專利名稱：一種壓電-氣體混合控制型流體噴射裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種壓電-氣體混合控制型流體噴射裝置，屬于微電子機械領域。
背景技術：
隨著微電子工業、材料及控制等技術的發展成熟，近年來微機電系統有了飛速的發展。作為微機電系統的一個重要分支，微流動系統由于能精確檢測和控制流量，在藥物微量輸送、燃料微量噴射、集成電子元件封裝、冷卻以及微量化學分析等方面有著重要的應用前景。發明專利“壓電疊堆泵”(申請公布號CN 101216027A)提出了一種大流量、高輸出壓力的新型壓電疊堆泵，其特征在于壓電疊堆在外加激勵的作用下推動活塞，活塞帶動金屬密封膜片上下運動從而實現泵腔容積變化，工作腔底部裝有兩個單向閥，為進水口單·向閥和出水口單向閥，分別連通進、出水口，通過泵腔容積的變化實現液體的單向流入與流出。這種壓電疊堆泵對于有粘性的流體自吸性差，甚至泵不能正常工作，且閥門密封性差，流體容易倒流等弊端。在微電子技術的發展中，集成電路越來越呈現出復雜化和微型化，半導體封裝要求具有更小的尺寸、更多的引線、更密的內連線等，促使集成電路及封裝技術的要求越來越高。在微電子封裝中，流體點膠技術被越來越廣泛地應用。發明專利“噴射式點膠閥”(申請公布號CN 201008812Y)提出了一種電磁閥噴射式點膠裝置，其特征是具有一定壓力的膠液通入設有撞針的噴嘴容腔里，一定壓力的氣壓通入設有活塞和活塞回位彈簧的氣壓容腔，由電磁閥開關控制氣體的通斷，由氣壓控制活塞的上下運動帶動撞針的上下運動，該結構能夠噴射一定黏度的膠體，解決了接觸式點膠的一些問題，但由于采用氣壓控制活塞的上下運動，若氣壓有所波動將導致活塞位移有所變化，導致撞針位移的變化使得膠點大小不一致，且采用活塞裝置使得撞針上下運動的速度不高，膠體粘度較高時，不易迅速噴射出來，且結構較為復雜。綜上所述，壓電泵能夠實現流體的微量輸出，但是在定量輸送流體時易受負載影響，輸出力小、精度低、承載能力較弱，以及目前點膠技術中點膠裝置在膠點一致性差和結構控制復雜等問題上，都有待于進一步提高。
發明內容本實用新型提供一種壓電-氣體混合控制型流體噴射裝置，以解決壓電泵在定量輸送流體時易受負載影響，輸出力小、精度低、承載能力較弱的問題，以及目前點膠技術中存在的膠點一致性差和結構控制復雜問題。為達到以上的目的，本實用新型采用以下技術方案一種壓電-氣體混合控制型流體噴射裝置，包括三個單元噴射單元、氣體控制單元和壓電驅動控制單元，其特征在于所述噴射單元包括噴嘴、針閥、連接柱、橡膠墊片、膜片彈簧、液體腔體，氣體控制單元包括氣壓腔體、回位彈簧、氣閥、氣閥座，壓電驅動控制單元包括壓電疊堆、調整彈簧片、預緊裝置。本實用新型所述噴嘴內設有針閥，針閥上端與鈹青銅膜片彈簧通過螺栓連接在一起，鈹青銅膜片彈簧上端有壓縮彈簧，所述壓電疊堆下方設有調整彈簧膜片并與氣閥相連接，壓電疊堆上端與預緊裝置相連接。本實用新型所述膜片彈簧采用周邊向上凸起的圓形鈹青銅膜片，具有更好的彈性。本實用新型所述壓電疊堆與楔形預緊裝置通過螺釘相連接，所述楔形預緊裝置有上下兩個楔形塊、預緊螺栓、調整螺栓和上蓋組成，旋入預緊螺栓可以預緊壓電疊堆，旋入調整螺栓可以減小預緊力。本實用新型所述壓電疊堆下端設有調整彈簧膜片，保證壓電疊堆與氣閥的對中性，壓電疊堆控制氣閥的開啟與關閉。/[0014]本實用新型的優點在于提出了一種壓電-氣體混合控制型流體噴射裝置，可實現液體的定量輸送、定量分配、以及微電子封裝中高粘度流體點膠等多種用途，能廣泛應用于工業自動化中的輸液、供油、加工設備中的清洗、化工制劑等方面的精密計量，特別是在微電子封裝中高粘度流體點膠技術中與現有點膠技術相比，采用噴射式點膠技術，從而為點膠工藝提供了高速度、高質量和易維護的點膠裝置。
