CN108317262B - 真空阀的密封件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种真空阀，包括阀座，其具有阀开口和第一密封面；并具有封闭元件，该封闭元件具有与第一密封面对应的第二密封面。第一密封面和/或第二密封面具有至少双组分材料复合物，其具有金属支承体部件和基于聚合物的密封材料。密封材料以限定轮廓沿着密封面路线被硬化到支承体部件上。金属支承体部件限定内部支承体区域和外部支承体区域。金属支承体部件具有多个延伸到内部支承体区域中的加深部。密封材料被施加到支承体部件上，使得在外部支承体区域上提供密封材料的限定轮廓，并且密封材料的一部分至少延伸到支承体部件的加深部的一部分中并且将加深部在体积和/或深度方面填充达到至少一半。

Description

真空阀的密封件及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种真空阀和用于真空阀的密封元件，并且还涉及一种用于制造这种真空阀的密封面的方法。
背景技术
一般地，在现有技术中以不同的实施方式已知了基本上气密地封闭或调节流动路径的真空阀，该流动路径穿过在阀壳体中成型的开口。真空滑阀特别使用在IC制造和半导体制造的领域中，所述IC制造或半导体制造必须在受保护的氛围中尽可能在不存在污染性颗粒的情况下进行。例如，在半导体晶片或液晶基板制造设备中，高度敏感的半导体元件或液晶元件依次经过多个处理室，在这些处理室中处于处理处理室内的半导体元件分别借助加工设备来加工。不仅在处理室之内的加工过程期间而且在从处理室到处理室的运输期间，高度敏感的半导体元件必须始终处于受保护的氛围中，特别是必须处于真空中。处理室例如经由连接通道彼此连接，其中处理室借助真空滑阀能够被打开以将部件从一个处理室转移到下一处理室，并且在执行相应的制造步骤之后能够被气密地封闭。这种阀基于所描述的应用领域也被称作真空转移阀并且基于其矩形的开口横截面也称作闸门阀。
由于转移阀特别用在高度敏感的半导体元件的制造中，所以特别是必须将因致动阀而引起的颗粒生成和在阀腔中的自由颗粒保持得尽可能少。颗粒生成主要是由例如因金属-金属接触和因磨损而导致的摩擦所致。
密封可以例如要么经由设置在封闭板的封闭侧的密封件进行，要么经由在阀座上的密封环进行，其中所述密封件被挤压到环绕开口的阀座上，封闭板的封闭侧被压靠到密封环上。现有技术中(例如在US 6,629,682 B2(Duelli))已知了不同的密封装置。适合于密封环的材料例如在以商标
Figure GDA0002731671550000021
已知的弹性密封材料。
对在真空阀中使用的密封件的要求是非常高的。一方面在阀的闭合状态下必须保证阀的密封性。这特别由于在真空领域中有高的压差而且因此出现作用于阀封闭体的大的力而成为首要需求。因为所使用的密封件在过大挤压时受到高于平均水平的磨损或被损毁，所以阀必须构造为，使得压差力不能或只能有限地作用于密封件。对密封件的挤压应沿着其路线(course)尽可能均匀地进行，这需要阀板对阀座在整个接触区域中均匀的接触压力。特别是，可将作用于密封件的横向负荷和纵向负荷保持得尽可能小。在横向于密封件的纵向方向的横向负荷的情况下，在O环密封件中存在如下危险：其从固定其的安装部特别是槽中被撕下。经硬化的密封件也仅能够承受非常有限的横向力。不仅在阀的打开状态下而且在其闭合状态下，密封件都会有时遭遇侵蚀性介质并且因此必须要么具有的成分使得其能够经受住这些影响，和/或使其从介质的流动路径中脱离，以也用于避免磨损。密封件的过高磨损成为处理可靠性的不确定性因素并且需要定期更换密封件，这又导致处理时的停机时间增加。
真空阀的、特别是其密封技术和驱动技术的不同的实施方式在现有技术中是已知的，其特别目的是延长所使用的密封件的使用寿命以及改善处理可靠性。
根据相应的驱动技术，特别是在滑阀(也称为滑动阀或闸门阀)与摆式阀之间加以区分，其中在现有技术中闭合和打开通常按两个步骤进行。在第一步骤中，阀封闭部件特别是封闭板或封闭元件，如例如在US 6,416,037(Geiser)或US 6,056,266(Blecha)中已知的那样，在滑阀的情况下特别是L型滑阀的情况下基本上平行于阀座线性地在开口上方移动；或如例如在US 6,089,537(Olmsted)中公开的那样，在摆式阀的情况下围绕枢转轴线在开口上方枢转，而在此情况下在封闭板与阀壳体的阀座之间不发生接触。在第二步骤中，将封闭板的封闭侧按压到阀壳体的阀座上，使得气密地封闭开口。密封例如可以要么经由设置在封闭板的封闭侧的密封件要么经由阀座上的密封环进行，其中密封件被挤压到围绕开口的阀座上，密封环被压靠到封闭板的封闭侧。密封件特别是密封环可以被保持在槽中和/或硬化。
