本發(fā)明涉及壓電噴射領(lǐng)域，特別是指一種壓電噴射打印頭和具有該打印頭的打印裝置。

背景技術(shù)：

流體噴射打印技術(shù)是微電子封裝、電聲器件封裝、led封裝領(lǐng)域中的一項關(guān)鍵技術(shù)，它可以構(gòu)造形成點、線、面(涂敷)及各種圖形，廣泛應(yīng)用于增材制造、電子制造、封裝倒扣和芯片涂敷等領(lǐng)域。流體噴射打印技術(shù)以受控的方式對流體進(jìn)行精確分配，可將理想大小的流體(焊劑、導(dǎo)電膠、環(huán)氧樹脂和粘合劑等)轉(zhuǎn)移到工件(芯片、電子元件等)的合適位置，以實現(xiàn)元器件之間機(jī)械或電氣的連接，該技術(shù)要求噴射打印系統(tǒng)操作性能好、噴射打印速度高且點出的點滴一致性好和精度高。

流體噴射打印技術(shù)包括接觸式噴射打印和非接觸式噴射打印。傳統(tǒng)的噴射打印技術(shù)為接觸式噴射打印，這類噴射打印技術(shù)由于存在配置昂貴、無法實現(xiàn)快速打印、容易產(chǎn)生拉絲現(xiàn)象等缺點，逐漸被非接觸式噴射打印技術(shù)取代。非接觸式噴射打印技術(shù)又可分為氣動式噴射打印和壓電驅(qū)動式噴射打印。氣動式噴射打印裝置雖然成本較低，但是在點滴一致性、噴射打印速度和打印精度等方面還有待提高，而壓電驅(qū)動式噴射打印裝置在點滴一致性、打印速度和打印精度等方面能夠滿足現(xiàn)代電子封裝業(yè)的要求，因此，壓電驅(qū)動式噴射打印技術(shù)越來越得到廣泛的重視。

目前，較為前沿的壓電驅(qū)動式噴射打印裝置應(yīng)屬美國諾信公司的pico噴射閥。如圖1所示，pico噴射閥采用一塊疊層壓電陶瓷作為致動元件，壓電陶瓷內(nèi)部由兩部分組成，分別為上壓電陶瓷2和下壓電陶瓷3，這兩部分壓電陶瓷型號尺寸一樣，每部分疊層電極采取的是并聯(lián)叉指狀連接方式；裝配時疊層壓電陶瓷(2+3)夾持在位移放大機(jī)構(gòu)4與閥體1之 間，由緊固螺栓5緊固連接，這種噴射打印頭有如下缺點：

1)由于壓電陶瓷內(nèi)部為整體一塊，因此工作過程中，任意一部分的變形，都會受到相鄰部分邊界條件的限制，直接限制和影響了疊層壓電陶瓷的整體變形量，導(dǎo)致打印頭的噴射精度降低；

2)壓電陶瓷的端面近似平面，在工作過程中，壓電陶瓷端面棱角會受到剪切擠壓力，易使陶瓷棱角挫傷崩壞；

3)由于壓電陶瓷為整體一塊，壓電陶瓷內(nèi)部有任意一層壓電陶瓷損壞，則需要將壓電陶瓷整體進(jìn)行更換，使用成本高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種噴射精確度高、能夠避免陶瓷棱角發(fā)生擠壓破壞、使用成本低的壓電噴射打印頭和具有該打印頭的打印裝置。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供技術(shù)方案如下：

一種壓電噴射打印頭，包括閥體、位移放大機(jī)構(gòu)、上壓電陶瓷、下壓電陶瓷和撞桿，其中：

所述位移放大機(jī)構(gòu)通過固定桿設(shè)置在所述閥體內(nèi)部，所述上、下壓電陶瓷分別設(shè)置在所述固定桿的上方和下方，所述上、下壓電陶瓷的一側(cè)均通過陶瓷突起連接在所述閥體內(nèi)壁上，所述上、下壓電陶瓷的另一側(cè)均通過陶瓷突起連接在所述位移放大機(jī)構(gòu)的后端兩側(cè)，所述位移放大機(jī)構(gòu)的前端與所述撞桿連接。

進(jìn)一步的，所述上、下壓電陶瓷分別連接有獨立的控制電源。

進(jìn)一步的，所述上、下壓電陶瓷為疊層結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步的，所述上壓電陶瓷的長度短于所述下壓電陶瓷，且所述上壓電陶瓷的橫截面積大于所述下壓電陶瓷。

進(jìn)一步的，所述陶瓷突起分別嵌入所述閥體和位移放大機(jī)構(gòu)的凹面中。

進(jìn)一步的，所述位移放大機(jī)構(gòu)為后端為底的錐形柱結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步的，所述閥體包括噴嘴，所述噴嘴設(shè)置在所述閥體的外部且位于所述撞桿的下方。

進(jìn)一步的，所述噴嘴的膠液出口處的內(nèi)側(cè)設(shè)置有蓄池，所述蓄池采用錐形、半球形、弧形或碗形凹槽結(jié)構(gòu)，所述撞桿的底端與所述蓄池的凹槽結(jié)構(gòu)密封配合。

