一种实现大量程高精度压力实时监测的压力传导机构的制作方法

本实用新型涉及半导体制造技术中的传感器领域，特别指一种实现大量程高精度压力实时监测的压力传导机构。

背景技术：

随着PCB电路板集成度越来越高，高密度连接器作为电路板之间优良的连接器件也被应用的越来越广泛，连接器的连接方式有焊接式和压接式，相比传统的焊接式，压接式具有可靠性高及适用于高密度插针的连接器的优点，已成为主要的连接器的连接方式，连接器自动压接工艺的基本工序流程示意图，主要包括以下工艺步骤：插连接器至PCB板、PCB板经料带流入压接工位处、PCB板卡紧定位、连接器自动压接、PCB板流出。

连接器自动压接，就是由弹性可变形插针或刚性插针与PCB金属化孔配合而形成的一种连接，在插针与金属化孔之间形成紧密的接触点，靠机械连接实现电气互连；为了形成紧密的配合，针脚的横截面尺寸必须大于金属化孔孔径，在压接过程中，针脚横截面或金属化孔要发生变形；压接质量的好坏取决于对压接压力的控制精度，在大型通讯连接器压接工艺中，由于压力大，连接器探针所能承受的力很小，这就对压力传感器的精度提出了很高的要求，而传统的压力传感器的精度达不到这种要求。

连接器自动压接过程分为两个阶段：插入段、压接段。在插入段，连接器的每根插针要顺滑的进入到压块的通孔中，不发生弯曲；如某一种连接器，根据连接器供应商提供的数据，每根插针的最小弯曲压力是1 N；在压接段，连接器的压接压力最大为35000 N；这样，对压接压力采集系统的要求是：在插入段，压力采集的精度要达到1N；在压接段，压力采集的最大量程为35000 N；即需要构建一个测量精度为1 N，测量量程为35000 N的压力采集系统。

由上述要求可知，如果采用单个压力传感器来搭建压接压力采集系统，目前市场上没有一款传感器能同时达到测试精度和量程两个方面的要求；如果采用多个压力传感器，就需要设计一个特殊的导力机构。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种同时保证压力检测精度及量程需求，形成压力曲线进行压力监测及跪针情况判断的实现大量程高精度压力实时监测的压力传导机构。

本实用新型采取的技术方案如下：一种实现大量程高精度压力实时监测的压力传导机构，压力传导机构固定于压接机架的下部，并随压接机架运动，且带动固定于其下部的压头运动至连接器上方，下压连接器；压力传导机构包括上支套、下支套及压力传导组件，其中，上述上支套固定于压接机架的下部，上支套内设置有大压力传感器；上述压力传导组件的上端穿入上支套内，并在上支套内自由滑动；上述下支套设置于压力传导组件的下部，压力传导组件穿入下支套内，且压力传导组件的下端设有小压力传感器；压头空载或受到连接器的反作用力小于压头重力时，压头通过下支套下压小压力传感器，以便进行压力检测；压头受到连接器的反作用力大于压头重力时，压头通过压力传导组件上顶大压力传感器，以便进行压力检测。

优选地，所述的上支套的底部开设有上滑孔，下支套的顶部开设有下滑孔；上述压力传导组件的两端分别经上滑孔及下滑孔可滑动地插入上支套及下支套内。

优选地，所述的压头固定于下支套的下部。

优选地，所述的压力传导组件包括传导支板、导杆、上传导座及下传导座，其中，上述传导支板固定设置于导杆的中部，导杆的两端分别经上滑孔及下滑孔插入上支套及下支套内。

优选地，所述的上传导座及下传导座分别设置于导杆的上下两端，且两者的直径分别大于上述上滑孔及下滑孔的内径，以防导杆滑出上支套或下支套；上述小压力传感器设置于下传导座上，且传感头朝上方设置。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型针对自动压接进行研究开发，旨在解决压接过程中压力监测及连接器跪针监测问题；针对压接过程中压头与连接器之间为高压力，本实用新型采用采用惠斯通电桥法用电阻式压力传感器将对压力的测量转换为对电压的测量，实现高精度压力测量；为同时满足压力测量过程中高精度及大量程要求，本实用新型采用小压力传感器及大压力传感器组合结构，通过设计一种压力传导机构，压力传导机构固定于压接机架上，其下部固定有压头，以便带动压头随压接机架进行水平至连接器上方，并进行升降运动，使压头下压连接器，直至连接器插入PCB板内；压力传导机构包括上支套、下支套及压力传导组件，大压力传感器设置于上支套内，下支套通过压力传导组件连接于上支套下方，小压力传感器固定于伸入下支套内的下传导座上，且位于下支套内；压头未接触连接器时，压头通过下支套下压小压力传感器，压头逐步接触连接器时，连接器给压头的反作用力，使压头带动下支套上升运动，下支套向上顶起导杆，使导杆顶部的上传导座逐步上压大压力传感器，通过该种结构设计，小压力传感器进行压头空载及连接器插入段时的压力检测，大压力传感器进行连接器压入段时的压力检测，即保证了插入段时的检测精度，又满足了压入段时的量程需求。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型压力检测原理示意图

