专利名称：速关真空阀及其真空系统的制作方法
技术领域：
本实用新型是关于一种速关真空阀以及将其应用于半导体、LCD、太阳能或光电产业生产设备的真空系统，尤指真空腔体系统与真空腔体系统之间、真空腔体系统与抽气系统之间设有速关真空阀者。
背景技术：
近年来，高科技业蓬勃发展，例如半导体、IXD、太阳能、光电产业...等，在该些高科技业的制造过程中皆需使用到真空系统，图1及图2A、图2B分别为现有真空系统的示意图及现有真空阀作动的示意图，如图所示，现有真空系统1包含真空腔体11、现有真空阀 12及真空帮浦13 ；真空腔体11设有真空进出埠111、真空引入单元112及真空计15，现有真空阀12连接于真空腔体11，真空帮浦13由连接通道14连接于现有真空阀12，连接通道 14上设有气体流动侦测器16(或真空计)；工作件17从真空进出埠111进入真空腔体11 以备加工制造，水、气、电、机械...等借由真空引入单元112进入真空腔体11，以协助加工工作件17，真空计15用以感测真空腔体11的真空度，气体流动侦测器16 (或真空计)用以感测连接通道14内的气流(或真空度)。现有真空阀12为常态关闭型，其第一腔体121内设有一封合板123用以开启或关闭现有真空阀12 (封合板123移至上方为开启，下压至最底部为关闭)，一连接杆124的一端设于封合板123，另一端贯穿第一腔体121及第二腔体122共同的壁面后连接一活塞 125，一弹簧1 压缩于封合板123及第一腔体121的壁面之间储存一弹性能，且该弹簧1 的轴心由连接杆1 贯穿，一风箱套127同轴包覆弹簧126，且两端以真空密封方式连接封合板123与第一腔体121的壁面，该风箱套127会随封合板123移动而伸缩，以避免第一腔体121发生真空泄漏；第二腔体122、活塞125及设于第二腔体122与活塞125间的一气体通道1221形成一气缸，一具压力的气体经由气体通道1221灌入，使活塞125带动封合板 123上移，该现有真空阀12开启；当移去压力气体的灌入，弹簧1 释放弹性能，使活塞板 125与封合板123下降，而第二腔体122内的气体反向经由气体通道1221排出，该现有真空阀12回复至关闭状态；由于气体排出过程费时及活塞125运动有摩擦，现有真空阀12的关闭时间一般需时200至2000毫秒。真空阀乃真空系统中最基本且常见的组件之一，由于科技进展对设备需求愈趋精密、严苛，其中对真空系统的对象间作毫秒级真空导通或阻隔的要求逐渐产生，此为现有真空阀无法满足者，以下仅以抽气异常时气体或污染物回灌的例子作说明当现有真空系统1突然抽气异常时，例如漏气、断电或真空帮浦13突然发生故障等，真空帮浦13或气体流动侦测器16 (或真空计)会发出一异常讯号至该现有真空系统1， 令现有真空阀12关闭，以防止气体或污染物回灌至真空腔体11 ；然而，一般连接通道14长约6公尺至12公尺，在真空下，气体回灌模式视为超音速膨胀(supersonic expansion)，其回灌速度可约以400公尺/秒计，故当突然抽气异常时，气体或污染物只需15毫秒至30毫秒就会回灌并污染真空腔体11及工作件17，因此，现有真空阀12由于作动慢根本无法有效阻隔气体或污染物回灌至真空腔体11 ；在实际经验中，因突然抽气异常引发气体或污染物回灌，以致报废产品或低良率事件时有所闻，且一直无有效的解决办法。因此，如何创作出一种速关真空阀及如何将其应用在半导体、LCD、太阳能或光电产业生产设备的真空系统上，将是本实用新型所欲积极揭露之处。
发明内容有鉴于上述现有真空系统的缺憾，创作人有感其未臻于完善，遂竭其心智悉心研究克服，凭其从事该项产业多年的累积经验，进而研发出一种速关真空阀及将其应用于半导体、LCD、太阳能或光电产业生产设备的真空系统，该速关真空阀接受速动信号，在0. 2毫秒至200毫秒内完成关闭动作，其应用于真空腔体系统与真空腔体系统之间、真空腔体系统与抽气系统之间设有速关真空阀，以期达到迅速阻隔真空的目的，其中，包括当抽气系统抽气异常时，防止气体或污染物回灌至真空腔体。本实用新型中的速关真空阀具有反应快、 价格低、更替简单、寿命长及可靠度高等优点。为达上述目的，本实用新型的速关真空阀在接受速动信号后，在0. 2毫秒至200毫秒内完成关闭的动作；该速关功能由一闭锁装置，一闭锁解除装置及一速动能量储存装置相互配合所达成，在实用考虑上更具有防逆、复归及平时可同现有真空阀般的作(慢速)开启、关闭功能。