CN103157577B - 一种基于压电驱动的喷射式点胶装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于压电驱动的喷射式点胶装置,其包括有压电驱动机构、喷射机构、胶液输送机构和支撑连接架,所述压电驱动机构的压电致动器固定在菱形放大模块内部左右端面之间;所述菱形放大模块上端与支撑连接架连接固定,下端与撞针上端面连接固定。本发明利用压电致动器带动撞针做高频振动来驱动胶液从喷嘴喷出,通过改变激励压电致动器的电信号频率和幅值,可以实时调节胶液分配速度和体积。本发明组成、结构合理,连接可靠,分配速度快、精度高、胶液分配体积可灵活在线调整,是一种理想的喷射式点胶装置。适用于微电子封装、芯片制造等需要精密、快速、灵活点胶的场合。
Description
技术领域
本发明涉及一种喷射式点胶装置,具体是一种基于压电驱动的喷射式点胶装置。
背景技术
在电子封装领域,快速、精确地分配转移各种胶体类材料是实现芯片键合、倒扣封装等操作的必要手段之一。目前,常用的胶液分配方法为接触式点胶,即通过点胶装置在Z向运动,使黏附在针尖的胶滴与基板接触来实现胶液向基板的转移。现有接触式点胶装置主要有气压直接驱动型和气动开关型两种。气压直接驱动型点胶装置利用高压空气直接驱动胶液从装置内流出,点胶过程对压力波动、胶液残量、粘度变化等因素特别敏感,存在分配速度慢、胶滴体积大、分配精度低的问题。气动开关型点胶装置利用恒压空气将胶液持续挤入点胶装置内的胶液流动通道中,同时利用脉冲式高压空气和压缩弹簧的复合作用来控制通道的开关,该种点胶装置结构复杂、价格很高,并且同样存在分配速度慢、影响因素多的缺点。上述问题严重限制了接触式点胶装置的推广使用。
基于撞针驱动胶液分配的喷射式点胶技术,利用高频振动的撞针驱动胶液从喷嘴内高速喷出,和接触式点胶技术比较,具有反应速度快,胶滴体积小、分配精度高的优点。现有喷射式点胶装置均采用脉冲式高压空气驱动撞针向下运动,利用压缩弹簧实现撞针复位。这种驱动方式存在的问题是:(1) 撞针行程无法在线实时调节,虽然设置了手动式行程调节旋钮,但仅能在非工作状态下调整撞针行程,而相关文献表明,撞针行程是影响分配体积和速度的重要因素,实时在线调整撞针行程,是实现智能灵活分配的重要条件之一;(2)分配速度依然较慢,压缩弹簧、电磁阀等元器件的迟滞响应特性严重限制了分配速度的进一步提高;(3)点胶一致性较差,空气的可压缩性成为影响分配效果的不可控因素,尤其在高压空气快速通断过程中,气体的快速膨胀和压缩非常容易导致撞针抖动,从而降低了胶液分配精度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服上述现有喷射式点胶装置分配速度和精度有待提高、分配体积无法在线调节的问题,提供一种组成、结构合理,连接可靠,分配速度快、精度高、胶液分配体积可灵活在线调整的基于压电驱动的喷射式点胶装置。
本发明解决上述问题采用的技术方案是:一种基于压电驱动的喷射式点胶装置,其包括有压电驱动机构、喷射机构、胶液输送机构和支撑连接架,其特征是:所述压电驱动机构包括有菱形放大模块、压电致动器和撞针,所述菱形放大模块上端与支撑连接架连接固定,下端与撞针上端面连接固定,所述压电致动器固定在菱形放大模块内部的左右端面之间;所述喷射机构设有阀体、喷嘴,喷嘴安装在阀体下部的安装孔内,并用固定螺母经螺纹配合固定,所述阀体上端安装有端盖,端盖内装有直线轴承,端盖和阀体之间装有O型密封圈,所述撞针下部依次穿过直线轴承、O型密封圈、阀体内腔后,位于喷嘴内腔中;所述胶液输送机构的储胶筒卡在储胶筒支架的夹持孔内,其上部连接高压气源,下部经转接头与阀体内腔相通,在高压空气驱动下,储胶筒内胶液被挤入撞针与阀体内腔、喷嘴内腔之间的间隙内。
