CN110802293A - 半导体器件焊接定位装置及半导体器件焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种半导体器件焊接定位装置及半导体器件焊接方法，该半导体器件焊接定位装置包括：金属载板，用于承载电路板；限位组件，可拆卸地安装至金属载板；限位组件包括具有限位通孔的金属限位板、设置在金属限位板远离金属载板一侧的金属间隔件；金属压板，可拆卸地连接到金属载板，并承载于金属间隔件；其中，金属载板具有对电路板、限位组件和金属压板进行定位的定位机构；焊接时，电路板被放置在金属载板和金属限位板之间，半导体器件放置在限位通孔内而被限位通孔水平限位，半导体器件与金属压板相抵接而被金属压板垂直限位。该半导体器件焊接定位装置可重复循环使用，且能同时在水平和垂直方向上对半导体器件进行限位，定位精度高。

Description

半导体器件焊接定位装置及半导体器件焊接方法

技术领域

本发明涉及一种半导体器件焊接定位装置及采用该焊接定位装置的半导体器件焊接方法。

背景技术

贴片型半导体器件通常以回流焊接工艺焊接到电路板上，因回流焊时焊料会熔化，焊接过程中半导体器件相对于电路板易产生偏移，进而导致品质缺陷。例如，若电路板上的LED发光器件偏离正确位置，则LED光源的光照效果会发生劣化。因此，现有技术中通常在电路板上设置半导体器件的限位结构，以阻止焊接时半导体器件发生偏移。

例如，中国专利申请CN201110451918.4公开了一种发光二极管灯条，包括发光二极管封装结构及承载该发光二极管封装结构的电路板，该发光二极管封装结构上设有引脚，该电路板上设有焊接层，引脚包括水平凸块，焊接层包括若干间隔的焊垫，相邻两焊垫内侧涂有锡膏，水平凸块抵靠于两焊垫之间并与锡膏接触，从而避免发光二极管在后续操作中产生歪斜或偏移。

中国专利申请CN201520400756.5公开了一种减少回流焊元件偏移的焊盘结构，包括一PCB板材，PCB板材的表面均匀地设有数个印丝圈，位于印丝圈内的PCB板材上设有一形状与LED背部的LED焊盘相对应的PCB焊盘，PCB焊盘由两个面积不同的大小焊盘组成，大小焊盘上分别开设有第一、第二开孔，开孔中均镂空无铜，第一、第二开孔在PCB焊盘上的位置分别与LED焊盘上的左右两个镂空孔的位置对应，且开孔孔径也分别与LED焊盘上的左右两个镂空孔的孔径相同。

上述的现有技术中，设置在电路板上的器件限位结构虽然能够防止半导体器件在水平方向(平行于电路板方向)的偏移，但不能在垂直方向(垂直于电路板方向)上对半导体器件进行限位，无法解决焊接后多个半导体器件之间存在高度差的问题。

中国专利申请CN201110461329.4公开了一种LED焊接工艺方法，包括以下步骤：(1)设置一第一绝缘导热胶于一罩体的一罩体底部上；(2)将一铜箔线路层设置于一第二绝缘导热胶上；(3)将设有该铜箔线路层的该第二绝缘导热胶贴附至设有该第一绝缘导热胶的该罩体底部上；(4)将一限位带设置于铜箔线路层上，其中，该限位带具有多个限位孔，且铜箔线路层的多个焊接点上已预设置焊锡；(5)将多个LED元件分别置入该多个限位孔内，将一下压治具置于该多个LED元件上，并通过该下压治具下压LED元件；以及(6)加热该罩体，以熔融预设置于该多个焊接点上的焊锡，使得该多个LED元件被焊接于铜箔线路层上。

该专利申请中通过限位带上的限位孔对LED元件进行水平限位，下压治具对LED元件进行垂直限位，但存在焊接工艺流程复杂、成本高的缺陷。特别地，下压治具的作用力全部施加到LED元件上，时极易导致LED元件损坏。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种半导体器件焊接定位装置，其能够在焊接过程中对半导体器件进行水平及垂直限位，并可有效预防半导体器件因外部压力而损坏。

