一種改進型噴射式點膠閥及其點膠方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于微電子封裝設(shè)備領(lǐng)域，特別涉及一種改進型噴射式點膠閥及其點膠方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 微電子封裝過程的點膠技術(shù)已從接觸式發(fā)展到非接觸式。非接觸式點膠閥技術(shù)雖 作為提出不久的最新一代的噴射點膠技術(shù)，由于噴嘴無需接觸工件、高頻噴射等優(yōu)點，該技 術(shù)已被廣泛用于微電子工業(yè)界。但是，點膠閥噴射膠滴體積的一致性一直未能完全滿足工 業(yè)界的要求，特別是在需要微量噴射高粘度流體的場合。
[0003] 噴射式點膠閥的工作原理如圖2所示。首先，高壓氣體進入閥體推動撞針上移并 壓縮彈簧，同時膠液進入撞擊腔內(nèi)進行膠液補充。然后，釋放高壓氣體，此時壓縮彈簧迅速 推動撞針下移并撞擊基座。最后，微量膠液被噴射而出。
[0004] 為提高現(xiàn)有噴射閥的噴射膠滴體積的一致性，國內(nèi)外大量學(xué)者與技術(shù)人員都進行 了廣泛而深入的研究。Xiuyang, S與Quoc Hung Nguyen從機理出發(fā)分別建立了點膠閥體內(nèi) 部流體穩(wěn)態(tài)、非穩(wěn)態(tài)模型。Yun，C.為噴嘴外部膠液拉絲斷裂機理建立了模型。這些工作雖 在一定程度上揭示了噴射閥流體噴射的部分實質(zhì)，但是接下來的研究者很難利用這些成果 來提高現(xiàn)有噴射閥的噴射一致性。原因在于：
[0005] (1)據(jù)此模型做控制：由于噴射點膠過程的開環(huán)特性以及單點膠滴噴射過程的快 速性（ms級），人們幾乎很難設(shè)計合理的控制算法來達到所需的要求。
[0006] (2)據(jù)此模型做結(jié)構(gòu)設(shè)計：由于模型本身描述的是一個簡化近似的且理想的狀 態(tài)，而影響噴射閥的噴射一致性往往與隨機干擾分不開。現(xiàn)有的簡化近似模型遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能進 行魯棒設(shè)計。所以據(jù)現(xiàn)有模型優(yōu)化流道結(jié)構(gòu)尺寸以期望提高噴射一致性的這一方案幾乎不 可實現(xiàn)。
[0007] 除了建立機理模型外，還有部分學(xué)者提出了壓電式噴射閥。其噴射過程的本質(zhì)沒 有變化，只是改變了撞針的驅(qū)動方式。所以噴射膠滴體積的一致性也沒能得到提高。
[0008] 總之，對于現(xiàn)有噴射點膠閥一致性差這個問題，目前國內(nèi)外仍然沒有實質(zhì)性的提 高辦法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明為了提高現(xiàn)有噴射點膠閥噴射膠滴體積的一致性，提出了一種改進型噴射 式點膠閥及其點膠方法，通過將撞針端面和噴嘴端面設(shè)置為球面，使得撞針接觸噴嘴時，由 點接觸變?yōu)槊娼佑|，從而保證噴膠體積一致。
[0010] -種改進型噴射式點膠閥，包括閥體3、撞針1及噴嘴2,撞針下端與噴嘴上端在點 膠過程中發(fā)生接觸，所述撞針下端為球面，所述噴嘴上端為與撞針下端匹配的球面；
[0011] 所述撞針下端和與噴嘴上端的球面半徑相同，半徑為撞針長度。
[0012] -種改進型噴射式點膠閥的點膠方法，采用所述的一種改進型噴射式點膠閥，首 先，使膠體進入閥體上部后，打開電磁閥閥門，通過壓縮空氣推動撞針上行，使得撞針下端 與噴嘴脫離接觸；其次，關(guān)閉電磁閥閥門，撞針下降，以面接觸的形式撞擊噴嘴上端，使得閥 體中的膠體從噴嘴噴出。
