專利名稱：無塵室用鋼制地板的制造方法
技術領域：
本發明涉及鋼制地板的制造方法，特別涉及一種由鋼鐵材料以連續加工結合硬焊及熱處理技術制成地板的方法，以符合未來無塵室用地板高承載的需求。
背景技術：
近年來隨著尖端科技的進步，在優良高品質的制造環境的殷切需求下，無塵室(Clean Room)的觀念及應用持續地擴張，特別是半導體制造業已是不可或缺的重要設施，且對于產品的品質、可靠性及合格率等影響息息相關。目前各工業國家無塵室地板皆采用鋁合金以壓鑄或重力鑄造法制成，由于鋁合金強度的限制，承載有一定的限度，在負荷超過設計值時會產生碎裂，造成地板上設備的損失；傳統鋁鑄地板以承受力而言，其單位面積600mm2每一點最大載重2噸在最大2mm變形量之下，尚能滿足第3、4代晶圓廠制造設備的需求。但是，由于半導體元件的演進，線路越來越密集，制程越來越精密及細小化，半導體制造設備隨著精密化、自動化而有大型化的趨勢，因此第5、6代晶圓廠對于無塵室地板的負荷重量需求已大幅提升，傳統鋁鑄地板因其單位面積承受力不足，已不敷第5、6代晶圓廠高負載的需求。
現有技術例如圖4所示，其轉繪自日本第49306/1997號專利「無塵室用地板」，其揭示一種廉價、具有良好清潔性能且富實用性的無塵室用地板，鋪設在工場地面所豎立的用來支承該地板高度的支柱上。該專利主要技術為，利用由普通鋼材角鋼所成的板框體2及鋪設在板框體2上面的普通鋼材板的主床面板3以構成具有地板所需強度的骨架部，接著在其主床面板3的上面將薄片不銹鋼板的表面被覆板4予以接合被覆，而完成了主床面板3與表面被覆板4實質上成為一體的多層面板構造，同時其特征是，根據需要在其多層面板上貫通配設有換氣孔8的構造。
另外，圖5為中國臺灣實用新型專利公告第484640號「合金鋼地板結構改良」，其主要由上板12、下板10、面材14及收邊條16等所組成，該上板12、下板10為合金鋼板，下板10具有隆起的底面，沿底面周緣結合有一四角形的底框11，該底面上形成有多個內凹的圓拱形杯面102，于外緣面設有數個可供填充水泥用的開孔112；該下板10與上板12以點焊方式相結合，該面材12鋪設于上板12外表面，并以收邊條16嵌設于包覆有面材12之上，上板12、下板10四周邊緣加以修飾整邊；其中，下板10底面上所設的各圓拱形杯面102由數個口徑漸縮的錐形斜面所構成，借此以達到增加地板強度的功效。
上述公開等屬于低負荷地板，以其每一點最大承受力而言，約500kg以下，只能用于OA辦公室或廠房走道，不能用來承載設備等。
發明內容
本發明的主要目的在于以不同的制造方法提供一種無塵室用鋼制地板的制造方法，可以通過連續加工及熱處理制程制造出高承載負荷的鋼制地板。
為了達成上述目的及其他目的，本發明鋼制地板的制造方法，至少包括下列步驟裁切步驟將鋼材胚料裁切成定尺寸的框條，并將鋼材胚料裁切成固定尺寸的蓋板；
加工步驟將每一片框條沖制出多個嵌接槽，并將蓋板在對角相關位置鉆出多個通氣孔；組裝步驟將多片框條在石墨托板上成縱橫方向排列組裝，通過框條上的嵌接槽彼此上下插接成框架結構，并在此框架結構上覆設蓋板；一次熱處理步驟將組裝完成的框架在其蓋板上加負荷重塊，然后進入一次熱處理爐內予以消除應力；上焊料步驟將一次熱處理完成的框架校正變形量之后，在該框架的接縫上焊料；焊接步驟將上完焊料的框架放置在石墨托板上并在蓋板上加負荷重塊，然后通過一連續爐，同時焊接。
根據本發明，鋼制地板的制程中，在焊接之前已先行進行一次熱處理，消除框條與框條之間、及框條與蓋板之間的應力，使材料能完全發揮其特性，因此焊接之后穩定性更佳、結構更強固。以單位面積承受力而言，本發明鋼制地板600mm2的承載力比傳統鋁鑄地板600mm2的最高承載力2噸高出許多；若以相同載重而言，本發明鋼制地板的重量比傳統鋁鑄地板更輕。這是本發明的第二目的。
根據本發明，鋼制地板的制程中包括兩次熱處理，因此使鋼鐵材料機械性質大幅提升，借以改善傳統鋁合金地板負荷超過設計值時容易碎裂的缺點；即使本發明鋼制地板負荷超過設計值時，先期會有變形前兆而不致產生破裂，不會即時發生危險。這是本發明的第三目的。
