CN104903578B - 温度感应式压电分配器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种温度感应式压电分配器，更详细而言涉及一种具有将压电元件用作致动器而分配溶液的压电泵的分配器。本发明的温度感应式压电分配器包含：泵体；杠杆；压电致动器；阀杆；阀体；温度感测器，其设置于上述压电致动器与泵体中的任一者而测定温度；冷却泵，其向上述泵体的冷却线供给冷却流体；及控制部，其使上述压电致动器作动，接收上述温度感测器感应的温度而使上述冷却泵作动。本发明的温度感应式压电分配器具有如下效果：测定压电致动器的温度，利用所测定的温度值而冷却压电致动器，藉此可准确控制通过压电致动器的作动而排出的溶液。

Description

温度感应式压电分配器

技术领域

本发明涉及一种温度感应式压电分配器，更详细而言涉及一种具有将压电元件用作致动器(actuator)而分配溶液的压电泵(piezoelectric pump)的分配器。

背景技术

按照固定的量供给水、油、树脂(resin)等液体状态的溶液的分配器使用于半导体制程、医疗领域等各种领域。

特别是，半导体制程是于底部填充(underfill)制程中较多地使用分配器，且分配器亦较多地使用于以树脂填充半导体元件的封装体(package)内部的用途。于制造发光二极体(Light Emitting Diode，LED)元件的制程中，分配器使用于在LED元件中，将荧光物质与树脂混合而成的荧光液涂布至LED晶片(chip)的制程。

此种分配器是将接收溶液而向准确的位置分配定量的泵(pump)用作核心装置。

于泵的构造中，存在螺旋泵(screw pump)、线性泵(linear pump)等各种类型。最近，为了高速地执行分配动作，开发使用于半导体制程等中，将压电元件用作致动器的压电泵。

于韩国公开专利公报第2005-0079557号(2005.08.10)中，揭示有如下的压电泵的构造：附着压电元件的多个压电致动器形成彼此不同的位移差，依次连动而泵送(pumping)流体。

使用于压电泵的压电致动器主要由陶瓷(ceramic)材质制作。包含此种陶瓷材质的压电致动器在内的大部分的压电致动器一方面通过所施加的电压而作动，一方面产生热。若因产生于压电致动器的热而压电致动器的温度上升，则存在压电致动器的动态特性发生变化，压电致动器的使用寿命亦缩短的问题点。

因此，需要具有可防止压电致动器的温度上升的构成的压电泵或压电分配器。

发明内容

[发明所欲解决的问题]

本发明是为了解决如上所述的必要性而提出，目的在于提供一种具有感应产生于压电致动器的温度，利用所感应的温度而冷却压电致动器的功能的温度感应式压电分配器。

[解决问题的技术手段]

为了解决如上所述的问题点，本发明的温度感应式压电分配器的特征在于包含：泵体，其形成有可使冷却流体流动的冷却线；杠杆(lever)，其以可相对于设置于上述泵体的铰链(hinge)轴而旋转的方式设置；压电致动器，其以其末端可与上述杠杆接触的方式设置于上述泵体，以便若施加电压，则长度变长，并且对上述杠杆加压而使上述杠杆以上述铰链轴为中心旋转；阀杆(valve rod)，其连接于上述杠杆，以便随着上述杠杆的旋转而进行升降运动；阀体，其具有储存部、流入口、及喷嘴(nozzle)，该储存部是供上述阀杆的末端插入，且储存溶液，该流入口是向上述储存部流入上述溶液，该喷嘴是随着上述阀杆相对于上述储存部的进退而排出上述储存部的溶液；温度感测器(temperature sensor)，其设置于上述压电致动器与泵体中的任一者而测定温度；冷却泵，其向上述泵体的冷却线供给冷却流体；及控制部，其使上述压电致动器作动，接收上述温度感测器感应的温度而使上述冷却泵作动。

[发明效果]

