CN104576454B - 一种半导体器件隧道式硬化炉 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种半导体器件隧道式硬化炉，其特征在于，包括：硬化炉基台、加热平台、输送机构、炉盖和电控平台，所述加热平台设置在硬化炉基台上，用于为半导体器件加热；所述输送机构跨设在所述加热平台两端，通过钢丝为输送工具将半导体器件输送于加热平台；所述炉盖设置在加热平台上，用于在硬化炉基台上形成隧道式加热腔；所述电控平台与加热平台和输送机构电连接，用于控制硬化炉加热和自动输送。本设备不仅能够节省人工，也能提高生产效率同时控制产品品质的一致性。
Description
技术领域
本发明涉及电子元器件的加热硬化工艺领域，尤其涉及一种半导体器件隧道式硬化炉，特别是应用于LED封装快速定型环节。
背景技术
目前很多的电子元器件在生产加工过程中都需要经过加热硬化的工艺处理。以LED为例，常见的白光LED是使用蓝光芯片所产生的光激发荧光粉发出黄绿光，与LED芯片的蓝光搭配而产生出白光。荧光粉一般是采用点胶工艺涂布在蓝光LED芯片上，然后硬化成型。在硬化过程中，由于荧光粉比重较大，在液体封装胶中会发生沉降，荧光粉层对蓝光的吸收和散射特性会发生很大变化，而出现白光LED色温漂移现象。为避免色温漂移，在现有表面贴装型(SMD)LED和集成式(COB)LED的生产过程中，一般采用控制各工艺参数的方法，如严格控制点胶后的放置时间，精确控制硬化温度和硬化时间等。但这些工艺控制方法，也存在一些缺陷，例如严格控制点胶后放置时间，虽然一批LED放置时间没有超过规定的时间，但在同一批LED产品中，每片LED之间也存在不同程度时间沉淀的差异，又例如烘箱的热传导速度慢，产品升温慢，升温过程荧光胶流动混乱，这也仍不能很好控制每批白光LED产品中的荧光粉沉降程度一致，也无法有效解决色温漂移问题。
为此有一些厂家在点胶后和放烘箱前加入快速硬化的工艺，即在点胶后先将LED放在加热台上进行加热，使胶体初步快速硬化，这样就能减少LED点胶后放置的时间，也有效抑制荧光粉沉淀，保证了成品的光色一致性。目前由于人工取放LED支架，因此并不是一片LED支架点胶完后马上就将其放在加热台，而是等好几片点胶完后才一起放在加热台上进行快速硬化。另外，加热台加热温度很高，通常都需要100℃以上，人工操作时都必须注意高温，防止烫伤，而且人工取放每一片LED的时间都有所不同，也导致每一片LED快速硬化时间也不一样。简易的加热台只能提供一种加热温度，难以根据针对荧光粉的特性制定不同加热温度不同升温时间的加热工艺，这样LED快速硬化过程中难以达到最佳的效果。简易的加热台为了便于人工取放，无法安装能减少热量损失的盖板，加热台一直不停地加热，耗能大。因此，现有技术有待于进一步发展和改进。
发明内容
本发明的目的在于提供一种半导体元器件快速加热硬化设备，旨在解决现有快速加热硬化工艺需要人工处理不能保证一致性且效率低，另外，加热温度和时间控制不均匀导致产品品质不统一的技术问题。
本发明所涉及的技术方案如下：
一种半导体器件隧道式硬化炉，其特征在于，包括：
硬化炉基台、加热平台、输送机构、炉盖和电控平台，所述加热平台设置在硬化炉基台上，用于为半导体器件加热；所述输送机构跨设在所述加热平台两端，通过钢丝为输送工具将半导体器件输送于加热平台；所述炉盖设置在加热平台上，用于在硬化炉基台上形成隧道式加热腔；所述电控平台与加热平台和输送机构电连接，用于控制硬化炉加热和自动输送；
