一種噴射點膠閥裝置及噴射點膠方法

2023-12-01 16:15:51 2

一種噴射點膠閥裝置及噴射點膠方法
【專利摘要】本發明公開了一種噴射點膠閥裝置及噴射點膠方法，噴射點膠閥裝置包括噴射點膠閥、供膠管道和供膠閥。其中，供膠閥底部安裝有可快速關閉/開啟的轉盤裝置。在噴膠過程中，通過關閉供膠閥，截斷了膠液從供膠管道回流至供膠閥的通道，實現了精確體積的噴膠。在噴膠單個過程結束後，通過開啟供膠閥，打開供膠通道進行填料，從而實現膠液的連續噴射。利用本裝置及噴射點膠方法進行點膠時，無回流出現，提高了撞針運動的有效利用率，有利於大粘度膠液的噴射；該裝置結構簡單，加工容易，轉盤具有周期性旋轉的特點，能夠對膠液進行攪拌，有效地阻止了膠液內螢光粉沉澱，噴射點膠閥內流體速度分布更加均勻，有利於點膠質量的保證。
【專利說明】一種噴射點膠閥裝置及噴射點膠方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種噴射點膠閥裝置及噴射點膠方法。
【背景技術】
[0002]噴射點膠是微電子封裝中的一項關鍵技術之一，尤其是在LED和引線鍵合封裝中。而在當今競爭激烈的電子封裝市場中，主要有三種廣泛應用的接觸點膠方式，分別為時間-壓力型、螺旋泵型和活塞-閥型。但是，由於微電子封裝中的激烈競爭迫使微電子封裝朝更高密度、更小尺寸和更快速度方向發展，傳統的接觸式噴膠已經不能滿足現代封裝的要求。接觸式噴膠效率太低，而現代封裝要求點膠速度超過45，000點/小時。除此之外，由於封裝尺寸越來越小，接觸式的噴膠閥無法進入晶片內狹小的空間以完成點膠動作，因此急需開發一種新的噴膠閥。而噴射點膠閥由於其高效和非接觸的特點因此被認為是下一代噴射點膠閥。
[0003]但是不論以何種方式工作的傳統噴射點膠閥，比如壓電閥，氣動彈簧閥和電磁閥等，均存在三個難以解決的問題:連續工作過程中噴出膠液體積不一致、大粘度膠液噴射困難和膠液內螢光粉沉澱導致後續封裝質量下降。對於噴出體積不一致，最主要的原因是由於撞針與腔體之間存在間隙，導致在噴射過程中存在膠液回流，從而使噴射體積無法精確控制。同時，回流也會增加噴射點膠閥內膠液運動的複雜性，從而增加了膠液一致性的控制難度。另外，回流會造成能量損失，從而使撞針動能轉換為噴出膠液的動能比例下降，不利於大粘度膠液的噴射。但是為了能夠快速填充膠液從而實現連續噴射，撞針與腔體之間必須存在一定的間隙以便在單次噴射完成後進行補膠。為了解決膠液一致性問題和實現大粘度膠液噴射，研究者提出了各種方案。典型的有計量閥，如圖1所示。其基本原理是通過撞針與腔體的複雜結構的配合，從而在保證能夠連續噴射的前提下實現噴射過程中無回流。此種方法確實可以精確控制膠液噴出的體積，但是其加工複雜，維護成本高。為了保證密閉性，撞針與腔體之間均為緊密配合，摩擦大，使用壽命低。也有採用閥門封閉供膠通道，但是在開啟閥門的時候會造成壓力衝擊過大，從而影響了噴膠的一致性。同時此類設備也無法解決螢光粉沉澱的問題。

【發明內容】

[0004]本發明提供了一種噴射點膠閥裝置及噴射點膠方法，其目的在於，通過在供膠閥內的設置一個帶孔的轉盤，由驅動電機通過傳動齒輪使得轉盤旋轉，克服現有技術中存在的連續工作過程中噴出膠液體積不一致、大粘度膠液噴射困難和膠液內螢光粉沉澱導致後續封裝質量下降的問題。
[0005]本發明採用如下技術方案:
[0006]一種噴射點膠閥裝置，包括噴射點膠閥主體1、供膠閥3及供膠管道2，所述噴射點膠閥主體I內部設有尾端連接彈簧6的撞針10及從外向噴射點膠閥腔體8充氣的第一供氣孔7 ;所述供膠閥3設有從外向供膠閥腔體13充氣的第二供氣孔14，噴射點膠閥腔體8通過供膠管道2與供膠閥3連通；其特徵在於，還包括傳動齒輪4和驅動電機5及設置於供膠閥內部的轉盤12 ；
