專利名稱：一種基于超磁致伸縮棒驅(qū)動(dòng)的點(diǎn)膠閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明公開了一種用于非接觸式與接觸式兩用點(diǎn)膠裝置，特別是涉及一種超磁致
伸縮驅(qū)動(dòng)點(diǎn)膠閥，涉及微電子裝備技術(shù)領(lǐng)域，主要適用于微電子及光電子芯片封裝。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的技術(shù)領(lǐng)域中，用于微電子封裝的噴膠設(shè)備主要以Asymtek公司的氣動(dòng)膠液噴射裝備為主。它是通過氣控閥控制高壓氣流的進(jìn)出來(lái)推動(dòng)驅(qū)動(dòng)器活塞上下移動(dòng)，從而推動(dòng)噴射針頭往復(fù)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)擠壓膠液的噴射過程。噴射式點(diǎn)膠閥噴射精度與可以噴射膠液的粘度高低和噴射器內(nèi)噴針的行程和加速度有直接關(guān)系，針頭的行程越小，加速度越大則噴射的精度越高，且能噴射更大粘度的膠液；然而氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)噴射式點(diǎn)膠閥的驅(qū)動(dòng)力較小、響應(yīng)時(shí)間較慢(5 10ms)且難以實(shí)現(xiàn)較小的噴針行程，從而難以實(shí)現(xiàn)微量及高頻率的膠液噴射；同時(shí)由于噴針直接與底座碰撞，使得噴針材料和尺寸都受到很大限制以及使用壽命比較短，而且要求與汽缸的同軸度很高，因此制造工藝復(fù)雜。超磁致伸縮材料具有應(yīng)變量大(1300 2000ppm)、輸出力大及響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，基于超磁致伸縮驅(qū)動(dòng)的噴射器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，其響應(yīng)速度主要取決于激勵(lì)線圈的勵(lì)磁時(shí)間(小于lms)，因此基于超磁致伸縮驅(qū)動(dòng)的噴射式點(diǎn)膠閥其動(dòng)態(tài)特性好、輸出力大及響應(yīng)頻率高，可以實(shí)現(xiàn)微量點(diǎn)膠及高頻率的點(diǎn)膠。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、噴射頻率高、噴射精度高、使用壽命長(zhǎng)的基于超磁致伸縮驅(qū)動(dòng)的點(diǎn)膠閥。 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的基于超磁致伸縮棒驅(qū)動(dòng)的點(diǎn)膠閥，包括噴針和閥體，端蓋固定在殼體上，激勵(lì)線圈通過端蓋固定在殼體內(nèi)；在端蓋上設(shè)有彈性預(yù)緊裝置；所述的噴針上端被所述的彈性預(yù)緊裝置壓緊，下端通過所述的殼體進(jìn)入所述的閥體內(nèi)，超磁致伸縮棒置于所述的激勵(lì)線圈中心，一端頂緊固定于所述的殼體上，另一端通過導(dǎo)磁片頂住在被所述的彈性預(yù)緊裝置壓緊的所述的噴針上，所述的端蓋、導(dǎo)磁片及殼體均為導(dǎo)磁材料，與所述的超磁致伸縮棒共同構(gòu)成閉合磁路。 所述的殼體下端設(shè)有用于所述的噴針的導(dǎo)向與定心的導(dǎo)向套。 所述的彈性預(yù)緊裝置是在所述的端蓋上設(shè)有旋壓螺釘，所述的端蓋和所述的旋壓螺釘之間設(shè)有預(yù)緊力調(diào)整墊片，所述的旋壓螺釘頂緊碟簧，所述的碟簧壓緊在所述的噴針上。 所述超磁致伸縮棒為圓筒狀超磁致伸縮棒，所述的噴針通過所述的圓筒狀超磁致伸縮棒的中心。 所述的噴針下端為球面，所述的閥體為非接觸式閥體，所述的非接觸式閥體的噴嘴中間為錐面，下面設(shè)有噴孔。 所述的噴針下端為球面，所述的閥體為接觸式閥體，所述的接觸式閥體的噴嘴中間為錐面，下面固接針頭。
