CN104942421B - 单面双电极异形缝焊系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出的一种可以用于异形件的气密焊接的单面双电极异形缝焊系统，旨在提供一种结构紧凑，操作方便精准，生产效率高，可用于异形件封装的异形缝焊系统。本发明通过下述技术方案予以实现，AC熔焊变压器两端连接XY运动控制系统(3)，两套独立的XY运动控制系统通过两套独立的运动台(1)中心通孔中的滚轮轴(8)连接滚轮电极(7)上的滚轮销钉(6)，XY运动控制系统通过传达指令来控制2套独立的运动台的X方向或Y方向的运动，进而分别通过滚轮轴带动两个电极滚轮的XY方向的运动，电极滚轮通过滚轮销钉控制滚轮在焊接时的转动。本发明突破了异形件的电阻焊限制，结构紧凑，多传感器及控制系统的应用，实现了多形件的单面双电极焊接。

Description

单面双电极异形缝焊系统

技术领域

本发明专利涉及一种单面双电极异形缝焊系统，特别是一种用于异形件缝焊的系统。

背景技术

伴随着现代微电子技术的高速发展,对温度较敏感的电子元器件在设计中被普遍采用,为了满足这种电子元器件的封装要求,平行缝焊技术应运而生。平行缝焊是对集成电路管壳进行气密性封装的一种手段,是一种低热应力、温升小、高可靠性的气密封装。伴随着现代微电子技术的高速发展,对温度较敏感的电子元器件在设计中被普遍采用,为了满足这种电子元器件的封装要求,平行缝焊技术应运而生。平行缝焊是对集成电路管壳进行气密性封装的一种手段,是一种低热应力、温升小、高可靠性的气密封装。平行缝焊是单面双电极接触电阻焊，是滚焊的一种。它是为了适应陶瓷双列直插式集成电路封盖而发展起来的一种新的微电子器件焊接技术。平行缝焊一般采用图3所示的平行缝焊组成系统，该平行缝焊组成系统采用两个对称压在高电阻盖板两条对边的上圆锥形滚轮电极，脉冲焊接电流从一个圆锥形滚轮电极通过工作台的盖板和焊框，经AC熔焊变压器再从另一个圆锥形滚轮电极回到电源形成回路，盖板的两个边的边缘形成了两条平行的、由重叠的焊点组成的连续的焊缝。电阻焊是将待焊接的两层金属薄板置于连续转动的两个滚轮电极之间，通电并加压，靠电阻生热，使滚轮之间的被焊薄板前进，无数焊点形成焊缝。滚轮与工件间的接触电阻，两层金属薄板的内部电阻及两片工件间的接触电阻之和。缝焊时，作为电极的滚轮持续旋转，使形成焊点的金属离开滚轮之间的焊接区，同时又把未焊接金属带人焊接区。然而缝焊过程要求间歇通电，如果通电不间断，那么已形成接焊点处的电阻将变为内部电阻。由于内部电阻较小，电流大部分将从焊点流过两片待焊金属，而滚轮间电流不经或只有小部分流经待焊接的接触处，形成分流现象。分流现象会影响焊接区温度的上升.从而影响新接点的形成。平行缝焊属于电阻熔焊，当两个圆锥形滚轮电极压在盖板的两条对边上，脉冲焊接电流从一个电极通过盖板和焊框，再从另一个电极回到电源形成回路。由于电极与盖板及盖板与焊框之间存在接触电阻，焊接电流将在这两个接触电阻处产生焦耳热量。结果使盖板与焊框之间局部形成熔融状态，凝固后形成一个焊点。在焊接过程中，电流是脉冲式的，每一个脉冲电流可以形成一个焊点，由于管壳做匀速直线运动，焊轮(滚轮电极)在盖板上作滚动，因此，就在集成电路外壳盖板的两个边的边缘形成了两条平行的、由重叠的焊点组成的连续的焊缝。只要选择好焊接规范，就可以使彼此交迭的焊点形成一条气密性很好的焊缝。在焊接时，焊机上有一组焊轮，管壳置于特制的聚四氟乙烯夹具里，夹具置于可以进退、旋转的工作台上。当管壳前进通过焊轮而完成共两边的焊接后，工作台自动旋转90°，在垂直方向上再焊两条对边，这样就形成了整个外壳的封装。平行缝焊普遍用于对水汽含量和气密性要求较高的集成电路封装中。影响平行缝焊质量的有诸多因素,如盖板和管壳之间的匹配、工艺参数的设置、电极表面的状态、夹具的设计、盖板质量、盖板与基座的匹配、电极状况以及平行封焊各工艺参数的匹配等。缝焊时在一定压力下由于盖板的固有刚性，使盖板与焊框接触不好不能形成焊点，会造成封装漏气。焊轮的压力影响了电极与管壳的接触电阻，从而影响由焊接电流产生的热。压力太大，阻值下降，对焊点形成不利；压力太小，则造成接触不良，不但不能形成良好的焊点，而且还易打火，漏气率会大大增加。平行缝焊一般采用图3所示的平行缝焊组成系统，该平行缝焊组成系统采用两个对称压在高电阻盖板两条对边的上圆锥形滚轮电极，脉冲焊接电流从一个圆锥形滚轮电极通过工作台的盖板和焊框，经AC熔焊变压器再从另一个圆锥形滚轮电极回到电源形成回路，盖板的两个边的边缘形成了两条平行的、由重叠的焊点组成的连续的焊缝。但是，由于这种焊接方式只适用于规则形件的焊接，而对异形件却无能为力。

