[發明專利]一種基于3D打印自動化封裝壓電陶瓷傳感器的方法

在審

• 申請號: 201810668123.0
• 申請日: 2018-06-26
• 公開（公告）號: CN109087992A
• 公開（公告）日: 2018-12-25
• 發明（設計）人: 鄭愚;周玲珠;葉宇霄;孫清臣
• 申請（專利權）人: 東莞理工學院
• 主分類號: H01L41/23
• 分類號: H01L41/23
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 肖平安

本發明公開了一種基于3D打印自動化封裝壓電陶瓷傳感器的方法，其包括有以下步驟：a、封裝模具模型設計；b、選定打印材料3D打印頭，3D打印機裝設自動傳感器移送裝置、自動滴送焊錫裝置、自動導線移送裝置、自動高溫擠壓焊接裝置、自動焊接檢測裝置；c、編寫打印程序；d、打印成型封裝底模；e、封裝底模固化；f、放置壓電陶瓷傳感器；g、滴送焊錫；h、導線焊接；i、焊接檢測；j、打印成型封裝側模；k、封裝側模固化；l、打印成型封裝上模；m、封裝上模固化；n、取出。本發明的基于3D打印自動化封裝壓電陶瓷傳感器的方法具有封裝模具可設計、精度高、成型快、流程簡單且封裝后的壓電陶瓷傳感器均一性好的優點。

技術領域

本發明涉及土木工程技術領域，尤其涉及一種基于3D打印自動化封裝壓電陶瓷傳感器的方法。

背景技術

壓電陶瓷是一種能實現機械能、電能相互轉換的信息功能陶瓷材料，其具有壓電效應和介電性等。其中，壓電陶瓷材料的壓電效應表現為：在滿足一定條件下，當向壓電晶片元件施加機械變形時就會產生一個電信號；反之，當向壓電晶片元件施加一個電信號時就會引起壓電元件的變形。目前壓電陶瓷材料在通訊、醫學成像、自動測量與控制、雷達、超聲馬達、聲納、超聲功率、聲換能器和聲傳感器等方面已得到廣泛應用。近些年，人們已開始將壓電陶瓷材料作為新型傳感器用于結構健康監測及損傷診斷技術等土木工程領域。

將壓電陶瓷傳感器用于土木工程領域并實現對材料及結構性能進行監測是一種新型監測方法；其中，在絕大部分情況下，壓電陶瓷傳感器需長期暴露在外部環境中或者埋入材料及結構內部。為保護壓電陶瓷傳感器，故對壓電陶瓷傳感器的封裝十分重要。

需指出的是，目前傳統壓電陶瓷傳感器的封裝制作方法具有封裝模具單一化、流程復雜、加工周期長、成本高、次品率高等缺點，且傳統壓電陶瓷傳感器的封裝制作方法很難實現封裝效果的均一性，易造成每個壓電陶瓷傳感器的質量及監測精度差異較大，這就不利于壓電陶瓷傳感器的推廣應用。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足而提供一種基于3D打印自動化封裝壓電陶瓷傳感器的方法，該基于3D打印自動化封裝壓電陶瓷傳感器的方法具有封裝模具可設計、精度高、成型快、流程簡單且封裝后的壓電陶瓷傳感器均一性好的優點，并通過結合自動化生產技術來實現壓電陶瓷傳感器自動化封裝作業及產業化，以達到有效提高壓電陶瓷傳感器的封裝速度、工序、質量，以便更好的應用于材料及土木工程結構性能監測。

為達到上述目的，本發明通過以下技術方案來實現。

一種基于3D打印自動化封裝壓電陶瓷傳感器的方法，包括有以下步驟，具體的：

a、根據使用要求并通過CAD軟件對封裝壓電陶瓷傳感器的封裝模具進行模型設計，該封裝模具包括有封裝底模、封裝側模、封裝上模；

b、選用打印材料，該打印材料為防水材料，并根據所選用的打印材料以及步驟a所設計的模具模型選定3D打印頭的形狀，而后將選定的3D打印頭安裝于3D打印機中；其中，3D打印機裝設有用于移送壓電陶瓷傳感器的自動傳感器移送裝置、用于將焊錫滴送至壓電陶瓷傳感器的正極接電端和負極接電端的自動滴送焊錫裝置、用于將導線移送至壓電陶瓷傳感器的滴錫位置的自動導線移送裝置、用于將導線高溫擠壓焊接于壓電陶瓷傳感器接電端的自動高溫擠壓焊接裝置、用于檢測導線與壓電陶瓷傳感器接電端焊接是否成功的自動焊接檢測裝置，自動導線移送裝置所移送的導線為一端剝除絕緣外皮并外露線芯的導線；

c、根據步驟a所設計的模具模型以及步驟b所選定的3D打印頭，編寫3D打印機的打印程序，該打印程序包括有底模打印程序、側模打印程序、上模打印程序，且底模打印程序、側模打印程序、上模打印程序分別設定設定3D打印頭移動路徑參數、移動速度參數、液體噴出速度參數；

d、將打印材料注入至3D打印機中，啟動底模打印程序并通過3D打印頭于3D打印機的工作臺打印成型封裝模具的封裝底模；