[0013] 為提高現(xiàn)有噴射閥的噴射一致性，本發(fā)明通過大量的工作投入到深入探索與研究 實際工況中出現(xiàn)的影響閥噴射一致性的因素當(dāng)中。在高速攝像儀的捕捉觀察下，發(fā)現(xiàn)在噴 射閥的噴射過程中，整個閥體發(fā)生了高頻振動，通過大量研究發(fā)現(xiàn)，該現(xiàn)象是由于閥體內(nèi)部 的撞針與基座之間的高能碰撞所致。進一步移除閥的噴嘴處的部分零件，如圖1所示，高速 攝像儀的可捕捉到撞針下撞的整個運動過程。再進一步對高速攝像儀所拍攝視頻進行逐幀 圖像處理，最后挖掘出圖1中A、B兩點存在較大的隨機橫向相對位移這一實質(zhì)。
[0014] 也就是說，往下撞擊的過程中，閥體內(nèi)部的撞針相對閥體存在隨機角度的偏擺。通 過理論推導(dǎo)與大量的實驗數(shù)據(jù)處理計算得到撞針的最大偏擺角度可達Γ。經(jīng)過分析對 比，發(fā)現(xiàn)了噴膠不一致的另一問題所在，同時，由于零件的機械加工總是存在誤差，密封圈、 彈簧等零件也不能給撞針施加一個周向完全平衡的力。無論是機械式還是壓電式噴射點膠 閥，除了驅(qū)動撞針的方式有所區(qū)別外，閥內(nèi)部均為球面撞針撞擊錐面基座的撞擊結(jié)構(gòu)。而前 面所述的撞針隨機偏擺給這樣的撞擊結(jié)構(gòu)帶來了嚴(yán)重的問題。顯然，當(dāng)撞針有偏擺角度時， 撞針將與基座以點接觸的形式撞擊接觸。這必然會導(dǎo)致如圖2所示的撞擊間隙。撞針?biāo)?擾動的隨機性必定導(dǎo)致撞擊間隙位置及大小的隨機性。也就是說每次噴射時撞針的截流效 果具有極大的不確定性與不可靠性。因此，最終使得噴射閥單點噴射體積出現(xiàn)隨機波動，這 就極大地降低了噴射膠滴體積的一致性。
[0015] 有益效果
[0016] 本發(fā)明提出了一種改進型噴射式點膠閥及其點膠方法，包括閥體3、撞針1及噴嘴 2,撞針下端與噴嘴上端在點膠過程中發(fā)生接觸，所述撞針下端為球面，所述噴嘴上端為與 撞針下端匹配的球面；所述撞針下端和與噴嘴上端的球面半徑相同，半徑為撞針長度。由 于發(fā)現(xiàn)撞針由于隨機擾動引起噴膠一致性這個問題本身就存在很大的難度，本發(fā)明通過大 量的分析發(fā)現(xiàn)了現(xiàn)有噴射點膠閥的一致性的問題所在，通過實施本發(fā)明的優(yōu)化方案，使得 現(xiàn)有技術(shù)中存在的撞擊間隙得到完美的消除，撞針截流效果的可靠性得到有效提高?？朔?了因撞針隨機偏擺而導(dǎo)致的出膠體積的波動問題，進而提高了噴射閥單點出膠體積的一致 性。優(yōu)化了現(xiàn)有噴射式點膠閥的撞針與基座的點接觸形式為面接觸形式，使得撞針在隨機 擾動下仍然可以完美的貼合基座。改進結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)魯棒性好的截流效果，最終提高現(xiàn)有 噴射閥的噴膠體積一致性。
【附圖說明】
[0017] 圖1為測量撞針偏擺的示意圖，其中，（a)為對撞針偏擺過程拍攝的照片，（b)為 (a)中局部放大示意圖；A點為閥體上特征點，B點為撞針端部特征點；
[0018] 圖2為現(xiàn)有噴射式點膠閥的噴膠示意圖；