所述采用钢丝为输送工具的具体方法为：首先，钢丝升起将半导体器件抬升；然后，钢丝带动半导体器件向加热平台移动；当到达预设位置时，钢丝降落将半导体器件置于加热平台上；最后钢丝放回起始位置，以此往复运动实现将半导体器件输送于加热平台。
所述的硬化炉，其中，所述输送机构具体包括：
用作基础安装平台的输送大板，所述输送大板设置在硬化炉基台上；在所述输送大板左右两端分别设有水平移动的移动座，两端的移动座通过连接轴连接；在移动座上固定有输送升降电机，所述输送升降电机的轴与连接轴连接，在所述连接轴两端固定有凸轮，所述移动座内设有升降座，所述升降座下方安装有与所述凸轮接触的凸轮轴承随动器，两端移动座内的升降座通过连接块连接，所述输送升降电机通过带动连接轴上的凸轮传动两端升降座同时升降；
在所述输送大板上设有输送移动电机，所述输送移动电机带动移动座上的丝杠转动，移动座通过丝杠转动进行左右移动；
在两端的升降座固定有钢丝固定板，钢丝固定板上设有多条钢丝。
所述的硬化炉，其中，所述加热平台具体包括：用于与半导体器件接触加热的加热大板，所述加热大板固定在输送大板上；所述加热大板上有多条凹槽结构，所述凹槽用于容纳所述输送机构的钢丝，加热大板固定在平台固定座上，加热大板下方固定有多个加热模块和冷却模块，单个加热模块或冷却模块形成一个温度区，加热模块和冷却模块的数量根据各半导体器件的硬化工艺配置。
所述的硬化炉，其中，还包括用于将半导体器件自动送入所述输送机构的入料机构，所述入料机构包括入料辊棒安装座，入料辊棒安装座上安装有入料辊棒和入料电机，入料辊棒和入料电机的一端固定有同步轮，同步带缠绕在同步轮和轴承之间，所述钢丝设置在入料辊棒的间隙之间。
所述的硬化炉，其中，还包括用于半导体器件自动送出所述输送机构的出料机构，所述出料机构包括出料输送固定座，在所述出料输送固定座上垂直固定有第一单轴驱动器；所述第一单轴驱动器是由丝杠和直线导轨综合起来的一体型的传动装置，所述第一单轴驱动器上设置有可垂直升降的第一滑块；在所述第一滑块上固定有出料辊棒安装座；在所述出料辊棒安装座设有若干出料辊棒，所述第一单轴驱动器用于将出料辊棒抬起将输送机构的钢丝上的半导体器件送走。
所述的硬化炉，其中，还包括用于半导体器件自动推送出所述出料机构的推送机构，所述推送机构包括推送固定座，所述推送固定座上水平固定有第二单轴驱动器；所述第二单轴驱动器是由丝杠和直线导轨综合起来的一体型的传动装置，在第二单轴驱动器上设置有可水平移动的第二滑块；在第二滑块上固定有推杆，所述第二单轴驱动器用于控制推杆将出料机构上的半导体器件推送至下一自动机构。
所述的硬化炉，其中，还包括用于半导体器件自动收纳入料盒的料盒升降机构，所述料盒升降机构包括料盒升降固定座，所述料盒升降固定座上垂直固定有第三单轴驱动器；所述第三单轴驱动器是由丝杠和直线导轨综合起来的一体型的传动装置，所述第三单轴驱动器上设置有可垂直升降的第三滑块；在所述第三滑块上固定设置有料盒托架，所述料盒托架上设置有料盒；所述料盒内有若干收纳LED支架的容纳槽；料盒升降固定座固定在所述出料输送固定座上，料盒升降机构与出料输送机构的出料辊棒之间设有过渡导向槽，所述第三单轴驱动器用于控制料盒适配所述过渡导向槽的高度。
所述的硬化炉，其中，所述炉盖包括上保温板，在所述上保温板的四周设有第二隔热板，且内部填充有隔热材料；所述炉盖铰链连接在加热平台上的后方侧，在前方单侧将炉盖揭起。
所述的硬化炉，其中，在加热大板两侧凸起边沿中镶嵌有隔热纤维条，当炉盖合上时，上保温板与加热大板的隔热纤维条紧密接触；加热大板四周安装有第一隔热板，加热模块内固定有用于加热的加热棒和用于检测温度的热电偶，所述电控平台通过温度控制器来控制加热棒加热温度；冷却模块内固定有检测温度的热电偶，冷却模块内有多个小孔径，孔径内有冷却液流动，电控平台通过控制流速来控制冷却液温度。
