壓電驅(qū)動(dòng)撞針式微噴閥仿真分析及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、在微電子封裝領(lǐng)域經(jīng)常要對(duì)膠液材料進(jìn)行精確、快速分配。隨著微電子封裝技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的接觸式分配技術(shù)因分配效率低，點(diǎn)膠空間大，膠滴一致性差，膠滴體積大等不足而逐漸被非接觸式分配技術(shù)所取代。而在非接觸式液體分配技術(shù)中氣壓驅(qū)動(dòng)撞針式噴射技術(shù)受限于氣壓切換速度以及氣壓波動(dòng)的影響同樣存在分配效率低、液滴操控能力差等問(wèn)題。針對(duì)微電子封裝任務(wù)的需求以及上述膠液分配技術(shù)的缺陷，本文研制了一款基于壓電驅(qū)動(dòng)原理的撞針式膠液噴射閥。其將壓電陶瓷輸出位移精準(zhǔn)，

2、響應(yīng)迅速同撞針閥驅(qū)動(dòng)力大等優(yōu)勢(shì)結(jié)合起來(lái)，能夠?qū)崿F(xiàn)高黏性膠液更快、更微量、更靈活的分配任務(wù)。本文圍繞撞針式噴射閥的液滴脫落過(guò)程，撞針輸出位移特性，系統(tǒng)平臺(tái)搭建和微噴實(shí)驗(yàn)幾個(gè)方面開展以下研究工作：
　　1)基于壓電撞針閥的膠液噴射過(guò)程研究。首先基于Fluent流體動(dòng)力學(xué)仿真軟件建立仿真模型，借助動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)對(duì)噴射閥的膠液噴射過(guò)程進(jìn)行仿真。通過(guò)仿真分析撞針打開時(shí)間、膠液粘度、驅(qū)動(dòng)氣壓、撞針行程等參數(shù)對(duì)噴射所得液滴大小、噴嘴端部膠液流速的影

3、響；借助正交試驗(yàn)法獲得上述各個(gè)參數(shù)影響的主次關(guān)系，獲得在常用分配條件下研制的噴射閥所能噴射的最小液滴直徑和最大液流流速。
　　2)壓電撞針閥撞針輸出位移特性分析。首先對(duì)位移輸出單元的關(guān)鍵元件壓電陶瓷位移菱形放大機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。通過(guò)有限元仿真對(duì)放大機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，并對(duì)優(yōu)化后的性能進(jìn)行分析，從而指導(dǎo)噴射閥結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。然后構(gòu)建噴射閥位移輸出單元的動(dòng)力學(xué)模型，并通過(guò)Matlab仿真分析了放大機(jī)構(gòu)的放大倍數(shù)以及撞針和壓電陶瓷輸出位移間的

4、關(guān)系。最后開展實(shí)驗(yàn)對(duì)工作狀態(tài)下撞針位移進(jìn)行測(cè)試。
　　3)壓電撞針式膠液微噴系統(tǒng)的研制。首先研制了一套壓電撞針式噴射閥和一套三維噴膠平臺(tái)；然后設(shè)計(jì)控制柜對(duì)控制元件進(jìn)行集成，并搭建了包含控制、氣路和反饋檢測(cè)等模塊的微噴系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)；最后基于VC++6.0開發(fā)了包含微噴閥調(diào)節(jié)、電子天平實(shí)時(shí)稱重測(cè)試、智能調(diào)節(jié)分配參數(shù)、運(yùn)動(dòng)平臺(tái)控制和應(yīng)用試驗(yàn)控制等功能的上位機(jī)程序界面。
　　4)膠液微噴實(shí)驗(yàn)研究。首先進(jìn)行不同控制參數(shù)下膠液噴射性能研