CN103228923A

CN103228923A - 真空泵

Info

Publication number: CN103228923A
Application number: CN2011800487642A
Authority: CN
Inventors: U.施罗德; E.卡拉斯科; B.亨里
Original assignee: Societe de Mecanique Magnetique SA; Edwards Japan Ltd
Current assignee: Societe de Mecanique Magnetique SA; Edwards Japan Ltd
Priority date: 2010-10-19
Filing date: 2011-07-28
Publication date: 2013-07-31
Anticipated expiration: 2031-07-28
Also published as: WO2012053270A1; JP5778166B2; KR101848528B1; EP2631486A4; EP2631486B1; EP2631486A1; CN103228923B; KR20130138200A; JPWO2012053270A1; US9267392B2; US20130189089A1

Abstract

本发明提供一种基板布线简单并且基板的冷却容易的真空泵。采用以堵住泵主体（100）侧的外壳的开口的方式配设板（201）并且该板（201）还兼作控制单元（200）侧的外壳的基板单元构造。对贯通固定于板（201）的端子（210）的针（207）直接焊接AMB控制基板（209）和大气侧连接基板（211）而进行整体化。因此，能够简单地构成外壳部分以及密封构造。因此，不需要高价的防滴连接器（1、3），而是能够用廉价的端子（210）构成防滴构造。而且，通过该板（201）的冷却能够一次冷却分别装载在真空侧的AMB控制基板（209）和大气侧的大气侧连接基板（211）上的电子部件。

Description

真空泵

技术领域

本发明涉及真空泵，特别涉及基板布线简单并且基板的冷却容易的真空泵。

背景技术

伴随着近年来的电子设备的发展，存储器、集成电路等的半导体的需求急剧地增大。

这些半导体以如下方式等进行制造：向纯度极高的半导体基板掺杂杂质来赋予电气性质、或者通过蚀刻在半导体基板上形成微小的电路。

而且，为了避免由于空气中的尘埃等造成的影响，需要在高真空状态的室（chamber）内进行这些操作。在该室的排气中，通常使用真空泵，但特别是从残留气体少、容易保养等方面出发，多使用真空泵中的一种即涡轮分子泵。

此外，在半导体的制造工序中，存在大量将各种工艺气体作用于半导体基板的工序，涡轮分子泵不仅使室内成为真空，还用于从室内对这些工艺气体进行排气。

该涡轮分子泵由泵主体和控制该泵主体的控制装置构成。在泵主体与控制装置之间，通常用电缆和连接器销（connector plug）机构连接。作为减少该泵主体与控制装置的连接连接器销的针（pin）数并简化基板布线的方法，已知如专利文献1那样的将电动机以及磁力轴承的控制基板配置在真空侧的方法。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特表2007-508492号公报。

发明内容

发明要解决的课题

然而，在像这样将控制基板配置在真空侧的情况下，作为控制所需要的电子元件之一的电解电容器存在其中的电解液破裂的可能性。

此外，发热的电子元件等在设置于真空中的情况下，在真空中的热传导仅为热辐射，容易发生蓄热，存在造成故障的可能性。进而，根据泵使用条件而暴露在腐蚀性气体等中，因此基板需要采用塑模（mold）等耐腐蚀对策，这也会引起蓄热，存在造成电子元件的异常过热的可能性。

此外，作为同样简化基板布线的其它方法，如图4那样，存在以下构造：在泵主体310的下部配设阳连接器（male connector）1，另一方面，在控制装置320的上部配设阴连接器（female connector）3，将连接器彼此连接，由此使泵主体310与控制装置320整体化。但是，此时，泵侧与控制装置侧的连接器的阴阳也可以相反。

然而，在该情况下，连接器1、3是密闭性高的真空密封（seal）构造，需要做成防滴样式，此外，需要分别使泵主体310和控制装置320冷却。进而，用于分别隔开泵主体310与控制装置320的板（plate）也需要两个，即泵主体310侧的底板的板5和控制装置320侧的顶板的板7。进而，连接器1、3的背侧端子针9、11分别具有如图5所示那样的与电缆的焊接所需要的焊锡坑（solder cup）13。因此，成本变高。

本发明是鉴于这样的以往的课题而完成的，其目的在于提供一种基板布线简单并且基板的冷却容易的真空泵。

用于解决课题的方案

因此，本发明（方案1）构成为具备：真空泵主体，在底面具有板；控制单元，将该板作为框体的一部分；多个针，在贯通所述板而在两面留有露出部分的状态下进行安装；第一基板，安装在该针的所述真空泵主体侧的露出部分，并配设在所述真空泵主体内部的真空环境中；以及第二基板，安装在所述针的所述控制单元侧的露出部分，并配设在所述控制单元内部的大气环境中。

