TWM615926U - 密封系統及其應用 - Google Patents

Abstract

本創作關於一密封系統，包含一圓形平底溝槽及一嵌設於該圓形平底溝槽的密封件；該圓形平底溝槽具有相對設置之一開口和一底面，及連接該開口與該底面之兩側壁，其中該兩側壁內面為圓弧狀；該密封件具有兩凸部、一凹部、兩肩部、兩抵接部及一底部；其中該兩凸部位於該密封件的頂端；該凹部位於該兩凸部之間；該兩肩部係分別從該兩凸部外側向外突出，且分別具有一肩部水平面及一肩部垂直面；該兩抵接部係分別從該兩肩部之肩部垂直面向外突出，且分別與該兩側壁內面抵接；該底部與該底面抵接。本創作亦關於一包含該密封系統之半導體設備。

Description

密封系統及其應用

本創作係關於一種密封系統，特別是一種用於半導體設備之閥門的密封系統。本創作亦關於包含前述密封系統之半導體設備。

傳統半導體設備閥門的密封系統1係如圖1所示，其包括一鳩尾溝槽10（又稱燕尾槽）及一剖面為圓形的密封件20。該鳩尾溝槽10為一窄口寬底的結構，搭配密封件20使用時，可防止密封件20從鳩尾溝槽10脫落，達到固定的效果。然而，在閥門重複開關的過程中，搭配鳩尾溝槽10使用的密封件20容易發生扭轉，進而斷裂。在半導體產業中，當設備閥門的密封受到破壞，往往必須停機進行維修，導致設備成本增加。

目前已有相關技術針對密封件的剖面形狀進行改良，在JP2000-356267中，密封件的剖面為三叉形，這種形狀並不安定，容易導致密封件與溝槽之間發生過度摩擦而產生微粒，一方面使密封件受損，二方面對半導體設備的運作造成不良影響。在精密的半導體產業中，微粒會對製程造成嚴重的危害，這一點十分不利。又，在D183422中，密封件剖面的形狀係完全配合鳩尾溝槽的形狀來設計，但其在使用上存在不易安裝和強度不足的問題；在I365262中，密封件雖然易於安裝，但其設計對於閥門重複開關的過程中所產生的側向作用力之吸收仍有不足之處，故仍可能發生密封件扭轉的問題。另外，I238231的密封件採用了剖面不對稱的設計，這樣的設計容易產生受力不平均的問題，降低密封件的密封性及使用壽命。

因此，目前在半導體設備閥門的密封系統領域，仍亟需開發出一種不易扭轉且不易於使用時產生微粒的密封件，以達到穩定、良好的密封效果，並延長密封系統的使用壽命。

為克服先前技術中密封系統在設計上的缺點，本創作提供了一種具有高度安定性、且可吸收閥門重複開關所產生之側向力的密封系統，及包含該密封系統的閥門。該密封系統包括一圓形平底溝槽及一密封件，該密封件之頂端具有兩凸部，且自該兩凸部外側分別向外突出而形成兩肩部，該兩肩部分別具有一肩部垂直面。前述圓形平底溝槽的設計與傳統開口窄、底面寬的鳩尾溝槽不同，採取開口寬、底面窄的設計；而前述密封件嵌設在該圓形平底溝槽內後，會產生三點干涉配合，可充分固定密封件。前述密封件由於其頂端具有兩個凸部，在閥門關閉時，可產生抗扭轉力矩，並在閥門側向開關時，能以左右變形的方式來吸收側向力，提升密封效能；此外，該兩肩部的肩部垂直面設計有助於避免密封件過度扭轉。因此，本創作之密封系統不易發生密封件扭轉的問題，具有較長的使用壽命，且可達到穩定、良好的密封效果。

本創作之一目的在於提供一種密封系統，其包含一圓形平底溝槽，及一嵌設於該圓形平底溝槽中的密封件；該圓形平底溝槽之剖面形狀具有相對設置之一開口和一底面，以及連接該開口與該底面之兩側壁；其中該兩側壁之內面為圓弧狀，該兩側壁之頂端至該底面的垂直距離為B1，該開口之內緣的寬度為B2，該底面之寬度為B3；而該密封件之剖面形狀為左右對稱，具有兩凸部、一凹部、兩肩部、兩抵接部及一底部；其中該兩凸部位於該密封件之頂端；該凹部位於該兩凸部之間；該兩肩部係分別從該兩凸部之外側向外突出，且分別具有一與該底面平行之肩部水平面及一與該底面垂直之肩部垂直面；該兩抵接部係分別從該兩肩部之肩部垂直面向外突出，且分別與該兩側壁之內面抵接；該底部與該底面抵接；其中該兩凸部之頂點至該底面的垂直距離為A1，該肩部水平面至該底面的垂直距離為A2，該兩抵接部之最寬處的水平面至該底面的垂直距離為A3，該兩凸部之頂點至該肩部水平面的垂直距離為A4；該肩部水平面至該兩側壁之頂端的垂直距離為A5；該兩肩部之肩部垂直面之間的水平距離為A6；其中B3＜B2，A3＜B1＜A2＜A1，A5＜A4，且B2≦A6。

