一种在线式真空焊接设备的控制系统及方法

技术领域

本发明涉及焊接设备技术领域，尤其涉及一种在线式真空焊接设备的控制系统及方法。

背景技术

在半导体芯片封装时需要在真空环境下进行，一般可采用真空炉形式得以实现。现有技术中的真空炉设置多个预热区、一个真空区和多个冷却区，其中，预热区采用氮气保护，并不是完全低氧环境；焊接区为真空环境。芯片焊接完之后，焊接区和冷却区之间连接的门打开，芯片从焊接区进入到冷却区，同时，焊接区和预热区之间连接的门打开，将预热的芯片送入到焊接区进行焊接，这样，在完成一个焊接过程并进行下一个焊接过程中，焊接区的前后门要同时打开，冷却区和预热区会破坏焊接区的真空环境的保持；现有技术中的在线式真空焊接设备存在温度不能准确控制，导致生产的产品质量不好。

发明内容

本发明提供一种在线式真空焊接设备的控制系统，用以解决现有技术中不能够得到更加准确的实时温度，从而达不到精准控制温度的问题。

一种在线式真空焊接设备的控制系统，包括：显示屏，用于编辑并显示编辑预热工位的理想时间-温度曲线、焊接工位的理想时间-温度曲线和冷却工位的理想时间-温度曲线 ；

加热控制器，用于控制预热工位、焊接工位、冷却工位的加热器；

真空泵驱动器，用于控制真空泵对预热工位、焊接工位和冷却工位抽真空处理；

真空仪表，用于检测预热工位、焊接工位和冷却工位的真空度；

水泵驱动器，用于控制水泵进行冷却工位的冷却水循环；

多个温度测量传感器，设置在预热工位、焊接工位、冷却工位的内部上方，用于测量工件的实时温度；

还原性气体或惰性气体控制器，用于控制还原性气体罐或惰性气体罐对预热工位、焊接工位和冷却工位充入还原性气体或惰性气体；

计算机控制中心，用于控制显示屏、加热控制器、真空泵驱动器、真空仪表、水泵驱动器和多个温度测量传感器；其中，计算机控制中心发送信号至真空泵驱动器驱动真空泵工作，当计算机控制中心接受到真空仪表发送的真空度数据达到设定要求后，计算机控制中心发送信号至还原性气体或惰性气体控制器驱动还原性气体或惰性气体罐充入并发送温度控制信号到加热控制器，使加热器按时间-温度控制曲线进行预热或加热或控温冷却，将温度测量传感器测量到工件的温度与理想的时间-温度曲线进行拟合生成温度控制信号，焊接完后，工件传输到冷却工位，计算机控制中心控制加热控制器进行加热和还原性气体控制器进行充入还原性气体，计算机控制中心控制水泵驱动器以驱动水泵循环冷却水进行降温；

根据实时时间-温度曲线与理想时间-温度曲线拟合比较控制曲线来进行加热焊接。

根据本发明的在线式真空焊接设备的控制系统，所述多个温度测量传感器为在预热工位上方设置多个、焊接工位上方设置多个和冷却工位上方设置多个；

将所述温度测量传感器探测的温度取平均值，获得所述预热工位、焊接工位和冷却工位的温度平均值为实时温度。

根据本发明的在线式真空焊接设备的控制系统，包括：

所述温度测量传感器为红外线传感器，并且设置在防红外线干扰套管内。

根据本发明的在线式真空焊接设备的控制系统，还包括低辐射玻璃，所述低辐射玻璃设置在所述预热工位、所述焊接工位和所述冷却工位的上方。

根据本发明的在线式真空焊接设备的控制系统，所述加热器为红外线加热器或热电偶。

根据本发明的在线式真空焊接设备的控制系统，所述时间-温度曲线包括预热工位的时间-温度曲线、焊接工位的时间-温度曲线和冷却工位的时间-温度曲线。

一种在线式真空焊接设备的控制方法，包括：

编辑预热工位的理想时间-温度曲线、焊接工位的理想时间-温度曲线和冷却工位的理想时间-温度曲线；

工件传输到预热工位后，对预热工位抽真空，当真空度达到设定要求后，充入还原性气体或惰性气体并进行加热，根据预热工位的理想时间-温度曲线进行加热，并且实时探测工件的温度，得到预热工位的实时时间-温度曲线，根据预热工位的实时时间-温度曲线与预热工位的理想时间-温度曲线进行拟合比较调整对工件进行预热；