本实用新型的速关真空阀包含一闭锁装置，当该速关真空阀未接受一速动信号时，该闭锁装置使一封合结构闭锁或夹持在一气缸内的一活塞上；一闭锁解除装置，当该速关真空阀接受该速动信号时，该闭锁解除装置解除该封合结构的闭锁；一速动能量储存装置，其储存一速动能量，当该封合结构的闭锁解除时，该速动能量作用于该封合结构以关闭该速关真空阀。其中，该速关真空阀更包含一复归装置，该复归装置在该速关真空阀速动关闭后， 使该封合结构与该参考装置复归至闭锁状态。其中，该闭锁解除装置包含一电磁吸铁致动器或一压电材料致动器。其中，该速动能量储存装置包含一弹簧或一气体。本实用新型的速关真空阀应用真空系统为一种用于半导体、LCD、太阳能或光电产业生产设备的真空系统，其包含一真空腔体系统；一速关真空阀，其连接该真空腔体系统，该速关真空阀包含一闭锁装置，当该速关真空阀未接受一速动信号时，该闭锁装置使一封合结构闭锁或夹持在一气缸内的一活塞上；一闭锁解除装置，当该速关真空阀接受该速动信号时，该闭锁解除装置解除该封合结构的闭锁；一速动能量储存装置，其储存一速动能量，当该封合结构的闭锁解除时，该速动能量作用于该封合结构以关闭该速关真空阀；以及一抽气系统，其连接该速关真空阀并对该真空腔体系统抽真空；其中，当该抽气系统抽气异常时，该速关真空阀接受抽气异常的一速动信号，在0. 2毫秒至200毫秒内关闭，以防止气体或污染物回灌至该真空腔体系统。其中，该速动信号来自一抽气帮浦的一异常信号；或位于该抽气帮浦端的一真空计所测出的一异常信号；或位于该抽气帮浦端的一气体流动侦测器所测出的一异常信号； 或上述异常信号的组合。
示意图<
图1为现有真空系统的示意图。 图2A和图2B为现有真空阀作动的示意图。
图3A和图;3B为本实用新型的较佳具体实施例速关真空阀作动的示意图。 图4为本实用新型的较佳具体实施例真空系统的示意图。 图5为本实用新型的速关真空阀反应时间量测实验的示意图。 图6为本实用新型的速关真空阀反应时间量测结果的示意图。 图7为本实用新型的速关真空阀与现有真空阀作气体或污染物回灌实验的示意
图8为本实用新型的速关真空阀与现有真空阀作气体或污染物回灌实验结果的主要组件符号说明[0024]1现有真空系统[0025]11真空腔体[0026]111真空进出埠[0027]112真空引入单元[0028]12现有真空阀[0029]121第一腔体[0030]122第二腔体[0031]1221气体通道[0032]123封合板[0033]124连接杆[0034]125活塞[0035]126弹簧[0036]127风箱套[0037]13真空帮浦[0038]14连接通道[0039]15真空计[0040]16气体流动侦测器[0041]17工作件[0042]21真空腔体系统[0043]22速关真空阀[0044]2201支架[0045]2202夹制爪[0046]2203磁性体[0047]2204电磁装置[0048]221第一腔体[0049]222第二腔体[0050]2221第二通道[0051]223封合结构224连接杆2241夹制头225活塞226第一弹性装置227风箱套228挡板229第三腔体2292第二弹性装置2293第三通道23抽气系统51光源52光侦测器53储存示波器8真空帮浦9可调节真空阀A异常信号F气体或污染物回灌LLA真空进出埠ALLB真空进出埠BI速动信号R反应信号
具体实施方式
为充分了解本实用新型的目的、特征及功效，兹借由下述具体的实施例，并配合所附的图式，对本实用新型做一详细说明，说明如后其中，「常态关闭」是指一真空阀在无外力驱动下，该真空阀呈自然关闭状态。「速关真空阀」是指该速关真空阀在接受速动信号后，在0. 2毫秒至200毫秒内完成关闭的动作。本实用新型的速关真空阀，包含一闭锁装置、一闭锁解除装置、一速动能量储存装置，其相互配合以达到速动功能；图3A和图:3B为本实用新型的较佳具体实施例速关真空阀作动的示意图，如图所示，速关真空阀22为常态关闭型，包含一闭锁装置、一闭锁解除装置、一速动能量储存装置、一防逆装置及一复归装置；当速关真空阀22未接受速动信号I 时，闭锁装置使一封合结构223(可为一封合板)闭锁或夹持在一气缸内一活塞225上，此时速关真空阀22可如同现有真空阀12，以气体推动作慢速开启或关闭；当速关真空阀22 接受速动信号I时，闭锁解除装置(可包含一电磁吸铁致动器或一压电材料致动器)解除封合结构223的闭锁，速动能量储存装置(可包含一弹簧或一气体)释放速动能量于封合结构223，使封合结构223于0. 