專利名稱：一種加柔性放大臂的基于超磁致伸縮棒驅(qū)動的點膠閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明公開了一種點膠裝置，特別是涉及一種加柔性放大臂的基于超磁致伸縮棒 驅(qū)動的點膠閥，涉及微電子裝備技術(shù)領(lǐng)域，主要適用于微電子及光電子芯片封裝。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的技術(shù)領(lǐng)域中，用于微電子封裝的噴膠設(shè)備主要以Asymtek公司的氣動膠液 噴射裝備為主。它是通過氣控閥控制高壓氣流的進出來推動驅(qū)動器活塞上下移動，從而推 動噴射針頭往復(fù)運動，實現(xiàn)擠壓膠液的噴射過程。非接觸式點膠閥噴射精度與可以噴射膠 液的粘度高低和噴射器內(nèi)噴針的行程和加速度有直接關(guān)系，針頭的行程越小，加速度越大 則噴射的精度越高，且能噴射更大粘度的膠液；然而氣動驅(qū)動噴射式點膠閥的驅(qū)動力較小、 響應(yīng)時間較慢(5 10ms)且難以實現(xiàn)較小的噴針行程，從而難以實現(xiàn)微量、大粘度及高頻 率的膠液噴射；同時由于噴針直接與底座碰撞，使得噴針材料和尺寸都受到很大限制以及 使用壽命比較短，而且要求與汽缸的同軸度很高，因此制造工藝復(fù)雜。超磁致伸縮材料具有 應(yīng)變量大(1300 2000ppm)、輸出力大及響應(yīng)速度快等優(yōu)點，基于超磁致伸縮驅(qū)動的噴射 器結(jié)構(gòu)簡單，其響應(yīng)速度主要取決于激勵線圈的勵磁時間(小于1ms)，因此基于超磁致伸 縮驅(qū)動的點膠閥其動態(tài)特性好、輸出力大及響應(yīng)頻率高，可以實現(xiàn)微量膠液、大粘度膠液及 高頻率的點膠。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、噴射頻率高、噴液粘 度大、噴射精度高、使用壽命長的加柔性放大臂的基于超磁致伸縮棒驅(qū)動的點膠閥。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的加放大臂的基于超磁致伸縮棒驅(qū)動的點膠 閥，包括噴針和基體，激勵線圈通過端蓋固定在殼體內(nèi)，超磁致伸縮棒置于所述的激勵線圈 的中心，一端頂緊端蓋，另一端與頂桿傳動連接；所述的基體固定在所述的殼體上，所述的 噴針與所述的殼體之間設(shè)有彈性預(yù)緊裝置；柔性放大臂一端固定在所述的殼體上，另一端 與所述的噴針傳動連接，所述的頂桿與所述的柔性放大臂中部傳動對接；所述的殼體和端 蓋均為導(dǎo)磁材料。所述的超磁致伸縮棒為TbDyFe棒。所述超磁致伸縮棒與所述的頂桿之間設(shè)有導(dǎo)磁片，所述的導(dǎo)磁片為導(dǎo)磁材料。所述基座內(nèi)嵌有用于所述的噴針導(dǎo)向的導(dǎo)向套筒。所述的柔性放大臂通過球頭螺釘和調(diào)整墊片與所述的噴針連接。所述的彈性預(yù)緊裝置是在所述的殼體上設(shè)有旋壓螺母，所述的旋壓螺母與所述的 噴針之間設(shè)有預(yù)壓彈簧。所述的噴針與所述的基座配合處設(shè)計為球面，所述的基座與所述的噴針球面接觸 處為錐面，所述的基座上設(shè)有噴孔。所述噴針與所述的基座配合處設(shè)計為球面，所述的基座與彈性預(yù)緊裝置噴針球面接觸處為錐面，所述的基座上固裝有點膠針頭。盡管超磁致伸縮材料應(yīng)變量大(1300 2000ppm)，但為了使輸出位移達到大粘度 膠液噴射的要求，本點膠閥設(shè)有柔性放大臂，用于放大超磁致伸縮棒的輸出位移。本發(fā)明非接觸式點膠閥的工作過程簡述于下對膠筒施加恒定的氣壓，氣壓推動 膠液從膠筒、進膠管、進膠轉(zhuǎn)接頭進入充滿基座的膠液通道，當(dāng)點膠閥不通電壓時，噴針與 基座密閉接觸，膠液不能從噴孔溢出，對激勵線圈通過導(dǎo)線施加周期方波電壓時，激勵線圈 只產(chǎn)生單向磁場，使超磁致伸縮棒工作于單向磁場作用狀態(tài)，避免了倍頻現(xiàn)象，保證噴針運 動頻率與施加激勵頻率一致，即點膠閥噴膠頻率與激勵頻率一致，所以無需加偏置電流或 者偏置線圈，當(dāng)激勵電壓為零時，超磁致伸縮棒處于原始狀態(tài)，無伸長，噴針通過彈簧壓力 作用與基座緊密接觸使膠液不能流出；當(dāng)周期方波激勵電壓為V。