寿命计算式压电分配器

摘要

本发明涉及一种寿命计算式压电分配器，更详细而言，是涉及一种具有将压电元件用作致动器而分配溶液的压电泵的分配器。本发明的寿命计算式压电分配器包含：泵体；杠杆；压电致动器；阀杆；阀体；寿命储存部，对上述压电致动器施加电压而上述压电致动器作动的次数；及控制部，施加电压以使上述压电致动器作动，计算使上述压电致动器作动的次数而储存至上述寿命储存部。本发明的寿命计算式压电分配器，于压电致动器产生破损前，预先预测该情形，从而更换压电致动器而防止制程的损失及不良品的产生，藉此提高生产性。

权利要求

1.一种寿命计算式压电分配器，其特征在于包含：

泵体；

杠杆，其以可相对于设置于上述泵体的铰链轴而旋转的方式设置；

压电致动器，其以末端可与上述杠杆接触的方式设置于上述泵体，以便若施加电压，则长度变长，并且对上述杠杆加压而使上述杠杆以上述铰链轴为中心旋转；

阀杆，其连接于上述杠杆，以便随着上述杠杆的旋转而进行升降运动；

阀体，其具有储存部、流入口、及喷嘴，该储存部是供上述阀杆的末端插入，且储存溶液，该流入口是向上述储存部流入上述溶液，该喷嘴是随着上述阀杆相对于上述储存部的进退而排出上述储存部的溶液；

寿命储存部，其储存固有地赋予于上述泵体的识别编号、及对上述压电致动器施加电压而上述压电致动器作动的次数，且设置于上述泵体；及控制部，其电性连接于上述压电致动器及寿命储存部，施加电压以使上述压电致动器作动，计算使上述压电致动器作动的次数而储存至上述寿命储存部，其中，上述压电致动器包含第1压电致动器及第2压电致动器，上述第1压电致动器及第2压电致动器以如下方式设置于上述泵体：若藉由上述控制部而施加电压，则使上述杠杆以上述铰链轴为中心而向彼此反方向旋转。

2.根据权利要求1所述的寿命计算式压电分配器，其特征在于，还包含显示部，该显示部是显示利用上述控制部进行的上述压电致动器的作动状况；

上述控制部于上述显示部显示上述压电致动器的作动次数。

3.根据权利要求2所述的寿命计算式压电分配器，其特征在于，上述控制部于上述压电致动器作动至预先设定的次数以上的情形时，在上述显示部显示报告需要更换上述压电致动器的信息。

4.根据权利要求1所述的寿命计算式压电分配器，其特征在于，上述第1压电致动器与第2压电致动器隔以上述泵体的铰链轴而彼此并列地配置。

5.根据权利要求1所述的寿命计算式压电分配器，其特征在于，上述第1压电致动器与第2压电致动器以隔以上述杠杆而彼此面向的方式配置。

6.根据权利要求1所述的寿命计算式压电分配器，其特征在于，还包含：第1复位单元，其向使上述第1压电致动器收缩的方向，对上述第1压电致动器施力；及第2复位单元，其向使上述第2压电致动器收缩的方向，对上述第2压电致动器施力。

7.根据权利要求6所述的寿命计算式压电分配器，其特征在于，上述第1复位单元及第2复位单元为弹簧，该弹簧设置于上述泵体而对上述杠杆施加弹力。

8.根据权利要求1所述的寿命计算式压电分配器，其特征在于，于上述泵体，形成有冷却线，该冷却线可流通用以冷却产生于上述第1压电致动器及第2压电致动器的热的冷却流体。

说明书

寿命计算式压电分配器

技术领域

[0001] 本发明涉及一种寿命计算式压电分配器，尤其涉及一种具有将压电元件用作致动器(actuator)而分配溶液的压电泵(piezoelectric pump)的分配器。

背景技术

[0002] 按照固定的量供给水、油、树脂(resin)等液体状态的溶液的分配器使用于半导体制程、医疗领域等各种领域。

[0003] 特别是，半导体制程是于底部填充(underfill)制程中较多地使用分配器，且分配器亦较多地使用于以树脂填充半导体元件的封装体(package)内部的用途。于制造发光二极管(Light Emitting Diode，LED)元件的制程中，分配器使用于在LED元件中，将荧光物质与树脂混合而成的荧光液涂布至LED晶片(chip)的制程。

