專利名稱：超微量點膠裝置及方法
技術領域：
本發明涉及點膠技術領域，尤其涉及一種用于微裝配的超微量點膠裝置及方法。
背景技術：
點膠技術的應用范圍很廣，從半導體封裝工業、集成電路產業、SMT/PCB裝配業到 一般性工業的焊接、注涂和密封點膠，點膠技術都起著至關重要的作用。目前發展出來的點 膠技術按針頭是否與基板相接觸可以分為接觸式點膠和非接觸式點膠，接觸式點膠包括時 間-壓力式、螺旋泵式、活塞式和針式轉印技術。噴射點膠是近幾年發展起來的非接觸點膠 技術。傳統的接觸式點膠方法在膠量的控制方面存在著不足，難以做到一致性較高的點樣， 如時間-壓力式和針式轉印式；螺旋泵式和活塞式點膠雖然能夠得到一致性較好的點樣， 但精確調整比較繁瑣，價格昂貴且清洗復雜。傳統的接觸式點膠方法所采用的針管是不能 更換的，只能通過調節膠液或是點膠機本身的參數來對點樣的大小進行控制，這樣就在一 定程度上限制了點樣的直徑范圍。噴射方式點膠雖然具有點樣速度快，點樣一致性好的優 點，但必須有控溫裝置，需要控制膠體粘度的變化，且很難適用于膠液黏度大的情況。目前 德國開發的微量非接觸式點膠機，處于世界領先地位，所能實現點樣的最小直徑達到IOOum 至350um，但當膠液的黏度變大時，無法控制微量點膠。關于非接觸式最小注射量達到幾個 fl的微量點膠方法國內外文獻均未有記載。隨著微裝配部件的尺寸越來越小，要求更小 容量的點膠技術來滿足需要。本發明提出的方法，既可以實現接觸式超微量點膠，也可以 實現非接觸式超微量點膠；通過改變移液針先端的尺寸，控制移液針吸附的微小液滴與點 膠面的相對接觸量，容易控制膠斑的大小，解決了目前微點膠中不能實現最小注射量fl點 膠問題，最小膠斑直徑可以達到幾個um;根據膠液黏度，匹配不同的玻璃微管、移液針的尺 寸，控制吸附于移液針先端的微液滴與點膠面的接觸量，可以實現各種粘度膠液的超微量 點膠，解決了現有技術膠液黏度適用范圍小的缺點；移液針，玻璃微管可以簡單地更換，解 決現有點膠方法維護繁瑣的問題；本方法可以用于空間各個方向的點膠，解決了現有方法 使用方向范圍小的缺點。
發明內容
本發明目的在于克服現有技術存在的上述不足，提供超微量點膠裝置及方法，具 體技術方案如下。超微量點膠裝置，包括玻璃微管、膠液和位于玻璃微管中并能移動穿過膠液的移 液針，玻璃微管內裝有所述膠液。上述的超微量點膠裝置中，所述玻璃微管的先端為圓臺形；玻璃微管下端細，上端 粗，且上端與下端的內徑之比為3:2，玻璃微管的長度為lcm-2cm;玻璃微管的先端內徑為 100 μ m -200 μ m。上述的超微量點膠裝置中，所述移液針的軸向中心線與玻璃微管的軸向中心線 重合，且移液針的直徑與玻璃微管下端的內徑之比為1 :2 1 :10 ；移液針的直徑約為5μm-ΙΟΟμ m，根據膠斑的尺寸要求選定。上述的超微量點膠裝置中，所述移液針穿過膠液的一端為先端，先端表面與點膠 面平行。上述的超微量點膠裝置中，還包括用于夾持玻璃微管的夾持塊、用于調整玻璃微 管先端與點膠面之間距離的粗調移動定位單元、用于調節移液針相對于夾持塊上下微動的 精密微移動單元和用于檢測移液針與點膠面之間的微小距離的攝像頭，玻璃微管通過夾持 塊固接在粗調移動定位單元上，粗調移動定位單元滑動安裝在豎直固定桿上，移液針固接 在精密微移動單元上，精密移動單元固接在夾持塊上。精密移動單元帶動移液針相對于夾 塊上下微動，實現連續的點膠運動。超微量點膠方法，其通過控制移液針穿過裝有膠液的玻璃微管，移液針先端吸附 微小液滴，當移液針先端靠近點膠面時，移液針先端的微小液滴與點膠面接觸，微小液滴涂 在點膠面上，移液針離開點膠面后，微小液滴的一部分殘留在點膠面上，實現超微量點膠。上述的超微量點膠方法中，通過改變移液針的直徑，實現對膠斑尺寸的控制。上述的超微量點膠方法中，通過改變移液針先端吸附的微小液滴與點膠面之間的 微小接觸程度距離，實現膠斑尺寸的超微量調整。上述的超微量點膠方法中，移液針和玻璃微管軸向移動分別由獨立的精密移動單 元和粗調移動定位單元控制。上述的超微量點膠方法中，所述移液針往復運動的頻率約為1Hz。上述的一種超微量點膠的方法中，移液針先端表面與點膠面平行。通過改變玻璃 微管的內徑，可以適應不同黏度的膠液。與現有技術相比，本發明具有顯著的優點
