TW202311650A - 流量控制閥及流量控制閥之製造方法 - Google Patents

流量控制閥及流量控制閥之製造方法 Download PDF

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笹尾起美仁
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Abstract

為了提供僅在閥體和閥座的接觸部使用耐磨耗性優異且可減少粉塵產生量的交聯PTFE之流量控制閥及流量控制閥之製造方法。 本發明的流量控制閥(1)，流路側主體(10)和閥體(40)是用由PFA或PTFE所構成的氟系樹脂來形成，在閥體(40)之與閥座(13)抵接的閥體側抵接部(40a)和讓閥體(40)抵接之閥座(13)的閥座側抵接部(13a)，接合由交聯PTFE所構成之環狀或圓狀的密封構件(81)。

Description

流量控制閥及流量控制閥之製造方法
本發明係關於在經常使用強酸、強鹼等之腐蝕性強的藥液之矽晶圓程序的洗淨、剝離工序所使用之流量控制閥及流量控制閥之製造方法。
作為具有與PTFE、PFA同等的耐腐蝕性和清淨度且耐磨耗性優異的材料，交聯PTFE是已知的。 交聯PTFE，是將藉由輻射線照射而切斷之碳C-氟F鍵結當中的碳原子與同樣地生成之其他分子鍵結而成為碳C-碳C鍵結，因此具有耐磨耗性優異但抗撓曲性低的特性。 耐磨耗性，具有將來自閥的閥座和閥體的密封部之粉塵產生量減少的作用。若抗撓曲性低，會從控制閥的隔膜產生粉塵。 一般而言，基於半導體製造的生產性，控制閥要求小型化及壓力損失小。 那會造成控制閥的隔膜之變形增大，抗撓曲性低的材料，由於閥動作而產生龜裂，伴隨此會產生粉塵。 當然，龜裂的產生成為隔膜的破裂要因。因為還會使製品的壽命變短，在要求小型化、壓力損失小之控制閥的提動隔膜無法採用交聯PTFE。 關於閥的閥座、主體，因為交聯會造成流動性降低，例如300mm見方的薄片材是無法製造的。 圓棒雖可藉由柱塞擠製成形來製造，但尺寸受限制而無法獲得必要的尺寸，因為未被採用。 縱使閥體或閥座之一方採用交聯PTFE，因為交聯PTFE會將對方材的PTFE、PFA刮削，而沒有將粉塵產生量降低的效果。 在專利文獻1揭示可將交聯PTFE和PFA一體形成的技術。 又在專利文獻2記載，要求避免在構件間產生間隙而防止液體滯留的發生。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]國際公開第2017/221877號 [專利文獻2]日本特開2020-200840號公報
[發明所欲解決之問題]
然而，在專利文獻1所記載的嵌入成形(Insert molding)，因為不是完全熔融而接合，在液體控制閥製造的零件洗淨工序所使用之界面活性劑可能滲透到零件的間隙，而在半導體製造使用時使界面活性劑所含的有機物被釋出。近年，由於微細化，像這樣的有機物的汙染也被視為問題。
於是，本發明之目的是為了提供僅在閥體和閥座的接觸部使用耐磨耗性優異且可減少粉塵產生量的交聯PTFE之流量控制閥及流量控制閥之製造方法。 [解決問題之技術手段]
請求項1記載的本發明之流量控制閥(1、2、3、4、5、6)，係具有流路側主體(10)及驅動側主體(20)，前述流路側主體(10)，係在內部形成有：讓被控制流體流入之流入流路(11)、讓前述被控制流體流出之流出流路(12)、及位於前述流入流路(11)和前述流出流路(12)間之閥座(13)，前述驅動側主體(20)，係在內部形成有：用於配置活塞(30)之活塞用筒狀空間(21)，在前述活塞(30)的一端配置閥體(40)，在前述活塞用筒狀空間(21)的一端，在與前述閥座(13)相對向的位置形成有開口部(21X)，在前述開口部(21X)配置隔膜(60)，前述活塞用筒狀空間(21)和前述閥座(13)係藉由前述隔膜(60)分隔，在前述隔膜(60)之前述閥座(13)側配置前述閥體(40)，前述流路側主體(10)和前述閥體(40)係由PFA或PTFE所構成的氟系樹脂所形成，在前述閥體(40)之與前述閥座(13)抵接的閥體側抵接部(40a、40b、40c、40d)、和讓前述閥體(40)抵接之前述閥座(13)的閥座側抵接部(13a)，接合由交聯PTFE所構成之環狀或圓狀的密封構件(81、82、83、84、85)。 請求項2所記載的本發明，係在請求項1所記載之流量控制閥中，前述密封構件(81、82、83、84、85)係在PFA薄膜(80x)之一面積層交聯PTFE薄片(80y)而構成，前述PFA薄膜(80x)接合於前述閥體側抵接部(40a、40b、40c、40d)或前述閥座側抵接部(13a)。 請求項3所記載的本發明，係在請求項2所記載之流量控制閥中，在與前述閥體側抵接部(40a、40b)及前述閥座側抵接部(13a)之任一方接合的前述密封構件(81、83)形成有環狀突起(83a)，前述環狀突起(83a)係讓前述PFA薄膜(80x)的厚度不同而形成的，將前述交聯PTFE薄片(80y)的厚度設為一定。 請求項4所記載的本發明，係在請求項1至3之任一項所記載的流量控制閥中，前述閥體側抵接部(40c)係由朝徑向傾斜之環狀面所形成，且讓前述環狀面的內周比前述環狀面的外周更接近前述閥座(13)。 