專利名稱：回吸閥的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及回吸閥，這種閥通過隔膜的位移操作回吸流過流體通道的規(guī)定量的流體而可以防止在輸送口發(fā)生液體的滴漏。
迄今已知在例如半導體晶片制造工藝中應用回吸閥。當停止向半導體晶片輸送涂覆液時，這種回吸閥的作用是防止所謂液體滴漏，即少量的涂覆液從輸送口滴到半導體晶片上。
圖5示出常規(guī)技術的回吸閥，并且在例如日本實用型公報No.8-10399中公開了這種回吸閥。
這種回吸閥1包括具有流體通道4的主閥體5，流體通道4連接于流體入口2和流體出口3，該回吸閥包括連接于主閥體5上部分的閥蓋6。隔膜7由厚壁部分和薄壁部分組成，配置在流體通道4的中央。未示出的壓力流體源連接于閥蓋6，該閥蓋還具有壓力流體輸送口8，該輸送口用于輸送壓縮空氣，以便通過方向控制閥(未示出)的切換作用操作隔膜。
活塞9裝在隔膜7上，V形密封件10裝在活塞9上，它可沿主閥體5的內壁表面滑動，起密封作用。通常沿朝上方向壓著活塞的彈簧11配置在主閥體5中。
調節(jié)螺栓12配置在閥蓋6的頂部，該螺栓通過增大或減小其擰入量可以壓靠活塞9并調節(jié)活塞9的位移量，于是可以調節(jié)隔膜7抽吸的涂覆液量。
其中貯存涂覆液的涂覆液供應源13經管道14連接于流體入口2。另外，在涂覆液供應源13和流體入口2之間接入開/關閥15，該開關閥作成為與回吸閥1分開的單獨件。該開/關閥15在通電和斷電時，起著將涂覆液輸送到回吸閥1和停止向回吸閥1輸送的切換作用。
下面簡要說明回吸閥1的操作。在流體從流體入口2輸送到流體出口3的普通狀態(tài)下，活塞9和隔膜7通過從壓力流體輸送口8輸送的壓力流體的作用以整體方式向下移動。連接于活塞9的隔膜7凸入流體通道4中，如圖5的雙點畫線所示。
當停止流體在流體通道4中的流動時，活塞9和隔膜7由于停止從壓力流體輸送口8輸送壓力流體，因而在彈簧11的彈力作用下同步地上升。于是在隔膜7產生的負壓作用下回收留在流體通道4內的預定量流體。這樣便可防止液體的滴漏，否則將會在未示出的流體輸送口造成液體滴漏。
在這種情況下，回吸的涂覆液量對應于活塞9的位移，活塞9的位移量由螺栓部件12調節(jié)。
順便說明，采用常規(guī)技術的回吸閥1時，為調節(jié)由壓力流體輸送口8輸送的壓力空氣的流量，在象管道這樣的導管16上連接速度控制器或類似的流量控制閥17。流量控制閥17通過改變閥中流體通過面積調節(jié)流過的壓力流體流量。
然而，在常規(guī)技術的回吸閥1中由壓力流體輸送口8輸送的壓力空氣的流量是用機械裝置例如上述的流量控制閥17控制的，這樣便產生不能準確控制由壓力流體輸送口輸送的壓力空氣的流量的這種缺點。
另外，在常規(guī)技術的回吸閥中，因為涂覆液回吸量的調節(jié)是用手工通過增大/減小螺栓部件12的擰入量進行的，所以導致不能準確控制涂覆液回吸量這樣的缺點。在這種情況下，已經適當設定的螺栓部件的擰入量每次必須重新設定，以符合于要求的涂覆液回吸量，因而增加了系統(tǒng)的復雜性。
另外，在采用常規(guī)回吸閥1時必須在回吸閥1和流量控制閥17之間，以及在回吸閥1和開/關閥15之間進行管道連接操作，這是很不方便的。而且必須在回吸閥1的外側分別留出安裝流量控制閥17和開/關閥15的專用空間。造成必須增加安裝空間的缺點。
再則，由于在回吸閥1和流量控制閥17之間連接附加管道，所以增加了流體流過的阻力，因而造成隔膜7響應精度(響應性)變壞的缺點。
而且，必須單獨提供驅動裝置，用于切換開/關閥15的“開”和“關”的狀態(tài)，由此又增加開/關閥15和驅動裝置之間的相互連接的管道連接操作，因而造成增加裝置總成本的缺點。
