CN103889537B - 模块化过滤器卡匣 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于过滤液体的模块化过滤卡匣，例如，所述液体包含用于半导体制造中的液体。过滤器壳体可界定滤腔，其包括上游部分及下游部分。所述过滤器可进一步包括设置于所述滤腔中的过滤元件。所述过滤元件可至少部分覆盖所述过滤元件的第一侧上的过滤器入口。所述过滤元件可包括矩形褶皱过滤器，其具有一组褶皱，所述组褶皱具有位于所述过滤元件的上游侧上的第一组褶皱尖端及位于所述褶皱过滤器的下游侧上的第二组褶皱尖端。

Description

模块化过滤器卡匣
相关申请案
本申请案主张2011年10月3日申请的名称为“模块化过滤系统(MODULARFILTRATION SYSTEM)”的第61/542,645号美国临时专利申请案及2012年3月21日申请的名称为“模块化过滤系统(MODULAR FILTRATION SYSTEM)”的第61/613,886号美国临时专利申请案的权益，兹以引用方式将所述两个申请案全文并入本文。
技术领域
本发明涉及过滤系统。更明确来说，本文所述的实施例涉及模块化过滤系统。更明确来说，本文所述的实施例涉及用于过滤半导体制造流体的模块化过滤系统。
背景技术
半导体制造过程对污染高度敏感，因为即使放置细小的颗粒在半导体晶片上也可能导致缺陷。因此，通常采用具有移除次微米颗粒的薄膜的超清洁过滤器。尽管已经开发了不同的过滤模块来过滤半导体制造液体，但许多现有的过滤器模块为圆柱形，其具有具一片式圆柱形钵状物或套管的壳体，过滤器薄膜驻留于所述一片式圆柱形钵状物或套管中。一般来说，这些过滤器包含圆形褶皱过滤器薄膜，其围绕中空芯体。流体从顶部进入所述过滤器模块中、在所述过滤器薄膜与所述壳体之间流动、穿过所述过滤器薄膜而到达所述中空芯体且从所述顶部离开所述模块。
现有的圆柱形过滤器模块存在若干缺点。一个缺点在于，所述圆形褶皱薄膜过分地限制流体流，因为所述薄膜必须较紧密地朝中心包装，以实现圆形配置。另一缺点在于，所述圆柱形壳体经模制或挤出为单片，因此难以或无法增添垂直于圆柱体的轴线延伸的几何体。此外，许多现有的过滤器模块难以安装及更换。由于用于半导体制造中的许多液体具有腐蚀性或毒性，因此过滤器模块更换会对工作人员造成危害。
采用圆柱形过滤器的当前过滤系统的可配置性有限。在许多情形下，通过多个单元以固定的配置连接过滤器，因此导致难以视需要将穿过过滤器的流从串联改为并联。此外，许多过滤系统仅使用单一类型的过滤器，因此导致针对不同目的或颗粒大小而在单一过滤系统中应用不同过滤器的可行性受限。
发明内容
本发明涉及过滤系统及过滤器。特定的实施例提供用于过滤半导体制造液体的过滤系统及过滤器。
根据一个实施例，过滤器组合件可包含矩形过滤元件，其不具有过滤器壳罩或芯体(非圆柱形)。所述过滤元件可包含相对纤薄的薄膜，其由主外壳直接限制。薄膜盖可将所述薄膜固持在适当位置。过滤器壳体的四个侧可结合或以其它方式耦合在一起，以完全囊封所述过滤元件。
过滤器卡匣可包括过滤器壳体，其具有界定入口流径的过滤器入口及界定出口流径的与所述过滤器入口分隔的过滤器出口。所述过滤器壳体可界定滤腔，其包括与所述入口流体连通的所述滤腔的上游部分及与所述出口流体连通的所述滤腔的下游部分。所述过滤元件可进一步包括设置于所述滤腔中的过滤元件。所述过滤元件可至少部分覆盖所述过滤元件的第一侧上的所述过滤器入口。所述过滤元件可通过灌注材料而使所述滤腔的所述上游部分与所述滤腔的所述下游部分分离。所述过滤元件可包括矩形褶皱过滤器，其具有一组褶皱，所述组褶皱具有位于所述过滤元件的上游侧上的第一组褶皱尖端及位于所述褶皱过滤器的下游侧上的第二组褶皱尖端。所述第一组褶皱尖端与所述滤腔的所述上游部分形成大体上平面的矩形进入交接面。所述第二组褶皱尖端可与所述滤腔的所述下游部分形成大体上平面的矩形离开交接面。所述过滤元件可设置于移位平行四边形过滤器固持区域中。
所述过滤器卡匣可包含设置于所述入口与所述过滤元件之间的导流板，所述导流板经配置以将流体从所述入口导向到上游侧壁。所述过滤器卡匣可进一步包含至少部分地界定所述过滤元件固持区域的过滤器盖。所述过滤元件的第一薄膜活瓣及第二薄膜活瓣可固持于所述过滤器盖与所述过滤器壳体之间。灌注物可密封所述过滤元件的第一端及所述过滤元件的第二端。
所述滤腔可至少部分由上游侧壁、与所述上游侧壁分隔的下游侧壁、从所述上游侧壁延伸到所述下游侧壁的第三壁及从所述上游侧壁延伸到所述下游侧壁且与所述第三壁分隔的第四壁界定。所述过滤元件可朝所述上游侧壁移位，使得所述过滤元件与所述上游侧壁之间的距离在从所述第三壁到所述第四壁的方向上减小。所述过滤器入口可与所述滤腔在所述第三壁处交接且所述出口可与所述滤腔在所述第四壁处交接。所述滤腔可进一步由第五壁及第六壁界定。所述入口可与所述滤腔在所述第五壁处交接且所述出口可与所述滤腔在所述第六壁处交接。
所述滤腔的所述上游部分可经塑形使得所述滤腔的所述上游部分的液压直径随着远离所述过滤器入口而逐渐减小且所述滤腔的所述下游部分经塑形使得其液压直径在朝所述出口的方向上逐渐增加。
另一实施例可包含过滤器壳体，其具有界定垂直入口流径的过滤器入口；及与所述过滤器入口分隔的过滤器出口，所述过滤器出口界定垂直出口流径。所述过滤器壳体可包括上游侧壁及下游侧壁且界定滤腔，所述滤腔具有与所述过滤器入口流体连通的上游部分及与所述出口流体连通的下游部分。过滤元件可设置于所述滤腔中。所述过滤元件可经灌注且使所述滤腔的所述上游部分与所述过滤器的所述下游部分分离。所述过滤元件可包括矩形褶皱过滤器，其具有一组褶皱，所述组褶皱具有位于所述过滤元件的上游侧上的第一组褶皱尖端及位于所述过滤元件的下游侧上的第二组褶皱尖端。所述褶皱过滤器设置于移位平行四边形过滤器固持区域中。一个实施例可进一步包含导流板，以将流体从所述入口导向到所述上游侧壁。所述褶皱过滤器自身可用作所述导流板或者所述导流板可设置于所述过滤元件与所述入口之间。
又另一实施例可包括一种用于过滤液体的方法。所述方法可包含在第一方向上通过界定入口流径的入口而将液体接收于滤腔的上游部分中。所述方法可进一步包含使用导流板在第二方向上将所述液体重新导向到过滤元件的上游侧上的上游侧壁。所述方法可进一步包含润湿过滤元件，所述过滤元件包括褶皱过滤器，所述褶皱过滤器具有一组褶皱，所述组褶皱具有位于所述过滤元件的上游侧上的第一组褶皱尖端及位于所述过滤元件的下游侧上的第二组褶皱尖端。可通过所述过滤元件将所述流体导向到所述滤腔的下游部分，以提供正向流体过滤且导向到流体地耦合到所述滤腔的所述上游部分的出口。
另一实施例可包含过滤器壳体，其具有界定垂直入口流径的入口及与所述入口分隔的界定垂直出口流径的出口。所述过滤器壳体可包括上游侧壁及下游侧壁且可界定滤腔，其具有与所述入口流体连通的上游部分及与所述出口流体连通的下游部分。所述滤腔的所述上游部分包括邻近所述上游侧壁的第一部分及将所述入口流体地耦合到所述上游部分的所述第一部分的第二部分。过滤元件可设置于至少部分地覆盖所述过滤元件的第一侧上的所述入口的所述滤腔中。所述过滤元件可使所述滤腔的所述上游部分与所述滤腔的所述下游部分分离。所述过滤元件进一步包括褶皱过滤器，其具有一组褶皱，所述组褶皱具有位于所述过滤元件的上游侧上的第一组褶皱尖端及位于所述过滤元件的下游侧上的第二组褶皱尖端，其中所述第一组褶皱尖端与所述滤腔的所述上游部分形成大体上平面的矩形进入交接面。
本文所述的实施例可通过使用矩形褶皱封装而减少或消除与圆形过滤器相关的问题。对于矩形褶皱封装，所述褶皱封装密度在整个装置中保持均匀，因此使得过滤面积的有效性最大化。对于具有相同过滤面积的装置，矩形褶皱封装执行过滤时仿佛比圆形褶皱薄膜具有更大的过滤面积。
作为另一优点，矩形褶皱封装一般允许褶皱高于圆形过滤器滤筒的褶皱高度。因此，相比于圆形褶皱封装，矩形褶皱封装可更好地填充体积且提供更均匀的形状，因此减小用于矩形褶皱封装设备的包封尺寸。
作为另一优点，本文所述的一个实施例提供壳体，其沿所述装置的长度(与所述褶皱在相同的方向上延伸)分裂，因此允许产生垂直于所述褶皱方向的几何体，例如肋件(具有流体空间)。这使得直接在所述外壳/壳体中提供褶皱封装支撑，因此无需使用单独的壳罩来支撑所述褶皱封装的外部几何体。
附图说明
包含伴随本说明书且形成本说明书的一部分的图以描绘本发明的某些方面。应注意，所述图中所说明的特征并不一定按比例绘制。通过结合附图参考具体实施方式，可更全面地理解本发明及本发明的优点，在附图中，类似的参考数字指示类似的特征，且其中：
图1为过滤器组合件的一个实施例的图形表示；
