CN108871655A - 基于模组的mems压力传感器以及批量校准设备和校准工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于模组的MEMS压力传感器。本发明还公开了基于模组的MEMS压力传感器批量校准设备，具体校准工艺如下：将传感器模组放在托盘进行上料，通过倍速链进行流转，通过低温数据采集工位进行常温校准参数采集，然后进入高温隧道炉，通过高温隧道炉将传感器模组快速升温到设定温度值，通过高温数据采集工位进行高温校准参数采集，再经倍速链运输至参数计算及烧录工位，通过RS485通信将系数计算并烧录，再通过下料取料工位自动下料到下料传送带上进行下料。通过模组校准，实现快速的升温与降温，不同工位采集数据相互独立，降低了校准工艺的复杂性，易于实现自动化。
Description
技术领域
本发明涉及一种压力传感器，尤其涉及一种基于模组的MEMS压力传感器。
本发明还涉及一种基于模组的MEMS压力传感器批量校准设备以及校准工艺。
背景技术
目前MEMS压力传感器批量校准方法普遍采用对成品或半组装产品进行不同温度的参数采集，计算校准系数然后将参数烧录到调理芯片。这种方法的问题是产品带有金属或塑料壳体，升温或降温到不同温度点时间长，一般采用高低温烘箱加热或冷却产品到不同的温度点，无法在流水线设备上实现不同温度下的校准参数采集，不能够大规模生产。成品如图1所示，传感器模组2’带有金属壳体3’，传感器模组2’上方为接插件1’。
以下为采用两个温度点（25℃,70℃）传感器校准的常规流程：人工装夹放入烘箱-常温校准参数采集-升温到高温（25分钟）-高温保温（20分钟）-高温校准参数采集-参数计算与烧录-降温到安全温度-人工取出产品。
采用如上述所述的常规校准方案，存在以下缺陷：
1）壳体导热慢，采用烘箱加温，所有动作串行进行，一个周期最低2小时，效率极低，大批量生产需要多台设备。
2）生产过程每个产品需要人工装夹上料取出，人力成本高并且不能保证稳定的工艺过程。
3）不同外形产品需要换不同工装。
这种常规校准方法增加了人员成本、设备成本，效率低下，不适合大规模生产。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种基于模组的MEMS压力传感器。
本发明还提供一种基于模组的MEMS压力传感器批量校准设备以及校准工艺。实现产品的快速冷却加热，通过循环线实现校准工艺的自动化，大幅度的提高效率并保证稳定的产品质量。
本发明基于模组的MEMS压力传感器，该传感器模组包括陶瓷片、MEMS芯片和电路板，所述MEMS芯片贴装在陶瓷片上，所述MEMS芯片与电路板通过绑线连接，所述电路板与陶瓷片通过粘接剂连接固定，所述MEMS芯片与陶瓷片通过粘连剂连接固定。
本发明提供的基于模组的MEMS压力传感器批量校准设备，它包括用于上料的托盘、用于产品流转的倍速链、高温隧道炉、下料传送带和冷却装置，所述托盘后方设置倍速链，在所述倍速链的传送方向上设置高温隧道炉，所述高温隧道炉的进口侧设置低温数据采集工位，所述高温隧道炉的出口侧设置高温数据采集工位，所述高温数据采集工位的后方设置参数计算及烧录工位，所述参数计算及烧录工位的后方为下料取料工位，通过下料取料工位自动下料到下料传送带上进行下料。
进一步的，该校准设备还包括冷却装置，用于冷却托盘再循环使用。
进一步的，该传感器模组包括陶瓷片、MEMS芯片和电路板，所述MEMS芯片贴装在陶瓷片上，所述MEMS芯片与电路板通过绑线连接，所述电路板与陶瓷片通过粘接剂连接固定，所述MEMS芯片与陶瓷片通过粘连剂连接固定。
本发明提供的基于模组的MEMS压力传感器批量校准工艺，将传感器模组放在托盘进行上料，通过倍速链进行流转，通过低温数据采集工位进行常温校准参数采集，然后进入高温隧道炉，通过高温隧道炉将传感器模组快速升温到设定温度值，通过高温数据采集工位进行高温校准参数采集，再经倍速链运输至参数计算及烧录工位，通过RS485通信将系数计算并烧录，再通过下料取料工位自动下料到下料传送带上进行下料。
进一步的，所述高温隧道炉设定温度区间为50-120摄氏度。
与现有技术相比，本发明的有益效果：通过模组校准，实现快速的升温与降温，不同工位采集数据相互独立，降低了校准工艺的复杂性，易于实现自动化。
附图说明
图1是现有技术中MEMS压力传感器成品示意图。
图2是本发明传感器模组的结构示意图。
图2a是本发明沿图2中G-G向剖视图。
图3是本发明校准设备示意图。
