气体流量控制器的分流器组件及气体流量控制器的制作方法

1.本发明涉及半导体制造领域，具体地，涉及一种气体流量控制器的分流器组件及气体流量控制器。


背景技术：

2.气体流量控制器是一种安装在气路上，实时测量和控制气路中气体流量的仪表，是工业测量中最重要的仪表之一。为了适应各种用途，各种类型的流量控制器相继问世，广泛应用于石油天然气、石油化工、食品饮料、能源和冶金等行业。
3.随着工业的发展和使用行业的逐渐扩大，对气体流量控制器的需求也越来越多。尤其针对半导体领域，需要气体流量控制器具备更高的精度和更好的重复性。为此，可以通过降低气体流量控制器的加工和装配难度，来提高气体流量控制器的一致性，一致性的提高可以使气体流量控制器具有更好的精度和重复性，以适应各个行业的需求。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种气体流量控制器的分流器组件及气体流量控制器，其可以有效降低加工和装配难度，从而可以提高气体流量控制器的一致性。
5.为实现本发明的目的之一，提供一种气体流量控制器的分流器组件，包括：进气接头；分流器组件本体，与所述进气接头密封连接；分流器轴向管，设置在所述分流器组件本体的内部；以及分流器，设置在所述分流器组件本体的内部，其中，所述分流器轴向管的第一端与所述进气接头的端面抵接，所述分流器轴向管的第二端与所述分流器的第一端抵接，所述分流器的第二端与所述分流器组件本体的内侧台面密封抵接，其中，所述分流器包括分流器本体和设置在所述分流器本体上的层流通道。
6.可选地，所述层流通道沿所述分流器本体的轴向贯通至所述分流器本体的两端。
7.可选地，所述层流通道垂直于所述分流器本体的轴向的截面形状包括条形。
8.可选地，所述层流通道的数量为多个，多个所述层流通道沿所述分流器本体的周向呈间隔式设置，每个所述层流通道均沿所述分流器本体的径向延伸设置。
9.可选地，所述层流通道的数量为多个，多个所述层流通道的延伸方向均垂直于所述分流器本体的轴向设置，多个所述层流通道沿平行于所述分流器本体的同一径向呈间隔式设置。
10.可选地，所述分流器本体包括设置在所述分流器组件本体内的热缩环和设置在所述热缩环内的分流器部件，在所述分流器部件上设有层流槽，所述层流槽与所述热缩环的内壁共同构造成所述层流通道。
11.可选地，所述分流器轴向管包括设置在所述分流器组件本体内的伸缩管本体和设置在所述伸缩管本体上的通孔，其中，所述通孔开设在所述伸缩管本体的周向上；所述伸缩管本体的第一端与所述进气接头的端面弹性抵接，所述伸缩管本体的第二端与所述分流器
的第一端弹性抵接。
12.可选地，所述通孔为多个并沿所述伸缩管本体的轴向呈间隔式设置，其中，相邻的所述通孔在周向上相互交错。
13.可选地，相邻的所述通孔在周向上相互交错的角度范围为大于等于60
°
且小于等于120
°
。
14.可选地，在所述进气接头和所述分流器组件本体之间设有第一密封件；在所述分流器的第二端和所述分流器组件本体的内侧台面之间设有第二密封件。
15.根据本发明的第二个方面，还提供一种气体流量控制器，包括上述所述的气体流量控制器的分流器组件。
16.本发明具有以下有益效果：
17.本发明提供的气体流量控制器的分流器组件，上述分流器包括分流器本体和设置在该分流器本体上的层流通道，即，分流器用于形成层流通道的结构为一体式结构，这与现有技术中由多个分流管组成的分体式分流器相比，层流通道一致性高，各层流通道之间的间隙一致，可以提高分流器的一致性，不仅无需安装分流管，从而可以有效降低加工和装配难度，进而可以提高气体流量控制器的一致性；而且，还可以避免安装多个分流管时存在的分流管间隙不一致、不同的分流器中分流管数量不一致等的问题，从而可以提高不同分流器的一致性，进而有助于提高气体流量控制器的精度和重复性。
18.本发明提供的气体流量控制器，其通过采用本发明提供的上述气体流量控制器的分流器组件，可以有效降低加工和装配难度，从而可以提高气体流量控制器的一致性。
附图说明
19.图1为本发明的实施例的气体流量控制器的分流器组件的整体结构示意图；