图2A到2C为布置为过滤器卡匣的过滤器组合件的一个实施例的图形表示；
图3为过滤器组合件的一个实施例的分解图；
图4A到4C为主外壳壳体部分的一个实施例的图形表示；
图5A到5B为第二壳体部分的一个实施例的图形表示；
图6为过滤器盖的一个实施例的图形表示；
图7为过滤器卡匣的一个实施例的横截面的图形表示；
图8为将过滤器盖耦合到主外壳的一个实施例的图形表示；
图9为过滤器卡匣的一个实施例的图形表示；
图10为过滤器卡匣的一个实施例的液压剖面的图形表示；
图11为过滤器卡匣的另一实施例的图形表示；
图12为具有灌注物的过滤器卡匣的一个实施例的图形表示；
图13为过滤器组合件的另一实施例的图形表示；
图14为过滤器组合件的另一实施例的图形表示；
图15为过滤器卡匣的一个实施例的图形表示；
图16A到16C为过滤器卡匣的一个实施例的额外示图的图形表示；
图17为过滤器卡匣的壳体的一个实施例的图形表示；
图18为过滤器壳体的若干部分的图形表示；
图19为过滤元件固持器的一个实施例的图形表示；
图20为过滤器卡匣的另一实施例的图形表示；
图21为过滤器卡匣的另一实施例的图形表示；
图22为过滤器卡匣的另一实施例的图形表示；及
图23为过滤器卡匣的另一实施例的图形表示。
具体实施方式
现参考在附图中说明且在具体实施方式中详细描述的非限制性实施例更全面地解释过滤器及过滤系统及其多个特征及优点细节。为了避免不必要地导致本发明在细节上发生含混，不予描述广为人知的起始材料、处理技术、组件及设备。然而，应理解，在指示优选实施例时，具体实施方式及特定实例为仅以说明的方式而非以限制的方式给出。所属领域的技术人员从本揭示可了解属于基本概念的精神及/或范围内的多种替代、修改、增添及/或重新布置。
本文所述的实施例涉及用于过滤液体的过滤系统。明确来说，本文所述的实施例提供用于过滤半导体制造过程流体的过滤系统，所述流体包含用于湿式蚀刻及清洁应用中的化学品。例如，实施例可应用于在光刻处理中过滤化学品(光化学品)。光化学品包含例如底漆、粘结促进剂、光致抗蚀剂、晶边除去液、抗反射涂层、显影剂、电介质等等材料。可在其使用地点(POU)、底层地板或任何其它地方过滤所述化学品。
根据一个实施例，视需要，过滤系统可使用具有入口端口、出口端口及通风口的一个或一个以上非圆柱形可移除过滤器卡匣。主组合件提供将流体馈入所述过滤器卡匣中且从所述过滤器卡匣将流体馈送到外部的流体流径。所述过滤系统的所述流体流径可重新配置使得可以不同的方式(例如，平行地、串行地或其组合)将流体提供到所述过滤器卡匣。可以使用垂直运动或倾覆/歪斜机构而减小或消除化学品滴落的方式安装及移除所述过滤器卡匣。
根据一个实施例，可使用无O形环配件及配件组合件或其它连接机构使所述过滤器与所述主组合件接合，所述配件及配件组合件可如在2009年6月16日发布的加沙吉(Gashgaee)等人的名称为“无O形环小型配件及配件组合件(O-Ring-less Low ProfileFittings and Fitting Assemblies)”的第7,547,049号美国专利中所述，所述专利的全文以引用的方式并入本文中。在其它实施例中，所述过滤器可使用连接机构，使得可通过旋转而连接口，如在下列专利中所述：2002年4月30日发布的名称为“连接器设备及包含连接器设备的系统(Connector Apparatus and System Including Connector Apparatus)”的第6,378,907号美国专利；2006年4月4日发布的名称为“连接器设备及包含连接器设备的系统(Connector Apparatus and System Including Connector Apparatus)”的第7,021,667号美国专利；2007年11月20日发布的名称为“在包含无过滤器连接器设备的流体施配系统内清除经施配流体的方法及系统(Method and System for Purging a Dispensed FluidWithin a Fluid Dispensing System Including a Filter-Free ConnectorApparatus)”的第7,296,582号美国专利；2008年4月1日发布的名称为“在包含无过滤器连接器设备的流体施配系统内清除经施配流体的方法及系统(Method and System forPurging a Dispensed Fluid With a Fluid Dispensing System Including a Filter-Free Connector Apparatus)”的第7,350,821号美国专利；2006年5月2日发布的名称为“连接器设备及包含连接器设备的系统(Connector Apparatus and System IncludingConnector Apparatus)”的第7,037,424号美国专利；每个专利的全文以引用的方式并入本文中。
所述过滤器卡匣可经配置以提供正向流过滤(NFF)，其中在经施加压力的情形下，流体直接朝所述过滤器薄膜发生对流。太大而无法穿过所述薄膜的微孔的颗粒聚集于薄膜表面处或者聚集在过滤介质的深处，而小分子则穿过所述薄膜微孔而到达下游侧。根据一个实施例，所述过滤器卡匣可经选择以移除微米级及/或次微米级颗粒(例如，包含100nm或更小的颗粒)。多个过滤器可串联地应用于单一过滤系统单元中，以连续地移除较小颗粒或不同类型的颗粒。最精细的过滤器可经串联地放置在最后，使得较大的颗粒在到达最后一个过滤器前被滤除。这可减少对最精细(一般来说最贵)的过滤器的磨损。
在一个实施例中，所述过滤器卡匣使用非圆形褶皱过滤元件。例如，一个实施例可包含矩形褶皱过滤器，其具有面向所述滤腔的所述上游部分的第一组褶皱尖端及面向所述滤腔的下游部分的第二组褶皱尖端。所述第一组褶皱尖端可一般布置于第一平面中且所述第二组褶皱可一般布置于第二平面中。根据一个实施例，所述过滤元件可提供大体上平面矩形进入交接面及大体上平面矩形离开交接面。在与传统半导体液体过滤器相同的占用面积中，使用矩形褶皱封装可以提供显著的额外过滤。
图1为过滤器组合件100的一个实施例的图形表示，其具有界定滤腔110的过滤器壳体105，滤腔110通过设置于滤腔110中的过滤元件125分割成上游部分115及下游部分120。过滤元件125可为任何合适的过滤介质，包含但不限于褶皱过滤器、深度过滤器、中空纤维薄膜或其它过滤器。在一个实施例中，过滤元件125包括矩形褶皱封装。所述过滤器的所述褶皱可由相同材料或不同材料制成的单一薄膜或多个薄膜形成。此外，聚合物结网材料及其它材料可与所述薄膜形成褶皱。
过滤器入口端口130位于过滤元件125的上游且过滤器出口端口135位于过滤元件125的下游(从流经所述过滤器的流体流角度看)。过滤器通风口(例如，过滤器通风口140)可位于过滤元件125的上游及/或下游。根据一个实施例，过滤器入口端口130界定向上垂直入口流径，过滤器出口端口135界定向上垂直出口流径且过滤器通风口140界定向上垂直通风流径。优选的是，过滤器通风口140在可行的最高点处通向所述滤腔的上游部分115，使得上游部分115中的任何气体自然地升高到过滤器通风口140。类似地，可提供出口通风口，其优选在可行的最高点通向所述滤腔的下游部分120，使得下游部分120中的任何气体自然地升高到通风口140。如果未提供下游通风口，那么可能优选的是使出口端口位于可行的最高位置，使得出口侧上的所有空气在启动时即被清除且不会驻留或收集于所述过滤器中。通风口可流体地耦合到阀。
可用大于所述流体的驱动压力的致动压力来压力致动所述通风口(或者歧管中的对应口)。还可使用手动阀。例如，所述过滤器或歧管可包含阀，例如，提升阀或其它阀，使得仅当气体超过特定压力(例如，超过过滤器组合件100的预期操作压力5psi)或体积时发生通气。所述口可包括马萨诸塞州比尔里卡(Billerica)市的Entegris有限公司制造的Connectology连接件、Swagelok配件或能够进行流体密封的其它连接件。
为了有效率地将口放置于覆盖区中，过滤元件125的褶皱区域可覆盖过滤器入口端口130、过滤器出口端口135及/或过滤器通风口140。然而，如果进入过滤器组合件100中的流体流足够，那么流体流直接撞击过滤元件125可能损坏过滤元件125。因此，设置于过滤元件125与所述入口之间的导流板150(例如，挡板、管件或其它导流结构)可阻挡流体沿所述入口的轴线流动且将流体重新导向上游侧壁155。虽然图中说明导流板150大体上垂直于过滤器入口端口130的轴线而延伸，但导流板150可以其它角度布置。在其它实施例中，所述流量可能足够低或者过滤元件125足够耐用，以无需导流板150即可将流体导向上游侧壁155。
