第 1 章 緒論

電子封裝技術(shù)在電子制造業(yè)中具有關(guān)鍵性的作用，而點膠技術(shù)又是電子封裝的關(guān)鍵技術(shù)之一[1,2]。隨著電子制造業(yè)的快速發(fā)展，為了滿足現(xiàn)代電子產(chǎn)品的發(fā)展需要，電子產(chǎn)品不斷向智能化、微型化、多樣化發(fā)展。我國是電子制造業(yè)大國，國內(nèi)的電子制造不僅要滿足國內(nèi)國民需求，而且還影響著全世界電子產(chǎn)品的需求。電子制造產(chǎn)業(yè)與國家經(jīng)濟息息相關(guān)，國家投入大量精力于電子制造業(yè)的發(fā)展，使我國電子制造業(yè)有更多的知識產(chǎn)權(quán)，從制造強國逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樵O(shè)計制造強國。點膠技術(shù)是將流體分配到指定位置，從而實現(xiàn)電子元件的固定、包封、焊接等功能[3,4]。在電子制造中當(dāng)電子元件需要裝配到一起，點膠技術(shù)將膠水分配到指定位置對元件進行粘接，實現(xiàn)元器件組裝；當(dāng)電子元件需要與電器連接，點膠技術(shù)將錫膏、銀漿等分配到指定位置，實現(xiàn)電子元件電器連接。電子元件在實際工作中會面臨各種復(fù)雜情況，點膠技術(shù)還可將芯片包封，使芯片具有防水，防電，防潮，防撞，防腐蝕等功能。

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第 2 章 壓電陶瓷基礎(chǔ)理論

2.1 壓電學(xué)基礎(chǔ)

在實驗中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)對某些材料施加外力后，這些材料被壓縮的表面會產(chǎn)生游離的電荷，材料兩端形成電勢差，且在一定范圍內(nèi)外力越大在材料兩端形成的電勢差越大，表現(xiàn)出更強的帶電性，科學(xué)家將帶這種性能的材料命名為壓電材料。將在材料兩端上施加作用力會產(chǎn)生電勢差的現(xiàn)象稱之為正壓電效應(yīng)。隨著對壓電材料研究，當(dāng)在壓電材料兩端施加電勢差，壓電材料會輸出微小的位移，而且壓電材料的位移會隨著電勢差的變化而產(chǎn)生變化，當(dāng)作用在壓電材料兩端的電勢差在一定范圍內(nèi)，壓電陶瓷輸出的位移與電勢差成正比，當(dāng)電勢差去除后壓電陶瓷會停止輸出位移，科學(xué)家將此現(xiàn)象稱為逆壓電現(xiàn)象[97-99]。

2.2 壓電疊堆

本章主要對壓電噴射點膠閥核心驅(qū)動元件壓電疊堆進行介紹；對壓電陶瓷材料力電之間轉(zhuǎn)換機理進行介紹；并對壓電疊堆的位移，溫度，遲滯，蠕變的特性進行描述與分析；給出壓電疊堆輸出位移與電壓之間的關(guān)系，為壓電疊堆噴射點膠閥驅(qū)動設(shè)計提供依據(jù)。

第 3 章 噴射點膠流體動力學(xué)模型……………31

3.1 噴射點膠原理……………31
3.2 流體基本屬性……………32
3.3 噴射流體理論……………43
5第 4 章 壓電噴射點膠閥的設(shè)計及工作原理•……………53
4.1 不同種類噴射閥結(jié)構(gòu)介紹……………53
4.2 自適應(yīng)杠桿放大壓電噴射點膠閥結(jié)構(gòu)設(shè)計……………57
4.3 杠桿放大位移分析…………… 59
第 5 章 視覺點膠機運動平臺的設(shè)計……………68
5.1 桌面型視覺點膠運動平臺機械結(jié)構(gòu)…………… 68
5.2 視覺點膠運動平臺控制系統(tǒng)……………70