[0004] 此种分配器是将接收溶液而向准确的位置分配定量的泵(pump)用作核心装置。

[0005] 于泵的构造中，存在螺旋泵(screw pump)、线性泵(linear pump)等各种类型。最近，为了高速地执行分配工作，开发使用于半导体制程等中，将压电元件用作致动器的压电泵。

[0006] 于韩国公开专利公报第2005-0079557号(2005.08.10)中，揭示有如下的压电泵的构造：附着压电元件的多个压电致动器形成彼此不同的位移差，依次连动而泵送(pumping)流体。

[0007] 使用于压电泵的压电致动器主要由陶瓷(ceramic)素材制作。若长期使用此种陶瓷材质的压电致动器，则产生疲劳破坏现象。若于利用压电泵而向半导体元件分配溶液的作业中，产生此种压电致动器的疲劳破坏现象，则存在如下问题点：无法分配溶液或溶液的分配用量不准确而发生制程不良。

[0008] 因此，需要预先预测此种压电致动器的疲劳破坏而有效地进行管理的技术。

发明内容

[0009] [发明所欲解决的问题]

[0010] 本发明是根据如上所述的必要性而提出，目的在于提供一种于压电致动器产生破损前，可预测该情形的寿命计算式压电分配器。

[0011] [解决问题的技术手段]

[0012] 为了解决如上所述的目的，本发明的寿命计算式压电分配器的特征在于包含：泵体；杠杆(lever)，其以可相对于设置于上述泵体的铰链(hinge)轴而旋转的方式设置；压电致动器，其以其末端可与上述杠杆接触的方式设置于上述泵体，以便若施加电压，则长度变长，并且对上述杠杆加压而使上述杠杆以上述铰链轴为中心旋转；阀杆(valve rod)，其连接于上述杠杆，以便随着上述杠杆的旋转而进行升降运动；阀体，其具有储存部、流入口、及喷嘴(nozzle)，该储存部是供上述阀杆的末端插入，且储存溶液，该流入口是向上述储存部流入上述溶液，该喷嘴是随着上述阀杆相对于上述储存部的进退而排出上述储存部的溶液；寿命储存部，其储存固有地赋予于上述泵体的识别编号、及对上述压电致动器施加电压而上述压电致动器作动的次数，且设置于上述泵体；及控制部，其电性连接于上述压电致动器及寿命储存部，施加电压以使上述压电致动器作动，计算使上述压电致动器作动的次数而储存至上述寿命储存部。

[0013] [发明效果]

[0014] 本发明的寿命计算式压电分配器具有如下效果：于压电致动器产生破损前，预先预测该情形，从而更换压电致动器而防止制程的损失及不良品的产生，藉此提高生产性。

附图说明

[0015] 图1是本发明的一实施例的寿命计算式压电分配器的前视图。

[0016] 图2是图1所示的寿命计算式压电分配器的压电泵的立体图。

[0017] 图3是图2所示的寿命计算式压电分配器的侧视图。

[0018] 图4是图2所示的寿命计算式压电分配器的IV-IV线剖面图。

[0019] 图5是关于图1所示的寿命计算式压电分配器的主要构成的方块图。

[0020] 图6至图8是用以说明图1所示的寿命计算式压电分配器的作动的概略图。

[0021] 图9是用以说明本发明的其他实施例的寿命计算式压电分配器的作动的概略图。

具体实施方式

[0022] 以下，参照随附图式，详细地对本发明的寿命计算式压电分配器进行说明。

[0023] 图1是本发明的一实施例的寿命计算式压电分配器的前视图，图2是图1所示的寿命计算式压电分配器的压电泵的立体图，图3是图2所示的寿命计算式压电分配器的侧视图。

[0024] 参照图1至图3，本实施例的寿命计算式压电分配器具有压电泵100及控制部200。压电泵100具有泵体10、杠杆30、压电致动器51、52、阀杆40、阀体20、及寿命储存部221。

