静电放电缓解装置及流体回路的制作方法

1.本公开涉及可用于(举例来说)流体处置系统中的静电放电(esd)缓解装置，且更具体来说涉及供在受益于静电放电缓解的超纯流体处置系统中使用的静电放电(esd)缓解装置。


背景技术：

2.静电放电(esd)对于半导体工业中及其它技术应用中的流体处置系统来说是重要的技术问题。流体系统中的流体与各种操作组件(例如，管道或管路、阀、配件、过滤器等)的表面之间的摩擦接触可导致静态电荷的产生及积聚。电荷产生的程度取决于各种因素，包含但不限于组件及流体的本质、流体速度、流体粘度、流体的电导率、通往接地的路径、液体中的扰动及切变、流体中存在空气及表面积。在nfpa 77的“recommended practice on static electricity(关于静电的推荐做法)”(第77
‑
1页至第77
‑
67页，2014年)中论述且报告这些性质及用以缓解这些性质所导致的非所要静态电荷的方式。
3.进一步地，当流体流动穿过系统时，可在称作流式传输电荷的现象中向下游载送电荷，其中电荷可在电荷起源的地方以外积聚。在各个工艺步骤处，充足电荷积累可导致在管道或管壁、组件表面处或甚至在衬底或晶片上发生esd。
4.在某些应用中，半导体衬底或晶片对静态电荷高度敏感且此esd可导致对衬底或晶片的损坏或破坏。举例来说，由于esd不受控制，因此衬底上的电路可能被破坏且光敏化合物可在定期曝光之前被活化。另外，所积聚静电荷可从流体处置系统内排放到外部环境，从而可能损坏流体处置系统中的组件(例如，管道或管路、配件、组件、容器、过滤器等)，此可导致泄漏、系统中的流体溢出及组件性能降低。在这些情景中，当在受损的流体处置系统中使用易燃、有毒及/或腐蚀性流体时此放电可导致潜在火灾或爆炸。
5.通常，电气系统薄弱环节是接地的完整性。在一些流体处置系统中，为了减少静电荷积聚，流体处置系统中的特定金属或导电组件经接地以缓解系统中的静电荷积聚，因为静电荷不断地从所述金属或导电组件分散到接地。在一些系统中，由导电聚合物构成的导电线缆扎带或“束线带”有时用于将组件连接到接地。此类聚合缆线扎带易受潜变、移动、破坏、环境效应或敏感度、劣化、磨损等影响，且在实践中具有许多缺点。
6.将期望改进供在超纯流体处置系统中使用的esd缓解与接地装置，此赋予经改进组件可靠性、稳定性、性能及可能损坏esd事件的减少。


技术实现要素：

7.本公开的一或多个实施例涉及静电放电(esd)缓解装置。特定来说，实施例针对于一种静电放电缓解装置，其包括导电插入件以将静电荷从导电聚合物管道转移到导电聚合物操作组件以促进流体回路的接地。
8.本公开的一些实施例包括用以连接流体回路中的两个或多于两个导电管道分段的管道连接器，所述管道连接器包括：导电聚合物连接器主体，其具有两个或多于两个附接
部分；两个或多于两个附接配件；导电聚合物插入件，其电接触所述导电连接器主体；及导电托架，其经配置以与所述连接器主体附接并介接以将所述连接器主体电连接到接地。
9.在所述管道连接器的各个实施例中，所述管道连接器包含笔直连接器、t形连接器或肘形连接器。在所述管道连接器的特定实施例中，所述管道连接器是具有流体通路以连接两个管道分段的笔直连接器。在所述管道连接器的特定实施例中，所述管道连接器是具有流体通路以连接两个管道分段的肘形连接器。在所述管道连接器的特定实施例中，所述管道连接器是具有流体通路以连接三个管道分段的t形连接器。在所述管道连接器的特定实施例中，所述连接器主体附接部分包含螺纹区域及接头区域以接纳管道分段。在所述管道连接器的特定实施例中，所述附接配件包含压紧螺母以将管道分段附接到所述管道连接器的所述螺纹及接头区域。
10.在本公开的一些实施例中包括用于具有至少一个入口及至少一个出口的预定流体流动通路的流体回路，所述流体回路包含：
11.a.多个导电聚合物管道分段；