請求項5所記載的本發明，係在請求項1至3之任一項所記載的流量控制閥中，前述閥體側抵接部(40d)係由凸狀曲面所形成，且讓前述凸狀曲面的中心比前述凸狀曲面的外周更接近前述閥座(13)。 請求項6所記載的本發明之流量控制閥之製造方法，係請求項1至5之任一項所記載的流量控制閥之製造方法，在前述閥體側抵接部(40a、40b、40c、40d)和前述閥座側抵接部(13a)接合前述密封構件(81、82、83、84、85)之接合工序，係在前述閥體側抵接部(40a、40b、40c、40d)或前述閥座側抵接部(13a)載置前述密封構件(81、82、83、84、85)，將利用電阻加熱直接加熱的加熱塊(heating block)(100)從前述密封構件(81、82、83、84、85)側抵住。 請求項7所記載的本發明之流量控制閥之製造方法，係請求項2或3所記載的流量控制閥之製造方法，在將前述密封構件(81、82、83、84、85)成形之密封構件成形工序係包含： 將前述PFA薄膜(80x)和前述交聯PTFE薄片(80y)重疊並擴散接合之擴散接合工序，及將在前述擴散接合工序擴散接合後之前述PFA薄膜(80x)和前述交聯PTFE薄片(80y)的積層薄片模切成環狀或圓狀之模切工序。 請求項8所記載的本發明之流量控制閥之製造方法，係請求項3所記載的流量控制閥之製造方法，在將前述密封構件(83)之密封構件成形工序係包含：將前述PFA薄膜(80x)和前述交聯PTFE薄片(80y)重疊並擴散接合之擴散接合工序，將在前述擴散接合工序擴散接合後之前述PFA薄膜(80x)和前述交聯PTFE薄片(80y)的積層薄片加熱成形而形成前述環狀突起(83a)之成形工序，及將在前述成形工序所成形之前述積層薄片模切成環狀或圓狀之模切工序。 請求項9所記載的本發明，係在請求項7或8所記載的流量控制閥之製造方法中，前述交聯PTFE薄片(80y)係藉由將圓柱狀或圓筒狀的桿材(90)之外周面實施二維切削所形成的。 請求項10所記載的本發明，係在請求項7或8所記載的流量控制閥之製造方法中，前述交聯PTFE薄片(80y)係藉由將桿材(90)之端面實施二維切削所形成的。 請求項11所記載的本發明，係在請求項1所記載的流量控制閥中，與前述閥體側抵接部(40a、40b、40c、40d)及前述閥座側抵接部(13a)之任一方接合的前述密封構件(81、82、83、84、85)，係代替前述交聯PTFE而使用交聯PFA。 請求項12所記載的本發明，係在請求項6所記載的流量控制閥之製造方法中，在前述接合工序，藉由前述加熱塊(100)將前述密封構件(81、82、83、84、85)的表面平坦化。 請求項13所記載的本發明，係在請求項6所記載的流量控制閥之製造方法中，在前述接合工序，在前述加熱塊(100)之每單位時間的位移量變小的時點將加熱停止。 請求項14所記載的本發明，係在請求項6所記載的流量控制閥之製造方法中，在前述接合工序，在前述加熱塊(100)之每單位時間的位移量成為負的時點將加熱停止。 [發明之效果]
依據本發明的流量控制閥，在閥體之與閥座抵接的閥體側抵接部和讓閥體抵接之閥座的閥座側抵接部，接合由交聯PTFE所構成之環狀或圓狀的密封構件，藉此能僅在閥體和閥座的接觸部使用耐磨耗性優異且可減少粉塵產生量之交聯PTFE，藉由在閥體和閥座使用由PFA或PTFE所構成的氟系樹脂，基於高分子的纏結可獲得超越摩擦接合的強度之接合強度。
本發明的第1實施形態的流量控制閥，流路側主體和閥體是用由PFA或PTFE所構成的氟系樹脂來形成，在閥體之與閥座抵接的閥體側抵接部和讓閥體抵接之閥座的閥座側抵接部，接合由交聯PTFE所構成的環狀或圓狀的密封構件。 依據本實施形態，在閥體之與閥座抵接的閥體側抵接部和讓閥體抵接之閥座的閥座側抵接部，接合由交聯PTFE所構成之環狀或圓狀的密封構件，藉此能僅在閥體和閥座的接觸部使用耐磨耗性優異且可減少粉塵產生量之交聯PTFE，藉由在閥體和閥座使用由PFA或PTFE所構成的氟系樹脂，基於高分子的纏結可獲得超越摩擦接合的強度之接合強度。
本發明的第2實施形態，係在第1實施形態之流量控制閥中，密封構件係在PFA薄膜之一面積層交聯PTFE薄片而構成，PFA薄膜接合於閥體側抵接部或閥座側抵接部。 依據本實施形態，密封構件是藉由PFA薄膜和交聯PTFE薄片而構成為薄的薄片狀，藉此不易產生熔體流動速率的偏差，可維持形狀進行熔接接合而獲得均質的接合強度。
本發明的第3實施形態，係在第2實施形態之流量控制閥中，在與閥體側抵接部及閥座側抵接部之任一方接合的密封構件形成有環狀突起，環狀突起係藉由讓PFA薄膜的厚度不同而形成的，將交聯PTFE薄片的厚度設為一定。 依據本實施形態，藉由在密封構件形成有環狀突起，因為閥體和閥座的接觸面積減少，可將粉塵產生量減少，難以實施形狀加工的交聯PTFE是做成厚度一定的薄片，藉由讓PFA薄膜的厚度不同來形成環狀突起，藉此可輕易地形成環狀突起。
本發明的第4實施形態，係在第1~3之任一實施形態的流量控制閥中，閥體側抵接部係由朝徑向傾斜之環狀面所形成，且讓環狀面的內周比前述環狀面的外周更接近閥座。 依據本實施形態，閥體側抵接部是由環狀面所形成，因為閥體和閥座之接觸面積減少，可將粉塵產生量減少。
