专利名称：一种用于ltcc烧结设备的温度串级控制装置的制作方法
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縮率大。炉膛温度的均匀性差， 烧结后基板收縮率的一致性也差。烧^温度一般在(800 950) 。C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-
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，
I- 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
II- 温度变送模块 12-炉壁 13-炉膛
具体实施例方式
参见图l，本实施例所述用于LTCC烧结炉的温度控制装置由加热 炉8、 K型测温热偶、温控仪6、可控硅调压器1组成，其中温控仪6 是具有串级控制功能的温控仪，包括主调节器9和与主调节器9信号 输出端串接的副调节器10，主控热偶2位于炉膛13内工件附近，测 得温度即为工件的实际温度，该温度也是设备温度均匀性的考核温 度，通过主控热偶2将温度信号转变成电信号进入温控仪6的输入一，
4副控热偶3位于加热炉的炉壁12附近，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，该热偶信号经过信号隔离模块4转换成 4-20mA标准信号后进入温控仪6的输入二 ，通过串级控制方式实现设 备炉膛温度的精确控制。
当加热电压波动，而进气流量和进气温度保持稳定，即在图2中 干扰fl (t)为零，只有f2 (O出现，干扰f2 (O首先引起炉壁 12的温度T2 (O变化，信号隔离模块4及时测量到T2 (t)的变化并 通过副调节器10及时调整加热电压使T2 (t)很快回到原先稳定值。 如果干扰量小，经过副回路调节后， 一般影响不到炉膛13的总体温 度Tl(t);当干扰较大对，其大部分影响为副回路所克服，仍会对炉 膛13的总体温度产生一定影响，但引起的偏差幅度要比单回路系统 小得多，此时再通过主调节器9改变副调节器10的设定值X2 (t)进 行进一步调节，可完全消除干扰的影响，使被控参数T1 (t)回复到 设定值。
由于副回路控制通道环节少，时间常数小，反应灵敏。所以当干 扰进入副回路时，串级装置可以获得比单回路系统更快的控制作用， 有效的克服电压波动对炉膛温度造成的影响，从而大大提高控制质
若系统的干扰只是进气流量或进气温度出现波动，而加热电压保 持稳定，即在图2中干扰fl (t)存在，而f2 (t)为0。干扰fl (t) 首先会引起炉膛13的温度Tl (t)变化，温度变送器11及时测量到 Tl (t)的变化，并通过主调节器9改变副调节器10的设定值X2 (t)， 副调节器10根据X2(t)的变化调整输出信号，改变加热电压的输出， 从而改变炉壁12的温度T2 (t)以校正炉膛13的温度Tl (t)的变 化，使其恢复到设定值，在串级系统中，由于副回路的存在，加快了 校正作用，可以及时改变T2 (t)的数值，使干扰对于炉膛13的温度 Tl (t)的影响比单回路控制时小得多。
权利要求
1、一种用于LTCC烧结炉的温度控制装置，包括加热器、测温热偶、通过滤波器接入电源的温控仪和可控硅调压器，其特征是，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。
2、 根据权利要求1所述用于LTCC烧结炉的温度控制装置，其特征是，所述主控热偶经温度变送器接入温控仪中主调节器的信号输入4山顿。
3、 根据权利要求1所述用于LTCC烧结炉的温度控制装置，其特 征是，所述副控热偶经信号隔离变送器接入温控仪内副调节器的信号 输入端。
4、 根据权利要求1所述用于LTCC烧结炉的温度控制装置，其特 征是，所述主控热偶位于炉膛内的待加工工件处。
全文摘要
本发明公开了一种用于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，其中主控热偶经温度变送器接入温控仪中主调节器的信号输入端，所述副控热偶经信号隔离变送器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。本发明通过主回路和副回路结合控制相互配合、相互补充，使控制质量显著提高，能很好满足设备指标要求。
文档编号F27B21/00GK101526307SQ200910042540
公开日2009年9月9日 申请日期2009年1月19日 优先权日2009年1月19日
发明者斌 邓, 龙占勇 申请人:中国电子科技集团公司第四十八研究所