12.b.多个导电聚合物管道连接器，每一管道连接器包括具有内部流体流动通路的连接器主体以及多个管道连接器配件及导电插入件，所述管道连接器在选定管道连接器配件及导电插入件处连接所述多个管道分段，所述多个管道分段及管道连接器通过所述流体回路提供所述流体流动通路；及
13.c.至少一个导电托架，其经配置以固持所述连接器主体并与所述连接器主体介接以将所述管道连接器电连接到接地。
14.本公开的另一实施例是静电放电缓解流体路径，其包括导电聚合物插入件以将静电荷从导电聚合物管道转移到导电聚合物操作组件。
15.本公开的又一实施例是导电流体回路，其包括将静电荷驱散到接地的导电聚合物管道、导电聚合物操作组件、导电聚合物插入件及导电托架。
16.本公开进一步描述制成具有至少一个入口及至少一个出口的静电放电缓解流体路径的方法的实施例，所述方法包含：a)将多个导电聚合物管道分段连接到多个操作组件，每一操作组件包括具有内部流体流动通路的导电聚合物主体部分及多个管道连接器配件及导电聚合物插入件，所述操作组件在选定管道连接器配件处连接所述多个导电管道分段，所述多个管道分段及操作组件通过所述流体回路提供所述流体流动通路；其中每一导电插入件及导电主体部分包括导电含氟聚合物，且其中所述管道连接器配件中的每一者将所述主体部分的相应导体导电连接到所述导电插入件；及b)将所述静电放电缓解流体回路连接到接地。
17.上述发明内容并不打算描述本公开的每一所图解说明实施例或每个实施方案。
附图说明
18.本公开中所包含的图式图解说明本公开的实施例，且连同说明一起用于阐释本公开的原理。图式仅图解说明特定实施例且不限制本公开。
19.图1是根据本公开的各个实施例的导电插入件的等距视图。
20.图2是根据本公开的各个实施例的导电插入件的侧视图。
21.图3a是根据本公开的各个实施例的具有导电管道及导电插入件的导电连接器的
横截面视图。
22.图3b是根据本公开的各个实施例的具有导电管道及导电插入件的导电连接器的横截面视图。
23.图4是根据本公开的各个实施例的具有导电管道及导电插入件的导电连接器的部分横截面视图。
24.图5是根据本公开的各个实施例的具有导电插入件(未展示)及用于将聚合导电主体接地的导电托架的esd缓解管道连接器的等距视图。
25.图6是根据本公开的各个实施例的图4的替代esd缓解管道连接器的分解图。
26.图7是可与本公开的各个实施例的导电插入件一起使用的不同esd缓解管道连接器及导电管道的数字图像。
27.图8是根据各个实施例的可与本公开的各个实施例的导电插入件一起使用的替代esd缓解管道连接器。
28.图9是根据各个实施例的可与本公开的各个实施例的导电插入件一起使用的另一替代esd缓解管道连接器。
29.图10是可与本公开的各个实施例的导电插入件一起使用的另一替代esd缓解装置。
30.图11是可与本公开的各个实施例的导电插入件一起使用的流体处置系统。
31.本公开的实施例经受各种修改及替代形式，且已(举例来说)在图式中展示且将详细地描述特定详情。应理解，并不打算将本公开限制于所描述的特定实施例；打算涵盖归属于本公开的精神及范围内的所有修改、等效形式及替代形式。
具体实施方式
32.应参考图式阅读以下详细说明，在所述图式中，不同图式中的类似元件经编号为相同的。详细说明及未必按比例的图式描绘说明性实施例且并不打算限制本发明的范围。所描绘的说明性实施例仅打算为示范性的。任何说明性实施例的选定特征可并入到额外实施例中，除非清楚地陈述为相反情况。
33.本公开报告供与具有从流体供应器到与或多个下游工艺阶段的流体流动通路的流体处置系统一起使用的静电放电(esd)缓解装置的实施例。此系统的实施例包含流体回路，所述流体回路包含导电连接的操作组件及esd缓解管道分段。举例来说，在国际专利申请案wo 2017/210293中报告常规及一些esd缓解流体回路，所述国际专利申请案以引用方式并入本文中，除其中所含有的明确定义或专利权利要求外。举例来说，在应特格手册的fluoroline静电(esd)管道(2015年到2017年)中报告其它esd缓解流体回路。申请人所拥有的其它美国专利申请案(2019年2月27日提出申请的美国专利申请案16/287,847及2019年5月23日提出申请的第62/851,667,783号美国临时专利申请案两者)均出于所有目的据此以引用方式并入。
