封装喷印机的设计及喷印机理若干研究

发布时间：2017-04-14 11:22

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【摘要】：流体喷印技术是一种近年来发展迅猛的制作技术，它通过喷射出微小的液滴来实现特定的功能流体材料在基板上按需精确沉积成形，是一种非接触式的精密分配技术。与传统的减法制作工艺不同，，流体喷印技术是一种增材式的制作技术，它具有喷射速度快、分配精度高，喷印过程无接触不产生压力、可控性强和流体材料利用率高等优点。基于流体喷印技术的加工制作工艺在微电子封装、微机电系统、微光学元器件制作、材料合成、无模具成形和生物制造工程等领域均展现出了巨大的应用潜力。因此，对喷印技术机理展开深入研究并设计相应的喷印设备与装置具有重要的现实意义。 首先，对收缩管型压电喷印技术机理进行了分析。建立了压电液滴喷射的仿真模型，并采用计算流体动力学软件FLUENT对压电液滴喷射过程进行了仿真，分析了压电液滴喷射的过程，并研究了驱动参数对液滴喷射过程的影响。 然后，设计了包括收缩管型压电液滴喷印头组件、X-Y-Z三维运动平台及其控制系统、喷印头电控制器、背压调节模块、温度控制模块和视觉观察模块的压电式封装喷印机。以甘油和水混合液作为实验中的被喷射材料，对压电液滴喷射中驱动电压的脉冲宽度、幅值和操作频率对液滴喷射性能的影响进行了研究。 为实现对喷印技术机理的拓展，实现中、高粘度流体的喷印，研究了一种机械阀针挤压式喷印技术，并分析了该技术的工作机理与性能。建立了机械阀针挤压式液滴喷射的仿真模型，并采用FLUENT软件对机械阀针挤压式液滴喷射的实现条件进行了仿真，分析了喷嘴结构参数、阀针驱动参数和流体性质对液滴喷射实现条件的影响规律。 最后，根据机械阀针挤压式喷印技术机理，基于UG软件设计了一种机械阀针挤压式喷印阀。该阀包括凸轮驱动机构、弹性复位元件、阀针、喷嘴、螺杆输送机构和加热装置等，该阀的设计为机械阀针挤压式喷印技术的后续研究工作奠定了良好的基础。
【关键词】：喷印技术 压电液滴喷射 机械阀针挤压式 喷印阀
【学位授予单位】：沈阳理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH122
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-23
• 1.1 课题研究的背景11-16
• 1.1.1 喷印技术在传统封装领域的应用11-14
• 1.1.2 喷印技术在非传统封装领域的应用14-16
• 1.2 喷印技术的研究现状16-21
• 1.3 课题研究的目的及意义21
• 1.4 本文的主要研究内容21-22
• 1.5 本章小结22-23
• 第2章 收缩管型压电液滴喷射理论分析与仿真研究23-45
• 2.1 收缩管型压电液滴喷射理论分析23-27
• 2.1.1 压电效应与压电材料23-24
• 2.1.2 收缩管型压电液滴喷射工作原理24-25
• 2.1.3 压电液滴喷印头喷腔中波的传导原理25-27
• 2.2 收缩管型压电液滴喷射的仿真模型27-32
• 2.2.1 数学模型及其控制方程27-30
• 2.2.2 仿真模型的建立及边界条件的设定30-32
• 2.3 数值仿真结果与分析32-44
• 2.3.1 液滴喷射过程仿真32-34
• 2.3.2 驱动参数对液滴喷射过程的影响34-44
• 2.4 本章小结44-45
• 第3章 压电式封装喷印机的设计与实验研究45-57
• 3.1 压电式封装喷印机的设计45-52
• 3.1.1 压电式封装喷印机的总体构成45-46
• 3.1.2 压电式液滴喷印头组件46-47
• 3.1.3 喷印头电控制器及其控制软件47
• 3.1.4 喷印头气压控制模块和温度控制模块47-49
• 3.1.5 运动平移台及其控制模块49-51
• 3.1.6 视觉观察模块51-52
• 3.2 压电液滴喷射实验研究52-56
• 3.2.1 实验材料的选用53
• 3.2.2 实验条件的设定53-54
• 3.2.3 实验结果与分析54-56
• 3.3 本章小结56-57
• 第4章 机械阀针挤压式液滴喷射理论及仿真分析57-70
• 4.1 机械阀针挤压式液滴喷射原理概述57-59
• 4.2 机械阀针挤压式液滴喷射性能分析59-60
• 4.3 流体动力学分析及仿真60-69
• 4.3.1 液滴喷射的流体动力学理论分析60-61
• 4.3.2 液滴喷射的流体动力学仿真分析61-64
• 4.3.3 仿真结果分析64-69
• 4.4 本章小结69-70
• 第5章 机械阀针挤压式液滴喷射阀设计70-85
• 5.1 阀座、阀针的参数确定70-71
• 5.2 凸轮传动机构的设计71-81
• 5.2.1 阀针的运动规律设计71-72
• 5.2.2 凸轮基本尺寸和轮廓的设计72-75
• 5.2.3 弹性复位元件的设计75-81
• 5.3 螺杆输送机构的设计81-84
• 5.3.1 螺杆输送机构的工作原理81
• 5.3.2 输送流量的近似计算81-83
• 5.3.3 输送螺杆的设计83-84
• 5.4 本章小结84-85
• 结论85-87
• 参考文献87-92
• 攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果92-93
• 致谢93-94

【参考文献】

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本文编号：305902