本发明的温度感应式压电分配器具有如下效果：测定压电致动器的温度，利用所测定的温度值而冷却压电致动器，藉此可准确控制通过压电致动器的作动而排出的溶液。

附图说明

图1是本发明的一实施例的温度感应式压电分配器的压电泵的前视图。

图2是图1所示的压电泵的立体图。

图3是图1所示的压电泵的侧视图。

图4是图2所示的压电泵的IV-IV线剖面图。

图5是图2所示的压电泵的V-V线剖面图。

图6是关于图1所示的温度感应式压电分配器的主要构成的方块图。

图7至图9是用以说明图1所示的温度感应式压电分配器的压电泵的作动的概略图。

图10是用以说明本发明的其他实施例的温度感应式压电分配器的压电泵的作动的概略图。

具体实施方式

以下，参照附图，详细地对本发明的温度感应式压电分配器进行说明。

图1是本发明的一实施例的温度感应式压电分配器的压电泵的前视图，图2是图1所示的压电泵的立体图，图3是图1所示的压电泵的侧视图。

参照图1至图3，本实施例的温度感应式压电分配器包含压电泵100、控制部200、及冷却泵70。压电泵100具有泵体10及阀体20。

如图1所示，泵体10与阀体20是利用螺杆(bolt)而以可装卸的方式结合。

于泵体10，设置铰链轴11，以可相对于铰链轴11而旋转的方式设置横向延伸的杠杆30。于阀体20，嵌合设置以于垂直方向上延伸的方式形成的阀杆40。杠杆30与阀杆40彼此连接，若杠杆30相对于铰链轴11而旋转，则阀杆40上下升降。

于泵体10，设置第1压电致动器51及第2压电致动器52，使杠杆30相对于铰链轴11而旋转。第1压电致动器51及第2压电致动器52是利用压电元件而构成。即，使用如下构造的压电元件而构成第1压电致动器51及第2压电致动器52：若施加电压，则根据该施加电压的电位而长度变长或变短。于本实施例中，将如下情形列举为例而进行说明：使用积层多个压电元件而构成的多层叠(Multi Stack)压电致动器，构成第1压电致动器51及第2压电致动器52。

如图4所示，第1压电致动器51及第2压电致动器52于垂直方向上彼此并列地配置而设置于泵体10。第1压电致动器51及第2压电致动器52是以如下方式配置：隔以铰链轴11而分别使下端部与杠杆30的上表面接触。若对第1压电致动器51施加电压而长度变长，则杠杆30以图4为基准而向逆时针方向旋转，若对第2压电致动器52施加电压而长度变长，则杠杆30以图4为基准而向顺时针方向旋转。

于第1压电致动器51及第2压电致动器52的上端，分别配置第1调节单元61及第2调节单元62而设置于泵体10。于本实施例中，无头螺杆形态的第1调节单元61及第2调节单元62分别以与第1压电致动器51及第2压电致动器52的末端接触的形态，螺合设置于泵体10。第1调节单元61调节第1压电致动器51相对于杠杆30及泵体10的位置，第2调节单元62调节第2压电致动器52相对于杠杆30及泵体10的位置。若拧紧第1调节单元61而相对于泵体10前进，则第1压电致动器51下降而接近或密接至杠杆30。第2调节单元62亦通过与第1调节单元61相同的方法而作动。

于第1压电致动器51及第2压电致动器52的下部，分别配置第1复位单元63及第2复位单元64而设置于泵体10。第1复位单元63向第1压电致动器51对杠杆30加压的方向的反方向，对第1压电致动器51施力。相同地，第2复位单元64向第2压电致动器52对杠杆30加压的方向的反方向，对第2压电致动器52施力。第1复位单元63及第2复位单元64可为弹簧(spring)，亦可为流体管(duct)，该弹簧是于第1压电致动器51及第2压电致动器52的下部，分别相对于泵体10而向使第1压电致动器51及第2压电致动器52收缩的方向提供弹力。于本实施例中，在泵体10设置板簧形态的弹簧63、64，以便可于分别与第1压电致动器51及第2压电致动器52对应的位置的下部，向第1压电致动器51及第2压电致动器52传达弹力。与本实施例不同地，于利用空压或液压的情形时，通过流体管而向第1压电致动器51及第2压电致动器52传达空压或液压，从而向使第1压电致动器51及第2压电致动器52恢复至原位的方向传达力。

