analisi della struttura e dell'uniformità della temperatura di LTCC forno di cottura
Abstract: questo l'articolo discute la struttura del sistema di controllo del riscaldamento e dell'atmosfera della convezione intermittente LTCC sinterizzazione forno. combinato con analisi di prova dei principali fattori che influenzano l'uniformità della temperatura del forno di sinterizzazione, regole e metodi di regolazione dei parametri durante il processo viene descritto.
chiave Parole: LTCC forno di sinterizzazione, test di regolazione dell'uniformità della temperatura
1 .LTCC introduzione
LTCC (Bassa temperatura Cotto Ceramica) La tecnologia è una straordinaria tecnologia di componenti integrati sviluppata negli ultimi anni. Il passaggi di base del tipico LTCC processo di produzione del substrato include: nastro in ceramica grezza → stampaggio → perforazione → riempimento → serigrafia → rilevamento della qualità di stampa → laminazione → laminazione → sinterizzazione → post-elaborazione → LTCC circuito rilevamento.
Con il rapido sviluppo di LTCC l'industria, la capacità di produzione e il controllo di qualità pongono requisiti sempre più elevati per le apparecchiature nel LTCC processo di sinterizzazione da i 2 strati originali per forno alle attuali 16 versioni per forno. Tuttavia, nella produzione di massa, l'attrezzatura espone molti problemi, come cuocere lo stesso prodotto del forno, il tasso di ritiro dei materiali posti in diverse aree del forno è molto diverso, la consistenza dei prodotti è molto scarsa, quale causa anche più problemi di scarto di prodotto e rifiuti di materiale la camera del forno di sinterizzazione è 600x600x600mm e la temperatura media è 400x400x400m. Di solito, mettiamo solo pochi strati nella camera, viene utilizzata solo una piccola parte dello spazio a temperatura costante e solo pochi strati vengono aggiunti dopo che l'uscita è aumentata, che è lontano da esercitando la massima efficienza di utilizzo del forno di sinterizzazione. In questo carta, la struttura di LTCC forno di sinterizzazione con convettivo la struttura intermittente viene analizzata prendendo come esempio 43 forni di sinterizzazione attualmente in uso e vengono discussi i principali fattori che influenzano il controllo dell'uniformità della temperatura e i metodi di regolazione.
2.LTCC test di uniformità della temperatura di sinterizzazione
per trovare e risolvere i problemi e migliorare l'efficienza delle apparecchiature, l'autore ha personalizzato otto termocoppie corazzate e testato con pattuglia di temperatura strumento. otto termocoppie sono uniformemente distribuite in otto punti nell'area della temperatura del forno.
Fig. 1 distribuzione dei punti di prova della temperatura
Da i dati di prova della temperatura effettiva nella tabella 1, si può vedere che la deviazione massima del punto di prova è 60 ℃ nella sezione temperatura in aumento, e la differenza massima dell'uniformità della zona di sinterizzazione è 17 ℃ da 850 ℃ nella sezione ad alta temperatura, che ovviamente non soddisfa i requisiti di consistenza del processo LTCC produzione di sinterizzazione, il controllo dell'uniformità dell'uniformità della temperatura nell'intera curva di temperatura del forno di sinterizzazione ha un impatto vitale sulla costanza della qualità e sulla resa di LTCC substrato produzione. Da i risultati effettivi del test, l'indice di uniformità della temperatura della zona di temperatura costante del forno di sinterizzazione da noi utilizzato è molto scarso e la zona di temperatura costante stabile e costante è di gran lunga inferiore a l'indice nominale di 400x400x400mmn spazio, quale non può soddisfare i requisiti della produzione di massa e può essere sviluppato e prodotto solo in piccola quantità nello spazio locale stabile, che è anche la ragione principale per limitare la coerenza della qualità del prodotto e il miglioramento della capacità delle apparecchiature per risolvere questo problema a fondo, dobbiamo analizzare e regolare ulteriormente il forno di sinterizzazione e sfruttare appieno il potenziale dell'attrezzatura.
