【摘要】：隨著生命科學(xué)、電子封裝、快速制造等尖端領(lǐng)域的快速發(fā)展,對(duì)液體材料進(jìn)行分配等轉(zhuǎn)移操作的要求也越來(lái)越高,點(diǎn)膠是其中最常見(jiàn)的分配操作,在不同的領(lǐng)域中對(duì)點(diǎn)膠的速度、精度以及體積一致性等有著不同的要求。傳統(tǒng)的點(diǎn)膠系統(tǒng)受工作原理和驅(qū)動(dòng)方式的限制,雖然發(fā)展得較早,但由于其點(diǎn)膠速度慢、膠滴體積大等缺點(diǎn),難以實(shí)現(xiàn)如今精準(zhǔn)快速?lài)娚涞囊��；谌犴槞C(jī)構(gòu)的微噴射點(diǎn)膠系統(tǒng)利用壓電材料的逆壓電效應(yīng)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng),具有點(diǎn)膠頻率快、點(diǎn)膠精度高、頻響高等優(yōu)點(diǎn),越來(lái)越廣泛應(yīng)用于電子與制造領(lǐng)域,尤其是在電子封裝領(lǐng)域。針對(duì)傳統(tǒng)點(diǎn)膠方式點(diǎn)膠頻率慢,可噴射膠液粘度范圍窄等缺點(diǎn),文中利用不同的放大原理設(shè)計(jì)了兩種形式的微噴射點(diǎn)膠系統(tǒng),并對(duì)其進(jìn)行了性能分析及實(shí)驗(yàn)測(cè)試;為改善膠滴體積一致性差的問(wèn)題,建立膠滴體積的估計(jì)模型并進(jìn)行誤差補(bǔ)償。主要內(nèi)容如下:針對(duì)傳統(tǒng)點(diǎn)膠系統(tǒng)撞針行程短、可噴射膠液粘度范圍窄等問(wèn)題,基于柔順機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)了一種新型壓電式微噴射點(diǎn)膠系統(tǒng),該系統(tǒng)由供膠裝置、驅(qū)動(dòng)裝置和撞針閥組成。點(diǎn)膠系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)特征是利用柔順機(jī)構(gòu)的彈性變形驅(qū)動(dòng)撞針往復(fù)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)撞針閥的開(kāi)啟閉合,完成微噴射點(diǎn)膠功能。采用偽剛體方法得到點(diǎn)膠系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)力、輸出位移和頻率特性,結(jié)果表明,系統(tǒng)的最大驅(qū)動(dòng)力、輸出位移和頻率分別為56.4 N、808μm、245 Hz,說(shuō)明所設(shè)計(jì)的點(diǎn)膠系統(tǒng)能滿(mǎn)足所需的驅(qū)動(dòng)力、行程和點(diǎn)膠速度。制作點(diǎn)膠系統(tǒng)樣機(jī),通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)的占空比、幅值、頻率和膠液粘度對(duì)膠滴直徑的影響,得到了形成正常膠滴各因素需滿(mǎn)足的條件,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明系統(tǒng)的最高點(diǎn)膠頻率為210 Hz,最小膠滴直徑為630μm,膠滴一致性誤差為5.62%。為了反映微噴射點(diǎn)膠系統(tǒng)所噴射膠滴體積與供膠壓力、噴嘴直徑、驅(qū)動(dòng)信號(hào)和膠液粘度之間的關(guān)系,使微噴射點(diǎn)膠系統(tǒng)能按需進(jìn)行精準(zhǔn)點(diǎn)膠,通過(guò)對(duì)膠液成型過(guò)程進(jìn)行分析,依據(jù)點(diǎn)膠周期內(nèi)撞針的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,將膠滴的成型過(guò)程分為四個(gè)階段分別建立流量模型,求解得到微噴射點(diǎn)膠系統(tǒng)的體積估計(jì)模型。搭建了實(shí)驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)對(duì)體積估計(jì)模型的準(zhǔn)確性和精度進(jìn)行測(cè)試,測(cè)試結(jié)果表明,體積估計(jì)模型能較好反映出膠滴體積供膠壓力、噴嘴直徑、驅(qū)動(dòng)信號(hào)和膠液粘度之間的關(guān)系,并且在消除影響因素中最主要的溫度效應(yīng)后,膠滴一致性誤差為8.6%左右。膠滴體積的估計(jì)模型雖然可以實(shí)現(xiàn)對(duì)膠滴體積的預(yù)測(cè),但在實(shí)際點(diǎn)膠過(guò)程中,隨著點(diǎn)膠時(shí)間的增長(zhǎng)和點(diǎn)膠頻率的加快,噴射腔溫度升高使得膠滴實(shí)際體積與目標(biāo)體積的誤差越來(lái)越大,影響了估計(jì)模型的準(zhǔn)確性以及膠滴的體積一致。為了解決這一問(wèn)題,基于膠滴體積的估計(jì)模型提出了一種體積誤差補(bǔ)償模型。該模型通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)體積誤差的趨勢(shì),建立誤差模型,并采用補(bǔ)償算法進(jìn)行體積誤差補(bǔ)償,以達(dá)到更好的膠滴噴射效果。搭建實(shí)驗(yàn)測(cè)試平臺(tái)對(duì)體積誤差補(bǔ)償模型進(jìn)行驗(yàn)證,結(jié)果表明該補(bǔ)償模型能顯著改善體積誤差,膠滴一致性誤差顯著降低,補(bǔ)償前的誤差范圍為[-0.5~5]μl,補(bǔ)償后的誤差范圍為[-0.04~0.08]μl。單向驅(qū)動(dòng)的微噴射點(diǎn)膠系統(tǒng)由于只能實(shí)現(xiàn)單向驅(qū)動(dòng)撞針,撞針回程需依靠柔順機(jī)構(gòu)變形后的回彈力來(lái)閉合噴嘴,因此高頻下噴嘴的閉合效率低并且閉合效果差,容易出現(xiàn)衛(wèi)星滴。為解決該問(wèn)題,設(shè)計(jì)了一種采用三角放大機(jī)構(gòu)的新型雙向驅(qū)動(dòng)式微噴射點(diǎn)膠系統(tǒng)。該微噴射點(diǎn)膠系統(tǒng)由2個(gè)壓電陶瓷依次進(jìn)行驅(qū)動(dòng),保證了撞針的回程速度和閉合力。通過(guò)建立驅(qū)動(dòng)裝置的偽剛體模型,依據(jù)虛功原理得到驅(qū)動(dòng)裝置的放大倍數(shù)和驅(qū)動(dòng)力并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試。依據(jù)設(shè)計(jì)的雙向驅(qū)動(dòng)式微噴射點(diǎn)膠系統(tǒng)制作其樣機(jī),搭建了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行性能測(cè)試,結(jié)果表明雙向驅(qū)動(dòng)式微噴射點(diǎn)膠系統(tǒng)的工作電壓范圍為[60-120]V,最大驅(qū)動(dòng)力力為95.4 N,最大輸出位移為568μm。電壓越高,頻率越低,得到的膠滴直徑就越大;在驅(qū)動(dòng)電壓100 V點(diǎn)膠頻率50 Hz的情況下穩(wěn)定噴射粘度為120 mPa.s的甘油,膠滴一致性誤差為4.73%。所設(shè)計(jì)制作的壓電式雙向驅(qū)動(dòng)微噴射點(diǎn)膠系統(tǒng)高頻性能較好,對(duì)微噴射點(diǎn)膠技術(shù)的發(fā)展具有促進(jìn)作用。
【圖文】：

