一种层压过程中的压力自动控制机构及控制方法技术

本发明专利技术公开了一种层压过程中的压力自动控制机构及控制方法，控制上加压板下降至压力面积探测组件的表面，接触到工件承压表面，并探测到工件的实时承压面积S1，当压力传感器的反馈值为N1时，计算得到此时工件表面压强P1，当探测到压强P1的数值达到预警值P时，停止施压；停止施压后，启动升温或降温程序，加热腔室内材料的体积随着为温度的变化膨胀或减小引发压力值的变化，通过压力控制系统控制压力执行机构调节力的输出自动减少或增加压力，以确保工件所承受的压力在层压过程中维持稳定，其在升温或/和降温过程中能够自动检测受压面积，并实时监控和精确调节压力与压强的工艺方法。法。法。

【技术实现步骤摘要】
一种层压过程中的压力自动控制机构及控制方法


[0001]本专利技术属于层压
，具体涉及一种通过力学传感器组件、伺服电机和压力反馈系统，其在升温或/和降温过程中能够自动检测受压面积，并实时监控和精确调节压力与压强的工艺方法。

技术介绍

[0002]在层压领域，一般使用或不使用粘接材料，通过加热和加压把相同或不同的两层或多层组件压合为多层的整体结构。在加热过程中，有时候包括升温前或/和降温后，平面压力需要一直予以施与在被加压组件上。大多数情况下，被层压产品包括塑料和橡胶等对压力不是特别敏感的人造革类或复合薄膜，如印制板等。但在技术进步的今天也开始被用于加工更为精密复杂的产品，例如三维叠层贴装的含芯片塑封存储器，或者含有空腔的平行封焊电路。由于需要多层叠装，因此出现了层压需求。此类含有对压强较为敏感的易损元件的产品，若单位面积上承受的压强，而不仅仅是压力总数值——超过其材料力学或结构强度上限，将会导致产品受到损伤。例如其中一些特殊结构产品其最上层承受压力的部分并不是像传统层压工艺处理的板材件那样容易测定承压面积，而是承压面积与其设计相关较紧密，产品表面不是规则的平面，甚至是表面有凹坑，该类产品在层压时，承受压力的表面积并不是其整个顶面面积，甚至由于结构或材料，在加压过程中面积会出现变化，因此需要实时检测承压面积与压力，否则施加的局部超过耐受上限的压强会导致如产品空腔内空间变形，硅片开裂，键合点剥离等破坏性效果，以至于造成产品报废失效。
[0003]目前主流层压机一般不具备实时监测压强的功能。
[0004]另一方面，由于层压工艺需要对工件加热加压，这一过程中压板与承受压力的工件紧贴。而在内部腔室升降温过程中，加热腔内的加压板和压力推杆、组件本身都会因热胀冷缩出现体积变化，在加压板与工件相互贴紧且位置不变的情况下，它们之间的压力会随着升温发生的体积膨胀而出现不断上升，从而可能对压力敏感组件产生严重的破坏。而随着温度降低，在相互已经贴紧且位置不变的情况下，上述部分由于体积减小而相互之间的压力会出现下降。总体而言，没有实时压力监控和调节系统的常规层压方法对于压强敏感产品在温度变化明显的热过程中将无法保持稳定的压强输出，常规层压设备适合处理对压强不敏感的材料，不能有效实时的高精度的控制压强变化，进而对相压强敏感工件实现有效保护。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的问题，本专利技术提出了一种层压过程中的压力自动控制机构及控制方法，该方法整合了力学传感器组件、伺服电机和压力反馈系统，能够在升温或/和降温过程中自动检测受压面积，并实时监控和精确调节压力与压强；可有效实时的高精度的控制压强变化，进而对相压强敏感工件实现有效保护。
[0006]本专利技术是通过以下技术方案来实现：
[0007]一种层压过程中的压力自动控制方法，包括，
[0008]S1，开启层压工作流程后，控制上加压板下降至压力面积探测组件的表面接触到工件的承压表面并测得工件实时承压面积S1，当压力传感器的反馈值为N1时，计算得到此时工件表面压强P1，当探测到压强P1的数值达到设定的预警值P时，停止施压；
[0009]S2，停止施压后，对加热腔室进行升温过程，随着温度升高，加热腔室内材料的体积发生膨胀引发压力值增大，通过压力控制系统控制压力执行机构将压力推杆向原施压反方向缓慢移动，使压强值下降，直至施加在工件上的压强恢复至设定预警值P范围内，压力执行机构停止移动；
[0010]S3，对加热腔室进行降温过程，随着温度下降，加热腔室内材料的体积缩小使得压力值下降，通过压力控制系统控制压力执行机构将压力推杆向原施压正方向缓慢移动，使压强值得到增大，直至施加在工件上的压强恢复至设定预警值P范围内，并重复该过程直到层压作用需要结束的阶段为止。
[0011]优选的，所述预警值P通过工件本身的设计特性或材料特性分析预计可以承受的压力上限的70％～80％，计算得到的工件适合承受的压强数值P，即为预警值P。
[0012]优选的，S2具体为：开启层压工作流程后，通过计算机控制上加压板先匀速下降至接近工件表面位置，再以缓慢的速度下降，直至压力面积探测组件6的表面接触到工件的承压表面，并探测得到工件实时承受加压的面积S1，当压力传感器反馈值为N1时，计算机自动除以此时压力面积探测组件探测到工件的加压面积S1，得到此时工件表面压强数值P1，当探测到P1的数值达到预警值P时，计算机控制压力杆停止继续加压，使加压板保持在该位置。
