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半導(dǎo)體領(lǐng)域里截止閥應(yīng)用

    在多領(lǐng)域核心控制元件的深度剖析在工業(yè)生產(chǎn)和各類(lèi)基礎(chǔ)設(shè)施中，截止閥是保障流體介質(zhì)有效控制的關(guān)鍵設(shè)備之一。它憑借截?cái)嗷蚪油ü苈分薪橘|(zhì)流動(dòng)的基礎(chǔ)功能，廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體、石油化工、電力、制藥、食品飲料等多個(gè)領(lǐng)域，且因各領(lǐng)域工況需求不同，在設(shè)計(jì)、材料選用、型號(hào)規(guī)格等方面呈現(xiàn)出多樣化的特點(diǎn)。

截止閥的工作原理與基本結(jié)構(gòu)

（一）工作原理：基于閥瓣與閥座的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)閥桿旋轉(zhuǎn)時(shí)，帶動(dòng)閥瓣上升或下降，閥瓣離開(kāi)閥座，閥門(mén)開(kāi)啟，介質(zhì)便可通過(guò)；閥瓣緊密壓在閥座上時(shí)，閥門(mén)關(guān)閉，截?cái)嘟橘|(zhì)流動(dòng)。這種簡(jiǎn)單而有效的控制方式，使得截止閥能夠精確地調(diào)節(jié)和控制管道內(nèi)流體的通斷。

（二）基本結(jié)構(gòu)

1. 閥體：作為截止閥的主體結(jié)構(gòu)，用于容納其他部件，并與管道連接。閥體的形狀和尺寸根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)景和口徑要求而有所差異，常見(jiàn)的有直通式、角式等。

閥體材料的選擇至關(guān)重要，需根據(jù)介質(zhì)特性、工作壓力和溫度等因素確定，如在高溫高壓的工況下，常采用鑄鋼、鍛鋼等材料；在耐腐蝕要求較高的場(chǎng)合，會(huì)選用不銹鋼、塑料等材料。

2. 閥蓋：安裝在閥體頂部，與閥體共同構(gòu)成一個(gè)封閉的空間，保護(hù)內(nèi)部的閥桿、閥瓣等部件。閥蓋與閥體的連接方式有法蘭連接、螺紋連接和焊接等，不同的連接方式適用于不同的工作壓力和溫度范圍。

3. 閥桿：連接手輪或執(zhí)行機(jī)構(gòu)與閥瓣，通過(guò)旋轉(zhuǎn)閥桿實(shí)現(xiàn)閥瓣的升降運(yùn)動(dòng)。閥桿需要具備足夠的強(qiáng)度和剛性，以承受操作力和介質(zhì)壓力，同時(shí)要保證良好的直線(xiàn)度和表面光潔度，確保閥瓣運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性和密封性。

4. 閥瓣：直接與介質(zhì)接觸，是實(shí)現(xiàn)閥門(mén)開(kāi)啟和關(guān)閉的關(guān)鍵部件。閥瓣的形狀有平板形、柱塞形、流線(xiàn)形等多種，不同形狀的閥瓣適用于不同的介質(zhì)和工況。

例如，平板形閥瓣結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適用于一般的介質(zhì)和工況；流線(xiàn)形閥瓣則能減少流體阻力，適用于對(duì)流量要求較高的場(chǎng)合。

5. 密封件：包括閥座密封面和閥桿密封處的密封件。閥座密封面通常采用金屬密封或非金屬密封，金屬密封適用于高溫高壓的工況，具有較高的密封性能和耐磨性；非金屬密封則具有良好的柔韌性和密封性，適用于低溫、腐蝕性介質(zhì)等工況。

閥桿密封處常用的密封件有填料密封和波紋管密封，填料密封結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，但存在一定的泄漏風(fēng)險(xiǎn)；波紋管密封則能實(shí)現(xiàn)零泄漏，適用于對(duì)泄漏要求嚴(yán)格的場(chǎng)合，如半導(dǎo)體、制藥等行業(yè)。

二、截止閥在半導(dǎo)體領(lǐng)域里的應(yīng)用

（一）應(yīng)用環(huán)境特點(diǎn)與特殊要求半導(dǎo)體制造是一個(gè)高度精密且對(duì)環(huán)境要求極為苛刻的過(guò)程。在芯片制造過(guò)程中，哪怕是極其微小的顆粒污染物都可能導(dǎo)致芯片性能下降甚至報(bào)廢。