另外，在用未示出的電氣裝置位移隔膜的情況下，由于電氣裝置產生的熱量的作用，在流體通道內流過的流體特性還可能發(fā)生變化。
本發(fā)明的總目的在于提供高準確度的控制用于使面向流體通道安裝的柔性材料(隔膜)發(fā)生位移的先導壓力，以及提供一種可以高準確度控制由柔性材料回吸的流體流量的回吸閥。
本發(fā)明的主要目的是提供一種回吸閥，該回吸閥即使還在用電氣裝置位移該柔性部件(隔膜)的情況下也能夠防止由于電氣裝置產生的熱量造成的在流體通道中流動的流體質量的改變或變壞。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種回吸閥，這種回吸閥可以改進上述柔性材料(隔膜)的響應性和準確度。
本發(fā)明的再一個目的是提供一種回吸閥，這種回吸閥不需要進行管道連接操作，因而減小了整個裝置的安裝空間。
附圖中示出作為例示性舉例的本發(fā)明的優(yōu)選實施例，下面結合附圖進行說明，由此可以明顯看出本發(fā)明上述的和其它的目的、特性和優(yōu)點。


圖1是本發(fā)明的一個實施例的回吸閥透視圖。
圖2是圖1所示回吸閥的流量控制裝置構成部分的垂直橫截面圖；圖3是圖1所示回吸閥的編碼器構成部分的部分切除的透視圖；圖4是圖1所示回吸閥的操作說明圖；圖5是常規(guī)技術回吸閥的垂直截面圖。
圖1中編號20表示本發(fā)明一個實施例的回吸閥?；匚y20構成如下一對管子22a、22b的連接件(管接頭)24，該一對管子分開固定的距離連接在該連接件上；沿該連接件24的縱向配置在上部的開/關閥機構26；沿該連接件24的縱向配置在另一上部的回吸閥機構28；和驅動回吸閥機構28的驅動器30。連接件24、開/關閥26、回吸機構28和驅動器30如圖1所示被組裝成一個整體。
在連接件24的一個端部上形成第一輸送口34，在另一端部上形成第二輸送口36，第一和第二輸送口34、36分別與其中具有流體通道38的連接體40接合，該流體通道38連通第一和第二輸送口34、36，并包括插入到管子22a、22b開口中的內部件42和鎖定螺母44，該螺母通過螺紋嚙合于在連接體40端部上形成的螺紋而氣密地固定管子22a、22b在連接位置上。
開/關閥機構26配置在連接件24的上部分，靠近第一輸送口34，開/關閥機構26具有整體連接于連接體40的第一閥體46、可在第一閥體46內形成的圓筒形室48中沿箭頭X1和X2方向移動的活塞50和氣密密封圓筒形室48的蓋部件52。另外，在活塞50的徑向延伸的外周部分和第一閥體46之間配置支承活塞50的柔性環(huán)支承件53。在這種情況下，活塞50設置成通過支承件53的形變而沿箭頭X2的方向移動。
彈簧件54配置在活塞50和蓋部件52之間，因此活塞50通常受到彈簧部件54彈力的作用而被向下偏壓(沿箭頭X2的方向)。
第一隔膜室58形成在活塞50的下端部，其中第一隔膜56連接于活塞50的下端部并配置成可與活塞50整體移動。在這種情況下，第一隔膜56通過離開和壓在于閥體40上形成的閥座59而打開和關閉流體通道38。因此通過構成開/關閥26的第一隔膜56的打開和關閉操作便可以執(zhí)行切換操作，即在流體(即涂覆液)流過流體通道38和切斷該流體流過該通道之間進行切換。
另外，在第一隔膜56的上表面上配置支承隔膜薄壁部分的環(huán)形緩沖件60，該緩沖件60由連接于活塞50下端部的截面為L形的支承件62支承。
用于控制送到圓筒形室48的壓力流體流量的流量控制裝置68通過管道67裝在開/關閥機構上，該管道67具有與先導通道64連通的通道65和與通道65連通的壓力流體輸送口66。
如圖2所示，流量控制裝置68的形成方法是，將例如用派熱克斯(硬質)玻璃作的第一薄片(墊片)69、加接在第一薄片69上表面上的采用例如硅基片作的第二薄片70以及加接在第二薄片70上表面上采用例如派熱克斯(硬質)玻璃作的第三薄片71整個地疊置起來。