根據本發明，鋼制地板的連續加工及熱處理制程中，焊接及熱處理同時完成，相較于傳統一般鋼材加工完成才熱處理，本發明的制程簡單、制造效率高、并能降低成本。這是本發明的第四目的。
圖1a為本發明無塵室用鋼制地板的制造方法的流程示意圖。
圖1b為補充圖1a的流程示意圖。
圖1c為補充圖1b的流程示意圖。
圖2為本發明無塵室用鋼制地板的制造方法的方塊圖。
圖3為本發明無塵室用鋼制地板的制造方法的另一實施形態。
圖4為現有技術，轉繪自日本專利第49306/1997號「無塵室用地板」的示意圖。
圖5為現有技術，轉繪自中國臺灣實用新型專利公告第484640號「合金鋼地板結構改良」的示意圖。
具體實施例方式
以下將配合實施例對本發明技術特點作進一步說明，該實施例僅為較佳代表的范例，并非用來限定本發明的實施范圍，通過參考附圖，結合下列詳細說明而獲得最好的理解。
首先，請參考圖1a～圖1c并對照圖2，本發明無塵室用鋼制地板100，是針對未來無塵室高承載負荷的需求，而以例如碳鋼或合金鋼等鋼鐵材料所制成；根據本發明的制造方法，其第一種實施例至少包括下列步驟裁切步驟先準備鋼材例如SAE 4130合金鋼或其他碳鋼材料等，將此鋼材胚料裁切成定尺寸的框條11；另外，準備例如S45C碳鋼材料，將該鋼材胚料裁切成固定尺寸的蓋板20(如圖1a的步驟一所示)。
加工步驟將每一片框條11沖制出多個嵌接槽12，該嵌接槽12越接近邊端其間距越小；另外，將蓋板20在對角相關位置上鉆出根據設計需要的通氣孔21，以利于集塵時的氣體流動(如圖1a的步驟一所示)。
組裝步驟將多片框條11在石墨托板30上成縱橫方向排列組裝，通過框條11的嵌接槽12彼此上下插接成框架10結構，并在此框架10結構上覆設蓋板20(如圖1a的步驟二、步驟三所示)。
一次熱處理步驟將組裝完成的框架10在其蓋板20表面上鋪設多塊氧化鋁板40，并在該氧化鋁板40上接近于框架10的角落處分別加一負荷重塊41，然后進入熱處理爐50內進行一次熱處理(如圖1a的步驟四所示)。根據本發明，該一次熱處理經測試，根據其材料性質，允許溫度在400℃至490℃之間，并經歷100分鐘至150分鐘，優選的溫度約為440℃左右，在此溫度環境保溫約125分鐘，并經歷一冷卻時間后出爐，以消除框條11與框條11之間、及框條11與蓋板20之間的應力。
上焊料步驟將一次熱處理完成的框架10校正變形量之后，在該框架10的接縫上焊料，例如C-698銅膏等(如圖1b的步驟五所示)。
焊接步驟將上完焊料的框架10放置在石墨托板30上，并于蓋板20表面上鋪設多塊氧化鋁板40，并在該氧化鋁板40上接近于框架10的角落處分別加一負荷重塊41，然后令其通過一連續爐60，同時焊接(如圖1b的步驟六所示)。根據本發明，該連續爐60根據框架10的行進方向，包括一溫度約700℃至900℃間的預熱區、一溫度約在900℃至1200℃間的高熱區、及一冷卻區(圖中未示出)，且該連續爐60以每分鐘約150mm至250mm的輸送速度前進，在一次優選的測試中，最佳的狀態為，該預熱區的溫度設定在800℃左右，該高熱區的溫度設定在約1050℃至1110℃之間，且該連續爐60以每分鐘約200mm的輸送速度前進；其中，該框架通過高熱區時停駐有約3分鐘至15分鐘的時間周期；最后，以略快的輸送速度通過冷卻區而出爐，完成鋼制地板100的制程(如圖1c的步驟七所示)。按照本發明，在多次實驗中歸納得到較佳的加工條件的度量值，列表如下 另外，圖3是根據本發明的鋼制地板100’制造方法的第二種實施例，本實施例的不同之處在于，先將框架10’經過前述方法完成焊接之后再與蓋板20’焊接成一體。根據本發明的制造方法，其第二種實施例至少包括下列步驟(由于本實施例基本上與前述實施例相同，因此未以另外附圖表示)裁切步驟先準備鋼材例如SAE 4130合金鋼或其他碳鋼材料等，將此鋼材胚料裁切成定尺寸的框條11；另外，準備例如S45C碳鋼材料，將該鋼材胚料裁切成固定尺寸的蓋板20(參考圖1a的步驟一)。
