專利名稱：超微量點(diǎn)膠裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及點(diǎn)膠技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于微裝配的超微量點(diǎn)膠裝置及方法。
背景技術(shù)：
點(diǎn)膠技術(shù)的應(yīng)用范圍很廣，從半導(dǎo)體封裝工業(yè)、集成電路產(chǎn)業(yè)、SMT/PCB裝配業(yè)到 一般性工業(yè)的焊接、注涂和密封點(diǎn)膠，點(diǎn)膠技術(shù)都起著至關(guān)重要的作用。目前發(fā)展出來(lái)的點(diǎn) 膠技術(shù)按針頭是否與基板相接觸可以分為接觸式點(diǎn)膠和非接觸式點(diǎn)膠，接觸式點(diǎn)膠包括時(shí) 間-壓力式、螺旋泵式、活塞式和針式轉(zhuǎn)印技術(shù)。噴射點(diǎn)膠是近幾年發(fā)展起來(lái)的非接觸點(diǎn)膠 技術(shù)。傳統(tǒng)的接觸式點(diǎn)膠方法在膠量的控制方面存在著不足，難以做到一致性較高的點(diǎn)樣， 如時(shí)間-壓力式和針式轉(zhuǎn)印式；螺旋泵式和活塞式點(diǎn)膠雖然能夠得到一致性較好的點(diǎn)樣， 但精確調(diào)整比較繁瑣，價(jià)格昂貴且清洗復(fù)雜。傳統(tǒng)的接觸式點(diǎn)膠方法所采用的針管是不能 更換的，只能通過(guò)調(diào)節(jié)膠液或是點(diǎn)膠機(jī)本身的參數(shù)來(lái)對(duì)點(diǎn)樣的大小進(jìn)行控制，這樣就在一 定程度上限制了點(diǎn)樣的直徑范圍。噴射方式點(diǎn)膠雖然具有點(diǎn)樣速度快，點(diǎn)樣一致性好的優(yōu) 點(diǎn)，但必須有控溫裝置，需要控制膠體粘度的變化，且很難適用于膠液黏度大的情況。目前 德國(guó)開(kāi)發(fā)的微量非接觸式點(diǎn)膠機(jī)，處于世界領(lǐng)先地位，所能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)樣的最小直徑達(dá)到IOOum 至350um，但當(dāng)膠液的黏度變大時(shí)，無(wú)法控制微量點(diǎn)膠。關(guān)于非接觸式最小注射量達(dá)到幾個(gè) fl的微量點(diǎn)膠方法國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)均未有記載。隨著微裝配部件的尺寸越來(lái)越小，要求更小 容量的點(diǎn)膠技術(shù)來(lái)滿足需要。本發(fā)明提出的方法，既可以實(shí)現(xiàn)接觸式超微量點(diǎn)膠，也可以 實(shí)現(xiàn)非接觸式超微量點(diǎn)膠；通過(guò)改變移液針先端的尺寸，控制移液針吸附的微小液滴與點(diǎn) 膠面的相對(duì)接觸量，容易控制膠斑的大小，解決了目前微點(diǎn)膠中不能實(shí)現(xiàn)最小注射量fl點(diǎn) 膠問(wèn)題，最小膠斑直徑可以達(dá)到幾個(gè)um;根據(jù)膠液黏度，匹配不同的玻璃微管、移液針的尺 寸，控制吸附于移液針先端的微液滴與點(diǎn)膠面的接觸量，可以實(shí)現(xiàn)各種粘度膠液的超微量 點(diǎn)膠，解決了現(xiàn)有技術(shù)膠液黏度適用范圍小的缺點(diǎn)；移液針，玻璃微管可以簡(jiǎn)單地更換，解 決現(xiàn)有點(diǎn)膠方法維護(hù)繁瑣的問(wèn)題；本方法可以用于空間各個(gè)方向的點(diǎn)膠，解決了現(xiàn)有方法 使用方向范圍小的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供超微量點(diǎn)膠裝置及方法，具 體技術(shù)方案如下。