(1)既可以實現接觸式超微量點膠，也可以實現非接觸式超微量點膠。(2)可以實現超微量點膠，最小注射量可以達到10fl，最小膠斑可以達到幾個um。(3)容易控制膠斑的大小。(4)適用膠液黏度范圍大。(5)可以適用于空間各個方向的點膠。( 6 )移液針、玻璃微管可以簡單地更換，維護方便。
圖1為實施方式中一種超微量點膠方法示意圖。圖2為圖1所示方法用于水平點膠面時的點膠方法流程示意圖。圖3為圖1所示方法用于傾斜點膠面時的點膠方法流程示意圖。圖4為點膠系統的整體結構示意圖。
具體實施例方式以下結合附圖對本發明的具體實施作進一步介紹，但本發明的實施和保護范圍不 限于此。圖1所示為一種超微量點膠裝置，包括移液針1、玻璃微管2、膠液3 ；在點膠過程 中，移液針1安裝在玻璃微管2內，玻璃微管2內盛入膠液3，移液針1可以穿過膠液上下移動。所述玻璃微管2的先端為圓臺形，其中下端細，上端粗，且粗細內徑之比約為3 :2，玻璃 微管的長度約為Icm 2cm。所述移液針1的直徑與玻璃微管2朝向點膠面4的一端的內 徑之比約為1 :2 1 :10。所述移液針1的軸向中心線始終與玻璃微管2的軸向中心線重合。
點膠方法采用移液針穿過玻璃微管內的膠液時，移液針先端吸附的微小液滴，當 移液針靠近點膠面時，移液針先端的微小液滴與點膠面接觸，移液針1先端表面與點膠面 4平行，由于點膠面和液體之間的界面張力，微小液滴涂在點膠面上，移液針離開點膠面后， 微小液滴的一部分殘留在點膠面上，實現超微量點膠。點膠方法中，所述移液針1來回往復 運動的頻率約為1HZ，通過改變移液針1的直徑，實現膠斑的尺寸的控制；通過調整移液針1 先端與點膠面4之間的相對微小距離，可以實現膠斑尺寸的超微量調整。圖4為點膠系統的整體結構示意圖，玻璃微管通過夾持塊固接在粗調移動定位單 元6上，粗調移動定位單元安裝在豎直固定桿(金屬桿9)上，粗調移動定位單元6能相對金 屬桿9移動從而帶動整個超微量點膠裝置上下移動，用來調整玻璃微管先端與點膠面之間 的距離。移液針固接在精密微移動單元(可以選用日本中央精機的電動式精密微動平臺系 列，比如ALZ-301-HM等)5上，精密移動單元5固接在夾持塊7上，精密移動單元5帶動移 液針相對于夾塊7上下微動，實現連續的點膠運動。
圖2所示為圖1所示的超微量點膠方法用于水平點膠面時的流程示意圖；利用本發明 進行超微量點膠主要分為以下步驟
(1)利用毛細管現象，在玻璃微管2中充填膠液。如圖2中a所示，調整點膠裝置，使其玻璃微管2的軸向中心線與點膠面4垂直。(2)通過調整圖4所示的粗調移動定位單元6在金屬桿9上的位置，使玻璃微管先 端與點膠表面的距離約為2mm處，并保證玻璃微管先端與涂膠面的距離不變，如圖2中b所示。(3)根據膠斑的尺寸要求，通過圖4所示的精密移動單元5控制移液針軸向向下移 動靠近點膠面，調整移液針先端與點膠面之間的微小距離，通過圖4所示的位于點膠面側 邊的高倍攝像頭10檢測移液針先端與點膠面之間的微小距離，從而控制吸附在移液針先 端的微小液滴與點膠面的接觸量，滿足膠斑和點膠量的要求。如圖2中c所示，