2毫秒至200毫秒内完成关闭；防逆装置由多数挡板2 倾斜交错组成，设置于真空气流的上游(如图所示的右边接头管道)，其倾斜方向亦同真空气流方向，以降低阻抗，且可有效抑止速关真空阀22于速动过程中所震出的污染物回灌；速关真空阀22在速动关闭之后，可再借由复归装置复归封合结构223至闭锁状态。其中，闭锁装置包含多数支架2201、多数夹制爪2202及一磁性体2203，闭锁解除装置包含一电磁装置2204，速动能量储存装置包含一第一腔体221、一封合结构223、一第一弹性装置2 (如弹簧)、一风箱套227、一连接杆224、一第二腔体222、一第二通道2221、 一活塞225及一夹制头2241，防逆装置包含多数挡板228，复归装置包含一第三腔体229、 一第三通道2293或一第二弹性装置2292 (如弹簧)；封合结构223设于第一腔体221内用以关闭或开启速关真空阀(封合结构223移至上方为开启，下压至最底部为关闭)，第二腔体222与第一腔体221相连，活塞225设于第二腔体222内，第二腔体222设有一第二通道 2221，第二腔体222、活塞225及第二通道2221形成一气缸，可灌入或排出气体(如干燥空气、氮气或一般空气)以推动活塞225，多数支架2201设于活塞225，该些夹制爪2202的中段分别枢设于该些支架2201，连接杆2M —端设于封合结构223，且连接杆224的另一端贯穿第一腔体221及活塞225后形成夹制头2241，该些夹制爪2202具爪形的一端夹制夹制头2241，该些夹制爪2202的另一端夹制磁性体2203，此安排使封合结构223与活塞225呈闭锁而连动，第一弹性装置2 压缩于封合结构223及第一腔体221的壁面之间储存速动能量，且该第一弹性装置226的轴心由连接杆2M贯穿，风箱套227同轴包覆第一弹性装置 226，且风箱套227两端以真空密封方式连接封合结构223及第一腔体221的壁面，该风箱套227会随封合结构223移动而伸缩，以避免第一腔体221发生真空泄漏；第三腔体2 与第二腔体222相连，并借由活塞225分隔，第三腔体2 设有第三通道2293以灌入或排出气体(如干燥空气、氮气或一般空气)，或设有一第二弹性装置2四2(如弹簧)以顶抵活塞 225 ；当速动信号I输入时，电磁装置2204产生磁力吸附磁性体2203脱离该些夹制爪2202， 第一弹性装置2 释放速动能量于封合结构223，使夹制头2241脱离该些夹制爪2202，且封合结构223速动关闭；当封合结构223已速动关闭，且气体不再灌入第二腔体222时，第二腔体222内的气体可经由第二通道2221排出，另一气体经由第三通道2293灌入第三腔体2 下压活塞225或第二弹性装置2292下压活塞225，使该些夹制爪2202可重新夹制夹制头2241，消失的速动信号I亦令电磁装置2204释放磁性体2203，使其归位夹制于夹制头 2241的另一端，此时封合结构223复归至闭锁状态。图4为本实用新型的较佳具体实施例真空系统的示意图，如图所示，本实用新型的用于半导体、IXD、太阳能或光电产业生产设备的真空系统包含一真空腔体系统21 ；—速关真空阀22 (如上所述)，其连接真空腔体系统21 ；以及一抽气系统23，其连接速关真空阀 22并对真空腔体系统21抽真空；其中，当抽气系统23抽气异常时，速关真空阀22接受抽气异常的一速动信号，在0. 2毫秒至200毫秒内关闭，以防止气体或污染物回灌至该真空腔体系统。上述的真空系统中，速动信号可来自一抽气帮浦(抽气系统)(图未示)的异常信号；或位于抽气帮浦端的真空计(图未示)所测出的异常信号；或位于抽气帮浦端的气体流动侦测器(图未示)所测出的异常信号；或上述异常信号的组合。图5及图6分别为本实用新型速关真空阀反应时间量测实验及量测结果的示意图，其以速关真空阀22为例，如图所示，实验配置是在速关真空阀22的一端放置一光源51， 另一端放置一光侦测器52，并将速动信号I及光侦测器52信号连接至一储存示波器53 ；当速动信号I传送至速关真空阀22时，速关真空阀22即速动关闭，并阻隔光源51光线至光侦测器52，其结果由储存示波器53纪录，如图所示，其速动信号I发生时，反应信号R在5 毫秒内完成变化，亦即表示速关真空阀22接受速动信号后，在5毫秒内关闭；由此实验结果证明本实用新型的速关真空阀可在0. 