CN110416400B - 一种用于半导体致冷器的组装设备和组装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及半导体致冷器技术领域，公开了一种用于半导体致冷器的组装设备和组装方法，用于将N型晶粒与P型晶粒交错布置，包括晶粒定位组件，所述晶粒定位组件包括：装架垫板；装架中模，其固定安装于装架垫板上表面，所述装架中模上固设有用于放置N型晶粒或P型晶粒的限位通孔；装架引导板，其固设于装架中模上表面，所述装架引导板上设有将N型晶粒或P型晶粒引导至限位通孔内的晶粒引导孔；所述晶粒定位组件使N型晶粒和P型晶粒分别进入限位通孔，且N型晶粒和P型晶粒在限位通孔内交错排列，提高了组装效率，提升了品质稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及半导体致冷器技术领域，具体涉及一种用于半导体致冷器的组装设备和组装方法。
背景技术
半导体致冷器是利用半导体材料的珀尔帖效应制成的，珀尔帖效应是指当直流电流通过两种半导体材料组成的电偶时，其一端吸热，一端放热的现象。
重掺杂的N型晶粒和P型晶粒用作生产半导体致冷器的材料，半导体致冷器包括P型晶粒和N型晶粒对，它们通过电极连在一起，并且夹在上陶瓷和下陶瓷之间。
现有技术中生产半导体致冷器时，多采用手工组装模式，利用人工对半导体晶粒、陶瓷等部件完成装配，效率低下，另外由于N型晶粒、P型晶粒两者外观一致，装配时易产生混料、误操作等问题，导致产品报废。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种用于半导体致冷器的组装设备和组装方发，通过装架引导板将N型晶粒和P型晶粒交错排列在限位通孔内，避免手工组装时将两种晶粒混淆，提高了装配效率，提升了产品质量。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种用于半导体致冷器的组装设备，用于将N型晶粒与P型晶粒交错布置，包括晶粒定位组件，所述晶粒定位组件包括：
装架垫板；
装架中模，其固定安装于装架垫板上表面，所述装架中模上固设有用于放置N型晶粒或P型晶粒的限位通孔；
装架引导板，其固设于装架中模上表面，所述装架引导板上设有将N型晶粒或P型晶粒引导至限位通孔内的晶粒引导孔；
所述晶粒定位组件使N型晶粒和P型晶粒分别进入限位通孔，且N型晶粒和P型晶粒在限位通孔内交错排列。
进一步地，所述装架引导板包括具有N型晶粒引导孔的N型装架引导板和具有P型晶粒引导孔的P型装架引导板，所述晶粒定位组件通过将N型晶粒通过N型晶粒引导孔进入限位通孔、P型晶粒通过P型晶粒引导孔进入限位通孔，使N型晶粒和P型晶粒在限位通孔内交错排列。
进一步地，所述组装设备还包括振动机、与振动机固定连接的工作台以及与振动机信号连接的控制单元，所述工作台上表面固设有凹槽，所述装架垫板固设于凹槽内。
进一步地，所述装架垫板上固设有定位销，所述装架中模、N型装架引导板以及P型装架引导板上设有通过与定位销配合进行定位的销轴定位孔。
进一步地，所述组装设备还包括钎焊上模，所述钎焊上模包括上模本体，所述钎焊上模上设有用于放置上陶瓷的上模通孔，所述钎焊上模一侧固设有用于限位上陶瓷的模具压板。
进一步地，所述组装设备还包括钎焊下模，所述钎焊下模包括下模本体，所述下模本体上设有用于放置下陶瓷的陶瓷安置槽。
一种用于半导体致冷器的组装方法，包括以下步骤：
步骤一：将N型晶粒引导板安装到装架中模上，开启振动机并将N型晶粒通过N型晶粒引导孔振动至装架中模的限位通孔中；
