CN116142637A - 一种工件充气方法 - Google Patents
一种工件充气方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116142637A CN116142637A CN202310415579.7A CN202310415579A CN116142637A CN 116142637 A CN116142637 A CN 116142637A CN 202310415579 A CN202310415579 A CN 202310415579A CN 116142637 A CN116142637 A CN 116142637A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- valve
- workpiece
- station
- pipeline
- air
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 40
- 239000001307 helium Substances 0.000 claims abstract description 88
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 88
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 69
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims abstract description 51
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 41
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 24
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 15
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 9
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 9
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 abstract description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 9
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 5
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 4
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 3
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
- B65D—CONTAINERS FOR STORAGE OR TRANSPORT OF ARTICLES OR MATERIALS, e.g. BAGS, BARRELS, BOTTLES, BOXES, CANS, CARTONS, CRATES, DRUMS, JARS, TANKS, HOPPERS, FORWARDING CONTAINERS; ACCESSORIES, CLOSURES, OR FITTINGS THEREFOR; PACKAGING ELEMENTS; PACKAGES
- B65D81/00—Containers, packaging elements, or packages, for contents presenting particular transport or storage problems, or adapted to be used for non-packaging purposes after removal of contents
- B65D81/18—Containers, packaging elements, or packages, for contents presenting particular transport or storage problems, or adapted to be used for non-packaging purposes after removal of contents providing specific environment for contents, e.g. temperature above or below ambient
- B65D81/20—Containers, packaging elements, or packages, for contents presenting particular transport or storage problems, or adapted to be used for non-packaging purposes after removal of contents providing specific environment for contents, e.g. temperature above or below ambient under vacuum or superatmospheric pressure, or in a special atmosphere, e.g. of inert gas
