JP7232609B2 - fluid control valve - Google Patents

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Description

本発明は、流体を入力する入力ポートと、流体が出力される出力ポートを備える流体機器であって、入力ポートから出力ポートまでを連通させる流路が内部に形成された本体部を備える流体機器に関するものである。 The present invention is a fluid device comprising an input port for inputting a fluid and an output port for outputting the fluid, wherein the fluid device comprises a main body in which a channel is formed for communicating from the input port to the output port. It is about.

半導体製造工程においては、ウエハの洗浄に用いられる洗浄液や、回路パターンの現像に用いられる現像液など、種々の薬液が用いられている。薬液の流量を制御するために、バルブやレギュレータ等の流体機器が用いられており、流体機器を構成する部材であって、接液部を有する部材(例えば流路を内部に形成するバルブ本体など)は、耐薬品性を有するフッ素樹脂材料(例えばPFA,PTFE)により形成されている。例えば、特許文献1の流体制御装置においては、バルブ本体が、PTFEにより形成されることが開示されている。 2. Description of the Related Art In a semiconductor manufacturing process, various chemical solutions are used, such as a cleaning solution used for cleaning wafers and a developing solution used for developing circuit patterns. Fluid devices such as valves and regulators are used to control the flow rate of chemical solutions, and members that make up the fluid devices and have wetted parts (for example, valve bodies that form flow paths inside) ) is made of a chemical-resistant fluorine resin material (eg, PFA, PTFE). For example, in the fluid control device of Patent Document 1, it is disclosed that the valve body is made of PTFE.

特開2018-021643号公報JP 2018-021643 A

しかしながら、上記従来技術には次のような問題があった。
流体が流路を通過する際に、流体と流路内面の接触界面において、正負どちらか一方の電荷が流路内面に吸着され、流体には流路内面に吸着された電荷とは逆極性の電荷が残る。流体が流れることにより、接触していた流体と流路内面が引き離されるため、外部に電界が現れ、流路内面および流体が帯電した状態となる。すなわち静電気の発生である。
静電気が発生することで、以下の問題が生じることが考えられる。
例えば、流体機器の内部が、絶縁体であるダイアフラムによって、接液部と非接液部とに区画されている場合、流体が帯電することで、流体機器内部の接液部と非接液部との間の電位差が増大する。電位差が増大すると、ダイアフラムの厚みは非常に薄いため、絶縁破壊を起こす可能性がある。絶縁破壊を起こすと、急激にダイアフラムの内部を移動する電荷により熱が発生し、発生した熱によって、絶縁破壊が起きた箇所で微小な亀裂が発生する。亀裂が発生すると、流体の漏れが発生するおそれがある。また、ダイアフラムは、弁座との当接および離間により弾性変形を繰り返すため、亀裂が発生した箇所に応力が集中し、亀裂が発達することで、疲労破壊が発生するおそれがある。
また、帯電した流体が、例えば、回路パターンの現像時にウエハに接触すると、欠陥回路パターンを現像してしまう等の不具合を起こすおそれがある。
However, the above prior art has the following problems.
When the fluid passes through the channel, either positive or negative charge is adsorbed on the inner surface of the channel at the contact interface between the fluid and the inner surface of the channel. A charge remains. As the fluid flows, the fluid and the inner surface of the channel that have been in contact are separated from each other, so that an electric field appears outside, and the inner surface of the channel and the fluid are charged. That is, static electricity is generated.
The generation of static electricity may cause the following problems.
For example, when the inside of a fluid device is partitioned into a wetted portion and a non-wetted portion by an insulating diaphragm, the electrification of the fluid causes the wetted portion and the non-wetted portion inside the fluid device to increases the potential difference between As the potential difference increases, the thickness of the diaphragm is so thin that dielectric breakdown can occur. When a dielectric breakdown occurs, heat is generated due to the sudden movement of charges inside the diaphragm, and the generated heat causes minute cracks at the location where the dielectric breakdown occurs. If cracks occur, fluid leakage may occur. In addition, since the diaphragm repeats elastic deformation due to contact with and separation from the valve seat, stress concentrates on the location where the crack occurs, and the crack develops, which may cause fatigue fracture.
Also, if the charged fluid comes into contact with the wafer during development of the circuit pattern, for example, there is a risk of developing a defective circuit pattern.

本発明は、上記問題点を解決するためのものであり、流体機器を通過する流体の帯電を防止するとともに、流体機器内部の接液部と非接液部との間の絶縁破壊を防止することができる流体機器を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is intended to solve the above problems, and prevents electrification of fluid passing through a fluid device, and also prevents dielectric breakdown between the wetted part and the non-wetted part inside the fluid device. An object of the present invention is to provide a fluid device capable of

上記課題を解決するために、本発明の流体制御弁は、次のような構成を有している。
(1)流体を入力する入力ポートと、流体が出力される出力ポートと、を備える流体制御弁であって、入力ポートから出力ポートまでを連通させる流路が内部に形成された本体部を備え、前記本体部の内部が薄膜部材により接液部と非接液部に区画されている流体制御弁において、本体部は、カーボンナノチューブをフッ素樹脂材料に分散させた導電性フッ素樹脂材料により形成されていること、導電性フッ素樹脂材料の体積抵抗率は、1.0×10Ω・cm以上であり、かつ1.0×10Ω・cm未満であること、を特徴とする。
In order to solve the above problems, the fluid control valve of the present invention has the following configuration.
(1) A fluid control valve comprising an input port for inputting a fluid and an output port for outputting the fluid, the fluid control valve comprising a main body portion in which a flow path for communicating from the input port to the output port is formed. In the fluid control valve in which the interior of the main body is divided into a wetted part and a non-wetted part by a thin film member, the main body is made of a conductive fluororesin material in which carbon nanotubes are dispersed in the fluororesin material. and the volume resistivity of the conductive fluororesin material is 1.0×10 4 Ω·cm or more and less than 1.0×10 5 Ω·cm.

(2)流体を入力する入力ポートと、流体が出力される出力ポートを備える流体制御弁であって、入力ポートから出力ポートまでを連通させる流路が内部に形成された本体部を備え、前記本体部の内部が薄膜部材により接液部と非接液部に区画されている流体制御弁において、本体部は、カーボンナノチューブをフッ素樹脂材料に分散させた導電性フッ素樹脂材料により形成されていること、導電性フッ素樹脂材料の、カーボンナノチューブの含有量は、0.04重量%以上であり、かつ0.06重量%以下であること、を特徴とする。 (2) A fluid control valve comprising an input port for inputting a fluid and an output port for outputting the fluid, the fluid control valve comprising a main body portion in which a flow path for communicating from the input port to the output port is formed , In a fluid control valve in which the interior of a body is partitioned into a wetted part and a non-wetted part by a thin film member, the body is made of a conductive fluororesin material in which carbon nanotubes are dispersed in the fluororesin material. The content of carbon nanotubes in the conductive fluororesin material is 0.04% by weight or more and 0.06% by weight or less.

(3)(1)又は(2)に記載の流体制御弁において、本体部は、流路内に弁座を備えること、流体機器は、薄膜部を有する弁体を備え、薄膜部の弾性変形により弁体が、弁座に当接または離間することで流体の流量制御を行うこと、を特徴とする。
(4)(3)に記載の流体制御弁において、弁体は、導電性フッ素樹脂材料により形成されていること、を特徴とする。
(5)(1)乃至(4)のいずれか1つに記載の流体制御弁において、フッ素樹脂材料は、PFAまたはPTFEであること、を特徴とする。
(3) In the fluid control valve described in (1) or (2), the body portion has a valve seat in the flow path, the fluid device has a valve body having a thin film portion, and the thin film portion is elastically deformed. The valve body controls the flow rate of the fluid by coming into contact with or separating from the valve seat.
(4) In the fluid control valve described in (3), the valve body is made of a conductive fluororesin material.
(5) In the fluid control valve according to any one of (1) to (4), the fluororesin material is PFA or PTFE.