第一章 緒論時(shí)間壓力型接觸式點(diǎn)膠工藝是最先出現(xiàn)的點(diǎn)膠工藝，由于其工藝簡(jiǎn)單、成本低廉，泛受自動(dòng)化廠商的歡迎，這些廠商大都有自己自主研發(fā)的接觸式點(diǎn)膠設(shè)備。比如國(guó)的光寶科技公司，該公司設(shè)計(jì)研發(fā)出一系列的接觸式點(diǎn)膠系統(tǒng)用以使用在各個(gè)領(lǐng)域，中最具代表性的產(chǎn)品如圖 1.2 所示。圖 1.2 所示的三維點(diǎn)膠系統(tǒng)主要應(yīng)用于電子封領(lǐng)域，由于其良好的精度和點(diǎn)膠效率，被眾多電子設(shè)備廠家廣泛采用，系統(tǒng)的移動(dòng)臺(tái)的最大移動(dòng)速度為 500mm / s，，定位精度可達(dá)0.001 mm，點(diǎn)膠的重復(fù)精度達(dá)到了0.01 mm ，可記錄最高 256 組膠滴數(shù)據(jù)，每組膠滴數(shù)量為 4000 滴。

第一章 緒論時(shí)間壓力型接觸式點(diǎn)膠工藝是最先出現(xiàn)的點(diǎn)膠工藝，由于其工藝簡(jiǎn)單、成本低廉，泛受自動(dòng)化廠商的歡迎，這些廠商大都有自己自主研發(fā)的接觸式點(diǎn)膠設(shè)備。比如國(guó)的光寶科技公司，該公司設(shè)計(jì)研發(fā)出一系列的接觸式點(diǎn)膠系統(tǒng)用以使用在各個(gè)領(lǐng)域，中最具代表性的產(chǎn)品如圖 1.2 所示。圖 1.2 所示的三維點(diǎn)膠系統(tǒng)主要應(yīng)用于電子封領(lǐng)域，由于其良好的精度和點(diǎn)膠效率，被眾多電子設(shè)備廠家廣泛采用，系統(tǒng)的移動(dòng)臺(tái)的最大移動(dòng)速度為 500mm / s，定位精度可達(dá)0.001 mm，點(diǎn)膠的重復(fù)精度達(dá)到了0.01 mm ，可記錄最高 256 組膠滴數(shù)據(jù)，每組膠滴數(shù)量為 4000 滴。
【學(xué)位授予單位】：江西理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TH112;TN05

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本文編號(hào)：2711335