簡易檢索 / 詳目顯示

研究生: 劉慶昌
Liu Ching-Chang
論文名稱: 高速、高精度及高密度點膠塗佈系統開發
Development of a high-speed, -precision and -density dispensing/coating system
指導教授: 陳順同
Chen, Shun-Tong
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 機電工程學系
Department of Mechatronic Engineering
論文出版年: 2011
畢業學年度: 99
語文別: 中文
論文頁數: 92
中文關鍵詞: 點膠塗佈系統陣列式微噴嘴觸控面板光學貼合
論文種類: 學術論文
相關次數: 點閱:131下載:11
分享至:
查詢本校圖書館目錄 查詢臺灣博碩士論文知識加值系統 勘誤回報
  • 本研究旨在開發高速、高精度及高密度之點膠塗佈系統,適用於面板表層玻璃(Cover glass)與氧化銦錫(Indium Tin Oxide, ITO)導電玻璃膠合、液晶面板模組(LCD module)膠合以及發光二極體(Light Emitting Diode, LED)之多晶封裝製作等。研究中,使用一種陣列式微細噴嘴結構的設計,透由壓力將光學膠塗佈於所需目標點上,以達到高速、高精度及高密度的塗膠效果。陣列式微噴嘴結構係以高速精密鑽削技術,於噴嘴板面適當位置,製成所需微細孔徑陣列,以符合觸控面板及微點狀或微透鏡結構之塗佈,如發光二極體所需膠合的位置。點膠塗佈系統以1 µm解析度之電動缸,透由自行設計的供料回饋系統,進行推膠與補償,以獲致精確之光學膠吐膠量。由實驗證實,本研究對於一次光學膠之最大吐膠量40 g,最小吐膠量0.002 g,其容積精度可控制在50 ppm以內,如此精度可避免光學膠溢膠或缺膠,且可大幅省卻後續刮膠及補膠的繁瑣程序,無論是點膠或塗佈,其製程時間均可減少至原單點製程一半以上,所需費用低。此項新研發,可應用於導光板、太陽能板及PCB電路等面板之膠合,亦能對夜光鍵盤上之發光二極體,提供LED多晶封裝製作,防止水氣滲入其中,深具高量產經濟價值。

    The purpose of the thesis is to develop a high-speed, -precision and -density dispensing/coating system for combining cover glass with ITO glass, and packaging the multi-chip for LED array. A micro nozzle array design in which the optically clear adhesive is extruded by the cylindrical pressure to dispense onto the optical glass is proposed for the efficient achievement of the dispensing/coating process. According to the required schemes of touch panel and micro LED lens array, the micro nozzle array is precisely designed and analyzed by means of 3D CAD and then is machined by high speed pecking drilling. The developed dispensing/coating system possessing a high precision electric cylinder with 1 µm resolution can exactly feed and compensate optically clear adhesive through the designed supply system. Experimental results confirmed that the maximum and minimum feeding amounts of optical clear adhesive are 40 g and 0.002 g, respectively. In other words, a vacuum accuracy of 50 ppm is able to be realized exactly. This can avoid overflow and lack adhesive during dispensing/coating process and then leave out the operations of shaving and repairing adhesive. The novel development helps to save the cycle time down to half of the original process and considerably cost down. The technique will contribute significantly to the bonding processes of light-guide plate, solar panel, PCB, and multi-chip LED package. It will be substantial benefit to substantially improve the efficiency and accuracy of dispensing/coating in precision industry.

