TWI744760B - 靜電感測系統與靜電感測組件 - Google Patents

靜電感測系統與靜電感測組件 Download PDF

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Abstract

一種靜電感測系統，用以檢測一流體傳輸元件內之一流體的靜電資訊。靜電感測系統包含一靜電感測組件、一訊號放大元件及一類比數位轉換元件。靜電感測組件包含一感測元件及一保護罩。感測元件用以設置於流體傳輸元件，且感測元件貫穿流體傳輸元件而部分位於流體傳輸元件內。保護罩將感測元件位於流體傳輸元件內之部分圍繞於內，且保護罩之至少部分位於感測元件之上游處。訊號放大元件電性連接於感測元件。類比數位轉換元件電性連接於訊號放大元件。其中，保護罩具有一開口，感測元件與開口相分離。

Description

靜電感測系統與靜電感測組件
本發明係關於一種靜電感測系統與靜電感測組件，特別是一種接觸式的靜電感測系統與靜電感測組件。
近年來，隨著電子零件的細微化和高集成化，靜電放電(ESD)引起的靜電破壞情況不斷增大。但是肉眼看不見靜電，因此存在難以捕捉其現象並預防的問題。所謂靜電破壞，就是由於靜電導致本來絕緣的線路模型之間短路，致使集成線路(IC)等電子零件損壞的現象。集成線路(IC)等電子零件若因靜電放電導致大量電流流過，則絕緣性高的氧化矽等薄膜(絕緣層)會遭到破壞，進而破壞到內部線路。特別是近年來隨著電子零件轉往小型集中化發展，對靜電故障的敏感性也變得非常大。例如：半導體產業，只需大約80~100V的電壓，就會喪失作為半導體的功能。而人體只需大約3KV的電壓就會感覺到稍微刺痛。因此，製造廠商需要更進一步的對靜電對策做管理。
本發明在於提供一種靜電感測系統與靜電感測組件，除了提升靜電感測系統與靜電感測組件之感測精準度外，又可以避免靜電感測系統與靜電感測組件污染受感測之流體。
本發明之一實施例所揭露之靜電感測系統，用以檢測一流體傳輸元件內之一流體的靜電資訊。靜電感測系統包含一靜電感測組件、一訊號放大元件及一類比數位轉換元件。靜電感測組件包含一感測元件及一保護罩。感測元件用以設置於流體傳輸元件，且感測元件貫穿流體傳輸元件而部分位於流體傳輸元件內。保護罩將感測元件位於流體傳輸元件內之部分圍繞於內，且保護罩之至少部分位於感測元件之上游處。訊號放大元件電性連接於感測元件。類比數位轉換元件電性連接於訊號放大元件。其中，保護罩具有一開口，感測元件與開口相分離。
本發明之另一實施例所揭露之靜電感測組件包含一感測元件及一保護罩。感測元件用以設置於流體傳輸元件，且感測元件貫穿流體傳輸元件而部分位於流體傳輸元件內。保護罩將感測元件位於流體傳輸元件內之部分圍繞於內，且保護罩之至少部分位於感測元件之上游處。其中，保護罩具有一開口，感測元件與開口相分離。
根據上述實施例之靜電感測系統與靜電感測組件，透過保護罩將感測元件位於流體傳輸元件內之部分圍繞於內，且保護罩之至少部分位於感測元件之上游處，以及感測元件與開口相分離之設計，能進一步讓流體傳輸元件內之流體流至感測元件之流速接近為零甚或等於零。
以上關於本發明內容的說明及以下實施方式的說明係用以示範與解釋本發明的原理，並且提供本發明的專利申請範圍更進一步的解釋。
10、10a:靜電感測系統
20:流體傳輸元件
22:環形內壁面
100:靜電感測組件
110:感測元件
120:保護罩
121:第一環體
1211:第一內表面
122:第二環體
1221:第二內表面
150:電阻元件
200:靜電匹配元件
300:訊號放大元件
310:電阻元件
400:類比數位轉換元件
500:訊號處理元件
600:放電控制元件
A:開口方向
C:流道
D:距離
F1~F3:方向
O:開口
W:直徑
θ:夾角
圖1為根據本發明第一實施例所述之靜電感測組件裝設於流體傳輸元件的剖面示意圖。
圖2為根據本發明第一實施例所述之靜電感測系統的方塊示意圖。
圖3為根據本發明第二實施例所述之靜電感測系統的方塊示意圖。
