JP2016511352A - 温度感知型圧電ディスペンサー - Google Patents
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Abstract
Description
特に、半導体工程にはアンダーフィル(underfill)工程にディスペンサーが多く使われ、半導体素子のパッケージ内部をレジンで満たす用途にもディスペンサーが多く使われる。LED素子を製造する工程には、LED素子において、蛍光物質とレジンが混合された蛍光液をLEDチップに塗布する工程にディスペンサーが使われる。
ポンプの構造には、スクリューポンプ、リニアポンプなどの多様な種類が存在する。近年には、高速でディスペンシング作業を行うために、半導体工程などに圧電素子をアクチュエータとして使用する圧電ポンプが開発されて使われている。
特許文献1には、圧電素子が付着される多数の圧電アクチュエータが互いに異なる変位差を成して順次に連動して流体をポンピングさせる圧電ポンプの構造が開示されたことがある。
したがって、圧電アクチュエータの温度上昇を防止することができる構成を持つ圧電ポンプまたは圧電ディスペンサーが必要になった。
図1は本発明の一実施例による温度感知型圧電ディスペンサーの圧電ポンプの正面図、図2は図1に示した圧電ポンプの斜視図、図3は図1に示した圧電ポンプの側面図である。
図1〜図3を参照すれば、本実施例の温度感知型圧電ディスペンサーは、圧電ポンプ100、制御部200、及び冷却ポンプ70を備えている。圧電ポンプ100は、ポンプ胴体10、及びバルブ胴体20を備えている。
ポンプ胴体10とバルブ胴体20は、図1に示したように、ボルトによって着脱可能に結合される。
バルブ胴体20には、垂直方向に伸びるように形成されたバルブロッド40が挿設される。レバー30とバルブロッド40は互いに連結され、レバー30がヒンジ軸11に対して回転すれば、バルブロッド40は上下に昇降することになる。
レバー30に連結されたバルブロッド40はレバー30の回転によって貯留部22に対して昇降運動することになる。バルブロッド40が上昇してから下降しながらその下部に位置するノズル23に近接する方向に動けば、貯留部22の内部溶液を加圧することにより、ノズル23を通じて溶液が外部にディスペンシングされる。
まず、図1のようにポンプ胴体10、バルブ胴体20及びその他の構成部が組立てられた状態で、第1圧電アクチュエータ51及び第2圧電アクチュエータ52に電圧を印加する。バルブロッド40を下降させて溶液をノズル23を通じてディスペンシングするために、第2圧電アクチュエータ52に印加すべき電圧の50%の電圧を第1圧電アクチュエータ51及び第2圧電アクチュエータ52にそれぞれ印加する。図7に示すように、第1圧電アクチュエータ51及び第2圧電アクチュエータ52が同一長さに増えてその下端部がレバー30にそれぞれ接触することになる。
このような状態で、流入口21を通じて貯留部22に溶液を一定圧力で供給する。
このような状態で、溶液をディスペンシングする工程を始める。
第1圧電アクチュエータ51には100%、第2圧電アクチュエータ52には0%の電圧を印加すれば、第1圧電アクチュエータ51が膨張し、第2圧電アクチュエータ52が収縮することになる。図8に示すように、レバー30が反時計方向に回転するにつれてバルブロッド40が上昇することになる。この際、第2復帰手段64の作用によってレバー30の回転がもっと速かになる。参考として、図8は効果的な説明のためにレバー30の傾いた角度を実際より誇張して示すものである。
このように、第1圧電アクチュエータ51と第2圧電アクチュエータ52に交互に電圧を印加すれば、図8及び図9のようにバルブロッド40が繰り返し昇降しながら連続してノズル23を通じて溶液をディスペンシングすることになる。
第1圧電アクチュエータ51及び第2圧電アクチュエータ52の作動を制御する制御部200は、時間の経過に伴って多様な形態のパルス波形を持つ電圧を第1圧電アクチュエータ51及び第2圧電アクチュエータ52に印加することによってバルブロッド40の動特性を制御することができる。特に、両圧電アクチュエータ51、52をヒンジ軸11を挟んでそれぞれレバー30を作動させるように構成することで、バルブロッド40の下降運動だけでなく上昇運動までも制御することができるので、もっと早く溶液をディスペンシングすることができ、ディスペンシングされる溶液の量も正確に制御することが可能である。