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型作进一步描述：

如图1所示，本实用新型采取的技术方案如下：一种实现大量程高精度压力实时监测的压力传导机构，压力传导机构固定于压接机架0的下部，并随压接机架0运动，且带动固定于其下部的压头6运动至连接器上方，下压连接器；压力传导机构包括上支套1、下支套4及压力传导组件3，其中，上述上支套1固定于压接机架0的下部，上支套1内设置有大压力传感器2；上述压力传导组件3的上端穿入上支套1内，并在上支套1内自由滑动；上述下支套4设置于压力传导组件3的下部，压力传导组件3穿入下支套4内，且压力传导组件3的下端设有小压力传感器5；压头6空载或受到连接器的反作用力小于压头6重力时，压头6通过下支套4下压小压力传感器5，以便进行压力检测；压头受到连接器的反作用力大于压头6重力时，压头6通过压力传导组件3上顶大压力传感器2，以便进行压力检测。

上支套1的底部开设有上滑孔A，下支套4的顶部开设有下滑孔B；上述压力传导组件3的两端分别经上滑孔A及下滑孔B可滑动地插入上支套1及下支套4内。

压头6固定于下支套4的下部。

压力传导组件3包括传导支板31、导杆32、上传导座33及下传导座34，其中，上述传导支板固定设置于导杆32的中部，导杆32的两端分别经上滑孔A及下滑孔B插入上支套1及下支套4内。

上传导座33及下传导座34分别设置于导杆32的上下两端，且两者的直径分别大于上述上滑孔A及下滑孔B的内径，以防导杆32滑出上支套1或下支套4；上述小压力传感器5设置于下传导座34上，且传感头朝上方设置。

进一步，如图2所示，本实用新型的压力检测方法：

在高压力的场合，直接测量压力是非常不便的，采用惠斯通电桥法用电阻式压力传感器将对压力的测量转换为对电压的测量，如图2所示，可知，惠斯通电桥包含四个应变电阻，称为四个桥臂，电桥需要外部施加激励电压VEX才能正常工作，可得出电桥输出电压Vo表达式如式（3-1）所示：

（3-1）

其中，R1、R2、R3为定值电阻，R4为力敏电阻，未施加压力的情况下，有：

当外部施加压力F时，由于R4的力敏特性，即电阻的变化与施加压力的变化成正比，使得电桥的输出电压Vo变化与压力F的变化成正比；在进行零点补偿之后，电桥的输出电压Vo与压力F成正比；这样就可以将对压力的测量转换为对电压的测量，从而实现大量程、高精度压力的测量。

本实用新型为了提高测量的灵敏性，将电桥的四个桥臂全部安装具有力敏特性的应变计，可以大幅度提高测量的灵敏性，通过计算，可得式（3-2）：

（3-2）

由式（3-2）可知，Vo与压力F成正比关系，这样就成功的将对压力的测量转换为对电压的测量。

进一步，本实用新型的采用传导式压力传导机构设置：

1）压力传导机构：

压力传导机构固定于压接机架0上，并随压接机架0运动，压力传导机构下部设有压头6，压力传导机构包括上支套1、下支套4及压力传导组件3，上支套1及下支套内分别设有传感头朝下方及上方设置大压力传感器及小压力传感器。

2）工作原理：

未施加压力时，小压力传感器承受压头的重力为70 N，通过软件上的取反再加上70操作，此时小压力传感器的值为0；

在施加压力为0~70 N的范围内，小压力传感器处于工作状态，小压力传感器的型号为INTERFACE LBM-100，量程为100 N，测量精度为0.2N；

在施加压力70~150 N范围内，压头顶紧了导杆，此时两个压力传感器都没有工作，属于过渡期；

在施加压力为150~35000 N的范围内，导杆向上顶紧，大压力传感器开始工作。大压力传感器的型号为AEP CM-3500，量程为35000 N，测量精度为70 N。

本实用新型的实施例只是介绍其具体实施方式，不在于限制其保护范围。本行业的技术人员在本实施例的启发下可以作出某些修改，故凡依照本实用新型专利范围所做的等效变化或修饰，均属于本实用新型专利权利要求范围内。