工件传输到焊接工位后，根据焊接工位的理想时间-温度曲线进行加热，并且实时探测工件的温度和焊接工位的压力，得到焊接工位的实时时间-温度曲线，根据焊接工位的实时时间-温度曲线与焊接工位的理想时间-温度曲线进行拟合比较调整，当达到设定要求的温度，对工件进行焊接；

工件传输到冷却工位后，对冷却工位抽真空并控制水泵冷却，当真空度达到设定要求后，充入还原性气体或惰性气体并进行加热，根据冷却工位的理想时间-温度曲线进行加热，并且实时探测工件的温度，得到冷却工位的实时时间-温度曲线，根据冷却工位的实时时间-温度曲线与预热工位的理想时间-温度曲线进行拟合比较调整对工件进行控温冷却。

根据本发明的在线式真空焊接设备的控制方法，所述拟合比较调整是实时温度与理想温度的差值进行对加热器调整。

根据本发明的在线式真空焊接设备的控制方法，如果差值大于阈值，则减小加热器功率，如果差值小于阈值则加大加热器功率。

根据本发明的在线式真空焊接设备的控制方法，所述加热器为红外线加热器或热电偶。

根据本发明的在线式真空焊接设备的控制方法，所述实时温度获取步骤为：多个温度测量传感器为在预热工位上方设置多个、焊接工位上方设置多个和冷却工位上方设置多个；将所述温度测量传感器探测的温度取平均值，获得所述预热工位、焊接工位和冷却工位的温度平均值为实时温度。

本发明通过多个测量温度取平均值，能够得到更加准确的实时温度，从而达到精准控制温度。通过设置红外线测量传感器在套管内并且加装低辐射锗玻璃，测量精度高并且避免了红外线的干扰。通过实时温度时间-温度曲线和理想时间-温度曲线进行拟合调整，达到精确的控制温度，提供了产品质量及效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为在线式真空焊接设备的控制系统结构示意图；

图2为在线式真空焊接设备的控制方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

下面结合图1描述本发明实施例的一种在线式真空焊接设备的控制系统，包括：显示屏，用于编辑并显示编辑预热工位的理想时间-温度曲线、焊接工位的理想时间-温度曲线和冷却工位的理想时间-温度曲线 ；

加热控制器，用于控制预热工位、焊接工位、冷却工位的加热器；

真空泵驱动器，用于控制真空泵对预热工位、焊接工位和冷却工位抽真空处理；

真空仪表，用于检测预热工位、焊接工位和冷却工位的真空度；

水泵驱动器，用于控制水泵进行冷却工位的冷却水循环；

多个温度测量传感器，设置在预热工位、焊接工位、冷却工位的内部上方，用于测量工件的实时温度；

还原性气体或惰性气体控制器，用于控制还原性气体罐或惰性气体罐对预热工位、焊接工位和冷却工位充入还原性气体或惰性气体；

计算机控制中心，用于控制显示屏、加热控制器、真空泵驱动器、真空仪表、水泵驱动器和多个温度测量传感器；其中，计算机控制中心发送信号至真空泵驱动器驱动真空泵工作，当计算机控制中心接受到真空仪表发送的真空度数据达到设定要求后，计算机控制中心发送信号至还原性气体或惰性气体控制器驱动还原性气体或惰性气体罐充入并发送温度控制信号到加热控制器，使加热器按时间-温度控制曲线进行预热或加热或控温冷却，将温度测量传感器测量到工件的温度与理想的时间-温度曲线进行拟合生成温度控制信号，焊接完后，工件传输到冷却工位，计算机控制中心控制加热控制器进行加热和还原性气体控制器进行充入还原性气体，计算机控制中心控制水泵驱动器以驱动水泵循环冷却水进行降温；

根据实时时间-温度曲线与理想时间-温度曲线拟合比较控制曲线来进行加热焊接。

依工作流程设置预热工位即预热区、焊接工位即焊接区和冷却工位即冷却区，在预热工位的前一工位还可以设置导入待转工位，在冷却工位的下一工位还可以设置导出待转工位。通过各工位区之间插板阀进行密封。

