TWI551799B

TWI551799B - Pneumatic valve structure and the application of the inflatable seat and inflatable counters

Info

Publication number: TWI551799B
Application number: TW102130130A
Authority: TW
Inventors: Ming-Sheng Chen; Hong-Wei Liu; Ju Hean The
Original assignee: Gudeng Prec Ind Co Ltd
Priority date: 2013-08-23
Filing date: 2013-08-23
Publication date: 2016-10-01
Also published as: TW201508196A

Description

氣壓閥件結構及應用彼之充氣座以及充氣櫃

本發明係關於一種閥件之技術領域，具體而言係一種不致產生作用疲乏的氣壓閥件結構，藉以能減少閥件損壞的機率，有效延長閥件之使用壽命。

按，閥件是一種可選擇性開關及調整氣體迴路的零件，例如進氣閥、排氣閥、換向閥、單向閥、流量控制閥等等，這些氣壓零件關係到整個氣體迴路的順暢、穩定、使用壽命及氣壓動作優劣，而前述氣壓閥件之開關及調整動作主要係來自如彈簧之類的彈性件，使其在動作後產生回復預力，但這類彈性件在使用一段時間會因應力而逐漸疲乏，造成其動作不順暢或不穩定的現象，例如無法完全關閉氣體迴路、又或無法有效復位，進而縮短其使用壽命。

另，在氣壓迴路中，並會利用電磁閥來進行關閉的動作，然電磁閥與前述閥件彈性件一樣，除了有彈性疲乏而損壞的問題外，各該電磁閥也易因磨擦而產生微粒及因電磁作用而發熱，造成污染物的產生與吸附，從而破壞氣壓迴路中的潔淨度，甚至進一步損壞到氣壓迴路中的零件。

目前晶圓或光罩於製作、清洗、操作與儲存、運輸的過程中，不論係置於容置晶圓或光罩的載具或無塵室的環境中，均存在有不少的微粒、水氣、氣體、化學溶劑分子等有害物質，這些有害物質會附著於晶圓或光罩表面，且在儲存過程中或曝光製程加熱後，這些有害物質會在光罩表面產生微粒附著、結晶、又或霧化等現象，以黃光微影製程為例，其會直接影響到光罩的透光率，進而使光罩上的圖形失真，其會造成晶圓良率降低的現象，且增加清理與改善的時間，造成生產量降低，相對上也會提高營運的成本。

為了解決這個問題，而在半導體製程中，通常係運用自動化物料搬運系統【Automated Material Handling System，AMHS】、與隔離進出料標準機械介面【Standard Mechanical Interface，SMIF】等設備，來進行光罩於不使用期間的儲存與運送，以取代傳統人工搬運、降低無塵室設備之建置與維護成本，同時能提升光罩的潔淨度，達到超高之生產良率。

而根據半導體廠中AMHS與SMI的技術概念，除了在製程使用時，晶圓或光罩在運送過程或保存期間，都必須放置在一個高潔淨度、氣密性佳與低氣體逸出【Outgassing】的載具內，如晶圓傳送盒【FOUP】、晶圓運輸盒【FOSB】、光罩傳送盒【Reticle SMIF Pod，RSP】等等。而為了提高前述載具的潔淨度，通常會在前述密封式載具內充填乾淨的惰性氣體【如氮氣(N2)】，以減少有害氣體的為害，然受限於載具氣密性不足的問題，通常在一段時間後，即會因漏氣而失去效果，故近年來業界進一步開發有注入循環潔淨氣體的充氣座，該充氣座並可被設計應用於各種設備上，如製程設備旁的進出料工作站、儲存用之收納櫃、充氣櫃或運輸設備等，供對每一個載具進行獨立的循環充氣。

而現有習知的充氣座主要係由一板體所構成，板體上分設有對應載具充、排氣之充、排氣閥件，以提供載具潔淨氣體。習知載具在充氣及儲存時，係長時間壓掣在充、排氣閥件上，如此容易造成充氣座上之充、排氣閥件因疲乏而損壞，甚至因摩擦而造成微粒掉落或因生熱而吸附污染物，影響到載具內部的潔淨度。

由此可見，在半導體製程中或高潔淨的作業環境中，如所使用的氣壓閥件係使用彈性件來進行本身的開關動作，則容易造成污染物的生產與吸附，且長時間使用也會有疲乏損壞的問題，影響到各該氣壓閥件的有效性及使用壽命，因此如何解決這些問題，是相當重要的課題。