在一些具體實施例中，B2略小於A6。在本創作中，「B2略小於A6」一詞的意思是，(A6-B2)/A6＜2%、(A6-B2)/A6＜1.5%、(A6-B2)/A6＜1%、(A6-B2)/A6＜0.5%或(A6-B2)/A6＜0.3%。在另一些具體實施例中，(A6-B2)/A6＜1%。在一些具體實施例中，密封件為一彈性體。

在一些具體實施例中，1.1B1≦A1≦1.4B1，意即A1小於或等於1.1倍的B1，且大於或等於1.4倍的B1。具體而言，A1可為1.1B1、1.2B1、1.3B1或1.4B1。在另一些具體實施例中，A1為1.3B1。在一些具體實施例中，本創作之密封系統係裝設於一半導體設備之閥門上，此時，若A1的值小於1.1B1，由於A1-B1的差值小於0.1B1，當該半導體設備之閥門關閉後，該閥門與其對側的配合件有碰撞之虞；若A1的值大於1.4B1，則該密封件凸部的相對高度過高，作動時可能造成該密封件異常變形，導致密封效果不佳，另亦有減損密封件的使用壽命之虞。

在一些具體實施例中，0.1A4≦A5≦0.6A4，意即A5大於或等於0.1倍的A4，且小於或等於0.6倍的A4。具體而言，A5可為0.1A4、0.2A4、0.3A4、0.4A4、0.5A4或0.6A4。在另一些具體實施例中，A5為0.4A4。

在一些具體實施例中，該密封件之兩凸部為山形。當本創作之密封系統裝設於一半導體設備之閥門上時，該兩凸部的山形設計可吸收該閥門開關時所產生的側向力，使密封件不易扭轉；同時可減少密封件與閥門接觸的面積，提高密封能力。

在一些具體實施例中，該密封件之凹部的底端的水平高度係高於或等於該兩側壁之頂端的水平高度。

在一些具體實施例中，該兩肩部的肩部垂直面會與該開口之內緣接觸，藉此卡住密封件的位置，而避免密封件過度扭轉。

在一些具體實施例中，該兩抵接部之最寬處的長度大於該開口之內緣的寬度B2。

在一些具體實施例中，該密封件之底部具有一向外凸出的圓弧面。在一些具體實施例中，該兩抵接部到該底部之間分別為兩傾斜面，且各兩傾斜面不與其所對應之側壁的內面接觸。在一些具體實施例中，該兩傾斜面係從該兩抵接部與該兩側壁的內面抵接處朝該密封件之剖面的中線方向傾斜，而集中於該密封件之底部，並分別與該底部之圓弧面連接。在一些具體實施例中，該密封件之底部的寬度為該兩傾斜面與該底部之圓弧面的兩個接點之間的間距。在一些具體實施例中，該密封件之底部的寬度小於該開口之內緣的寬度B2，使得該密封件便於安裝。

在一些具體實施例中，本創作之密封系統可裝設於一半導體設備之閥門上，或裝設於該閥門對側之配合件上。

在一些具體實施例中，該圓形平底溝槽與該密封件為環狀。在一些具體實施例中，該圓形平底溝槽與該密封件的形狀係配合該閥門而設計。在一些具體實施例中，該圓形平底溝槽與該密封件為矩形環或圓形環。

本創作之另一目的在於提供一半導體設備，其包含前文所述之密封系統。

在一些具體實施例中，該半導體設備包含一閘門及一設於該閥門對側之配合件，其中該密封系統係裝設於該閘門或該配合件上。

在本創作之密封系統中，該密封件係嵌設於該圓形平底溝槽內，該密封件之兩抵接部會分別與該圓形平底溝槽之兩側壁的內面抵接，且該密封件之底部會與該圓形平底溝槽之底面抵接，產生三個抵接處。這三個抵接處會產生三點干涉配合，將該密封件充分固定在該圓形平底溝槽內。