预热区为用于在工件预热阶段提供真空环境、惰性气体环境或还原性气体环境；

焊接区为用于在工件焊接阶段提供真空环境、惰性气体环境或还原性气体环境；

冷却区为用于在工件冷却阶段提供真空环境、惰性气体环境或还原性气体环境。

在第一实施例中，多个温度测量传感器可以为在预热工位上方设置多个、焊接工位上方设置多个和冷却工位上方设置多个；或者也可以为在预热工位上方设置1个、焊接工位上方设置1个和冷却工位上方设置1个。

将温度测量传感器探测的温度取平均值，获得预热工位、焊接工位和冷却工位的温度平均值为实时温度。平均值为实时温度更精确地测算工件的温度，达到精准地控制温度的目的。

温度测量传感器为红外线传感器，并且设置在防红外线干扰套管内。通过设置红外线测量传感器在套管内并且加装低辐射锗玻璃，测量精度高并且避免了红外线的干扰。

还包括低辐射玻璃，低辐射玻璃设置在预热工位、所述焊接工位和所述冷却工位的上方。温度测量传感器还可以设置在腔体的外面透过低辐射玻璃对腔体内部进行测量，可以防止腔体内部的高温损坏温度测量传感器。

加热器为红外线加热器或热电偶。

如图2所示，一种在线式真空焊接设备的控制方法，包括：

S1，编辑预热工位的理想时间-温度曲线、焊接工位的理想时间-温度曲线和冷却工位的理想时间-温度曲线；

S2，工件传输到预热工位后，对预热工位抽真空，当真空度达到设定要求后，充入还原性气体或惰性气体并进行加热，根据预热工位的理想时间-温度曲线进行加热，并且实时探测工件的温度，得到预热工位的实时时间-温度曲线，根据预热工位的实时时间-温度曲线与预热工位的理想时间-温度曲线进行拟合比较调整对工件进行预热；拟合比较调整是实时温度与理想温度的差值进行对加热器调整。

如果差值大于阈值，则减小加热器功率，如果差值小于阈值则加大加热器功率。加热器为红外线加热器或热电偶。

实时温度获取步骤为：多个温度测量传感器为在预热工位上方设置多个；将所述温度测量传感器探测的温度取平均值，获得所述预热工位的温度平均值为实时温度。

S3，工件传输到焊接工位后，根据焊接工位的理想时间-温度曲线进行加热，并且实时探测工件的温度和焊接工位的压力，得到焊接工位的实时时间-温度曲线，根据焊接工位的实时时间-温度曲线与焊接工位的理想时间-温度曲线进行拟合比较调整，当达到设定要求的温度，对工件进行焊接；

拟合比较调整是实时温度与理想温度的差值进行对加热器调整。

如果差值大于阈值，则减小加热器功率，如果差值小于阈值则加大加热器功率。加热器为红外线加热器或热电偶。

实时温度获取步骤为：多个温度测量传感器为在焊接工位上方设置多个；将所述温度测量传感器探测的温度取平均值，获得所述焊接工位的温度平均值为实时温度。

S4，工件传输到冷却工位后，对冷却工位抽真空并控制水泵冷却，当真空度达到设定要求后，充入还原性气体或惰性气体并进行加热，根据冷却工位的理想时间-温度曲线进行加热，并且实时探测工件的温度，得到冷却工位的实时时间-温度曲线，根据冷却工位的实时时间-温度曲线与预热工位的理想时间-温度曲线进行拟合比较调整对工件进行控温冷却，进行加快冷却或减缓冷却，防止因为冷却过快或过慢对工件进行损害，影响产品质量。

拟合比较调整是实时温度与理想温度的差值进行对加热器调整。

如果差值大于阈值，则减小加热器功率，如果差值小于阈值则加大加热器功率。加热器为红外线加热器或热电偶。

实时温度获取步骤为：多个温度测量传感器为在冷却工位上方设置多个；将所述温度测量传感器探测的温度取平均值，获得所述冷却工位的温度平均值为实时温度。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；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：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。