- B65D81/2007—Containers, packaging elements, or packages, for contents presenting particular transport or storage problems, or adapted to be used for non-packaging purposes after removal of contents providing specific environment for contents, e.g. temperature above or below ambient under vacuum or superatmospheric pressure, or in a special atmosphere, e.g. of inert gas under vacuum
- B65D81/2038—Containers, packaging elements, or packages, for contents presenting particular transport or storage problems, or adapted to be used for non-packaging purposes after removal of contents providing specific environment for contents, e.g. temperature above or below ambient under vacuum or superatmospheric pressure, or in a special atmosphere, e.g. of inert gas under vacuum with means for establishing or improving vacuum
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
- B65B—MACHINES, APPARATUS OR DEVICES FOR, OR METHODS OF, PACKAGING ARTICLES OR MATERIALS; UNPACKING
- B65B31/00—Packaging articles or materials under special atmospheric or gaseous conditions; Adding propellants to aerosol containers
- B65B31/04—Evacuating, pressurising or gasifying filled containers or wrappers by means of nozzles through which air or other gas, e.g. an inert gas, is withdrawn or supplied
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
- B65D—CONTAINERS FOR STORAGE OR TRANSPORT OF ARTICLES OR MATERIALS, e.g. BAGS, BARRELS, BOTTLES, BOXES, CANS, CARTONS, CRATES, DRUMS, JARS, TANKS, HOPPERS, FORWARDING CONTAINERS; ACCESSORIES, CLOSURES, OR FITTINGS THEREFOR; PACKAGING ELEMENTS; PACKAGES
- B65D81/00—Containers, packaging elements, or packages, for contents presenting particular transport or storage problems, or adapted to be used for non-packaging purposes after removal of contents
- B65D81/18—Containers, packaging elements, or packages, for contents presenting particular transport or storage problems, or adapted to be used for non-packaging purposes after removal of contents providing specific environment for contents, e.g. temperature above or below ambient
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
- B65D—CONTAINERS FOR STORAGE OR TRANSPORT OF ARTICLES OR MATERIALS, e.g. BAGS, BARRELS, BOTTLES, BOXES, CANS, CARTONS, CRATES, DRUMS, JARS, TANKS, HOPPERS, FORWARDING CONTAINERS; ACCESSORIES, CLOSURES, OR FITTINGS THEREFOR; PACKAGING ELEMENTS; PACKAGES
- B65D81/00—Containers, packaging elements, or packages, for contents presenting particular transport or storage problems, or adapted to be used for non-packaging purposes after removal of contents
- B65D81/18—Containers, packaging elements, or packages, for contents presenting particular transport or storage problems, or adapted to be used for non-packaging purposes after removal of contents providing specific environment for contents, e.g. temperature above or below ambient