3
本發(fā)明點(diǎn)膠閥的工作過程簡(jiǎn)述于下對(duì)膠筒施加恒定的氣壓，氣壓推動(dòng)膠液從膠筒、進(jìn)膠管、進(jìn)膠轉(zhuǎn)接頭進(jìn)入充滿膠液腔體的膠液通道，當(dāng)點(diǎn)膠閥激勵(lì)電壓為零時(shí)，噴針與噴嘴密閉接觸，膠液不能從噴孔溢出，對(duì)激勵(lì)線圈通過導(dǎo)線施加P麗電壓時(shí)，激勵(lì)線圈只產(chǎn)生單向磁場(chǎng)，使超磁致伸縮棒工作于單向磁場(chǎng)作用狀態(tài)，避免了倍頻現(xiàn)象，保證噴針運(yùn)動(dòng)頻率與施加激勵(lì)頻率一致，即點(diǎn)膠閥噴膠頻率與激勵(lì)頻率一致，所以本發(fā)明無(wú)需加偏置電流或者偏置線圈，當(dāng)激勵(lì)電壓為零時(shí)，超磁致伸縮棒處于原始狀態(tài)，無(wú)伸長(zhǎng)，噴針通過彈簧壓力作用與噴嘴緊密接觸使膠液不能流出；當(dāng)周期方波激勵(lì)電壓為V。n時(shí)，激勵(lì)線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)，超磁致伸縮棒在激勵(lì)磁場(chǎng)作用下伸長(zhǎng)，驅(qū)動(dòng)噴針向上運(yùn)動(dòng)，膠液填充噴嘴儲(chǔ)膠腔；當(dāng)激勵(lì)電壓到下一周期為零時(shí)，激勵(lì)磁場(chǎng)消失，超磁致伸縮棒縮短到初始位置，噴針在彈簧的預(yù)壓力作用下加速向下運(yùn)動(dòng)，直至與噴嘴接觸，運(yùn)動(dòng)的噴針驅(qū)動(dòng)膠液腔體內(nèi)的膠液流動(dòng)，在噴針下端球體與噴嘴錐面形成的配合面處膠液動(dòng)壓效果明顯，壓力急劇增大，使膠液快速?gòu)膰娍讎姵霾⑿纬赡z滴，完成一次噴膠過程；接下來(lái)激勵(lì)線圈繼續(xù)通電，超磁致伸縮棒重復(fù)上次動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)噴針周期性運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)精確、定量控制微量噴膠的目的。
本發(fā)明由于采用上述結(jié)構(gòu)，它可以在提供較小的噴針行程的同時(shí)獲得較大的驅(qū)動(dòng)力，且響應(yīng)時(shí)間短，可有效提高膠液噴射速度和噴射精度；由于超磁致伸縮材料響應(yīng)頻率高，該噴射閥噴射頻率主要取決于激勵(lì)線圈的性能，可以實(shí)現(xiàn)較高的噴射頻率；克服現(xiàn)有氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)要求噴針與汽缸高度同軸的弊端，并且噴針位移的調(diào)整與控制相對(duì)于氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)更方便，改變激勵(lì)電壓V。n幅值即可改變噴針的位移。本發(fā)明提供的基于超磁致棒伸縮驅(qū)動(dòng)的點(diǎn)膠閥，可用于非接觸式微量點(diǎn)膠與接觸式微量點(diǎn)膠。由于噴針位移較小，可實(shí)現(xiàn)小粘度(0. lPa. s lPa. s)膠液的噴射，非接觸式點(diǎn)膠閥不需要Z軸方向運(yùn)動(dòng)，只需保證點(diǎn)膠閥與
點(diǎn)膠平臺(tái)有合適的距離，更利于實(shí)現(xiàn)精確點(diǎn)膠。用于接觸式點(diǎn)膠時(shí)，通過更換該點(diǎn)膠閥的噴嘴可實(shí)現(xiàn)接觸式點(diǎn)膠功能，膠液粘度范圍大，接觸式點(diǎn)膠需要點(diǎn)膠閥的Z軸方向運(yùn)動(dòng)。