步骤二：拆下N型晶粒引导板，将P型晶粒引导板安装到装架中模上，开启振动机并将P型晶粒通过P型晶粒引导孔振动至限位通孔中且与N型晶粒交错的位置；
步骤三：拆下P型晶粒引导板，保持装架垫板与装架中模的连接，在装架中模远离装架垫板的一面与钎焊下模合模；
步骤四：倒置装架垫板、装架中模以及钎焊下模的组合体，拆除装架垫板和装架中模，N型晶粒和P型晶粒交错排布在下陶瓷上；
步骤五：放置上陶瓷到上模通孔内，将钎焊上模和钎焊下模合模。
进一步地，步骤二中将P型晶粒通过P型晶粒引导孔振动至限位通孔中后，P型晶粒与N型晶粒交错排列在不同的限位通孔中。
进一步地，将钎焊上模与钎焊下模合模时，使所有N型晶粒和P型晶粒的一端与上陶瓷相接触，且另一端与下陶瓷相接触。
进一步地，钎焊下模与装架中模合模前，在下陶瓷靠近晶粒一侧涂抹焊膏；钎焊上模与钎焊下模合模前，在上陶瓷靠近晶粒一侧涂抹焊膏。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果是：
1.将N型装架引导板和P型装架引导板分别安装到装架中模上表面，能够使N型晶粒通过晶粒引导孔进入限位通孔、P型晶粒通过P型晶粒引导孔进入限位通孔，且N型晶粒和P型晶粒在不同的限位通孔内交错排列。
2.通过在上陶瓷、下陶瓷靠近N型晶粒和P型晶粒一侧涂抹焊膏，能够使晶粒与陶瓷合模时保持晶粒的位置，避免晶粒脱离原有位置，提高了产品品质，提升了生产效率。
3.在装架垫板上固设定位销，装架中模、P型装架引导板、N型装架引导板上具有销轴定位孔，通过销轴定位孔与定位销的配合，能够保持振动过程中，N型装架引导板上的N型晶粒引导孔与装架中模上N型晶粒的位置相对应，P型装架引导板上的P型晶粒引导孔与装架中模上P型晶粒的位置相对应，且不会因为振动使定位脱离，保证了产品的品质，提高了生产效率。
附图说明
图1为本发明的爆炸图；
图2为本发明钎焊下模的结构示意图；
图3为本发明钎焊上模的结构示意图；
图4为本发明装架中模的结构示意图；
图5为图4中A处的放大图；
图6为本发明N型装架引导板的结构示意图；
图7为图6中B处的放大图；
图8为本发明P型装架引导板的结构示意图；
图9为图8中C处的放大图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的一种优选实施方式作详细的说明。
半导体致冷器是利用半导体材料的珀尔帖效应制成的，珀尔帖效应，是指当直流电流通过两种半导体材料组成的电偶时，其一端吸热，一端放热的现象。
重掺杂的N型晶粒和P型晶粒用作生产半导体致冷器的材料，半导体致冷器包括P型晶粒和N型晶粒对，它们通过电极连在一起，并且夹在上陶瓷和下陶瓷之间。
如图1所示，一种用于半导体致冷器的组装设备，用于将N型晶粒与P型晶粒交错布置，包括晶粒定位组件，所述晶粒定位组件包括：
装架垫板40；
装架中模50，其固定安装于装架垫板上表面，所述装架中模上固设有用于放置N型晶粒或P型晶粒的限位通孔51；
装架引导板60，其固设于装架中模上表面，所述装架引导板上设有将N型晶粒或P型晶粒引导至限位通孔内的晶粒引导孔；
所述晶粒定位组件使N型晶粒和P型晶粒分别进入限位通孔，且N型晶粒和P型晶粒在限位通孔内交错排列。