超微量點(diǎn)膠裝置，包括玻璃微管、膠液和位于玻璃微管中并能移動(dòng)穿過(guò)膠液的移 液針，玻璃微管內(nèi)裝有所述膠液。上述的超微量點(diǎn)膠裝置中，所述玻璃微管的先端為圓臺(tái)形；玻璃微管下端細(xì)，上端 粗，且上端與下端的內(nèi)徑之比為3:2，玻璃微管的長(zhǎng)度為lcm-2cm;玻璃微管的先端內(nèi)徑為 100 μ m -200 μ m。上述的超微量點(diǎn)膠裝置中，所述移液針的軸向中心線與玻璃微管的軸向中心線 重合，且移液針的直徑與玻璃微管下端的內(nèi)徑之比為1 :2 1 :10 ；移液針的直徑約為5μm-ΙΟΟμ m，根據(jù)膠斑的尺寸要求選定。上述的超微量點(diǎn)膠裝置中，所述移液針穿過(guò)膠液的一端為先端，先端表面與點(diǎn)膠 面平行。上述的超微量點(diǎn)膠裝置中，還包括用于夾持玻璃微管的夾持塊、用于調(diào)整玻璃微 管先端與點(diǎn)膠面之間距離的粗調(diào)移動(dòng)定位單元、用于調(diào)節(jié)移液針相對(duì)于夾持塊上下微動(dòng)的 精密微移動(dòng)單元和用于檢測(cè)移液針與點(diǎn)膠面之間的微小距離的攝像頭，玻璃微管通過(guò)夾持 塊固接在粗調(diào)移動(dòng)定位單元上，粗調(diào)移動(dòng)定位單元滑動(dòng)安裝在豎直固定桿上，移液針固接 在精密微移動(dòng)單元上，精密移動(dòng)單元固接在夾持塊上。精密移動(dòng)單元帶動(dòng)移液針相對(duì)于夾 塊上下微動(dòng)，實(shí)現(xiàn)連續(xù)的點(diǎn)膠運(yùn)動(dòng)。超微量點(diǎn)膠方法，其通過(guò)控制移液針穿過(guò)裝有膠液的玻璃微管，移液針先端吸附 微小液滴，當(dāng)移液針先端靠近點(diǎn)膠面時(shí)，移液針先端的微小液滴與點(diǎn)膠面接觸，微小液滴涂 在點(diǎn)膠面上，移液針離開(kāi)點(diǎn)膠面后，微小液滴的一部分殘留在點(diǎn)膠面上，實(shí)現(xiàn)超微量點(diǎn)膠。上述的超微量點(diǎn)膠方法中，通過(guò)改變移液針的直徑，實(shí)現(xiàn)對(duì)膠斑尺寸的控制。上述的超微量點(diǎn)膠方法中，通過(guò)改變移液針先端吸附的微小液滴與點(diǎn)膠面之間的 微小接觸程度距離，實(shí)現(xiàn)膠斑尺寸的超微量調(diào)整。上述的超微量點(diǎn)膠方法中，移液針和玻璃微管軸向移動(dòng)分別由獨(dú)立的精密移動(dòng)單 元和粗調(diào)移動(dòng)定位單元控制。上述的超微量點(diǎn)膠方法中，所述移液針往復(fù)運(yùn)動(dòng)的頻率約為1Hz。上述的一種超微量點(diǎn)膠的方法中，移液針先端表面與點(diǎn)膠面平行。通過(guò)改變玻璃 微管的內(nèi)徑，可以適應(yīng)不同黏度的膠液。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有顯著的優(yōu)點(diǎn)
(1)既可以實(shí)現(xiàn)接觸式超微量點(diǎn)膠，也可以實(shí)現(xiàn)非接觸式超微量點(diǎn)膠。(2)可以實(shí)現(xiàn)超微量點(diǎn)膠，最小注射量可以達(dá)到10fl，最小膠斑可以達(dá)到幾個(gè)um。(3)容易控制膠斑的大小。(4)適用膠液黏度范圍大。(5)可以適用于空間各個(gè)方向的點(diǎn)膠。( 6 )移液針、玻璃微管可以簡(jiǎn)單地更換，維護(hù)方便。