tabella 1 dati del test di temperatura
analisi della struttura e del campo di scambio termico della temperatura del forno di sinterizzazione
3.1 struttura di LTCC forno di sinterizzazione
al fine di migliorare l'uniformità della temperatura del forno di sinterizzazione, è necessario comprendere appieno la struttura dell'attrezzatura, in particolare la struttura del riscaldamento e del controllo dell'atmosfera, che ha un'influenza importante sulla temperatura, quindi analizza i principali fattori e metodi di regolazione che influenzano il cambiamento di temperatura uniformità. che uso è un convettivo sollevamento intermittente LTCC forno di sinterizzazione, quale è composto principalmente dal sistema di riscaldamento del forno, dal sistema dell'atmosfera, dal sistema di sollevamento del carico e dal sistema di controllo elettrico il forno di sinterizzazione è del tipo a scatola e il corpo del forno è progettato come quadrato, situato nella parte superiore del lato anteriore del forno . Il il rivestimento del forno di isolamento è tutto fatto di multistrato la piastra isolante in fibra di ceramica leggera e quattro zone di riscaldamento sono disposte in direzione verticale secondo la distribuzione uniforme del campo termico. ogni zona di riscaldamento è riscaldata da quattro elementi riscaldanti sui lati anteriore, posteriore e destro per garantire un riscaldamento uniforme nella zona del forno. Il la struttura è mostrata nella figura 2 sotto.
Fig. 2 struttura interna del forno di sinterizzazione
Il Il sistema atmosferico fornisce principalmente un gas di processo stabile e un controllo stabile della pressione per il forno, che è composto da purificatore d'aria, dispositivo di riduzione della pressione, valvola di regolazione proporzionale, flussometro, riscaldatore a gas e relativo sistema di controllo della temperatura, eiettore pressurizzato (aria scatola di ingresso), scatola di scarico di raccolta e tubo di scarico Venturi. alla distribuzione della temperatura nel forno, l'aria aspirata è divisa in quattro percorsi, ogni percorso è controllato dalla portata e dalla temperatura indipendentemente, il gas dopo il preriscaldamento a una temperatura adeguata entra nella camera del forno in modo uniforme da l'eiettore sovralimentato sul lato destro della camera di riscaldamento, l'aria calda scorre uniformemente attraverso lo strato intermedio della staffa di sinterizzazione, quindi si raccoglie attraverso la scatola di scarico e quindi utilizza l'effetto di iniezione Venturi del tubo di scarico per mantenere una certa micro pressione negativa nel forno attraverso closed-loop controllo, in modo da raggiungere l'obiettivo di rendere il flusso di gas nel forno uniforme.
3.2 analisi di LTCC campo di temperatura del forno di sinterizzazione e trasferimento di calore
Il fenomeno di trasferimento di calore tridimensionale in LTCC forno di sinterizzazione è complesso, quale appartiene al processo di scambio termico instabile con tre modalità di trasferimento del calore di conduzione del calore, convezione e irraggiamento nello spazio chiuso.
Il Il fenomeno del trasferimento di calore per convezione nel forno include principalmente il trasferimento di calore per convezione forzata tra il flusso d'aria formato dalla presa d'aria forzata e LTC prodotti, scaffali per materiali, piastre ardenti, ecc il trasferimento di calore per convezione nel forno è il modo più importante di trasferimento di calore nel forno, è il fattore più importante che influenza l'uniformità del campo di temperatura nel forno . il trasferimento di calore per radiazione nel forno di sinterizzazione è anche il modo principale di trasferimento di calore nel forno e il fattore principale che influenza la temperatura del forno, ma l'influenza sull'uniformità del campo di temperatura nel forno non è grande perché della struttura di stampaggio del forno di sinterizzazione, a meno che il grado di invecchiamento per ossidazione di ciascuna piastra riscaldante e strato isolante di ciascuna parte è incoerente.