34.图1图解说明本公开的导电插入件1的一个实施例。图2是图1中所图解说明的导电插入件1的侧视图。所述导电插入件由导电材料的轴环200形成形成导电插入件1的轴环200具有长度l、界定内径的内表面1b及界定外径的外表面1a，使得轴环200可耦合到导电管道分段且接着还耦合到导电操作组件以在其之间进行电连接，使得电荷可从管道分段转移到
导电组件且最终到达接地。轴环200可具有任何适合长度以便使得导电插入件能够牢固地连接到导电管道分段及导电操作组件两者。形成导电插入件1的轴环200的外径经设定大小使得导电插入件1的第一部分摩擦配合于导电管道的内部中，且导电插入件1的第二部分与导电操作组件介接，从而在用于将导电管道分段连接到导电操作组件时提供防漏连接。在一些情形中，如图1的说明性实施例中所描绘，形成导电插入件1的轴环的外表面1a可包含围绕形成导电插入件1的轴环200的外圆周均匀地分布的多个凸起肋状件2。当导电插入件的至少一部分接纳于导电操作组件内时肋状件2提供集中接触点。另外，如图1中所展示，导电插入件1包含外接在轴环200的外表面1a上的脊状件3，脊状件3具有比其所连接的导电管道的内径大的外径。此脊状件3帮助促进导电插入件1与管道(例如分别在图3a及3b中展示的管道50a及50b)之间的牢固摩擦配合。内表面1b界定导电插入件1的内径，导电插入件1经设定大小以啮合到导电操作组件的连接部分。此连接部分也提供在用于将导电管道连接到导电可操作组件时防漏的摩擦配合。
35.图3a是与导电管道分段50a及导电插入件60a耦合的导电连接器40a的横截面视图。导电插入件60a具有本文中所描述的许多与图1及2中所展示的导电插入件1相同的特征。图3a图解说明导电管道分段50a与设置于导电插入件60a的外表面70a上的脊状件30a的所要摩擦配合及导电插入件的内表面70b与导电操作组件的连接部分的所要摩擦配合。另外，在如图3a中所展示的一些实施例中，导电插入件60a可包含唇形件90，从而界定唇形件90的内表面90a与导电插入件60a的外表面70a之间的空间，所述空间经设定大小以接纳并保持导电管道分段50a的与导电插入件60a耦合的端80a。
36.图3b是与导电管道分段50b及导电插入件60b耦合的导电连接器40b的横截面视图。导电插入件60b具有本文中所描述的许多与图1及2中所展示的导电插入件1相同的特征，所述特征包含脊状件30b。图3b图解说明由脊状件30b促进的导电管道分段50b与导电插入件60b的外表面100a的所要摩擦配合及导电插入件60b的内表面100b与导电操作组件40b的连接部分的所要摩擦配合。在此所图解说明的实施例中，导电管道50b的内径及导电插入件60b的内径是大致相同的直径。另外，导电插入件60b的远端110经设定大小且经塑形使得第一前缘110a可接纳于导电连接器40b的凹部120内且第二前缘110b邻接连接器40b的近端122从而形成榫舌嵌入凹槽密封件。
37.图4是具有导电管道8及导电插入件9的另一实施例导电连接器7的部分横截面视图。图4进一步图解说明根据本公开的各个实施例的包含连接螺母10的系统，连接螺母10提供导电管道与导电插入件且与导电连接器的所要牢固防漏连接。