圖1為實(shí)施方式中一種超微量點(diǎn)膠方法示意圖。圖2為圖1所示方法用于水平點(diǎn)膠面時(shí)的點(diǎn)膠方法流程示意圖。圖3為圖1所示方法用于傾斜點(diǎn)膠面時(shí)的點(diǎn)膠方法流程示意圖。圖4為點(diǎn)膠系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施作進(jìn)一步介紹，但本發(fā)明的實(shí)施和保護(hù)范圍不 限于此。圖1所示為一種超微量點(diǎn)膠裝置，包括移液針1、玻璃微管2、膠液3 ；在點(diǎn)膠過(guò)程 中，移液針1安裝在玻璃微管2內(nèi)，玻璃微管2內(nèi)盛入膠液3，移液針1可以穿過(guò)膠液上下移動(dòng)。所述玻璃微管2的先端為圓臺(tái)形，其中下端細(xì)，上端粗，且粗細(xì)內(nèi)徑之比約為3 :2，玻璃 微管的長(zhǎng)度約為Icm 2cm。所述移液針1的直徑與玻璃微管2朝向點(diǎn)膠面4的一端的內(nèi) 徑之比約為1 :2 1 :10。所述移液針1的軸向中心線始終與玻璃微管2的軸向中心線重合。
點(diǎn)膠方法采用移液針穿過(guò)玻璃微管內(nèi)的膠液時(shí)，移液針先端吸附的微小液滴，當(dāng) 移液針靠近點(diǎn)膠面時(shí)，移液針先端的微小液滴與點(diǎn)膠面接觸，移液針1先端表面與點(diǎn)膠面 4平行，由于點(diǎn)膠面和液體之間的界面張力，微小液滴涂在點(diǎn)膠面上，移液針離開(kāi)點(diǎn)膠面后， 微小液滴的一部分殘留在點(diǎn)膠面上，實(shí)現(xiàn)超微量點(diǎn)膠。點(diǎn)膠方法中，所述移液針1來(lái)回往復(fù) 運(yùn)動(dòng)的頻率約為1HZ，通過(guò)改變移液針1的直徑，實(shí)現(xiàn)膠斑的尺寸的控制；通過(guò)調(diào)整移液針1 先端與點(diǎn)膠面4之間的相對(duì)微小距離，可以實(shí)現(xiàn)膠斑尺寸的超微量調(diào)整。圖4為點(diǎn)膠系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)示意圖，玻璃微管通過(guò)夾持塊固接在粗調(diào)移動(dòng)定位單 元6上，粗調(diào)移動(dòng)定位單元安裝在豎直固定桿(金屬桿9)上，粗調(diào)移動(dòng)定位單元6能相對(duì)金 屬桿9移動(dòng)從而帶動(dòng)整個(gè)超微量點(diǎn)膠裝置上下移動(dòng)，用來(lái)調(diào)整玻璃微管先端與點(diǎn)膠面之間 的距離。移液針固接在精密微移動(dòng)單元(可以選用日本中央精機(jī)的電動(dòng)式精密微動(dòng)平臺(tái)系 列，比如ALZ-301-HM等)5上，精密移動(dòng)單元5固接在夾持塊7上，精密移動(dòng)單元5帶動(dòng)移 液針相對(duì)于夾塊7上下微動(dòng)，實(shí)現(xiàn)連續(xù)的點(diǎn)膠運(yùn)動(dòng)。
圖2所示為圖1所示的超微量點(diǎn)膠方法用于水平點(diǎn)膠面時(shí)的流程示意圖；利用本發(fā)明 進(jìn)行超微量點(diǎn)膠主要分為以下步驟
(1)利用毛細(xì)管現(xiàn)象，在玻璃微管2中充填膠液。如圖2中a所示，調(diào)整點(diǎn)膠裝置，使其玻璃微管2的軸向中心線與點(diǎn)膠面4垂直。(2)通過(guò)調(diào)整圖4所示的粗調(diào)移動(dòng)定位單元6在金屬桿9上的位置，使玻璃微管先 端與點(diǎn)膠表面的距離約為2mm處，并保證玻璃微管先端與涂膠面的距離不變，如圖2中b所示。(3)根據(jù)膠斑的尺寸要求，通過(guò)圖4所示的精密移動(dòng)單元5控制移液針軸向向下移 動(dòng)靠近點(diǎn)膠面，調(diào)整移液針先端與點(diǎn)膠面之間的微小距離，通過(guò)圖4所示的位于點(diǎn)膠面?zhèn)?邊的高倍攝像頭10檢測(cè)移液針先端與點(diǎn)膠面之間的微小距離，從而控制吸附在移液針先 端的微小液滴與點(diǎn)膠面的接觸量，滿足膠斑和點(diǎn)膠量的要求。如圖2中c所示，
