專利名稱：雙流體噴射器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種雙流體噴射器，尤其涉及一種高精度噴射的噴射結(jié)構(gòu)。它能夠產(chǎn) 生高頻率、高精度和可控的液體點狀、線狀和霧化噴射效果。它可以廣泛應用于半導體薄 膜制備、復合材料制備、電子封裝、MENS系統(tǒng)、噴墨、噴涂、潤滑、粉末冶金、食品加工、生物醫(yī) 藥、焊接、快速原型制造、燃燒、發(fā)動機、化工等多流體的噴射工藝。
背景技術(shù)：
在半導體封裝行業(yè)中，膠液分配技術(shù)是關(guān)鍵技術(shù)之一，廣泛應用于芯片貼裝、芯片 包敷、導熱硅膠填充、芯片與基板互連等工藝中。膠液分配技術(shù)的發(fā)展先后出現(xiàn)了大量式 布月交(mass dispensing)、接角蟲式,點月交(contact dispensing)角蟲式,點月交(non_contact dispensing)，其中大量式布膠中典型技術(shù)主要有絲網(wǎng)印刷和針轉(zhuǎn)移式點膠，接觸式點膠中 典型技術(shù)主要有典型技術(shù)有時間/壓力型、螺桿泵式、活塞式點膠膠，接觸式點膠主要有噴 射點膠閥。隨著膠液分配技術(shù)的發(fā)展，點體積由不均勻、控制精度不高到高一致性、精確可 控，點膠周期由長到短，目前，非接觸式點膠是最為常用的膠液分配技術(shù)，它具有高精度、高 速等有點，被認為是半導體封裝行業(yè)未來的膠液分配技術(shù)。國際上，美國Asymtek公司和日本MUSASHI在非接觸式膠液分配技術(shù)研究和應用 方面走在了世界前列，并占領(lǐng)了很大一部分市場。美國Asymtek公司推出的DJ9500點膠 頭，最小噴射點直徑為200 μ m，噴射精度為1 nanoliter，噴射流線寬度可達50μπι;日本 MUSASHI推出的型號為MJET-A-HU*-RL點膠頭，點膠頻率達到世界最高，為270 dps，平均點 膠量為0.02 mg/d。國內(nèi)的非接觸式膠液分配技術(shù)還處于起步階段，差距較大。非接觸式膠液分配技術(shù)中，膠液的驅(qū)動方式主要有機械噴針式的和氣動式的。機 械噴針式的膠液驅(qū)動方式是噴針頭往復運動作用于膠液，將膠液精確分配的同時給膠液足 夠的動量使其噴出閥體外，噴針頭往復運動的實現(xiàn)方式主要有電磁鐵驅(qū)動、高壓氣體和電 磁閥組合驅(qū)動、壓電陶瓷驅(qū)動以及隔膜泵驅(qū)動等；在這種技術(shù)中，點膠閥內(nèi)部有運動部件的 存在，靠運動部件與點膠頭腔體的碰撞來實現(xiàn)膠液從點膠頭噴射到基板這個過程，由于存 在機械碰撞，增大了噴針和閥體的磨損，降低設備的點膠精度及使用壽命。氣動式的膠液分 配技術(shù)是高壓氣體直接作用于膠液或活塞，實現(xiàn)膠液噴射，但在這種技術(shù)中，隨著點膠的進 行，膠桶內(nèi)剩余的膠液體積量的不同，它對相同壓力、流量大小的高壓氣體的響應不同，造 成前后膠點大小不一致。以上技術(shù)沒有考慮流體自身的特性，比如流體在微通道內(nèi)的運動 特性，所以在非接觸式膠液分配技術(shù)的實現(xiàn)中會存在各種各樣的缺陷和限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的針對已有技術(shù)存在的不足，提供一種雙流體噴射器，可以獲得高頻 率、高精度和可控的液體點狀、線狀和霧化噴射效果。
為達到上述目的，本發(fā)明的構(gòu)思是