2毫秒至200毫秒内完成关闭动作。图7及图8分别为本实用新型的速关真空阀与现有真空阀作气体或污染物回灌实验及实验结果的示意图，其是以现行半导体生产设备的真空进出端口为实验对象，仿真当抽气系统突然异常时气体或污染物的回灌情形。如图所示，该真空进出埠有两组，分别为真空进出埠A LLA与真空进出埠B LLB，真空进出埠A LLA与真空进出埠B LLB原本各连接一现有真空阀12，该二个现有真空阀12的另一端由管路连接在一起后再连接至一真空帮浦 8，本实验则是将连接于真空进出埠A LLA的现有真空阀12更换为本实用新型的速关真空阀22，另于真空帮浦8排气端加设一可调节真空阀9。将6片干净的芯片(图未示)分别放置于卡匣A (图未示)及卡匣B (图未示)的 1、13及25的位置(图未示)，以微粒量测仪(图未示)量测该6片芯片的微粒数量与分布图形并记录之，此记录即为该些芯片的前值，将卡匣A及卡匣B分别放入真空进出埠ALLA 与真空进出埠B LLB后，开启速关真空阀22与现有真空阀12，令真空帮浦8对该真空进出埠A LLA与该真空进出埠B LLB抽真空，抽至底压后将该可调节真空阀9关闭或近乎关闭， 用以模拟抽气异常(如粉尘阻塞等)状况，经一段时间后该真空帮浦8会突然停止运转，造成气体或污染物回灌F，同时真空帮浦8、真空帮浦8端的气体流动侦测器16 (或真空计) 会发出一异常信号A至真空系统，令速关真空阀22及现有真空阀12关闭；取出卡匣A及卡匣B，再以微粒量测仪量测该6片芯片的微粒数量与分布图形并记录之，此为后值；将后值减去前值所得的微粒数量与分布图形亦记录之，此为差值，代表此回灌事件分别对真空进出埠A LLA与真空进出埠B LLB的污染情形。如图8所示并参考表1，卡匣A的1、13及25位置的芯片，其微粒差值分别为0、1 与-2，且其差值分布图形(以13位置的芯片代表)亦极干净，故可知真空进出埠A未受回灌污染；参考表2，而卡匣B的1、13及25位置的芯片，其微粒差值分别为32121、31915与 32138，且其差值分布图形(以13位置的芯片代表)亦密密麻麻，故可知真空进出埠B已受严重的回灌污染；此实验结果显示，当抽气系统抽气异常而产生回灌时，现有真空阀无法防止真空腔体系统受污染，而本实用新型的速关真空阀则完全无此问题。表 权利要求1.一种速关真空阀，其特征在于，包含一闭锁装置，当该速关真空阀未接受一速动信号时，该闭锁装置使一封合结构闭锁或夹持在一气缸内的一活塞上；一闭锁解除装置，当该速关真空阀接受该速动信号时，该闭锁解除装置解除该封合结构的闭锁；一速动能量储存装置，其储存一速动能量，当该封合结构的闭锁解除时，该速动能量作用于该封合结构以关闭该速关真空阀。
2.如权利要求1所述的速关真空阀，其特征在于，更包含一复归装置，该复归装置在该速关真空阀速动关闭后，使该封合结构与该参考装置复归至闭锁状态。
3.如权利要求1所述的速关真空阀，其特征在于，该闭锁解除装置包含一电磁吸铁致动器或一压电材料致动器。
4.如权利要求1所述的速关真空阀，其特征在于，该速动能量储存装置包含一弹簧或一气体。
5.一种使用权利要求1至4中任一项所述速关真空阀的真空系统，其用于半导体、LCD、 太阳能或光电产业生产设备，其特征在于，该真空系统包含一真空腔体系统；一速关真空阀，其连接该真空腔体系统；以及一抽气系统，其连接该速关真空阀并对该真空腔体系统抽真空；其中，当该抽气系统抽气异常时，该速关真空阀接受抽气异常的一速动信号。
专利摘要本实用新型提供一种速关真空阀及其真空系统，该速关真空阀包括一闭锁装置，当该速关真空阀未接受一速动信号时，该闭锁装置使一封合结构闭锁或夹持在一气缸内的一活塞上；一闭锁解除装置，当该速关真空阀接受该速动信号时，该闭锁解除装置解除该封合结构的闭锁；一速动能量储存装置，其储存一速动能量，当该封合结构的闭锁解除时，该速动能量作用于该封合结构以关闭该速关真空阀。本实用新型中的速关真空阀具有反应快、价格低、更替简单、寿命长及可靠度高等优点。
文档编号F16K31/122GK201982789SQ20102057774
公开日2011年9月21日 申请日期2010年10月22日 优先权日2010年10月22日
发明者赵瑀 申请人:赵瑀