CN106298129B - 热敏电阻芯片高精度激光调阻方法及装置 - Google Patents

热敏电阻芯片高精度激光调阻方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种热敏电阻芯片高精度激光调阻方法及装置，所述方法包括以下步骤：S1：将热敏芯片与引线焊接制得纸排支架；S2：测试制成纸排支架的热敏芯片的电阻R；S3：根据调阻计算公式计算需沿垂直热敏芯片底面的方向切割除去的热敏芯片的面积S0，然后对热敏芯片进行切割，完成调阻过程；其中，所述S1为切割前热敏芯片底面面积，所述R1为热敏芯片切割前的实测电阻，所述R为热敏芯片的标称值。相对于现有技术，本发明通过调整热敏芯片的底面积大小来调整其电阻值；方便提高产品制作的自动化，提高热敏芯片的阻值精度，抑制裂纹的产生，提高可靠性和合格率，降低生产成本。

Description

热敏电阻芯片高精度激光调阻方法及装置
技术领域
本发明涉及电子元器件技术领域，尤其涉及一种热敏电阻芯片高精度激光调阻方法及装置。
背景技术
由NTC热敏芯片作为核心部件，采取不同的封装形式构成的热敏电阻和温度传感器广泛应用于各种温度探测、温度补偿、温度控制电路，其在电路中起到将温度的变量转换成所需的电子信号的核心作用。随着电子技术的发展，各种电子器件进一步多功能化和智能化，NTC热敏芯片在各种需要对温度进行探测、控制、补偿等场合的应用日益增加，同时要求NTC热敏芯片具有高精度、高灵敏性、高可靠性，广泛应用于医疗、打印机、复印机等测试检测和温度控制。
请参阅图1，其是现有技术中热敏芯片调阻的流程示意图。目前NTC热敏电阻芯片的调阻方法是：将NTC热敏芯片与引线焊接制得纸排支架11，然后将纸排支架11裁剪成单个产品12，将单个产品12连接测试仪13，置于高精度恒温油槽15内，边测试边通过打磨装置14进行调阻，反复测试和调阻直至获得符合要求的阻值，从而完成一个产品的调阻加工。
然而，现有技术中的调阻加工方法具有以下缺陷：(1)效率低：单个产品需要反复测试调阻加工；(2)合格率低：在反复测试调阻加工过程中稍有控制不好就会使产品阻值超出范围，阻值在±0.3％范围内的合格率只有50％～60％；(3)NTC热敏电阻芯片可靠性、稳定性差，在打磨过程中芯片加工面很容易产生微裂纹，裂纹往往引起应力集中，使裂纹末端应力更大，当应力超过裂纹扩展临界值时，裂纹便扩展引起芯片的破坏，芯片的性能变坏过程可能是产品后续加工，也可能是芯片做成产品后客户使用过程中微裂纹在环境温度的变化中微裂纹扩大，从而引起产品的性能变坏；(4)人工成本高，由于芯片在加工过程中效率低、合格率低、产能低，使用工量大，使人工成本高；(5)人工操作，自动化程度低下。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的缺点和不足，提供一种热敏电阻芯片高精度激光调阻方法及装置，能够提高热敏电阻的阻值精度，抑制裂纹的产生，提高热敏电阻的可靠性和合格率，降低生产成本，提高产品制作的自动化。
本发明是通过以下技术方案实现的：热敏电阻芯片高精度激光调阻方法，包括以下步骤：
S1：将热敏芯片与引线焊接制得纸排支架；
S2：测试制成纸排支架的热敏芯片的电阻R1；
S3：根据调阻计算公式计算需沿垂直热敏芯片底面的方向切割除去的热敏芯片的面积S0，然后对热敏芯片进行切割，完成调阻过程；其中，所述S1为切割前热敏芯片底面面积，所述R1为热敏芯片切割前的实测电阻，所述R为热敏芯片的标称值。
相对于现有技术，本发明的热敏电阻芯片高精度激光调阻方法，通过调整热敏芯片的底面积大小来调整其电阻值；根据导体的电阻公式可知，导体电阻值的大小与导体的电阻率、底面积和高度有关，因此在已知导体的电阻率和高度不变的情况下，可以通过调整导体的底面积大小来调整其电阻值，方便提高产品制作的自动化，提高热敏芯片的阻值精度，抑制裂纹的产生，提高可靠性和合格率，降低生产成本。
进一步，所述S3中切割除去的热敏芯片底面为等腰直角三角形，以热敏芯片底面一顶点作为等腰直角三角形的直角顶点，根据计算公式所述等腰直角三角形的直角边长为对热敏芯片进行切割。
