CN103089668B - 一体型涡轮分子泵 - Google Patents

Abstract

本发明是有关于一种一体型涡轮分子泵，可一面防止灰尘等侵入至控制单元内，一面可以通过送风风扇来有效地对电子零件进行冷却。泵单元包括设置有马达的马达定子的泵基座，控制单元包括盒体(基座板及外壳)，该盒体是以与设置有马达定子的泵基座之间形成间隙区域的方式，固定于泵基座的底面。安装有电子零件的基板固定于与间隙区域相向的盒体壁部，即基座板的内周面。接着，利用风扇来将冷却风输送至间隙区域，藉此，电子零件所产生的热有效地从与间隙区域相向的基座板的部分散发至盒体外。

Description

一体型涡轮分子泵

技术领域

本发明涉及一种将控制单元(control unit)一体地固定于泵单元(pumpunit)而成的一体型涡轮分子泵(turbo molecular pump)。

背景技术

作为半导体制造装置等所使用的真空泵，涡轮分子泵已为人所知，该涡轮分子泵利用马达(motor)来对形成有旋转翼的转子(rotor)进行旋转驱动，使旋转翼相对于固定翼而高速旋转，藉此来将气体排出。在此种涡轮分子泵中，将泵本体与控制装置作成一体，通过冷却水来冷却泵本体与控制装置的涡轮分子泵已为人所知(例如参照专利文献1)。

另外，在专利文献2所记载的涡轮分子泵，已记载了通过风扇(fan)来冷却一体化的泵本体与控制装置。

[先前技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本专利特开平11-173293号公报

[专利文献2]日本专利特开平10-131887号公报

然而，在如离子注入(ion implantation)装置之类的使用高电压的半导体制造装置，恐怕存在漏水等可能性，在安全性方面，如专利文献1所记载的使用冷却水的真空泵并不优选。

另一方面，在专利文献2所记载的涡轮分子泵为如下的构成，即，将配置有电子控制单元的壳体(housing)固定于泵本体下部，通过安装于壳体的风扇，冷却电子控制单元及泵本体的下部。然而，由于采用从泵周围环境吸入空气至装置内的构造，因此，恐怕存在周围环境的灰尘等容易进入至壳体内而导致电子控制单元发生故障的可能性。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有的涡轮分子泵存在的缺陷，而提供一种新型结构的一体型涡轮分子泵，所要解决的技术问题是使其可一面防止灰尘等侵入至控制单元内，一面通过送风风扇来有效地冷却电子零件，非常适于实用。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。为达到上述目的，依据本发明的第一发明是一种电源一体型涡轮分子泵，该电源一体型涡轮分子泵包括：泵单元，通过马达来使形成有旋转翼的转子旋转，从而进行真空排气；以及控制单元，固定于泵单元，对该泵单元进行驱动控制。所述电源一体型涡轮分子泵的特征在于：泵单元包括设置有马达定子的泵基座(pump base)。控制单元包括盒体(case)，以与泵基座之间形成间隙区域的方式，固定于所述泵基座的底面；以及电子零件，收纳于盒体，并且固定于与间隙区域相向的盒体壁部的内周面。电源一体型涡轮分子泵还包括将冷却风输送至间隙区域的送风风扇。

根据第一发明所述的一体型涡轮分子泵，在第二发明中，在与间隙区域相向的盒体壁部的间隙区域侧的面上，设置有散热器。

根据第二发明所述的一体型涡轮分子泵，在第三发明中，散热器包括多个散热片(radiation fin)，所述多个散热片形成于盒体壁部的间隙区域侧的面。

根据第一发明至第三发明中任一项所述的一体型涡轮分子泵，在第四发明中，所述送风风扇除了向间隙区域输送冷却风之外，还向泵基座输送冷却风。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，本发明一体型涡轮分子泵至少具有下列优点及有益效果：根据本发明，可一面防止灰尘等侵入至控制单元内，一面通过送风风扇来有效地冷却电子零件。

