CN112718273A - 一种偏置式流体喷嘴 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种偏置式流体喷嘴，包括中心转轴、转轴头、偏置喷嘴主体段和偏置喷嘴出口段，中心转轴的前端连接转轴头，偏置喷嘴主体段的前端连接偏置喷嘴出口段，中心转轴插置于喷嘴主体段内腔中。流体在上游压力作用下于中心转轴和转轴头连接体与偏置喷嘴主体段和偏置喷嘴出口段连接体之间流通，并于偏置喷嘴出口段偏置流出，利用流体和固体相互作用操控中心转轴的运动，可实现非规则复杂可控射流流动。本发明能应用于粉末冶金、喷墨、喷涂、喷胶、焊接、印刷、快速成形等喷射工艺，利用喷嘴的非规则流动特点，产生复杂的喷射流体行为，使喷射效果多样化，可以做为传统喷射的补充，也可以形成独立的喷射工艺。

Description

一种偏置式流体喷嘴

技术领域

本发明涉及一类偏置式流体喷嘴。它能够产生多形状和非规则的复杂可控喷射。可以广泛应用于粉末冶金、喷墨、喷涂、复合材料制备、喷印、喷胶、焊接和燃烧等射流喷射领域。实现喷射的复杂化和多样化。

背景技术

本发明源于对半导体封装行业中胶液分配技术及喷射雾化冶金技术的工艺研究。

半导体封装胶液分配技术是微电子技术中重要的工艺，经过了几十年的发展，先后出现了各类技术，包括接触式点胶(contact dispensing)、大量式布胶(massdispensing)、非接触式点胶或称喷胶(non-contact dispensing/dispensingjet)等。目前，接触式点胶是最为常用的胶液分配技术，而非接触式点胶(喷胶)具有精度高、速度快等特点，被认为是半导体封装行业未来的胶液分配技术。

与半导体封装胶液分配技术更多强调的是对生成液滴和颗粒的尺度、频率、精度的可控和可操作性不同，喷射雾化生产大规模不同尺寸分布的金属液滴和颗粒。喷射雾化冶金技术已成为机电制造加工工业的重要支柱和非常有前途的产业。粉末冶金材料因节能、节材、规模化生产成本低、无需机械加工等优势,备受金属产品制造工业青睐，由其派生出来的热喷涂(thermal spraying，TS)、金属注射成形(metal injection molding，MIM)、金属快速成形(metal rapid prototyping，MRP)、表面贴装(surface mount technology，SMT)等技术更是得到蓬勃的发展。

发明内容

本发明的目的在于针对已有喷射技术存在的单一化倾向，提供一种偏置式流体喷嘴，可以复杂非规则的喷射效果。

为达到上述目的，本发明的构思是：

本发明为一种偏置式流体喷嘴，具有中心转轴。中心转轴是转动部件，由上游输入转矩，转速可以调节。中心转轴全部或部分可以有沿轴线的运动，运动通过上游传入或者在中心转轴部分段嵌入晶振或压电伸缩部件，其前端的位移运动是受控调节的。本发明偏置式流体喷嘴，具有转轴头。转轴头和偏置喷嘴主体段在中心转轴前端连接或者一体制造，并随之运动。根据具体的喷射尺寸、范围等要求，转轴头可以是非规则的形状，其上有纹理或螺纹结构。

本发明偏置式流体喷嘴具有偏置喷嘴主体段。偏置喷嘴主体段为壳体结构，通常固定于上游构件和中心转轴之间存在间隙，以方便流体通过，其中间隙不必然均匀。偏置喷嘴主体段的几何中心与中心转轴不必然重合。

本发明偏置式流体喷嘴具有偏置喷嘴出口段。偏置喷嘴出口段和偏置喷嘴主体段在偏置喷嘴主体段前端连接或者一体制造。偏置喷嘴出口段位置在转轴头附近，最大位置或高或低于转轴头顶端。偏置喷嘴出口段的出口截面不必然在同一平截面，也不必然和转轴头保持均匀间隙。

