特性氣體輸送面板、電路板溫控箱的設(shè)計

李晶 陳虹

【摘要】隨著全球性的環(huán)境污染、能源短缺等問題日益嚴(yán)重，一些可再生資源的利用成為必需途徑，半導(dǎo)體、芯片、太陽能的開發(fā)利用是目前可再生資源的主要發(fā)展方向。在制作半導(dǎo)體、芯片等過程中無時無刻不在使用著危險性氣體，而這些承載特性氣體的管路、氣體面板以及焊接PCB板對于溫度也有極為嚴(yán)格的要求。對于溫度的高度要求，溫度控制箱的研發(fā)也迫切需要，溫控箱可以使得操作人員在安全的地方按照相應(yīng)的設(shè)備需求設(shè)定一級二級溫度，并且能夠給予操作人員溫度提示、報警提示。

【關(guān)鍵字】可再生資源、半導(dǎo)體、溫度、溫控箱等

1 引言

溫度控制箱可實現(xiàn)對目標(biāo)物的加熱控制，如加熱帶，加熱毯，管路，特性氣體輸送面板等。并具有低溫報警和高溫切斷功能，同時可傳送輸出本地溫度值與報警狀態(tài)，實現(xiàn)對目標(biāo)的遠(yuǎn)程實時監(jiān)控。

近幾年來光機(jī)電一體化行業(yè)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快，對于溫控箱的需求也較為普遍。而對于溫控箱的控制功能也有所不同。例如在PCB板焊接的過程中合適的預(yù)熱溫度可減少PCB的熱沖擊，減小PCB的變形翹曲，提高助焊劑的活性；一般要求機(jī)板經(jīng)預(yù)熱后，焊點面溫度達(dá)到：單面板80-90℃，雙面板90-100℃，均為版面實際溫度。那么就需要對版面進(jìn)行加熱，溫度控制精度也需要保持在0.1。溫控表作為它的核心元器件，應(yīng)該認(rèn)真根據(jù)客戶的需求包括溫度控制范圍，精度，警報值設(shè)定等進(jìn)行詳細(xì)選配，其次溫控箱的設(shè)計應(yīng)該考慮到控制任務(wù)要求簡易與否，設(shè)計合理的外觀，達(dá)到空間性的要求。

2 溫控箱方案設(shè)計

該溫控箱可以設(shè)定高低溫報警（蜂鳴器和指示燈同時警報），當(dāng)溫度超過設(shè)定值時，可發(fā)出警報并切斷加熱電源，并對于那些帶漏電保護(hù)的總開關(guān)可在加熱帶或加熱毯在外保護(hù)層意外破裂，致使帶電導(dǎo)線接觸到管道或瓶身時馬上斷電，防止因漏電而產(chǎn)生人身或設(shè)備事故。同時也可以設(shè)定低溫報警，并且可以通過控制進(jìn)行面板的加熱，使得溫度達(dá)到需求值。

由于本溫控線的溫度設(shè)定均可在前面板進(jìn)行，總開關(guān)設(shè)在箱體后面板，不用開箱即可切斷電源，相對地安全可靠。除總電源進(jìn)線外，與外界連接的所有線路均集成為電氣接頭，方便安裝，拆卸更換。同時實現(xiàn)了信號的遠(yuǎn)程通信，連接后，可遠(yuǎn)程讀取每臺設(shè)備上的實時溫度與報警狀態(tài)。

2.1溫控箱內(nèi)部元器件介紹

2.1.1 開關(guān)電源

將工頻交流變成直流，再將直流變換成高頻交流，通過開關(guān)變壓器，反饋穩(wěn)壓等過程變成你所需要的電壓的后，通過整流，濾波，再變換成直流的過程，而MOSFET在整個過程中通過其不斷的開與關(guān)，使高壓直流變換成高頻交流電的過程。

2.1.2 固態(tài)繼電器

利用電子元件（如開關(guān)三極管、雙向可控硅等半導(dǎo)體器件）的開關(guān)特性，可達(dá)到無觸點無火花地接通和斷開電路的目的。

2.1.3 一體化漏電開關(guān)