20.图2为本发明的实施例的气体流量控制器的分流器组件的热缩环的整体结构示意图；
21.图3为本发明的实施例的气体流量控制器的分流器组件的分流器部件的整体结构示意图一；
22.图4为本发明的实施例的气体流量控制器的分流器组件的分流器部件设置在热缩环内的端面结构示意图；
23.图5为本发明的实施例的气体流量控制器的分流器组件的分流器部件的整体结构示意图二；
24.图6为本发明的实施例的气体流量控制器的分流器组件的分流器本体与层流槽为一体式设置的结构示意图一；
25.图7为本发明的实施例的气体流量控制器的分流器组件的分流器本体与层流槽为一体式设置的结构示意图二；
26.图8为本发明的实施例的气体流量控制器的分流器组件的分流器轴向管的整体结构示意图；
27.图9为本发明的实施例的气体流量控制器的分流器组件的分流器轴向管的受力状态示意图；
28.图10为图9中的a处的局部放大结构示意图；
29.图11为现有技术中的分流器组件的整体结构示意图。
具体实施方式
30.为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图来对本发明提供的温度控制装置及应用其的反应腔室进行详细描述。
31.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
32.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
33.在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
34.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
35.如图11所示，现有分流器组件装配方式为：接头10与气体通道件20通过螺钉固定连接，且在二者的密封面之间设置有压缩接口密封垫30，用于对二者之间的间隙进行密封；接头 10与分流器压管40通过面接触的方式限定分流器压管40在气体通道件20中的位置；分流器压管40通过面接触的方式限定分流器外环50在气体通道件20中的位置。并且，分流器外环 50与气体通道件20的内侧台面之间通过分流器密封环60密封；分流器外环50与多根分流管70装配成分流器，其中，分流器外环50在外，分流管70为多个紧密排列在分流器外环50的内部。
36.此外，分流器装配完成的标准是分流管70依靠彼此之间的摩擦力完全固定在外部套管内，不会松动。但是，不同的分流器在完成分流管装配之后，不能保证分流管70的数量是相同的，这导致同批次型号的分流器不具备一致性。而且，分流器中的分流管之间也可能存在空隙，在气体通过分流器中的各个分流管的同时，会有一部分气体从该孔隙中流过，产
生了一定的气体流量误差。
37.另外，上述分流管的装配过程中极其耗时耗力，且很容易造成分流管的意外折弯，而且很难发现分流管之间是否有足够的摩擦力，即是否存在松动的空间，一旦分流管之间出现松动，流量就很难稳定，从而导致分流器的可靠性较差。
38.基于上述情况，本发明实施例提供一种气体流量控制器的分流器组件。
39.如图1至图10所示，图中示意性地显示了该气体流量控制器的分流器组件包括进气接头1、分流器轴向管3以及分流器4。
40.在本发明的实施例中，该分流器组件本体2与该进气接头 1密封连接。该分流器组件本体2与该进气接头1通过紧固件 (螺钉或铆钉等)进行固定连接，并且，在进气接头1和分流器组件本体2之间设置有第一密封件5，用于对分流器组件本体2与进气接头1之间的间隙进行密封。当然，在实际应用中，分流器组件本体2与该进气接头1还可以采用其他密封连接方式，本发明实施例对此没有特别的限制。
41.分流器轴向管3设置在该分流器组件本体2的内部。需要说明的是，该分流器组件本体2的整体类似为筒状，该分流器轴向管3例如可以同轴式设置在该分流器组件本体2的内部。
42.分流器4设置在该分流器组件本体2的内部；分流器轴向管3的第一端与该进气接头1的端面抵接，该分流器轴向管3 的第二端与该分流器4的第一端抵接，该分流器4的第二端与该分流器组件本体2的内侧台面21密封抵接。具体地，分流器4位于分流器轴向管3的下游；分流器组件本体2的内周面上形成有环形凸台，该环形凸台朝向分流器4的端面即为上述内侧台面21，用于限定分流器4在分流器组件本体2内部的位置。