滤腔110的内表面可由相对于过滤元件125的材料来说更疏气或更亲气的材料制成。在一个实施例中，过滤器壳体105可由使得侧壁155比过滤元件125更亲气的材料制成-或者换句话说，过滤元件125经选择比壳体材料更疏气-以促成气体附着到侧壁155。例如但不限制，壳体材料与过滤元件125之间的表面能量之差可大于每平方厘米10达因(dyne/cm2)。因此，过滤元件125与侧壁155之间可存在表面能量梯度。因此，当流体冲过侧壁155上且填充上游部分115时，流体中的气体将附着到侧壁155。因此，气体升高到过滤器通风口140的可能性大于气体穿过过滤元件125的可能性。在下游部分120中可能发生类似的现象。
在操作中，过滤器组合件100提供正向流过滤(NFF)。流体在大体上向上的方向上进入过滤器入口端口130中且被导向到滤腔的上游侧壁155。当上游部分115中的压力增加时，流体流经过滤元件125而到达下游部分120。在一个实施例中，穿过过滤元件125的主流体流径可大体上垂直于穿过过滤器入口端口130的流径。滤腔110可经配置以促成遍及所述装置实现均匀或接近均匀的流量，以完全扫过所述过滤器(例如，使得死角最小或消除)且使压力损失效应最小。
根据一个实施例，滤腔110可经塑形以维持在上游部分115和/或下游部分120中的流体体积与液压直径(此项技术中，已知液压直径为当论述非圆形管及通道中的流体时的术语且被界定为DH＝4A/P，其中A为横截面面积且P为横截面的经湿润周长)的比率。在另一实施例中，所述比率无法得以维持，但对于流体体积增加的区域来说，液压直径却在增加。在其它实施例中，上游部分115及/或下游部分120的液压直径保持恒定。优选的是，邻近过滤器入口端口130的上游部分115的液压直径大于或等于过滤器入口端口130的液压直径。此外，上游部分115优选地经塑形使得上游部分115的液压直径随着远离过滤器入口端口130而减小。类似地，优选下游部分120的液压直径逐渐地增加，以等于或大于过滤器出口端口135的液压直径。一般来说，过滤器壳体可经设计使得过滤器壳体并非限制因素，使得流经过滤器的流体的损失少于流经所述配件时的流体的损失。
图2A到2C为布置为非圆柱形过滤器卡匣的过滤器组合件的一个实施例的图形表示。为了解释目的，过滤器卡匣具有第一端165(称为“前部”(front))、第二端(称为“后部”(back))170、顶部175、底部180、第一侧185及第二侧190。在所说明的实施例中，过滤器组合件的长轴线为从第一端165延伸到第二端170的水平轴线。
过滤器壳体105可包括多个壳体部分。例如，在图2A到2C中，壳体105由主外壳195、侧盖200、前端盖210及后端盖215形成。可通过声波结合、焊接、粘合剂、机械紧固件或根据任何合适的耦合方案接合过滤器壳体105的多个部分。根据一个实施例，所述过滤器壳体的主结合缝220沿长轴线从过滤器壳体105的前部延伸到后部。
图2A到2C进一步说明壳体105的底部上的过滤器入口端口130、壳体105的顶部上的过滤器出口端口135及朝前端165的过滤器壳体105的顶部上的过滤器通风口140。根据一个实施例，所述多个端口可尽可能位于远离过滤器卡匣的前部处，同时仍允许所述组件之间进行结合。在其它实施例中，所述端口可以其它方式布置(例如，一个或一个以上端口邻近过滤器卡匣的中心或后端)。在一个实施例中，开端口130及135的开口的中心线可位于卡匣的最宽部分处。从卡匣内的流体流动角度看，过滤器入口端口130的开口可位于滤腔的最低点处，而端口135及140的开口可位于滤腔的最高点处。
参考图2B到2C，假设内腔的形状粗略地遵循过滤器卡匣的外部的形状。卡匣的形状可经选择使得内腔的上游部分及下游部分的宽度及/或高度随着远离相应的端口而减小。到过滤器入口端口130的前部的内腔的上游部分的区段(上游部分的“前区段”(指示为225))的高度及/或宽度可减小，因为在区段225中，侧壁155向内渐缩及/或顶壁向下渐缩及/或底壁从后部到前部而向上渐缩。到入口端口的后部的内腔的上游部分的区段(上游部分的“后区段”(指示为230))的高度及/或宽度也可随着远离过滤器入口端口130而减小，因为在后区段230中，侧壁155向内渐缩及/或顶壁向下渐缩及/或底壁从前部到后部向上渐缩。因此，滤腔的上游部分的液压直径随着远离过滤器入口端口130而减小。类似地，到出口端口的前部的内腔的下游部分的区段(下游部分的“前区段”(指示为240))的高度及/或宽度可减小，因为在区段240中，下游侧壁235向内渐缩且/或顶壁向下渐缩且/或底壁从过滤器出口端口135到前部而向上渐缩。到入口端口的后部的内腔的下游部分的区段(下游部分的“后区段”(指示为245))的高度及/或宽度也可随着远离过滤器出口端口135而减小，因为在后区段245处，壁235向内渐缩且/或顶部向下渐缩且/或底部从前部到后部向上渐缩。因此，滤腔的下游部分的液压直径可朝着过滤器出口端口135渐增。
也如图2B到2C所示，过滤器壳体105可任选地包含用于辅助结合或以其它方式组装过滤器壳体105的特征。例如但不限制来说，过滤器壳体105可包含若干特征，例如从顶面延伸的特征250及从底面延伸的特征255，其提供额外的区域供卡持所述过滤器盖及过滤器薄膜(下文将论述)。这些特征还可辅助对准且用作导轨以在接收所述卡匣的系统中对准卡匣。还可提供其它或替代性对准特征，以将过滤器组合件插入过滤系统中。
图3为过滤器组合件的一个实施例的分解图。主外壳195、侧盖200、前端盖210及后端盖215形成具有内腔的过滤器壳体，过滤元件125设置于所述内腔中。当施加流体压力时，过滤器盖260耦合到壳体，以将过滤元件125固持在适当位置。
在图3的实施例中，过滤元件125为矩形褶皱封装，其述过滤器薄膜平行于过滤器壳体的长轴线而经褶皱。所述褶皱封装包含面向滤腔的上游部分的第一组褶皱尖端127及面向滤腔的下游部分的第二组褶皱尖端129。第一组褶皱尖端总体上布置于上游平面中且第二组褶皱尖端总体上布置于下游平面中。褶皱封装与滤腔的上游部分形成大体上矩形的交接面且与滤腔的下游部分形成大体上矩形的交接面。
图4A到4C为主外壳195的一个实施例的图形表示。主外壳195可包含顶壁部分270、底壁部分275及从主外壳195的第一端延伸到主外壳195的第二端的侧壁155。根据一个实施例，顶壁部分270及底壁部分275两者均沿侧壁155的长度延伸。当沿垂直于侧壁155的轴线测量时，底壁部分275延伸的程度大于顶壁部分270延伸的程度(例如，参考图2A，底璧部分275从第一侧185朝第二侧190延伸的程度大于顶壁部分270延伸的程度(但底壁部分275及顶壁部分270可并非垂直于侧壁155延伸，而是相对于侧壁155成角度地延伸))。
顶壁部分270及底壁部分275可相对于多个轴线倾斜。例如，顶壁部分270可相对于两个轴线成角度：从过滤器通风口140向下到主外壳195的后端及从侧壁155向上到边缘277。底壁部分275可从过滤器入口端口130向上倾斜到后端，使得主外壳195在过滤器通风口140处的高度大于在后端处的高度。底壁部分275还可从侧壁155向下倾斜到边缘279。
主外壳195可包含若干肋件。在所说明的实例中，主外壳195包含端肋件2801及2802、底部肋件2901到290n、顶部肋件2951到295n及中间肋件3001到300n。每一肋件可包含底部偏移部分、侧壁偏移部分及顶部偏移部分中的一者或一者以上。例如，肋件290可大体上呈L形，且底部偏移部分305从底壁部分275延伸第一高度且侧壁偏移部分310沿侧壁155延伸第二高度，且所述第二高度大于所述第一高度。在一个实施例中，底部偏移部分305从壁155跨内腔的底部延伸第一距离，其垂直于内腔的长度(或者成其它角度)且侧壁偏移部分310从侧壁155延伸进入内腔中的一段距离处，所述距离小于底部偏移部分305的延伸距离。底部偏移部分305可用作从内腔的底面的薄膜垫高部，且侧壁偏移部分310可用作从侧壁155的褶皱垫高部。侧壁偏移部分310可渐缩，使得侧壁偏移部分310远离侧壁155延伸的距离朝顶部减小，因此从底部到顶部减小内腔的上游部分的面积。
顶部肋件295也可呈大体上L形，其具有顶部偏移部分315，其从顶壁部分270延伸第一深度；及邻近侧壁155的第二偏移部分320，其延伸大于第一深度的第二深度。在一个实施例中，顶部偏移部分315从侧壁155跨内腔的顶部延伸第一距离，其垂直于内腔的长度(或者形成另一角度)且侧壁偏移部分320从侧壁155延伸进入内腔中一段距离，所述距离小于顶部偏移部分315的延伸距离。顶部偏移部分315可用作从内腔的顶面的薄膜垫高部，且侧壁偏移部分320可用作从侧壁155的褶皱垫高部。侧壁偏移部分320可渐缩，使得侧壁偏移部分320延伸而远离侧壁155的距离朝向顶部减小。
