CN105499072A - 压电陶瓷驱动点胶阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种压电陶瓷驱动点胶阀，包括基座、柔性放大臂、喷嘴和用于与喷嘴配合挤压喷射胶液的喷针，柔性放大臂和喷嘴安装于基座上，基座上设有用于驱动柔性放大臂上下摆动运动的压电陶瓷驱动装置，喷针独立的滑动装设于基座上，柔性放大臂上设有在柔性放大臂向下摆动时撞击喷针并使喷针向一端滑动挤压喷射胶液的撞针，压电陶瓷驱动点胶阀还包括迫使喷针向另一端滑动复位的弹性复位机构。本发明具有结构简单、响应迅速、导向性好、动态特性好、运动平稳、密封性好、使用寿命长等优点。

Description

压电陶瓷驱动点胶阀

技术领域

本发明涉及一种点胶装置，具体涉及一种压电陶瓷驱动点胶阀。

背景技术

目前点胶技术广泛应用于微电子封装、生命科学、快速制造等领域。在微电子封装过程中，点胶技术主要用于芯片粘接、芯片涂层、底部填充、LED封装等。根据其工作原理，点胶技术可以分成两大类：接触式点胶和非接触式点胶。非接触点胶具有胶点一致性好、工作频率高、胶滴体积小和胶液范围广等优点，因此将成为未来的主流点胶方式。而喷射式点胶又可分为两大类：变形挤压式点胶和喷针撞击式点胶。其中的喷针碰撞式点胶由于喷针运动速度大、行程大，使得胶液腔中的局部高压大，胶液获得的动能也大，能够喷射粘度更大的流体。通过调节喷针的行程和压电陶瓷输入电压等参数，能够实现多种粘度流体的喷射，因而喷针撞击式喷射点胶技术适用范围大、前景广。目前喷射点胶阀主要驱动方式有压电陶瓷驱动、超磁致伸缩棒驱动、电磁线圈驱动。而此前的压电陶瓷驱动方案，由于压电堆输出位移较小，即使采用放大机构，由于喷针与放大传动机构为一体化的结构，喷针导向性差，易产生干涉，易松动，且喷针运动行程无法精确调节，胶液腔密封性差，点胶阀不能持续稳定工作。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术存在的不足，提供一种结构简单、响应迅速、导向性好、动态特性好、运动平稳、密封性好、使用寿命长的压电陶瓷驱动点胶阀。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种压电陶瓷驱动点胶阀，包括基座、柔性放大臂、喷嘴和用于与喷嘴配合挤压喷射胶液的喷针，所述柔性放大臂和喷嘴安装于基座上，所述基座上设有用于驱动柔性放大臂上下摆动运动的压电陶瓷驱动装置，所述喷针独立的滑动装设于基座上，所述柔性放大臂上设有在柔性放大臂向下摆动时撞击喷针并使喷针向一端滑动挤压喷射胶液的撞针，所述压电陶瓷驱动点胶阀还包括迫使喷针向另一端滑动复位的弹性复位机构。

上述的压电陶瓷驱动点胶阀，优选的，所述弹性复位机构为装设在喷针和基座之间的复位弹簧，或者所述弹性复位机构为一固设于基座上的弹性板，所述喷针连接于所述弹性板上。

上述的压电陶瓷驱动点胶阀，优选的，所述基座上设有一通孔，所述通孔的一端设有第一沉孔，所述喷嘴由通过螺钉固接在基座上的锁片压紧固定于第一沉孔中，所述第一沉孔的内壁上设有环绕喷嘴的第一安装环槽，所述第一安装环槽中安装有第一密封圈；所述通孔的另一端设有第二沉孔，所述第二沉孔中叠置安装有第一导向套和第二导向套，所述喷针滑设于第一导向套和第二导向套的导向孔中，所述第一导向套设有一凹孔，所述第二导向套设有插入所述凹孔中并与凹孔过渡配合的凸台，所述凹孔的底部与凸台的顶部之间形成一个容置空间，所述容置空间中安装有环套于喷针外部的第二密封圈；所述第二沉孔的内壁上对应于第一导向套和第二导向套之间的缝隙处设有第二安装环槽，所述第二安装环槽中安装有第三密封圈；所述通孔的中部形成与喷嘴相通的胶液腔，胶液腔的侧壁上设有胶液入口。