請參閱圖1。圖1為根據本發明第一實施例所述之靜電感測組件裝設於流體傳輸元件的剖面示意圖。
本實施例之靜電感測組件100用以檢測一流體傳輸元件20內之一流體的靜電資訊。流體傳輸元件20例如為流管或幫浦，其流管或幫浦之外殼的材質例如為具絕緣特性之鐵氟龍，如四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基醚共聚物(PFA)。流體傳輸元件20具有一環形內壁面22，且環形內壁面22圍繞出一流道C。流道C用以供流體流動。流體例如為高純度有機溶劑，如負顯影液(NTD)、超純水或乙酸正丁酯(butyl acetate)。流體在流體傳輸元件20內流動時，流體會與流體傳輸元件20摩擦並產生靜電。
靜電感測組件100包含一感測元件110及一保護罩120。感測元件110用以設置於流體傳輸元件20，且感測元件110貫穿流體傳輸元件20而部分位於流體傳輸元件20內。也就是說，本實施例之感測元件110係採用直接接觸流體的方式來感測流體的靜電資訊，以提升靜電感測組件100的感測精準度。
保護罩120的的材質為絕緣材料，如鐵氟龍。保護罩120 貫穿流體傳輸元件20而部分位於流體傳輸元件20內。保護罩120將感測元件110位於流體傳輸元件20內之部分圍繞於內，且保護罩120之至少部分位於感測元件110之上游處。
保護罩120包含一第一環體121及一第二環體122。第一環體121之一第一內表面1211與環形內壁面22實質上垂直。第二環體122之一第二內表面1221與第一環體121之第一內表面1211間的夾角大於90度且小於270度。在本實施例中，第二環體122之第二內表面1221與第一環體121之第一內表面1211的夾角θ大於90度且小於180度，但並不以此為限。在其他實施例中，第二環體之第二內表面與第一環體之第一內表面也可以為大於180度且小於等於270度的任一角度。惟，當第二環體之第二內表面與第一環體之第一內表面大於180度時，需對應調整(增大)第一環體的內徑，以避免第二環體產生干涉的問題。
第二環體122遠離第一環體121之一側環繞出一開口O，且感測元件110與開口O保持一距離D。也就是說，感測元件110與保護罩120皆凸出於環形內壁面22，且保護罩120凸出於環形內壁面22之長度大於感測元件110凸出於環形內壁面22之長度。
在本實施例中，保護罩120之開口O具有一開口方向A，且開口方向A與流體之流動方向F1、F3實質上垂直。所謂之實質上垂直係指垂直或因製造公差而接近垂直。不過開口方向A與流動方向F1、F3實質上垂直並非用以限制本發明。在其他實施例中，開口方向與流體之流動方向亦可呈銳角、鈍角等非平行之關係。
透過感測元件110與開口O於感測元件110之延伸方向上保持一距離D之設計，能進一步讓流體傳輸元件20內之流體流至感測元件110之流速接近為零甚或等於零。詳細來說，當流體沿方向F1流向靜電感測組件100時，感測元件110會受到保護罩120之止擋而免於受到流體之衝擊。接著，受到保護罩120止擋之流體會繞開保護罩120並沿方向F2自保護罩120之開口O流比保護罩120內。也就是說，流體會變成慢慢流至感測元件110，使得流體流至感測元件110之流速接近為零甚或等於零。接著，受感測元件110檢測後之流體會繼續流出保護罩120，並沿方向F3朝遠離靜電感測組件100的方向流動。
在本實施例中，開口O的直徑W與距離D的比值例如介於1/1至1/3，如1/2。舉例來說，當開口O的直徑W為0.5毫米(mm)，且感測元件110與開口O的距離D約保持為1毫米(mm)時，接觸到感測元件110之流體的流速接近於零，甚或等於零。此外，當開口O的直徑W為1毫米(mm)，且感測元件110與開口O的距離D約保持為2毫米(mm)時，接觸到感測元件110之流體的流速接近於零，甚或等於零。當開口O的直徑W為2毫米(mm)，且感測元件110與開口O的距離D約保持為5毫米(mm)時，接觸到感測元件110之流體的流速接近於零，甚或等於零。當開口O的直徑W為5毫米(mm)，且感測元件110與開口O的距離D約保持為10毫米(mm)時，接觸到感測元件110之流體的流速接近於零，甚或等於零。
