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[摘 要]微电子技术的迅猛发展，对电子封装提出了更高的要求。非接触式点胶作是当前主要发展的点胶方式广泛应用于芯片固定、底部填充、LED封装等电子封装过程。非接触式点胶目前的驱动方式主要由气体驱动、电磁驱动、压电驱动等，其中气体驱动技术成熟，市场上大多数非接触式点胶设备采用该种方式；电磁、压电驱动方式发展迅速，且已有比较成熟的压电驱动点胶设备，工作频率高达1500Hz，且点胶精度及一致性更好，有很好的应用和发展前景。
[关键词]电子封装；非接触式点胶；压电驱动
中图分类号：TE577 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）34-0205-01
前言：随着微电子技术的发展，电子产品日趋高密度化和小型化，这也对电子封装技术提出了更为严苛的要求。点胶技术应用于各类封装过程，其精密性、稳定性及工作效率对集成电路的性能及生产效率有着重要影響。
点胶技术根据工作机理可分为接触式点胶和非接触式点胶。接触式点胶即点胶针头需要先向下运动至与基板间间隙达到0.05mm-0.3mm，然后胶液从针头挤出与基板接触，最后针头再向上运动拉断胶液，形成点胶胶滴。由于需要针头的往复运动，点胶效率低，且易划损基板，已不能满足当前电子产品的快速发展需求，非接触式点胶应运而生。
1 非接触式点胶技术的应用
非接触式点胶目前主要应用于芯片固定、底部填充、LED封装等电子封装过程[2]。芯片固定是指通过点胶粘合剂使芯片固定在衬底或支撑结构上，以实现固定和散热的作用。
底部填充主要用于倒装芯片的封装。倒装芯片安装后，基板与芯片之间存在一定间隙，为防止环境腐蚀及减小温度变化产生应力，需在倒装芯片边缘点胶，胶液流动并充满间隙即可实现底部填充[1]。
为了得到白光LED，最常见的方法是封装时用含黄色荧光粉的粘合剂覆盖蓝色LED芯片，如图1所示。在生产中，先将蓝光LED芯片放置于腔体底部，之后在点胶工序中通过硅胶荧光粉的灌封实现腔体的密封。由于荧光粉的量基本决定着LED的色彩质量，生产过程中必须严格控制点胶量。
2 非接触式点胶工作原理
非接触式点胶也可称为喷射式点胶，其工作原理是通过某种驱动力使胶液获得动能，而直接从喷嘴处喷出，由于非接触式点胶设备不需要做上下运动，所以效率更高，同时还具有胶滴尺寸小、一致性好等优点，有很好的发展前景。
非接触式点胶可分为挤压变形式点胶和机械碰撞式点胶。前者通过弹性元件的形变挤压胶液获得动能[3]，该方式胶液获得动能较小，不适合大粘度胶液点胶；后者是由某种驱动力驱动喷针上、下运动，给予腔内胶液动能，当喷针与喷嘴碰撞时切断胶液，使胶液克服阻力从喷嘴喷出，如图2所示，喷针运动速度越大，胶液获得动能越大，可喷射的胶液粘度也越大，因此机械碰撞式点胶的适用范围更广，是当前主要发展的非接触式点胶技术。
3 非接触式点胶驱动方式
目前机械碰撞式点胶的驱动方式主要有气体驱动、电磁驱动、超磁致伸缩驱动及压电驱动等。
气体驱动是当前非接触式点胶广泛采用驱动方式，通过气体推力和弹簧力驱动喷针的上、下运动。美国Asymtek公司的DJ-9500系列非接触式点胶阀是技术成熟的气动点胶阀产品，如图3所示，其点胶频率决于控制电磁阀的通断频率。
电磁驱动是靠电磁铁芯对衔铁产生的吸力和弹簧力来驱动喷针的上、下运动。电磁驱动下喷针的位移较大，可实现较大粘度胶液的点胶，并且造价低，但工作频率较低。
超磁致伸缩驱动是靠超磁致伸缩棒的伸长和弹簧力来驱动喷针的往复运动，由于超磁致伸缩棒的伸长量较小，因此需要位移放大结构[4]。
压电驱动是利用压电陶瓷的逆压电效应，通过输入电压的变化实现压电叠堆位移的变化，来带动喷针的运动。压电陶瓷致动器的位移也较小，需要位移放大结构。德国EFD公司研发的的PicoPulse点胶阀是当前市场上比较成熟的压电驱动点胶阀，如图4所示，其与上述驱动方式不同的是，该阀未使用弹簧，而是由两个压电陶瓷致动器分别驱动喷针的上、下运动，实现了稳定工作频率250Hz、最高工作频率1500Hz的高频点胶，且具有胶滴尺寸小、胶滴一致性好等优点，但目前适用胶液的粘度较低。
压电驱动非接触式点胶技术有很好的发展前景，利用压电陶瓷的特性有望实现2000Hz以上的高频点胶，若能通过优化结构提高其点胶胶液粘度，将极大扩展其适用范围。
参考文献
[1] Lee T K，Tay W Y，LeeKC.Apparatus for flip-chip packaging providing testing capability：U.S.Patent7，915，718[P].2011-3-29.
[2] 孙道恒，高俊川，杜江，等.微电子封装点胶技术的研究进展[J].中国机械工程，2011，22（20）：2513-2519.