所描述的两级运动(其中封闭部件首先横向地在开口上方移动，而不发生密封件与阀座的接触，封闭部件接着基本上垂直于阀座被按压)除了有精确调节流量的可能性之外特别具有如下优点：密封件几乎仅垂直地被挤压，而不会出现对密封件的横向负荷或纵向负荷。驱动装置具有比较复杂的结构，该结构特别要么由能够实现密封环节的L形运动的单个驱动装置形成，要么由多个驱动装置实现，例如由两个线性驱动装置或由一个线性驱动装置和一个伸展驱动装置形成。通常直接设置在封闭板之后的且将封闭板相对于其所处的轴沿竖直方向移动到阀座上的伸展驱动装置在阀内部中具有多个机械部件，所述机械部件彼此间执行相对运动。
仅被线性移动的楔形阀能够实现明显更高的移动速度，但其由于密封件的横向应力有时几乎不适合于真空领域，而如果它们适合，也仅适合于较少的移动循环。
该问题借助滑阀解决，在滑阀中闭合和密封过程尽管经由唯一的线性运动进行，但密封件几何形状使得完全避免了密封件的横向应力。这种阀例如是瑞士哈格的VATVakuumventile AG公司的以产品名称“MONOVAT 02和03系列”已知的且被设计为矩形插入阀的转移阀。例如在US 4,809,950(Geiser)和US 4,881,717(Geiser)中描述了这种阀的结构和功能。
在那里所描述的阀在其壳体中具有密封面，该密封面沿着阀通道开口的轴线方向看具有相继的部段，所述部段经由不断延伸的弯曲部并入侧向向外延伸的平面的密封面部段中，然而，其中具有多个部段的一体式密封面的所设想的母面平行于阀通道开口的轴线。密封面是经加工的。封闭部件具有与之对应的用于周向闭合的密封件的接触面。更详细地描述，所谓的滑动阀具有滑动阀壳体和滑动阀通道开口，所述滑动阀通道开口可利用在其平面中可移动的封闭部件封闭。在滑动阀通道开口的区域中，设置密封面，布置在其上的周向闭合的密封件在封闭部件的封闭位置压靠该密封面，其中密封面的所设想的线性母面平行于滑动阀通道开口的轴线。周向闭合的一体式密封件具有位于不同的平面中的不同长度和/或形状的部段，其中周向闭合密封件的两个主部段位于与滑动阀通道开口的轴线垂直并彼此间隔开的平面中。密封件的这两个主部段通过侧向部段连接。封闭部件具有对应于壳体的密封面的环线延伸并承载周向闭合的密封件的表面。周向闭合的密封件的侧向部段U形地伸展。U形侧向部段各个腿部位于一个平面中。密封面的沿着滑动阀通道开口的轴向方向看相继布置的部段并入侧向向外延伸的平面的密封面部段中，以在它们具有共同的线性的轴向平行的母面的区域中与密封件的主部段接触。这些平面的密封面部段在彼此平行的且与滑动阀通道开口的轴线平行的平面中。
适合这种借助线性运动可闭合的转移阀的驱动装置在JP6241344(BuriidaFuuberuto)予以描述。那里所描述的驱动装置具有偏心支承的杆，用以线性移动推杆，封闭部件安装在该推杆上。
针对设置或应用于封闭元件的密封件的实施方式基本上与上述的用于阀封闭体的驱动技术无关。如上所述，这样的密封件典型地被实现为槽中的O环或为了改善的耐久性，借助特定的工具被硬化到封闭元件上。
为了硬化密封件，设置溢流间隙，使得能够排出过量的密封材料例如弹性体并且能够根据通过模具预设的形状(轮廓)生成密封件。然而，通过溢流间隙排出的材料残留在例如由铝或不锈钢制成板形毛坯上，并且在硬化之后必须被机械地去除。该去除目前通常借助在金属/密封材料的过渡区的区域中的修剪进行并且结果是既去除了密封材料也去除了金属。
然而在该过程中的大的缺点是，在通过修剪去除材料的过程中产生颗粒并形成毛刺。因为特别是此颗粒形成和这样的颗粒残留在阀封闭元件上对于在真空领域中要执行的加工过程而言是极其关键的，所以要寻求的是减少或最好完全避免这种颗粒。
对于硬化过程而言通常使用所谓的底漆(助粘剂)，从而保证密封材料在金属表面上的粘附。这种使用的缺点是，助粘剂也在硬化过程之后例如在部分真空的情况下也会蒸发，并且在上述应用中也能够进入工艺体积中并且由此会不利地影响加工过程。
发明内容
因此本发明的目的是，提供一种用于真空阀的密封部件，即用于封闭板或封闭元件或阀座密封部件，其具有硬化在其上的密封件，其中实现了改善的处理安全性。
特别地，目的是提供一种相应的密封部件，其中至少在朝向要封闭的工艺体积的部分中最小化或完全避免了与生产有关的毛刺形成或残留颗粒的出现。
另一目的是提供一种密封部件，使得通过形成密封部件引起的对工艺体积的污染可能性降低或得以避免。
这些目的通过实施本发明的一些实施例来解决。可从本发明的一些实施例中获知以可替选或有利方式改进本发明的特征。
本发明涉及一种真空阀，特别是真空调节阀，例如摆式阀或真空转移阀，用于调节体积流或质量流和/或气密地中断流动路径。真空阀具有阀座，该阀座具有限定开口轴线的阀开口和周向围绕阀开口的第一密封面，并且真空阀具有封闭元件(阀板)，其具有特别是在密封面的路线和尺寸方面对应于第一密封面的第二密封面。
第一密封面和/或第二密封面具有至少双组分的材料复合物，并且材料复合物又具有金属支承体部件和基于聚合物的密封材料。密封材料以限定的轮廓，特别在沿着支承体部件的面法线的方向上以预定高度沿着密封面路线被施加，特别地被硬化到支承体部件上。
根据本发明，金属支承体部件限定了内部支承体区域和外部支承体区域。换言之，内部支承体区域和外部支承体区域通过由在支承体部件与密封材料之间的边界层限定的平面分开。