经由针将板、第一基板以及第二基板整体化。因此，能够简化真空泵的结构。例如，也能够在泵主体与控制单元之间仅配设一个板。由于成为被整体化的一个构造体，所以不需要另外在基板彼此之间进行布线操作。

能够将第一基板配置在真空侧，并且将难以放置在真空中的电子元件设置于大气侧的第二基板。通过将第一基板配置在真空侧，从而不需要将电磁铁和传感器的布线露出到外部，能够使横跨在第一基板与第二基板之间的布线尽可能地少。此外，由于能够在针的腰部与基板之间附加焊料，所以对于针，能够选定没有焊锡坑的针。因此，能够抑制制造成本。

此外，本发明（方案2）的特征在于，在所述第二基板安装有电解电容器。

电解电容器由于破裂等问题而不能放置在真空中。因此将其安装于第二基板。再有，优选将该电解电容器安装在与基板上的针接近的位置。其结果是，能够与设置在真空侧时同样地使供给电压稳定化。

进而，本发明（方案3）构成为在所述真空泵主体的基座部具备水冷管。

通过利用水冷管进行的板的冷却，能够一次冷却真空侧的第一基板与大气侧的第二基板。因此，能够简化构造。

进而，本发明（方案4）构成为在所述板与所述基座部之间以及该板与所述控制单元的框体的壁之间具备密封构件。

由于泵主体与控制单元整体化并具备密封构件，所以不需要如以往那样采用分别独立的外壳和密封构造。因此，能够简单地构成外壳部分以及密封构造。此外，不需要如以往那样的高价的防滴连接器，而是能够使用廉价的连接器。

发明效果

如以上说明的那样，根据本发明（方案1），经由针将板、第一基板以及第二基板整体化，因此能够简化真空泵的结构。能够将第一基板配置在真空侧，并且将难以放置在真空中的电子元件设置于大气侧的第二基板。通过将第一基板配置在真空侧，从而能够使横跨在第一基板与第二基板之间的布线尽可能地少。

附图说明

图1是本发明的实施方式的结构图。

图2是端子构造。

图3是表示对基板焊接了针的状态的图。

图4是表示简化基板布线的其它方法的图。

图5是表示具有焊锡坑的针的状态的图。

具体实施方式

以下，对本发明的实施方式进行说明。在图1中示出本发明的实施方式的结构图。在图1中，在涡轮分子泵10中，泵主体100和控制单元200夹着一个铝制的板201而被整体化。

该板201兼作泵主体100的底面和控制单元200的上表面。但是，板201也能以两个构成等。

在泵主体100的圆筒状的外筒127的上端形成有进气口101。在外筒127的内侧具备旋转体103，该旋转体103在周部呈辐射状且多级地形成有用于对气体进行吸引排气的利用涡轮叶片的多个旋翼102a、102b、102c…。

在该旋转体103的中心安装有转子轴113，例如利用所谓的5轴控制的磁力轴承将该转子轴113悬浮支承于空中并且对其进行位置控制。

在上侧径向电磁铁104中，在作为转子轴113的径向的坐标轴且相互正交的X轴和Y轴成对地配置有4个电磁铁。与该上侧径向电磁铁104接近且对应地具备由4个电磁铁构成的上侧径向传感器107。该上侧径向传感器107以检测旋转体103的径向位移并送至后述的控制装置300的方式构成。

在控制装置300中，基于上侧径向传感器107检测出的位移信号，经由具有PID调节功能的补偿电路控制上侧径向电磁铁104的励磁，调整转子轴113的上侧的径向位置。

转子轴113由高导磁率材料（铁等）等形成，被上侧径向电磁铁104的磁力吸引。在X轴方向和Y轴方向分别独立地进行这样的调整。

此外，下侧径向电磁铁105和下侧径向传感器108与上侧径向电磁铁104和上侧径向传感器107同样地进行配置，与上侧的径向位置同样地对转子轴113的下侧的径向位置进行调整。

进而，轴向电磁铁106A、106B在上下夹着在转子轴113的下部所具备的圆板状的金属盘111而配置。金属盘111由铁等的高导磁率材料构成。为了检测转子轴113的轴向位移，而具备轴向传感器109，构成为将该轴向位移信号送至控制装置300。

而且，基于该轴向位移信号经由控制装置300的具有PID调节功能的补偿电路对轴向电磁铁106A、106B进行励磁控制。轴向电磁铁106A和轴向电磁铁106B利用磁力分别在上方和下方对金属盘111进行吸引。