参照图4，于第1压电致动器51及第2压电致动器52，设置温度感测器210。温度感测器210可设置于压电致动器51、52，亦可设置于泵体10，但于本实施例中，将设置于压电致动器51、52的情形列举为例而进行说明。温度感测器210测定压电致动器51、52的温度而向控制部200传达。于泵体10，设置泵印刷电路板(Printed Circuit Board，PCB)220，泵PCB220自控制部200接收控制信号而向压电致动器51、52传达。于温度感测器210测定的温度通过泵PCB220而向控制部200传达。

控制部200配置于压电泵100的外部，且与压电泵100电性连接而对压电泵100的作动进行控制。即，控制部200电性连接于压电泵100的第1压电致动器51及第2压电致动器52而供给电力，藉此对压电致动器51、52的作动进行控制。于将压电泵100设置于向前后方向与左右方向移送的水平移送部而使用的情形时，控制部200对水平移送部的作动进行控制。即，于本发明的温度感应式压电分配器中，控制部200可一方面利用水平移送部而使压电泵100向前后左右移动，一方面向配置于压电泵100的下部的制品分配溶液。控制部200亦可控制水平移送部而调节压电泵100的移动速度。

如图5所示，于泵体10，形成可使冷却流体流动的冷却线71、72、73、74。于本实施例中，空气经由冷却线71、72、73、74而向泵体10内部供给。形成于泵体10的冷却线71、72、73、74以如下方式形成：可经由设置有压电致动器51、52的空间而向泵体10的外部排出供给于冷却泵70的空气。

于泵体10的冷却线71、72、73、74，连接冷却泵70而供给空气。冷却泵70连接于控制部200而作动受到控制。于在温度感测器210感应的温度上升的情形时，控制部200使冷却泵70作动而增加经由冷却线71、72、73、74而供给的空气的流量，从而冷却压电致动器51、52。反之，若于温度感测器210感应的压电致动器51、52的温度下降，则控制部200以减少经由冷却线71、72、73、74而供给的空气的流量的方式，对压电致动器51、52进行控制。通过冷却泵70向冷却线71、72、73、74供给的空气于与压电致动器51、52接触而被吸收热后，通过形成于泵体10的排出口而向外部排出。

阀体20具有储存部22、流入口21、及喷嘴23。储存部22形成为向上侧开放的容器形态，阀杆40插入至该储存部22而使储存部22的上侧密闭。流入口21与储存部22连接。通过流入口21而自外部供给的溶液向储存部22传达。

连接于杠杆30的阀杆40随着杠杆30的旋转而相对于储存部22进行升降运动。若阀杆40上升下降而向接近位于其下部的喷嘴23的方向移动，则对储存部22内部的溶液加压而通过喷嘴23向外部分配溶液。

杠杆30与阀杆40可通过各种方法而连接。于本实施例中，以如图1及图2所示的构造连接杠杆30与阀杆40。于杠杆30的末端，形成于水平方向上开放的卡止槽31。即，杠杆30的卡止槽31形成为C字形态。于阀杆40的上端部，形成卡止杆41。卡止杆41插入至杠杆30的卡止槽31，以可相对于该杠杆30而旋转的方式连接。即，以杠杆30的旋转运动转换成阀杆40的升降运动的方式构成。卡止槽31以于水平方向上开放的方式形成，因此可于水平方向上相对于卡止槽31移动卡止杆41而装卸卡止槽31与卡止杆41。由于卡止槽31形成于水平方向，因此即便通过杠杆30的旋转而卡止槽31升降，卡止杆41亦不会自卡止槽31脱离，而相对于阀体20上升或下降。于需要分离杠杆30与阀杆40时，可通过使卡止杆41于水平方向上相对于卡止槽31移动而容易地分离。

如上所述，参照图2及图5，于泵体10，形成冷却线71、72、73、74。即，可经由泵体10而使冷却流体流动的流路形成于泵体10。通过此种冷却流路而流通相对低温的气体或液体，藉此向外部排出产生于第1压电致动器51及第2压电致动器52的热。

