rfid封装设备温度控制系统的设计与实现

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1、华中科技大学硕士学位论文RFID封装设备温度控制系统的设计与实现姓名：湛卉申请学位级别：硕士专业：机械电子工程指导教师：熊有伦;王瑜辉20090522华中科技大学硕士学位论文兰州理工大学的董瑞洪、梁磊、任旭鹏等人提出了一种模糊PID控制理论，可以保证系统在无超调的情况下在最短的时间内达到温度稳定，可以节省设备的投资[xx]。但是这些算法由于发展的时间较短，技术应用还不够成熟。综上可知，在实用温度控制系统中，主要在感温元件、控制算法以及温度补偿等方面有所创新。而在控制算法上，绝大部分仍然采用了以PID控制理论为基础的控制理论， 并在传统

2、PID控制基础上朝着更智能、更精确、更高效的方向有了良好的发展，因此， 未来的工业温控系统也将以发展和完善职能PID控制算法为主[xxi]。1.4本文主要研究内容第一章介绍了本课题的研究背景以及目的和意义，并介绍了目前国内外关于RFID封装技术以及温度控制仪器和理论的研究现状。第二章进行了系统总体方案的设计。根据分析导电胶的封装工艺，得出本系统的各方面功能要求，通过阐述热压模块的工作原理对被控系统的特性有了认识，根据系统控制框图最后得出设计方案，并对主要元器件进行了选型分析。第三章对温度控制系统的硬件部分进行了分析和设计。将整个系统按

3、照功能和目标划分成模块并分别进行了电路设计。主要包括温度采集电路、加热驱动电路、开机温度监控和实时异常报警电路以及其他单片机外围电路的设计分析。第四章对温度控制系统的软件部分进行了分析和设计。考虑到温度数据作为系统的控制输入量，数据采集的流程分析以及滤波算法的研究和分析必不可少。从控制器角度分析，利用积分分离式PID控制来保证系统的控制品质，对控制效果进行仿真验证以及实验验证。主从通讯方式的设计与实现保证了上下位机正确无误的数据通信。第五章对温控系统的实际工作条件下出现的各种问题进行了分析，并提出了解决方案，对整个温控系统进行了细节上

4、的完善，保证其长期安全稳定的工作。第六章对本文设计的RFID标签封装设备温度控制系统进行了总结回顾和展望，并归纳了该方案的不足，对于温度控制系统的完善提出了建议。分析温控系统选择关键系统硬件系统软件仿真和实实际工况下的功能需求元器件设计设计验验证问题解决图1.3本文技术路线图5华中科技大学硕士学位论文2温控系统总体方案设计1.4RFID封装的ACA固化工艺介绍目前，用于RFID封装的导电胶按导电的方向性主要分为ICA（IsotropicConductive Adhesive）、ACA（AnisotropicConductiveAdhe

5、sive）和NCA（NonConductiveAdhesive）。导电胶按固化体系又可分为室温固化导电胶、中温固化导电胶、高温固化导电胶、紫外光固化导电胶等。目前，中温固化导电胶由于其固化温度适中，且于其他电子元器件的温度承受能力和适用温度非常相似，因此在封装技术中有着广泛的应用[xxii]。中山大学Y.C.Chan等人[xxiii]进行了一系列的实验，分别用来比较温度和固化时间对 导电胶连接性能的影响。图2.1所示的测试为一种中温固化导电胶的固化程度实验。图2.1 是在在固化时间都是10s的情况下，各向异性导电胶在不同温度下的固化情

6、况。图2.1ACA在不同温度下的固化情况通过图表可以看出，在温度低于或者等于160℃时，固化程度在20%左右，此时导电胶内部只有线型纤维生成，强度较低。温度在180℃和200℃时，固化程度在70%~80%， 内部有网状纤维生成，强度较高。而在温度高于200℃时，固化程度虽然高达90%以上，但是内部已经产生了裂纹，强度不但没有升高反而降低，这主要是因为温度过高对导电胶内部的导电粒子产生了损伤。因此可知，温度过低和过高都会影响到导电胶的连接强度，从而影响标签的性能。因此，严格控制固化温度至关重要。6华中科技大学硕士学位论文1.4RFID封

7、装设备的热压模块介绍热压模块对于RFID芯片来说要完成的功能为对芯片以及导电胶加热加压，同时保证其输出的压力和温度满足导电胶所需的工艺精度。从而使芯片和天线基板之间的电气连接和机械连接安全可靠。用于封装的天线基板在通过点胶模块和贴装模块这两道工序之后，焊盘的对应位置上已经有了导电胶并正确放置了芯片。天线基板在运送至热压模块后，上吸附板和上热压头在电机控制下下降，同时，下热压头与吸附板在气缸作用下上升，上下热压头隔着天线基板实现对接，共同对天线基板上的导电胶进行加热，使其充分固化，在芯片和基板之间完成可靠的电气和机械联接[xxiv]。基

8、于生产流程的需要，可以得出热压模块的基本指标要求如下：（1）生产效率要求基于整个设备的生产效率定位在5000P/h，而热压每加工一个工位的时间由四部分组成：基板传送时间、上下热压头到加热位置时间、加热固化时间、上下热压头