本創作之密封系統可有效防止密封件發生扭轉斷裂的問題。在一些具體實施例中，當本創作之密封系統裝設於一半導體設備之閘門上時，由於該密封件具有兩凸部，當該閥門關閉時，設於該閘門對側的配合件會對該密封件的兩凸部進行兩點壓合，產生一抗扭轉力矩，使該密封件具備自動矯正功能，不易扭轉；而該兩凸部的山形設計可吸收該閥門開關時所產生的側向力，使密封件更不易扭轉。此外，該兩肩部的肩部垂直面也有助於避免密封件過度扭轉。

本創作之密封系統可達到良好的密封效果。當本創作之密封系統設於一半導體設備之閘門上時，該密封件之兩凸部可減少密封件與閥門接觸的面積，同時形成雙密封線結構，如此一方面可提高密封能力，一方面也可減少密封失效的機率。此外，當該半導體設備之閥門關閉時，所產生應力會集中於該密封件之兩凸部，其次為其底部，再其次為其兩肩部，這樣的應力集中也有助於提升密封效果。

透過下列詳細的實施方式及後附圖式的說明後，本創作的其他目的、優點及技術特徵當至為顯明。

本創作針對習知鳩尾溝槽進行了改良，如圖2所示，係採用圓形平底溝槽30的結構，其中圓形平底溝槽30之剖面具有相對設置之一開口31和一底面32，以及連接開口31與底面32之兩側壁33a、33b；其中兩側壁33a、33b之內面331a、331b為圓弧狀，兩側壁33a、33b之頂端至底面32的垂直距離為B1，開口31之內緣的寬度為B2，底面32之寬度為B3。本創作之圓形平底溝槽30的開口31寬，底面32窄，與圖1所示之鳩尾溝槽10窄口寬底的結構不同。

若將習知剖面為圓形的密封件20與本創作之圓形平底溝槽30搭配使用，此時密封件20在使用時仍會因閥門開關產生之側向力造成扭轉，並在扭轉到一定程度後破裂。另外，密封件20也會與圓形平底溝槽30的內壁發生磨擦，產生微粒。

爲了避免發生扭轉並提升密封效果，本創作的密封系統2針對圓形平底溝槽30設計了一種具抗扭轉能力的密封件40，密封件40嵌設於圓形平底溝槽30中的剖面如圖3所示。

如圖3所示，密封件40之剖面為左右對稱，具有兩凸部41a、41b，一凹部42，兩肩部43a、43b，兩抵接部44a、44b，兩傾斜面45a、45b及一底部46；兩凸部41a、41b位於密封件40的頂端；凹部42位於兩凸部41a、41b之間；兩肩部43a、43b係分別從兩凸部41a、41b之外側向外突出，且分別具有一與底面32平行之肩部水平面433a、433b、及一與底面32垂直之肩部垂直面434a、434b；兩抵接部44a、44b係分別從兩肩部43a、43b之肩部垂直面434a、434b向外突出，且分別與兩側壁33a、33b抵接；兩傾斜面45a、45b不與兩側壁33接觸，底部46則與底面32抵接。兩凸部41a、41b之頂點至底面32的垂直距離為A1，肩部水平面433a、433b至底面32的垂直距離為A2，兩抵接部44a、44b之最寬處的水平面至底面32的垂直距離為A3，兩凸部41a、41b之頂點至肩部水平面433a、433b的垂直距離為A4；肩部水平面433a、433b至兩側壁33a、33b頂端的垂直距離為A5；兩肩部43a、43b之肩部垂直面434a、434b之間的水平距離為A6；其中B3＜B2，A3＜B1＜A2＜A1，A5＜A4，B2略小於A6，A1為1.3B1，且A5為0.4A4。

將密封件40設於圓形平底溝槽30內之後，兩抵接部44a、44b會與兩側壁33a、33b抵接，底面32會與底部46抵接，這三個抵接處會產生三點干涉配合，充分固定密封件40。

如圖4所示，將圓形平底溝槽30及密封件40裝設於一閥門50，其中兩側壁33a、33b之頂端高於閥門50之內面51。當閥門50關閉時，對側的配合件60會將密封件40向下壓縮，從原本的狀態（以虛線表示）變化為被壓縮後的狀態。此時應力會集中在密封件40之兩凸部41a、41b，其次在底部46，再其次在兩肩部43a、43b。其中兩凸部41a、41b及底部46之應力集中對於密封效果提升的效果最為明顯，但兩肩部43a、43b之應力集中對密封效果也有所助益。當閥門50關閉時，對側的配合件60會在密封件40之兩凸部41a、41b進行兩點壓合，產生一抗扭轉力矩，使密封件40具自動矯正功能，不易發生扭轉。另外，兩肩部43a、43b之肩部垂直面434a、434b設計也有助於避免密封件40過度扭轉。