也就是說，在開口O的直徑W與距離D的比值介於1/1至1/3時，感測元件110會因受到保護罩120之保護，使得流體傳輸元 件20內之流體流至感測元件110之流速接近為零甚或等於零，故能夠免於受到流體傳輸元件20內之流體的破壞。如此一來，感測元件110之表層材料就不會因流體之衝擊而掉落碎屑，進而維持流體之純度，以提升後續製程的良率。
在本實施例中，保護罩120係貫穿流體傳輸元件20，但並不以此為限。在其他實施例中，保護罩亦可不貫穿流體傳輸元件，而係僅位於流體傳輸元件內，如流管內，只要保護罩仍維持於將感測元件位於流體傳輸元件內之部分圍繞於內，且保護罩之至少部分位於感測元件之上游處即可。
接著說明靜電感測系統10，請參閱圖1與圖2，圖2為根據本發明第一實施例所述之靜電感測系統的方塊示意圖。靜電感測系統10包含一靜電感測組件100、一靜電匹配元件200、一訊號放大元件300、一類比數位轉換元件400、一放電控制元件600。靜電感測系統10還可以包含一訊號處理元件500。
靜電感測組件100包含一感測元件110及一保護罩120。如上所述，感測元件110用以設置於流體傳輸元件20，且感測元件110貫穿流體傳輸元件20而部分位於流體傳輸元件20內。保護罩120將感測元件110位於流體傳輸元件20內之部分圍繞於內，且保護罩120之至少部分位於感測元件110之上游處。靜電匹配元件200電性連接感測元件110。訊號放大元件300更包含一電阻元件310，電阻元件310電性連接於靜電匹配元件200。類比數位轉換元件400電性連接於訊號放大元件300之電阻元件310。放電控制元件600電性連接於感測元件110 與靜電匹配元件200，以讓靜電訊號匹配於訊號放大元件300之電阻元件310。訊號處理元件500用以處理所接獲之靜電訊號。
請參閱圖1與圖3，圖3為根據本發明第二實施例所述之靜電感測系統的方塊示意圖。靜電感測系統10a包含一靜電感測組件100、一電阻元件150、一靜電匹配元件200、一訊號放大元件300、一類比數位轉換元件400、一放電控制元件600。靜電感測系統10a還可以包含一訊號處理元件500。
靜電感測組件100包含一感測元件110及一保護罩120。如上所述，感測元件110用以設置於流體傳輸元件20，且感測元件110貫穿流體傳輸元件20而部分位於流體傳輸元件20內。保護罩120將感測元件110位於流體傳輸元件20內之部分圍繞於內，且保護罩120之至少部分位於感測元件110之上游處。電阻訊號電性連接於感測元件110。靜電匹配元件200電性連接電阻元件150，以避免靜電訊號過大。訊號放大元件300電性連接於靜電匹配元件200。類比數位轉換元件400電性連接於訊號放大元件300。放電控制元件600電性連接於電阻元件150與靜電匹配元件200，以讓靜電訊號匹配於訊號放大元件300。訊號處理元件500用以處理所接獲之靜電訊號。
根據上述實施例之靜電感測系統與靜電感測組件，透過感測元件與開口於感測元件之延伸方向上保持一距離之設計，能進一步讓流體傳輸元件內之流體流至感測元件之流速接近為零甚或等於零。
此外，當開口的直徑與距離的比值例如介於1/1至1/3，如1/2能進一步地讓流體流至感測元件之流速更接近為零甚或等於零。
雖然本發明以前述之諸項實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習相像技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。
20:流體傳輸元件
22:環形內壁面
100:靜電感測組件
110:感測元件
120:保護罩
121:第一環體
1211:第一內表面
122:第二環體
1221:第二內表面
A:開口方向
C:流道
D:距離
F1~F3:方向
O:開口
W:直徑

