一种硅烷的自动充装系统及控制方法
阅读说明：本技术 一种硅烷的自动充装系统及控制方法 (Automatic silane filling system and control method ) 是由 张鑫 陶刚义 于 2020-12-21 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种硅烷的自动充装系统及控制方法,系统包括充装瓶和充装自动控制部；充装自动控制部包括充装瓶连接管路、硅烷充气管路和功能控制管路；功能控制管路上并联有放空管路、抽真空管路和在线分析管路；控制方法包括置换模式、充装模式和检漏模式；本发明采用全自动控制的气动阀,通过自动在线控制和数据采集监测,能够实现硅烷充装瓶的钝化、在线检漏、完全置换、充装前分析、充装硅烷、充装后分析及不合格充装瓶处理过程全自动化运行等操作,直接避免员工由于误操作造成的损失,填补了硅烷系统智能充装的空白,在保证硅烷充装效率的同时,最大限度地减少了人为干预和可能出现的操作误差、确保员工及生产安全,避免事故的发生。(The invention discloses an automatic silane filling system and a control method, wherein the system comprises a filling bottle and an automatic filling control part; the automatic filling control part comprises a filling bottle connecting pipeline, a silane inflating pipeline and a function control pipeline; the function control pipeline is connected with an emptying pipeline, a vacuumizing pipeline and an online analysis pipeline in parallel; the control method comprises a replacement mode, a filling mode and a leakage detection mode; the invention adopts a pneumatic valve with full automatic control, can realize the operations of passivation, online leakage detection, complete replacement, analysis before filling, silane filling, analysis after filling, full-automatic operation in the treatment process of unqualified filling bottles and the like of silane filling bottles through automatic online control and data acquisition monitoring, directly avoids the loss of staff caused by misoperation, fills the blank of intelligent filling of a silane system, ensures the silane filling efficiency, simultaneously reduces the human intervention and possible operation errors to the maximum extent, ensures the safety of the staff and production, and avoids the occurrence of accidents.)
技术领域
本发明涉及电子芯片及半导体工业技术领域，更具体的说是涉及一种硅烷的自动充装系统及控制方法。
背景技术
目前，硅烷广泛应用在电子芯片及半导体工业中，属于化工原材料。因此市场对硅烷产品纯度标准有极高的要求，在此基础上就对相应的充装设备及充装工艺提出了更为严苛的要求。
高纯度硅烷充装的要求是严格密封，避免和空气、水分相接触，为此，硅烷充装装置在使用前要用惰性气体置换里面的空气并进行抽真空的动作，这样反复进行置换和抽真空，彻底清除系统中的空气和水分，才可以进行洁净充装及分析。
但是，传统的充装工艺及充装设备，可满足硅烷Y瓶钝化、在线检漏、置换、充装前分析、充装硅烷、充装后分析、及不合格Y瓶处理的手动操作，由于员工手动干预，或不能完全按照操作规程进行操作，无法精确置换时间，导致充装系统内有杂质，充装的硅烷纯度不能达到要求，造成直接经济损失；另外如何检测硅烷充装系统是否存在漏点也是一大难题，现阶段只能依靠员工手持便携式检测仪去现场检测，无法保证员工安全，甚至会危害生产安全。