或者，所述S3中切割除去的热敏芯片底面为长方形，以热敏芯片底面一边为长方形的边，根据计算公式所述长方形的一边长为对热敏芯片进行切割；其中，b为已知的热敏芯片底面的另一边长。
进一步，所述步骤S2包括：S21：将制成纸排支架的热敏芯片的引线连接电阻测试仪后，将纸排支架置于恒温油槽中，通过电阻测试仪测试得到热敏芯片的阻值R1并保存；S22：取出测试后的纸排支架，置于清洗槽中，使热敏芯片的端部浸入清洗槽中进行清洗，然后晾干。
进一步，所述步骤S3包括：S31：将纸排支架固定，通过双CCD对准检测仪对热敏芯片的底面一顶点进行精确定位；S32：建立以热敏芯片该顶点为原点、热敏芯片底面的两边及热敏芯片高度方向分别为X、Y、Z轴的三维坐标系，根据得到切割线在X、Y轴上的坐标；S33：通过激光器对热敏芯片进行切割。
或者，所述步骤S3包括：S31：将纸排支架固定，通过双CCD对准检测仪对热敏芯片的底面一顶点进行精确定位；S32：建立以热敏芯片该顶点为原点、热敏芯片底面的两边及热敏芯片高度方向分别为X、Y、Z轴的三维坐标系，根据得到切割线在Y轴上的坐标；S33：通过激光器对热敏芯片进行切割。
本发明还提供了热敏电阻芯片高精度激光调阻装置，包括电阻测试仪、双CCD对准检测仪、固定单元、激光器和控制单元；所述固定单元用于固定热敏芯片，所述电阻测试仪连接于热敏芯片，用于测试并保存热敏芯片的阻值，所述双CCD对准检测仪竖直设置于固定单元上方，对热敏芯片定位，所述激光器竖直设置于所述固定单元上方，对热敏芯片进行切割；所述控制单元分别与电阻测试仪、双CCD对准检测仪和激光器电连接；所述控制单元控制双CCD对准检测仪定位热敏芯片，并获取电阻测试仪测得的热敏芯片的阻值，根据计算得到切割除去的热敏芯片的面积S0，然后控制激光器在切割线相应位置对热敏芯片进行切割。
相对于现有技术，本发明的热敏电阻芯片高精度激光调阻装置通过双CCD对准检测仪对热敏芯片进行定位，且通过控制单元控制激光器对热敏芯片按计算公式进行切割，提高热敏芯片调阻的自动化，从而提高热敏芯片阻值的可靠性、精度的一致性。
进一步，所述控制单元包括阻值获取模块、计算模块、定位模块、切割控制模块；所述计算模块分别与阻值获取模块和定位模块电连接，所述定位模块与切割控制模块电连接；所述阻值获取模块与电阻测试仪电连接；所述定位模块与双CCD对准检测仪和激光器电连接；所述切割控制模块与激光器电连接。
进一步，所述切割控制模块控制激光器进行等腰直角三角形切割，计算模块根据，计算得到等腰直角三角形的直角边长为定位模块获得计算结果，控制双CCD对准检测仪进行定位，切割控制模块控制激光器进行切割。
或者，所述切割控制模块控制激光器进行长方形切割，计算模块根据，计算得到长方边长为定位模块获得计算结果，控制双CCD对准检测仪进行定位，切割控制模块控制激光器进行切割。
为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。
附图说明
图1是现有技术中热敏芯片调阻的流程示意图。
图2是本发明的热敏电阻芯片高精度激光调阻方法的示意图。
图3是图2中C处的放大结构示意图。
图4是本发明的两种切割方式，其中(a)是本发明的第一种切割方式；(b)是本发明的第二种切割方式。
图5是本发明的热敏电阻芯片高精度激光调阻装置的结构示意图。
图6是本发明的调阻装置的控制单元各模块的连接结构示意图。
具体实施方式
本发明的热敏电阻芯片高精度激光调阻方法，请同时参阅图2和图3，图2是本发明的热敏电阻芯片高精度激光调阻方法的示意图，包括以下步骤：
S1：将热敏芯片21与引线22焊接制得纸排支架2；
S2：测试制成纸排支架2的热敏芯片21的电阻R1；
S3：根据调阻计算公式计算需沿垂直热敏芯片21底面的方向切割除去的热敏芯片的面积S0，然后对热敏芯片21进行切割，完成调阻过程；其中，所述S1为切割前热敏芯片21的底面面积，所述R1为热敏芯片21切割前的实测电阻，所述R为热敏芯片21的标称值。
