專利名稱：一種基于壓電驅(qū)動(dòng)的噴射式點(diǎn)膠裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種噴射式點(diǎn)膠裝置，具體是一種基于壓電驅(qū)動(dòng)的噴射式點(diǎn)膠裝置。
背景技術(shù)：
在電子封裝領(lǐng)域，快速、精確地分配轉(zhuǎn)移各種膠體類材料是實(shí)現(xiàn)芯片鍵合、倒扣封裝等操作的必要手段之一。目前，常用的膠液分配方法為接觸式點(diǎn)膠，即通過點(diǎn)膠裝置在Z向運(yùn)動(dòng)，使黏附在針尖的膠滴與基板接觸來實(shí)現(xiàn)膠液向基板的轉(zhuǎn)移?，F(xiàn)有接觸式點(diǎn)膠裝置主要有氣壓直接驅(qū)動(dòng)型和氣動(dòng)開關(guān)型兩種。氣壓直接驅(qū)動(dòng)型點(diǎn)膠裝置利用高壓空氣直接驅(qū)動(dòng)膠液從裝置內(nèi)流出，點(diǎn)膠過程對(duì)壓力波動(dòng)、膠液殘量、粘度變化等因素特別敏感，存在分配速度慢、膠滴體積大、分配精度低的問題。氣動(dòng)開關(guān)型點(diǎn)膠裝置利用恒壓空氣將膠液持續(xù)擠入點(diǎn)膠裝置內(nèi)的膠液流動(dòng)通道中，同時(shí)利用脈沖式高壓空氣和壓縮彈簧的復(fù)合作用來控制通道的開關(guān)，該種點(diǎn)膠裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格很高，并且同樣存在分配速度慢、影響因素多的缺點(diǎn)。上述問題嚴(yán)重限制了接觸式點(diǎn)膠裝置的推廣使用?；谧册橋?qū)動(dòng)膠液分配的噴射式點(diǎn)膠技術(shù)，利用高頻振動(dòng)的撞針驅(qū)動(dòng)膠液從噴嘴內(nèi)高速噴出，和接觸式點(diǎn)膠技術(shù)比較，具有反應(yīng)速度快，膠滴體積小、分配精度高的優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)有噴射式點(diǎn)膠裝置均采用脈沖式高壓空氣驅(qū)動(dòng)撞針向下運(yùn)動(dòng)，利用壓縮彈簧實(shí)現(xiàn)撞針復(fù)位。這種驅(qū)動(dòng)方式存在的問題是:(1)撞針行程無法在線實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，雖然設(shè)置了手動(dòng)式行程調(diào)節(jié)旋鈕，但僅能在非工作狀態(tài)下調(diào)整撞針行程，而相關(guān)文獻(xiàn)表明，撞針行程是影響分配體積和速度的重要因素，實(shí)時(shí)在線調(diào)整撞針行程，是實(shí)現(xiàn)智能靈活分配的重要條件之一；
(2)分配速度依然較慢，壓縮彈簧、電磁閥等元器件的遲滯響應(yīng)特性嚴(yán)重限制了分配速度的進(jìn)一步提高；(3)點(diǎn)膠一致性較差，空氣的可壓縮性成為影響分配效果的不可控因素，尤其在高壓空氣快速通斷過程中，氣體的快速膨脹和壓縮非常容易導(dǎo)致撞針抖動(dòng)，從而降低了膠液分配精度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服上述現(xiàn)有噴射式點(diǎn)膠裝置分配速度和精度有待提高、分配體積無法在線調(diào)節(jié)的問題，提供一種組成、結(jié)構(gòu)合理，連接可靠，分配速度快、精度高、膠液分配體積可靈活在線調(diào)整的基于壓電驅(qū)動(dòng)的噴射式點(diǎn)膠裝置。本發(fā)明解決上述問題采用的技術(shù)方案是:一種基于壓電驅(qū)動(dòng)的噴射式點(diǎn)膠裝置，其包括有壓電驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、噴射機(jī)構(gòu)、膠液輸送機(jī)構(gòu)和支撐連接架，其特征是:所述壓電驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括有菱形放大模塊、壓電致動(dòng)器和撞針，所述菱形放大模塊上端與支撐連接架連接固定，下端與撞針上端面連接固定，所述壓電致動(dòng)器固定在菱形放大模塊內(nèi)部的左右端面之間；所述噴射機(jī)構(gòu)設(shè)有閥體、噴嘴，噴嘴安裝在閥體下部的安裝孔內(nèi)，并用固定螺母經(jīng)螺紋配合固定，所述閥體上端安裝有端蓋，端蓋內(nèi)裝有直線軸承，端蓋和閥體之間裝有O型密封圈，所述撞針下部依次穿過直線軸承、O型密封圈、閥體內(nèi)腔后，位于噴嘴內(nèi)腔中；所述膠液輸送機(jī)構(gòu)的儲(chǔ)膠筒卡在儲(chǔ)膠筒支架的夾持孔內(nèi)，其上部連接高壓氣源，下部經(jīng)轉(zhuǎn)接頭與閥體內(nèi)腔相通，在高壓空氣驅(qū)動(dòng)下，儲(chǔ)膠筒內(nèi)膠液被擠入撞針與閥體內(nèi)腔、噴嘴內(nèi)腔之間的間隙內(nèi)。本發(fā)明所述壓電致動(dòng)器夾持在菱形放大模塊內(nèi)部的左端面和右端面之間，通過螺釘經(jīng)菱形放大模塊左端的孔將壓電致動(dòng)器與菱形放大模塊緊定在一起，菱形放大模塊內(nèi)部的右端面上開有V型槽，壓電致動(dòng)器的半球形端部頂在該V型槽內(nèi)，通過改變所述菱形放大模塊的薄壁厚度以及薄壁和左右端面之間的夾角，來改變所述菱形放大模塊的放大倍數(shù)。本發(fā)明所述撞針上設(shè)有一圓形法蘭，撞針上部套裝有一調(diào)整螺母和一彈簧，所述調(diào)整螺母和彈簧位于圓形法蘭和支撐連接架上設(shè)有的中間固定板之間，彈簧的上部伸入調(diào)整螺母設(shè)有的內(nèi)孔內(nèi)，下端頂在撞針的圓形法蘭上，調(diào)整螺母的外螺紋與支撐連接架中間固定板對(duì)應(yīng)的螺紋孔配合，通過旋擰該調(diào)整螺母來改變彈簧的預(yù)壓縮量，進(jìn)而調(diào)整撞針向下運(yùn)動(dòng)時(shí)的沖擊力度。本發(fā)明通過菱形放大模塊將壓電致動(dòng)器沿軸向輸出的位移量按比例放大后轉(zhuǎn)換為撞針沿豎直方向的位移變化量，起到了提高放大撞針運(yùn)動(dòng)行程的目的。工作時(shí)，本發(fā)明所述壓電致動(dòng)器在正向電信號(hào)激勵(lì)下將沿軸向輸出一定位移，菱形放大模塊將該位移量放大后帶動(dòng)撞針沿豎直方向抬起一定高度，在該過程中，彈簧不斷被壓縮；之后隨著電信號(hào)的衰減，撞針在壓電致動(dòng)器和彈簧的復(fù)合驅(qū)動(dòng)下快速下落；在下落過程中，撞針端部通過撞擊閥體內(nèi)膠液驅(qū)使部分膠液從噴嘴噴出。當(dāng)上述電信號(hào)為周期性變化的電壓信號(hào)時(shí)，便可實(shí)現(xiàn)對(duì)膠液的快速高頻噴射，并且通過改變電信號(hào)的幅值和頻率，可以很方便的實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)膠液噴射的速度和體積。對(duì)照現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明充分利用了壓電致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)力大、響應(yīng)速度快、輸出位移精確，且位移量容易在線調(diào)節(jié)的特點(diǎn)，達(dá)到了提高膠液分配速度和精度、實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)分配體積和噴射頻率的目的。其組成、結(jié)構(gòu)合理，連接可靠，分配速度快、精度高、膠液分配體積可靈活在線調(diào)整，是一種理想的的噴射式點(diǎn)膠裝置。在微電子封裝、芯片制造等需要精密、快速、靈活點(diǎn)膠的場合具有十分重要的應(yīng)用價(jià)值。


下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。圖1是本發(fā)明整體構(gòu)成示意圖。圖2是本發(fā)明分解結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明壓電驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)剖視圖。圖4是本發(fā)明支撐連接架的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是本發(fā)明菱形放大模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是本發(fā)明撞針的結(jié)構(gòu)示意圖。圖7是本發(fā)明噴射機(jī)構(gòu)局部放大示意圖。圖中標(biāo)號(hào)為:1.壓電驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，2.噴射機(jī)構(gòu)，3.膠液輸送機(jī)構(gòu)，4.支撐連接架。