本发明所述压电致动器夹持在菱形放大模块内部的左端面和右端面之间,通过螺钉经菱形放大模块左端的孔将压电致动器与菱形放大模块紧定在一起,菱形放大模块内部的右端面上开有V型槽,压电致动器的半球形端部顶在该V型槽内,通过改变所述菱形放大模块的薄壁厚度以及薄壁和左右端面之间的夹角,来改变所述菱形放大模块的放大倍数。
本发明所述撞针上设有一圆形法兰,撞针上部套装有一调整螺母和一弹簧,所述调整螺母和弹簧位于圆形法兰和支撑连接架上设有的中间固定板之间,弹簧的上部伸入调整螺母设有的内孔内,下端顶在撞针的圆形法兰上,调整螺母的外螺纹与支撑连接架中间固定板对应的螺纹孔配合,通过旋拧该调整螺母来改变弹簧的预压缩量,进而调整撞针向下运动时的冲击力度。
本发明通过菱形放大模块将压电致动器沿轴向输出的位移量按比例放大后转换为撞针沿竖直方向的位移变化量,起到了提高放大撞针运动行程的目的。工作时,本发明所述压电致动器在正向电信号激励下将沿轴向输出一定位移,菱形放大模块将该位移量放大后带动撞针沿竖直方向抬起一定高度,在该过程中,弹簧不断被压缩;之后随着电信号的衰减,撞针在压电致动器和弹簧的复合驱动下快速下落;在下落过程中,撞针端部通过撞击阀体内胶液驱使部分胶液从喷嘴喷出。当上述电信号为周期性变化的电压信号时,便可实现对胶液的快速高频喷射,并且通过改变电信号的幅值和频率,可以很方便的实时调节胶液喷射的速度和体积。对照现有技术,本发明充分利用了压电致动器驱动力大、响应速度快、输出位移精确,且位移量容易在线调节的特点,达到了提高胶液分配速度和精度、实时调节分配体积和喷射频率的目的。其组成、结构合理,连接可靠,分配速度快、精度高、胶液分配体积可灵活在线调整,是一种理想的的喷射式点胶装置。在微电子封装、芯片制造等需要精密、快速、灵活点胶的场合具有十分重要的应用价值。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步说明。
图1是本发明整体构成示意图。
图2是本发明分解结构示意图。
图3是本发明压电驱动机构剖视图。
图4是本发明支撑连接架的结构示意图。
图5 是本发明菱形放大模块的结构示意图。
图6是本发明撞针的结构示意图。
图7是本发明喷射机构局部放大示意图。
图中标号为:1.压电驱动机构,2.喷射机构,3.胶液输送机构,4.支撑连接架。1-1.菱形放大模块,1-2.压电致动器,1-3.调整螺母,1-4.弹簧,1-5.撞针;2-1.端盖,2-2.直线轴承,2-3.O型密封圈,2-4.阀体,2-5.喷嘴,2-6.固定螺母,2-7.O型密封圈;3-1.快速接头,3-2.导胶管,3-3.转接头,3-4.储胶筒,3-5.储胶筒支架。1-1-1. 夹角,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.外螺纹,1-3-2. 内孔;1-5-1.螺纹孔,1-5-2.撞针上部,1-5-3.圆形法兰,1-5-4.撞针中部,1-5-5.撞针下部;2-4-1.阀体内腔,2-4-2.喷嘴安装孔;2-5-1.喷嘴内腔,2-5-2.环形凹槽;4-1.条形孔,4-2.定位边,4-3.通孔,4-4.螺纹孔,4-5.螺纹孔。
具体实施方式
从图1中可以看出,一种基于压电驱动的喷射式点胶装置,其包括有压电驱动机构1、喷射机构2、胶液输送机构3和支撑连接架4。
