JP6449551B2 - 真空ポンプの制御装置とこれを備えた真空ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、半導体製造装置、フラット・パネル・ディスプレイ製造装置、ソーラー・パネル製造装置におけるプロセスチャンバ、その他のチャンバのガス排気手段等として利用される真空ポンプの制御装置とこれを備えた真空ポンプに関する。

従来、この種の真空ポンプは、その制御装置として、例えば特許文献１に記載の電源装置（５０）を備えている。この電源装置（５０）は、開口部（凹部５１ｂの上面開口部）を有する第１のケース（ベース部材５１）と、この第１のケースに取付けられて前記開口部を覆う第２のケース（覆い部材５２）と、前記第１のケース内に設置され、真空ポンプを制御する基板（回路基板７１）と、この基板を覆うモールド部（保護材料５５）と、を備え、前記モールド部により前記基板とこの基板上の電子部品（７２、７３）を保護し、結露に起因する回路短絡の発生等を防止している。

しかしながら、前記特許文献１に記載の電源装置（５０）によると、同文献１の図２や図５等に図示の通り、モールド部（保護材料５５）が第１のケース（ベース部材５１）の開口部（凹部５１ｂの上面開口部）より出っ張っている。このため、第１のケース（ベース部材５１）、基板（回路基板７１）、モールド部（保護材料５５）からなる装置本体を保管や輸送する際、保管時や輸送時の温度変化によりモールド部が膨張し、他の部材と接触してモールド部に亀裂等の破損が生じる可能性がある。モールド部に亀裂等の破損が生じると、破損箇所からモールド部の内部へ結露による水滴が浸透することで、基板上の電子部品が損傷したり回路短絡が発生したりする等、制御装置の正常な動作が損なわれるおそれがある。また、装置本体と第２のケース（覆い部材５２）とを分離し、装置本体を複数積み上げて保管したり輸送したりする際に、積み上げた装置本体間に介挿するスペーサの高さを少なくともモールド部の出っ張り分だけ高くしなければならず、嵩高となる点で、保管や輸送に好適ではない。

前記特許文献１に記載の電源装置（５０）において、モールド部、第１のケース、基板はそれぞれ熱膨張率の異なる材料で構成されるため、温度変化によるモールド部、第１のケース、基板の膨張・収縮によってモールド部に亀裂等の破損が生じる可能性がある。モールド部に亀裂等の破損が生じると、破損箇所からモールド部の内部へ結露による水滴が浸透することで、基板上の電子部品が損傷したり回路短絡が発生したりする等、制御装置の正常な動作が損なわれるおそれもある。

また、特許文献１の図５を参照すると、同文献１に記載の電源装置（５０）において、モールド部（保護材料５５）の表面に凹凸が存在すると、結露による水滴が凹凸の凸部に集中し、モールド部で覆われていない基板（回路基板８１）に水滴が落ち、基板上の電子部品が損傷したり回路短絡が発生したりする等、制御装置の正常な動作が損なわれるおそれもある。

なお、前記カッコ内の部材名称と符号は、特許文献１で用いられているものである。

特開２０１３−２９０６３号公報

本発明は、前記問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、温度変化によるモールド部の破損を防止するのに好適な真空ポンプの制御装置を提供することである。

前記目的を達成するために、本発明は、真空ポンプを制御する真空ポンプの制御装置であって、開口部を有するケースと、前記ケース内に設置された回路基板と、前記回路基板を覆うモールド部と、前記モールド部の外周縁部を除く領域の少なくとも一部に配置された冷却管と、を備え、前記モールド部の表面が前記ケースの前記開口部より凹んでいることを特徴とする。

前記本発明において、前記モールド部の表面が平面状になっていることを特徴としてもよい。

前記本発明において、前記モールド部の表面の前記ケースとの接触部の高さが、前記モールド部の表面の他の部分より高くなっていることを特徴としてもよい。

前記本発明において、前記基板の角部にＲ面取りまたはＣ面取りが施されていることを特徴としてもよい。

前記本発明おいて、前記モールド部の角部にＲ面取りまたはＣ面取りが施されていることを特徴としてもよい。

前記本発明において、前記ケース内の隅部をＲ形状またはＣ面取り形状としたことを特徴としてもよい。

前記本発明おいて、前記ケースと前記回路基板とが締結部材により締結されていて、前記締結部材周囲の隙間をシールする手段として、前記締結部材がシール構造を備えていることを特徴としてもよい。

