[发明专利]一种压电晶片控制型非接触点胶装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种压电晶片控制型非接触点胶装置，属于微电子封装领域。

背景技术

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等。这项技术以受控的方式对流体进行精确分配，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。

传统的点胶技术为接触式点胶，包括计量管式点胶、活塞式点胶和时间/压力型点胶。这种接触型点胶技术依靠点胶头引导胶液与面板接触，延时一段时间使胶液浸润面板，然后点胶头向上运动，胶液依靠和面板之间的黏性力与点胶头分离，从而在面板上形成胶点。这项点胶技术最大的特点是需要配置高精度的位移传感器，以控制点胶头下降和抬起的高度，辅助系统比较昂贵，且点胶速度受到了限制。另外，胶点的一致性比较差。

在微电子技术的发展中，集成电路越来越呈现出复杂化和微型化，半导体封装要求具有更小的尺寸、更多的引线、更密的内连线等，对点胶技术的要求也越来越高，点胶技术逐渐由接触式点胶向非接触式(喷射)点胶转变。喷射式点胶以一定的方式使胶液受到高压作用，由此获得足够大的动能后以一定的速度喷射到面板上，喷射胶液过程中点胶头无Z轴方向的位移，大大加快了点胶的速度，且胶滴的一致性好。

非接触式点胶主要分为机械式喷射点胶和压电叠堆式喷射点胶。

机械式喷射点胶的主要动力源是压缩空气。一个脉冲的压缩空气作用在活塞头上，压缩弹簧形成一定的位移，带动撞针抬起，然后胶液充满撞针抬起的空间，作用在活塞上的压缩空气泄掉后，在回复弹簧力的作用下，撞针向下快速运动冲击到喷嘴阀座，使胶液快速喷出形成胶滴，美国诺信公司的DJ-2100、DJ-2200、DJ-9000系列点胶头均是采用这种方式喷射点胶的。这种喷射装置较好的解决了接触式点胶的一些问题，但是由于空气的可压缩性致使胶点的一致性还不是很理想，并且工作频率比较低，一般在1 50Hz～200Hz。

压电叠堆式喷射点胶采用杠杆放大原理或液压放大原理将压电叠堆的微小位移进行放大，然后驱动撞针与喷嘴阀座配合实现胶液的喷射。这种采用压电叠堆喷射点胶的方式不仅实现了非接触式喷射点胶，还解决了空气动力源喷射点胶胶滴一致性不是很理想的问题，并且喷射频率最高可以达到700Hz，大大提高了喷射速度。但是压电叠堆价格昂贵，压电叠堆式喷射点胶装置的价格远远高于机械式喷射点胶装置，大大限制了压电叠堆式喷射点胶装置的应用。

终上所述，机械式喷射点胶装置虽然成本较低，但是在胶点一致性、点胶速度等方面还有待提高；而压电叠堆式喷射点胶装置虽然点胶精度、点胶速度、胶点一致性等方面满足了现代电子封装业的发展，但是应进一步降低其成本。

发明内容

本发明提出一种压电晶片控制型非接触点胶装置，以解决接触式点胶装置和机械式喷射点胶装置的胶点一致性不好和点胶速度慢等问题，达到压电叠堆式喷射点胶装置的点胶效果，并且有效的降低压电式喷射点胶的成本。

为达到以上的目的，本发明采用以下技术方案：

由于逆压电效应，压电晶片在电压的作用下产生微小变形，由于位移很小(10μm)，不能用来直接驱动高粘度胶液，本发明利用位移放大机构将压电晶片的位移进行放大，从而可以驱动高粘度胶液，实现喷射点胶。

一种压电晶片控制型非接触点胶装置，包括压电晶片位移放大机构及其辅助构件，其特征在于：压电晶片位移放大机构包括端盖、压电晶片、基板、紧定螺母、传振杆、膜片弹簧I、膜片弹簧II、质量块和撞针；辅助构件包括盖板、调节螺母、腔体、密封板、密封环、密封圈、喷嘴底座、胶液连接管、储液罐等。

本发明压电晶片控制型非接触点胶装置，压电晶片作为动力源，电压作用在压电晶片的两端，由于逆压电效应，压电晶片弯曲产生微小的伸长位移；当作用在压电晶片上的电压频率同位移放大机构的固有频率接近或相同时，位移放大机构将压电晶片的微小位移放大，驱动撞针快速向下运动，喷嘴处的胶液向喷嘴中流动，当撞针撞击到喷嘴底座时，截断流动的胶液，同时在喷嘴中形成巨大的局部压力，在局部压力的作用下喷嘴中的胶液喷射出来形成胶滴。改变作用在压电晶片上电压的方向，压电晶片回缩，通过位移放大机构将撞针抬起，准备进入下一周期的循环。