本發明的第5實施形態，係在第1至3之任一實施形態的流量控制閥中，閥體側抵接部係由凸狀曲面所形成，讓凸狀曲面的中心比凸狀曲面的外周更接近閥座。 依據本實施形態，閥體側抵接部是由凸狀曲面所形成，因為閥體和閥座之接觸面積減少，可將粉塵產生量減少。
本發明的第6實施形態，係第1至5之任一實施形態的流量控制閥之製造方法，在閥體側抵接部和閥座側抵接部接合密封構件之接合工序，係在閥體側抵接部或閥座側抵接部載置密封構件，將利用電阻加熱直接加熱的加熱塊從密封構件側抵住。 依據本實施形態，從由交聯PTFE所構成之密封構件側藉由加熱塊進行直接加熱，使交聯PTFE軟化或半熔化，又由PFA或PTFE所構成的閥座側抵接部，是藉由來自密封構件的加熱使其與密封構件的接觸界面被加熱而熔化，因此可進行強固的接合。又使用交聯PTFE來構成密封構件，並將加熱塊利用電阻加熱進行直接加熱，可輕易地進行在接觸界面的溫度控制，而能實現熔融面溫度響應性高的溫度控制。
本發明的第7實施形態，係第2或3實施形態的流量控制閥之製造方法，在將密封構件成形之密封構件成形工序係包含：將PFA薄膜和交聯PTFE薄片重疊並擴散接合的擴散接合工序，及將在擴散接合工序擴散接合後之PFA薄膜和交聯PTFE薄片的積層薄片模切成環狀或圓狀之模切工序。 依據本實施形態，可使用難以實施形狀加工的交聯PTFE來形成密封構件。
本發明的第8實施形態，係第3實施形態的流量控制閥之製造方法，在將密封構件成形之密封構件成形工序係包含：將PFA薄膜和交聯PTFE薄片重疊並擴散接合的擴散接合工序，將在擴散接合工序擴散接合後之PFA薄膜和交聯PTFE薄片的積層薄片實施加熱成形而形成環狀突起之成形工序，及將在成形工序所成形的積層薄片模切成環狀或圓狀之模切工序。 依據本實施形態，可使用難以實施形狀加工的交聯PTFE來在密封構件形成環狀突起。
本發明的第9實施形態，係在第7或8實施形態的流量控制閥之製造方法中，交聯PTFE薄片係藉由將圓柱狀或圓筒狀的桿材之外周面實施二維切削所形成的。 依據本實施形態，藉由將圓柱狀或圓筒狀的桿材之外周面實施二維切削，可形成既定寬度之長條狀的交聯PTFE薄片。
本發明的第10實施形態，係在第7或8實施形態的流量控制閥之製造方法中，交聯PTFE薄片係藉由將桿材的端面實施二維切削所形成的。 依據本實施形態，藉由將桿材的端面實施二維切削，可形成端面的大小之交聯PTFE薄片。
本發明的第11實施形態，係在第1實施形態的流量控制閥中，與閥體側抵接部及閥座側抵接部之任一方接合的密封構件，係代替交聯PTFE而使用交聯PFA。 依據本實施形態，在閥體之與閥座抵接的閥體側抵接部、和讓閥體抵接之閥座的閥座側抵接部接合由交聯PFA所構成之環狀或圓狀的密封構件，藉此能僅在閥體和閥座的接觸部使用耐磨耗性優異且可減少粉塵產生量之交聯PFA，藉由在閥體和閥座使用由PFA或PTFE所構成的氟系樹脂，基於高分子的纏結可獲得超越摩擦接合的強度之接合強度。
本發明的第12實施形態，係在第6實施形態的流量控制閥之製造方法中，在接合工序，藉由加熱塊將密封構件的表面平坦化。 依據本實施形態，將利用電阻加熱直接加熱的加熱塊從密封構件側抵住，藉此可將密封構件的表面平坦化。
本發明的第13實施形態，係在第6實施形態的流量控制閥之製造方法中，在接合工序，在加熱塊之每單位時間的位移量變小的時點將加熱停止。 依據本實施形態，因閥體或閥座熱膨脹且密封構件熔融而使密封構件的高度改變，可根據加熱塊之每單位時間的位移量來決定加熱塊的加熱停止時點。而且當閥體、閥座的容積大的情況，因為在密封構件之熔接完成後仍繼續熱膨脹，在加熱塊之每單位時間的位移量變小的時點將加熱停止，藉此可將密封構件和閥體側抵接部或閥座側抵接部之接合狀態控制成恆定。
本發明的第14實施形態，係在第6實施形態的流量控制閥之製造方法中，在接合工序，在加熱塊之每單位時間的位移量成為負的時點將加熱停止。 依據本實施形態，因閥體或閥座熱膨脹且密封構件熔融而使密封構件的高度改變，可根據加熱塊之每單位時間的位移量來決定加熱塊的加熱停止時點。而且，當閥體、閥座之容積小的情況，由於因閥體側抵接部或閥座側抵接部熱膨脹而使加熱塊往上方移動後，熱膨脹達飽和，因密封構件的熔融而使加熱塊往下方移動，在加熱塊之每單位時間的位移量成為負的時點將加熱停止，藉此可將密封構件和閥體側抵接部或閥座側抵接部的接合狀態控制成恆定。 [實施例]
以下，針對本發明的實施例之流量控制閥做說明。 圖1係顯示本發明的第1實施例之流量控制閥的剖面圖。
本實施例的流量控制閥1具有：流路側主體10及驅動側主體20。 流路側主體10是在內部形成有：讓被控制流體流入的流入流路11、讓被控制流體流出的流出流路12、及位於流入流路11和流出流路12間之閥座13。 驅動側主體20是在內部形成有：配置活塞30之活塞用筒狀空間21。