[0013]优选的，所述上加压板先匀速下降至接近工件表面位置时，压力推杆移动速度为0.5mm/s～2mm/s。
[0014]优选的，所述接触到工件的承压表面时，压力推杆移动速度为0.05mm/s～0.1mm/s。
[0015]优选的，对加热腔室进行升温过程，加热腔室内材料的体积膨胀使得压力升高，压力传感器将此时的压力值反馈至压力控制系统；压力控制系统根据提前设置好的压力参数值以及根据超出设定预警值上限的压强，自动计算应该减少的压力值和动作方向，并将该参数信号传输给压力执行机构；压力执行机构将压力推杆向原施压反方向缓慢移动，使压强值下降，直至施加在工件上的压强恢复至设定预警值P范围内。
[0016]优选的，S3中对加热腔室进行降温过程，随着温度下降，加热腔室内材料的体积缩小使得压力下降，压力传感器将压力值反馈至压力控制系统，若低于设定预警值P压强范围下限的压强数值，压力控制系统根据提前设置好的压力参数值，自动计算应该增加的压力值和动作方向，并立即将该参数信号传输给压力执行机构，压力执行机构将压力推杆向原施压正方向缓慢移动，使压强值得到增大，直至施加在工件上的压强恢复至设定预警值P范围内，并维持到层压工作需要结束的阶段为止。
[0017]一种层压过程中的压力自动控制机构，包括，上加压板，下加压板，压力面积探测组件，计算机，压力控制系统和压力执行机构，所述压力面积探测组件安装在上加压板的板面上，所述压力执行机构上设置有压力传感器；所述压力执行机构通过压力推杆分别与上加压板和下加压板连接；当层压工作时，工件放置在下加压板的板面上，压力控制系统分别
与压力面积探测组件和压力传感器通信连接；计算机与压力控制系统通信连接。
[0018]优选的，所述压力面积探测组件包括底板和力学传感器，所述力学传感器以阵列排布的方式安装在底板上。
[0019]优选的，所述上加压板与下加压板的平行设置。
[0020]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
[0021]本专利技术提供了一种层压过程中的压力自动控制方法，能根据工件层压工艺需要和外形特性，自动检测承压面积，并在输入压强设定数据后，在加热加压全过程中，能自动实时控制调整在工件表面产生的压力，进而控制压强，防止产品局部压强超过工件材料或结构所能承受的上限，从而尽可能实现层压效果，同时又防止工件结构尤其是某些相对脆弱的结构或材料因过度承压而损坏。举例来说，比如层压中包含了含有内部硅片的塑封器件，或者需要层压的组件中有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种层压过程中的压力自动控制方法，其特征在于，包括，S1，开启层压工作流程后，控制上加压板(3)下降至压力面积探测组件(6)的表面接触到工件的承压表面，并探测得到工件实时承受加压的面积为S1，当压力传感器(5)的反馈值为N1时，计算得到此时工件表面压强P1，当探测到压强P1的数值达到设定的预警值P时，停止施压；S2，停止施压后，对加热腔室进行升温过程，随着温度升高，加热腔室内材料的体积发生膨胀引发压力值增大，通过压力控制系统(7)控制压力执行机构(1)将压力推杆(2)向原施压反方向缓慢移动，使压强值下降，直至施加在工件上的压强恢复至设定预警值P范围内；S3，对加热腔室进行降温过程，随着温度下降，加热腔室内材料的体积缩小使得压力值下降，通过压力控制系统(7)控制压力执行机构(1)将压力推杆(2)向原施压正方向缓慢移动，使压强值得到增大，直至施加在工件上的压强恢复至设定预警值P范围内，并重复该过程直到层压作用需要结束的阶段为止。2.根据权利要求1所述的一种层压过程中的压力自动控制方法，其特征在于，所述预警值P通过工件本身的设计特性或材料特性分析预计可以承受的压力上限的70％～80％，计算得到的工件适合承受的压强数值P，即为预警值P。3.根据权利要求1所述的一种层压过程中的压力自动控制方法，其特征在于，S2具体为：开启层压工作流程后，通过计算机(8)控制上加压板(3)先匀速下降至接近工件表面位置，再以缓慢的速度下降，直至压力面积探测组件6的表面接触到工件的承压表面，并探测得到工件实时承受加压的面积S1，当压力传感器(5)反馈值为N1时，计算机(8)自动除以此时压力面积探测组件(6)探测到工件承受加压的面积S1，得到此时工件表面压强数值P1，当探测到P1的数值达到预警值P时，计算机(8)控制压力杆停止继续加压，使加压板保持在该位置。4.根据权利要求3所述的一种层压过程中的压力自动控制方法，其特征在于，所述上加压板(3)先匀速下降至接近工件表面位置时，压力推杆(2)移动速度为0.5mm/s～2mm/s。5.根据权利要求3所述的一种层压过程中的压力自动控制方法，其特征在于，所述接触到工件的承压表面时，压力推杆(2)移动速度为0.05mm/s～0.1mm/s。6.根据权利要求1所述的一种层...

【专利技术属性】
技术研发人员：张丁，余欢，顾毅欣，王超，
申请(专利权)人：西安微电子技术研究所，
类型：发明
国别省市：