熱敏電阻晶片高精度雷射調阻方法及裝置與流程
2023-05-22 01:58:11 2
本發明涉及電子元器件技術領域，尤其涉及一種熱敏電阻晶片高精度雷射調阻方法及裝置。
背景技術：
由NTC熱敏晶片作為核心部件，採取不同的封裝形式構成的熱敏電阻和溫度傳感器廣泛應用於各種溫度探測、溫度補償、溫度控制電路，其在電路中起到將溫度的變量轉換成所需的電子信號的核心作用。隨著電子技術的發展，各種電子器件進一步多功能化和智能化，NTC熱敏晶片在各種需要對溫度進行探測、控制、補償等場合的應用日益增加，同時要求NTC熱敏晶片具有高精度、高靈敏性、高可靠性，廣泛應用於醫療、印表機、複印機等測試檢測和溫度控制。
請參閱圖1，其是現有技術中熱敏晶片調阻的流程示意圖。目前NTC熱敏電阻晶片的調阻方法是：將NTC熱敏晶片與引線焊接製得紙排支架11，然後將紙排支架11裁剪成單個產品12，將單個產品12連接測試儀13，置於高精度恆溫油槽15內，邊測試邊通過打磨裝置14進行調阻，反覆測試和調阻直至獲得符合要求的阻值，從而完成一個產品的調阻加工。
然而，現有技術中的調阻加工方法具有以下缺陷：(1)效率低：單個產品需要反覆測試調阻加工；(2)合格率低：在反覆測試調阻加工過程中稍有控制不好就會使產品阻值超出範圍，阻值在±0.3％範圍內的合格率只有50％～60％；(3)NTC熱敏電阻晶片可靠性、穩定性差，在打磨過程中晶片加工面很容易產生微裂紋，裂紋往往引起應力集中，使裂紋末端應力更大，當應力超過裂紋擴展臨界值時，裂紋便擴展引起晶片的破壞，晶片的性能變壞過程可能是產品後續加工，也可能是晶片做成產品後客戶使用過程中微裂紋在環境溫度的變化中微裂紋擴大，從而引起產品的性能變壞；(4)人工成本高，由於晶片在加工過程中效率低、合格率低、產能低，使用工量大，使人工成本高；(5)人工操作，自動化程度低下。
技術實現要素：
本發明的目的在於克服現有技術中的缺點和不足，提供一種熱敏電阻晶片高精度雷射調阻方法及裝置，能夠提高熱敏電阻的阻值精度，抑制裂紋的產生，提高熱敏電阻的可靠性和合格率，降低生產成本，提高產品製作的自動化。
本發明是通過以下技術方案實現的：熱敏電阻晶片高精度雷射調阻方法，包括以下步驟：
S1：將熱敏晶片與引線焊接製得紙排支架；
S2：測試製成紙排支架的熱敏晶片的電阻R1；
S3：根據調阻計算公式計算需沿垂直熱敏晶片底面的方向切割除去的熱敏晶片的面積S0，然後對熱敏晶片進行切割，完成調阻過程；其中，所述S1為切割前熱敏晶片底面面積，所述R1為熱敏晶片切割前的實測電阻，所述R為熱敏晶片的標稱值。
相對於現有技術，本發明的熱敏電阻晶片高精度雷射調阻方法，通過調整熱敏晶片的底面積大小來調整其電阻值；根據導體的電阻公式可知，導體電阻值的大小與導體的電阻率、底面積和高度有關，因此在已知導體的電阻率和高度不變的情況下，可以通過調整導體的底面積大小來調整其電阻值，方便提高產品製作的自動化，提高熱敏晶片的阻值精度，抑制裂紋的產生，提高可靠性和合格率，降低生產成本。
進一步，所述S3中切割除去的熱敏晶片底面為等腰直角三角形，以熱敏晶片底面一頂點作為等腰直角三角形的直角頂點，根據計算公式所述等腰直角三角形的直角邊長為對熱敏晶片進行切割。
或者，所述S3中切割除去的熱敏晶片底面為長方形，以熱敏晶片底面一邊為長方形的邊，根據計算公式所述長方形的一邊長為對熱敏晶片進行切割；其中，b為已知的熱敏晶片底面的另一邊長。
進一步，所述步驟S2包括：S21：將製成紙排支架的熱敏晶片的引線連接電阻測試儀後，將紙排支架置於恆溫油槽中，通過電阻測試儀測試得到熱敏晶片的阻值R1並保存；S22：取出測試後的紙排支架，置於清洗槽中，使熱敏晶片的端部浸入清洗槽中進行清洗，然後晾乾。
進一步，所述步驟S3包括：S31：將紙排支架固定，通過雙CCD對準檢測儀對熱敏晶片的底面一頂點進行精確定位；S32：建立以熱敏晶片該頂點為原點、熱敏晶片底面的兩邊及熱敏晶片高度方向分別為X、Y、Z軸的三維坐標系，根據得到切割線在X、Y軸上的坐標；S33：通過雷射器對熱敏晶片進行切割。