[0025] 如图1所示，泵体10与阀体20是利用螺杆(bolt)而以可装卸的方式结合。

[0026] 于泵体10，设置铰链轴11，以可相对于铰链轴而旋转的方式设置横向延伸的杠杆30。

[0027] 于阀体20，嵌合设置以于垂直方向上延伸的方式形成的阀杆40。杠杆30与阀杆40彼此连接，若杠杆30相对于铰链轴11而旋转，则阀杆40下升降。

[0028] 压电致动器51、52设置于泵体10。压电致动器51、52包括两个(第1压电致动器51及第2压电致动器52)，使杠杆30相对于铰链轴11而旋转。第1压电致动器51及第2压电致动器52是利用压电元件而构成。即，使用如下构造的压电元件而构成第1压电致动器51及第2压电致动器52：若施加电压，则根据该施加电压的电位而长度变长或变短。于本实施例中，将如下情形列举为例而进行说明：使用积层多个压电元件而构成的多层叠(Multi Stack)压电致动器51、52，构成第1压电致动器51及第2压电致动器52。

[0029] 如图4所示，第1压电致动器51及第2压电致动器52于垂直方向上彼此并列地配置而设置于泵体10。第1压电致动器51及第2压电致动器52是以如下方式配置：隔以铰链轴11而分别使下端部与杠杆30的上表面接触。若对第1压电致动器51施加电压而长度变长，则杠杆30以图4为基准而向逆时针方向旋转，若对第2压电致动器52施加电压而长度变长，则杠杆30以图4为基准而向顺时针方向旋转。

[0030] 于第1压电致动器51及第2压电致动器52的上端，分别配置第1调节单元61及第2调节单元62而设置于泵体10。于本实施例中，无头螺杆形态的第1调节单元61及第2调节单元62分别以与第1压电致动器51及第2压电致动器52的末端接触的形态，螺合设置于泵体10。
第1调节单元61调节第1压电致动器51相对于杠杆30及泵体10的位置，第2调节单元62调节第2压电致动器52相对于杠杆30及泵体10的位置。若拧紧第1调节单元61而相对于泵体10前进，则第1压电致动器51下降而接近或密接至杠杆30。第2调节单元62亦藉由与第1调节单元
61相同的方法而作动。

[0031] 于杠杆30的下部，配置第1复位单元63及第2复位单元64而设置于泵体10。第1复位单元63向使第1压电致动器51收缩的方向，对第1压电致动器51施力。相同地，第2复位单元64向使第2压电致动器52收缩的方向，对第2压电致动器52施力。第1复位单元63及第2复位单元64可为弹簧(spring)，亦可为流体管(duct)，该弹簧是于第1压电致动器51及第2压电致动器52的下部，分别向使第1压电致动器51及第2压电致动器52收缩的方向提供弹力。于本实施例中，将为如下的板簧形态的第1复位单元63及第2复位单元64的情形列举为例而进行说明：于分别与第1压电致动器51及第2压电致动器52对应的位置的下部，向第1压电致动器51及第2压电致动器52传达弹力。与本实施例不同地，亦可使用如下的第1复位单元63及第2复位单元64：于利用空压或液压的情形时，藉由流体管向杠杆30传达空压或液压，从而向使杠杆30恢复至原位的方向传达力。

[0032] 阀体20具有储存部22、流入口21、及喷嘴23。储存部22形成为向上侧开放的容器形态，阀杆40插入至该储存部22而使储存部22的上侧密闭。流入口21与储存部22连接。藉由流入口21而自外部供给的溶液向储存部22传达。

[0033] 连接于杠杆30的阀杆40随着杠杆30的旋转而相对于储存部22进行升降运动。若阀杆40上升下降而向接近位于其下部的喷嘴23的方向移动，则对储存部22内部的溶液加压而藉由喷嘴23向外部分配溶液。