在第一薄片69和與其分開預定距離的第二薄片70之間形成一對入口72a、72b。在這種情況下，入口之一72a與壓力流體輸送口66連通，而另一入口72b用封閉塞堵住。
具有噴口73的噴嘴74配置在一對入口72a、72b之間，噴口73被成形為與通向第一薄片底部的出口75連通。另外，出口75配置成與通道65連通。
在第二薄片70中形成橫截面為梯形的室76，響應所加熱量而膨脹的流體77例如硅液被密封在室76中。室76的底部具有膜78，該膜78與噴嘴74的端部分開預定距離并這樣成形，使得在流體77膨脹時該膜向噴嘴74彎曲(圖2所示的雙點畫線)。
在構成室76上表面的第三薄片71的下側配置一定形狀的電阻體79，其中電阻體79經一對電極80a、80b和導線81連接于未示出的控制器。
在第一閥體46中形成與圓筒形室48連通的先導通道64。在此情況下，在流量控制閥68的控制作用下，壓力流體(先導壓力)經先導通道64輸送到圓筒形室48，由此活塞50反抗彈簧件54的彈力向上移動，由此第一隔膜56與閥座59分開預定的距離，因而流體通道38被打開，于是涂覆液從第一輸送口34流到第二輸送口36。
另外，在第一閥體46中形成使第一隔膜室58連通大氣的通道82，于是通過通道82可以從隔膜室58中排出空氣，由此可以平滑地操作隔膜56。編號84示出保持圓筒形室48氣密性的密封裝置，編號86示出鄰接活塞50的起緩沖作用的緩沖件。
回吸機構28配置在連接件24的上部分，靠近第二輸送口36，回吸機構28具有整體連接于連接體40的第二閥體92和桿96，該桿可沿箭頭X1和X2的方向在第二閥體92上形成的室94中移動。
抗磨環(huán)97經環(huán)形槽固定在桿96的外周面上，抗磨環(huán)97起導向件作用，保證桿96的線性移動。在室94中配置彈簧件98，該彈簧件由于與桿96的凸緣部嚙合以其彈力的作用通常沿朝上方向向該桿96施加偏壓。
在桿96的下端部形成許多夾具夾頭，使得第二隔膜100由許多夾頭支承。第二隔膜100連接于桿96并配置成可與桿96整體移動，第二隔膜100形成第二隔膜室102。
保護第二隔膜100薄壁部分的環(huán)形緩沖件104配置在第二隔膜100的上表面上，而緩沖件104由橫截面為L形的連接于桿96下端部的支承件106支承。使第二隔膜室102連通到大氣的通道108形成在第二閥體92中。
如圖4所示，在連接體40中形成面對通道38的凸出部110，該凸出部具有符合第二隔膜100底表面形狀的傾斜表面。第二隔膜100被配置成可壓靠在凸出部110上和與該凸出部分開。在這種情況下，流體被抽吸到由于第二隔膜100與凸出部110的分離而形成的間隙中。
另外，在第二閥體92中形成輸送口116a和排出口，前者用于將惰性氣體例如氮氣輸送到閥蓋112內的空間114，后者用于從該空間114中排出惰性氣體。輸送口116a和排出口116b經相應的通道117a、117b連接于空間114。在這種情況下，該惰性氣體起著冷卻下述線性驅動器的冷卻劑作用。
驅動器30包括整個連接于第二閥體92上部的閥蓋112。通過桿96使第二隔膜100沿箭頭X1和X2的方向移動的線性驅動器118和根據線性驅動器118的位移量檢測第二隔膜100位移量的編碼器120配置在閥蓋112的空間114中。
線性驅動器118基本上由四相單極步進馬達構成，該馬達由電信號供電和斷電，包括未示出的定子和配置在外殼中的轉子，以及連接器，該連接器連接于電源，用于向定子提供磁化電流。在這種情況下，通過沿一定方向轉動未示出的轉子便可使驅動軸126沿箭頭X1和X2的方向移動。