或者，所述步驟S3包括：S31：將紙排支架固定，通過雙CCD對準檢測儀對熱敏晶片的底面一頂點進行精確定位；S32：建立以熱敏晶片該頂點為原點、熱敏晶片底面的兩邊及熱敏晶片高度方向分別為X、Y、Z軸的三維坐標系，根據得到切割線在Y軸上的坐標；S33：通過雷射器對熱敏晶片進行切割。
本發明還提供了熱敏電阻晶片高精度雷射調阻裝置，包括電阻測試儀、雙CCD對準檢測儀、固定單元、雷射器和控制單元；所述固定單元用於固定熱敏晶片，所述電阻測試儀連接於熱敏晶片，用於測試並保存熱敏晶片的阻值，所述雙CCD對準檢測儀豎直設置於固定單元上方，對熱敏晶片定位，所述雷射器豎直設置於所述固定單元上方，對熱敏晶片進行切割；所述控制單元分別與電阻測試儀、雙CCD對準檢測儀和雷射器電連接；所述控制單元控制雙CCD對準檢測儀定位熱敏晶片，並獲取電阻測試儀測得的熱敏晶片的阻值，根據計算得到切割除去的熱敏晶片的面積S0，然後控制雷射器在切割線相應位置對熱敏晶片進行切割。
相對於現有技術，本發明的熱敏電阻晶片高精度雷射調阻裝置通過雙CCD對準檢測儀對熱敏晶片進行定位，且通過控制單元控制雷射器對熱敏晶片按計算公式進行切割，提高熱敏晶片調阻的自動化，從而提高熱敏晶片阻值的可靠性、精度的一致性。
進一步，所述控制單元包括阻值獲取模塊、計算模塊、定位模塊、切割控制模塊；所述計算模塊分別與阻值獲取模塊和定位模塊電連接，所述定位模塊與切割控制模塊電連接；所述阻值獲取模塊與電阻測試儀電連接；所述定位模塊與雙CCD對準檢測儀和雷射器電連接；所述切割控制模塊與雷射器電連接。
進一步，所述切割控制模塊控制雷射器進行等腰直角三角形切割，計算模塊根據，計算得到等腰直角三角形的直角邊長為定位模塊獲得計算結果，控制雙CCD對準檢測儀進行定位，切割控制模塊控制雷射器進行切割。
或者，所述切割控制模塊控制雷射器進行長方形切割，計算模塊根據，計算得到長方邊長為定位模塊獲得計算結果，控制雙CCD對準檢測儀進行定位，切割控制模塊控制雷射器進行切割。
為了更好地理解和實施，下面結合附圖詳細說明本發明。
附圖說明
圖1是現有技術中熱敏晶片調阻的流程示意圖。
圖2是本發明的熱敏電阻晶片高精度雷射調阻方法的示意圖。
圖3是圖2中C處的放大結構示意圖。
圖4是本發明的兩種切割方式，其中(a)是本發明的第一種切割方式；(b)是本發明的第二種切割方式。
圖5是本發明的熱敏電阻晶片高精度雷射調阻裝置的結構示意圖。
圖6是本發明的調阻裝置的控制單元各模塊的連接結構示意圖。
具體實施方式
本發明的熱敏電阻晶片高精度雷射調阻方法，請同時參閱圖2和圖3，圖2是本發明的熱敏電阻晶片高精度雷射調阻方法的示意圖，包括以下步驟：
S1：將熱敏晶片21與引線22焊接製得紙排支架2；
S2：測試製成紙排支架2的熱敏晶片21的電阻R1；
S3：根據調阻計算公式計算需沿垂直熱敏晶片21底面的方向切割除去的熱敏晶片的面積S0，然後對熱敏晶片21進行切割，完成調阻過程；其中，所述S1為切割前熱敏晶片21的底面面積，所述R1為熱敏晶片21切割前的實測電阻，所述R為熱敏晶片21的標稱值。
在本實施例中，所述步驟S1，具體的為：通過自動成形、上熱敏晶片、上助焊液、焊接，裁切製得每排有25個熱敏晶片21的紙排支架2。所述熱敏晶片的數量不局限於此，可根據需要設置包含不同數量熱敏晶片21的紙排支架2。
步驟S2包括以下步驟：
S21：將製成紙排支架2的熱敏晶片21的引線22連接電阻測試儀23後，將紙排支架2置於恆溫油槽24中，通過電阻測試儀23測試得到熱敏晶片21的阻值R1並保存。由於熱敏晶片是由半導體電子材料在配製、混合、燒結等製作過程中，各種材料的純度和相互之間混合均勻性通常無法達到絕對一致、均勻，從而使製成的同一底面積高度相等的熱敏晶片的電導率值也不一致，造成用同一底面積和同一高度的熱敏晶片的電阻值有較大的差異，滿足不了產品製作精度的要求。因而，需要對熱敏晶片進行調阻前的阻值測試確定阻值後，再進行調阻。
