【摘要】：隨著全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一體化模式,電子信息制造產(chǎn)業(yè)間的競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈,電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造越來(lái)越趨于微型化,小巧化和精致化,微電子產(chǎn)業(yè)成為市場(chǎng)發(fā)展的主流。噴射點(diǎn)膠是非接觸式涂膠技術(shù),與傳統(tǒng)涂膠技術(shù)相比,噴射點(diǎn)膠量能夠精確控制,點(diǎn)膠質(zhì)量一致性較高。但是點(diǎn)膠閥中頂針容易磨損斷裂,點(diǎn)膠設(shè)備使用壽命受到限制,因此需要運(yùn)用理論知識(shí)并結(jié)合實(shí)際點(diǎn)膠過(guò)程對(duì)頂針的疲勞壽命進(jìn)行分析研究,設(shè)計(jì)加工符合使用壽命要求的高質(zhì)量頂針。首先本文以美國(guó)諾信公司的噴射點(diǎn)膠設(shè)備為研究對(duì)象,采用CFD流體力學(xué)分析軟件模擬噴射點(diǎn)膠過(guò)程,并對(duì)膠水的流體動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行分析研究,在模擬分析結(jié)果的基礎(chǔ)上,借助公司的試驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)DOE正交試驗(yàn),通過(guò)試驗(yàn)分析法得出頂針的幾何外形和行程是決定點(diǎn)膠量和膠點(diǎn)直徑的最顯著影響因素。其次根據(jù)膠液動(dòng)態(tài)特性CFD分析結(jié)果,為了達(dá)到較高水平的點(diǎn)膠效果,需要對(duì)頂針幾何外形和實(shí)際應(yīng)用參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)和合理選擇。從材料的強(qiáng)度分析和疲勞壽命計(jì)算理論基礎(chǔ)出發(fā),建立頂針強(qiáng)度分析和疲勞壽命計(jì)算方法,并且參照頂針材料的力學(xué)特性,結(jié)合頂針極限應(yīng)力曲線來(lái)檢驗(yàn)頂針疲勞強(qiáng)度,校驗(yàn)其疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。強(qiáng)度分析過(guò)程中結(jié)合CFD結(jié)論,不斷改進(jìn)頂針設(shè)計(jì)和調(diào)整應(yīng)用參數(shù)直到其疲勞強(qiáng)度和壽命符合設(shè)計(jì)和使用要求。最后在本文對(duì)噴射點(diǎn)膠過(guò)程膠液動(dòng)態(tài)特性模擬分析、頂針強(qiáng)度分析和疲勞壽命計(jì)算的基礎(chǔ)上,借助企業(yè)某款產(chǎn)品及測(cè)試平臺(tái),設(shè)計(jì)正交試驗(yàn),安排頂針性能及疲勞壽命測(cè)試試驗(yàn)。正交試驗(yàn)結(jié)果表明影響點(diǎn)膠效果的主要因素與CFD模擬結(jié)果一致。根據(jù)頂針疲勞強(qiáng)度和壽命分析結(jié)論,測(cè)試不同設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的頂針?biāo)鶎?duì)應(yīng)的點(diǎn)膠效果和實(shí)際疲勞壽命。性能和疲勞壽命試驗(yàn)結(jié)果表明:0.75mm頂針不但能夠噴射0.3mm膠點(diǎn),而且其疲勞壽命達(dá)到5500萬(wàn)次仍舊在繼續(xù)工作,完全符合疲勞壽命分析計(jì)算結(jié)果。雖然0.5mm頂針能夠噴射0.3mm膠點(diǎn),但是其疲勞壽命不高,不符合設(shè)計(jì)要求,并且實(shí)際使用過(guò)程中頂針斷裂最多的就是此類設(shè)計(jì)。本文對(duì)頂針的疲勞壽命進(jìn)行分析和研究,為微電子封裝生產(chǎn)提供高性能、高可靠性、長(zhǎng)壽命的噴射點(diǎn)膠設(shè)備提供理論研究基礎(chǔ)和試驗(yàn)數(shù)據(jù)參考。
【圖文】：

點(diǎn)膠裝置采用頂針撞擊噴膠方式，該裝置主統(tǒng)加熱模塊等部分組成如圖 1 所示。它通常熔化后的膠水在氣壓活塞作用下源源不斷地動(dòng)頂針向噴嘴口運(yùn)動(dòng)，直到高速撞擊噴嘴內(nèi)聚，隨著密閉內(nèi)腔膠水液壓不斷增大，膠水閥快速切換進(jìn)排氣回路，頂針往回運(yùn)動(dòng)，膠水，膠水就持續(xù)不斷地從噴嘴口噴射出來(lái)。噴，頂針擠壓膠液在噴嘴內(nèi)腔中做雜亂無(wú)章地及密閉內(nèi)腔體積的變化，因此無(wú)法通過(guò)建立文采用 CFD 仿真軟件來(lái)模擬頂針撞擊噴嘴，同時(shí)仿真模擬頂針碰撞過(guò)程中密閉內(nèi)腔體完成整個(gè)噴射點(diǎn)膠過(guò)程的數(shù)值模擬分析。

頂針撞擊噴嘴時(shí)的速度可以通過(guò)頂針運(yùn)動(dòng)學(xué)方程（2-2）和（2-3）組合求得。圖2 噴射點(diǎn)膠裝置工作原理Fig.2 The jetting device working principle2.3.2 頂針行程 l 對(duì)流體動(dòng)力學(xué)特性的影響為了研究分析頂針行程是如何影響膠水動(dòng)力學(xué)特性，，使用 CFD 軟件模擬不同頂針行程對(duì)應(yīng)的噴口膠水噴射速度矢量分布。本文中分別模擬行程為：0.5 mm、1.0 mm和 1.5 mm 時(shí)，對(duì)應(yīng)膠水動(dòng)力學(xué)特性的不同表現(xiàn)。模擬過(guò)程中數(shù)值模型所有內(nèi)外載荷設(shè)置均保持一致，其基本參數(shù)設(shè)置是：①. 頂針與噴嘴貼合時(shí)接觸線大小都是 1.5mm如圖 2 中所示；②. 作用在頂針頂帽上的氣壓設(shè)定值為 0.5 Mpa ；③. 膠水注入壓力始終保持在 0.3 Mpa ；④. 對(duì)以上三種頂針行程進(jìn)行模擬分析時(shí)，都使用相同的頂針和噴嘴結(jié)構(gòu)。
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN05

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2575723