[0007]所述噴射點膠閥主體I與供膠閥3通過連接杆相連；
[0008]供膠閥3底部設有圓形的出膠口 11，內部中空，且設有轉盤12 ;所述轉盤上均勻分布有多個與出膠口同樣大小的孔，所述轉盤固定在與傳動齒輪4相連的轉軸的最下端，所述驅動電機5通過傳動齒輪4驅動轉軸,帶動轉盤旋轉。
[0009]所述轉盤底部上的相鄰孔之間的孔中心距離為出膠口直徑的兩倍。
[0010]所述的噴射點膠閥主體為市面上常用的噴射點膠閥。
[0011]一種噴射點膠方法，採用所述的噴射點膠閥裝置，噴射點膠包括填膠和出膠兩個步驟:
[0012]填膠步驟如下:
[0013]步驟I):從外向第一供氣孔7內充入大氣，氣壓推動活塞並帶動撞針向上運動到指定位置，噴射點膠閥主體內的彈簧6壓縮並存儲有彈性勢能；
[0014]步驟2):從外向第二供氣孔14內充入大氣，供膠閥內的轉盤12在驅動電機的驅動下旋轉，直至轉盤底部的孔與出膠口 11完全重合，使得噴射點膠閥主體與供膠閥連通，供膠閥內的膠液在大氣壓力的推動下從供膠管道流入噴射點膠閥腔體8中，並填滿撞針10與噴射點膠閥腔體8之間的間隙，完成填膠過程；
[0015]出膠步驟如下:
[0016]步驟I):供膠閥內的轉盤12在驅動電機的驅動下旋轉，直至轉盤底部的孔與出膠孔不存在重合部分，供膠閥與噴射點膠閥主體之間的通道關閉；同時，停止向第一供氣孔7內充入大氣；
[0017]步驟2):噴射點膠閥主體內的彈簧6儲存的彈性勢能推動活塞並帶動撞針向下運動，填膠過程中進入噴射點膠閥主體的膠液通過噴嘴噴出，完成噴射出膠過程。
[0018]有益效果
[0019]本發明提供了一種噴射點膠閥裝置及噴射點膠方法，該裝置括噴射點膠閥主體、供膠管道和供膠閥。其中，供膠閥底部安裝有可快速關閉/開啟的轉盤裝置。在噴膠過程中，通過關閉供膠閥，截斷了膠液從供膠管道回流至供膠閥的通道，實現了精確體積的噴膠。在噴膠單個過程結束後，通過開啟供膠閥，打開供膠通道進行填料，從而實現膠液的連續噴射。
[0020]由於噴嘴的面積恆定，因此，在同樣的撞針速度下，本發明提供的噴射點膠閥的噴膠量遠大於傳統的噴射點膠閥，噴射點膠閥的噴膠量為2393nL,而傳統噴射點膠閥的噴膠量僅為389.5nL,不到本發明提供的噴射點膠閥的1/5，說明本發明提供的噴射點膠閥中撞針動能的有效利用率明顯高於傳統噴射點膠閥，從而有利於大粘度膠液的噴射。
[0021]本發明提供的噴射點膠閥能夠及時關閉出膠口，從而使上半部分左右兩邊腔體內壓力對稱，因此在撞針的作用下膠液的運動幾乎完全對稱。相比傳統的噴射點膠閥，本發明提供的噴射點膠閥內膠液的運動更加均勻整齊。雖然下半部分同樣有膠液倒流的現象，但是倒流的速度相比傳統的噴射點膠閥明顯減小。膠液只能從下端噴嘴處噴出，沒有出現明顯回流現象，且上端腔體內流體運動對稱且均勻。
[0022]綜上，本發明提供的噴射點膠閥在噴射過程中閥內膠液運動狀態較為簡單，且不存在膠液湧入-湧出過程，左右兩邊腔體膠液運動對稱均勻整齊，因此有利於保證膠液內含有的螢光粉均勻分布狀態，從而能夠保證封裝後LED的色溫均勻分布。此外，由於轉盤間斷性的攪拌，還能夠有效地延緩膠液內螢光粉的沉澱，對保證膠液內螢光粉的均勻分布狀態也有一定的幫助作用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為傳統計量閥填膠示意圖；
[0024]圖2為傳統計量閥出膠示意圖；
[0025]圖3為本發明的噴射點膠閥裝置的主視圖；
[0026]圖4為本發明的噴射點膠閥裝置的剖視圖；
[0027]圖5為應用本發明獲得的噴射速度與傳統噴射點膠閥的比較示意圖；
[0028]圖6為應用本發明獲得的第4幀閥內的流體運動與傳統噴射點膠閥內的比較示意圖，其中，Ca)為傳統噴膠閥，(b)為本發明噴射點膠閥裝置；