金属支承体部件(特别地相对于在支承体部件与密封材料之间的边界平面)在相应的密封面的区域中具有延伸到内部支承体区域中的多个限定的加深部，其中每个加深部分别限定体积和深度。此外，密封材料还被施加到支承体部件上，使得在外部支承体区域上提供密封材料的限定的轮廓并且密封材料的一部分至少延伸到支承体部件的加深部的一部分中并且在体积和/或深度方面填充所述加深部达至少一半，特别是填充或占据体积和/或深度的至少50％。
对加深部体积的填充涉及通过相应的加深部限定的体积，或在考虑到多个加深部特别是所有加深部的情况下得到的体积平均值。
密封材料例如可以借助注射成型、丝网印刷或在硬化接触压力方法的范围内被粘附地施加到支承体部件上。特别地，密封材料被提供为交联状态或硬化状态，其中密封材料粘附在支承体上。
密封材料在支承体部件上的粘附由此基本上通过将密封材料机械夹紧到加深部中而提供。特别地，材料复合物可以被提供为无助粘剂，即在没有所谓的底漆或助粘剂。这两个因素单独已保证但组合也保证了，更为可靠地提供用于真空阀的密封件。在无助粘剂的情况下，避免了助粘剂的有负面影响的蒸发。蒸发不仅本身会负面影响粘附质量，而且这种蒸发更会引起助粘剂与处理室(真空体积)中的工艺气体反应，其中会失去了对部件的助粘作用或至少会强烈地减小助粘作用。在此情况下，特别会导致密封材料与金属基底表面脱离。此外，由此会导致对工艺气体的并且由此整个制造过程的污染。
相比之下，借助根据本发明提供的夹紧提供了密封材料在支承体材料上高度稳定的、耐久的且牢固的粘附，而没有使用助粘剂。
在一个实施方式中，设置有与阀板联接的驱动单元，其被设计为，使得阀板至少基本上沿纵向闭合方向沿着几何纵轴线至少可从打开位置移动到闭合位置，并且可向回调节，其中在打开位置阀板和阀座相对于彼此无接触，在闭合位置经由在其间的密封材料在第一密封面与第二密封面之间存在轴向上密封接触并且由此气密地封闭阀开口。
在用密封材料填充其中一个加深部或多个特别地所有加深部方面的填充度可以平均地为至少50％、特别是至少75％或至少90％。
由加深部限定的体积的至少50％、特别是至少75％或至少90％可以用密封材料填充到至少50％、特别是至少75％或至少90％。
关于加深部的设计，根据本发明可以想到不同的实施方式。在内部支承体区域中的加深部中的至少一个特别是多个或基本上所有加深部可以成型为：
-单侧限界的柱形的凹进部(例如通道)，其具有限定的深度，或
-单侧限界的柱形的凹进部，其具有限定的深度，该凹进部具有相对于凹进部直径增大的端部区域，特别是具有椭圆形的端部体积，特别是存储体积，或
-具有底切部的加深部或
-具有宽度随着深度增加而减小或增加的锥形的或楔形的加深部。
根据本发明的一个实施方式，加深部中的至少一个加深部，特别是多个加深部或基本上所有加深部在内部支承体区域中具有范围在200μm到500μm之间的、特别是范围在300μm至400μm之间的深度。所述加深部因此相对于支承体表面在例如300μm至350μm的长度范围内延伸到支承体材料的内部中。
加深部中的至少一个加深部特别是多个或基本上所有加深部特别地相对于其表面可以具有范围在80μm至200μm之间的、特别地范围在100μm至130μm之间的内径。
在一个实施方式中，加深部中的至少一个加深部特别是多个加深部或基本上所有加深部成型为使得，在内部支承体区域中内径与深度的比例d:t<1:2、特别是d:t<1:3或d:t<1:4。
上述规格可替选地也可以涉及多个或所有制造的加深部的相应的平均值。加深部的平均深度因此可以在200μm到500μm之间的范围内，特别地在300μm到400μm之间的范围内。平均内径可以在80μm到200μm之间的范围内，特别地在100μm到130μm之间的范围内。对于加深部而言，直径与深度的平均比例可以为d:t<1:2，特别是d:t<1:3或d:t<1:4。
根据本发明的一个实施方式，各相邻加深部的间距，特别是中点距中点的距离为100μm<a<250μm。在此情况下，相邻加深部特别地成行布置或沿着沿密封路线延伸的路径布置。
根据本发明，加深部中的至少一个、特别是多个加深部或全部数量的加深部沿着密封面延伸超过一部分。特别地，该加深部可以相对于阀开口被同心地布置或根据密封面的形状布置。
各个相邻的加深部可以在其取向方面基本上平行地设置，或加深部可以在其取向方面被(有意)杂乱地设置。
所构建的加深部还可以满足溢流体积的目的。为了制造根据本发明的密封件，对于硬化过程通常需要比由此制造的密封件最终占据的体积更大的体积，因为密封材料在硬化期间经历空间膨胀并且随后转而又收缩。一个加深部、特别是多个加深部或所有加深部的体积或该体积的平均值可以被限定为使得该体积大于在加深部中的硬化后的密封材料的体积所占据的体积。特别地，该体积可以更大使得在加深部中能够容纳在硬化期间出现的密封材料的空间尺寸的增大。由此例如可以省去设置附加的溢流通道。
所述双组分材料复合物特别是加深部可以根据下文中描述的方法来制造。