综上所述，本发明是有关于一种一体型涡轮分子泵，可一面防止灰尘等侵入至控制单元内，一面可以通过送风风扇来有效地对电子零件进行冷却。泵单元包括设置有马达的马达定子的泵基座，控制单元包括盒体(基座板及外壳)，该盒体是以与设置有马达定子的泵基座之间形成间隙区域的方式，固定于泵基座的底面。安装有电子零件的基板固定于与间隙区域相向的盒体壁部，即基座板的内周面。接着，利用风扇来将冷却风输送至间隙区域，藉此，电子零件所产生的热有效地从与间隙区域相向的基座板的部分散发至盒体外。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1是表示本实施方式的一体型涡轮分子泵的概略构成的图。

图2是表示利用树脂305来对电子零件进行铸模时的控制单元30的图。

图3(A)、图3(B)是表示本实施方式的变形例的图。

图4是表示使用凹状的基座构件38时的控制单元30的图。

1：涡轮分子泵                    2：转子

3：轴                            4：泵基座

6：马达                          8：旋转翼

9：固定翼                        10、31：垫片

11：螺纹定子                     12：圆筒部

13：泵外壳                       13a：吸气口

20：泵单元                       26：排气口

27、28：机械轴承                 30：控制单元

32：基座板                       33：外壳

34：风扇                         35：外罩

37a、37b：连接器                 38：基座构件

39：板                           40：螺栓

41：转子盘                       42：螺母构件

43：背盖                         51、52：电磁铁

71：径向位移传感器/位移传感器    72：轴向位移传感器/位移传感器

301、303：基板                   302：支柱

304：电子零件                    305：树脂

321：散热片                      322：间隙

S：间隙区域

具体实施方式

以下，参照图来对用以实施本发明的方式进行说明。图1是表示本实施方式的一体型涡轮分子泵的概略构成图。涡轮分子泵1是磁轴承式的涡轮分子泵，如图1所示，泵单元20与控制单元30由螺栓(bolt)固定。

首先，对泵单元20进行说明。安装有转子2的轴(shaft)3是通过设置于泵基座4的电磁铁51、52而非接触地受到支撑。通过设置于泵基座4的径向位移传感器(radial displacement sensor)71及轴向位移传感器(axial displacement sensor)72，对轴3的上浮位置进行检测。利用构成径向磁轴承的电磁铁51、构成轴向磁轴承的电磁铁52、以及位移传感器71、72来构成五轴控制型磁轴承。再者，在磁轴承未动作的状态下，轴3由机械轴承(mechanical bearing)27、28支撑。

在轴3的下端设置有圆形的转子盘(rotor disk)41，且电磁铁52是设置成以上下地包夹该转子盘41的方式。而且，通过利用电磁铁52吸引转子盘41，轴3向轴向方向上浮。转子盘41通过螺母(nut)构件42而固定于轴3的下端部。背盖43通过螺栓而固定于泵基座4的底面。背盖43与泵基座4的间隙由O形环密封。在背盖43设置有连接器(connector)37a，该连接器37a与控制单元30的连接器37b连接。

在转子2上，沿着旋转轴方向而形成有多段的旋转翼8。在上下并排的旋转翼8之间，分别配置有固定翼9。通过这些旋转翼8与固定翼9来构成泵单元20的涡轮翼段。各固定翼9是以上下地被夹持的方式，由垫片(spacer)10保持。垫片10具有保持固定翼9的功能，以及将固定翼9之间的间隙(gap)维持于规定间隔的功能。

而且，在固定翼9的后段(图示的下方)设置有构成拖曳泵(drag pump)段的螺纹定子(screw stator)11，在螺纹定子11的内周面与转子2的圆筒部12之间形成有间隙。转子2以及通过垫片10保持的固定翼9被收纳在形成有吸气口13a的泵外壳(pump casing)13内。若一面通过电磁铁51、52来非接触地支撑安装有转子2的轴3，一面通过马达6来进行旋转驱动，则吸气口13a侧的气体会排向背压侧，排向背压侧的气体通过连接于排气口26的辅助泵而被排出。

