概述

随着微电子工业的发展，出现了许多特殊用途的微电子器件和电路，这类产品在微组装完成最后封装前，为了避免受大气中的氧气、水汽、尘埃及其它微量腐蚀性有害气体的影响，需保存在高纯氮气氛下，因此对氮气净化储存柜的需求量越来越大。这类产品国内外厂家都在生产，但它们大都是简易型的储存柜，结构非常简单，只有1个氮气输入口，氮气充满柜体后，通过门缝等一些漏点泄露出去。有些国内厂家生产的柜门采用冰箱的磁性密封条来密封，密封效果很差，氮气消耗量很大，使用成本高，用户难以承受。同时，这类产品还有一大缺点即在开关柜门取放工件时，受外界环境气流的影响很大。笔者通过对国外引进的气密封焊等设备充氮系统的分析，并根据具体使用要求，经过多次的设计改进，我司研制成功新型双路供气定压排气氮气净化储存柜。

2主要技术指标

工作室内腔尺寸：400mm×430mm×400mm（W×H×D），有效容积：76L。

工作室稳定净化度：优于1000级。

静态氮气消耗量：

系统氮气正压:约50mm水柱。

高纯氮由气瓶经减压器将压力降到0.3MPa以下，接入设备的氮气输入口，分两路，1路经流量计2直接送入工作室，另1路经电磁阀、流量计1送入工作室，在柜门处于关闭状态时，这1路气的电磁阀关闭，气路不通，氮气仅通过流量计2这1路送入工作室，这1路气的流量很小，使工作室内维持约50mm水柱的正压，当内部压力超过时，可通过定压排气隔离装置泄放，即使没有氮气进入，也能保持工作室与大气的隔离。当任1柜门打开、取放器件时，限位开关动作，电磁阀吸合导通，接通流量计1的气路。这路气的流量较大，加大进气量可以减少开门时外界大气对工作室内环境的影响。这两路气的流量值可由用户根据具体使用情况和效果进行摸索调整。

系统的结构

整个系统的结构设计及工艺围绕保证密封性和净化度这两大要点来进行。系统的密封主要包括箱体密封和气路密封。

箱体由不锈钢薄板折弯拼焊而成，不锈钢的焊接变形量很大且难以矫正，所以在进行结构设计时就要充分考虑其加工工艺的特殊性，应尽量减少焊缝数量，并且焊缝位置应避开拐角处，否则焊接产生的应力变形无法消除。同时，为了保证箱体的净化度，整个内腔表面均进行抛光处理，背面拐角的拼接缝隙用玻璃硅酮胶涂抹，可避免尘埃颗粒在这些小缝中留存，影响净化度。管路的密封也采取了几种措施，所有接头都是专门设计的带有锥度的多级台阶软管接头，外配新型弹性锁紧软管卡箍，在一些不需拆卸的接头处，还采用了快干强力密封胶，确保了整个管路系统的良好密封。

门的密封是整个系统密封的关键，它的密封效果的好坏直接影响到氮气的消耗量，经过仔细研究，门的密封结构采用的是简单、成本低廉但十分有效的方法，如图3所示。门由10mm厚的有机玻璃板制成，外包1mm冷轧板做的门框，门框表面采用喷塑处理，既加强了门的刚性，又可遮住有机玻璃板四周的边缘的加工痕迹，显得美观大方。门的内侧是用5mm厚的真空橡胶板整体裁制的“口”字型密封圈，它与有机玻璃门用胶水粘成一体。箱体的开口采用整体翻边结构，箱体用1mm不锈钢板制成，所以开口翻边形成1个“口”字型的1mm厚的刀口。当门合上时，在锁紧力的作用下，刀口压入真空橡胶板约1mm，形成密封结构。真空橡胶板质地较软且具备良好的回弹性，实际使用效果良好。这种结构的施工简便、成本低，省去了定制专用密封圈的费用和周期，对于单台或小批量生产非常适用。