本發(fā)明的一種雙流體噴射器，具有微分頭行程調(diào)節(jié)機構(gòu)。微分頭行程調(diào)節(jié)機構(gòu)通過微分頭頂桿來回移動帶動針閥和氣針來回移動來調(diào)節(jié) 氣針出口截面和噴嘴出口的距離。通過調(diào)節(jié)其距離，可以改變液體噴射點的大小和噴射線 的寬度。本發(fā)明的一種雙流體噴射器，具有雙流體噴射機構(gòu)。雙流體噴射機構(gòu)包括一氣體進口，氣體進口為雙流體噴射器提供了氣體來源，通 過氣體通道向氣液混合腔注入氣體，氣體的壓力和流量可調(diào)節(jié)，用以調(diào)節(jié)氣液的流量比。雙流體噴射機構(gòu)包括一液體進口，液體進口為雙流體噴射器提供了液體來源，輸 入液體的流速可調(diào)節(jié)。雙流體噴射機構(gòu)包括一氣針，氣針一端連接針閥，另一端伸入氣液混合腔，相當于 一導氣管，它具有氣體輸送功能。雙流體噴射機構(gòu)包括一導向盤，導向盤置于下閥體上端面的沉頭槽內(nèi)，它的中心 孔直徑具有不同的直徑，用于導向不同型號的氣針。本發(fā)明的一種雙流體噴射器，具有閥體。閥體包括上閥體、中閥體和下閥體，分別通過螺釘連接；所述閥體閥體的功能在于 實現(xiàn)微分頭行程調(diào)節(jié)機構(gòu)、雙流體噴射機構(gòu)和閥體的固定連接，針閥將三個閥體內(nèi)壁形成 的腔體分隔成上腔體和氣液混合腔，實現(xiàn)微分頭行程調(diào)節(jié)機構(gòu)和雙流體噴射機構(gòu)各自的功 能。根據(jù)上述發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案
一種雙流體噴射器包括閥體、噴射機構(gòu)、行程調(diào)節(jié)機構(gòu)，其特征在于所述閥體由中閥 體的上下端分別固定連接上閥體和下閥體構(gòu)成；在所述中閥體與上閥體間形成的內(nèi)腔中安 置所述行程調(diào)節(jié)機構(gòu)，該行程調(diào)節(jié)機構(gòu)為微分頭行程調(diào)節(jié)機構(gòu)；在所述中閥體、下閥體與行 程調(diào)節(jié)機構(gòu)間形成的內(nèi)腔中安置所述噴射機構(gòu)，該噴射機構(gòu)為雙流體噴射機構(gòu)。所述微分頭行程調(diào)節(jié)機構(gòu)包括微分頭、針閥、0型密封圈和緊定螺釘；其特征在 于所述微分頭安裝位置有外螺紋與上閥體上端的內(nèi)螺紋旋配，實現(xiàn)微分頭與閥體的固定 連接，微分頭末端與針閥頂端的沉頭配合并通過側(cè)壁緊定螺釘固定連接；在所述針閥側(cè)壁 與中閥體之間設有0型密封圈，實現(xiàn)針閥與中閥體間的密封。所述雙流體噴射機構(gòu)包括氣針、導向盤、液體進口、噴嘴、氣體進口、氣體通道和氣 液混合腔；其特征在于在所述針閥側(cè)壁上有氣體進口并與針閥下端的氣體通道相通，在 所述氣體通道下端設有內(nèi)螺紋與氣針外螺紋旋配，實現(xiàn)微分頭行程調(diào)節(jié)機構(gòu)和雙流體噴射 機構(gòu)的連接和雙流體噴射機構(gòu)行程的調(diào)節(jié)；在所述下閥體上端面有沉頭槽，其中嵌有導向 盤，導向盤中心孔內(nèi)壁與氣針外壁配合，實現(xiàn)氣針和噴嘴的軸線重合；導向盤中心上部內(nèi)腔 構(gòu)成所述氣液混合腔，氣液混合腔下部連通所述噴嘴，導向盤上有液體通道；所述氣針的末 端伸入下閥體上的噴嘴中，并與噴嘴出口保持最小設定距離，該距離可由微分頭行程調(diào)節(jié) 機構(gòu)調(diào)節(jié)；所述噴嘴的結(jié)構(gòu)包括一收斂的錐形結(jié)構(gòu)和一發(fā)散的喇叭形結(jié)構(gòu)。在所述中閥體 側(cè)壁上有液體進口，實現(xiàn)液源的供給；
