含柔性放大臂双压电叠堆驱动喷射阀研究

摘要

点胶是一项重要的微电子封装工艺，而喷射式点胶是目前发展最为迅速的点胶方式，具有胶滴一致性好、生产效率高以及适用范围广等优点。为了实现高频率、高性能的微量喷射点胶，本文设计了一种新型的含柔性放大臂双压电叠堆驱动的喷射点胶阀。
　　本文首先介绍了点胶技术的发展现状以及压电叠堆的相关知识;接着，根据机械碰撞式喷射点胶技术的原理，提出了含柔性放大臂双压电叠堆驱动喷射阀方案，完成了喷射阀结构设计，并对微位移放大机构和流体相关结构进行了详细的设计和分析;然后，为了研究喷射阀喷针的动态特性，建立了喷射阀的数学模型，利用Matlab/Simulink进行了仿真分析，得到了喷针的位移曲线和速度曲线，并分析了驱动电压、铰链刚度、喷针质量等关键参数对喷射阀喷针动态性能的影响;最后，利用喷射阀试制机搭建了点胶实验系统，利用该实验系统完成了喷射阀喷针动态特性、点胶图案、胶滴喷射过程、胶滴尺寸影响规律、胶滴一致性等方面的实验研究。实验结果表明，所设计的含柔性放大臂双压电叠堆驱动喷射阀可以实现最大工作频率200Hz、最小胶滴体积90nL、胶滴一致性±10％以内的稳定喷射点胶，达到了预期效果。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 点胶技术简介

1．1．1 点胶技术的应用

1．1．2 现有点胶技术简介

1．2 喷射式点胶

1．2．1 喷射式点胶原理

1．2．2 喷射式点胶驱动方式

1．3 压电叠堆简介

1．3．1 压电效应

1．3．2 压电材料

1．3．3 压电叠堆结构及制造工艺

1．3．4 压电叠堆的基本特性

1．4 课题来源与意义

1．5 本文主要研究内容

2 含柔性放大臂双压电叠堆驱动喷射阀设计

2．1 喷射阀方案分析

2．1．1 压电叠堆-弹簧驱动方式

2．1．2 双压电叠堆驱动方式

2．2 喷射阀的方案设计

2．3 喷射阀的总体结构设计

2．4 位移放大机构的设计与分析

2．4．1 微位移放大机构

2．4．2 柔性放大臂的设计

2．4．3 位移放大机构力学分析

2．5 流体相关结构设计

2．6 本章小结

3 含柔性放大臂双压电叠堆驱动喷射阀喷针动态特性研究

3．1 喷射阀工作过程分析

3．2 喷射阀喷针动态特性分析

3．2．1 压电叠堆动力学分析

3．2．2 喷射阀动力学模型建立

3．2．3 运动微分方程参数计算

3．2．4 仿真模型建立

3．2．5 仿真分析

3．3 喷射阀喷针动态特性影响因素分析

3．3．1 驱动电压的影响

3．3．2 铰链刚度的影响

3．3．3 喷针质量的影响

3．3．4 胶液粘度的影响

3．4 本章小结

4 含柔性放大臂双压电叠堆驱动喷射阀点胶工艺实验研究

4．1 实验系统的搭建

4．1．1 喷射阀样机

4．1．2 三维运动平台

4．1．3 供胶系统

4．2 喷射阀喷针动态特性实验研究

4．2．1 喷针位移曲线测量与分析

4．2．2 喷针动态特性影响因素实验研究

4．3 点胶图案的实现

4．4 胶液喷射过程实验研究

4．5 胶滴尺寸影响因素实验研究

4．5．1 供胶气压的影响

4．5．2 脉冲高压时间的影响

4．5．3 脉冲电压幅值的影响

4．6 胶滴体积测量

4．7 胶滴一致性实验研究

4．8 本章小结

5 全文总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

攻读学位期间主要研究成果

致谢