S22：取出測試後的紙排支架2，置於含有醫用酒精的超聲波清洗槽25中，使熱敏晶片21的端部浸入清洗槽25中進行清洗，然後晾乾。
當紙排支架晾乾後，進行步驟S3的操作，所述步驟S3包括以下步驟：
S31：將紙排支架2固定，通過雙CCD對準檢測儀26對熱敏晶片21的底面一頂點進行精確定位。
S32：建立以熱敏晶片該頂點為原點、熱敏晶片底面的兩邊及熱敏晶片高度方向分別為X、Y、Z軸的三維坐標系，根據得到切割線在X、Y軸上的坐標；或者根據得到切割線在Y軸上的坐標。請參閱圖3，其是本發明的熱敏電阻晶片高精度雷射調阻方法中三維坐標系的建立示意圖。本發明提供了兩種切割方式，圖4(a)中，(X0，0)和(0，Y0)分別是切割線在X軸和Y軸上對應的點X0和Y0的坐標，所述切割線為X0Y0。切割除去的熱敏晶片對應的底面為等腰直角三角形，所述等腰直角三角形的直角邊為即X0和Y0兩點的坐標分別為和圖4(b)中，(0，Y0)為切割線在Y軸上對應的點Y0的坐標，所述切割線與X軸平行。切割除去的熱敏晶片對應的底面為長方形，所述長方形的一邊為已知的熱敏晶片底面的一邊，另一邊即Y0的坐標為所述計算方法及原理如下：熱敏晶片長方體的底面積為S1，且通常同批次的熱敏晶片的底面積是相同的；S0為沿垂直熱敏晶片底面的方向切割除去的熱敏晶片的面積；R1為實測電阻；R為標稱值。所述導體電阻公式為：實測電阻標稱值則又S0＝S-S1，則當切割除去的熱敏晶片對應的底面為等腰直角三角形，則當切割除去的熱敏晶片對應的底面為長方形，S0＝Y0b，則其中b為熱敏晶片已知底面的一邊長。
S33：通過雷射器對熱敏晶片進行切割。根據上述的計算，通過雙CCD對準檢測儀對熱敏晶片進行定位，在相應的切割線位置進行切割。
基於以上的熱敏電阻晶片高精度雷射調阻方法，本發明提供了一種用於熱敏電阻晶片高精度雷射調阻的裝置，請參閱圖5，其是本發明的熱敏電阻晶片高精度雷射調阻裝置的結構示意圖。所述裝置包括電阻測試儀23、雙CCD對準檢測儀26、固定單元28、雷射器27和控制單元。所述固定單元28用於固定熱敏晶片21。所述電阻測試儀23連接於熱敏晶片21，用於測試並保存熱敏晶片21的阻值。所述雙CCD對準檢測儀26豎直設置於固定單元28上方，對熱敏晶片21定位。所述雷射器27豎直設置於所述固定單元28上方，通過雙CCD對準檢測儀26定位熱敏晶片21後控制雷射器27到達相應位置對熱敏晶片21進行切割。所述控制單元分別與電阻測試儀23、雙CCD對準檢測儀26和雷射器27電連接；所述控制單元控制雙CCD對準檢測儀26定位熱敏晶片21，並獲取電阻測試儀23測得的熱敏晶片21的阻值，根據計算得到切割除去的熱敏晶片的面積S0，然後控制雷射器27在切割線相應位置對熱敏晶片進行切割。
所述控制單元包括阻值獲取模塊291、計算模塊292、定位模塊293、切割控制模塊294；所述計算模塊292分別與阻值獲取模塊291和定位模塊293電連接，所述定位模塊293與切割控制模塊294電連接；所述阻值獲取模塊291與電阻測試儀23電連接；所述定位模塊293與雙CCD對準檢測儀26和雷射器27電連接；所述切割控制模塊294與雷射器27電連接。
所述切割控制模塊控制雷射器進行等腰直角三角形切割，計算模塊根據，計算得到等腰直角三角形的直角邊長為定位模塊獲得計算結果，控制雙CCD對準檢測儀進行定位，切割控制模塊控制雷射器進行切割。或者，所述切割控制模塊控制雷射器進行長方形切割，計算模塊根據，計算得到長方邊長為定位模塊獲得計算結果，控制雙CCD對準檢測儀進行定位，切割控制模塊控制雷射器進行切割。
本發明並不局限於上述實施方式，如果對本發明的各種改動或變形不脫離本發明的精神和範圍，倘若這些改動和變形屬於本發明的權利要求和等同技術範圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變形。