- B65D81/20—Containers, packaging elements, or packages, for contents presenting particular transport or storage problems, or adapted to be used for non-packaging purposes after removal of contents providing specific environment for contents, e.g. temperature above or below ambient under vacuum or superatmospheric pressure, or in a special atmosphere, e.g. of inert gas
- B65D81/2069—Containers, packaging elements, or packages, for contents presenting particular transport or storage problems, or adapted to be used for non-packaging purposes after removal of contents providing specific environment for contents, e.g. temperature above or below ambient under vacuum or superatmospheric pressure, or in a special atmosphere, e.g. of inert gas in a special atmosphere
- B65D81/2076—Containers, packaging elements, or packages, for contents presenting particular transport or storage problems, or adapted to be used for non-packaging purposes after removal of contents providing specific environment for contents, e.g. temperature above or below ambient under vacuum or superatmospheric pressure, or in a special atmosphere, e.g. of inert gas in a special atmosphere in an at least partially rigid container
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D27/00—Simultaneous control of variables covered by two or more of main groups G05D1/00 - G05D25/00
- G05D27/02—Simultaneous control of variables covered by two or more of main groups G05D1/00 - G05D25/00 characterised by the use of electric means
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Examining Or Testing Airtightness (AREA)
Abstract
本发明公开了一种工件充气方法；属于科学试验仪器领域；其技术要点在于：包括阶段一以及阶段二；阶段一为：j个“抽真空‑氦气置换”循环；其中，阶段二为：抽真空‑充氦气，其包括以下步骤：a.对工件进行粗抽；b.对工件进行加热且同时对工件进行精抽，直至气压降低到PV；c.对工件内充氦气，直至其氦气气压达到预设气压Pf。
Description
技术领域
本发明涉及一种科学试验仪器领域，更具体地说，尤其涉及一种工件充气方法。
背景技术
随着电子行业的发展，电子零部件存储环境的要求越来越高。由于氦气在化学上具有较高的惰性，一些电子零部件必须存储在氦气环境中，以防止电子零部件与氧气、氮气等发生化学反应。
对此，上游客户对工件环境提出了以下需求：
（1）工件最终氦气气压应达到Pf；
（2）工件最终内部含有的空气分子数n空气≤[n空气阈值]。
对于上述需求，常规的设计方法是：
步骤一，使用真空泵+分子泵实现超高真空；
步骤二，充氦气。
但是，上述常规的实施方法并不通用。
第一种情况：当[n空气阈值]在某些范围内，通过分子泵可实现上述目标，但是实现的时间很长。
第二种情况：在[n空气阈值]较低时，上述常规的实施方法可能无法实现。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种工件充气方法。
本发明的技术方案是：
一种工件充气方法，工件所需的环境为：最终氦气气压应达到Pf；工件最终内部参与的空气分子数n空气≤[n空气阈值]；
其中，阶段一为：j个“抽真空-氦气置换”循环，j为大于等于1的整数；
任意第i个“抽真空-氦气置换” 循环过程包括：
a.对工件进行抽真空，使得工件中的气压低于设定的目标气压值P3,i；
b.对工件进行充氦气，使得工件内的氦气气压不低于设定的目标气压值P1,i；
c.对工件进行放气，使得工件内的气压低于设定的目标气压值P2,i；
i表示1～j中的任意一个整数；
其中，阶段二为：抽真空-充氦气，其包括以下步骤：
a.对工件进行粗抽；
b.对工件进行加热且同时对工件进行精抽，直至气压降低到PV；
c.对工件内充氦气，直至其氦气气压达到预设气压Pf；
阶段一的工艺参数、阶段二的工艺参数要满足：
V工件表示单个工件的内部的体积；
R表示普适气体常数，其取值为8.31J/(mol·K)；
T为温度，取273K。
