基于超磁致伸缩驱动的胶液喷射分配器研究

摘要

微电子封装技术的迅猛发展,带动了封装设备制造业的发展,作为封装工艺中的关键设备,胶液分配系统也得到了迅速发展。胶液喷射分配技术因其突出的优点而受到重视以及得到越来越广泛的应用。稀土超磁致伸缩材料是一种新型的功能材料,磁致伸缩应变大、响应速度快、能量密度高等是该类材料的显著特点,因其优异的性能、良好的应用前景,而得到世界各国学者的关注。但是目前为止国内外并无把超磁致伸缩材料应用与微电子胶液喷射系统的研究,此次研究对超磁致驱动应用于胶液喷射器方面做了初步探索。
　　本文对胶液喷射器在不同喷针行程和加速度参数下进行了数值仿真,并对仿真结果进行了对比,分析了小行程,大的加速度喷射的优越性。然后本文对小行程大的加速度下,胶液喷射分配器的其它参数进行了仿真比较,对比了不同参数对胶液喷射的影响。由于超磁致伸缩驱动能同时满足小的喷针行程和大的加速度的特点,本文构思了一种基于超磁致伸缩驱动的胶液喷射分配器。本文对超磁致伸缩驱动胶液喷射分配器的驱动系统、位移放大机构和喷射器进行了设计计算。本文还用有限元方法对激励磁场和偏置做了数值仿真,得出了超磁致伸缩棒的激励磁场强度和偏置磁场强度分布情况,确定了线圈输入电流的大小。
　　本文通过研究得出以下结论:较小胶液喷射分配器的喷针行程和较大喷针加速度,可以实现更高的胶液喷射精度以及实现更大粘度的胶液喷射;超磁致伸缩驱动线圈选定为1000匝,电流为2A,从而可以实现在超磁致伸缩棒内20KA/m的磁场强度;为了避免超磁致伸缩棒的倍频现象,应设计偏置线圈,偏置线圈设计也为1000匝,电流3A,以便在超磁致伸缩棒内产生20KA/m的磁场强度;超磁致伸缩驱动部分应施加10MPa预压应力以便使超磁致伸缩棒有较大的伸缩量;位移放大机构设计位移放大倍数为10倍,从而使超磁致伸缩驱动胶液喷射分配器的喷针行程扩大到毫米级。

目录

摘要

Abstract

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 微电子封装的发展及现状

1.2.1 微电子封装技术的发展特点

1.2.2 微电子封装的发展趋势

1.2.3 我国微电子封装技术的现状

1.3 喷射点胶技术及其驱动方式

1.3.1 喷射点胶技术原理及其发展史

1.3.2 喷射点胶技术的特点

1.3.3 现有喷射点胶技术的驱动方式

1.4 超磁致伸缩材料及超磁致伸缩驱动器

1.4.1 超磁致伸缩材料性能及应用机理

1.4.2 超磁致伸缩材料主要特点

1.4.3 超磁致伸缩材料机理

1.4.4 超磁致伸缩执行器特性

1.5 超磁致伸缩驱动器的优点

1.6 论文的课题来源、研究意义

第二章 胶液喷射器仿真

2.1 喷射器驱动系统工作原理

2.2 胶液喷射流固耦合数值仿真模型

2.3 牛顿流体计算公式

2.3.1 牛顿流体累积胶液体积

2.3.2 胶液动能等效速度

2.3.3 胶液的平均流速

2.4 幂率流体计算公式

2.4.1 累积胶液体积

2.4.2 累积胶液动能等效速度

2.4.3 胶液平均流速

2.5 胶液喷射器不同参数仿真比较

2.5.1 低粘度仿真比较

2.5.2 高粘度仿真比较

2.6 小行程胶液喷射器影响参数仿真

2.6.1 相同喷针与壁面间隙不同粘度仿真

2.6.2 相同胶液粘度不同喷针与壁面间隙仿真

2.7 本章小结

第三章 超磁致胶液喷射器可行性分析与设计

3.1 气动胶液喷射器分析

3.2 超磁致伸缩驱动胶液喷射器分配器构思

3.2.1 超磁致伸缩驱动胶液喷射分配器位移与力初步分析

3.3 超磁致伸缩驱动胶液喷射分配器总体结构设计

3.4 超磁致驱动系统设计

3.4.1 超磁致伸缩棒的确定

3.4.2 驱动磁路的设计

3.4.3 偏置磁路的设计与计算

3.4.4 线圈结构与骨架结构设计

3.4.5 预压装置的确定

3.5 位移放大机构设计

3.4.1 柔性铰链的定义

3.4.2 柔性铰链的特点

3.4.3 柔性铰链的分类

3.4.4 位移放大机构的设计与计算

3.4.5 基于伪刚体模型的微位移放大机构的简化分析

3.4.6 位移放大机构整体结构尺寸设计

3.6 胶液喷射分配器喷射头设计

3.7 本章小结

第四章 超磁致伸缩驱动器电磁特性数值分析

4.1 电磁场计算理论

4.1.1 电磁场计算理论

4.1.2 位函数的微分方程

4.1.3 位函数的边界条件

4.1.4 轴对称电磁场问题

4.2 超磁致伸缩驱动器磁场有限元建模及分析

4.2.1 建立模型

4.2.2 定义材料属性

4.2.3 划分网格

4.2.4 施加边界条件

4.2.5 激励线圈的磁场分析

4.2.6 偏置线圈的磁场分析

4.3 本章小结

第五章 胶液分配过程研究

5.1 点胶实验平台介绍

5.2 点胶的一致性影响

5.2.1 滴点高度对滴胶的影响

5.2.2 不同布胶高度对布胶一致性影响

5.2.3 相同布胶高度不同基板运动速度对布胶一致性影响

5.3 本章小结

第六章 全文总结与展望

6.1 全文总结

6.2 展望

参考文献

致谢

研究成果