進(jìn)一步的，所述固定桿為固定螺栓，所述撞桿通過上下兩個螺母預(yù)緊固定在所述位移放大機(jī)構(gòu)的前端。

一種打印裝置，其特征在于，包括上述的壓電噴射打印頭。

本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明的壓電噴射打印頭，以閥體為基體，致動部分包含了上壓電陶瓷、下壓電陶瓷、陶瓷突起、位移放大機(jī)構(gòu)及固定桿，致動部分驅(qū)動撞桿往復(fù)運動，進(jìn)行噴射打印動作。本發(fā)明中，固定桿的上下兩側(cè)分別設(shè)置有上、下壓電陶瓷，由于上、下壓電陶瓷的兩端均設(shè)置有陶瓷突起，使之與相鄰元件成點接觸，保證致動變形不受關(guān)聯(lián)部件牽制，使噴射打印動作更加精確，并且可有效地避免陶瓷棱角發(fā)生擠壓破壞，另外，因為上、下壓電陶瓷相互獨立，更換互不影響，當(dāng)其中一個發(fā)生損壞，只將損壞的壓電陶瓷更換即可，無需全部更換，降低了使用成本。因此，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有噴射精確度高、能夠避免陶瓷棱角發(fā)生擠壓破壞、使用成本低的優(yōu)點。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的pico噴射閥的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的壓電噴射打印頭的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明的壓電噴射打印頭的上壓電陶瓷驅(qū)動撞桿下壓的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明的壓電噴射打印頭的下壓電陶瓷驅(qū)動撞桿抬起的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實施例進(jìn)行詳細(xì)描述。

一方面，本發(fā)明提供一種壓電噴射打印頭，如圖2所示，包括閥體11、位移放大機(jī)構(gòu)12、上壓電陶瓷13、下壓電陶瓷14和撞桿15，其中：

位移放大機(jī)構(gòu)12通過固定桿16設(shè)置在閥體11內(nèi)部，上、下壓電陶瓷14分別設(shè)置在固定桿16的上方和下方，上、下壓電陶瓷14的一側(cè)均通過陶瓷突起17連接在閥體11內(nèi)壁上，上、下壓電陶瓷14的另一側(cè)均通過陶瓷突起17連接在位移放大機(jī)構(gòu)12的后端兩側(cè)，位移放大機(jī)構(gòu)12的前端與撞桿15連接。

本發(fā)明以閥體11為基體，致動部分包含了上壓電陶瓷13、下壓電陶瓷14、陶瓷突起17、位移放大機(jī)構(gòu)12及固定桿16，致動部分驅(qū)動撞桿15往復(fù)運動，進(jìn)行噴射打印動作。本發(fā)明中，固定桿16的上下兩側(cè)分別設(shè)置有上、下壓電陶瓷14，由于上、下壓電陶瓷14的兩端均設(shè)置有陶瓷突起17，使之與相鄰元件成點接觸，保證致動變形不受關(guān)聯(lián)部件牽制，使噴射打印動作更加精確，并且可有效地避免陶瓷棱角發(fā)生擠壓破壞，另外，因為上、下壓電陶瓷14相互獨立，更換互不影響，當(dāng)其中一個發(fā)生損壞，只將損壞的壓電陶瓷更換即可，無需全部更換，降低了使用成本。因此，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有噴射精確度高、能夠避免陶瓷棱角發(fā)生擠壓破壞、使用成本低的優(yōu)點。

作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，上、下壓電陶瓷14分別連接有獨立的控制電源。現(xiàn)有技術(shù)中，上、下兩部分壓電陶瓷不能分開控制，如此，不同粘度的流體，需要不同系列的噴射打印頭為之服務(wù)。而本發(fā)明中，上壓電陶瓷13和下壓電陶瓷14分體安裝、單獨控制，可以通過分別調(diào)節(jié)控制電壓幅度，來控制噴射閥噴射力、單次噴射打印量等參數(shù)，方便的控制噴射打印寬度、厚度等質(zhì)量參數(shù)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明可滿足不同粘度的流體的噴射需求，使壓電噴射打印頭順利出膠成滴。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，上、下壓電陶瓷14為疊層結(jié)構(gòu)。疊層型 壓電陶瓷具有輸出力大、頻率響應(yīng)速度快、輸出位移大、換能效率高和可采用相對簡單的電壓控制方式等特點。

本發(fā)明中，上壓電陶瓷13的長度短于下壓電陶瓷14，且上壓電陶瓷13的橫截面積大于下壓電陶瓷14。

本發(fā)明中，如圖3所以，上壓電陶瓷13的主要功能是驅(qū)動撞桿15壓下，主導(dǎo)撞桿15的壓下撞擊力度及壓下量，在此為噴射打印頭關(guān)閉量。在噴射過程中，撞桿15關(guān)閉撞擊力度越大，則液滴脫離噴射打印頭噴嘴越容易，滴落速度越快，同等線速下，噴射成線越寬越薄。對于粘度較小的流體，需要控制液滴滴落速度，防止液滴散射；對于粘度較大的流體，要考慮流體順利脫離成滴。控制方面，通過調(diào)節(jié)電壓幅值來控制上壓電陶瓷13的形變量和輸出力，進(jìn)而控制噴射打印頭的關(guān)閉量。鑒于上壓電陶瓷13的功能，為保證其輸出力，可選用截面積較大的疊層壓電陶瓷；