43.该分流器4包括分流器本体41和设置在该分流器本体41 上的层流通道42。具体地，本发明通过对分流器的结构进行改进，本发明的分流器4包括分流器本体41和设置在该分流器本体41上的层流通道42，即，分流器4用于形成层流通道42 的结构为一体式结构，这与现有技术中由多个分流管组成的分体式分流器相比，不仅无需安装分流管，从而可以有效降低加工和装配难度，进而可以提高气体流量控制器的一致性；而且，还可以避免安装多个分流管时存在的分流管间隙不一致、不同的分流器中分流管数量不一致等的问题，从而可以提高不同分流器的一致性，进而有助于提高气体流量控制器的精度和重复性。
44.本发明的流量控制器可以用在需求更高的半导体等尖端行业。
45.如图1以及图3至图7所示，在本发明的一个可选的实施例中，该层流通道42沿该分流器本体41的轴向贯通至该分流器本体41的两端。也就是说，该层流通道42是贯通该分流器本体41的轴向设置，以便与进气接头1以及分流器轴向管3 形成轴向通道，以供经进气接头1流入的气体流过。
46.在一些可选的实施例中，该分流器4上的层流通道42的断面形状(即，垂直于分流器本体41的轴向的截面形状)包括条形，以能够将流经的气体控制在层流状态，即，满足雷诺数re《2320。可选的，上述条形可以诸如为长宽比较大的长方形、长圆形等的细长形状。雷诺数re与层流通道42垂直于分流器本体41的轴向的截面的水力直径和流速有关。以分流器本体41上设置有10条层流通道42为例，总流速达到30slm (升/分)，上述截面的水力直径需要满足小于2，可以达到层流所需雷诺数，保证气体在层流状态。基于此，可以将图3至图7中示例的层流通道42垂直于分流器本体41的轴向的截面设计为：宽为1mm，长为10mm。例如：当
流量是1l/min，可以设计一个层流通道42，该层流通道42垂直于分流器本体41 的轴向的截面的宽度可以取0.5mm～1.5mm，长度可以取10mm ～15mm。在实际应用中，可以根据具体的流量、层流通道42 的数量，适应性地设计每个层流通道42的截面尺寸。
47.在一些可选的实施例中，层流通道42的数量可以为多个，多个层流通道42的排布方式有多种，例如，如图4和图6所示，多个层流通道42可以沿分流器本体41的周向呈间隔式设置，每个层流通道42均沿分流器本体41的径向延伸设置。又如，如图5和图7所示，多个层流通道42的延伸方向均垂直于分流器本体41的轴向设置，多个层流通道42沿平行于分流器本体41的同一径向呈间隔式设置。另外，在一个具体的实施例中，如图5所示，任意相邻两个层流通道42部分交错，且一端朝相反的方向延伸至分流器本体41的外周面上；在另一个具体的实施例中，如图7所示，多个层流通道42的垂直于分流器本体41的轴向的截面的长度不同，且交错设置。当然，本发明实施例对多个层流通道42的排布方式并不局限于于此，在实际应用中，还可以采用其他任意排布方式。
48.如图2、图3和图4所示，在本发明的一个可选的实施例中，该分流器本体41包括设置在该分流器组件本体2内的热缩环411和设置在该热缩环411内的分流器部件412，在该分流器部件412上设有层流槽42a，每个层流槽42a的槽口421 均朝向热缩环411的内壁方向设置，该层流槽42a与该热缩环 411的内壁共同构造成该层流通道42。具体地，该分流器本体 41由热缩环411与分流器部件412两部分组成。上述分流器本体41采用分体式结构，这样可以使层流通道42的加工更简单。
49.在对热缩环411与分流器部件412进行装配时，需使用专用设备加热该热缩环411，以使得该热缩环411受热膨胀，在热缩环411热膨胀之后，操作者佩戴专业手套将分流器部件 412放入热缩环411中，之后，使用专用冷却设备快速冷却整体结构(热胀冷缩原理)，以使热缩环411与分流器部件412 能够嵌套在一起，即完成二者的装配。整个环节从加热到冷却到位不超过5分钟，而现有技术中需要安装多个分流管，对于大流量的分流器，装配分流管的时间大概要一个小时，因此，本发明改进之后的设计大大节约了装配时间。
