详细说明力士乐比例阀在半导体生产设备中的工作原理

力士乐比例阀在半导体生产设备中主要用于精确控制气体或液体的流量、压力等参数，其工作原理如下：

电 - 机械转换

比例阀通常由电磁线圈和阀芯等部件组成。当设备控制系统向电磁线圈输入电信号时，电磁线圈会产生磁场。这个磁场的强度与输入的电信号大小成正比。在磁场力的作用下，阀芯会产生相应的位移。例如，当输入的电流增大时，磁场增强，阀芯受到的电磁力增大，从而使阀芯移动的距离增大；反之，电流减小，阀芯移动距离减小。

流量 / 压力控制

流量控制：阀芯的位移会改变阀门的开度，进而控制流体的流量。当阀芯开度增大时，流体通道截面积增大，气体或液体能够更顺畅地通过阀门，流量增加；反之，阀芯开度减小，流量减小。通过精确控制阀芯的位移，就可以实现对流量的精确调节。例如，在半导体芯片制造的光刻环节，需要精确控制光刻胶的供给流量，力士乐比例阀就能根据工艺要求，通过调节阀芯开度，将光刻胶以准确的流量输送到位置。

压力控制：在一些半导体生产设备中，比例阀也用于控制压力。当系统压力发生变化时，比例阀会根据设定的压力值自动调整阀芯位置。如果系统压力高于设定值，阀芯会减小开度，限制流体流量，从而降低系统压力；如果系统压力低于设定值，阀芯会增大开度，增加流体流量，使系统压力升高。例如，在半导体封装过程中，需要对封装腔室进行精确的压力控制，力士乐比例阀可以实时监测腔室压力，并通过调整自身开度来维持压力稳定，确保封装质量。

反馈与闭环控制

为了实现更精确的控制，半导体生产设备中的力士乐比例阀通常会与反馈装置配合使用，形成闭环控制系统。常见的反馈方式有位移反馈和压力反馈等。

位移反馈：通过在阀芯上安装位移传感器，实时检测阀芯的实际位置，并将位置信号反馈给控制系统。控制系统将实际位置与目标位置进行比较，根据偏差调整输入给电磁线圈的电信号，从而使阀芯准确地移动到目标位置，提高流量或压力控制的精度。

压力反馈：在流体管道中安装压力传感器，监测实际压力值并反馈给控制系统。控制系统根据压力偏差调整比例阀的开度，以保持压力稳定。例如，在半导体刻蚀设备中，需要精确控制刻蚀气体的压力，通过压力反馈闭环控制，力士乐比例阀可以快速响应压力变化，确保刻蚀过程在稳定的压力环境下进行，提高刻蚀的均匀性和精度。

通过以上工作原理，力士乐比例阀能够在半导体生产设备中实现对流体参数的高精度控制，满足半导体制造工艺对各种流体控制的严格要求，确保生产过程的稳定性和产品质量的一致性。

以下是一些力士乐比例阀在半导体生产设备中的成功应用案例：

JST 湿 bench 硅清洗站

挑战：JST 制造公司需要创建一个 138 英尺长的湿 bench 硅清洗站，该站需使用多个笛卡尔机器人，由直线运动和控制技术组合驱动，要满足精度、鲁棒性和洁净度要求。

解决方案：采用了力士乐的 CKR 皮带驱动线性模块、CKK 滚珠丝杠线性模块、MKR 皮带驱动线性模块、IndraDyn MSK 同步伺服电机、IndraDrive C 数字智能伺服驱动器以及力士乐简易搬运系统。

结果：在 138 英尺长的清洗站中有效使用了高架笛卡尔机器人，实现了高精度、准确性和可重复性，系统坚固可靠，达到 10 级洁净室标准，且系统可按单个零件号订购，简化了采购和维护。

某半导体设备制造商的晶圆提升组件

挑战：某半导体设备制造商希望简化新晶圆提升组件的设计和构造，该组件用于在机器人之间转移晶圆，此前公司从多个供应商处采购约 30 个单独组件并在内部组装，希望降低成本、简化供应链并减少设计新提升组件的工程费用。

解决方案：博世力士乐利用其专业知识为该制造商设计并制造了晶圆提升组件，将其作为一个整体提供，集成了线性执行器、晶圆平台、电机以及支撑和安装硬件等部件。

结果：帮助制造商实现了降低成本的目标，简化了供应链，减少了工程设计方面的开支，同时提升组件性能良好，满足了半导体生产过程中对晶圆传输的高精度要求。

半导体光刻机晶圆台控制

挑战：半导体光刻机需要将晶圆台定位精度控制在纳米级别，以实现高精度的光刻工艺，对控制技术的精度、响应速度和稳定性要求。

解决方案：采用博世力士乐的 VT - HNC 系列控制器驱动直线电机，配合力士乐的比例阀等元件，实现了对晶圆台运动的精确控制。

结果：助力光刻机实现了 7nm 制程的量产，晶圆台能够在纳米级进行步进，满足了先进半导体制造工艺对光刻精度的严格要求，提高了芯片制造的良品率和生产效率。