CN109530945A - 一种小微结构激光焊接治具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种小微结构激光焊接治具，包括定位工件和吸头工件；其中，定位工件上具有贯穿定位工件厚度，用于对待焊接件定位的定位槽；吸头工件包括可伸入定位槽内的第一端部，第一端部具有激光通孔，用于激光通过激光通孔到达定位槽内并对待焊件进行焊接；吸头工件还包括可与抽气装置相连接的第二端部；吸头工件内部具有吸气通道；吸气通道包括延伸至激光通孔并和激光通孔相连通的第一端口，延伸至第二端部并可与抽气装置相连通的第二端口。本发明提供的小微结构激光焊接治具，能够很好的清理激光焊接产生的烟雾灰尘，避免环境中的芯片器件受到损伤，提高芯片质量。

Description

一种小微结构激光焊接治具

技术领域

本发明涉及小微结构焊接技术领域，特别是涉及一种小微结构激光焊接治具。

背景技术

微型半导体芯片是指毫米量级的器件。微型半导体芯片在生产制造过程中，对环境中的温度、湿度、防静电以及洁净程度等都有非常严格的要求，基本都需要在近似真空的环境中完成。但是在器件通过激光焊接时，会不可避免的产生焊接灰尘，灰尘一旦覆盖在芯片表面，会严重损害芯片的性能，甚至使得芯片报废。

目前，在微型半导体器件焊接环境中尽管也存在抽取环境中的灰尘颗粒的抽气装置，但是效果并不理想。

发明内容

本发明的目的是提供一种小微结构激光焊接治具，解决了微型半导体焊接时产生的烟雾灰尘清理效果不理想的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种小微结构激光焊接治具，包括定位工件和吸头工件；

其中，所述定位工件上具有贯穿所述定位工件厚度，用于对待焊接件定位的定位槽；

所述吸头工件包括可伸入所述定位槽内的第一端部，所述第一端部具有激光通孔，用于激光通过所述激光通孔到达所述定位槽内并对待焊件进行焊接；

所述吸头工件还包括可与抽气装置相连接的第二端部；所述吸头工件内部具有吸气通道；所述吸气通道包括延伸至所述激光通孔并和所述激光通孔相连通的第一端口，延伸至第二端部并可与所述抽气装置相连通的第二端口。

其中，所述吸头工件的第一端部的端面上设置有吸附槽；所述吸气通道还包括延伸至所述吸附槽并和所述吸附槽相连通的第三端口。

其中，所述定位槽的槽壁间距由上槽口到下槽口渐缩；其中，所述下槽口为用于对待焊件定位的槽口。

其中，所述定位槽具有具有倒梯形横截面；槽壁沿所述定位槽深度方向的倾斜角为20度～30度。

其中，所述下槽口的宽度和所述待焊件宽度差不大于0.05mm。

其中，所述吸气通道的第一端口包括多个呈树叉型结构的分支端口，各个所述分支端口沿所述激光通孔侧壁的高度方向依次排布。

其中，所述吸气通道的第一端口和第二端口之间连通的通道为曲线型气流通道。

其中，所述吸气通道的第一端口和第二端口之间连通的通道为直线型气流通道

其中，所述吸气通道的直径不大于0.9mm。

本发明所提供的小微结构激光焊接治具，在对待焊件进行焊接时，配合吸头工件和定位工件共同使用，定位工件对待焊件进行定位，而吸头工件上具有激光通孔，激光通过该激光通孔照射至待焊件；那么，激光对待焊件进行焊接时，产生的烟雾灰尘是通过该激光通孔排出至环境中的；而该激光通孔和吸头工件内部的吸气通道第一端口相连通，且吸气通道的第二端口可以和抽气装置相连接，抽气装置即可通过对吸气通道抽气，将激光通孔中的烟雾灰尘吸出，避免了烟雾灰尘对环境中的芯片制备产生污染，影响芯片质量。

因此，本发明提供的小微结构激光焊接治具，能够很好的清理激光焊接产生的烟雾灰尘，避免环境中的芯片器件受到损伤，提高芯片质量。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所提供的小微结构激光焊接治具的爆炸结构示意图；

图2为本发明实施例提供的吸头工件的透视结构示意图；

图3为本发明实施例提供的吸附工件和待焊件的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的定位工件的透视结构示意图；