本発明の流体制御弁は、上記構成を有することにより次のような作用・効果を有する。
(1)流体を入力する入力ポートと、流体が出力される出力ポートと、を備える流体機器であって、入力ポートから出力ポートまでを連通させる流路が内部に形成された本体部を備える流体機器において、本体部は、カーボンナノチューブをフッ素樹脂材料に分散させた導電性フッ素樹脂材料により形成されていること、導電性フッ素樹脂材料の体積抵抗率は、1.0×10Ω・cm以上であり、かつ1.0×10Ω・cm未満であること、を特徴とするので、流体機器を通過する流体の帯電を防止するとともに、流体機器内部の接液部と非接液部との間の絶縁破壊を防止することができる。
すなわち、一般的なフッ素樹脂材料は、絶縁性が高く帯電しやすいが、導電性フッ素樹脂材料は、フッ素樹脂材料にカーボンナノチューブを分散させたものであるため、導電性を持つ。流体機器の本体部が、導電性を持つ導電性フッ素樹脂材料により形成されるため、流体が流路を通過することにより生じる静電気が放電され、本体部および流体の帯電を防止することができる。
The fluid control valve of the present invention has the following functions and effects due to the above configuration.
(1) A fluid device comprising an input port for inputting a fluid and an output port for outputting the fluid, wherein the fluid comprises a main body in which a channel is formed for communicating from the input port to the output port. In the device, the main body is made of a conductive fluororesin material in which carbon nanotubes are dispersed in a fluororesin material, and the volume resistivity of the conductive fluororesin material is 1.0×10 4 Ω·cm or more. and less than 1.0×10 5 Ω·cm, the fluid passing through the fluid device is prevented from being charged, and the wetted part and the non-liquid-contacted part inside the fluid device can prevent dielectric breakdown during
That is, a general fluororesin material has high insulation and is easily charged, but a conductive fluororesin material has conductivity because carbon nanotubes are dispersed in the fluororesin material. Since the main body of the fluid device is made of a conductive fluororesin material, the static electricity generated by the passage of the fluid through the flow path is discharged, and the main body and the fluid can be prevented from being charged.

流体の帯電を防止することで、例えば、流体機器の内部が、絶縁体であるダイアフラムによって、接液部と非接液部とに区画されている場合でも、流体機器内部の接液部と非接液部との間の電位差が生じにくい。接液部と非接液部との間の電位差が生じにくいため、厚みが非常に薄いダイアフラムであっても、絶縁破壊を起こすおそれが低減される。絶縁破壊を起こすおそれが低減されれば、急激にダイアフラムの内部を移動する電荷により熱が発生し、発生した熱によって、ダイアフラムに微小な亀裂が発生することを防止できる。微小な亀裂の発生を防止することで、流体の漏れや、ダイアフラムの弾性変形の繰り返しによる疲労破壊が生じるおそれが低減される。
また、流体の帯電が防止できるため、帯電した流体がウエハに接触してしまい、欠陥回路パターンを現像されるといった不具合が生じるおそれが低減される。
By preventing charging of the fluid, for example, even if the inside of the fluid device is divided into a wetted portion and a non-wetted portion by a diaphragm that is an insulator, the wetted portion and the non-wetted portion inside the fluid device can be separated. A potential difference between the wetted parts is less likely to occur. Since a potential difference is less likely to occur between the wetted portion and the non-wetted portion, the risk of dielectric breakdown is reduced even with a very thin diaphragm. If the risk of dielectric breakdown is reduced, it is possible to prevent minute cracks in the diaphragm from being generated by the heat generated by the charge moving rapidly inside the diaphragm. By preventing the generation of minute cracks, the risk of fluid leakage and fatigue failure due to repeated elastic deformation of the diaphragm is reduced.
In addition, since charging of the fluid can be prevented, the risk of developing defective circuit patterns due to contact of the charged fluid with the wafer is reduced.

なお、導電性フッ素樹脂材料の体積抵抗率は、低いほどに導電性が高く、電荷の移動が速やかに行われるため、静電気の放電が速やかに行われる。そうであれば、可能な限り体積抵抗率の低い導電性フッ素樹脂材料によって流体機器の本体部を形成するのが望ましいように思われる。
しかし、体積抵抗率が低すぎると、例えばメンテナンス時などに帯電した作業者や物体が本体部に近づいた際に、導電性の高さゆえに激しい静電気の放電が発生するおそれがある。したがって、本体部の帯電を防止しつつも、帯電した作業者等が近づいた場合にも急激な静電気の放電がされないよう、ゆるやかな放電が可能な体積抵抗率を持つ導電性フッ素樹脂材料によって本体部を形成する必要がある。
そこで、出願人は、実験により、導電性フッ素樹脂材料の体積抵抗率が、1.0×10Ω・cm以上、1.0×10Ω・cm未満に設定するのが最適であることを導き出した。体積抵抗率が、1.0×10Ω・cm未満である場合、急激な静電気の放電が行われるおそれがあるのに比べ、1.0×10Ω・cm以上であれば、緩やかに静電気が放電され、急激な静電気の放電が発生するおそれが低減される。また、体積抵抗率が1.0×10Ω・cm以上であると、放電がゆるやかになりすぎるため、の1.0×10Ω・cm未満であるのが望ましい。
It should be noted that the lower the volume resistivity of the conductive fluororesin material, the higher the conductivity, and the more quickly the charge moves, the faster the static electricity is discharged. In that case, it seems desirable to form the main body of the fluid device from a conductive fluororesin material with a volume resistivity as low as possible.
However, if the volume resistivity is too low, for example, when a charged worker or an object approaches the main body during maintenance, there is a risk that intense static electricity discharge will occur due to the high conductivity. Therefore, the body is made of a conductive fluororesin material that has a volume resistivity that allows gentle discharge so that static electricity does not suddenly discharge when a charged worker or the like approaches, while preventing the body from being charged. It is necessary to form a department.
Therefore, the applicant found through experiments that it is optimal to set the volume resistivity of the conductive fluororesin material to 1.0×10 4 Ω·cm or more and less than 1.0×10 5 Ω·cm. derived. When the volume resistivity is less than 1.0×10 4 Ω·cm, there is a risk of rapid static discharge, whereas when the volume resistivity is 1.0×10 4 Ω·cm or more, the Static electricity is discharged, and the risk of sudden static electricity discharge is reduced. Further, if the volume resistivity is 1.0×10 5 Ω·cm or more, discharge becomes too slow, so it is desirable that the volume resistivity is less than 1.0×10 5 Ω·cm.

(2)流体を入力する入力ポートと、流体が出力される出力ポートを備える流体機器であって、入力ポートから出力ポートまでを連通させる流路が内部に形成された本体部を備える流体機器において、本体部は、カーボンナノチューブをフッ素樹脂材料に分散させた導電性フッ素樹脂材料により形成されていること、導電性フッ素樹脂材料の、カーボンナノチューブの含有量は、0.04重量%以上であり、かつ0.06重量%以下であること、を特徴とするので、カーボンナノチューブの含有量を、0.04重量%以上であり、かつ0.06重量%以下とすることで、導電性フッ素樹脂材料は帯電防止のために適正な体積抵抗率を得ることができ、当該導電性フッ素樹脂材料により流体機器の本体部を形成することで、本体部および流体の帯電を防止することができる。
また、カーボンナノチューブを含有させることで、流路と流体の接触による流体の汚染が懸念されるが、含有量が0.06重量%以下と微小であるため、汚染を抑えられることを、出願人は実験により確認した。
(2) A fluid device comprising an input port for inputting a fluid and an output port for outputting the fluid, wherein the fluid device comprises a main body in which a channel is formed for communicating from the input port to the output port. , the main body is made of a conductive fluororesin material in which carbon nanotubes are dispersed in a fluororesin material, the content of carbon nanotubes in the conductive fluororesin material is 0.04% by weight or more, and 0.06% by weight or less, so that the content of carbon nanotubes is 0.04% by weight or more and 0.06% by weight or less, so that the conductive fluororesin material can obtain an appropriate volume resistivity for antistatic, and by forming the main body of a fluid device from the conductive fluororesin material, it is possible to prevent the main body and the fluid from being charged.
In addition, by containing carbon nanotubes, there is concern about contamination of the fluid due to contact between the flow path and the fluid, but the content is as small as 0.06% by weight or less, so the applicant believes that contamination can be suppressed. was confirmed by experiments.

(3)(1)又は(2)に記載の流体機器において、本体部は、流路内に弁座を備えること、流体機器は、薄膜部を有する弁体を備え、薄膜部の弾性変形により弁体が、弁座に当接または離間することで流体の流量制御を行う流体制御弁であること、を特徴とするので、流体機器の内部が、薄膜部を有する弁体によって、接液部と非接液部とに区画されている。しかし、流体機器を構成する本体部が、導電性フッ素樹脂材料からなるため、本体部は帯電せず、本体部に形成される流路を通過する流体も帯電しない。よって、流体機器内部の接液部と非接液部との間の電位差が生じず、薄膜部が絶縁破壊を起こすおそれが低減される。薄膜部が絶縁破壊を起こすおそれが低減されれば、絶縁破壊により生じる微小なヒビによって、流体の漏れや、薄膜部の疲労破壊が生じるおそれが低減される。 (3) In the fluid device described in (1) or (2), the main body portion includes a valve seat in the flow path, the fluid device includes a valve body having a thin film portion, and elastic deformation of the thin film portion The valve body is characterized by being a fluid control valve that controls the flow rate of the fluid by contacting or separating from the valve seat. and a non-wetted portion. However, since the main body constituting the fluid device is made of the conductive fluororesin material, the main body is not charged, and the fluid passing through the flow path formed in the main body is also not charged. Therefore, no potential difference occurs between the wetted portion and the non-wetted portion inside the fluid device, and the risk of dielectric breakdown occurring in the thin film portion is reduced. If the risk of dielectric breakdown in the thin film portion is reduced, the risk of fluid leakage or fatigue breakdown of the thin film portion due to minute cracks caused by the dielectric breakdown is reduced.

