專利名稱：自動調節閥的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及半導體生產中超純水供應設備，尤其涉及一種自動調節閥。
背景技術：
在半導體集成電路的制造工藝中，80%以上的工序都需要使用水進行清洗，在清 洗過程中，晶片及工件與水直接接觸。并且在這些需使用水清洗的工序中，大約有一半以上 的工序在晶片與水接觸后緊接著就進入高溫過程，若此時水中含有雜質就會進入硅片而導 致集成電路器件性能下降、成品率降低。確切一點說，向生產線提供穩定優質的水將涉及到 企業的成本問題。為了解決因清洗而造成的污染問題，目前采用的辦法是將普通的水進行純化，制 備成超純水。所謂超純水是指將水中的導電介質幾乎全部去除，又將水中不離解的膠體物 質、氣體和有機物均去除至很低程度的水。在25°C時，超純水的電阻率大于18ΜΩ. cm，或接 近18. 3ΜΩ.αιι的極限值。通常來說，超純水由廠務制備，再通過超純水輸送管路輸送至各個生產設備，以供 使用；并且，輸送到每個生產設備處的輸送管路分別由一個閥門控制。現有的閥門通常為手動閥，請參考圖1至圖2，其中，圖1為現有的手動閥處于關閉 狀態的結構示意圖，圖2為現有的手動閥處于開啟狀態的結構示意圖，如圖1至圖2所示， 現有的手動閥100包括閥殼110，所述閥殼110的頂部設置有第一通孔，所述閥殼110內設置有管道120， 所述管道120上設有第二通孔，所述管道120的一端接進水口接頭121，另一端接出水口接 頭 122 ；閥芯130，所述閥芯130通過所述第二通孔插入所述管道120內，控制所述管道 102的通斷；以及閥控制件，所述閥控制件位于所述閥殼110內，所述閥控制件包括活塞腔140、位 于所述活塞腔140內的活塞143、彈簧141以及第一連接桿144 ；所述彈簧141連接所述活 塞腔140的頂部與所述活塞143，所述活塞143與所述活塞腔140之間密封；所述第一連接 桿144固定在所述活塞143上，并且所述第一連接桿144的一端與所述閥芯130連接，另一 端穿通所述活塞腔140的頂部，并通過所述第一通孔穿通所述閥殼110的頂部；所述活塞腔 140上設置有通氣孔142，并且所述通氣孔142位于所述活塞143的下方，所述通氣孔142 外接氣源。現有的手動閥100的工作原理為當需使用超純水時，控制所述氣源通過所述通氣孔向所述活塞腔140內通入氣 體，在氣體的壓力下，所述活塞143向上運動，壓縮所述彈簧141，并帶動所述第一連接桿 144向上運動，進一步帶動所述閥芯130向上運動，使其通過所述第二通孔移出所述管道 120，從而使得手動閥100處于開啟狀態，超純水從所述進水口接頭121流入到所述管道120 內，并通過所述出水口接頭122流出，以供使用；[0011]當超純水使用完畢時，關閉氣源，在所述彈簧141的彈力作用下，所述活塞143向 下運動，并帶動所述第一連接桿144向下運動，進一步帶動所述閥芯130向下運動，使其通 過所述第二通孔插入所述管道120內，從而使得手動閥100處于關閉狀態。然而，現有的手動閥100存在如下問題(1)當閥芯130移出所述管道120后，所述手動閥100處于開啟狀態，當閥芯130 插入所述管道120后，所述手動閥100處于關閉狀態，即所述手動閥100要么處于完全開啟 狀態，要么處于完全關閉，因而不能調節超純水的流速；(2)隨著使用時間的增長，所述閥控制件存在損耗，例如彈簧141的彈性變差，活 塞143與活塞腔140之間的密封性降低，因而手動閥100可能處于不正常工作狀態，但是卻 沒有檢測裝置對其進行檢測。而在半導體集成電路的制造工藝中，有的半導體制程要求超純水的流速不斷變 化，從而達到更好的效果，例如當晶片從酸處理槽移至干燥槽后，先需大量的超純水進行沖 洗，且超純水的流速要大，隨后再用少量的超純水進行沖洗。并且有的制程需要超純水的流 速在短時間內變化很多次，因而現有的手動閥100不能滿足要求。因此，有必要對現有的手動閥進行改進。