所述的硬化炉，其中，还包括与点胶机连接的过渡输送装置，所述过渡输送装置用于将点胶机加工好的器件自动输送至所述硬化炉的入料机构上。
本发明的有益效果是通过设置自动化输送装置将点胶后的LED支架自动送入自动加热硬化设备中，所述自动加热硬化设置有多个温区，用户可根据不同的产品自定义温区，加之本发明提供的巧妙的设计即能简单的实现LED支架在加热炉体内的传递，同时还可以保持炉体内温度有效的得到控制。本设备不仅能够节省人工，也能提高生产效率同时控制产品品质的一致性。
附图说明
图1是本发明提供的加热硬化设备的整体结构示意图。
图2是图1的设备中核心机构的结构示意图。
图3是图2设备的横向剖视示意图。
图4是图2设备的俯视示意图。
图5是本发明提供的设备中加热模块的结构示意图。
图6是图2设备的纵向剖视局部示意图。
图7是本发明提供的设备出料输送机构的结构示意图。
图8是本发明提供的设备中使用的料盒示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本实用新型作进一步说明。
参见图1和图2，本发明提供的设备主要包括：硬化炉基台1、加热平台2、输送机构3、炉盖8和电控平台9，所述加热平台2设置在硬化炉基台1上，用于为半导体器件加热；所述输送机构3跨设在所述加热平台2两端，通过钢丝为输送工具将半导体器件输送于加热平台2；所述炉盖8设置在加热平台2上，用于在硬化炉基台1上形成隧道式加热腔；所述电控平台9与加热平台2和输送机构3电连接，用于控制硬化炉加热和自动输送。
所述采用钢丝为输送工具的具体方法为：首先，钢丝升起将半导体器件抬升；然后，钢丝带动半导体器件向加热平台2移动；当到达预设位置时，钢丝降落将半导体器件置于加热平台2上；最后钢丝放回起始位置，以此往复运动实现将半导体器件输送于加热平台2。
为了使本发明的设备更加的自动化，其还进一步设置有：用于将半导体器件自动送入所述输送机构3的入料机构4；用于半导体器件自动送出所述输送机构3的出料机构5；用于半导体器件自动推送出所述出料机构5的推送机构6；用于半导体器件自动收纳入料盒的料盒升降机构7。
为了进一步使本发明提供的设备具体详细，本实施详细描述一些具体结构的优选实施方式，为了实现上述功能，本发明所要求保护的并不限于本优选实施例所述范围，并且以LED领域为例进行具体化说明。
参见图2、3和6本发明特殊的方式是运用了巧妙的输送机构3，其包括输送大板101，输送大板101左右两端分别设有移动座309，移动座309可通过水平导轴310进行水平移动，移动座309内设有垂直导轴306，移动座309内的升降座305可沿垂直导轴306进行升降运动。升降座305下方安装有凸轮轴承随动器315，两端移动座309通过连接轴30连接起来，而且连接轴30两端固定有凸轮308，升降座的凸轮轴承随动器315与移动座的凸轮308表面接触，在左端移动座309固定有输送升降电机304，输送升降电机的轴与连接轴的左端通过联轴器307连接起来。两端移动座内的升降座305通过连接块311连接起来，两端移动座内的升降座305可同时升降。右端的移动座安装有丝杠螺母312，丝杠213的右端固定有同步轮314，输送大板101右端设有输送移动电机316，输送移动电机的轴端固定有同步轮314，丝杠213的同步轮314与输送移动电机316的同步轮314通过同步带317连接起来。两端的升降座固定有钢丝固定板303，钢丝固定板303上设有若干钢丝调节螺栓302，若干条钢丝301的两头分别固定在两端钢丝固定板303上的钢丝调节螺栓302上，通过钢丝调节螺栓302将钢丝301分别张紧。输送大板101上固定有入料辊棒安装座、平台固定座209、出料输送固定座502。