因此，如何提供一种硅烷Y瓶在自动条件下进行在线检漏、置换、充装前分析、充装硅烷、充装后分析等操作，并确保硅烷洁净安全的自动充装系统及控制方法，是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种硅烷的自动充装系统及控制方法，旨在解决上述技术问题。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种硅烷的自动充装系统，包括：充装瓶和充装自动控制部；
所述充装瓶连接有称重器；
所述充装自动控制部包括充装瓶连接管路、硅烷充气管路和功能控制管路；所述充装瓶连接管路与所述充装瓶的充装口连通，且其上安装有硅烷充装气动阀；所述硅烷充气管路与所述充装瓶连接管路连通，且其上依次安装有硅烷进口气动阀和充装压力表；所述功能控制管路与所述充装瓶连接管路和所述硅烷充气管路连通形成三通管路；所述功能控制管路上并联有放空管路、抽真空管路和在线分析管路；所述放空管路上安装有放空气动阀；所述抽真空管路上依次安装有抽真空气动总阀和真空压力表，所述抽真空管路上具有检漏支路，所述检漏支路位于所述抽真空气动总阀和真空压力表之间，所述检漏支路上依次安装有检漏气动阀和检漏绝压表；所述在线分析管路上安装有在线分析气动阀。
通过上述技术方案，本发明采用全自动控制的气动阀，通过自动在线控制和数据采集监测，能够实现硅烷充装瓶的钝化、在线检漏、完全置换、充装前分析、充装硅烷、充装后分析及不合格充装瓶处理过程全自动化运行等操作，直接避免员工由于误操作造成的损失，在保证硅烷充装效率的同时，最大限度地减少了人为干预和可能出现的操作误差、确保员工及生产安全，避免事故的发生。
优选的，在上述一种硅烷的自动充装系统中，所述功能控制管路还并联有氦气保护管路；所述氦气保护管路上安装有氦气气动阀。能够实现氦气保护气的供给，实现气体置换。
优选的，在上述一种硅烷的自动充装系统中，所述放空管路上还具有氮气保护支路；所述氮气保护支路位于所述放空气动阀远离所述功能控制管路的一侧。能够实现氮气保护气的供给，实现气体置换。
优选的，在上述一种硅烷的自动充装系统中，所述充装瓶连接管路与所述充装瓶之间通过连接气动阀连接。能够实现充装瓶连接管路和充装瓶之间的快速连接和有效控制。
优选的，在上述一种硅烷的自动充装系统中，所述功能控制管路上安装有远传温度计；所述远传温度计位于所述功能控制管路靠近所述充装瓶连接管路的一端。能够对系统内的温度进行监控，保证气路的安全性。
优选的，在上述一种硅烷的自动充装系统中，所述抽真空管路的末端分为并联的第一抽真空管路和第二抽真空管路；所述第一抽真空管路上安装有第一抽真空气动分阀；所述第二抽真空管路上安装有第二抽真空气动分阀。具有两条抽真空管路，能够提供防止损坏停线的备用结构。
优选的，在上述一种硅烷的自动充装系统中，本系统均采用316L不锈钢管道，级别为EP级，耐腐蚀性能极高，可在苛刻的条件下使用，保证充装的洁净；所有阀门均采用进口的气动隔膜阀，材质为316L，级别为EP级，耐压能力可达到241psi。
当然的，本发明为了实现对各气动阀和仪表的自动控制，还设有控制系统，可以为常规的PLC控制系统，实现对各气动阀的开闭控制，以及对仪表的数据采集和分析，此处并不是本发明的重点，本发明的重点在于对各管路的布置、阀门和仪表的安装位置，以此实现自动化控制的基础，在此不再赘述。
本发明还提供了一种硅烷的自动充装系统的控制方法，包括置换模式、充装模式和检漏模式；
置换模式通过控制放空气动阀和抽真空气动总阀依次进行放空和抽真空操作；将充装瓶或管路内的气体置换干净，进而实现充装前准备或在线分析准备；
充装模式通过控制硅烷进口气动阀和硅烷充装气动阀进行硅烷充装，通过称重器设定充装量需求，通过称重器和充装压力表的数据判断是否存在充装异常；
检漏模式通过控制抽真空气动总阀对管路内的气体抽真空，打开检漏气动阀，根据检漏绝压表判断是否泄漏。
通过上述技术方案，本发明提供的方法模式填补了硅烷系统智能充装的空白，在保证硅烷充装效率的同时，最大限度地减少了人为干预和可能出现的操作误差、确保员工及生产安全，避免事故的发生。
优选的，在上述一种硅烷的自动充装系统的控制方法中，置换模式的具体方法为：
放空压力设定值设定为0-2000psi之间的任一数值，放空自动倒计时为0-30s之间的任一数值；抽真空压力设定值设定为-16-0psi之间的任一数值，抽真空自动倒计时为0-30s之间的任一数值；
当需要实现充装前准备时，抽真空状态下，保压压力设定值设定为0-10psi之间的任一数值，通过放空和抽真空操作，将充装瓶内的余气置换干净，为硅烷自动充装做准备；
当需要实现在线分析准备时，通过放空和抽真空操作，将管路内的气体置换干净，然后打开硅烷充装气动阀和在线分析气动阀，进行色谱的在线分析。
优选的，在上述一种硅烷的自动充装系统的控制方法中，充装模式的具体方法为：当称重器达到预设重量时，自动切断硅烷进口气动阀；当称重器压力升高至1000psi-2000psi之间的任一数值，且称重器质量不变时，判断为阀门堵塞，打开放空气动阀进行紧急放空处理，放空压力设定值设定为0-2000psi之间的任一数值。
优选的，在上述一种硅烷的自动充装系统的控制方法中，检漏模式的具体方法为：工作结束后自动关闭所有的气动阀门，此时抽真空管路内属于负压状态，静置2min后，自动打开检漏气动阀，开始倒计时20min，若检漏绝压表变化超过20pa，则判定系统存在泄漏问题，反之无泄漏问题。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种硅烷的自动充装系统及控制方法，具有以下有益效果：