(4)(3)に記載の流体機器において、弁体は、導電性フッ素樹脂材料により形成されていること、を特徴とするので、流体機器の本体部だけでなく、弁体の帯電も防止することができ、より確実に流体機器を通過する流体の帯電を防止することが可能である。
弁体は薄膜部(例えばダイアフラム)を有しており、薄膜部は特に絶縁破壊を起こしやすい。しかし、弁体を導電性フッ素樹脂材料により形成することで、薄膜部において絶縁破壊が発生するおそれが低減される。
ここで、帯電防止のための材料としては、IEC61340-5-1,5-2において、表面抵抗率が1.0×10Ω以上であり、かつ1.0×1011Ω未満の材料が推奨されている。
一般的な厚みを有する薄膜部に対し、体積抵抗率が1.0×10Ω・cm以上であり、かつ1.0×10Ω・cm未満の導電性フッ素樹脂材料を適用すると、表面抵抗率が5.0×10~5.0×10Ω程度となるため、上記の推奨される表面抵抗率の範囲内となる。なお、体積抵抗率が、1.0×10Ω・cm未満の材料を適用すると、上記推奨される表面抵抗率の範囲外となるおそれがある。
(5)(1)乃至(4)のいずれか1つに記載の流体機器において、フッ素樹脂材料は、PFAまたはPTFEであること、を特徴とするので、流体機器の接液部の帯電を防止しつつ、耐薬品性に優れた本体部とすることができる。
(4) The fluid device described in (3) is characterized in that the valve body is made of a conductive fluororesin material. It is possible to more reliably prevent electrification of the fluid passing through the fluid device.
The valve body has a thin film portion (for example, a diaphragm), and the thin film portion is particularly prone to dielectric breakdown. However, by forming the valve body from a conductive fluororesin material, the risk of dielectric breakdown occurring in the thin film portion is reduced.
In IEC61340-5-1, 5-2, the antistatic material is a material having a surface resistivity of 1.0×10 5 Ω or more and less than 1.0×10 11 Ω. Recommended.
When a conductive fluororesin material with a volume resistivity of 1.0×10 4 Ω·cm or more and less than 1.0×10 5 Ω·cm is applied to a thin film portion having a general thickness, the surface Since the resistivity is about 5.0×10 5 to 5.0×10 6 Ω, it falls within the recommended surface resistivity range mentioned above. If a material with a volume resistivity of less than 1.0×10 4 Ω·cm is used, the surface resistivity may fall outside the recommended range.
(5) In the fluid device according to any one of (1) to (4), the fluororesin material is PFA or PTFE. In addition, the main body can have excellent chemical resistance.

本発明の実施形態に係る流体制御弁1の閉弁状態を示す断面図である。1 is a cross-sectional view showing a closed state of a fluid control valve 1 according to an embodiment of the present invention; FIG.

本発明の流体機器の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図1に示すように、流体制御弁1(流体機器の一例)は、流体を制御する弁部2と、弁部2に駆動力を付与する駆動部3を備える。流体制御弁1は、例えば、半導体製造装置に取り付けられ、ウエハに供給する薬液の流量を制御する。
An embodiment of a fluid device of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1 , a fluid control valve 1 (an example of a fluid device) includes a valve portion 2 that controls fluid and a drive portion 3 that applies a driving force to the valve portion 2 . A fluid control valve 1 is attached to, for example, a semiconductor manufacturing apparatus, and controls the flow rate of a chemical liquid supplied to a wafer.

駆動部3は、シリンダボディ31とシリンダカバー32とによりシリンダ本体33が構成されている。ピストン35は、ピストン本体35aがシリンダ本体33内に形成されたピストン室34に摺動可能に装填され、ピストン室34を第1室34aと第2室34bに区画している。そして、環状シール部材37により、第1室34aと第2室34bとの間の気密を保持している。ピストン本体35aには、シャフト35bが一体に設けられている。シャフト35bの下端部は、シリンダ本体33から弁部2側へ突出し、弁部2のダイアフラム弁体4に連結されている。圧縮ばね36は、第1室34aに縮設されてピストン35を弁部2の弁座24側へ向かって常時付勢しており、ピストン35のシャフト35bに連結されるダイアフラム弁体4にシール荷重を付与している。シリンダ本体33には、第1室34aに連通して吸排気を行う吸排気ポート33aと、第2室34bに連通して操作エアを供給する操作ポート33bが形成されている。 A cylinder body 33 of the drive unit 3 is composed of a cylinder body 31 and a cylinder cover 32 . A piston body 35a of the piston 35 is slidably mounted in a piston chamber 34 formed in the cylinder body 33, and divides the piston chamber 34 into a first chamber 34a and a second chamber 34b. An annular seal member 37 maintains airtightness between the first chamber 34a and the second chamber 34b. A shaft 35b is provided integrally with the piston body 35a. A lower end portion of the shaft 35 b protrudes from the cylinder body 33 toward the valve portion 2 side and is connected to the diaphragm valve element 4 of the valve portion 2 . The compression spring 36 is compressed in the first chamber 34a and always urges the piston 35 toward the valve seat 24 side of the valve portion 2, and the diaphragm valve body 4 connected to the shaft 35b of the piston 35 is sealed. giving a load. The cylinder body 33 is formed with an intake/exhaust port 33a communicating with the first chamber 34a for intake and exhaust, and an operation port 33b communicating with the second chamber 34b for supplying operation air.

かかる駆動部3は、圧縮ばね36のばね力と第2室34bの内圧とのバランスによってピストン35を軸線に沿って往復直線運動させ、ダイアフラム弁体4を所定のストローク移動させる。かかる駆動部3は、圧縮ばね36と環状シール部材37を除いて、構成部品がフッ素樹脂を材質としており、腐食性の高い雰囲気でも使用できるようにされている。 The drive unit 3 linearly reciprocates the piston 35 along the axis by the balance between the spring force of the compression spring 36 and the internal pressure of the second chamber 34b, thereby moving the diaphragm valve body 4 by a predetermined stroke. Except for the compression spring 36 and the annular seal member 37, the components of the drive unit 3 are made of fluororesin, so that they can be used even in highly corrosive atmospheres.

弁部2は、バルブ本体21に内蔵されたダイアフラム弁体4の、環状シール突起414が弁座24の弁座面24aに当接又は離間することにより流体制御を行う。
ダイアフラム弁体4は、柱状の弁本体41が、駆動部3に連結され、弁座24に当接又は離間する。弁本体41の外周面には、薄膜部42が接続し、その薄膜部42の外縁部に外縁部43が肉厚に設けられている。
The valve portion 2 controls the fluid by contacting or separating the annular seal projection 414 of the diaphragm valve body 4 built in the valve body 21 from the valve seat surface 24 a of the valve seat 24 .
A columnar valve body 41 of the diaphragm valve body 4 is connected to the driving portion 3 and contacts or separates from the valve seat 24 . A thin film portion 42 is connected to the outer peripheral surface of the valve body 41 , and a thick outer edge portion 43 is provided on the outer edge portion of the thin film portion 42 .

バルブ本体21は、直方体形状をなし、入力ポート21aと出力ポート21bが対向する側面に開設されている。入力ポート21aは、薬液供給源に接続されており、流体が入力される。また、出力ポート21bは、半導体製造装置の反応室に接続されており、入力ポート21aから入力された流体を出力し、反応室に供給する。
バルブ本体21の上面には、開口部21eが円柱形状に開設され、開口部21eより外側に装着孔21fが環状に形成されている。
ダイアフラム弁体4は、外縁部43が装着孔21fに圧入され、バルブ本体21とシリンダ本体33とにより挟持されることで固定されている。そして、ダイアフラム弁体4の薄膜部42により、接液部であるダイアフラム室22と、非接液部である非接液室23と、に区画されている。ダイアフラム弁体4の弁本体41は、シャフト35bに連結され、ダイアフラム室22内で図中上下方向に移動する。非接液室23は、シリンダ本体33に形成された呼吸孔33cに連通しており、弁本体41の移動に伴い非液室内の空気が呼吸孔33cから出入りできるため、薄膜部42は、弁本体41の移動に従ってスムーズな弾性変形が可能である。
The valve main body 21 has a rectangular parallelepiped shape, and has an input port 21a and an output port 21b on opposite sides. The input port 21a is connected to a chemical supply source and receives fluid. Also, the output port 21b is connected to the reaction chamber of the semiconductor manufacturing apparatus, outputs the fluid input from the input port 21a, and supplies it to the reaction chamber.
A cylindrical opening 21e is formed in the upper surface of the valve body 21, and an annular mounting hole 21f is formed outside the opening 21e.
The diaphragm valve body 4 is fixed by press-fitting the outer edge portion 43 into the mounting hole 21f and being sandwiched between the valve body 21 and the cylinder body 33 . The thin film portion 42 of the diaphragm valve body 4 divides the chamber into a diaphragm chamber 22 that is a liquid contacting portion and a non-liquid contacting chamber 23 that is a non-contacting portion. A valve body 41 of the diaphragm valve body 4 is connected to the shaft 35b and moves vertically in the drawing within the diaphragm chamber 22. As shown in FIG. The non-liquid contact chamber 23 communicates with a breathing hole 33c formed in the cylinder body 33, and air in the non-liquid chamber 23 can enter and exit through the breathing hole 33c as the valve body 41 moves. Smooth elastic deformation is possible according to the movement of the main body 41 .