また、本発明は、真空ポンプを制御する真空ポンプの制御装置であって、開口部を有するケースと、前記ケース内に設置された回路基板と、前記回路基板を覆うモールド部と、前記モールド部の外周縁部を除く領域の少なくとも一部に配置された冷却管と、を備え、前記回路基板の角部にＲ面取りまたはＣ面取りが施されていることを特徴とする。

さらに、本発明は、前記真空ポンプの制御装置を備えた真空ポンプである。

本発明では、真空ポンプの制御装置の具体的な構成として、前記の通り、モールド部の表面がケースの開口部より凹んでいる構成を採用した。このため、温度変化によってモールド部が膨張・収縮しても第１のケースの開口部より出っ張ることがない。従って、例えば、ケース、基板、モールド部からなる装置本体を保管や輸送する際、保管時や輸送時の温度変化によりモールド部が膨張しても、モールド部に亀裂等の破損が生じる可能性を低くすることが出来る。また、装置本体を複数積み上げて保管したり輸送したりする際に、積み上げた装置本体間に介挿するスペーサの高さを低くすることができ、保管や輸送の際に積み上げても嵩高とならず、保管や輸送が容易な真空ポンプの制御装置を提供し得る。

また、本発明では、真空ポンプの制御装置の具体的な構成として、前記の通り、基板の角部にＲ面取りまたはＣ面取りが施されている構成を採用することで、温度変化によってケース、基板およびモールド部が熱膨張した場合でも、温度変化による熱応力の集中箇所が減るように構成したため、温度変化によるモールド部の破損を防止するのに好適な真空ポンプの制御装置を提供し得る。

本発明において、前述のようにモールド部の表面が平面状になっている構成を採用した場合は、そのモールド部の表面に水滴の溜まり易い凸部がないので、モールド部表面からの水滴の落下が生じ難く、落下した水滴による不具合、例えば、ケース（第１のケース）に取付けられた他のケース（第２のケース）の内側にモールド部で覆われていない別の基板を取付けた場合に、その基板に水滴が落ち、基板上の電子部品が損傷したり回路短絡が発生したりする等の不具合を効果的に防止し得る。
本発明において、前述のようにモールド部の表面のケースとの接触部の高さが、モールド部の表面の他の部分より高くなっている構成を採用することで、真空ポンプの制御装置を上下逆転させて使用した場合でも、ケースとモールド部の境付近に水滴が溜まりにくい。

本発明の一実施形態である真空ポンプの制御装置を備えた真空ポンプの説明図。 図１の真空ポンプの制御装置の断面図。 （ａ）は図１、図２の真空ポンプの制御装置で採用した基板の一実施形態である平面図、（ｂ）は同基板の他の実施形態である平面図。 （ａ）は図１、図２の真空ポンプの制御装置で採用した第１のケース、モールド部の一実施形態である平面図、（ｂ）は同第１のケース、同モールド部の他の実施形態である平面図。 図１、図２の真空ポンプの制御装置で採用したシール構造の一実施形態である断面図。 図１、図２の真空ポンプの制御装置で採用したシール構造の他の実施形態である断面図。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付した図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態である真空ポンプの制御装置を備えた真空ポンプの説明図である。また、図２は、図１の真空ポンプの制御装置の断面図、図３（ａ）は、図１、図２の真空ポンプの制御装置で採用した基板の一実施形態である平面図、図３（ｂ）は同基板の他の実施形態である平面図、図４（ａ）は図１、図２の真空ポンプの制御装置で採用した第１のケース、モールド部の一実施形態である平面図、図４（ｂ）は同第１のケース、同モールド部の他の実施形態である平面図である。

図１の真空ポンプ１は、駆動モータにより回転するロータを磁気軸受で支持し、ロータの回転により吸気口２から排気口３に向ってガスを排気する構造になっていて、例えば半導体製造装置、フラット・パネル・ディスプレイ製造装置、ソーラー・パネル製造装置におけるプロセスチャンバ、その他のチャンバのガス排気手段等として利用される。

なお、図１の真空ポンプ１における磁気軸受は、電磁石の磁力でロータを径方向及び軸方向に支持するとともに、ロータの径方向変位及び軸方向変位をセンサで検出し、その検出信号を制御装置へ出力する構造になっており、この点は周知であるため、その詳細説明は省略する。駆動モータもまた周知であるため、その詳細説明は省略する。