n時，激勵線圈產(chǎn)生磁場， 超磁致伸縮棒在激勵磁場作用下伸長，通過柔性放大臂放大超磁致伸縮棒的輸出位移，驅(qū) 動噴針向上運動，膠液填充基座儲膠腔；當(dāng)激勵電壓到下一周期為零時，激勵磁場消失，超 磁致伸縮棒縮短到初始位置，噴針在預(yù)壓彈簧的預(yù)壓力作用下加速向下運動，直至與基座 接觸，運動的噴針驅(qū)動膠液腔體內(nèi)的膠液流動，在噴針下端球體與基座錐面形成的配合面 處膠液動壓效果明顯，壓力急劇增大，使膠液快速從噴孔噴出并形成膠滴，完成一次噴膠過 程；接下來激勵線圈繼續(xù)通電，超磁致伸縮棒重復(fù)上次動作，實現(xiàn)噴針周期性運動，進而實 現(xiàn)精確、定量控制微量噴膠大粘度噴膠的目的。本發(fā)明由于采用上述結(jié)構(gòu)，它可以在提供較大的噴針行程的同時獲得較大的驅(qū)動 力，且響應(yīng)時間短，可有效提高膠液噴射速度和噴射精度；由于超磁致伸縮材料響應(yīng)頻率 高，該噴射閥噴射頻率主要取決于線圈的性能，可以實現(xiàn)較高的頻率噴射；克服現(xiàn)有氣動驅(qū) 動系統(tǒng)要求噴針與汽缸高度同軸的弊端，并且噴針位移的調(diào)整與控制相對于氣動驅(qū)動更方 便。綜上所述，本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、噴射頻率高、噴液粘度大、噴射精度高、噴針 與基座之間密封效果好，膠液不會外溢，使用壽命長，適于工業(yè)化生產(chǎn)，可以替代現(xiàn)有氣動 驅(qū)動噴膠系統(tǒng)，特別適用于微電子芯片的封裝。


圖1是本發(fā)明非接觸式點膠閥結(jié)構(gòu)剖視圖；圖2是本發(fā)明非接觸式點膠閥結(jié)構(gòu)主視圖；圖3是本發(fā)明實施例1非接觸式點膠閥噴射頭局部放大圖；圖4是本發(fā)明實施例2接觸式點膠閥結(jié)構(gòu)剖視圖；圖5是本發(fā)明實施例2接觸式點膠閥點膠頭局部放大圖；圖6是本發(fā)明實施例3非接觸式點膠閥噴射頭局部放大圖；
圖7是激勵電壓波形示意圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例作進一步的詳細說明。實施例1 參閱圖1、圖2和圖3，端蓋4通過螺釘1和墊片2固定在殼體7上，激勵線圈5通 過端蓋4固定在殼體7內(nèi)，超磁致伸縮棒6置于激勵線圈5的中心，一端頂緊端蓋3，另一端通過導(dǎo)磁片8與頂桿9傳動連接，超磁致伸縮棒6為TbDyFe棒；基體22通過螺母19固定 在殼體7上，基座22內(nèi)鑲嵌有用于噴針17導(dǎo)向的銅合金的導(dǎo)向套筒20并且第一螺母18， 基座22上設(shè)有作用于噴針17的0形密封圈21，基座2上設(shè)有與膠筒相連的轉(zhuǎn)接頭23，噴 針17與基座22配合處設(shè)計為球面，基座22與噴針17球面接觸處為錐面，基座22上設(shè)有 噴孔，在殼體7上設(shè)有旋壓螺母15，旋壓螺母15與噴針17之間設(shè)有預(yù)壓彈簧16 ；柔性放大 臂13 —端通過緊定螺釘11和第一墊片10固定在殼體7上，另一端通過球頭螺釘12和調(diào) 整墊片14與噴針17連接，頂桿9頂壓在柔性放大臂13中部；殼體7、導(dǎo)磁片8和端蓋3均 為導(dǎo)磁材料電工純鐵。柔性放大臂13放大超磁致伸縮棒6的輸出位移；預(yù)壓彈簧16使噴針17與基座22 密閉接觸并通過球頭螺釘12和柔性放大臂13對超磁致伸縮棒6產(chǎn)生預(yù)壓力。