TWI425555B - 冷卻裝置 - Google Patents

Description

冷卻裝置

本發明涉及一種冷卻裝置，特別是關於一種進行物件之清潔及快速降溫之冷卻裝置。

中華民國證書第I264050號「冷卻系統及其冷卻裝置」發明專利，揭示一種習用冷卻裝置，其包含一多孔隙流動層、一多孔隙接觸層、一多孔隙熱交換層、一入口端、一出口端及一循環裝置。該多孔隙熱交換層設置於該多孔隙流動層及該多孔係接觸層之間。多孔隙接觸層連接靜電承載座與該出口端，該多孔隙流動層連接該入口端。流體自該入口端依序流經該多孔隙流動層、該多孔隙熱交換層、該多孔係接觸層及出口端，藉流體之流動與半導體晶圓進行熱交換；其中該流體係水、乙二醇或水與以二醇之混合物等液體。

另一種習用冷卻裝置，如中華民國公開第200741812號「基板冷卻裝置」發明專利，包含一滾子運送控制裝置及一冷卻機構。該滾子運送控制裝置用以運送基板；該冷卻機構具有一預冷部及一冷卻部；該預冷部設有一風扇濾過器單元，可藉由風扇濾過器之風扇的轉動，將該習用冷卻裝置外之常溫空氣吸入，並將氣體送至冷卻部進行冷卻，進而藉由冷卻後之氣體與基板進行熱交換。

前述之二種習用冷卻裝置，皆是以液體或氣體做為介質，利用液體或氣體之循環流動與半導體晶圓或基板等 物件進行熱交換，以達到冷卻該物件的目的；然而，該二種習用冷卻裝置仍具有下列所述之缺點：1、無法高效降溫：液體或氣體熱交換的能力差，導致該液體或氣體之單次循環可有效攜帶的熱量有限，使得該二種習用冷卻裝置無法在單位時間內達到快速降溫之目的。

2、清潔效果不佳：液體或氣體係之流動無法有效的攜帶附著於物件上之污染物，且液體容易殘留於物件上，使得該二種習用冷卻裝置無法對該物件進行清潔動作。

3、不環保：該二種習用冷卻裝置之介質使用後成為二次廢物，而衍生出二次廢物處理之問題，使得該二種習用冷卻裝置不具環保性。

本發明之主要目的係提供一種冷卻裝置，可快速對一物件進行降溫。

本發明之另一目的係提供一種冷卻裝置，可在冷卻該物件的同時清潔其表面。

本發明之再一目的係提供一種冷卻裝置，其冷卻媒介具環保性，而不會有二次廢物處理之問題。

本發明係提供一種冷卻裝置，其包含一供給器、一噴嘴及一成形腔體。該供給器係供給一工作介質，該噴嘴之一端結合該供給器；該成形腔體具有一送入口及一送出口，該送入口係結合該噴嘴之另一端，該送出口係噴發氣態及固態相混合之工作介質，藉由該成形腔體延長該同時 混合有氣體及固體型態之工作介質的成形路徑，以增加該工作介質中其固態顆粒的體積，如此透過該固態工作介質與一物件之熱交換，及氣態工作介質之動力牽引，使得本發明具有可在單位時間內提升冷卻該物件之整體效率，且同時亦有清潔物件表面的功效。

為了讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明確被了解，下文將特舉本發明較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

請參閱第1及2圖所示，本發明較佳實施例之冷卻裝置係包括一供給器1、一噴嘴2、一成形腔體3及一氣罩4。該噴嘴2之一端結合該供給器1，該噴嘴2之另一端結合該成形腔體3，該成形腔體3之遠離該噴嘴2之一端係結合該氣罩4。

該供給器1具有一供給口11及一容置空間12，該容置空間12係可裝填一工作介質，本實施例之工作介質係選擇為二氧化碳，使得該供給器1可用以供給二氧化碳，在本實施例中，容置空間12內之二氧化碳主要係為液態。該供給器1另外包含一控制單元13，該控制單元13係結合該供給口11；該控制單元13具有一電磁閥131及一壓力檢測單元132；使用者可藉由該電磁閥131控制該供給器1所供給之工作介質的流量及噴發之時間；該壓力檢測單元132則用以監控該容置空間12的內部壓力，當該壓力檢測單元132偵測到該容置空間12內部壓力過低時 ，隨即停止供給該工作介質，以確保該工作流替之冷卻能力。