此外，本发明涉及一种用于真空阀的封闭元件，特别是阀板，所述真空阀被设计为用于调节体积流或质量流和/或用于借助于与真空阀的设置用于工艺体积的真空阀开口的共同作用气密地封闭工艺体积。封闭元件具有与阀开口的第一密封面特别在形状和尺寸方面对应的第二密封面，其中第一密封面周向围绕真空阀开口。第二密封面具有双组分材料复合物并且材料复合物又具有金属支承体部件和基于聚合物的密封材料。密封材料以限定的轮廓、特别沿着支承体部件的面法线以限定高度沿着密封面路线被施加，特别是被硬化到支承体部件上。
根据本发明，金属支承体部件限定内部支承体区域和外部支承体区域，而金属支承体部件关于在支承体部件与密封材料之间的边界平面在相应的密封面的区域中具有延伸到支承体区域中的多个限定的加深部，其中每个加深部分别限定体积和深度。密封材料被硬化到支承体部件上，使得基本上在外部支承体区域上提供密封材料的限定轮廓，并且密封材料的一部分至少延伸到支承体部件的加深部的一部分中并且在体积和/或深度方面填充所述加深部的至少一半。
此外，本发明涉及一种用于利用金属材料毛坯件制造用于真空阀的至少一个密封面的至少双组分材料复合物的方法，该金属材料毛坯件被实施为封闭元件的至少一部分或真空阀的阀座的至少一部分并且形成用于双组分材料复合物的支承体部件，其中材料毛坯件的表面将内部支承体区域与外部支承体区域分开并限定。
对材料毛坯件进行表面加工，使得沿着要构建的密封面构建延伸到内部支承体区域中的多个限定的加深部。将材料毛坯件和基于聚合物的密封材料在打开的模具状态下引入到多功能模具中，在挤压和/或加热步骤中通过关闭多功能模具使密封材料变形和/或使其液化，特别是对其进行挤压或按压，使得密封材料的一部分进入材料毛坯件的加深部中并且至少部分地填充加深部，并且在最终步骤中进行常规化，特别是对密封材料和/或支承体部件的状态进行冷却和/或松弛。
特别地，在执行最终步骤之前进行硬化密封材料的硬化步骤，使得密封材料的第一部分沿着密封面路线以限定的轮廓被硬化在外部支承体区域上，并且密封材料的第二部分被提供为经硬化的且延伸到所述所述材料毛坯件的加深部中并且填充加深部至少一半。特别地，在硬化步骤中根据预定交联曲线对多功能模具进行温度控制。
具体而言，通过如下手段即通过应用如下手段来制造加深部：
-脉冲式激光辐射，
-铣削，
-蚀刻，
-钻孔，和/或
-挤压。
特别地，加深部中的一个加深部通过如下方式构建：将聚焦的激光束对准材料毛坯件的表面上的特定位置，其中在保持对准特定位置(保持对所述位置的相对对准)的同时以脉冲形式发射激光辐射多次、特别是至少10次或至少50次。
此外，本发明涉及一种封闭元件，其通过执行所述的方法来获得。特别地，其中封闭元件将如所描述的那样构成或是如所描述的那样构成。
附图说明
根据本发明的设备和根据本发明的方法将在下文中基于在附图中示意性地示出的具体的示例性实施例纯粹示例性地予以详细描述，其中也介绍了本发明的其他优点。具体示出了：
图1示出了根据本发明的真空阀的第一实施方式；
图2示出了根据本发明的用于真空阀的基本上矩形的阀盖；
图3a-图3f示出了根据本发明的在支承体部件(阀座或阀盖)中构建的加深部的不同实施方式；以及
图4示出了通过根据本发明的至少双组分的材料复合物的横截面，所述材料复合物由金属支承体部件和基于聚合物的密封材料构成。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的真空滑阀的第一实施方式。真空滑阀具有阀壳体10，该阀壳体具有阀壁1，该阀壁具有带有开口轴线13并且为椭圆形的开口2、周向围绕开口2的基本上矩形的阀座3。具有特别地设置在加工侧且具有比开口2略大的横截面的封闭侧21的封闭元件20用于通过将封闭侧21按压到阀座3上而基本上气密地封闭开口2。封闭元件20被两个彼此平行设置的阀杆6支承。因为阀杆在图1中以侧视图示出，所以在那里仅可看到阀杆6。根据本发明的根据可替选实施方式，也可以仅设置唯一的阀杆6，并且封闭元件20可被该阀杆支承。
阀壳体10被划分为真空区域11和位于真空区域11之外的驱动区域12，在真空区域中设置有开口2、阀座3和封闭板20。两个阀杆6穿过在阀壳体10中的两个气密的穿通部被从真空区域11引入到驱动区域12中，所述穿通部实施为膜片密封件或膜片衬垫(在其末端部上具有密封件(例如O形环))。膜片密封件或膜片衬垫被实施为，使得阀杆6在保持气密密封的情况下沿着纵轴线8和横向轴线9可在一定的运动范围内运动。因为驱动区域12与真空区域11气密地分开，所以大气压力可以在驱动区域12中处于主导。在驱动区域12中存在的摩擦颗粒不能进入敏感的真空区域中。在驱动区域12中设置有驱动单元7。
驱动单元7被设计成使得封闭板20通过如下过程可移动：通过沿纵向闭合方向z沿着几何纵向轴线8将两个阀杆6从打开位置移动到在此所示的中间位置，并通过沿横向闭合方向y沿着与纵轴线8垂直延伸的几何横向轴线9将两个阀杆6从中间位置移动到关闭位置，并且可向回移动(封闭板的运动为L形，因此被命名为L型)。