根据一个实施例，底部肋件290的高度经选择使得在安装过滤器卡匣时，底部偏移部分305的上边缘彼此齐平。当过滤器卡匣位于安装完成位置(例如，过滤器入口端口130垂直地对准)时，交替底部肋件的顶端侧壁偏移部分310也可彼此齐平。例如，肋件290的底部偏移部分305的上边缘位于第一平面中，第一组交替的底部肋件290的侧壁偏移部分310的上边缘位于第二平面中且第二组交替的底部肋件290的侧壁偏移部分310的上边缘位于第三平面中。因此，在安装过滤器时，每一肋件2901到290n的底部偏移部分305的顶部将处于相同的液位，第一组交替的底部肋件290(例如，肋件2902、2904等等)的侧壁偏移部分310的顶部将彼此处于相等的液位且第二组底部肋件(例如，肋件2903、2905等等)的侧壁偏移部分310的顶部将彼此处于相同的液位。
类似地，在安装过滤器卡匣时，交替的顶部肋件295的顶部偏移部分315的下边缘可彼此齐平且交替的顶部肋件295的侧壁偏移部分320的下边缘也可彼此齐平。例如，肋件295的顶部偏移部分315的下边缘可位于第四平面中，第一组顶部肋件295的侧壁偏移部分320的下边缘可位于第五平面中且第二组交替的顶部肋件的侧壁偏移部分320的下边缘可位于第六平面中。当过滤器卡匣在安装完成的操作位置(例如，过滤器入口端口130垂直地对准)时，第一平面、第二平面、第三平面、第四平面、第五平面及第六平面可为平行的水平平面。在其它实施例中，肋件可以其它方式在多个平面中分隔及/或对准，以提供过滤器支撑及壳体强度且使得流体/压力损失最小。
主外壳195可进一步包括一组中间肋件3001到300n，其与交替的顶部肋件及底部肋件对准且从侧壁155向内突出，以提供侧壁偏移部。中间肋件300向内突出的距离可沿肋件从底部到顶部减小。交替的顶部肋件295及底部肋件290可垂直地对准中间肋件300。根据一个实施例，中间肋件300的长度经选择使得中间肋件的顶端覆盖相邻的交替顶部肋件295的侧壁偏移部分320且中间肋件的下端覆盖相邻的交替底部肋件290的侧壁偏移部分310。例如，肋件3001的顶端覆盖肋件2951及2953的侧壁偏移部分320且肋件3001的下端覆盖底部肋件2901及2903的侧壁偏移部分310的顶部。换句话说，在一个实施例中，中间肋件的垂直长度大于图4B中所示的第二平面与第五平面之间的垂直距离。
相邻肋件之间的空间形成流体通道，所述流体通道与过滤元件(或导流板150(图中未说明))的底部协作。例如，相邻肋件2901与2902之间的区域形成通向过滤器入口的流动通道3252。当过滤元件位于合适的位置且流体被引入滤腔中时，流体将遵循流动通道。在所示的实例中，流体将沿内腔的底部填充流动通道3252且接着沿流动通道3252向上流动到侧壁155，直到流体溢过肋件2902的顶部，此时流体将流入相邻的通道3253中。流体将继续填充通道3252及3253，直到流体溢过肋件2901及2903的顶部，开始填充流动通道3251及3254。此过程可继续，直到流体填充通道325n。所述肋件配置有助于确保流体沿侧壁155迂回，借此增加气泡将被吸附到侧壁155且向上流动的可能性。此外，肋件配置有助于沿侧壁155的长度分布流体，以利于均匀地润湿过滤元件。
图4B进一步说明顶部270及底部275可远离过滤器入口端口130而朝彼此渐缩。图4C进一步说明，主外壳195可经塑形使得过滤器卡匣或者至少滤腔的上游部分在过滤器通风口140的中心处最宽且朝向前端及/或后端向内渐缩。在所说明的实施例中，在过滤器入口端口130处即开始渐缩。因此，滤腔的液压直径可随着远离过滤器入口端口130而减小，因此有助于减小或消除死角。此外，在所示的实施例中，过滤器通风口140通向滤腔中的最高点。其它实施例可包含未渐缩部分及渐缩部分。
图5A及5B为侧盖200的一个实施例的图形表示。侧盖200可包含沿侧盖200的长度延伸的接合边缘327及329，其可接合到主外壳195的边缘277及279(见图4A)，以产生平行于过滤器褶皱折痕的接缝。侧盖200可包含顶壁部分335、底壁部分340及侧壁235。侧盖200可经塑形使得卡匣的最宽部分或者至少内腔的下游部分的最宽部分与过滤器出口端口135的中心线重合。此外，侧盖200可经塑形使得内腔的下游部分的前区段的面积从出口端口向前减小及/或内腔的下游部分的后区段的面积从过滤器出口端口135向后减小。例如，顶壁部分335可从过滤器出口端口135向后向下渐缩。顶壁部分335还可从过滤器出口端口135向前向下渐缩。类似地，底壁部分340可从过滤器出口端口135向后向上倾斜且从过滤器出口端口135向前向上倾斜。侧壁235还可从过滤器出口端口135向后向内渐缩且从过滤器出口端口135向前向内渐缩。
在图5A的实施例中，侧盖200经塑形使得顶壁部分335从过滤器出口端口135向后向下倾斜且底壁部分340从过滤器出口端口135向后向上渐缩。侧壁235经塑形使得侧壁235的顶部外边缘350从过滤器出口端口135向后沿曲线向内渐缩。然而，侧壁235的底部外边缘355并不向内渐缩，或者向内渐缩的程度小于顶边缘327向内渐缩的程度，因此赋予侧壁235“扭曲”(twisted)的剖面。根据一个实施例，扭曲可经选择以使得从过滤器出口端口135到过滤器卡匣的末端，横截面面积或液压直径发生线性变化或其它希望的变化。可提供底边缘329处的渐缩减少或消失，以使材料保持邻近边缘329与边缘279(见图4A)之间的结合缝。所述形状还为确保仅可以合适定向将过滤器卡匣插入过滤系统中的关键。然而，在其它实施例中，可使用其它侧壁形状。
图5B说明侧盖200的一个实施例的另一视图。图5B的箭头说明流体大体上流动到过滤器出口端口135。根据一个实施例，侧盖200经塑形以促成滤腔的下游部分中的流速更为均匀。侧盖200可包含有助于将流体导向到过滤器出口端口135的肋件或其它特征。
图6为过滤器盖260的一个实施例的图形表示。过滤器盖260可经配置以将过滤元件维持于合适的位置，同时允许流动。根据一个实施例，过滤器盖260可包括外框架，其具有上部件360、下部件365；跨居上部件360与下部件365之间的前端部件370及后端部件375。上部件360及下部件365可包含允许将过滤器盖260耦合到过滤器卡匣的剩余部分的特征。如下文将论述，例如，过滤器盖260可包含舌状部及凹槽特征，从而以搭扣配合的方式连接到主外壳。过滤器盖260可经配置使得上部件360的第一侧包含待与顶部肋件295的尖端接触的接触表面且下部件365包含待与底部肋件290的尖端接触的接触表面。
过滤器盖260还可包含跨居上部件360与下部件365之间的中间间隔部件380。支撑部件385可对间隔部件380提供额外的支撑。优选的是，中间部件380或其它固持结构的强度足以将过滤元件固持抵靠主外壳的肋件。所述侧盖也可包含肋件，以接触中间部件380而提供额外支撑。中间部件380可向上且向前成角度，以允许侧盖上的此类肋件用作导流装置，以将进入内腔的下游部分中的流导向到过滤器出口端口。在其它实施例中，过滤器盖260可包含用于固持过滤元件同时允许流动的网或其它结构性元件。
图7为过滤器组合件的一个实施例的图形表示，所述过滤器组合件具有主外壳195、过滤元件125及过滤器盖260。所述底部偏移部、侧壁偏移部及顶部偏移部使得过滤元件分别远离滤腔的底部、上游及顶部。过滤器盖260从滤腔的第一端延伸到滤腔的第二端且可朝向侧壁155形成角度。当对过滤元件125的上游施加压力时，过滤器盖260将过滤元件125固持在适当位置。
根据一个实施例，过滤器盖260与主外壳195可协作以提供移位平行四边形过滤元件固持区域。过滤器盖260可从底部到顶部朝向上游侧壁155形成角度且由从上游侧壁155向内突出的肋件提供的侧壁偏移部可从底部到顶部朝侧壁渐缩。过滤器盖260的角度可匹配于肋件的渐缩角度。过滤器盖260可推动过滤元件125抵靠肋件，且第一(上游)组褶皱尖端邻接肋件。在上游侧上，肋件允许过滤元件125固持在适当位置而无需使用额外的过滤元件固持器/壳罩。在此配置中，矩形褶皱封装将变成移位的矩形，且过滤元件125的上游侧上的褶皱尖端总体上布置于由肋件界定的第一平面中且过滤元件的下游侧上的褶皱尖端总体上布置于由过滤器盖260界定的第二平面中。所述移位平行四边形(例如，菱形或长菱形)过滤元件固持区域提供若干益处。首先，使褶皱封装移位允许开辟空间来放置过滤器出口端口，而不会占据过大的水平空间。第二，褶皱封装用作所述结构的一部分来减小液压直径(线性地或以其它方式)。
