压电喷射阀

压电喷射阀
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什么是压电喷射阀?

2020-11-04 17:27:59

根据点胶原理不同,点胶技术大致可分为接触式点胶和无接触式点胶,如图所示。接触式点胶依靠点胶针头引导胶液与基板接触,延时一段时间使胶液浸润基板,然后点胶针头向上运动,胶液依靠和基板之间的黏性力与点胶针头分离,从而在基板上形成胶点。这项点胶技术的特点是需要配置高精度的高度传感器,以准确控制针头下降和抬起的高度。无接触式点胶则以一定方式使胶液受到高压作用,由此获得足够大动能后以一定速度喷射到基板上,喷射胶液过程中,针头无Z 轴方向的位移。

工作原理

压电式喷射点胶利用了压电材料的逆压电效应,喷射频率高、设备结构简单,而且喷射可以获得直径小至10毺m的胶点;另一方面,压电结构的控制精度高,可提高喷射点胶品质。但压电式喷射点胶的流量小,若要提高喷射流量需要采用放大机构或增大喷射装置的体积;另外,使用的压电材料都比较脆,容易老化。目前压电式喷射装置分为以下两种类型。一类压电式喷射点胶作为热喷墨印刷技术的主要竞争对手出现,应用于LED中有机颜料的注入,工作频率可达20kHz。式喷射器应用压电材料的变形,直接推动流体运动,流体在内外压力差的作用下加速从喷嘴喷出,形成液滴。这项技术的优点在于可以采用喷射器阵列,并且可以以很高的速度喷射材料的小液滴。但只能用于喷射黏度小于0.03Pa·s的流体材料,而且流体中存在的气泡会导致喷射困难。第二类压电式喷射点胶实现喷射的方法是快速的打开和关闭喷嘴,这类喷射器的典型产品是美国EFD 公司Picdot系列点胶阀,其喷射频率高可达200点/s在阀杆与喷嘴贴合时,喷射阀处于关闭状态,此时喷射阀中流体处于相对较大的压力下(黏度为0.03Pa·s的流体受到的压力超过0.2MPa,黏度更大的材料所受压力则会更高),然后打开喷嘴,一束流体在压力驱动下从喷嘴迅速流出,然后关闭喷嘴,快速的关闭将使流体切断,这一束流体所获得的动能可以使其以一定速度飞离喷嘴而到达基板上。其中,开关阀动作由压电致动器控制,压电致动器与一个杠杆系统或位移放大机构配合使用,可以实现精准快速的阀门开启和关闭动作。为了精准控制从喷嘴飞出液体的量,喷嘴打开和关闭的动作必须快速且重复性好。要获得更小的液滴,须要采用尺寸较小的喷嘴,使流体控制压力更高,并且开关阀动作更快。该喷射技术在电子器件包封的紫外固化粘结剂上的应用非常成功。此类喷射设备国内研究甚少,国外的生产厂商有EFD、Delo和Vermes

压电喷射阀

喷射阀用途

流体点胶技术是微电子封装中的一项关键技术,它可以构造形成点、线、面(涂敷)及各种图形,大量应用于芯片固定、封装倒扣和芯片涂敷。这项技术以受控的方式对流体进行精准分配,可将理想大小的流体(焊剂、导电胶、环氧树脂和粘合剂等)转移到工件(芯片、电子元件等)的合适位置,以实现元器件之间机械或电气的连接,该技术要求点胶系统操作性能好、点胶速度高且点出的胶点一致性好和精度高。目前,国内外都在研究能够适应多种流体材料,并具有更好柔性的点胶设备,使其能精准控制流体流量和胶点的位置,以获得均匀的胶点,同时实现对胶点的准确定位,以适应电子封装行业发展的需要。随着封装产业的发展,点胶技术也逐渐由接触式点胶向无接触式(喷射)点胶转变。过去的几十年里,接触式针头点胶研究已取得较大进展,能实现胶点的准确定位,并能获得直径小到100微米的胶点,但其点胶速度慢且胶点一致性较差;无接触式喷射点胶的出现,大大提高了流体材料分配的速度,喷射频率高,并且胶点均匀、一致性好。


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