如图1所示，所述装架引导板包括具有N型晶粒引导孔62的N型装架引导板61和具有P型晶粒引导孔64的P型装架引导板63，所述晶粒定位组件通过将N型晶粒通过N型晶粒引导孔进入限位通孔、P型晶粒通过P型晶粒引导孔进入限位通孔，使N型晶粒和P型晶粒在限位通孔内交错排列，实际生产中，N型晶粒和P型晶粒的外观往往相同，容易混淆N型晶粒和P型晶粒，该发明先将N型装架引导板安装到装架中模上，将N型晶粒通过振动的方式引导至装架中模中N型晶粒对应位置，拆除N型装架引导板后，再将P型装架引导板安装到装架中模上，将P型晶粒通过振动的方式引导至装架中模中P型晶粒对应位置，晶粒振动过程中可以使用毛刷刷动晶粒，加速晶粒通过引导孔进入限位通孔的速度，两次振动后，N型晶粒和P型晶粒依次进入装架中模限位通孔的相应位置，避免手工组装时因为难以辨认N型晶粒、P型晶粒将两者弄混导致的产品报废问题，提高了装配效率，提升了产品质量；
所述N型晶粒引导板上设有至少一组N型晶粒引导孔，所述P型晶粒引导孔上设有至少一组P型晶粒引导孔，本实施例中，所述N型晶粒引导孔、P型晶粒引导孔共有4组，每组18个孔，所述装架中模上设有至少一组限位通孔，所述一组N型晶粒引导孔的数量与一组P型晶粒引导孔的数量之和等于一组限位通孔的数量，本实施例中，所述限位通孔共有4组，每组36个孔，且N型晶粒引导板、P型晶粒引导板、装架中模的尺寸完全相同，N型晶粒引导板上的N型晶粒引导孔和P型晶粒引导板上的P型晶粒引导孔位置错开，所述N型晶粒引导孔对应的限位通孔与P型晶粒引导孔对应的限位通孔在装架中模上交错排列。
如图1所示，所述组装设备还包括振动机20、与振动机固定连接的工作台30以及与振动机信号连接的控制单元10，所述工作台上表面固设有凹槽31，所述装架垫板固设于凹槽内，将装架垫板、装架中模、N型晶粒引导板或P型晶粒引导板组装到一起放到凹槽内，避免振动时晶粒脱离工作台，散落到车间地面上，提高了物料使用率，降低了生产浪费，提高了生产效率，所述控制单元用于控制振动机的振动开关、振动频率、振动功率等参数。
如图1所示，所述装架垫板上固设有定位销41，所述装架中模、N型装架引导板以及P型装架引导板上设有通过与定位销配合进行定位的销轴定位孔52，所述装架中模、N型装架引导板以及P型装架引导板通过销轴定位孔与定位销的配合可以使N型晶粒通过N型晶粒引导孔、P型晶粒通过P型晶粒引导孔进入限位通孔，且N型晶粒和P型晶粒在不同的限位通孔内交错排列，所述N型晶粒引导板、P型晶粒引导板、装架中模通过销轴定位孔与定位销的配合进行定位，避免振动对组装定位的影响，定位方便，精度高，拆装速度快。
如图1所示，所述组装设备还包括钎焊上模，所述钎焊上模包括上模本体71，所述钎焊上模上设有用于放置上陶瓷的上模通孔73，所述钎焊上模一侧固设有用于限位上陶瓷的模具压板72。
如图1所示，所述组装设备还包括钎焊下模，所述钎焊下模包括下模本体74，所述下模本体上设有用于放置下陶瓷的陶瓷安置槽75。
一种用于半导体致冷器的组装方法，包括以下步骤：
步骤一：将N型晶粒引导板安装到装架中模上，开启振动机并将N型晶粒通过N型晶粒引导孔振动至装架中模的限位通孔中；
步骤二：拆下N型晶粒引导板，将P型晶粒引导板安装到装架中模上，开启振动机并将P型晶粒通过P型晶粒引导孔振动至限位通孔中且与N型晶粒交错的位置；具体地，步骤二中将P型晶粒通过P型晶粒引导孔振动至限位通孔中后，P型晶粒与N型晶粒交错排列在不同的限位通孔中；
步骤三：拆下P型晶粒引导板，保持装架垫板与装架中模的连接，使装架中模远离装架垫板的一面与钎焊下模合模；
步骤四：倒置装架垫板、装架中模以及钎焊下模的组合体，拆除装架垫板和装架中模，N型晶粒和P型晶粒交错排布在下陶瓷上；
步骤五：放置上陶瓷到上模通孔内，将钎焊上模和钎焊下模合模。