Claims (14)

  1. 一種靜電感測系統，用以檢測一流體傳輸元件內之一流體的靜電資訊，該靜電感測系統包含：一靜電感測組件，包含：一感測元件，用以設置於該流體傳輸元件，且該感測元件貫穿該流體傳輸元件而部分位於該流體傳輸元件內；以及一保護罩，將該感測元件位於該流體傳輸元件內之部分圍繞於內，且該保護罩之至少部分位於該感測元件之上游處；一訊號放大元件，電性連接於該感測元件；以及一類比數位轉換元件，電性連接於該訊號放大元件；其中，該保護罩具有供該流體流入與流出的一開口，該感測元件與該開口相分離，該開口具有一開口方向，供該流體流入與流出的該開口方向與該流體之一流動方向非平行。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之靜電感測系統，其中該開口方向與該流動方向實質上垂直。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之靜電感測系統，其中該流體傳輸元件具有一環形內壁面，該感測元件與該保護罩皆凸出於該環形內壁面，且該保護罩凸出於該環形內壁面之長度大於該感測元件凸出於該環形內壁面之長度。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之靜電感測系統，其中該保護罩包含一第一環體及一第二環體，該第一環體之一第一內表面與該第二環體之一第二內表面間的夾角大於90度且小於270度。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之靜電感測系統，其中該流體傳輸元件具有一環形內壁面，該第一環體之該第一內表面與該環形內壁面實質上垂直。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之靜電感測系統，其中該感測元件與該開口於該感測元件之延伸方向上保持一距離，且該開口的直徑與該距離的比值介於1/1至1/3。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之靜電感測系統，其中該開口的直徑與該距離的比值為1/2。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之靜電感測系統，其中該保護罩的材質為絕緣材料。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之靜電感測系統，其中該保護罩的材質為鐵氟龍。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之靜電感測系統，更包含一電阻元件，該電阻元件電性連接該感測元件與該訊號放大元件。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之靜電感測系統，其中該訊號放大元件更包含一電阻元件，該電阻元件電性連接於該感測元件與該類比數位轉換元件。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之靜電感測系統，更包含一靜電匹配元件，該靜電匹配元件電性連接該感測元件與該訊號放大元件。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之靜電感測系統，更包含一放電控制元件，該放電控制元件電性連接於該感測元件。
  14. 一種靜電感測組件，用以檢測一流體傳輸元件內之一流體 的靜電資訊，包含：一感測元件，用以設置於該流體傳輸元件，且該感測元件貫穿該流體傳輸元件而部分位於該流體傳輸元件內；以及一保護罩，將該感測元件位於該流體傳輸元件內之部分圍繞於內，且該保護罩之至少部分位於該感測元件之上游處；其中，該保護罩具有供該流體流入與流出的一開口，該感測元件與該開口相分離，該開口具有一開口方向，供該流體流入與流出的該開口方向與該流體之一流動方向非平行。
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