38.根据各个实施例的用于制成如本文中所描述的导电插入件的材料对于溶剂、酸溶液、碱溶液或其混合物基本上是惰性的。此些溶剂包含但不限于环己酮、异丙醇、丙二醇单甲醚、丙二醇单甲醚醋酸酯、正丁醇、辛烷、丙酮、庚烷、己烷或其混合物。各种材料可用于制成包含固有地导电聚合物、导电填充型聚合物两者及金属材料的导电插入件。示范性导电填充型聚合物包含导电填充型含氟聚合物，其包含全氟烷氧基烷烃(pfa)及聚三氟氯乙烯(pctfe)。所述含氟聚合物可填充有碳纤维、镀镍石墨、碳粉、碳纳米管、石墨烯或其混合物。在一些情形中，作为碳材料的补充或替代，pfa可填充有金属颗粒或钢纤维。在一个实施例中，导电插入件1由填充有碳纤维的pfa制作而成。
39.举例来说，适合导电金属材料包含不锈钢、钛、镍或其合金或其混合物示范性可商
购金属材料包含(举例来说)或用于是指各种镍
‑
钼合金，用于是指一系列奥式体镍铬基高温合金。是指主要由镍及铜以及少量铁、锰、碳及硅构成的镍合金群组。
40.所属领域的技术人员将容易地了解，可用于制成导电插入件的各种制造工艺包含但不限于模制、浇铸或机械加工工艺。
41.图5是具有导电插入件(未展示)及用于将聚合导电连接器接地的导电托架12的esd缓解管道连接器11的等距视图。导电托架12在此图中是基本上多边形(例如，多面)导电托架。导电托架12也可表示esd接地带条的至少一部分。图5还图解说明是圆形压紧螺母的第一压紧螺母13。第一压紧螺母13在此实施例中可为第二压紧螺母14的类似及/或镜像图像，如所展示。在各个实施例中，压紧螺母13、14可包含经配置而以螺纹方式与阳螺纹(未展示)介接的阴螺纹内部部分。
42.图6是图5的esd缓解管道连接器11的替代实施例的分解图。图6图解说明第一压紧螺母13是圆形压紧螺母或附接螺纹连接器配件。在此实施例中，第一压紧螺母13可为第二压紧螺母14的类似及/或镜像图像，如所展示。在各个实施例中，压紧螺母13、14可各自包含经配置而以螺纹方式与阳螺纹15、16介接的阴螺纹内部部分。图6还图解说明第一及第二压紧螺母或附接螺纹连接器配件13、14包含一或多个中空区段(其包含“取芯”)。在各个实施例中，各种组件的取芯可具有益处，尤其在大尺度实施例中，且可改进模制特性及/或包含材料节省及类似者。图6进一步图解说明导电插入件17、18以及导电接地托架19及接地螺旋及螺母20a、20b。导电托架19包含与连接器主体介接且选择性地拉紧以将托架附接到连接器主体的夹具部分。
43.图7是可与如在图6及本公开的各个实施例中所图解说明的导电插入件一起使用的不同esd缓解管道连接器及导电管道的数字图像。此数字图像图解说明三个类型的替代连接器；笔直连接器21、t形连接器22及肘形连接器23。图7表示仅三个可能连接器实例性形状及类型，尽管本公开中也预期许多其它变化形式。
44.图8是可与如在图6及本公开的各个实施例中所图解说明的导电插入件一起使用的替代esd缓解管道连接器。如图8中所展示，管道连接器是具有流体通路以连接两个管道分段(未展示)的肘形连接器24。管道连接器24在配置及功能方面类似于笔直管道连接器，但聚合连接器导电主体具有呈特定角度(例如90
°
)的弯曲部，如所展示。如所展示，一或多个闸垫25包含于聚合连接器导电主体上。闸垫25可用于修整各种模制部件的浇口。修整可通过徒手刀切、通过机器或任何其它适合技术来完成。
45.图9是可与如在图6及本公开的各个实施例中所图解说明的导电插入件一起使用的另一替代esd缓解管道连接器。如图9中所展示，管道连接器是具有流体通路以连接三个管道分段(未展示)的t形连接器26。管道连接器在配置及功能方面类似于管道笔直及肘形连接器，但聚合连接器导电主体具有带有内部交叉点的t形三通连接器，如所展示。第三附接部分包含第三附接螺纹连接器。如所展示，一或多个闸垫27包含于聚合连接器导电主体上。闸垫27可用于修整各种模制部件的浇口。修整可通过徒手刀切、通过机器或任何其它适合技术来完成。
46.图10是可与如在图6及本公开的各个实施例中所图解说明的导电插入件一起使用
的另一替代esd缓解装置。图10描绘阀28。阀28包含导电主体部分及从主体部分向外延伸的两个连接器配件在特定实施例中，压紧螺母或附接连接器配件的外部表面包含结构表面29。