(4)如圖2中d所示，控制移液針軸向移動(dòng)遠(yuǎn)離點(diǎn)膠面，移液針先端的微小液滴的一部 分殘留在點(diǎn)膠面上，實(shí)現(xiàn)超微量點(diǎn)膠。(5)重復(fù)步驟(2) (4)，可以完成點(diǎn)膠面4內(nèi)多個(gè)目標(biāo)點(diǎn)膠位置的點(diǎn)膠。圖3所示為圖1所示的超微量點(diǎn)膠方法用于傾斜點(diǎn)膠面時(shí)的流程示意圖；通過(guò)調(diào) 整圖4所示的轉(zhuǎn)動(dòng)副8的角度，令點(diǎn)膠裝置傾斜，使移液針垂直于點(diǎn)膠平面。采用類(lèi)似于圖 2所述的步驟(1廣(5)，實(shí)現(xiàn)在傾斜點(diǎn)膠面上的點(diǎn)膠。由于膠液與玻璃微管的毛細(xì)作用，膠 液將停留在玻璃微管的出口處，而并非從玻璃微管中流出。本發(fā)明采用移液針穿過(guò)玻璃微管內(nèi)的膠液時(shí)，移液針先端吸附的微小液滴實(shí)現(xiàn)超 微量點(diǎn)膠，最小注射量可以達(dá)到10fl。本發(fā)明提出的方法簡(jiǎn)單易行，即可以實(shí)現(xiàn)接觸式超微 量點(diǎn)膠，也可以實(shí)現(xiàn)非接觸式超微量點(diǎn)膠，且適用的粘度范圍廣；通過(guò)調(diào)整移液針先端的直 徑尺寸容易地改變膠斑的大小，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)膠量的控制；通過(guò)控制移液針先端與點(diǎn)膠面的微小距離，可以實(shí)現(xiàn)膠斑的微調(diào)整；通過(guò)改變轉(zhuǎn)動(dòng)副的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，可以使得點(diǎn)膠針在整個(gè)二維平 面內(nèi)都能實(shí)現(xiàn)微量的點(diǎn)膠，有效地解決了現(xiàn)有點(diǎn)膠方法難于實(shí)現(xiàn)超微量點(diǎn)膠，維護(hù)困難等 缺點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.超微量點(diǎn)膠裝置，其特征在于包括玻璃微管、膠液和位于玻璃微管中并能移動(dòng)穿過(guò) 膠液的移液針，玻璃微管內(nèi)裝有所述膠液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超微量點(diǎn)膠裝置，其特征在于所述玻璃微管的先端為圓 臺(tái)形；玻璃微管下端細(xì)，上端粗，且上端與下端的內(nèi)徑之比為3 :2，玻璃微管的長(zhǎng)度為 lcm-2cm ；玻璃微管的先端內(nèi)徑為100 μ m -200 μ m。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超微量點(diǎn)膠裝置，其特征在于所述移液針的軸向中心線與玻 璃微管的軸向中心線重合，且移液針的直徑與玻璃微管下端的內(nèi)徑之比為1 :2 1 :10 ；移 液針的直徑約為5 μ m -100 μ m。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超微量點(diǎn)膠裝置，其特征在于所述移液針穿過(guò)膠液的一端為 先端，先端表面與點(diǎn)膠面平行。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超微量點(diǎn)膠裝置，其特征在于還包括用于夾持玻璃微管的夾 持塊、用于調(diào)整玻璃微管先端與點(diǎn)膠面之間距離的粗調(diào)移動(dòng)定位單元、用于調(diào)節(jié)移液針相 對(duì)于夾持塊上下微動(dòng)的精密微移動(dòng)單元和用于檢測(cè)移液針與點(diǎn)膠面之間的微小距離的攝 像頭，玻璃微管通過(guò)夾持塊固接在粗調(diào)移動(dòng)定位單元上，粗調(diào)移動(dòng)定位單元滑動(dòng)安裝在豎 直固定桿上，移液針固接在精密微移動(dòng)單元上，精密移動(dòng)單元固接在夾持塊上。
