CN107968148A - 一种半导体制冷片焊接装置及焊接工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种半导体制冷片焊接装置，其包括焊接区以及冷却区，所述焊接区顶部安装有上加热块,冷却区顶部安装有上冷却块；所述焊接区底部正对上加热块安装有可升降的下加热块，冷却区底部正对上冷却块安装有可升降的下冷却块，所述焊接区以及冷却区之间安装有转换工作台，所述转换工作台包括旋转机构以及用于放置半导体制冷片的转盘，所述转盘为框体结构，框体的中空部分的面积不小于下加热块的面积,转盘上设置有用于固定半导体制冷片预成型夹具的定位孔。使用本发明实现的半导体制冷片焊接装置可同时进行晶粒与上陶瓷片以及下陶瓷片的焊接，焊接完成后转盘转向冷却区又可进行双面冷却，提高了生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及制冷片制造设备领域，尤其涉及一种半导体制冷片焊接装置。
背景技术
半导体制冷片是由半导体所组成的一种冷却器件，其由上陶瓷片、晶粒以及下陶瓷片三个主要元件组成。原有半导体制冷片焊接装置如图1所示，其包括焊接区10’以及冷却区20’，焊接区包括安装于线性导轨3’上的可升降的工作台1’，加热块2’固定安装于焊接区顶部并正对工作台1’设置，冷却区20’顶部安装有冷却块4’。该设备的的加工方式为单面焊接：其先把待成型半导体制冷片放置于工作台1’上，而后工作台1’上升，陶瓷片触及加热块2’，完成晶粒与下陶瓷片的焊接，然后翻转待成型半导体制冷片，再将上陶瓷片与晶粒焊接，焊接完成后经由线性导轨3’把工作台1’转移到冷却区20’进行冷却。焊接时，由于工作台与加热块存在约200℃的高温差，使陶瓷片产生热变形，而热变形所产生的应力会施加在晶粒上，容易导致部分晶粒出现裂纹，甚至破裂；同理，单面冷却过程中同样存在温度差，导致部分晶粒破裂，造成致冷器片功能下降，甚至失效。
发明内容
本发明的目的一在于提供一种稳定、高效的半导体制冷片焊接装置。
实现本发明目的的技术方案是：一种半导体制冷片焊接装置，其包括焊接区以及冷却区，所述焊接区顶部安装有上加热块,冷却区顶部安装有上冷却块；所述焊接区底部安装有正对上加热块的下加热块以及用于带动下加热块升降的下加热块升降装置，冷却区底部安装有正对上冷却块的下冷却块以及用于带动下冷却块升降的下冷却块升降装置，所述焊接区以及冷却区之间安装有转换工作台，所述转换工作台包括旋转机构以及用于放置半导体制冷片的转盘，所述转盘为框体结构，框体的中空部分的面积不小于下加热块的面积,转盘上设置有用于固定半导体制冷片预成型夹具的定位孔，所述上加热块、下加热块、上冷却块以及下冷却块分别与温控系统电连接。
进一步地，所述下加热升降装置包括第一升降台，所述第一升降台的升降台板包括两块第一支撑板，两块第一支撑板之间安装有第一弹簧，受焊件触及加热块时可起到缓冲作用，使下加热块的位置可上下调节，进而保证上、下加热块工作的稳定性。
进一步地，所述下冷却升降装置包括第二升降台，所述第二升降台的升降台板包括两块第二支撑板，两块第二支撑板之间安装有第二弹簧，焊件触及冷却块时可起到缓冲作用，使下冷却块的位置可调节，进而保证上、下冷却块工作的稳定性。
进一步地，所述半导体制冷片预成型夹具包括两个纵向相对设置的夹板，两个夹板之间安装有定位销，所述定位销下端部嵌套于半导体制冷片预成型夹具的定位孔内。保证上下两陶瓷片之间，上下两陶瓷片与晶粒之间在焊接过程中不会产生错位。
本发明目的之二在于提供一种半导体制冷片的焊接工艺，其采用发明目的一所述的半导体制冷片焊接装置对上陶瓷片、晶粒以及下陶瓷片进行焊接，包括以下步骤：
1）固定：将上陶瓷片、下陶瓷片和晶粒固定于半导体制冷片预成型夹具内，而后将半导体制冷片预成型夹具放置于转盘上；
