CN102553754A - 一种压电-气体混合控制型流体喷射装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种结构简单、维护方便的新型压电-气体混合控制型流体喷射装置。本发明采用如下技术方案：压电-气体混合控制型流体喷射装置，有喷射单元、气体控制单元和压电驱动控制单元三个单元组成，喷射单元包括喷嘴、针阀、连接柱、橡胶垫片、膜片弹簧、液体腔体，气体控制单元包括气压腔体、回位弹簧、气阀、气阀座，压电驱动控制单元包括压电叠堆、调整弹簧片、预紧装置。这种新型压电-气体混合控制型流体喷射装置可应用于精量化学、药物定量分配、生物医学等领域，特别适用于半导体封装中高粘度流体点胶技术领域，用于电子封装中芯片固定、表面贴装、底部填充、液晶显示平板中荧光粉涂敷等。
Description
技术领域
本发明涉及一种压电-气体混合控制型流体喷射装置，属于微电子机械领域。
背景技术
随着微电子工业、材料及控制等技术的发展成熟，近年来微机电***有了飞速的发展。作为微机电***的一个重要分支，微流动***由于能精确检测和控制流量，在药物微量输送、燃料微量喷射、集成电子元件封装、冷却以及微量化学分析等方面有着重要的应用前景。
发明专利“压电叠堆泵”(申请公布号CN 101216027A)提出了一种大流量、高输出压力的新型压电叠堆泵，其特征在于压电叠堆在外加激励的作用下推动活塞，活塞带动金属密封膜片上下运动从而实现泵腔容积变化，工作腔底部装有两个单向阀，为进水口单向阀和出水口单向阀，分别连通进、出水口，通过泵腔容积的变化实现液体的单向流入与流出。这种压电叠堆泵对于有粘性的流体自吸性差，甚至泵不能正常工作，且阀门密封性差，流体容易倒流等弊端。
在微电子技术的发展中，集成电路越来越呈现出复杂化和微型化，半导体封装要求具有更小的尺寸、更多的引线、更密的内连线等，促使集成电路及封装技术的要求越来越高。在微电子封装中，流体点胶技术被越来越广泛地应用。
发明专利“喷射式点胶阀”(申请公布号：CN 201008812Y)提出了一种电磁阀喷射式点胶装置，其特征是具有一定压力的胶液通入设有撞针的喷嘴容腔里，一定压力的气压通入设有活塞和活塞回位弹簧的气压容腔，由电磁阀开关控制气体的通断，由气压控制活塞的上下运动带动撞针的上下运动，该结构能够喷射一定黏度的胶体，解决了接触式点胶的一些问题，但由于采用气压控制活塞的上下运动，若气压有所波动将导致活塞位移有所变化，导致撞针位移的变化使得胶点大小不一致，且采用活塞装置使得撞针上下运动的速度不高，胶体粘度较高时，不易迅速喷射出来，且结构较为复杂。
综上所述，压电泵能够实现流体的微量输出，但是在定量输送流体时易受负载影响，输出力小、精度低、承载能力较弱，以及目前点胶技术中点胶装置在胶点一致性差和结构控制复杂等问题上，都有待于进一步提高。
发明内容
本发明提供一种压电-气体混合控制型流体喷射装置，以解决压电泵在定量输送流体时易受负载影响，输出力小、精度低、承载能力较弱的问题，以及目前点胶技术中存在的胶点一致性差和结构控制复杂问题。
为达到以上的目的，本发明采用以下技术方案：
一种压电-气体混合控制型流体喷射装置，包括三个单元喷射单元、气体控制单元和压电驱动控制单元，其特征在于：所述喷射单元包括喷嘴、针阀、连接柱、橡胶垫片、膜片弹簧、液体腔体，气体控制单元包括气压腔体、回位弹簧、气阀、气阀座，压电驱动控制单元包括压电叠堆、调整弹簧片、预紧装置。
