[發明專利]一種壓電撞擊式微噴閥高精度控制方法

有效

• 申請號: 202210565577.1
• 申請日: 2022-05-24
• 公開（公告）號: CN114660948B
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發明（設計）人: 段書用;韓旭;陶友瑞;曹亮;王嘉;王崇帥;曲東升;李長峰
• 申請（專利權）人: 河北工業大學;常州銘賽機器人科技股份有限公司
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 天津市鼎拓知識產權代理有限公司 12233
• 代理人: 劉雪娜

本申請提供一種壓電撞擊式微噴閥高精度控制方法，考慮壓電陶瓷遲滯效應，分別建立與第一微噴閥和第二微噴閥撞針對應的第一動力學模型和第二動力學模型，根據第一動力學模型和第二動力學模型，分別獲取在相同下降行程和實際工作頻率下第一微噴閥和第二微噴閥撞針的運動速度模擬曲線，以第二微噴閥撞針的運動速度模擬曲線與第一微噴閥撞針的運動速度模擬曲線的誤差最小為目標，采用最小二乘法對第二微噴閥的加載電壓頻率進行優化，獲取第二微噴閥的最優加載電壓頻率，使得第一微噴閥撞針的運動速度模擬曲線與第二微噴閥撞針的運動速度模擬曲線具有較高的一致性，最終實現了不同壓電撞擊式微噴閥高精度點膠以及點膠質量的高一致性。

技術領域

本發明涉及集成電路點膠技術領域，特別涉及一種壓電撞擊式微噴閥高精度控制方法。

背景技術

點膠技術是大規模集成電路生產中的關鍵技術之一，它將膠液精確分配到指定位置，從而實現包括芯片在內的電子元件固定、包封、焊接等功能。隨著這些領域技術的發展，迫切要求點膠分配技術向更快速、更微量、更精確且實用性更強的方向發展，特別是對于高粘度膠液分配成為重點研究方向。其中壓電撞擊式噴射技術因其控制方便、噴射頻率高且可用于高粘度膠液噴射等優點而受到廣泛的關注。通常壓電撞擊式微噴閥基本都是通過撞針撞擊來實現膠液的噴射分配，其中撞針的撞擊速度、撞擊行程等動力學特性參數對噴射效果的影響起著主要作用。而撞針的動力學特性直接由控制狀態下壓電陶瓷的動態特性所決定。目前，為了保證撞針足夠大的速度，壓電撞擊式微噴閥是在壓電控制器控制輸出的梯形電場作用下高頻往復運動，對應的加載電壓的驅動波形為梯形波，如圖1所示，其中加載電壓時間t₁、卸載電壓時間t₃極短，以保證撞針運動速度快且作用力大。壓電控制器可以對加載電壓時間t₁、保持電壓時間t₂、卸載電壓時間t₃以及開閥等待時間t₄四個時間段進行設置，以控制不同的壓電撞擊式微噴閥的工作狀態，從而使壓電陶瓷驅動撞針實現撞針下降、閉閥停頓、撞針上升以及開閥停頓四個不同動作。

一方面，因壓電撞擊式微噴閥各零部件存在制造精度誤差、裝配精度誤差等不確定性因素。另一方面，電撞擊式微噴閥驅動元件-壓電陶瓷本身制作差異也存在不一致性，且壓電陶瓷內在的遲滯、蠕變非線性和結構振動特性嚴重影響了壓電陶瓷的動力學特性。因此不同的壓電撞擊式微噴閥的運動特性也是不同的，如圖2所示為利用激光測振儀對一批同一型號壓電撞擊式微噴閥在相同控制條件下的撞針運動速度測試結果，可以看出，即使同一個型號壓電撞擊式微噴閥，在相同的加載電壓驅動波下，不同的壓電撞擊式微噴閥撞針的整個運動速度曲線之間存在明顯差異性，撞針運動速度最大值差異達到10%以上，說明了即使同一型號不同的壓電撞擊式微噴閥之間也存在制造精度和內在特性差異。因此不同的壓電撞擊式微噴閥在簡單采用梯形波控制下，要想高精度控制壓電陶瓷驅動撞針進行高度一致的點膠分配是非常困難的，比如同時對某一個大規模集成電路進行多點點膠，需要相同的噴膠量，但不同微噴閥由于制造精度和自身特性的差異，導致噴膠量及撞擊力一致性較低，造成集成電路產品質量差異和不穩定。

綜上，對于壓電撞擊式微噴閥，研究如何提高不同壓電撞擊式微噴閥撞針運動速度的一致性，實現點膠質量高度一致是非常有必要的。

發明內容

鑒于以上問題，本申請旨在提供一種壓電撞擊式微噴閥高精度控制方法，考慮壓電陶瓷遲滯效應，建立壓電撞擊式微噴閥撞針的動力學模型，然后通過采用最小二乘法對不同微噴閥的加載電壓頻率進行優化，使得不同壓電撞擊式微噴閥獲得高度一致的撞針運動速度，實現高精度高一致性點膠。

本申請提供一種壓電撞擊式微噴閥高精度控制方法，包括以下步驟：

S1：取第一微噴閥和第二微噴閥；