CN110833969A - 逆止阀隔断撞针式喷射点胶阀 - Google Patents

Abstract

逆止阀隔断撞针式喷射点胶阀，属机械技术领域。构造包括：喷嘴、撞针、逆止阀、逆止阀弹簧、支架体、活塞缸部、前容积腔、供液腔、进料口、控制电缆、撞针头部、驱动气缸或压电陶瓷元件或电磁铁等；当撞针在垂直导向的约束下进行上下运动，前容积腔由喷嘴、逆止阀及固定侧壁所组成可控密闭空间；逆止阀是由逆止阀弹簧推动，使得其靠紧前容积腔进料孔而密封前容积腔，而前容积腔进料孔直接联通活塞缸部，活塞缸部是供液腔、进料口的延伸部分，撞针头部作为活塞功能就使得活塞缸部的胶液产生高压而推开逆止阀向前容积腔供液，胶液滴就将从喷嘴的喷口喷出；整个过程全都是撞针与胶体的直接冲撞作用，在本发明的技术路线下，制造成本及使用成本都将极大地下降。

Description

逆止阀隔断撞针式喷射点胶阀

[所属领域]

本发明属机械技术领域,确切的将是涉及一种撞击式液力传播的非接触喷射形式的点胶阀。

[背景技术]

在工业产品封装过程中，喷射阀的使用已经越来越广泛。喷射阀将微量高粘度流体(焊剂、导电胶、环氧树脂和粘合剂等)喷射到工件(芯片、电子元件等)的合适位置，以实现元器件之间机械或电气的连接。在整个点胶机系统中点胶阀有着至关重要的作用，一个好的点胶阀控制着整个点胶的品质与成本。现有的喷射阀通常由喷嘴、撞针、供料部分、气缸和高速电磁阀或压电陶瓷驱动等组成，撞针与气缸活塞合为一体，撞针的上端抵触在导向杆的下端，导向杆上套设有弹簧。喷射阀工作时，在气压的作用下撞针和气缸活塞上移，同时推动导向杆向上移动，导向杆上移时压缩弹簧，使弹簧蓄能，流体进入供料部分后，关闭气压，撞针靠弹簧的弹力下行，冲击喷嘴上的流体，使其高速喷出，完成一个工作循环。

点胶阀的供料系统一般分气动和电动两种：

点胶阀由气缸、阀体和料缸三部分上下连接而成，气缸和阀体用先进密封材料隔开，避免胶水侵入气缸。料缸和气缸连接在点胶阀阀主体上，与气缸保证同心度。用电磁阀气动气缸运动，从而驱动中心杆上下运动，利用中心杆的上下运动达到对胶水的开启和关断作用。根据开启和关断的方式不同，从而分为：柱塞式点胶阀、顶针式点胶阀、提升式点胶阀、喷雾点胶阀、喷射点胶阀；开关方式不同，适用的流体也就不同，回吸式点胶阀采用向上运动关胶结构，使停胶同时瞬间回吸断胶，减少余留针头上的残胶，使点胶不产生漏滴、拉丝等现象。胶阀本体经铝合金阳极化处理，密封材料采用最新四氟材料，接触胶体部分均为耐腐蚀材料。

喷射非接触式点胶阀点胶原理详述：接触式点胶阀依靠点胶针头引导胶液与基板接触,延时一段时间使胶液浸润基板,然后点胶针头向上运动,胶液依靠和基板之间的黏性力与点胶针头分离,从而在基板上形成胶点。压电喷射阀点胶技术的最大特点是需要配置高精度的高度传感器,以准确控制针头下降和抬起的高度。非接触式点胶阀则以一定方式使胶液受到高压作用,由此获得足够大动能后以一定速度喷射到基板上,喷射胶液过程中,针头消除Z轴方向的位移。压电喷射阀的用途：压电喷射阀流体点胶技术是微电子封装中的一项关键技术,它可以构造形成点、线、面(涂敷)及各种图形,大量应用于芯片固定、封装倒扣和芯片涂敷。这项技术以受控的方式对流体进行精确分配,可将理想大小的流体(焊剂、导电胶、环氧树脂和粘合剂等)转移到工件(芯片、电子元件等)的合适位置,以实现元器件之间机械或电气的连接,该技术要求点胶系统操作性能好、点胶速度高且点出的胶点一致性好和精度高。目前,国内外都在研究能够适应多种流体材料,并具有更好柔性的点胶设备,使其能精确控制流体流量和胶点的位置,以获得均匀的胶点,同时实现对胶点的准确定位,以适应电子封装行业发展的需要。随着封装产业的发展,点胶技术也逐渐由接触式点胶向非接触式(喷射)点胶转变。过去的几十年里,接触式针头点胶研究已取得较大进展,能实现胶点的准确定位,并能获得直径小到100微米的胶点,但其点胶速度慢且胶点一致性较差；非接触式喷射点胶的出现,大大提高了流体材料分配的速度,喷射频率高,并且胶点均匀、一致性好。

