詳細(xì)說(shuō)明力士樂(lè)比例閥在半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備中的工作原理

力士樂(lè)比例閥在半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備中主要用于精確控制氣體或液體的流量、壓力等參數(shù)，其工作原理如下：

電 - 機(jī)械轉(zhuǎn)換

比例閥通常由電磁線(xiàn)圈和閥芯等部件組成。當(dāng)設(shè)備控制系統(tǒng)向電磁線(xiàn)圈輸入電信號(hào)時(shí)，電磁線(xiàn)圈會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)。這個(gè)磁場(chǎng)的強(qiáng)度與輸入的電信號(hào)大小成正比。在磁場(chǎng)力的作用下，閥芯會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的位移。例如，當(dāng)輸入的電流增大時(shí)，磁場(chǎng)增強(qiáng)，閥芯受到的電磁力增大，從而使閥芯移動(dòng)的距離增大；反之，電流減小，閥芯移動(dòng)距離減小。

流量 / 壓力控制

流量控制：閥芯的位移會(huì)改變閥門(mén)的開(kāi)度，進(jìn)而控制流體的流量。當(dāng)閥芯開(kāi)度增大時(shí)，流體通道截面積增大，氣體或液體能夠更順暢地通過(guò)閥門(mén)，流量增加；反之，閥芯開(kāi)度減小，流量減小。通過(guò)精確控制閥芯的位移，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)流量的精確調(diào)節(jié)。例如，在半導(dǎo)體芯片制造的光刻環(huán)節(jié)，需要精確控制光刻膠的供給流量，力士樂(lè)比例閥就能根據(jù)工藝要求，通過(guò)調(diào)節(jié)閥芯開(kāi)度，將光刻膠以準(zhǔn)確的流量輸送到位置。

壓力控制：在一些半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備中，比例閥也用于控制壓力。當(dāng)系統(tǒng)壓力發(fā)生變化時(shí)，比例閥會(huì)根據(jù)設(shè)定的壓力值自動(dòng)調(diào)整閥芯位置。如果系統(tǒng)壓力高于設(shè)定值，閥芯會(huì)減小開(kāi)度，限制流體流量，從而降低系統(tǒng)壓力；如果系統(tǒng)壓力低于設(shè)定值，閥芯會(huì)增大開(kāi)度，增加流體流量，使系統(tǒng)壓力升高。例如，在半導(dǎo)體封裝過(guò)程中，需要對(duì)封裝腔室進(jìn)行精確的壓力控制，力士樂(lè)比例閥可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)腔室壓力，并通過(guò)調(diào)整自身開(kāi)度來(lái)維持壓力穩(wěn)定，確保封裝質(zhì)量。

反饋與閉環(huán)控制

為了實(shí)現(xiàn)更精確的控制，半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備中的力士樂(lè)比例閥通常會(huì)與反饋裝置配合使用，形成閉環(huán)控制系統(tǒng)。常見(jiàn)的反饋方式有位移反饋和壓力反饋等。

位移反饋：通過(guò)在閥芯上安裝位移傳感器，實(shí)時(shí)檢測(cè)閥芯的實(shí)際位置，并將位置信號(hào)反饋給控制系統(tǒng)。控制系統(tǒng)將實(shí)際位置與目標(biāo)位置進(jìn)行比較，根據(jù)偏差調(diào)整輸入給電磁線(xiàn)圈的電信號(hào)，從而使閥芯準(zhǔn)確地移動(dòng)到目標(biāo)位置，提高流量或壓力控制的精度。

壓力反饋：在流體管道中安裝壓力傳感器，監(jiān)測(cè)實(shí)際壓力值并反饋給控制系統(tǒng)。控制系統(tǒng)根據(jù)壓力偏差調(diào)整比例閥的開(kāi)度，以保持壓力穩(wěn)定。例如，在半導(dǎo)體刻蝕設(shè)備中，需要精確控制刻蝕氣體的壓力，通過(guò)壓力反饋閉環(huán)控制，力士樂(lè)比例閥可以快速響應(yīng)壓力變化，確保刻蝕過(guò)程在穩(wěn)定的壓力環(huán)境下進(jìn)行，提高刻蝕的均勻性和精度。