根据一个实施例，所述肋件的底部偏移部分305可具有渐缩尖端部分400，其远离过滤器盖260从顶部到底部成角度，以形成排水通道405。排水通道405可使底部肋件290(图4B中所说明)之间的流动通道交叉连接。当将流体引入到过滤器入口端口130时，所述流体不仅如上所述沿流动通道3252(图4B)流动到相邻的流动通道，还从过滤器入口端口130通过排水通道405流动到相邻的流动通道。优选的是，过滤器入口端口130的液压直径小于或等于在过滤器入口端口130处的通道3252的液压直径与排水通道405(在两个方向上)的液压直径的总和。
根据一个实施例，到过滤器入口端口130的开口覆盖排水通道405(见图4A)。当从过滤器入口端口130移除压力时，由于内腔的上游部分的底面可向下朝向排水通道405倾斜(从侧壁155到排水通道405)，所以剩余在卡匣中的流体可流动到排水通道405。由于内腔的底面朝过滤器入口端口130倾斜(如上文关于图4A及4B所述)，所以排水通道405中的流体可流动到过滤器入口端口130。
类似地，顶部偏移部分315可包含尖端部分408，其远离过滤器盖260从底部到顶部形成角度，以形成通风通道410。通风通道410可使上肋件295(如图4B中所说明)之间的流动通道交叉连接。优选的是，到过滤器通风口140的开口覆盖通风通道410。当过滤器卡匣处于压力下时，由于内腔的上游部分的上表面可向上朝通风通道410倾斜，因此气体可流动到通风通道410。接着，由于通风通道410朝过滤器通风口140(例如，如上关于图4A及4B所述，上表面可向上朝过滤器通风口140倾斜)倾斜，因此气体可向上朝通风通道410流动到过滤器通风口140。
可使用搭扣配合、干涉配合、声波结合或根据任何合适的耦合机构将过滤器盖260耦合到主外壳195。根据一个实施例，主外壳195可包含下耦合部分420及上耦合部分425，以将过滤器盖260耦合到主外壳195。耦合部分420界定沿主外壳195的长度延伸的凹槽430及舌状部435。耦合部分425包含沿主外壳195的长度延伸的凹槽440及舌状部445。过滤器盖260包含对应的下舌状部455及凹槽460及上舌状部465及凹槽470。凹槽430卡持舌状部455且凹槽460卡持舌状部435。类似地，凹槽440卡持舌状部465且凹槽470卡持舌状部445。在操作中，可使用搭扣配合使过滤器盖260紧固，且上耦合部分与下耦合部分稍微分开，以允许舌状部455及465分别穿过舌状部435及445且坐落于凹槽430及440中。主外壳195材料的弹性可造成耦合部分420及425迅速回到过滤器盖260被卡持的位置。根据一个实施例，搭扣可能足以提供关于过滤器盖260已紧固的触觉或听觉反馈。
如图7中所说明，过滤器盖260经安装使得肋件尖端将以其它方式接触或极其接近接触表面，使得过滤器薄膜的一部分可卡持于肋件尖端与过滤器盖260的接触表面之间。根据一个实施例，过滤元件125的顶部薄膜活瓣及底部薄膜活瓣可延伸足够的距离，使得其穿过肋件的尖端400/408之间且过滤器盖260卡持于耦合部分420及425与过滤器盖260之间。例如，图8为连接到过滤器盖260的主外壳195的一部分的一个实施例的图形表示，其说明卡持于耦合部分420与过滤器盖260之间的下方薄膜活瓣490。卡持过滤元件125的一部分有助于固持过滤元件125，以进行后续的组装步骤。可连同灌注执行声波结合或其它耦合操作，以进一步将过滤器盖260结合到主外壳195及/或将薄膜结合到主外壳195及过滤器盖260，借此无需通过薄膜便可使上游部分相对于下游部分密封。
图9为过滤器组合件的一个实施例的图形表示，其中在主结合缝220处耦合到侧盖200的主外壳195平行于过滤器卡匣的长通路延伸。主外壳195及侧盖200形成腔，过滤元件125设置于所述腔中，从而将所述腔分割成上游部分115及下游部分120。图10说明图9的过滤器组合件的横截面图，其进一步说明位于内腔(指示为495)的下游部分的背部处及过滤器出口端口135(指示为495与497的组合)处的液压剖面。还可注意到，液压剖面从内腔的下游部分的底部到顶部增加。
根据一个实施例，侧盖200经塑形使得液压剖面从所述腔的下游部分的背部到过滤器出口端口135且从底部到顶部大致上线性地增加。优选的是，在内腔的背部处，液压剖面接近零。然而，在其它实施例中，在操作的过滤器薄膜的末端处，液压剖面可大于零。根据一个实施例，过滤器出口端口135的液压直径可大致上等于邻近过滤器出口端口135的内腔的下游部分的液压直径。在其它实施例中，过滤器出口端口135的液压直径可大于或者小于邻近所述口的内腔的下游部分的液压直径。
图11为类似于图7的过滤器组合件的过滤器组合件的另一实施例的图形表示。在图11的实施例中，并未展示过滤元件，以更好地说明移位平行四边形过滤元件固持区域500的一个实施例。此外，在图11中，说明底部肋件290、顶部肋件295及中间肋件300，从而展示肋件的侧壁偏移部分渐缩以匹配过滤器盖260的角度。图11进一步说明过滤器组合件的实施例可包含导流板150，以防止进入过滤器入口端口130的流直接撞击过滤器薄膜。
参考图1到11，可将与工艺流体接触的所有材料选择为不与工艺流体不会发生反应且使得污染程度最小。壳体的实施例可由多种材料制成，包含但不限于，亲脂类树脂、全氟树脂(例如但不限于，聚四氟乙烯(PTFE)、氟化乙丙烯(FEP)、全氟烷氧基聚合物(PFA))、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚酰亚胺、聚醚亚胺、聚碳酸酯、聚醚醚酮(PEEK)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、金属或其它材料。在一个实施例中，所述过滤器组合件的组件可由多个层形成。所述主外壳的外部及所述侧盖可包括相对便宜的聚合物，而内层可包括较为昂贵的聚合物，其不太易于与工艺流体反应或者污染工艺流体。在一个实例中，主外壳195及侧盖200可包括由聚丙烯或可承受温度及压力要求的其它材料形成的外壳。在内部，可热成形通常更为昂贵、更耐化学性、更高纯度的材料的内层且将所述内层附接到主外壳195及侧盖200的边缘。此类材料的实例包含但不限于，PFA、FEP或其它聚合物。过滤器的整个湿润表面可为更耐化学性、纯度更高的聚合物。在另一实施例中，可在外壳的内侧上包覆模制所希望材料的内层。另一方面，过滤器盖260可具有由相对便宜的材料制成的芯体及由更昂贵但化学反应性较弱的材料制成的外涂层或外层。
可根据下列步骤组装使用褶皱封装过滤元件125的过滤器卡匣。可将过滤器薄膜插入主外壳195中，且褶皱的最后活瓣的末端沿耦合部分420及425坐落。过滤器盖260可搭扣配合到合适的位置。此步骤使用出口盖与外壳之间的舌状部与凹槽配合将薄膜锁定在合适的位置。不同于典型的圆柱型滤筒装置，在将褶皱封装组装成装置之前，无需包裹褶皱封装以将两个长薄膜边缘密封在一起。接着可使用任何合适的结合方案(包含但不限于，声波结合、焊接、粘结剂、热接触或非接触结合操作)将侧盖200结合到主外壳195。根据一个实施例，可在单一结合操作中执行结合壳体且密封薄膜边缘。还可使用机械紧固件将侧盖200耦合到主外壳195。视需要，可在侧盖200与主外壳195之间设置垫圈。
可用聚合物或树脂来灌注褶皱封装的末端。根据一个实施例，可将所要长度的所述组合件的每一末端浸蘸于所要的灌注材料(例如，层压板、聚合物、树脂、粘结剂或其它灌注材料)中，以密封内室及褶皱封装的所述末端。优选的是，所述灌注材料为热塑性塑料。例如但不限制来说，可用灌注材料密封褶皱封装的前部及后部的0.125英寸到0.5英寸。所述灌注材料可密封褶皱封装及内腔的末端，借此将过滤器组合件的上游部分115与下游部分120分离，且防止产生滞留体积。在其它实施例中，在将褶皱封装的末端插入主外壳195中之前用灌注材料密封褶皱封装的所述末端，然而，这么做可能导致灌注物与过滤器卡匣的末端之间产生一些死角。可使用灌注材料、声波结合、焊接、粘结剂、接触或非接触结合操作、机械紧固件或其它方式将前端盖210/后端盖215耦合到过滤器卡匣的主体。例如，图12为过滤器组合件的一个实施例的图形表示，其说明褶皱封装位于合适的位置且经由灌注材料590密封。
