热压键合设备的控制系统及方法与流程

1.本技术涉及微流控芯片键合技术领域，特别是涉及一种热压键合设备的控制系统及方法。


背景技术：

2.微流控芯片技术是把生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到微米尺度的芯片上，自动完成分析全过程。其中，将已加工出微流道的基片与盖片进行芯片键合成品的步骤是微流控芯片制备的关键步骤，首先将对准贴合的基片与盖片放置于热压键合设备中，再整体加热加压处理，然后在保温保压特定时间后冷却卸压至常温常压，最后两者会在分子力的作用下键合。
3.目前，现有热压键合设备大多为半自动式，对芯片键合成品过程中的真空环境准备、温度与压力的控制均需要手动逐步操作后，再实现对应工艺流程，且对应工艺过程中的温度控制精度较低，无法达到键合工艺要求的标准。


技术实现要素：

4.基于此，有必要针对现有设备需要手动逐步操作且控制精度较低的问题，提供一种热压键合设备的控制系统及方法。
5.一种热压键合设备的控制系统，包括控制模块，以及与所述控制模块连接的检测模块、驱动模块和人机交互模块，所述检测模块与驱动模块还分别连接热压键合设备的环境装置与控温装置；
6.所述控制模块用于接收所述人机交互模块发送的解析指令，并对所述解析指令进行解析得到工艺参数、驱动指令、检测指令及启动指令；
7.所述控制模块根据所述驱动指令控制所述驱动模块驱动所述环境装置完成动作，所述控制模块根据所述检测指令控制所述检测模块检测所述环境装置的状态信息并反馈至所述控制模块；
8.所述控制模块在所述状态信息满足启动条件后，根据所述启动指令控制所述检测模块检测所述控温装置的温度值并反馈至所述控制模块；所述控制模块将所述工艺参数与所述温度值进行比较，根据比较结果获得控温指令并发送至所述驱动模块，以使所述驱动模块驱动所述控温装置进行温度调节。
9.在其中一个实施例中，所述检测模块包括温度检测模块，所述温度检测模块连接所述控制模块与所述控温装置。
10.在其中一个实施例中，所述检测模块还包括舱门检测模块与施压装置检测模块，所述舱门检测模块与所述施压装置检测模块均分别连接所述控制模块与所述环境装置。
11.在其中一个实施例中，所述驱动模块包括温度驱动模块，所述温度驱动模块连接所述控制模块与所述控温装置。
12.在其中一个实施例中，所述驱动模块还包括施压装置驱动模块、真空泵驱动模块
以及风扇驱动模块，所述施压装置驱动模块、所述真空泵驱动模块以及所述风扇驱动模块均分别连接所述控制模块与所述环境装置。
13.在其中一个实施例中，上述热压键合设备的控制系统还包括连接所述控制模块的存储模块。
14.在其中一个实施例中，上述热压键合设备的控制系统还包括与所述控制模块、所述检测模块、所述驱动模块以及所述人机交互模块连接的电源模块。
15.在其中一个实施例中，提供一种热压键合设备的控制方法，基于上述任意一实施例中所述的热压键合设备的控制系统实现，包括：
16.接收解析指令并对所述解析指令进行解析得到工艺参数、驱动指令、检测指令以及启动指令；
17.根据所述驱动指令控制驱动模块驱动热压键合设备的环境装置完成动作；
18.根据所述检测指令控制检测模块检测所述环境装置的状态信息；
19.在所述状态信息满足启动条件后，根据所述启动指令控制所述检测模块检测热压键合设备的控温装置的温度值；
20.将所述工艺参数与所述温度值进行比较，根据比较结果获得控温指令并发送至所述驱动模块，以使所述驱动模块驱动所述控温装置进行温度调节。
21.在其中一个实施例中，所述将所述工艺参数与所述温度值进行比较，根据比较结果获得控温指令并发送至所述驱动模块，以使所述驱动模块驱动所述控温装置进行温度调节的步骤，包括：
22.根据所述工艺参数与所述温度值得到温度偏差值与温度偏差率；