上述的压电陶瓷驱动点胶阀，优选的，所述胶液入口中设有加热器。

上述的压电陶瓷驱动点胶阀，优选的，所述撞针穿设于柔性放大臂上的安装通孔中，所述撞针的两端均螺纹配合连接有将撞针固定的锁紧螺母。

上述的压电陶瓷驱动点胶阀，优选的，所述撞针为可测量弹性复位机构压缩量的测微头。

上述的压电陶瓷驱动点胶阀，优选的，所述压电陶瓷驱动装置包括至少一个压电陶瓷驱动器，所述压电陶瓷驱动器装设于基座和柔性放大臂之间。

上述的压电陶瓷驱动点胶阀，优选的，所述基座上设有用于调节压电陶瓷驱动器预压缩力的调节组件，所述调节组件包括调节螺钉和垫块，所述基座上设有导向沉孔以及连通至所述导向沉孔底部的螺纹通孔，所述垫块滑设于所述导向沉孔中，所述调节螺钉配合装设于螺纹通孔中且调节螺钉的端部与所述垫块相抵，所述压电陶瓷驱动器的两端分别与垫块和柔性放大臂相抵。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明的压电陶瓷驱动点胶阀中，喷针独立的滑动装设在基座上并设置独立的弹性复位机构，撞针安装在柔性放大臂上，通过压电陶瓷驱动装置驱使柔性放大臂上下摆动，撞针随柔性放大臂向下运动时撞击喷针，使喷针向下运动挤压喷射胶液，撞针随柔性放大臂向上运动时与喷针脱离，弹性复位机构的作用使喷针作独立的复位运动，该种分离式的驱动、复位方式，点胶阀的动态特性得到改善，喷针不随柔性放大臂摆动运动，避免了其随放大臂摆动时横向位移的产生，故其导向性良好、运动平稳、耐磨损，且有利于胶液的密封，能够延长点胶阀的使用寿命，保证点胶阀可持续进行高频率、高精度的喷射高粘度胶液。

附图说明

图1为实施例1的压电陶瓷驱动点胶阀的立体结构示意图。

图2为实施例1的压电陶瓷驱动点胶阀的侧视结构示意图。

图3为实施例1的压电陶瓷驱动点胶阀的剖视结构示意图。

图4为实施例1中喷针和喷嘴安装在基座上的局部剖视图。

图5为实施例2的压电陶瓷驱动点胶阀的剖视结构示意图。

图6为实施例3的压电陶瓷驱动点胶阀的剖视结构示意图。

图例说明：

1、基座；11、导向沉孔；12、螺纹通孔；2、柔性放大臂；3、喷嘴；4、喷针；5、撞针；6、弹性复位机构；7、压电陶瓷驱动器；8、调节螺钉；9、垫块；10、锁紧螺母；101、锁片；102、第一密封圈；103、第一导向套；104、第二导向套；105、第二密封圈；106、第三密封圈；107、加热器。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1至图3所示，本实施例的压电陶瓷驱动点胶阀，包括基座1、柔性放大臂2、喷嘴3和喷针4，柔性放大臂2和喷嘴3安装于基座1上，其中，柔性放大臂2为现有技术，柔性放大臂2的铰链为半圆柔性铰链，基座1上设有压电陶瓷驱动装置，压电陶瓷驱动装置可驱动柔性放大臂2上下摆动运动。喷针4独立的滑动装设于基座1上，喷针4通过往复滑动可与喷嘴3配合间歇式的挤压喷射胶液，柔性放大臂2上设有在柔性放大臂2向下摆动时撞击喷针4并使喷针4向一端滑动挤压喷射胶液的撞针5，压电陶瓷驱动点胶阀还包括迫使喷针4向另一端滑动复位的弹性复位机构6。该压电陶瓷驱动点胶阀中，喷针4独立的滑动装设在基座1上并设置独立的弹性复位机构6，撞针5安装在柔性放大臂2上，通过压电陶瓷驱动装置驱使柔性放大臂2上下摆动，撞针5随柔性放大臂2向下运动时撞击喷针4，使喷针4向下运动挤压喷射胶液，撞针5随柔性放大臂2向上运动时与喷针4脱离，弹性复位机构6的作用使喷针4作独立的复位运动，该种分离式的驱动、复位方式，改善了点胶阀的动态特性，喷针4不随柔性放大臂2摆动运动，其导向性良好、运动平稳、耐磨损，且有利于胶液的密封，能够延长点胶阀的使用寿命，保证点胶阀可持续进行高频率、高精度的喷射高粘度胶液。