また、このように圧電アクチュエータ51、52の温度が上昇することを防止することにより、バルブロッド40の動特性も一定に維持し、溶液のディスペンシング品質も維持することができる利点がある。さらに、圧電アクチュエータ51、52の使用寿命を延ばすことができる利点もある。
ディスペンシングすべき溶液の種類が変わる場合には、その溶液の粘度やその他の特性を考慮して設計された他のバルブ胴体20及びバルブロッド40に入れ替えて圧電ポンプ100を構成することで効果的に対応することができる利点がある。
例えば、前で説明した第1復帰手段63及び第2復帰手段64としてスプリングまたは空圧を用いる場合を例として説明したが、場合によっては液体の圧力を用いて第1復帰手段及び第2復帰手段を構成することも可能である。また、第1復帰手段及び第2復帰手段を備えていない圧電ポンプを構成することも可能である。
以下、図10を参照して本発明による温度感知型圧電ディスペンサーに使用される圧電ポンプの他の実施例について説明する。
Claims (9)
- 冷却流体が流れることができる冷却ラインが形成されたポンプ胴体;
前記ポンプ胴体に設置されたヒンジ軸に対して回転可能に設置されるレバー;
電圧が印加されれば長さが長くなりながら前記レバーを加圧して前記レバーを前記ヒンジ軸を中心に回転させるように、端部が前記レバーに接触可能に前記ポンプ胴体に設置される圧電アクチュエータ;
前記レバーの回転によって昇降運動するように前記レバーに連結されるバルブロッド;
前記バルブロッドの端部が挿入され、溶液が貯留される貯留部、前記貯留部に前記溶液が流入する流入口、及び前記バルブロッドの前記貯留部に対する進退によって前記貯留部の溶液を排出するノズルを備えるバルブ胴体;
前記圧電アクチュエータとポンプ胴体のいずれか一方に設置されて温度を測定する温度センサー;
前記ポンプ胴体の冷却ラインに冷却流体を供給する冷却ポンプ;及び
前記圧電アクチュエータを作動させ、前記温度センサーが感知した温度を受けて前記冷却ポンプを作動させる制御部;を含むことを特徴とする、温度感知型圧電ディスペンサー。 - 前記制御部は、前記温度センサーで感知した温度が予め設定された温度範囲を維持するように前記冷却ポンプの流量を調節することを特徴とする、請求項1に記載の温度感知型圧電ディスペンサー。
- 前記冷却流体は、空気、水及び冷却油のいずれか一つであることを特徴とする、請求項2に記載の温度感知型圧電ディスペンサー。
- 前記制御部は、前記温度センサーで感知された温度によって変わる前記圧電アクチュエータの作動変位を考慮して、前記圧電アクチュエータに印加される電流の電圧と周波数の中で少なくとも一方を調節することを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載の温度感知型圧電ディスペンサー。
- 前記圧電アクチュエータは二つ(第1圧電アクチュエータ及び第2圧電アクチュエータ)を含み、
前記第1圧電アクチュエータと第2圧電アクチュエータは、前記制御部によって電圧が印加されれば、前記レバーを前記ヒンジ軸を中心に互いに反対方向に回転させるように、前記ポンプ胴体に設置されることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載の温度感知型圧電ディスペンサー。 - 前記第1圧電アクチュエータと第2圧電アクチュエータは、前記ポンプ胴体のヒンジ軸を挟んで互いに平行に配置されることを特徴とする、請求項5に記載の温度感知型圧電ディスペンサー。
- 前記第1圧電アクチュエータと第2圧電アクチュエータは前記レバーを挟んで互いに向かい合うように配置されることを特徴とする、請求項5に記載の温度感知型圧電ディスペンサー。
- 前記第1圧電アクチュエータを収縮させる方向に前記第1圧電アクチュエータに力を加える第1復帰手段;及び
前記第2圧電アクチュエータを収縮させる方向に前記第2圧電アクチュエータに力を加える第2復帰手段;をさらに含むことを特徴とする、請求項5に記載の温度感知型圧電ディスペンサー。 - 前記第1復帰手段及び第2復帰手段は、前記ポンプ胴体に設置されて前記第1圧電アクチュエータ及び第2圧電アクチュエータに弾性力を加えるスプリングであることを特徴とする、請求項8に記載の温度感知型圧電ディスペンサー。
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