(4)如圖2中d所示，控制移液針軸向移動遠離點膠面，移液針先端的微小液滴的一部 分殘留在點膠面上，實現超微量點膠。(5)重復步驟(2) (4)，可以完成點膠面4內多個目標點膠位置的點膠。圖3所示為圖1所示的超微量點膠方法用于傾斜點膠面時的流程示意圖；通過調 整圖4所示的轉動副8的角度，令點膠裝置傾斜，使移液針垂直于點膠平面。采用類似于圖 2所述的步驟(1廣(5)，實現在傾斜點膠面上的點膠。由于膠液與玻璃微管的毛細作用，膠 液將停留在玻璃微管的出口處，而并非從玻璃微管中流出。本發明采用移液針穿過玻璃微管內的膠液時，移液針先端吸附的微小液滴實現超 微量點膠，最小注射量可以達到10fl。本發明提出的方法簡單易行，即可以實現接觸式超微 量點膠，也可以實現非接觸式超微量點膠，且適用的粘度范圍廣；通過調整移液針先端的直 徑尺寸容易地改變膠斑的大小，實現點膠量的控制；通過控制移液針先端與點膠面的微小距離，可以實現膠斑的微調整；通過改變轉動副的轉動角度，可以使得點膠針在整個二維平 面內都能實現微量的點膠，有效地解決了現有點膠方法難于實現超微量點膠，維護困難等 缺點。
權利要求
1.超微量點膠裝置，其特征在于包括玻璃微管、膠液和位于玻璃微管中并能移動穿過 膠液的移液針，玻璃微管內裝有所述膠液。
2.根據權利要求1所述的超微量點膠裝置，其特征在于所述玻璃微管的先端為圓 臺形；玻璃微管下端細，上端粗，且上端與下端的內徑之比為3 :2，玻璃微管的長度為 lcm-2cm ；玻璃微管的先端內徑為100 μ m -200 μ m。
3.根據權利要求2所述的超微量點膠裝置，其特征在于所述移液針的軸向中心線與玻 璃微管的軸向中心線重合，且移液針的直徑與玻璃微管下端的內徑之比為1 :2 1 :10 ；移 液針的直徑約為5 μ m -100 μ m。
4.根據權利要求1所述的超微量點膠裝置，其特征在于所述移液針穿過膠液的一端為 先端，先端表面與點膠面平行。
5.根據權利要求1所述的超微量點膠裝置，其特征在于還包括用于夾持玻璃微管的夾 持塊、用于調整玻璃微管先端與點膠面之間距離的粗調移動定位單元、用于調節移液針相 對于夾持塊上下微動的精密微移動單元和用于檢測移液針與點膠面之間的微小距離的攝 像頭，玻璃微管通過夾持塊固接在粗調移動定位單元上，粗調移動定位單元滑動安裝在豎 直固定桿上，移液針固接在精密微移動單元上，精密移動單元固接在夾持塊上。
6.超微量點膠方法，其特征在于通過控制移液針穿過裝有膠液的玻璃微管，移液針先 端吸附微小液滴，當移液針先端靠近點膠面時，移液針先端的微小液滴與點膠面接觸，微小 液滴涂在點膠面上，移液針離開點膠面后，微小液滴的一部分殘留在點膠面上，實現超微量 點膠。
7.根據權利要求6所述的超微量點膠方法，其特征在于通過改變移液針的直徑，實現 對膠斑尺寸的控制。
8.根據權利要求7所述的超微量點膠方法，其特征在于通過改變移液針先端與點膠面 之間的相對距離，使移液針先端吸附的微小液滴與點膠面之間的接觸面積變化，從而實現 膠斑尺寸的超微量調整。
9.根據權利要求6、任一項所述的超微量點膠方法，其特征在于移液針和玻璃微管軸 向移動分別由獨立的精密移動單元和粗調移動定位單元控制。
10.根據權利要求9所述的超微量點膠方法，其特征在于所述移液針往復運動的頻率 約為IHz。
全文摘要
本發明提供超微量點膠裝置及方法，裝置包括玻璃微管、膠液和位于玻璃微管中并能移動穿過膠液的移液針，玻璃微管內裝有所述膠液。方法是采用移液針穿過玻璃微管內的膠液時，移液針先端吸附的微小液滴實現超微量點膠；本發明簡單易行，既可以實現接觸式超微量點膠，也可以實現非接觸式超微量點膠，適用的粘度范圍廣；通過調整移液針先端的直徑尺寸，可以容易地改變膠斑的大小，實現點膠量的控制；通過控制移液針先端與點膠面之間的微小距離，可以實現膠斑尺寸的微調整；通過改變轉動副的轉動角度，使得點膠不僅局限在豎直方向內，在空間的任意方向都能實現微量的點膠。
文檔編號B05C5/02GK102101097SQ20111008046
公開日2011年6月22日 申請日期2011年3月31日 優先權日2011年3月31日
發明者劉俊, 張勤, 杜啟亮, 青山尚之 申請人:華南理工大學