CN106799331B - 一种点胶量计量控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种点胶机构及使用该点胶机构的点胶量控制方法。该点胶机构包括底板、步进电机、与所述步进电机传动连接的滚珠丝杆、与所述滚珠丝杆配合的丝杆螺母、一端与所述丝杆螺母固定连接的柔性连接组件、与所述柔性连接组件的另一端固定连接的活塞杆、固定在所述活塞杆上的活塞以及固定连接在所述底板上的胶筒，所述活塞滑动连接在所述胶筒的圆柱形内腔中。该点胶量计量控制方法通过质量差原理准确测量并计算获得实际点胶量，并将其与标准点胶量进行比对调整点胶机构的点胶量，实现点胶量的定量控制，提高点胶质量，通过步进电机的旋转角度准确控制出胶量，利用胶筒的容积变化来准确控制出胶量，能够精准控制点胶量、提高点胶质量。

Description

一种点胶量计量控制方法

技术领域

本发明涉及一种封装设备及其控制方法，尤其是一种点胶机构及使用给机构的点胶量计量控制方法。

背景技术

目前，微电子产业已然成为国民经济发展的重要组成部分，集成电路的设计、制造和封装测试是微电子产业发展的三大支柱产业。微电子封装不但影响着集成电路本身的机械性能、电性能、热性能和光性能，还会影响其可靠性和成本，很大程度上决定着电子整机系统的小型化、可靠性和成本。

点胶过程是完成微电子封装的重要步骤之一，这一过程通常依靠点胶机来实现，而点胶机的点胶量则直接影响到点胶的质量。传统点胶机的点胶机构通常包括时间/压力式点胶、阿基米德丝杠式点胶、活塞式点胶以及蠕动式点胶四种类型，其中，时间/压力式点胶对胶液点胶量的控制是通过对压缩空气的压强及其作用时间的调节来实现的，因此气压和点胶时间成为影响点胶量大小的主要因素，但是点胶过程中空气反复压缩胶液会使其产生热量，而胶液的粘度对温度非常敏感，会对点胶量的控制造成影响，且伴随着压缩空气体积的增大，压缩时间会增大，从而导致点胶时间不易控制，也会影响对点胶量的控制；阿基米德丝杠式点胶主要是基于阿基米德螺线管，在点胶过程中，当旋转的螺旋杆产生的作用力大于阻碍胶液流动的阻力时，胶液即可产生流动，因此，丝杠作用力和流体阻力的大小是影响该点胶方式点胶量大小的主要因素，但是它对胶体粘度的变化同样比较敏感，不易精确控制；活塞式点胶主要是基于“活塞——气缸”式机构，对点胶量的控制是通过控制缸体内流体体积的大小而实现的，因此，该点胶方式无视胶液特性的变化，点胶质量得到了提高，但是点胶速度较慢，点胶量大小不易调节；蠕动式点胶是基于蠕动泵的泵送效应实现定量点胶，由于蠕动泵需要采用柔性泵管，故其承受的压力较低，实现高效率有一定困难。

有鉴于此，本发明人对点胶机构及点胶量的控制方法进行了深入的研究，遂有本案产生。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够精准控制点胶量、提高点胶质量的点胶机构及使用该点胶机构的点胶量控制方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种点胶机构，包括底板、安装在所述底板上的步进电机、与所述步进电机传动连接的滚珠丝杆、与所述滚珠丝杆配合的丝杆螺母、一端与所述丝杆螺母固定连接的柔性连接组件、与所述柔性连接组件的另一端固定连接的活塞杆、固定在所述活塞杆上的活塞以及固定连接在所述底板上的胶筒，所述活塞滑动连接在所述胶筒的圆柱形内腔中。

作为本发明的一种改进，所述底板上还设置有与所述滚珠丝杆平行布置的丝杆导轨和与所述活塞杆平行布置布置的活塞导轨，所述丝杆导轨上滑动连接有丝杆导块，所述丝杆导块固定连接在所述丝杆螺母上，所述活塞导轨上滑动连接有活塞导块，所述活塞导块固定连接在所述活塞杆上。