    摘 要 III Abstract IV 目 錄 V 圖目錄 VIII 表目錄 XIII 符號目錄 XIV 第一章 緒論 1 1-1 前言 1 1-2 文獻回顧 2 1-2-1 精密點膠塗佈系統文獻回顧 2 1-2-2 精密微噴嘴設計文獻回顧 5 1-2-3塗佈技術文獻回顧 11 1-3 研究動機 13 1-4研究目的 14 1-5研究方法 14 1-6論文架構 15 第二章 點膠塗佈技術相關原理 16 2-1 微噴嘴點膠塗佈原理 16 2-2 光學膠精密饋給機制 19 2-3 冷凝器作用原理 22 2-4 光學膠表面張力 23 2-5 柏努利定律 25 2-6光學膠之脫泡原理 26 第三章 實驗相關設備應用 28 3-1 系統發開之相關設備應用 28 3-1-1 CNC綜合加工機應用 28 3-1-2內藏式高速主軸應用 29 3-1-3 超低溫空氣冷凝器 30 3-1-4 電動缸軸桿 31 3-1-5真空脫泡機 31 3-2 相關量測儀器設備應用 32 3-2-1 金相拋光研磨機 32 3-2-2 紫外線固化燈 33 3-2-3 工具顯微鏡 33 3-2-4 掃描式電子顯微鏡 34 3-2-5 廣角單眼數位相機 34 3-3 實驗材料 35 3-3-1 鈉玻璃 35 3-3-2 液態光學膠 36 第四章 高速、高精度及高密度點膠塗佈系統設計與建構38 4-1 點膠塗佈系統結構設計 38 4-1-1 點膠塗佈系統結構形變分析 40 4-1-2 光學膠精密饋給系統設計 43 4-1-3 載台快速定位設計 44 4-1-4 零組件加工與組裝 45 4-1-5點膠塗佈系統之精度校正 46 4-2人機介面設計開發 48 4-3 結果與討論 49 第五章 實驗方法 50 5-1 陣列式微噴嘴設計 51 5-1-1 陣列噴嘴頭之防漏與剛性設計 51 5-1-2 微孔幾何形狀 53 5-2 陣列式微噴嘴研製 56 5-2-1 微孔鑽削之加工條件選用 56 5-2-2 冷卻及油霧效果 59 5-3 點膠實驗 61 5-3-1 點膠作動時序 61 5-3-2 光學膠回吸機制 63 5-3-3 微孔幾何形狀與吐膠後膠體形狀分析與驗證 64 5-3-4 吐膠之重量重現精度 66 5-3-5 各微孔膠體重量誤差實驗 68 5-3-6 結果與討論 70 5-4 觸控面板膠合實驗 71 5-4-1 光學膠回吸 71 5-4-2 微孔數量與佈點位置決定 71 5-4-3 膠體間距實驗 72 5-4-4 膠體與邊緣間距 74 5-4-5 光學膠厚度控制 74 5-4-6 結果與討論 77 5-5 高速、高精度及高密度點膠塗佈系統之擴充應用 78 5-5-1 發光二極體多晶封裝製作 79 第六章 結論 82 6-1結果 82 6-2未來展望 83 參考文獻 85

    [1] 台灣平面顯示器展(Display Taiwan 2010),台灣平面顯示器展覽簡介。(http://www.pida.org.tw/)
    [2] 電子封裝產品目錄,崑山日昌華欣電子材料有限公司。 (http://www.crcbond.com)
    [3] 郭永昇,應用陣列點膠於導光板模仁之製作及動態變模溫系統對精密射出成型導光板之研究,國立雲林科技大學碩士論文,2005,pp. 33-99。
    [4] 宇量,背光板擴散板設計技術,液晶之家。(www.fpdculb.net)
    [5] 黃宏勝、陳世昌、許翠倫、吳美倫、林麗娟,精密塗佈製程之微結構分析介紹,工業技術研究院,微結構與特性分析實驗室。
    [6] 蕭勝議,新型微透鏡點膠成形技術開發及其與微機電製程技術之整合,博士論文,國立清華大學,動力機械工程學系,2008,pp. 23-38。
    [7] Dispensing Robot Dispenser (DT400E), Dispenser Tech Co., Ltd. ( http://www.d-t.com.tw/)
    [8] Dispensing Robot Dispenser (SR-DW), Dispenser Tech Co., Ltd. ( http://www.d-t.com.tw/)
    [9] Dispensing Robot Dispenser (MD10), Chernger Tech Co., Ltd. (http://www.mtduo.com.tw/en_US/product/info.html?id=7473256166FF813C220F37EEED8235C9)
    [10] 易發精機股份有限公司,立式點膠機,中華民國新型專利 M293450,2006。
    [11] Fan Yang, Kang Wang, Zhimin He, Two new plate nozzles for the production of alginate microspheres, International Journal of Pharmaceutics, Vol.298, 2005, pp.206-210
    [12] V. Lehmann, U. Gruning, The limits of macropore array fabrication, Thin Solid Films, Vol.297, 1997, pp.13-172
    [13] S. Shingubara, O. Okino, K. Nakaso, H. Sakaue, T. Takahagi, Fabrication of nano holes array on si substrate using anodically oxidized aluminum etching mask, Vol.5, 1999, pp124-125