在活塞30的一端配置閥體40。 閥體40之閥座13側的端部成為與閥座13抵接的閥體側抵接部40a。 又閥座13之閥體40側的端部成為讓閥體40抵接之閥座側抵接部13a。 在本實施例，閥體側抵接部40a是由圓狀的平面所形成，閥座側抵接部13a是由環狀的平面所形成。 在活塞用筒狀空間21具有對活塞30施力之活塞施力手段50。活塞施力手段50是朝讓閥體40抵接於閥座13的方向對活塞30施力。 在活塞30形成有活塞擴大部31。活塞施力手段50是藉由按壓活塞擴大部31來對活塞30施力。活塞施力手段50可使用例如螺旋彈簧。 在活塞用筒狀空間21之一端，在與閥座13相對向的位置形成有開口部21X。 在該開口部21X配置隔膜60，活塞用筒狀空間21和閥座13是藉由隔膜60分隔。隔膜60是藉由流路側主體10和隔膜按壓件70所保持。又隔膜60不設置隔膜按壓件70，而是藉由流路側主體10和驅動側主體20所保持亦可。又在本實施例，隔膜按壓件70具備支承活塞30的功能，但隔膜按壓件70不具備支承活塞30的功能亦可。
隔膜60配置在活塞30的一端側。活塞30的一端位於隔膜60的中心，在隔膜60之閥座13側配置閥體40。 隔膜60會隨著活塞30的移動而變形。 隔膜60具有：與活塞30相連的厚部61、形成於厚部61的外周之膜部62、以及形成於膜部62的外周之固定部63。隔膜60是在厚部61的中央部與活塞30相連，膜部62主要是進行變形。 又在本實施例，閥體40和隔膜60是由同一材料一體地成形，但閥體40和隔膜60也能由不同的構件所構成。
本實施例的流量控制閥1，流路側主體10和閥體40是由PFA(四氟乙烯･全氟烷氧基乙烯共聚物樹脂)或PTFE(四氟乙烯樹脂)所構成的氟系樹脂所形成。 又在閥體側抵接部40a和閥座側抵接部13a接合由交聯PTFE所構成之環狀或圓狀的密封構件81、82。 在本實施例，是在閥體側抵接部40a接合圓狀的密封構件81，並在閥座側抵接部13a接合環狀的密封構件82，但將接合於閥體側抵接部40a之密封構件81做成環狀的密封構件82亦可。
在驅動側主體20形成有氣流通路22、23。氣流通路22是與隔膜60和活塞擴大部31間的活塞用筒狀空間21a連通，氣流通路23是與用於配置活塞施力手段50之活塞用筒狀空間21b連通。
圖1顯示閥體40為全開狀態。 藉由從氣流通路22將氣體供應給活塞用筒狀空間21a，會朝與活塞施力手段50的施力相對向的方向對活塞30施加壓力。因此，活塞30會朝讓閥體40從閥座13離開的方向移動。 藉由使閥體40從閥座13離開，讓被控制流體從流入流路11流入，而對隔膜60施加被控制流體的壓力。活塞用筒狀空間21b的氣體從氣流通路23排出。 又為了使閥體40從全開狀態變成閉狀態，是將活塞用筒狀空間21a的氣體從氣流通路22排出。藉由將氣體從活塞用筒狀空間21a排出，使活塞用筒狀空間21a的壓力降低，藉由活塞施力手段50的施力而使活塞30往靠近閥座13的方向移動。從氣流通路23將氣體吸入活塞用筒狀空間21b。 在閥體40為閉狀態時，藉由活塞施力手段50的施力使閥體40抵接於閥座13，使閥體側抵接部40a的密封構件81和閥座側抵接部13a的密封構件82抵接。
依據本實施例，藉由在閥體40之與閥座13抵接的閥體側抵接部40a和讓閥體40抵接之閥座13的閥座側抵接部13a接合由交聯PTFE所構成之環狀或圓狀的密封構件81、82，能僅在閥體40和閥座13的接觸部使用耐磨耗性優異且可減少粉塵產生量之交聯PTFE，藉由在閥體40和閥座13使用由PFA或PTFE所構成的氟系樹脂，基於高分子的纏結可獲得超越摩擦接合的強度之接合強度。
圖2係顯示本發明的第2實施例之流量控制閥的剖面圖。對於與第1實施例之流量控制閥相同的構成構件，是賦予同一符號而將說明省略。 在本實施例的流量控制閥2，在閥體40之閥座13側的端部之中央部形成有朝向閥座13側突出之凸部41，在凸部41的外周形成有與閥座13抵接之閥體側抵接部40b。因此，閥體側抵接部40b是由環狀的平面所形成。 在本實施例，在閥體側抵接部40b接合環狀的密封構件82。
依據本實施例，藉由在閥體40之與閥座13抵接的閥體側抵接部40b和讓閥體40抵接之閥座13的閥座側抵接部13a接合由交聯PTFE所構成之環狀的密封構件82，能僅在閥體40和閥座13的接觸部使用耐磨耗性優異且可減少粉塵產生量之交聯PTFE，藉由在閥體40和閥座13使用由PFA或PTFE所構成的氟系樹脂，基於高分子的纏結可獲得超越摩擦接合的強度之接合強度。
圖3顯示適用於本發明的第1實施例之流量控制閥之圓狀的密封構件的構成及製造工序之端面圖，圖3(a)顯示擴散接合工序，圖3(b)顯示模切工序。 圓狀的密封構件81，是在PFA薄膜80x的一面積層交聯PTFE薄片80y而構成。PFA薄膜80x之厚度較佳為0.3mm~0.6mm，交聯PTFE薄片80y的厚度較佳為0.05mm~0.6mm。 如圖3(a)所示般，將PFA薄膜80x和交聯PTFE薄片80y積層並擴散接合。 接著，如圖3(b)所示般，藉由模切而做成圓狀的密封構件81。 又關於第1實施例及第2實施例之環狀的密封構件82，是藉由圖3(b)所示的模切工序模切成環狀。 藉由將PFA薄膜80x熔接於閥體側抵接部40a、40b或閥座側抵接部13a，使圓狀或環狀的密封構件81、82接合於閥體40或閥座13。