本发明所述喷嘴内设有针阀，针阀上端与铍青铜膜片弹簧通过螺栓连接在一起，铍青铜膜片弹簧上端有压缩弹簧，所述压电叠堆下方设有调整弹簧膜片并与气阀相连接，压电叠堆上端与预紧装置相连接。
本发明所述膜片弹簧采用周边向上凸起的圆形铍青铜膜片，具有更好的弹性。
本发明所述压电叠堆与楔形预紧装置通过螺钉相连接，所述楔形预紧装置有上下两个楔形块、预紧螺栓、调整螺栓和上盖组成，旋入预紧螺栓可以预紧压电叠堆，旋入调整螺栓可以减小预紧力。
本发明所述压电叠堆下端设有调整弹簧膜片，保证压电叠堆与气阀的对中性，压电叠堆控制气阀的开启与关闭。
本发明的优点在于提出了一种压电-气体混合控制型流体喷射装置，可实现液体的定量输送、定量分配、以及微电子封装中高粘度流体点胶等多种用途，能广泛应用于工业自动化中的输液、供油、加工设备中的清洗、化工制剂等方面的精密计量，特别是在微电子封装中高粘度流体点胶技术中与现有点胶技术相比，采用喷射式点胶技术，从而为点胶工艺提供了高速度、高质量和易维护的点胶装置。
附图说明
图1是压电驱动喷射式点胶装置结构图
图2是调整弹簧片(10)结构图
图3是膜片弹簧(5)结构图
图4是楔形下端预紧块主视图与剖视图
图5是楔形上端预紧块主视图与剖视图
具体实施方式
参见图1所示，本发明一种压电-气体混合控制型流体喷射装置，包括三个单元喷射单元、气体控制单元和压电驱动控制单元。喷射单元包括喷嘴(1)、针阀(2)、连接柱(3)、橡胶垫片(4)、膜片弹簧(5)、液体腔体(21)，气体控制单元包括气压腔体(20)、回位弹簧(8)、气阀(9)、气阀座(19)，压电驱动控制单元包括压电叠堆(11)、调整弹簧片(10)、预紧装置。喷嘴(1)与液体腔体(21)过盈配合且装有密封圈(22)，针阀(2)与连接柱(3)螺纹连接，连接柱(3)与膜片弹簧(5)用螺母(6)和橡胶垫片(4)连接，压电叠堆(11)与预紧装置用连接螺钉(12)连接，压电叠堆腔体(18)、气阀座(19)、气压腔体(20)与胶液腔体(21)之间通过固定螺栓(23)连接。
本发明针阀(2)通过连接柱(3)、螺母(6)、橡胶垫片(4)与膜片弹簧(5)连接，膜片弹簧(5)上下两端设有密封圈(22)与气压腔体(20)、液体腔体(21)紧密压紧，以防止漏气，同时保证了喷嘴(1)与针阀(2)的维护、拆卸、清洗方便。
本发明通过压缩弹簧(7)压紧膜片弹簧(5)，从而通过连接柱(3)带动针阀(2)压紧喷嘴(1)。
本发明压电叠堆(11)下端通过调整弹簧片(10)与压电叠堆腔体(18)、气压阀座(19)、密封圈(22)连接，保证了压电叠堆(11)与气阀(9)的对中性，防止放气时压电叠堆(11)将气阀(9)压斜，不能使气压腔体(20)内的气体很好的排出。
本发明在应用于定量液体分配时可以通过控制喷射的次数来实现。
其工作原理是：气压腔体(20)通入一定压力的高压气体，液体腔体(21)通入一定压力的高压液体，在装置未工作时，由于膜片弹簧(5)受到液体腔体(21)内向上的压力F1，气压腔体(20)内向下的压力F2和压缩弹簧(7)向下的压力F3，且F2+F3＞F1，所以膜片弹簧(5)向下鼓起，带动连接柱(3)与针阀(2)压紧喷嘴(1)，针阀(2)关闭喷嘴(1)，压电叠堆(11)没有获得驱动信号，气阀(9)受到气压腔体(20)内向上的气体压力F4和回位弹簧(8)向上的压力F5用的共同