23.将所述温度偏差值与所述温度偏差率通过模糊推理计算得到模糊控制参量；
24.根据所述模糊控制参量输出pwm波至所述驱动模块。
25.在其中一个实施例中，提供一种热压键合设备，包括舱门、真空泵、施压装置、风扇、控温装置以及上述任意一实施例中所述的控制系统，所述舱门、所述真空泵、所述施压装置、所述风扇及所述控温装置均连接所述控制系统。
26.上述热压键合设备的控制系统及方法，通过人机交互模块将包含工艺参数的解析指令发送至控制模块，控制模块根据解析指令自动控制设备各模块完成芯片键合，且通过对设备控温装置的实时温度的采集，并将其与设定的参数值进行比较，根据比较结果通过驱动模块持续驱动控温装置进行温度调节，使得对工艺过程中的温度控制更精准。
附图说明
27.图1为一实施例中热压键合设备的控制系统的系统框图；
28.图2为一实施例中信号传输模块的电路图；
29.图3为一实施例中温度采集模块的采集电路的电路图；
30.图4为一实施例中温度采集模块的数模转换电路的电路图；
31.图5为一实施例中驱动模块的电路图；
32.图6为一实施例中第一稳压电路的电路图；
33.图7为一实施例中第二稳压电路的电路图；
34.图8为一实施例中热压键合设备的控制方法的流程图；
35.图9为一实施例中热压键合设备的控制系统流程图；
36.图10为一实施例中人机交互显示屏的示意图；
37.图11为一实施例中温度控制方法的流程图；
38.图12为一实施例中温度控制方法的拓扑图。
具体实施方式
39.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
40.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术。
41.可以理解，本技术所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。举例来说，在不脱离本技术的范围的情况下，可以将第一电阻称为第二电阻，且类似地，可将第二电阻称为第一电阻。第一电阻和第二电阻两者都是电阻，但其不是同一电阻。
42.可以理解，以下实施例中的“连接”，如果被连接的电路、模块、单元等相互之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。
43.在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。
44.在一个实施例中，如图1所示，提供一种热压键合设备的控制系统，包括控制模块110，以及与控制模块110连接的检测模块120、驱动模块130和人机交互模块140，检测模块120与驱动模块130还分别连接热压键合设备的环境装置与控温装置；控制模块110用于接收人机交互模块140发送的解析指令，并对解析指令进行解析得到工艺参数、驱动指令、检测指令及启动指令；控制模块110根据驱动指令控制驱动模块130驱动环境装置完成动作，控制模块110根据检测指令控制检测模块120检测环境装置的状态信息并反馈至控制模块110；控制模块110在状态信息满足启动条件后，根据启动指令控制检测模块120检测控温装置的温度值并反馈至控制模块110；控制模块110将工艺参数与温度值进行比较，根据比较结果获得控温指令并发送至驱动模块130，以使驱动模块130驱动控温装置进行温度调节。
45.具体地，人机交互模块140为可接收手动输入工艺参数及控制指令的显示屏，可以为触摸屏输入，也可以是通过连接鼠标键盘等外部设备进行输入。其中，工艺参数为热压键合工艺过程中的温度、压力与时间等参数，例如一般热压键合工艺包括对待键合芯片的预热、键合以及退火等三个阶段，那工艺参数可包括预热温度、键合温度、退火温度、键合压力、预热时间、键合时间以及退火时间等。以上工艺参数的具体指并不唯一，需根据待键合芯片的材料决定，例如，可以设定为预热温度为70℃、预热时间为60s、键合温度为78℃、键合时间为180s、退火温度为45℃、退火时间为60s以及真空度