入力側流路21cは、入力ポート21aとダイアフラム室22を連通させるようにバルブ本体21に略L字形に形成され、ダイアフラム室22の底面中央部に開口している。ダイアフラム室22の底面は、入力側流路21cが開口する開口部の外周に沿って弁座24が設けられている。弁座24は、ダイアフラム室22の軸線に対して直交する平坦面になるように加工された弁座面24aを備える。出力側流路21dは、出力ポート21bをダイアフラム室22に連通させるように略L字形に形成され、弁座24より外側に開口している。 The input-side flow path 21c is formed in a substantially L-shape in the valve body 21 so as to allow the input port 21a and the diaphragm chamber 22 to communicate with each other, and opens at the center of the bottom surface of the diaphragm chamber 22 . A valve seat 24 is provided on the bottom surface of the diaphragm chamber 22 along the outer periphery of the opening where the input-side flow path 21c opens. The valve seat 24 has a valve seat surface 24 a processed to be a flat surface perpendicular to the axis of the diaphragm chamber 22 . 21 d of output side flow paths are formed in substantially L shape so that the output port 21b may be connected with the diaphragm chamber 22, and open outside the valve seat 24. As shown in FIG.

(流体制御弁の概略動作)
流体制御弁1は、ウエハに薬液を供給しない待機状態のときには、操作ポート33bに操作エアが供給されない。この場合、圧縮ばね36の付勢力がピストン35を介してダイアフラム弁体4に作用し、ダイアフラム弁体4の環状シール突起414が弁座24の弁座面24aに密着してシールされる。よって、入力ポート21aから入力される流体は、入力側流路21cのダイアフラム室22の底面中央部の開口部から先に進むことができず、出力ポート21bから反応室へ薬液は供給されない。
(Overview of operation of fluid control valve)
When the fluid control valve 1 is in a standby state in which the chemical liquid is not supplied to the wafer, the operating air is not supplied to the operating port 33b. In this case, the biasing force of the compression spring 36 acts on the diaphragm valve body 4 via the piston 35, and the annular seal projection 414 of the diaphragm valve body 4 is brought into close contact with the valve seat surface 24a of the valve seat 24 for sealing. Therefore, the fluid input from the input port 21a cannot advance from the opening at the center of the bottom surface of the diaphragm chamber 22 of the input side channel 21c, and the chemical solution is not supplied from the output port 21b to the reaction chamber.

ウエハに薬液を供給する場合には、流体制御弁1は、操作ポート33bを介して第2室34bに操作エアが供給される。操作エアが供給されることで、第2室の内圧が上昇していき、第2室34bの内圧が圧縮ばね36の付勢力より大きくなると、ピストン35が圧縮ばね36に抗して反弁座側へ移動する。ダイアフラム弁体4は、ピストン35と一体的に上昇し、環状シール突起414を弁座面24aから離間させる。これにより、流体制御弁1は、弁本体41のストロークに応じて薬液を入力ポート21aから出力ポート21bへ流し、反応室へ供給する。
バルブ本体21および流体は、流体が入力側流路21cおよび出力側流路21dを通過する際に、静電気が発生しやすい。すなわち、流体と入力側流路21cまたは出力側流路21dの内面の接触界面において、正負どちらか一方の電荷が入力側流路21cまたは出力側流路21dの内面に吸着され、流体には入力側流路21cまたは出力側流路21dの内面に吸着された電荷とは逆極性の電荷が残る。流体が流れることにより、接触していた流体と入力側流路21cまたは出力側流路21dの内面が引き離されるため、流体や入力側流路21cまたは出力側流路21dの外部に電界が現れ、帯電した状態となるのである。また、特に、ダイアフラム弁体4の環状シール突起414と、弁座24の弁座面24aとの間の隙間が、入力側流路21cの断面積よりも小さく、通過する流体の速度が上昇するため、バルブ本体21と流体との摩擦により、バルブ本体21および流体が帯電しやすい状態となるのである。
しかし、後述の通り、バルブ本体21が、カーボンナノチューブをフッ素樹脂材料に分散させた導電性フッ素樹脂材料により形成されているため、バルブ本体21および流体の帯電を防止することが可能である。
When supplying the chemical solution to the wafer, the fluid control valve 1 supplies operation air to the second chamber 34b through the operation port 33b. As the operation air is supplied, the internal pressure of the second chamber 34b rises, and when the internal pressure of the second chamber 34b becomes larger than the biasing force of the compression spring 36, the piston 35 resists the compression spring 36 and moves toward the valve seat. move to the side. The diaphragm valve body 4 rises integrally with the piston 35 to separate the annular seal projection 414 from the valve seat surface 24a. As a result, the fluid control valve 1 allows the chemical solution to flow from the input port 21a to the output port 21b according to the stroke of the valve body 41, and supplies the chemical solution to the reaction chamber.
The valve body 21 and the fluid are likely to generate static electricity when the fluid passes through the input side channel 21c and the output side channel 21d. That is, at the contact interface between the fluid and the inner surface of the input-side channel 21c or the output-side channel 21d, either positive or negative charges are attracted to the inner surface of the input-side channel 21c or the output-side channel 21d. Charges having a polarity opposite to the charges adsorbed on the inner surface of the side channel 21c or the output side channel 21d remain. When the fluid flows, the fluid that is in contact with the inner surface of the input-side channel 21c or the output-side channel 21d is pulled away, so an electric field appears outside the fluid and the input-side channel 21c or the output-side channel 21d. It becomes an electrically charged state. In particular, the gap between the annular seal projection 414 of the diaphragm valve element 4 and the valve seat surface 24a of the valve seat 24 is smaller than the cross-sectional area of the input side flow path 21c, and the speed of the passing fluid increases. Therefore, due to the friction between the valve body 21 and the fluid, the valve body 21 and the fluid are easily electrified.
However, as will be described later, since the valve body 21 is made of a conductive fluororesin material in which carbon nanotubes are dispersed in the fluororesin material, it is possible to prevent charging of the valve body 21 and the fluid.

ウエハへの薬液供給を停止する場合には、流体制御弁1は、操作ポート33bから操作流体を排気する。すると、圧縮ばね36の付勢力によって、ピストン35が弁座方向に移動し、ピストン35が弁座方向に移動するに伴いダイアフラム弁体4も弁座方向に移動する。そして、環状シール突起414が弁座24の弁座面24aに密着してシールされる。これにより、流体制御弁1は、待機状態となる。 When stopping the supply of the chemical solution to the wafer, the fluid control valve 1 exhausts the operating fluid from the operating port 33b. Then, the biasing force of the compression spring 36 causes the piston 35 to move toward the valve seat, and the diaphragm valve body 4 moves toward the valve seat as the piston 35 moves toward the valve seat. Then, the annular seal projection 414 is in close contact with the valve seat surface 24a of the valve seat 24 for sealing. As a result, the fluid control valve 1 enters a standby state.