为了使设备的加热效果更加优秀，参见图2、3、5和6本实施了提供的加热平台2具体包括加热大板201，加热大板201有若干的凹槽，凹槽用于通过输送机构3的钢丝301，加热大板201凸起部分镶嵌有隔热纤维条208，加热大板201固定在平台固定座209上，加热大板201下方固定有若干的加热模块202和冷却模块204，加热大板201四周安装有第一隔热板206。加热模块202内固定有加热棒203和热电偶，通过加热棒203发热，用热电偶测量加热模块202的温度，再通过温度控制器来控制加热棒203加热温度。冷却模块204内固定有热电偶，冷却模块204内有多个小孔径，孔径内有冷却液流动，通过冷却液可带走热量，配合热电偶和温度控制器来控制冷却液温度。单个加热模块202或冷却模块204作为一定范围内的温度区，可根据实际硬化工艺在加热平台2下面配置不同数量的加热模块202和冷却模块204，例如可配置加热方案“12+2”，即前12块加热模块配后2块冷却模块。不同加热模块可设置不同的温度，这样就能根据针对荧光粉的特性制定不同加热温度不同升温时间的加热工艺。LED支架放在加热大板上直接与其表面接触，这种直接与金属大板直接接触的热传导速度快，比起在烘箱内通过热对流传递的速度快。而且加热大板上方盖有上保温板205，加热大板201与上保温板205之间的距离很小，大约只有20mm～30mm，这样热量的损失就比简单加热台少很多，能够实现节能效果。
为了使设备入料更加方便智能，参见图2、3和4，所述入料机构4具体包括入料辊棒安装座402，入料辊棒安装座402上安装有入料辊棒401和入料电机403，入料辊棒401和入料电机403的一端固定有第一同步轮404，第一同步带405缠绕在同步轮404和轴承之间。当入料电机转动时，通过第一同步带405带动所有的入料辊棒401一起转动，LED支架11就能通过入料辊棒401输送到相应位置。
参见图2、3和7，所述出料机构5进一步包括出料输送固定座502，出料输送固定座502上垂直固定第一单轴驱动器503，第一单轴驱动器503是由丝杠和直线导轨综合起来的一体型的传动装置，第一单轴驱动器503的滑块可垂直升降。出料辊棒安装座504固定在第一单轴驱动器503的滑块，出料辊棒安装座504设有若干从动转动的出料辊棒501。
参见图2、3和7，所述推送机构6包括推送固定座602，推送固定座602上水平固定第二单轴驱动器603，第二单轴驱动器603是由丝杠和直线导轨综合起来的一体型的传动装置，第二单轴驱动器603的滑块可水平移动。推杆601固定在第二单轴驱动器603的滑块上。
参见图2、3、7和8，所述料盒升降机构7包括料盒升降固定座701，料盒升降固定座701上垂直固定第三单轴驱动器702，第三单轴驱动器702是由丝杠和直线导轨综合起来的一体型的传动装置，第三单轴驱动器702的滑块可垂直升降。料盒托架703固定在第三单轴驱动器702的滑块上，料盒托架703可分为上下两层，可放置两个料盒。料盒内有若干槽，可将LED支架收纳在槽内。料盒升降固定座701固定在出料输送固定座502上，料盒升降机构7与出料机构5的出料辊棒501之间设有过渡导向槽604。
参见图6，本优选实施例提供的炉盖8包括上保温板205，上保温板205四周设有第二隔热板207，以及上保温板205内填充有隔热材料。炉盖8铰链连接在加热平台2上的后方侧，可在前方单侧将炉盖8揭起，便于维护清理加热大板201和上保温板205内壁。当炉盖8合上时，上保温板205与加热大板201的隔热纤维条208紧密接触。