‑
1mpa等，不以此为限定。
46.此外，控制指令为对热压键合设备中各装置的动作进行控制的指令，如可包括对
施压装置、真空泵以及风扇等进行驱动的驱动指令，控制对舱门以及施压装置的位置等进行检测的检测指令，还可包括完成环境准备开始对控温装置的温度值进行检测的启动指令。
47.进一步地，人机交互模块140将输入的工艺参数以及控制指令汇总成解析指令后发送至控制模块110。在一个实施例中，如图2所示，还包括信号传输模块，人机交互模块140通过信号传输模块连接控制模块110。具体地，人机交互模块140与控制模块110采用串口进行通信，信号传输模块采用max2323芯片。max2323芯片通过其引脚10连接人机交互模块140的端口tx_1读取模拟rs232类型的解析指令，将解析指令转换成ttl信号后通过引脚7发送至控制模块110的端口scr_tx1。此外，控制模块110还将检测的控温装置的温度值从端口scr_rx1输入至max2323芯片的引脚8，max2323芯片将ttl信号的温度值转换为rs232类型的温度值后，通过引脚9发送至人机交互模块140的端口rx_1，实现在显示屏上实时显示采集的温度值。
48.进一步地，控制模块110对接收到的解析指令进行解析，分别得到工艺参数、驱动指令、检测指令以及启动指令。
49.首先，在待键合芯片进行键合之前，需要控制模块110根据驱动指令以及检测指令控制热压键合设备的环境装置完成热压键合设备的环境准备，达到键合的启动条件。其中，环境装置可包括舱门、真空泵、施压装置以及风扇等，对应地，启动条件可包括舱门处于关闭状态以及施压装置到达指定压力位置。在待键合芯片放置在工作台后，控制模块110根据检测指令控制检测模块120检测舱门的状态并反馈其状态信息至控制模块110，控制模块110根据驱动指令驱动真空泵、风扇以及施压装置分别进行抽真空、散热以及调压等动作，最后控制模块110还根据检测指令控制检测模块120检测施压装置的状态并反馈其状态信息至控制模块110。由上可知，控制模块110可获取检测模块120返回的舱门以及施压装置等环境装置的状态信息作为判断键合前环境是否准备完成的依据。此外，控制模块110根据驱动指令与检测指令控制驱动模块130与检测模块120的顺序并不固定，可持续同时进行，直至得到的状态信息满足启动条件。
50.进一步地，本技术中热压键合设备的控温装置采用半导体制冷片(tec，thermoelectric cooler)，tec的原理为通过改变其流过的直流电流的极性来决定在同一制冷片上实现制冷或加热的效果。那么，在控制模块110获取的状态信息满足启动条件后，将根据启动指令控制检测模块120检测半导体制冷片上的温度值，并将该温度值反馈至控制模块110，控制模块110将该温度值与工艺参数中预置温度值进行比较后，根据比较结果获得控温指令发送至驱动模块130，以使驱动模块130驱动半导体制冷片进行温度调节。具体地，当温度值低于预置温度值时，控制模块110控制驱动模块130输出正向直流电流至半导体制冷片，使其处于加热状态升高温度；当温度值高于预置温度值时，控制模块110控制驱动模块130输出反向直流电流至半导体制冷片，使其处于制冷状态降低温度，使半导体制冷片的温度在预置温度值的误差范围内振荡，直至趋于稳定。其中，误差范围可根据实际需求设定一个接近于零的数值，不作此限定。
51.此外，为了满足键合工艺过程中预热、键合以及退火三个阶段的时间要求，在控制模块110控制驱动模块130驱动控温装置输出的温度值达到每一阶段预置温度值的误差范围后，控制模块110启动计时器计时，在计时达到每一阶段时间要求后，将当前预置温度值
