[发明专利]用于在热压接工艺中控制加热元件的温度的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及热压接合中间薄膜层来连接不同材料的领域。本发明尤其涉及用于在接合基板的热压接工艺中控制加热元件的温度的装置和方法。

背景技术

热压接合机和热压接工艺通常用于制造电子消费品，包括手机、笔记本、触摸板（touchpad）、电子工具、显示模块、触摸屏（touch panel）、液晶显示器（LCD）面板等。

常规的热压接合机具有加热元件（常称为热电极），用于施加热量和压力以固化两个基板中间的接合层，从而接合基板以形成基板组件。基板可包括偏振膜材料、膜材料、印刷电路板材料、玻璃材料或适合于满足热压接工艺的要求的任何材料。在热压接合中使用的接合层材料可包括焊料、各向异性导电膜（ACF）或适合于互连基板的任何胶膜层。

为了在基板之间实现和获得最佳接合，一般推荐的是，用于固化接合层的温度曲线（temperature profile）（常称为“接合线温度曲线”）基于接合材料供应商指定的目标接合线温度曲线。然而，因为热压接工艺中存在热损失，所以这在实践中往往很难实现。这样的热损失可能是由于，例如，接合层或/和待接合基板的热阻以及热压接合机的各部分中的热损失。接合工艺中的热损失导致接合层可能无法以指定的接合线温度曲线固化，并且这可能会导致诸如接合空隙、或接合的粘合强度不足等缺陷。

目前，在使用具有接合线温度曲线的接合层材料的新产品（诸如柔性玻璃载基板组件）上线生产之前，有必要确定用于加热热压接合机中的热电极的输入温度曲线。

为确定输入温度曲线，用户常常需要测量待接合基板组件的接合线的实际温度（“接合线温度”）。

为了补偿上述热损失，操作人员必须调整待施加到热电极的输入温度曲线。然而，因为依赖于操作人员的经验，所以难以确定应当对输入温度曲线调整多少。图1示出用于由操作人员确定输入温度曲线的方法21。参照图1，在用于确定热电极温度的第一次试验接合中，将热电偶固定在接合线中，如步骤22，并且用基于待在基板组件的生产中使用的接合层的指定接合线温度曲线（“目标温度曲线”）的输入温度曲线来加热热电极，如步骤23。通常，在第一次试验接合中，如步骤24在接合线中测量到的接合线温度曲线由于上述热损失而低于指定接合线温度曲线。这样，在步骤25中，如果测量到的接合线温度曲线不等于目标温度曲线，则用户必须在步骤26中调整输入温度曲线并且在步骤23中施加调整后的输入温度曲线。为了实现目标接合线温度曲线，在接合线处进行温度测量并且对输入温度曲线进行调整直到在接合线处实现目标温度曲线。

取决于操作人员的经验，在可以于步骤27中确定生产中使用的热电极温度曲线之前，一般操作人员通常必须实施一系列试验接合。

然而，上述方法21的缺点是严重依赖用户的注意力和用户的决策。用户的决策可能受到很多因素的影响，诸如用户培训、经验和产品知识。另外，与这些方法相关联的很大程度的用户依赖性通常显著增加时间成本。在大批量的生产制造环境中，时间成本严重影响产品产量。

发明内容

根据本发明的第一方案，提供了一种控制热压接合机中的加热元件的温度以补偿热压接工艺中的热损失的方法，所述热压接工艺包括将输入温度曲线应用到加热元件以将热量施加到待接合的基板组件，所述方法包括：

a)在控制器中接收对应于所述加热元件的温度的加热元件温度信号；

b)在所述控制器中基于所述加热元件温度信号和对应于所述输入温度曲线的输入温度信号来产生温度补偿曲线；以及

c)基于所述温度补偿曲线控制到所述加热元件的功率输入；

其中所述输入温度曲线基于所述基板组件中的接合线的目标温度曲线。

所述产生温度补偿曲线的步骤可以包括：

对于一系列时间点，在所述控制器中应用第一系列接合线温度差值；

在一系列时间点处，由对应于所述加热元件的温度数据的一系列加热元件温度值和对应于所述输入温度曲线的一系列输入温度值来计算一系列加热元件温度差值；

在一系列时间点处，基于所述一系列加热元件温度差值和所述第一系列接合线温度差值推导出一系列温度补偿值。

所述控制所述功率输入的步骤可以包括：比较所述温度补偿曲线和用于将热量施加到所述加热元件的预定的一系列功率设定值；基于来自所述预定的一系列功率设定值的一功率设定值产生温度补偿功率信号。

根据本发明的第二方案，提供了一种程序，编码在计算机可读记录介质中，使得计算机执行所述方法。