平行缝焊普遍用于对水汽含量和气密性要求较高的集成电路封装中。影响平行缝焊质量的有诸多因素,如盖板和管壳之间的匹配、工艺参数的设置、电极表面的状态、夹具的设计、盖板质量、盖板与基座的匹配、电极状况以及平行封焊各工艺参数的匹配等。由于这种焊接方式只适用于规则形件的焊接，而对异形件却无能为力，所以基于平行缝焊的这一缺陷，改进和发明了一种单面双电极异形缝焊系统。

发明内容

本发明的目的是针对上述平行缝焊技术存在的不足之处，提供一种结构紧凑，操作方便精准，生产效率高，可用于异形件封装的单面双电极异形缝焊系统。

本发明的上述目的可以通过以下措施来达到，一种可以用于异形件的气密焊接的单面双电极异形缝焊系统，包括两个对称压在高电阻盖板两条对边的上滚轮电极7)、AC熔焊变压器、用于控制运动台1的旋转方向及旋转角度的旋转控制系统2和旋转传感器4，其特征在于：AC熔焊变压器两端连接XY运动控制系统3，两套独立的XY运动控制系统3通过两套独立的运动台1中心通孔中的滚轮轴8连接滚轮电极7上的滚轮销钉6，XY运动控制系统3通过传达指令来控制2套独立的运动台1的X方向或Y方向的运动，进而分别通过滚轮轴8带动两个电极滚轮7的XY方向的运动，电极滚轮7通过滚轮销钉6控制滚轮在焊接时的转动。

本发明相比于现有技术具有如下有益效果。

本发明在平行缝焊系统的基础上进行改进和发明，突破了平行缝焊系统的技术限制，满足了异形件的单面双电极气密焊接要求，其所涉及的运动系统、传动系统及旋转系统，操作分开，分工更细，动作更精准，一套系统不仅可以适应规则形件的气密焊接，还可以更多的应用于异形件的气密焊接，实际生产时，配合精密夹具的使用，不仅可以缩短加工时间，而且还能大大提高生产效率。本发明使原本专用性很强的平行缝焊系统，在提出本改进与发明方案后，不仅可以完成规则形件的缝焊，而且能够更多的满足异形件的电阻焊。

本发明在平行缝焊技术基础上，突破了异形件的电阻焊限制，设计精密，结构紧凑，多传感器及控制系统的应用，使得操作方便精准，原本专用性很强的平行缝焊系统，在改进和发明后，实现了多形件的单面双电极焊接。整个单面双电极异形缝焊系统分工明确，焊接效率高，非常适合异形件的电阻焊。