作用下气阀(9)关闭，当压电叠堆(11)获得驱动信号时压电叠堆(11)输出一定的力F与位移，且F＞F4+F5，所以气阀(9)开启，气压腔体(20)内的气体从气阀(9)处排出，由于进气管进入气压腔体(20)内的进气口面积S1小于气阀开启时周围的出气口面积S2，故而气压腔体(20)内的气压减小，此时膜片弹簧(5)下部的液体腔体(21)内向上的压力F1大于气压腔体(20)内气压F6与压缩弹簧(7)向下的力F7，即F1＞F6+F7，故而膜片弹簧(5)向上鼓起，带动连接柱(3)、针阀(2)一起向上抬起，针阀(2)离开喷嘴(1)一定的位移形成一定的空隙，此时液体通过针阀(2)与喷嘴(1)之间的间隙流入到喷嘴(1)的喷孔里。压电叠堆(11)驱动信号消失，压电叠堆(11)在气压腔体(20)内气体压力与回位弹簧(8)共同作用下气阀(9)关闭，气压腔体(20)内气体压力迅速恢复使得膜片弹簧(5)又受到气压腔体(20)内气体压力F2与压缩弹簧(7)压力F3共同向下的压力且大于液体腔体(21)内对膜片弹簧(5)向上的压力F1，即F2+F3＞F1，所以膜片弹簧(5)向下鼓起，带动针阀(2)以一定的速度迅速与喷嘴(1)接触闭合，在闭合的过程中针阀(2)产生一定的加速冲击力，从而促使液体从喷嘴(1)的喷孔中喷射出来。
本发明采用常规的气压***控制方式，所使用的压缩空气经过微雾分离器把其中的水份、杂质过滤和分离，以确保压缩空气的质量，保证点胶装置的正常使用。
Claims (5)
1.一种压电-气体混合控制型流体喷射装置，包括三个单元喷射单元、气体控制单元和压电驱动控制单元，其特征在于：所述喷射单元包括喷嘴(1)、针阀(2)、连接柱(3)、橡胶垫片(4)、膜片弹簧(5)、液体腔体(21)，气体控制单元包括气压腔体(20)、回位弹簧(8)、气阀(9)、气阀座(19)，压电驱动控制单元包括压电叠堆(11)、调整弹簧片(10)、预紧装置。
2.根据权利要求1所述的一种压电-气体混合控制型流体喷射装置，其特征在于：所述喷嘴(1)内设有针阀(2)，针阀(2)上端与铍青铜膜片弹簧(5)通过螺栓(6)连接在一起，铍青铜膜片弹簧(5)上端连接有压缩弹簧(7)，所述压电叠堆(11)下方设有调整弹簧膜片(10)并与气阀(9)相连接，压电叠堆(11)上端与预紧装置相连接。
3.根据权利要求1所述的一种压电-气体混合控制型流体喷射装置，其特征在于：所述膜片弹簧(5)采用周边向上凸起的圆形铍青铜膜片，具有更好的弹性。
4.根据权利要求1所述的一种压电-气体混合控制型流体喷射装置，其特征在于：所述压电叠堆(11)与楔形预紧装置通过螺钉(12)相连接，所述楔形预紧装置有上下两个楔形块(13)(14)、预紧螺栓(15)、调整螺栓(16)和上盖(17)组成，旋入预紧螺栓(15)可以预紧压电叠堆(11)，旋入调整螺栓(16)可以减小预紧力。
5.根据权利要求1所述的一种压电-气体混合控制型流体喷射装置，其特征在于：所述压电叠堆(11)下端设有调整弹簧膜片(10)，保证压电叠堆(11)与气阀(9)的对中性，压电叠堆(11)控制气阀(9)的开启与关闭。
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Legal Events
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20120711 |