切换成下一阶段要求的预置温度值，继续控制驱动模块130驱动控温装置进行温度调节。例如，假定当前键合过程处于预热阶段，预热阶段需满足的温度与时间要求为预热温度及预热时间，当控制模块110获得的温度值与预热温度比较满足误差范围时，控制模块110开始计时，当计时达到预热时间时，键合过程切换为键合阶段，控制模块110需控制驱动模块130驱动控温装置按照键合温度来进行温度调节。
52.可选地，控制模块110采用嵌入式系统进行设计，具体在本实施例中选用arm(advanced risc machines)架构cortex系列的stm32f103vet6芯片来实现。
53.上述热压键合设备的控制系统，通过人机交互模块将包含工艺参数的解析指令发送至控制模块，控制模块根据解析指令自动控制设备各模块完成芯片键合，且通过对设备控温装置的实时温度的采集，并将其与设定的参数值进行比较，根据比较结果通过驱动模块持续驱动控温装置进行温度调节，使得对工艺过程中的温度控制更精准。
54.在一个实施例中，如图3与图4所示，检测模块120包括温度检测模块，温度检测模块连接控制模块110与控温装置。
55.具体地，温度检测模块用于对控温装置的实时温度值进行采集，并将采集的温度值发送至控制模块110。其中，温度检测模块可以采用数字温度传感器采集后直接输出数字温度信号，可选的具体型号有例如ds18b20、ltm8877以及ltm8874等。另外，温度采集模块也可以采用传统的热敏电阻作为温度传感器，再通过采集电路、放大电路以及模数转换电路进行温度值处理后发送至控制模块110。
56.以下以温度采集模块包括热敏电阻、采集电路、放大电路以及模数转换电路为例进行解释说明。其中，为了增加温度采集的准确性以及后续高精度温度控制的需要，可增加热敏电阻的数量，例如，本实施例采用6个ntc热敏电阻作为温度传感器，设置于控温装置上实时采集其上温度值。采集电路采用max306芯片通过其引脚4到引脚9分时采集6个ntc的电压信号，然后通过其引脚14到引脚17提供其中温度值排列最大的四路可复用温度信号至放大电路。放大电路采用ad620放大器，将温度信号运算放大后经过端口ad620a_out输出至数模转换电路的ad采集芯片ad7663的引脚42与引脚43，ad采集芯片ad7663将模拟信号转换为数字信号后，通过其端口mcu_ad_out输出给控制模块110。其中，ad采集芯片ad7663与控制模块110之间采用spi(serial peripheral interface)总线通信协议进行数据通信。
57.在本实施例中，采用温度采集模块实时采集热压键合设备的控温装置的温度值并发送至控制模块，以实现让控制模块对控温装置的温度进行精准控制。
58.在一个实施例中，检测模块120还包括舱门检测模块与施压装置检测模块，舱门检测模块与施压装置检测模块均分别连接控制模块110与环境装置。
59.具体地，舱门检测模块连接热压键合设备的舱门以检测其状态，并反馈至控制模块110。其中，舱门检测模块可采用电感式接近传感器检测舱门上金属把手或门框的位置，还可以是采用光电式传感器对舱门的位置进行检测，然后上述传感器得到的开闭状态信号反馈至控制模块110。
60.此外，施压装置包括施压板以及与施压板驱动连接的升降驱动件，施压板在升降驱动件的带动下进行升降运动，从而改变设备舱内的压力值。其中，升降驱动件包括但不限于气缸、液压缸或直线电机等。具体地，施压装置检测模块连接升降驱动件检测其升降运动距离并将其反馈至控制模块110。本实施例中施压装置检测模块采用磁耦模块检测气缸等
升降驱动件的活塞杆动作位置，实现施压装置的状态检测。不同的活塞杆动作位置将对应设备舱内不同的压力值，通过活塞杆动作位置到达指定压力位置的检测，可实现热压键合设备舱内压力是否达到键合压力的判断。