通過(guò)以上工作原理，力士樂(lè)比例閥能夠在半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備中實(shí)現(xiàn)對(duì)流體參數(shù)的高精度控制，滿(mǎn)足半導(dǎo)體制造工藝對(duì)各種流體控制的嚴(yán)格要求，確保生產(chǎn)過(guò)程的穩(wěn)定性和產(chǎn)品質(zhì)量的一致性。

以下是一些力士樂(lè)比例閥在半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備中的成功應(yīng)用案例：

JST 濕 bench 硅清洗站

挑戰(zhàn)：JST 制造公司需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè) 138 英尺長(zhǎng)的濕 bench 硅清洗站，該站需使用多個(gè)笛卡爾機(jī)器人，由直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)和控制技術(shù)組合驅(qū)動(dòng)，要滿(mǎn)足精度、魯棒性和潔凈度要求。

解決方案：采用了力士樂(lè)的 CKR 皮帶驅(qū)動(dòng)線(xiàn)性模塊、CKK 滾珠絲杠線(xiàn)性模塊、MKR 皮帶驅(qū)動(dòng)線(xiàn)性模塊、IndraDyn MSK 同步伺服電機(jī)、IndraDrive C 數(shù)字智能伺服驅(qū)動(dòng)器以及力士樂(lè)簡(jiǎn)易搬運(yùn)系統(tǒng)。

結(jié)果：在 138 英尺長(zhǎng)的清洗站中有效使用了高架笛卡爾機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)了高精度、準(zhǔn)確性和可重復(fù)性，系統(tǒng)堅(jiān)固可靠，達(dá)到 10 級(jí)潔凈室標(biāo)準(zhǔn)，且系統(tǒng)可按單個(gè)零件號(hào)訂購(gòu)，簡(jiǎn)化了采購(gòu)和維護(hù)。

某半導(dǎo)體設(shè)備制造商的晶圓提升組件

挑戰(zhàn)：某半導(dǎo)體設(shè)備制造商希望簡(jiǎn)化新晶圓提升組件的設(shè)計(jì)和構(gòu)造，該組件用于在機(jī)器人之間轉(zhuǎn)移晶圓，此前公司從多個(gè)供應(yīng)商處采購(gòu)約 30 個(gè)單獨(dú)組件并在內(nèi)部組裝，希望降低成本、簡(jiǎn)化供應(yīng)鏈并減少設(shè)計(jì)新提升組件的工程費(fèi)用。

解決方案：博世力士樂(lè)利用其專(zhuān)業(yè)知識(shí)為該制造商設(shè)計(jì)并制造了晶圓提升組件，將其作為一個(gè)整體提供，集成了線(xiàn)性執(zhí)行器、晶圓平臺(tái)、電機(jī)以及支撐和安裝硬件等部件。

結(jié)果：幫助制造商實(shí)現(xiàn)了降低成本的目標(biāo)，簡(jiǎn)化了供應(yīng)鏈，減少了工程設(shè)計(jì)方面的開(kāi)支，同時(shí)提升組件性能良好，滿(mǎn)足了半導(dǎo)體生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)晶圓傳輸?shù)母呔纫蟆?/span>

半導(dǎo)體光刻機(jī)晶圓臺(tái)控制

挑戰(zhàn)：半導(dǎo)體光刻機(jī)需要將晶圓臺(tái)定位精度控制在納米級(jí)別，以實(shí)現(xiàn)高精度的光刻工藝，對(duì)控制技術(shù)的精度、響應(yīng)速度和穩(wěn)定性要求。

解決方案：采用博世力士樂(lè)的 VT - HNC 系列控制器驅(qū)動(dòng)直線(xiàn)電機(jī)，配合力士樂(lè)的比例閥等元件，實(shí)現(xiàn)了對(duì)晶圓臺(tái)運(yùn)動(dòng)的精確控制。

結(jié)果：助力光刻機(jī)實(shí)現(xiàn)了 7nm 制程的量產(chǎn)，晶圓臺(tái)能夠在納米級(jí)進(jìn)行步進(jìn)，滿(mǎn)足了先進(jìn)半導(dǎo)體制造工藝對(duì)光刻精度的嚴(yán)格要求，提高了芯片制造的良品率和生產(chǎn)效率。