根据上述发明构思，本发明采用下述方案：

一种偏置式流体喷嘴，包括中心转轴、转轴头、偏置喷嘴主体段和偏置喷嘴出口段；所述中心转轴的前端连接转轴头，偏置喷嘴主体段的前端连接偏置喷嘴出口段；中心转轴插置于喷嘴主体段内腔中；流体在上游压力作用下于中心转轴和转轴头连接体与偏置喷嘴主体段和偏置喷嘴出口段连接体间隙之间流动通过，并于偏置喷嘴出口段偏置流出，在表面张力和流体流动作用下，操控中心转轴的运动，从而实现多样化、非规则和复杂但可控的流动行为。

优选地，所述中心转轴和转轴头操控中心转轴的运动，采用一体化制造或者通过其它连接方式，包括：插接、销接、焊接或螺栓连接；所述中心转轴是中心回转结构，但其形线或母线是直线或曲线，所述中心转轴和转轴头的表面为平滑或有凹凸纹理。

优选地，所述中心转轴由上游输入转矩，整体或局部能进行給定范围的轴向运动，这个运动是伸缩运动、周期振动或者给定波形的位移运动。

优选地，所述转轴头的形状是锥体、锥台、类球型或者为非回转结构形状。

优选地，所述偏置喷嘴主体段和偏置喷嘴出口段不必然是回转结构，与所述中心转轴和转轴头的连接体横截面几何中心不必然重合；所述偏置喷嘴出口段出口截面不必然在一个平截面上。

优选地，所述流体是固体颗粒流、液体、气体、胶体或者各态混合的流动体或者在压力下可流动的类固体或者类流体，其本构关系是牛顿流体或者非牛顿流体的。

优选地，偏置喷嘴组合了上述中心转轴、上述转轴头以及上述偏置喷嘴主体段和上述偏置喷嘴出口段。其中间的间隙通过流体。

优选地，在上述转轴头和上述偏置喷嘴出口段之间当上述流体经过时，通过表面张力和流固作用特殊行为，形成稳定的液体射流形状，从而获得复杂但可控的喷射效果，实现喷射的多样化。

针对以上的两个领域的设计，本发明提出了与现有技术截然相反的思路。无论是喷射雾化冶金技术还是半导体封装胶液分配，现有技术对喷射结果的规则性的要求都很高。半导体封装胶液分配要求严格控制液滴的尺寸和行为，对液滴的均匀性提出非常高的精度要求；喷射雾化冶金虽然不要求单一尺寸的液滴，但对液滴或者颗粒的尺寸分布有着同样苛刻的追求。对喷嘴的设计和参数控制和工况参数都有着严格的追求。本发明克服了现有技术的技术偏见，比如说喷射对称性：由于通常制作的工件是几何不规则的，缺少对称性，其实也没有必要削足适履，一定要求喷射也规则，比如在角落位置，喷射的圆点不可能填满角落。可以通过不规则的喷射来实现。这就是本发明的偏置式流体喷嘴出发点。本发明通过对喷嘴偏置结构和运动的设计，来产生多样化的喷射行为，能做为传统工艺的补充或者做为单独的喷射工艺，用以适应复杂喷射的需求。