2）焊接：启动下加热块升降装置，由下加热块升降装置带动下加热块上升，进而将转盘上的半导体制冷片预成型夹具顶起并与上加热块接触，此时，上、下加热块在温控系统设定的温度下开始焊接作业；
3）换位：焊接作业完成后，下加热块升降装置带动下加热块下降进而带动半导体制冷片预成型夹具下降，并使半导体制冷片预成型夹具仍停留于转盘上，接着旋转机构将转盘以及放置于转盘上的半导体制冷片预成型夹具旋转至冷却区；
4）冷却：换位后，启动下冷却块升降装置，下冷却块升降装置带动下冷却块上升，进而将半导体制冷片预成型夹具顶起并与上冷却块接触，此时上、下冷却块在温控系统设定的温度下开始冷却作业；
5）复位：冷却作业完成后，下冷却块升降装置带动下冷却块下降，并带动半导体制冷片预成型夹具一起下降至转盘上，转盘自动复位，为焊接下一制冷片做好准备。
本发明实现的半导体制冷片焊接装置可同时进行晶粒与上陶瓷片以及下陶瓷片的焊接，焊接完成后转盘转向冷却区又可进行双面冷却，焊接温度及时间的设定由相应的温控系统控制，加热块的上升下降、转盘旋转运动亦由系统控制，实现焊接自动化，提高了生产效率；由于同时焊接以及同时冷却的工艺还使得半导体致冷片在焊接、冷却过程中上下表面基本无温度差，进而避免了陶瓷片所产生的热变形对晶粒所产生的破坏性的影响，提高了成品率。
附图说明
图1为原有半导体制冷片焊接装置的结构示意图；
图2为本发明实施例所述半导体制冷片焊接装置的结构示意图；
图3为本发明实施例所述半导体制冷片预成型夹具与转盘剖视结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明较佳实施例做进一步描述。
如图2和图3所示，一种半导体制冷片焊接装置，其包括焊接区10以及冷却区20，所述焊接区10顶部安装有上加热块1,冷却区20顶部安装有上冷却块3；所述焊接区10底部1安装有正对上加热块1的下加热块2以及用于带动下加热块升降的下加热块升降装置，冷却区20底部安装有正对上冷却块3的下冷却块4以及用于带动下加热块升降的下冷却块升降装置，所述焊接区10以及冷却区20之间安装有转换工作台5，所述转换工作台5包括旋转机构51以及用于放置半导体制冷片的转盘52，所述转盘52为框体结构，框体的中空部分521的面积不小于下加热块的面积,转盘52上设置有用于固定半导体制冷片预成型夹具的定位孔522；所述下加热块升降装置包括第一升降台6，所述第一升降台6的升降台板61包括两块第一支撑板611，两块第一支撑板611之间安装有第一弹簧612；下冷却块升降装置包括第二升降台7，所述第二升降台的升降台板71包括两块第二支撑板711，两块第二支撑板711之间安装有第二弹簧712；所述半导体制冷片预成型夹具60包括两个纵向相对设置的夹板601，两个夹板之间安装有定位销602，所述定位销602下端部嵌套于定位孔522内；所述上加热块1、下加热块2、上冷却块3以及下冷却块4分别与温控系统（未图示）电连接。
其中，升降台、旋转机构、加热块、冷却块结构均为现有技术，在此不再赘述。
利用本实施例所述半导体制冷片焊接装置对上陶瓷片、晶粒以及下陶瓷片进行焊接，包括以下步骤：
1）固定：先将上陶瓷片30、下陶瓷片40和晶粒50固定于半导体制冷片预成型夹具60内，而后将半导体制冷片预成型夹具60放置于转盘52上；
2）焊接：启动第一升降台6，由第一升降台6带动下加热块2上升，进而将转盘52上的半导体制冷片预成型夹具60顶起并与上加热块1接触，此时上、下加热块开始焊接作业；
3）换位：焊接作业完成后，第一升降台6下降带动半导体制冷片预成型夹具60下降并使半导体制冷片预成型夹具仍停留于转盘52上，接着旋转机构51将转盘52以及放置于转盘上的半导体制冷片预成型夹具60旋转至冷却区20；
4）冷却：换位后，第二升降台7上升带动下冷却块4上升，进而将半导体制冷片预成型夹具60顶起并与上冷却块3接触，此时上、下冷却块开始冷却作业；