从图2、图3、图4、图6中可以看出,本发明所述的压电驱动机构1包括有菱形放大模块1-1、压电致动器1-2、调整螺母1-3、弹簧1-4和撞针1-5。
所述菱形放大模块1-1,其上部与支撑连接架4相连,并用螺钉经支撑连接架上的条形孔4-1和菱形放大模块1-1上端的螺纹孔螺纹连接在一起,如图3、图4所示。菱形放大模块1-1下部与撞针1-5相连,并用螺钉通过菱形放大模块1-1下部的孔与撞针1-5紧定在一起;压电致动器1-2夹持在菱形放大模块1-1的左端面1-1-2和右端面1-1-4之间,菱形放大模块1-1内部的右端面上开有V型槽1-1-3,压电致动器1-2的半球形端部1-2-1顶在V型槽1-1-3内,如图5所示。此外,用螺钉经菱形放大模块1-1左端的孔将压电致动器1-2与菱形放大模块1-1紧定在一起,以提高压电致动器1-2和菱形放大模块1-1的连接强度。本发明所述菱形放大模块1-1用于放大压电致动器1-2输出的位移量,以此提高撞针1-5的运动行程。通过调整夹角1-1-1的大小和薄壁1-1-5的厚度,可以改变菱形放大模块1-1对压电致动器1-2输出位移量的放大倍数。
如图2、图3、图6所示,本发明所述撞针1-5上设有一圆形法兰1-5-3,撞针上部1-5-2套装有一调整螺母1-3和一弹簧1-4。所述调整螺母1-3和弹簧1-4位于圆形法兰1-5-3和支撑连接架4上设有的中间固定板之间,弹簧1-4的上部伸入调整螺母1-3设有的内孔1-3-2内,下端顶在撞针1-5的圆形法兰1-5-3上;所述调整螺母1-3的外螺纹1-3-1与支撑连接架4中间固定板对应的螺纹孔4-5配合,如图4所示。所述撞针上部1-5-2依次穿过弹簧1-4、调整螺母1-3后,与菱形放大模块1-1连接固定。具体是撞针1-5上端面设有螺纹孔1-5-1,并用螺钉通过菱形放大模块1-1下部的孔和螺纹孔1-5-1与撞针1-5紧定在一起。通过旋拧该调整螺母1-3来改变弹簧1-4的预压缩量,进而调整撞针1-5向下运动时的冲击力度。
所述撞针下部1-5-5,也就是撞针1-5的圆形法兰1-5-3以下的部分依次穿过直线轴承2-2、O型密封圈2-3和阀体2-4。撞针下部1-5-5位于喷嘴内腔2-5-1内。
如图2、图7所示,本发明所述喷射机构2包括有端盖2-1、直线轴承2-2、阀体2-4、喷嘴2-5、固定螺母2-6、O型密封圈2-3和2-7。
所述直线轴承2-2安装在端盖2-1的中间孔内,用于为撞针1-6运动导向;所述端盖2-1安装在阀体2-4上部,为防止胶液渗漏,在端盖2-1和阀体2-4之间安装有O型密封圈2-3;所述撞针下部1-5-5,也就是撞针1-5的圆形法兰1-5-3以下的部分依次穿过直线轴承2-2、O型密封圈2-3和阀体2-4。所述阀体2-4的上端面与支撑连接架4的定位边4-2对齐后,用螺钉经通孔4-3将阀体2-4固定在支撑连接架4下部。如图6、图7所示,所述撞针中部1-5-4位于阀体内腔2-4-1中,撞针下部1-5-5位于喷嘴内腔2-5-1内,在撞针1-5与阀体内腔2-4-1和喷嘴内腔2-5-1之间的空隙内,填充有待分配的胶液。所述喷嘴2-5安装在阀体2-4下部的喷嘴安装孔2-4-2内,为防止胶液渗漏,在喷嘴2-5的环形凹槽2-5-2内套有O型密封圈2-7,如图2所示;所述固定螺母2-6与阀体2-4通过螺纹配合,将喷嘴2-4牢靠的固定在所述喷嘴安装孔2-4-2内。