进一步，阶段二中的步骤b中的工件进行加热的温度为23°C～230°C。
进一步，所述工件充气的方法采用一种多工位真空充排气平台来实现；所述的多工位真空充排气平台包括：抽真空系统、温控系统、充气系统、工位系统；
其中，抽真空系统用于对工件进行抽真空，用于实现阶段一循环过程中的步骤a以及阶段二的步骤a和步骤b；
其中，温控系统用于实现阶段二的步骤b中的对工件进行加热；
其中，充气系统用于实现阶段一循环过程中的步骤b以及阶段二的步骤c；
其中，工位系统用于安装多个工件以及实现阶段一中的步骤c。
进一步，抽真空系统包括：主抽气管道、第一分支抽气管道、第二分支抽气管道；真空泵、隔断阀、检漏阀、低规、前级阀、分子泵、高规、抽空阀、旁抽阀；
第一分支抽气管道、第二分支抽气管道并联，第一分支抽气管道、第二分支抽气管道的第二端均与主抽气管道的第一端连接，第一分支抽气管道、第二分支抽气管道的第一端均与工位系统主管道的第二端连接；
在主抽气管道上从第一端到第二端的方向上分别安装：检漏阀、低规、隔断阀、真空泵；
在第一分支抽气管道上安装有旁抽阀；
在第一分支抽气管道上从第一端到第二端的方向上分别安装：抽空阀、高规、分子泵、前级阀。
进一步，充气系统包括：充气气源、调节阀、第一安全阀、第一压力传感器、充气阀、充气管道；
充气管道的第一端与所述充气气源连接，充气管道的第二端与所述工位系统主管道的第二端连接，从充气管道的第一端到第二端的方向上，依次安装有：调节阀、第一安全阀、第一压力传感器、充气阀。
进一步，工位系统包括：工位系统主管道、工位系统连接容器、放气阀、第二压力传感器、n个工位连接系统；工位系统主管道、工位系统连接容器连接；
工位系统主管道上安装有放气阀；
工位系统连接容器上安装有第二压力传感器；
工位连接系统包括：工位连接管道、工位阀；在所述工位连接管道上安装有所述工位阀；所述工位连接管道的第一端与所述工位系统连接容器连接，第二端与所述工件连接。
进一步，充气气源为氦气。
进一步，真空泵采用干式机械泵。
进一步，阶段一：“抽真空-氦气置换”循环，阶段一为：j个“抽真空-氦气置换”循环；
任意第i个“抽真空-氦气置换” 循环过程包括：
a.对工件进行抽真空，使得工件中的气压低于P3,i：
充气系统的阀门均关闭，工位系统的工位阀开启，抽空阀以及前级阀关闭，旁抽阀打开，然后真空泵开启工作，气体从工位连接管道-工位系统连接容器-工位系统主管道-第一分支抽气管道-主抽气管道-真空泵抽出；当低规监测到的气压小于P3,i时，即关闭真空泵、旁抽阀；然后保持一定时间t3；
b.对工件进行充氦气，使得工件内的氦气气压不低于P1,i：
抽真空系统的阀门均处于关闭状态，工位系统的工位阀保持开启状态，充气系统的调节阀、充气阀保持开启状态，基于第二压力传感器来监测工位的气压，当第二压力传感器监测到的气压大于P1,i时，工位阀以及充气系统的调节阀、充气阀均保持关闭；然后保持一定时间t1；
c.对工件进行放气，使得工件内的气压低于P2,i：
抽真空系统的阀门均处于关闭状态，工位系统的工位阀保持开启状态，充气系统的调节阀、充气阀保持关闭状态，此时，开启工位系统主管道上安装的放气阀，使得工位内的氦气得以放出，当第二压力传感器监测到的气压低于P2,i时，关闭放气阀；然后保持一定时间t2；
阶段二：抽真空-充氦气；
上述阶段一结束后，将放气阀关闭；
此时，充气系统的阀门均保持关闭状态，工位系统的工位阀保持开启状态，然后，进行以下工作：
（1）第一抽气阶段：气体从第一分支抽气管道-主抽气管道-真空泵抽出；抽空阀以及前级阀关闭，旁抽阀打开，真空泵开启工作，通过低规来监测真空度；
（2）第二抽气阶段：气体从第二分支抽气管道-主抽气管道-真空泵抽出；旁抽阀关闭，抽空阀、前级阀、分子泵打开，通过高规来监测真空度；在第二抽气阶段开始时，温控系统开启对工件进行加热；
（3）充气：抽真空系统的阀门均关闭，充气系统的阀门开启，给工件充注指定压力的氦气Pf,并保持时间t4。
进一步，t1、t3、t4一般不小于180s；t2一般不小于60s。
本申请的有益效果在于：
第一，本申请的基础构思在于提出了一种工件充气方法，其核心要点在于其包括阶段一以及阶段二；
其中，阶段一为：j个“抽真空-氦气置换”循环； 任意第i个“抽真空-氦气置换” 循环过程包括：
a.对工件进行抽真空，使得工件中的气压低于P3,i；
b.对工件进行充氦气，使得工件内的氦气气压不低于P1, i；
c.对工件进行放气，使得工件内的气压低于P2, i；
其中，阶段二为：抽真空-充氦气，其包括以下步骤：
a.对工件进行粗抽；
b.对工件进行加热且同时对工件进行精抽，直至气压降低到PV；
c.对工件内充氦气，直至其氦气气压达到预设气压Pf（严格而言，此时的气压是由剩余的空气和氦气叠加而成，但是此时空气分子极少，其构成的气压占比忽略不计）。
第二，本申请的第二个发明点在于：如何满足工件的充气要求：“最终氦气气压应达到Pf；工件最终内部参与的空气分子数n空气（单位为mol）≤[n空气阈值]（单位为mol）”；
采用阶段一、阶段二的联合方法，如何设计参数：j个循环过程的气压矩阵以及Pv；
j个循环过程的气压矩阵如下：
其包含有3j个参数。特别的，j本身也是一个参数。
阶段一、阶段二的工艺参数要满足：
nv=PVV工件/RT；
V工件表示单个工件的内部的体积；
R表示普适气体常数，其取值为8.31J/(mol·K)；
T为温度(K)，一般取273K；
也即，已知[n空气阈值]、V工件的情况下，通过上式来确定气压矩阵中的P3,i、P1, i以及PV。对于P2,i而言，根据实际情况可自主决定（其属于中间过程），例如P2,i选择为300Pa。也即，放气阀403连通的容器，其环境压力一般在50Pa（采用机械泵抽真空）；换言之，放气阀不能直接与大气连接，因为这样的话会可能会造成大气的倒灌，丧失置换的意义。
根据上述工艺参数满足的条件，可以合理的确定j以及j个循环过程的气压矩阵。
第三，本申请的第三个发明点在于设计了多工位充排气平台，以满足本申请的工艺需求。
附图说明
下面结合附图中的实施例对本发明作进一步的详细说明，但并不构成对本发明的任何限制。
图1是实施例1的多工位真空充排气平台的系统气路原理图。
图2是实施例1的抽真空系统的设计示意图。
图3是实施例1的充气系统的设计示意图。
