CN112525063A - 一种传感器的贴片加压装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种传感器的贴片加压装置和方法，装置包括传压板、弹簧、导向杆、固定底座、定位板和螺母；固定底座上设置有螺纹孔，传压板和定位板上均设置有通孔，所述导向杆依次穿过固定底座的螺纹孔、传压板的通孔和定位板的通孔，并用螺母进行固定；传压板和定位板之间夹持传感器的贴片区；传压板和固定底座之间设置有弹簧。方法包括步骤1，将传感器固定在定位板上，传感器的贴片区固定在定位板的加压面上；步骤2，将导向杆旋紧在固定座上的螺纹孔内，依次在导向杆上安置弹簧，传压板，定位板，螺母进行固定；步骤3，进行贴片加压弹簧被压缩，螺母与定位板上表面产生间隙，加压力值稳定后，旋紧螺母，进行加压补偿。

Description

一种传感器的贴片加压装置和方法

技术领域

本发明属于传感器技术领域，具体属于一种传感器的贴片加压装置和方法。

背景技术

贴片加压工艺是传感器制造工艺中的关键工步。电阻应变计通过贴片胶固化在弹性体之前，需要将应变计位置准确的粘贴在弹性体需要采集的应变区域，通过贴片加压装置形成均匀稳定的胶粘层，且保证胶粘层无气泡、鼓包、缺胶等现象。因此贴片加压装置的优劣，会直接影响应变计贴片的位置精度、粘贴质量等，并最终影响传感器的测试性能。

常规的贴片加压装置中仅靠螺栓与螺母之间的预紧力进行压力保持，高温固化过程中缓冲材料的软化会导致加压力发生较大衰减。此种工艺下制作的传感器，因加压力发生较大衰减，导致固化后胶层厚度不均匀，粘贴不牢靠，极大影响了传感器的综合性能。

微型传感器由于结构不规则，测量力值较小，多在1g～500g力值之间，贴片区域面积1～10mm²以下(应变计尺寸面积1～6mm²以下)，梁厚在0.1～0.5mm内。常规的贴片加压装置多为平板式加压结构(上下为平行钢板，贴片区域与钢板之间使用缓冲材料缓冲)，1)平板式加压结构无法对结构不规则的传感器进行定位；2)夹具尺寸、自重较微型传感器大，极易导致贴片后的传感器在加压过程中其结构发生塑性变形甚至破坏；3)由于缓冲材料软化导致的加压力变化，加压后胶层厚度的均匀性无法保证。

因此，常规的贴片加压装置无法满足微型传感器贴片加压的需求。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种传感器的贴片加压装置和方法，解决了传统贴片加压力不均匀，导致合格率低下的问题，结构简单，能保证了加压力的均匀性，提升产品良率。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种传感器的贴片加压装置，包括传压板、弹簧、导向杆、固定底座、定位板和螺母；