[0029]圖7為應用本發明獲得的第31幀閥內的流體運動與傳統噴射點膠閥內的比較示意圖，其中，Ca)為傳統噴膠閥，(b)為本發明噴射點膠閥裝置；
[0030]標號說明:1-噴射點膠閥主體，2-供膠管道，3-供膠閥，4-傳動齒輪，5-驅動電機，6-彈簧，7-第一供氣孔，8-噴射點膠閥腔體，9-噴嘴，10-撞針，11-進膠口，12-轉盤，13-供膠閥腔體，14-第二供氣孔。
【具體實施方式】
[0031]下面將結合附圖和實施例對本發明做進一步的說明。
[0032]如圖3和圖4所示，為本發明的裝置結構示意圖，一種噴射點膠閥裝置，包括噴射點膠閥主體1、供膠閥3及供膠管道2，所述噴射點膠閥主體I內部設有尾端連接彈簧6的撞針10及從外向噴射點膠閥腔體8充氣的第一供氣孔7 ;所述供膠閥3設有從外向供膠閥腔體13充氣的第二供氣孔14，噴射點膠閥腔體8通過供膠管道2與供膠閥3連通；其特徵在於，還包括傳動齒輪4和驅動電機5及設置於供膠閥內部的轉盤12 ；
[0033]所述噴射點膠閥主體I與供膠閥3通過連接杆相連；
[0034]供膠閥3底部設有圓形的出膠口 11，內部中空，且設有轉盤12 ;所述轉盤上均勻分布有多個與出膠口同樣大小的孔，所述轉盤固定在與傳動齒輪4相連的轉軸的最下端，所述驅動電機5通過傳動齒輪4驅動轉軸,帶動轉盤旋轉。
[0035]所述轉盤底部上的相鄰孔之間的孔中心距離為出膠口直徑的兩倍。
[0036]所述的噴射點膠閥主體為市面上常用的噴射點膠閥。
[0037]利用本發明裝置進行噴射點膠時，具體步驟如下:
[0038]步驟一:通過第一供氣孔7向噴射點膠閥主體I中供入壓縮空氣，推動撞針10向上運動，同時使得彈簧6被壓縮，儲存一定的彈性勢能；
[0039]步驟二:驅動電機5驅動傳動傳動齒輪4轉動，從而使連接在齒輪上的轉盤12也轉動同樣的角度，使得轉盤12的孔與供膠閥3底部的出膠口 11以及供膠管道2上端的孔對齊，供膠通道被打開；
[0040]步驟三:通過第二供氣孔14向供膠閥3中加入壓縮空氣，使得供膠閥3中的膠液13通過進膠口 11和供膠管道2進入並填滿撞針10與噴射點膠閥腔體8之間的空隙，完成填膠動作；
[0041]步驟四:驅動電機5再次驅動傳動傳動齒輪4轉動，使得連接在齒輪上的轉盤12也再次轉動同樣的角度，轉盤12的孔與供膠閥3底部的出膠口 11錯開，供膠通道被關閉；
[0042]步驟五:停止向噴射點膠閥主體I中供入壓縮空氣，存儲在壓縮彈簧6中的彈性勢能得以釋放，迫使撞針10迅速向下運動。此時由於出膠口 11已經被裝盤12堵住，供膠通道已經關閉，不會產生膠液從供膠管道2中回流至供膠閥3中，膠液只能通過噴射點膠閥主體I的噴嘴9噴出。在不考慮膠液可壓縮性的情況下，噴射出的膠液體積等於撞針10進入噴射點膠閥主體I的體積。同時由於沒有回流，不會造成能量損失，提高了撞針的運動的有效利用率。
[0043]步驟六:噴射完成後，再次通過第一供氣孔7向噴射點膠閥主體I中供入壓縮空氣，推動撞針9向上回到原來位置，彈簧6再次被壓縮，至此一個完整的噴射點膠過程已經完成，開始下一個工作循環。
[0044]從圖5中可以看到，本發明提供的噴射點膠閥的噴射速度明顯大於傳統噴射點膠閥。由於噴嘴的面積恆定，因此，在同樣的撞針速度下，本發明提供的噴射點膠閥的噴膠量也遠大於傳統的噴射點膠閥，噴射點膠閥的噴膠量為2393nL,而傳統噴射點膠閥的噴膠量僅為389.5nL，不到本發明提供的噴射點膠閥的1/5，說明本發明提供的噴射點膠閥中撞針動能的有效利用率明顯高於傳統噴射點膠閥，從而有利於大粘度膠液的噴射。