[0019] 圖3是本發(fā)明所述的改進型噴射點膠閥的局部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020] 圖4為新舊兩種結(jié)構(gòu)的出膠體積仿真示意圖，其中，（a)為本發(fā)明所述結(jié)構(gòu)，（b)為 現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)；
[0021] 標(biāo)號說明：1_撞針，2-基座，3-閥體。
【具體實施方式】
[0022] 下面將結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步的說明。
[0023] -種改進型噴射式點膠閥，包括閥體3、撞針1及噴嘴2,撞針下端與噴嘴上端在點 膠過程中發(fā)生接觸，所述撞針下端為球面，所述噴嘴上端為與撞針下端匹配的球面；
[0024] 所述撞針下端和與噴嘴上端的球面半徑相同，半徑為撞針長度。
[0025] -種改進型噴射式點膠閥的點膠方法，采用所述的一種改進型噴射式點膠閥，首 先，使膠體進入閥體上部后，打開電磁閥閥門，通過壓縮空氣推動撞針上行，使得撞針下端 與噴嘴脫離接觸；其次，關(guān)閉電磁閥閥門，撞針下降，以面接觸的形式撞擊噴嘴上端，使得閥 體中的膠體從噴嘴噴出。
[0026] 為證實這一結(jié)論，仿真中隨機生成了 10組干擾偏擺角度，并將其分別施加到現(xiàn)有 閥和經(jīng)本發(fā)明優(yōu)化閥的撞針上。為保證所加干擾偏擺角度的有效性，這10組隨機干擾的幅 值均限制在前文所提的高速攝像儀所測得的最大偏擺角度以內(nèi)。
[0027] 最后統(tǒng)計了各算例的出膠體積如圖4所示。以式（1)作為指標(biāo)來衡量出膠體積的 一致性，其中Vmax、Vmin分別為一組仿真中最大膠滴體積與最小膠滴體積，表1清楚地表明 了兩種結(jié)構(gòu)一致性優(yōu)劣。
【主權(quán)項】
1. 一種改進型噴射式點膠閥，包括閥體（3)、撞針（1)及噴嘴（2)，撞針下端與噴嘴上端 在點膠過程中發(fā)生接觸，其特征在于，所述撞針下端為球面，所述噴嘴上端為與撞針下端匹 配的球面； 所述撞針下端和與噴嘴上端的球面半徑相同，半徑為撞針長度。2. -種改進型噴射式點膠閥的點膠方法，其特征在于，采用權(quán)利要求1所述的一種改 進型噴射式點膠閥，首先，使膠體進入閥體上部后，打開電磁閥閥門，通過壓縮空氣推動撞 針上行，使得撞針下端與噴嘴脫離接觸；其次，關(guān)閉電磁閥閥門，撞針下降，以面接觸的形式 撞擊噴嘴上端，使得閥體中的膠體從噴嘴噴出。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種改進型噴射式點膠閥及其點膠方法，包括閥體3、撞針1及噴嘴2，撞針下端與噴嘴上端在點膠過程中發(fā)生接觸，所述撞針下端為球面，所述噴嘴上端為與撞針下端匹配的球面；所述撞針下端和與噴嘴上端的球面半徑相同，半徑為撞針長度?？朔艘蜃册橂S機偏擺而導(dǎo)致的出膠體積的波動問題，進而提高了噴射閥單點出膠體積的一致性。優(yōu)化了現(xiàn)有噴射式點膠閥的撞針與基座的點接觸形式為面接觸形式，使得撞針在隨機擾動下仍然可以完美的貼合基座。改進結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)魯棒性好的截流效果，最終提高現(xiàn)有噴射閥的噴膠體積一致性。
【IPC分類】B05C5/02
【公開號】CN105149165
【申請?zhí)枴緾N201510464325
【發(fā)明人】李涵雄, 魏新明, 沈平, 張海寧, 單修洋, 李渭松
【申請人】中南大學(xué)
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年7月31日