附图说明

图1为本发明单面双电极异形缝焊系统构造示意图。

图2是图1所示单个电极轮轴及传动系统结构。

图3是现有技术平行缝焊组成系统及原理示意图。

具体实施方式

参阅图1、图2。单面双电极异形缝焊系统包括有运动台1、旋转控制系统2、XY运动控制系统3、旋转传感器4、旋转销钉5、滚轮销钉6、电极滚轮7、滚轮轴8以及高强度螺钉9，其中，运动台1由旋转控制系统2来控制其旋转方向及旋转角度，旋转控制系统2由直流电机、磁电传感器、旋转轮盘及数字控制界面等组成，运行时，可通过数字控制界面来控制转速、转向等，XY运动控制系统3，通过传达指令来控制运动台1的X方向或Y方向的运动，XY运动控制系统3主要由传动控制线路、传感器及XY传动带组成，实际运行时，根据软件程序的设定，指令信号通过传动控制线路来指示滚轮轴按照按轨迹运行，XY传动带起到传动的目的，当到达预定位置时，停止传动。运动台1上有用于连接旋转传感器4的旋转销钉5，滚轮销钉6在电极滚轮7上用于控制滚轮在焊接时的转动，同时电极滚轮7及相应的滚轮轴8通过高强度螺钉9固定连接。上述单面双电极异形缝焊系统是一个可以用在包括：规则形件和异形件气密封装的焊接系统。

为了满足两个滚轮按照设定的轨迹分别独自运行，单面双电极异形缝焊系统设计了两套独立的运动台1、两套独立的XY运动控制系统3，以便两套电极滚轮7能够分别在同一表面但形状各异的轨迹下运行。为了保证运动台1能够带动电极滚轮7朝X或Y方向运动，单面双电极异形缝焊系统设计了滚轮轴8及用于连接固定的高强度螺钉9。2套运动台1上的旋转销钉5、滚轮销钉6与电极滚轮7通过高强度螺钉9紧密装配。

为了保证运动台1能够根据指令进行旋转，系统设计了旋转销钉5，以便旋转指令下达时，可以作出相应的动作。旋转销钉5与旋转控制系统2连接，并由旋转控制系统2控制旋转方向及旋转角度。旋转销钉5分别用于控制两个电极滚轮7的XY方向运动及旋转运动。旋转销钉5与旋转控制系统2连接，旋转控制系统2通过AB接点连线分别连接两对旋转传感器4，两个旋转传感器4通过运动台1径向两端旋转臂上的旋转销钉5连接，并由旋转控制系统2控制旋转方向及旋转角度。

运动台1通过高强度螺钉9与XY运动控制系统3连接，并由XY运动控制系统3控制运动台1XY方向的运动。

旋转控制系统2通过AB接点连线分别连接两对旋转传感器4，两个旋转传感器4通过运动台1径向两端旋转臂上的旋转销钉5连接。旋转控制系统2指示旋转传感器4控制运动台(1)顺时针或逆时针旋转，从而带动电极滚轮7顺时针或逆时针运动，以便电极滚轮7在焊接时根据需要自动调整方向。为了保证电极滚轮7满足焊接时滚动的要求，在滚轮轴8与滚轮交接的地方设计了滚轮销钉6。

为了保证组件在焊接时，电极滚轮7能够及时地调整滚轮的角度，系统设计了单套旋转控制系统2及两套旋转传感器4，目的是当电极滚轮7到达焊接转角区域时，可以改变滚轮的角度以满足另一方向及角度的焊接要求。2套XY运动控制系统3分别用于控制两个运动台1的XY方向运动。旋转控制系统2根据旋转传感器4发出的指令来控制运动台1顺时针或逆时针旋转，且同时可控制2套运动台1，从而带动电极滚轮7的运动，以方便电极滚轮7在焊接时根据需要调整方向。电极滚轮7的滚轮轴(8)与运动台1通过高强度螺钉9进行紧密装配。