    [14] C. Y. Chang, S. Y. Yang, Fabrication of polymer microlens arrays using capillary forming with a soft mold of micro holes array and UV-curable polymer, OPTICS EXPRESS, Vol.14, 2006, pp.6253-6258
    [15] C. P. Steinert, K. Kalkandjiev, R. Zengerle, A novel micro array system for highly flexible and highly parallel picoliter dispensing, Biomed Microdevices, Vol.11, 2009, pp.755-761
    [16] T. Shibata, S. Yamanaka, N. Kato, T. Kawashima, M. Nomura, T. Mineta, E. Makino, Fabrication of micromanipulator array for cell patterning, Microelectronic Engineering, Vol.86, 2009, pp1-4
    [17] Chris P. Steinert , Kiril Kalkandjiev, Roland Zengerle, Peter Koltay, a novel microarrayer system for highlyflexible and highly parallel picoliter dispensing, Biomed Microdevices, Vol.11, 2009, pp755-761
    [18] K. H. Ho, S. T. Newman, State of the art electrical discharge machining (EDM), International Journal of Machine Tools & Manufacture, Vol.43, 2003, pp.1287-1300
    [19] E. J. Weller, Nontraditional machining Processes, Society of Manufacturing Engineers, Vol.34, 1983, pp.315-326
    [20] S. T. Chen, A high-efficiency approach for fabricating mass micro holes by batch micro EDM, Journal Of Micromechanics Microengineering, Vol.17, 2007, pp.1961-1970
    [21] S. T. Chen, Fabrication of high-density micro holes by upward batch micro EDM, Journal of Micromechanics Microengineering, Vol.18, 2008.
    [22] 梁輝源,微放電與微衝壓複合加工於矩陣式微孔製作,國立雲林科技大學碩士論文,2003, pp.55-87。
    [23] Y. L. Hwang, C. L. Kuo, S. F. Hwang, Fabrication of a micro-pin array with high density and high hardness by combining mechanical peck-drilling and reverse-EDM, Journal of Materials Processing Technology, Vol.210, 2010, pp.1103-1130
    [24] Toray, Publication No. 09-131559, U.S.A Patent
    [25] Hirata, Publication No. 2003-225603, U.S.A Patent
    [26] Hirano Tecseed , Publication No. 2001-062370, U.S.A Patent
    [27] L. Li, M. Saedan, W. Feng, J.Y.H. Fuh, Y.S. Wong, H.T. Loh, S.C.H. Thian, S.T. Thoroddsen, L. Lu, Development of a multi-nozzle drop-on-demand system for multi-material dispensing, Journal of Materials Processing Technology, Vol.209, 2009, pp.4444-4448
    [28] 中外爐工業股份有限公司,板狀材料之塗佈方法,中華民國專利No. 200846085,2008。
    [29] Chugai Ro, Publication No. 09-192568, U.S.A Patent
    [30] H. Schmidt, M. Mennig, Wet Coating Technologies for Glass, Sol-Gel Science, 2000.
    [31] C.Jeffer Brinker, Alan J. Hurd, Fundamentals of sel-gel dip-coating, Physics Abstracts, 1994, pp.1231-1242
    [32] S. L. Hellstrom, Basic Models of Spin Coating, Sol-Gel Science, 2007.
