压流膜阻力对超微量点胶过程的影响及胶液转移率预测方法

超微量点胶技术是微纳制造技术发展中的关键环节,对封装效果起着决定性作用。然而,这项技术存在精度不高和控制困难等问题,需要进一步研究和改进。因此,基于胶液转印机制,根据液桥挤压模型得到压流膜阻力的数学模型,利用公式法和扫描法确定了胶滴体积,研究和预测了压流膜阻力对胶液转移率的影响,实现了pL量级的胶液转移。实验结果表明,压流膜阻力在胶液转移过程中起重要作用,随着压流膜阻力由0.5 mN增大至4 mN,接触面积从0.5×10^(4)μm^(2)左右增加至2.0×10^(4)μm^(2)以上,胶液转移率从约0.4增加至约0.8。除此之外,通过胶液转移率预测公式预测的胶液转移率与实际结果的平均差异率为2.18%,证明了胶液转移率预测方法的可行性。

基于鞋底模型的全自动点胶轨迹生成算法

为实现多式样鞋底异形区域自动化涂胶,提出基于鞋底轮廓参数化模型的点胶轨迹自动生成算法。选取鞋底样长、外腰窝部位长和踵心部位长等关键参数,建立鞋样坐标系,求解鞋底轮廓特征数据点,划分鞋底区域;采用NURBS曲线,分段构建一阶连续的鞋底轮廓曲线参数化方程;定距偏置鞋底轮廓曲线,确定鞋底上表面边缘涂胶曲线,采用等弧长离散法,实现边缘涂胶曲线的等距离散与涂胶轨迹生成;针对边缘涂胶曲线所围异形区域,采用等距直线扫描法,在求解扫描直线与边缘轮廓涂胶曲线交点的基础上,实现鞋底上表面涂胶轨迹的自动生成。实验结果表明,上述方法实现鞋底边缘和区域表面的全自动点胶。

基于模糊PID控制的点胶单螺杆泵流量控制方法研究

建立了单螺杆点胶泵流量控制系统数学模型,采用了一种模糊PID控制器以提高系统控制性能,并基于实际系统和Mamdani模糊推理算法确定偏差e,偏差变化ec,输出量K_(p),K_(i),K_(d)的论域变量范围、语言值、隶属度函数、模糊控制规则表,搭建了模糊PID控制器。使用MATLAB/Simulink软件对所搭建的系统控制器进行仿真实验,并通过对比传统PID控制与模糊PID控制的系统阶跃响应图,得出模糊PID控制器的效果最佳,并且具有调节时间快、超调量小、抗干扰强的优点,一定程度上提高了单螺杆泵流量控制系统的稳定性。

手机点胶三维轨迹生成方法

智能手机边框在制造过程中往往存在形变问题,先前的视觉定位方法难以得到精确的边框点胶位置。针对此问题,提出了一种新颖的手机点胶三维轨迹生成方法。首先,使用三维线激光测量仪扫描边框,引入基于位姿图的点云拼接算法解决边框点云的拼接问题。采用基于模板的方法,标注模板点胶轨迹。然后,通过基于变形图的非刚性配准算法将模板与目标边框对齐,得到变换后的轨迹,并提出轨迹优化策略生成精准的目标点胶轨迹。实验证明,所提方法生成的轨迹精度可达0.01 mm以下,且速度可达到在线实时测量效果。

点胶成型热硫化镍碳导电硅橡胶的制备及性能研究

以加成型硅橡胶为基胶、镍碳颗粒为导电填料,添加偶联剂、增粘剂、含氢硅油制得热硫化镍碳导电硅橡胶。探讨了硅橡胶的较佳配方并测试了产品性能,结果表明:较佳配方为加成型硅橡胶100份、镍碳颗粒A 150份、三异硬脂酰基钛酸异丙酯偶联剂1.5份、增粘剂1份、含氢硅油3份。该配方制得的硅橡胶表面电阻为29.47 mΩ、附着力为23.66 N,密度为1.93 g/cm^(3)、邵氏A硬度为65、拉伸强度为1.21 MPa、断裂伸长率为119%,在双“85”老化1000 h后电阻基本保持稳定,可满足市场对点胶成型导电硅橡胶性能的基本需求。

微小装配设备中精密自动化点胶的集成技术

为了实现精密装配中点胶过程针尖的准确定位,解决点胶料筒更换导致的胶滴一致性方面的问题,设计了基于精密测量和点胶自动标定的精密点胶系统,并集成于微小装配设备。该系统基于时间-压力型点胶方法,通过机器视觉提取零件位置信息,利用点胶标定模块对针尖位置的自动标定,实现点胶作业中的自动定位,并通过激光测距手段控制点胶过程中针尖与基板的初始距离。为了适应不同胶量的需求,提出了基于胶滴预点样的点胶参数调节方法,可通过点胶标定模块实现点胶参数的自动调整。点胶实验结果表明,对于直径600~800μm的点胶,胶滴位置偏差小于30μm,胶滴直径的一致性偏差小于5%。研制的精密点胶系统可实现较高精度的微小胶滴点样,为微小装配流程中集成精密自动化点胶功能提供了有效的解决方案。