第 6 章 壓電噴射點膠閥實驗設(shè)計及結(jié)果分析

6.1 壓電疊堆放大機構(gòu)的測試

利用激光測微儀如圖 6.1 所示，對壓電放大機構(gòu)的位移進行測量，得到撞針在通過杠桿放大后的實際位移。對壓電疊堆施加方形脈沖信號，信號高電平 80V，低電平0V。方形波脈沖信號，，高電平保持時間 2ms，低電平保持時間 8ms，激光測微儀采樣周期 2.55μs，測定撞針位移曲線。通過撞針的運動曲線可以得到，撞針運動軌跡為梯形波，在此電壓信號內(nèi)撞針可以完全伸長，撞針上升時間和下降時間基本相同，但是撞針在抬起到最大位置和撞針由從最大位置下降撞擊到噴嘴時，撞針位移出現(xiàn)抖動，其原因主要是因為撞針的運動是由壓電疊堆和彈簧共同作用，撞針向上運動是由壓電疊堆推動杠桿實現(xiàn)的，撞針向下運動是由彈簧推動杠桿實現(xiàn)的，當(dāng)疊堆升起或下降到指定位移的時候，疊堆停止運動，而由于慣性撞針還在繼續(xù)運動改變彈簧的位移，撞針和彈簧一起與壓電疊堆分離，此時撞針產(chǎn)生微小振動，此微小振動位移很小，并不能影響到壓電噴射閥的噴射性能，但是當(dāng)撞針與疊堆分開再接觸時會產(chǎn)生噪聲，這就是壓電噴射點膠閥噪音的一部分來源，而且在撞針與壓電疊堆分開再接觸時，壓電疊堆的負載會產(chǎn)生劇烈變化，對壓電疊堆壽命產(chǎn)生影響，為此要選擇合理的彈簧。彈簧剛度越大，撞針在運動過程中產(chǎn)生的振動越小，撞針的響應(yīng)速度越快，但是壓電疊堆的輸出力有限，彈簧剛度過大則疊堆不能驅(qū)動杠桿運動。通過撞針位移曲線可以得到撞針在上升和下降的斜率基本相同，說明了本文所選用的彈簧和壓電疊堆剛度匹配，放大結(jié)構(gòu)設(shè)計合理。

6.2 壓電噴射閥噴射膠液的速度和體積實驗

本文實驗系統(tǒng)主要由壓電噴射點膠閥、點膠運動平臺、PC 主機、精密電子稱、氣源、調(diào)壓閥等組成，如圖 6.2 所示。壓電噴射點膠閥裝置，主要利用杠桿對壓電疊堆位移進行放大，從而驅(qū)動撞針撞擊噴嘴。噴射出的膠點可通過精密電子稱測量其質(zhì)量，最后并計算出其體積。由上述理論分析可知，在確�？梢試娚涞那疤嵯�，當(dāng)其他條件不變可得出：通過噴嘴孔膠液的流速越快，一個噴射周期內(nèi)噴射出的膠液體積也就越大，因此在實驗中可以用噴射體積的大小來表征噴射閥在噴射中的噴射速度。同時，由于要實現(xiàn)高粘度膠液的噴射，則所需的噴嘴孔處膠液流速也就越大，因此當(dāng)噴射閥結(jié)構(gòu)參數(shù)一定時，噴射膠液體積越大，噴射速度也就越大，則就可實現(xiàn)更高粘度的膠液噴射。
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第 7 章 結(jié) 論

點膠技術(shù)幾乎滲透到電子制造各個領(lǐng)域中，隨著 3C 產(chǎn)品的快速發(fā)展，點膠技術(shù)在電子制造中起著更大的作用。點膠技術(shù)中非接觸噴射點膠具有高精度，高效率等特點，逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)接觸式點膠并成為新一代點膠技術(shù)。本文首先介紹了點膠設(shè)備的發(fā)展、分類、應(yīng)用與功能、以及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，在此基礎(chǔ)上對非接觸噴射點膠技術(shù)的核心設(shè)備壓電噴射點膠閥所涉及的理論、設(shè)計、制造、調(diào)試、應(yīng)用等進行了研究，并研制了一種自適應(yīng)壓電噴射點膠閥，：1） 設(shè)計并制造壓電噴射點膠閥。設(shè)計一款杠桿放大式自適應(yīng)壓電噴射點膠閥。其利用刀撐對杠桿進行支撐，使杠桿可承受更大負載，提高杠桿帶動撞針運動的速度；其采用螺套結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)撞針噴嘴位置，使壓電噴射點膠閥杠桿放大的位移不隨著刀撐的磨損而改變，實現(xiàn)杠桿位移放大的自適應(yīng)。2） 對壓電噴射點膠閥噴射膠液過程中流體理論進行分析。a、壓電噴射點膠閥噴射過程中的理論分析分為可噴射性和噴射體積，為壓電噴射點膠閥設(shè)計和點膠作業(yè)調(diào)試提供理論支撐。b、總結(jié)研究機構(gòu)提出的高粘度噴射點膠閥噴射模型，孔口流模型、牛頓定律能量模型、哈伯-肖博葉積分模型，并提出一種相似極限噴射模型簡化壓電噴射點膠閥噴射過程流體計算方法。

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參考文獻（略）

本文編號：150022