緣是，本發明人乃藉由多年從事相關產業的研發與製作經驗，針對現有氣壓閥件所面臨的問題，經不斷努力的改良與試作，終於成功開發一種氣壓閥件結構及應用彼之充氣座，藉以克服現有氣壓閥件因使用彈性件預力或電磁閥來動作所造成的困擾與不便。

因此，本發明之主要目的係在提供一種具磁性相斥作用之氣壓閥件結構，藉以能利用常態相斥作用來提供閉合預力，而能避免習式因彈性疲乏而失效或損壞的問題，可有效延長氣壓閥件的使用壽命。

又，本發明之另一主要目的係在提供一種可確保氣體潔淨度之氣壓閥件結構，其能避免因磨擦產生污染物，也不致因電磁動作而發熱吸附污染物，其能有效維持流經氣體的潔淨度。

基於此，本發明主要係透過下列的技術手段來具體實現前述的目的與效能；其包含：一閥體組件，可氣體連通於一供氣迴路，該閥體組件具有可相對鎖合之一基體及一帽蓋，帽蓋形成有一連通供氣迴路之貫孔，且帽蓋內底部具有一與貫孔連通之容槽；一浮動件，可滑設於該帽蓋之貫孔中，且浮動件頂端穿出帽蓋形成一掣動段，又浮動件內形成有一開口向外之氣孔，且浮動件中段周緣形成有至少一連通氣孔之導孔，供由外部透過作動該浮動件相對帽蓋之容槽選擇性閉合；一磁性組件，具有一第一磁性件及與該第一磁性件相斥之一第二磁性件，該第一磁性件設於該基體中，該第二磁性件設於該浮動件之一相對底面；其中，該浮動件未受外力時，該磁性組件之第一磁性件相對該第二磁性件可產生一相斥磁力，使該浮動件之氣孔與該帽蓋之容槽相對閉合。

藉此，透過前述技術手段的展現，使得本發明的氣壓閥件結構係利用基體內部與浮動件間之磁性組件呈相斥閉合狀之設計，讓浮動件可相對閥本體貫孔產生閉合之預力，而能避免習式因彈性疲乏而失效或損壞的問題，可延長氣壓閥件的使用壽命，且能避免因磨擦產生污染物，也不致因電磁動作而發熱吸附污染物，進一步能有效維持流經氣體的潔淨度。

為使貴審查委員能進一步了解本發明的構成、特徵及其他目的，以下乃舉本發明之較佳實施例，並配合圖式詳細說明如后，同時讓熟悉該項技術領域者能夠具體實施。

(10)‧‧‧充氣座

(11)‧‧‧基體

(12)‧‧‧定位框

(20)‧‧‧氣壓閥件

(21)‧‧‧閥體組件

(22)‧‧‧安裝槽

(221)‧‧‧鎖部

(23)‧‧‧帽蓋

(231)‧‧‧鎖部

(232)‧‧‧貫孔

(233)‧‧‧第一套合段

(234)‧‧‧第二套合段

(235)‧‧‧多角切面

(236)‧‧‧容槽

(237)‧‧‧弧抵緣

(24)‧‧‧浮動件

(240)‧‧‧氣孔

(241)‧‧‧導孔

(243)‧‧‧環槽

(244)‧‧‧密封件

(245)‧‧‧掣動段

(25)‧‧‧磁性組件

(26)‧‧‧第一磁性件

(261)‧‧‧鎖固件

(27)‧‧‧第二磁性件

(271)‧‧‧鎖固件

(28)‧‧‧環狀槽

(29)‧‧‧密封件

(50)‧‧‧載具

(55)‧‧‧進氣閥

(550)‧‧‧浮動氣門

(56)‧‧‧排氣閥

(560)‧‧‧浮動氣門

(60)‧‧‧櫃體

(61)‧‧‧架桿

(65)‧‧‧側板

(66)‧‧‧門板

第一圖：本發明充氣座的外觀示意圖。

第二圖：為本發明充氣座中氣壓閥件結構的立體分解示意圖，說明其元件態樣及相對關係。

第三圖：為本發明充氣座中氣壓閥件結構的組合剖面示意圖。

第四圖：為本發明之充氣座於實際使用時的側視剖面示意圖，供說明光罩載具擺置前之狀態。

第五圖：為本發明之充氣座中進氣用氣壓閥件結構的動作剖面示意圖。

第六圖：為本發明之充氣座實際用於充氣櫃體的外觀示意圖。

本發明係一種氣壓閥件結構及應用彼之充氣座以及充氣櫃，隨附圖例示之本發明具體實施例及其構件中，所有關於前與後、左與右、頂部與底面、上部與下部、以及水平與垂直的參考，僅用於方便進行描述，並非限制本發明，亦非將其構件限制於任何位置或空間方向。圖式與說明書中所指定的尺寸，當可在不離開本發明之申請專利範圍內，根據本發明之具體實施例的設計與需求而進行變化。