如圖4所示，下壓電陶瓷14的主要功能是驅(qū)動撞桿15抬起，主導(dǎo)撞桿15的抬起量，在此稱之為噴射行程，撞桿15抬起越高，噴射行程越大，則每次打印噴出的液滴就會越大，在噴射打印頭關(guān)閉量不變的情況下，噴射打印寬度會越寬，噴射打印厚度越厚?？刂品矫?，通過外部調(diào)節(jié)電壓幅值來控制下壓電陶瓷14的形變位移量，進(jìn)而控制壓電噴射打印頭的噴射行程，實現(xiàn)單次噴射點滴大小控制。對于下壓電陶瓷14側(cè)重點為其位移量，優(yōu)選的，可選用截面積較小但長度較大的疊層壓電陶瓷。

壓電噴射打印頭工作時，上壓電陶瓷13和下壓電陶瓷14的動作執(zhí)行被分別控制，兩根壓電陶瓷功能不同，尺寸可根據(jù)工藝要求選取不同規(guī)格。

作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，陶瓷突起17分別嵌入閥體11和位移放大機(jī)構(gòu)12的凹面中。

優(yōu)選的，固定桿為螺栓。

本發(fā)明的壓電噴射打印頭組裝時，可以按照如下方法進(jìn)行：

如圖2所示，先將陶瓷突起17用雙組份環(huán)氧樹脂ab膠粘接在上層壓電陶瓷和下層電陶瓷的兩端，粘接時嚴(yán)格控制陶瓷突起17的位置和粘接后的陶瓷總長度。粘接好后，將上壓電陶瓷疊層13和下壓電陶瓷14分 別置于閥體11和位移放大機(jī)構(gòu)12之間，其中，上壓電陶瓷13和下壓電陶瓷14的兩端的陶瓷突起17分別嵌入閥體11及位移放大機(jī)構(gòu)12上的凹面中。然后，從位移放大機(jī)構(gòu)12內(nèi)側(cè)穿入螺栓，利用工裝卡具，調(diào)整裝配精度，緊固螺栓兩側(cè)，并用力矩扳手檢測螺栓預(yù)緊力，預(yù)緊力合格后螺栓緊固完成，按照要求再次檢測組裝精度，合格后，在螺栓頭部涂抹螺紋膠，進(jìn)行螺栓永久防松處理，噴射打印頭的致動元件安裝完成。

優(yōu)選的，位移放大機(jī)構(gòu)12為后端為底的錐形柱結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明中，閥體11包括噴嘴，噴嘴設(shè)置在閥體11的外部且位于撞桿15的下方。噴嘴的膠液出口處的內(nèi)側(cè)設(shè)置有蓄池，優(yōu)選的，蓄池采用錐形、半球形、弧形或碗形凹槽結(jié)構(gòu)，撞桿15的底端與蓄池的凹槽結(jié)構(gòu)密封配合。

為了進(jìn)一步加強(qiáng)壓電噴射打印頭的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，固定桿16為固定螺栓，撞桿15通過上下兩個螺母預(yù)緊固定在位移放大機(jī)構(gòu)12的前端。

另一方面，本發(fā)明還提供一種打印裝置，包括上述的壓電噴射打印頭。

本發(fā)明，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有噴射精確度高、能夠避免陶瓷棱角發(fā)生擠壓破壞、使用成本低的優(yōu)點。

綜上，本發(fā)明的優(yōu)點在于：

1.本發(fā)明的上、下壓電陶瓷兩端分別粘接陶瓷突起，使之與相鄰元件成點接觸，保證致動變形不受關(guān)聯(lián)部件牽制，使噴射打印動作更加精確，并且可有效地避免陶瓷棱角發(fā)生擠壓破壞。

2.本發(fā)明的上、下壓電陶瓷相互獨立，更換互不影響，當(dāng)其中一個發(fā)生損壞，只將損壞的壓電陶瓷更換即可，無需全部更換，降低了使用成本。

3.本發(fā)明中，利用兩根完全獨立的壓電陶瓷作為原動件，兩根壓電陶瓷功能各異：一根陶瓷負(fù)責(zé)打印頭閥嘴關(guān)閉，另一根陶瓷負(fù)責(zé)噴射打印行程。兩根壓電陶瓷的驅(qū)動電壓幅值各自調(diào)節(jié)，互不影響，從而使噴射打印裝置性能參數(shù)可調(diào)，應(yīng)用范圍大幅拓寬，可滿足不同粘度的流體的噴射需求。

以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明所述原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。