进一步的为了使本发明提供的设备效率更高，在硬化炉与自动点胶机(一般是指上一个加工步骤的设备，这里指LED领域)之间可通过过渡输送装置10连接起来。其具体工作原理和方法步骤为：当一片LED支架11点胶完后，从自动点胶机推送出来，通过过渡输送装置10，将其输送到LED快速硬化炉的入料辊棒401上。通过入料辊棒401转动，将LED支架11输送至相应位置上，这样就能完成LED支架11从自动点胶机到LED快速硬化炉之间移动的无缝衔接。
进一步的，当LED支架11在入料辊棒401上输送至相应位置后，入料辊棒401停止，输送机构3的输送升降电机304转动，通过凸轮308运动，输送机构3上两端移动座309内的升降座305向上移动，也带动连接在两端的钢丝301也向上移动，从而将LED支架11托起并离开入料辊棒401，输送升降电机304停止转动。接着输送移动电机316转动，通过丝杠213带动右端的移动座309向右方向移动，移动一定距离后，LED支架11进入到加热腔内，在加热大板201的上方。输送升降电机304继续转动，通过凸轮308运动，输送机构3上两端移动座309内的升降座305向下移动，也带动连接在两端的钢丝也向下移动，从而将LED支架11放在加热大板201上，钢丝在加热大板201的凹槽内。最后输送移动电机316反向转动，通过丝杠213带动右端的移动座309向左方向移动，移动动初始位置，这样就完成一次LED支架11在加热平台2上的间隙式移动。可根据工艺要求设置每次移动的间隔时间和移动距离。
当LED支架11完成快速硬化后，通过输送机构3将LED支架11输送到出料机构5的出料辊棒501上，再通过第一单轴驱动器503将出料辊棒501升高至于过渡导向槽604的高度，然后通过第二单轴驱动器602的推杆601将LED支架11推送到料盒升降机构7中的料盒12内。每推送一片LED支架11至料盒12，第三单轴驱动器702则自动下降一层的距离，这样已初步快速硬化的LED器件都能收纳在料盒中，最后将整个料盒的LED器件放在烘箱中进行最终的硬化。
本发明通过设置自动化输送装置将点胶后的LED支架自动送入自动加热硬化设备中，所述自动加热硬化设置有多个温区，用户可根据不同的产品自定义温区，加之本发明提供的巧妙的设计即能简单的实现LED支架在加热炉体内的传递，同时还可以保持炉体内温度有效的得到控制。本设备不仅能够节省人工，也能提高生产效率同时控制产品品质的一致性。
应当理解的是，本实用新型的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。
Claims (8)
1.一种半导体器件隧道式硬化炉，其特征在于，包括：
硬化炉基台、加热平台、输送机构、炉盖和电控平台，所述加热平台设置在硬化炉基台上，用于为半导体器件加热；所述输送机构跨设在所述加热平台两端，通过钢丝为输送工具将半导体器件输送于加热平台；所述炉盖设置在加热平台上，用于在硬化炉基台上形成隧道式加热腔；所述电控平台与加热平台和输送机构电连接，用于控制硬化炉加热和自动输送；
采用钢丝为输送工具的具体方法为：首先，钢丝升起将半导体器件抬升；然后，钢丝带动半导体器件向加热平台移动；当到达预设位置时，钢丝降落将半导体器件置于加热平台上；最后钢丝放回起始位置，以此往复运动实现将半导体器件输送于加热平台；
所述输送机构具体包括：