这样，控制装置300适当地调节该轴向电磁铁106A、106B施加于金属盘111的磁力，使转子轴113在轴向上磁悬浮，并以非接触的方式保持在空间中。

电动机121具备以包围转子轴113的方式配置为圆周状的多个磁极。由控制装置300控制各磁极，使得经由在与转子轴113之间作用的电磁力对转子轴113进行旋转驱动。

以与旋翼102a、102b、102c…隔开微小的空隙的方式配设有多个固定翼123a、123b、123c…。旋翼102a、102b、102c…为了分别通过碰撞向下方向移送排气气体的分子而形成为从与转子轴113的轴线垂直的平面起倾斜规定的角度。

此外，固定翼123也同样地形成为从与转子轴113的轴线垂直的平面起倾斜规定的角度，并且朝向外筒127的内侧与旋翼102的级相互不同地进行配设。

而且，固定翼123的一端以嵌插到多个层叠的固定翼隔离物（spacer）125a、125b、125c…之间的状态被支承。

固定翼隔离物125是环状的构件，例如由铝、铁、不锈钢、铜等金属或者将这些金属作为成分而包含的合金等的金属构成。

在固定翼隔离物125的外周，隔开微小的空隙地固定有外筒127。在外筒127的底部配设有基座部129，在固定翼隔离物125的下部与基座部129之间配设有带螺纹的隔离物131。而且，在基座部129中的带螺纹的隔离物131的下部形成有排气口133，与外部连通。

带螺纹的隔离物131是由铝、铜、不锈钢、铁、或者将这些金属作为成分的合金等的金属构成的圆筒状的构件，在其内周面刻有多条螺旋状的螺纹槽131a。

螺纹槽131a的螺旋的方向是在排气气体的分子沿着旋转体103的旋转方向移动时将该分子向排气口133的一方移送的方向。

在旋转体103的接着旋翼102a、102b、102c…的最下部垂下有旋翼102d。该旋翼102d的外周面为圆筒状，并且朝向带螺纹的隔离物131的内周面伸出，并与该带螺纹的隔离物131的内周面隔开规定间隙地接近。

基座部129是构成涡轮分子泵10的基底部的圆盘状的构件，通常由铁、铝、不锈钢等金属构成。

基座部129物理地保持涡轮分子泵10，并且，还兼备热的传导路径的功能，因此优选使用铁、铝或铜等具有刚性且导热率也较高的金属。

在这样的结构中，当旋翼102被电动机121驱动而与转子轴113一起旋转时，利用旋翼102与固定翼123的作用，通过进气口101对来自室的排气气体进行进气。

从进气口101进气的排气气体通过旋翼102与固定翼123之间，被移送到基座部129。此时，虽然利用在排气气体与旋翼102接触或者碰撞时产生的摩擦热、在电动机121产生的热的传导或辐射等使得旋翼102的温度上升，但是该热通过辐射或排气气体的气体分子等的传导而被传递到固定翼123侧。

固定翼隔离物125在外周部相互接合，将固定翼123从旋翼102受到的热、在排气气体与固定翼123接触或者碰撞时产生的摩擦热等传递到外筒127、带螺纹的隔离物131。

向带螺纹的隔离物131移送来的排气气体一边被导引至螺纹槽131a一边被送至排气口133。

此外，为了使从进气口101吸引的气体不侵入到由电动机121、下侧径向电磁铁105、下侧径向传感器108、上侧径向电磁铁104、上侧径向传感器107等构成的电装部侧，用定子柱（stator column）122覆盖电装部的周围，利用清洗气体（purge gas）将该电装部内保持在规定压。

接着，对控制装置300的结构进行说明。分离成在板201与基座129之间形成的泵主体100侧的底部空间301和控制单元200来储存构成控制装置300的电子部件。底部空间301内是真空环境，控制单元200内是大气环境。

而且，在该板201的一部分配设有孔，在该孔中贯通固定有如图2所示那样的端子210的体部205。端子210在大致四边形的板状底面部203的上表面突出设置有圆柱状的体部205，贯通该大致四边形的板状底面部203以及体部205地安装有许多的针207。

针207的上部露出到板201的上侧，贯通AMB控制基板209的小孔212。对AMB控制基板209在AMB控制基板209的小孔212部分如图3所示那样焊接针207的上部。在AMB控制基板209上装载有控制磁力轴承的电子部件。

而且，经由该焊接了的部位将针207与AMB控制基板209上的各电子部件电连接。

另一方面，针207的下部露出到板201的下侧，贯通大气侧连接基板211。对大气侧连接基板211在大气侧连接基板211的小孔212部分如图3所示那样焊接针207的下部。在大气侧连接基板211上主要装载有控制电动机121的电子部件。而且，经由该焊接了的部位将针207与大气侧连接基板211上的各电子部件电连接。