5）复位：冷却作业完成后，第二升降台7带动下冷却块连同半导体制冷片预成型夹具60一起下降至转盘52上，转盘52自动复位，为焊接下一制冷片做好准备。
本发明所述升降装置结构可以为丝杠升降、升降气缸等机械领域常规升降结构，所述升降台结构可以为简单的单层板状结构，但实施例中的弹簧支撑板组合结构在焊件触及冷却块或加热块时可起到缓冲作用，使下冷却块/加热块的位置可调节，进而保证上、下冷却块/加热块工作的稳定性；所述半导体制冷片预成型夹具亦不限于实施例所示，但实施例的预成型夹具结构可以保证上下两陶瓷片之间，上下两陶瓷片与晶粒之间在焊接过程中不会产生错位。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (6)
1.一种半导体制冷片焊接装置，其包括焊接区以及冷却区，所述焊接区顶部安装有上加热块,冷却区顶部安装有上冷却块，其特征在于：所述焊接区底部正对上加热块安装有下加热块以及用于带动下加热块升降的下加热块升降装置，冷却区底部正对上冷却块安装有下冷却块以及用于带动下冷却块升降的下冷却块升降装置，所述焊接区以及冷却区之间安装有转换工作台，所述转换工作台包括旋转机构以及用于放置半导体制冷片的转盘，所述转盘为框体结构，框体的中空部分的面积不小于下加热块的面积,转盘上设置有用于固定半导体制冷片预成型夹具的定位孔，所述上加热块、下加热块、上冷却块以及下冷却块分别与温控系统电连接。
2.根据权利要求1所述的半导体制冷片焊接装置，其特征在于：所述下加热块升降装置包括第一升降台，所述第一升降台的升降台板包括两块第一支撑板，两块第一支撑板之间安装有第一弹簧。
3.根据权利要求1或2所述的半导体制冷片焊接装置，其特征在于：所述下冷却块升降装置包括第二升降台，所述第二升降台的升降台板包括两块第二支撑板，两块第二支撑板之间安装有第二弹簧。
4.根据权利要求1所述的半导体制冷片焊接装置，其特征在于：所述半导体制冷片预成型夹具包括两个纵向相对设置的夹板，两个夹板之间安装有定位销，所述定位销下端部嵌套于半导体制冷片预成型夹具的定位孔内。
5.一种半导体制冷片的焊接工艺，其特征在于：其采用权利要求1或2或4中任意一项所述的半导体制冷片焊接装置对上陶瓷片、晶粒以及下陶瓷片进行焊接，包括以下步骤：
1）固定：将上陶瓷片、下陶瓷片和晶粒固定于半导体制冷片预成型夹具内，而后将半导体制冷片预成型夹具放置于转盘上；
2）焊接：启动下加热块升降装置，由下加热块升降装置带动下加热块上升，进而将转盘上的半导体制冷片预成型夹具顶起并与上加热块接触，此时，上、下加热块在温控系统设定的温度下开始焊接作业；
3）换位：焊接作业完成后，下加热块升降装置带动下加热块下降进而带动半导体制冷片预成型夹具下降，并使半导体制冷片预成型夹具仍停留于转盘上，接着旋转机构将转盘以及放置于转盘上的半导体制冷片预成型夹具旋转至冷却区；
4）冷却：换位后，启动下冷却块升降装置，下冷却块升降装置带动下冷却块上升，进而将半导体制冷片预成型夹具顶起并与上冷却块接触，此时上、下冷却块在温控系统设定的温度下开始冷却作业；
5）复位：冷却作业完成后，下冷却块升降装置带动下冷却块下降，并带动半导体制冷片预成型夹具一起下降至转盘上，转盘自动复位，为焊接下一制冷片做好准备。
6.根据权利要求5所述的半导体制冷片的焊接工艺，其特征在于：所述下冷却块升降装置包括第二升降台，所述第二升降台的升降台板包括两块第二支撑板，两块第二支撑板之间安装有第二弹簧。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20180427 |
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| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |