一種高粘度膠液噴射點膠質量提升方法及點膠裝置與流程

本發明涉及微電子封裝技術領域，更進一步地涉及一種高粘度膠液噴射點膠質量提升方法及點膠裝置。

背景技術：

液體點膠技術是微電子封裝領域的一項關鍵技術，該技術以特定的方式對流體進行精確的分配，可以將理想大小的流體轉移到工件上合適的位置，構造出點、線、面等形式的各種圖案，實現元器件之間的機械連接或電氣連接。

噴射點膠不依靠重力或表面張力分離流體，而是通過向流體上施加一個足夠大的力，使流體自動分離噴射，點膠的速度大大提高。由于具有非接觸性和高效性，噴射點膠技術得到了越來越廣泛的應用。由于理論研究和實踐應用還不夠深入，在實際生產操作過程中還存在許多問題。主要問題在于：粘度適用范圍小，連接工作過程中高粘度膠液噴射困難、噴射速度不穩定。

高粘度的膠液內部分子結合力大，不易被拉斷分離，而且高粘度膠液和噴射腔體表面充分接觸，在較大壓力作用下，相對運動時會產生較大且復雜的摩擦阻力，不利于高粘度膠液在腔體內流動，高粘度膠液的結合力、粘滯阻力比較大且復雜，使得膠液噴射的速度不僅難以參數化控制，還極易受到影響變得不穩定，如圖6A所示，箭頭表示傳統的點膠頭的移動方向，點膠的大小和質量不穩定。膠液不僅難以分離，還容易阻塞噴射腔體、清洗不便，增加了維護清洗成本，效率低下。

因此，對于本領域的技術人員來說，如何設計一種能夠提高噴射點膠質量的方法，是目前需要解決的技術問題。

技術實現要素：

本發明提供一種高粘度膠液噴射點膠質量提升方法及點膠裝置，有效地增大了驅動高粘度膠液流動的外力，使得作用在高粘度膠液的作用力方向更一致地指向噴射口，高粘度膠液更容易以高速且穩定的狀態噴射出去，解決現階段技術高粘度膠液噴射困難的難題，同時提高噴射點膠的效率。具體方案如下：

一種高粘度膠液噴射點膠質量提升方法，包括：

將閥座的噴嘴腔和閥體的內壁進行清洗；

在所述噴嘴腔內壁和所述閥體的內壁鍍含銅微米層；

在所述含銅微納米層上進行電化學鍍，得到硫化銅納米層；

將所述硫化銅納米層進行超疏化處理。

可選地，所述清洗過程包括：

在500℃環境下，用0.3-0.5mol/L的H₂SO₄溶液對所述噴嘴腔和所述閥體的內壁進行清洗。

可選地，所述鍍含銅微米層過程包括：

在室溫環境下，將所述噴嘴腔和所述閥體的內壁浸入銅液中進行化學反應。

可選地，所述電化學鍍過程包括：

將所述閥座和所述閥體上設置的所述含銅微米層置于150℃的含硫蒸汽環境中10min，進行電化學反應得到硫化銅納米層。

可選地，所述超疏化處理過程包括：

在室溫條件下、將硫化銅納米層放置在流量為0.6cm³/min的臭氧系統處理30min，后將處理好的表面置于氟硅烷溶液30min，取出后用乙烷和乙醇各清洗一次；在120℃的環境中進行時長為20min的聚合過程。

此外，本發明還提供一種點膠裝置，包括通過驅動裝置帶動往復運動的閥桿，所述閥桿伸入閥體內、并通過所述閥體限位滑動；所述閥體的端部可拆卸設置閥座，所述閥座開設用于噴射膠液噴射嘴，所述閥體的側壁上設置通過供膠裝置提供膠液的供膠口；所述閥座與所述閥桿形成的噴嘴腔的內壁上以及所述閥體靠近所述噴嘴腔的內壁上設置用于與膠液接觸的硫化銅納米層。

可選地，所述閥桿為由上向下尺寸縮小的階梯狀的圓柱體，所述閥體內腔為與所述閥桿配合的階梯狀圓柱腔體。

可選地，所述噴射嘴的入口處為圓錐面，錐度為100～130度。

可選地，所述閥體與所述閥座采用螺紋連接，所述閥座上設置內螺紋，所述閥體上設置外螺紋。

可選地，所述閥體與所述閥座均為不銹鋼結構。

本發明提供了一種高粘度膠液噴射點膠質量提升方法包括：清洗、鍍含銅微米層、電化學鍍和超疏化處理等過程。將閥座的噴嘴腔和閥體的內壁進行清洗，獲得良好的加工基底；在噴嘴腔內壁和閥體的內壁鍍含銅微米層；在含銅微納米層上進行電化學鍍，得到硫化銅納米層；將硫化銅納米層進行超疏化處理，改善硫化銅納米層的結構特性，提高硫化銅納米層與基底結構的結合性能，通過納米涂層改善與高粘度膠液的粘滯阻力。

當高粘度膠液與腔體壁發生相對運動時，會有流動方向上的驅動力和阻礙其流動的粘滯阻力，以及流動方向的垂直方向上的壓力產生。通過特殊的硫化銅納米結構，利用其對高粘度膠液的超疏性質，改變高粘度膠液和腔體壁的浸潤性，減少兩者的接觸面積，可以有效地降低膠液液滴在流動方向上的粘滯阻力，因而在驅動力不變的條件下，增大流動方向上的驅動合力，有效地增大了驅動高粘度膠液流動的外力，使得作用在高粘度膠液的作用力方向更一致地指向噴射口，高粘度膠液更容易以高速且穩定的狀態噴射出去，解決現階段技術高粘度膠液噴射困難的難題，同時提高噴射點膠的效率。

本發明還提供一種點膠裝置，包括通過驅動裝置帶動往復運動的閥桿，閥桿伸入閥體內、并通過閥體限位滑動；閥體的端部可拆卸設置閥座，閥座開設用于噴射膠液噴射嘴，閥體的側壁上設置通過供膠裝置提供膠液的供膠口；閥座與閥桿形成的噴嘴腔的內壁上以及閥體靠近噴嘴腔的內壁上設置用于與膠液接觸的硫化銅納米層。可以實現相同的技術效果。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明所提供的高粘度膠液噴射點膠質量提升方法的流程圖；

圖2為本發明提供的點膠裝置的剖面結構圖；

圖3A為傳統的點膠頭內高粘度膠液和內壁的接觸情況示意圖；

圖3B為本發明提供的點膠裝置內高粘度膠液和內壁的接觸情況示意圖；

圖4A為傳統結構高粘度膠液在腔體壁上的受力情況示意圖；

圖4B為本發明提供的點膠裝置在腔體壁上的受力特性示意圖；

圖5A為高粘度膠液在傳統的點膠頭宏觀受力特性示意圖；

圖5B為高粘度膠液在本發明提供的點膠裝置宏觀受力特性示意圖；

圖6A為傳統的點膠頭點膠成型效果示意圖；

圖6B為本發明提供的點膠裝置點膠成型效果示意圖。

其中包括：

閥桿1、閥體2、供膠口21、閥座3、噴嘴腔31、噴射嘴32、硫化銅納米層4、驅動裝置5、供膠裝置6。

具體實施方式

本發明的核心在于提供一種高粘度膠液噴射點膠質量提升方法及點膠裝置，通過內壁表面的硫化銅納米結構對高粘度膠液的超疏性質有效地增大了驅動高粘度膠液流動的外力，使得作用在高粘度膠液的作用力方向更一致地指向噴射口，高粘度膠液更容易以高速且穩定的狀態噴射出去，解決現階段技術高粘度膠液噴射困難的難題，同時提高噴射點膠的效率。

為了使本領域的技術人員更好地理解本發明的技術方案，下面將結合附圖及具體的實施方式，對本申請的高粘度膠液噴射點膠質量提升方法及點膠裝置進行詳細的介紹說明。

如圖1所示，為本發明所提供的高粘度膠液噴射點膠質量提升方法的流程圖。本發明所提供的高粘度膠液噴射點膠質量提升方法，包括清洗、鍍含銅微米層、電化學鍍硫化銅納米層4、超疏化處理等過程。本方法所針對的結構包括閥座3的噴嘴腔31和閥體2，這樣分體的結構是點膠口的一種具體設置方式，若為一體式結構僅需在其中一個腔內壁上處理。

先進行步驟S1：將閥座3的噴嘴腔31和閥體2的內壁進行清洗，獲得良好的加工表面。接著進行步驟S2：在清洗過的噴嘴腔31內壁和閥體2的內壁鍍含銅微米層。再進行步驟S3：在含銅微米層上進行電化學鍍，得到硫化銅納米層4。最后進行步驟S4：將硫化銅納米層4進行超疏化處理，提高硫化銅納米層4與基底的結合性能。

當高粘度膠液與腔體壁發生相對運動時，會有流動方向上的驅動力和阻礙其流動的粘滯阻力，以及流動方向的垂直方向上的壓力產生。通過特殊的硫化銅納米結構，利用其對高粘度膠液的超疏性質，改變高粘度膠液和腔體壁的浸潤性，減少兩者的接觸面積，可以有效地降低膠液液滴在流動方向上的粘滯阻力，因而在驅動力不變的條件下，增大流動方向上的驅動合力，有效地增大了驅動高粘度膠液流動的外力，使得作用在高粘度膠液的作用力方向更一致地指向噴射口，高粘度膠液更容易以高速且穩定的狀態噴射出去，解決現階段技術高粘度膠液噴射困難的難題，同時提高噴射點膠的效率。

在上述基礎上，本發明的清洗過程包括：在500℃環境下，用0.3-0.5mol/L的H₂SO₄溶液對噴嘴腔31和閥體2的內壁進行清洗。經過高溫酸洗，清潔效果更加徹底。

進一步，鍍含銅微米層過程包括：在室溫環境下，將噴嘴腔31和閥體2的內壁浸入銅液中進行化學反應。以噴嘴腔31和閥體2為基底，進行非電化學鍍獲得含銅的微米結構。在反應時間相同時，通過控制Cu²⁺的比例控制銅鍍層的厚度。

經過鍍含銅微米層過程后進行電化學鍍，其過程包括：將閥座3和閥體2置于含硫蒸汽環境，具體地是將設置的含銅微米層置于150℃的含硫蒸汽環境中10min，經過誘導其進行電化學反應得到硫化銅納米層4。蒸鍍的時間越長，硫化銅納米層4的表面粗糙度越大，通過控制蒸鍍的時長控制硫化銅納米層4的粗糙度。

進一步，超疏化處理過程包括：在室溫條件下、將硫化銅納米層4放置在流量為0.6cm³/min的臭氧系統處理30min，接著將處理好的表面置于氟硅烷溶液30min，取出后用乙烷和乙醇各清洗一次；最后在120℃的環境中進行時長為20min的聚合過程。通過超疏化處理改善硫化銅納米層4的結構特性，提高硫化銅納米層4與基底的結合性能。

如圖2所示，本發明還提供一種點膠裝置，包括閥桿1、閥體2、閥座3等結構。閥桿1通過驅動裝置5帶動作往復直線運動，閥桿1的一端伸入閥體2內、并通過閥體2限位滑動；閥體2的端部可拆卸設置閥座3，閥座3的一端開設用于噴射膠液的噴射嘴32。閥體2的側壁上設置供膠口21，通過供膠裝置6向供膠口21中提供膠液。閥座3與閥桿1形成的噴嘴腔31的內壁上以及閥體2靠近噴嘴腔31的內壁上設置用于與膠液接觸的硫化銅納米層4，膠液在閥桿1與硫化銅納米層4之間受到擠壓，從噴射嘴32向外噴出。如圖3A與圖3B所示，分別表示傳統的點膠頭內壁與本發明提供的點膠裝置內壁的狀態圖，其中硫化銅納米層4以齒狀結構表示。