本發明氣壓閥件結構的詳細構成，係請參照第一圖所顯示者，以應用於充氣座(10)之氣壓閥件結構為例，該充氣座(10)係由一基體(11)所構成，該基體(11)的周緣角落分別設有複數定位框(12)，各該定位框(12)可對應載具(50)【例如光罩傳送盒】的輪廓，讓載具(50)可被導引定位，再者基體(11)上設有至少兩個氣壓閥件(20)，各該氣壓閥件(20)分別被定義為供載具(50)充氣用之充氣閥及供載具(50)排氣用之排氣閥。又，基體(11)上形成有至少一連通各該氣壓閥件(20)之進氣通道，另基體(11)上另形成有至少一連通各該排氣用排氣閥之排氣通道；又配合參看第二、三圖所示，前述氣壓閥件(20)包含有一閥體組件(21)、一浮動件(24)、一磁性組件(25)，各該閥體組件(21)係由可選擇性相對鎖合之一基體(11)及一帽蓋(23)所組成，其中基體(11)可選自本發明充氣座(10)之基體(11)，該基體(11)上形成有一連通前述進氣通道或排氣通道之安裝槽(22)，又安裝槽(22)內壁形成有一鎖部(221)，而帽蓋(23)具有一對應安裝槽(22)鎖部(221)之鎖部(231)，前述安裝槽(22)與帽蓋(23)之鎖部(221、231)可選自能相對螺鎖之內、外螺紋，另帽蓋(23)中央具有一供浮動件(24)滑設之貫孔(232)，且帽蓋(23)突出基體(11)表面處形成有階級狀之一第一套合段(233)與一第二套合段(234)，令帽蓋(23)可與不同尺寸規格之氣閥對接，且其中第二套合段(234)外緣形成有多角切面(235)【如六角切面】，供便於使用工具【如扳手】轉動帽蓋(23)鎖掣於基體(11)安裝槽(22)內，又帽蓋(23)內底部具有一與貫孔(232)連通之較大徑容槽(236)，且容槽(236)內頂面於鄰近貫孔(232)處形成有一道環狀之弧抵緣(237)，使浮動件(24)可選擇性相對貼合；另滑設於前述帽蓋(23)貫孔(232)之浮動件(24)中央具有一開口向上之氣孔(240)，再者浮動件(24)中段周緣具有至少一連通該氣孔(240)之導孔(241)，各該導孔(241)可為長橢圓狀，以增加氣體流通量，又浮動件(24)下段具有一道環槽(243)，且環槽(243)上套設有一可相對貼抵帽蓋(23)容槽(236)頂面弧抵緣(237)之密封件(244)，令浮動件(24)上段具有穿出帽蓋(23)頂端之掣動段(245)，供由閥體組件(21)外部透過作動該浮動件(24)之掣動段(245)，以操控氣壓閥件(20)之開關或流量大小；再者，前述之磁性組件(25)係由分設於閥體組件(21)與浮動件(24)相對面之一第一磁性件(26)及一第二磁性件(27)所組成，其中第一磁性件(26)利用一鎖固件(261)鎖掣於浮動件(24)之相對底面，而第二磁性件(27)則一鎖固件(271)鎖掣於基體(11)安裝槽(22)內底面，且令磁性組件(25)之第一、二磁性件(26、27)呈相斥狀設置，使氣壓閥件(20)利用該磁性組件(25)的常態相斥作用，提供浮動件(24)一閉合氣體流道之閉合預力，又基體(11)之安裝槽(22)周緣表面於帽蓋(23)範圍內形成有一道環狀槽(28)，且環狀槽(28)內埋設有一供帽蓋(23)壓掣變形之密封件(29)，使閥體組件(21)之基體(11)與帽蓋(23)間形成更佳的氣密作用；簡言之，本發明一實施例中之氣壓閥件(20)，利用分設於基體(11)安裝槽(22)內及浮動件(24)底面一磁性組件(25)的常態相斥作用，提供浮動件(24)閉合氣壓閥件(20)氣體流道之一閉合預力，並藉由反向作用力驅動浮動件(24)開啟該氣壓閥件(20)之氣體流道，藉此，組構成一使用壽命長、且動作確實之氣壓閥件結構及應用彼之充氣座者。