6.超微量點(diǎn)膠方法，其特征在于通過(guò)控制移液針穿過(guò)裝有膠液的玻璃微管，移液針先 端吸附微小液滴，當(dāng)移液針先端靠近點(diǎn)膠面時(shí)，移液針先端的微小液滴與點(diǎn)膠面接觸，微小 液滴涂在點(diǎn)膠面上，移液針離開(kāi)點(diǎn)膠面后，微小液滴的一部分殘留在點(diǎn)膠面上，實(shí)現(xiàn)超微量 點(diǎn)膠。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的超微量點(diǎn)膠方法，其特征在于通過(guò)改變移液針的直徑，實(shí)現(xiàn) 對(duì)膠斑尺寸的控制。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的超微量點(diǎn)膠方法，其特征在于通過(guò)改變移液針先端與點(diǎn)膠面 之間的相對(duì)距離，使移液針先端吸附的微小液滴與點(diǎn)膠面之間的接觸面積變化，從而實(shí)現(xiàn) 膠斑尺寸的超微量調(diào)整。
9.根據(jù)權(quán)利要求6、任一項(xiàng)所述的超微量點(diǎn)膠方法，其特征在于移液針和玻璃微管軸 向移動(dòng)分別由獨(dú)立的精密移動(dòng)單元和粗調(diào)移動(dòng)定位單元控制。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的超微量點(diǎn)膠方法，其特征在于所述移液針往復(fù)運(yùn)動(dòng)的頻率 約為IHz。
全文摘要
本發(fā)明提供超微量點(diǎn)膠裝置及方法，裝置包括玻璃微管、膠液和位于玻璃微管中并能移動(dòng)穿過(guò)膠液的移液針，玻璃微管內(nèi)裝有所述膠液。方法是采用移液針穿過(guò)玻璃微管內(nèi)的膠液時(shí)，移液針先端吸附的微小液滴實(shí)現(xiàn)超微量點(diǎn)膠；本發(fā)明簡(jiǎn)單易行，既可以實(shí)現(xiàn)接觸式超微量點(diǎn)膠，也可以實(shí)現(xiàn)非接觸式超微量點(diǎn)膠，適用的粘度范圍廣；通過(guò)調(diào)整移液針先端的直徑尺寸，可以容易地改變膠斑的大小，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)膠量的控制；通過(guò)控制移液針先端與點(diǎn)膠面之間的微小距離，可以實(shí)現(xiàn)膠斑尺寸的微調(diào)整；通過(guò)改變轉(zhuǎn)動(dòng)副的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，使得點(diǎn)膠不僅局限在豎直方向內(nèi)，在空間的任意方向都能實(shí)現(xiàn)微量的點(diǎn)膠。
文檔編號(hào)B05C5/02GK102101097SQ20111008046
公開(kāi)日2011年6月22日 申請(qǐng)日期2011年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月31日
發(fā)明者劉俊, 張勤, 杜啟亮, 青山尚之 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)