[0034] 杠杆30与阀杆40可藉由各种方法而连接。于本实施例中，以如图1及图2所示的构造连接杠杆30与阀杆40。于杠杆30的末端，形成于水平方向上开放的卡止槽31。即，杠杆30的卡止槽31形成为C字形态。于阀杆40的上端部，形成卡止杆41。卡止杆41插入至杠杆30的卡止槽31，以可相对于该杠杆30而旋转的方式连接。即，以杠杆30的旋转运动转换成阀杆40的升降运动的方式构成。卡止槽31以于水平方向上开放的方式形成，因此可于水平方向上相对于卡止槽31移动卡止杆41而装卸卡止槽31与卡止杆41。由于卡止槽31形成于水平方向，因此即便藉由杠杆30的旋转而卡止槽31升降，卡止杆41亦不会自卡止槽31脱离，而相对于阀体20上升或下降。于需要分离杠杆30与阀杆40时，可藉由使卡止杆41于水平方向上相对于卡止槽31移动而容易地分离。

[0035] 寿命储存部221设置于泵体10。于寿命储存部221，储存固有地赋予于泵体10的识别编号、及对压电致动器51、52施加电压而压电致动器51、52作动的次数。储存于寿命储存部221的压电致动器51、52的作动次数可于每次作动时储存，或亦可于每当到达所设定的次数时储存。于本实施例中，如图4所示，寿命储存部221以印刷电路板(Printed Circuit Board，PCB)形态设置于泵体10。于此种寿命储存部221，分别固有地赋予有识别编号。针对每个压电泵100而设置于该压电泵100的压电致动器51、52的使用次数与该压电泵100的识别编号一并储存于寿命储存部221，因此即便更换压电泵100，亦可容易地掌握设置于该压电泵100的压电致动器51、52的至此为止作动的次数。

[0036] 控制部200藉由在压电泵100对压电致动器51、52进行控制的泵PCB220而连接于压电致动器51、52。寿命储存部221设置于泵PCB220并接收控制部200的控制信号，根据控制部200的命令而更新所储存的数据。控制部藉由泵PCB220而施加电压，以使压电致动器51、52作动。控制部200于每当对压电致动器51、52施加电压时，计算作动次数。控制部200亦可于每当对压电致动器51、52施加电压时，更新压电致动器51、52的作动次数而储存至寿命储存部221，且能够以如下方式更新储存于寿命储存部221的数据：每隔固定次数(例如，每当作动万次时)相加压电致动器51、52的作动次数而储存至寿命储存部221。

[0037] 控制部200于储存于寿命储存部221的压电致动器51、52的作动次数到达极限寿命的情形时，向使用者报告压电致动器51、52的寿命已尽，需要更换。于本实施例的情形时，在压电致动器51、52作动至预先设定为4兆次的极限寿命的情形时，控制部200于显示部230显示报告需要更换压电致动器51、52的信息(message)。

[0038] 又，控制部200藉由利用显示部230显示当前压电致动器51、52的作动次数，而以便使用者掌握压电致动器51、52的寿命的剩余情况。

[0039] 于泵体10，形成如图1及图4所示的冷却线71、72。冷却流体藉由冷却线71、72而流向压电致动器51、52周围的空间，并且冷却压电致动器51、52。藉由此种冷却流路而流通相对低温的气体或液体，藉此向外部排出产生于第1压电致动器51及第2压电致动器52的热。

[0040] 以下，对如上所述般构成的本实施例的寿命计算式压电分配器的作动进行说明。

[0041] 首先，如图1，于泵体10、阀体20、及其他构成组装的状态下，控制部200对第1压电致动器51及第2压电致动器52施加电压。为了使阀杆40下降而藉由喷嘴23分配溶液，分别对第1压电致动器51及第2压电致动器52施加以施加至第2压电致动器52的电压为基准而为50％的电压。如图6所示，第1压电致动器51及第2压电致动器52按照相同的长度变长，并且其下端部分别与杠杆30接触。于此种状态下，分别利用第1调节单元61及第2调节单元62而调整第1压电致动器51及第2压电致动器52的位置。旋转螺杆而分别使第1压电致动器51及第2压电致动器52前进后退，从而使杠杆30呈水平状态。此时，若旋转螺杆而使第1压电致动器51或第2压电致动器52后退，则第1复位单元63或第2复位单元64对第1压电致动器51或第
2压电致动器52加压而使其收缩。