綜上所述，本發(fā)明采用超磁致伸縮棒進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，可以滿足高頻響點(diǎn)膠要求，噴針和噴嘴之間密閉接觸，避免了膠液溢出，本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、噴射頻率高、噴射速度快、噴射精度高、使用壽命長(zhǎng)，適于工業(yè)化生產(chǎn)，可以替代現(xiàn)有氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)噴膠系統(tǒng)，特別適用于微電子及光電子芯片的封裝。


圖1是本發(fā)明非接觸式點(diǎn)膠閥結(jié)構(gòu)剖視圖； 圖2是本發(fā)明非接觸式點(diǎn)膠閥結(jié)構(gòu)主視圖； 圖3是實(shí)施例1非接觸式點(diǎn)膠閥噴射頭局部放大圖； 圖4是本發(fā)明接觸式點(diǎn)膠閥結(jié)構(gòu)剖視圖； 圖5是本發(fā)明接觸式點(diǎn)膠閥結(jié)構(gòu)主視圖； 圖6是實(shí)施例2接觸式點(diǎn)膠閥點(diǎn)膠頭局部放大圖； 圖7是本發(fā)明實(shí)施例3非接觸式點(diǎn)膠閥結(jié)構(gòu)剖視圖； 圖8是本發(fā)明實(shí)施例3非接觸式點(diǎn)膠閥噴射頭局部放大圖； 圖9是本發(fā)明實(shí)施例4非接觸式點(diǎn)膠閥噴射頭局部放大圖； 圖10是本發(fā)明線圈施加激勵(lì)電壓PWM波形示意圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
實(shí)施例1 : 參見附圖1，端蓋3通過螺栓4、墊片5、螺母6固定在殼體12上，激勵(lì)線圈11通過端蓋3和墊片9固定在殼體12內(nèi)；圓筒狀超磁致伸縮棒10置于激勵(lì)線圈11中心，一端頂緊固定于殼體12的凹臺(tái)上，另一端通過導(dǎo)磁片8頂住被碟簧7壓緊的噴針13，在端蓋3上設(shè)有旋壓螺釘l，端蓋3和旋壓螺釘1之間設(shè)有預(yù)緊力調(diào)整墊片2，旋壓螺釘1頂緊碟簧7 ;殼體12下端設(shè)有導(dǎo)向套14，用于噴針13的導(dǎo)向與定心，噴嘴21通過壓嘴套23固定在膠液腔體17上，噴嘴21與膠液腔體17之間設(shè)有第一 0型密封圈22，防止膠液溢出，膠液腔體17通過壓緊杯15固定在殼體12上且在膠液腔體17與殼體12之間設(shè)有墊片16，噴針13通過圓筒狀超磁致伸縮棒10中心，上端被碟簧7壓緊，下端通過殼體12和導(dǎo)向套14進(jìn)入膠液腔體17的空心儲(chǔ)膠孔與噴嘴21密封接觸；同時(shí)保證噴針13與噴嘴21密閉接觸，膠液腔體17與噴針之13間設(shè)有第二 0型密封圈20防止膠液向上流動(dòng)，第二 0型密封圈20通過密封圈擋圈18和螺釘19固定在膠液腔體17上，膠液腔體17上設(shè)有螺紋，用于轉(zhuǎn)接頭24安裝，轉(zhuǎn)接頭24與膠筒相連。通過改變預(yù)緊力調(diào)整墊片2的厚度改變預(yù)壓力大小，導(dǎo)磁片8與噴針13過盈配合，導(dǎo)磁片8、端蓋3及殼體12均為導(dǎo)磁材料電工純鐵，與圓筒狀超磁致伸縮棒IO共同構(gòu)成閉合磁路。 其工作原理是，通過電源及控制電路25向激勵(lì)線圈11施加P麗電壓，如附圖10激勵(lì)電壓為零時(shí)，圓筒狀超磁致伸縮棒10處于無(wú)伸長(zhǎng)的初始狀態(tài)，它受到由碟簧7產(chǎn)生的預(yù)壓應(yīng)力作用，在有預(yù)壓應(yīng)力的情況下圓筒狀超磁致伸縮棒10能獲得更大的伸縮量，此時(shí)噴針13處于底端位置，頂緊噴嘴21，以保證無(wú)膠液從噴嘴21流出；當(dāng)激勵(lì)電壓不為零時(shí)，激勵(lì)線圈11產(chǎn)生磁場(chǎng)，在此磁場(chǎng)的作用下圓筒狀超磁致伸縮棒10伸長(zhǎng)，驅(qū)動(dòng)噴針13迅速向上運(yùn)動(dòng)，膠液由膠液孔流進(jìn)并充滿噴嘴21的儲(chǔ)膠腔；當(dāng)激勵(lì)線圈11再次斷電時(shí)，圓筒狀超磁致伸縮棒10迅速縮短到初始長(zhǎng)度，碟簧7驅(qū)動(dòng)噴針13向下運(yùn)動(dòng)，使噴針13迅速向下運(yùn)動(dòng)擠壓噴針膠液腔內(nèi)的膠液，使膠液從噴嘴21的細(xì)孔內(nèi)噴出并形成膠滴，完成一次噴膠過程。 