第
34
卷第
11
期
2013
年
11
月
哈尔滨工程大学学报
Vol.34
No
.11
Nov.2013
Journal of Harbin Engineering University
压电气体混合驱动式喷射点胶阀的设计与实验
焦晓阳,刘建芳,丁宁宁,路袅
(吉林大学机械科学与工程学院,吉林长春
130022)
摘
要:为了实现压电喷射点肢使压电喷射技术能广泛地应用到电子封装产业中设计了一种压电/气体提合驱动式非
接触喷射点肢阀.介绍了该点肢阀的工作原理,利用
FLUENT
动网格技术分析了阀杆行程与肢液实现喷射的关系,通过
实验得到了影响点胶阀点胶质量的因素.实验选用直径为
0.3
mm
的鹊钢喷嘴,实现了
5
000
mPa
·
s
中高粘度环氧树脂
胶结剂的喷射点胶,获得胶点最小直径为
0.5
mm
,点胶频率可达
120
Hz
,胶点一致’性误差在
5%
以内.
关键词:微电子封装;喷射点胶;微位移放大;压电叠堆;流场分析
doi: 10.3969/j.issn.1006-7043.201210074
网络出版地址:
http
://www.cnki.net/kcms/ detaiV23.1390. U.20131112.0839.010.html
中图分类号:
TN405
文献标志码:
A
文章编号:
1006-
7043
( 2013)
11-1445-05
Design and
饵,
eriment
for the
piezoel
创
tric
-伊
s
hybrid driven
jet
d.isi:
配
n4iing
valve
JIAO
Xiaoyang,
LIU
Jianfang,
DING
Ningning,
LU
Song
(
College
of
Mechanical
Science
and
Engineeri
吨,
Jilin
University,
Changchun
130022, China)
Abstract:
Considering that the piezoelectric materials
can
be
used for
jet
dispensing
and
can
be
widely applied in
microelectronics
packaging,
a new type of piezoelectric/ gas hybrid driven non-contact
jet
dispensing valve has
been
developed. This
paper
expounds upon the working principles of the
valve,
and
uses FLUENT dynamic grid technol-
ogy to analyze the relationship between the valve rod stroke
and
the glue solution to realize dispensing. Through the
experiment, the factors which affect the dispensing quality of this valve were obtained. The 5
000
mPa
· s high vis-
cosity epoxy resin glue dispensing was realized with tungsten steel which has a nozzle diameter of
0.3
mm which was
selected. The results show that the minimum diameter of the glue dot is 0. 5
mm,
dispensing frequency reaches
120
Hz,
and
the consistent
eηor
rate of the glue dot is
under
5 % .
Keywords:
microelectronics packaging;
jet
dispensing; micro-displacement amplified; piezoelectric
stack;
flow
field analysis
随着微电子技术的发展,流体点胶技术在微电
子封装[叫、微机电系统(
micro-electro mechanical
systems , MEMS) [
4
l
以及生物医药[町等领域的应用越
来越广泛,特别是在微电子封装工业中,流体点胶技
术对芯片封装和固定等起着关键作用.目前常用的
流体点胶技术主要是接触式点胶:时间-压力型、螺
杆泵式、活塞泵式点胶[
6
],由于接触式点胶在每一
次点胶的过程中点胶头都必须与印刷电路板(
prin-
收稿日期:
2012-10-26.
网络出版时间:
2013-11-12
8
:39.
基金项目:国家自然科学基金资助项目(
50605027
);科技部科技型中
小企业技术创新基金资助项目(
12C26212201364).
作者简介:焦晓阳
(1985
),男,博士研究生;
刘建芳(
1975
-),男,博士,副教授.
通信作者:刘建芳,
E-mail
:jfliu@jlu.edu.cn.
