一种温控设备及温控方法与流程

本发明涉及半导体加工，具体而言，涉及一种温控设备及温控方法。

背景技术：

1、半导体温控设备是半导体制造过程中的重要设备，对温度控制精度要求较高。在芯片的生产过程中需要提供温度稳定的冷冻液到达负载端，同时由于芯片加工过程所需要的冷冻液温度根据工艺的不同温度要求也不同，同时在具体工艺中负载端的变化也是多样的。因此，温控设备需要在面对负载端变化时，快速响应切换温度并且稳定输出供液温度。

2、但是目前的温控设备负载端的状态下设备运行温度波动大，且面对负载端的变化，其反应较慢。此外，目前的温控设备大多只要求了设备的性能，未考虑能耗的问题，能耗一般较高。

技术实现思路

1、本发明提供了一种温控设备及温控方法，其能够快速响应以达到并维持在负载端所需的目标温度。

2、本发明的实施例可以这样实现：

3、本发明的实施例提供了一种温控设备，其包括：

4、制冷系统，所述制冷系统包括压缩机、冷凝器、第一膨胀阀、储液器、蒸发器和气液分离器，所述压缩机的出口与所述冷凝器的入口连通，所述冷凝器的出口与所述储液器的入口连通，所述储液器的出口与所述第一膨胀阀的入口连通，所述第一膨胀阀的出口与所述蒸发器的第一入口连通，所述蒸发器的第一出口与所述气液分离器的入口连通，所述气液分离器的出口与所述压缩机的入口连通；所述压缩机的出口与所述气液分离器的入口连通；

5、所述压缩机的入口与所述气液分离器的出口之间设置有第一温度传感器和第一压力传感器；

6、循环系统，所述循环系统包括水箱、第二温度传感器、水泵和加热器，所述蒸发器的第二出口与所述水箱的入口连通，所述水箱的出口与所述水泵连通，所述水泵与所述加热器连通，所述加热器用于与负载端的入口端连通；所述蒸发器的第二入口用于与所述负载端的出口端连接；所述水箱的出口与所述水泵之间设置有第二温度传感器。

7、在上述实施方式中，通过设置制冷系统，制冷和加热同时参与温度控制，可提高温度控制精度，且响应速度更快。在制冷系统主路上设置第一膨胀阀可便于调控第一膨胀阀的开度，从而对制冷系统进行温度控制，以实现对整个温控设备的温度控制，满足负载端所需的目标温度。在压缩机的入口与气液分离器的出口之间设置有第一温度传感器，便于对冷却循环进压缩机的气体进行温度检测。此外，在压缩机的入口与气液分离器的出口之间设置有第一压力传感器，可根据制冷剂的物理性质，在该压力下查取饱和状态时对应的温度值，将饱和状态时对应的温度值与我们实际第一温度传感器的测量值进行比较，可以获得过热度。控制过热度，可保证在第一膨胀阀动作时，压缩机依旧能够正常工作，从而保证温度控制的准确性。通过设置循环系统，可控制并维持负载端所需的目标温度。且，在水箱出口处设置有第二温度传感器，便于检测经蒸发器流入水箱中的冷却水的温度，从而便于调节控制蒸发器内的温度。

8、本发明的实施例还提供了一种控温方法，所述方法包括：

9、获得所述第二温度传感器的第二温度设定值为sv0；

10、获取所述第二温度传感器的实时第二温度测定值pv0；

11、获得所述第二温度设定值sv0与所述第二温度测定值pv0的差值x：

12、若所述差值x为正值，则所述第一膨胀阀的开度减小；

13、若所述差值x为负值，则所述第一膨胀阀的开度增大；

14、判断所述差值x所处的区间,根据所述差值x所处的区间范围，对所述第一膨胀阀的开度进行阶梯式调整：

15、若a≤x≤b，则对所述第一膨胀阀的开度调整m％；

16、若c≤x＜a或b＜x≤d，则对所述第一膨胀阀的开度调整n％；

17、若x＜c或x＞d，则对所述第一膨胀阀的开度调整p％。

18、在上述实施方式中，通过控制第一膨胀阀的开度，可对温度进行调控。第一膨胀阀开度的增大和减小由x的正负决定。根据温度高了，增大第一膨胀阀的开度以增加制冷剂的量；温度低了，则减小第一膨胀阀开度以减小制冷剂的量的原理进行调节。且采用阶梯式调节，既能节能降耗，也能提高温度控制的精确度。