如此般，在將密封構件81、82成形之密封構件成形工序係包含：將PFA薄膜80x和交聯PTFE薄片80y重疊並擴散接合之擴散接合工序、及將在擴散接合工序擴散接合完畢之PFA薄膜80x和交聯PTFE薄片80y之積層薄片模切成環狀或圓狀之模切工序，藉此可使用難以實施形狀加工的交聯PTFE來形成密封構件81、82。 又利用PFA薄膜80x和交聯PTFE薄片80y將圓狀或環狀的密封構件81、82構成為薄的薄片狀，不易產生熔體流動速率的偏差，可維持形狀進行熔接接合而獲得均質的接合強度。
圖4係顯示本發明的第3實施例之流量控制閥的剖面圖。對於與第1實施例及第2實施例的流量控制閥相同的構成構件，是賦予同一符號而將說明省略。 本實施例的流量控制閥3，是在與閥體側抵接部40b接合的密封構件83形成有環狀突起83a。閥體側抵接部40b，是在凸部41的外周由環狀的平面所形成。環狀的密封構件83是接合於由環狀的平面所形成之閥體側抵接部40b。
依據本實施例，在閥體40之與閥座13抵接的閥體側抵接部40b接合由交聯PTFE所構成之環狀的密封構件83，在讓閥體40抵接之閥座13的閥座側抵接部13a接合由交聯PTFE所構成之環狀的密封構件82，藉此能僅在閥體40和閥座13的接觸部使用耐磨耗性優異且可減少粉塵產生量的交聯PTFE，藉由在閥體40和閥座13使用由PFA或PTFE所構成的氟系樹脂，可基於高分子的纏結而獲得超越摩擦接合的強度之接合強度。 又依據本實施例，藉由在環狀的密封構件83形成環狀突起83a，因為將閥體40和閥座13的接觸面積減少，可減少粉塵產生量。 又在圓狀的密封構件81形成環狀突起83a亦可。
圖5係顯示本發明的第4實施例之流量控制閥的剖面圖。對於與第1實施例~第3實施例的流量控制閥相同的構成構件，是賦予同一符號而將說明省略。 本實施例的流量控制閥4，是在與閥座側抵接部13a接合的密封構件83形成有環狀突起83a。
依據本實施例，在閥體40之與閥座13抵接的閥體側抵接部40b接合由交聯PTFE所構成之環狀的密封構件82，在讓閥體40抵接之閥座13的閥座側抵接部13a接合由交聯PTFE所構成之環狀的密封構件83，藉此能僅在閥體40和閥座13的接觸部使用耐磨耗性優異且可減少粉塵產生量之交聯PTFE，藉由在閥體40和閥座13使用由PFA或PTFE所構成的氟系樹脂，基於高分子的纏結可獲得超越摩擦接合的強度之接合強度。 又依據本實施例，藉由在環狀的密封構件83形成環狀突起83a，因為將閥體40和閥座13的接觸面積減少，可減少粉塵產生量。
圖6係顯示適用於本發明的第3實施例及第4實施例之流量控制閥之環狀的密封構件之構成及製造工序之端面圖，圖6(a)顯示擴散接合工序，圖6(b)顯示基於熔融的成形工序，圖6(c)顯示模切工序。 環狀的密封構件83是在PFA薄膜80x之一面積層交聯PTFE薄片80y而構成。PFA薄膜80x的厚度較佳為0.3mm~0.6mm，交聯PTFE薄片80y的厚度較佳為0.05mm~0.3mm。 如圖6(a)所示般，將PFA薄膜80x和交聯PTFE薄片80y積層並擴散接合。 接著，如圖6(b)所示般，藉由電阻加熱讓PFA薄膜80x熔融並利用加熱塊進行成形。藉由該成形，讓PFA薄膜80x的厚度不同而形成環狀突起83a。藉由將加熱溫度設定在交聯PTFE的熔融溫度以下，使交聯PTFE薄片80y以一定的厚度沿著PFA薄膜80x的表面變形。 然後，如圖6(c)所示般，藉由模切做成環狀的密封構件83。 又關於第1實施例之圓狀的密封構件81，是藉由圖3(b)所示的模切工序模切成圓狀。 藉由將PFA薄膜80x熔接於閥體側抵接部40a、40b或閥座側抵接部13a，使圓狀或環狀的密封構件81、82接合於閥體40或閥座13。
如此般，在將密封構件83成形之密封構件成形工序係包含：將PFA薄膜80x和交聯PTFE薄片80y重疊並擴散接合之擴散接合工序、及將在擴散接合工序擴散接合完畢之PFA薄膜80x和交聯PTFE薄片80y之積層薄片實施加熱成形而形成環狀突起83a之成形工序、及將在成形工序所成形的積層薄片模切成環狀或圓狀之模切工序，藉此可使用難以實施形狀加工的交聯PTFE來在密封構件83形成環狀突起83a。 又利用PFA薄膜80x和交聯PTFE薄片80y將密封構件83構成為薄的薄片狀，不易產生熔體流動速率的偏差，可維持形狀進行熔接接合而獲得均質的接合強度。 又將難以實施形狀加工之交聯PTFE做成厚度一定的薄片，藉由讓PFA薄膜80x的厚度不同來形成環狀突起83a，藉此可輕易地形成環狀突起83a。
圖7係顯示本發明的第5實施例之流量控制閥的剖面圖。對於與第1實施例~第4實施例之流量控制閥相同的構成構件，是賦予同一符號而將說明省略。 本實施例的流量控制閥5，是在閥體40之閥座13側之端部的中央部形成有朝向閥座13側突出之凸部41，在凸部41的外周形成有與閥座13抵接之閥體側抵接部40c。閥體側抵接部40c是由朝徑向傾斜之環狀面所形成，環狀面的內周是比環狀面的外周更接近閥座13。 環狀的密封構件84接合於閥體側抵接部40c。又環狀的密封構件84較佳為，如圖3所示般，在PFA薄膜80x之一面積層交聯PTFE薄片80y而構成，可藉由圖3所示的製造工序來製作。又關於環狀的密封構件84也是，為了形成為沿著閥體側抵接部40c之環狀面，如圖6(b)所示般，可藉由電阻加熱將PFA薄膜80x熔融並利用模具來成形。又在環狀的密封構件84，PFA薄膜80x是以一定的厚度成形為傾斜的環狀面。