3.3 analisi dei fattori che influenzano LTCC uniformità della temperatura del forno di sinterizzazione
secondo l'analisi della struttura termica del forno, i principali fattori che influenzano la temperatura sono i seguenti:
(1) Il la prima è la struttura del campo di temperatura e il modo di controllo della temperatura
Il il campo di temperatura del forno è uniformemente disposto con quattro zone di temperatura lungo la direzione dell'altezza, quattro punti di controllo della temperatura e un riscaldatore è disposto sui quattro lati di ciascuna zona di temperatura. Il la modalità di controllo della temperatura determina che i quattro lati i riscaldatori nella stessa zona di temperatura vengono riscaldati o arrestati in modo sincrono nel processo termico. Perché del design della struttura simmetrica del forno, il trasferimento di calore completo del forno in qualsiasi momento è lo stesso nella direzione anteriore e posteriore. in direzione verticale, è più facile da riscaldare in alto che in basso a causa dell'influenza del flusso di gas caldo . Questo è il fattore principale che influenza l'uniformità della temperatura del forno nella direzione verticale.
(2) Il disposizione delle casse di ingresso e di scarico dell'aria e modalità di flusso campo.
a causa della limitazione della disposizione della camera di scarico e della camera di ingresso, il trasferimento di calore per convezione nella direzione sinistra e destra del forno è diverso, che diventa il fattore diretto che influenza l'uniformità del forno temperatura. Il asimmetria della struttura sinistra e destra del campo di temperatura e del campo di flusso dell'atmosfera, la direzione del flusso da da destra a sinistra nel forno, cioè l'andamento del trasferimento di calore guidato dal trasferimento di calore per convezione da da destra a sinistra, renderà il trasferimento di calore completo nella direzione sinistra e destra del forno diverso in qualsiasi momento, che è il fattore più importante che influenza l'uniformità della temperatura del forno, ma anche il fattore fondamentale .
(3) fattori incerti
43 che utilizza il forno di sinterizzazione è stato per dieci anni, il grado di ossidazione di ciascuna piastra riscaldante e ogni parte dello strato di conservazione del calore è diverso, la radiazione di calore non è assolutamente simmetrica, l'uniformità del campo di flusso dell'atmosfera nel forno è incerta a causa all'influenza della diversa modalità, altezza e potenza del supporto di sinterizzazione nel forno e all'influenza dell'assorbimento di energia termica da parte del supporto di sinterizzazione, in modo che anche l'uniformità della temperatura del forno sia influenzata
4 LTCC regolazione della prova di uniformità della temperatura di sinterizzazione
analizzare i dati da il test (vedi tabella 1) It si può anche vedere che l'uniformità della temperatura è un cambiamento dinamico, e c'è una certa legge di cambiamento dinamico, la temperatura della parte superiore A1, B1, C1, D1 il punto di prova è maggiore di il basso A2, B2, C2, D2 punto di prova nella fase di riscaldamento nel suo complesso, questo è perché nel processo di riscaldamento, il gas caldo sale, il trasferimento di calore verso l'alto è più e più facile; B2, D2 sul lato destro è generalmente inferiore, perché il lato destro è l'estremità della presa d'aria, la temperatura più bassa dell'atmosfera in tirare a bassa temperatura l'uniformità della temperatura nello stesso strato di altezza è la migliore. Il temperatura nella parte destra dello strato inferiore B2, D2 è ovviamente maggiore di di quello nel lato sinistro A2, C2, quale può essere analizzato nella direzione del flusso di gas come mostrato nella figura 3. Il flusso di gas da da destra a sinistra e tendenza al rialzo fianco a fianco, assorbe continuamente l'energia termica radiante del filo di riscaldamento durante il processo di flusso nel forno camera. A2, C2 si trovano nella parte inferiore sinistra della camera del forno, che è relativamente una zona morta del flusso di gas Il i dati di prova verificano anche l'analisi della distribuzione della temperatura nella camera del forno
Da dai dati di prova di cui sopra e dall'analisi del campo di temperatura, possiamo trarre una conclusione che la temperatura nella parte sinistra della camera del forno è solitamente superiore quello sul lato destro, e la temperatura nello strato superiore è maggiore di quello nello strato inferiore; perché dell'effetto endotermico della staffa e del flusso di gas, la differenza di temperatura nel flusso d'aria angolo morto la regione è molto ampia all'aumento della temperatura iniziale e diminuirà gradualmente con la temperatura sale; durante durante l'intero processo di sinterizzazione, il flusso di gas caldo è il motivo fondamentale che influenza la temperatura.