所述固定底座上设置有螺纹孔，传压板和定位板上均设置有通孔，所述导向杆依次穿过固定底座的螺纹孔、传压板的通孔和定位板的通孔，并用螺母进行固定；

所述传压板和定位板之间用于夹持加压贴片区；

所述传压板和固定底座之间设置有弹簧。

优选的，所述定位板的侧壁上设置有若干个定位槽，所述传感器设置在定位槽内部，传感器的贴片区设置在定位板的底面上。

进一步的，所述若干个定位槽内部设置的传感器通过胶带进行固定。

优选的，所述定位板上设置有凹槽，传压板上设置有凸台，所述传感器的贴片区设置在凹槽内部，凸台与凹槽进行插接配合。

优选的，所述传压板和固定底座上与弹簧的接触部位均设置有沉头孔，沉头孔的大径大于弹簧的外径。

优选的，所述传压板上设置有缓冲垫。

优选的，还包括聚四氟乙烯薄膜，所述聚四氟乙烯薄膜设置在的传感器的贴片区应变计表面上。

优选的，所述螺母为蝶形螺母。

一种传感器的贴片加压方法，基于上述任意一项所述的一种传感器的贴片加压装置，包括以下过程，

步骤1，将传感器固定在定位板上，传感器的贴片区固定在定位板的加压面上；

步骤2，将导向杆旋紧在固定座上的螺纹孔内，依次在导向杆上安置弹簧，传压板，定位板，螺母进行固定；

步骤3，进行贴片加压弹簧被压缩，螺母与定位板上表面产生间隙，加压力值稳定后，旋紧螺母，进行加压补偿。

优选的，步骤2中，在传压板和定位板之间依次铺设缓冲垫和聚四氟乙烯膜。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明提供一种传感器的贴片加压装置，通过设置传压板和定位板来对传感器的贴片进行加压，在加压过程中，固定底座、传压板和定位板通过导向杆进行固定定位，在加压力的作用下只能沿导向杆轴向移动，而不能沿径向进行移动，避免了贴片应变计与传感器贴片面发生滑移，确保应变计贴片后的精度，实现对传感器器贴片加压区域进行定位与有效支撑，从而提升了贴片区域在贴片过程与加压过程中的位置精度、强度和效率；并且通过在传压板和固定底座之间设置有弹簧，在压力载荷卸去时，可以依靠弹簧的反作用力继续保持压力的恒定，保证加压力的稳定性，从而将加压力稳定在要求的范围内，大幅改善了贴片胶层厚度不均匀、气泡、缺胶现象，提升了贴片固化产品的良率。

进一步的，通过在定位板的侧壁上设置若干个定位槽，可以同时进行若干个传感器的贴片加压，提高生产率。

更进一步的，定位槽定位传感器后使用胶带予以固定，贴片区域下方因有与之配合的贴片区域支撑面，增加了传感器在贴片与加压时薄壁梁的强度，避免发生结构上的变形、破坏。

进一步的，通过在定位板上设置有凹槽，传压板上设置有凸台，在加压过程中进行定位，避免产生滑移。

进一步的，通过在传压板的表面上设置缓冲垫，缓冲垫补偿因加压治具表面细微的不平整造成加压压力不均匀现象。

进一步的，通过设置聚四氟乙烯薄膜，将压力均匀的扩散在整片应变计上，同时不会对应变计表面造成划伤。

附图说明

图1为本发明实施例2一种传感器的贴片加压装置结构示意图；

图2为本发明实施例2一种传感器的贴片加压装置的A-A示意图；

图3为本发明实施例2一种传感器的贴片加压装置的B-B示意图；

图4为本发明实施例2定位板的结构示意图；

图5为本发明实施例2传感器及贴片区的结构示意图；

附图中：1-传感器；2-应变计；3-聚四氟乙烯薄膜；4-缓冲垫；5-传压板；6-弹簧；7-导向杆；8-固定底座；9-胶带；10-定位板；11-螺母；12为沉头孔；13为螺纹孔；14为定位槽；15为贴片区。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

实施例1

一种传感器的贴片加压装置，包括定位板10、聚四氟乙烯塑料膜3、传压板4、弹簧6、固定底座8、导向杆7、螺母11、缓冲垫4和胶带9。使用时将导向杆7旋紧在固定底座8上，依次向上按照装配关系放置弹簧6、传压板、缓冲垫4、聚四氟乙烯薄膜3、定位板，贴片完成的传感器1已在定位板10上固定好)、螺母部件，之后施加额定加压力，加压完成后，锁紧螺母11，最后撤去额定加压力，即可完成传感器1的贴片区15进行贴片加压。

固定底座8部件，包括固定导向杆7的螺纹孔13，以及与螺纹孔13同心放置弹簧6的台阶孔。所述固定导向杆7的螺纹孔13，将导向杆7锁紧在固定底座8上，保证加压过程中所有部件都以导向杆7为基准，定位准确；

导向杆7，用以将传感器定位板10上与之配合的圆柱孔，圆柱孔直径大于导向杆7直径，传压板5上与之配合的圆柱孔，传压板5上的圆柱孔直径大于导向杆直径、安置弹簧6的台阶孔直径大于弹簧6外径；固定底座8上的安置弹簧6的台阶孔，直径大于弹簧6外径，按照同心关系，将定位板10、传压板5、弹簧6、固定底座8由从上至下的顺序进行装配。

弹簧6为高温压缩弹簧，为温度在120℃～200℃温度范围内长时间循环作用时，弹簧6的尺寸、刚度系数不发生显著的变化，同时弹簧6在所需的额定载荷下相比于自由长度时压缩量要较大，从而确保缓冲垫4高温软化厚度变薄时，弹簧6的自补偿作用明显，保证加压力的稳定性；

传压板5，包括与缓冲垫4配合时的凸台面，与导向杆7配合时的圆柱孔以及与弹簧6配合的台阶孔。所述与缓冲垫4配合的凸台面，宽度尺寸略大于应变计2宽度(长度)尺寸，长度尺寸略大于多只传感器上的应变计2并行排列时长度(宽度)尺寸总和，保证压力作用时多只传感器上的应变计2完全处于受压区域；