1、采用全自动控制的气动阀，通过自动在线控制和数据采集监测，能够实现硅烷充装瓶的钝化、在线检漏、完全置换、充装前分析、充装硅烷、充装后分析、及不合格充装瓶处理过程全自动化运行等操作，直接避免员工由于误操作造成的损失，填补了硅烷系统智能充装的空白，在保证硅烷充装效率的同时，最大限度地减少了人为干预和可能出现的操作误差、确保员工及生产安全，避免事故的发生。
2、本发明提供的系统能够实现远程控制，克服了员工需要手持便携式检测仪去现场检测的缺点，保证了员工安全和生产安全。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本发明提供的硅烷的自动充装系统的结构示意图。
其中：
1-充装瓶；
2-称重器；
3-充装瓶连接管路；
31-硅烷充装气动阀；32-连接气动阀；
4-硅烷充气管路；
41-硅烷进口气动阀；42-充装压力表；
5-功能控制管路；
51-远传温度计；
6-放空管路；
61-放空气动阀；62-氮气保护支路；
7-抽真空管路；
71-抽真空气动总阀；72-真空压力表；73-检漏支路；74-检漏气动阀；
75-检漏绝压表；76-第一抽真空管路；77-第二抽真空管路；78-第一抽
真空气动分阀；79-第二抽真空气动分阀；
8-在线分析管路；
81-在线分析气动阀；
9-氦气保护管路；
91-氦气气动阀。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见附图1，本发明实施例公开了一种硅烷的自动充装系统，包括：充装瓶1和充装自动控制部；
充装瓶1连接有称重器2；
充装自动控制部包括充装瓶连接管路3、硅烷充气管路4和功能控制管路5；充装瓶连接管路3与充装瓶1的充装口连通，且其上安装有硅烷充装气动阀31；硅烷充气管路4与充装瓶连接管路3连通，且其上依次安装有硅烷进口气动阀41和充装压力表42；功能控制管路5与充装瓶连接管路3和硅烷充气管路4连通形成三通管路；功能控制管路5上并联有放空管路6、抽真空管路7和在线分析管路8；放空管路6上安装有放空气动阀61；抽真空管路7上依次安装有抽真空气动总阀71和真空压力表72，抽真空管路7上具有检漏支路73，检漏支路73位于抽真空气动总阀71和真空压力表72之间，检漏支路73上依次安装有检漏气动阀74和检漏绝压表75；在线分析管路8上安装有在线分析气动阀81。
为了进一步优化上述技术方案，功能控制管路5还并联有氦气保护管路9；氦气保护管路9上安装有氦气气动阀91。
为了进一步优化上述技术方案，放空管路6上还具有氮气保护支路62；氮气保护支路62位于放空气动阀61远离功能控制管路5的一侧。
为了进一步优化上述技术方案，充装瓶连接管路3与充装瓶1之间通过连接气动阀32连接。
为了进一步优化上述技术方案，功能控制管路5上安装有远传温度计51；远传温度计51位于功能控制管路5靠近充装瓶连接管路3的一端。
为了进一步优化上述技术方案，抽真空管路7的末端分为并联的第一抽真空管路76和第二抽真空管路77；第一抽真空管路76上安装有第一抽真空气动分阀78；第二抽真空管路77上安装有第二抽真空气动分阀79。
本发明发具体控制方法为：
本发明的充装瓶1以Y瓶为例：
(1)Y瓶充装前自动置换及分析流程：Y瓶自动钝化或使用结束后，内部会残留余气。其正保压压力最低设定值设定为500-3000psi之间的任一数值，正保压自动倒计时时间为0-30s之间的任一数值；放空压力设定值设定为0-2000psi之间的任一数值，放空自动倒计时时间为0-30s之间的任一数值；抽真空压力设定值设定为-16-0psi之间的任一数值，抽真空自动倒计时时间为0-30s之间的任一数值；正保压压力设定值设定为0-10psi之间的任一数值。此流程会利用各气动阀的控制自动将Y瓶内余气置换干净，直至达到Y瓶在线分析的条件，为硅烷自动充装做准备。
(2)Y瓶自动充装：当称重器2重量达到预设重量时，自动切断硅烷进口启动阀41。若充装压力表42增高至1000psi-2000psi之间的任一数值，但称重器2重量一直不变，则认为阀门或Y瓶有堵塞情况，此时进行紧急放空处理，放空压力设定值设定为0-2000psi之间的任一数值，确保充装过程的安全。
(3)Y瓶充装后自动分析及置换流程：充装结束后，自动切换阀门进入置换工作状态，放空压力设定值设定为0-2000psi之间的任一数值，放空自动倒计时时间为0-30s之间的任一数值；抽真空压力设定值设定为-16-0psi之间的任一数值，抽真空自动倒计时时间为0-30s之间的任一数值。直到系统达到在线分析条件，随之自动打开硅烷充装气动阀31与在线分析气动阀81，进行色谱的在线分析。
(4)Y瓶充装系统自动检漏：工作结束后自动关闭系统所有的气动阀门，此时抽真空管路8属于负压状态，静置2min后，自动打开检漏气动阀74，开始倒计时20min，若检漏绝压表75变化超过20pa，则判定充装系统是有泄漏问题，反之充装系统无泄漏问题。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
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