依據本實施例，在閥體40之與閥座13抵接的閥體側抵接部40c接合由交聯PTFE所構成之環狀的密封構件84，在讓閥體40抵接之閥座13的閥座側抵接部13a接合由交聯PTFE所構成之環狀的密封構件82，藉此能僅在閥體40和閥座13的接觸部使用耐磨耗性優異且可減少粉塵產生量之交聯PTFE，藉由在閥體40和閥座13使用由PFA或PTFE所構成的氟系樹脂，基於高分子的纏結可獲得超越摩擦接合的強度之接合強度。 又依據本實施例，閥體側抵接部40c是由環狀面所形成，因為可將閥體40和閥座13的接觸面積減少，可減少粉塵產生量。
圖8係顯示本發明的第6實施例之流量控制閥的剖面圖。對於與第1實施例~第5實施例的流量控制閥相同的構成構件，是賦予同一符號而將說明省略。 本實施例的流量控制閥6，閥體40之閥座13側的端部是由凸狀曲面所形成，讓凸狀曲面的中心比凸狀曲面的外周更接近閥座13而形成閥體側抵接部40d。 圓狀的密封構件85接合於閥體側抵接部40d。又圓狀的密封構件85較佳為，如圖3所示般，在PFA薄膜80x之一面積層交聯PTFE薄片80y而構成，可藉由圖3所示的製造工序來製作。又關於圓狀的密封構件85也是，為了形成為沿著閥體側抵接部40d之凸狀曲面，如圖6(b)所示般，可藉由電阻加熱將PFA薄膜80x熔融並利用模具來成形。又在圓狀的密封構件85，PFA薄膜80x是以一定的厚度成形為凸狀曲面。
依據本實施例，在閥體40之與閥座13抵接的閥體側抵接部40d接合由交聯PTFE所構成之圓狀的密封構件85，在讓閥體40抵接之閥座13的閥座側抵接部13a接合由交聯PTFE所構成之環狀的密封構件82，藉此能僅在閥體40和閥座13的接觸部使用耐磨耗性優異且可減少粉塵產生量之交聯PTFE，藉由在閥體40和閥座13使用由PFA或PTFE所構成的氟系樹脂，基於高分子的纏結可獲得超越摩擦接合的強度之接合強度。 又依據本實施例，閥體側抵接部40d是由凸狀曲面所形成，因為可將閥體40和閥座13的接觸面積減少，可減少粉塵產生量。
圖9係顯示圖2及圖6所示的交聯PTFE薄片之形成方法之示意圖。又圖中的箭頭表示切削方向。 如圖9(a)所示般，交聯PTFE薄片80y是藉由將圓柱狀或圓筒狀的桿材90之外周面實施二維切削所形成的。 如此般，藉由將圓柱狀或圓筒狀的桿材90之外周面實施二維切削，可形成既定寬度之長條狀的交聯PTFE薄片80y。 又如圖9(b)所示般，交聯PTFE薄片80y是藉由將桿材90的端面實施二維切削所形成的。 如此般，藉由將桿材90的端面實施二維切削，可形成端面的大小之交聯PTFE薄片80y。又在將端面實施二維切削的情況，桿材90並不限定於圓柱狀或圓筒狀，只要是柱狀或筒狀即可。
圖10係顯示在本發明的流量控制閥之製造方法中之在閥體側抵接部和閥座側抵接部接合密封構件的接合工序所使用的裝置之構成圖。 圖10(a)顯示在閥座側抵接部13a接合密封構件82之接合工序。 在加熱塊100連接加熱器纜線101，從加熱器纜線101供應電力，藉由電阻加熱將加熱塊100的端部100a直接加熱。 加熱塊100安裝於可動塊102。在可動塊102安裝熔接壓力調整用重物(weight)103及可動塊拉升用缸104。可動塊拉升用缸104安裝於固定板105，固定板105是藉由支柱106支承。 可動塊102是藉由熔接壓力調整用重物103按壓，並藉由可動塊拉升用缸104拉升。 在加熱塊100的端部100a設置：偵測端部100a的溫度之溫度感測器107。又在固定板105設置：偵測可動塊102的位移之位移感測器108。 在閥座側抵接部13a接合密封構件82之接合工序，是在閥座側抵接部13a載置密封構件82，將利用電阻加熱直接加熱的加熱塊100從密封構件82側抵住。 從由交聯PTFE所構成之密封構件82側藉由加熱塊100進行直接加熱，使交聯PTFE軟化或半熔化，又由PFA或PTFE所構成的閥座側抵接部13a，是藉由來自密封構件82的加熱使其與密封構件82的接觸界面被加熱而熔化，因此可進行強固的接合。又使用交聯PTFE來構成密封構件82，並將加熱塊100利用電阻加熱進行直接加熱，可輕易地進行在接觸界面的溫度控制，而能實現熔融面溫度響應性高的溫度控制。
圖10(b)顯示在閥體側抵接部40a接合密封構件81之接合工序。 在閥體側抵接部40a接合密封構件81之接合工序，是在閥體側抵接部40a載置密封構件81，將利用電阻加熱直接加熱的加熱塊100從密封構件81側抵住。 從由交聯PTFE所構成的密封構件81側藉由加熱塊100進行直接加熱，使交聯PTFE軟化或半熔化，又由PFA或PTFE所構成之閥體側抵接部40a，是藉由來自密封構件81的加熱使其與密封構件81的接觸界面被加熱而熔化，因此可進行強固的接合。又使用交聯PTFE來構成密封構件81，並將加熱塊100利用電阻加熱進行直接加熱，可輕易地進行在接觸界面的溫度控制，而能實現熔融面溫度響應性高的溫度控制。
圖11係在圖10所示的接合工序的前後之密封構件之表面粗糙度的示意圖，圖11(a)顯示接合工序前的密封構件，圖11(b)顯示接合工序後的密封構件。 如圖11所示般，將利用電阻加熱直接加熱的加熱塊100從密封構件81、82側抵住，藉此可將密封構件81、82的表面平坦化。又密封構件81、82之表面的平坦化主要是藉由PFA薄膜80x來進行。
圖12係顯示圖6(b)所示之基於熔融的成形工序之構成圖。又圖12之成形工序所使用的裝置構成是與圖10所示的構成相同，因此賦予同一符號而將說明省略。 在圖12所示的裝置，在加熱塊100之端部100b形成有用於形成環狀突起83a之環狀凹部。 在治具上載置PFA薄膜80x和交聯PTFE薄片80y之積層薄片，將利用電阻加熱直接加熱的加熱塊100從交聯PTFE薄片80y側抵住。 如此可形成圖6(b)所示的環狀突起83a。
圖13係顯示圖10(a)所示的接合工序之加熱的結束時點。 在圖13，縱軸表示由溫度感測器107所偵測之加熱塊100的溫度、及由位移感測器108所偵測之加熱塊100的位移量，橫軸表示時間。 在圖10(a)所示的接合工序，是在閥座側抵接部13a接合密封構件82，因為閥座側抵接部13a形成於流路側主體10，其容積大而繼續熱膨脹。藉由將閥座側抵接部13a加熱，流路側主體10會熱膨脹而使密封構件82的位置變高，另一方面，因密封構件82熔融而使密封構件82的上表面變低。 亦即，像流路側主體10那樣之容積大的情況，因為在密封構件82之熔接完成後仍繼續熱膨脹，由位移感測器108所偵測的位移會持續增加，但由位移感測器108所偵測之每單位時間的位移量會因密封構件82的熔融而變小。 因此，藉由在加熱塊100之每單位時間的位移量變小的時點將加熱停止，可將密封構件82和閥座側抵接部13a之接合狀態控制成恆定。 如此般，因閥座13熱膨脹且密封構件82熔融而使密封構件82的高度改變，可根據加熱塊100之每單位時間的位移量來決定加熱塊100的加熱停止時點。 又當閥體40的容積大的情況，同樣的在加熱塊100之每單位時間的位移量變小的時點將加熱停止，藉此可將密封構件81和閥體側抵接部40b之接合狀態控制成恆定。 在將加熱停止之後，藉由空氣噴灑將加熱塊100冷卻。冷卻亦可為自然冷卻。
圖14係顯示圖10(b)所示的接合工序之加熱的結束時點。 在圖14，縱軸表示由溫度感測器107所偵測之加熱塊100的溫度、及由位移感測器108所偵測之加熱塊100的位移量，橫軸表示時間。 在圖10(b)所示的接合工序，是在閥體側抵接部40b接合密封構件81，因為閥體側抵接部40b形成於閥體40，其容積小而熱膨脹達飽和。 亦即，像閥體40那樣之容積小的情況，將閥體側抵接部40b加熱，因閥體40熱膨脹而使加熱塊100往上方移動之後，熱膨脹達飽和，因密封構件81的熔融而使加熱塊100往下方移動。 因此，在加熱塊100之每單位時間的位移量成為負的時點將加熱停止，藉此可將密封構件81和閥體側抵接部40b的接合狀態控制成恆定。 如此般，因閥體側抵接部40b熱膨脹且密封構件81熔融而使密封構件81的高度改變，可根據加熱塊100之每單位時間的位移量來決定加熱塊100之加熱停止的時點。 又當閥座13之容積小的情況，同樣的在加熱塊100之每單位時間的位移量成為負的時點將加熱停止，藉此可將密封構件82和閥座側抵接部13a之接合狀態控制成恆定。 在將加熱停止之後，藉由空氣噴灑將加熱塊100冷卻。冷卻亦可為自然冷卻。
又與閥體側抵接部40a、40b、40c、40d及閥座側抵接部13a之任一方接合的密封構件81、82、83、84、85，可代替交聯PTFE而採用交聯PFA。 在閥體40之與閥座13抵接的閥體側抵接部40a、40b、40c、40d、和讓閥體40抵接之閥座13的閥座側抵接部13a接合由交聯PFA所構成之環狀或圓狀的密封構件81、82、83、84、85，藉此能僅在閥體40和閥座13的接觸部使用耐磨耗性優異且可減少粉塵產生量之交聯PFA，藉由在閥體40和閥座13使用由PFA或PTFE所構成的氟系樹脂，基於高分子的纏結可獲得超越摩擦接合的強度之接合強度。 [產業利用性]
本發明特別適用於在半導體製造領域之矽晶圓程序的洗淨、剝離工序所使用之流量控制閥。
1,2,3,4,5:流量控制閥 10:流路側主體 11:流入流路 12:流出流路 13:閥座 13a:閥座側抵接部 20:驅動側主體 21,21a,21b:活塞用筒狀空間 21X:開口部 22,23:氣流通路 30:活塞 31:活塞擴大部 40:閥體 40a,40b,40c,40d:閥體側抵接部 41:凸部 50:活塞施力手段 60:隔膜 61:厚部 62:膜部 63:固定部 70:隔膜按壓件 80x:PFA薄膜 80y:交聯PTFE薄片 81,82,83,84,85:密封構件 83a:環狀突起 90:桿材 100:加熱塊 101:加熱器纜線 100a,10b:端部 102:可動塊 103:熔接壓力調整用重物 104:可動塊拉升用缸 105:固定板 106:支柱 107:溫度感測器 108:位移感測器
[圖1]係顯示本發明的第1實施例之流量控制閥的剖面圖。 [圖2]係顯示本發明的第2實施例之流量控制閥的剖面圖。 [圖3](a),(b)係顯示適用於本發明的第1實施例之流量控制閥之圓狀的密封構件的構成及製造工序之端面圖。 [圖4]係顯示本發明的第3實施例之流量控制閥的剖面圖。 [圖5]係顯示本發明的第4實施例之流量控制閥的剖面圖。 [圖6](a)~(c)係顯示適用於本發明的第3實施例及第4實施例的流量控制閥之環狀的密封構件的構成及製造工序之端面圖。 [圖7]係顯示本發明的第5實施例之流量控制閥的剖面圖。 [圖8]係顯示本發明的第6實施例之流量控制閥的剖面圖。 [圖9](a),(b)係顯示在圖2及圖6所示的交聯PTFE薄片之形成方法的示意圖。 [圖10](a),(b)係顯示在本發明的流量控制閥之製造方法中之在閥體側抵接部和閥座側抵接部接合密封構件的接合工序所使用的裝置之構成圖。 [圖11](a),(b)係在圖10所示的接合工序的前後之密封構件的表面粗糙度之示意圖。 [圖12]係顯示圖6(b)所示之基於熔融的成形工序之構成圖。 [圖13]係顯示在圖10(a)所示的接合工序之加熱的結束時點。 [圖14]係顯示在圖10(b)所示的接合工序之加熱的結束時點。
1:流量控制閥
10:流路側主體
11:流入流路
12:流出流路
13:閥座
13a:閥座側抵接部
20:驅動側主體
21,21a,21b:活塞用筒狀空間
21X:開口部
22,23:氣流通路
30:活塞
31:活塞擴大部
40:閥體
40a:閥體側抵接部
50:活塞施力手段
60:隔膜
61:厚部
62:膜部
63:固定部
70:隔膜按壓件
81,82:密封構件

Claims (14)

  1. 一種流量控制閥，係具有流路側主體及驅動側主體， 前述流路側主體，係在內部形成有：讓被控制流體流入之流入流路、讓前述被控制流體流出之流出流路、及位於前述流入流路和前述流出流路間之閥座， 前述驅動側主體，係在內部形成有：用於配置活塞之活塞用筒狀空間， 在前述活塞的一端配置閥體， 在前述活塞用筒狀空間的一端，在與前述閥座相對向的位置形成有開口部， 在前述開口部配置隔膜， 前述活塞用筒狀空間和前述閥座係藉由前述隔膜分隔， 在前述隔膜之前述閥座側配置前述閥體， 前述流路側主體和前述閥體係由PFA或PTFE所構成的氟系樹脂所形成， 在前述閥體之與前述閥座抵接的閥體側抵接部、和讓前述閥體抵接之前述閥座的閥座側抵接部，接合由交聯PTFE所構成之環狀或圓狀的密封構件。
  2. 如請求項1所述之流量控制閥，其中， 前述密封構件，係在PFA薄膜之一面積層交聯PTFE薄片而構成， 前述PFA薄膜接合於前述閥體側抵接部或前述閥座側抵接部。
  3. 如請求項2所述之流量控制閥，其中， 在與前述閥體側抵接部及前述閥座側抵接部之任一方接合的前述密封構件形成有環狀突起， 前述環狀突起，係讓前述PFA薄膜的厚度不同所形成的， 將前述交聯PTFE薄片的厚度設為一定。
  4. 如請求項1至3之任一項所述之流量控制閥，其中， 前述閥體側抵接部係由朝徑向傾斜之環狀面所形成，且讓前述環狀面的內周比前述環狀面的外周更接近前述閥座。
  5. 如請求項1至3之任一項所述之流量控制閥，其中， 前述閥體側抵接部係由凸狀曲面所形成，且讓前述凸狀曲面的中心比前述凸狀曲面的外周更接近前述閥座。
  6. 一種流量控制閥之製造方法，係如請求項1至5之任一項所述之流量控制閥之製造方法， 在前述閥體側抵接部和前述閥座側抵接部接合前述密封構件之接合工序， 係在前述閥體側抵接部或前述閥座側抵接部載置前述密封構件， 將利用電阻加熱直接加熱的加熱塊從前述密封構件側抵住。
  7. 一種流量控制閥之製造方法，係如請求項2或3所述之流量控制閥之製造方法， 在將前述密封構件成形的密封構件成形工序，係包含： 將前述PFA薄膜和前述交聯PTFE薄片重疊並擴散接合之擴散接合工序， 將在前述擴散接合工序擴散接合後的前述PFA薄膜和前述交聯PTFE薄片之積層薄片模切成環狀或圓狀之模切工序。
  8. 一種流量控制閥之製造方法，係如請求項3所述之流量控制閥之製造方法， 在將前述密封構件成形的密封構件成形工序，係包含： 將前述PFA薄膜和前述交聯PTFE薄片重疊並擴散接合之擴散接合工序， 將在前述擴散接合工序擴散接合後之前述PFA薄膜和前述交聯PTFE薄片之積層薄片實施加熱成形而形成前述環狀突起之成形工序，及 將在前述成形工序所成形之前述積層薄片模切成環狀或圓狀之模切工序。
  9. 如請求項7或8所述之流量控制閥之製造方法，其中， 前述交聯PTFE薄片係將圓柱狀或圓筒狀的桿材之外周面實施二維切削所形成的。
  10. 如請求項7或8所述之流量控制閥之製造方法，其中， 前述交聯PTFE薄片係將桿材的端面實施二維切削所形成的。
  11. 如請求項1所述之流量控制閥，其中， 與前述閥體側抵接部及前述閥座側抵接部之任一方接合的前述密封構件，係代替前述交聯PTFE而採用交聯PFA。
  12. 如請求項6所述之流量控制閥之製造方法，其中， 在前述接合工序，藉由前述加熱塊將前述密封構件的表面平坦化。
  13. 如請求項6所述之流量控制閥之製造方法，其中， 在前述接合工序，在前述加熱塊之每單位時間的位移量變小的時點將加熱停止。
  14. 如請求項6所述之流量控制閥之製造方法，其中， 在前述接合工序，在前述加熱塊之每單位時間的位移量成為負的時點將加熱停止。
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