    [33] Chris E, Overview of Spin Coating, Department of Materials Science and EngineeringMassachusetts Institute of Technology, 2000。
    [34] Slot die for coating,MITSUBISHI (http://wrt.mitsubishicarbide.com/mmc/en/index.html)
    [35] Slit coating, Taiwan Flat Panel Display Materials & Devices Assocation (http://www.tdmda.org.tw/prove/prove_content_3_2.php)
    [36] 蔡坤賢、張雍政,LCD 光阻塗佈技術與發展趨勢,化合物半導體與光電技術技術專文,2006,pp.61-64。
    [37] 王安邦、林怡君、潘柏廷、謝育文、吳奕鴻,精微圖案塗佈技術簡介,工業材料雜誌,276 期,2009, pp.91-98。
    [38] A. B. Wang, I. C. Lin, P. T. Pan, Y. W. Hsieh, Y. H. Wu, Introduction to the Precision Micro-pattern Coating, 工業材料雜誌, Vol.276, 2009
    [39] S. Khalil, J. Nam, W. Sun, Multi-nozzle deposition for construction of 3D biopolymer tissue scaffolds, Rapid Prototyping Journal, Vol.11, 2005, pp.9-17
    [40] 自動填充機,Chin Yi Machinery Co., Lted. (http://www.chin-yi.com.tw)
    [41] 機械式點膠機(http://www.28204883.com/Dispenser-I&J123-S.htm)
    [42] X. Y. Shu, H. H. Zhang, H. Y. Liu, XIE Dan, J. F. Xiao, Experimental study on high viscosity fluid micro-droplet jetting system, Technological Sciences, Vol.32, 2010, pp.182-187
    [43] Lucychang,LED噴射式點膠製程的優點,LEDinside技術專欄,2008。
    [44] Xuesong Lu, Shoufeng Yang, Julian R.G. Evans, Microfeeding with different ultrasonic nozzle designs, Ultrasonics, Vol.49, 2009, pp.514-521
    [45] Baojian Xu, Qinghui Jin , Jianlong Zhao , Multi-layer SU-8 based micro dispensing system for microarray immunoassay, Vol.135, 2007, pp.292-299
    [46] 渦流管的作用原理,基奈科技有限公司(http://g9ltd.com)
    [47] H. Ohmori, K. Katahira, J. Komotori , Y. Akahane , M. Mizutani , T. Naruse , Surface generation of superior hydrophilicity for surgical steels by specificgrinding parameters, CIRP Annals - Manufacturing Technology, Vol.58, 2009, pp.503-506
    [48] 吳平耀,表面張力、被覆與塗佈,電子與材料雜誌,2004,第12期。
    [49] 謝金邦,賈至達,徐國明,張瑞文,白努力定律量測以及理想氣體方程式實驗,物理教育學刊,第一期,2010,pp.63-68。
    [50] 離心攪拌脫泡機(UP-051) ,桓翔科技有限公司。(http://www.uptron.com.tw/index.php/profile)
    [51] 郭啓全、賴名揚,真空脫泡系統研製與系統最佳化研究,機電整合雜誌,152期,2011,pp127-137。
    [52] Vcenter-55 操作手冊,全系列立式綜合加工中心機,台中精機股份有限公司。
    [53] 內藏式高速主軸,Darter Trading Co., Ltd。(http://www.darluh.com/st.htm)
    [54] 超低溫空氣冷凝器,Tohin Shoji Co., Ltd。(http://foreign.mingluji.com/TOHIN_SHOJI_CO_LTD)
    [55] 電動缸軸桿,人機有限公司。(http://www.measurecontrol.com.tw)
    [56] 真空脫泡攪拌裝置,瀚能科技實業股份有限公司。(http://www.world-atc.com)
    [57] 規格說明書,雙盤式金相研磨機,高擎企業有限公司。
    [58] UVA 202-PO 手持式紫外線光照機(http://tw.page.bid.yahoo.com/tw/auction/1205363786)
    [59] 工具顯微鏡,漢磊股份有限公司。
    [60] 電子式掃描顯微鏡,日本電子株式會社(JEOL Ltd.)。
    [61] 單眼數位相機(Canon-550D),Canon Marketing Taiwan Co., Ltd (http://www.canon.com.tw)
    [62] 劉怡安,鈉玻璃,臺灣大百科全書,2005。(http://taiwanpedia.culture.tw/web/)
    [63] 液態光學膠,杜邦股份有限公司(DuPont Co., Ltd.)。 (http://www2.dupont.com/DuPont_Home/en_US/index.html)
    [64] G. B. Veeresh Kumar, C. S. P. Rao, N. Selvaraj, M. S. Bhagyashekar, "Studies on Al6061-SiC and Al7075-Al2O3 Metal Matrix Composites", Journal of Minerals and Materials Characterization and Engineering, Vol. 9, No.1, 2010, pp.43-55
    [65] 瀚能科技實業股份有限公司,點膠裝置及其使用方法,中華民國專利No. 09842004570,2009。
    [66] 匯聚貿易股份有限公司,“切削工具型錄” ,2006,pp. 335-358。
    [67] 夜光鍵盤,TechDaily電子報,2010。(http://www.techdaily.com.my/2010/1103/2278.html)
    [68] 夜光鍵盤,華航電子有限公司。(http://www.fj007.com/news/news_html/20112/2011221125894_1.html)

    下載圖示
    QR CODE