图5为本发明另一实施例提供的吸头工件的透视结构示意图；

图6为本发明另一实施例提供的吸头工件的透视结构示意图。

具体实施方式

微型半导体芯片是指毫米量级的器件。在微型半导体制造过程中，需要在近似真空的环境中完成，在环境中配备有抽气装置，该抽气装置可以将环境中的灰尘颗粒等吸走，避免灰尘颗粒对损害芯片性能。

但是对于微型半导体制造的环境而言，往往是一个非常大的封闭室。尽管抽气装置能够吸走环境中绝大部分的灰尘和颗粒，但是封闭室体积较大，而芯片在制造过程中需要进行激光焊接操作，不可避免的会产生烟雾颗粒，一旦抽气装置不能够及时的将该烟雾颗粒吸走，将会严重影响周围芯片或设备，对周围芯片或设备的性能产生不可逆的损伤。

为此本发明中提供了一种小微结构激光焊接治具，能够在芯片制造过程中，进行激光焊接操作时，及时的吸走焊接产生的烟雾颗粒，保证周围器件或设备的安全性。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，图1为本发明实施例所提供的小微结构激光焊接治具的爆炸结构示意图，该治具可以包括：

定位工件2和吸头工件1；

其中，定位工件2上具有贯穿定位工件厚度，用于对待焊接件定位的定位槽21；

吸头工件1包括可伸入定位槽21内的第一端部11，第一端部11具有激光通孔12，用于激光通过激光通孔12到达定位槽21内并对待焊件3进行焊接；

吸头工件1还包括可与抽气装置相连接的第二端部13；吸头工件1内部具有吸气通道；吸气通道的第一端口延伸至激光通孔12并和激光通孔12相连通，第二端口延伸至第二端部12并可与抽气装置相连通。

具体地，如图1所示，定位工件2具有和待焊件3形状相配合的定位槽21，可以将定位工件2贴合在待焊工件4上，且定位槽21的位置对应于需要焊接待焊件3的位置，再将待焊件3放入定位槽21内，并贴合至待焊工件4需要焊接的位置；再将吸头工件1的第一端部11伸入至定位槽21内，并和待焊件3相贴合。由图1可知，在第一端部11的两侧具有两个激光通孔12，激光可通过该激光通孔12直达待焊件3两端的表面，使得激光对待焊件3的两端进行焊接，且焊接产生的烟雾灰尘先在激光通孔12内聚拢后，才能够向外扩散。

当然，本实施例中待焊件3需要焊接的位置在待焊件3的两端，激光通孔12也相应地设置在第一端部11的两侧，如果待焊件3需要焊接其他部位，激光通孔12的位置以及数量都应当做适应性的调整。

如图2所示，图2为本发明实施例提供的吸头工件的透视结构示意图。该吸头工件1的内部具有吸气通道141，该吸气通道141的第一端口和激光通孔12的侧壁相连通，第二端口延伸至吸头工件1的第二端部13，而吸头工件1的第二端部13可以和抽气装置相连通。当激光焊接待焊件3产生烟雾灰尘在激光通孔12中聚拢时，抽气装置通过吸头工件1的第二端部13对吸气通道141内吸气，气流就从激光通孔12内经过第一端口向吸气通道141内流动，那么激光通孔12内的烟雾颗粒也就随着气流流入吸气通道141内，最终从第二端部13被抽气装置吸走，使得焊接时产生的烟雾颗粒能够被及时的清理干净，避免烟雾颗粒扩散，并对其他芯片或设备产生损害。

本发明中所提供的治具，通过定位工件2将待焊件3进行定位，再采用吸头工件1的激光通孔12将焊接产生的烟雾灰尘聚拢，在一定程度上限制烟雾灰尘的扩散；最终利用抽气装置通过吸气通道14将聚拢的灰尘烟雾吸走，使得焊接所产生的烟雾灰尘能够在产生之后，扩散之前及时的被清理干净，避免烟雾灰尘在环境中扩散，对环境中的器件或设备产生损害。