在本实施例中，所述步骤S1，具体的为：通过自动成形、上热敏芯片、上助焊液、焊接，裁切制得每排有25个热敏芯片21的纸排支架2。所述热敏芯片的数量不局限于此，可根据需要设置包含不同数量热敏芯片21的纸排支架2。
步骤S2包括以下步骤：
S21：将制成纸排支架2的热敏芯片21的引线22连接电阻测试仪23后，将纸排支架2置于恒温油槽24中，通过电阻测试仪23测试得到热敏芯片21的阻值R1并保存。由于热敏芯片是由半导体电子材料在配制、混合、烧结等制作过程中，各种材料的纯度和相互之间混合均匀性通常无法达到绝对一致、均匀，从而使制成的同一底面积高度相等的热敏芯片的电导率值也不一致，造成用同一底面积和同一高度的热敏芯片的电阻值有较大的差异，满足不了产品制作精度的要求。因而，需要对热敏芯片进行调阻前的阻值测试确定阻值后，再进行调阻。
S22：取出测试后的纸排支架2，置于含有医用酒精的超声波清洗槽25中，使热敏芯片21的端部浸入清洗槽25中进行清洗，然后晾干。
当纸排支架晾干后，进行步骤S3的操作，所述步骤S3包括以下步骤：
S31：将纸排支架2固定，通过双CCD对准检测仪26对热敏芯片21的底面一顶点进行精确定位。
S32：建立以热敏芯片该顶点为原点、热敏芯片底面的两边及热敏芯片高度方向分别为X、Y、Z轴的三维坐标系，根据得到切割线在X、Y轴上的坐标；或者根据得到切割线在Y轴上的坐标。请参阅图3，其是本发明的热敏电阻芯片高精度激光调阻方法中三维坐标系的建立示意图。本发明提供了两种切割方式，图4(a)中，(X0，0)和(0，Y0)分别是切割线在X轴和Y轴上对应的点X0和Y0的坐标，所述切割线为X0Y0。切割除去的热敏芯片对应的底面为等腰直角三角形，所述等腰直角三角形的直角边为即X0和Y0两点的坐标分别为和图4(b)中，(0，Y0)为切割线在Y轴上对应的点Y0的坐标，所述切割线与X轴平行。切割除去的热敏芯片对应的底面为长方形，所述长方形的一边为已知的热敏芯片底面的一边，另一边即Y0的坐标为所述计算方法及原理如下：热敏芯片长方体的底面积为S1，且通常同批次的热敏芯片的底面积是相同的；S0为沿垂直热敏芯片底面的方向切割除去的热敏芯片的面积；R1为实测电阻；R为标称值。所述导体电阻公式为：实测电阻标称值则又S0＝S-S1，则当切割除去的热敏芯片对应的底面为等腰直角三角形，则当切割除去的热敏芯片对应的底面为长方形，S0＝Y0b，则其中b为热敏芯片已知底面的一边长。
S33：通过激光器对热敏芯片进行切割。根据上述的计算，通过双CCD对准检测仪对热敏芯片进行定位，在相应的切割线位置进行切割。
基于以上的热敏电阻芯片高精度激光调阻方法，本发明提供了一种用于热敏电阻芯片高精度激光调阻的装置，请参阅图5，其是本发明的热敏电阻芯片高精度激光调阻装置的结构示意图。所述装置包括电阻测试仪23、双CCD对准检测仪26、固定单元28、激光器27和控制单元。所述固定单元28用于固定热敏芯片21。所述电阻测试仪23连接于热敏芯片21，用于测试并保存热敏芯片21的阻值。所述双CCD对准检测仪26竖直设置于固定单元28上方，对热敏芯片21定位。所述激光器27竖直设置于所述固定单元28上方，通过双CCD对准检测仪26定位热敏芯片21后控制激光器27到达相应位置对热敏芯片21进行切割。所述控制单元分别与电阻测试仪23、双CCD对准检测仪26和激光器27电连接；所述控制单元控制双CCD对准检测仪26定位热敏芯片21，并获取电阻测试仪23测得的热敏芯片21的阻值，根据计算得到切割除去的热敏芯片的面积S0，然后控制激光器27在切割线相应位置对热敏芯片进行切割。
所述控制单元包括阻值获取模块291、计算模块292、定位模块293、切割控制模块294；所述计算模块292分别与阻值获取模块291和定位模块293电连接，所述定位模块293与切割控制模块294电连接；所述阻值获取模块291与电阻测试仪23电连接；所述定位模块293与双CCD对准检测仪26和激光器27电连接；所述切割控制模块294与激光器27电连接。
