喷射式精密点胶阀的设计及分析

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流体点胶技术是以一种可控的方式对胶液进行精确分配的过程。微电子封装中贴片、晶片打标、底部填充等重要过程都需要流体点胶技术的支持,以实现精确稳定的电子封装。为了适应微电子技术的发展需求、提高生产效率及点胶质量,点胶技术正逐渐不可避免的由接触式点胶技术向非接触式点胶技术转变。本文对流体点胶技术进行了综述分析,并设计了一种基于压电陶瓷驱动的喷射式点胶阀。首先,分析影响流体喷射过中液滴形成的主要因素,分析了胶滴形成机理。根据质量守恒定律和动量守恒定律对粘性不可压缩流体的层流运动建立了控制方程,利用VOF模型追踪喷射过程中液体表面在空气中变化并形成液滴的过程,并根据连续表面力法(CSF)描述气相与液相间的表面张力作用。分别分析了供料压力、撞针运动、表面张力系数以及粘度等因素对流体喷射过程中液滴体积、拉伸长度、断裂时间以及喷射速度等参数的关系。此外,还分析了流体喷射过程中卫星滴形成的原因,提出了判断卫星滴的初步依据。其次,本文重点对桥式铰链位移放大机构进行了分析,基于伪刚体模型与弹性梁模型推导了铰链机构的放大倍数公式及输入刚度,并且将理论结果与有限元仿真结果进行对比,最后利用粒子群算法得到桥式铰链机构的优化解,利用有限元工具进行了模态分析。最后,本文设计和制作了基于压电陶瓷驱动的喷射点胶阀,完成了流体喷射点胶系统平台的搭建。利用实验分析胶液粘度、撞针位移、供料压力等条件对流体喷射的影响规律,并与数值计算结果进行对比。实验证明压电驱动喷射点胶系统具有良好的点胶性能。
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