以下，对如上所述般构成的本实施例的温度感应式压电分配器的作动进行说明。

首先，如图1，于泵体10、阀体20、及其他构成组装的状态下，对第1压电致动器51及第2压电致动器52施加电压。为了使阀杆40下降而通过喷嘴23分配溶液，分别对第1压电致动器51及第2压电致动器52施加以施加至第2压电致动器52的电压为基准而为50％的电压。如图7所示，第1压电致动器51及第2压电致动器52按照相同的长度变长，并且其下端部分别与杠杆30接触。于此种状态下，分别利用第1调节单元61及第2调节单元62而调整第1压电致动器51及第2压电致动器52的位置。旋转螺杆61、62而分别使第1压电致动器51及第2压电致动器52前进后退，从而使杠杆30呈水平状态。此时，若旋转螺杆61、62而使第1压电致动器51或第2压电致动器52后退，则通过第1复位单元63或第2复位单元64的作用，推顶第1压电致动器51或第2压电致动器52而使其上升。

经过如上的过程，设定用以进行分配的第1压电致动器51及第2压电致动器52的初始位置。

于此种状态下，通过流入口21而以固定的压力向储存部22供给溶液。

于此种状态下，开始分配溶液的制程。

若对第1压电致动器51施加100％的电压，对第2压电致动器52施加0％的电压，则第1压电致动器51膨胀，第2压电致动器52收缩。如图8所示，杠杆30向逆时针方向旋转，并且阀杆40上升。此时，通过第2复位单元64的作用而更迅速地实现第2压电致动器52的旋转。作为参考，图8是为了有效的说明，相较实际夸张地表示杠杆30的倾斜角度。

于此种状态下，若对第1压电致动器51施加0％的电压，对第2压电致动器52施加100％的电压，则第1压电致动器51收缩，第2压电致动器52膨胀。如图9所示，杠杆30向顺时针方向旋转，并且阀杆40下降。插入于储存部22的阀杆40下降，并且对储存部22内部的溶液加压，从而溶液通过喷嘴23而向外部排出，并且完成分配。此时，第1复位单元63亦使第1压电致动器51收缩，并且有助于杠杆30迅速地向顺时针方向旋转。图9与图8相同地，为了有效的说明，相较实际夸张地表示杠杆30的倾斜的程度。

如上所述，若对第1压电致动器51与第2压电致动器52交替地施加电压，则如图8及图9，阀杆40反复升降，并且连续地通过喷嘴23而分配溶液。

如图4所示，旋转轴与阀杆40之间的距离远远大于旋转轴与第1压电致动器51及第2压电致动器52之间的距离，因此具有如下优点：通过杠杆30充分地扩大压电致动器51、52的变形量，从而可使阀杆40于足够的高度范围内作动。

于对第1压电致动器51及第2压电致动器52的作动进行控制的控制部200中，随着时间的流逝而对第1压电致动器51及第2压电致动器52施加具有各种形态的脉冲波形的电压，藉此可对阀杆40的动态特性进行控制。特别是，通过以隔以铰链轴11而分别使杠杆30作动的方式构成两个压电致动器51、52，不仅可对阀杆40的下降运动进行控制，而且亦可对上升运动进行控制，因此可更迅速地分配溶液，且亦可准确地控制分配的溶液的量。

特别是，具有如下优点：可利用施加电压的大小、电压的交替频率、电压随时间的变化量等因素，于控制部200，通过电性方法而准确地对第1压电致动器51及第2压电致动器52的机械作动特性进行控制。此种相对于阀杆40的动作的控制性能的提高就结果而言，可容易且准确地对分配的溶液的分配特性进行控制。

压电致动器51、52因其特性而于使用中相对较多地产生热。若因产生于压电致动器51、52的热而压电致动器51、52的温度上升，则其动作特性会降低。如图5所示，本实施例的压电泵100于泵体10形成有冷却线71、72、73、74。通过冷却线71、72、73、74而冷却泵体10，藉此可防止压电致动器51、52的温度上升。若压电致动器51、52的温度上升，则压电特性发生变化，并且与施加于压电致动器51、52的电压对应的压电致动器51、52的作动位移发生变化。该情形就结果而言，导致通过杠杆的作动而排出的溶液的喷出量的变化。如上所述，若压电致动器51、52的温度上升，则存在压电泵100无法分配准确的用量的溶液的问题点。