請參閱第2及3圖所示，該噴嘴2具有一微孔口21及一擴徑噴口22。該微孔口21連通該擴徑噴口22；該噴嘴2之微孔口21係結合該控制單元13之一端，以透過該控制單元13間接結合該供給器1，進而藉由該控制單元13控制供給器1內之工作介質噴入該噴嘴2的量。

該成形腔體3較佳係選擇由絕熱材料[例如：鐵氟龍]製成之管體，該成形腔體3具有一送入口31、一送出口32及一成形空間33，該送入口31及送出口32分別位於該成形空間33之二端開口，且該送入口31結合該噴嘴2之擴徑噴口22。

該氣罩4具有一置入孔41及一覆蓋罩體42。該置入孔41係連通該覆蓋罩體42之一覆蓋空間46，以供該成形腔體3之送出口32可以穿入該置入孔41，並連通該覆蓋罩體42之覆蓋空間46，該覆蓋罩體42係用以覆蓋一物件G[例如：晶圓或電路基板等]，該覆蓋罩體42設有一定壓通氣單元45，以使該覆蓋空間46內之工作介質到達一預定壓力後，可經由該定壓通氣單元45散逸而離開該覆蓋空間46，同時帶走該物件G表面上的灰塵或污染物，於本實施例中，該定壓通氣單元45係設於該覆蓋罩體42與被覆蓋面之接合處，即該定壓通氣單元45係設於該覆蓋罩體42之頂緣，在其他應用上，該定壓通氣單元45係可設於該覆蓋罩體42之壁面上。該氣罩4可以另 外包含一氣密件43，該氣密件43係密封於該置入孔41與該成形腔體3外周壁之間，使該氣罩4與該成形腔體3之結合處密閉。另外，該氣罩4亦可包含一固定座44；該固定座44係一中空管體，該固定座44之一端形成一結合部441，該結合部441係結合於該置入孔41，使得該固定座44之一端開口可連通該氣罩4之覆蓋罩體42。然而，該成形腔體3之送出口32端係可以穿通該固定座44之二端開口，且進一步穿設在該置入孔41並連通該覆蓋罩體42之覆蓋空間46，進而藉由該固定座44固定該成形腔體3，使得使用者操作本發明之冷卻裝置時，該成形腔體3不會偏斜移動。再且本發明可以進一步利用該氣密件43密封於該固定座44開口內周壁及該成形腔體3外周壁之間，使該固定座44與該成形腔體3之結合處密閉。

請參閱第2及3圖所示，本發明較佳實施例之冷卻裝置於實際使用時，裝填於該供給器1之液態二氧化碳受該供給器1內部壓力之推動，及該控制單元13之電磁閥131控制，而噴入該噴嘴2之微孔口21，藉由該液態二氧化碳通過該擴徑噴口22時快速的絕熱膨脹過程大量吸熱而產生相變化，使得該液態二氧化碳轉換成混有低溫氣態二氧化碳及固態二氧化碳微粒的工作介質，進而將該混合有低溫氣態二氧化碳及固態二氧化碳微粒之工作介質噴入該成形腔體3；該固態二氧化碳微粒在該成形腔體3之成形空間33內流動時，會因相互碰撞堆積成較大顆粒之固態二氧化碳粒子B，該固態二氧化碳粒子B之顆粒體積遠 大於剛通過該擴徑噴口22時產生之固態二氧化碳微粒的顆粒體積，使得該固態二氧化碳粒子B接觸該物件G之表面時具有較大之熱交換面積；再者，體積的增加亦使各該固態二氧化碳粒子B具有較大的熱交換量，藉此本發明確實可有效提升該工作介質之整體冷卻效能。

請參閱第4圖所示，該混有低溫氣態二氧化碳及固態二氧化碳粒子B的工作介質通過該成形腔體3之送出口32噴覆於該物件G之欲處理表面時，該固態二氧化碳粒子B會受到該低溫氣態二氧化碳的帶動而均勻散佈於該物件G的表面，而達到均勻冷卻該物件G之目的；同時，該低溫氣態二氧化碳亦可作為該該固態二氧化碳粒子B及物件G表面之間的緩衝物質，減緩較大體積之該固態二氧化碳粒子B接觸該物件G表面之衝擊力道，並帶走該物件G表面上的灰塵或污染物，進而具有保護及清潔的效果。

再者，本發明透過該控制單元13之電磁閥131控制該工作介質間歇的噴覆於該物件G表面[例如：輸出該工作介質8秒，間隔10秒後再進行下一次工作介質輸出]，如此可減少該物件G冷熱衝擊效應[Thermal Shock]的產生，避免影響該物件G的物質特性。

