壓電陶瓷驅動點膠閥的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種壓電陶瓷驅動點膠閥，包括基座、柔性放大臂、噴嘴和用于與噴嘴配合擠壓噴射膠液的噴針，柔性放大臂和噴嘴安裝于基座上，基座上設有用于驅動柔性放大臂上下擺動運動的壓電陶瓷驅動裝置，噴針獨立的滑動裝設于基座上，柔性放大臂上設有在柔性放大臂向下擺動時撞擊噴針并使噴針向一端滑動擠壓噴射膠液的撞針，壓電陶瓷驅動點膠閥還包括迫使噴針向另一端滑動復位的彈性復位機構。本實用新型具有結構簡單、響應迅速、導向性好、動態特性好、運動平穩、密封性好、使用壽命長等優點。
【專利說明】
壓電陶瓷驅動點膠閥
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種點膠裝置，具體涉及一種壓電陶瓷驅動點膠閥。
【背景技術】
[0002]目前點膠技術廣泛應用于微電子封裝、生命科學、快速制造等領域。在微電子封裝過程中，點膠技術主要用于芯片粘接、芯片涂層、底部填充、LED封裝等。根據其工作原理，點膠技術可以分成兩大類:接觸式點膠和非接觸式點膠。非接觸點膠具有膠點一致性好、工作頻率高、膠滴體積小和膠液范圍廣等優點，因此將成為未來的主流點膠方式。而噴射式點膠又可分為兩大類:變形擠壓式點膠和噴針撞擊式點膠。其中的噴針碰撞式點膠由于噴針運動速度大、行程大，使得膠液腔中的局部高壓大，膠液獲得的動能也大，能夠噴射粘度更大的流體。通過調節噴針的行程和壓電陶瓷輸入電壓等參數，能夠實現多種粘度流體的噴射，因而噴針撞擊式噴射點膠技術適用范圍大、前景廣。目前噴射點膠閥主要驅動方式有壓電陶瓷驅動、超磁致伸縮棒驅動、電磁線圈驅動。而此前的壓電陶瓷驅動方案，由于壓電堆輸出位移較小，即使采用放大機構，由于噴針與放大傳動機構為一體化的結構，噴針導向性差，易產生干涉，易松動，且噴針運動行程無法精確調節，膠液腔密封性差，點膠閥不能持續穩定工作。
【實用新型內容】
[0003]本實用新型要解決的技術問題是克服現有技術存在的不足，提供一種結構簡單、響應迅速、導向性好、動態特性好、運動平穩、密封性好、使用壽命長的壓電陶瓷驅動點膠閥。
[0004]為解決上述技術問題，本實用新型采用以下技術方案:
[0005]—種壓電陶瓷驅動點膠閥，包括基座、柔性放大臂、噴嘴和用于與噴嘴配合擠壓噴射膠液的噴針，所述柔性放大臂和噴嘴安裝于基座上，所述基座上設有用于驅動柔性放大臂上下擺動運動的壓電陶瓷驅動裝置，所述噴針獨立的滑動裝設于基座上，所述柔性放大臂上設有在柔性放大臂向下擺動時撞擊噴針并使噴針向一端滑動擠壓噴射膠液的撞針，所述壓電陶瓷驅動點膠閥還包括迫使噴針向另一端滑動復位的彈性復位機構。
[0006]上述的壓電陶瓷驅動點膠閥，優選的，所述彈性復位機構為裝設在噴針和基座之間的復位彈簧，或者所述彈性復位機構為一固設于基座上的彈性板，所述噴針連接于所述彈性板上。
[0007]上述的壓電陶瓷驅動點膠閥，優選的，所述基座上設有一通孔，所述通孔的一端設有第一沉孔，所述噴嘴由通過螺釘固接在基座上的鎖片壓緊固定于第一沉孔中，所述第一沉孔的內壁上設有環繞噴嘴的第一安裝環槽，所述第一安裝環槽中安裝有第一密封圈；所述通孔的另一端設有第二沉孔，所述第二沉孔中疊置安裝有第一導向套和第二導向套，所述噴針滑設于第一導向套和第二導向套的導向孔中，所述第一導向套設有一凹孔，所述第二導向套設有插入所述凹孔中并與凹孔過渡配合的凸臺，所述凹孔的底部與凸臺的頂部之間形成一個容置空間，所述容置空間中安裝有環套于噴針外部的第二密封圈；所述第二沉孔的內壁上對應于第一導向套和第二導向套之間的縫隙處設有第二安裝環槽，所述第二安裝環槽中安裝有第三密封圈；所述通孔的中部形成與噴嘴相通的膠液腔，膠液腔的側壁上設有膠液入口。