所述中閥體上端有向上的凸臺與上閥體下端的定位腔滑配實現(xiàn)徑向定位；所述中閥體 和上閥體分別有通孔和螺紋孔，通過內(nèi)六角螺釘固定連接；所述中閥體下端有環(huán)形槽，其中嵌有0型密封圈，實現(xiàn)下閥體與中閥體間的密封；所述下閥體和中閥體分別有通孔和螺紋 孔，通過內(nèi)六角螺釘固定連接；所述中閥體側(cè)壁上有回吸口，連通氣液混合腔，實現(xiàn)避免液 體拖尾、拉絲現(xiàn)象。本發(fā)明的工作原理簡述如下
開啟外部液源的閥門，讓液體流經(jīng)液體入口進入下閥體、中閥體和針閥所形成的氣液 混合腔直至其填滿；開啟外部壓縮氣體閥門，讓氣體流經(jīng)氣體進口和針閥的氣體通道進入 氣針，最終到達混合腔；氣體從氣針中噴出與連續(xù)液流匯合，由于氣體和液體自身的流動特 性，在一定的速度范圍內(nèi)會形成氣泡、液滴均勻相隔的段塞流流型，氣泡以一定的速度推動 液滴從下閥體的噴嘴中噴出。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下顯而易見的突出實質(zhì)性特點和顯著優(yōu)點 1、本發(fā)明的雙流體噴射器，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，內(nèi)部沒有機械碰撞，使用壽命長。2、通過調(diào)節(jié)進入雙流體噴射器的氣體和液體的流量和壓力，可以實現(xiàn)液體的點 狀、線狀和霧狀的噴射效果。3、本發(fā)明采用微分頭調(diào)節(jié)氣針出口和噴嘴出口之間的距離，通過調(diào)節(jié)其距離，可 以改變液體噴射點的大小和噴射線的寬度。4、點狀噴射效果中，在所屬參數(shù)范圍內(nèi)，通過調(diào)節(jié)氣液流量比來控制氣泡和液滴 產(chǎn)生的頻率以及氣泡和液滴間隔分布的長度和比例，實現(xiàn)對出液的液點大小和液滴產(chǎn)生頻 率的精確控制。5、通過改變下閥體噴嘴的幾何結(jié)構(gòu)和尺寸，適應粘度由低到高的流體噴射，可應 用于粘度范圍寬廣的各種流體。


圖1雙流體噴射器最小剖面的結(jié)構(gòu)示意圖 圖2雙流體噴射器最大剖面的結(jié)構(gòu)示意圖
圖3是圖1中A處的局部放大圖
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實例作進一步的詳細介紹。實施例一
參照圖1和圖2，本雙流體噴射器包括閥體(1)、噴射機構(gòu)(2)、行程調(diào)節(jié)機構(gòu)，其特征在 于所述閥體(1)由中閥體(12)的上下端分別固定連接上閥體(11)和下閥體(13)構(gòu)成；在 所述中閥體(12)與上閥體(11)間形成的內(nèi)腔中安置所述行程調(diào)節(jié)機構(gòu)，該行程調(diào)節(jié)機構(gòu) 為微分頭行程調(diào)節(jié)機構(gòu)(3);在所述中閥體(12)、下閥體(13)與微分頭行程調(diào)節(jié)機構(gòu)(3)間 形成的內(nèi)腔中安置所述雙流體噴射機構(gòu)(2 )。實施例二
本實施例與實施例一基本相同，特別之處如下