聚四氟乙烯薄膜3表面光滑(静摩擦系数低至0.04)，厚度40～60μm，拉伸强度10～30MPa(常用加压力值为0.4～0.6MPa)，用以放置在应变计2与缓冲垫4之间，用以将压力均匀的扩散在整片应变计2上，同时不会对应变计2表面造成划伤。

缓冲垫4的缓冲材料为硬度较软(HA46～52)，表面光滑的合成橡胶、多元脂、皮革等材料。用于补偿因加压治具表面细微的不平整造成加压压力不均匀现象。

定位板10包括与传感器1配合的台阶面，与缓冲垫4配合的台阶面以及与导向杆配合的圆柱孔。所述与缓冲垫4配合的台阶面，深度小于传感器本身厚度，同时辅以胶带9进行粘贴固定，保证传感器贴片区域加压过程中背面既可以与定位板紧密贴合，又可以使加压力单纯的作用在传感器贴片区15正面粘贴应变计2的位置；所述与缓冲垫4配合台阶面，深度小于额定加压力下缓冲垫变形后的厚度，保证在加压力作用时缓冲垫4单纯的与应变计2接触而不与应变计2以外的区域接触。

加压过程中，定位板10、传压板5、弹簧6在加压力的作用下只能沿导向杆7轴向自由移动，而不能沿径向进行移动，最终保证了应变计2不会与传感器贴片面发生滑移，确保了应变计2贴片后的精度。

对整套贴片加压装置施加压力载荷后，旋紧螺母11，在压力载荷卸去时，可以依靠弹簧6的反作用力继续保持压力的恒定。当高温下缓冲材料软化发生少量变形时，弹簧6通过改变自身的压缩量来补偿缓冲垫4软化时的变形量，从而将加压力稳定在0.4～0.6MPa以内。

本发明通过传感器定位板10与弹簧6的设置，解决了传统贴片加压治具无法对结构不规则的微型传感器进行贴片加压的问题。由于传感器定位板可以依据传感器的外形结构进行匹配设计，实现对传感器器贴片区15加压区域进行定位与有效支撑，支持多只传感器同时加压，从而提升了贴片区域贴片过程与加压过程中的位置精度、强度、效率；引入的弹簧6补偿了高温下缓冲垫软化引起的加压力变化，从而将加压力稳定在要求的范围内，大幅改善了胶层厚度不均匀、气泡、缺胶现象，提升了贴片固化产品的良率。

实施例2

为了解决微型传感器贴片加压工艺中传感器不易定位，贴片加压力不均匀，导致固化后胶层不均匀、气泡、缺胶引起的工序合格率低下的问题，本发明提供一种传感器的贴片加压装置，如图1、图2和图3所示，作为本发明的某一具体实施方式，一种传感器的贴片加压装置，包括传压板5、高温压缩弹簧6、导向杆7、固定底座8、定位板10和蝶形螺母11。导向杆7下端加工有螺纹，旋紧在固定座8上的螺纹孔13内，从而建立导向杆基准；

导向杆7上安置弹簧6，弹簧6的下端安置在固定底座7上的弹簧沉头孔12中，弹簧6的上端与传压板5上的弹簧沉头孔12接触，弹簧6、传压板上5、定位板10上的圆孔都与两侧的导向杆7成同心配合状态，从而保证上述部件都只能沿导向杆7的轴向方向进行上下移动，而不会产生径向方向的偏移。

弹簧6依据加压压强P(0.4～0.6MPa)，以及需要加压的面积S，通过加压力F＝P·S(1)可以计算出加压力的大小，结合弹簧力f的计算公式f＝K·X(2)，K为弹簧刚度系数，X为压缩量，在由加压力F与弹簧反作用力相等，即F＝f(3)，即可选择出满足要求的加压弹簧规格。建议在额定压力下弹簧的压缩量≥10mm(4)，当缓冲垫4软化厚度减小时，弹簧6通过回弹可以对加压力进行有效补偿，保证加压压强在0.4～0.6MPa以内。如本例中单只微型传感器1加压面积为6mm²，一次对10只微型传感器1进行贴片加压，总的加压面积为60mm²，取加压压强为P＝0.5MPa，从而根据公式(1)可以计算出额定加压力为30N，结合(3)、(4)可以选择出弹簧的刚度系数K≤3/mm

选择与之接近的弹簧刚度系数K＝2.5/mm，计算出弹簧6压缩量为12mm，当缓冲垫4高温下软化发生变形，假若厚度变化0.2mm，则弹簧6的压缩量将成为11.8mm，通过(2)、(3)计算出加压力F＝29.5N，通过(1)计算出加压压强为P＝0.49MPa，有效压强仅衰减了2％，满足工艺使用要求。

