[发明专利]一种双流体喷射系统

说明书

技术领域

    本发明涉及一种双流体喷射系统，尤其涉及一种高精度、高一致性、微量体积（纳升级）、快速响应、可控性好、适用性好（低粘度、高粘度液体）的非接触式双流体喷射系统。可以广泛应用于半导体薄膜制备、复合材料制备、电子封装、MEMS系统、喷墨、喷涂、粉末冶金、生物医药、食品加工、焊接、快速原型制造、燃烧、化工、发动机等领域中多流体的喷射工艺。

背景技术

本发明源于对电子封装领域胶液喷射技术的研究。

电子封装技术是当今半导体制造产业的一个重要组成部分，它随着半导体薄膜制造技术的微型化、集成化而不断发展，目前呈现出高密度、高效率、低成本的趋势。胶液分配技术是电子封装中关键技术之一，广泛应用于芯片贴装、芯片包覆、导热硅胶填充、荧光胶涂覆、芯片与基板互连等工艺中。胶液分配技术主要经历了以下几个发展阶段：大量式布胶（mass dispensing）、接触式点胶（contact dispensing）、非接触式点胶（non-contact dispensing）。其中大量式布胶中典型技术主要有丝网印刷和针转移式点胶，这两种点胶设备结构简单且成本低，由于胶点体积量得不到精确控制，其胶点一致性都不均匀。接触式点胶是点胶针头将胶液挤出形成胶点与基板的接触，停留一段时间使胶液浸润基板，然后点胶头向上运动，由于胶液与基板的润湿力大于胶液与针头的润湿力，胶液与点胶针头分离完成点胶过程；典型技术有时间/压力型、螺杆泵式、活塞式点胶。非接触式点胶（又称喷射点胶）中点胶头与基板不接触且留有较大距离，并在点胶动作中点胶针头无运动，从而极大的缩短了点胶周期，提高了点胶速度。主要依靠外部介质给胶液一个较大的动量使其从喷嘴中以较高速度喷射到基板上。典型技术有机械喷针式喷射点胶，喷针的驱动方式包括电磁铁驱动、高压气体和电磁阀组合驱动、压电陶瓷驱动以及隔膜泵驱动等。非接触式点胶逐渐成为电子封装行业主流的胶液分配技术，具有精度高、速度快、微量体积等特点。

目前，喷射点胶设备无论是采用高压气体驱动机械喷针，还是电磁铁、压电陶瓷、隔膜泵驱动喷针，都存在几个主要问题：一、点胶头内均有运动部件（如：喷针）存在，依靠运动部件与点胶头腔体的碰撞来实现胶液从点胶头喷射到基板这个过程，由于存在机械碰撞，增大了喷针和阀体的磨损，降低设备的点胶精度及使用寿命；二、喷针的往复运动会引起粘性流体材料对其摩擦导致磨损，降低喷针的运动精度、密封性和喷射胶点的尺寸一致性；三、喷射点胶设备的机械结构较为复杂、维护较为困难。 

发明内容

本发明的目的在于针对上述喷射点胶方法的不足，基于微通道气液两相流运动原理，提供一种双流体喷射系统，能够实现高精度、高一致性、微量体积（纳升级）、快速响应、可控性好、适用性好（低粘度、高粘度液体）的非接触式流体喷射。

为达到上述目的，本发明的构思是：本发明的双流体喷射系统包括：（a）气动模块，它至少具有一控制信号输入/输出口和一脉动气体输出口；其中控制信号输入/输出口与气动控制模块信号输入/输出口连通，脉动气体输出口与双流体喷射阀导气管连通。（b）液动模块，它至少具有一控制信号输入/输出口和一连续液体输出口；其中控制信号输入/输出口与液动控制模块信号输入/输出口连通，连续液体输出口和双流体喷射阀导液管相通。（c）控制模块，它具有气动和液动控制信号输入/输出口，分别与液动和气动模块控制信号输入/输出口连通，它将控制信号通过端口传送至执行部件实现其控制功能。（d）双流体喷射阀，其可将液体材料施加至基板的预定位置上，它至少具有一气体输入口、一液体输入口和一喷嘴出口。

1）气动模块

所述气动模块依次设有高压气体源、空气干燥机、气源三联体、气体压力控制单元、气体流量控制单元以及气体电磁阀。

    高压气体源的输出口与空气干燥机的输入口连通，为系统提供了气体来源，保障工作介质的存在，高压气体由空气压缩机提供，气流稳定性较差，脉动明显，且含有水分等杂质。

    空气干燥机的输出口与气源三联体的输入口连通，通过加热装置使输入的高压气体中的湿分（一般指水分或其他可挥发性液体成分）汽化溢出，为下游设备提供干燥的高压气体。

    气源三联体的输出口与精密减压阀的输入口连通，它由过滤器、油雾器和减压阀三部分，将经过的、干燥的压缩气体中未汽化的液体，再降低压缩气体的压力，去除气体中的油雾及其它固态杂质，为下游设备提供纯净的气体。