基于上述实施例，在本发明的另一具体实施例中，如图2和图3所示，图3为本发明实施例提供的吸附工件和待焊件的结构示意图，还可以进一步地包括：

吸头工件1的第一端部11的端面上设置有吸附槽15；吸气通道14还包括延伸至吸附槽15并和吸附槽15相连通的第三端口。

需要说明的是，本发明中所针对的待焊件3一般都是体积质量均较小的工件。那么在对待焊件3放置于定位工件2的定位槽21中之前，结合图2和图3所示，可以将吸头工件1的第一端部11的端面贴合在待焊件3表面，那么吸附槽15的槽口即可被待焊件3覆盖，而该吸附槽15由通过第三端口和吸气通道141相连通，再通过抽气装置在吸气通道141的第二端口吸气抽真空，即可将吸附槽15内的空气吸走，使得吸附槽15内处于近似真空的状态，进而使得待焊件3能够被吸头工件1吸起，再通过吸头工件1将待焊件3转移放置于定位工件2的定位槽21内。

相对于现有技术中，将待焊件2放置在定位槽21中的方式往往是采用镊子将待焊件3夹起后转移放置定位槽21中，但是镊子往往容易划伤待焊件3的表面。如果定位槽21相对同于待焊件3过大，则会导致定位精度降低；因此，定位槽21只能是略大于待焊件，那么将镊子和待焊件3一起伸入定位槽21内，操作难度较大。而采用本实施例的吸头工件1先将待焊件3吸附起来后随着吸头工件1伸入至定位槽21内，吸头工件1的第一端部11仅仅从待焊件3的一个表面吸附待焊件3，并不向待焊件3外周部延伸，进而减小了转移待焊件3并放置于定位槽21中的操作难度，且不存在刮伤待焊件3的问题。

基于上述实施例，在本发明的另一具体实施例中，还可以进一步地包括：

定位槽21的槽壁间距由上槽口22到下槽口23渐缩；其中，下槽口23为用于对待焊件3定位的槽口。

如图4所示，图4为本发明实施例提供的定位工件的透视结构示意图，定位槽21贯穿定位工件2的厚度，定位槽21就存在上槽口22和下槽口23两个槽口，当定位工件2贴合待焊工件4时，和待焊工件4相贴合的槽口即为下槽口23；在将待焊件3放入定位槽21中时，是将待焊件3由上槽口22放入最终到达下槽口23。

如果上槽口22的轮廓大小和待焊件3轮廓相同，则待焊件3难以放入定位槽21内，使得焊接操作难度增大；如果下槽口23的轮廓大小大于待焊件3的轮廓大小，则使得待焊件3存在较大的可移动空间，使得定位工件2对待焊件3的定位效果差。

因此，本实施例中将定位槽21设置成有上槽口22到下槽口23的槽壁间距逐渐减小的结构，使得定位槽21既能够满足上槽口22的轮廓大小大于待焊件3的轮廓大小，而下槽口23的轮廓大小又不至于相对待焊件3的轮廓大小过大。

可选地，在本发明的另一具体实施例中，下槽口23的宽度和待焊件3宽度差不大于0.05mm。

具体地，因为定位槽21是在一个面内限定待焊件3的位置，图4中可以视为从水平面内限定待焊件3的位置，那么，就要求下槽口23的长度和待焊件3的长度差不大于0.05mm，同时，下槽口23的宽度和待焊件3的宽度不大于0.05mm。

下槽口23的宽度和待焊件3宽度的差值不小于0.05mm，即可将定位工件2对待焊件3的定位精度提高至0.05mm。相对于常规定位工件2的上槽口22和下槽口23大小相同的定位槽21而言，本实施例能够在很大程度上提高定位精度，从而提高焊接效果。

可选地，在本发明的另一具体实施例中，还可以进一步地包括：

定位槽21具有倒梯形横截面；槽壁沿定位槽21深度方向的倾斜角为20度～30度。

具体地，定位槽21的深度方向即为定位工件2的厚度方向也即是定位槽21的延伸方向。定位槽21的槽壁和定位槽21的深度方向为10度～20度，具体地可以是20度、22度、23度、25度、27度、28度、30度。