47.数个类型的连接器配件在本文中预期为由各种聚合物制成，是可获得的且是已知的，例如配件、配件、配件、扩口配件及其它配件。举例来说，在第5,154,453、6,409,222、6,412,832、6,601,879、6,758,104及6,776,440号美国专利中图解说明示范性配件；所述美国专利据此以引用方式并入。
48.图11图解说明公开用于具有至少一个入口及至少一个出口的预定流体流动通路的流体回路或流体处置系统。在此实施例中，流体处置系统150为流体提供从流体供应器152流动到定位在流体供应源下游的一或多个工艺阶段156的流动路径。系统150包含流体回路160，流体回路160包含流体处置系统150的流动路径的一部分。流体回路160包含管道分段164及经由管道分段164互连的多个操作组件168。在图11中，操作组件168包含肘形配件170、t形配件172、阀174、过滤器176、流量传感器178及笔直配件179。然而，在各个实施例中，流体回路160可包含额外操作组件168或在数量及类型上较少的操作组件168。举例来说，流体回路160可代替或另外包含泵、混合器、施配头、喷头喷嘴、压力调节器、流量控制器或其它类型的操作组件。在装配时，操作组件168由在其相应管道连接器配件186处连接到组件168的多个管道分段164连接在一起。多个管道分段164及操作组件168连接在一起而提供穿过流体回路160从流体供应器152且朝向工艺阶段156的流体通路。在特定实施例中，操作组件168各自包含界定流体流动通路的主体部分182及一或多个管道连接器配件186。在一些实施例中，管道连接器配件186中的至少一者是用于将流体接纳到主体部分182中的入口部分且管道连接器配件186中的至少另一者是用于输出经由入口部分接纳的流体的出口部分。举例来说，t形配件172包含一个管道连接器配件186(其是从流体供应器152接纳流体的入口部分)及两个管道连接器配件186(其是朝向工艺阶段156输出流体的出口部分)。在特定实施例中，入口部分及出口部分各自连接或可连接到管道分段164。然而，在举例来说其中流体回路160中的操作组件168包含喷嘴的一些实施例中，仅需要入口部分可连接到管道分段164。在一些实施例中，操作组件168中的一或多者包含单个管道连接器或配件179。在此实施例中，每一主体部分182另外使用导电材料来构造以形成在管道连接器配件186之间延伸且在管道连接器配件186中的每一者之间提供导电路径的导体部分。在各个实施例中，导电路径接合到主体部分182且与主体部分182统一并由导电聚合材料构成。举例来说，在一些实施例中，导体部分由与导电材料一起装载的pfa构造。此经装载pfa包含但不限于与碳纤维、镀镍石墨、碳纤维、碳粉、碳纳米管、金属颗粒及钢纤维一起装载的pfa。在各个实施例中，本公开中的操作组件是指具有流体输入及流体输出且与用于引导流体流或提供流体流的管道连接的任何组件或装置。操作组件的实例包含但不限于配件、阀、过滤器、热交换、传感器、泵、混合器、喷嘴及施配头。举例来说，在第5,672,832、5,678,435、5,869,766、6,412,832、6,601,879、6,595,240、6,612,175、6,652,008、6,758,104、6,789,781、7,063,304、7,308,932、7,383,967、8,561,855、8,689,817及8,726,935号美国专利中图解说明操作组件的这些及额外非限制性实例，所述美国专利中的每一者以引用方式并入本文中，除所列出文档中含有的明确定义或专利权利要求外。
49.操作组件可由包含(举例来说)全氟烷氧基烷烃(pfa)，乙烯与四氟乙烯聚合物
(etfe)，乙烯、四氟乙烯与六氟丙烯聚合物(efep)，氟化乙烯丙烯聚合物(fep)，四氟乙烯聚合物(ptfe)或其它适合聚合材料的导电含氟聚合物构造。举例来说，在一些实施例中，导电含氟聚合物是装载有导电材料的pfa(例如，经装载pfa)。此经装载pfa包含但不限于装载有碳纤维、镀镍石墨、碳纤维、碳粉、碳纳米管、金属颗粒及钢纤维的pfa。在各个实施例中，导电材料具有小于约1
×
108欧姆每平方的表面电阻率水平，而非导电材料具有大于约1
×
10
10
欧姆每平方的表面电阻率水平。在特定实施例中，导电材料具有小于约1
×
109欧姆每平方的表面电阻率水平，而非导电材料具有大于约1
×
109欧姆每平方的表面电阻率水平。当所公开流体处置系统经配置以供在超纯流体处置应用中使用时，管道分段及操作组件两者通常由聚合材料构造以满足纯度及耐腐蚀性标准。
50.在各个实施例中，本公开中的管道分段通常是指适合用于容纳或运输流体的任何柔性或非柔性管子或管。管道分段是导电的，从而沿着流体回路中的每一管道分段的长度提供导电路径。导电管道可由包含金属或经装载聚合材料的材料构造。经装载聚合材料包含装载有钢丝、铝片、镀镍石墨、碳纤维、碳粉、碳纳米管或其它导电材料的聚合物。在一些例子中，管道分段是部分导电的，具有由不导电或低导电材料构造(例如由各种烃与非烃聚合物构造，例如但不限于聚酯、聚碳酸酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚氨酯、聚烯烃、聚苯乙烯、聚酯、聚碳酸酯、聚酮、聚脲、聚乙烯树脂、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸甲酯及含氟聚合物)的主要部分。示范性含氟聚合物包含但不限于全氟烷氧基烷烃聚合物(pfa)，乙烯四氟乙烯聚合物(etfe)，乙烯、四氟乙烯与六氟丙烯聚合物(efep)，氟化乙烯丙烯聚合物(fep)及四氟乙烯聚合物(ptfe)或其它适合聚合材料，且具有(举例来说)二次共挤导电部分。在特定实施例中，管道分段的内部含氟聚合物导电条带具有在约0.1到1厘米的范围中的宽度。在选定实施例中，每一管道分段具有在约1到100英尺的范围中的长度。在其它选定实施例中，管道分段具有约1/8英寸到约2英寸的外部直径。在其它实施例中，管道分段具有约1.2
×
104到6.7
×
105欧姆的所测量电阻。在又其它实施例中，管道分段具有约2.5到4.3
×
104欧姆的所测量电阻。
51.在特定实施例中，管道分段的内部含氟聚合物导电条带具有在约0.15到0.80厘米的范围中的宽度。在选定实施例中，每一管道分段具有在约1到500英尺(0.3到152.4厘米)的范围中的长度。在其它选定实施例中，管道分段具有约1/8英寸到约2英寸的外部直径在其它实施例中，管道分段具有介于约2.7
×
103到3.94
×
104欧姆每平方之间的所测量表面电阻。根据本公开，所测量表面电阻使用以下方法来确定：
52.1)样本制备：在通过射出成型、压缩模制或挤压而制备的测试样本上或直接在最后所制造产品上实施测量。
53.2)调节程序：在测试之前，在23℃、50％rh下调节样本达4个小时。
54.3)表面电阻测量：使用粘合剂掩模将银漆的两个平行电极施加到样本上在23℃、50％rh下实施测量在电极之间形成的电阻(欧姆)。
55.4)根据以下方程式计算表面电阻，此考虑了电极的几何结构：
56.表面电阻＝r*l/g；其中表面电阻是欧姆每平方，r是材料对电荷流的电阻，l是电极的长度(cm)，且g是电极之间的距离(cm)。
57.在如此描述本公开的数个说明性实施例之后，所属领域的技术人员将容易地了解，可在附加于本公开的权利要求书的范围内制成并使用又其它实施例。已在前述说明中
陈述由此文件涵盖的本公开的众多优点。然而，将理解，本公开在许多方面仅为说明性的。可在细节上、尤其关于形状、大小及部件布置进行改变而不超过本公开的范围。当然，以用来表达所附权利要求书的语言来界定本公开的范围。