ted circuit
board,
PCB
)接触,点胶针头需要垂直
PCB
运动,从而导致点胶的效率低,且胶点一致性易受
PCB
表面影响;而非接触喷射点胶技术是以一定的
方式使胶液受到高压作用获得足够大动能后喷射
到
PCB
上,因此喷射式点胶大大提高了胶液的分配
速度和点胶频率,并且胶点均匀.非接触式喷射点胶
处于起始阶段,以气体作为动力源的喷射技术已经
有学者对其进行了深入研究[
7-9
],并建立了理论模
型.而以压电材料作为驱动源,通过柔性饺链、液压
放大、兰角放大等机构将压电材料的位移进行放大,
驱动撞针来实现各种粘度胶液的喷射[
10
-叫,对于该
领域的研究相对较少并且均处于探索阶段.目前压
电非接触式点胶所喷射胶液的粘度还较低、胶点相
第
34
卷第
11
期
2013
年
11
月
哈尔滨工程大学学报
Vol.34
No
.11
Nov.2013
Journal of Harbin Engineering University
压电气体混合驱动式喷射点胶阀的设计与实验
焦晓阳,刘建芳,丁宁宁,路袅
(吉林大学机械科学与工程学院,吉林长春
130022)
摘
要:为了实现压电喷射点肢使压电喷射技术能广泛地应用到电子封装产业中设计了一种压电/气体提合驱动式非
接触喷射点肢阀.介绍了该点肢阀的工作原理,利用
FLUENT
动网格技术分析了阀杆行程与肢液实现喷射的关系,通过
实验得到了影响点胶阀点胶质量的因素.实验选用直径为
0.3
mm
的鹊钢喷嘴,实现了
5
000
mPa
·
s
中高粘度环氧树脂
胶结剂的喷射点胶,获得胶点最小直径为
0.5
mm
,点胶频率可达
120
Hz
,胶点一致’性误差在
5%
以内.
关键词:微电子封装;喷射点胶;微位移放大;压电叠堆;流场分析
doi: 10.3969/j.issn.1006-7043.201210074
网络出版地址:
http
://www.cnki.net/kcms/ detaiV23.1390. U.20131112.0839.010.html
中图分类号:
TN405
文献标志码:
A
文章编号:
1006-
7043
( 2013)
11-1445-05
Design and
饵,
eriment
for the
piezoel
创
tric
-伊
s
hybrid driven
jet
d.isi:
配
n4iing
valve
JIAO
Xiaoyang,
LIU
Jianfang,
DING
Ningning,
LU
Song
(
College
of
Mechanical
Science
and
Engineeri
吨,
Jilin
University,
Changchun
130022, China)
Abstract:
Considering that the piezoelectric materials
can
be
used for
jet
dispensing
and
can
be
widely applied in
microelectronics
packaging,
a new type of piezoelectric/ gas hybrid driven non-contact
jet
dispensing valve has
been
developed. This
paper
expounds upon the working principles of the
valve,
and
uses FLUENT dynamic grid technol-
ogy to analyze the relationship between the valve rod stroke
and
the glue solution to realize dispensing. Through the
experiment, the factors which affect the dispensing quality of this valve were obtained. The 5
000
mPa
· s high vis-
cosity epoxy resin glue dispensing was realized with tungsten steel which has a nozzle diameter of
0.3
mm which was
selected. The results show that the minimum diameter of the glue dot is 0. 5
mm,
dispensing frequency reaches
120
Hz,
and
the consistent
eηor
rate of the glue dot is
under
5 % .
Keywords:
microelectronics packaging;
jet
dispensing; micro-displacement amplified; piezoelectric
stack;
flow
field analysis
随着微电子技术的发展,流体点胶技术在微电
子封装[叫、微机电系统(
micro-electro mechanical
systems , MEMS) [
4
l
以及生物医药[町等领域的应用越
来越广泛,特别是在微电子封装工业中,流体点胶技
术对芯片封装和固定等起着关键作用.目前常用的
流体点胶技术主要是接触式点胶:时间-压力型、螺
杆泵式、活塞泵式点胶[
6
],由于接触式点胶在每一
次点胶的过程中点胶头都必须与印刷电路板(
prin-
收稿日期:
2012-10-26.
网络出版时间:
2013-11-12
8
:39.
基金项目:国家自然科学基金资助项目(
50605027
);科技部科技型中
小企业技术创新基金资助项目(
12C26212201364).
作者简介:焦晓阳
(1985
),男,博士研究生;
刘建芳(
1975
-),男,博士,副教授.
通信作者:刘建芳,
E-mail
:jfliu@jlu.edu.cn.
ted circuit
board,
PCB
)接触,点胶针头需要垂直
PCB
运动,从而导致点胶的效率低,且胶点一致性易受
PCB
表面影响;而非接触喷射点胶技术是以一定的
方式使胶液受到高压作用获得足够大动能后喷射
到
PCB
上,因此喷射式点胶大大提高了胶液的分配
速度和点胶频率,并且胶点均匀.非接触式喷射点胶
处于起始阶段,以气体作为动力源的喷射技术已经
有学者对其进行了深入研究[
7-9
],并建立了理论模
型.而以压电材料作为驱动源,通过柔性饺链、液压
放大、兰角放大等机构将压电材料的位移进行放大,
驱动撞针来实现各种粘度胶液的喷射[
10
-叫,对于该
领域的研究相对较少并且均处于探索阶段.目前压
电非接触式点胶所喷射胶液的粘度还较低、胶点相