[發(fā)明專利]一種用于間歇式燒結爐的溫度控制系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2014-10-30
• 公開（公告）號: CN104391525A
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發(fā)明（設計）人: 楊金;萬喜新;鄧斌;周水清;文正
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第四十八研究所
• 主分類號: G05D23/22
• 分類號: G05D23/22
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司 43113
• 代理人: 馬強

技術領域

本發(fā)明涉及一種用于間歇式燒結爐的溫度控制系統(tǒng)。?

背景技術

低溫共燒陶瓷（LTCC）燒結工藝是在一定的氣氛條件下低溫共燒陶瓷（LTCC）產品經歷低溫排膠和高溫致密化的過程，以制造出致密的高強度陶瓷和精細的、高導電率的導體布線，如何實現帶料與導體的共燒是燒結工藝的關鍵所在。低溫共燒陶瓷（LTCC）收縮匹配的燒結是建立在漿料和帶料相對匹配的前提下，并通過選取科學的燒結方式來實現的。

對于LTCC產品來說，燒結機理較為復雜，燒結工藝參數具體為：加熱速率、加熱時間、保溫時間、降溫時間等。將熱切后的低溫共燒陶瓷生坯放入爐中，完成排膠和燒結工藝。排膠溫度一般在400℃～500℃之間，燒結溫度一般在800℃～950℃之間。導體漿料使用最多的是金、銀、鈀銀、銅等電阻率低的材料，目前使用最多的是金、銀漿料，可在空氣氣氛中進行燒結。排膠工藝對低溫共燒陶瓷基板的質量有著嚴重的影響，排膠不充分，燒結后基板會起泡、變形或分層；排膠過量，又可能使金屬化圖形脫落或基板碎裂。低溫共燒技術的關鍵是燒結工藝溫度曲線和爐膛溫度的均勻性。燒結時升溫速度過快，會導致基板的平整度差和收縮率大。爐膛溫度的均勻性差，燒結后基板收縮率的一致性也差。

目前，間歇式低溫燒結爐的溫控為了保證在其工藝燒結溫度時（850℃左右）的均勻性，相對于傳統(tǒng)常規(guī)的控溫方式，通常采用串級控溫設計方式，此方式理論上能在一定程度解決爐膛均勻性問題，但同時由于爐膛內保溫結構的微小差異，熱模型非理論對稱，且對于梯式間歇式爐膛氣流上下的擾動，會造成溫度波動很大，在實際應用過程中溫度控制難以穩(wěn)定；同時這種設計方式需多根熱電阻絲放置于爐內控溫點，必然會影響爐膛內產品的擺放空間。?

發(fā)明內容

本發(fā)明所要解決的技術問題是，針對上述現有技術的不足，提供一種用于間歇式燒結爐的溫度控制系統(tǒng)。

為解決上述技術問題，本發(fā)明所采用的技術方案是：一種用于間歇式燒結爐的溫度控制系統(tǒng)，將間歇式燒結爐爐膛從上至下均勻分成多個溫區(qū)；每個溫區(qū)內安裝有一個溫區(qū)控制子系統(tǒng)；所述溫區(qū)控制子系統(tǒng)包括四個加熱器和一個用于測量該溫區(qū)溫度的熱電偶，所述四個加熱器分別安裝在所述溫區(qū)的四個側面內壁上；每兩個加熱器與一個雙路固態(tài)繼電器連接；所有溫區(qū)控制子系統(tǒng)的雙路固態(tài)繼電器、熱電偶均與PLC控制器的輸出端連接；當控制某一個溫區(qū)的溫度時，該溫區(qū)的熱電偶采集該溫區(qū)的溫度，將熱電偶采集的溫度與目標溫度相減，得到的差值送入PLC控制器中，經PID調節(jié)后，得到PID調節(jié)后的數值fY，然后利用下式調節(jié)該溫區(qū)四個加熱器的功率????????????????????????????????????????????????：；其中，；為該溫區(qū)內第個加熱器的額定功率；為比例調節(jié)參數，=0～1。

與現有技術相比，本發(fā)明所具有的有益效果為：本發(fā)明利用調節(jié)加熱器功率比例的方法，在實際升溫或保溫過程中根據不同位置溫度一致性的差異，相應調節(jié)對應加熱器的功率，以滿足加熱區(qū)內部各個位置及各時間段溫度一致性的工藝要求，保證爐膛內溫度的均勻性，且不影響爐膛內產品的擺放空間。

附圖說明

圖1是本發(fā)明溫度控制系統(tǒng)的控制原理圖；

圖1中：100-主PID控制器；200~203-比例調節(jié)器；300~303-控制值生成器；400-輸出加權；500-反饋差分器；

圖2是本發(fā)明溫度控制系統(tǒng)的總結構框圖；

圖3是本發(fā)明一溫區(qū)溫控系統(tǒng)裝置組成示意圖；

圖4是本發(fā)明一溫區(qū)溫控系統(tǒng)的電路連接原理圖；

圖4中：A101：為PID溫度控制模塊；A102：4路PWM脈沖輸出模塊；A103：熱電偶輸入模塊；J1、J2：雙路固態(tài)繼電器；E1、E2、E3、E4：加熱器；B1：陶瓷熱電偶；

圖5是箱式爐腔加熱器的立體結構示意圖；

圖6是箱式爐腔加熱器溫區(qū)一主視圖；

圖5和圖6中：101：溫區(qū)1后側面的加熱器；102：溫區(qū)2后側面的加熱器；103：溫區(qū)3后側面的加熱器；104：溫區(qū)4后側面的加熱器；102：溫區(qū)1左側面的加熱器；103：溫區(qū)1前側面的加熱器；104：溫區(qū)1右側面的加熱器；

圖7是低溫共燒陶瓷典型的排膠燒結工藝溫度曲線圖。

具體實施方式