专利名称：压电驱动喷射式打点器的制作方法
技术领域：
本发明属于微流体喷射打印技术领域，具体涉及一种面向晶片检测与分拣工序的能够高速稳定地喷射均一性良好墨点的压电驱动打点器。
背景技术：
在晶圆制造和检测中，由于晶圆上每个包含完整IC电路的晶片都要经过电检测， 再从原片上切割下来，为保证切割后晶片的准确分拣，所有被检定为“失效”的晶片都需在表面以微小的墨点进行标示，从而与合格晶片区分。统计表明，批量生产中每片晶圆的平均芯片成品率约为70%，而在测试生产中，成品率可低至30%，可见墨点标示在晶片的高速检测和分拣中起着极为关键的承接作用。IC制造的高强度和高精密度要求打点器能够迅速稳定地在失效晶片上生成均勻整洁的墨点。目前生产中主要使用的接触式打点器工作效率低，生成一个墨点约耗时0. ls，且所标记的墨点形状均一性较差。同时，在许多新兴半导体制造领域内，都表现出吸收厚度小于100 μ m的超薄晶片的趋势，超薄晶片已成为智能卡、微机电系统、光伏电池、堆迭晶粒和功率元件所需的基本材料。在面对超薄晶圆片的检测和分拣过程中，晶片承受打点器接触晶圆表面的外力作用及振动时，都可能会导致裂纹甚至损伤，如果局部压力(经常在应力集中的裂纹位置)超过硅的极限强度，则容易遭受立即破碎性的毁坏。因此，发展非接触式打点对保证晶圆质量有极其重要的意义。
发明内容
为了解决上述现有的技术问题，本发明提供一种压电驱动喷射式打点器，其大幅提高打点工作效率，并消除由于打点器的接触和振动对晶圆质量的影响。本发明解决上述现有的技术问题，提供一种压电驱动喷射式打点器，所述打点器包括提供安装基础的主体支撑架、提供直线往复撞击的驱动机构、提供标记液体的供液机构；所述驱动机构和所述供液机构均固定设置于所述主体支撑架；所述驱动机构包括压电陶瓷块及经该压电陶瓷块驱动的撞针；所述供液机构包括喷嘴；所述撞针间歇性撞击所述喷嘴。本发明更进一步的改进如下所述。所述主体支撑架包括框架，所述框架具有第一通孔；所述驱动机构包括驱动架、压缩弹簧和限位螺栓；所述限位螺栓穿过所述第一通孔与所述驱动架相连，所述压缩弹簧套设于所述限位螺栓且容于所述驱动架与所述框架之间；所述框架与所述驱动架之间设置导向机构，所述导向机构的滑移方向与所述螺栓的轴心线相互平行；所述压电陶瓷块一边抵接于所述框架、另一边抵接于所述驱动架，所述压电陶瓷块和所述压缩弹簧分别施力于所述驱动架的两侧；所述撞针固定连接于所述驱动架，该驱动架直线往复移动带着该撞针直线往复撞击所述喷嘴。所述导向机构为相互配合的导柱与导孔；所述框架具有所述导柱，所述驱动架具有所述导孔。所述驱动架为口型。所述撞针设置于所述驱动架的下端。所述主体支撑架包括一门形架和一垫块；所述门形架固定连接于所述框架，且所述驱动架的下边穿过所述门形架；所述垫块设置于所述门形架与所述压电陶瓷块之间。所述供液机构包括储料仓、导管、喷射阀；所述储料仓内的标记液体流行所述导管、所述喷嘴阀至所述喷嘴。所述喷射阀包括主通孔和侧通孔；所述喷嘴包括喷孔；所述主通孔与所述喷孔共中心线；所述撞针穿设于所述主通孔。所述主通孔包括一缩口部，该缩口部与所述撞针紧密贴合。所述侧通孔与所述主通孔相通，且所述侧通孔位于所述缩口部与所述喷嘴之间。相较于现有技术，本发明的有益效果是(一)由于采用了非接触式喷射技术，打点器在垂直晶片表面的方向上不做运动，提高了喷墨打点效率，并简化了运动控制系统。(二) 与现有接触式打点器必须为每次打点分别蘸墨的工作方式不同，本发明采用了仓储式供料，打点器可以在一段时间内连续打点，大幅提高了打点效率。(三)本发明设计结构紧凑， 易于装配和控制。
图1为本发明压电驱动喷射式打点器的结构示意图。
图2为所述主体支撑架的结构示意图。
图3为所述门形架的结构示意图。
图4为所述驱动机构结构示意图。
图5为所述口形驱动架的结构示意图。