如图4及图6所示，本实施例的温度感应式压电分配器通过温度感测器210测定压电致动器51、52的温度而向控制部200传达该温度。若压电致动器51、52的温度上升至设定的范围以上，则控制部200使冷却泵70作动而增加向冷却线71、72、73、74供给的空气的流量。控制部200能够以压电致动器51、52的温度接近预先设定的温度的方式控制冷却泵70，亦能够以如下方式控制冷却泵70：设定温度范围(例如，27～30℃)，使压电致动器51、52的温度保持于该温度范围内。

又，通过如上所述般防止压电致动器51、52的温度上升，具有可固定地保持阀杆40的动态特性，且亦可保持溶液的分配品质的优点。同时，亦具有可延长压电致动器51、52的使用寿命的优点。

另一方面，控制部200亦可利用预先储存的压电致动器51、52的温度的动态特性，对压电泵100进行控制。即便施加相同的电压，压电致动器51、52亦可根据温度而作动位移不同。控制部200可考虑如上所述的压电致动器51、52的与温度对应的作动位移的变化，对压电泵100进行控制。根据于温度感测器210感测到的压电致动器51、52的温度，调节自控制部200对压电致动器51、52施加的电流的电压、波形、频率等，藉此即便压电致动器51、52的温度发生变化，亦可固定地保持压电致动器51、52的作动位移。结果，具有亦可固定地保持通过喷嘴而排出的溶液的喷出量的优点。

如上所述，本实施例的压电泵100以可装卸的方式构成泵体10与阀体20，且亦以连接与分离较为容易的方式构成杠杆30与阀杆40，藉此具有维护、维修、清洗较为容易，且结合溶液的各种特性而构成压电泵100的情形较为容易的优点。松解将泵体10与阀体20结合的螺丝，且使阀杆40的卡止杆41自杠杆30的卡止槽31脱离，藉此可容易地自泵体10分离阀体20与阀杆40。

若如上所述般分离阀体20，则具有为了下次使用而进行清洗的情形较为容易的优点。于阀体20或阀杆40破损的情形时，亦可通过如上的方法进行分离而更换为崭新的阀体20或阀杆40。

具有如下优点：于分配的溶液的种类改变的情形时，更换为考虑该溶液的粘度或其他特性而设计的其他阀体20及阀杆40来构成压电泵100，藉此可有效地应对。

压电致动器51、52通常由陶瓷材质形成。因其材料特性，若长期使用，则因施加电压引起的膨胀位移亦可与初始情形不同。于此种情形时，本实施例的压电泵100亦具有如下优点：利用第1调节单元61及第2调节单元62而调整第1压电致动器51及第2压电致动器52的位置，藉此可保持杠杆30及阀杆40的动态特性。

以上，对本发明的压电泵100的一实施例进行了说明，但本发明的范围并不限定于之前说明且图示的形态。

例如，将作为之前说明的第1复位单元63及第2复位单元64而利用弹簧或空压的情形列举为例而进行了说明，但根据情形，亦可利用液体的压力而构成第1复位单元及第2复位单元。又，亦可构成不具有第1复位单元及第2复位单元的压电泵。

又，将经由泵体10的冷却线71、72、73、74而流动的冷却流体为空气的情形列举为例而进行了说明，但亦可为使用冷却水、冷却油等液体的情形。于该情形时，与之前说明的实施例不同地，以如下方式构成温度感应式压电分配器：经由冷却线71、72、73、74而供给的冷却流体不向外部排出，而使其返回至冷却泵而于整体循环。

又，之前说明为温度感测器210设置于压电致动器51、52，但根据情形，亦可设置于与压电致动器接近的位置的泵体内部。于该情形时，产生于压电致动器的热向泵体传递，通过感应泵体上升的温度，而间接地测定压电致动器的温度。