上述XY运动控制系统3有2套，分别用于控制2套运动台1的XY方向运动。

本发明在使用时，将待封装件装夹在工作台上，调整好各项参数并准备好后，开始进行焊接。焊接时，运动台1是控制电极滚轮7运动的载体，运动台1通过高强度螺钉9及滚动轴8带动电极滚轮7按照设定轨迹运行并焊接，当其中一个电极滚轮7到达焊接转弯点并需要转变方向或角度按照下一个轨迹运行焊接时，旋转控制系统2发出指令给旋转传感器4并作用给运动台1旋转臂，通过旋转销钉5来控制运动台1的旋转方向及旋转角度，以完成下个轨迹的焊接，而XY运动控制系统3同样通过传达指令来控制运动台1带动电极滚轮7做X方向或Y方向的运动。XY运动控制系统3相连的运动台1，其上装配的T形滚轮轴8是通过T形平面上分布的高强度螺钉9来实现的。

Claims (10)

1.一种单面双电极异形缝焊系统，包括两个对称压在高电阻盖板两条对边的上滚轮电极（7）、AC熔焊变压器、用于控制运动台（1）的旋转方向及旋转角度的旋转控制系统（2）和旋转传感器（4），其特征在于：旋转控制系统（2）连接两对旋转传感器（4），两对旋转传感器（4）分别通过各自对应固定在运动台（1）径向两端旋转臂上的旋转销钉（5）连接于各自对应的运动台（1），并由旋转控制系统（2）控制旋转方向及旋转角度；AC熔焊变压器两端分别连接一套XY运动控制系统（3），两套独立的XY运动控制系统（3）通过两套独立的运动台（1）中心通孔中的滚轮轴（8）连接电极滚轮（7）上的滚轮销钉（6），电极滚轮（7）通过滚轮销钉（6）控制滚轮在焊接时的转动；XY运动控制系统（3）通过传达指令来控制2套独立的运动台（1）的X方向或Y方向的运动，进而分别通过滚轮轴（8）带动两个电极滚轮（7）的XY方向的运动；运动台（1）通过高强度螺钉（9）及滚动轴（8）带动电极滚轮（7）按照设定轨迹运行并焊接，当其中一个电极滚轮（7）到达焊接转弯点并需要转变方向或角度按照下一个轨迹运行焊接时，旋转控制系统（2）发出指令给旋转传感器（4）作用给运动台（1）旋转臂，通过旋转销钉（5）来控制运动台（1）的旋转方向及旋转角度，以完成下个轨迹的焊接。

2.根据权利要求1所述的单面双电极异形缝焊系统，其特征在于：旋转销钉（5）与旋转控制系统（2）连接。

3.根据权利要求1所述的单面双电极异形缝焊系统，其特征在于：电极滚轮（7）上的滚轮轴（8）与运动台（1）通过高强度螺钉（9）进行紧密装配。

4.根据权利要求1所述的单面双电极异形缝焊系统，其特征在于：2套XY运动控制系统（3）分别用于控制两个运动台（1）的XY方向运动。

5.根据权利要求2所述的单面双电极异形缝焊系统，其特征在于：2套运动台（1）分别控制两个电极滚轮（7）的XY方向运动及旋转运动。

6.根据权利要求2所述的单面双电极异形缝焊系统，其特征在于：旋转控制系统（2）指示旋转传感器（4）控制运动台（1）顺时针或逆时针旋转，从而带动电极滚轮（7）顺时针或逆时针运动，以便电极滚轮（7）在焊接时根据需要自动调整方向。

7.根据权利要求2所述的一种单面双电极异形缝焊系统，其特征在于：运动台（1）通过高强度螺钉（9）与XY运动控制系统（3）连接，并由XY运动控制系统（3）控制运动台（1）XY方向的运动。

8.根据权利要求1所述的单面双电极异形缝焊系统，其特征在于：电极滚轮（7）的滚动焊接是通过滚轮销钉（6）来实现的。

9.根据权利要求1所述的单面双电极异形缝焊系统，其特征在于：焊接时，运动台（1）是控制电极滚轮（7）运动的载体。

10.根据权利要求1所述的单面双电极异形缝焊系统，其特征在于：XY运动控制系统（3）相连的运动台（1），其上装配的T形滚轮轴（8）是通过T形平面上分布的高强度螺钉（9）来实现的。