封闭元件20具有周向的硬化的密封材料25，其例如借助朝封闭侧21的内部区域挤压，即朝封闭侧21的由密封件封闭的面挤压来界定。聚合物类密封材料25借助于在支承体材料20中设置的加深部的机械夹紧被基本上锚固，由此基本上提供了对密封材料25的粘附。对密封材料25的粘附可以特别地小部分地也基于化学键来提供。密封材料25在支承体材料20上的粘附于是例如由机械粘附组成部分和化学粘附组成部分构成，它们一起形成密封材料25的总体粘附。例如，粘附可90％归因于机械效应且10％归因于化学效应。
对密封区域和密封件/金属过渡区域的根据本发明的设计方案的详细示出和描述在下文中介绍。
本发明的另一实施方式涉及一种滑阀(在此未示出)，其例如瑞士哈格的VATVakuumventile AG公司的以产品名称“MONOVAT 02和03系列”已知的且被设计为矩形插入阀的转移阀，具有矩形的开口横截面，其宽度明显大于其高度。也已知具有复杂的密封结构的这种阀类型，例如在本申请人的EP 2 420 709 A1中公开。
这样的阀同样设置用于气密地闭合流动路径，但仅借助于封闭元件的线性运动。封闭部件可沿着横向于开口轴线延伸的几何移动轴线在封闭部件平面中沿着闭合方向从暴露开口的打开位置被线性推动越过开口而线性地移动到闭合位置，而反之返回亦可以沿着打开方向移动。在闭合位置，应用于封闭元件的密封面上的密封材料被按压到周向围绕开口的密封面上。
现有技术中已知的这种借助唯一的线性运动可闭合的真空阀相对于借助两个运动可闭合的需要比较复杂地构建的驱动装置的转移阀或相对于密封件承受横向应力的楔形阀具有优点。因为上文所描述的真空阀的封闭部件是一体式的，所以能够承受高的加速度力，使得该阀也能够用于快速和应急封闭。闭合和密封可以借助唯一的线性运动进行，使得可以非常快速地闭合和打开该阀。周向密封件在所有其部段中在不同的闭合过程期间存在唯一可再现的关系。由于密封件在闭合时和在出现闭合压力时基本上仅沿着线性闭合运动的方向在垂直于密封件的方向上或部分在纵向方向上承受应力但并不横向于其纵向延伸线承受应力，使得避免了作用于密封件上的横向力，该真空阀适合于真空领域和高真空领域中的高要求的密封目的。
根据本发明，密封材料又通过在封闭元件中设置限定的加深部而粘附在封闭元件(封闭部件)上。密封材料至少部分延伸到这些加深部中，由此提供了对材料的夹紧。
应理解的是，利用图1示出的实施方式示出了真空阀的示例性的实施方式。本发明因此延及具有根据本发明实施的密封件即根据本发明的双组分的材料复合物的可替选的真空阀。
图2以俯视图示出了用于根据本发明的真空阀，特别是用于L型真空阀的基本上矩形的阀板20’。阀板20’被构造为用作由金属或金属合金例如铝或不锈钢制成的密封材料的支承体部件，其中密封面22使得施加到其上的密封件以环绕周边的方式设置在阀板20’的边缘处。
密封材料例如可以是聚合物、特别是弹性体，其中材料特别具有含氟聚合物成分和/或过全氟聚合物成分。
密封件借助将可交联的密封材料硬化在密封面22上来构建。支承体20’的表面被预处理为使得多个限定的加深部延伸到支承体材料中并且在那里分别形成限定的凹进部。加深部优选被构建为相对于支承体表面具有至少300μm的深度。加深部的形状例如可以是柱形的、锥形的或随着深度增加宽度减小的椎体形或也可以是楔形的，其中加深部可以沿着密封件轮廓(沿着密封面22的环线)延伸，特别是可以同心周向地实施。
阀板20’的有效的表面积通过所生成的加深部相应地增大。
加深部借助利用脉冲式激光辐射辐照支承体部件来构建。各个加深部特别通过使用脉冲式辐射多次轰击指定的表面位置来构建。这里所使用的脉冲式激光辐射对于每个脉冲具有较高的能量密度，由此在与金属支承体表面相互作用时产生金属的液化和/或蒸发。借助对一个部位多次施加因此可以通过这样的去除构建或以这种方式“钻孔”形成加深部。优选地，为此使用在红外波长范围内的激光辐射。
激光辐射的传播方向例如被选择为，使得相邻的加深部基本上彼此平行地取向，特别是与表面正交地取向。
加深部也可以借助可替选方法来制造。例如，通过非常定向的且精细的铣削或机械钻孔可以构建加深部。
加深部仅在密封面的区域中构建，即在预定的面积之内构建。这具有如下优点：这类表面加工可以限于该限定的区域并且仅加工该区域。由此可以仅对密封面进行有效的加工。在短处理时间的情况下，这是特别有利的。
在将密封材料硬化到密封面22上的过程中，原材料在压力下和/或在升高的温度下形变，使得密封材料的一部分透入加深部中，特别是被压入或流动到加深部中，并且在该状态下被硬化(交联)，成为所希望的塑性弹性形状。所得物于是形成具有支承体材料的密封面，所述支承体材料具有限定的加深部(在数量、形状和尺寸方面)，其中加深部至少部分地且至少到一部分被使用密封材料填充并且由此提供了密封材料在支承体上的粘附(主要通过将聚合物夹紧到加深部中)。例如，在硬化的过程中以密封材料填充所构建的加深部的至少90％或多达99％。对这些加深部的填充程度于是优选可以在50％到100％之间，特别是在90％到99％之间。