图6为所述压电陶瓷块的结构示意图。
图7为所述垫块的结构示意图。
图8为所述撞针的结构示意图。
图9为所述喷射阀的结构示意图。
图10为所述喷射阀的剖视示意图。
图11为所述喷嘴的结构示意图。
图12为所述喷嘴的剖视示意图。
图13为所述撞针与所述喷射阀的配合示意图。
图14为所述撞针与所述喷嘴的配合示意图。
具体实施例方式下面结合
及具体实施方式
对本发明进一步说明。如图1至14所示，一种压电驱动喷射式打点器，该打点器包括提供安装基础的主体支撑架(该主体支撑架包括框架111、门形架112)、提供直线往复撞击的驱动机构(该驱动机构包括驱动架121、压电陶瓷块123、撞针124、压缩弹簧125、限位螺栓1 )、提供标记液体的供液机构(该供液机构包括储料仓131、导管132、喷射阀133和喷嘴134)；驱动机构和供液机构均固定设置于主体支撑架；驱动机构包括压电陶瓷块123及经该压电陶瓷块 123驱动的撞针124，当压电陶瓷接收电压信号，该压电陶瓷块123产生原动力，带着驱动机构运动，即实现撞针124的直径往复运动；供液机构包括喷嘴134 ；撞针124间歇性撞击喷嘴134，由于撞针1 周期性间歇撞击喷嘴134，使喷嘴134内的标记液体受力飞溅出，最终实现非接触式打标。本发明的主体支撑架包括框架111，框架111具有第一通孔114 ；驱动机构包括驱动架121、压缩弹簧125和限位螺栓126 ；限位螺栓126穿过第一通孔114与驱动架121相连，压缩弹簧125套设于限位螺栓1 且容于驱动架121与框架111之间，限位螺栓1 能够给予压缩弹簧125预紧力，同时控制驱动机构的运动行程；框架111与驱动架121之间设置导向机构113，导向机构113的滑移方向与螺栓的轴心线相互平行；压电陶瓷块123 —边抵接于框架111、另一边抵接于驱动架121，压电陶瓷块123和压缩弹簧125分别施力于驱动架121的两侧；撞针124固定连接于驱动架121，该驱动架121直线往复移动带着该撞针 124直线往复撞击喷嘴134。导向机构113为相互配合的导柱与导孔；本发明采用框架111具有导柱，驱动架 121具有导孔。本发明的驱动架121为口型。撞针IM设置于驱动架121的下端。主体支撑架包括一门形架112和一垫块122 ；门形架112固定连接于框架111，且驱动架121的下边穿过门形架112 ；垫块122设置于门形架112与压电陶瓷块123之间。供液机构包括储料仓131、导管132、喷射阀133 ；储料仓131内的标记液体流行导管132、喷嘴134阀至喷嘴134。喷射阀133包括主通孔135和侧通孔136 ；喷嘴134包括喷孔；主通孔135与喷孔共中心线；撞针124穿设于主通孔135。主通孔135包括一缩口部137，该缩口部137与撞针124紧密贴合，防止标记液体经喷射阀溢出。侧通孔136与主通孔135相通，且侧通孔 136位于缩口部137与喷嘴134之间。本发明压电驱动喷射式打点器的工作原理如下
当给压电陶瓷块123加载周期性电压时，压电陶瓷堆叠块产生相应的形变，并输出位移推动垫块122，迫使压缩弹簧125压缩，带动驱动架121和装配在驱动架121上的撞针IM 沿ζ轴正向运动，喷射阀133内的标记液体流入喷嘴134。反之，当压电陶瓷块123收缩时，压缩弹簧125恢复自由长度，撞针124以一定速度回到初始位置，作用在标记液体上，使标记液体通过喷嘴134出口喷射而出，并最终落在目标表面上。本发明压电驱动喷射式打点器工作过程中，打点频率通过输入电压频率控制，通过限位调节螺栓控制撞针IM冲程，从而在每个周期内获得体积均勻的墨滴。本发明的喷射式滴化技术是一种高速的流体定量分配方式，尤其适用于直径小于 0. 2mm的微小体积液滴生成，在半导体封装、MEMS制造、生物医学、喷墨打印等尖端科技领域有诸多应用。