CN207848417U - 一种多通道气路和水路集成的磁流体密封传动装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多通道气路和水路集成的磁流体密封传动装置，包括传动轴、壳体及水冷套，壳体与传动轴围成的空腔内设置有磁流体密封结构，水冷套内集成有多通道气路和水路。本实用新型通过传动轴和带多通道气路和水路集成的水冷套构成了轴内部水冷循环系统和气冷系统，可以非常高效地降低整根传动轴和磁极的温度，使得传动轴可以大部分长度伸入设备腔室内部的高温工况中，也能正常工作，不变形不卡顿，保证基片座的平稳匀速传输，同时确保冷却水不能进入磁流体密封结构，从而提高了磁流体密封结构的使用寿命和稳定性。

Description

一种多通道气路和水路集成的磁流体密封传动装置

技术领域

本实用新型涉及一种磁流体密封传动装置，具体涉及一种多通道气路和水路集成的磁流体密封传动装置。

背景技术

随着半导体器件的发展，芯片图形精度越来越高，常规的湿法腐蚀由于难以避免横向钻蚀，已不能满足高精度细线条图形的刻蚀的需要，于是离子束刻蚀技术被广泛发展。离子束刻蚀技术利用辉光放电原理将氩气分解为氩离子，氩离子经过阳极电场的加速对样品表面进行物理轰击，以达到刻蚀的作用。把Ar气充入离子源放电室并使其电离形成等离子体，然后由栅极将离子呈束状引出并加速，具有一定能量的离子束进入工作室，射向固体表面轰击固体表面原子，使材料原子发生溅射，达到刻蚀目的，属纯物理刻蚀。其中电浆必须在真空度约10至0.001 Torr 的环境下，才有可能被激发出来，必须采用磁流体密封传动装置。

磁流体密封结构，因其长寿命、无磨损、真空度高、转速范围广等性能，已经在绝大多数需要动转密封的场合取代传统机械密封。但是，单一的磁流体密封结构，并不能适用于所有的应用场合。针对离子束刻蚀设备（IBE）的设备腔体内，需要适应复杂的工艺工况，其磁流体密封结构必须同时具备耐高温、耐粉尘、耐真空、回转精度高等特性。传统的机械密封和普通的磁流体密封都不能很好的满足。

实用新型内容

针对现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于设计提供一种多通道气路和水路集成的磁流体密封传动装置。

所述的一种多通道气路和水路集成的磁流体密封传动装置，包括传动轴，该传动轴从大气端穿过IBE设备腔室侧壁进入到腔室内部，传动轴的大气端连接电机和同步带轮，真空端连接基片座，其特征在于所述传动轴上套接设置有壳体及水冷套，所述壳体与传动轴围成的空腔内设置有磁流体密封结构，所述水冷套内集成有多通道气路和水路。

所述的一种多通道气路和水路集成的磁流体密封传动装置，其特征在于所述磁流体密封结构包括钕铁硼永久磁钢、磁极、对应设置在传动轴上的磁液槽。

所述的一种多通道气路和水路集成的磁流体密封传动装置，其特征在于所述壳体与传动轴之间设置有两个深沟球轴承及星形密封圈。

所述的一种多通道气路和水路集成的磁流体密封传动装置，其特征在于所述水冷套上设置有保护气进出口、冷却水进出口、氦气通口。

所述的一种多通道气路和水路集成的磁流体密封传动装置，其特征在于所述水冷套与传动轴之间设置有多个密封环。

所述的一种多通道气路和水路集成的磁流体密封传动装置，其特征在于所述壳体为带六角法兰的壳体，壳体端面设置有氟胶O型圈，用于壳体法兰与IBE设备腔体侧壁之间的静密封。

与传统的机械密封和普通的磁流体密封比较，本实用新型具有以下有益效果：

1）传动轴和带多通道气路和水路集成的水冷套构成了轴内部水冷循环系统和气冷系统，可以非常高效地降低整根传动轴和磁极的温度，使得传动轴可以大部分长度伸入设备腔室内部的高温工况中，也能正常工作，不变形不卡顿，保证基片座的平稳匀速传输。传动轴的连接法兰与基片座精密连接，确保转动平稳，传动轴与基片座通过法兰紧密连接，使基片座可倾斜0°-170°；

2）传动轴、两个精密深沟球轴承形成了一个稳定可靠的传动系统，回转精度高，轴端圆跳动控制在0.1mm范围内；

3）带多通道气路和水路集成的水冷套和带六角法兰的壳体构成了通保护气体的保护系统，确保冷却水不能进入磁流体密封结构，从而提高了磁流体密封结构的使用寿命和稳定性。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为图1的剖视结构示意图；

图中，1-传动轴，2-壳体，3-水冷套，4-钕铁硼永久磁钢，5-磁极，6-深沟球轴承，7-星形密封圈，8-保护气进出口，9-冷却水进出口，10-氦气通口，11-密封环，12-氟胶O型圈。

具体实施方式

以下结合说明书附图对本实用新型作进一步详细说明，并给出具体实施方式。

如图1-2所示，本实用新型一种多通道气路和水路集成的磁流体密封传动装置，专用于微机电系统和传感器晶圆晶片的金属薄膜构成的磁流体密封传动装置，以克服传统的机械密封和普通的磁流体密封技术的不足。