[0042] 经过如上的过程，设定用以进行分配的第1压电致动器51及第2压电致动器52的初始位置。

[0043] 于此种状态下，藉由流入口21而以固定的压力向储存部22供给溶液。

[0044] 接着，开始分配溶液的制程。

[0045] 若对第1压电致动器51施加100％的电压，对第2压电致动器52施加0％的电压，则第1压电致动器51膨胀，第2压电致动器52收缩。如图7所示，杠杆30向逆时针方向旋转，并且阀杆40上升。此时，藉由第2复位单元64的作用而更迅速地实现第2压电致动器52的旋转。作为参考，图7是为了有效的说明，相较实际夸张地表示压电致动器51、52的膨胀及收缩、与杠杆30的倾斜角度。

[0046] 于此种状态下，若对第1压电致动器51施加0％的电压，对第2压电致动器52施加100％的电压，则第1压电致动器51收缩，第2压电致动器52膨胀。如图8所示，杠杆30向顺时针方向旋转，并且阀杆40下降。插入于储存部22的阀杆40下降，并且对储存部22内部的溶液加压，从而溶液藉由喷嘴23而向外部排出，并且实现分配。此时，第1复位单元63亦使第1压电致动器51收缩，并且有助于杠杆30迅速地向顺时针方向旋转。图8与图7相同地，为了有效的说明，相较实际夸张地表示杠杆30的倾斜的程度。

[0047] 如上所述，若对第1压电致动器51与第2压电致动器52交替地施加电压，则如图7及图8，阀杆40反复升降，并且连续地藉由喷嘴23而分配溶液。

[0048] 如图6所示，旋转轴与阀杆40之间的距离远远大于旋转轴与第1压电致动器51及第2压电致动器52之间的距离，因此具有如下优点：藉由杠杆30充分地扩大压电致动器51、52的变形量，从而可使阀杆40于足够的高度范围内作动。

[0049] 于对第1压电致动器51及第2压电致动器52的作动进行控制的控制部200中，随着时间的流逝而对第1压电致动器51及第2压电致动器52施加具有各种形态的脉冲波形的电压，藉此可对阀杆40的动态特性进行控制。特别是，藉由以隔以铰链轴11而分别使杠杆30作动的方式构成两个压电致动器51、52，不仅可对阀杆40的下降运动进行控制，而且亦可对上升运动进行控制，因此可更迅速地分配溶液，且亦可准确地控制分配的溶液的量。

[0050] 特别是，具有如下优点：可利用施加电压的大小、电压的交替频率、电压随时间的变化量等因素，于控制部200，藉由电性方法而准确地对第1压电致动器51及第2压电致动器52的机械作动特性进行控制。此种相对于阀杆40的动作的控制性能的提高就结果而言，可容易且准确地对分配的溶液的分配特性进行控制。

[0051] 压电致动器51、52因其特性而于使用中相对较多地产生热。若因产生于压电致动器51、52的热而压电致动器51、52的温度上升，则其动作特性会降低。如图1至图4所示，本实施例的寿命计算式压电分配器于泵体10形成有冷却线71、72。藉由冷却线71、72而经由压电致动器51、52的空间冷却泵体10，藉此可防止压电致动器51、52的温度上升。藉由防止压电致动器51、52的温度上升，具有可固定地保持阀杆40的动态特性，且亦可保持溶液的分配品质的优点。

[0052] 如上所述，本实施例的寿命计算式压电分配器以可装卸的方式构成泵体10与阀体20，且亦以连接与分离较为容易的方式构成杠杆30与阀杆40，藉此具有维护、维修、清洗较为容易，且结合溶液的各种特性而构成压电泵100的情形较为容易的优点。松解将泵体10与阀体20结合的螺丝，且使阀杆40的卡止杆41自杠杆30的卡止槽31脱离，藉此可容易地自泵体10分离阀体20与阀杆40。

[0053] 若如上所述般分离阀体20，则具有为了下次使用而进行清洗的情形较为容易的优点。于阀体20或阀杆40破损的情形时，亦可藉由如上的方法进行分离而更换为崭新的阀体20或阀杆40。