實現(xiàn)過流、短路、漏電保護(hù)功能。

2.1.4 中間繼電器

用于繼電保護(hù)與自動控制系統(tǒng)中，以增加觸點的數(shù)量及容量；在控制電路中傳遞中間信號。

2.1.5 端子排

用來連接線路的一種電器元器件。

2.2 溫控箱外觀面板正面部件及其功能：

2.2.1 蜂鳴器（BUZZER）

發(fā)生低溫或高溫報警時，會發(fā)出警報音。

2.2.2 復(fù)位鍵/警報指示燈（RESET）

此為紅色帶燈按鈕。發(fā)生高溫警報時，按鈕里的紅燈會亮，同時蜂鳴器鳴叫。按下復(fù)位按鈕可消除警報音，在高溫警報消除后，再次按下復(fù)位鍵，報警指示燈會熄滅，并重新開始加熱。發(fā)生低溫警報時，蜂鳴器鳴叫，按下復(fù)位鍵消音即可。

2.2.3 加熱開關(guān)/加熱指示燈（Heating）

在控制器在正常使用時，加熱開關(guān)手柄處的加熱指示燈會隨著控制輸出而閃爍。此時若想停止加熱，把加熱開關(guān)打到OFF位置即可，無需關(guān)閉控制器電源。

2.2.4 溫控表

溫控表為整個控制器中的核心元件。加熱溫度的設(shè)定，警報值的設(shè)定等都是在表頭上操作。具體操作設(shè)定步驟參閱以下章節(jié)。

2.3溫控箱背部進(jìn)出線接口方式

2.3.1外接信號進(jìn)線口（SPARE）

此接口用于溫度或報警信號的遠(yuǎn)傳。配PG16塑料防水穿板接頭。可替換為3/4〃金屬軟管接頭。

2.3.2電源進(jìn)線口（POWER IN）

此接口用于控制箱的總電源進(jìn)線，接頭形式同備用口。

2.3.3開關(guān)/斷路器（CP0）

設(shè)備的電源開關(guān)，具有漏電保護(hù)功能。

2.3.4 負(fù)載線路接頭/進(jìn)口（CN1）

用于連接被控制的元件，如加熱帶，加熱毯等（可替換為PG16或3/4〃金屬穿板接頭直接進(jìn)線）。接頭各節(jié)點定義如下（如負(fù)載中不含過溫開關(guān)，把針腳1，2短接）：

2.4箱體外形尺寸及固定方式

該箱體的尺寸可以根據(jù)客戶的需求另作調(diào)整設(shè)計。

3 控制流程及操作說明

當(dāng)溫控箱與要控制的面板等被控對象裝配好之后，接通電源，打開漏電開關(guān)。溫控表背景燈亮開始工作，按照溫控表的使用說明針對客戶的需求進(jìn)行溫度值、警報值的設(shè)定（此操作也可僅在控制箱做好之后通電，然后進(jìn)行溫控表溫度值、警報值的設(shè)定）。然后根據(jù)高低警報進(jìn)行相應(yīng)的操作。如果是低溫警報，，蜂鳴器鳴叫，按下復(fù)位鍵消音即可，并重新開始加熱；如果是高溫報警，按鈕里的紅燈會亮，同時蜂鳴器鳴叫。按下復(fù)位按鈕可消除警報音，在高溫警報消除后，再次按下復(fù)位鍵，報警指示燈會熄滅。

4結(jié)論

在一些半導(dǎo)體集成電路中，電路板焊接過程及其重要，對于產(chǎn)品的性能以及合格率起著至關(guān)重要的作用，而溫控箱是半導(dǎo)體器件等制作過程中管路、面板加熱的主要控制手段，因此需要根據(jù)生產(chǎn)環(huán)境的不同，需要設(shè)計與選配不同需求的溫控箱，本案的溫控箱屬于單點的控制箱，達(dá)到小規(guī)模芯片產(chǎn)商的需求，同時也為后續(xù)的多點溫控箱做了一定的鋪墊。

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作者簡介：李晶（1986-），女，山西永濟(jì)人，本科，上海建橋?qū)W院，主要從事實驗室PLC、電子技術(shù)、自動控制等教學(xué)工作。