本发明的第二目的是提供一种半导体器件焊接方法，其利用上述半导体器件焊接定位装置对半导体器件进行焊接定位，具有焊接定位精度高、工艺成本低的优点。

为了实现上述的第一目的，本发明的第一方面提供了一种半导体器件焊接定位装置，用于在将半导体器件焊接至电路板时对半导体器件进行定位；该半导体器件焊接定位装置包括：

金属载板，用于承载电路板；

限位组件，可拆卸地安装至金属载板；该限位组件包括金属限位板和金属间隔件，金属限位板具有限位通孔，金属间隔件设置在金属限位板远离金属载板的一侧；

金属压板，可拆卸地连接到金属载板，并承载于金属间隔件；

其中，金属载板具有对电路板、限位组件和金属压板进行定位的定位机构；焊接时，电路板被放置在金属载板和金属限位板之间，半导体器件被放置在限位通孔内而被限位通孔水平限位，半导体器件与金属压板相抵接而被金属压板垂直限位。

上述技术方案中，利用金属限位板和金属压板分别对半导体器件进行水平限位和垂直限位，具有定位精度高的优点；金属压板承载于金属间隔件，可显著降低金属压板对半导体器件的压力，有效预防半导体器件因外部压力而损坏。

根据本发明的一种具体实施方式，金属载板具有用于放置电路板的凹陷区域，凹陷区域的底面形成有贯穿金属载板的贯孔。

本发明的一些具体实施例中，金属间隔件可拆卸地设置在金属限位板上；在另外一些具体实施例中，金属间隔件与金属限位板固定连接，例如金属间隔件焊接到金属限位板或与金属限位板形成为一体。

根据本发明的一种具体实施方式，限位通孔包括限位区域和形成在限位区域边缘的气流区域，限位区域用于对半导体器件进行水平限位，气流区域用于供气流经过，以促进回流焊时热气流与焊料形成良好接触，且焊料产生的气体能顺利排出，进而提高焊接效率且减少焊接孔洞。

优选的，限位区域为方形通孔，气流区域为设置在方形通孔角部的弧形通孔；更优选的，方形通孔的四个角部均设置有弧形通孔。其中，方形通孔可更好地对半导体器件进行精确的水平定位，弧形通孔设置在方形通孔的角部，可降低方形通孔角部的热应力，进而减少金属限位板在回流焊时的形变。

作为本发明的一种优选实施方式，金属间隔件形成为使得金属限位板和金属压板之间具有与限位通孔连通的气流间隙。

作为本发明的另一优选实施方式，金属压板上对应于所述限位通孔的位置具有气流通孔。

上述技术方案中，金属限位板和金属压板之间的气流间隙、金属压板上的气流通孔均提供了在回流焊时热气流经由限位通孔与焊料直接接触的流动途径，确保在半导体器件准确定位的基础上，不影响回流焊接工艺的正常进行。

为了实现上述的第二目的，本发明的第二方面提供了一种半导体器件焊接方法，用于将半导体器件焊接到电路板上，包括如下步骤：

⑴在电路板的器件焊盘上涂覆焊料；

⑵将涂覆焊料后的电路板和待焊接的半导体器件放置到如上所述的半导体器件焊接定位装置中，以限定半导体器件和电路板的相对位置；

⑶过回流焊。

本发明的半导体器件焊接方法，以上述的半导体器件焊接定位装置同时对半导体进行水平及垂直限位，具有焊接定位精度高优点，且可有效预防焊接过程中半导体器件因压力而损坏之情形。另外，该焊接定位装置可循环使用，有效降低焊接工艺成本。

根据本发明半导体器件焊接方法的一种具体实施方式，步骤⑴中以丝网印刷工艺在电路板的器件焊盘上涂覆焊料。

根据本发明半导体器件焊接方法的一种具体实施方式，步骤⑵包括：

①将涂覆焊料后的电路板放置到金属载板上；

②在金属载板和电路板上放置限位组件，然后将半导体器件放置到限位通孔内；或者，先在金属载板和电路板上放置金属限位板，然后将半导体器件放置到限位通孔内，再在金属限位板上放置金属间隔件；

③在金属间隔件上放置金属压板，并使限位组件和金属压板与金属载板相对固定。

本发明的半导体器件焊接方法特别适用于具有多个例如LED灯珠等的LED发光器件的焊接，其不仅能够在平行于电路板的水平方向对LED发光器件进行限位，而且可在垂直于电路板的垂直方向对LED发光器件进行限位，保证多个LED发光器件具有相同的高度，以使得LED光源具有较佳的光照效果(例如可改善具有多个LED发光器件的LED光源的光照均匀性)。