图4是实施例1的工位系统的设计示意图。
图5是实施例1的工位连接系统的设计示意图。
图6是实施例1的多工位真空充排气平台的三维设计示意图。
图7是实施例1的多工位真空充排气平台的侧立面示意图。
图1-图7中的附图标记说明如下：
抽真空系统100、真空泵101、隔断阀102、检漏阀103、低规104、前级阀105、分子泵106、高规107、抽空阀108、旁抽阀109、主抽气管道110、第一分支抽气管道111、第二分支抽气管道112；
温控系统200；
充气系统300、充气气源301、调节阀302、第一安全阀303、第一压力传感器304、充气阀305、充气管道306；
工位系统400、工位系统主管道401、工位系统连接容器402、放气阀403、第二压力传感器404、工位连接系统405、工位连接管道4051、工位阀4052；
工件500。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
<实施例一>
<硬件构成>
如图1-图7所示，一种多工位真空充排气平台（图1示意出了一种十二工位真空充排气平台），包括：抽真空系统100、温控系统200、充气系统300、工位系统400。
抽真空系统、温控系统、充排气系统集成在工作架中，电气控制系统安装在独立电控柜中。下面将详述各个部分构成。
<1.1 抽真空系统100>
抽真空系统的构成，其包括：主抽气管道110、第一分支抽气管道111、第二分支抽气管道112；真空泵101、隔断阀102、检漏阀103、低规104、前级阀105、分子泵106、高规107、抽空阀108、旁抽阀109；
第一分支抽气管道111、第二分支抽气管道112并联，第一分支抽气管道111、第二分支抽气管道112的第二端均与主抽气管道110的第一端连接，第一分支抽气管道111、第二分支抽气管道112的第一端均与工位系统主管道401的第二端连接；
在主抽气管道110上从第一端到第二端的方向上分别安装：检漏阀103、低规104、隔断阀102、真空泵101；
在第一分支抽气管道111上安装有旁抽阀109；
在第一分支抽气管道111上从第一端到第二端的方向上分别安装：抽空阀108、高规107、分子泵106、前级阀105。
抽真空系统的工作原理是：
（1）第一抽气阶段：气体从第一分支抽气管道111-主抽气管道110-真空泵101抽出；具体而言，抽空阀108以及前级阀关闭，旁抽阀109打开，真空泵101开启工作，通过低规104来监测真空度。
（2）第二抽气阶段：气体从第二分支抽气管道112-主抽气管道110-真空泵101抽出；具体而言，旁抽阀109关闭，抽空阀108、前级阀105、分子泵106打开，通过高规107来监测真空度。
通过真空泵101、分子泵106的共同工作，产品抽真空至1×10-4Pa（冷态）。
需要说明的是，真空泵采用干式机械泵，避免油蒸汽对工作环境带来的污染。
<1.2温控系统200>
真空管道包裹加热衣，工位配置电动升降加热罩，烘烤温度23℃-230℃可调，工件加热100℃状态下，实现极限真空5×10-5Pa。
<1.3充气系统300>
充气系统300包括：充气气源301、调节阀302、第一安全阀303、第一压力传感器304、充气阀305、充气管道306。
充气管道的第一端与所述充气气源301连接，充气管道的第二端与所述工位系统主管道401的第二端连接，从充气管道的第一端到第二端的方向上，依次安装有：调节阀302、第一安全阀303、第一压力传感器304、充气阀305。
充气系统300的工作原理是：打开充气阀305，气体从充气气源301流动到充气管道306，然后通过充气阀305，进入到。
压力传感器304用于监测充气压力，当充气压力达到设定值,关闭充气阀门305，充气压力范围在O-5MPa任意设定。
<1.4工位系统400>
工位系统400包括：工位系统主管道401、工位系统连接容器402、放气阀403、第二压力传感器404、n个工位连接系统405；工位系统主管道401、工位系统连接容器402连接；
工位系统主管道401上安装有放气阀403；
工位系统连接容器402上安装有第二压力传感器404；
工位连接系统405包括：工位连接管道4051、工位阀4052；在所述工位连接管道4051上安装有所述工位阀4052；所述工位连接管道4051的第一端与所述工位系统连接容器402连接，第二端与所述工件500连接。
另外，在工位系统主管道401上安装有安全阀。
<工艺设计>
本申请的装备是用于形成超高真空环境。
<功能一：设备自清洁、自检漏>
a.自清洁：此时设备不连接工件，抽真空系统关闭，充气系统的调节阀302、充气阀305开启（自清洁时充气气源一般可采用氮气），工位系统的工位阀开启：设备自动完成充氮吹扫管路实现排出各种杂质及污染物净化管路；
b.自检漏：此时设备不连接工件，抽真空系统关闭，工位系统的阀门均保持关闭，充气系统充气一段时间后其阀门也关闭（即调节阀302、充气阀305关闭）；通过检测一定时间内管道内的压力变化（第二压力传感器404能够检测压力的变化）来计算漏率，自动完成检漏，在漏率超过设定值时自动给出报警提示。
<功能二>
阶段一：“抽真空-氦气置换”循环。
a.对工件进行抽真空，使得工件中的气压低于P3：
充气系统的阀门均关闭，工位系统的工位阀开启，抽空阀108以及前级阀105关闭，旁抽阀109打开，然后真空泵101开启工作，气体从工位连接管道-工位系统连接容器402-工位系统主管道401-第一分支抽气管道111-主抽气管道110-真空泵101抽出；当低规104监测到的气压小于P粗抽时，即关闭真空泵101、旁抽阀109；然后保持一定时间t3。
b.对工件进行充氦气，使得工件内的氦气气压不低于P1：
抽真空系统的阀门均处于关闭状态，工位系统的工位阀保持开启状态，充气系统的调节阀302、充气阀305保持开启状态，基于第二压力传感器404来监测工位的气压，当第二压力传感器404监测到的气压大于P1时，工位阀以及充气系统的调节阀302、充气阀305均可关闭。然后保持一定时间t1。
c.对工件进行放气，使得工件内的气压低于P2：