1-1.菱形放大模塊，1-2.壓電致動(dòng)器，1-3.調(diào)整螺母，1-4.彈簧，1-5.撞針；2-1.端蓋，
2-2.直線軸承，2-3.0型密封圈，2-4.閥體，2-5.噴嘴，2-6.固定螺母，2-7.0型密封圈；
3-1.快速接頭，3-2.導(dǎo)膠管，3-3.轉(zhuǎn)接頭，3-4.儲(chǔ)膠筒，3-5.儲(chǔ)膠筒支架。1_1_1.夾角，
1-1-2.左端面，1-1-3.V型槽，1-1-4.右端面，1-1-5.薄壁；1_2_1.半球形端部；1_3_1.外螺紋，1-3-2.內(nèi)孔；1-5-1.螺紋孔，1-5-2.撞針上部，1_5_3.圓形法蘭，1_5_4.撞針中部，1-5-5.撞針下部；2-4-1.閥體內(nèi)腔，2-4-2.噴嘴安裝孔；2_5_1.噴嘴內(nèi)腔，2_5_2.環(huán)形凹槽；4-1.條形孔，4-2.定位邊，4-3.通孔，4-4.螺紋孔，4-5.螺紋孔。
具體實(shí)施例方式從圖1中可以看出，一種基于壓電驅(qū)動(dòng)的噴射式點(diǎn)膠裝置，其包括有壓電驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)1、噴射機(jī)構(gòu)2、膠液輸送機(jī)構(gòu)3和支撐連接架4。從圖2、圖3、圖4、圖6中可以看出，本發(fā)明所述的壓電驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)I包括有菱形放大模塊1-1、壓電致動(dòng)器1-2、調(diào)整螺母1-3、彈簧1-4和撞針1-5。所述菱形放大模塊1-1，其上部與支撐連接架4相連，并用螺釘經(jīng)支撐連接架上的條形孔4-1和菱形放大模塊1-1上端的螺紋孔螺紋連接在一起，如圖3、圖4所示。菱形放大模塊1-1下部與撞針1-5相連，并用螺釘通過菱形放大模塊1-1下部的孔與撞針1-5緊定在一起；壓電致動(dòng)器1-2夾持在菱形放大模塊1-1的左端面1-1-2和右端面1-1-4之間，菱形放大模塊1-1內(nèi)部的右端面上開有V型槽1-1-3，壓電致動(dòng)器1-2的半球形端部1-2-1頂在V型槽1-1-3內(nèi)，如圖5所示。此外，用螺釘經(jīng)菱形放大模塊1-1左端的孔將壓電致動(dòng)器1-2與菱形放大模塊1-1緊定在一起，以提高壓電致動(dòng)器1-2和菱形放大模塊1-1的連接強(qiáng)度。本發(fā)明所述菱形放大模塊1-1用于放大壓電致動(dòng)器1-2輸出的位移量，以此提高撞針1-5的運(yùn)動(dòng)行程。通過調(diào)整夾角1-1-1的大小和薄壁1-1-5的厚度，可以改變菱形放大模塊1-1對(duì)壓電致動(dòng)器1-2輸出位移量的放大倍數(shù)。如圖2、圖3、圖6所示，本發(fā)明所述撞針1-5上設(shè)有一圓形法蘭1_5_3，撞針上部1-5-2套裝有一調(diào)整螺母1-3和一彈簧1-4。所述調(diào)整螺母1-3和彈簧1_4位于圓形法蘭1-5-3和支撐連接架4上設(shè)有的中間固定板之間，彈簧1-4的上部伸入調(diào)整螺母1-3設(shè)有的內(nèi)孔1-3-2內(nèi)，下端頂在撞針1-5的圓形法蘭1-5-3上；所述調(diào)整螺母1-3的外螺紋1_3_1與支撐連接架4中間固定板對(duì)應(yīng)的螺紋孔4-5配合，如圖4所示。所述撞針上部1-5-2依次穿過彈簧1-4、調(diào)整螺母1-3后，與菱形放大模塊1-1連接固定。具體是撞針1-5上端面設(shè)有螺紋孔1-5-1，并用螺釘通過菱形放大模塊1-1下部的孔和螺紋孔1-5-1與撞針1-5緊定在一起。通過旋擰該調(diào)整螺母1-3來改變彈簧1-4的預(yù)壓縮量，進(jìn)而調(diào)整撞針1-5向下運(yùn)動(dòng)時(shí)的沖擊力度。所述撞針下部1-5-5，也就是撞針1-5的圓形法蘭1_5_3以下的部分依次穿過直線軸承2-2、O型密封圈2-3和閥體2-4。撞針下部1-5-5位于噴嘴內(nèi)腔2_5_1內(nèi)。