需说明的是，本发明的半导体器件焊接定位装置及焊接方法完全可以用于其他半导体器件的焊接，本发明对此并不作限定。

为了更清楚地说明本发明的目的、技术方案和优点，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。

附图说明

图1是本发明半导体器件焊接定位装置实施例1的结构分解图；

图2是图1所示半导体器件焊接定位装置中限位组件的结构示意图；

图3是图2中金属限位板的局部放大图；

图4是本发明半导体器件焊接定位装置实施例2的结构分解图。

具体实施方式

实施例1

请参阅图1-3，实施例1的半导体器件焊接定位装置包括金属载板10、限位组件20和金属压板30，限位组件20和金属压板30依次可拆卸地叠放在金属载板10上。金属载板10具有用于放置电路板的凹陷区域11，凹陷区域11的深度大致与电路板相同，且凹陷区域11的底面形成有贯穿金属载板10的多个贯孔12。贯孔12用于供回流焊时热气流从金属载板10的底部对电路板进行加热；位于凹陷区域11相对两侧的贯孔12侧向延伸到凹陷区域11的外侧，以便于从凹陷区域11取放电路板。

限位组件20包括金属限位板21和焊接在金属限位板21远离金属载板10一侧的多个(例如图示的四个)金属间隔件22。金属限位板21具有限位通孔211。如图2和3所示，限位通孔211包括限位区域2111和形成在限位区域边缘的气流区域2112；限位区域2111形成为方形通孔，用于对半导体器件进行水平限位；气流区域2112形成为弧形通孔，其设置在方形通孔的四个角部，回流焊时热气流可经由气流区域2112与焊料形成良好接触，且焊料产生的气体能顺利排出，以提高焊接效率且减少焊接孔洞。容易理解，限位区域2111和气流区域2112还可以形成为其他合适的形状。

金属间隔件22向上凸伸于金属限位板21，金属压板30承载于金属间隔件22，以使得金属限位板21和金属压板30之间形成与限位通孔连通211的气流间隙；金属压板30上对应于限位通孔211的位置具有气流通孔31。回流焊时，金属限位板21和金属压板30之间的气流间隙、金属压板30上的气流通孔31均提供了热气流的流动通道，以促进热气流经由限位通孔211的气流区域2112对焊料进行充分、快速加热。

金属载板10具有对限位组件20和金属压板30进行定位的定位机构。具体地，定位机构包括设置金属载板10上的至少两个(例如图示的四个)定位柱销13，限位组件20上对应设置有安装定位孔201，金属压板30上对应设置有安装定位孔32。组装时，将安装定位孔201和32对准定位柱销13，即可实现限位组件20和金属压板30的准确对位。

限位组件20和金属压板30可以通过单独提供的夹持装置可拆卸地夹持固定在金属载板10上(即与金属载板10形成可拆卸连接)；或者，金属载板10上设置可松开的锁紧装置，以将限位组件20和金属压板30锁紧在金属载板10上(即与金属载板10形成可拆卸连接)。优选的，该夹持装置或锁紧装置能够施加弹性的夹持力或锁紧力。鉴于此类夹持装置或锁紧装置与现有的类似装置在结构上并无不同，故在此省略对其的详细描述。

焊接时，电路板被放置在凹陷区域11中，并位于金属载板10和金属限位板21之间，半导体器件被放置在限位通孔211内而在平行于电路板的方向上被限位通孔211水平限位，半导体器件与金属压板30相抵接而在垂直于电路板的方向上被金属压板30垂直限位。

下面以LED发光器件(例如LED灯珠)的焊接为例，对本发明半导体器件焊接方法实施例进行说明，该焊接方法包括如下步骤：

⑴以丝网印刷工艺在电路板的器件焊盘上涂覆焊料；

⑵将涂覆焊料后的电路板和待焊接的LED发光器件放置到如上的半导体器件焊接定位装置中，以限定半导体器件和电路板的相对位置；其中，LED发光器件伸出于限位通孔211，并与金属压板30抵接；

⑶过回流焊。

具体地，该电路板具有与定位柱销13相配合而对电路板进行定位的定位孔；步骤⑵包括：①将涂覆焊料后的电路板放置到金属载板10的凹陷区域11中；②先在金属载板10和电路板上对位放置限位组件20，然后将LED发光器件放置到限位通孔211内；③在金属间隔件22上放置金属压板30，并使用夹持装置或锁紧装置将限位组件20和金属压板30相对固定至金属载板10。