在上述基礎上，閥桿1為由上向下尺寸縮小的階梯狀的圓柱體，閥體2內腔為與閥桿1配合的階梯狀圓柱腔體。閥體2對閥桿1的運動不會造成阻礙。

噴射嘴32的入口處為圓錐面，錐度為100～130度，更優選地設置為120度。閥桿1端部為球面，擠壓時與圓錐面接觸，將膠液截斷。該配合形式密合性良好，加工簡單，其密合性不易受到閥桿角度的影響。

閥體2與閥座3采用螺紋連接，閥座3上設置內螺紋，閥體2上設置外螺紋。閥體2與閥座3的外壁及內壁均齊平，外表平滑一致。這種分體式的結構是一種優選的方案，可以更換閥座3以調整噴射嘴32的尺寸，若閥體2與閥座3為一體式的結構也是可以的。

閥體2與所述閥座3均為不銹鋼結構，便于硫化銅納米結構表面的蒸鍍和獲得較好的結合性能。

本發明所提供的點膠裝置設置有硫化銅納米結構，表面之間的距離非常小，納米結構之間的空隙很難被高粘度膠液浸入，接觸角達超過160°，并且具有較低的滯后接觸角，具有十分穩定的超疏性質，減阻效果十分優良。且與腔體的結合性能良好，機械穩定性高，該納米結構加工工藝簡單，加工精度高，可調節性好。

本發明提供點膠裝置在使用時包括三個階段，分別為供膠階段、噴射階段和關閉階段。

1)供膠階段：閥桿1的端部與閥座3的錐面接觸，噴射嘴32處于關閉狀態，供膠裝置6通過供膠口21進行填膠動作，使閥桿1與閥座3、閥桿1與閥體2之間的間隙均勻充滿高粘度膠液，并產生一定的壓力，使膠液處于合適的待噴射狀態。

2)噴射階段：閥桿1在驅動裝置5的驅動下，向上做定距離的直線運動，此時噴射嘴32被打開，膠液在合適的壓力作用下沖出噴射嘴32，在噴射嘴32的引導下，形成一段具有穩定速度的流射。

3)關閉階段：噴射嘴32被打開一段時間后，閥桿1在驅動裝置5驅動下，下降到供膠階段所處的位置，噴射嘴32關閉，流射隨即被切斷，在上一階段噴射處流射以一定的速度和體積飛離噴射嘴32到達基板。

重復1)～3)三個階段進行連續噴射點膠作業。

納米結構改變高粘度膠液運動特性的過程發生在上述的噴射階段2)，具體是閥桿1被驅動裝置5驅動上升，高粘度膠液在壓力的作用下，通過閥桿1的間隙流動的過程中，其微觀作用原理如圖4A與圖4B所示，分別為傳統結構與本發明提供的點膠裝置的在腔體壁上的受力特性示意圖。當高粘度膠液與腔體壁發生相對運動時，會有流動方向上的驅動力和阻礙其流動的粘滯阻力，以及流動方向的垂直方向上的壓力產生。通過硫化銅納米結構，利用其對高粘度膠液的超疏性質，改變高粘度膠液和腔體壁的浸潤性，減少兩者的接觸面積，在壓力F1不變的條件下，可以有效地降低膠液液滴在流動方向上的粘滯阻力，因而在驅動力不變的條件下，增大流動方向上的驅動合力F2，具體表現在總合力F與流動方向上的驅動合力F2的夾角變小，即圖4A和圖4B所示的α>β，通過三角形的正弦公式可以得到，流動方向上的F2(α)<F2(β)，有效地增大了驅動高粘度膠液流動的外力，其宏觀作用效果如圖5A與圖5B所示，分別為傳統的點膠頭與本發明提供的點膠裝置宏觀受力特性示意圖。本發明的點膠裝置作用在高粘度膠液的作用力方向更一致地指向噴射口，使得高粘度膠液更容易以一種高速且速度穩定的狀態噴射出去，解決現階段技術高粘度膠液噴射困難的難題，同時提高噴射點膠的效率。如圖6A與圖6B所示，分別表示傳統的點膠頭與本發明提供的點膠裝置的成型效果示意圖。采用本發明的點膠裝置能夠實現均勻一致的點膠效果。

對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理，可以在不脫離本發明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。