加深部的体积特别选择为，使得加深部不仅构成粘附的基础，而且同时在其总体上用作溢流体积并且能够容纳任何可能过量的密封材料。通过这样的设计例如能够省去通常设置的溢流通道。因此，避免了由于过量的密封材料引起的毛刺形成并且可以将对这样制造的密封部件的后处理减小到较小的程度或完全省去。因此，非常有利地，预期将产生相应较小的颗粒。
因此也设置对过量的密封材料的收集，因为材料的体积在硬化期间有时增大并且随后又减小。
由密封面22或在其上固化的密封件围成的区域23是封闭元件20’的在封闭元件20’在真空阀中所设置的使用中朝向要封闭的工艺体积的区域，其中在阀的闭合位置，密封件的一部分还同样保持朝向工艺体积。
图3a至图3f示出了根据本发明在支承体部件(阀座或阀板)中构建的加深部的不同实施方式。
图3a示出了规则地设置在密封支承体31中的加深部32a。加深部32a是在支承体材料中在其深度范围内基本上均匀形成的柱形的凹进部。支承体材料例如可以基于铁或铝实施，特别是实施为相应的合金。在基于聚合物的密封材料的硬化过程中，该密封材料可以形变或(部分)液化，使得其一部分可以进入加深部32a中并且在完成硬化之后可以在加深部中交联并且与支承体材料夹紧。
支承体部件具有加深部32a，其中特别在两个相邻的加深部32a之间的间距a>150μm，特别是间距为250μm>a>150μm。在一个优选的实施方式中，间距a基本上为200μm。
在本发明的范围内，相邻加深部特别地被理解为如下的加深部，所述加深部沿着一条线或路径设置，例如在与阀开口相距限定间距处周向地设置的或相对于阀开口或其中心径向设置的加深部。
加深部32a的深度在100μm到500μm之间(500μm>t>200μm)，即它们从支承体材料31的表面延伸到支承体材料的内部的深度至少为200μm，特别至少为300μm。优选地，加深部32a深度达400μm。
此外，加深部32a在支承体表面上具有至少80μm、特别是至少100μm的内径。直径d优选小于200μm、特别小于130μm。
在所示的具有基本上均匀的柱形凹进部的实施方式中，内径d随着深度增加而保持基本恒定。
具体而言，加深部32a可以成型为，使得加深部中的至少一个加深部、特别地基本上所有这样的加深部实现为具有特定的内径(特别相对于支承体表面)与深度之比。内径d与深度t之比为此可以为d:t<1:2或d:t<1:3或d:t<1:4，即加深部的深度至少为其直径的2倍、3倍或4倍。
显然，上述关于间距a、深度t和直径d的值并非必须仅涉及单独的或所有的加深部32a，而是在本发明的上下文中也能够涉及所构建的加深部32a的平均值。
加深部32a例如可以借助激光应用被引入密封支承体31中。为此，例如可以使用激光钻孔方法，其中利用高性能脉冲式短脉冲激光将多个短激光脉冲(例如在纳秒、皮秒或飞秒范围内的脉冲持续时间和10到50个脉冲)以高重复频率(例如50kHz或100kHz)聚焦地对准支承体的表面并且发射。一系列脉冲在这种情况下相对于表面恒定地对准相同的位置。由此可以逐步地即逐步地构建加深部。每个入射的激光脉冲“去除”支承体材料的一部分，即通过液化转移或使其蒸发。
在这种情况下形成的加深部的形状例如可以通过可选的激光参数例如脉冲持续时间、脉冲尖峰功率、重复频率或射束聚焦和直径以及通过可由此实现的效应例如形成等离子体来设定和确定。
加深部32a可以可替选地例如借助其他切削、打磨、挤压、腐蚀或蚀刻的方法来构建。例如，通过对支承体材料的精细的精确钻孔、铣削或定向挤压来制造加深部。所描述的根据图3a的实施方式的说明相应地适用于图3b至图3f的实施方式。
激光束的取向在这种情况下在密封支承体31的内部确定加深部的延伸方向。在根据图3a的示例中，激光束的取向被选择为平行于表面的法线，即与表面正交。
图3b同样示出了柱形构建的加深部32b，但在支承体材料中具有不同的延伸方向。利用这样的变型方案可以提供密封材料在支承体材料上的进一步改善的粘附。通过横向于和非正交于表面延伸的加深部32b，特别在相应正交应力的情况下，使得只能更难将其中硬化的密封材料与支承体分离。特别是在其延伸线反向定向(如所示)的加深部的情况下，使得特别地更加难以分离。
图3c示出了根据本发明的加深部32c的另一实施方式。所述加深部在其闭合的端部处分别具有体积增大的存储空间。由此，能够提供整体上增大的溢流体积，以用于容纳过量的和/或膨胀的密封材料。为了制造用于真空阀的密封面，由此可以省去特定的溢流通道，并且相应合适地选择密封材料的量。因此，也可以省去对密封面的后处理，由此排除了基于此的可能的颗粒形成。这在考虑到真空技术中的非常高的纯度标准的情况下特别是有利的。
用图3d示出了另一可替选的加深部32d，其为在附图平面中延伸的槽的形式。这样的槽32d例如可以被挤压或铣削到材料中。槽32d特别地可以沿着要形成的密封面的形状，例如，相对于阀开口同心地且周向地围绕该阀开口形成。
图3e示出了根据本发明的呈具有相应的底切部的孔形式的加深部32e。通过加深部32e的形状进一步增强密封材料在支承体上的粘附。由于随深度增加而增加的内径或宽度，使得硬化后的所提供的密封材料明显更难从加深部脱离。