實用新型內容本實用新型的目的在于提供一種自動調節閥，以解決現有技術中的手動閥沒有自 動調節流量裝置，不能滿足某些半導體制程需不斷改變超純水的流速的要求，并且沒有檢 測裝置，不能檢測手動閥工作狀態的問題。為解決上述問題，本實用新型提出一種自動調節閥，該自動調節閥包括手動閥以 及分別與所述手動閥相連的自動調節流量裝置及檢測裝置。可選的，所述手動閥包括閥殼，所述閥殼的頂部設有第一通孔，所述閥殼內設置有管道，所述管道上設有第 二通孔，所述管道的一端接進水口接頭，另一端接出水口接頭；閥芯，所述閥芯通過所述第二通孔插入所述管道內，控制所述管道的通斷；以及閥控制件，所述閥控制件位于所述閥殼內，所述閥控制件包括活塞腔、位于所述活 塞腔內的活塞、彈簧以及第一連接桿；所述彈簧連接所述活塞腔的頂部與所述活塞，所述活 塞與所述活塞腔之間密封；所述第一連接桿固定在所述活塞上，并且所述第一連接桿的一 端與所述閥芯連接，另一端穿通所述活塞腔的頂部，并通過所述第一通孔穿通所述閥殼的 頂部；所述活塞腔上設置有通氣孔，并且所述通氣孔位于所述活塞的下方，所述通氣孔外接 氣源。可選的，所述自動調節流量裝置包括流量調節裝置，所述流量調節裝置包括圓板、第二連接桿以及旋鈕，所述圓板位于 所述管道內，所述圓板的直徑與所述管道的內徑相等；所述旋鈕位于所述閥殼的頂部，所述 旋鈕上設有第一齒輪；所述第二連接桿的一端與所述圓板相連，另一端穿通所述閥殼后與 所述旋鈕相連；電動機，所述電動機上設有第二齒輪，所述第一齒輪與所述第二齒輪嚙合；編碼器，所述編碼器與所述電動機相連；[0027]流量計，所述流量計與所述出水口接頭相連；以及等比例微分積分模塊，所述等比例微分積分模塊分別與所述流量計、電動機及編 碼器相連。可選的，所述檢測裝置包括光傳感器以及標識裝置，所述光傳感器固定在所述閥 殼的頂部，所述標識裝置與所述光傳感器相連；所述光傳感器包括光發射端及光接收端，所 述光發射端與所述光接收端之間設有一空隙，所述空隙位于所述第一通孔的上方。可選的，所述標識裝置包括第一燈泡及第二燈泡，所述第一燈泡與所述光發射端 相連，所述第二燈泡與所述光接收端相連。本實用新型由于采用以上的技術方案，使之與現有技術相比，具有以下的優點和 積極效果(1)本實用新型提供的自動調節閥包括流量調節裝置，所述流量調節裝置包括圓 板、第二連接桿以及旋鈕，所述第二連接桿連接所述旋鈕與所述圓板，所述圓板位于所述管 道內，通過旋轉所述旋鈕，帶動所述第二連接桿轉動，并進一步帶動所述圓板轉動，通過控 制所述圓板與所述管道的夾角來調節所述超純水的流速，當所述圓板與所述管道平行時， 所述超純水的流速最大，當所述圓板與所述管道垂直時，所述超純水的流速最小，從而實現 了流速的調節；(2)本實用新型提供的自動調節閥包括自動調節流量裝置，所述自動調節流量裝 置可根據所述流量計的當前流速和設定流速，自動對所述流量調節裝置進行調整，從而自 動調節超純水的流速；(3)本實用新型提供的自動調節閥包括檢測裝置，當所述閥芯位于所述管道內，所 述手動閥處于關閉狀態時，所述光傳感器的光發射端發射的光線可以通過所述空隙傳送到 所述光接收端，所述光接收端接收到光線后，所述第二燈泡亮；當所述閥芯移出所述管道， 所述手動閥處于開啟狀態時，所述第一連接桿插入所述空隙內，阻擋所述光發射端發射的 光線，使其不能傳送到所述光接收端，所述第二燈泡滅；從而可以通過所述檢測裝置判斷所 述手動閥是否處于正確的狀態。
