用于流体控制装置的特性聚合物薄膜嵌入成型制造方法及图纸

本发明专利技术大体上涉及在半导体加工工业所用的流体处理装置的模制工艺中将保护性的包封聚合物薄膜（１００）如ＰＥＥＫ包括在内的系统和方法。将预定大小和形状的热塑性薄膜沿着成型面（１１０）选择性地放入到模具型腔（１０６）中，以便与模制材料的所需目标表面对齐。模制工艺使得薄膜（１００）的表面与可模塑材料的接触表面粘合，使得薄膜（１００）永久性地粘附在可模塑材料上。结果，可以仅在那些需要有一定性能特征如耐磨性、耐热性、耐化学性、防脱气性、刚性增强性、防止流体吸收性、耐紫外线性减摩性等的目标表面上选择性地粘附相应的聚合物薄膜。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术大体上涉及薄膜嵌入成型，更具体地涉及在流体控制装置的模制期间嵌入成型一层较薄的特性聚合物薄膜以提供所需的性能特征。
技术介绍
传统的薄膜嵌入成型常用于制造工艺中，以增加各种消费品的美学上的吸引力。也就是说，可在用于嵌入成型工艺中的透明聚合物薄膜的一个表面上印刷装饰性的贴花图案、指示物、徽标和其它可视图形。后续的发展将薄膜的使用扩大到将功能特征如条码永久性地固定到产品上。在这些情况下，在注射可模塑材料之前将薄膜放入到模具型腔的一部分上。这样便在薄膜和模制件之间形成了粘合，使得可将这种成本不高的装饰或印记选择性地置于模制件上，同时简化了在复杂的轮廓周围和难以触及的位置中使用印记。类似的，这种薄膜嵌入成型和/或装饰性模制简化了制造工艺，这是通过消除了在模具本身的实际表面上蚀刻出或成形出印记的需要来实现的。这便增加了设计和制造的灵活性，并且提高了可被包括在成品内的细节的等级。半导体工业在产品设计和制造工艺的研发和实施中引入了独特的和非常规的纯度和防污染要求。更重要的是，在用于半导体加工的流体控制装置中，材料的选择是很关键的。在这种加工中常规上使用了流量计、阀、管道、接头和其它装置。在半导体加工中使用了高腐蚀性的超纯流体，例如盐酸、硫酸和氢氟酸。这些流体通常在极端的温度范围下使用。这些流体不仅会损坏传统的装置，而且还会对在制造工艺期间暴露于该流体下的人员造成重大的健康危害。而且，与这些超纯流体相接触的设备和材料必须不会污染流体或在流体中增添杂质。因此，半导体加工应用要求装置的结构使用惰性非常好的材料，其能够耐受这些腐蚀性流体的潜在危害效果，不会对流体造成污染，并且适应于较宽的温度范围。而且，这种装置的设计必须减少流体的泄漏路径。通常使用了多种热塑性聚合物，例如聚乙烯(PE)、全氟烷氧基树脂(PFA)、聚碳酸酯(PC)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚醚醚酮(PEEK)，等等。这些特定的热塑性聚合物如PEEK的一项主要优点在于它们的耐磨质量。通常来说，成本较低的传统塑料在受到磨损时会释放出微粒。虽然裸眼通常看不到这些微粒，然而它们会给环境或加工流体带来有潜在危害的污染物。一些这种专用的热塑性聚合物的主要优点在于它们的耐磨质量。然而，专用的热塑性聚合物通常比传统的聚合物昂贵得多。目前，这些流体控制装置的制造商被迫在污染和成本之间作出决定。虽然可能只需要在有限的接触点或表面处有增强的保护，然而整个装置或其主要部分必须由这种优选的聚合物构造而成。例如，可能存在这样的情况，即只有流量计或其它工艺管道的内表面要求由具有特定的耐化学性、耐热性或耐磨性的材料制成。类似的，流体控制阀可能只需要在阀的内腔和/或在阀膜的接触表面处得到保护。然而，传统的系统和技术要求制造商采用优选材料来构造整个管道、流量计或阀。因此，在半导体工业中存在着这样的需求，即将相容性的功能增强型聚合物与现有的产品和材料相粘合，提高所制出的流体控制装置的性能。更具体地说，这种革新通过仅在最有利的那些目标表面上选择性地使用特定的聚合物来显著地降低制造和设计的成本。专利技术概要本专利技术大体上涉及在用于制造流体控制装置的模制工艺中将较薄的保护性包封(containment)热塑性聚合物薄膜如PEEK包括于其中，以增强装置的性能特征如耐磨性并且提供针对腐蚀性流体和环境要素的保护的系统和方法。将预定大小和形状的特性聚合物薄膜选择性地置于模具型腔中，以便与可模塑材料的所需目标表面对齐。这种模制工艺可使薄膜表面与可模塑材料和所得模制件的目标表面永久性地粘合。