[0008]上述的壓電陶瓷驅動點膠閥，優選的，所述膠液入口中設有加熱器。
[0009]上述的壓電陶瓷驅動點膠閥，優選的，所述撞針穿設于柔性放大臂上的安裝通孔中，所述撞針的兩端均螺紋配合連接有將撞針固定的鎖緊螺母。
[0010]上述的壓電陶瓷驅動點膠閥，優選的，所述撞針為可測量彈性復位機構壓縮量的測微頭。
[0011]上述的壓電陶瓷驅動點膠閥，優選的，所述壓電陶瓷驅動裝置包括至少一個壓電陶瓷驅動器，所述壓電陶瓷驅動器裝設于基座和柔性放大臂之間。
[0012]上述的壓電陶瓷驅動點膠閥，優選的，所述基座上設有用于調節壓電陶瓷驅動器預壓縮力的調節組件，所述調節組件包括調節螺釘和墊塊，所述基座上設有導向沉孔以及連通至所述導向沉孔底部的螺紋通孔，所述墊塊滑設于所述導向沉孔中，所述調節螺釘配合裝設于螺紋通孔中且調節螺釘的端部與所述墊塊相抵，所述壓電陶瓷驅動器的兩端分別與墊塊和柔性放大臂相抵。
[0013]與現有技術相比，本實用新型的優點在于:本實用新型的壓電陶瓷驅動點膠閥中，噴針獨立的滑動裝設在基座上并設置獨立的彈性復位機構，撞針安裝在柔性放大臂上，通過壓電陶瓷驅動裝置驅使柔性放大臂上下擺動，撞針隨柔性放大臂向下運動時撞擊噴針，使噴針向下運動擠壓噴射膠液，撞針隨柔性放大臂向上運動時與噴針脫離，彈性復位機構的作用使噴針作獨立的復位運動，該種分離式的驅動、復位方式，點膠閥的動態特性得到改善，噴針不隨柔性放大臂擺動運動，避免了其隨放大臂擺動時橫向位移的產生，故其導向性良好、運動平穩、耐磨損，且有利于膠液的密封，能夠延長點膠閥的使用壽命，保證點膠閥可持續進行高頻率、高精度的噴射高粘度膠液。
【附圖說明】
[0014]圖1為實施例1的壓電陶瓷驅動點膠閥的立體結構示意圖。
[0015]圖2為實施例1的壓電陶瓷驅動點膠閥的側視結構示意圖。
[0016]圖3為實施例1的壓電陶瓷驅動點膠閥的剖視結構示意圖。
[0017]圖4為實施例1中噴針和噴嘴安裝在基座上的局部剖視圖。
[0018]圖5為實施例2的壓電陶瓷驅動點膠閥的剖視結構示意圖。
[0019]圖6為實施例3的壓電陶瓷驅動點膠閥的剖視結構示意圖。
[0020]圖例說明:
[0021 ] 1、基座；11、導向沉孔；12、螺紋通孔;2、柔性放大臂;3、噴嘴;4、噴針;5、撞針;6、彈性復位機構;7、壓電陶瓷驅動器;8、調節螺釘;9、墊塊；10、鎖緊螺母；101、鎖片；102、第一密封圈；103、第一導向套；104、第二導向套；105、第二密封圈；106、第三密封圈；107、加熱器。
【具體實施方式】
[0022]以下結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步詳細說明。
[0023]如圖1至圖3所示，本實施例的壓電陶瓷驅動點膠閥，包括基座1、柔性放大臂2、噴嘴3和噴針4，柔性放大臂2和噴嘴3安裝于基座I上，其中，柔性放大臂2為現有技術，柔性放大臂2的鉸鏈為半圓柔性鉸鏈，基座I上設有壓電陶瓷驅動裝置，壓電陶瓷驅動裝置可驅動柔性放大臂2上下擺動運動。噴針4獨立的滑動裝設于基座I上，噴針4通過往復滑動可與噴嘴3配合間歇式的擠壓噴射膠液，柔性放大臂2上設有在柔性放大臂2向下擺動時撞擊噴針4并使噴針4向一端滑動擠壓噴射膠液的撞針5，壓電陶瓷驅動點膠閥還包括迫使噴針4向另一端滑動復位的彈性復位機構6。該壓電陶瓷驅動點膠閥中，噴針4獨立的滑動裝設在基座I上并設置獨立的彈性復位機構6，撞針5安裝在柔性放大臂2上，通過壓電陶瓷驅動裝置驅使柔性放大臂2上下擺動，撞針5隨柔性放大臂2向下運動時撞擊噴針4，使噴針4向下運動擠壓噴射膠液，撞針5隨柔性放大臂2向上運動時與噴針4脫離，彈性復位機構6的作用使噴針4作獨立的復位運動，該種分離式的驅動、復位方式，改善了點膠閥的動態特性，噴針4不隨柔性放大臂2擺動運動，其導向性良好、運動平穩、耐磨損，且有利于膠液的密封，能夠延長點膠閥的使用壽命，保證點膠閥可持續進行高頻率、高精度的噴射高粘度膠液。
[0024]本實施例中，彈性復位機構6為一固設于基座I上的彈性板，噴針4連接于彈性板上。在其他實施例中，彈性復位機構6也可以為裝設在噴針4和基座I之間的復位彈簧，或者其他具有彈性回復性能的機構。
[0025]本實施例中，如圖4所示，基座I上設有一通孔，通孔的一端設有第一沉孔，噴嘴3由通過螺釘固接在基座I上的鎖片101壓緊固定于第一沉孔中，第一沉孔的內壁上設有環繞噴嘴3的第一安裝環槽，第一安裝環槽中安裝有第一密封圈102;通孔的另一端設有第二沉孔，第二沉孔中沿中心線疊置安裝有第一導向套103和第二導向套104，噴針4滑設于第一導向套103和第二導向套104的導向孔中，第一導向套103設有一凹孔，第二導向套104設有插入凹孔中并與凹孔過渡配合的凸臺，凹孔的底部與凸臺的頂部之間形成一個容置空間，容置空間中安裝有環套于噴針4外部的第二密封圈105;第二沉孔的內壁上對應于第一導向套103和第二導向套104之間的縫隙處設有第二安裝環槽，第二安裝環槽中安裝有第三密封圈106;通孔的中部形成與噴嘴3相通的膠液腔，膠液腔的側壁上設有膠液入口。
[0026]本實施例在膠液入口中還設有加熱器107，用于給膠液進行加熱，該加熱器107采用直柱型單端子加熱器，并靠近膠液入口的底部設置。
[0027]本實施例中，撞針5采用可測量彈性復位機構6壓縮量的測微頭，測微頭穿設于柔性放大臂2上的安裝通孔中，測微頭的兩端均螺紋配合連接有鎖緊螺母10，兩端的鎖緊螺母10將撞針5鎖緊固定在柔性放大臂2上。由測微頭精確控制彈性復位機構6的壓縮量，使得噴針4的運動行程及速度精確可調。
[0028]本實施例中，壓電陶瓷驅動裝置包括兩個分別驅動柔性放大臂2向兩側擺動的壓電陶瓷驅動器7，基座I上對應各壓電陶瓷驅動器7均設有一調節組件，用于調節壓電陶瓷驅動器7預壓縮力，各調節組件包括調節螺釘8和墊塊9，基座I上設有導向沉孔11以及連通至導向沉孔11底部的螺紋通孔12，墊塊9滑設于導向沉孔11中，調節螺釘8配合裝設于螺紋通孔12中且調節螺釘8的端部與墊塊9相抵，壓電陶瓷驅動器7的兩端分別與墊塊9和柔性放大臂2相抵。通過改變調節螺釘8在螺紋通孔12中的旋合位置，可以調節壓電陶瓷驅動器7的預壓縮力。
[0029]本實施例的壓電陶瓷驅動點膠閥工作原理及過程如下:參見圖3，在初始狀態時，兩個壓電陶瓷驅動器7均處于未通電狀態下，調節撞針5與噴針4剛好接觸，彈性板未被壓縮，噴針4與噴嘴3的噴嘴座之間有微小的間隙。在工作時，右側的壓電陶瓷驅動器7首先獲得一定的電壓，在逆壓電效應的作用下，右側的壓電陶瓷驅動器7輸出一定的位移，驅使柔性放大臂2向下擺動，撞針5向下運動迫使噴針4壓縮彈性板，通過測微頭精確調節彈性板的壓縮量。噴針4的頭部與噴嘴座接觸后將噴嘴3封閉。膠液在氣壓的作用下填充滿膠液腔。