本实施例中，弹性复位机构6为一固设于基座1上的弹性板，喷针4连接于弹性板上。在其他实施例中，弹性复位机构6也可以为装设在喷针4和基座1之间的复位弹簧，或者其他具有弹性回复性能的机构。

本实施例中，如图4所示，基座1上设有一通孔，通孔的一端设有第一沉孔，喷嘴3由通过螺钉固接在基座1上的锁片101压紧固定于第一沉孔中，第一沉孔的内壁上设有环绕喷嘴3的第一安装环槽，第一安装环槽中安装有第一密封圈102；通孔的另一端设有第二沉孔，第二沉孔中沿中心线叠置安装有第一导向套103和第二导向套104，喷针4滑设于第一导向套103和第二导向套104的导向孔中，第一导向套103设有一凹孔，第二导向套104设有插入凹孔中并与凹孔过渡配合的凸台，凹孔的底部与凸台的顶部之间形成一个容置空间，容置空间中安装有环套于喷针4外部的第二密封圈105；第二沉孔的内壁上对应于第一导向套103和第二导向套104之间的缝隙处设有第二安装环槽，第二安装环槽中安装有第三密封圈106；通孔的中部形成与喷嘴3相通的胶液腔，胶液腔的侧壁上设有胶液入口。

本实施例在胶液入口中还设有加热器107，用于给胶液进行加热，该加热器107采用直柱型单端子加热器，并靠近胶液入口的底部设置。

本实施例中，撞针5采用可测量弹性复位机构6压缩量的测微头，测微头穿设于柔性放大臂2上的安装通孔中，测微头的两端均螺纹配合连接有锁紧螺母10，两端的锁紧螺母10将撞针5锁紧固定在柔性放大臂2上。由测微头精确控制弹性复位机构6的压缩量，使得喷针4的运动行程及速度精确可调。

本实施例中，压电陶瓷驱动装置包括两个分别驱动柔性放大臂2向两侧摆动的压电陶瓷驱动器7，基座1上对应各压电陶瓷驱动器7均设有一调节组件，用于调节压电陶瓷驱动器7预压缩力，各调节组件包括调节螺钉8和垫块9，基座1上设有导向沉孔11以及连通至导向沉孔11底部的螺纹通孔12，垫块9滑设于导向沉孔11中，调节螺钉8配合装设于螺纹通孔12中且调节螺钉8的端部与垫块9相抵，压电陶瓷驱动器7的两端分别与垫块9和柔性放大臂2相抵。通过改变调节螺钉8在螺纹通孔12中的旋合位置，可以调节压电陶瓷驱动器7的预压缩力。