结果，可以仅在需要有特定性能特征的那些目标表面上选择性地粘附相容的热塑性聚合物薄膜，这些性能特征例如为耐磨性、耐热性、耐化学性、耐紫外线性、防脱气性、刚性增强性和防流体吸附性等。例如，设计用于半导体加工环境的阀可包括位于其至少一部分流体连接处的热塑性聚合物薄膜，以便提供耐磨表面来与其它流体处理部件相连。另外，热塑性聚合物薄膜可包括层合物，其包括中间层以促进具有所需特性的热塑性聚合物薄膜和用于模制流体处理装置的传统聚合物之间的粘合。本专利技术的具体实施例的一个目的和特征在于，它提供了一种选择性地使用所需的聚合物薄膜的成本效率合算的手段，使得不必使用比在流体控制装置的特定部分上所需的更多的聚合物。本专利技术的具体实施例的另一目的和特征在于，可在用于半导体工业中的流体控制装置上选择性地使用优选的耐磨性聚合物薄膜。本专利技术的具体实施例的另一目的和特征在于，可在材料上使用能够提供所需的表面包封特性的薄膜。该薄膜用于防止流体或环境与流体控制装置的选定表面之间的污染。本专利技术的具体实施例的另一目的和特征在于，可在用于半导体工业中的流体控制装置上选择性地使用优选的耐化学性的聚合物薄膜。本专利技术的具体实施例的另一目的和特征在于，可在用于半导体工业中的流体控制装置上选择性地使用优选的低渗透性的聚合物薄膜。本专利技术的具体实施例的另一目的和特征在于，可在用于半导体工业中的流体控制装置上选择性地使用优选的耐紫外线的聚合物薄膜。本专利技术的具体实施例的另一目的和特征在于，可在用于半导体工业中的流体控制装置上选择性地使用优选的耐热性聚合物薄膜。本专利技术的具体实施例的另一目的和特征在于，可在用于半导体工业中的流体控制装置上选择性地使用优选的低脱气性的聚合物薄膜。本专利技术的具体实施例的另一目的和特征在于，可在用于半导体工业中的流体控制装置上选择性地使用优选的低摩擦性的聚合物薄膜。本专利技术的具体实施例的另一目的和特征在于，可在用于半导体工业中的流体控制装置上选择性地使用优选的洁净(无污染物)的聚合物薄膜。本专利技术的具体实施例的另外一个目的和特征在于，可形成具有透明或半透明的PEEK表面区域的流体控制装置。通过使用足够薄以便为透明的PEEK层，然后在采用或不采用中间层的情况下对透明的原始基础材料如PC进行模制，便可形成这种装置。附图简介附图说明图1是注塑模制系统的剖视图。图2是包括有特性薄膜嵌件的一部分注塑模制系统的放大视图。图3是根据本专利技术的特性薄膜嵌入成型系统的剖视图。图4是根据本专利技术的特性薄膜嵌入成型系统的剖视图。图5是根据本专利技术的带有嵌入成型出的特性薄膜的二通阀装置的剖视图。图6是根据本专利技术的带有嵌入成型出的特性薄膜的三通阀装置的剖视图。图7是根据本专利技术的带有嵌入成型出的特性薄膜的一段长度的塑料管道的截面图。图8是根据本专利技术的带有嵌入成型出的特性薄膜的一段长度的塑料管道的端面剖视图。图9是根据本专利技术的包括有嵌入成型出的特性薄膜的一段长度的塑料管道的截面图，该管道具有带倒钩的端部。图10是根据本专利技术的包括有嵌入成型出的特性薄膜的一段长度的塑料管道的端面剖视图，该管道具有带倒钩的端部。图11是根据本专利技术的带有嵌入成型出的特性薄膜的串联流量计的剖视图。图12是根据本专利技术的带有嵌入成型出的特性薄膜的串联流量计的观察管的剖视图。图13是根据本专利技术的带有嵌入成型出的特性薄膜的塑料管接头的剖视图。图14是根据本专利技术的模制多层薄膜的剖视图。优选实施例的详细描述参见图1，2，3和4，图中显示了根据本专利技术的嵌入成型特性聚合物薄膜100的系统和工艺。聚合物薄膜100至少部分地形成为有限的厚度。例如可以设想，单个薄膜层的厚度等于或小于约0.040英寸(千分之四十英寸)。单个薄膜层优选小于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于半导体加工的流体控制装置，包括：至少一个热塑性部件结构，其构成了所述流体处理装置的至少一部分；和至少一层保护性热塑性薄膜，其通过沿着所述热塑性部件结构的一部分的嵌入成型而与之牢固地粘附在一起，从而为所述流体控制装置提 供了包封特性。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：SM巴特，SD埃贡，
申请(专利权)人：诚实公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]