具体地，钎焊下模与装架中模合模前，在下陶瓷靠近晶粒一侧涂抹焊膏；钎焊上模与钎焊下模合模前，在上陶瓷靠近晶粒一侧涂抹焊膏，焊膏对半导体晶粒有粘结作用，避免合模时晶粒脱离定位，提升了组装效率。
具体地，将钎焊上模与钎焊下模合模时，使所有N型晶粒和P型晶粒的一端与上陶瓷相接触，且另一端与下陶瓷相接触。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为了清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (5)
1.一种用于半导体致冷器的组装方法，用于将N型晶粒与P型晶粒交错布置，其特征在于，组装方法所采用的组装设备包括晶粒定位组件，所述晶粒定位组件包括：
装架垫板（40）；
装架中模（50），其固定安装于装架垫板上表面，所述装架中模上固设有用于放置N型晶粒或P型晶粒的限位通孔（51）；
装架引导板（60），其固设于装架中模上表面，所述装架引导板上设有将N型晶粒或P型晶粒引导至限位通孔内的晶粒引导孔；
所述晶粒定位组件使N型晶粒和P型晶粒分别进入限位通孔，且N型晶粒和P型晶粒在限位通孔内交错排列；
所述组装设备还包括钎焊上模，所述钎焊上模包括上模本体（71），所述钎焊上模上设有用于放置上陶瓷的上模通孔（73），所述钎焊上模一侧固设有用于限位上陶瓷的模具压板（72）；
所述组装设备还包括钎焊下模，所述钎焊下模包括下模本体（74），所述下模本体上设有用于放置下陶瓷的陶瓷安置槽（75）；
组装方法，包括以下步骤：
步骤一：将N型晶粒引导板安装到装架中模上，开启振动机并将N型晶粒通过N型晶粒引导孔振动至装架中模的限位通孔中；
步骤二：拆下N型晶粒引导板，将P型晶粒引导板安装到装架中模上，开启振动机并将P型晶粒通过P型晶粒引导孔振动至限位通孔中且与N型晶粒交错的位置；
步骤三：拆下P型晶粒引导板，保持装架垫板与装架中模的连接，在装架中模远离装架垫板的一面与钎焊下模合模；
步骤四：倒置装架垫板、装架中模以及钎焊下模的组合体，拆除装架垫板和装架中模，N型晶粒和P型晶粒交错排布在下陶瓷上；
步骤五：放置上陶瓷到上模通孔内，将钎焊上模和钎焊下模合模；
将钎焊上模与钎焊下模合模时，使所有N型晶粒和P型晶粒的一端与上陶瓷相接触，且另一端与下陶瓷相接触；
钎焊下模与装架中模合模前，在下陶瓷靠近晶粒一侧涂抹焊膏；钎焊上模与钎焊下模合模前，在上陶瓷靠近晶粒一侧涂抹焊膏。
2.根据权利要求1所述的用于半导体致冷器的组装方法，其特征在于：所述装架引导板包括具有N型晶粒引导孔（62）的N型装架引导板（61）和具有P型晶粒引导孔（64）的P型装架引导板（63），所述晶粒定位组件通过将N型晶粒通过N型晶粒引导孔进入限位通孔、P型晶粒通过P型晶粒引导孔进入限位通孔，使N型晶粒和P型晶粒在限位通孔内交错排列。
3.根据权利要求1所述的用于半导体致冷器的组装方法，其特征在于：所述组装设备还包括振动机（20）、与振动机固定连接的工作台（30）以及与振动机信号连接的控制单元（10），所述工作台上表面固设有凹槽（31），所述装架垫板固设于凹槽内。
4.根据权利要求2所述的用于半导体致冷器的组装方法，其特征在于：所述装架垫板上固设有定位销（41），所述装架中模、N型装架引导板以及P型装架引导板上设有通过与定位销配合进行定位的销轴定位孔（52）。
5.根据权利要求1所述的用于半导体致冷器的组装方法，其特征在于：步骤二中将P型晶粒通过P型晶粒引导孔振动至限位通孔中后，P型晶粒与N型晶粒交错排列在不同的限位通孔中。
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