如圖5所示，將圓形平底溝槽30及密封件40裝設於一閥門50，其中兩側壁33a、33b之頂端高於閥門50之內面51。當閥門50開啟或閉合時，配合件60相對於閥門50有一個側向位移，會產生一側向力，使密封件40之兩凸部41a、41b產生側向變形，從原本的狀態（以虛線表示）變化為受力變形後的狀態。故密封件40可充分吸收閥門重複開關所產生之側向力，提升密封效能。圖5為一示意圖，主要用於表達，當閥門50作動產生側向力時，密封件40只會產生有限度的左右變形，而不會有過度變形以致產生扭轉之現象。

上述實施例僅係為說明本發明之例示，並非用以限制本發明的範圍。本發明所主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限於上述具體實施例。

1:密封系統 2:密封系統 10:鳩尾溝槽 20:密封件 30:圓形平底溝槽 31:開口 32:底面 33a、33b:側壁 40:密封件 41a、41b:凸部 42:凹部 43a、43b:肩部 44a、44b:抵接部 45a、45b:傾斜面 46:底部 331a、331b:內面 433a、433b:肩部水平面 434a、434b:肩部垂直面 50:閥門 51:內面 60:配合件 A1:垂直距離 A2:垂直距離 A3:垂直距離 A4:垂直距離 A5:垂直距離 A6:水平距離 B1:垂直距離 B2:寬度 B3:寬度

圖1為使用鳩尾溝槽與剖面為圓形的密封件之傳統密封系統的示意圖。

圖2為本創作的之平底圓型溝槽的示意圖。

圖3為本創作之密封系統的示意圖。

圖4為本創作之密封系統裝設於一半導體設備之閘門上，且該閘門關閉時，使密封件向下壓縮的使用示意圖。

圖5為本創作之密封系統裝設於一半導體設備之閘門上，且該閘門開關時，使密封件左右變形的使用示意圖。

2:密封系統

30:圓形平底溝槽

40:密封件

41a、41b:凸部

42:凹部

43a、43b:肩部

44a、44b:抵接部

45a、45b:傾斜面

46:底部

433a、433b:肩部水平面

434a、434b:肩部垂直面

A1:垂直距離

A2:垂直距離

A3:垂直距離

A4:垂直距離

A5:垂直距離

A6:水平距離

Claims (10)

1. 一種密封系統，其包含： 一圓形平底溝槽，其剖面形狀具有相對設置之一開口和一底面，以及連接該開口與該底面之兩側壁；其中該兩側壁之內面為圓弧狀，該兩側壁之頂端至該底面的垂直距離為B1，該開口之內緣的寬度為B2，該底面之寬度為B3；以及 一密封件，係嵌設於該圓形平底溝槽中，其剖面形狀為左右對稱，具有兩凸部、一凹部、兩肩部、兩抵接部及一底部；其中該兩凸部位於該密封件之頂端；該凹部位於該兩凸部之間；該兩肩部係分別從該兩凸部之外側向外突出，且分別具有一與該底面平行之肩部水平面及一與該底面垂直之肩部垂直面；該兩抵接部係分別從該兩肩部之肩部垂直面向外突出，且分別與該兩側壁之內面抵接；該底部與該底面抵接；其中該兩凸部之頂點至該底面的垂直距離為A1，該肩部水平面至該底面的垂直距離為A2，該兩抵接部之最寬處的水平面至該底面的垂直距離為A3，該兩凸部之頂點至該肩部水平面的垂直距離為A4；該肩部水平面至該兩側壁之頂端的垂直距離為A5；該兩肩部之肩部垂直面之間的水平距離為A6； 其中B3＜B2，A3＜B1＜A2＜A1，A5＜A4，且B2≦A6。
2. 如請求項1所述之密封系統，其中1.1B1≦A1≦1.4B1。
3. 如請求項1所述之密封系統，其中0.1A4≦A5≦0.6A4。
4. 如請求項1所述之密封系統，其中該兩凸部為山形。
5. 如請求項1所述之密封系統，其中該兩抵接部到該底部之間分別為兩傾斜面，且各傾斜面不與其所對應之側壁的內面接觸。
6. 如請求項1所述之密封系統，其係裝設於一半導體設備之閥門上，或裝設於該閥門對側之配合件上。
7. 如請求項1至6中任一項所述之密封系統，其中該圓形平底溝槽與該密封件為環狀。
8. 如請求項7所述之密封系統，其中該圓形平底溝槽與該密封件為矩形環。
9. 一種半導體設備，其包含如請求項1至8中任一項所述之密封系統。
10. 如請求項9所述之半導體設備，其包含一閘門及一設於該閥門對側之配合件，其中該密封系統係裝設於該閘門或該配合件上。

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