圖I是壓電驅動噴射式點膠裝置結構圖圖2是調整彈簧片(10)結構圖圖3是膜片彈簧(5)結構圖圖4是楔形下端預緊塊主視圖與剖視圖圖5是楔形上端預緊塊主視圖與剖視圖
具體實施方式
參見圖I所示，本實用新型一種壓電-氣體混合控制型流體噴射裝置，包括三個單元噴射單元、氣體控制單元和壓電驅動控制單元。噴射單元包括噴嘴(I)、針閥(2)、連接柱
(3)、橡膠墊片(4)、膜片彈簧(5)、液體腔體(21)，氣體控制單元包括氣壓腔體(20)、回位彈簧(8)、氣閥(9)、氣閥座(19)，壓電驅動控制單元包括壓電疊堆(11)、調整彈簧片(10)、預緊裝置。噴嘴(I)與液體腔體(21)過盈配合且裝有密封圈(22)，針閥(2)與連接柱(3)螺紋連接，連接柱(3)與膜片彈簧(5)用螺母(6)和橡膠墊片(4)連接，壓電疊堆(11)與預緊裝置用連接螺釘(12)連接，壓電疊堆腔體(18)、氣閥座(19)、氣壓腔體(20)與膠液腔體之間通過固定螺栓(23)連接。本實用新型針閥⑵通過連接柱(3)、螺母(6)、橡膠墊片⑷與膜片彈簧(5)連接，膜片彈簧(5)上下兩端設有密封圈(22)與氣壓腔體(20)、液體腔體(21)緊密壓緊，以防止漏氣，同時保證了噴嘴(I)與針閥(2)的維護、拆卸、清洗方便。本實用新型通過壓縮彈簧(7)壓緊膜片彈簧(5)，從而通過連接柱(3)帶動針閥
(2)壓緊噴嘴(I)。[0023]本實用新型壓電疊堆(11)下端通過調整彈簧片(10)與壓電疊堆腔體(18)、氣壓閥座(19)、密封圈(22)連接，保證了壓電疊堆(11)與氣閥(9)的對中性，防止放氣時壓電疊堆(11)將氣閥(9)壓斜，不能使氣壓腔體(20)內的氣體很好的排出。本實用新型在應用于定量液體分配時可以通過控制噴射的次數來實現。其工作原理是氣壓腔體(20)通入一定壓力的高壓氣體，液體腔體(21)通入一定壓力的高壓液體，在裝置未工作時，由于膜片彈簧(5)受到液體腔體(21)內向上的壓力F1,氣壓腔體(20)內向下的壓力F2和壓縮彈簧(7) 向下的壓力匕且&+&>&，所以膜片彈簧(5)向下鼓起，帶動連接柱(3)與針閥(2)壓緊噴嘴(1)，針閥(2)關閉噴嘴(1)，壓電疊堆(11)沒有獲得驅動信號，氣閥(9)受到氣壓腔體(20)內向上的氣體壓力F4和回位彈簧
(8)向上的壓力F5用的共同作用下氣閥(9)關閉，當壓電疊堆(11)獲得驅動信號時壓電疊堆(11)輸出一定的力F與位移，且F>F4+F5，所以氣閥(9)開啟，氣壓腔體(20)內的氣體從氣閥(9)處排出，由于進氣管進入氣壓腔體(20)內的進氣口面積S1小于氣閥開啟時周圍的出氣口面積S2，故而氣壓腔體(20)內的氣壓減小，此時膜片彈簧(5)下部的液體腔體