压电喷射点胶阀工作原理详述：首先，胶体在材料进给系统的压力作用下向压电喷射点胶阀腔体填充完成，压电喷射点胶阀的第一步工作是将撞针从喷嘴底部斜面位置移开，让腔体补充到喷嘴区域，随着撞针向上运动，喷嘴腔的容积变大，这样腔体从进给系统流向喷嘴腔内，之后系统驱动力将撞针以设定的速度快速向喷嘴斜面位置移动。随着撞针向下运动，腔体内的胶液也在发生转移。与撞针接触的流体随着撞针向下运动，但也在撞针向下运动的同时，腔体内的胶液也在发生转移，但在撞针和胶液腔壁之间靠中位置的流体是向进给系统运动的。这一过程一直持续到撞针接近喷嘴斜面位置。在恰好接触到斜面之前，一定体积的胶液被卡在喷嘴斜面位置，并且只能经过喷嘴位置才能流动。这部分胶体受到的压力非常之高，一束胶体就这样从喷嘴发射出去，飞向工作基面，然而，这部分胶体的补充源已经被卡断，最终撞针与喷嘴斜面接触排空所包围的微量胶体，一滴胶滴也就形成。撞针的位移驱动是使用气缸或压电陶瓷：压电陶瓷喷射阀的压电驱动装置喷射点胶采用杠杆放大原理或液压放大原理将压电驱动装置的微小位移进行放大，然后驱动撞针与喷嘴阀座配合实现胶液的喷射。这种采用压电驱动装置喷射点胶的方式不仅实现了非接触式喷射点胶，还解决了空气动力源喷射点胶胶滴一致性不是很理想的问题，并且喷射频率zui高可以达到500Hz，大大提高了喷射速度。喷射量可精准到0.1nl，喷射胶点一致性高达99％。耐磨型的撞针以及喷嘴，以延长使用寿命，易于拆装清洗与维护。气缸驱动则是采用电磁阀驱动高压气体，完成对气缸的往复运动。

目前喷射非接触式点胶阀的成本极高：气动的50赫兹的撞针式喷射阀最低售价都在10000元人民币以上，压电动力的甚至高达60000--80000元人民币。

[发明内容]

本发明目的：

克服目前喷射非接触式点胶阀的极高成本缺陷：现有产品的喷射点胶阀的撞针头部与喷口之间采用直接撞击方式，撞击频繁及猛烈，首先是导致成本极高，其次是对加工精度及运行精度的要求也极高；对于一般的抗磨损的方式，在高频率的升降动作过程中很难保证导向杆和撞针始终位于同一轴线上，导向杆的轴线一旦与撞针的轴线发生偏斜，那么在导向杆向下抵触撞针时便会使撞针具有一个径向偏斜，该径向偏斜一方面会使撞针上的密封部件向一侧偏压，进而造成撞针与密封部件的摩擦力增大并加速密封部件的磨损，严重影响了使用寿命；另一方面则会使撞针下端与喷嘴发生径向偏斜，影响了喷胶方向和喷胶量及喷射方向，造成喷射精度较差，导致加工成本及耗材成本都很高。

本发明特点及宗旨：

提供一种逆止阀隔断撞针式喷射点胶阀，以克服现有撞针式喷射阀所存在的上述问题。具有降低对撞击原件的品质要求、放宽对撞针及喷嘴加工精度的要求、运行可靠等特点。

本发明的技术方案是：

逆止阀隔断撞针式喷射点胶阀的组要构造包括：喷嘴、撞针、逆止阀、逆止阀弹簧、支架体、活塞缸部、前容积腔、供液腔、进料口、控制电缆、撞针头部、驱动气缸或压电陶瓷元件或电磁铁等；支架体固定并保持着驱动气缸或压电陶瓷元件或电磁铁、前容积腔、供液腔、进料口、控制电缆、喷嘴等的相对安装位置，主要连接关系为：支架体固定并保持着驱动气缸或压电陶瓷元件或电磁铁位于阀体上部；前容积腔位于阀体下部，是由喷嘴、逆止阀及固定侧壁组成；逆止阀是由逆止阀弹簧推动，使得其靠紧前容积腔进料孔而密封前容积腔，而前容积腔进料孔直接联通活塞缸部，活塞缸部是供液腔、进料口的延伸部分；撞针在垂直导向的约束下进行上下运动，撞针头部作为活塞功能与活塞缸部配合；撞针被驱动气缸或压电陶瓷元件或电磁铁驱动，完成往复运动。