連接于編碼器120的驅動軸126的上側具有非圓形橫截面例如橢圓截面(見圖3)。另一方面，球(珠)128通過孔嵌入到驅動軸126的下端部。該球128被成形為與桿96的上表面形成點接觸。
在這種情況下，如圖4所示，桿96和線性驅動器118的驅動軸126沒有通過連接件等連接成整體，而是這樣構成，即使得桿96和驅動軸126通過球128頂接。因此在桿96和線性驅動器118的驅動軸126由于連接誤差而不共軸的情況下，或換一種方式說，即使在線性驅動器118的驅動軸126相對于桿96的軸線以稍微傾斜的角度相接的情況下，它們的這種配置也可以容許這種誤差。
如圖3所示，編碼器120包括在其中心形成的圓盤134，該盤具有基本橢圓形的對應于驅動軸126上端的孔130和許多在其周面上的隔開一定距離配置的狹縫132。
另外，如圖3和4所示，編碼器120包括帶有環(huán)形槽136的支承件138，該環(huán)形槽形成在該支承件的內周表面上以便圓盤134在其中轉動，該支承件138成形為圓形，但其約四分之一的圓被切出，該編碼器還包括遮光器142，該遮光器具有光發(fā)射器件139a和隔一定距離配置的光接收器件139b，該發(fā)射和接收器件被配置成面對位于橫截面為コ形的凹口140中的一部分圓盤134。通過光接收器件139b接收光發(fā)射器件139a發(fā)出的通過圓盤134的狹縫132的光便可以測定線性驅動器118的移動量。
在這種情況下，在線性驅動器118上側的驅動軸126配置成可相對于在圓盤134上形成的截面為橢圓形的孔30沿箭頭A的方向移動(見圖3)。因此線性驅動器118的驅動軸126配置成可穿過橫截面為橢圓形的孔30，并相對于圓盤134作向上和向下的移動，該驅動軸僅限于沿上、下方向(箭頭A的方向)移動。
更具體地，圓盤134配置成可沿一定方向以驅動軸126為轉動中心進行轉動，并且它的向上和向下移動受到支承件138上的環(huán)形槽136的限制。結果，由于圓盤134的高度保持固定，所以可以確保配置在光遮擋器142的凹槽140中的光發(fā)射器件139a和光接收器件139b與圓盤134之間的間隙。
與驅動軸126的一端對接的止動件144和在固定位置嚙合止動件144的螺母146配置在閥蓋112的上表面。止動件144通過其外周面上形成的螺紋擰入到閥蓋112上的螺紋孔中，通過增大/減小其擰入量可以使驅動軸126嚙合在和止動在沿上/下方向的固定位置。
上面說明了本發(fā)明回吸閥20的基本結構。以下說明其操作和效果。
首先使貯存涂覆液的涂覆液供應源148連接于與回吸閥20的第一輸送口34連通的管子22a，而使涂覆液滴注裝置154連接于與第二輸送口36連通的管子22b上，該滴注裝置上配置向半導體晶片150上滴注涂覆液的噴嘴152。另外，通過調節(jié)止動件144的擰入量來設定線性驅動器118的驅動軸126的初始位置。
另外，使驅動信號從未示出的控制器經連接件124輸送到線性驅動器118上，由此如圖1所示，使線性驅動器的驅動軸126設定在其最下部位置。
在完成這些準備步驟以后，使壓力流體供應源156起動，使其向壓力流體輸送口66輸出壓力流體。引入到該壓力輸送口66的壓力流體(光導壓力)又引入到流量控制裝置68。
然后控制器(未示出)向流量控制裝置68輸出起動信號。在流量控制裝置68中，電流經電極80a、80b流到電阻體79，使電阻體79加熱。
結果，充滿室76的流體受熱并膨脹，并且薄膜78受到壓力并向下彎曲，如圖2的雙點畫線所示，于是薄膜78和噴嘴74之間分開的距離被設定到預定距離。因此從噴嘴噴口73流向出口75的壓力流體的流量根據薄膜78和噴嘴74之間的分開距離而受到縮口控制。
結果是，通過調節(jié)從流量控制裝置68的出口75排出的壓力流體的流量便可以將輸送到開/關閥機構26的圓筒形室48的先導壓力控制在預定值。