其工作原理是通過電源及控制電路24對激勵線圈5施加為周期方波電壓，如圖7， 使激勵線圈5只產(chǎn)生單向磁場，使超磁致伸縮棒6工作于單向磁場作用狀態(tài)，避免了倍頻現(xiàn) 象，保證噴針運動頻率與施加激勵頻率一致，因此本發(fā)明無需設(shè)計用于提供偏置磁場的偏 置線圈；當(dāng)激勵電壓為零時，超磁致伸縮棒6處于原始狀態(tài)，無伸長，噴針17通過預(yù)壓彈簧 16壓力作用與基座22緊密接觸使膠液不能流出；當(dāng)周期方波激勵電壓為V。n時，激勵線圈 5產(chǎn)生磁場，超磁致伸縮棒6在激勵磁場作用下伸長，通過柔性放大臂13放大位移，驅(qū)動噴 針17向上運動，膠液填充儲膠腔；當(dāng)激勵電壓下一周期為零時，激勵磁場消失，超磁致伸縮 棒6縮短到初始位置，噴針17在預(yù)壓彈簧16的預(yù)壓力作用下加速向下運動，直至與噴嘴接 觸，運動的噴針17驅(qū)動膠液腔體內(nèi)的膠液流動，在噴針17下端球體與基座錐面形成的配合 面處膠液動壓效果明顯，壓力急劇增大，使膠液快速從噴嘴噴出并形成膠滴，完成一次噴膠 過程；接下來激勵線圈5繼續(xù)通電，超磁致伸縮棒6重復(fù)上次動作，實現(xiàn)噴針17周期性運 動，進而實現(xiàn)精確、定量控制微量噴膠大粘度噴膠的目的。本實施例柔性放大臂13緊定在殼體7上，通過柔性放大臂13放大超磁致伸縮棒 6的輸出位移，使噴針17得到較大的位移。本實施例預(yù)壓彈簧16 —端頂緊噴針17上，另一端通過旋壓螺母15壓緊，旋壓螺 母15通過螺紋固定在殼體7上，通過調(diào)整旋壓螺母15改變預(yù)壓彈簧16的形變量，達到調(diào) 整超磁致伸縮棒預(yù)壓力的目的。本實施例基座22的膠液通道內(nèi)鑲嵌銅合金導(dǎo)向套20，與噴針17為過渡配合，目 的是為了保證噴針17上下往復(fù)運動的定心精度，使噴針17與基座22的噴孔滿足同軸度要 求；本實施例噴針17與基座22接觸端設(shè)為球面，圖3是噴針17與基座22接觸處的 局部放大圖。實施例2:參閱圖4和圖5，基于超磁致伸縮驅(qū)動的接觸式點膠閥，包括激勵線圈、預(yù)壓彈簧、 超磁致伸縮棒、柔性放大臂、噴針、基座，所述磁致伸縮棒置于激勵線圈內(nèi)部，一端頂在端蓋 上，另一端被預(yù)壓彈簧通過球頭螺釘、柔性放大臂和頂桿壓緊；所述柔性放大臂一端固定在 殼體上，并壓緊頂桿，另一端通過球頭螺釘連接噴針，柔性放大臂放大超磁致伸縮棒的輸出 位移；所述預(yù)壓彈簧裝置使噴針與基座密閉接觸并通過球頭螺釘和柔性放大臂對超磁致伸 縮棒產(chǎn)生預(yù)壓力；基座22下面固連有點膠針頭25，圖5為本實施例基座點膠頭局部放大圖。其工作原理為通過電源及控制電路24向激勵線圈11施加PWM電壓，如圖7激勵 電壓為零時，超磁致伸縮棒6處于無伸長的初始狀態(tài)，它受到由預(yù)壓彈簧16產(chǎn)生的預(yù)壓應(yīng) 力作用，此時噴針17處于底端位置，頂緊基座22，以保證無膠液從基座22的針頭25中流 出；當(dāng)激勵電壓為V。n時，激勵線圈5產(chǎn)生磁場，在此磁場的作用下超磁致伸縮棒6伸長，通 過柔性放大臂13放大輸出位移驅(qū)動噴針17迅速向上運動，膠液由膠液孔流進并充滿噴嘴 的儲膠腔；當(dāng)激勵線圈再次為零時，超磁致伸縮棒8迅速縮短到初始長度，預(yù)壓彈簧16驅(qū)動 噴針17向下運動，使噴針17迅速向下運動擠壓噴針膠液腔內(nèi)的膠液，使膠液從點膠針頭25 中擠出，同時控制點膠閥的Z軸運動，當(dāng)點膠閥膠液從點膠針頭25擠出時，點膠閥通過運動 平臺控制與點膠平臺接觸一次，實現(xiàn)一次點膠。每次點膠調(diào)節(jié)PWM的頻率可以實現(xiàn)膠滴大 小的控制，膠滴尺寸調(diào)節(jié)方便，易于實現(xiàn)。實施例3 本實施例非接觸式點膠閥噴針17與基座22接觸端設(shè)為錐面，圖6是噴針17與噴 嘴接觸處的局部放大圖。
權(quán)利要求