抽真空系统的阀门均处于关闭状态，工位系统的工位阀保持开启状态，充气系统的调节阀302、充气阀305保持关闭状态，此时，开启工位系统主管道401上安装的放气阀403，使得工位内的氦气得以放出，当第二压力传感器404监测到的气压低于P2时，关闭放气阀。然后保持一定时间t2。
上述步骤a、b、c重复循环N次(每次循环的P3、P2、P1可不相同)。
也即，阶段一的流程是：“抽真空-充气—放气-抽真空-充气—放气……”这样的一种循环方法。
上述“抽真空-充气—放气”，也即步骤a、b、c循环N次结束。
阶段二：超高真空-充氦气。
上述阶段一结束后，将放气阀关闭。
此时，充气系统的阀门均保持关闭状态，工位系统的工位阀保持开启状态，然后，进行以下工作：
（1）第一抽气阶段：气体从第一分支抽气管道111-主抽气管道110-真空泵101抽出；具体而言，抽空阀108以及前级阀关闭，旁抽阀109打开，真空泵101开启工作，通过低规104来监测真空度。
（2）第二抽气阶段：气体从第二分支抽气管道112-主抽气管道110-真空泵101抽出；具体而言，旁抽阀109关闭，抽空阀108、前级阀105、分子泵106打开，通过高规107来监测真空度；在第二抽气阶段开始时，温控系统开启对工件进行加热。
（3）充气：抽真空系统的阀门均关闭，充气系统的阀门开启，给工件充注指定压力的氦气Pf,并保持时间t4。
<工艺的研究>
第一个“抽真空-氦气置换”循环：
步骤a结束后，工件中的空气的分子数n1a=P3,1V工件/RT；
步骤b结束后，工件中的氦气+空气的分子数之和n1b =P1,1V工件/RT（其中，空气分子数是n1a，氦气分子数为n1b-n1a）；
步骤c结束后，工件中的氦气+空气的分子数之和n1c= P2,1V工件/RT（其中，空气分子数是n1c·n1a/n1b，氦气分子数为n1c·（n1b-n1a）/n1b，其也可表达为：n1c-n1c·n1a/n1b）。
第二个“抽真空-氦气置换”循环：
步骤a结束后，工件中的氦气+空气的分子数之和n2a= P3,2V工件/RT（其中，空气分子数是n2a·n1a/n1b，氦气分子数为n2a·（n1b-n1a）/n1b，其也可表达为：n2a-n2a·n1a/n1b）；
步骤b结束后，工件中的氦气+空气的分子数之和n2b= P1,2V工件/RT（其中，空气分子数是n2a·n1a/n1b，氦气分子数为n2b-n2a·n1a/n1b）；
步骤c结束后，工件中的氦气+空气的分子数之和n2c= P2,2V工件/RT（其中，空气分子数是n2c·n2a·n1a/(n1b·n2b)，氦气分子数为n2c-n2c·n2a·n1a/(n1b·n2b）。
第三个“抽真空-氦气置换”循环：
步骤a结束后，工件中的氦气+空气的分子数之和n3a= P3,3V工件/RT（其中，空气分子数是n3a·n2a·n1a/(n1b·n2b)，氦气分子数为n3a-n3a·n2a·n1a/(n1b·n2b)；
步骤b结束后，工件中的氦气+空气的分子数之和n3b= P1,3V工件/RT（其中，空气分子数是n3a·n2a·n1a/(n1b·n2b)，氦气分子数为n3b- n3a·n2a·n1a/(n1b·n2b)；
步骤c结束后，工件中的氦气+空气的分子数之和n3c= P2,3V工件/RT（其中，空气分子数是n3c·n3a·n2a·n1a/(n1b·n2b·n3b)，氦气分子数为n3c- n3c·n3a·n2a·n1a/(n1b·n2b·n3b)。
对于第j个“抽真空-氦气置换”循环而言：
步骤a结束后，工件中的氦气+空气的分子数之和nja=P3,jV工件/RT（其中，空气分子数是
，氦气分子数为
；
步骤b结束后，工件中的氦气+空气的分子数之和njb= P1,jV工件/RT（其中，空气分子数是
，氦气分子数为
；
步骤c结束后，工件中的氦气+空气的分子数之和njc= P2,jV工件/RT（其中，空气分子数是
，氦气分子数为
。
第二阶段中：
经过第二抽气阶段后的工件中的气压降低到PV，工件中的氦气+空气的分子数之和nV= PVV工件/RT（其中，空气分子数是
，氦气分子数为
；
充氦气后，工件中的氦气+空气的分子数之和nf= PfV工件/RT（其中，空气分子数是
，氦气分子数为
。
根据上述工艺研究，可以合理的确定j以及j个循环过程的气压矩阵。
以上所举实施例为本发明的较佳实施方式，仅用来方便说明本发明，并非对本发明作任何形式上的限制，任何所属技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本发明所提技术特征的范围内，利用本发明所揭示技术内容所作出局部更动或修饰的等效实施例，并且未脱离本发明的技术特征内容，均仍属于本发明技术特征的范围内。
Claims (9)
1.一种工件充气方法，其特征在于，工件所需的环境为：最终氦气气压应达到Pf；工件最终内部参与的空气分子数n空气≤[n空气阈值]；
其中，阶段一为：j个“抽真空-氦气置换”循环，j为大于等于1的整数；
任意第i个“抽真空-氦气置换” 循环过程包括：
a.对工件进行抽真空，使得工件中的气压低于设定的目标气压值P3,i；
b.对工件进行充氦气，使得工件内的氦气气压不低于设定的目标气压值P1,i；
c.对工件进行放气，使得工件内的气压低于设定的目标气压值P2,i；
i表示1～j中的任意一个整数；
其中，阶段二为：抽真空-充氦气，其包括以下步骤：
a.对工件进行粗抽；
b.对工件进行加热且同时对工件进行精抽，直至气压降低到PV；
c.对工件内充氦气，直至其氦气气压达到预设气压Pf；
阶段一的工艺参数、阶段二的工艺参数要满足：
V工件表示单个工件的内部的体积；
R表示普适气体常数，其取值为8.31J/(mol·K)；
T为温度，取273K。
2.根据权利要求1所述的工件充气方法，其特征在于，阶段二中的步骤b中的工件进行加热的温度为23°C～230°C。
3.根据权利要求1或2所述的工件充气方法，其特征在于，所述工件充气的方法采用一种多工位真空充排气平台来实现；所述的多工位真空充排气平台包括：抽真空系统、温控系统、充气系统、工位系统；
其中，抽真空系统用于对工件进行抽真空，用于实现阶段一循环过程中的步骤a以及阶段二的步骤a和步骤b；
其中，温控系统用于实现阶段二的步骤b中的对工件进行加热；
其中，充气系统用于实现阶段一循环过程中的步骤b以及阶段二的步骤c；