19、本发明实施例的温控设备及温控方法的有益效果包括：

20、该温控设备包括制冷系统和循环系统，制冷系统包括压缩机、冷凝器、第一膨胀阀、第二膨胀阀、储液器、蒸发器和气液分离器，压缩机的出口与冷凝器的入口连通，冷凝器的出口与储液器的入口连通，储液器的出口与第一膨胀阀的入口连通，第一膨胀阀的出口与蒸发器的第一入口连通，蒸发器的第一出口与气液分离器的入口连通，气液分离器的出口与压缩机的入口连通。压缩机的出口通过第二膨胀阀与气液分离器的入口连通。压缩机的入口与气液分离器的出口之间设置有第一温度传感器和第一压力传感器。循环系统包括水箱、第二温度传感器、水泵和加热器，蒸发器的第二出口与水箱的入口连通，水箱的出口与水泵连通，水泵与加热器连通，加热器用于与负载端的入口端连通；蒸发器的第二入口用于与负载端的出口端连接；水箱的出口与水泵之间设置有第二温度传感器。通过设置制冷系统，制冷和加热同时参与温度控制，可提高温度控制精度，且响应速度更快。在制冷系统主路上设置第一膨胀阀可便于调控第一膨胀阀的开度，从而对制冷系统进行温度控制，以实现对整个温控设备的温度控制，满足负载端所需的目标温度。在压缩机的入口与气液分离器的出口之间设置有第一温度传感器，便于对冷却循环进压缩机的气体进行温度检测。此外，在压缩机的入口与气液分离器的出口之间设置有第一压力传感器，可根据制冷剂的物理性质，在该压力下查取饱和状态时对应的温度值，将饱和状态时对应的温度值与第一温度传感器的实际测量值进行比较，可以获得过热度。控制过热度，可保证在第一膨胀阀动作时，压缩机依旧能够正常工作，从而保证温度控制的准确性。通过设置循环系统，可控制并维持负载端所需的目标温度。且，在水箱出口处设置有第二温度传感器，便于检测经蒸发器流入水箱中的冷却水的温度，从而便于调节控制蒸发器内的温度。整个温控设备具有快速响应、温度控制精度高以及能耗低的优点。

技术特征：

1.一种温控设备，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的温控设备，其特征在于，所述制冷系统(100)还包括第三膨胀阀(500)和第三温度传感器(600)，所述储液器(150)的出口通过所述第三膨胀阀(500)与所述压缩机(110)连通；所述第三温度传感器(600)设置于所述压缩机(110)的出口处。

3.根据权利要求1所述的温控设备，其特征在于，所述制冷系统(100)还包括第二膨胀阀(140)和第四膨胀阀(700)，所述压缩机(110)的出口与所述气液分离器(170)的入口之间设置有所述第二膨胀阀(140)；所述储液器(150)的出口通过所述第四膨胀阀(700)与所述气液分离器(170)的入口连通。

4.根据权利要求1所述的温控设备，其特征在于，所述循环系统(200)还包括第四温度传感器(250)，所述第四温度传感器(250)设置于所述加热器(240)和所述负载端(800)之间。

5.一种温控方法，其特征在于，应用于权利要求1所述的温控设备(1000)，所述方法包括：

6.根据权利要求5所述的温控方法，其特征在于，所述制冷系统(100)还包括第二膨胀阀(140)和第四膨胀阀(700)，所述压缩机(110)的出口与所述气液分离器(170)的入口之间设置有所述第二膨胀阀(140)；所述储液器(150)的出口通过所述第四膨胀阀(700)与所述气液分离器(170)的入口连通；

7.根据权利要求5或6所述的温控方法，其特征在于，所述制冷系统(100)还包括第三膨胀阀(500)和第三温度传感器(600)，所述储液器(150)的出口通过所述第三膨胀阀(500)与所述压缩机(110)连通；所述第三温度传感器(600)设置于所述压缩机(110)的出口处；

8.根据权利要求5或6所述的温控方法，其特征在于，所述循环系统(200)还包括第四温度传感器(250)，所述第四温度传感器(250)设置于所述加热器(240)的出口和所述负载端(800)之间；

9.根据权利要求8所述的温控方法，其特征在于，根据所述差值z控制所述加热器(240)功率的输出百分比包括：

10.根据权利要求5所述的温控方法，其特征在于，所述方法还包括：

技术总结本发明的实施例提供了一种温控设备及温控方法，涉及半导体加工技术领域。该温控设备包括制冷系统和循环系统，制冷系统包括压缩机、冷凝器、第一膨胀阀、储液器、蒸发器和气液分离器，压缩机的出口与冷凝器的入口连通，冷凝器的出口与储液器的入口连通，储液器的出口与第一膨胀阀的入口连通，第一膨胀阀的出口与蒸发器的第一入口连通，蒸发器的第一出口与气液分离器的入口连通，气液分离器的出口与压缩机的入口连通。压缩机的出口与气液分离器的入口连通。压缩机的入口与气液分离器的出口之间设置有第一温度传感器和第一压力传感器。该温控设备面对负载端的变化，能够较快且平稳地达到目标温度，且控制精度高。技术研发人员：张伟明,曹位尚受保护的技术使用者：上海盛剑半导体科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/14