[0054] 具有如下优点：于分配的溶液的种类改变的情形时，更换为考虑该溶液的粘度或其他特性而设计的其他阀体20及阀杆40来构成压电泵100，藉此可有效地应对。

[0055] 压电致动器51、52通常由陶瓷材质形成。因其材料特性，若长期使用，则因施加电压引起的膨胀位移亦可与初始情形不同。于此种情形时，本实施例的压电泵100亦具有如下优点：利用第1调节单元61及第2调节单元62而调整第1压电致动器51及第2压电致动器52的位置，藉此可保持杠杆30及阀杆40的动态特性。

[0056] 如上所述，于压电泵100作动的期间，控制部200更新压电致动器51、52的作动次数而储存至寿命储存部221。特别是，于在寿命计算式压电分配器设置多个压电泵100而使用的情形时，可利用赋予于各压电泵100的识别编号区分各压电泵100而将设置于该压电泵100的压电致动器51、52的作动次数储存至寿命储存部221。特别是，于更换压电泵100并设置于寿命计算式压电分配器而使用的情形时，控制部200于读取储存于寿命储存部221的识别编号及压电致动器51、52的作动次数而设定初始值后，相加之后的作动次数而亦储存至寿命储存部221。因此，压电泵100本身储存管理压电致动器51、52的作动次数，因此具有可有效地管理压电泵100或压电致动器51、52的寿命的优点。

[0057] 又，如上所述，控制部200于显示部230显示各压电泵100的压电致动器51、52的作动次数，以便使用者可掌握当前状态，若压电致动器51、52的作动次数超过极限次数，则于显示部230显示需要更换压电致动器51、52。藉由此种方法，具有于压电致动器51、52产生破损前，可预先预测该情形而更换压电致动器51、52的优点。如上所述，具有如下优点：藉由预先更换压电致动器51、52，可预先防止发生分配溶液的制品的不良。若因压电致动器51、52的破损而无法分配溶液或溶液的分配量不准确，则已分配溶液的制品均不良而甚至需要废弃。于该情形时，亦可产生高于压电致动器51、52的价格的资金损失。然而，藉由如本发明般预先预测压电致动器51、52的破损而更换压电致动器51、52或压电泵100，而具有防止制程损失与不良品的产生而提高生产性的效果。

[0058] 以上，对本发明的寿命计算式压电分配器的一实施例进行了说明，但本发明的范围并不限定于之前说明且图示的形态。

[0059] 例如，将作为之前说明的第1复位单元63及第2复位单元64而利用弹簧或空压的情形列举为例而进行了说明，但根据情形，亦可利用液体的压力而构成第1复位单元及第2复位单元。又，亦可构成不具有第1复位单元63及第2复位单元64的泵。

[0060] 又，于显示部230具有蜂鸣器(buzzer)，在压电致动器51、52作动至预先设定的极限作动次数以上的情形时，可发出报告该情形的警报音。

[0061] 又，亦可构成不于泵体10形成冷却线71、72的形态的泵。

[0062] 又，说明为杠杆30与阀杆40藉由杠杆30的卡止槽31与阀杆40的卡止杆41而连接，但亦可藉由其他方法而将杠杆与阀杆连接。泵体与阀体亦可不以可装卸的方式结合，而以成为一体的方式形成。

[0063] 以下，参照图9，对本发明的寿命计算式压电分配器的其他实施例进行说明。

[0064] 本发明的寿命计算式压电分配器与之前参照图1至图8而说明的寿命计算式压电分配器的压电泵100不同地，第1压电致动器81与第2压电致动器82以隔以杠杆30而彼此面向的方式配置于一直线上。若对第1压电致动器81施加电压，且将第2压电致动器82的电压设为0，则杠杆30向逆时针方向旋转，并且阀杆40上升。若将第1压电致动器81的电压设为0，且对第2压电致动器82施加电压，则杠杆30向顺时针方向旋转，并且阀杆40下降而藉由喷嘴23分配溶液。第1复位单元67与第2复位单元68亦以隔以杠杆30而彼此面向的方式配置于一直线上。第1复位单元67向使第1压电致动器81收缩的方向提供弹力，第2复位单元68向使第
2压电致动器82收缩的方向提供弹力。

[0065] 除第1压电致动器81及第2压电致动器82的配置构造外的其他构成可将之前参照图1至图8说明的实施例的其他构成适当地变形而构成泵。然而，于本实施例的泵中，亦可无需第1复位单元63及第2复位单元64。