图13为过滤器组合件600的另一实施例的图形表示，过滤器组合件600具有过滤器壳体602，其界定滤腔603，滤腔603由设置于滤腔603中的过滤元件610分割成上游部分604及下游部分606。过滤元件610可为任何合适的过滤介质，包含但不限于褶皱过滤器、深度过滤器、中空纤维薄膜或其它过滤器。在又另一实施例中，过滤元件610可包含夹持于多个薄膜之间的聚合物过滤材料。在一个实施例中，过滤元件610包括矩形褶皱封装。过滤器入口端口612定位于过滤元件610的上游且过滤器出口端口614定位于过滤元件610的下游(从流经过滤器的流体流角度看)。过滤器通风口(例如，过滤器通风口615及616)可位于过滤元件610的上游及/或下游。任选地，通风口615及616还可连接到阀。
根据一个实施例，过滤器入口端口612位于过滤器组合件600的顶部且界定向下垂直入口流径，过滤器出口端口614位于过滤器组合件600的顶部上且界定向上垂直出口流径且过滤器通风口616界定向上垂直通风流径。优选的是，过滤器通风口615通向位于可行的最高点处的滤腔的上游部分604，使得上游部分604中的任何气体自然地升高到过滤器通风口615。类似地，可提供出口通风口616，其优选通向位于可行的最高点处的滤腔的下游部分606，使得下游部分606中的任何气体自然地升高到通风口。过滤器入口端口612可包含入口阀618，以密封过滤器入口端口612。
为了有效地将所述口放置于覆盖区中，过滤元件610可覆盖过滤器入口端口612、过滤器出口端口614及/或过滤器通风口615/616。如果进入过滤器组合件600中的流体的流量足够，那么流体流直接撞击过滤元件610可能导致过滤元件610损坏。因此，设置于过滤元件610与所述入口之间的导流板620(例如，挡板、管件或其它导流结构)可阻止沿入口的轴线的流且将流重新导向上游侧壁622。如上所述，可对所述壁加以选择，使得所述壁比过滤元件610更亲气，以促进气体粘附到壁622。虽然图中说明导流板620大体上垂直于过滤器入口端口612的轴线延伸，但导流板620也可以其它角度布置。在其它实施例中，过滤元件610可提供足够的阻力以将流导向上游侧壁622。
图14为类似于图16的过滤器组合件的过滤器组合件600的另一实施例的图形表示，但说明出口阀624，其用于密封过滤器出口端口614；及第二导流板626，其确保流体在离开下游部分606之前沿侧壁628流动。根据一个实施例，当从歧管移除过滤器组合件600时，当流入过滤器组合件600中的流体的流体压力降低到低于阈值或满足某一其它条件时，入口阀618及出口阀624可密封。在一个实施例中，入口阀618及出口阀624可为提升阀。可用大于流体的驱动压力的致动压力来用压力致动通风口(或者歧管中的对应口)。例如，过滤器或歧管可包含阀，例如提升阀或其它阀，使得仅当气体超过特定压力(例如，高于过滤器组合件600的预期操作压力5psi)时通气。所述口可包括由马萨诸塞州比尔里卡(Billerica)市的Entegris有限公司制造的连接件、Swagelok配件或能够进行流体密封的其它连接件。虽然图14说明入口阀及出口阀集成为过滤器组合件的一部分，但在其它实施例中，如果存在阀，则阀可为歧管的一部分，过滤器连接到所述部分或者可放置于其它位置。
根据一个实施例，过滤器组合件600可布置为过滤器卡匣。图15为过滤器卡匣的横截面的一个实施例的图形表示，所述过滤器卡匣包含过滤元件610，其布置于设置在过滤器壳体602中的过滤器固持器630中。过滤器壳体602包括主体，其具有对称的部分632及634，所述对称部分于接合缝635处耦合在一起，以部分界定滤腔。过滤元件610将滤腔分割成上游部分604及下游部分606。
过滤器入口端口及出口端口部件636及642耦合到壳体602且提供通向滤腔的口。过滤器口部件636及642可容纳阀，例如提升阀或其它阀。根据一个实施例，入口端口部件636包括用于入口端口612的公配件637，用于入口通风口615的公配件638及从基座640延伸的流体固持壁639，流体固持壁639围封配件637及638。配件637及638由歧管上的互补的母部分接收，以产生密封连接。固持壁639围绕所述配件，以与基座640协作产生液滴杯状部，当从歧管移除过滤卡匣时，所述液滴杯状部可容纳液滴。口部件636的基座640从配件637向上倾斜到配件638，以产生通向上游部分604的最高点的气体聚集区域641。入口通风口615通向气体聚集区域。
在图15的实施例中，过滤器出口端口部件642类似地包含用于出口端口614的公配件643及从基座645延伸的壁644，以围绕口614形成液滴杯状部。在此实例中，过滤器出口端口部件642上不存在通风口，但在其它实施例中，可能存在通风口。在一些实施例中，单一口可用作过滤器出口端口及出口侧过滤器通风口。在此情形下，可能优选的是，出口端口614通向与下游部分606流体连通的最高区域，使得气体升高到过滤器出口端口614。
与卡匣的主体协作的入口端口部件636形成通向入口端口612的上游部分604的入口区域646，但由过滤或净化介质与下游部分606分离。根据一个实施例，入口区域646至少部分由垂直于入口端口612(例如，跨过通过入口端口612进入的流体的流径)的主轴线延伸的表面648界定，以水平地重新导向流体。过滤器固持器630的上表面650与表面648协作以形成导流板(例如，挡板)，其将流体导向壁622。
在操作中，流在第一方向上(例如，垂直地)通过入口端口612进入过滤器卡匣中且通过表面648及650在第二方向上重新导向到壁622。流可通过过滤器固持器630与壁622之间的间隙进入过滤元件610与壁622之间的空间中。所述流体将穿过过滤元件610且经由出口端口614离开过滤器卡匣。因此，过滤器卡匣提供NFF。吸附到壁622的气体从上游部分604升高到气体聚集区域641且通过入口侧通风口615离开。
图16A到16C为过滤器卡匣的一个实施例的外部视图的图形表示，其说明上述的多个特征。根据一个实施例，过滤器卡匣可大体上呈矩形，且具有顶壁652、底壁654、端壁656及658、由主体部分632及634形成的侧壁622及侧壁628。主体的实施例可由多种材料制成，包含但不限于亲脂类树脂、全氟树脂(例如但不限于，聚四氟乙烯(PTFE)、氟化乙丙烯(FEP)、全氟烷氧基烷烃(PFA))、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚酰亚胺、聚醚亚胺、聚碳酸酯、聚乙烯(PP)、聚丙烯(PE)、聚醚醚酮(PEEK)、金属或其它材料。在一个实施例中，所述主体可由多个层形成。外壳可包括相对便宜的聚合物，而内层可包括不太可能与工艺流体反应或者污染工艺流体的更昂贵的聚合物。根据一个实施例，所述主体可包括由聚丙烯或者可承受温度及压力要求的其它材料制成。在外壳的内侧，可将通常更为昂贵、更耐化学性、纯度更高的材料的内层热成形且将所述内层附接到外壳的边缘。此类材料的实例包含但不限于，PFA、FEP或其它聚合物。过滤器的整个湿润表面可为更耐化学性、纯度更高的聚合物。在另一实施例中，可在外壳的内侧上包覆模制所要材料的内层。
在理解了过滤器卡匣可用作压力容器的基础上，可对多个壁的厚度加以选择。在典型的现有技术系统中，过滤器必须具有足以承受过滤器的预期操作压力的壁。也就是说，过滤器必须具有其厚度足以保持挠曲在可接受范围内(例如，在100psi下，一般小于10％、小于5％、小于1％)的侧壁。另一方面，过滤器卡匣可具有相对纤薄的侧壁。所述侧壁可具有的厚度将允许在预期操作压力期间，侧壁的挠曲程度大于可接受的量，例如，大于30％。如下文将描述，过滤器底板可提供额外的支撑以保持挠曲在所述可接受范围内。端壁656及658可与侧壁622及628具有相同的厚度或不同的厚度。根据一个实施例，端壁656及658可包含肋件664及665，以使挠曲最小化。顶壁652及底壁654可与侧壁622及628具有类似的厚度，或者可更厚，以使得挠曲最少或者可更纤薄。
主体部分632及634中的每一者可包含从相应的壁向外延伸的连续材料肋件(分别为肋件667及668)。根据一个实施例，肋件667及668在相应主体部分的边缘处向外延伸，以产生用于接合主体部分的较大的可用结合区域。
过滤器卡匣可包含引导部件660，以有助于将过滤器卡匣引导到过滤器底板中。在图16A到16C的实例中，引导部件660包含分别从肋件667及668延伸以形成轨道的一组横向延伸引导凸缘661及663，其可接收于过滤器底板组合件的对应轨道中。在其它实施例中，过滤器卡匣可同时包含多个轨道或其它引导部件。
图16A到16C还说明过滤器滤筒的一个实施例可包含对称的口。制成对称口及构造对称口的方法使得相比于传统过滤器具有更大的灵活性。例如但不限制，卡匣可向后齐平，过滤过程可在相反的方向上进行，可对滤筒的任一侧施加真空，以允许进行渗透蒸发序列。另一方面，非对称滤筒限制在任一方向上使流优化的能力。
