一种采用胶形矫正器控制微胶滴形态的方法与流程

本发明属于微小零件连接领域，涉及一种采用胶形矫正器控制微胶滴形态的方法。

背景技术：

为实现复杂的功能，服役状态的微传感器一般是由多个微小零件精密装配而成，由于材料差异、零件特征尺寸小、要求系统内应力小，静电键合、螺纹连接、热封合等方法难以适用，胶连仍是保证微小零件可靠连接的主要途径。点胶量和胶滴形状是影响胶连环节的蠕变和应力集中的主要因素。目前可以通过控制点胶压力和时间来实现纳升级的点胶量，而微胶滴形状还缺乏可靠的方法，一般在实践中是采用人工涂扫来实现，一致性差，并且容易将胶涂扫到工件的非粘接面上，造成污染。

现有技术中，苏斌发明的公开号为CN201510506087.4的发明专利提供一种涂胶装置及其涂胶方法，其中的装置包括电动马达、点胶阀、旋转定位机构、安装底板及固定在安装底板上的连接机构。该专利是一种依靠点胶阀体积和电动马达推动产生定量胶滴的方法，仅控制胶滴体积，不涉及到胶滴形态的控制。全威等人发明的公开号为CN201410122809.1的发明专利是通过在待滴注的胶黏剂中添加磁性材料，利用向滴注头中施加的感应磁场，对磁性材料施加与滴注方向相同或相反的作用力，这样通过磁性材料对胶黏剂的作用力，达到控制胶黏剂朝滴注方向流动速度的目的。它对胶滴形态的控制是通过胶内添加磁性材料和外加磁场来实现的，但不满足有些胶黏场合中不允许有磁场的要求。

技术实现要素：

本发明为克服现有技术的缺陷，在接触式点胶的基础上，发明了一种采用胶形矫正器控制微胶滴形态的方法，其关键是采用具有约束功能面的胶形矫正器，能够较好地控制微胶滴在待粘接表面的形状，解决零件待粘接面附近区域的胶液污染问题和由胶滴铺展形态不一引起的应力集中问题，该方法具有成本低、可重用、操作灵活等优点。

本发明采用的技术方案是一种采用胶形矫正器控制微胶滴形态的方法，其特征是，该方法采用一种具有约束功能面的胶形矫正器控制微胶滴在待粘接表面的形状，通过微流体方法制备胶形矫正器上的约束功能面，其方法的具体步骤如下：

第一步胶形矫正器的加工

胶形矫正器1是阶梯柱状零件，胶形矫正器1表面的阶梯圆柱承胶块1b、针栓1e、上端螺纹1f和圆柱形内孔1d通过机械加工出来，采用微细电火花加工直径100-300微米的出胶口1a和导向孔1c；

第二步通过微流体方法制备约束功能面：

约束功能面1g是胶形矫正器1的承胶块1b下表面的一部分、位于出胶口1a旁，约束功能面1g相对于承胶块1b下表面未经1％-5％氟硅烷溶液浸泡过的部分为疏胶区域，把胶滴限制在约束图案1h内；约束功能面1g通过微流体方法制备，首先用微机电系统方法制造背板2和微流道模板3，微流道模板3上有微流道3a，其内的突起轮廓为模板图案3b，形状为三角形、正方形、六边形、八边形或十字形，然后将胶形矫正器1夹在背板2和微流道模板3之间，用螺栓16、弹簧垫圈17、螺母18通过四个螺栓孔3c锁定保证无液体泄漏，把1％-5％氟硅烷溶液由微流道入口4灌入，液体充满微流道3a和约束功能面1g形成的空间，从微流道出口5流出，使1％-5％氟硅烷溶液在约束功能面1g充分浸润一定时间，抽出多余1％-5％氟硅烷溶液，并取出胶形矫正器1，放置在烘箱内固化半小时，形成稳定的约束功能面1g；

第三步安装胶形矫正器1：

胶形矫正器1的针栓1e末端有螺纹1f，通过螺纹卡口6a安装在点胶针筒6末端；点胶针筒6先安装在针筒连接件7上，再套进针筒固定件8的圆孔中，并用螺钉拧紧，针筒固定件8通过两个螺钉安装在夹具9上；夹具9安装在Z向定位滑台10的工作台面上，Z向定位滑台10安装在Y向定位滑台11的工作台面上；Y向定位滑台11安装在两个长支架12上；两个长支架12安装在工作台13上；X向定位滑台14安装在工作台13上，工件15固定在X向定位滑台14工作面上；胶形矫正器1、点胶针筒6、针筒连接件7、针筒固定件8、夹具9、Z向定位滑台10、Y向定位滑台11、长支架12、工作台13、X向定位滑台14共同组成点胶装置。

第四步点胶过程：

根据点胶量要求，外加气压将胶液从针筒连接件7的针筒连接件入口7a压入点胶针筒6，再从点胶针筒6挤入胶形矫正器1中，依次经过内孔1d、导向孔1c、最后由出胶口1a挤出，在经1％-5％氟硅烷溶液浸泡的约束功能面1g的相对疏胶作用和未经1％-5％氟硅烷溶液浸泡的约束图案1h内部相对亲胶作用导向下矫正为近似约束图案1h的胶液形态；控制X向定位滑台14、Y向定位滑台11和Z向定位滑台10移动，使约束功能面1g到工件15的待胶连面15a正上方，下降至预设高度30-1500微米，使约束功能面1g上的近似约束图案1h的胶液在界面亲和作用下转移到待胶连面15a上。