図２を参照すると、図１の真空ポンプ１に取付けてある真空ポンプの制御装置４は、開口部５を有する第１のケース６と、第１のケース６に取付けられる第２のケース７と、開口部５の側から第１のケース６内に設置された回路基板（例えば真空ポンプ１を制御する基板８（８Ａ））と、その回路基板を覆うモールド部９と、を備えている。前記回路基板としては、真空ポンプ１の制御以外の他の用途に使用される基板を含んでもよい。なお、以下、説明の便宜上、前記回路基板の一例として前記例示の基板８（８Ａ）を挙げて説明する。

第１のケース６の開口部５と反対の面側には水冷ユニット１０が設けられており、水冷ユニット１０は水冷管１１から水冷ユニット１０内に導入される冷媒により第１のケース６内を冷却する構成になっている。

また、第１のケース６は、水冷ユニット１０側に位置する取付ケースペーサ１２を介して、真空ポンプ１の底部に装着してあるが、これとは別の手段で第１のケース６を真空ポンプ１に装着することも可能である。

図４を参照すると、第１のケース６の外形はその上面からみて四角形であるが、四角以外の多角形であってもよい。この点は第１のケース６の開口部５も同様である。また、第１のケース６の外形はその上面からみて略円形でも良い。

第２のケース７は、その周縁部をボルトで第１のケース６の周縁部に締結することにより、第１のケース６に取付けられて、該第１のケース６の開口部５全体を覆う構造になっている。なおボルト以外の締結手段を採用してもよい。

真空ポンプ１を制御する基板８は、前記のように第１のケース６内に設置された基板（以下「第１の基板８Ａ」という）と、真空ポンプ１の第２のケース７の内側に設置された基板（以下「第２の基板８Ｂ」という）とに大別される。

第１の基板８Ａは、主に、駆動モータや磁気軸受等のような真空ポンプ１の電装部品に対する電力の供給とその供給電力の制御とを行なう電源回路基板であり、この電源回路基板により制御された安定な電力が真空ポンプ１の電装部品に供給される。

第２の基板８Ｂは、例えば磁気軸受のセンサから出力される信号（ロータの径方向変位および軸方向変位）等、真空ポンプ１の電装部品から出力される信号を受信し、受信した信号に基づき電装部品の制御（例えば磁気軸受の場合は電磁石に対する励磁電流の調節制御）を行なう制御回路基板である。但し、第１の基板８Ａと第２の基板８Ｂの役割は、これに限るものではない。また、基板も２枚に限るものではない。

モールド部９は、樹脂等の絶縁性モールド材からなり、第１の基板８Ａに存在するコンバータやインバータ等の電子部品１８や配線回路（図示省略）を水滴から保護している。図１、図２の例では、第１の基板８Ａの表裏面に電子部品１８や配線回路を設けているので、これに対応して、モールド部９は、第１の基板８Ａの表面と裏面を覆う形態になっている。また図１、図２を参照すると、これらの図では第１の基板８Ａだけをモールド部９で覆っているが、必要に応じて、第２の基板８Ｂもモールド部９で覆ってもよい。

また、モールド部９の表面は図１、図２のように第１のケース６の開口部５より凹んでいる。この凹みの程度（凹み量若しくは凹み深さ）は、少なくとも、真空ポンプ１の使用時・保管時・輸送時の温度変化によってモールド部９の表面が第１のケース６の開口部５より出っ張らない程度のものとする。

前記モールド部９は、第１のケース６内に樹脂等の絶縁性モールド材を流し込んで固化させることにより作製することができる。その際、本実施形態では、固化する前に略平面状になる程度の粘性を持ったモールド材を使用することで、モールド部９の表面が略全体的に平面状となるように構成してある。また、本実施形態で使用したモールド材は粘性が低いので、基板上の電子部品１８がモールド部９で覆われる量（モールド部９の高さ）を設定することが比較的容易である。

ここで、前記「平面状」とは、面が略平らであることを意味する。

モールド部９の表面が平面状でなく、モールド部９の表面に凹凸が存在すると、凸部に水滴が集中し、水滴が早く成長することで、モールド部９表面から第２の基板８Ｂ側へ水滴が落下し易くなる。かかる不具合を効果的に防止する手段として、本実施形態では、前述のように、モールド部９の表面を平面状とすることで、モールド部９の表面において水滴が集中して溜まり易い箇所を減らしている。