次に、バルブ本体21の材質について説明する。
本実施形態のバルブ本体21は、カーボンナノチューブをフッ素樹脂材料に分散させた導電性フッ素樹脂材料により形成されている。
カーボンナノチューブの含有量は、0.04重量%以上であり、かつ0.06重量%以下の範囲内のうち、0.045~0.055重量%の範囲内で設定されており、体積抵抗率は、1.0×10Ω・cm以上であり、かつ1.0×10Ω・cm未満の範囲内のうち、4.5×10~5.5×10Ω・cmの範囲内となっている。体積抵抗率は、4×10~6×10Ω・cmの範囲内であっても十分な性能が得られるが、上記4.5×10~5.5×10Ω・cmの範囲がより好ましい範囲である。
また、含有量の0.045~0.055重量%の範囲内および体積抵抗率の4.5×10~5.5×10Ω・cmの範囲内におけるある1点の値を基準としてもよく、当該範囲内でばらつきが生じても良い。
さらにまた、フッ素樹脂材料とは、耐薬品性を有するPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)である。PTFEにカーボンナノチューブを添加した導電性フッ素樹脂材料によりバルブ本体21を形成することで、帯電を防止しつつ、耐薬品性に優れたバルブ本体21とすることができる。なお、フッ素樹脂材料には、PFA(テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)を適用しても良い。
Next, the material of the valve body 21 will be described.
The valve body 21 of this embodiment is made of a conductive fluororesin material in which carbon nanotubes are dispersed in the fluororesin material.
The content of carbon nanotubes is set in the range of 0.045 to 0.055% by weight within the range of 0.04% by weight or more and 0.06% by weight or less, and the volume resistivity is 1.0×10 4 Ω·cm or more and less than 1.0×10 5 Ω·cm, in the range of 4.5×10 4 to 5.5×10 4 Ω·cm inside. Sufficient performance can be obtained even if the volume resistivity is in the range of 4×10 4 to 6× 10 4 Ω ·cm . Range is the more preferred range.
Also, based on the value of one point within the range of 0.045 to 0.055% by weight of the content and the range of 4.5×10 4 to 5.5×10 4 Ω·cm of the volume resistivity may vary, and variations may occur within the range.
Furthermore, the fluorine resin material is PTFE (polytetrafluoroethylene) having chemical resistance. By forming the valve main body 21 from a conductive fluororesin material in which carbon nanotubes are added to PTFE, the valve main body 21 can be made excellent in chemical resistance while preventing electrification. Note that PFA (tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer) may be applied to the fluororesin material.

なお、出願人は、ASTM D257に準拠した方法により、カーボンナノチューブの含有量を、0.04重量%以上であり、かつ0.06重量%以下の範囲とすることで、導電性フッ素樹脂材料の体積抵抗率が、1.0×10Ω・cm以上であり、かつ1.0×10Ω・cm未満の範囲となることを確認した。
なお、材料メーカーによって含有させるカーボンナノチューブの特性が異なるため、含有量と体積抵抗率の関係は、メーカーにより様々である。
The applicant has found that the content of carbon nanotubes is 0.04% by weight or more and 0.06% by weight or less by a method based on ASTM D257, so that the conductive fluororesin material It was confirmed that the volume resistivity was in the range of 1.0×10 4 Ω·cm or more and less than 1.0×10 5 Ω·cm.
Since the characteristics of the carbon nanotubes to be contained differ depending on the material manufacturer, the relationship between the content and the volume resistivity varies depending on the manufacturer.

バルブ本体21および流体は、流体が入力側流路21cおよび出力側流路21dを通過する際に、静電気が発生しやすい。すなわち、流体と入力側流路21cまたは出力側流路21dの内面の接触界面において、正負どちらか一方の電荷が入力側流路21cまたは出力側流路21dの内面に吸着され、流体には入力側流路21cまたは出力側流路21dの内面に吸着された電荷とは逆極性の電荷が残る。流体が流れることにより、接触していた流体と入力側流路21cまたは出力側流路21dの内面が引き離されるため、流体や入力側流路21cまたは出力側流路21dの外部に電界が現れ、帯電した状態となるのである。特に、ダイアフラム弁体4の環状シール突起414と、弁座24の弁座面24aとの間の隙間が、入力側流路21cの断面積よりも小さく、通過する流体の速度が上昇するため、バルブ本体21と流体との摩擦により、バルブ本体21および流体が帯電しやすい状態となる。
しかし、バルブ本体21が、導電性を持つ導電性フッ素樹脂材料により形成されるため、流体が入力側流路21c・出力側流路21dを通過することにより生じる静電気が放電され、バルブ本体21および流体の帯電を防止することができる。よって、帯電した流体がウエハに接触することにより欠陥回路パターンを現像してしまう等の不具合が生じるおそれが低減される。
The valve body 21 and the fluid are likely to generate static electricity when the fluid passes through the input side channel 21c and the output side channel 21d. That is, at the contact interface between the fluid and the inner surface of the input-side channel 21c or the output-side channel 21d, either positive or negative charges are attracted to the inner surface of the input-side channel 21c or the output-side channel 21d. Charges having a polarity opposite to the charges adsorbed on the inner surface of the side channel 21c or the output side channel 21d remain. When the fluid flows, the fluid that is in contact with the inner surface of the input-side channel 21c or the output-side channel 21d is separated, so that an electric field appears outside the fluid and the input-side channel 21c or the output-side channel 21d. It becomes an electrically charged state. In particular, since the gap between the annular seal projection 414 of the diaphragm valve body 4 and the valve seat surface 24a of the valve seat 24 is smaller than the cross-sectional area of the input side flow path 21c, the speed of the passing fluid increases. Friction between the valve body 21 and the fluid causes the valve body 21 and the fluid to be easily electrified.
However, since the valve body 21 is made of a conductive fluororesin material having electrical conductivity, static electricity generated by fluid passing through the input side flow path 21c and the output side flow path 21d is discharged. Charging of the fluid can be prevented. Therefore, the risk of developing defective circuit patterns due to charged fluid coming into contact with the wafer is reduced.

流体制御弁1の内部が、ダイアフラム弁体4の薄膜部42によって、接液部であるダイアフラム室22と非接液部である非接液室23とに区画されている。流体が帯電してしまうと、ダイアフラム室22と非接液室23との間の電位差が増大する。電位差が増大すると、薄膜部42の厚みは非常に薄いため、絶縁破壊を起こす可能性がある。
しかし、上述の通り、バルブ本体21が導電性を持つ導電性フッ素樹脂材料により形成されており、流体の帯電が防止されるため、ダイアフラム室22と非接液室23との間の電位差が生じず、薄膜部42が絶縁破壊を起こすおそれが低減される。薄膜部42が絶縁破壊を起こすおそれが低減されれば、絶縁破壊により生じる微小な亀裂によって流体の漏れが生じるおそれが低減される。
また、薄膜部42は、弁本体41の環状シール突起414が弁座24の弁座面24aとの当接および離間を行う度に弾性変形を繰り返すため、微小な亀裂が発生すると、その亀裂に応力が集中し、疲労破壊が発生するおそれがあるが、絶縁破壊を起こすおそれが低減され、亀裂の発生も抑えられるため、ダイアフラムの疲労破壊が生じるおそれも低減される。
The inside of the fluid control valve 1 is partitioned by the thin film portion 42 of the diaphragm valve element 4 into a diaphragm chamber 22 that is a liquid contacting portion and a non-liquid contacting chamber 23 that is a non-contacting portion. If the fluid is charged, the potential difference between the diaphragm chamber 22 and the non-wetted chamber 23 increases. If the potential difference increases, the thickness of the thin film portion 42 is very thin, so dielectric breakdown may occur.
However, as described above, since the valve body 21 is made of a conductive fluororesin material and the fluid is prevented from being charged, a potential difference occurs between the diaphragm chamber 22 and the non-wetted chamber 23. Therefore, the thin film portion 42 is less likely to cause dielectric breakdown. If the risk of dielectric breakdown occurring in the thin film portion 42 is reduced, the risk of fluid leakage due to minute cracks caused by the dielectric breakdown is reduced.
In addition, the thin film portion 42 repeats elastic deformation each time the annular seal projection 414 of the valve body 41 contacts and separates from the valve seat surface 24a of the valve seat 24. Although there is a risk that stress will concentrate and cause fatigue failure, the risk of dielectric breakdown is reduced, and cracks are also suppressed, so the risk of fatigue failure of the diaphragm is also reduced.

なお、導電性フッ素樹脂材料の体積抵抗率は、低いほどに導電性が高く、電荷の移動が速やかに行われるため、静電気の放電が速やかに行われる。そうであれば、可能な限り体積抵抗率の低い導電性フッ素樹脂材料によって流体制御弁1のバルブ本体21を形成するのが望ましいように思われる。
しかし、体積抵抗率が低すぎると、例えばメンテナンス時などに帯電した作業者や物体がバルブ本体21に近づいた際に、導電性の高さゆえに激しい静電気の放電が発生するおそれがある。したがって、バルブ本体21の帯電を防止しつつも、帯電した作業者等が近づいた場合にも急激な静電気の放電がされないよう、ゆるやかな放電が可能な体積抵抗率を持つ導電性フッ素樹脂材料によってバルブ本体21を形成する必要がある。
そこで、出願人は、実験により、導電性フッ素樹脂材料の体積抵抗率が、1.0×10Ω・cm以上、1.0×10Ω・cm未満に設定するのが最適であることを導き出した。体積抵抗率が、1.0×10Ω・cm未満である場合、急激な静電気の放電が行われるおそれがあるのに比べ、1.0×10Ω・cm以上であれば、緩やかに静電気が放電され、急激な静電気の放電が発生するおそれが低減される。また、体積抵抗率が1.0×10Ω・cm以上であると、放電がゆるやかになりすぎるため、の1.0×10Ω・cm未満であるのが望ましい。
It should be noted that the lower the volume resistivity of the conductive fluororesin material, the higher the conductivity, and the more quickly the charge moves, the faster the static electricity is discharged. In that case, it seems desirable to form the valve body 21 of the fluid control valve 1 from a conductive fluororesin material having a volume resistivity as low as possible.
However, if the volume resistivity is too low, when a charged worker or an object approaches the valve body 21 during maintenance, for example, there is a risk that intense static electricity discharge will occur due to the high conductivity. Therefore, while preventing the valve body 21 from being charged, a conductive fluororesin material with a volume resistivity that allows gentle discharge is used to prevent sudden static discharge even when a charged worker or the like approaches. A valve body 21 needs to be formed.
Therefore, the applicant found through experiments that it is optimal to set the volume resistivity of the conductive fluororesin material to 1.0×10 4 Ω·cm or more and less than 1.0×10 5 Ω·cm. derived. When the volume resistivity is less than 1.0×10 4 Ω·cm, there is a risk of rapid static discharge, whereas when the volume resistivity is 1.0×10 4 Ω·cm or more, the Static electricity is discharged, and the risk of sudden static electricity discharge is reduced. Further, if the volume resistivity is 1.0×10 5 Ω·cm or more, discharge becomes too slow, so it is desirable that the volume resistivity is less than 1.0×10 5 Ω·cm.