然后左側的壓電陶瓷驅動器7獲得周期性的矩形脈沖，當左側的壓電陶瓷驅動器7處于高壓狀態時，驅使柔性放大臂2向上擺動，撞針5隨柔性放大臂2向上運動，與此同時，噴針4在彈性板的回復力作用下向上運動。當左側的壓電陶瓷驅動器7處于低壓狀態下時，其放電輸出位移變小，右側的壓電陶瓷驅動器7在較高電壓作用下驅使柔性放大臂2向下擺動，撞針5向下運動撞擊噴針4并迫使噴針4壓縮彈性板，此時，噴針4驅動膠液向下運動，膠液腔形成局部高壓，膠液快速從噴嘴孔噴出，直至噴針4的頭部接觸噴嘴座，剪斷膠液，完成一次噴膠過程。這樣，通過使左側的壓電陶瓷驅動器7獲得周期性的矩形脈沖，并使右側的壓電陶瓷驅動器7處于一定的恒定電壓，周期性的驅動噴針4往復運動實現精確、穩定地大粘度膠液噴射。
[0030]本實施例的壓電陶瓷驅動點膠閥結構簡單、易于精確調節、響應快速、工作試用頻率范圍廣、膠液試用粘度范圍大，其可實現大粘度膠液的高頻噴射，膠液量及噴針運動行程按需可調。
[0031]現有采用放大機構的壓電點膠閥，其放大機構直接與噴針4相連，噴針4的運動行程為等于放大機構末端的行程，放大機構的行程由壓電陶瓷電壓影響，若壓電堆有遲滯效應，其對位移輸出的精度影響很大，其輸入電壓與輸出位移并不是線性關系。并且，噴針4的體積大，質量大，其動態性能差。本實施例的點膠閥采用分離式的驅動、復位方式，使噴針4的質量顯著減小，其動態性能顯著改善，同時，噴針4的運動位移由彈性復位機構6的壓縮位移確定，噴針4運動位移的一致性好，有利于穩定工作。故能在微電子裝備技術領域，特別在微電子封裝領域廣泛應用。
[0032]實施例2
[0033]如圖5所示，本實施例的壓電陶瓷驅動點膠閥與實施例1基本相同，不同的是，本實施例將實施例1中左側的壓電陶瓷驅動器7去除，僅保留右側的壓電陶瓷驅動器7。本實施例的壓電陶瓷驅動點膠閥的工作原理及過程是:
[0034]在初始狀態時，壓電陶瓷驅動器7處在未通電狀態下，調節撞針5與噴針4剛好接觸，彈性板未被壓縮，噴針4與噴嘴3的噴嘴座之間有微小的間隙。在工作時，壓電陶瓷驅動器7首先獲得一定的電壓，在逆壓電效應的作用下，壓電陶瓷驅動器7輸出一定的位移，驅使柔性放大臂2向下擺動，撞針5向下運動迫使噴針4壓縮彈性板，通過測微頭精確調節彈性板的壓縮量。膠液在氣壓的推動下經膠液入口進入并充滿膠液腔，膠液在進入膠液腔的同時被加熱器107加熱，然后壓電陶瓷驅動器7獲得周期性的矩形脈沖，當壓電陶瓷驅動器7處于低電壓時，壓電陶瓷驅動器7收縮，彈性板帶動噴針4作獨立的回復運動，柔性放大臂2在柔性鉸鏈的回復力及噴針4向上運動驅動力下回復初始位置。當壓電陶瓷驅動器7處于高電壓時，輸出一定的位移驅使柔性放大臂2向下擺動，撞針5隨柔性放大臂2向下運動撞擊噴針4并迫使噴針4壓縮彈性板，此時，噴針4驅動膠液向下運動，膠液腔形成局部高壓，膠液快速從噴嘴孔噴出，直至噴針4的頭部接觸噴嘴座，剪斷膠液，完成一次噴膠過程，然后壓電陶瓷驅動器7獲得低壓，重復上述過程。壓電陶瓷驅動器7在周期性電壓下使噴針4周期性運動以實現精確噴射。
[0035]實施例3
[0036]如圖6所示，本實施例的壓電陶瓷驅動點膠閥與實施例2基本相同，不同的是，將實施例2中柔性放大臂2的半圓柔性鉸鏈換為短臂柔鉸。
[0037]以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，本實用新型的保護范圍并不僅局限于上述實施例。對于本技術領域的技術人員來說，在不脫離本實用新型技術構思前提下所得到的改進和變換也應視為本實用新型的保護范圍。