如圖2、圖7所示，本發(fā)明所述噴射機(jī)構(gòu)2包括有端蓋2-1、直線軸承2_2、閥體2_4、噴嘴2-5、固定螺母2-6、O型密封圈2-3和2-7。所述直線軸承2-2安裝在端蓋2-1的中間孔內(nèi)，用于為撞針1-6運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向；所述端蓋2-1安裝在閥體2-4上部，為防止膠液滲漏，在端蓋2-1和閥體2-4之間安裝有O型密封圈2-3 ;所述撞針下部1-5-5，也就是撞針1-5的圓形法蘭1-5-3以下的部分依次穿過直線軸承2-2、0型密封圈2-3和閥體2-4。所述閥體2-4的上端面與支撐連接架4的定位邊4-2對(duì)齊后，用螺釘經(jīng)通孔4-3將閥體2-4固定在支撐連接架4下部。如圖6、圖7所示，所述撞針中部1-5-4位于閥體內(nèi)腔2-4-1中，撞針下部1-5-5位于噴嘴內(nèi)腔2-5-1內(nèi)，在撞針
1-5與閥體內(nèi)腔2-4-1和噴嘴內(nèi)腔2-5-1之間的空隙內(nèi)，填充有待分配的膠液。所述噴嘴
2-5安裝在閥體2-4下部的噴嘴安裝孔2-4-2內(nèi)，為防止膠液滲漏，在噴嘴2_5的環(huán)形凹槽2-5-2內(nèi)套有O型密封圈2-7，如圖2所示；所述固定螺母2-6與閥體2-4通過螺紋配合，將噴嘴2-4牢靠的固定在所述噴嘴安裝孔2-4-2內(nèi)。如圖2、圖4所示，本發(fā)明所述膠液輸送機(jī)構(gòu)3包括有快速接頭3-1、導(dǎo)膠管3_2、轉(zhuǎn)接頭3-3、儲(chǔ)膠筒3-4和儲(chǔ)膠筒支架3-5。通過螺釘與支撐連接架4的螺紋孔4_4配合的方式，將所述儲(chǔ)膠筒支架3-5與支撐連接架4連接固定；所述儲(chǔ)膠筒3-4被夾持在儲(chǔ)膠筒支架
3-5內(nèi)；儲(chǔ)膠筒3-4下端經(jīng)轉(zhuǎn)接頭3-3、導(dǎo)膠管3-2和快速接頭3_1后與閥體內(nèi)腔2_4_1相通。本發(fā)明所述儲(chǔ)膠筒3-4內(nèi)的膠液在高壓空氣驅(qū)動(dòng)下將流入閥體內(nèi)腔2-4-1和噴嘴內(nèi)腔
2-5-1中，如圖7所示。本發(fā)明工作時(shí)，菱形放大模塊1-1將壓電致動(dòng)器1-2的位移變化放大后轉(zhuǎn)換為撞針1-5的高頻振動(dòng)，撞針1-5振動(dòng)時(shí)造成的沖擊驅(qū)動(dòng)膠液從噴嘴2-5內(nèi)噴出。具體是:壓電致動(dòng)器1-2在正電壓信號(hào)作用下將沿軸向輸出一定位移，由于壓電致動(dòng)器1-2卡在菱形放大模塊1-1內(nèi)部，這導(dǎo)致菱形放大模塊1-1在橫向也發(fā)生相同位移量的變化。此時(shí)，菱形放大模塊1-1將橫向位移量放大一定倍數(shù)后轉(zhuǎn)換為豎直方向的位移變化量，即菱形放大模塊1-1下端帶動(dòng)撞針1-5向上抬起的位移量。當(dāng)上述正電壓信號(hào)為周期性電信號(hào)時(shí)，撞針1-5將沿軸向做高頻振動(dòng)。在撞針1-5抬起時(shí)，彈簧1-4被壓縮，膠液在高壓空氣驅(qū)動(dòng)下將及時(shí)填充撞針下部1-5-5在噴嘴內(nèi)腔2-5-1內(nèi)造成的空隙。當(dāng)在電信號(hào)和彈簧1-4的復(fù)合驅(qū)動(dòng)下，撞針1-5快速下落時(shí)，將撞擊噴嘴內(nèi)腔2-5-1內(nèi)的膠液，從而促使機(jī)構(gòu)膠液從噴嘴2-5內(nèi)噴出。通過控制電信號(hào)幅值和頻率，可實(shí)時(shí)控制撞針1-5的振動(dòng)行程和運(yùn)動(dòng)速度，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)膠液分配速度、分配體積的精確在線控制。本發(fā)明利用壓電致動(dòng)器1-2驅(qū)動(dòng)撞針1-5做高頻振動(dòng)，具有驅(qū)動(dòng)力大、分配速度快、點(diǎn)膠精度高、體積靈活可調(diào)的特點(diǎn)，特別適合于微電子封裝領(lǐng)域需要快速精密點(diǎn)膠場合的應(yīng)用。
權(quán)利要求