其中，工位系统用于安装多个工件以及实现阶段一中的步骤c。
4.根据权利要求3所述的工件充气方法，其特征在于，抽真空系统包括：主抽气管道、第一分支抽气管道、第二分支抽气管道；真空泵、隔断阀、检漏阀、低规、前级阀、分子泵、高规、抽空阀、旁抽阀；
第一分支抽气管道、第二分支抽气管道并联，第一分支抽气管道、第二分支抽气管道的第二端均与主抽气管道的第一端连接，第一分支抽气管道、第二分支抽气管道的第一端均与工位系统主管道的第二端连接；
在主抽气管道上从第一端到第二端的方向上分别安装：检漏阀、低规、隔断阀、真空泵；
在第一分支抽气管道上安装有旁抽阀；
在第一分支抽气管道上从第一端到第二端的方向上分别安装：抽空阀、高规、分子泵、前级阀。
5.根据权利要求4所述的工件充气方法，其特征在于，充气系统包括：充气气源、调节阀、第一安全阀、第一压力传感器、充气阀、充气管道；
充气管道的第一端与所述充气气源连接，充气管道的第二端与所述工位系统主管道的第二端连接，从充气管道的第一端到第二端的方向上，依次安装有：调节阀、第一安全阀、第一压力传感器、充气阀。
6.根据权利要求5所述的工件充气方法，其特征在于，工位系统包括：工位系统主管道、工位系统连接容器、放气阀、第二压力传感器、n个工位连接系统；工位系统主管道、工位系统连接容器连接；
工位系统主管道上安装有放气阀；
工位系统连接容器上安装有第二压力传感器；
工位连接系统包括：工位连接管道、工位阀；在所述工位连接管道上安装有所述工位阀；所述工位连接管道的第一端与所述工位系统连接容器连接，第二端与所述工件连接。
7.根据权利要求5所述的工件充气方法，其特征在于，充气气源为氦气。
8.根据权利要求4所述的工件充气方法，其特征在于，真空泵采用干式机械泵。
9.根据权利要求7所述的工件充气方法，其特征在于，
阶段一：“抽真空-氦气置换”循环，阶段一为：j个“抽真空-氦气置换”循环；
任意第i个“抽真空-氦气置换” 循环过程包括：
a.对工件进行抽真空，使得工件中的气压低于P3,i：
充气系统的阀门均关闭，工位系统的工位阀开启，抽空阀以及前级阀关闭，旁抽阀打开，然后真空泵开启工作，气体从工位连接管道-工位系统连接容器-工位系统主管道-第一分支抽气管道-主抽气管道-真空泵抽出；当低规监测到的气压小于P3,i时，即关闭真空泵、旁抽阀；然后保持一定时间t3；
b.对工件进行充氦气，使得工件内的氦气气压不低于P1,i：
抽真空系统的阀门均处于关闭状态，工位系统的工位阀保持开启状态，充气系统的调节阀、充气阀保持开启状态，基于第二压力传感器来监测工位的气压，当第二压力传感器监测到的气压大于P1,i时，工位阀以及充气系统的调节阀、充气阀均保持关闭；然后保持一定时间t1；
c.对工件进行放气，使得工件内的气压低于P2,i：
抽真空系统的阀门均处于关闭状态，工位系统的工位阀保持开启状态，充气系统的调节阀、充气阀保持关闭状态，此时，开启工位系统主管道上安装的放气阀，使得工位内的氦气得以放出，当第二压力传感器监测到的气压低于P2,i时，关闭放气阀；然后保持一定时间t2；
阶段二：抽真空-充氦气；
上述阶段一结束后，将放气阀关闭；
此时，充气系统的阀门均保持关闭状态，工位系统的工位阀保持开启状态，然后，进行以下工作：
（1）第一抽气阶段：气体从第一分支抽气管道-主抽气管道-真空泵抽出；抽空阀以及前级阀关闭，旁抽阀打开，真空泵开启工作，通过低规来监测真空度；
（2）第二抽气阶段：气体从第二分支抽气管道-主抽气管道-真空泵抽出；旁抽阀关闭，抽空阀、前级阀、分子泵打开，通过高规来监测真空度；在第二抽气阶段开始时，温控系统开启对工件进行加热；
（3）充气：抽真空系统的阀门均关闭，充气系统的阀门开启，给工件充注指定压力的氦气Pf,并保持时间t4。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310415579.7A CN116142637B (zh) | 2023-04-18 | 2023-04-18 | 一种工件充气方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310415579.7A CN116142637B (zh) | 2023-04-18 | 2023-04-18 | 一种工件充气方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116142637A true CN116142637A (zh) | 2023-05-23 |
| CN116142637B CN116142637B (zh) | 2023-06-23 |
Family
ID=86373957
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310415579.7A Active CN116142637B (zh) | 2023-04-18 | 2023-04-18 | 一种工件充气方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116142637B (zh) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU43685U1 (ru) * | 2004-10-21 | 2005-01-27 | ТЕХНОЛЮКС ИТАЛИЯ сас ди Таккони Бенито энд К | Система для откачки и наполнения газоразрядных ламп газом и узел данной системы |
| JP2019035608A (ja) * | 2017-08-10 | 2019-03-07 | 株式会社島津製作所 | リーク検査装置およびリーク検査装置における検査ガス回収方法 |
| CN111562060A (zh) * | 2020-06-22 | 2020-08-21 | 上海真兰仪表科技股份有限公司 | 一种氦检方法及其系统 |
| CN113130106A (zh) * | 2021-03-05 | 2021-07-16 | 华能山东石岛湾核电有限公司 | 高温气冷堆新燃料处理系统与方法 |