圖1為現有的手動閥處于關閉狀態的結構示意圖；圖2為現有的手動閥處于開啟狀態的結構示意圖；圖3為本實用新型實施例提供的自動調節閥處于關閉狀態的結構示意圖；圖4為本實用新型實施例提供的自動調節閥處于開啟狀態的結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施例對本實用新型提出的自動調節閥作進一步詳細說明。 根據下面說明和權利要求書，本實用新型的優點和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用 非常簡化的形式且均使用非精準的比率，僅用于方便、明晰地輔助說明本實用新型實施例 的目的。本實用新型的核心思想在于，提供一種自動調節閥，該自動調節閥包括手動閥以 及分別與所述手動閥相連的自動調節流量裝置及檢測裝置，所述自動調節流量裝置對所述手動閥內的超純水的流速進行自動調節，所述檢測裝置檢測所述手動閥的開關狀態，從而 克服了現有的手動閥不能自動調節流速的缺點，并且通過所述檢測裝置可及時地判斷所述 手動閥是否正常。請參考圖3至圖4，其中圖3為本實用新型實施例提供的自動調節閥處于關閉狀態 的結構示意圖，圖4為本實用新型實施例提供的自動調節閥處于開啟狀態的結構示意圖， 如圖3至圖4所示，本實用新型提供的自動調節閥200包括手動閥以及與所述手動閥分別 相連的自動調節流量裝置及檢測裝置。進一步地，所述手動閥包括閥殼210，所述閥殼210的頂部設置有第一通孔，所述閥殼210內設置有管道220， 所述管道220上設有第二通孔，所述管道220的一端接進水口接頭221，另一端接出水口接 頭 222 ；閥芯230，所述閥芯230通過所述第二通孔插入所述管道220內，控制所述管道 220的通斷；以及閥控制件，所述閥控制件位于所述閥殼210內，所述閥控制件包括活塞腔240、位 于所述活塞腔240內的活塞243、彈簧241以及第一連接桿244 ；所述彈簧241連接所述活 塞腔240的頂部與所述活塞243，所述活塞243與所述活塞腔240之間密封；所述第一連接 桿244固定在所述活塞243上，并且所述第一連接桿244的一端與所述閥芯230連接，另一 端穿通所述活塞腔240的頂部，并通過所述第一通孔穿通所述閥殼210的頂部；所述活塞腔 240上設置有通氣孔242，并且所述通氣孔242位于所述活塞243的下方，所述通氣孔242 外接氣源。進一步地，所述自動調節流量裝置包括流量調節裝置，所述流量調節裝置包括圓板250、第二連接桿251以及旋鈕252，所 述圓板250位于所述管道220內，所述圓板250的直徑與所述管道220的內徑相等；所述旋 鈕252位于所述閥殼210的頂部，所述旋鈕上設有第一齒輪；所述第二連接桿251的一端 與所述圓板250相連，另一端穿通所述閥殼210后與所述旋鈕252相連；通過旋轉所述旋 鈕252，帶動所述第二連接桿251轉動，并進一步帶動所述圓板250轉動，通過控制所述圓板 250與所述管道220的夾角來調節所述超純水的流速，當所述圓板250與所述管道220平行 時，所述超純水的流速最大，當所述圓板250與所述管道220垂直時，所述超純水的流速最電動機290，所述電動機290上設有第二齒輪，所述第一齒輪與所述第二齒輪嚙 合，所述電動機290的旋轉運動帶動所述旋鈕252旋轉；編碼器291，所述編碼器291與所述電動機290相連，所述編碼器291控制所述電 動機290的旋轉角度；流量計270，所述流量計270與所述出水口接頭222相連，所述流量計270可顯示 當前流速，并可設定流速；以及等比例微分積分模塊280，所述等比例微分積分模塊280分別與所述流量計270、 電動機290及編碼器291相連；所述等比例微分積分模塊280讀取所述流量計270的當前 流速及設定流速，根據所述設定流速與所述當前流速的差值計算出所述圓板250需旋轉的 方向及角度；并將所述圓板250需旋轉的方向發送給所述電動機290，將所述圓板250需旋轉的角度發送給所述編碼器291 ；所述編碼器291根據所述圓板250需旋轉的角度計算出 所述電動機290需旋轉的角度，并發送給所述電動機290。進一步地，所述檢測裝置包括光傳感器260以及標識裝置，所述光傳感器260固定 在所述閥殼210的頂部，所述標識裝置與所述光傳感器260相連；所述光傳感器260包括光 發射端261及光接收端262，所述光發射端261與所述光接收端262之間設有一空隙263， 所述空隙263位于所述第一通孔的上方。進一步地，所述標識裝置包括第一燈泡264及第二燈泡265，所述第一燈泡264與 所述光發射端261相連，所述第二燈泡265與所述光接收端262相連；當所述閥芯230位于 所述管道220內，所述手動閥處于關閉狀態時，所述光傳感器260的光發射端261發射的光 線可以通過所述空隙263傳送到所述光接收端262，所述光接收端262接收到光線后，所述 第二燈泡265亮；當所述閥芯230移出所述管道220，所述手動閥處于開啟狀態時，所述第 一連接桿244插入所述空隙263內，阻擋所述光發射端261發射的光線，使其不能傳送到所 述光接收端262，所述第二燈泡265滅；并且在所述光發射端261發射光線時，所述第一燈 泡264亮；從而可以通過所述第一燈泡264與所述第二燈泡265的狀態判斷所述手動閥是 否處于正確的狀態。本實用新型實施例提供的手動調節閥200的使用方法為當需使用超純水時，設定所述流量計270的流速，所述等比例微分積分模塊280讀 取所述流量計270的當前流速及設定流速，其中當前流速為0，根據所述設定流速與所述當 前流速的差值計算出所述圓板250需旋轉的方向及角度；并將所述圓板250需旋轉的方向 發送給所述電動機290，將所述圓板250需旋轉的角度發送給所述編碼器291 ；所述編碼器 291根據所述圓板250需旋轉的角度計算出所述電動機290需旋轉的角度，并發送給所述電 動機290 ；所述電動機290根據所述等比例微分積分模塊280發送的方向及所述編碼器291 發送的角度進行旋轉，并帶動所述旋鈕252旋轉，使得所述圓板250與所述管道220的夾角 達到所需值；控制所述氣源通過所述通氣孔向所述活塞腔240內通入氣體，在氣體的壓力下， 所述活塞243向上運動，壓縮所述彈簧241，并帶動所述第一連接桿244向上運動，進一步帶 動所述閥芯230向上運動，使其通過所述第二通孔移出所述管道220，從而使得手動閥200 處于開啟狀態，超純水從所述進水口接頭221流入到所述管道220內，并通過所述出水口接 頭222流出，以供使用；當需改變超純水的流速時，設定所述流量計270的流速，所述等比例微分積分模 塊280讀取所述流量計270的當前流速及設定流速，根據所述設定流速與所述當前流速的 差值計算出所述圓板250需旋轉的方向及角度；并將所述圓板250需旋轉的方向發送給 所述電動機290，將所述圓板250需旋轉的角度發送給所述編碼器291 ；所述編碼器291根 據所述圓板250需旋轉的角度計算出所述電動機290需旋轉的角度，并發送給所述電動機 290 ；所述電動機290根據所述等比例微分積分模塊280發送的方向及所述編碼器291發送 的角度進行旋轉，并帶動所述旋鈕252旋轉，使得所述圓板250與所述管道220的夾角達到 所需值；當超純水使用完畢時，旋轉所述旋鈕252，使所述圓板250與所述管道220垂直； 并且關閉氣源，在所述彈簧241的彈力作用下，所述活塞243向下運動，并帶動所述第一連接桿244向下運動，進一步帶動所述閥芯230向下運動，使其通過所述第二通孔插入所述管 道220內，從而使得手動閥200處于關閉狀態。本實用新型實施例提供的手動調節閥200的狀態檢測方法為開啟所述光傳感器260的光發射端261，使其發射光線，此時第一燈泡264亮；若所述第二燈泡265亮，則所述手動閥處于關閉狀態，若所述第二燈泡265滅，則 所述手動閥處于開啟狀態；將所述第二燈泡265表示的手動閥開關狀態與實際的手動閥開關狀態相比較，判 斷所述手動閥是否正常。在本實用新型的一個具體實施例中，所述標識裝置為第一燈泡264及第二燈泡 265，然而應該認識到，根據實際情況，所述標識裝置還可以為其它可標識不同狀態的部件，
例如第一蜂鳴器及第二蜂鳴器等。綜上所述，本實用新型提供了一種自動調節閥，該自動調節閥包括手動閥以及分 別與所述手動閥相連的自動調節流量裝置及檢測裝置，所述自動調節流量裝置包括流量調 節裝置、電動機、編碼器、流量計以及等比例微分積分模塊；所述流量調節裝置包括圓板以 及與所述圓板相連的旋鈕，所述圓板位于所述手動閥的管道內，所述圓板的直徑與所述管 道的內徑相等；所述旋鈕與所述電動機相連；所述等比例微分積分模塊與所述編碼器根據 流量計的當前流速與設定流速控制所述電動機需旋轉的方向及角度，所述電動機旋轉帶動 所述旋鈕旋轉，從而實現自動調節流速。所述檢測裝置包括光傳感器以及標識裝置，所述光 傳感器包括光發射端及光接收端，所述標識裝置根據所述光傳感器的狀態及所述手動閥的 狀態顯示不同的標識狀態。從而可以調節所述手動閥的流速并檢測所述手動閥的工作狀 態。顯然，本領域的技術人員可以對實用新型進行各種改動和變型而不脫離本實用新 型的精神和范圍。這樣，倘若本實用新型的這些修改和變型屬于本實用新型權利要求及其 等同技術的范圍之內，則本實用新型也意圖包含這些改動和變型在內。
權利要求一種自動調節閥，其特征在于，包括手動閥，以及分別與所述手動閥相連的自動調節流量裝置及檢測裝置。
2.如權利要求1所述的自動調節閥，其特征在于，所述手動閥包括閥殼，所述閥殼的頂部設有第一通孔，所述閥殼內設置有管道，所述管道上設有第二通 孔，所述管道的一端接進水口接頭，另一端接出水口接頭；閥芯，所述閥芯通過所述第二通孔插入所述管道內，控制所述管道的通斷；以及閥控制件，所述閥控制件位于所述閥殼內，所述閥控制件包括活塞腔、位于所述活塞腔 內的活塞、彈簧以及第一連接桿；所述彈簧連接所述活塞腔的頂部與所述活塞，所述活塞與 所述活塞腔之間密封；所述第一連接桿固定在所述活塞上，并且所述第一連接桿的一端與 所述閥芯連接，另一端穿通所述活塞腔的頂部，并通過所述第一通孔穿通所述閥殼的頂部； 所述活塞腔上設置有通氣孔，并且所述通氣孔位于所述活塞的下方，所述通氣孔外接氣源。
3.如權利要求2所述的自動調節閥，其特征在于，所述自動調節流量裝置包括流量調節裝置，所述流量調節裝置包括圓板、第二連接桿以及旋鈕，所述圓板位于所述 管道內，所述圓板的直徑與所述管道的內徑相等；所述旋鈕位于所述閥殼的頂部，所述旋鈕 上設有第一齒輪；所述第二連接桿的一端與所述圓板相連，另一端穿通所述閥殼后與所述 旋鈕相連；電動機，所述電動機上設有第二齒輪，所述第一齒輪與所述第二齒輪嚙合；編碼器，所述編碼器與所述電動機相連；流量計，所述流量計與所述出水口接頭相連；以及等比例微分積分模塊，所述等比例微分積分模塊分別與所述流量計、電動機及編碼器 相連。
4.如權利要求2所述的自動調節閥，其特征在于，所述檢測裝置包括光傳感器以及標 識裝置，所述光傳感器固定在所述閥殼的頂部，所述標識裝置與所述光傳感器相連；所述光 傳感器包括光發射端及光接收端，所述光發射端與所述光接收端之間設有一空隙，所述空 隙位于所述第一通孔的上方。
5.如權利要求4所述的自動調節閥，其特征在于，所述標識裝置包括第一燈泡及第二 燈泡，所述第一燈泡與所述光發射端相連，所述第二燈泡與所述光接收端相連。
專利摘要本實用新型公開了一種自動調節閥，該自動調節閥包括手動閥及分別與所述手動閥相連的自動調節流量裝置及檢測裝置，所述自動調節流量裝置包括流量調節裝置、電動機、編碼器、流量計及等比例微分積分模塊；所述流量調節裝置包括圓板及與圓板相連的旋鈕，所述圓板位于所述手動閥的管道內，且其直徑與管道的內徑相等；所述旋鈕與所述電動機相連；所述等比例微分積分模塊與編碼器根據流量計的當前流速與設定流速控制所述電動機的旋轉方向與角度，所述電動機旋轉帶動所述旋鈕旋轉，從而實現自動調節流速。所述檢測裝置包括光傳感器及標識裝置，所述標識裝置根據所述光傳感器的狀態及手動閥的狀態顯示不同的標識狀態，從而可以檢測所述手動閥的工作狀態。
文檔編號F16K31/53GK201772119SQ20102050630
公開日2011年3月23日 申請日期2010年8月26日 優先權日2010年8月26日
發明者劉本峰, 吳良輝, 朱小凡 申請人:武漢新芯集成電路制造有限公司;中芯國際集成電路制造(上海)有限公司