本實(shí)施例旋壓螺母1、預(yù)緊力調(diào)整墊片2及碟簧7共同構(gòu)成預(yù)壓力裝置，由于圓筒狀超磁致伸縮棒IO在一定預(yù)壓力(6-8MPa)條件下磁致伸縮系數(shù)最大，通過預(yù)緊力調(diào)整墊片2的厚度改變碟簧7的形變量，進(jìn)而調(diào)整圓筒狀超磁致伸縮棒10的預(yù)壓力，預(yù)壓力調(diào)整方便。 本實(shí)施例的圓筒狀超磁致伸縮棒10為圓筒狀，噴針13穿過圓筒狀超磁致伸縮棒10中心，目的是為了實(shí)現(xiàn)當(dāng)圓筒狀超磁致伸縮棒10伸縮時(shí)噴針13往復(fù)運(yùn)動(dòng)與圓筒狀超磁致伸縮棒10的伸縮運(yùn)動(dòng)方向一致，從而使圓筒狀超磁致伸縮棒10處于初始狀態(tài)時(shí)噴針13與噴嘴21緊密接觸。 本實(shí)施例殼體12內(nèi)鑲嵌銅合金的導(dǎo)向套14，與噴針13為過渡配合，目的是為了保證噴針13上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)的定心精度，是噴針13與噴嘴21滿足同軸度要求。
本實(shí)施例噴嘴21與膠液腔體17之間設(shè)有第一 0型密封圈22，膠液腔體17上端設(shè)有第二 0型密封圈20，防止膠液溢出。 本實(shí)施例噴嘴21固定在膠液腔體17內(nèi)通過壓嘴套23緊固，目的是考慮到噴嘴21的加工工藝的方便性與保證噴嘴21的加工精度。
實(shí)施例2 : 參見附圖4，本實(shí)例為接觸式點(diǎn)膠閥，附圖5為接觸式點(diǎn)膠閥主視圖，附圖6為點(diǎn)膠 閥點(diǎn)膠頭放大圖。 其工作原理通過電源及控制電路25向激勵(lì)線圈11施加P麗電壓，如圖10激勵(lì) 電壓為零時(shí)，圓筒狀超磁致伸縮棒10處于無(wú)伸長(zhǎng)的初始狀態(tài)，它受到由碟簧7產(chǎn)生的預(yù)壓 應(yīng)力作用，此時(shí)噴針13處于底端位置，頂緊噴嘴21，以保證無(wú)膠液從噴嘴21流出；當(dāng)激勵(lì) 電壓為V。n時(shí)，激勵(lì)線圈11產(chǎn)生磁場(chǎng)，在此磁場(chǎng)的作用下圓筒狀超磁致伸縮棒10伸長(zhǎng)，驅(qū)動(dòng) 噴針13迅速向上運(yùn)動(dòng)，膠液由膠液孔流進(jìn)并充滿噴嘴21的儲(chǔ)膠腔；當(dāng)激勵(lì)線圈11再次為 零時(shí)，圓筒狀超磁致伸縮棒10迅速縮短到初始長(zhǎng)度，碟簧7驅(qū)動(dòng)噴針13向下運(yùn)動(dòng)，使噴針 13迅速向下運(yùn)動(dòng)擠壓噴針膠液腔體17內(nèi)的膠液，使膠液從噴嘴21的針頭26中擠出，同時(shí) 控制點(diǎn)膠閥的Z軸運(yùn)動(dòng)，當(dāng)點(diǎn)膠閥膠液從噴嘴21的針頭26擠出時(shí)，點(diǎn)膠閥通過運(yùn)動(dòng)平臺(tái)控 制與點(diǎn)膠平臺(tái)接觸一次，實(shí)現(xiàn)一次點(diǎn)膠。每次點(diǎn)膠調(diào)節(jié)P麗的頻率可以實(shí)現(xiàn)膠滴大小的控 制，膠滴尺寸調(diào)節(jié)方便，易于實(shí)現(xiàn)。
實(shí)施例3 : 參加附圖7，本實(shí)施例基座27將實(shí)施例1中的噴嘴21、膠液腔體17及壓嘴套23 設(shè)為一體，減少裝配誤差，附圖8為基座27與噴針13接觸處的放大圖；
實(shí)施例4 : 本實(shí)施例噴針13與噴嘴21接觸端設(shè)為錐面，附圖9是噴針13與噴嘴21接觸處 的放大圖。
權(quán)利要求
