詳細說明力士樂比例閥在半導體生產設備中的工作原理

力士樂比例閥在半導體生產設備中主要用于精確控制氣體或液體的流量、壓力等參數，其工作原理如下：

電 - 機械轉換

比例閥通常由電磁線圈和閥芯等部件組成。當設備控制系統向電磁線圈輸入電信號時，電磁線圈會產生磁場。這個磁場的強度與輸入的電信號大小成正比。在磁場力的作用下，閥芯會產生相應的位移。例如，當輸入的電流增大時，磁場增強，閥芯受到的電磁力增大，從而使閥芯移動的距離增大；反之，電流減小，閥芯移動距離減小。

流量 / 壓力控制

流量控制：閥芯的位移會改變閥門的開度，進而控制流體的流量。當閥芯開度增大時，流體通道截面積增大，氣體或液體能夠更順暢地通過閥門，流量增加；反之，閥芯開度減小，流量減小。通過精確控制閥芯的位移，就可以實現對流量的精確調節。例如，在半導體芯片制造的光刻環節，需要精確控制光刻膠的供給流量，力士樂比例閥就能根據工藝要求，通過調節閥芯開度，將光刻膠以準確的流量輸送到位置。

壓力控制：在一些半導體生產設備中，比例閥也用于控制壓力。當系統壓力發生變化時，比例閥會根據設定的壓力值自動調整閥芯位置。如果系統壓力高于設定值，閥芯會減小開度，限制流體流量，從而降低系統壓力；如果系統壓力低于設定值，閥芯會增大開度，增加流體流量，使系統壓力升高。例如，在半導體封裝過程中，需要對封裝腔室進行精確的壓力控制，力士樂比例閥可以實時監測腔室壓力，并通過調整自身開度來維持壓力穩定，確保封裝質量。

反饋與閉環控制

為了實現更精確的控制，半導體生產設備中的力士樂比例閥通常會與反饋裝置配合使用，形成閉環控制系統。常見的反饋方式有位移反饋和壓力反饋等。

位移反饋：通過在閥芯上安裝位移傳感器，實時檢測閥芯的實際位置，并將位置信號反饋給控制系統。控制系統將實際位置與目標位置進行比較，根據偏差調整輸入給電磁線圈的電信號，從而使閥芯準確地移動到目標位置，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，監測實際壓力值并反饋給控制系統。控制系統根據壓力偏差調整比例閥的開度，以保持壓力穩定。例如，在半導體刻蝕設備中，需要精確控制刻蝕氣體的壓力，通過壓力反饋閉環控制，力士樂比例閥可以快速響應壓力變化，確保刻蝕過程在穩定的壓力環境下進行，提高刻蝕的均勻性和精度。

通過以上工作原理，力士樂比例閥能夠在半導體生產設備中實現對流體參數的高精度控制，滿足半導體制造工藝對各種流體控制的嚴格要求，確保生產過程的穩定性和產品質量的一致性。

以下是一些力士樂比例閥在半導體生產設備中的成功應用案例：

JST 濕 bench 硅清洗站

挑戰：JST 制造公司需要創建一個 138 英尺長的濕 bench 硅清洗站，該站需使用多個笛卡爾機器人，由直線運動和控制技術組合驅動，要滿足精度、魯棒性和潔凈度要求。

解決方案：采用了力士樂的 CKR 皮帶驅動線性模塊、CKK 滾珠絲杠線性模塊、MKR 皮帶驅動線性模塊、IndraDyn MSK 同步伺服電機、IndraDrive C 數字智能伺服驅動器以及力士樂簡易搬運系統。

結果：在 138 英尺長的清洗站中有效使用了高架笛卡爾機器人，實現了高精度、準確性和可重復性，系統堅固可靠，達到 10 級潔凈室標準，且系統可按單個零件號訂購，簡化了采購和維護。

某半導體設備制造商的晶圓提升組件

挑戰：某半導體設備制造商希望簡化新晶圓提升組件的設計和構造，該組件用于在機器人之間轉移晶圓，此前公司從多個供應商處采購約 30 個單獨組件并在內部組裝，希望降低成本、簡化供應鏈并減少設計新提升組件的工程費用。

解決方案：博世力士樂利用其專業知識為該制造商設計并制造了晶圓提升組件，將其作為一個整體提供，集成了線性執行器、晶圓平臺、電機以及支撐和安裝硬件等部件。

結果：幫助制造商實現了降低成本的目標，簡化了供應鏈，減少了工程設計方面的開支，同時提升組件性能良好，滿足了半導體生產過程中對晶圓傳輸的高精度要求。

半導體光刻機晶圓臺控制

挑戰：半導體光刻機需要將晶圓臺定位精度控制在納米級別，以實現高精度的光刻工藝，對控制技術的精度、響應速度和穩定性要求。

解決方案：采用博世力士樂的 VT - HNC 系列控制器驅動直線電機，配合力士樂的比例閥等元件，實現了對晶圓臺運動的精確控制。

結果：助力光刻機實現了 7nm 制程的量產，晶圓臺能夠在納米級進行步進，滿足了先進半導體制造工藝對光刻精度的嚴格要求，提高了芯片制造的良品率和生產效率。