压电陶瓷驱动器与一般喷射阀133常用的电磁阀相比，具有惯性小、响应快、控制特性好、运动准确等特点。效果是(一)由于采用了非接触式喷射技术，打点器在垂直晶片表面的方向上不做运动，提高了喷墨打点效率，并简化了运动控制系统。(二)与现有接触式打点器必须为每次打点分别蘸墨的工作方式不同，本发明采用了仓储式供料，打点器可以在一段时间内连续打点，大幅提高了打点效率。(三)本发明设计结构紧凑，易于装配和控制。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种压电驱动喷射式打点器，其特征在于所述打点器包括提供安装基础的主体支撑架、提供直线往复撞击的驱动机构、提供标记液体的供液机构；所述驱动机构和所述供液机构均固定设置于所述主体支撑架；所述驱动机构包括压电陶瓷块及经该压电陶瓷块驱动的撞针；所述供液机构包括喷嘴；所述撞针间歇性撞击所述喷嘴。
2.根据权利要求1所述的压电驱动喷射式打点器，其特征在于所述主体支撑架包括框架，所述框架具有第一通孔；所述驱动机构包括驱动架、压缩弹簧和限位螺栓；所述限位螺栓穿过所述第一通孔与所述驱动架相连，所述压缩弹簧套设于所述限位螺栓且容于所述驱动架与所述框架之间；所述框架与所述驱动架之间设置导向机构，所述导向机构的滑移方向与所述螺栓的轴心线相互平行；所述压电陶瓷块一边抵接于所述框架、另一边抵接于所述驱动架，所述压电陶瓷块和所述压缩弹簧分别施力于所述驱动架的两侧；所述撞针固定连接于所述驱动架，该驱动架直线往复移动带着该撞针直线往复撞击所述喷嘴。
3.根据权利要求2所述的压电驱动喷射式打点器，其特征在于所述导向机构为相互配合的导柱与导孔；所述框架具有所述导柱，所述驱动架具有所述导孔。
4.根据权利要求3所述的压电驱动喷射式打点器，其特征在于所述驱动架为口型。
5.根据权利要求4所述的压电驱动喷射式打点器，其特征在于所述撞针设置于所述驱动架的下端。
6.根据权利要求5所述的压电驱动喷射式打点器，其特征在于所述主体支撑架包括一门形架和一垫块；所述门形架固定连接于所述框架，且所述驱动架的下边穿过所述门形架；所述垫块设置于所述门形架与所述压电陶瓷块之间。
7.根据权利要求6所述的压电驱动喷射式打点器，其特征在于所述供液机构包括储料仓、导管、喷射阀；所述储料仓内的标记液体流行所述导管、所述喷嘴阀至所述喷嘴。
8.根据权利要求7所述的压电驱动喷射式打点器，其特征在于所述喷射阀包括主通孔和侧通孔；所述喷嘴包括喷孔；所述主通孔与所述喷孔共中心线；所述撞针穿设于所述主通孑L。
9.根据权利要求8所述的压电驱动喷射式打点器，其特征在于所述主通孔包括一缩口部，该缩口部与所述撞针紧密贴合。
10.根据权利要求9所述的压电驱动喷射式打点器，其特征在于所述侧通孔与所述主通孔相通，且所述侧通孔位于所述缩口部与所述喷嘴之间。
全文摘要
本发明提供一种压电驱动喷射式打点器，所述打点器包括提供安装基础的主体支撑架、提供直线往复撞击的驱动机构、提供标记液体的供液机构；所述驱动机构和所述供液机构均固定设置于所述主体支撑架；所述驱动机构包括压电陶瓷块及经该压电陶瓷块驱动的撞针；所述供液机构包括喷嘴；所述撞针间歇性撞击所述喷嘴。本发明的有益效果是(一)由于采用了非接触式喷射技术，打点器在垂直晶片表面的方向上不做运动，提高了喷墨打点效率，并简化了运动控制系统。(二)与现有接触式打点器必须为每次打点分别蘸墨的工作方式不同，本发明采用了仓储式供料，打点器可以在一段时间内连续打点，大幅提高了打点效率。(三)本发明设计结构紧凑，易于装配和控制。
文档编号B41J2/045GK102259491SQ2011101558
公开日2011年11月30日 申请日期2011年6月10日 优先权日2011年6月10日
发明者张略, 胡泓 申请人:哈尔滨工业大学深圳研究生院