如图2、图4所示,本发明所述胶液输送机构3包括有快速接头3-1、导胶管3-2、转接头3-3、储胶筒3-4和储胶筒支架3-5。通过螺钉与支撑连接架4的螺纹孔4-4配合的方式,将所述储胶筒支架3-5与支撑连接架4连接固定;所述储胶筒3-4被夹持在储胶筒支架3-5内;储胶筒3-4下端经转接头3-3、导胶管3-2和快速接头3-1后与阀体内腔2-4-1相通。本发明所述储胶筒3-4内的胶液在高压空气驱动下将流入阀体内腔2-4-1和喷嘴内腔2-5-1中,如图7所示。
本发明工作时,菱形放大模块1-1将压电致动器1-2的位移变化放大后转换为撞针1-5的高频振动,撞针1-5振动时造成的冲击驱动胶液从喷嘴2-5内喷出。具体是:压电致动器1-2在正电压信号作用下将沿轴向输出一定位移,由于压电致动器1-2卡在菱形放大模块1-1内部,这导致菱形放大模块1-1在横向也发生相同位移量的变化。此时,菱形放大模块1-1将横向位移量放大一定倍数后转换为竖直方向的位移变化量,即菱形放大模块1-1下端带动撞针1-5向上抬起的位移量。当上述正电压信号为周期性电信号时,撞针1-5将沿轴向做高频振动。在撞针1-5抬起时,弹簧1-4被压缩,胶液在高压空气驱动下将及时填充撞针下部1-5-5在喷嘴内腔2-5-1内造成的空隙。当在电信号和弹簧1-4的复合驱动下,撞针1-5快速下落时,将撞击喷嘴内腔2-5-1内的胶液,从而促使机构胶液从喷嘴2-5内喷出。通过控制电信号幅值和频率,可实时控制撞针1-5的振动行程和运动速度,从而实现对胶液分配速度、分配体积的精确在线控制。
本发明利用压电致动器1-2驱动撞针1-5做高频振动,具有驱动力大、分配速度快、点胶精度高、体积灵活可调的特点,特别适合于微电子封装领域需要快速精密点胶场合的应用。
Claims (2)
1.一种基于压电驱动的喷射式点胶装置,其包括有压电驱动机构、喷射机构、胶液输送机构和支撑连接架,其特征是:所述压电驱动机构包括有菱形放大模块、压电致动器和撞针,所述菱形放大模块上端与支撑连接架连接固定,下端与撞针上端面连接固定,所述压电致动器夹持在菱形放大模块内部的左端面和右端面之间,通过螺钉经菱形放大模块左端的孔将压电致动器与菱形放大模块紧定在一起,菱形放大模块内部的右端面上开有V型槽,压电致动器的半球形端部顶在该V型槽内;通过改变所述菱形放大模块的薄壁厚度以及薄壁和左右端面之间的夹角,来改变所述菱形放大模块的放大倍数;所述喷射机构设有阀体、喷嘴,喷嘴安装在阀体下部的安装孔内,并用固定螺母经螺纹配合固定,所述阀体上端安装有端盖,端盖内装有直线轴承,端盖和阀体之间装有O型密封圈,所述撞针下部依次穿过直线轴承、O型密封圈、阀体内腔后,位于喷嘴内腔中;所述胶液输送机构的储胶筒卡在储胶筒支架的夹持孔内,其上部连接高压气源,下部经转接头与阀体内腔相通,在高压空气驱动下,储胶筒内胶液被挤入撞针与阀体内腔、喷嘴内腔之间的间隙内。
2.根据权利要求1所述的基于压电驱动的喷射式点胶装置,其特征是:所述撞针上设有一圆形法兰,撞针上部套装有一调整螺母和一弹簧,所述调整螺母和弹簧位于圆形法兰和支撑连接架上设有的中间固定板之间,弹簧的上部伸入调整螺母设有的内孔内,下端顶在撞针的圆形法兰上,调整螺母的外螺纹与支撑连接架中间固定板对应的螺纹孔配合,通过旋拧该调整螺母来改变弹簧的预压缩量,进而调整撞针向下运动时的冲击力度。
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- 2013-04-03 CN CN201310114298.4A patent/CN103157577B/zh not_active Expired - Fee Related
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