[发明专利]一种卷到卷间歇式柔性基材传输的张力控制方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于半导体封装装备制造领域，具体涉及一种柔性基材卷到卷间歇式进给时的张力控制方法及装置，尤其适合于射频识别(RadioFrequency Identification，RFID)电子标签封装中柔性基材传输中张力的控制。

背景技术

卷到卷(Roll-to-Roll)是指通过滚轮结构对连续的柔性薄膜材料进行转换(Converter)和传输(Transport)的技术。一般由放料辊、驱动辊、收料辊以及若干导向辊组成。卷到卷传输既可采用连续进给的传输方式，也可通过间歇式进给方式实现传输与定位。由于这种生产方式具有低人力、低生产成本、高产能和满足尺寸多样性等优点，因而在纺织、印刷业和日常用品等涉及民生的行业中得到广泛应用。

近几年来，随着材料科技的进步和电子技术朝着薄膜化、轻质化和柔性化方向的发展，柔性薄膜型材料已部分代替印刷电路板(Printed CircuitBoard，PCB)作为光电子和半导体产品的基板。如RFID电子标签封装中就采用了包括PVC、ABS、PET等塑料薄膜材料以及低成本环保的纸质材料作为基板。为达到批量化生产、节省成本和满足尺寸多样性的要求，并适用于柔性基材的首选传输方式为卷到卷传输。

当通过卷到卷技术对柔性材料进行间歇式传输与定位时，要求输送系统在实现精确地进给和定位的同时保持材料一定的张力。另外，为提高传输效率，要求在传输过程中应具有尽可能高的传输速度。能否实现上述要求的关键是张力控制。如果张力过大将会引起材料过度拉伸变形，影响产品的质量。在半导体封装中(如在RFID电子标签封装中)，如果张力过大将导致基板上天线图案严重变形，使得芯片与天线无法准确互联，最终造成封装失败。同时，随着速度和加减速的提高，如不能有效地控制张力，速度的快速变化极易引起大的冲击张力，不仅会造成基板材料变形，材料与辊轮间打滑，影响基板的定位精度，甚至引起材料的断裂和系统无法正常工作。因此减小因高速运行和高加速度进给引起的张力冲击，保持材料张力的稳定，对提高输送装置的传输质量和定位精度具有非常重要的意义。

现有的卷到卷间歇式进给的张力控制方法中，为减小间歇式进给时引起的张力冲击，通常的做法是对各驱动辊采用速度同步控制，同时通过摆臂或浮动辊等方法来保持材料张力的稳定。美国专利说明书US508694公开了一种间歇式进给时张力控制方法。在各料辊速度同步控制的基础上，为消除卷绕在放料辊和收料辊上的料卷半径变化对各料辊线速度同步的影响，在每次间歇式进给前，通过安装在摆臂上的电位计来自动修改放料侧料辊速度剖面(Profile)，其张力调节仍然采用调节辊来完成。

现有的张力控制方法存在以下不足：

1.采用速度同步控制可以消除因各料辊速度的不同步对基材张力的影响，但无法消除因各种干扰引起的各料辊位置的不同步造成的基材张力的变化。

2.由于摆臂或浮动辊具有相对高的机械惯性，因而在高速和高加减速运行时调节张力的性能受到了一定的限制。同时张力控制的精度也受到了一定的限制。

3.复杂的机械结构也增加了设备的安装和维护成本。

因而现有的张力控制方法无法满足半导体封装中快速间歇式进给时对张力控制的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种卷到卷间歇式柔性基材传输的张力控制方法，该方法即使在进给速度快速变化的情况下，仍然能够避免大的张力冲击，自始至终保持其张力的稳定性。

本发明的另一目的在于提供实现上述方法的装置，该装置即使在进给速度快速变化的情况下，仍然能够避免大的张力冲击，自始至终保持其张力的稳定性。

一种卷到卷间歇式柔性基材传输的张力控制方法，其中，放料辊和收料辊为从动料辊，驱动辊为主动料辊，该方法具体为：

单次步进时，采集主动料辊的实际位移，将其与设定的位移参考指令比较，根据比较结果控制主动料辊的运动，使主动料辊单次步进的实际位移与位移参考指令相等，实现主动料辊位移闭环控制；

同时，采集从动料辊与主动料辊间基材的实际张力值和从动料辊的实际位移，将实际张力值与预定张力值比较，再将比较结果转化为位移修正指令，用其修正上述位移参考指令得到从动料辊的实际位移参考指令；将从动料辊的实际位移与实际位移参考指令比较，根据比较结果控制从动料辊的运动，使从动料辊单次步进的实际位移与实际位移参考指令相等，实现从动料辊位移闭环控制。