本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：

1.本发明采用本发明和现有的喷嘴设计目标基本没有重合点，是反向设计的结果；

2.本发明主要是利用流体和固体的特殊相互作用，实现可控制的非规则射流喷射效果，实现射流喷射的复杂化和多样化；能做为现有技术的补充技术，也可以做为单独的喷射工艺。

附图说明

图1为本发明的同轴结构的偏置式流体喷嘴装置结构示意图。

图2为本发明的非同轴结构偏置式流体喷嘴装置结构示意图。

图3为本发明的具有存在直流高压电源的偏置式流体喷嘴装置结构示意图。

具体实施方式

本发明的优选实施例结合附图说明如下：

实施例一：

参见图1和图2，一种偏置式流体喷嘴，包括中心转轴1、转轴头3、偏置喷嘴主体段2和偏置喷嘴出口段4；所述中心转轴1的前端连接转轴头3，偏置喷嘴主体段2的前端连接偏置喷嘴出口段4；所述中心转轴1插置于喷嘴主体段2内腔中；流体5在上游压力作用下于中心转轴1和转轴头3连接体与偏置喷嘴主体段2和偏置喷嘴出口段4连接体间隙之间流动通过，并于偏置喷嘴出口段4偏置流出，在表面张力和流体流动作用下，操控中心转轴1的运动，从而实现多样化、非规则和复杂但可控的流动行为。

本实施例偏置式流体喷嘴通过不规则的喷射来实现和产生多样化的喷射行为，能做为传统工艺的补充或者做为单独的喷射工艺，用以适应复杂喷射的需求，可以复杂非规则的喷射效果。

实施例二：

本实施例与实施例一基本相同，特别之处如下：

所述中心转轴1和转轴头3操控中心转轴的运动，采用一体化制造或者通过其它连接方式，包括：插接、销接、焊接或螺栓连接；所述中心转轴1是中心回转结构，但其形线或母线是直线或曲线，所述中心转轴1和转轴头3的表面为平滑或有凹凸纹理。

所述中心转轴1由上游输入转矩，整体或局部能进行給定范围的轴向运动，这个运动是伸缩运动、周期振动或者给定波形的位移运动。

所述转轴头3的形状是锥体、锥台、类球型或者为非回转结构形状。

所述偏置喷嘴主体段2和偏置喷嘴出口段4不必然是回转结构，与所述中心转轴1和转轴头3的连接体横截面几何中心不必然重合；所述偏置喷嘴出口段4出口截面不必然在一个平截面上。

所述流体5是固体颗粒流、液体、气体、胶体或者各态混合的流动体或者在压力下可流动的类固体或者类流体，其本构关系是牛顿流体或者非牛顿流体的。

本实施例能利用流体和固体的特殊相互作用，实现可控制的非规则射流喷射效果，实现射流喷射的复杂化和多样化；能做为现有技术的补充技术，也可以做为单独的喷射工艺。

实施例三：

本实施例和上述实施例基本相同，特别之处在是：

参见图1，一种偏置式流体喷嘴包括中心转轴1、转轴头3、偏置喷嘴主体段2和偏置喷嘴出口段4，所述中心转轴1的前端连接转轴头3，偏置喷嘴主体段2的前端连接偏置喷嘴出口段4；流体5在上游压力作用下于中心转轴1和转轴头3连接体与偏置喷嘴主体段2和偏置喷嘴出口段4连接体之间流通，并于偏置喷嘴出口段4偏置流出，实现非规则复杂流动行为。

所述中心转轴1轴线存在轴线转动和轴线位移伸缩运动或者振动。

所述中心转轴1轴线和偏置喷嘴主体段2的几何中心重合。

所述转轴头3和是类椭球冠形状。

所述偏置喷嘴出口段4的出口端轮廓在斜切平面内。

本实施例利用流体和固体相互作用操控中心转轴的运动，可实现非规则复杂可控射流流动。本实施例装置能应用于粉末冶金、喷墨、喷涂、喷胶、焊接、印刷、快速成形等喷射工艺，利用喷嘴的非规则流动特点，产生复杂的喷射流体行为，使喷射效果多样化，可以做为传统喷射的补充，也可以形成独立的喷射工艺。