而本發明於實際應用，則係如第一及四圖所示，該充氣座(10)可被應用於製程設備旁的進出料工作站、運輸設備或櫃體(60)【如第六圖所示之光罩傳送盒(RSP)充氣櫃】等，其中該櫃體(60)係由系列立設之架桿(61)及環繞於周圍之側板(65)所構成，而各該充氣座(10)之基體(11)係以矩陣方式分層分列設於相鄰之架桿(61)間，且其中一側板(65)上具有可選擇性啟閉之門板(66)，供利用各該充氣座(10)對個別之載具(50)進行充氣，且各該載具(50)上分別設有至少一對應進氣用氣壓閥件(20)之進氣閥(55)及至少一對應排氣用氣壓閥件(20)之排氣閥(56)。於本發明之一較佳實施例中，各該進、排氣閥(55、56)內分別具有彈性之浮動氣門(550、560)，使各該氣壓閥件(20)能透過浮動件(24)頂推浮動氣門(550、560)來開啟各該對應之進、排氣閥(55、56)【如第五圖所示之進氣閥】，且令各該浮動氣門(550、560)產生復位之預力，而當未頂推或釋放各該浮動氣門(550、560)時可主動閉合各該進、排氣閥(55、56)【如第四圖所示】。

而本發明於實際應用，則係如第一、三及四圖所示，當載具(50)未放置在該充氣座(10)上時，載具(50)之進、排氣閥(55、56)的浮動氣門(550、560)係呈向下閉合狀，而該充氣座(10)上各該進、排氣用之氣壓閥件(20)內的浮動件(24)受磁性組件(25)常態相斥的作用，使該浮動件(24)向上頂推，令浮動件(24)之密封件(244)能與帽蓋(23)容槽(236)之弧抵緣(237)貼合形成氣密閉合狀，使氣體不致連續性充氣，可達到節省氣體之目的；反之，當載具(50)置於對應之充氣座(10)基體(11)上時，可利用基體(11)邊緣之定位框(12)導引載具(50)定位於正確位置，且令載具(50)底面之進、排氣閥(55、56)分別對應基體(11)上的進、排氣用之氣壓閥件(20)，如此可利用載具(50)之重力作用，令進、排氣閥(55、56)之浮動氣門(550、560)與對應氣壓閥件(20)之浮動件(24)被反向壓動，使載具(50)之進、排氣閥(55、56)呈開啟狀，同時令各該氣壓閥件(20)之浮動件(24)受力向下位移，讓浮動件(24)之密封件(244)與帽蓋(23)容槽(236)之弧抵緣(237)間產生間隙【如第五圖所示】，而令各該氣壓閥件(20)形成開啟狀，進而讓充氣之氣源由充氣座(10)基體(11)之進氣通道經氣壓閥件(20)與進氣閥(55)注入載具(50)內部，並由排氣用之排氣閥(56)與對應之氣壓閥件(20)經排氣通道排出，從而可供選擇性對載具(50)內部進行循環充氣，以保持載具(50)內部環境的潔淨度。

經由前述技術手段的實現，由於本發明充氣座( 10)的進、排氣用的氣壓閥件(20)係利用基體(11)與浮動件(24)之磁性組件(25)呈相斥閉合狀之設計，使浮動件(24)可相對氣壓閥件(20)產生一閉合預力，並藉由反向作用力驅動浮動件(24)開啟該氣壓閥件(20)之氣體流道，而不致發生習式氣體閥件使用彈性件或電磁閥所造成的彈性疲乏的問題，而可有效延長其使用壽命，同時能減少污染物的產生，有效維持氣體的潔淨度。

藉此，可以理解到本發明為一創意極佳之創作，除了有效解決習式者所面臨的問題，更大幅增進功效，且在相同的技術領域中未見相同或近似的產品創作或公開使用，同時具有功效的增進，故本發明已符合發明專利有關「新穎性」與「進步性」的要件，乃依法提出申請發明專利。