工作过程如下：胶体被背压驱动后首先填充满供液腔，随着撞针的上下往复运动，每当撞针头部向上抽离活塞缸部后，供液腔就向活塞缸部供液；当撞针头部的至上向下返回时，撞针头部作为活塞功能就使得活塞缸部的胶液产生高压而推开逆止阀向前容积腔供液(由于液体的不可压缩性)，高的液体压力将瞬间传至喷口处，这样，胶液滴就将从喷嘴的喷口喷出了；以上简述为：利用逆止阀隔断来保持喷嘴胶体，撞针前部充当活塞，不再直接撞击喷嘴喷口附近内壁区域，而是撞击被逆止阀隔断活塞缸部区域的液体；利用液压力推开逆止阀后，定量的胶体进入前容积腔再由喷口喷出，喷嘴往往是可以更换拆卸的独立部件。

撞针头部作为活塞在活塞缸部的行程决定着每一次撞击过程的排胶量，行程越大排胶量越大；撞针撞击活塞缸部液体的速度越高，所获得的喷口喷胶速率越大；的逆止阀的逆止弹力应该适中，弹力越大所需要撞针的撞击速度也就越大，过大则无法冲开逆止阀，过小则无法积累足够的喷射压力，因而逆止阀的逆止弹力应该选取为撞针的撞击的最大胶体压力值的80％--90％之间。

进一步：可以将撞针分为2体，分别为撞针下部和撞针上部，由弹簧推动撞针下部向上弹起使得撞针头部抽离活塞缸部；撞针上部下移并积累一定的动量后，再冲击撞针下部，使得其获得较大的速度。

本发明的有益效果：

完全摆脱了撞针与喷嘴硬碰硬的物理作用，整个过程全都是撞针与胶体的直接冲撞作用，在本发明的技术路线下，制造成本及使用成本都将极大地下降。

[附图说明]

图1撞针式逆止隔断喷射点胶阀构造示意图

图2分体撞针冲量式撞针方式示意图

标号说明：

(1)逆止阀球部

(2)逆止阀杆部

(3)逆止阀弹簧

(4)前容积腔

(5)前容积腔进料孔

(6)撞针头部

(7)撞针杆部

(8)撞针尾部

(9)活塞缸部

(10)喷嘴

(11)电磁铁

(12)行程调节螺母

(13)推针弹簧

(14)支架体体

(15)弹簧挡片

(16)控制电缆

(17)进料口

(18)供液腔

(19)喷射胶滴

(20)撞针下部

(21)撞针上部

(22)冲量

(23)锁紧点

(24)弹片

[实施案例]

以下结合附图就较佳实施例对本发明作进一步说明：

如图1所示：

支架体(14)连接电磁铁(11)、弹簧挡片(15)，并与前容积腔(4)、前容积腔进料孔(5)、供液腔(18)、喷嘴(10)、进料口(17)及活塞缸部(9)构成一个整体；逆止阀球部(1)与逆止阀杆部(2)刚性连接，逆止阀弹簧(3)一端锁紧在逆止阀杆部(2)的锁紧点(23)上，另一端抵在逆止阀杆部(2)上，这样被压缩的逆止阀弹簧(3)的弹力就将逆止阀球部(1)紧靠在前容积腔进料孔(5)上，由于逆止阀球部(1)的直径大于前容积腔进料孔(5)的直径，因而靠紧就可以起到隔离密封通道的作用。

撞针头部(6)、撞针杆部(7)与撞针尾部(8)是一个整体，推针弹簧(13)抵在与支架体固定在一起的弹簧挡片(15)与撞针杆部(7)的凸起之间，这样被压缩的推针弹簧(13)就会将撞针杆部(7)向下推动，旋动行程调节螺母(12)可以改变其相对于撞针杆部(7)的位置，就能限定的下降距离，进而控制撞针头部(6)深入前容积腔进料孔(5)的深度，起到调整喷射液滴(19)的体积(即：排量)的作用；控制电缆(16)是连接加热原件、电磁铁及传感器等器件的电缆。