[0045]本發明提供的噴射點膠閥與傳統噴射點膠閥在工作過程中閥內的流體狀態如圖6所示。圖6為噴射點膠閥剛開始工作時閥內流體速度分布。此時撞針的速度較小，且撞針進入腔體內的體積較小，因此腔內壓強較小。傳統噴射點膠閥左上半邊內腔體膠液在撞針的作用下向下運動，而右上半邊腔體內的膠液由於出膠口壓力大於腔內壓強，因此有大量膠液湧入。閥最下方的噴嘴處由於毛細現象出現倒流，且倒流速度較大。而本發明提供的噴射點膠閥由於此時進膠口已經關閉，從而使上半部分左右兩邊腔體內壓力對稱，因此在撞針的作用下膠液的運動幾乎完全對稱。相比傳統的噴射點膠閥，本發明提供的噴射點膠閥內膠液的運動更加均勻整齊。雖然下半部分同樣有膠液倒流的現象，但是倒流的速度相比傳統的噴射點膠閥明顯減小。
[0046]圖7為噴射點膠閥工作過程中閥內流體速度分布，此時撞針的速度已經達到較大值，隨著撞針進入腔體內的體積增加，在閥內形成較大的壓強，部分膠液從噴嘴處噴射出，但是由於閥內壓力遠大於供膠壓力，傳統噴射點膠閥左上半邊內腔體膠液形成順時針環流，右上半邊內腔體有大量膠液從進膠口湧出。而本發明提供的噴射點膠閥由於進膠口已經關閉，膠液只能從下端噴嘴處噴出，沒有出現明顯回流現象，且上端腔體內流體運動對稱且均勻。
[0047]綜上所述，本發明提供的噴射點膠閥在噴射過程中閥內膠液運動狀態較為簡單，且不存在膠液湧入-湧出過程，左右兩邊腔體膠液運動對稱均勻整齊，因此有利於保證膠液內含有的螢光粉均勻分布狀態，從而能夠保證封裝後LED的色溫均勻分布。此外，由於轉盤間斷性的攪拌，還能夠有效地延緩膠液內螢光粉的沉澱，對保證膠液內螢光粉的均勻分布狀態也有一定的幫助作用。
【權利要求】
1.一種噴射點膠閥裝置，包括噴射點膠閥主體(I)、供膠閥(3)及供膠管道(2)，所述噴射點膠閥主體(I)內部設有尾端連接彈簧(6 )的撞針(10 )及從外向噴射點膠閥腔體(8 )充氣的第一供氣孔(7);所述供膠閥(3)設有從外向供膠閥腔體(13)充氣的第二供氣孔(14)，噴射點膠閥腔體(8)通過供膠管道(2)與供膠閥(3)連通；其特徵在於，還包括傳動齒輪(4)和驅動電機(5)及設置於供膠閥內部的轉盤(12)； 所述噴射點膠閥主體(I)與供膠閥(3)通過連接杆相連； 供膠閥(3 )底部設有圓形的出膠口( 11 )，內部中空，且設有轉盤(12);所述轉盤上均勻分布有多個與出膠口同樣大小的孔，所述轉盤固定在與傳動齒輪(4)相連的轉軸的最下端，所述驅動電機(5)通過傳動齒輪(4)驅動轉軸，帶動轉盤旋轉。
2.根據權利要求1所述的噴射點膠閥裝置，其特徵在於，所述轉盤底部上的相鄰孔之間的孔中心距離為出膠口直徑的兩倍。
3.一種噴射點膠方法，其特徵在於，採用權利要求1或2所述的噴射點膠閥裝置，噴射點膠包括填膠和出膠兩個步驟: 填膠步驟如下: 步驟I):從外向第一供氣孔(7)內充入大氣，氣壓推動活塞並帶動撞針向上運動到指定位置，噴射點膠閥主體內的彈簧(6)壓縮並存儲有彈性勢能； 步驟2):從外向第二供氣孔(14)內充入大氣，供膠閥內的轉盤(12)在驅動電機的驅動下旋轉，直至轉盤底部的孔與出膠口(11)完全重合，使得噴射點膠閥主體與供膠閥連通，供膠閥內的膠液在大氣壓力的推動下從供膠管道流入噴射點膠閥腔體(8)中，並填滿撞針(10)與噴射點膠閥腔體(8)之間的間隙，完成填膠過程； 出膠步驟如下: 步驟I):供膠閥內的轉盤(12)在驅動電機的驅動下旋轉，直至轉盤底部的孔與出膠孔不存在重合部分，供膠閥與噴射點膠閥主體之間的通道關閉；同時，停止向第一供氣孔(7)內充入大氣； 步驟2):噴射點膠閥主體內的彈簧(6)儲存的彈性勢能推動活塞並帶動撞針向下運動，填膠過程中進入噴射點膠閥主體的膠液通過噴嘴噴出，完成噴射出膠過程。
【文檔編號】B05C5/02GK103464342SQ201310388378
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年8月30日 優先權日:2013年8月30日
【發明者】李涵雄, 陳雲, 王福亮 申請人:中南大學