精密点胶螺杆泵胶液流动规律研究

摘要

微电子技术的迅猛发展，带动了封装技术及封装设备的发展。作为封装工艺中的关键设备，胶液分配技术也得到了广泛的发展。胶液分配的方式有时间压力式、螺杆泵式、活塞泵式和喷射式等。螺杆泵式胶液分配系统因其结构上的优点得到越来越广泛的应用，其优点包括适应范围广，可点涂胶液的黏度范围大；通过调节参数可以产生不同尺寸的胶点；可以滴点也可以画线及绘制轮廓图案。目前，螺杆泵点胶已越来越受业界推崇，对螺杆泵点胶规律的研究也愈显重要。 本论文点明了螺杆泵点胶方式的优点和它的应用范围。在前人的研究成果上，通过理论分析、数值仿真、实验验证等手段对螺杆泵挤胶及点胶规律进行了全面的阐述。为了方便分析研究，文中提出胶液在螺杆泵内流动的三段分析法，即胶液在螺杆内分成进料段、螺杆段、针头段。根据螺杆泵内部结构特点，利用纳维尔——斯托克斯方程，推导了螺杆段内流体流量公式。但该公式无法联合三段求解且误差较大，因此，采用了数值仿真的方法，用三维几何造型软件建立流场几何模型，在GAMBIT下对其进行网格划分，利用FUJENT进行迭代计算。仿真求解过程中，利用了滑动网格技术，对螺杆运动中的非牛顿流体流动进行了数值模拟。最后在三维运动平台下进行了点胶的实验，通过实验，证明了仿真结果是真实可信的。 文章通过理论分析、数值仿真和实验得出：螺杆转速在诸参数中对挤胶量的影响最大；挤胶量随着挤胶针头内径的减小而成指数减小，当内径增大到一定值时，挤胶量并无明显增大；螺杆内部参数中，螺槽深度的影响比螺槽宽度大得多，并且螺槽深度增大使得流道横截面积增大时，挤胶量反而减小；点胶时，滴点高度对胶滴一致性的影响最大。文章最后还给出了螺杆泵的结构设计方案，提出了螺杆泵驱动系统控制方案，为螺杆泵点胶系统的设计提供了参考。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1微电子封装技术概况

1.2 SMT工艺及其发展

1.3胶液分配技术的发展

1.4几种胶液分配技术的比较

1.5螺杆泵点胶系统的应用

1.6本文的研究意义、方法及文章结构

第二章螺杆泵内流体物理模型理论分析

2.1螺杆泵挤胶原理

2.2胶液在螺杆泵内的流动模型

2.2.1进料段和针头段流动模型

2.2.2螺杆段流动模型

2.3本章小结

第三章螺杆泵内胶液流动数值仿真

3.1流体动力学数值仿真技术

3.1.1 CFD技术的发展

3.1.2 FLUENT软件介绍

3.1.3螺杆泵挤胶数值仿真的关键问题

3.2几何模型的建立

3.3几何模型网格划分

3.3.1网格划分的关键问题概述

3.3.2网格划分软件GAMBIT介绍

3.3.3 GAMBIT下模型的导入与缝合

3.3.4模型网格划分方法

3.4几何模型边界条件的设定

3.5流体粘度模型

3.6数值仿真方法

3.7数值仿真结果及分析

3.7.1螺槽内流体压力场与速度场

3.7.2螺杆转速对挤胶量的影响

3.7.3入口压力对挤胶量的影响

3.7.4针头直径对挤胶量的影响

3.7.5螺槽深度和宽度对挤胶量的影响

3.8本章小结

第四章精密点胶螺杆泵系统设计

4.1螺杆泵结构组成

4.2流道的设计与改进

4.3螺杆系列设计

4.4螺杆泵驱动控制方案

4.4.1开环控制方案

4.4.2闭环控制方案

4.5本章小结

第五章精密点胶螺杆泵实验研究

5.1点胶实验平台介绍

5.2实验与仿真的比较

5.3胶滴形成过程实验研究

5.3.1点胶过程介绍

5.3.2滴点高度对点胶的影响

5.3.3挤胶时间和针头大小对胶点的影响

5.4本章小结

第六章全文总结

6.1本文的创新点

6.2本文得出的重要结论及意义

6.3螺杆泵点胶未来研究的方向

参考文献

致谢

主要研究成果