包括传动轴1，该传动轴1从大气端穿过IBE设备腔室侧壁进入到腔室内部，传动轴的大气端连接电机和同步带轮，真空端连接基片座，传动轴1上套接设置有壳体2及水冷套3，水冷套3与传动轴1之间设置有多个密封环11，壳体2为带六角法兰的壳体，壳体2端面设置有氟胶O型圈12，用于壳体法兰与IBE设备腔体侧壁之间的静密封，壳体2与传动轴1之间设置有两个深沟球轴承6及星形密封圈7，壳体2与传动轴1围成的空腔内设置有磁流体密封结构，磁流体密封结构包括钕铁硼永久磁钢4、磁极5、对应设置在传动轴1上的磁液槽，水冷套内集成有多通道气路和水路，具体为水冷套3上设置有保护气进出口8、冷却水进出口9、氦气通口10。

本实用新型带六角法兰的壳体，用于固定于IBE设备腔室侧壁上，多通道及气路和水路集成的水冷套3，其内具体为两道通保护气的气路和一道通氦气冷却的气路，该气路的设置，可以有效降低壳体2表面以及磁极5、钕铁硼永久磁钢4和磁流体密封部位的温度，钕铁硼永久磁钢4和磁极5，用于形成一个磁场回路，使得磁流体密封部位有足够的磁饱和强度，具有耐磨性能的密封环11，安装带多通道气路和水路集成的水冷套的两道水道之间，且与传动轴1形成水冷回路，确保冷却水不泄漏，精密深沟球轴承，安装于传动轴1上，构成了一个稳定的传动系统，使得传动轴1的轴端圆跳动控制在0.1mm范围内。

本实用新新型水路具体通路为：冷却水从水冷套3上的进水接口进入，沿水冷套3内部环形槽流动后，进入轴的进水口，再沿着轴内部深孔流出到真空端法兰端面的出口，进入外接的基片座内部循环后，又从轴法兰端面的进口流入，沿着深孔一直导入水冷套环形槽内，及水冷套出口流出。从而完成一个水冷循环，保护气为氩气，具体气道为保护气外接氩气储存罐，氩气通过水冷套外圆上的进气口进入，沿着传动轴外圆的环形槽绕一圈后进入水冷套内部的气路通道，从水冷套另一端面出口，再沿着环形槽空间绕一圈，进入水冷套另一侧的内部气路通道，最后从水冷套的外圆出口处出来；氦气的气路为：从水冷套的氦气通口处进入，沿着水冷套和磁流体壳体内部的气路通道，到达磁流体密封和星型密封圈之间的环形槽空间，然后通过轴上的小孔进入轴中心的通孔，沿着通孔达到轴法兰端，轴法兰端外接基片座，氦气通入基片座内部的气体冷却结构循环，循环一周后，可沿轴中心的通孔，从左侧（大气侧）出来。氦气，可兼具冷却和泄漏测试功能。整个密封装置在使用时，氦气的气路上，如果有泄漏点，都可以通过氦质谱检漏仪探测到氦气，并检测到漏点。

该磁流体密封传动装置，通过六角法兰固定于IBE设备腔体壁上，传动轴大气端安装一个同步带轮与电机相连，电机提供动力带动传动轴同步旋转，传动轴真空端安装一个基片座，将动力同步传送给基片座，带动基片座匀速平稳旋转。基片座直径可达200mm，基片座可倾斜0°-70°，磁流体内部通He和冷却水冷却。

Claims (6)

1.一种多通道气路和水路集成的磁流体密封传动装置，包括传动轴（1），该传动轴（1）从大气端穿过IBE设备腔室侧壁进入到腔室内部，传动轴（1）的大气端连接电机和同步带轮，真空端连接基片座，其特征在于所述传动轴（1）上套接设置有壳体（2）及水冷套（3），所述壳体（2）与传动轴（1）围成的空腔内设置有磁流体密封结构，所述水冷套（3）内集成有多通道气路和水路。

2.如权利要求1所述的一种多通道气路和水路集成的磁流体密封传动装置，其特征在于所述磁流体密封结构包括钕铁硼永久磁钢（4）、磁极（5）、对应设置在传动轴（1）上的磁液槽。

3.如权利要求1所述的一种多通道气路和水路集成的磁流体密封传动装置，其特征在于所述壳体（2）与传动轴（1）之间设置有两个深沟球轴承（6）及星形密封圈（7）。

4.如权利要求1所述的一种多通道气路和水路集成的磁流体密封传动装置，其特征在于所述水冷套（3）上设置有保护气进出口（8）、冷却水进出口（9）、氦气通口（10）。

5.如权利要求1所述的一种多通道气路和水路集成的磁流体密封传动装置，其特征在于所述水冷套（3）与传动轴（1）之间设置有多个密封环（11）。

6.如权利要求1所述的一种多通道气路和水路集成的磁流体密封传动装置，其特征在于所述壳体（2）为带六角法兰的壳体，壳体端面设置有氟胶O型圈（12），用于壳体法兰与IBE设备腔体侧壁之间的静密封。