图3f示出了根据本发明的加深部32f的另一变型方案。加深部32f形成为锥形的或锥体形的或楔形的，其中在楔形的实施方式的情况下，这些加深部例如被构建为延伸到附图平面中并且至少在部分区域中相对于阀开口同心地延伸。
图4示出了通过根据本发明的由金属支承体部件41和基于聚合物的密封材料45构成的至少双组分的材料复合物的横截面。材料复合物实施在用于真空阀的真空密封件的单侧的部分。
支承体部件41关于通过密封面的路线限定的或通过在支承体部件41与密封材料45之间的边界面限定的平面，限定了内部支承体区域41a和外部支承体区域41b。
为了建立密封，密封材料45借助这里未示出的对应部件例如对置的密封面来挤压。密封面为此特别具有如下形状：该形状对应于沿着真空阀的密封面(阀座侧或阀板侧)的密封材料45的任何形状。
密封材料45特别基于含氟聚合物并且被指定在弹性体的组中。为了生成密封材料45的所示的形状，该密封材料作为原材料(即未交联且未硬化)与支承体材料一起被引入温度可控的模具中并且通过闭合模具挤压成所希望的形状。结合对模具或相应的模具部分的加热，减小原材料的粘度并且可以首先以改良方式获得期望形状，并且其次部分进入支承体部件41的所示的加深部42中。根据制造参数可以使材料流入加深部42中和/或通过施加的压力将其按压到这些加深部42中。
在温度控制的进一步的过程中，通过温度控制实现原材料的交联(硬化)并且由此实现密封材料45在支承体材料41上的粘附。密封材料45’的随后以硬化形式存在于加深部42中的部分特别提供了与金属支承体41的夹紧。相对于粘附效果低下的组成部分分除了机械夹紧之外还可以基于化学效应(例如化学键)。
如上所述，加深部42以限定的深度沿限定方向延伸到支承体部件41中。加深部42特别借助激光加工来制造。
此外，图4示出了密封材料成分45’在加深部中的存在。相对于相应的加深部42，密封材料成分45’特别占据通过加深部42限定的体积的至少50％。特别是，加深部42被用材料平均填充到至少50％。所指定的填充程度通常可以与加深部42的体积或深度有关。
应理解的是，所示的图仅示意性地示出了可能的示例性实施例。根据本发明，不同的方案同样可以彼此组合以及与现有技术的用于在真空条件下封闭工艺体积的方法和装置组合。

Claims (13)

1.一种真空阀，用于调节体积流或质量流和/或用于气密地中断流动路径，所述真空阀包括：
-阀座(3)，其具有：
-限定了开口轴线(13)的阀开口(2)，和
-周向围绕阀开口(2)的第一密封面；
以及
-封闭元件(20，20’)，其具有与所述第一密封面对应的第二密封面(22)，其中
-所述第一密封面和/或所述第二密封面(22)具有至少双组分的材料复合物并且所述材料复合物具有金属支承体部件(31，41)和基于聚合物的密封材料(25，45)，并且
-所述密封材料(25，45)以限定的轮廓沿着密封面路线施加到所述支承体部件(31，41)上，
其特征在于，
-所述金属支承体部件(31，41)限定内部支承体区域(41a)和外部支承体区域(41b)，
-所述金属支承体部件(31，41)在所述第一密封面和/或所述第二密封面中的相应的密封面(32，22)的区域中具有多个延伸到所述内部支承体区域(41a)中的加深部(32a-32f，42)，其中每个所述加深部(32a-32f，42)分别限定体积和深度t，并且
-所述密封材料(25，45)被施加到所述支承体部件(31，41)上，使得
-在所述外部支承体区域(41b)上提供所述密封材料(25，45)的限定轮廓，并且
-所述密封材料(41’)的一部分至少延伸到所述支承体部件(31，41)的加深部(32a-32f，42)的一部分中并且将所述加深部在体积和/或深度方面填充达到至少50％，
其中，所述加深部(32a-32f，42)的体积被限定为使得：所述体积大于在所述加深部(32a-32f，42)中由经硬化的密封材料的体积所占据的体积。
2.根据权利要求1所述的真空阀，
其特征在于，
-填充其中一个加深部(32a-32f，42)方面的填充度为至少50％，和/或
-由所述加深部(32a-32f，42)限定的体积的至少50％被用所述密封材料填充。
3.根据权利要求1所述的真空阀，
其特征在于，
在所述内部支承体区域中的加深部(32a-32f，42)中的至少一个被成型为：
-单侧限界的柱形凹进部(32a-32b)，其具有限定的深度t，或
-单侧限界的柱形凹进部，其具有限定的深度t，具有相对于所述凹进部直径增大的端部区域(32c)，或
-具有底切部的加深部(32e)，或
-具有随着深度增加而宽度减小或增加的锥形或楔形的加深部(32f)。
4.根据权利要求1所述的真空阀，
其特征在于，
所述加深部(32a-32f，42)中的至少一个：
-在所述内部支承体区域中具有的深度t在200μm到500μm之间的范围内，和/或
-在所述加深部(32a-32f，42)中的至少一个的表面上具有内径d，所述内径在80μm到200μm之间的范围内，和/或