所述微分頭行程調(diào)節(jié)機構(gòu)(3)包括微分頭(31)、針閥(32)、0型密封圈(33、34)和緊定 螺釘(35);其特征在于所述微分頭(31)安裝位置有外螺紋與上閥體(11)上端的內(nèi)螺紋旋配，實現(xiàn)微分頭(31)與閥體(1)的固定連接，微分頭(31)末端與針閥(32)頂端的沉頭配合 并通過側(cè)壁緊定螺釘(35)固定連接；在所述針閥(32)側(cè)壁與中閥體(12)之間設有0型密 封圈(33、34)，實現(xiàn)針閥(32 )與中閥體(12 )間的密封。 參照圖3，所述雙流體噴射機構(gòu)(2 )包括氣針(21)、導向盤(22 )、液體進口( 23 )、噴 嘴(24)、氣體進口(25)、氣體通道(26)和氣液混合腔(27);其特征在于在所述針閥(32)側(cè) 壁上有氣體進口(25)并與針閥(32)下端的氣體通道(26)相通，在所述氣體通道(26)下端 設有內(nèi)螺紋與氣針(21)外螺紋旋配，實現(xiàn)微分頭行程調(diào)節(jié)機構(gòu)(3)和雙流體噴射機構(gòu)(2) 的連接和雙流體噴射機構(gòu)(2)行程的調(diào)節(jié)；在所述下閥體(13)上端面有沉頭槽，其中嵌有 導向盤(22)，導向盤(22)中心孔內(nèi)壁與氣針(21)外壁配合，實現(xiàn)氣針(21)和噴嘴(24)的 軸線重合；導向盤(22)中心上部內(nèi)腔構(gòu)成所述氣液混合腔(27)，氣液混合腔(27)下部連通 所述噴嘴(24)，導向盤(22)上有液體通孔(28);所述氣針(21)的末端伸入下閥體(13)上的 噴嘴(24)中，并與噴嘴(24)出口保持最小設定距離，該距離可由微分頭行程調(diào)節(jié)機構(gòu)(31) 調(diào)節(jié)；在所述中閥體(12)側(cè)壁上有液體進口(23)，實現(xiàn)液體的供給；
所述中閥體(12)上端有向上的凸臺與上閥體(11)下端的定位腔滑配實現(xiàn)徑向定位； 所述中閥體(12)和上閥體(11)分別有通孔和螺紋孔，通過內(nèi)六角螺釘(15)固定連接；所述 中閥體(12)下端有環(huán)形槽，其中嵌有0型密封圈(17、18)，實現(xiàn)下閥體(13)與中閥體(12) 間的密封；所述下閥體(13)和中閥體(12)分別有通孔和螺紋孔，通過內(nèi)六角螺釘(16)固定 連接；所述中閥體(12)側(cè)壁上有回吸口(14)，連通氣液混合腔(27)，實現(xiàn)避免液體拖尾、拉 絲現(xiàn)象。所述噴嘴(24)的結(jié)構(gòu)包括一收斂的錐形結(jié)構(gòu)和一發(fā)散的喇叭形結(jié)構(gòu)，其出口的直 徑為毫米、微米、納米量級。本雙流體噴射器的使用功能
1、開啟外部液源的閥門，讓液體流經(jīng)液體入口進入氣液混合腔直至填滿，隨后開啟壓 縮氣體閥門，讓氣體進入氣體入口流經(jīng)氣針進入混合腔與液體混合。由于氣體和液體自身 的流動特性，在一定速度和流量、壓力范圍內(nèi)形成氣泡液滴均勻相隔的段塞流，氣泡以一定 的速度推動液滴從噴嘴中噴出，實現(xiàn)點狀噴射。2、調(diào)節(jié)氣體、液體的速度、流量和壓力至形成段塞流的參數(shù)范圍之上，由于氣體壓 力增大，液體被推出噴嘴后被爆破成霧狀，實現(xiàn)霧化噴射；氣液的壓力或流量比值越高，噴 射出的霧滴越均勻。3、關(guān)閉外部氣源閥門，外部液源對雙流體噴射閥進行連續(xù)供液，可以實現(xiàn)線狀噴 射；通過改變噴嘴出口的直徑，可以改變液線的寬度。4、雙流體噴射閥結(jié)束工作時，混合腔內(nèi)有殘余流體，本實施案例涉及一種混合腔 清洗方法。將外部液源閥門換向，反抽混合腔內(nèi)殘余液體，同時打開高壓氣體閥門，將噴嘴內(nèi) 壁的殘余液體吹出噴嘴；隨后將有機溶劑填充滿氣液混合腔，讓其溶解殘余液體，實現(xiàn)對氣 液混合腔的清洗。