50.如图2至图5所示，在本发明的一个可选的实施例中，该分流器部件412包括分流器部件本体412a，该层流槽42a设置在该分流器部件本体412a上。具体地，层流槽42a的槽口421 朝向外侧，即，朝向分流器组件本体2的内周面。
51.如图3所示，在本发明的一个可选的实施例中，该层流槽 42a为多个并沿该分流器部件本体412a的周向呈间隔式设置。其中，各个层流槽42a的槽口421均朝向外侧，即，均朝向热缩环411的内表面。
52.如图5所示，在本发明的一个可选的实施例中，该层流槽 42a为多个并沿该分流器部件本体412a的径向呈间隔式设置。具体地，该层流槽42a可以开设在分流器部件本体412a的左半侧和/或右半侧。
53.在另一个可选的实施例中，上述分流器本体41还可以采用一体式结构，例如，如图6和图7所示，多个层流通道42 直接开设在分流器本体41上，每个层流通道42沿分流器本体 41的轴向贯通至分流器本体41的两端。
54.请再次参阅图11，在现有技术中，分流器压管40的尺寸决定了分流器组件密封的好坏。如果分流器压管40尺寸偏大，其很容易向图11的左侧顶出接头10，导致接头10和气体通道件20之间产生缝隙，该缝隙会导致设置在接头10与气体通道件20之间的密封垫30的密
封压力(即，弹性变形量)不足，从而影响密封效果，产生气体外漏，即，从接头10流入气体通道件20的气体会有一部分从密封垫30所在的间隙处流出，导致气体外漏。
55.如果分流器压管40尺寸偏小，由于接头10与气体通道件 20的相对位置是固定的，这会导致接头10没有给分流器压管 40足够的压力，造成分流器压管40无法给分流器外环50足够的压力，使分流器外环50没有压紧分流器密封环60，从而使分流器密封环60的变形量不足以密封，导致分流器压管40可能发生窜动，进而产生内漏。所谓内漏，是指从分流器压管40流出的一部分气体会从除分流器和传感器之外的路径流动，例如从分流器压管40与分流器密封环60之间的间隙流入至气体通道件20与分流器外环50之间。由于内漏的这部分气体不可控，会影响标定精度。具体来说，在气体通道件20上设有出气孔 80，该出气孔80用于连接传感器，经接头10进入的气体有一部分会经出气孔80流出，有一部分会经分流器流出，若分流器内部产生内漏，则会影响经出气孔80流出的气体与分流器流出的气体之间的比值精度，即为标定精度。
56.为了解决上述问题，如图1、图8和图9所示，在本发明的一个可选的实施例中，该分流器轴向管3包括设置在该分流器组件本体22内的伸缩管本体31和设置在该伸缩管本体31 上的通孔32，其中，该通孔32开设在该伸缩管本体31的周向上，该伸缩管本体31的第一端与该进气接头1的端面弹性抵接，该伸缩管本体31的第二端与该分流器4的第一端弹性抵接。具体地，本发明通过在该分流器组件本体2上构造有通孔 32，并使得该通孔32开设在该伸缩管本体31的周向上，从而可以使得该分流器轴向管3在轴向上具有伸缩的功能，可见，本发明的分流器轴向管3相较于现有技术中的实体管而言，其通过采用分流器轴向管3的两端分别与进气接头1的端面和分流器4的第一端弹性抵接，可以实现对分流器4的位置限定，保证分流器4不会窜动，同时借助分流器轴向管3的可伸缩性，可以避免进气接头1、分流器轴向管3和分流器4因接触不充分而导致密封压力不足产生气体泄漏。此外，由于本发明的分流器轴向管3在轴向上具有微弹的特性，因而，可以具备伸缩的功能，这样，在保证密封的同时，也能提高其使用寿命，通过与如下所述的第一密封件5的相互作用，可以使分流器4的位置固定，作用力方向如图9所示。也就是说，通过增设该分流器轴向管3，有效地确保了气体流量控制器外部的密封性，不会使工艺气体外漏，避免造成污染。同时，也使得气体流量控制器内部的密封性更好，避免气体内漏，使分流更合理。
