压电—气体混合驱动喷射点胶的机理及实验研究

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随着电子产品向微型化、智能化方向的发展,表面贴装技术(SMT)和混合组装技术涉及到流体涂敷的地方也越来越多。在微电子封装中,点胶是以一定的方式将胶液点涂在电路板上对电子元器件起到固定、涂敷、封装的作用。目前市场上所用到的接触式点胶技术已不能满足市场的需要,非接触式点胶技术以其点胶效率高、精度准确、一致性好的优点,正逐步取代接触式点胶。本论文主要内容是利用压电叠堆具有较好的响应特性和输出特性的优点,提出了一种新型的压电-气体混合驱动式喷射点胶装置,制作了样机,并对其驱动机理和点胶效果进行了实验研究。本论文所提出的压电-气体混合驱动式喷射点胶装置与传统的接触式点胶机构相比由于压电叠堆的良好动态响应特性,点胶效率较高,与现有的非接触式点胶机构相比阀杆行程范围较大,且可以方便的控制阀杆的行程,更容易调节点胶量的大小,所以在微电子封装中的应用场合较为广泛,且结构简单。论文首先对压电材料的特性以及压电叠堆的性能做了相关的分析研究,并测试了本论文中所使用的PST150/5/100型压电叠堆的位移特性。其次应用FLUENT流体仿真软件对喷射点胶的机理进行了分析,得出了一定粘度的胶液实现喷射式点胶需要满足的条件。详细分析了压电-气体混合驱动式喷射点胶装置的工作原理,并对影响点胶装置的关键部件膜片弹簧进行了理论分析和建模仿真。设计并加工制作了一种压电-气体混合驱动式喷射点胶装置样机,并且搭建了点胶实验平台,详细介绍了喷射点胶样机每个子系统;本论文所设计搭建的喷射点胶装置共有压电驱动控制单元、气体控制单元、喷射单元三个单元组成,并对各子系统的作用和实现方式进行了详细分析说明。最后,通过大量的喷射点胶实验对本论文所设计的压电-气体混合驱动式喷射点胶装置的性能进行了测试,得出了影响该点胶样机的相关因素,并分析了其原因,为进一步改进该点胶样机提供了实际依据;实验测得该喷射点胶装置的点胶效果主要受到胶液腔与气压腔之间的压力差、On-Time大小以及压电叠堆驱动电压因素的影响。选用本论文所配备的电子封装用硅胶作为喷射实验胶液,实验测得本论文所设计制作的压电-气体混合驱动式喷射点胶机构所能喷射出的最大胶液粘度在3000cps左右,胶点直径最小为0.6mm左右,最小质量在1.2mg,点胶频率最高达到80Hz,胶点一致性较好,胶点质量一致性误差在5%以内。
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