本实施例的压电陶瓷驱动点胶阀工作原理及过程如下：参见图3，在初始状态时，两个压电陶瓷驱动器7均处于未通电状态下，调节撞针5与喷针4刚好接触，弹性板未被压缩，喷针4与喷嘴3的喷嘴座之间有微小的间隙。在工作时，右侧的压电陶瓷驱动器7首先获得一定的电压，在逆压电效应的作用下，右侧的压电陶瓷驱动器7输出一定的位移，驱使柔性放大臂2向下摆动，撞针5向下运动迫使喷针4压缩弹性板，通过测微头精确调节弹性板的压缩量。喷针4的头部与喷嘴座接触后将喷嘴3封闭。胶液在气压的作用下填充满胶液腔。然后左侧的压电陶瓷驱动器7获得周期性的矩形脉冲，当左侧的压电陶瓷驱动器7处于高压状态时，驱使柔性放大臂2向上摆动，撞针5随柔性放大臂2向上运动，与此同时，喷针4在弹性板的回复力作用下向上运动。当左侧的压电陶瓷驱动器7处于低压状态下时，其放电输出位移变小，右侧的压电陶瓷驱动器7在较高电压作用下驱使柔性放大臂2向下摆动，撞针5向下运动撞击喷针4并迫使喷针4压缩弹性板，此时，喷针4驱动胶液向下运动，胶液腔形成局部高压，胶液快速从喷嘴孔喷出，直至喷针4的头部接触喷嘴座，剪断胶液，完成一次喷胶过程。这样，通过使左侧的压电陶瓷驱动器7获得周期性的矩形脉冲，并使右侧的压电陶瓷驱动器7处于一定的恒定电压，周期性的驱动喷针4往复运动实现精确、稳定地大粘度胶液喷射。

本实施例的压电陶瓷驱动点胶阀结构简单、易于精确调节、响应快速、工作试用频率范围广、胶液试用粘度范围大，其可实现大粘度胶液的高频喷射，胶液量及喷针运动行程按需可调。

现有采用放大机构的压电点胶阀，其放大机构直接与喷针4相连，喷针4的运动行程为等于放大机构末端的行程，放大机构的行程由压电陶瓷电压影响，若压电堆有迟滞效应，其对位移输出的精度影响很大，其输入电压与输出位移并不是线性关系。并且，喷针4的体积大，质量大，其动态性能差。本实施例的点胶阀采用分离式的驱动、复位方式，使喷针4的质量显著减小，其动态性能显著改善，同时，喷针4的运动位移由弹性复位机构6的压缩位移确定，喷针4运动位移的一致性好，有利于稳定工作。故能在微电子装备技术领域，特别在微电子封装领域广泛应用。

实施例2

如图5所示，本实施例的压电陶瓷驱动点胶阀与实施例1基本相同，不同的是，本实施例将实施例1中左侧的压电陶瓷驱动器7去除，仅保留右侧的压电陶瓷驱动器7。本实施例的压电陶瓷驱动点胶阀的工作原理及过程是：

在初始状态时，压电陶瓷驱动器7处在未通电状态下，调节撞针5与喷针4刚好接触，弹性板未被压缩，喷针4与喷嘴3的喷嘴座之间有微小的间隙。在工作时，压电陶瓷驱动器7首先获得一定的电压，在逆压电效应的作用下，压电陶瓷驱动器7输出一定的位移，驱使柔性放大臂2向下摆动，撞针5向下运动迫使喷针4压缩弹性板，通过测微头精确调节弹性板的压缩量。胶液在气压的推动下经胶液入口进入并充满胶液腔，胶液在进入胶液腔的同时被加热器107加热，然后压电陶瓷驱动器7获得周期性的矩形脉冲，当压电陶瓷驱动器7处于低电压时，压电陶瓷驱动器7收缩，弹性板带动喷针4作独立的回复运动，柔性放大臂2在柔性铰链的回复力及喷针4向上运动驱动力下回复初始位置。当压电陶瓷驱动器7处于高电压时，输出一定的位移驱使柔性放大臂2向下摆动，撞针5随柔性放大臂2向下运动撞击喷针4并迫使喷针4压缩弹性板，此时，喷针4驱动胶液向下运动，胶液腔形成局部高压，胶液快速从喷嘴孔喷出，直至喷针4的头部接触喷嘴座，剪断胶液，完成一次喷胶过程，然后压电陶瓷驱动器7获得低压，重复上述过程。压电陶瓷驱动器7在周期性电压下使喷针4周期性运动以实现精确喷射。