工作原理：当电磁铁(11)不被通电时，在逆止阀弹簧(3)及推针弹簧(13)的伸长弹力的作用下，撞针头部(6)深入前容积腔进料孔(5)内，当电磁铁(11)吸合撞针尾部(8)时就像是汽车发动机的活塞与气缸的配合关系一样，撞针头部(6)的柱面部分与前容积腔进料孔(5)的柱面孔壁之间只有很小的配合间隙，由于逆止阀球部(1)紧靠在前容积腔进料孔(5)上的密封作用，储存在前容积腔(4)内的胶体不会自然流出，另一方面，供液腔(18)的胶体将填充由于撞针头部(6)的离开所造成的真空，进行向前容积腔进料孔(5)内补液；接着在电磁铁(11)断电后，推针弹簧(13)推动整个撞针向下运动，撞针头部(6)将撞击前容积腔进料孔(5)，使得孔内的胶体产生大的压力，该压力值足以顶开撞针头部(6)，使其下移而产生进液缝隙，胶体压力将传播到喷嘴(10)区域，产生喷射液滴(19)。

放置在撞针上(或放置在穿过结构侧壁的导向孔的导向杆上，弹簧一端触在固定构件上，另一端锁在该导向杆上，在弹簧保持压缩状态时，该端被锁紧，因而逆止阀球部能紧靠侧壁孔洞，达到密封的目的)的逆止阀弹簧将极大的减小前容积腔(4)的体积，逆止阀杆部穿过撞针头部上所开有的的孔洞。当被放置在前容积腔中时不利于减小前容积腔(4)的体积，小的前融料腔体积有利于液体压力的传播。

如图2所示：

整个工作过程与图1基本类似，由A----B----C顺序来完成；分体撞针冲量式的结构是将整个撞针分为2体，分别为：撞针下部(20)和撞针上部(21)，弹片(24)是约束撞针下部(20)向上弹起的弹簧；与图1的原理几乎一样，只是电磁铁吸合撞针上部(21)，当电磁铁断电释放撞针上部(21)下移并积累一定的动量后，再冲击撞针下部(20)，使得其获得较大的冲量(22)，系统效率更高。

Claims (3)

1.逆止阀隔断撞针式喷射点胶阀，其构造包括：喷嘴、撞针、逆止阀、逆止阀弹簧、支架体、活塞缸部、前容积腔、供液腔、进料口、控制电缆、撞针头部、驱动气缸或压电陶瓷元件或电磁铁等；支架体固定并保持着驱动气缸或压电陶瓷元件或电磁铁、前容积腔、供液腔、进料口、控制电缆、喷嘴等的相对安装位置，主要连接关系为：支架体固定并保持着驱动气缸或压电陶瓷元件或电磁铁位于阀体上部；前容积腔位于阀体下部；本发明的工作过程为：撞针在垂直导向的约束下进行上下运动，撞针头部作为活塞功能与活塞缸部配合；撞针被驱动气缸或压电陶瓷元件或电磁铁驱动，完成往复运动；随着撞针的上下往复运动，每当撞针头部向上抽离活塞缸部后，供液腔就向活塞缸部供液；当撞针头部的至上向下返回时，撞针头部作为活塞功能就使得活塞缸部的胶液产生高压而推开逆止阀向前容积腔供液，胶液滴就将从喷嘴的喷口喷出；其特征就在于：是前容积腔由喷嘴、逆止阀及固定侧壁所组成可控密闭空间；逆止阀是由逆止阀弹簧推动，使得其靠紧前容积腔进料孔而密封前容积腔，而前容积腔进料孔直接联通活塞缸部，活塞缸部是供液腔、进料口的延伸部分。

2.根据权利要求1逆止阀隔断撞针式喷射点胶阀中所述的撞针是一体化的或分体的，分体的撞针被分为撞针下部和撞针上部，由弹簧推动撞针下部向上弹起使得撞针头部抽离活塞缸部。

3.根据权利要求1逆止阀隔断撞针式喷射点胶阀中所述的逆止阀弹簧，该逆止阀弹簧被放置在撞针上，逆止阀杆部穿过撞针头部上所开有的的孔洞；或放置在穿过结构侧壁的导向孔上的导向杆上。

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