加工步驟將每一片框條11沖制出多個嵌接槽12，該嵌接槽12越接近邊端其間距越小；另外，將蓋板20在對角相關位置上鉆出根據設計需要的通氣孔21，以利于集塵時的氣體流動(參考圖1a的步驟一)。
組裝步驟將多片框條11在石墨托板30上成縱橫方向排列組裝，通過框條11的嵌接槽12彼此上下插接成框架10結構(參考圖1a的步驟二)。
一次熱處理步驟將組裝完成的框架10在其蓋板20表面上鋪設多塊氧化鋁板40，并在該氧化鋁板40上接近于框架10的角落處分別加一負荷重塊41，然后進入熱處理爐50內進行一次熱處理(參考圖1a的步驟四)，以消除框條11與框條11之間的應力(其熱處理的溫度及時間等條件因素與前述實施例相同，因此不再贅述)。
上焊料步驟將一次熱處理完成的框架10校正變形量之后，在該框架10的接縫上焊料，例如C-698銅膏等(參考圖1b的步驟五)。
焊接步驟將上完焊料的框架10放置在石墨托板30上，于框架10表面上鋪設多塊氧化鋁板40，并在接近框架10的角落處分別加一負荷重塊41，然后令其通過一連續爐60，同時焊接(參考圖1b的步驟六)(其焊接的溫度及時間等條件因素與前述實施例相同，因此省略)。
二次焊接步驟將焊接完成的框架10’與蓋板20’以氬焊等焊接成一體(如圖3所示)。
根據本發明，利用前述等方法制成的鋼制地板100、100’，其框架10、10’結構中，靠近四個邊的邊緣框條11之間的間距比靠近中心的框條11之間的間距小，即在四個角落及四個邊強化其結構；并且，該制程中，在焊接之前已先行進行一次熱處理，消除框條11與框條11之間、及框條11與蓋板20之間的應力，使材料能完全發揮其特性，因此焊接之后穩定性更佳、結構更強固，以其單位面積內每一點承受力而言，600mm2可負荷2-4噸以上的承載力，在變形量2mm以下，足以符合未來無塵室地板高載重的需求，比傳統鋁鑄地板600mm2的最高承載力2噸高出許多；若以相同載重而言，本發明鋼制地板100的重量能比傳統鋁鑄地板更輕量化。
根據本發明，鋼制地板100、100’的制程中包括兩次熱處理，因此使鋼鐵材料機械性質大幅提升，故即使負荷超過設計值時，先期會有變形前兆而不致產生破裂，不會發生即時危險。另外，本發明鋼制地板100、100’的連續加工及熱處理制程中，焊接及熱處理同時完成，相對于傳統一般鋼材加工完成才熱處理，本發明的制程簡單、制造效率高、并能降低成本。綜上所示，本發明無塵室用鋼制地板的制造方法，確實為一新穎、進步且具產業利用性的發明。
以上僅為本發明代表說明的較佳實施例，并不局限本發明實施范圍，即不偏離本發明范圍所作的同等變化與修改，應仍屬本發明的涵蓋范圍。
權利要求
1.一種無塵室用鋼制地板的制造方法，該地板由一水平方向及垂直方向互為交叉的多個框條所構成的框架、及一置于框架上的蓋板組成，其特征在于，該方法至少包括下列步驟裁切步驟將鋼材胚料裁切成定尺寸的框條，并將鋼材胚料裁切成固定尺寸的蓋板；加工步驟將每一片框條沖制出多個嵌接槽，并將蓋板在對角相關位置鉆出多個通氣孔；組裝步驟將多片框條在石墨托板上成縱橫方向排列組裝，通過框條上的嵌接槽彼此上下插接成框架結構，并在此框架結構上覆設蓋板；一次熱處理步驟將組裝完成的框架在其蓋板上加負荷重塊，然后進入一次熱處理爐內予以消除應力；上焊料步驟將一次熱處理完成的框架校正變形量之后，在該框架的接縫上焊料；焊接步驟將上完焊料的框架放置在石墨托板上，并在蓋板上負荷重塊，然后通過一連續爐，同時焊接。
2.如權利要求1所述的無塵室用鋼制地板的制造方法，其特征在于，在該框架結構中，靠近四邊的框條之間的間距比靠近中心的框條之間的間距小。
3.如權利要求1所述的無塵室用鋼制地板的制造方法，其特征在于，該一次熱處理爐的溫度在400℃至490℃之間。
4.如權利要求3所述的無塵室用鋼制地板的制造方法，其特征在于，該一次熱處理經歷100分鐘至150分鐘的時間。
5.如權利要求1所述的無塵室用鋼制地板的制造方法，其特征在于，該連續爐根據框架行進方向，包括一預熱區、一高熱區及一冷卻區。