權(quán)利要求
1.一種雙流體噴射器，包括閥體(1)、噴射機構(gòu)(2)、行程調(diào)節(jié)機構(gòu)，其特征在于所述 閥體(1)由中閥體(12)的上下端分別固定連接上閥體(11)和下閥體(13)構(gòu)成；在所述中 閥體(12)與上閥體(11)間形成的內(nèi)腔中安置所述行程調(diào)節(jié)機構(gòu)，該行程調(diào)節(jié)機構(gòu)為微分 頭行程調(diào)節(jié)機構(gòu)(3);在所述中閥體(12)、下閥體(13)與微分頭行程調(diào)節(jié)機構(gòu)(3)間形成的 內(nèi)腔中安置所述雙流體噴射機構(gòu)(2 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙流體噴射器，其特征在于所述微分頭行程調(diào)節(jié)機構(gòu)(3)包 括微分頭(31)、針閥(32)、0型密封圈(33、34)和緊定螺釘(35)；所述微分頭(31)安裝位置 有外螺紋與上閥體(11)頂端的內(nèi)螺紋旋配，實現(xiàn)微分頭(31)與上閥體(11)的固定連接，微 分頭(31)末端與針閥(32)頂端的沉頭配合并通過側(cè)壁緊定螺釘(35)固定連接；在所述針 閥(32 )側(cè)壁與中閥體(12 )之間設有所述0型密封圈(33、34)，實現(xiàn)針閥(32 )與中閥體(12 ) 間的密封。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙流體噴射器，其特征在于所述雙流體噴射機構(gòu)(2)包括 氣針(21)、導向盤(22)、液體進口(23)、噴嘴(24)、氣體進口(25)、氣體通道(26)和氣液混 合腔(27);在所述針閥(32)側(cè)壁上有氣體進口(25)并與針閥(32)下端的氣體通道(26)相 通，在所述氣體通道(26 )下端設有內(nèi)螺紋與氣針(21)外螺紋旋配，實現(xiàn)微分頭行程調(diào)節(jié)機 構(gòu)(3)和雙流體噴射機構(gòu)(2)的連接和雙流體噴射機構(gòu)(2)行程的調(diào)節(jié)；在所述下閥體(13) 上端面有沉頭槽，其中嵌有導向盤(22)，導向盤(22)中心孔內(nèi)壁與氣針(21)外壁配合，實 現(xiàn)氣針(21)和噴嘴(24)的軸線重合；導向盤(22)中心上部內(nèi)腔構(gòu)成所述氣液混合腔(27)， 氣液混合腔(27)下部連通所述噴嘴(24)，導向盤(22)上有液體通孔(28)；所述氣針(21) 的末端伸入下閥體(13)上的噴嘴(24)中，并與噴嘴(24)出口保持最小設定距離，該距離可 由微分頭行程調(diào)節(jié)機構(gòu)(31)調(diào)節(jié)；在所述中閥體(12)側(cè)壁上有液體進口(23)，實現(xiàn)液體的 供給。