| CN114388318A (zh) * | 2022-01-17 | 2022-04-22 | 苏州中科科美科技有限公司 | 一种多工位充排气设备以及充排气方法 |
| CN114563135A (zh) * | 2022-03-02 | 2022-05-31 | 苏州中科科美科技有限公司 | 一种全自动气密性检测设备及检测方法 |
| CN218725071U (zh) * | 2022-09-29 | 2023-03-24 | 苏州科联盈自动化系统有限公司 | 用于负压环境的充气式气密性检测系统 |
-
2023
- 2023-04-18 CN CN202310415579.7A patent/CN116142637B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU43685U1 (ru) * | 2004-10-21 | 2005-01-27 | ТЕХНОЛЮКС ИТАЛИЯ сас ди Таккони Бенито энд К | Система для откачки и наполнения газоразрядных ламп газом и узел данной системы |
| JP2019035608A (ja) * | 2017-08-10 | 2019-03-07 | 株式会社島津製作所 | リーク検査装置およびリーク検査装置における検査ガス回収方法 |
| CN111562060A (zh) * | 2020-06-22 | 2020-08-21 | 上海真兰仪表科技股份有限公司 | 一种氦检方法及其系统 |
| CN113130106A (zh) * | 2021-03-05 | 2021-07-16 | 华能山东石岛湾核电有限公司 | 高温气冷堆新燃料处理系统与方法 |
| CN114388318A (zh) * | 2022-01-17 | 2022-04-22 | 苏州中科科美科技有限公司 | 一种多工位充排气设备以及充排气方法 |
| CN114563135A (zh) * | 2022-03-02 | 2022-05-31 | 苏州中科科美科技有限公司 | 一种全自动气密性检测设备及检测方法 |
| CN218725071U (zh) * | 2022-09-29 | 2023-03-24 | 苏州科联盈自动化系统有限公司 | 用于负压环境的充气式气密性检测系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN116142637B (zh) | 2023-06-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6561220B2 (en) | Apparatus and method for increasing throughput in fluid processing | |
| CN102654241B (zh) | 气体减压供给装置、具有该气体减压供给装置的气瓶柜、阀箱以及基板处理装置 | |
| US5759287A (en) | Method of purging and passivating a semiconductor processing chamber | |
| US5018551A (en) | Device for injecting gas under high pressure and high flow rate into an airtight treatment chamber and for recovery of the same | |
| CN116142637B (zh) | 一种工件充气方法 | |
| CN114033965B (zh) | 一种单组分或多组分气体的充装控制系统 | |
| CN112098008A (zh) | 一种用于工件气密性检测的装置 | |
| US20120312417A1 (en) | Method for packaging an no/n2 gaseous mixture | |
| CN113820069B (zh) | 电容式真空规稳定性测试辅助装置及测试方法 | |
| CN112815227B (zh) | 用于两相流体回路系统的星上在线超纯氨工质充装系统 | |
| JP3982673B2 (ja) | 真空排気装置の運転方法 | |
| JPH03106432A (ja) | 真空装置の脱ガス方法及び脱ガス装置 | |
| JP7253408B2 (ja) | クライオポンプ、クライオポンプの再生方法 | |
| US10053362B2 (en) | Gas-loading and packaging method and apparatus | |
| US20120312416A1 (en) | Method for packaging no/n2 mixtures, with prior purging and rinsing steps | |
| CN215931217U (zh) | 一种辅助检漏装置 | |
| JP2007095728A (ja) | デバイス製造装置及びリークチェック方法 | |
| CN116119630B (zh) | 一种常压氦气的回收系统及方法 | |
| CN115258318B (zh) | 一种高温充气装置及方法 | |
| CN217006234U (zh) | 一种晶圆片试验用环境系统 | |
| JP2018077099A (ja) | ガスタンク検査装置 | |
| CN217738577U (zh) | 一种使用氢氮混合气体对单口容器进行检漏的装置 | |
| CN218095448U (zh) | 一种进气系统 | |
| CN114720803B (zh) | 一种环境成形方法及试验系统 | |
| CN116677620A (zh) | 一种用于吸附剂泵性能测试的真空装置及方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |