一种用于半导体设备的循环液温控装置的制作方法

本实用新型涉及一种用于半导体设备的循环液温度控制装置，属于半导体设备技术领域。

背景技术：

半导体作为重要的导电材料，目前广泛应用于计算机、大型精密仪器等领域，在半导体的使用过程中，在半导体设备长时间工作时，必然伴随设备发热，为了保证设备的正常运行，往往需要给半导体设备配备制冷或者恒温装置，目前常用的有加热管、风扇、制冷件等，制冷件中最常用的就是循环液制冷，在使用循环液制冷过程中，对循环液的温度、循环液的水阻值都有较高要求。

技术实现要素：

为了实现半导体设备降温需求，本实用新型提出了一种用于半导体设备的循环液温控装置，通过水箱内的循环液为外部半导体设备降温，在循环降温过程中，实时采集装置各处的温度、压力、流量等模拟量信号，由控制值控制泵、加热器、阀等设备，实现对循环液温度和水阻值的控制。

为解决上述技术问题，本实用新型采用了如下技术手段：

一种用于半导体设备的循环液温控装置，包括外箱体和安装在外箱体内部的水箱、泵、换热器、过滤器，所述外箱体的后面板上设置有电源插座和数据接口，外箱体内还安装有三相进线端子、第一断路器、第二断路器、第三断路器、第一接触器、第二接触器、固态继电器、相序保护器、隔离变压器、开关电源、控制器、模拟信号输入输出模块、热电阻模块、数字信号输入输出模块、第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、压力传感器、水阻值传感器和流量计，所述水箱内安装有加热器；

所述电源插座连接三相进线端子的一端，三相进线端子的另一端连接所述第一断路器的一端，第一断路器的另一端分别连接所述第二断路器的一端、第三断路器的一端、开关电源的一端、隔离变压器的一端和相序保护器的一端，第二断路器的另一端连接所述第一接触器的一端，第一接触器的另一端连接所述固态继电器的一端，固态继电器的另一端连接所述加热器，第三断路器的另一端连接所述第二接触器的一端，第二接触器的另一端连接所述泵，开关电源的另一端、隔离变压器的另一端和相序保护器的另一端分别连接所述控制器，所述模拟信号输入输出模块的一端连接控制器，模拟信号输入输出模块的另一端分别连接所述压力传感器、水阻值传感器和流量计，所述热电阻模块的一端连接控制器，热电阻模块的另一端分别连接所述第一温度传感器、第二温度传感器和第三温度传感器，所述数字信号输入输出模块的一端连接控制器，数字信号输入输出模块的另一端通过所述数据接口连接外部设备。

进一步的，所述外箱体的后面板上还设置有冷却水出水口、冷却水回水口、循环液加液口、循环液出水口和循环液回水口，所述换热器上设置有循环液入口、循环液出口、冷却水入口和冷却水出口；所述泵固定安装在水箱上，泵的入水口连接在水箱内部，泵的出水口通过管道连接所述循环液出水口，所述循环液入口通过管道连接循环液回水口，所述循环液出口通过管道连接过滤器的入口，所述冷却水入口通过管道连接冷却水回水口，所述冷却水出口通过管道连接冷却水出水口，过滤器的出口通过管道连接水箱回水口，所述循环液加液口连接水箱内部。

进一步的，所述第一温度传感器和压力传感器分别安装在泵的出水口处，第二温度传感器和水阻值传感器分别安装在水箱上，第三温度传感器安装在过滤器的出口处，流量计安装在循环液回水口处。

进一步的，所述装置还包括di阀和过滤箱，所述di阀设置在泵的出水口处，di阀通过软管连接过滤箱的入口，过滤箱的出口通过软管连接水箱的过滤液回水口，di阀与控制器电连接。

进一步的，所述过滤箱内部填充有树脂材料。

进一步的，所述外箱体的前面板上设置有触摸显示屏和急停按钮，所述触摸显示屏和急停按钮分别与控制器电连接，所述外箱体的侧面板上设置有散热口。

进一步的，所述外箱体的底部分别安装有万向脚轮和地脚，所述地脚通过螺柱固定在外箱体底部。

进一步的，所述加热器采用电热管。

进一步的，所述外箱体内部还安装有风扇和散热片。

采用以上技术手段后可以获得以下优势：

本实用新型提出了一种用于半导体设备的循环液温控装置，该装置包括主回路和di回路，主回路：通过循环液加液口为装置内部的水箱添加循环液，接通电源后，控制器发送控制信号到泵，泵将水箱内的循环液抽出，从循环液出水口连接到装置外部的需要降温的半导体设备处，循环液吸收半导体设备的温度变为高温液体，然后从循环液回水口流入换热器，换热器利用送外部接入的冷却水为循环液降温，降温后的循环液通过过滤器重新回到水箱内部，本实用新型装置在工作过程中，通过多个传感器实时测量装置内部各处的温度、压力和流量，当循环液温度过低时，控制器控制断路器打开加热器，为循环液加热，此外，控制器还可以通过控制信号控制冷水阀，改变冷却水流量，进而控制循环液温度。di回路：当循环液水阻值过低时，控制器打开di阀，循环液被泵从水箱抽出流入入过滤箱内，由过滤箱内的树脂材料进行过滤，得到去离子水。本实用新型装置通过电路结构和硬件结构的组合，实现了自动化控制半导体设备的循环液温度和水阻值的功能，装置的结构简单、安全性高、温控效果好，装置底部安装有万向脚轮，适用于各种工作场合。

附图说明

图1为本实用新型一种用于半导体设备的循环液温控装置的外部结构示意图。

图2为本实用新型一种用于半导体设备的循环液温控装置的背部示意图。

图3为本实用新型循环液温控装置内部的结构示意图。

图4为本实用新型循环液温控装置内部的后侧结构示意图。

图5为本实用新型循环液温控装置内部的右侧结构示意图。

图6为本实用新型循环液温控装置中泵和水箱的结构示意图。

图7为本实用新型循环液温控装置的电路示意图。

图8为本实用新型循环液温控装置中控制器的引脚连接示意图。

图中，1是外箱体，2是水箱，3是泵，4是换热器，5是过滤器，6是触摸显示屏，7是急停按钮，8是电源插座，9是电源开关，10是数据接口，11是冷却水出水口，12是冷却水回水口，13是循环液加液口，14是循环液出水口，15是循环液回水口，16是散热口，17是风扇，18是万向脚轮，19是地脚，20是排液口，21是四氟管，22是三相进线端子，23是第二断路器，24是第三断路器，25是第一接触器，26是第二接触器，27是变频器，28是散热片，29是固态继电器，30是隔离变压器，31是开关电源，32是保险丝，33是晶体管输出板，34是控制器，35是数字信号输入输出模块，36是模拟信号输入输出模块，37是热电阻模块，38是第一断路器，39是流量计，40是冷水阀，41是排液阀，42是db9接口，43是db25接头，44是di阀，45是过滤箱，46是第三温度传感器，47是回水阀，48是漏液开关，49是水箱回水口，50是压力传感器，51是加热器，52是第一温度传感器，53是泵的出水口，54是水阻值传感器，55是第二温度传感器，56是过滤液回水口。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的技术方案作进一步说明：

一种用于半导体设备的循环液温控装置，包括外箱体1和安装在外箱体内部的水箱2、泵3、换热器4、过滤器5。如图1、2所示，在外箱体的前面板上设置有触摸显示屏6和急停按钮7，在外箱体的侧面板上设置有用于散热的散热口16，在外箱体的后面板上设置有电源插座8、电源开关9、数据接口10、冷却水出水口11、冷却水回水口12、循环液加液口13、循环液出水口14和循环液回水口15，其中，电源插座用来连接外部220v三相交流电，电源开关与电源插座电连接，用来控制电源的断开、闭合，数据接口主要包括db9接口42和db25接头43，用于连接外部设备，将装置内的的信号传输出去，外箱体后面板上的四氟管21是液位管，该液位管用于显示水箱内液位。为了方便移动本实用新型设备，在外箱体的底部分别安装有万向脚轮18和地脚19，地脚通过螺柱固定在外箱体底部，可以通过旋转螺柱调节地脚的高度，当需要移动装置时，可以将地脚抬起，利用万向脚轮支撑装置并移动，当不需要移动装置时，可以将地脚放下，使用地脚支撑装置。

如图3-6所示，水箱固定安装在外箱体的中间位置，泵通过螺栓固定安装在水箱上，泵的底部安装在水箱内，开设在泵底部的泵的入水口连接在水箱内部，泵的出水口53通过管道连接循环液出水口。换热器安装在过滤器和外箱体后面板之间，换热器上设置有循环液入口、循环液出口、冷却水入口和冷却水出口，循环液入口通过管道连接循环液回水口，循环液出口通过管道连接过滤器的入口，冷却水入口通过管道连接冷却水回水口，冷却水出口通过管道连接冷却水出水口，过滤器的出口通过管道连接水箱回水口49，后面板上的循环液加液口则直接连接水箱内部，用于向水箱添加循环液。

为了控制循环液的水阻值，本装置还安装有di阀44和过滤箱45，di阀设置在泵的出水口处，di阀通过软管连接过滤箱的入口，过滤箱的出口通过软管连接水箱的过滤液回水口56，di阀与控制器电连接。在过滤箱内部填充有树脂材料，树脂材料可用来过滤循环液。

如图3-6所示，在泵的出水口处安装有回水阀47、压力传感器50和第一温度传感器52，在冷却水回水口处设置有冷水阀40，水箱的顶部设置有水阻值传感器54和第二温度传感器55，水箱内设置有加热器51，加热器的连接端固定在水箱顶部，水箱的底部设置有排液口20，排液口处安装有排液阀41，在过滤器的出口处设置有第三温度传感器安装46，在循环液回水口处设置有流量计39，此外，外箱体内固定安装有多个电器安装面板，电器安装面板上安装有三相进线端子22、第一断路器38、第二断路器23、第三断路器24、第一接触器25、第二接触器26、变频器27、固态继电器29、相序保护器、隔离变压器30、开关电源31、保险丝32、晶体管输出板33、控制器34、数字信号输入输出模块35、模拟信号输入输出模块36、热电阻模块37和漏液开关48。

根据图7、8所示的电路示意图可知，电源插座连接三相进线端子的一端，三相进线端子的另一端连接第一断路器qfo的一端，第一断路器qfo的另一端分别连接第二断路器qfh的一端、第三断路器qfp的一端、开关电源dcps的一端、隔离变压器tr的一端和相序保护器kvs的一端，开关电源dcps、隔离变压器tr和相序保护器kvs与第一断路器qfo之间连接有保险丝fuse，第二断路器qfh的另一端连接第一接触器kmh的一端，第一接触器kmh的另一端连接固态继电器ssc的一端，固态继电器ssc的另一端连接加热器ht，在本实用新型实施例中，加热器ht采用电热管，第三断路器qfp的另一端连接第二接触器kmp的一端，第二接触器kmp的另一端连接泵pm，开关电源dcps的另一端、隔离变压器tr的另一端和相序保护器kvs的另一端分别连接控制器plc，模拟信号输入输出模块的一端连接控制器plc，模拟信号输入输出模块的另一端分别连接压力传感器ps1、水阻值传感器和流量计fl，热电阻模块的一端连接控制器plc，热电阻模块的另一端分别连接第一温度传感器pt1、第二温度传感器pt2和第三温度传感器pt3，数字信号输入输出模块的一端连接控制器plc，数字信号输入输出模块的另一端通过数据接口连接外部设备，并连接触摸显示屏。控制器plc还连接了温度保险tf、液位开关ls、漏液开关wls、回路阀sva，控制器plc通过电线连接晶体管功率版kb的一端，晶体管功率版kb的另一端分别冷水阀svfw和急停开关s1。di阀和排液阀也分别与控制器电连接。

由于外箱体内设置有多个电器元件，为了避免电器工作过程中温度过高，外箱体内部还安装有多个风扇17和散热片28，风扇和散热片也分别与控制器电连接，通电后可以给装置内的电器降温。

本实用新型循环液温控装置的工作原理如下：从循环液加液口向装置内部的水箱里加入需要的循环液，利用外部管道依次连接循环液出水口、外部半导体设备和循环液回水口，完成循环回路的管道连接，利用管道依次连接冷却水出水口、外部冷却水源、冷却水回水口，完成冷却回路的管道连接。给装置通电后，控制器发送控制信号到泵，控制泵将水箱内的循环液抽出，循环液从循环液出水口流向外部半导体设备，流经半导体设备的过程中，吸收半导体设备的温度，变成高温循环液，高温循环液从循环液回水口流回到装置内部的换热器处，控制器打开冷水阀，给换热器提供用来降温的冷却水，高温循环液在换热器内经降温后流入过滤器，经过滤器过滤杂质后流入水箱回水口，完成一次循环，通过不断的循环，持续的为半导体设备降温。在装置工作过程中，压力传感器实时测量装置出水压力，第一、第二、第三温度传感器分别实施测量循环液出水温度、循环液回水温度和水箱内部温度，流量计实时测量循环液流量，水阻值传感器实时测量循环液的水阻值，各个传感器将测量到的数据实时传输到控制器，当循环液回水温度过高，控制器通过控制信号控制冷水阀，调整冷却水流量，进而控制从换热器回来的循环液回水温度，当水箱内部温度过低，控制器通过控制信号控制加热器给循环液加热，当循环液水阻值过低，控制器通过控制信号控制di阀打开，循环液从di阀输入过滤箱，由过滤箱中的树脂材料过滤后再流回水箱，当不需要过滤时，控制其控制di阀关闭。

本实用新型装置通过电路结构和硬件结构的组合，实现了自动化控制半导体设备的循环液温度和水阻值的功能，装置的结构简单、安全性高、温控效果好，适用于各种工作场合。

上面结合附图对本实用新型的实施方式作了详细地说明，但是本实用新型并不局限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下做出各种变化。