Fig. 3 diagramma schematico del flusso di gas caldo nella camera del forno
Il l'uniformità della temperatura del forno convenzionale viene misurata dopo che la temperatura nella camera del forno è costante, ma in questo curva di processo, la temperatura viene aumentata a 850 sinterizzazione stabile solo 10 minuti, la velocità di riscaldamento ha una grande influenza sul prodotto, quindi è necessario prestare attenzione all'uniformità nel processo di riscaldamento, in this processo, il limite massimo della potenza di radiazione della piastra riscaldante è particolarmente importante per mantenere l'equilibrio termico di quattro superfici riscaldanti
A. potenza di uscita di ciascuna piastra riscaldante in fibra ceramica (16 in 4 zone di temperatura)
B. portata portata;
C.4 potenza preriscaldo gas e temperatura;
la tabella 2 mostra i parametri interni del forno di sinterizzazione, quali non bilanciare completamente l'influenza del flusso di gas caldo interno in aumento, ma limitare parzialmente la potenza nelle direzioni sinistra e destra in modo che la temperatura nello stesso strato orizzontale sia costante e non considerare completamente l'influenza del flusso di gas caldo nel direzione verticale, e non compensare i parametri, quali può essere visto da i dati del test nella tabella 1.Questo è in linea con il fatto che quando l'attrezzatura è stata introdotta per la prima volta in il nostro Istituto, il volume di sviluppo era piccolo e lo spazio di temperatura costante per un gruppo di parametri con la stessa temperatura, quale è stato messo a punto dagli esperti tecnici del produttore per una piccola quantità di sviluppo, era molto piccolo, ma l'uniformità della temperatura in una certa parte dello stesso strato di altezza era buona.
tabella 2 parametri di controllo dell'attrezzatura originale
secondo la regola di distribuzione del campo termico ottenuta da la prova e l'analisi di cui sopra, lo schema di regolazione dei parametri dell'apparecchiatura è dato come segue: considerando il requisito dell'atmosfera di processo per lo scarico della colla nel processo di sinterizzazione, mantenendo invariata la portata del gas, regolando i parametri di controllo interno delle apparecchiature, limitando la potenza erogata controllando ciascuna piastra riscaldante, limitando la potenza nell'area ad alta temperatura e compensando la potenza nell'area a bassa temperatura, in modo da rendere simmetrico in qualsiasi momento il trasferimento di calore completo sul lato opposto del forno la potenza di uscita limitata dei lati anteriore e posteriore è la stessa, la potenza di uscita limitata della piastra riscaldante nella direzione del flusso d'aria dei lati sinistro e destro è aumentata e la potenza della presa d'aria destra è maggiore di quello del lato sinistro. La compensazione della temperatura viene utilizzata tra lo strato superiore e inferiore per garantire la costanza della temperatura di ogni punto nella zona a temperatura costante, in modo da compensare il fattore di aumento del flusso di aria calda. Dopo vengono determinati i parametri iniziali, viene installato il supporto di sinterizzazione, vengono eseguiti test ripetuti, la potenza di uscita viene opportunamente aumentata in prossimità del punto di temperatura inferiore e viene utilizzata la compensazione della regolazione fine locale per eliminare l'influenza della temperatura causata dall'invecchiamento della piastra calda strato isolante e l'influenza del supporto di sinterizzazione sul flusso di gas, in modo da ottimizzare i parametri di stato
5 considerazioni conclusive
Il i dati dei test mostrano che la legge di distribuzione del campo della temperatura del forno, attraverso il limite di potenza e la compensazione della temperatura può ottimizzare l'uniformità della temperatura del forno di sinterizzazione, in seguito miglioreremo ulteriormente il test di processo e la produzione verifica.