61.在本实施例中，对热压键合设备的舱门以及施压装置的状态信息检测及反馈至控制模块，作为判断键合前环境是否准备完成的依据。
62.在一个实施例中，驱动模块130包括温度驱动模块，温度驱动模块连接控制模块与控温装置。
63.具体地，温度驱动模块连接半导体制冷片tec并通过改变其流过的直流电流的极性来决定在同一制冷片上实现制冷或加热，然后再通过pwm波的不同占空比来控制制冷或加热的时间。温度驱动模块可以是采用通过输入单一控制信号即可输出不同极性直流电流的驱动芯片实现，例如型号为drv8834、l293d或l298n等驱动芯片。此外，温度驱动模块还可以是采用四个独立控制的开关器件构成的h桥驱动电路来实现，例如可以是采用四个mos
‑
fet管形成h桥驱动电路连接控制模块110获取pwm波，通过分别对其中两个mos
‑
fet管进行导通实现电流正向流过半导体制冷片tec或反向流过半导体制冷片tec实现加热或制冷的工作模式切换，从而达到控温的效果。
64.在本实施例中，控制模块110通过pid控制输出pwm波至温度驱动模块，以使温度驱动模块驱动半导体制冷片tec进行温度调节。
65.在一个实施例中，如图5所示，驱动模块130还包括施压装置驱动模块、真空泵驱动模块以及风扇驱动模块，施压装置驱动模块、真空泵驱动模块以及风扇驱动模块均分别连接控制模块110与环境装置。
66.具体地，施压装置驱动模块连接控制模块110获取驱动指令，并根据驱动指令驱动与其连接的施压装置的升降驱动件动作。真空泵驱动模块连接控制模块110获取驱动指令，并根据驱动指令驱动与其连接的真空泵对设备舱进行抽真空，使设备舱内处于真空状态。风扇驱动模块连接控制模块110获取驱动指令，并根据驱动指令驱动与其连接的风扇的转动对控制模块实现散热。
67.进一步地，施压装置驱动模块、真空泵驱动模块以及风扇驱动模块均连接控制模块110的i/o端口获取驱动信号，驱动信号经过驱动模块上的三极管将驱动信号传递至各装置实现动作。
68.在本实施例中，控制模块110根据驱动指令控制热压键合设备的环境装置完成热压键合设备的环境准备，达到键合的启动条件。
69.在一个实施例中，如图1所示，上述热压键合设备的控制系统还包括连接控制模块110的存储模块150。
70.具体地，在控制模块110对解析指令进行解析，分别得到工艺参数、驱动指令、检测指令以及启动指令后，可将其中的工艺参数发送至存储模块150进行存储。可选地，人机交互显示屏上，也可设置实现数据录入的按键，实时将采集到的温度值及时间录入至存储模块150上。此外，控制模块110与存储模块150之间采用i2c传输协议进行数据通信。
71.在本实施例中，采用存储模块对工艺参数及过程中的数据值进行存储，更方便后续键合工艺过程数据的回溯。
72.在一个实施例中，如图6与图7所示，上述热压键合设备的控制系统还包括与控制
模块110、检测模块120、驱动模块130以及人机交互模块140连接的电源模块160。
73.具体地，电源模块160包括第一稳压电路与第二稳压电路。第一稳压电路获取外部电源进行降压稳压后，输出12v及5v电源为检测模块120、驱动模块130以及人机交互模块140供电。第二稳压电路连接第一稳压电路将5v电压进行降压稳压后，输出3.3v电源为控制模块110供电。其中，如图6所示，第一稳压电路采用lm2596s系列开关型稳压芯片及其外围电路实现，如图7所示，第二稳压电路采用ams1117线性稳压芯片及其外围电路实现。
74.在本实施例中，采用两级降压稳压电路实现控制系统供电，保证控制系统各模块正常工作。
75.在一个实施例中，如图8所示，提供一种热压键合设备的控制方法，基于上述任意一实施例中的热压键合设备的控制系统实现，包括：
76.步骤s210：接收解析指令并对解析指令进行解析得到工艺参数、驱动指令、检测指令以及启动指令。