控制单元30通过多个螺栓40而固定于构成泵单元20的泵基座4的下部。在对泵单元20进行驱动控制的控制单元30中，设置有构成主控制部、磁轴承驱动控制部及马达驱动控制部等的电子零件，这些电子零件收纳在框体内。控制单元30的框体包括：基座板32，固定于设置有马达6的定子的泵基座4的底面；以及外壳33，安装于所述基座板32的下侧的面。在图1所示的例子中，框体为不会使灰尘等从外部进入的程度的密闭构造。优选的是在基座板32及外壳33中，使用铝材等导热性优异的材料。

泵单元20与控制单元30的电性连接是通过将泵单元侧的连接器37a与控制单元侧的连接器37b予以连接而进行。连接器37a、37b的周围被圆筒状的外罩(cover)35包围。基座板32也作为散热装置(heat sink)而发挥功能，在基座板32的内周面(图示的下表面)固定有基板301，该基板301安装有发热量比较大的电子零件(例如功率金属氧化物半导体场效晶体管(power Metal Oxide Semiconductor Field EffectTransistor，power MOSFET)等)304。另外，其他基板303通过支柱302而固定于基座板32。在该基板303上也安装有电子零件。基板303的电子零件所产生的热经由支柱302而传导至基座板32。此处，将电路基板设为双层构造，但也可设为三层以上，优选的是电子零件的发热量越大，则将该电子零件安装于越靠近基座板32的位置。

基座板32经由垫片31而固定于泵基座4。结果，在基座板32与泵基座4的底面之间，形成有作为冷却风的流通路径而发挥功能的间隙区域S。在泵单元20的侧方且在间隙区域S的侧方设置有风扇34。在图1所示的例子中，风扇34固定于基座板32的侧面。如虚线所示，风扇34所形成的图示左方向的冷却风吹至泵基座4，并且向相反侧穿过间隙区域S。结果，泵基座4被冷却，并且基座板32因穿过间隙区域S的冷却风而被冷却。

在图1所示的构成中，风扇34的冷却风主要吹至泵基座4及间隙区域S，但也可使风扇34的安装位置偏移至下方，藉此，将冷却风吹至泵基座4、间隙区域S及外壳33。

如上所述，在本实施方式中，电源一体型的涡轮分子泵1的控制单元30一体地固定于泵单元20，该泵单元20包括设置有马达6的马达定子的泵基座4，控制单元30包括盒体(基座板32及外壳33)，该盒体(基座板32及外壳33)是以与设置有马达定子的泵基座4之间形成间隙区域S的方式，固定于泵基座4的底面。安装有电子零件304的基板301、302是固定于与间隙区域S相向的盒体壁部即基座板32的内周面。接着，利用风扇34来将冷却风输送至间隙区域S，藉此，电子零件所产生的热有效地从与间隙区域S相向的基座板32的部分散热至盒体外。

如此，由于采用将冷却风输送至基座板32与泵基座4之间的间隙区域S的构造，而非采用将冷却风吸入至收纳有电子零件的盒体内的构造，因此，可防止灰尘等因冷却风而进入至盒体内。再者，图1所示的连接器37a、37b的部分被外罩35包围，冷却风不会从该部分进入至盒体内。

再者，在所述例子中，将盒体(基座板32、外壳33)设为密闭构造，但只要是不易使冷却风侵入的构造，则不一定必须为完全密闭的构造。例如也可在外壳33的底面形成贯通孔。风扇34是以向间隙方向送风的方式而被安装，因此，冷却风几乎不会绕至底面，可避免由冷却风引起的灰尘等的侵入。

