壓電噴射式精確定量點膠裝置及其點膠方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電子封裝領(lǐng)域，具體為壓電噴射式精確定量點膠裝置及其點膠方法。
【背景技術(shù)】
[0002]點膠技術(shù)指的是以受控的出膠速度和出膠量將膠體按照預定軌跡分配到指定位置上。點膠系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于產(chǎn)品生產(chǎn)領(lǐng)域，包括半導體封裝、微電子封裝、SMT/PCB裝配、乃至一般性工業(yè)的焊接、注涂和密封等。通過該系統(tǒng)可以實現(xiàn)對膠體的點、線、面的施膠過程。典型的噴射點膠技術(shù)有機械氣動式和壓電式。
[0003]機械氣動式是基于電氣動的原理，以其結(jié)構(gòu)簡單、成本低等特點占據(jù)了市場優(yōu)勢，但是這種點膠裝置的結(jié)構(gòu)一般較復雜，且存在著噪聲大、穩(wěn)定性不高、頻率低等缺點。這種方式采用脈沖式高壓空氣驅(qū)動撞針向下運動，利用壓縮彈簧實現(xiàn)撞針復位。存在的問題是:
(1)撞針行程無法在線實時調(diào)節(jié)，而相關(guān)文獻表明，撞針行程是影響分配體積和速度的重要因素，實時在線調(diào)整撞針行程，是實現(xiàn)智能靈活分配的重要條件之一；(2)膠液分配速度依然較慢，壓縮彈簧、電磁閥等元器件嚴重限制了分配速度的進一步提高；(3)點膠一致性較差，高壓空氣快速通斷過程中，氣體的快速膨脹和壓縮非常容易導致撞針抖動，從而降低了膠液分配精度。
[0004]壓電非接觸式則是利用了壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)，具有體積小、無噪聲、分辨率高和頻響高等優(yōu)點。它可以在一定程度上避免氣動式存在的缺陷，但是壓電式中應(yīng)用的壓電陶瓷驅(qū)動器輸出位移范圍較小，因而在實際應(yīng)用中，常常需要將壓電陶瓷驅(qū)動器的輸出位移進行放大。壓電驅(qū)動器的位移輸出存在一定的遲滯現(xiàn)象，即電壓上升過程和下降過程產(chǎn)生的位移存在不重合現(xiàn)象，導致位移輸出存在一定的偏差，從而影響了壓電式噴射點膠的膠體體積，造成點膠的不精確性，然而現(xiàn)有技術(shù)中尚無該問題的解決對策，進而影響到高品質(zhì)點膠系統(tǒng)中點膠量的精確性和點膠的可控性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種壓電噴射式精確定量點膠裝置，提供較大的位移輸出，克服現(xiàn)有技術(shù)變形量不足、影響點膠質(zhì)量的問題，同時提高點膠量的精確控制。
[0006]具體技術(shù)方案為:
[0007]壓電噴射式精確定量點膠裝置，包括壓電疊堆PZT驅(qū)動器、一次放大機構(gòu)、三次放大機構(gòu)和機械底座；一次放大機構(gòu)包括彈性放大機構(gòu)本體和兩個彈性金屬薄片，每個彈性金屬薄片的兩端通過膠水粘貼在一次放大機構(gòu)的中部，壓電疊堆PZT驅(qū)動器通過過盈配合鑲嵌在一次放大機構(gòu)的內(nèi)部；壓電疊堆PZT驅(qū)動器的輸入接線端與壓電陶瓷高壓電源連接；在一次放大機構(gòu)的兩個彈性金屬薄片上粘貼SGS應(yīng)變片；SGS應(yīng)變片與信號調(diào)理單元連接，信號調(diào)理單元與單片機控制器連接，單片機控制器與壓電陶瓷高壓電源連接；機械底座包括前側(cè)壁、底板、隔板、后側(cè)壁和空腔；機械底座頂部有頂蓋密封；空腔上方有帶孔的蓋板密封，下方有噴嘴，空腔與膠液箱連通；一次放大機構(gòu)通過螺栓固定連接固定安裝在機械底座的底板；一次放大機構(gòu)上方有三次放大機構(gòu)，三次放大機構(gòu)包括下板、上板、連接桿和撞針；上板固定安裝在頂蓋下方；上板和下板上下平行安裝，上板和下板的同一端柔性連接，下板另一端柔性連接隔板；下板還與彈性放大機構(gòu)本體的上部連接；撞針插入空腔上方蓋板的孔內(nèi)，孔內(nèi)有密封圈，撞針擠壓空腔內(nèi)的膠液從噴嘴噴出。