1.一種基于壓電驅(qū)動(dòng)的噴射式點(diǎn)膠裝置，其包括有壓電驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、噴射機(jī)構(gòu)、膠液輸送機(jī)構(gòu)和支撐連接架，其特征是:所述壓電驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括有菱形放大模塊、壓電致動(dòng)器和撞針，所述菱形放大模塊上端與支撐連接架連接固定，下端與撞針上端面連接固定，所述壓電致動(dòng)器固定在菱形放大模塊內(nèi)部的左右端面之間；所述噴射機(jī)構(gòu)設(shè)有閥體、噴嘴，噴嘴安裝在閥體下部的安裝孔內(nèi)，并用固定螺母經(jīng)螺紋配合固定，所述閥體上端安裝有端蓋，端蓋內(nèi)裝有直線軸承，端蓋和閥體之間裝有O型密封圈，所述撞針下部依次穿過直線軸承、O型密封圈、閥體內(nèi)腔后，位于噴嘴內(nèi)腔中；所述膠液輸送機(jī)構(gòu)的儲(chǔ)膠筒卡在儲(chǔ)膠筒支架的夾持孔內(nèi)，其上部連接高壓氣源，下部經(jīng)轉(zhuǎn)接頭與閥體內(nèi)腔相通，在高壓空氣驅(qū)動(dòng)下，儲(chǔ)膠筒內(nèi)膠液被擠入撞針與閥體內(nèi)腔、噴嘴內(nèi)腔之間的間隙內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于壓電驅(qū)動(dòng)的噴射式點(diǎn)膠裝置，其特征是:所述壓電致動(dòng)器夾持在菱形放大模塊內(nèi)部的左端面和右端面之間，通過螺釘經(jīng)菱形放大模塊左端的孔將壓電致動(dòng)器與菱形放大模塊緊定在一起，菱形放大模塊內(nèi)部的右端面上開有V型槽，壓電致動(dòng)器的半球形端部頂在該V型槽內(nèi)；通過改變所述菱形放大模塊的薄壁厚度以及薄壁和左右端面之間的夾角，來改變所述菱形放大模塊的放大倍數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于壓電驅(qū)動(dòng)的噴射式點(diǎn)膠裝置，其特征是:所述撞針上設(shè)有一圓形法蘭，撞針上部套裝有一調(diào)整螺母和一彈簧，所述調(diào)整螺母和彈簧位于圓形法蘭和支撐連接架上設(shè)有的中間固定板之間，彈簧的上部伸入調(diào)整螺母設(shè)有的內(nèi)孔內(nèi)，下端頂在撞針的圓形法蘭上，調(diào)整螺母的外螺紋與支撐連接架中間固定板對(duì)應(yīng)的螺紋孔配合，通過旋擰該調(diào)整螺母來改變彈簧的預(yù)壓縮量，進(jìn)而調(diào)整撞針向下運(yùn)動(dòng)時(shí)的沖擊力度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于壓電驅(qū)動(dòng)的噴射式點(diǎn)膠裝置，其包括有壓電驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、噴射機(jī)構(gòu)、膠液輸送機(jī)構(gòu)和支撐連接架，所述壓電驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的壓電致動(dòng)器固定在菱形放大模塊內(nèi)部左右端面之間；所述菱形放大模塊上端與支撐連接架連接固定，下端與撞針上端面連接固定。本發(fā)明利用壓電致動(dòng)器帶動(dòng)撞針做高頻振動(dòng)來驅(qū)動(dòng)膠液從噴嘴噴出，通過改變激勵(lì)壓電致動(dòng)器的電信號(hào)頻率和幅值，可以實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)膠液分配速度和體積。本發(fā)明組成、結(jié)構(gòu)合理，連接可靠，分配速度快、精度高、膠液分配體積可靈活在線調(diào)整，是一種理想的噴射式點(diǎn)膠裝置。適用于微電子封裝、芯片制造等需要精密、快速、靈活點(diǎn)膠的場合。
文檔編號(hào)B05C11/10GK103157577SQ201310114298
公開日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2013年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月3日
發(fā)明者劉亞欣, 黃博, 路士州, 姚玉峰 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)(威海)