另外，将冷却风输送至间隙区域S的风扇34配置在控制单元30的外部，因此，与将风扇配置在控制单元内的以往的构成相比较，寿命零件即风扇34的更换变得容易。

在图1所示的例子中，风扇34也同时兼用为泵基座4的冷却，因此，可抑制成本的增加。

再者，为了使从电子零件向基座板32散热时的散热性能提高，如图2所示，也可利用高导热性且电绝缘性的树脂305来对电子零件进行铸模(mold)。关于利用树脂305来进行的铸模，可利用树脂305来对外壳内的全部的电子零件进行铸模，也可利用树脂305来对一部分的电子零件(例如搭载于基板301的电子零件)进行铸模。

(变形例)

图3(A)和图3(B)是表示本实施方式的变形例的图。图3(A)是从泵基座4的底面侧来看控制单元30的平面图，图3(B)是控制单元30的侧面图。在变形例中，在基座板32的上表面(间隙区域侧的面)形成有多个散热片321。进入至间隙区域S的冷却风通过相邻接的散热片321之间的间隙322而向图示的左侧穿过。

如此，在变形例中，藉由在基座板32的间隙区域侧的面上形成散热片321，冷却风所穿过的散热面的面积会大幅度地增大。结果，从作为散热装置的基座板32向冷却风散热时的散热效率提高，从而可使控制单元30的冷却性能提高。

再者，在图3(A)、图3(B)所示的例子中，在基座板32上直接形成散热片321，但也可将形成有散热片的散热装置作为散热器而安装于基座板32的间隙区域侧的面。在此情况下，基座板32不一定必须作为散热装置而发挥功能，因此，也可设为与外壳33相同的厚度。当然，即使在如图1所示的例子那样不形成散热片的情况下，即便将基座板32的厚度设为与外壳33相同的程度，也可使散热效果提高。也可使用热管(heat pipe)等作为散热器。

以上的说明仅为一例，当对发明进行解释时，完全不受所述实施方式的揭示事项与权利要求书的揭示事项的对应关系的限定及约束。例如在所述实施方式中，将板状的基座板32固定于泵基座4，且将外壳33安装于所述基座板32来形成框体，但也可为如图4所示的构造。在图4所示的例子中，固定于泵基座40的基座构件38并非为板状，而是为在下侧具有开口的凹状的盒体。而且，将电子零件以被收纳的方式而固定于基座构件38，将板39安装于图示的下侧的开口，藉此来形成密闭状的盒体。

另外，在所述实施方式中，以磁轴承式的一体型涡轮分子泵为例而进行了说明，但也可适用于并非为磁轴承式的一体型涡轮分子泵。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (4)

1.一种一体型涡轮分子泵，其为电源一体型涡轮分子泵，所述电源一体型涡轮分子泵包括：泵单元，藉由马达来使形成有旋转翼的转子旋转，从而进行真空排气；以及控制单元，固定于所述泵单元，对所述泵单元进行驱动控制，所述一体型涡轮分子泵的特征在于：

所述泵单元包括设置有马达定子的泵基座，

所述控制单元包括：

盒体，以与所述泵基座之间形成间隙区域的方式，固定于所述泵基座的底面；以及

电子零件，收纳于所述盒体，并且固定于与所述间隙区域相向的盒体壁部的内周面，

且包括送风风扇，将冷却风输送至所述间隙区域的。

2.根据权利要求1所述的一体型涡轮分子泵，其特征在于：

在与所述间隙区域相向的盒体壁部的间隙区域侧的面上，设置有散热器。

3.根据权利要求2所述的一体型涡轮分子泵，其特征在于：

所述散热器包括多个散热片，所述多个散热片形成于所述盒体壁部的间隙区域侧的面。

4.根据权利要求1或3所述的一体型涡轮分子泵，其特征在于：

所述送风风扇除了向所述间隙区域输送冷却风之外，还向所述泵基座输送冷却风。