此外，在大气侧连接基板211上的针207的附近，以使元件朝向板201侧的方式配设有电解电容器213。在大气侧连接基板211与板201之间配设有散热器215。其结果是，AMB控制基板209、板201以及大气侧连接基板211成为被整体化的一个构造体。

而且，进而，将一部分磁力轴承控制用以外以及电动机控制用以外的电子部件装载于底部控制基板217、219。但是，不是根据用途严格地配置基板，而是将除了电解电容器213之外的各电子部件适当地装载在真空中的AMB控制基板209上等也可以。

在板201与基座129之间，绕底部空间301埋入有O型环221，在板201与形成控制单元200的框体的壁225之间埋入有O型环223而成为防滴样式构造。

此外，通过将水冷管配设在基座部129中的板201的附近（图1中的水冷管149），从而能够经由基座部129冷却该板201。

接着，说明控制装置300的作用。

采用以堵住泵主体100侧的外壳的开口的方式配设板201并且该板201还兼作控制单元200侧的外壳的基板单元构造。对贯通固定于板201的端子210的针207直接焊接AMB控制基板209和大气侧连接基板211而进行整体化。因此，在泵主体100与控制单元200之间配设一个板201即可。

此外，由于泵主体100和控制单元200进行了整体化，所以与以往那样采用分别独立的外壳和密封构造的情况不同，能够简单地构成外壳部分以及密封构造。因此，不需要如以往的图4那样的高价的防滴连接器1、3，而是能够以廉价的端子210构成。

而且，通过利用水冷管149进行的板201的冷却，能够一次冷却在真空侧的AMB控制基板209和大气侧的大气侧连接基板211上分别装载的电子部件。因此，能够将同一水冷管149用于多个冷却对象，能够简化冷却构造。

此外，由于在针207如图3所示那样对基板209、211向针207的腰部附加焊料231，所以能够选定无焊锡坑的针。因此，无需使用高价的带焊锡坑的针，能够抑制制造成本。

进而，将AMB控制基板209配置在真空侧的底部空间301中，将难以放置在真空中的电子元件设置在大气侧连接基板211上。AMB控制基板209、板201以及大气侧连接基板211成为经由针207而被整体化的一个构造体，因此不需要另外在基板彼此之间进行布线操作。

而且，由于控制磁力轴承的电子部件配设在真空侧的底部空间301中，所以不需要将电磁铁和传感器的布线露出到外部，能够使横跨在AMB控制基板209与大气侧连接基板211之间的布线、针207的根数尽可能地少。

进而，用于使磁力轴承的供给电压稳定化的电解电容器213尽可能地设置在AMB控制基板209上的控制用电子部件的附近较好。然而，由于上述的破裂等问题而不能放置在真空中。因此，将电解电容器213放置在大气侧连接基板211的针207的附近。其结果是，能够与设置在真空侧时同样地使供给电压稳定化。

附图标记的说明：

10 涡轮分子泵；

13 焊锡坑；

100 泵主体；

102 旋翼；

104 上侧径向电磁铁；

105 下侧径向电磁铁；

106A、B 轴向电磁铁；

107 上侧径向传感器；

108 下侧径向传感器；

109 轴向传感器；

111 金属盘；

113 转子轴；

121 电动机；

122 定子柱；

123 固定翼；

125 固定翼隔离物；

127 外筒；

129 基座；

131 隔离物；

133 排气口；

149 水冷管；

200 控制单元；

201 板；

203 大致四边形的板状底面部；

205 体部；

207 针；

208 支承部件；

209 AMB控制基板；

210 端子；

211 大气侧连接基板；

212 小孔；

213 电解电容器；

215 散热器；

221、223 O型环；

300 控制装置；

301 底部空间。

Claims

1.一种真空泵，其特征在于，具备：

真空泵主体（100），在底面具有板（201）；

控制单元（200），将该板（201）作为框体的一部分；

多个针（207），在贯通所述板（201）而在两面留有露出部分的状态下进行安装；

第一基板（209），安装在该针（207）的所述真空泵主体（100）侧的露出部分，并配设在所述真空泵主体（100）内部的真空环境中；以及

第二基板（211），安装在所述针（207）的所述控制单元（200）侧的露出部分，并配设在所述控制单元（200）内部的大气环境中。

2.根据权利要求1所述的真空泵，其特征在于，在所述第二基板（211）安装有电解电容器（213）。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的真空泵，其特征在于，在所述真空泵主体（100）的基座部（129）具备水冷管（149）。

4.根据权利要求1～3的任一项所述的真空泵，其特征在于，在所述板（201）与所述基座部（129）之间以及该板（201）与所述控制单元（200）的框体的壁之间具备密封构件（221、223）。