1、托盘，2、倍速链，3、低温数据采集工位，4、高温隧道炉，5、高温数据采集工位，6、参数计算及烧录工位，7、下料取料，8、下料传送带，9、托盘冷却装置，10、压力源，11、MEMS芯片，12、电路板，13、粘接剂，14、陶瓷片。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面结合附图及具体实施方式进行详细描述，本说明书中描述的实施例仅用于解释本发明，并非用来限定本发明。
图2和2a所示，本发明的传感器模组包括陶瓷片14、MEMS芯片11和电路板12，MEMS芯片11贴装在陶瓷片14上，MEMS芯片11与电路板12通过绑线连接，电路板12与陶瓷片14通过粘接剂13连接固定，MEMS芯片11与陶瓷片14通过粘连剂13连接固定。
MEMS芯片11贴装在陶瓷片14上，两者的线膨胀系数差小，最大限度的减少了MEMS芯片与壳体间应力失配的影响，保证了产品性能的稳定性和可靠性。传感器具有最终产品的电气特性，可以在模组状态校准后,做后续组装，元器件内部可以快速冷却或加热到设定温度，不同外形的产品可以共用同一模组，校准工序不需换型。设备采用流水线，产品在工装上随倍速链流转，不同工位机构及数据采集并行进行。
图3所示，校准设备主要工位图，本发明的基于模组的MEMS压力传感器批量校准设备，它包括用于上料的托盘1、倍速链2、高温隧道炉4、下料传送带8和冷却装置9，托盘1后方设置倍速链2，在倍速链2的传送方向上设置高温隧道炉4，高温隧道炉4的进口侧设置低温数据采集工位3，高温隧道炉4的出口侧设置高温数据采集工位5，高温数据采集工位5的后方设置参数计算及烧录工位6，参数计算及烧录工位6的后方为下料取料工位7，通过下料取料工位7自动下料到下料传送带8上进行下料。
该校准设备还包括冷却装置9，托盘1经过冷却装置9冷却至20-25摄氏度循环使用。
本发明基于模组的MEMS压力传感器批量校准工艺，将传感器模组放在托盘1进行上料，通过倍速链2进行流转，通过低温数据采集工位3进行常温校准参数采集，然后进入高温隧道炉4，温度可灵活设定，可设定温度区间为50-120摄氏度，通过高温隧道炉4将模组快速升温到设定温度值。通过高温数据采集工位5进行高温校准参数采集，再经倍速链2运输至参数计算及烧录工位6，通过RS485通信将系数计算并烧录；再通过下料取料工位7自动下料到下料传送带8上进行下料。托盘1经过冷却装置9冷却至20-25摄氏度循环使用。所有工位使用气压来自压力源10。
该校准系统各工位机械动作相互独立，不同工位通过不同485串口与上位机通信进行数据采集与传输，不同工位机械动作与数据采集都是并行进行。工件加热冷却通过隧道炉完成，不影响设备节拍。校准工位30秒内可以完成4颗产品，单台设备年产能可达300万只。
本发明将MEMS芯片贴装在陶瓷片上并与PCB板通过绑线联接后成为传感器模组，该传感器模组具有成品的电气性能，将校准工艺从最终成品前移到传感器模组，产品可以快速加热到设定温度，降低了校准工艺的复杂性，易于实现自动化。
校准设备采用在线式加热，解决了烘箱升温慢的问题，整个加热通过隧道炉进行，不影响设备节拍，具有极高的生产效率。通过流水线消除了烘箱校准人工装夹产品，保证了工艺的稳定性。
Claims (5)
1.基于模组的MEMS压力传感器，其特征在于：该传感器模组包括陶瓷片、MEMS芯片和电路板，所述MEMS芯片贴装在陶瓷片上，所述MEMS芯片与电路板通过绑线连接，所述电路板与陶瓷片通过粘接剂连接固定，所述MEMS芯片与陶瓷片通过粘连剂连接固定。
2.基于模组的MEMS压力传感器批量校准设备，其特征在于：它包括用于上料的托盘、用于产品流转的倍速链、高温隧道炉、下料传送带和冷却装置，所述托盘后方设置倍速链，在所述倍速链的传送方向上设置高温隧道炉，所述高温隧道炉的进口侧设置低温数据采集工位，所述高温隧道炉的出口侧设置高温数据采集工位，所述高温数据采集工位的后方设置参数计算及烧录工位，所述参数计算及烧录工位的后方为下料取料工位，通过下料取料工位自动下料到下料传送带上进行下料。
3.根据权利要求2所述的基于模组的MEMS压力传感器批量校准设备，其特征在于：它还包括冷却装置，用于冷却托盘再循环使用。
4.基于模组的MEMS压力传感器批量校准工艺，其特征在于：将传感器模组放在托盘进行上料，通过倍速链进行流转，通过低温数据采集工位进行常温校准参数采集，然后进入高温隧道炉，通过高温隧道炉将传感器模组快速升温到设定温度值，通过高温数据采集工位进行高温校准参数采集，再经倍速链运输至参数计算及烧录工位，通过RS485通信将系数计算并烧录，再通过下料取料工位自动下料到下料传送带上进行下料。
5.根据权利要求4所述的基于模组的MEMS压力传感器批量校准工艺，其特征在于：所述高温隧道炉设定温度区间为50-120摄氏度。
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