又，说明为杠杆30与阀杆40通过杠杆30的卡止槽31与阀杆40的卡止杆41而连接，但亦可通过其他方法而将杠杆与阀杆连接。泵体与阀体亦可不以可装卸的方式结合，而以成为一体的方式形成。

以下，参照图10，对使用于本发明的温度感应式压电分配器的压电泵的其他实施例进行说明。

于本实施例的温度感应式压电分配器中，压电泵与之前参照图1至图9说明的温度感应式压电分配器的压电泵不同地，第1压电致动器81与第2压电致动器82以隔以杠杆30而彼此面向的方式配置于一直线上。若对第1压电致动器81施加电压，且将第2压电致动器82的电压设为0，则杠杆30向逆时针方向旋转，并且阀杆40上升。若将第1压电致动器81的电压设为0，且对第2压电致动器82施加电压，则杠杆30向顺时针方向旋转，并且阀杆40下降而通过喷嘴23分配溶液。第1复位单元67与第2复位单元68亦以隔以杠杆30而彼此面向的方式配置于一直线上。第1复位单元67向使第1压电致动器81收缩的方向提供弹力，第2复位单元68向使第2压电致动器82收缩的方向提供弹力。

除第1压电致动器81及第2压电致动器82的配置构造外的其他构成可将之前参照图1至图9说明的实施例的其他构成适当地变形而构成温度感应式压电分配器。然而，于本实施例的压电泵中，亦可无需第1复位单元67及第2复位单元68。

Claims (8)

1.一种温度感应式压电分配器，其特征在于包含：

泵体，其形成有可使冷却流体流动的冷却线；

杠杆，其以可相对于设置于上述泵体的铰链轴而旋转的方式设置；

压电致动器，其以其末端可与上述杠杆接触的方式设置于上述泵体，以便若施加电压，则长度变长，并且对上述杠杆加压而使上述杠杆以上述铰链轴为中心旋转；

阀杆，其连接于上述杠杆，以便随着上述杠杆的旋转而进行升降运动；

阀体，其具有储存部、流入口、及喷嘴，该储存部是供上述阀杆的末端插入，且储存溶液，该流入口是向上述储存部流入上述溶液，该喷嘴是随着上述阀杆相对于上述储存部的进退而排出上述储存部的溶液；

温度感测器，其设置于上述压电致动器与泵体中的任一者而测定温度；

冷却泵，其向上述泵体的冷却线供给冷却流体；及

控制部，其使上述压电致动器作动，接收上述温度感测器感应的温度而使上述冷却泵作动，

其中上述压电致动器包含第1压电致动器及第2压电致动器，

上述第1压电致动器及第2压电致动器以如下方式设置于上述泵体：若通过上述控制部而施加电压，则使上述杠杆以上述铰链轴为中心而向彼此反方向旋转。

2.根据权利要求1所述的温度感应式压电分配器，其特征在于上述控制部以于上述温度感测器感应的温度保持预先设定的温度范围的方式，调节上述冷却泵的流量。

3.根据权利要求2所述的温度感应式压电分配器，其特征在于上述冷却流体为空气、水及冷却油中的任一者。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的温度感应式压电分配器，其特征在于上述控制部考虑根据于上述温度感测器感应到的温度而改变的上述压电致动器的作动位移，调节施加至上述压电致动器的电流的电压与频率中的至少一者。

5.根据权利要求1所述的温度感应式压电分配器，其特征在于上述第1压电致动器及第2压电致动器隔以上述泵体的铰链轴而彼此并列地配置。

6.根据权利要求1所述的温度感应式压电分配器，其特征在于上述第1压电致动器及第2压电致动器以隔以上述杠杆而彼此面向的方式配置。

7.根据权利要求1所述的温度感应式压电分配器，其特征在于还包含：

第1复位单元，其向使上述第1压电致动器收缩的方向，对上述第1压电致动器施力；及

第2复位单元，其向使上述第2压电致动器收缩的方向，对上述第2压电致动器施力。

8.根据权利要求7所述的温度感应式压电分配器，其特征在于上述第1复位单元及第2复位单元为弹簧，该弹簧设置于上述泵体而对上述第1压电致动器及第2压电致动器施加弹力。