進入圓筒形室48的壓力流體(先導壓力)使活塞50反抗彈簧件54的彈力沿箭頭X1的方向移動。因此連接于活塞50的第一隔膜56與閥座59分離，使開/關閥機構26處于開啟的狀態(tài)。此時從涂覆液供應源148輸送的涂覆液便流過流體通道38，并經涂覆液滴注裝置154滴注到半導體晶片150上。結果在半導體晶片上形成一層具有要求薄膜厚度的涂覆液。
在半導體晶片150上經涂覆液滴注裝置154涂上預定量的涂覆液后，停止向開/關閥機構輸送壓力流體。因此活塞50在彈簧件54的彈力作用下沿箭頭X2的方向移動，于是第一隔膜56又壓靠在閥座59上，使開/關閥機構26處于關閉狀態(tài)。
當開/關閥機構26處于關閉狀態(tài)時便使流體通道38斷流，于是停止向半導體晶片150輸送涂覆液，并且也停止從涂覆液滴注裝置154的噴嘴152向半導體晶片150滴注涂覆液的狀態(tài)。在這種情況下，因為緊位于已經滴注到半導體晶片150上的涂覆液前面的涂覆液還留在涂覆液滴注裝置154的噴嘴152內，所以可能發(fā)生不希望的液體滴漏。
此時，未示出的控制器經連接件124向線性驅動器118輸送起動信號，使線性驅動器118的驅動軸126沿箭頭X1的方向向上移動。于是第二隔膜100和桿96在彈簧件98彈力的作用下同步地上升，因而得到圖4所示的狀態(tài)。
即，由于通過線性驅動器118驅動軸126的位移作用而使第二隔膜100上升，所以產生了負壓。由于負壓的作用，在流體通道38內的預定量涂覆液將沿圖4箭頭所示的方向被抽吸到第二隔膜100和凸出部110之間的間隙中。結果，留在涂覆液滴注裝置154的噴嘴152中的預定量涂覆液向回吸閥20一側的方向返回，因而可以制止向半導體晶片的不希望有的液體滴漏。
在這種情況下，編碼器120可以根據線性驅動器118的轉動量檢測第二隔膜100的位移量，再基于從編碼器120輸出的檢測信號(脈沖信號)，控制器控制線性驅動器118，使第二隔膜100停在預先設定的位置。
更具體地，未示出的控制器計數編碼器120輸出的脈沖信號，當脈沖達到先前預先設定的預定數時，一個停動信號便輸到線性驅動器118，于是停止線性驅動器118的驅動狀態(tài)。因為第二隔膜100可以停止在對應于涂覆液抽吸量的位置，所以可以容易地高準確度地控制涂覆液抽吸量。
當又使開/關閥機構26處于啟開狀態(tài)，第一隔膜56與閥座59分開，同時第二隔膜在線性驅動器118的驅動作用下壓靠在凸出部110上時，又達到圖1所示的狀態(tài)，涂覆液又開始向半導體晶片150滴注。
在本實施例中，由第二隔膜100抽吸的涂覆液流量可以通過線性驅動器118進行電氣控制。因此可以容易地和高度準確地控制由第二隔膜抽吸的涂覆液的流量。
在這種情況下，因為線性驅動器118可以用充入空間114的惰性氣體適當冷卻，所以流過流體通道38的流體(例如涂覆液)的特性不會因為線性驅動器118產生的熱量而變壞或改變，流體可以保持其固有的質量。
另外，和其中應用機械裝置來控制壓力流體流量的先有技術相比，在本實施例中，由于用電氣控制的流量控制裝置68，所以可以高度準確地控制輸送到開/關閥機構26的光導壓力，因而可以進一步改進開/關閥機構的響應準確度。
更具體地，與先有技術相比，由于采用流量控制裝置68控制輸送到開/關閥機構26的先導壓力，所以可以改進開/關閥機構的驅動速度，同時可以擴展其操作范圍。另外，由于提高了開/關閥機構26在啟開和關閉狀態(tài)之間的切換速度，所以可以準確設定滴注到半導體晶片150上的涂覆液的流量。而且膜178可以承受高頻的彎曲操作，因而減少了制約并改進了操作的重視性。
另外，在本實施例中，由于相應地將連接件24、開/關閥機構26、回吸機構28和驅動器30裝配為整體，所以和先有技術不同，不再需要在回吸閥20和流量控制閥之間，或在回吸閥20和單獨的開/關閥機構之間進行管子的連接操作。