图17为过滤器卡匣的主体的一个实施例的图形表示，其说明上述的多个特征。如在图17中所示，在主体的长度的第一部分及主体的长度的第二部分上，肋件667及668从主体部分632及634的边缘向内转向，以形成入口盛放部670及出口盛放部672的侧壁。根据一个实施例，主体部分634包含表面648，其可为顶壁652的一部分，其延伸跨过由主体部分634形成的入口盛放部670的底部的所述部分。入口盛放部670的其它侧可通向滤腔。也就是说，主体部分632可在通过主体部分632形成的入口盛放部的所述部分内敞开。因此，入口盛放部670可通向滤腔的上游部分，但并不通向下游部分。类似地，主体部分632包含表面674，其可为顶壁652的一部分，其延伸跨过由主体部分632形成的出口盛放部672的所述部分的底部。出口盛放部672可通向滤腔的下游部分，但并不通向滤腔的上游部分。也就是说，主体部分634可在由主体部分634形成的出口盛放部的所述部分内敞开。根据一个实施例，可使用超声波结合、粘合剂或其它类型的结合将口部件636、642(参考图16B)结合到入口盛放部侧壁及出口盛放部侧壁的顶边缘，且过滤器入口端口与表面648对准且过滤器出口端口可与表面674对准。
在许多先前过滤器中，将口连接件制造作为主壳体的一部分。因此，对于每种连接件类型及大小，需要不同的工具来制造过滤器壳体。图17的实施例实现的优点在于，可在过滤元件已安装时，在入口端口及出口端口未经附接的情况下，组装过滤器卡匣的对称主体。接着可视需要增加大小合适的口。在此系统中，对于多种口类型，可使用单一工具来制造过滤器壳体的主体。仅特定类型的口部件需要特定的工具，而非具有口的过滤器壳体整体上需要特定的工具。
图18说明卡匣的主体的对称主体部分632及634的一个实施例。如在图18中可见，部分632可与部分634相同，使得可使用单一工具制造过滤器卡匣主体的两个半体。在此实施例中，顶壁652的由主体部分632界定的部分在出口盛放部672的周边中连续(由表面674说明)，但在入口盛放部670的周边内打开(说明为675)。类似地，在此实施例中，顶壁652的由主体部分634界定的部分在入口盛放部670侧壁的周边中连续(由表面648说明)且在出口盛放部672侧壁的周边内打开(说明为676)。
图19为过滤器固持器630的一个实施例的图形表示。过滤器固持器630可包含端壁680及682，且顶壁684及底壁685在所述端部之间以分隔的关系延伸，以界定于两侧上均敞开的过滤元件固持区域686。在图19的实施例中，端壁680及682可与滤腔具有相等的宽度且过滤器固持器630的长度可等于滤腔的长度，使得过滤器固持器630紧密地配合于滤腔中。顶部684可稍微窄于端部680及682，使得当过滤器固持器630布置于滤腔中时，顶部684的边缘与滤腔的侧壁之间存在小间隙，以允许流体流入及/或流出过滤元件与侧壁之间的所述空间。在一些实施例中，过滤器固持器为对称。这对于减少制造成本及部件的数目是有利的。
过滤器固持器630还可包含纤薄的连续材料片(本文称为飞边688)，其从过滤器固持器630的外表面向外延伸。飞边688延伸足够的距离，使得当过滤器卡匣被组装时，飞边688将定位于肋件667与肋件668之间。飞边688可包含切口690，其与入口盛放部670及出口盛放部672对准。例如，此在入口区域646与滤腔的上游部分604的剩余部分之间提供一开口(见图15)。例如，开口690a可允许流体流进入过滤器入口端口中且由表面648重新导向以流动到开口675(见图18)中。类似地，开口690b可允许通过开口676离开的流体流过表面674且流出过滤器出口端口(见图15及18)。根据一个实施例，声波焊接可用于结合肋件667、668与飞边688且密封部分632、634与过滤器固持器630。因此，可能优选的是，飞边688由可熔接到主体的材料的材料制成。
过滤元件固持区域686可与过滤元件封装在一起。过滤元件可结合到过滤元件固持区域686的内表面。在一个实施例中，过滤元件可包括矩形褶皱封装。第一组褶皱尖端可面向所述室的上游部分且第二组褶皱尖端可面向过滤器室的下游部分。一般来说，过滤元件可经封装使得过滤元件的上游表面围绕中央芯体大体上平坦而非弯曲，但如果过滤元件对折，那么边缘处可存在某一弯曲且过滤器可包含褶皱。使用平坦而非弯曲过滤器的优点在于，可在给定的体积内封装更多的薄膜材料且可使用具有较小顺应弯曲力矩的过滤介质。此外，由于褶皱过滤器可经布置而具有大体上平坦的剖面(例如，褶皱经压缩)，所以褶皱的上游尺寸与下游尺寸可相同(此不同于圆形过滤器设计，在圆形过滤器设计中，褶皱在上游侧上的展开程度大于下游褶皱)。在其它实施例中，矩形褶皱封装的褶皱可分离。
过滤器固持器630的实例可由多种材料制成，包含但不限于，亲脂类树脂、全氟树脂，(例如但不限于聚四氟乙烯(PTFE)、氟化乙丙烯(FEP)、全氟烷氧基烷烃(PFA))、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚酰亚胺、聚醚亚胺、聚碳酸酯、聚乙烯(PP)、聚丙烯(PE)、聚醚醚酮(PEEK)、金属或其它材料。在一个实施例中，过滤器固持器630可由多层形成。所述芯体可包括相对便宜的第一聚合物(例如，聚丙烯)，而与流体接触的任何层可包括更耐化学性、纯度更高的第二聚合物，其与所述工艺流体发生反应或者污染工艺流体的可能性较小。根据一个实施例，第二聚合物可包覆模制于所述第一聚合物上。
图20说明过滤器卡匣的一个实施例，其附接有RFID标签692及RFID读取器693。RFID读取器693可具有有限的范围“R”，例如，4英寸。如果卡匣的长度“L”大于R，那么FRID标签692可放置于卡匣上，使得当卡匣放置于过滤器底板后部时，FRID读取器693无法读取FRID标签692。可实施控制方案，使得如果卡匣未安装妥当或者尚未安装卡匣时，上游组件将不会提供流体到过滤系统。实施例还可包含遍及第一歧管及第二歧管定位的传感器，其用于读取多个流体性质，例如压力或温度。
在上述实例的若干实例中，过滤器卡匣具有大体上矩形的剖面。图21为过滤器卡匣的一个实施例的图形表示，其具有主体694，主体694具有圆形后壁及前壁，使得卡匣的侧壁弯曲。卡匣可包含引导机构695，其可配合于过滤器底板组合件的有槽轨道中。图22为卡匣的另一实施例的图形表示，其从侧面具有椭圆形主体696。卡匣可包含引导机构697，其可配合于过滤器底板组合件的有槽轨道中。图23为卡匣的另一实施例，其具有圆柱形主体698及引导机构699。举例提供了卡匣形状的多个实例且在一些实施例中可使用由对称主体部分组成的其它卡匣剖面。此外，卡匣内的过滤元件可具有任何所要形状，包含围绕中央芯体弯曲的管状。
尽管已描述了特定实施例，但这些实施例仅为说明性的，且并不限制本发明。本文对所说明的本发明的实施例的描述，包含说明书摘要及发明内容章节中的描述，并不意在穷尽性或者将本发明限于本文所揭示的精确形式(且明确来说，在说明书摘要或发明内容内包含任何特定实施例、特征或功能并不意在将本发明的范围限于此实施例、特征或功能)。而是，描述意在描述说明性实施例、特征及功能，以帮助所属领域的一般技术人员理解本发明，而不将本发明限于任何特定描述的实施例、特征或功能，包含说明书摘要或发明内容章节中所述的任何此实施例、特征或功能。虽然本文出于说明目的仅描述了本发明的特定实施例或实例，但所属领域的技术人员将认识到且理解，在本发明的精神及范围内可做出多种等效修改。如所指示，可鉴于上文对本发明的所说明实施例的描述而对本发明做出这些修改且所述修改为包含于本发明的精神及范围内。因此，虽然本文已参考本发明的特定实施例描述了本发明，可在上文揭示内容中期望有多种修改、多个改变及子替代，且将理解，在一些情形下，在不脱离所陈述的本发明的范围及精神的基础上，可采用本发明的实施例的一些特征而不对应地使用其它特征。因此，可对本发明的本质范围及精神做出许多修改以适应特定的情形或材料。例如，可通过化学涂层、等离子处理、激光或灯处理及此类方法对薄膜的表面进行改性，以包含离子交换基团、亲水基团、疏水基团及其它功能部分。
在整篇说明书中，提及“一个实施例(one embodiment)”、“一实施例(anembodiment)”或“一特定实施例(a specific embodiment)”或类似的术语意味着结合所述实施例而描述的特定特征、结构或特性包含于至少一个实施例中且可能不一定存在于所有的实施例中。因此，词组“在一个实施例中(in one embodiment)”、“在一实施例中(in anembodiment)”或“在一特定实施例中(in a specific embodiment)”或类似术语各自出现在本说明书的许多处并不一定指相同的实施例。此外，任何特定实施例的特定特征、结构或特性可以任何合适的方式与一个或一个以上其它实施例组合。应理解，鉴于本文的教示，可对本文所述且说明的实施例进行其它变动及修改且所述变动及修改被视为本发明的精神及范围的一部分。
