壓電驅動撞針式微噴閥仿真分析及實驗研究.pdf

1、在微電子封裝領域經常要對膠液材料進行精確、快速分配。隨著微電子封裝技術的發(fā)展，傳統(tǒng)的接觸式分配技術因分配效率低，點膠空間大，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所取代。而在非接觸式液體分配技術中氣壓驅動撞針式噴射技術受限于氣壓切換速度以及氣壓波動的影響同樣存在分配效率低、液滴操控能力差等問題。針對微電子封裝任務的需求以及上述膠液分配技術的缺陷，本文研制了一款基于壓電驅動原理的撞針式膠液噴射閥。其將壓電陶瓷輸出位移精準，

2、響應迅速同撞針閥驅動力大等優(yōu)勢結合起來，能夠實現高黏性膠液更快、更微量、更靈活的分配任務。本文圍繞撞針式噴射閥的液滴脫落過程，撞針輸出位移特性，系統(tǒng)平臺搭建和微噴實驗幾個方面開展以下研究工作：
　　1)基于壓電撞針閥的膠液噴射過程研究。首先基于Fluent流體動力學仿真軟件建立仿真模型，借助動網格技術對噴射閥的膠液噴射過程進行仿真。通過仿真分析撞針打開時間、膠液粘度、驅動氣壓、撞針行程等參數對噴射所得液滴大小、噴嘴端部膠液流速的影

3、響；借助正交試驗法獲得上述各個參數影響的主次關系，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。首先對位移輸出單元的關鍵元件壓電陶瓷位移菱形放大機構進行設計。通過有限元仿真對放大機構的結構參數進行優(yōu)化，并對優(yōu)化后的性能進行分析，從而指導噴射閥結構設計。然后構建噴射閥位移輸出單元的動力學模型，并通過Matlab仿真分析了放大機構的放大倍數以及撞針和壓電陶瓷輸出位移間的

4、關系。最后開展實驗對工作狀態(tài)下撞針位移進行測試。
　　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；然后設計控制柜對控制元件進行集成，并搭建了包含控制、氣路和反饋檢測等模塊的微噴系統(tǒng)實驗平臺；最后基于VC++6.0開發(fā)了包含微噴閥調節(jié)、電子天平實時稱重測試、智能調節(jié)分配參數、運動平臺控制和應用試驗控制等功能的上位機程序界面。
　　4)膠液微噴實驗研究。首先進行不同控制參數下膠液噴射性能研