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微电子产品的设计、制造与封装三大模块共同推进了当代微电子技术的飞速发展。微电子封装中贴片、包封、底部填充等重要过程都需要流体点胶技术的支持,以实现精确稳定的微量流体分配和转移。为了满足微电子技术的发展需求、提高生产效率,目前流体点胶技术已呈现出以下发展趋势:点胶速度越来越快,点胶体积越来越小,同时涂覆形状趋于复杂多样化。因此,提高点胶速度、改善胶点一致性并确保涂覆形状完整和准确,已成为研究改进流体点胶技术的重点课题。由于生产中需要处理的流体物性参数变化范围广、对生成液滴的要求多样,由于近年来流体滴化技术呈现多元化发展,因此对流体喷射滴化机理的研究不但有广泛的应用前景,而且具有极重要的学术价值。本文对流体滴化技术进行了综述分析,并重点对压电式流体喷射进行分析论述。 本文首先为不可压缩流体在驱动条件作用下的喷射滴化过程建立数学模型;根据质量守恒定律和动量守恒定律对粘性不可压缩流体的层流运动建立了控制方程,根据流体体积法(VOF)建立了自由表面,追踪喷射过程中液体表面在空气中变化并形成液滴的过程,并根据连续表面力法(CSF)描述气相与液相间的表面张力作用。分别建立了喷孔及流体自由运动区域的简化模型和包含撞针末端结构的完整喷腔模型,分别对喷孔结构、供料压力、撞针运动等因素对流体喷射滴化的影响进行了计算和分析,建立了驱动条件与喷射液滴体积、拉伸长度、脱落时间等参数的关系,实现了对动力粘度分别为9.4×10-3kg/m·s和0.09kg/m·s的两种液体的喷射仿真,可实现半径最小分别为0.186mm和0.219mm液滴的稳定喷射。其次,将流体通过细长孔喷出并形成液滴的过程划分为推进、积聚、拉伸、脱落等四个主要阶段,概述了各阶段对液滴喷射的影响;基于Plateau-Rayleigh不稳定性理论对流体喷射中卫星滴的生成原因进行分析;并以流体A的喷射为例,对前端断裂、尾端断裂及Rayleigh断裂三种情况下卫星滴的形成进行了数值计算,并分析了相应的消除途径;此外,根据喷射结构、载物平台运动及喷涂范围等条件判断了卫星滴对涂覆质量的影响,当载物平台运动速度较低、允许喷涂范围较大或喷口距目标表面距离足够长时,卫星滴对喷涂质量的影响相对较低。另外,为了实现压电式流体喷射滴化机构的精确定位,本文分别对10Hz和300Hz电压作用下对压电堆叠位移输出的非线性建立了Prandtl-Ishilinskii迟滞关系,进行了模型参数的自适应辨识和逆模型求取,实现了对压电迟滞特性的补偿,补偿后模型预估值与实验测量的输出位移间最大误差精度分别为2.27％和3.02%,保证了系统精度。同时,设计实现了按需滴化式压电喷射点胶阀,采用压电堆叠以推进模式驱动流体喷射,为实现压电位移的高效传递提出了一种简单结构,从而有效地控制流体喷射运动;并根据点胶阀的结构设计,对由管道结构和喷孔加工方式等因素引起的能量损失进行估算;设计实现了三自由度运动平台,将喷涂目标位置准确地传送到液滴释放位置,确保流体点胶的高效稳定。最后,完成了基于压电驱动的按需式流体喷射点胶系统的搭建,并在该系统上对仿真中采用的两种不同粘度液体进行喷射实验,实现了半径0.209～0.302mm液滴体积的喷射,分析了供料压力、喷射频率、驱动电压及喷孔内径等因素对流体喷射和涂覆点质量的影响,并调整喷射条件,避免喷射衍生物的出现,提高了喷涂质量。