基于上述任意实施例，在本发明的另一具体实施例中，还可以包括：

吸气通道141在激光通孔12的第一端口包括多个呈树叉型结构的分支端口，各个分支端口沿激光通孔12侧壁的高度方向依次排布。

具体地，在实际焊接过程中产生的烟雾灰尘会沿着激光通孔12贴合待焊件3的下端向上端扩散，为了避免只在激光通孔13靠近下端的侧壁上设置吸气通道141的端口，存在烟雾不能完全吸收干净的问题，可以沿激光通孔12的侧壁由下至上设置多个吸气通道141的端口。

为了加工方便，可以将多个分支端口在吸头工件1内部汇聚于同一吸气通道，避免在吸头工件1内部加工多个吸气通道141。

可选地，在本发明的另一具体实施例中，如图5所示，图5为本发明另一实施例提供的吸头工件的透视结构示意图，还可以包括：

吸气通道的第一端口和第二端口之间连通的通道为曲线型气流通道142。

图5中的吸气通道的第二端口至第一端口为曲线型的气流通道142，更符合气流的流动规律，能够在一定程度上减小气体在吸气通道14内的流动阻力，更有利于对激光通孔13内的烟雾灰尘进行清理；而吸附槽是位于第二端口的正下方，可以直接采用直线型的通道。

当然，曲线型吸气通道142的加工难度更大，本发明中也并不排除如图2所示的直线弯折型的吸气通道141。

考虑到图5中的曲线型的吸气通道142在实际加工中难度较大，在本发明的另一具体实施例中，如图6所示，图6为本发明另一实施例提供的吸头工件透视图，具体还可以包括：

所述吸气通道的第一端口和第二端口之间通过直线型吸气通道连通。

图6中吸气通道的第一端口和第二端口之间通过直线型吸气通道直143接连通，相对于图2中的吸气通道141而言，不存在拐角，在一定程度上减小气流阻力，且相对于图5中的曲线型吸气通道142而言，减小了加工难度。

可选地，在本发明的另一具体实施例中，还可以包括：

吸气通道的直径不大于0.9mm。

在实际操作过程中，可以采用0.8mm左右的吸气通道141，吸气通道141的内径过粗会影响吸收烟雾灰尘的效果，过细则会加大吸头工件1的加工难度。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

Claims (9)

1.一种小微结构激光焊接治具，其特征在于，包括定位工件和吸头工件；

其中，所述定位工件上具有贯穿所述定位工件厚度，用于对待焊接件定位的定位槽；

所述吸头工件包括可伸入所述定位槽内的第一端部，所述第一端部具有激光通孔，用于激光通过所述激光通孔到达所述定位槽内并对待焊件进行焊接；

所述吸头工件还包括可与抽气装置相连接的第二端部；所述吸头工件内部具有吸气通道；所述吸气通道包括延伸至所述激光通孔并和所述激光通孔相连通的第一端口，延伸至第二端部并可与所述抽气装置相连通的第二端口。

2.如权利要求1所述的小微结构激光焊接治具，其特征在于，所述吸头工件的第一端部的端面上设置有吸附槽；所述吸气通道还包括延伸至所述吸附槽并和所述吸附槽相连通的第三端口。

3.如权利要求1所述的小微结构激光焊接治具，其特征在于，所述定位槽的槽壁间距由上槽口到下槽口渐缩；其中，所述下槽口为用于对待焊件定位的槽口。

4.如权利要求3所述的小微结构激光焊接治具，其特征在于，所述定位槽具有倒梯形横截面；所述定位槽的槽壁沿所述定位槽深度方向的倾斜角为20度～30度。

5.如权利要求3所述的小微结构激光焊接治具，其特征在于，所述下槽口的宽度和所述待焊件宽度差不大于0.05mm。

6.如权利要求1至5任一项所述的小微结构激光焊接治具，其特征在于，所述吸气通道的第一端口包括多个呈树叉型结构的分支端口，各个所述分支端口沿所述激光通孔侧壁的高度方向依次排布。

7.如权利要求6所述的小微结构激光焊接治具，其特征在于，所述吸气通道的第一端口和第二端口之间连通的通道为曲线型气流通道。

8.如权利要求6所述的小微结构激光焊接治具，其特征在于，所述吸气通道的第一端口和第二端口之间连通的通道为直线型气流通道。

9.如权利要求6所述的小微结构激光焊接治具，其特征在于，所述吸气通道的直径不大于0.9mm。