一種基于超磁致伸縮棒驅(qū)動(dòng)的點(diǎn)膠閥，包括噴針(13)和閥體，其特征是端蓋(3)固定在殼體(12)上，激勵(lì)線圈(11)通過端蓋(3)固定在殼體(12)內(nèi)；在端蓋(3)上設(shè)有彈性預(yù)緊裝置；所述的噴針(13)上端被所述的彈性預(yù)緊裝置壓緊，下端通過所述的殼體(12)進(jìn)入所述的閥體內(nèi)，超磁致伸縮棒置于所述的激勵(lì)線圈(11)中心，一端頂緊固定于所述的殼體(12)上，另一端頂住在被所述的彈性預(yù)緊裝置壓緊的所述的噴針(13)上，所述的端蓋(3)、導(dǎo)磁片(8)及殼體(12)均為導(dǎo)磁材料，與所述的超磁致伸縮棒共同構(gòu)成閉合磁路。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于超磁致伸縮棒驅(qū)動(dòng)的點(diǎn)膠閥，其特征在于所述的殼體(12)下端設(shè)有用于所述的噴針的導(dǎo)向與定心的導(dǎo)向套(14)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于超磁致伸縮棒驅(qū)動(dòng)的點(diǎn)膠閥，其特征在于所述的彈性預(yù)緊裝置是在所述的端蓋(3)上設(shè)有旋壓螺釘(1)，所述的端蓋(3)和所述的旋壓螺釘(1)之間設(shè)有預(yù)緊力調(diào)整墊片(2)，所述的旋壓螺釘(1)頂緊碟簧(7)，所述的碟簧(7)壓緊在所述的噴針(13)上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于超磁致伸縮棒驅(qū)動(dòng)的點(diǎn)膠閥，其特征在于所述超磁致伸縮棒為圓筒狀超磁致伸縮棒(IO)，所述的噴針(13)通過所述的圓筒狀超磁致伸縮棒(10)的中心。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于超磁致伸縮棒驅(qū)動(dòng)的點(diǎn)膠閥，其特征在于所述的噴針(13)下端為球面，所述的閥體為非接觸式閥體，所述的非接觸式閥體的噴嘴(21)中間為錐面，下面設(shè)有噴孔。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于超磁致伸縮棒驅(qū)動(dòng)的點(diǎn)膠閥，其特征在于所述的噴針(13)下端為球面，所述的閥體為接觸式閥體，所述的接觸式閥體的噴嘴(21)中間為錐面，下面固接針頭(26)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于超磁致伸縮棒驅(qū)動(dòng)的點(diǎn)膠閥，其特征在于所述的超磁致伸縮棒與所述的噴針(13)之間設(shè)有導(dǎo)磁片(8)，所述的導(dǎo)磁片(8)為導(dǎo)磁材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于超磁致伸縮棒驅(qū)動(dòng)的點(diǎn)膠閥，包括噴針(13)和閥體，端蓋(3)固定在殼體(12)上，激勵(lì)線圈(11)通過端蓋(3)固定在殼體(12)內(nèi)；在端蓋(3)上設(shè)有彈性預(yù)緊裝置；所述的噴針(13)上端被所述的彈性預(yù)緊裝置壓緊，下端通過所述的殼體(12)進(jìn)入所述的閥體內(nèi)，超磁致伸縮棒置于所述的激勵(lì)線圈(11)中心，一端頂緊固定于所述的殼體(12)上，另一端通過導(dǎo)磁片(8)頂住在被所述的彈性預(yù)緊裝置壓緊的所述的噴針(13)上，所述的端蓋(3)、導(dǎo)磁片(8)及殼體(12)均為導(dǎo)磁材料，與所述的超磁致伸縮棒共同構(gòu)成閉合磁路。本發(fā)明是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、噴射頻率高、噴射精度高、使用壽命長(zhǎng)的基于超磁致伸縮驅(qū)動(dòng)的點(diǎn)膠閥。
文檔編號(hào)B05C5/00GK101786068SQ20101012767
公開日2010年7月28日 申請(qǐng)日期2010年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月19日
發(fā)明者彭志勇, 段吉安, 葛志旗, 謝敬華, 鄧圭玲 申請(qǐng)人:中南大學(xué)