[3] 张鸿海，舒霞云，肖峻峰，等.氣动膜片式微滴喷射系统原理与实验[J].华中科技大学学报：自然科学版，2009（012）：100-103.
[4] 单鹏飞.超磁致伸缩驱动喷射阀优化[D].长沙：中南大学，2013.
[关键词]电子封装；非接触式点胶；压电驱动
中图分类号：TE577 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）34-0205-01
前言：随着微电子技术的发展，电子产品日趋高密度化和小型化，这也对电子封装技术提出了更为严苛的要求。点胶技术应用于各类封装过程，其精密性、稳定性及工作效率对集成电路的性能及生产效率有着重要影響。
点胶技术根据工作机理可分为接触式点胶和非接触式点胶。接触式点胶即点胶针头需要先向下运动至与基板间间隙达到0.05mm-0.3mm，然后胶液从针头挤出与基板接触，最后针头再向上运动拉断胶液，形成点胶胶滴。由于需要针头的往复运动，点胶效率低，且易划损基板，已不能满足当前电子产品的快速发展需求，非接触式点胶应运而生。
1 非接触式点胶技术的应用
非接触式点胶目前主要应用于芯片固定、底部填充、LED封装等电子封装过程[2]。芯片固定是指通过点胶粘合剂使芯片固定在衬底或支撑结构上，以实现固定和散热的作用。
底部填充主要用于倒装芯片的封装。倒装芯片安装后，基板与芯片之间存在一定间隙，为防止环境腐蚀及减小温度变化产生应力，需在倒装芯片边缘点胶，胶液流动并充满间隙即可实现底部填充[1]。
为了得到白光LED，最常见的方法是封装时用含黄色荧光粉的粘合剂覆盖蓝色LED芯片，如图1所示。在生产中，先将蓝光LED芯片放置于腔体底部，之后在点胶工序中通过硅胶荧光粉的灌封实现腔体的密封。由于荧光粉的量基本决定着LED的色彩质量，生产过程中必须严格控制点胶量。
2 非接触式点胶工作原理
非接触式点胶也可称为喷射式点胶，其工作原理是通过某种驱动力使胶液获得动能，而直接从喷嘴处喷出，由于非接触式点胶设备不需要做上下运动，所以效率更高，同时还具有胶滴尺寸小、一致性好等优点，有很好的发展前景。
非接触式点胶可分为挤压变形式点胶和机械碰撞式点胶。前者通过弹性元件的形变挤压胶液获得动能[3]，该方式胶液获得动能较小，不适合大粘度胶液点胶；后者是由某种驱动力驱动喷针上、下运动，给予腔内胶液动能，当喷针与喷嘴碰撞时切断胶液，使胶液克服阻力从喷嘴喷出，如图2所示，喷针运动速度越大，胶液获得动能越大，可喷射的胶液粘度也越大，因此机械碰撞式点胶的适用范围更广，是当前主要发展的非接触式点胶技术。
3 非接触式点胶驱动方式
目前机械碰撞式点胶的驱动方式主要有气体驱动、电磁驱动、超磁致伸缩驱动及压电驱动等。
气体驱动是当前非接触式点胶广泛采用驱动方式，通过气体推力和弹簧力驱动喷针的上、下运动。美国Asymtek公司的DJ-9500系列非接触式点胶阀是技术成熟的气动点胶阀产品，如图3所示，其点胶频率决于控制电磁阀的通断频率。
电磁驱动是靠电磁铁芯对衔铁产生的吸力和弹簧力来驱动喷针的上、下运动。电磁驱动下喷针的位移较大，可实现较大粘度胶液的点胶，并且造价低，但工作频率较低。
超磁致伸缩驱动是靠超磁致伸缩棒的伸长和弹簧力来驱动喷针的往复运动，由于超磁致伸缩棒的伸长量较小，因此需要位移放大结构[4]。
压电驱动是利用压电陶瓷的逆压电效应，通过输入电压的变化实现压电叠堆位移的变化，来带动喷针的运动。压电陶瓷致动器的位移也较小，需要位移放大结构。德国EFD公司研发的的PicoPulse点胶阀是当前市场上比较成熟的压电驱动点胶阀，如图4所示，其与上述驱动方式不同的是，该阀未使用弹簧，而是由两个压电陶瓷致动器分别驱动喷针的上、下运动，实现了稳定工作频率250Hz、最高工作频率1500Hz的高频点胶，且具有胶滴尺寸小、胶滴一致性好等优点，但目前适用胶液的粘度较低。
压电驱动非接触式点胶技术有很好的发展前景，利用压电陶瓷的特性有望实现2000Hz以上的高频点胶，若能通过优化结构提高其点胶胶液粘度，将极大扩展其适用范围。
参考文献
[1] Lee T K，Tay W Y，LeeKC.Apparatus for flip-chip packaging providing testing capability：U.S.Patent7，915，718[P].2011-3-29.
[2] 孙道恒，高俊川，杜江，等.微电子封装点胶技术的研究进展[J].中国机械工程，2011，22（20）：2513-2519.
[3] 张鸿海，舒霞云，肖峻峰，等.氣动膜片式微滴喷射系统原理与实验[J].华中科技大学学报：自然科学版，2009（012）：100-103.
[4] 单鹏飞.超磁致伸缩驱动喷射阀优化[D].长沙：中南大学，2013.