作为本发明的一种改进，所述丝杆导轨和所述活塞导轨分别有两根，两根所述丝杆导轨分别位于所述滚珠丝杆的两侧，两根所述活塞导轨分别位于所述活塞杆的两侧。

作为本发明的一种改进，所述胶筒上设置有圆柱形双组份补偿式点胶针管。

作为本发明的一种改进，所述滚珠丝杆的导程与所述滚珠丝杆的直径之比小于或等于0.1。

一种点胶量计量控制方法，采用上述的点胶机构对制品进行点胶，点胶时通过所述步进电机控制所述滚珠丝杆的转动角度控制实际点胶量；

在前一次点胶过程中，计量点胶前制件的质量M_pb和点胶后制件的质量M_pa，同时计量点胶前胶筒的质量M_cb和点胶后胶筒的重量M_ca，计算获得制件质量变化量△M_p＝M_pa-M_pb，胶筒质量变化量△M_c＝M_ca-M_cb，然后取最小值M_g＝min{△M_p，△M_c，(△M_p+△M_c)/2}，并计算获得点胶控制量△＝M_g-M_s，其中M_s为标准点胶量；在后一次点胶过程中，根据所述点胶控制量△调整所述实际点胶量。

采用上述技术方案，本发明具有以下有益效果

1、本发明通过步进电机的旋转角度准确控制出胶量，融合了螺杆式点胶机构与活塞式点胶机构的特点，利用胶筒的容积变化来准确控制出胶量，能够精准控制点胶量、提高点胶质量。

2、本发明点胶量计量控制方法可通过质量差远离准确测量并计算获得实际点胶量，并将其与标准点胶量进行比对调整点胶机构的点胶量，实现点胶量的定量控制，提高点胶质量。

附图说明

图1为本发明点胶机构的结构示意图。

图中标示对应如下：

10-底板； 20-步进电机；

30-滚珠丝杆； 31-丝杆导轨；

32-丝杆导块； 40-丝杆螺母；

50-柔性连接组件； 60-活塞杆；

61-活塞导轨； 62-活塞导块；

70-胶筒。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明。

如图1所示，本实施例提供一种点胶量计量控制方法，实现该方法所使用的点胶机需要具有能够准确控制点胶量的点胶机构，因此本实施例中也提供了一种具有能够准确控制点胶量的点胶机构，该点胶机构包括底板10、安装在底板10上的步进电机20、与步进电机20传动连接的滚珠丝杆30、与滚珠丝杆30配合的丝杆螺母40、一端与丝杆螺母40固定连接的柔性连接组件50、与柔性连接组件50的另一端固定连接的活塞杆60、固定在活塞杆60上的活塞(图中未示出)以及固定连接在底板10上的胶筒70，活塞滑动连接在胶筒70的圆柱形内腔中，且活塞上最好设置有两个以上的活塞环，形成双刮道或多刮道结构，这样可确保胶筒70内壁残留的胶液更少，提高点胶精度。

优选的，在本实施例中，底板10上还设置有与滚珠丝杆30平行布置的丝杆导轨31和与活塞杆60平行布置布置的活塞导轨61，丝杆导轨31上滑动连接有丝杆导块32，丝杆导块32固定连接在丝杆螺母40上，活塞导轨61上滑动连接有活塞导块62，活塞导块62固定连接在活塞杆60上，此外，丝杆导轨31和活塞导轨61分别有两根，两根丝杆导轨31分别位于滚珠丝杆30的两侧，两根活塞导轨61分别位于活塞杆60的两侧，通过这种双规约束，有助于提高丝杆螺母40期活塞杆60的运动精度。此外，滚珠丝杆30和活塞杆60最好位于同一直线上。通过步进电机20驱动滚珠丝杆30转动，进而推动活塞杆60运动，使得活塞挤压胶筒70内的胶液，实现点胶动作。

底板10最好为一体式安装板，这样有助于提高点胶机构的装配误差，进而提高点胶机构的整体稳定性和动作准确性。柔性连接组件50可以采用常规的球形铰链组件。

步进电机20需要根据活塞的运动行程进行选择，在本实施例中，选用步进角为1.8度的电机，该电机转一圈就有200个脉冲，同时该电机还配置有驱动器，驱动器可将步进角再分割成8等分，则电机每个步进就是1.8度÷8＝0.225度，转一圈就有1600个脉冲，有效确保了转角的位置精度。