-在所述内部支承体区域中以内径d与深度t的比例成型，所述比例为d:t<1:2。
5.根据权利要求1所述的真空阀，
其特征在于，
-多个所述加深部(32a-32f，42)的平均深度T在200μm到500μm之间的范围内，和/或
-多个所述加深部(32a-32f，42)的平均内径D在80μm到200μm之间的范围内，和/或
-多个加深部(32a-32f，42)的所述平均内径D与所述平均深度T的比例为D:T<1:2。
6.根据权利要求1所述的真空阀，
其特征在于，
-所述密封材料在所述支承体部件上的粘附基本上通过将所述密封材料(25，45)机械夹紧到所述加深部(32a-32f，42)中而提供，和/或
-所述材料复合物不具有助粘剂。
7.根据权利要求1所述的真空阀，
其特征在于，
相应相邻的加深部(32a-32f，42)的间距a为100μm<a<250μm。
8.根据权利要求1所述的真空阀，
其特征在于，
所述加深部(32a-32f，42)中的至少一个沿着所述第一密封面或所述第二密封面延伸。
9.根据权利要求1所述的真空阀，
其特征在于，
-各个相邻的加深部(32a-32f，42)在其取向方面基本上平行地设置，或
-所述加深部(32a-32f，42)在其取向方面有意杂乱地设置。
10.一种封闭元件(20，20’)，用于真空阀并且被设计为用于调节体积流或质量流和/或借助与所述真空阀的设置用于工艺体积的真空阀开口(2)共同作用来气密地封闭工艺体积，具有与所述阀开口的第一密封面对应的第二密封面(22)，其中所述第一密封面周向围绕所述真空阀开口(2)，其中，
-所述第二密封面(22)具有至少双组分的材料复合物并且所述材料复合物具有金属支承体部件(31，41)和基于聚合物的密封材料(25，45)，并且
-所述密封材料(25，45)以限定的轮廓沿着密封面路线被施加到所述支承体部件(31，41)上，
其特征在于，
-所述金属支承体部件(31，41)限定内部支承体区域(41a)和外部支承体区域(41b)，
-所述金属支承体部件(31，41)在所述第一密封面和/或所述第二密封面中的相应的密封面(32，22)的区域中具有多个延伸到所述内部支承体区域(41a)中的加深部(32a-32f，42)，其中每个所述加深部(32a-32f，42)分别限定体积和深度t，并且
-所述密封材料(25，45)被施加到所述支承体部件(31，41)上，使得
-在所述外部支承体区域(41b)上提供所述密封材料(25，45)的限定轮廓，以及
-所述密封材料(41’)的一部分至少延伸到所述支承体部件(31，41)的加深部(32a-32f，42)的一部分中并且将所述加深部在体积和/或深度方面填充达到至少50％，
其中，所述加深部(32a-32f，42)的体积被限定为使得：所述体积大于在所述加深部(32a-32f，42)中由经硬化的密封材料的体积所占据的体积。
11.一种用于利用金属材料毛坯件制造用于真空阀的至少一个密封面(22)的至少双组分的材料复合物的方法，所述金属材料毛坯件表示封闭元件(20，20’)的至少一部分或所述真空阀的阀座(3)的至少一部分并且形成用于所述双组分的材料复合物的支承体部件(31,41)，其中所述金属材料毛坯件的表面将内部支承体区域(41a)与外部支承体区域(41b)分开并限定，其中
-对所述金属材料毛坯件进行表面加工，使得沿着要构建的密封面构建延伸到所述内部支承体区域(41a)中的多个限定的加深部(32a-32f，42)，
-将所述金属材料毛坯件和基于聚合物的密封材料(25，45)在打开的模具状态下引入到多功能模具中，
-在挤压和/或加热步骤中，利用所述多功能模具闭合，使密封材料(25，45)形变和/或使其液化，使得所述密封材料(45’)的一部分进入所述金属材料毛坯件的所述加深部(32a-f，42)中并且至少部分填充所述加深部，以及
-在最终步骤中对所述密封材料(25，45)和/或所述支承体部件(31，41)的状态进行冷却和/或松弛，
其中
-在执行最终步骤之前在硬化步骤中对所述密封材料(25，45)进行硬化，使得
-所述密封材料的第一部分沿着密封面路线以限定的轮廓被硬化在所述外部支承体区域(41b)上，并且
-所述密封材料的第二部分延伸到所述金属材料毛坯件的加深部(32a-f，42)中并且被提供为以硬化方式填充所述加深部(32a-f，42)至少50％，
其中在所述硬化步骤中根据预定交联曲线对所述多功能模具进行温度控制。
12.根据权利要求11所述的方法，
其特征在于，
通过如下手段中的至少一种进行对所述加深部(32a-f，42)的构建：
-脉冲式激光束，
-铣削，
-蚀刻，
-钻孔，和/或
-挤压。
13.根据权利要求11或12所述的方法，
其特征在于，
所述加深部(32a-f，42)中的一个加深部通过如下方式构建：将聚焦的激光束对准所述金属材料毛坯件的表面上的特定位置，其中在保持对准特定位置的同时以脉冲形式发射激光辐射多次。
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