[发明专利]一种皮升级点胶装置及点胶方法

说明书

技术领域

本发明属于微点胶技术领域，具体地说是一种能实现皮升级胶量的点胶装置与点胶方法。

背景技术

微胶接技术是使用胶粘剂把金属、塑料、硅等不同材料制成的微型零件联接起来，并且零件表面不熔化的工艺。随着光刻等微小零件制作工艺的快速发展，微小零件的加工尺寸越来越小，点胶量也越来越小，如何能够获得与微小零件尺寸相匹配的皮升级微小胶滴是微胶接的关键技术之一。

日本AIST机械工程实验室曾对生物领域用来向细胞内注射化学试剂的细胞注射器进行改进，利用毛细现象将胶体吸进毛细针尖的末端，根据胶量大小与针尖内胶液长度成正比的关系控制吸入胶体的多少，实现了点胶时不需要很精确的压力控制便可以实现对胶量大小的控制，并将其用于三维微装配中5微米球体之间的微胶接。但是，该方法上胶时必须在显微镜下观察胶液的高度，而且每次上胶后只能得到一个胶滴，多次点胶时需要反复上胶，工艺十分复杂。

南京理工大学基于喷射原理设计了一种非接触式点样实验系统，得到了平均直径为326微米的样品点阵列。该方法的缺点是喷射时液滴方向不易控制，很难在微装配中将胶滴精确定位到指定位置。

加拿大Toronto大学曾加工出不同尺寸、端部带有方形储胶块的微探针，根据探针上储胶块的特征尺寸与蘸取胶量大小成正比的关系控制蘸取胶量，该形状的探针有效改善了蘸取胶体时爬山现象导致的胶量控制问题。该方法也是每次加胶后只能得到一个胶滴，需要反复加胶，点胶效率低。

总之，虽然开展了微装配中的皮升(pL)级点胶的相关工作，但是现有技术还存在如下问题：(1)需要反复上胶；(2)胶滴定位精度不高；(3)工艺复杂；(4)效率低下。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有的皮升级点胶装置点胶位置不准，工艺复杂，效率低下的问题。

为解决上述技术问题，本发明提出一种点胶装置及其相应的点胶方法，点胶装置主要由智能显微摄像镜头、四自由度智能微操作仪、压力控制器和点胶针组件构成。智能显微摄像镜头对点胶针尖的位置和胶斑的直径进行实时检测，四自由度智能微操作仪控制点胶针尖的位置，压力控制器控制点胶时作用在胶液表面的压力值

本发明是一种将显微视觉检测技术、微装配技术和微点胶技术结合起来的完整的、具有通用性和实用性的方法，可方便高效的实现人机协同的皮升级点胶作业。本发明的点胶装置所得到的最小胶斑尺寸可达到10微米，即皮升级。

附图说明

图1为本发明的皮升级点胶装置的示意图；

图2为本发明的皮升级点胶方法的工艺流程图。

具体实施方式

如前所述，本发明的目的在于提供一种能够满足微小零件装配中皮升级胶斑需求的点胶装置和点胶方法。本发明可用于MEMS制造中微小零件粘接时的皮升级点胶。

本发明的点胶装置包括显微摄像镜头、微操作仪、压力控制器和点胶针组件。

点胶针组件与压力控制器相连接，点胶针组件通过点胶针夹持器固定在微操作仪上，显微摄像镜头水平放置，点胶工件上的点胶位置位于显微摄像镜头的视场内。

点胶针组件包括点胶针、点胶针夹持器、塑料软管。压力控制器具有一个气路出口，可与塑料软管进行快速插拔连接。点胶针的前端与点胶针夹持器的一端连接，点胶针夹持器的另一端与塑料软管的一端连接，塑料软管的另一端与压力控制器的气路出口相连接。点胶针夹持器通过机械方式固定在微操作仪上，使点胶针的末端(针尖)位于点胶工件上点胶位置附近。

显微摄像镜头用于对点胶针组件的点胶针的位置和胶斑的直径进行在线检测。本发明的显微摄像镜头优选为智能显微摄像镜头，其能够连续变倍和自动调焦，并通过自动变倍和调焦，实现点胶针的针尖、点胶零件和胶斑的成像。显微摄像镜头水平放置，其光轴高度与点胶位置的高度基本上相同，以便点胶位置位于显微摄像镜头的视场内。

微操作仪用于对点胶针组件的点胶针的位置进行调节。本发明的微操作仪优选为四自由度微操作仪，其具有三个移动自由度和一个旋转自由度，可用于调节点胶针的位置和角度，特别是点胶针的针尖位置及针尖的角度。并且，根据本发明的更优选的实施方式，微操作仪是一种由微处理器控制的四自由度智能微操作仪，其可通过编程实现对安装在其上的点胶针位置进行精确控制。

压力控制器用于调节点胶针组件的点胶针内的胶液表面压力值，以便在点胶时胶液能以稳定的速度从点胶针尖流出。压力控制器由气泵和稳压阀等构成，优选为内含小型气泵的小体积集成压力控制器。