本實施例中該成形腔體3噴出該工作介質之角度係與該物件G表面呈90度角，當然使用者亦可依需求改變該成形腔體3噴出該工作介質與該物件G表面間的夾角，來控制整體冷卻效率。另外，本發明選用的工作介質為 二氧化碳於常溫常壓下為氣態揮發，而不會有二次廢物處理之問題且不會殘留於該物件G表面，具有環保之功效。

如上所述，本發明之冷卻裝置係利用該成形腔體3結合於該噴嘴2之擴徑噴口22，使各該固態二氧化碳微粒相互碰撞結合成較大顆粒之固態二氧化碳粒子B，進而提升該工作介質之整體冷卻效能。另外，本發明之冷卻裝置於冷卻該物件G之同時，亦可藉由氣態二氧化碳之氣體動力牽引及固態二氧化碳粒子B之彈跳，以清除物件G上之污染物，進而達到有效清潔物件G之功效。且本發明之冷卻裝置無二次廢物處理之問題，而具有環保性。

雖然本發明已利用上述較佳實施例揭示，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍之內，當可作各種更動與修改，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

1‧‧‧供給器

11‧‧‧供給口

12‧‧‧容置空間

13‧‧‧控制單元

131‧‧‧電磁閥

132‧‧‧壓力檢測單元

2‧‧‧噴嘴

21‧‧‧微孔口

22‧‧‧擴徑噴口

3‧‧‧成形腔體

31‧‧‧送入口

32‧‧‧送出口

33‧‧‧成形空間

4‧‧‧氣罩

41‧‧‧置入孔

42‧‧‧覆蓋罩體

43‧‧‧氣密件

44‧‧‧固定座

441‧‧‧結合部

45‧‧‧定壓通氣單元

46‧‧‧覆蓋空間

G‧‧‧物件

第1圖：本發明較佳實施例之冷卻裝置之剖視圖。

第2圖：本發明較佳實施例之冷卻裝置之側視圖。

第3圖：本發明較佳實施例之冷卻裝置之部分放大示意圖。

第4圖：本發明較佳實施例之冷卻裝置之使用示意圖。

1‧‧‧供給器

11‧‧‧供給口

13‧‧‧控制單元

131‧‧‧電磁閥

132‧‧‧壓力檢測單元

2‧‧‧噴嘴

21‧‧‧微孔口

22‧‧‧擴徑噴口

3‧‧‧成形腔體

31‧‧‧送入口

32‧‧‧送出口

33‧‧‧成形空間

4‧‧‧氣罩

41‧‧‧置入孔

42‧‧‧覆蓋罩體

43‧‧‧氣密件

44‧‧‧固定座

441‧‧‧結合部

45‧‧‧定壓通氣單元

46‧‧‧覆蓋空間

G‧‧‧物件

Claims (6)

1. 一種冷卻裝置，其包含：一供給器，具有一供給口，用以供給一工作介質；一噴嘴，一端結合該供給器；一成形腔體，具有一送入口、一送出口及一成形空間，該送入口及送出口分別位於該成形空間之二端開口，且該送入口結合該噴嘴之另一端，該送出口係噴發大顆粒固態工作介質；及一氣罩，該氣罩具有一置入孔連通一覆蓋罩體，該氣罩包含一固定座，該固定座係一中空管體，該固定座之一端開口具有一結合部，該結合部係結合該氣罩之置入孔，以供該成形腔體之送出口端穿設該固定座之二端開口，並連通該氣罩之覆蓋罩體。
2. 依申請專利範圍第1項所述之冷卻裝置，其中該覆蓋罩體設有一定壓通氣單元。
3. 依申請專利範圍第2項所述之冷卻裝置，其中該定壓通氣單元係設於該覆蓋罩體之頂緣。
4. 依申請專利範圍第1、2或3項所述之冷卻裝置，其中該供給器包含一控制單元，其一端結合該噴嘴，另一端結合該供給器之供給口，該控制單元具有一電磁閥，以控制該供給器之工作介質的流量。
5. 依申請專利範圍第1、2或3項所述之冷卻裝置，其中該噴嘴具有一微孔口及一擴徑噴口，該微孔口結合該控制單元，該擴徑噴口結合該成形腔體之送入口。
6. 依申請專利範圍第1、2或3項所述之冷卻裝置，其另包含一氣密件，該氣密件係密封於該固定座之開口內周壁與該成形腔體外周壁之間。