如图4所示定位板10上依据微型传感器形状开有传感器定位槽14，定位槽14定位传感器1后使用胶带9予以固定，贴片区域下方因有与之配合的贴片区域支撑面，增加了传感器在贴片与加压时薄壁梁的强度，避免发生结构上的变形、破坏。

本发明一种传感器的贴片加压方法，先将多只微型传感器1放置在适合其外形定位的定位板10的定位槽14内，传感器1的贴片区15放置在定位板10上用于与传压板5相接触进行夹持加压的加压面上，辅以胶带9进行固定；之后将应变计2粘贴在传感器1指定的贴片区15上，再将固定底座8，导向杆7，弹簧6，传压板5，缓冲垫4，聚四氟乙烯膜3，将贴片完成的微型传感器定位底座10，蝶形螺母11按照图示装配关系进行配合，最后在加压力作用下，弹簧6被压缩，蝶形螺母与定位板10上表面产生间隙，加压力值稳定后，手动旋转蝶形螺母11至与定位板10上表面无间隙即可。这样加压力就由压缩弹簧的反作用力提供并进行保持，当缓冲垫4在高温下软化变形，厚度发生变化时，依靠弹簧6的自补偿使得加压力衰减变弱，这样就保证了加压力的均匀性，从而使得固化后的产品胶层均匀，无鼓包、缺胶现象，提升产品良率，最终提升传感器的综合性能。

最后应说明的是：以上实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种传感器的贴片加压装置，其特征在于，包括传压板(5)、弹簧(6)、导向杆(7)、固定底座(8)、定位板(10)和螺母(11)；

所述固定底座(8)上设置有螺纹孔(13)，传压板(5)和定位板(10)上均设置有通孔，所述导向杆(7)依次穿过固定底座(8)的螺纹孔(13)、传压板(5)的通孔和定位板(10)的通孔，并用螺母(11)进行固定；

所述传压板(5)和定位板(10)之间用于夹持加压贴片区(15)；

所述传压板(5)和固定底座(8)之间设置有弹簧(6)。

2.根据权利要求1所述的一种传感器的贴片加压装置，其特征在于，所述定位板(10)的侧壁上设置有若干个定位槽(14)，所述传感器(1)设置在定位槽(14)内部，传感器(1)的贴片区(15)设置在定位板(10)的底面上。

3.根据权利要求2所述的一种传感器的贴片加压装置，其特征在于，所述若干个定位槽(14)内部设置的传感器(1)通过胶带(9)进行固定。

4.根据权利要求1所述的一种传感器的贴片加压装置，其特征在于，所述定位板(10)上设置有凹槽，传压板(5)上设置有凸台，所述传感器(1)的贴片区(15)设置在凹槽内部，凸台与凹槽进行插接配合。

5.根据权利要求1所述的一种传感器的贴片加压装置，其特征在于，所述传压板(5)和固定底座(8)上与弹簧(6)的接触部位均设置有沉头孔(12)，沉头孔(12)的大径大于弹簧(6)的外径。

6.根据权利要求1所述的一种传感器的贴片加压装置，其特征在于，所述传压板(5)上设置有缓冲垫(4)。

7.根据权利要求1所述的一种传感器的贴片加压装置，其特征在于，还包括聚四氟乙烯薄膜(3)，所述聚四氟乙烯薄膜(3)设置在的传感器(1)的贴片区(15)应变计(2)表面上。

8.根据权利要求1所述的一种传感器的贴片加压装置，其特征在于，所述螺母(11)为蝶形螺母。

9.一种传感器的贴片加压方法，其特征在于，基于权利要求1至8任意一项所述的一种传感器的贴片加压装置，包括以下过程，

步骤1，将传感器(1)固定在定位板(10)上，传感器(1)的贴片区(15)固定在定位板(10)的加压面上；

步骤2，将导向杆(7)旋紧在固定座(8)上的螺纹孔(13)内，依次在导向杆(7)上安置弹簧(6)，传压板(5)，定位板(10)，螺母(11)进行固定；

步骤3，进行贴片加压弹簧(6)被压缩，螺母(11)与定位板(10)上表面产生间隙，加压力值稳定后，旋紧螺母(11)，进行加压补偿。

10.根据权利要求9所述的一种传感器的贴片加压方法，其特征在于，步骤2中，在传压板(5)和定位板(10)之间依次铺设缓冲垫(4)和聚四氟乙烯膜(3)。

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