新型双压电制动高频压电点胶阀设计

为了满足半导体制造与封装行业日益精密的点胶需求,课题组设计了一种新型双压电陶瓷驱动喷射点胶阀。该结构的压电陶瓷与放大杆形成90°传动角,传力效率高,销轴处采用陶瓷轴瓦从而起到自润滑作用,减少了放大机构与销轴之间的摩擦;并开展点胶阀喷射能力研究,利用ANSYS对点胶阀放大结构的位移、受力及模态进行分析;建立点胶阀工作过程的流体动力学模型,对其喷射阶段进行分析,并讨论了出胶速度与压力、撞针球径等结构参数的关系;利用FLUENT软件对喷胶过程进行二相流仿真,研究了点胶阀工作时压力及胶体喷射速度的变化过程、分析了不同进胶压力及孔径对胶体喷射速度的影响。研究结果表明该结构的输出位移、受力和共振特性均满足其基本喷射能力所需要的条件,仿真实验证明了该点胶阀结构具备高频特性。课题组提出的新型双压电制动高频压电点胶阀及其喷胶过程动力学分析方法为研究精密点胶技术提供了新思路。

定量点胶技术的研究进展

定量点胶技术从用单纯的针筒点胶发展到目前的全自动程控点胶,点胶体积、针尖位置及点胶精确度等在控制方面有了很大突破。综述了时间/压力型点胶技术、活塞式点胶技术及非接触式蠕动泵型点胶技术,并简要介绍天津大学在定量点胶方面的研究进展。

点胶机运动误差的测量与补偿方法

针对影响点胶机点胶精度的主要因素——机械运动误差,介绍了目前应用最广的测量方法是激光干涉仪测量;给出了这种运动误差的补偿方法,即采用激光干涉仪测出若干个目标位置和实际位置的对应关系,再用线性插值法得出行程范围内任意点的对应关系,从而得出任意点的补偿值;经过实际验证,该方法可大幅提高运动精度。

超微量点胶方法与实验

针对微装配/密封工程对用胶量超微化（≤1 pL）的需求,提出了一种既适用于接触式点胶,也适用于非接触式点胶的超微量点胶方法.采用移液针穿过装有胶液的玻璃微管,在移液针先端吸附微小胶滴,当移液针先端靠近点胶面时,其先端吸附的微小胶滴与点胶面接触,移液针离开点胶面后,微小胶滴的一部分将残留在点胶面上,实现超微量点胶.通过匹配点胶的参数,实现点胶量的控制.该方法可以适用于任何黏度（1～3.5×105 cP）的胶液、任意空间方向的超精密点胶.实验讨论了移液针直径和点胶距离（移液针先端与点胶面的距离）对点胶性能（胶斑直径）的影响；在此基础上,匹配移液针直径、点胶距离、玻璃微管内径和点胶速度等参数,实现了胶液黏度为971 cP,点胶量为40 fL、170 fL、180 fL在3种亲水性不同的点胶面上的微量点胶；以及胶液黏度为3×104 cP,胶斑直径为243.9 μm时的超微量点胶.实验结果验证了提出方法的可行性.

双组分精密配比点胶阀设计与优化

我国点胶行业中,高性能点胶阀高度依赖进口。双组分点胶具有良好的黏附性和适应性,受到点胶应用市场的青睐。通过对比调研多种知名品牌点胶阀的性能特性,对双组分配比点胶阀进行详细的结构设计与优化,使其具有高精度、模块化、轻量化和高适应性等特性。点胶阀采用双伺服结构设计,具有灵活的比例调节功能、更广的胶水适用性和更智能的控制等。实验表明,20 g出胶A/B胶水的比例为2的A胶工序能力指数(Complex Process Capability index,CPK)为5.83,B胶的CPK为2.13,比例的CPK为1.90,总量的CPK为2.62,完全满足行业中CPK大于1.33的要求。双组分精密配比点胶阀通过自主设计使用双伺服控制出胶,满足行业需求,对推进国内双组分点胶技术具有重要的理论和实践意义。

BP神经网络优化参数的螺杆点胶阀无模型自适应控制技术

螺杆点胶阀因点胶效率高、精度高、胶点均匀性高等优点,广泛应用于微电子封装等领域,而电机转速的控制性能是决定螺杆点胶阀点胶质量的重要因素。针对点胶阀在外部干扰和负载扰动情况下,PID速度控制效果不理想,参数难以整定的问题,采用BP神经网络-无模型自适应控制(BP-MFAC)算法,通过BP神经网络在线整定无模型自适应控制器参数来实现对电机速度的自适应控制,无需人工整定参数。仿真和实验对比结果表明,该算法相较于PID控制算法,在电机速度控制上具有更小的超调量和稳态误差,更短的调节时间;在外部干扰和负载扰动的情况下,具有更好的抗扰动能力。