77.具体地，工艺参数为热压键合工艺过程中的温度、压力与时间等参数，例如一般热压键合工艺包括对待键合芯片的预热、键合以及退火等三个阶段，那工艺参数可包括预热温度、键合温度、退火温度、键合压力、预热时间、键合时间以及退火时间等。进一步地，控制指令为对热压键合设备中各装置的动作进行控制的指令，如可包括对施压装置、真空泵以及风扇等进行驱动的驱动指令，控制对舱门以及施压装置的位置等进行检测的检测指令，还可包括完成环境准备开始对控温装置的温度值进行检测的启动指令。控制模块对接收到的解析指令进行解析，分别得到工艺参数、驱动指令、检测指令以及启动指令。
78.在待键合芯片进行键合之前，需要控制模块根据驱动指令以及检测指令控制热压键合设备的环境装置完成热压键合设备的环境准备，达到键合的启动条件。其中，环境装置可包括舱门、真空泵、施压装置以及风扇等，对应地，启动条件可包括舱门处于关闭状态以及施压装置到达指定压力位置。
79.步骤s220：根据驱动指令控制驱动模块驱动热压键合设备的环境装置完成动作。
80.具体地，在待键合芯片放置在工作台后，控制模块根据驱动指令控制真空泵驱动模块、风扇驱动模块以及施压装置驱动模块驱动真空泵、风扇以及施压装置分别进行抽真空、散热以及调压等动作。
81.步骤s230：根据检测指令控制检测模块检测环境装置的状态信息。
82.具体地，在待键合芯片放置在工作台后，控制模块根据检测指令控制舱门检测模块检测舱门的状态并反馈其状态信息至控制模块，控制模块还根据检测指令控制施压装置检测模块检测施压装置的状态并反馈其状态信息至控制模块。
83.此外，控制模块根据驱动指令与检测指令控制驱动模块与检测模块的顺序并不固定，可持续同时进行，直至得到的状态信息满足启动条件。
84.步骤s240：在状态信息满足启动条件后，根据启动指令控制检测模块检测热压键合设备的控温装置的温度值。
85.具体地，在控制模块获取的状态信息满足启动条件后，将根据启动指令控制温度检测模块检测半导体制冷片上的温度值，并将该温度值反馈至控制模块。
86.步骤s250：将工艺参数与温度值进行比较，根据比较结果获得控温指令并发送至驱动模块，以使驱动模块驱动控温装置进行温度调节。
87.具体地，控制模块将采集的温度值与工艺参数中预置温度值进行比较后，根据比较结果获得控温指令发送至温度驱动模块，以使温度驱动模块驱动半导体制冷片进行温度调节。具体地，当温度值低于预置温度值时，控制模块控制温度驱动模块输出正向直流电流至半导体制冷片，使其处于加热状态升高温度；当温度值高于预置温度值时，控制模块控制温度驱动模块输出反向直流电流至半导体制冷片，使其处于制冷状态降低温度，使半导体制冷片的温度在预置温度值的误差范围内振荡，直至趋于稳定。其中，误差范围可根据实际需求设定一个接近于零的数值，不作此限定。
88.在一个实施例中，如图9所示，提供一种热压键合设备的控制流程图，对热压键合设备的控制过程进行解释说明。
89.首先，如图10所示是人机交互装置的界面图，为带显示与触摸操作的串口屏，与控制模块之间采用串口连接。可选地，在进行数据传输之前，可对信号传输模块的max2323芯片进行初始化。然后，max2323芯片持续循环检测是否收到串口屏发送的解析指令。可选地，在接收到解析指令后，可对解析指令进行循环冗余校验(crc校验)，检测传输的指令是否格式是否正确，检验通过后发送至控制模块。