所述切割控制模块控制激光器进行等腰直角三角形切割，计算模块根据，计算得到等腰直角三角形的直角边长为定位模块获得计算结果，控制双CCD对准检测仪进行定位，切割控制模块控制激光器进行切割。或者，所述切割控制模块控制激光器进行长方形切割，计算模块根据，计算得到长方边长为定位模块获得计算结果，控制双CCD对准检测仪进行定位，切割控制模块控制激光器进行切割。
本发明并不局限于上述实施方式，如果对本发明的各种改动或变形不脱离本发明的精神和范围，倘若这些改动和变形属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变形。

Claims (5)

1.热敏电阻芯片高精度激光调阻方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：将热敏芯片与引线焊接制得纸排支架；
S2：测试制成纸排支架的热敏芯片的电阻R1；
S3：根据调阻计算公式计算需沿垂直热敏芯片底面的方向切割除去的热敏芯片的面积S0，然后对热敏芯片进行切割，完成调阻过程；其中，所述S1为切割前热敏芯片底面面积，所述R1为热敏芯片切割前的实测电阻，所述R为热敏芯片的标称值；
所述S3中切割除去的热敏芯片底面为等腰直角三角形，以热敏芯片底面一顶点作为等腰直角三角形的直角顶点，根据计算公式所述等腰直角三角形的直角边长为对热敏芯片进行切割；所述步骤S3包括：S31：将纸排支架固定，通过双CCD对准检测仪对热敏芯片的底面一顶点进行精确定位；S32：建立以热敏芯片该顶点为原点、热敏芯片底面的两边及热敏芯片高度方向分别为X、Y、Z轴的三维坐标系，根据得到切割线在X、Y轴上的坐标；S33：通过激光器对热敏芯片进行切割；
或者，所述S3中切割除去的热敏芯片底面为长方形，以热敏芯片底面一边为长方形的边，根据计算公式所述长方形的一边长为对热敏芯片进行切割；其中，b为已知的热敏芯片底面的另一边长；所述步骤S3包括：S31：将纸排支架固定，通过双CCD对准检测仪对热敏芯片的底面一顶点进行精确定位；S32：建立以热敏芯片该顶点为原点、热敏芯片底面的两边及热敏芯片高度方向分别为X、Y、Z轴的三维坐标系，根据得到切割线在Y轴上的坐标；S33：通过激光器对热敏芯片进行切割。
2.根据权利要求1所述的热敏电阻芯片高精度激光调阻方法，其特征在于：所述步骤S2包括：S21：将制成纸排支架的热敏芯片的引线连接电阻测试仪后，将纸排支架置于恒温油槽中，通过电阻测试仪测试得到热敏芯片的阻值R1并保存；S22：取出测试后的纸排支架，置于清洗槽中，使热敏芯片的端部浸入清洗槽中进行清洗，然后晾干。
3.一种热敏电阻芯片高精度激光调阻装置，其特征在于：包括电阻测试仪、双CCD对准检测仪、固定单元、激光器和控制单元；所述固定单元用于固定热敏芯片，所述电阻测试仪连接于热敏芯片，用于测试并保存热敏芯片的阻值，所述双CCD对准检测仪竖直设置于固定单元上方，对热敏芯片定位，所述激光器竖直设置于所述固定单元上方，对热敏芯片进行切割；所述控制单元分别与电阻测试仪、双CCD对准检测仪和激光器电连接；所述控制单元控制双CCD对准检测仪定位热敏芯片，并获取电阻测试仪测得的热敏芯片的阻值，根据计算得到切割除去的热敏芯片的面积S0，然后控制激光器在切割线相应位置对热敏芯片进行切割；
所述控制单元包括阻值获取模块、计算模块、定位模块、切割控制模块；所述计算模块分别与阻值获取模块和定位模块电连接，所述定位模块与切割控制模块电连接；所述阻值获取模块与电阻测试仪电连接；所述定位模块与双CCD对准检测仪和激光器电连接；所述切割控制模块与激光器电连接。
4.根据权利要求3所述的热敏电阻芯片高精度激光调阻装置，其特征在于：所述切割控制模块控制激光器进行等腰直角三角形切割，计算模块计算得到等腰直角三角形的直角边长为定位模块获得计算结果，控制双CCD对准检测仪进行定位，切割控制模块控制激光器进行切割。
5.根据权利要求3所述的热敏电阻芯片高精度激光调阻装置，其特征在于：所述切割控制模块控制激光器进行长方形切割，计算模块计算得到长方形一边长为定位模块获得计算结果，控制双CCD对准检测仪进行定位，切割控制模块控制激光器进行切割。
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