図２を参照すると、モールド部９と第１のケース６の境付近、具体的には第１のケース６に接触しているモールド部９表面外周縁９Ａは、例えばモールド材の粘性を利用して図２のような凸形状に形成することにより、水滴が集中して溜まり易い箇所を減らしている。このような凸形状の構造は、例えば本実施形態の真空ポンプの制御装置４を上下逆転させて使用する場合に、特に有用な技術的意義を有する。

すなわち、特許文献１に記載の電源装置（５０）では、第１のケース（ベース部材５１）とモールド部（保護材料５５）の境付近、具体的にはモールド部（保護材料５５）表面外周縁が凹んでいる（同文献１の図２や図５等を参照）。このため、同電源装置（５０）を例えば上下逆転させて使用した場合は、その凹みに結露による水滴が溜まってしまい、当該第１のケース（ベース部材５１）が鉄製の場合は錆びてしまうという問題点もある。また、その凹みに溜まった水滴が膨張・収縮によって発生したモールド部の亀裂を通じて基板（回路基板７１）側へ浸透し、基板上の電子部品が損傷したり回路短絡が発生したりする等、電源装置（５０）の正常な動作が損なわれるおそれもある。（この段落において、前記カッコ内の部材名称と符号は、特許文献１で用いられているものである。）

それに対し、本実施形態の真空ポンプの制御装置４においては、前述の通り、第１のケース６とモールド部９の境付近、具体的にはモールド部９表面外周縁９Ａが前述のように凸形状に形成され、モールド部９の他の部分より高くなっているため、真空ポンプの制御装置４を上下逆転させて使用した場合でも、第１のケース６とモールド部９の境付近に水滴が溜まることはなく、当該第１のケース６が鉄製の場合でも錆びるおそれはないし、亀裂を通して水滴が浸透することによって真空ポンプの制御装置４の正常な動作が損なわれることもない。

第１の基板８Ａの角部には、図３（ａ）のようなＲ面取り、または同図（ｂ）のようなＣ面取りを施してある。第１の基板８Ａの発熱や水冷ユニット１０の動作により第１のケース６内の温度は変化し、第１のケース６、第１の基板８Ａおよびモールド部９は熱膨張したり収縮したりする。その膨張率や収縮率は第１のケース６、第１の基板８Ａ、モールド部９ごとにそれぞれ異なる。このため、第１の基板８Ａに角部が存在すると、その角部周辺のモールド部９において、温度変化による熱応力が集中し、モールド部９に亀裂等の破損が発生し易くなる。このような温度変化に起因した熱応力の集中によるモールド部９の破損を効果的に抑制する手段として、本実施形態では、第１の基板８Ａの角部にＲ面取り、またはＣ面取りを施してある。

なお、図示は省略するが、前記Ｃ面取りによって生じる角部に対して更にＲ面取りを施す構成、すなわちＣ面取りとＲ面取りの組合せを採用することもできる。また、前記Ｒ面取りやＣ面取り、並びにＲ面取りとＣ面取りの組合せは、第２の基板８Ｂの角部に施してもよい。

モールド部９の角部には、図４（ａ）のようなＲ面取り、または、同図（ｂ）のようなＣ面取りが施されている。上記したように、モールド部９は熱膨張したり収縮したりする。膨張・収縮の繰返しにより、モールド部９に亀裂等の破損が発生し易くなる。このようなモールド部９の破損を効果的に抑制する手段として、本実施形態では、モールド部９の角部にＲ面取り、またはＣ面取りを施してある。本実施形態においては、第１のケース６内の隅部に図４（ａ）のようなＲ形状、または、同図（ｂ）のようなＣ面取り形状の加工を施した上で、その加工済みの第１のケース６内に樹脂等の絶縁性モールド材を流し込んで固化させることにより、モールド部９の角部にＲ面取りまたはＣ面取りが施されるようにしたが、これに限定されることはない。例えば、研磨や切削等の機械加工によってモールド部９の角部にＲ面取りまたはＣ面取りが施されるようにしてもよい。

図５は、図１、図２の真空ポンプの制御装置で採用したシール構造の一実施形態である断面図、図６はそのシール構造の他の実施形態である断面図である。

図１、図２を参照すると、第１のケース６と第１の基板８Ａとは締結ボルト１３により締結されていて、その締結ボルト１３周囲の隙間をシールする手段として、締結ボルト１３は図５または図６に示すシール構造１４を備えている。