第五步图案变换：

当工件15的待胶连面15a所需胶滴形状需要改变时，先以等离子体轰击约束功能面1g，去除烘干后残留的1％-5％氟硅烷溶液。换用所要求的模板图案3b的微流道模板3，重复加工约束功能面1g的步骤。

本发明的有益之处：能够控制微胶滴在待粘接表面的形状，提高微小零件胶连一致性和成功率。操作灵活，对所需不同胶滴图案可以采用不同的微流道模板实现，并且胶形矫正器是可重用的。

附图说明

附图1为胶形矫正器全剖视图；附图2为约束功能面加工图；附图3为附图2的A-A视图，表示胶形矫正器1的约束功能面1g的结构；附图4为附图2的B-B视图，表示微流道模板3的结构。图中，1-胶形矫正器，1a-出胶口，1b-承胶块，1c-导向孔，1d-内孔，1e-针栓，1f-螺纹，1g-约束功能面，1h-约束图案；2-背板；3-微流道模板；3a-微流道，3b-模板图案，3c-螺栓孔；4-微流道入口；5-微流道出口；16-螺栓；17-弹簧垫圈；18-螺母。

附图5为点胶装置结构示意图；图中，10-Z向定位滑台；11-Y向定位滑台；12-长支架；13-工作台；14-X向定位滑台；15-工件，15a-待胶连面；附图5采用空间直角坐标系，水平方向为Y方向，竖直方向为Z方向，垂直纸面向外为X方向。

附图6为图5的I部分结构放大图；图中，1-胶形矫正器；6-点胶针筒，6a-螺纹卡口；7-针筒连接件；7a-针筒连接件入口；8-针筒固定件；9-夹具。

附图7为采用胶形矫正器控制微胶滴形态的方法流程图。

具体实施方式

以下结合附图和技术方案详细阐述本发明的具体实施方式。

附图1为胶形矫正器全剖视图，附图2、附图3、附图4分别表示出胶形矫正器1的具体结构。附图7为采用胶形矫正器控制微胶滴形态的方法流程图。以采用胶形矫正器控制微胶滴形态的方法制作具有整体宽度在毫米级的十字图案胶滴为例，采用胶形矫正器控制微胶滴形态的方法的具体步骤如下：

第一步胶形矫正器1的加工：

胶形矫正器1是阶梯柱状零件，胶形矫正器1表面的阶梯圆柱承胶块1b、针栓1e、上端螺纹1f和圆柱形内孔1d通过机械加工制造，采用微细电火花加工300微米的出胶口1a和导向孔1c。

第二步加工约束功能面1g：

约束功能面1g是胶形矫正器1的承胶块1b下表面的一部分、位于出胶口1a附近，模板图案3b其形状为一圆形去掉中间的十字形部分，相对于承胶块1b下表面未经1％氟硅烷溶液浸泡过的部分为疏胶区域，要把胶滴限制在十字形约束图案1h内；约束功能面1g通过微流体方法制备，首先用微机电系统方法制造背板2和微流道模板3，微流道模板3上有微流道3a，其内的突起轮廓为十字形模板图案3b，然后将胶形矫正器1夹在背板2和微流道模板3之间，用螺栓16、弹簧垫圈17、螺母18通过四个螺栓孔3c锁定保证无液体泄漏，把1％氟硅烷溶液由微流道入口4灌入，液体充满微流道3a和约束功能面1g形成的空间，从微流道出口5流出，使1％氟硅烷溶液在约束功能面1g充分浸润一定时间，抽出多余1％氟硅烷溶液，并取出胶形矫正器1，放置在烘箱内固化半小时，形成稳定的约束功能面1g。

第三步安装胶形矫正器1

胶形矫正器1的针栓1e末端有螺纹1f，通过螺纹卡口6a安装在点胶针筒6末端；点胶针筒6先安装在针筒连接件7上，再套进针筒固定件8的圆孔中并用螺钉拧紧，针筒固定件8通过两个螺钉安装在夹具9上；夹具9安装在Z向定位滑台10的工作台面上，Z向定位滑台10安装在Y向定位滑台11的工作台面上；Y向定位滑台11安装在两个长支架12上；两个长支架12安装在工作台13上；X向定位滑台14安装在工作台13上，工件15固定在X向定位滑台14工作面上；胶形矫正器1、点胶针筒6、针筒连接件7、针筒固定件8、夹具9、Z向定位滑台10、Y向定位滑台11、长支架12、工作台13、X向定位滑台14共同组成点胶装置，如附图5、附图6所示。

第四步点胶过程：

根据点胶量要求，外加气压将胶液从针筒连接件7的针筒连接件入口7a压入点胶针筒6，再从点胶针筒6挤入胶形矫正器1中，依次经过内孔1d、导向孔1c、最后由出胶口1a挤出，在经1％氟硅烷溶液浸泡的约束功能面1g的相对疏胶作用和未经1％氟硅烷溶液浸泡的十字形约束图案1h内部相对亲胶作用导向下矫正为近似约束图案1h的胶液形态；控制X向定位滑台14、Y向定位滑11和Z向定位滑台10移动，使约束功能面1g到工件15的待胶连面15a正上方，下降至预设高度1500微米，使约束功能面1g上的近似约束图案1h的胶液在界面亲和作用下转移到待胶连面15a上。

第五步图案变换：

当工件15的待胶连面15a所需胶滴形状需要改变时，先以等离子体轰击约束功能面1g，去除烘干后残留的1％氟硅烷溶液。换用所需要的模板图案3b的微流道模板3，如三角形。重复加工约束功能面1g的步骤即可。