在本文的描述中，提供了多个特定细节，例如组件及/或方法的实例，以便于透彻地理解本发明的实施例。然而，所属领域技术人员将认识到，可在不具有所述特定细节中的一者或一者以上的情形下实践实施例，或者可用其它设备、系统、组合件、方法、组件、材料、部件及/或此类物实践实施例。在其它情形下，为了避免模糊本发明的实施例的方面，将不具体展示或描述广为人知的结构、组件、系统、材料或操作。虽然可能使用特定实施例描述了本发明，但此并不将本发明限于任何特定的实施例且所属领域技术人员将认识到额外的实施例是容易理解的并且是本发明的一部分。
还将理解，图式/图中所描绘的所述元件中的一个或一个以上还可以更分离或集成的方式实施，或者甚至可移除或者在某些情形下不可操作，正如根据特定应用可用。此外，除非另有特定注解，否则图式/图中中任何信号箭头应被理解为仅为示范性的，且并不在于限制。
在本文中，术语“包括(comprises、comprising)”、“包含(includes、including)”、“具有(has、having)”或其任何其它变化意在涵盖非穷尽性包含。例如，包括一系列元件的工艺、产品、物件或设备并不一定仅限于这些元件，而是可包含未经明确列举或为此工艺、物件或设备固有的其它元件。
此外，除非另有指示，术语“或者(or)”用于本文中一般意在意味着“及/或(and/or)”。例如，下列任一情形满足条件A或条件B：A为正确(或存在)且B为错误(或者不存在)，A为错误(或者不存在)且B为错误(或者存在)，且A及B两者同时正确(或者存在)。除非在权利要求书内另有明确指示(即，提及“一(a或an)”明确地表示仅存在单数形式或者仅存在复数形式)，否则用于本文中时，包含用于所附权利要求书时，前置有“一(a或an)”(且当上文已先行使用“一(a或an)”时则为“所述(the)”)的术语同时包含此类术语的单数形式及复数形式。同样地，当用于本文的描述中及所附的整个权利要求书中时，除非上下文另有明确指示，否则“在……中(in)”意味着“在……中(in)及在……上(on)”的双重意义。本发明的范围应由所附权利要求书及其合法等效物确定。

Claims (17)

1.一种用于过滤半导体制造液体的过滤器组合件，所述过滤器组合件包括：
过滤器壳体，其具有界定入口流径的过滤器入口及界定出口流径的与所述过滤器入口分隔的过滤器出口，所述过滤器壳体界定滤腔，所述滤腔至少部分由上游侧壁、下游侧壁、从所述上游侧壁延伸到所述下游侧壁的第三壁及从所述上游侧壁延伸到所述下游侧壁的第四壁界定，所述滤腔包括与所述入口流体连通的所述滤腔的上游部分及与所述出口流体连通的所述滤腔的下游部分；
过滤元件，其设置于所述滤腔中，且至少部分覆盖所述过滤元件的第一侧上的所述过滤器入口，所述过滤元件使所述滤腔的所述上游部分与所述滤腔的所述下游部分分离，所述过滤元件进一步包括矩形褶皱过滤器，其具有一组褶皱，所述一组褶皱由用于过滤来自半导体工艺流体的微米级或亚微米级杂质的过滤器薄膜构成，且具有位于所述过滤元件的上游侧上的面向所述上游侧壁的第一组褶皱尖端及位于所述褶皱过滤器的下游侧上的面向所述下游侧壁的第二组褶皱尖端，所述一组褶皱压缩在一起使得所述褶皱不分离，所述第一组褶皱尖端形成大体上平面的矩形进入交接面，且所述第二组褶皱尖端形成大体上平面的矩形出口交接面，且其中所述流体通过所述过滤元件的主流径垂直于通过所述过滤器入口的所述流径；及
经移位平行四边形过滤元件固持区域，其中所述过滤元件设置于所述经移位平行四边形过滤元件固持区域中，使得所述第一组褶皱尖端与所述上游侧壁之间的距离在从所述第三壁到所述第四壁的方向上连续减小，其中所述入口在于所述上游侧壁与所述下游侧壁之间延伸的第三壁上与所述滤腔交接。
2.根据权利要求1所述的过滤器组合件，其中：
所述一组褶皱平行于所述滤腔的长轴而褶皱；且
所述过滤元件经灌注以密封所述滤腔的第一端及所述滤腔的第二端，所述滤腔的所述第一端及所述滤腔的所述第二端通过所述滤腔的所述长轴分隔。
3.根据权利要求1所述的过滤器组合件，其进一步包括设置于所述入口与所述过滤元件之间的导流板，所述导流板经配置以将流体从所述入口导向到上游侧壁。
4.根据权利要求1所述的过滤器组合件，其进一步包括设置在所述过滤元件的下游侧上且接触所述第二组褶皱尖端的过滤器盖，所述过滤器盖至少部分地界定所述经移位平行四边形过滤元件固持区域，所述过滤器盖包括一组间隔中间部件。
5.根据权利要求4所述的过滤器组合件，其中所述过滤元件包括第一活瓣及第二活瓣，且其中所述第一活瓣及所述第二活瓣被卡持于所述过滤器盖与所述过滤器壳体之间。
6.根据权利要求1所述的过滤器组合件，其中所述过滤器壳体包括对称主体部分。
7.根据权利要求1所述的过滤器组合件，其中所述滤腔的所述上游部分经塑形使得所述滤腔的所述上游部分随着远离所述过滤器入口而具有逐渐减小的液压直径，且所述滤腔的所述下游部分经塑形使得朝所述出口具有逐渐增加的液压直径。
8.根据权利要求1所述的过滤器组合件，其进一步包括导流板，以将流体水平地从所述入口导向到所述上游侧壁。
9.根据权利要求8所述的过滤器组合件，其中所述褶皱过滤器包括所述导流板。
10.根据权利要求8所述的过滤器组合件，其中所述导流板包括所述过滤元件的至少一部分。
11.根据权利要求10所述的过滤器组合件，其中所述过滤器壳体经配置以维持所述滤腔的所述上游部分及所述滤腔的所述下游部分中的流体体积与液压直径的比率。
12.根据权利要求1所述的过滤器组合件，其中：
所述过滤器入口界定大体上垂直向上流径；
所述过滤器出口界定大体上垂直向上流径；
所述过滤器组合件包括从所述滤腔的底部向上突出的底部偏移部分及从所述上游侧壁突出到所述滤腔中的侧壁偏移部分；
所述褶皱过滤器平行于所述过滤器壳体的长轴而褶皱、由所述底部偏移部分支撑，且包括顶部薄膜活瓣及底部薄膜活瓣；且
其中所述褶皱过滤器设置于所述经移位平行四边形过滤元件固持区域中。
13.根据权利要求1所述的过滤器组合件，其进一步包括通向所述滤腔的所述上游部分或所述滤腔的所述下游部分的最高区域的通风口，其中所述过滤器壳体由比所述过滤器薄膜的材料更亲气体的材料形成。
14.一种用于过滤液体的方法，其包括：
提供过滤器壳体，其具有界定入口流径的过滤器入口及界定出口流径的与所述过滤器入口分隔的过滤器出口，所述过滤器壳体界定滤腔，所述滤腔至少部分由上游侧壁、下游侧壁、从所述上游侧壁延伸到所述下游侧壁的第三壁及从所述上游侧壁延伸到所述下游侧壁的第四壁界定，所述滤腔包括与所述入口流体连通的所述滤腔的上游部分及与所述出口流体连通的所述滤腔的下游部分；
在第一方向上通过界定入口流径的所述过滤器入口将半导体工艺液体接收于所述滤腔的所述上游部分中；
使用导流板在第二方向上将所述液体重新导向到过滤元件的上游侧上的上游侧壁；
使过滤元件湿润，其中所述过滤元件包括褶皱过滤器，其具有一组褶皱，所述一组褶皱由用于过滤来自所述半导体制造工艺流体的微米级或亚微米级杂质的过滤器薄膜构成，且具有位于所述过滤元件的上游侧上的第一组褶皱尖端及位于所述过滤元件的下游侧上的第二组褶皱尖端，所述一组褶皱压缩在一起使得所述褶皱不分离，所述第一组褶皱尖端与所述滤腔的所述上游部分形成大体上平面矩形入口交接面且所述第二组褶皱尖端与所述滤腔的所述下游部分形成大体上平面矩形出口交接面；
提供经移位平行四边形过滤元件固持区域，并将所述过滤元件设置于所述经移位平行四边形过滤元件固持区域中，使得所述第一组褶皱尖端与所述上游侧壁之间的距离在从所述第三壁到所述第四壁的方向上连续减小，其中所述入口在于所述上游侧壁与所述下游侧壁之间延伸的第三壁上与所述滤腔交接；
通过所述过滤元件将流体导向到所述滤腔的下游部分，其中用以提供正常流体过滤且其中通过所述过滤元件的主流径垂直于通过所述过滤器入口的所述流径；及
将流体导向到流体地耦合到所述滤腔的所述下游部分的出口。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述褶皱过滤器用作所述导流板。
16.根据权利要求14所述的方法，其中所述褶皱过滤器被设置为移位平行四边形。
17.根据权利要求14所述的方法，其中所述第二方向垂直于所述第一方向。
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