図５のシール構造１４は、締結ボルト１３の頭部と第１のケース６との間にシール部材としてパッキン１５を介在させることにより、締結ボルト１３周囲の隙間をシールしている。このような構造からなる図５のシール構造１４は、締結ボルト１３周囲の隙間からのモールド材の漏れを低減する手段、および、当該隙間を介するケース６外部から内部への水滴の浸透を低減する手段として機能する。

図６のシール構造１４は、第１のケース６に穿設してある締結ボルト１３の通し孔周囲にシール装着溝１６を設けるとともに、このシール装着溝１６にシール部材としてＯリング１７を装着することで、締結ボルト１３周囲の隙間をシールしている。このような構造からなる図６のシール構造もまた、先に説明した図５のシール構造と同様の機能を有している。

以上説明したように、本実施形態の真空ポンプの制御装置４にあっては、その具体的な構成として、モールド部９の表面が第１のケース６の開口部５より凹んだ形態になっている構成を採用した。このため、温度変化によってモールド部９が膨張・収縮しても第１のケース６の開口部より出っ張ることがない。従って、例えば、第１のケース６、基板８（８Ａ）、モールド部９からなる装置本体を保管や輸送する際、保管時や輸送時の温度変化によりモールド部が膨張しても、モールド部に亀裂等の破損が生じる可能性を低くすることが出来る。また、装置本体と第２のケース７とを別々に分離し、装置本体を複数積み上げて保管したり輸送したりする際に、積み上げた装置本体間に介挿するスペーサの高さを低くすることができ、保管や輸送の際に積み上げても嵩高とならず、保管や輸送が容易である。

また、本実施形態の真空ポンプの制御装置４では、その具体的な構成として、基板８（８Ａ）の角部にＲ面取りまたはＣ面取りが施されている構成を採用することで、温度変化によって第１のケース６、基板８（８Ａ）およびモールド部９が熱膨張した場合でも、温度変化による熱応力の集中箇所が減るように構成したため、温度変化によるモールド部９の破損を防止するのに好適である。

本発明は、以上説明した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により多くの変形が可能である。例えば、本発明は図１に示された真空ポンプの制御装置４において、第２のケースを省略したものにも適用できる。

１ 真空ポンプ
２ 吸気口
３ 排気口
４ 真空ポンプの制御装置
５ 開口部
６ 第１のケース
７ 第２のケース
８ 基板
８Ａ 第１の基板
８Ｂ 第２の基板
９ モールド部
９Ａ モールド部の表面外周縁
１０ 水冷ユニット
１１ 水冷管
１２ 取付ケースペーサ
１３ 締結ボルト
１４ シール構造
１５ パッキン
１６ シール装着溝
１７ Ｏリング
１８ 電子部品

Claims (9)

1. 真空ポンプを制御する真空ポンプの制御装置であって、
   開口部を有するケースと、
   前記ケース内に設置された回路基板と、
   前記回路基板を覆うモールド部と、
   前記モールド部の外周縁部を除く領域の少なくとも一部に配置された冷却管と、を備え、
   前記モールド部の表面が前記ケースの前記開口部より凹んでいる
   ことを特徴とする真空ポンプの制御装置。
2. 前記モールド部の表面が平面状になっていること
   を特徴とする請求項１に記載の真空ポンプの制御装置。
3. 前記モールド部の表面の前記ケースとの接触部の高さが、前記モールド部の表面の他の部分より高くなっていること
   を特徴とする請求項１または２に記載の真空ポンプの制御装置。
4. 前記回路基板の角部にＲ面取りまたはＣ面取りが施されていること
   を特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の真空ポンプの制御装置。
5. 前記モールド部の角部にＲ面取りまたはＣ面取りが施されていること
   を特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の真空ポンプの制御装置。
6. 前記ケース内の隅部をＲ形状またはＣ面取り形状としたこと
   を特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の真空ポンプの制御装置。
7. 前記ケースと前記回路基板とが締結部材により締結されていて、
   前記締結部材周囲の隙間をシールする手段として、前記締結部材がシール構造を備えていること
   を特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の真空ポンプの制御装置。
8. 真空ポンプを制御する真空ポンプの制御装置であって、
   開口部を有するケースと、
   前記ケース内に設置された回路基板と、
   前記回路基板を覆うモールド部と、
   前記モールド部の外周縁部を除く領域の少なくとも一部に配置された冷却管と、を備え、
   前記回路基板の角部にＲ面取りまたはＣ面取りが施されていること
   を特徴とする真空ポンプの制御装置。
9. 請求項１から８のいずれかに記載の真空ポンプの制御装置を備えた真空ポンプ。
   

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