滚珠丝杆30的轴向位移△x可根据以下公式计算获得：

在该公式中，△θ是转角；△s是对应△θ的弧长；L是导程，n是丝杠螺纹的头数。从该公式可以看出，通过控制弧长可以达到实际控制转角进而控制丝杠轴向位移的目的。

在常规的机械传动中，滚珠丝杆30的导程与滚珠丝杆30的直径之比ε通常大于或等于1/7，而在本实施例中，ε小于或等于0.1，当然，ε为正数，其值越小，丝杠上螺母单位转角在轴线方向上相对移动的距离就越小，即轴向相对移动越细腻。

胶筒70上设置有圆柱形双组份补偿式点胶针管，该针管可直接从市场上购买获得，此处不再详述。

此外，在本实施例中，点胶机的工作台和点胶机构的胶筒70上分别设置有称重传感器或电子秤，该传感器或电子秤可从市场上直接购买获得。

本实施例提供的点胶量计量控制方法，采用上述的点胶机构对制品进行点胶，点胶时通过步进电机20控制滚珠丝杆30的转动角度控制实际点胶量，具体的，胶筒流出的胶质量ΔM＝ρπr²Δx，其中，ρ是胶液的密度，r是胶筒70圆柱形内腔的直径。

以任一两次连续的点胶动作为例，在前一次点胶过程中，采用称重传感器或电子秤计量点胶前制件的质量M_pb和点胶后制件的质量M_pa，同时计量点胶前胶筒的质量M_cb和点胶后胶筒的重量M_ca，计算获得制件质量变化量△M_p＝M_pa-M_pb，胶筒质量变化量△M_c＝M_ca-M_cb，然后取最小值M_g＝min{△M_p，△M_c，(△M_p+△M_c)/2}，并计算获得点胶控制量△＝M_g-M_s，其中M_s为标准点胶量，标准点胶量为预设的理论值。在后一次点胶过程中，根据点胶控制量△调整实际点胶量，也即是通过步进电机20调整滚珠丝杆30的轴向位移△x。

本实施例的计量控制方法基于冗余技术的原理，利用质量差原理对点胶前后制件质量变化和胶筒在制件点胶前后质量变化进行运算，以精确计算点胶量；运用超小导程/直径比丝杠机构和柔性连接组件50，实现对点胶量的定量控制。本实施例提供的点胶机构还可实现点胶量可调的功能，即根据生产要求，可以改变丝杠导程/直径比以改变点胶量，具有结构新颖紧凑、稳定性好、工作精度高等特点。

上面结合附图对本发明做了详细的说明，但是本发明的实施方式并不仅限于上述实施方式，本领域技术人员根据现有技术可以对本发明做出各种变形，如将上述实施例中的称重传感器变更为压力传感器等，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种点胶量计量控制方法，其特征在于，采用点胶机构对制品进行点胶，所述点胶机构包括底板、安装在所述底板上的步进电机、与所述步进电机传动连接的滚珠丝杆、与所述滚珠丝杆配合的丝杆螺母、一端与所述丝杆螺母固定连接的柔性连接组件、与所述柔性连接组件的另一端固定连接的活塞杆、固定在所述活塞杆上的活塞以及固定连接在所述底板上的胶筒，所述活塞滑动连接在所述胶筒的圆柱形内腔中，点胶时通过所述步进电机控制所述滚珠丝杆的转动角度控制实际点胶量；

在前一次点胶过程中，计量点胶前制件的质量M_pb和点胶后制件的质量M_pa，同时计量点胶前胶筒的质量M_cb和点胶后胶筒的重量M_ca，计算获得制件质量变化量△M_p＝M_pa-M_pb，胶筒质量变化量△M_c＝M_ca-M_cb，然后取最小值M_g＝min{△M_p，△M_c，(△M_p+△M_c)/2}，并计算获得点胶控制量△＝M_g-M_s，其中M_s为标准点胶量；在后一次点胶过程中，根据所述点胶控制量△调整所述实际点胶量。

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