90.进一步地，控制模块对接收到的解析指令进行解析，分别得到工艺参数、驱动指令、检测指令以及启动指令。其中，工艺参数包括热压键合工艺过程中的温度、压力与时间等参数，例如一般热压键合工艺包括对待键合芯片的预热、键合以及退火(或保温)等三个阶段，那工艺参数可包括预热温度、键合温度、退火温度、键合压力、预热时间、键合时间以及退火时间等。此外，还根据驱动指令以及检测指令控制热压键合设备的环境装置完成热压键合设备的环境准备，达到键合的启动条件，例如驱动施压装置的气缸复位增加设备舱内压力，然后采用磁耦模块检测气缸是否复位，还根据舱门检测模块检测舱门是否关闭。当达到启动条件后，根据启动指令开启热压键合设备的主任务，即控制半导体制冷片调节温度满足键合工艺的各阶段温度和时间的要求，完成待键合芯片的键合。
91.在一个实施例中，如图11与图12所示，步骤s250包括步骤s251～步骤s253：
92.步骤s251：根据工艺参数与温度值得到温度偏差值与温度偏差率。
93.具体地，假定温度采集模块实际采集到半导体制冷片tec的温度值为y，预置温度值为r，将其进行差值运算后求导，可得到的温度偏差值e和温度偏差率|e
c
|：
94.|e|＝|y
‑
r|
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0095][0096]
步骤s252：将温度偏差值与温度偏差率通过模糊推理计算得到模糊控制参量。
[0097]
具体地，将温度偏差值|e|和温度偏差率|e
c
|带入到模糊三角函数进行模糊化，将模糊化后的模糊参量输入到模糊列表，其中，模糊列表为基于专家控制的命令子集。经过计算可以得到模糊控制参量，最后将模糊控制参量进行去模糊化可以得到比例系数、积分系数以及微分系数的调整数值δk
p
、δk
i
、δk
d
[0098]
步骤s253：根据模糊控制参量输出pwm波至驱动模块。
[0099]
具体地，将模糊控制参量δk
p
、δk
i
、δk
d
输入模糊pid控制器，模糊pid控制器可以输出能控制半导体制冷器上流过的直流电流的极性以及占空比的pwm波，最后得以控制半导体制冷片的加热或制冷的时间，达到温度控制的目的。
[0100]
在本实施例中，通过对设备控温装置的实时温度的采集，并将其与设定的温度值进行比较，根据比较结果通过驱动模块持续驱动控温装置进行温度调节，使得对工艺过程中的温度控制更精准，温度控制范围为20℃～135℃，控制精度可达
±
0.5℃。
[0101]
在一个实施例中，提供一种热压键合设备，包括舱门、真空泵、施压装置、风扇、控温装置以及上述任意一实施例中的控制系统，舱门、真空泵、施压装置、风扇及控温装置均连接控制系统。
[0102]
具体地，在热压键合设备工作时，首先将待键合芯片放置于设备舱内的工作台上，然后关闭舱门，控制系将通过舱门检测模块对舱门的开闭状态进行检测。然后控制系统将驱动热压键合设备的真空泵、施压装置以及风扇工作，完成热压键合设备的环境准备，并在此过程中，不断控制施压装置检测模块检测施压装置的升降驱动件是否达到指定位置，如是，则判断达到键合的启动条件，可进行下一步键合工艺过程温度控制的主任务。
[0103]
进一步地，在控制系统获取的状态信息满足启动条件后，将根据启动指令控制温度检测模块检测热压键合设备的加热元件半导体制冷片tec上的温度值。并在与预置的温度值进行比较后，通过温度驱动模块连接热压键合设备的加热元件半导体制冷片tec并通过改变其流过的直流电流的极性来决定在同一制冷片上实现制冷或加热，然后再通过输出pwm波的不同占空比来控制制冷或加热的时间进行温度调节。
[0104]
在本实施例中，通过控制系统自动控制热压键合设备各模块完成芯片键合，且通过对设备控温装置的实时温度的采集，并将其与设定的参数值进行比较，根据比较结果通过持续驱动控温装置进行温度调节，使得对工艺过程中的温度控制更精准。
[0105]
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0106]
以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。