微装配中的精密点胶分液技术

精密胶粘接技术广泛应用于微电子器件连接、LED封装等领域,其中微小胶滴的精准可靠分配并分离对于胶粘接的成败起到决定作用。本文对点胶分液技术的研究进行了回顾,介绍了点胶分液技术的研究现状。分析了各种点胶分液技术的优缺点,所涉及的点胶分液技术包括接触式点胶分液技术和非接触式点胶分液技术。介绍了目前常用的点胶设备,并分析了各设备的商业化进程。针对点胶分液过程中的影响因素研究现状,简要分析了当前所面临的问题和研究方向。

压电驱动喷射点胶阀系统性能的仿真与实验

压电喷射阀因其高频、胶滴均匀以及可实现纳升量级的微量胶滴喷射,而被广泛应用于微电子封装。建立了压电喷射阀的机械系统动力学自动分析(ADAMS)仿真模型,基于模型定义流体动力学模型中喷针的运动,实验验证了仿真模型的合理性。通过实验和仿真,研究了喷射阀的动态性能和胶滴喷射的动态过程,分析了胶液填充速度对胶滴体积的影响规律。实验探究了不同行程下喷射阀的喷射性能,胶滴体积的一致性误差不超过±6%,绝对误差随行程增大而增大,当行程为0.06 mm时,相对误差不超过±3%。

等离子清洗及点胶轨迹对底部填充胶流动性的影响

倒装焊封装过程中,底部填充胶的流动性决定了填充效率,进而影响生产效率及成本。通过对比接触角和底部填充胶流动时间,研究了等离子清洗及点胶轨迹对底部填充胶流动性的影响。结果表明:经微波等离子清洗后,水及底部填充胶在陶瓷基板表面的浸润性均有所提高;微波等离子清洗还能促进底部填充胶在芯片和陶瓷基板之间的流动。I形点胶轨迹对应的流动时间最长,而U形点胶轨迹的流动时间最短。因此适当增加点胶轨迹的总长度,可以有效提高底部填充胶的填充效率。

基于表面张力的微量点胶影响因素与规律分析

针对精微装配制造对超微量胶滴及高精度点胶技术的要求,提出了一种基于胶液表面张力的接触式点胶方法。重点分析了影响点胶质量和胶斑大小的因素,并针对部分主要影响因素进行了实验研究。设计并搭建了微量点胶系统及点胶过程观察与胶斑显微图像观测系统。通过对实验结果的分析,得到了点胶速度、移液针尖端直径、点胶距离和胶液黏度这四种因素对胶斑大小及胶斑质量的影响规律;通过对大量点胶结果的统计分析,计算出了该微量点胶系统的点胶成功率约为92.7%;分析明确了点胶失败及导致异形胶斑形成的原因。

基于航天产品的螺纹点胶量化技术研究

针对航天产品在装配过程中螺纹点胶无法定量控制的现状,在分析产品结构特点及相应工艺流程的基础上,设计了一种基于PLC控制的便携式螺纹定量点胶设备。通过初步试验表明:该设备操作简单、胶液量化精度高、点胶效率快,能很好地满足生产需求。

芯片塑封体点胶控制系统设计与研究

采用PCL6045BL芯片为运动控制核心,以STM32F103ZET6为主控芯片,设计了芯片塑封体自动点胶控制系统。采用ARM控制加螺杆式点胶方式,将整个控制系统主要分为主控系统和点胶头从控系统,在进行了硬件和软件详细方案设计的基础上,完成了整个控制系统的整体方案设计,实现了对工作平台移动三轴坐标的精确控制,和对两个点胶头精确的点胶量控制,由三轴坐标移动工作平台和双点胶头协同动作完成芯片塑封体点胶动作,并实现了工程样机。该控制系统具有较强的稳定性,主控和从控系统体积小,点胶均匀且精度高,成本低,产能高。

微电子封装点胶技术的研究进展

流体点胶是一种以受控的方式对流体进行精确分配的过程,它是微电子封装行业的关键技术之一。目前,点胶技术逐渐由接触式点胶向无接触式(喷射)点胶技术转变。从微电子封装过程的应用出发,对点胶技术的发展进行了概述;在对比各种点胶方式的同时,重点介绍了无接触式喷射点胶技术,以及其中所涉及的关键技术,并提出了评价点胶品质的标准。

时间/压力型pL级微点胶技术

针对惯性约束核聚变实验装配冷冻靶中靶丸与充气管零件时对用胶量的要求(3pL),对时间/压力型pL级微点胶技术进行了研究。将细胞实验用的微注射器改造成时间/压力型微量点胶机,并使用针尖最小内径为0.5μm,由石英材料制作的毛细针进行点胶。搭建了一个微点胶实验平台,设计了分辨率为1.57μm的双目显微视觉检测系统,对毛细针尖的位置和胶滴大小进行实时检测,并使用分辨率为3μm的三自由度微运动平台对针尖位置进行控制。介绍了微点胶实验平台的硬件组成、控制系统以及点胶流程,并在该平台上进行了胶量控制、胶滴定位实验和胶斑测量实验,研究了影响胶量控制的主要因素和最小可控胶量等关键微点胶工艺。实验结果表明,在常温下使用黏度为5P的紫外固化环氧胶,该平台可实现的最小点胶量为2pL,可用于需要pL级点胶的微装配中。