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙流體噴射器，其特征在于所述中閥體(12)上端有向上的 凸臺與上閥體(11)下端的定位腔滑配實現(xiàn)徑向定位；所述中閥體(12)和上閥體(11)分別 有通孔和螺紋孔，通過內(nèi)六角螺釘(15)固定連接；所述中閥體(12)下端有環(huán)形槽，其中嵌 有0型密封圈(17、18)，實現(xiàn)下閥體(13)與中閥體(12)間的密封；所述下閥體(13)和中閥 體(12)分別有通孔和螺紋孔，通過內(nèi)六角螺釘(16)固定連接；所述中閥體(12)側(cè)壁上有回 吸口( 14)，連通氣液混合腔，實現(xiàn)避免液體拖尾、拉絲現(xiàn)象。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙流體噴射器，其特征在于所述噴嘴(24)是由一收斂的錐 形腔連通一發(fā)散的喇叭形噴口構(gòu)成，其出口的直徑為毫米或微米或納米量級；通過改變下 閥體(13)噴嘴(24)的幾何結(jié)構(gòu)和尺寸，實現(xiàn)不局限于液體的、粘度范圍寬廣的各種流體噴 射。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2和3所述的雙流體噴射器，其特征在于通過微分頭(31)調(diào)節(jié)固 定連接在針閥(32)上氣針(21)出口和噴嘴(24)出口之間的距離，改變液體噴射點的大小 和噴射線的寬度；通過調(diào)節(jié)流經(jīng)氣體進口(25)和液體進口(23)的氣體和液體的流量和壓 力來控制氣液混合腔內(nèi)的氣液兩相流流型，實現(xiàn)液體點狀或線狀或霧化噴射。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4和5所述的雙流體噴射器，其特征在于通過調(diào)節(jié)氣針(21) 出口和噴嘴(24)出口之間的距離、流經(jīng)氣體進口(25)和液體進口(23)的氣體和液體的流 量和壓力來控制氣液混合腔(27)內(nèi)的氣液兩相流流型，實現(xiàn)粘度范圍寬廣的各種流體點狀、線狀、霧化的噴射和噴射點大小和噴射線寬度的控制。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種雙流體噴射器。它包括閥體、噴射機構(gòu)、行程調(diào)節(jié)機構(gòu)，閥體由中閥體的上下端分別固定連接上閥體和下閥體構(gòu)成；在中閥體與上閥體間形成的內(nèi)腔中安置行程調(diào)節(jié)機構(gòu)，該行程調(diào)節(jié)機構(gòu)為微分頭行程調(diào)節(jié)機構(gòu)；在中閥體、下閥體與行程調(diào)節(jié)機構(gòu)間形成的內(nèi)腔中安置噴射機構(gòu)，該噴射機構(gòu)為雙流體噴射機構(gòu)。通過調(diào)節(jié)輸入氣體和液體的流量和壓力來控制混合腔內(nèi)的雙流體流型，實現(xiàn)液體從下閥體噴嘴的點狀、線狀以及霧狀噴射。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、使用壽命長、氣體和液體可控性好、噴射精度高、工作頻率高，可用于半導體薄膜制備、復合材料制備、電子封裝、MENS系統(tǒng)、噴墨、噴涂、潤滑、粉末冶金、食品加工、生物醫(yī)藥、焊接、快速原型制造、燃燒、發(fā)動機、化工等多流體的噴射工藝。
文檔編號B05B15/00GK102069050SQ20111004167
公開日2011年5月25日 申請日期2011年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月22日
發(fā)明者張建華, 張金松, 彭鵬, 王志亮 申請人:上海大學