[发明专利]一种用于LTCC烧结设备的温度串级控制装置

说明书

技术领域

本发明为一种新型控制装置，具体是一种用于LTCC烧结炉的温度串级控制电路，其应用能够很好的满足LTCC烧结设备炉腔温度均匀性的要求。

背景技术

低温共烧陶瓷(Low Temperature Co-fired Ceram ic，LTCC)技术是近年发展起来的令人瞩目的整合组件技术，具有IC封装、埋入式被动组件及三维高密度电路连接功能，并且基板材料具有优良的高频、高品质因子和高速传输特性及成本低、生产周期快、批量大等特点，因此它正逐渐用于取代传统的PCB板。烧结是LTCC的生产工艺流程中重要的一环，它是将经过层压的多层基板坯体放入烧结炉中，进行排胶和烧结成型。排胶是有机粘合剂汽化和烧除的过程，排胶工艺对LTCC基板的质量有着严重影响。排胶不充分，烧结后基板会起泡、变形或分层；排胶过量，又可能使金属化图形脱落或基板碎裂。低温共烧技术的关键是烧结曲线和炉膛温度的均匀性。烧结时升温速度过快，会导致基板的平整度差和收缩率大。炉膛温度的均匀性差，烧结后基板收缩率的一致性也差。烧结温度一般在(800～950)℃之间。导体浆料可用金、银、钯银、铜等电阻率低的材料。目前使用最多的是金、银浆料，其可在空气中进行烧结。因此低温烧结炉是LTCC生产工艺中最重要的设备之一，而温度控制是LTCC烧结设备的关键技术。

由于简单PID控制具有结构简单、容易实现、控制效果良好等优点，因此工业控制中普遍采用简单PID控制。但是由于简单PID控制应用于动态特性复杂、扰动比较频繁、控制质量要求高的场合往往性能欠佳，对工况的适应性较差，因此需要一种串级控制设备来解决传统的PID控制方法存在的上述问题。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明采取的技术方案是，一种用于LTCC烧结炉的温度控制装置，能迅速应付各种复杂的动态情况，克服扰动，适应性好，且控制质量高。

本发明采取的技术方案是，一种用于LTCC烧结炉的温度控制装置，包括加热炉、测温热偶、通过滤波器接入电源的温控仪和可控硅调压器；本发明的特征是，所述温控仪包括主调节器和与主调节器信号输出端串接的副调节器，所述测温热偶包括位于加热炉的炉膛内的主控热偶和位于加热炉的炉壁处的副控热偶，其中主控热偶接入温控仪中主调节器的信号输入端，所述副控热偶接入温控仪内副调节器的信号输入端，所述温控仪的输出端通过可控硅调压器接入加热炉。

在LTCC烧结炉加热工件时，开启该温度控制装置进行实时控温。其中温控仪由原来的简单PID控制改为串级控制，其内部设有主调节器和副调节器，位于加热炉的炉膛内的主控热偶检测炉膛内，即工件的温度，该温度也是设备温度均匀性的考核温度，通过热电偶将温度信号转变成电信号进入温控仪内主调节器的输入端，再接入副调节器形成控制主回路。位于加热炉的炉壁处的副控热偶检测炉壁处的温度。副控热偶及时测量温度的变化波动，能迅速调整加热炉的输出，克服进入副回路的干扰，从而大大减小副回路干扰对于主回路的影响，该热偶信号经过热偶变送器转换成4-20mA标准信号后进入温控仪内副调节器的输入端，形成副回路。该装置能够很好的满足LTCC烧结设备温度均匀性品质要求。

综上所述，本发明通过使用串级控制方法引入副回路，不仅能迅速克服作用与副回路内的干扰，也能加速克服主回路的干扰。副回路具有先调，粗调和快调的作用，主回路具有后调、细调和慢调的作用，对副回路没有完全克服掉的干扰影响能彻底加以消除，主、副回路相互配合、相互补充，使控制质量显著提高，能很好满足设备指标要求。

以下结合附图和实施例对本发明的工作原理进行详细描述：

附图说明

图1为本发明的结构连接图；

图2为本发明的原理示意图；

在上述附图中，

1-可控硅调压器  2-主控热偶        3-副控热偶

4-信号隔离模块  5-可控硅触发模块  6-温控仪

7-滤波器    8-加热炉    9-主调节器    10-副调节器

11-温度变送模块    12-炉壁    13-炉膛

具体实施方式