出願人は、カーボンナノチューブの添加量を0.045~0.055重量%の範囲の内のある数値とした導電性フッ素樹脂材料でバルブ本体21を形成した流体制御弁1を用い、入力側流路21cおよび出力側流路21dに発生する帯電電圧を測定したところ、一般的なPTFEによりバルブ本体21を形成した場合と比べ、70%の低減効果が見られた。 The applicant used a fluid control valve 1 in which the valve body 21 was formed of a conductive fluororesin material in which the amount of carbon nanotubes added was a certain value within the range of 0.045 to 0.055% by weight, and the input side flow When the charging voltage generated in the passage 21c and the output side passage 21d was measured, a 70% reduction effect was observed compared to the case where the valve main body 21 was made of general PTFE.

また、カーボンナノチューブを含有させることで、流路と流体の接触による流体の汚染が懸念されるため、出願人は、カーボンナノチューブの添加量を0.045~0.055重量%の範囲の内のある数値とした導電性フッ素樹脂材料でバルブ本体21を形成した流体制御弁1を用い、入力側流路21cおよび出力側流路21dを通過する流体に含有されるパーティクル数を測定した。パーティクル数とは、純水1mlあたりに含まれる20nm以上のサイズのパーティクルの数をいう。測定の結果、パーティクル数は、10個未満に維持されていた。
本実施形態のバルブ本体21は、導電性フッ素樹脂材料に含まれるカーボンナノチューブの割合が0.06重量%以下の微小な割合であるため、入力側流路21cおよび出力側流路21dと流体との接触による流体の汚染を抑制することができる。
In addition, since the inclusion of carbon nanotubes may cause contamination of the fluid due to contact between the flow path and the fluid, the applicant has decided that the amount of carbon nanotubes added should be within the range of 0.045 to 0.055% by weight. Using the fluid control valve 1 in which the valve body 21 is made of a conductive fluororesin material having a certain numerical value, the number of particles contained in the fluid passing through the input side flow path 21c and the output side flow path 21d was measured. The number of particles refers to the number of particles with a size of 20 nm or more contained in 1 ml of pure water. As a result of measurement, the number of particles was maintained at less than ten.
In the valve body 21 of the present embodiment, the ratio of carbon nanotubes contained in the conductive fluororesin material is as small as 0.06% by weight or less. It is possible to suppress contamination of the fluid due to contact with the

さらに、本実施形態においては、ダイアフラム弁体4も、バルブ本体21と同様に導電性フッ素樹脂材料により形成されている。ダイアフラム弁体4も導電性フッ素樹脂材料により形成することで、流体制御弁1のバルブ本体21だけでなく、ダイアフラム弁体4の帯電も防止することができ、より確実に流体制御弁1を通過する流体の帯電を防止することが可能である。
ダイアフラム弁体4は薄膜部42を有しており、薄膜部42は特に絶縁破壊を起こしやすい。しかし、ダイアフラム弁体4を導電性フッ素樹脂材料により形成することで、薄膜部42において絶縁破壊が発生するおそれが低減される。
ここで、帯電防止のための材料としては、IEC61340-5-1,5-2において、表面抵抗率が1.0×10Ω以上であり、かつ1.0×1011Ω未満の材料が推奨されている。
一般的な厚みを有する薄膜部42に対し、体積抵抗率が1.0×10Ω・cm以上であり、かつ1.0×10Ω・cm未満の導電性フッ素樹脂材料を適用すると、表面抵抗率が5.0×10~5.0×10Ω程度となるため、上記の推奨される表面抵抗率の範囲内となる。なお、体積抵抗率が、1.0×10Ω・cm未満の材料を適用すると、上記推奨される表面抵抗率の範囲外となるおそれがある。
なお、表面抵抗率は下記の数1により求められる。
Furthermore, in this embodiment, the diaphragm valve body 4 is also made of a conductive fluororesin material, like the valve body 21 . By also forming the diaphragm valve body 4 from a conductive fluororesin material, not only the valve body 21 of the fluid control valve 1 but also the diaphragm valve body 4 can be prevented from being charged, and the fluid can pass through the fluid control valve 1 more reliably. It is possible to prevent electrification of the fluid to be applied.
The diaphragm valve body 4 has a thin film portion 42, and the thin film portion 42 is particularly susceptible to dielectric breakdown. However, by forming the diaphragm valve body 4 from a conductive fluororesin material, the risk of dielectric breakdown occurring in the thin film portion 42 is reduced.
In IEC61340-5-1, 5-2, the antistatic material is a material having a surface resistivity of 1.0×10 5 Ω or more and less than 1.0×10 11 Ω. Recommended.
When a conductive fluororesin material having a volume resistivity of 1.0×10 4 Ω·cm or more and less than 1.0×10 5 Ω·cm is applied to the thin film portion 42 having a general thickness, Since the surface resistivity is about 5.0×10 5 to 5.0×10 6 Ω, it falls within the recommended surface resistivity range mentioned above. If a material with a volume resistivity of less than 1.0×10 4 Ω·cm is used, the surface resistivity may fall outside the recommended range.
Incidentally, the surface resistivity is obtained by the following Equation 1.

(数1)
表面抵抗率[Ω/sq]=体積抵抗率[Ω・cm]/厚み[cm]
(Number 1)
Surface resistivity [Ω/sq] = volume resistivity [Ω cm]/thickness [cm]

以上説明したように、本実施形態の流体制御弁1によれば、
(1)流体を入力する入力ポート21aと、流体が出力される出力ポート21bと、を備える流体機器であって、入力ポート21aから出力ポート21bまでを連通させる入力側流路21c・ダイアフラム室22・出力側流路21dが内部に形成されたバルブ本体21を備える流体制御弁1において、バルブ本体21は、カーボンナノチューブをフッ素樹脂材料に分散させた導電性フッ素樹脂材料により形成されていること、導電性フッ素樹脂材料の体積抵抗率は、1.0×10Ω・cm以上であり、かつ1.0×10Ω・cm未満であること、を特徴とするので、流体制御弁1を通過する流体の帯電を防止するとともに、流体制御弁1内部の接液部と非接液部との間の絶縁破壊を防止することができる。
すなわち、一般的なフッ素樹脂材料は、絶縁性が高く帯電しやすいが、導電性フッ素樹脂材料は、フッ素樹脂材料にカーボンナノチューブを分散させたものであるため、導電性を持つ。流体制御弁1のバルブ本体21が、導電性を持つ導電性フッ素樹脂材料により形成されるため、流体が入力側流路21c・ダイアフラム室22・出力側流路21dを通過することにより生じる静電気が放電され、バルブ本体21および流体の帯電を防止することができる。
As described above, according to the fluid control valve 1 of this embodiment,
(1) A fluid device comprising an input port 21a for inputting a fluid and an output port 21b for outputting the fluid, wherein the input-side channel 21c and the diaphragm chamber 22 communicate between the input port 21a and the output port 21b. In the fluid control valve 1 including the valve body 21 in which the output side flow path 21d is formed, the valve body 21 is made of a conductive fluororesin material in which carbon nanotubes are dispersed in the fluororesin material; The volume resistivity of the conductive fluororesin material is 1.0×10 4 Ω·cm or more and less than 1.0×10 5 Ω·cm. It is possible to prevent electrification of the passing fluid and prevent dielectric breakdown between the wetted part and the non-wetted part inside the fluid control valve 1 .
That is, a general fluororesin material has high insulation and is easily charged, but a conductive fluororesin material has conductivity because carbon nanotubes are dispersed in the fluororesin material. Since the valve body 21 of the fluid control valve 1 is made of a conductive fluororesin material having conductivity, static electricity generated when the fluid passes through the input side flow path 21c, the diaphragm chamber 22, and the output side flow path 21d is eliminated. It is discharged and can prevent charging of the valve body 21 and the fluid.

流体の帯電を防止することで、例えば、流体制御弁1の内部が、絶縁体であるダイアフラムによって、接液部と非接液部とに区画されている場合でも、流体機器内部の接液部と非接液部との間の電位差が生じにくい。接液部と非接液部との間の電位差が生じにくいため、厚みが非常に薄いダイアフラムであっても、絶縁破壊を起こすおそれが低減される。絶縁破壊を起こすおそれが低減されれば、急激にダイアフラムの内部を移動する電荷により熱が発生し、発生した熱によって、ダイアフラムに微小な亀裂が発生することを防止できる。微小な亀裂の発生を防止することで、流体の漏れや、ダイアフラムの弾性変形の繰り返しによる疲労破壊が生じるおそれが低減される。
また、流体の帯電が防止できるため、帯電した流体がウエハに接触してしまい、欠陥回路パターンを現像されるといった不具合が生じるおそれが低減される。
By preventing charging of the fluid, for example, even when the inside of the fluid control valve 1 is divided into a wetted part and a non-wetted part by a diaphragm that is an insulator, the wetted part inside the fluid device and non-wetted parts are unlikely to generate a potential difference. Since a potential difference is less likely to occur between the wetted portion and the non-wetted portion, the risk of dielectric breakdown is reduced even with a very thin diaphragm. If the risk of dielectric breakdown is reduced, it is possible to prevent minute cracks in the diaphragm from being generated by the heat generated by the charge moving rapidly inside the diaphragm. By preventing the generation of minute cracks, the risk of fluid leakage and fatigue failure due to repeated elastic deformation of the diaphragm is reduced.
In addition, since charging of the fluid can be prevented, the risk of developing defective circuit patterns due to contact of the charged fluid with the wafer is reduced.

なお、導電性フッ素樹脂材料の体積抵抗率は、低いほどに導電性が高く、電荷の移動が速やかに行われるため、静電気の放電が速やかに行われる。そうであれば、可能な限り体積抵抗率の低い導電性フッ素樹脂材料によって流体制御弁1のバルブ本体21を形成するのが望ましいように思われる。
しかし、体積抵抗率が低すぎると、例えばメンテナンス時などに帯電した作業者や物体がバルブ本体21に近づいた際に、導電性の高さゆえに激しい静電気の放電が発生するおそれがある。したがって、バルブ本体21の帯電を防止しつつも、帯電した作業者等が近づいた場合にも急激な静電気の放電がされないよう、ゆるやかな放電が可能な体積抵抗率を持つ導電性フッ素樹脂材料によってバルブ本体21を形成する必要がある。
そこで、出願人は、実験により、導電性フッ素樹脂材料の体積抵抗率が、1.0×10Ω・cm以上、1.0×10Ω・cm未満に設定するのが最適であることを導き出した。体積抵抗率が、1.0×10Ω・cm未満である場合、急激な静電気の放電が行われるおそれがあるのに比べ、1.0×10Ω・cm以上であれば、緩やかに静電気が放電され、急激な静電気の放電が発生するおそれが低減される。また、体積抵抗率が1.0×10Ω・cm以上であると、放電がゆるやかになりすぎるため、の1.0×10Ω・cm未満であるのが望ましい。
なお、体積抵抗率は、1.0×10Ω・cm以上、1.0×10Ω・cm未満の範囲のうち、好ましくは4×10~6×10Ω・cmの範囲内、より好ましくは4.5×10~5.5×10Ω・cmの範囲内とするのが良い。
It should be noted that the lower the volume resistivity of the conductive fluororesin material, the higher the conductivity, and the more quickly the charge moves, the faster the static electricity is discharged. In that case, it seems desirable to form the valve body 21 of the fluid control valve 1 from a conductive fluororesin material having a volume resistivity as low as possible.
However, if the volume resistivity is too low, when a charged worker or an object approaches the valve body 21 during maintenance, for example, there is a risk that intense static electricity discharge will occur due to the high conductivity. Therefore, while preventing the valve body 21 from being charged, a conductive fluororesin material with a volume resistivity that allows gentle discharge is used to prevent sudden static discharge even when a charged worker or the like approaches. A valve body 21 needs to be formed.
Therefore, the applicant found through experiments that it is optimal to set the volume resistivity of the conductive fluororesin material to 1.0×10 4 Ω·cm or more and less than 1.0×10 5 Ω·cm. derived. When the volume resistivity is less than 1.0×10 4 Ω·cm, there is a risk of rapid static discharge, whereas when the volume resistivity is 1.0×10 4 Ω·cm or more, the Static electricity is discharged, and the risk of sudden static electricity discharge is reduced. Further, if the volume resistivity is 1.0×10 5 Ω·cm or more, discharge becomes too slow, so it is desirable that the volume resistivity is less than 1.0×10 5 Ω·cm.
The volume resistivity is in the range of 1.0×10 4 Ω·cm or more and less than 1.0×10 5 Ω·cm, preferably in the range of 4×10 4 to 6×10 4 Ω·cm. , more preferably within the range of 4.5×10 4 to 5.5×10 4 Ω·cm.

(2)流体を入力する入力ポート21aと、流体が出力される出力ポート21bと、を備える流体機器であって、入力ポート21aから出力ポート21bまでを連通させる入力側流路21c・ダイアフラム室22・出力側流路21dが内部に形成されたバルブ本体21を備える流体制御弁1において、バルブ本体21は、カーボンナノチューブをフッ素樹脂材料に分散させた導電性フッ素樹脂材料により形成されていること、導電性フッ素樹脂材料の、カーボンナノチューブの含有量は、0.04重量%以上であり、かつ0.06重量%以下であること、を特徴とするので、カーボンナノチューブの含有量を、0.04重量%以上であり、かつ0.06重量%以下とすることで、導電性フッ素樹脂材料は帯電防止のために適正な体積抵抗率を得ることができ、当該導電性フッ素樹脂材料により流体制御弁1のバルブ本体21を形成することで、バルブ本体21および流体の帯電を防止することができる。
また、カーボンナノチューブの含有量が少ないほど、入力側流路21c・出力側流路21dと流体の接触による流体の汚染を抑えることができるが、含有量が0.06重量%以下と微小であるため、汚染を抑えられることを、出願人は実験により確認した。
なお、カーボンナノチューブの含有率は、0.04重量%以上であり、かつ0.06重量%以下の範囲のうち、0.045~0.055重量%の範囲内とするのが好ましい。
(2) A fluid device having an input port 21a for inputting a fluid and an output port 21b for outputting the fluid, wherein the input side flow path 21c and the diaphragm chamber 22 communicate between the input port 21a and the output port 21b. In the fluid control valve 1 including the valve body 21 in which the output side flow path 21d is formed, the valve body 21 is made of a conductive fluororesin material in which carbon nanotubes are dispersed in the fluororesin material; The carbon nanotube content of the conductive fluororesin material is 0.04% by weight or more and 0.06% by weight or less. % by weight or more and 0.06% by weight or less, the conductive fluororesin material can obtain an appropriate volume resistivity for antistatic, and the conductive fluororesin material can be used as a fluid control valve. By forming one valve body 21, the valve body 21 and the fluid can be prevented from being charged.
In addition, the smaller the content of carbon nanotubes, the more it is possible to suppress the contamination of the fluid due to the contact of the fluid with the input side channel 21c and the output side channel 21d. Therefore, the applicant has confirmed through experiments that contamination can be suppressed.
The content of carbon nanotubes is preferably 0.045 to 0.055% by weight within the range of 0.04% by weight or more and 0.06% by weight or less.

(3)(1)又は(2)に記載の流体制御弁1において、バルブ本体21は、ダイアフラム室22に弁座24を備えること、流体制御弁1は、薄膜部42を有するダイアフラム弁体4を備え、薄膜部42の弾性変形によりダイアフラム弁体4が、弁座24に当接または離間することで流体の流量制御を行う流体制御弁1であること、を特徴とするので、流体制御弁1の内部が、薄膜部42を有するダイアフラム弁体4によって、接液部と非接液部とに区画されている。しかし、流体制御弁1を構成するバルブ本体21が、導電性フッ素樹脂材料からなるため、バルブ本体21は帯電せず、バルブ本体21に形成される入力側流路21c・ダイアフラム室22・出力側流路21dを通過する流体も帯電しない。よって、流体制御弁1内部の接液部と非接液部との間の電位差が生じず、薄膜部42が絶縁破壊を起こすおそれが低減される。薄膜部42が絶縁破壊を起こすおそれが低減されれば、絶縁破壊により生じる微小なヒビによって、流体の漏れや、薄膜部の疲労破壊が生じるおそれが低減される。 (3) In the fluid control valve 1 described in (1) or (2), the valve body 21 includes a valve seat 24 in the diaphragm chamber 22, and the fluid control valve 1 includes a diaphragm valve body 4 having a thin film portion 42. and the diaphragm valve body 4 is brought into contact with or separated from the valve seat 24 due to the elastic deformation of the thin film portion 42, thereby controlling the flow rate of the fluid. 1 is partitioned into a wetted portion and a non-wetted portion by a diaphragm valve element 4 having a thin film portion 42 . However, since the valve main body 21 constituting the fluid control valve 1 is made of a conductive fluororesin material, the valve main body 21 is not charged, and the input side flow path 21c, the diaphragm chamber 22, and the output side formed in the valve main body 21 are charged. The fluid passing through the channel 21d is also not charged. Therefore, no potential difference occurs between the wetted portion and the non-wetted portion inside the fluid control valve 1, and the risk of dielectric breakdown of the thin film portion 42 is reduced. If the risk of dielectric breakdown occurring in the thin film portion 42 is reduced, the risk of fluid leakage and fatigue failure of the thin film portion due to minute cracks caused by the dielectric breakdown is reduced.