一種加柔性放大臂的基于超磁致伸縮棒驅(qū)動的點膠閥，包括噴針(17)和基體(22)，其特征在于激勵線圈(5)通過端蓋(3)固定在殼體(7)內(nèi)，超磁致伸縮棒(6)置于所述的激勵線圈(5)的中心，一端頂緊端蓋(3)，另一端與頂桿(9)傳動連接；所述的基體(22)固定在所述的殼體(7)上，所述的噴針(17)與所述的殼體(7)之間設(shè)有彈性預(yù)緊裝置；柔性放大臂(13)一端固定在所述的殼體(7)上，另一端與所述的噴針(17)傳動連接，所述的頂桿(9)與所述的柔性放大臂(13)中部傳動對接；所述的殼體(7)和端蓋(3)均為導(dǎo)磁材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加柔性放大臂的基于超磁致伸縮棒驅(qū)動的點膠閥，其特征在 于所述的超磁致伸縮棒(6)為TbDyFe棒。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的加柔性放大臂的基于超磁致伸縮棒驅(qū)動的點膠閥，其特 征在于所述超磁致伸縮棒(6)與所述的頂桿(9)之間設(shè)有導(dǎo)磁片(8)，所述的導(dǎo)磁片(8) 為導(dǎo)磁材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的加柔性放大臂的基于超磁致伸縮棒驅(qū)動的點膠閥，其特 征在于所述基座(22)內(nèi)嵌有用于所述的噴針(17)導(dǎo)向的導(dǎo)向套筒(20)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的加柔性放大臂的基于超磁致伸縮棒驅(qū)動的點膠閥，其特 征在于所述的柔性放大臂(13)通過球頭螺釘(12)和調(diào)整墊片(14)與所述的噴針(17) 連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的加柔性放大臂的基于超磁致伸縮棒驅(qū)動的點膠閥，其 特征在于所述的彈性預(yù)緊裝置在所述的殼體(7)上設(shè)有旋壓螺母(15)，所述的旋壓螺母 (15)與所述的噴針(17)之間設(shè)有預(yù)壓彈簧(16)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的加柔性放大臂的基于超磁致伸縮棒驅(qū)動的點膠閥，其特 征在于所述的噴針(17)與所述的基座(22)配合處設(shè)計為球面，所述的基座(22)與所述 的噴針(17)球面接觸處為錐面，所述的基座(22)上設(shè)有噴孔。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的加柔性放大臂的基于超磁致伸縮棒驅(qū)動的點膠閥，其特 征在于所述噴針(17)與所述的基座(22)配合處設(shè)計為球面，所述的基座(22)與彈性預(yù) 緊裝置噴針(17)球面接觸處為錐面，所述的基座(22)上固裝有點膠針頭(25)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種加柔性放大臂的基于超磁致伸縮棒驅(qū)動的點膠閥，包括噴針(17)和基座(22)，激勵線圈(5)通過端蓋(3)固定在殼體(7)內(nèi)，超磁致伸縮棒(6)置于激勵線圈(5)的中心，一端頂緊端蓋(3)，另一端與頂桿(9)傳動連接；基體(22)固定在殼體(7)上，噴針(17)與殼體(7)之間設(shè)有彈性預(yù)緊裝置；柔性放大臂(13)一端固定在所述的殼體(7)上，另一端與噴針(17)傳動連接，頂桿(9)與柔性放大臂(13)中部傳動對接；殼體(7)和端蓋(3)均為導(dǎo)磁材料。本發(fā)明采用超磁致伸縮棒進行驅(qū)動，結(jié)構(gòu)簡單，可以滿足高頻響非接觸式與接觸式點膠要求，點膠膠液粘度大、精度高、使用壽命長，適于工業(yè)化生產(chǎn)，可以替代現(xiàn)有氣動驅(qū)動噴膠系統(tǒng)，特別適用于微電子芯片的封裝。
文檔編號B05C5/00GK101875039SQ201010127299
公開日2010年11月3日 申請日期2010年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月19日
發(fā)明者彭志勇, 段吉安, 葛志旗, 謝敬華, 鄧圭玲 申請人:中南大學(xué)