57.如图10所示，通过在伸缩管本体31与分流器本体41相对接的端面构造有环状凸台8，该环状凸台8嵌套于分流器本体41的外周面上，并且环状凸台8的端面与分流器本体41的台阶面相对接，以限定伸缩管本体31的位置。借助该环状凸台8，可以在压紧热缩环411的外缘的基础上，使伸缩管本体 31与分流器本体41之间保持一定的间隙，从而可以保证分流器本体41仅在边缘处受力，进而可以保证内部的分流器部件 412不会受到影响，提高结构可靠性。
58.在本发明的一个实施例中，该通孔32的形状多为弧形条孔。
59.在本发明的一个可选的实施例中，该分流器轴向管3可为压簧，该压簧的材料可以是不锈钢，也可以是其它市面主流材料。该压簧的两端相通，在其本体周围面设有上述所述的通孔 32。
60.如图8所示，在本发明的一个可选的实施例中，该通孔 32为多个并沿该伸缩管本体31的轴向呈间隔式设置，其中，相邻的该通孔32在周向上相互交错。具体地，通过在该伸
缩管本体31的外周面上沿轴向呈间隔式构造有多个该通孔32，与此同时，使得相邻的该通孔32在周向上相互交错，从而可以提高该分流器轴向管3的轴向弹性，即，使得该分流器轴向管3在x方向受到挤压会收缩或伸长，从而确保不会出现外漏和内漏的问题。
61.在本发明的一个可选的实施例中，相邻的该通孔32在周向上相互交错的角度范围为大于等于60
°
且小于等于120
°
。这样，可以确保该分流器轴向管3在轴向上具有较好的弹性，使得该分流器轴向管3在x方向受到挤压会收缩或伸长，从而确保不会出现外漏和内漏的问题。
62.在本发明的一个可选的实施例中，多个该通孔32设置在该伸缩管本体31的第一端、第二端和/或该第一端与该第二端之间的区域。具体地，多个通孔32可以设置在伸缩管本体31 的第一端、第二端或是设置在第一端和第二端之间的区域，只要可以满足提高该分流器轴向管3的轴向伸缩功能即可，对于通孔32的具体设置区域不做限定。
63.如图1所示，在本发明的一个可选的实施例中，在该进气接头1和该分流器组件本体2之间设有第一密封件5。具体地，该第一密封件5设置在进气接头1和分流器组件本体2之间，从而可以达到密封该进气接头1和分流器组件本体2之间的缝隙的作用。
64.该第一密封件5可为密封垫，在进气接头1与分流器组件本体2进行机械锁死时，该密封垫受到挤压会发生变形，即，在纵向上会进行延展，从而达到密封进气接头1与分流器组件本体2之间的间隙的目的。
65.在该分流器4的第二端和该分流器组件本体2的内侧台面 21之间设有第二密封件6。具体地，该内侧台面21设置在分流器组件本体2的内侧并设置在图1所示的右侧端部，这样，当分流器轴向管3和分流器4均安装好以后，会在分流器4的右侧端面与分流器组件本体2的内侧台面21之间形成缝隙，通过将该第二密封件6设置在该缝隙内，从而可以达到密封该缝隙的作用。
66.该第二密封件6可为金属密封环。
67.如图1所示，在本发明的一个可选的实施例中，该气体流量控制器的分流器组件还包括设置在分流器4的右侧端面的过滤部件7。该过滤部件7优选为过滤网，起到过滤杂质的作用。
68.根据本发明的第二方面，还提供一种流量控制器，包括上述所述的气体流量控制器的分流器组件。
69.综上所述，本发明通过对分流器的结构进行改进，本发明的分流器4包括分流器本体41和设置在该分流器本体41上的层流通道42，即，该层流通道42适于供经进气接头1进入的气体流过，相较于现有技术中的分流器通常是在外套管内增设多个分流管，分流管之间通过彼此间的摩擦力进行固定，使用一段时间后分流管之间会产生缝隙，并且每个外套管内的分流管数也无法做到统一的技术方案，本发明的分流器4采用在分流器本体41上增设层流通道42，这与现有技术中由多个分流管组成的分体式分流器相比，不仅无需安装分流管，从而可以有效降低加工和装配难度，进而可以提高气体流量控制器的一致性；而且，还可以避免安装多个分流管时存在的分流管间隙不一致、不同的分流器中分流管数量不一致等的问题，从而可以提高不同分流器的一致性，进而有助于提高气体流量控制器的精度和重复性。
70.可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施
方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。