因此，應(yīng)用于半導(dǎo)體領(lǐng)域的截止閥必須具備超高的潔凈度，閥門(mén)內(nèi)部表面要經(jīng)過(guò)特殊處理，確保無(wú)顆粒脫落。

同時(shí)，半導(dǎo)體工藝對(duì)氣體或液體的流量控制精度要求極高，截止閥需要能夠?qū)崿F(xiàn)精準(zhǔn)的流量調(diào)節(jié)，以保證工藝的穩(wěn)定性和一致性。此外，快速的響應(yīng)能力也是關(guān)鍵，在工藝切換時(shí)能夠迅速準(zhǔn)確地控制介質(zhì)的通斷。

（二）常用型號(hào)規(guī)格及技術(shù)參數(shù)

以半導(dǎo)體行業(yè)里常用的截止閥品牌為例：

1. 世偉洛克（Swagelok）SS - 400系列- 規(guī)格：該系列截止閥的公稱(chēng)通徑范圍一般為1/8” - 1”，能夠滿(mǎn)足半導(dǎo)體制造中常見(jiàn)的管道連接需求。

- 技術(shù)參數(shù)：閥門(mén)的泄漏率極低，可達(dá)到10?? std cm3/s He（氦氣），這一指標(biāo)確保了在高要求的半導(dǎo)體工藝中，氣體介質(zhì)不會(huì)出現(xiàn)泄漏現(xiàn)象，保證了工藝環(huán)境的純凈度。

工作壓力范圍可達(dá)10,000 psi（約68.95 MPa），可適應(yīng)不同壓力等級(jí)的氣體輸送系統(tǒng)。閥門(mén)的開(kāi)啟和關(guān)閉時(shí)間極短，通常在毫秒級(jí)，能夠快速響應(yīng)工藝控制信號(hào)。

2. 德國(guó)沃德（WODE）VSS系列- 規(guī)格：公稱(chēng)通徑涵蓋了1/8” - 1”，有VCR、卡套、螺紋等多種連接方式，壓力從1000PSI到6000PSI不等，產(chǎn)品均為電解拋光、滿(mǎn)足EP、BA等級(jí)別要求。為半導(dǎo)體生產(chǎn)線(xiàn)上的多種管道布局提供了多種規(guī)格的選擇。技術(shù)參數(shù)：密封性能卓越，泄漏率可低至10?1? std cm3/s He。工作溫度范圍為 - 40℃至350℃，能夠適應(yīng)半導(dǎo)體制造過(guò)程中可能出現(xiàn)的不同溫度工況。

該系列閥門(mén)的流量系數(shù)（Cv值）經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)，在保證密封性的同時(shí)，確保了良好的流量控制性能，滿(mǎn)足半導(dǎo)體工藝對(duì)流體流量的精確要求。

（三）典型應(yīng)用場(chǎng)景

1、光刻工藝：光刻是半導(dǎo)體制造中至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，需要精確控制光刻氣體的流量和通斷。截止閥安裝在光刻氣體輸送管道上，能夠根據(jù)光刻工藝的要求，快速、準(zhǔn)確地開(kāi)啟和關(guān)閉，確保光刻氣體在合適的時(shí)間以精確的流量進(jìn)入光刻設(shè)備，從而保證光刻圖案的精度和質(zhì)量。

2、 刻蝕工藝：在刻蝕過(guò)程中，需要使用各種腐蝕性氣體對(duì)硅片表面進(jìn)行蝕刻。截止閥用于控制這些腐蝕性氣體的輸送，其超高的潔凈度和良好的耐腐蝕性，能夠防止閥門(mén)內(nèi)部的污染物進(jìn)入刻蝕系統(tǒng)，同時(shí)確保在長(zhǎng)期接觸腐蝕性氣體的情況下，閥門(mén)的性能不受影響，保證刻蝕工藝的穩(wěn)定性和一致性。

3、濕制程工藝：在清洗、顯影等濕制程中，截止閥用于控制化學(xué)試劑的流動(dòng)。由于化學(xué)試劑通常具有腐蝕性，且對(duì)流量控制精度要求較高，半導(dǎo)體專(zhuān)用截止閥能夠滿(mǎn)足這些要求，確?；瘜W(xué)試劑在合適的時(shí)間以準(zhǔn)確的流量輸送到硅片表面，實(shí)現(xiàn)高效、精確的濕制程處理。