[0008]彈性放大機構(gòu)本體為八邊框形結(jié)構(gòu)，彈性金屬薄片的兩端分別粘貼在彈性放大機構(gòu)本體的上頂邊和下底邊的外側(cè)；壓電疊堆PZT驅(qū)動器通過過盈配合鑲嵌在彈性放大機構(gòu)本體的左側(cè)邊和右側(cè)邊之間；下板與彈性放大機構(gòu)本體的上頂邊連接。
[0009]壓電噴射式精確定量點膠裝置的控制方法為:
[0010]通過在單片機控制器上設(shè)定期望的噴射速度和噴射強度，通過單片機控制器的計算得出控制電壓，經(jīng)D/A輸出到壓電陶瓷高壓電源，從而驅(qū)動壓電疊堆PZT驅(qū)動器產(chǎn)生位移量，該位移量被SGS應(yīng)變片感知后，輸出到信號調(diào)理單元經(jīng)放大濾波之后，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換進入單片機控制器參與PID控制算法的實現(xiàn)；壓電疊堆PZT驅(qū)動器產(chǎn)生伸長量再經(jīng)過一次放大機構(gòu)的彈性側(cè)邊變形放大，然后再帶動三次放大機構(gòu)進行三次位移放大，產(chǎn)生較大的位移輸出，從而推動撞針擠壓空腔內(nèi)膠液從噴嘴噴出。
[0011]本發(fā)明提供的壓電噴射式精確定量點膠裝置，通過一次放大機構(gòu)和三次放大機構(gòu)，實現(xiàn)了對壓電疊堆PZT驅(qū)動器產(chǎn)生的微小伸長量的四次放大，利用壓電疊堆PZT驅(qū)動器作為動力實現(xiàn)噴射式非接觸點膠，提高了點膠質(zhì)量。采用PID控制算法對壓電遲滯進行校正，使得PZT的位移量精確可控，進而提高了壓電式點膠機的點膠精度，通過SGS應(yīng)變片實現(xiàn)應(yīng)變反饋和預先標定，使得點膠頭的位移可以間接得到，通過閉環(huán)控制使得壓電疊堆PZT驅(qū)動器電壓的幅值和頻率可調(diào)可控，進而使得點膠頭噴射的強度和速度可調(diào)可控，提高了點膠量的可控性和出膠速度的可控性。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2是本發(fā)明的局部結(jié)構(gòu)示意圖。。
【具體實施方式】
[0014]結(jié)合【附圖說明】本發(fā)明的【具體實施方式】。
[0015]如圖1所示，壓電噴射式精確定量點膠裝置，包括壓電疊堆PZT驅(qū)動器1、一次放大機構(gòu)2、三次放大機構(gòu)3和機械底座11 ；
[0016]—次放大機構(gòu)2采用了三角形放大原理，一次放大機構(gòu)2包括彈性放大機構(gòu)本體202和兩個彈性金屬薄片201，彈性放大機構(gòu)本體202是一個整體結(jié)構(gòu)，由線切割而成，兩個彈性金屬薄片201采用具有較大彈性模量的65Mn材料，壓電疊堆PZT驅(qū)動器1通過過盈配合鑲嵌在彈性放大機構(gòu)本體202的內(nèi)部；壓電疊堆PZT驅(qū)動器1與壓電陶瓷高壓電源8連接；
[0017]—次放大機構(gòu)2的彈性放大機構(gòu)本體202的兩側(cè)邊上貼有金屬薄片201，在金屬薄片201上粘貼SGS應(yīng)變片5 ;SGS應(yīng)變片5與信號調(diào)理單元6連接，信號調(diào)理單元6與單片機控制器7連接，單片機控制器7與壓電陶瓷高壓電源8連接；
[0018]機械底座11包括前側(cè)壁1101、底板1102、隔板1103、后側(cè)壁1104和空腔4 ;機械底座11頂部有頂