(21)內向上的壓力F1大于氣壓腔體(20)內氣壓F6與壓縮彈簧(7)向下的力F7，即F1 >F6+F7,故而膜片彈簧(5)向上鼓起,帶動連接柱(3)、針閥(2) —起向上抬起,針閥(2)離開噴嘴(I) 一定的位移形成一定的空隙，此時液體通過針閥(2)與噴嘴(I)之間的間隙流入至IJ噴嘴⑴的噴孔里。壓電疊堆(11)驅動信號消失，壓電疊堆(11)在氣壓腔體(20)內氣體壓力與回位彈簧(8)共同作用下氣閥(9)關閉，氣壓腔體(20)內氣體壓力迅速恢復使得膜片彈簧(5)又受到氣壓腔體(20)內氣體壓力F2與壓縮彈簧(7)壓力&共同向下的壓力且大于液體腔體(21)內對膜片彈簧(5)向上的壓力F1，即F2+F3>Fi，所以膜片彈簧(5)向下鼓起，帶動針閥(2)以一定的速度迅速與噴嘴(I)接觸閉合，在閉合的過程中針閥(2)產生一定的加速沖擊力，從而促使液體從嗔嘴(I)的嗔孔中嗔射出來。本實用新型采用常規的氣壓系統控制方式，所使用的壓縮空氣經過微霧分離器把其中的水份、雜質過濾和分離，以確保壓縮空氣的質量，保證點膠裝置的正常使用。
權利要求1.一種壓電-氣體混合控制型流體噴射裝置，包括三個單元噴射單元、氣體控制單元和壓電驅動控制單元，其特征在于所述噴射單元包括噴嘴(I)、針閥(2)、連接柱(3)、橡膠墊片(4)、膜片彈簧(5)、液體腔體(21)，氣體控制單元包括氣壓腔體(20)、回位彈簧(8)、氣閥(9)、氣閥座(19)，壓電驅動控制單元包括壓電疊堆(11)、調整彈簧片(10)、預緊裝置。
2.根據權利要求I所述的一種壓電-氣體混合控制型流體噴射裝置，其特征在于所述噴嘴⑴內設有針閥(2)，針閥⑵上端與鈹青銅膜片彈簧(5)通過螺栓(6)連接在一起，鈹青銅膜片彈簧(5)上端連接有壓縮彈簧(7)，所述壓電疊堆(11)下方設有調整彈簧膜片(10)并與氣閥(9)相連接，壓電疊堆(11)上端與預緊裝置相連接。
3.根據權利要求I所述的一種壓電-氣體混合控制型流體噴射裝置，其特征在于所述膜片彈簧(5)采用周邊向上凸起的圓形鈹青銅膜片，具有更好的彈性。
4.根據權利要求I所述的一種壓電-氣體混合控制型流體噴射裝置，其特征在于所述壓電疊堆(11)與楔形預緊裝置通過螺釘(12)相連接，所述楔形預緊裝置有上下兩個楔形塊(13) (14)、預緊螺栓(15)、調整螺栓(16)和上蓋(17)組成，旋入預緊螺栓(15)可以預緊壓電疊堆(11)，旋入調整螺栓(16)可以減小預緊力。
5.根據權利要求I所述的一種壓電-氣體混合控制型流體噴射裝置，其特征在于所述壓電疊堆(11)下端設有調整彈簧膜片(10)，保證壓電疊堆(11)與氣閥(9)的對中性，壓電疊堆(11)控制氣閥(9)的開啟與關閉。
專利摘要本實用新型提出一種結構簡單、維護方便的新型壓電-氣體混合控制型流體噴射裝置。本實用新型采用如下技術方案壓電-氣體混合控制型流體噴射裝置，有噴射單元、氣體控制單元和壓電驅動控制單元三個單元組成，噴射單元包括噴嘴、針閥、連接柱、橡膠墊片、膜片彈簧、液體腔體，氣體控制單元包括氣壓腔體、回位彈簧、氣閥、氣閥座，壓電驅動控制單元包括壓電疊堆、調整彈簧片、預緊裝置。這種新型壓電-氣體混合控制型流體噴射裝置可應用于精量化學、藥物定量分配、生物醫學等領域，特別適用于半導體封裝中高粘度流體點膠技術領域，用于電子封裝中芯片固定、表面貼裝、底部填充、液晶顯示平板中熒光粉涂敷等。
文檔編號B05C5/00GK202460935SQ201220031829
公開日2012年10月3日 申請日期2012年1月13日 優先權日2012年1月13日
發明者丁寧寧, 劉建芳, 江海, 沈超, 焦曉陽 申請人:吉林大學