(4)(3)に記載の流体制御弁1において、ダイアフラム弁体4は、導電性フッ素樹脂材料により形成されていること、を特徴とするので、流体制御弁1のバルブ本体21だけでなく、ダイアフラム弁体4の帯電も防止することができ、より確実に流体制御弁1を通過する流体の帯電を防止することが可能である。
ダイアフラム弁体4は薄膜部42を有しており、薄膜部42は特に絶縁破壊を起こしやすい。しかし、ダイアフラム弁体4を導電性フッ素樹脂材料により形成することで、薄膜部42において絶縁破壊が発生するおそれが低減される。
ここで、帯電防止のための材料としては、IEC61340-5-1,5-2において、表面抵抗率が1.0×10Ω以上であり、かつ1.0×1011Ω未満の材料が推奨されている。
一般的な厚みを有する薄膜部42に対し、体積抵抗率が1.0×10Ω・cm以上であり、かつ1.0×10Ω・cm未満の導電性フッ素樹脂材料を適用すると、表面抵抗率が5.0×10~5.0×10Ω程度となるため、上記の推奨される表面抵抗率の範囲内となる。なお、体積抵抗率が、1.0×10Ω・cm未満の材料を適用すると、上記推奨される表面抵抗率の範囲外となるおそれがある。
(5)(1)乃至(4)のいずれか1つに記載の流体制御弁1において、フッ素樹脂材料は、PFAまたはPTFEであること、を特徴とするので、流体制御弁1の接液部の帯電を防止しつつ、耐薬品性に優れた本体部とすることができる。
(4) The fluid control valve 1 described in (3) is characterized in that the diaphragm valve body 4 is made of a conductive fluororesin material. , charging of the diaphragm valve body 4 can also be prevented, and charging of the fluid passing through the fluid control valve 1 can be prevented more reliably.
The diaphragm valve body 4 has a thin film portion 42, and the thin film portion 42 is particularly susceptible to dielectric breakdown. However, by forming the diaphragm valve body 4 from a conductive fluororesin material, the risk of dielectric breakdown occurring in the thin film portion 42 is reduced.
In IEC61340-5-1, 5-2, the antistatic material is a material having a surface resistivity of 1.0×10 5 Ω or more and less than 1.0×10 11 Ω. Recommended.
When a conductive fluororesin material having a volume resistivity of 1.0×10 4 Ω·cm or more and less than 1.0×10 5 Ω·cm is applied to the thin film portion 42 having a general thickness, Since the surface resistivity is about 5.0×10 5 to 5.0×10 6 Ω, it falls within the recommended surface resistivity range mentioned above. If a material with a volume resistivity of less than 1.0×10 4 Ω·cm is used, the surface resistivity may fall outside the recommended range.
(5) In the fluid control valve 1 according to any one of (1) to (4), the fluororesin material is PFA or PTFE. While preventing electrification, the main body can have excellent chemical resistance.

なお、本実施形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に、その要旨を逸脱しない範囲内で様々な改良、変形が可能である。
例えば、本実施例では弁本体41に設けられた環状シール突起414を弁座24の弁座面24aに当接または離間させることで流体の流量制御を行う流体制御弁1としているが、ダイアフラムを当接または離間させることで流量制御を行うものとすることが可能である。
また、本発明は、半導体製造工程に用いる流体機器のみでなく、化学産業や食品産業に用いる流体機器においても適用可能である。
It should be noted that this embodiment is merely an example, and does not limit the present invention in any way. Therefore, the present invention can naturally be improved and modified in various ways without departing from the scope of the invention.
For example, in this embodiment, the fluid control valve 1 controls the flow rate of the fluid by bringing the annular seal projection 414 provided on the valve body 41 into contact with or separating from the valve seat surface 24a of the valve seat 24. It is possible to control the flow rate by contacting or separating them.
Moreover, the present invention is applicable not only to fluid equipment used in semiconductor manufacturing processes, but also to fluid equipment used in the chemical industry and the food industry.

1 流体制御弁(流体機器の一例)
4 ダイアフラム弁体(弁体の一例)
21 バルブ本体(本体部の一例)
21a 入力ポート
21b 出力ポート
21c 入力側流路
21d 出力側流路
22 ダイアフラム室
24 弁座
42 薄膜部
1 Fluid control valve (an example of fluid equipment)
4 Diaphragm valve body (an example of valve body)
21 valve body (an example of a body part)
21a input port 21b output port 21c input side flow path 21d output side flow path 22 diaphragm chamber 24 valve seat 42 thin film portion

Claims (5)

流体を入力する入力ポートと、流体が出力される出力ポートと、を備える流体制御弁であって、前記入力ポートから前記出力ポートまでを連通させる流路が内部に形成された本体部を備え、前記本体部の内部が薄膜部材により接液部と非接液部に区画されている流体制御弁において、
前記本体部は、カーボンナノチューブをフッ素樹脂材料に分散させた導電性フッ素樹脂材料により形成されていること、
前記導電性フッ素樹脂材料の体積抵抗率は、1.0×10Ω・cm以上であり、かつ1.0×10Ω・cm未満であること、
を特徴とする流体制御弁
A fluid control valve comprising an input port for inputting a fluid and an output port for outputting the fluid, the fluid control valve comprising a main body in which a flow path for communicating from the input port to the output port is formed , In a fluid control valve in which the inside of the main body is divided into a wetted portion and a non-wetted portion by a thin film member ,
The main body is made of a conductive fluororesin material in which carbon nanotubes are dispersed in a fluororesin material;
The conductive fluororesin material has a volume resistivity of 1.0×10 4 Ω·cm or more and less than 1.0×10 5 Ω·cm;
A fluid control valve characterized by:
流体を入力する入力ポートと、流体が出力される出力ポートを備える流体制御弁であって、前記入力ポートから前記出力ポートまでを連通させる流路が内部に形成された本体部を備え、前記本体部の内部が薄膜部材により接液部と非接液部に区画されている流体制御弁において、
前記本体部は、カーボンナノチューブをフッ素樹脂材料に分散させた導電性フッ素樹脂材料により形成されていること、
前記導電性フッ素樹脂材料の、前記カーボンナノチューブの含有量は、0.04重量%以上であり、かつ0.06重量%以下であること、
を特徴とする流体制御弁
A fluid control valve comprising an input port for inputting a fluid and an output port for outputting the fluid, the fluid control valve comprising a main body having a flow path formed therein for communicating from the input port to the output port , the main body In a fluid control valve in which the inside of a part is divided into a wetted part and a non-wetted part by a thin film member ,
The main body is made of a conductive fluororesin material in which carbon nanotubes are dispersed in a fluororesin material;
The content of the carbon nanotubes in the conductive fluororesin material is 0.04% by weight or more and 0.06% by weight or less;
A fluid control valve characterized by:
請求項1又は2に記載の流体制御弁において、
前記本体部は、前記流路内に弁座を備えること、
前記流体機器は、薄膜部を有する弁体を備え、前記薄膜部の弾性変形により前記弁体が、前記弁座に当接または離間することで前記流体の流量制御を行うこと、
を特徴とする流体制御弁
3. The fluid control valve according to claim 1 or 2,
the main body includes a valve seat in the flow path;
The fluid device includes a valve body having a thin film portion, and the valve body is brought into contact with or separates from the valve seat due to elastic deformation of the thin film portion , thereby controlling the flow rate of the fluid.
A fluid control valve characterized by:
請求項3に記載の流体制御弁において、
前記弁体は、前記導電性フッ素樹脂材料により形成されていること、
を特徴とする流体制御弁
4. The fluid control valve of claim 3, wherein
wherein the valve body is made of the conductive fluororesin material;
A fluid control valve characterized by:
請求項1乃至4のいずれか1つに記載の流体制御弁において、
前記フッ素樹脂材料は、PFAまたはPTFEであること、を特徴とする流体制御弁
The fluid control valve according to any one of claims 1 to 4,
A fluid control valve , wherein the fluororesin material is PFA or PTFE.
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