实施例四：

本实施例和上述实施例基本相同，特别之处在是：

参见图1和图2，所述中心转轴1轴线和偏置喷嘴主体段2的几何中心不重合。

所述转轴头3是针尖式的。

本实施例利用流体和固体的特殊相互作用，实现可控制的非规则射流喷射效果，实现射流喷射的复杂化和多样化。

实施例五：

本实施例和上述实施例基本相同，特别之处在是：

参见图1和图3，偏置式流体喷嘴其流体喷射的目的标靶是基板6。所述偏置式流体喷嘴和基板6之间存在直流高压电源7，以增加被喷射流体5的方向指向性或帮助生成分叉射流。利用流体和固体的特殊相互作用，实现可控制的非规则射流喷射效果，实现射流喷射的复杂化和多样化；能做为现有技术的补充技术，也可以做为单独的喷射工艺。

综合上述实施例可知，偏置式流体喷嘴的中心转轴的前端连接转轴头，偏置喷嘴主体段的前端连接偏置喷嘴出口段，中心转轴插置于喷嘴主体段内腔中。流体在上游压力作用下于中心转轴和转轴头连接体与偏置喷嘴主体段和偏置喷嘴出口段连接体之间流通，并于偏置喷嘴出口段偏置流出，利用流体和固体相互作用操控中心转轴的运动，可实现非规则复杂可控射流流动。上述实施例装置能应用于粉末冶金、喷墨、喷涂、喷胶、焊接、印刷、快速成形等喷射工艺，利用喷嘴的非规则流动特点，产生复杂的喷射流体行为，使喷射效果多样化，可以做为传统喷射的补充，也可以形成独立的喷射工艺。

上面对本发明实施例结合附图进行了说明，但本发明不限于上述实施例，还可以根据本发明的发明创造的目的做出多种变化，凡依据本发明技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合或简化，均应为等效的置换方式，只要符合本发明的发明目的，只要不背离本发明的技术原理和发明构思，都属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种偏置式流体喷嘴，包括中心转轴(1)、转轴头(3)、偏置喷嘴主体段(2)和偏置喷嘴出口段(4)，其特征在于：所述中心转轴(1)的前端连接转轴头(3)，偏置喷嘴主体段(2)的前端连接偏置喷嘴出口段(4)；所述中心转轴(1)插置于喷嘴主体段(2)内腔中；流体(5)在上游压力作用下于中心转轴(1)和转轴头(3)连接体与偏置喷嘴主体段(2)和偏置喷嘴出口段(4)连接体间隙之间流动通过，并于偏置喷嘴出口段(4)偏置流出，在表面张力和流体流动作用下，操控中心转轴(1)的运动，从而实现多样化、非规则和复杂但可控的流动行为。

2.权利要求1所述的偏置式流体喷嘴，其特征在于：所述中心转轴(1)和转轴头(3)操控中心转轴的运动，采用一体化制造或者通过其它连接方式，包括：插接、销接、焊接或螺栓连接；所述中心转轴(1)是中心回转结构，但其形线或母线是直线或曲线，所述中心转轴(1)和转轴头(3)的表面为平滑或有凹凸纹理。

3.权利要求1或2所述的偏置式流体喷嘴，其特征在于：所述中心转轴(1)由上游输入转矩，整体或局部能进行給定范围的轴向运动，这个运动是伸缩运动、周期振动或者给定波形的位移运动。

4.权利要求1或2所述的偏置式流体喷嘴，其特征在于：所述转轴头(3)的形状是锥体、锥台、类球型或者为非回转结构形状。

5.根据权利要求1所述的偏置式流体喷嘴，其特征在于：所述偏置喷嘴主体段(2)和偏置喷嘴出口段(4)不必然是回转结构，与所述中心转轴(1)和转轴头(3)的连接体横截面几何中心不必然重合；所述偏置喷嘴出口段(4)出口截面不必然在一个平截面上。

6.根据权利要求1所述的偏置式流体喷嘴，其特征在于：所述流体(5)是固体颗粒流、液体、气体、胶体或者各态混合的流动体或者在压力下可流动的类固体或者类流体，其本构关系是牛顿流体或者非牛顿流体的。

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