实施例3

如图6所示，本实施例的压电陶瓷驱动点胶阀与实施例2基本相同，不同的是，将实施例2中柔性放大臂2的半圆柔性铰链换为短臂柔铰。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术构思前提下所得到的改进和变换也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种压电陶瓷驱动点胶阀，包括基座（1）、柔性放大臂（2）、喷嘴（3）和用于与喷嘴（3）配合挤压喷射胶液的喷针（4），所述柔性放大臂（2）和喷嘴（3）安装于基座（1）上，所述基座（1）上设有用于驱动柔性放大臂（2）上下摆动运动的压电陶瓷驱动装置，其特征在于：所述喷针（4）独立的滑动装设于基座（1）上，所述柔性放大臂（2）上设有在柔性放大臂（2）向下摆动时撞击喷针（4）并使喷针（4）向一端滑动挤压喷射胶液的撞针（5），所述压电陶瓷驱动点胶阀还包括迫使喷针（4）向另一端滑动复位的弹性复位机构（6）。

2.根据权利要求1所述的压电陶瓷驱动点胶阀，其特征在于：所述弹性复位机构（6）为装设在喷针（4）和基座（1）之间的复位弹簧，或者所述弹性复位机构（6）为一固设于基座（1）上的弹性板，所述喷针（4）连接于所述弹性板上。

3.根据权利要求1所述的压电陶瓷驱动点胶阀，其特征在于：所述基座（1）上设有一通孔，所述通孔的一端设有第一沉孔，所述喷嘴（3）由通过螺钉固接在基座（1）上的锁片（101）压紧固定于第一沉孔中，所述第一沉孔的内壁上设有环绕喷嘴（3）的第一安装环槽，所述第一安装环槽中安装有第一密封圈（102）；所述通孔的另一端设有第二沉孔，所述第二沉孔中叠置安装有第一导向套（103）和第二导向套（104），所述喷针（4）滑设于第一导向套（103）和第二导向套（104）的导向孔中，所述第一导向套（103）设有一凹孔，所述第二导向套（104）设有插入所述凹孔中并与凹孔过渡配合的凸台，所述凹孔的底部与凸台的顶部之间形成一个容置空间，所述容置空间中安装有环套于喷针（4）外部的第二密封圈（105）；所述第二沉孔的内壁上对应于第一导向套（103）和第二导向套（104）之间的缝隙处设有第二安装环槽，所述第二安装环槽中安装有第三密封圈（106）；所述通孔的中部形成与喷嘴（3）相通的胶液腔，胶液腔的侧壁上设有胶液入口。

4.根据权利要求3所述的压电陶瓷驱动点胶阀，其特征在于：所述胶液入口中设有加热器（107）。

5.根据权利要求1所述的压电陶瓷驱动点胶阀，其特征在于：所述撞针（5）穿设于柔性放大臂（2）上的安装通孔中，所述撞针（5）的两端均螺纹配合连接有将撞针（5）固定的锁紧螺母（10）。

6.根据权利要求5所述的压电陶瓷驱动点胶阀，其特征在于：所述撞针（5）为可测量弹性复位机构（6）压缩量的测微头。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的压电陶瓷驱动点胶阀，其特征在于：所述压电陶瓷驱动装置包括至少一个压电陶瓷驱动器（7），所述压电陶瓷驱动器（7）装设于基座（1）和柔性放大臂（2）之间。

8.根据权利要求7所述的压电陶瓷驱动点胶阀，其特征在于：所述基座（1）上设有用于调节压电陶瓷驱动器（7）预压缩力的调节组件，所述调节组件包括调节螺钉（8）和垫块（9），所述基座（1）上设有导向沉孔（11）以及连通至所述导向沉孔（11）底部的螺纹通孔（12），所述垫块（9）滑设于所述导向沉孔（11）中，所述调节螺钉（8）配合装设于螺纹通孔（12）中且调节螺钉（8）的端部与所述垫块（9）相抵，所述压电陶瓷驱动器（7）的两端分别与垫块（9）和柔性放大臂（2）相抵。