【主權項】
1.一種壓電陶瓷驅動點膠閥，包括基座(I)、柔性放大臂(2)、噴嘴(3)和用于與噴嘴(3)配合擠壓噴射膠液的噴針(4)，所述柔性放大臂(2)和噴嘴(3)安裝于基座(I)上，所述基座(I)上設有用于驅動柔性放大臂(2)上下擺動運動的壓電陶瓷驅動裝置，其特征在于:所述噴針(4)獨立的滑動裝設于基座(I)上，所述柔性放大臂(2)上設有在柔性放大臂(2)向下擺動時撞擊噴針(4)并使噴針(4)向一端滑動擠壓噴射膠液的撞針(5)，所述壓電陶瓷驅動點膠閥還包括迫使噴針(4)向另一端滑動復位的彈性復位機構(6)。2.根據權利要求1所述的壓電陶瓷驅動點膠閥，其特征在于:所述彈性復位機構(6)為裝設在噴針(4)和基座(I)之間的復位彈簧，或者所述彈性復位機構(6)為一固設于基座(I)上的彈性板，所述噴針(4)連接于所述彈性板上。3.根據權利要求1所述的壓電陶瓷驅動點膠閥，其特征在于:所述基座(I)上設有一通孔，所述通孔的一端設有第一沉孔，所述噴嘴(3)由通過螺釘固接在基座(I)上的鎖片(101)壓緊固定于第一沉孔中，所述第一沉孔的內壁上設有環繞噴嘴(3)的第一安裝環槽，所述第一安裝環槽中安裝有第一密封圈(102);所述通孔的另一端設有第二沉孔，所述第二沉孔中疊置安裝有第一導向套(103)和第二導向套(104)，所述噴針(4)滑設于第一導向套(103)和第二導向套(104)的導向孔中，所述第一導向套(103)設有一凹孔，所述第二導向套(104)設有插入所述凹孔中并與凹孔過渡配合的凸臺，所述凹孔的底部與凸臺的頂部之間形成一個容置空間，所述容置空間中安裝有環套于噴針(4)外部的第二密封圈(105);所述第二沉孔的內壁上對應于第一導向套(103)和第二導向套(104)之間的縫隙處設有第二安裝環槽，所述第二安裝環槽中安裝有第三密封圈(106);所述通孔的中部形成與噴嘴(3)相通的膠液腔，膠液腔的側壁上設有膠液入口。4.根據權利要求3所述的壓電陶瓷驅動點膠閥，其特征在于:所述膠液入口中設有加熱器(107)。5.根據權利要求1所述的壓電陶瓷驅動點膠閥，其特征在于:所述撞針(5)穿設于柔性放大臂(2)上的安裝通孔中，所述撞針(5)的兩端均螺紋配合連接有將撞針(5)固定的鎖緊螺母(10)。6.根據權利要求5所述的壓電陶瓷驅動點膠閥，其特征在于:所述撞針(5)為可測量彈性復位機構(6)壓縮量的測微頭。7.根據權利要求1至6中任一項所述的壓電陶瓷驅動點膠閥，其特征在于:所述壓電陶瓷驅動裝置包括至少一個壓電陶瓷驅動器(7)，所述壓電陶瓷驅動器(7)裝設于基座(I)和柔性放大臂(2)之間。8.根據權利要求7所述的壓電陶瓷驅動點膠閥，其特征在于:所述基座(I)上設有用于調節壓電陶瓷驅動器(7)預壓縮力的調節組件，所述調節組件包括調節螺釘(8)和墊塊(9)，所述基座(I)上設有導向沉孔(11)以及連通至所述導向沉孔(11)底部的螺紋通孔(12)，所述墊塊(9)滑設于所述導向沉孔(11)中，所述調節螺釘(8)配合裝設于螺紋通孔(12)中且調節螺釘(8)的端部與所述墊塊(9)相抵，所述壓電陶瓷驅動器(7)的兩端分別與墊塊(9)和柔性放大臂(2)相抵。
【文檔編號】B05C5/02GK205518433SQ201620053155
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年1月20日
【發明人】鄧圭玲, 周燦, 吳濤, 程習康
【申請人】中南大學