用作基础安装平台的输送大板，所述输送大板设置在硬化炉基台上；在所述输送大板左右两端分别设有水平移动的移动座，两端的移动座通过连接轴连接；在移动座上固定有输送升降电机，所述输送升降电机的轴与连接轴连接，在所述连接轴两端固定有凸轮，所述移动座内设有升降座，所述升降座下方安装有与所述凸轮接触的凸轮轴承随动器，两端移动座内的升降座通过连接块连接，所述输送升降电机通过带动连接轴上的凸轮传动两端升降座同时升降；在所述输送大板上设有输送移动电机，所述输送移动电机带动移动座上的丝杠转动，移动座通过丝杠转动进行左右移动；在两端的升降座固定有钢丝固定板，钢丝固定板上设有多条钢丝；
所述加热平台具体包括：用于与半导体器件接触加热的加热大板，所述加热大板固定在输送大板上；所述加热大板上有多条凹槽结构，所述凹槽用于容纳所述输送机构的钢丝，加热大板固定在平台固定座上，加热大板下方固定有多个加热模块和冷却模块，单个加热模块或冷却模块形成一个温度区，加热模块和冷却模块的数量根据各半导体器件的硬化工艺配置。
2.根据权利要求1所述的硬化炉，其特征在于，还包括用于将半导体器件自动送入所述输送机构的入料机构，所述入料机构包括入料辊棒安装座，入料辊棒安装座上安装有入料辊棒和入料电机，入料辊棒和入料电机的一端固定有同步轮，同步带缠绕在同步轮和轴承之间，所述钢丝设置在入料辊棒的间隙之间。
3.根据权利要求2所述的硬化炉，其特征在于，还包括用于半导体器件自动送出所述输送机构的出料机构，所述出料机构包括出料输送固定座，在所述出料输送固定座上垂直固定有第一单轴驱动器；所述第一单轴驱动器是由丝杠和直线导轨综合起来的一体型的传动装置，所述第一单轴驱动器上设置有可垂直升降的第一滑块；在所述第一滑块上固定有出料辊棒安装座；在所述出料辊棒安装座设有若干出料辊棒，所述第一单轴驱动器用于将出料辊棒抬起将输送机构的钢丝上的半导体器件送走。
4.根据权利要求3所述的硬化炉，其特征在于，还包括用于半导体器件自动推送出所述出料机构的推送机构，所述推送机构包括推送固定座，所述推送固定座上水平固定有第二单轴驱动器；所述第二单轴驱动器是由丝杠和直线导轨综合起来的一体型的传动装置，在第二单轴驱动器上设置有可水平移动的第二滑块；在第二滑块上固定有推杆，所述第二单轴驱动器用于控制推杆将出料机构上的半导体器件推送至下一自动机构。
5.根据权利要求4所述的硬化炉，其特征在于，还包括用于半导体器件自动收纳入料盒的料盒升降机构，所述料盒升降机构包括料盒升降固定座，所述料盒升降固定座上垂直固定有第三单轴驱动器；所述第三单轴驱动器是由丝杠和直线导轨综合起来的一体型的传动装置，所述第三单轴驱动器上设置有可垂直升降的第三滑块；在所述第三滑块上固定设置有料盒托架，所述料盒托架上设置有料盒；所述料盒内有若干收纳LED支架的容纳槽；料盒升降固定座固定在所述出料输送固定座上，料盒升降机构与出料输送机构的出料辊棒之间设有过渡导向槽，所述第三单轴驱动器用于控制料盒适配所述过渡导向槽的高度。
6.根据权利要求5所述的硬化炉，其特征在于，所述炉盖包括上保温板，在所述上保温板的四周设有第二隔热板，且内部填充有隔热材料；所述炉盖铰链连接在加热平台上的后方侧，在前方单侧将炉盖揭起。
7.根据权利要求6所述的硬化炉，其特征在于，在加热大板两侧凸起边沿中镶嵌有隔热纤维条，当炉盖合上时，上保温板与加热大板的隔热纤维条紧密接触；加热大板四周安装有第一隔热板，加热模块内固定有用于加热的加热棒和用于检测温度的热电偶，所述电控平台通过温度控制器来控制加热棒加热温度；冷却模块内固定有检测温度的热电偶，冷却模块内有多个小孔径，孔径内有冷却液流动，电控平台通过控制流速来控制冷却液温度。
8.根据权利要求7所述的硬化炉，其特征在于，还包括与点胶机连接的过渡输送装置，所述过渡输送装置用于将点胶机加工好的器件自动输送至所述硬化炉的入料机构上。
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