焊接完成后，依次移除金属压板30和限位组件20，将电路板从金属载板10上取下即可，半导体器件焊接定位装置则可循环使用。

实施例2

请参阅图4，实施例2与实施例1的区别仅在于：限位组件20包括相对独立的金属限位板21和多个金属间隔件22，金属限位板21具有安装定位孔212，金属间隔件22具有安装定位孔221；组装时，将安装定位孔212和221对准定位柱销13，即可实现金属限位板21和金属间隔件22的准确对位。

利用实施例2的半导体器件焊接定位装置进行焊接定位时，步骤⑵也可以按照如下方法进行：

①将涂覆焊料后的电路板放置到的凹陷区域11中；

②先在金属载板10和电路板上对位放置金属限位板21，然后将半导体器件放置到限位通孔211内，再在金属限位板21上放置金属间隔件22；

③在金属间隔件22上放置金属压板30，并使限位组件20和金属压板30与金属载板10相对固定。

虽然以上通过优选实施例描绘了本发明，但应当理解的是，本领域普通技术人员在不脱离本发明的范围内，凡依照本发明所作的同等改进，应为本发明的保护范围所涵盖。

Claims (10)

1.一种半导体器件焊接定位装置，用于在将半导体器件焊接至电路板时对半导体器件进行定位；所述半导体器件焊接定位装置包括：

金属载板，用于承载电路板；

限位组件，可拆卸地安装至所述金属载板；所述限位组件包括金属限位板和金属间隔件，所述金属限位板具有限位通孔，所述金属间隔件设置在所述金属限位板远离所述金属载板的一侧；

金属压板，可拆卸地连接到所述金属载板，并承载于所述金属间隔件；

其中，所述金属载板具有对电路板、所述限位组件和所述金属压板进行定位的定位机构；焊接时，电路板被放置在所述金属载板和所述金属限位板之间，半导体器件放置在所述限位通孔内而被所述限位通孔水平限位，半导体器件与所述金属压板相抵接而被所述金属压板垂直限位。

2.根据权利要求1所述的半导体器件焊接定位装置，其中，所述金属载板具有用于放置电路板的凹陷区域，所述凹陷区域的底面形成有贯穿所述金属载板的贯孔。

3.根据权利要求1所述的半导体器件焊接定位装置，其中，所述金属间隔件可拆卸地设置在所述金属限位板上或者与所述金属限位板固定连接。

4.根据权利要求1所述的半导体器件焊接定位装置，其中，所述限位通孔包括限位区域和形成在所述限位区域边缘的气流区域，所述限位区域用于对半导体器件进行水平限位，所述气流区域用于供气流经过；优选的，所述限位区域为方形通孔，所述气流区域为设置在所述方形通孔角部的弧形通孔；更优选的，所述方形通孔的四个角部均设置有所述弧形通孔。

5.根据权利要求1所述的半导体器件焊接定位装置，其中，所述金属间隔件形成为使得所述金属限位板和所述金属压板之间具有与所述限位通孔连通的气流间隙。

6.根据权利要求1所述的半导体器件焊接定位装置，其中，所述金属压板上对应于所述限位通孔的位置具有气流通孔。

7.一种半导体器件焊接方法，用于将半导体器件焊接到电路板上，包括如下步骤：

⑴在所述电路板的器件焊盘上涂覆焊料；

⑵将涂覆焊料后的电路板和待焊接的半导体器件放置到如权利要求1至6任一项所述的半导体器件焊接定位装置中，以限定所述半导体器件和所述电路板的相对位置；

⑶过回流焊。

8.根据权利要求7所述的半导体器件焊接方法，其中，步骤⑴中以丝网印刷工艺在所述电路板的器件焊盘上涂覆焊料。

9.根据权利要求7所述的半导体器件焊接方法，其中，步骤⑵包括：

①将涂覆焊料后的电路板放置到所述金属载板上；

②在所述金属载板和所述电路板上放置所述限位组件，然后将所述半导体器件放置到所述限位通孔内；或者，先在所述金属载板和所述电路板上放置所述金属限位板，然后将所述半导体器件放置到所述限位通孔内，再在所述金属限位板上放置所述金属间隔件；

③在所述金属间隔件上放置所述金属压板，并使所述限位组件和所述金属压板与所述金属载板相对固定。

10.根据权利要求7所述的半导体器件焊接方法，其中，所述的半导体器件为LED发光器件。

Images