6.如權利要求5所述的無塵室用鋼制地板的制造方法，其特征在于，該連續爐以每分鐘150mm至250mm的輸送速度前進。
7.如權利要求5所述的無塵室用鋼制地板的制造方法，其特征在于，該預熱區的溫度在700℃至900℃之間。
8.如權利要求5所述的無塵室用鋼制地板的制造方法，其特征在于，該高熱區的溫度在900℃至1200℃之間。
9.如權利要求6所述的無塵室用鋼制地板的制造方法，其特征在于，該框架通過高熱區時停駐有一時間周期。
10.如權利要求9所述的無塵室用鋼制地板的制造方法，其特征在于，該停駐時間周期為3分鐘至15分鐘。
11.如權利要求1所述的無塵室用鋼制地板的制造方法，其特征在于，該框架由SAE 4130的合金鋼或其他碳鋼材料構成，該蓋板由S45C碳鋼材料構成。
12.一種無塵室用鋼制地板的制造方法，該地板由一水平方向及垂直方向互為交叉的多個框條所構成的框架、及一置于框架上的蓋板組成，其特征在于，該方法至少包括下列步驟裁切步驟將鋼材胚料裁切成定尺寸的框條，并將鋼材胚料裁切成固定尺寸的蓋板；加工步驟將每一片框條沖制出多個嵌接槽，并將蓋板在對角相關位置鉆出多個通氣孔；組裝步驟將多片框條在石墨托板上成縱橫方向排列組裝，通過框條上的嵌接槽彼此上下插接成框架結構；一次熱處理步驟在組裝完成的框架上加負荷重塊，然后進入一次熱處理爐內予以消除應力；上焊料步驟將一次熱處理完成的框架校正變形量之后，在該框架的接縫上焊料；焊接步驟將上完焊料的框架放置在石墨托板上，并在框架上加負荷重塊，然后通過一連續爐，同時焊接；二次焊接步驟將焊接完成的框架與蓋板焊接成一體。
13.如權利要求12所述的無塵室用鋼制地板的制造方法，其特征在于，在該框架結構中，靠近四邊的框條之間的間距比靠近中心的框條之間的間距小。
14.如權利要求12所述的無塵室用鋼制地板的制造方法，其特征在于，該一次熱處理爐的溫度在400℃至490℃之間。
15.如權利要求14所述的無塵室用鋼制地板的制造方法，其特征在于，該一次熱處理經歷100分鐘至150分鐘的時間。
16.如權利要求12所述的無塵室用鋼制地板的制造方法，其特征在于，該連續爐根據框架行進方向，包括一預熱區、一高熱區及一冷卻區。
17.如權利要求16所述的無塵室用鋼制地板的制造方法，其特征在于，該連續爐以每分鐘150mm至250mm的輸送速度前進。
18.如權利要求16所述的無塵室用鋼制地板的制造方法，其特征在于，該預熱區的溫度在700℃至900℃之間。
19.如權利要求16所述的無塵室用鋼制地板的制造方法，其特征在于，該高熱區的溫度在900℃至1200℃之間。
20.如權利要求19所述的無塵室用鋼制地板的制造方法，其特征在于，該框架通過高熱區時停駐有一時間周期。
21.如權利要求20所述的無塵室用鋼制地板的制造方法，其特征在于，該停駐時間周期為3分鐘至15分鐘。
22.如權利要求12所述的無塵室用鋼制地板的制造方法，其特征在于，該框架由SAE 4130的合金鋼或其他碳鋼材料構成，該蓋板由S45C碳鋼材料構成。
23.如權利要求12所述的無塵室用鋼制地板的制造方法，其特征在于，二次焊接步驟是以氬焊將框架與蓋板焊接成一體。
全文摘要
一種無塵室用鋼制地板的制造方法，至少包括下列步驟裁切步驟將鋼材胚料裁切成定尺寸的框條，并將鋼材胚料裁切成固定尺寸的蓋板；加工步驟將每一片框條沖制出多個嵌接槽，并將蓋板在對角相關位置鉆出多個通氣孔；組裝步驟將多片框條在石墨托板上成縱橫方向排列組裝，通過框條上的嵌接槽彼此上下插接成框架結構，并在此框架結構上覆設蓋板；一次熱處理步驟將組裝完成的框架在其蓋板上加負荷重塊，然后進入一次熱處理爐內予以消除應力；上焊料步驟將一次熱處理完成的框架校正變形量之后，在該框架的接縫上焊料；焊接步驟將上完焊料的框架放置在石墨托板上及在蓋板上加負荷重塊，然后通過一連續爐，同時焊接。
文檔編號E04F15/06GK1718359SQ20041006236
公開日2006年1月11日 申請日期2004年7月6日 優先權日2004年7月6日
發明者韓顯壽, 陳建和 申請人:高力熱處理工業股份有限公司