压电喷射式精确定量点胶装置及其点胶方法

更新时间：2025-12-29 作者：米乐客户端

  本专利针对压电式点胶装置位移输出小、迟滞影响精度的问题，提出采用一次和三次放大机构组合设计，结合PID闭环控制，实现压电驱动器微小位移的四次放大，提升喷度与可控性。通过SGS应变片反馈和电压调节，有效校正压电迟滞，解决传统气动式噪声大、速度慢、一致性差等缺陷，实现非接触式高精度点胶。

  [0001]本发明涉及电子封装领域，具体为压电喷射式精确定量点胶装置及其点胶方法。

  [0002]点胶技术指的是以受控的出胶速度和出胶量将胶体按照预定轨迹分配到指定位置上。点胶系统大范围的应用于产品生产领域，包括半导体封装、微电子封装、SMT/PCB装配、乃至一般性工业的焊接、注涂和密封等。通过该系统能实现对胶体的点、线、面的施胶过程。典型的喷射点胶技术有机械气动式和压电式。

  [0003]机械气动式是基于电气动的原理，以其结构相对比较简单、成本低等特点占据了市场优势，但是这种点胶装置的结构一般较复杂，且存在着噪声大、稳定性不高、频率低等缺点。这种方式选用脉冲式高压空气驱动撞针向下运动，利用压缩弹簧实现撞针复位。存在的问题是:

  (1)撞针行程无法在线实时调节，而相关文献表明，撞针行程是影响分配体积和速度的主要的因素，实时在线调整撞针行程，是实现智能灵活分配的重要条件之一；(2)胶液分配速度依然较慢，压缩弹簧、电磁阀等元器件严重限制了分配速度的进一步提升；(3)点胶一致性较差，高压空气快速通断过程中，气体的快速膨胀和压缩很容易导致撞针抖动，以此来降低了胶液分配精度。

  [0004]压电非接触式则是利用了压电陶瓷的逆压电效应，具有体积小、无噪声、分辨率比较高和频响高等优点。它可以在某些特定的程度上避免气动式存在的缺陷，但是压电式中应用的压电陶瓷驱动器输出位移范围较小，因而在实际应用中，常常需要将压电陶瓷驱动器的输出位移进行放大。压电驱动器的位移输出存在一定的迟滞现象，即电压上升过程和下降过程产生的位移存在不重合现象，导致位移输出存在一定的偏差，进而影响了压电式喷射点胶的胶体体积，造成点胶的不精确性，然而现存技术中尚无该问题的解决对策，进而影响到高品质点胶系统中点胶量的精确性和点胶的可控性。

  [0005]针对上述技术问题，本发明提供一种压电喷射式精确定量点胶装置，提供较大的位移输出，克服现存技术变形量不足、影响点胶质量的问题，同时提高点胶量的精确控制。

  [0007]压电喷射式精确定量点胶装置，包括压电叠堆PZT驱动器、一次放大机构、三次放大机构和机械底座；一次放大机构包括弹性放大机构本体和两个弹性金属薄片，每个弹性金属薄片的两端通过胶水粘贴在一次放大机构的中部，压电叠堆PZT驱动器通过过盈配合镶嵌在一次放大机构的内部；压电叠堆PZT驱动器的输入接线端与压电陶瓷高压电源连接；在一次放大机构的两个弹性金属薄片上粘贴SGS应变片；SGS应变片与信号调理单元连接，信号调理单元与单片机控制器连接，单片机控制器与压电陶瓷高压电源连接；机械底座包括前侧壁、底板、隔板、后侧壁和空腔；机械底座顶部有顶盖密封；空腔上方有带孔的盖板密封，下方有喷嘴，空腔与胶液箱连通；一次放大机构通过螺栓固定连接固定安装在机械底座的底板；一次放大机构上方有三次放大机构，三次放大机构包括下板、上板、连接杆和撞针；上板固定安装在顶盖下方；上板和下板上下平行安装，上板和下板的同一端柔性连接，下板另一端柔性连接隔板；下板还与弹性放大机构本体的上部连接；撞针插入空腔上方盖板的孔内，孔内有密封圈，撞针挤压空腔内的胶液从喷嘴喷出。

  [0008]弹性放大机构本体为八边框形结构，弹性金属薄片的两头分别粘贴在弹性放大机构本体的上顶边和下底边的外侧；压电叠堆PZT驱动器通过过盈配合镶嵌在弹性放大机构本体的左侧边和右侧边之间；下板与弹性放大机构本体的上顶边连接。

  [0010]通过在单片机控制器上设定期望的喷射速度和喷射强度，通过单片机控制器的计算得出控制电压，经D/A输出到压电陶瓷高压电源，从而驱动压电叠堆PZT驱动器产生位移量，该位移量被SGS应变片感知后，输出到信号调理单元经放大滤波之后，经A/D转换进入单片机控制器参与PID控制算法的实现；压电叠堆PZT驱动器产生伸长量再经过一次放大机构的弹性侧边变形放大，然后再带动三次放大机构进行三次位移放大，产生较大的位移输出，从而推动撞针挤压空腔内胶液从喷嘴喷出。

  [0011]本发明提供的压电喷射式精确定量点胶装置，通过一次放大机构和三次放大机构，实现了对压电叠堆PZT驱动器产生的微小伸长量的四次放大，利用压电叠堆PZT驱动器作为动力实现喷射式非接触点胶，提高了点胶质量。采用PID控制算法对压电迟滞进行校正，使得PZT的位移量精确可控，进而提高了压电式点胶机的点胶精度，通过SGS应变片实现应变反馈和预先标定，使得点胶头的位移可以间接得到，通过闭环控制使得压电叠堆PZT驱动器电压的幅值和频率可调可控，进而时点胶头喷射的强度和速度可调可控，提高了点胶量的可控性和出胶速度的可控性。

  [0015]如图1所示，压电喷射式精确定量点胶装置，包括压电叠堆PZT驱动器1、一次放大机构2、三次放大机构3和机械底座11 ；

  [0016]—次放大机构2采用了三角形放大原理，一次放大机构2包括弹性放大机构本体202和两个弹性金属薄片201，弹性放大机构本体202是一个整体结构，由线切割而成，两个弹性金属薄片201采用具有较大弹性模量的65Mn材料，压电叠堆PZT驱动器1通过过盈配合镶嵌在弹性放大机构本体202的内部；压电叠堆PZT驱动器1与压电陶瓷高压电源8连接；

  [0017]—次放大机构2的弹性放大机构本体202的两侧边上贴有金属薄片201，在金属薄片201上粘贴SGS应变片5 ;SGS应变片5与信号调理单元6连接，信号调理单元6与单片机控制器7连接，单片机控制器7与压电陶瓷高压电源8连接；

  [0018]机械底座11包括前侧壁1101、底板1102、隔板1103、后侧壁1104和空腔4 ;机械底座11顶部有顶

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