因為不需要提供單獨安裝流量控制閥和/或開/關閥的專用空間，所以可以有效利用安裝空間。
而且在本實施例中，因為開/關閥機構26和驅動器30等與回吸機構28形成整體，所以與先有技術中的單獨制作回吸部件然后再連接在一起的方法相比，裝置總的結構的尺寸較小。
另外，在本實施例中，因為在回吸閥20和流量控制閥之間不需要管道，所以可以避免增加流體通道的阻力。
權利要求
1.一種回吸閥，它包括連接件(24)，具有流體通道(38)，該流體通道具有在其一個端部上形成的第一輸送口(34)和在其另一端部上形成的第二輸送口(36)；回吸機構(28)，該機構利用柔性部件(100)位移產生的負壓抽吸上述流體通道(38)中的流體；開/關閥機構(26)，該機構用于在先導壓力的作用下打開和關閉上述流體通道(38)；驅動器(30)，具有電氣線性驅動器(118)，用于移動上述柔性部件(100)；流量控制器(68)，用于控制加到上述開/關閥機構(26)上的先導壓力；冷卻上述電氣線性驅動器的冷卻介質。
2.如權利要求1所述的回吸閥，其特征在于，上述冷卻介質由惰性氣體構成，該氣體經回吸機構的閥體(92)上形成的輸送口(116a)引入到配置上述電氣線性驅動器的空間(114)中。
3.如權利要求1所述的回吸閥，其特征在于，上述流量控制器包括容器(69、70、71)，在該容器中密封可受熱膨脹和壓縮的流體，該容器部分地由膜(78)、對著上述容器(69、70、71)的膜(78)的噴嘴74和加熱裝置(79)構成，該加熱裝置用于控制上述容器(69、70、71)中的流體的加熱。
4.如權利要求1所述的回吸閥，其特征在于，上述回吸機構(28)可移動地配置在上述閥體(92)中，并包括與上述電氣線性驅動器(118)的驅動軸(126)對接的桿(96)、面對流體通道(38)的可與上述桿(96)整體移動的隔膜(100)和彈簧部件(78)，該彈簧部件使上述桿(96)向上述電氣線性驅動器受偏壓。
5.如權利要求4所述的回吸閥，其特征在于，上述電氣線性驅動器(118)包括步進馬達；該步進馬達的驅動軸(126)和上述桿(96)通過球(128)形成點接觸。
6.如權利要求1所述的回吸閥，其特征在于，連接件(24)、回吸機構(28)、開/關閥機構(26)和驅動器(30)分別地裝配成整體。
7.如權利要求1所述的回吸閥，其特征在于，上述柔性部件包括隔膜(100)；該隔膜(100)配置成可壓靠在其傾斜表面符合上述隔膜(100)底表面形狀的凸出部(110)上和可與該凸出部分開，在負壓作用下，上述流體可被抽吸到由于隔膜(100)與上述凸出部(110)的分離而形成的間隙中。
8.如權利要求1所述的回吸閥，其特征在于還包括配置在上述驅動器(30)中的編碼器(120)，該編碼器根據光接收器件(139a)接收的光檢測電氣線性驅動器(118)的位移量，該受檢測的光由光發(fā)射器件(139b)產生并經圓盤(134)上的狹縫穿過該圓盤，其中，上述電氣線性驅動器的驅動軸(126)的一個端部為非圓形的橫截面，驅動軸(126)的上述端部沿上述驅動軸(126)的軸向方向可相對于孔(130)滑動，該孔形成在上述圓盤(134)的中央部分，其形狀對應于上述驅動軸(126)的橫截面形狀。
全文摘要
回吸閥(20)包括線性驅動器(118)、編碼器(120)和流量控制器(68),該線性驅動器通過桿(96)使第二隔膜(100)移動;該編碼器檢測線性驅動器(118)的位移量;該流量控制裝置控制輸送到開/關閥機構(26)的先導壓力。
文檔編號F16K23/00GK1197174SQ9810636
公開日1998年10月28日 申請日期1998年4月9日 優(yōu)先權日1997年4月10日
發(fā)明者田村和也, 山田博介, 藤原伸廣 申請人:Smc株式會社