CN111889844B - 一种合金封帽倒装式装夹夹具及使用方法 - Google Patents

一种合金封帽倒装式装夹夹具及使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种合金封帽倒装式装夹夹具及使用方法，属于封装技术领域。所述合金封帽倒装式装夹夹具及使用方法通过所述管壳定位夹具主体内腔的限位、所述背部盖板和所述夹具压力盖板多方位地对所述待封陶瓷管壳进行固定，有效地避免所述熔封盖板粘接中由于不可控因素而导致的偏移和旋转。该夹具操作简单易行，效果可靠，能够提高半导体元器件封装的合格率和质量。适用于陶瓷外壳进行粘接封帽的集成电路，尤其适用于对封装尺寸控制精度要求较高的半导体元器件。

Description

一种合金封帽倒装式装夹夹具及使用方法
技术领域
本发明涉及封装技术领域，特别涉及一种合金封帽倒装式装夹夹具及使用方法。
背景技术
合金封帽（熔封）因其具有良好的气密性和优良的抗盐雾性能而在高可靠金属/陶瓷主体封装工艺中得到了广泛的应用。其原理为：在管壳封口上装夹带有焊料环的盖板，并将盖板与管壳之间使用耐高温夹子进行稳定夹持，然后在氮气保护气氛中加热到金锡合金熔点以上使金锡合金焊料熔融，熔化成液态的合金焊料浸润管壳的焊环金属层和盖板焊接面，达到保温时间后，自然冷却到熔点以下，通过焊料与金属间化合物将底座和盖板焊接在一起完成合金封帽。
传统的，在合金封帽前，须通过手工装夹的方法，将带有焊料环的盖板与管壳封接环进行准确对位后夹持装夹，或将盖板、分离的焊料环和管壳逐一进行精确对位后夹持装夹；在此过程中，受制于操作人员的技能水平，不仅作业效率较低，同时肉眼对位精度的不同，极易导致对位偏移，如盖板与焊料环偏移、盖板与管壳偏移、焊料环与管壳偏移、盖板/焊料环/管壳同时偏移，在后续的封帽过程中，导致合金焊料流淌不良，封接环不连续，焊料溢盖，封帽漏气等一系列问题。且夹子亦可能对金属盖板表面造成损伤，造成外观不合格或盐雾试验不合格。
发明内容
本发明的目的在于提供一种合金封帽倒装式装夹夹具及使用方法，以解决目前手工装夹效率低，对位精度难以把控的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种合金封帽的倒装式装夹夹具，包括管壳定位夹具主体和盖板定位夹具；所述盖板定位夹具通过螺栓固定连接于所述管壳定位夹具主体上表面；
所述管壳定位夹具主体和所述盖板定位夹具中心的管壳限位槽中放置有待封陶瓷管壳；
所述管壳定位夹具主体远离所述盖板定位夹具的一面通过螺栓固定连接有背部盖板，所述背部盖板与所述管壳定位夹具主体夹持固定所述待封陶瓷管壳；
所述待封陶瓷管壳上表面放置有熔封盖板；
所述盖板定位夹具远离所述管壳定位夹具主体的一侧通过两侧的定位销固定连接有夹具压力盖板；
所述夹具压力盖板上固定连接有预紧机构，通过所述预紧机将所述熔封盖板压紧固定于所述待封陶瓷管壳上。
可选的，所述管壳定位夹具主体上开有引线框限位槽，所述待封陶瓷管壳放置于所述管壳限位槽中，引线框放置于所述引线框限位槽中。
可选的，所述管壳定位夹具主体和所述背部盖板分别位于所述引线框两侧，通过螺栓固定夹持所述引线框。
可选的，所述盖板定位夹具相向设置，使所述熔封盖板经所述盖板定位夹具定位后，放置于所述待封陶瓷管壳表面；所述盖板定位夹具与所述熔封盖板接触位置设有台阶，所述台阶的高度高于所述熔封盖板。
可选的，所述管壳定位夹具主体、所述盖板定位夹具、背部盖板和所述夹具压力盖板的厚度为2-10mm。
可选的，所述管壳定位夹具主体、所述盖板定位夹具、背部盖板和所述夹具压力盖板为耐高温、耐磨损、不易变形的钢、玻璃、石墨、铝材或铝合金材料。
可选的，所述定位销穿过并与所述夹具压力盖板螺纹连接；所述定位销顶端固定连接有限位块。
可选的，所述预紧机构由复位弹簧和调节螺母组成，所述复位弹簧两端分别与所述夹具压力盖板和所述调节螺母固定连接。
可选的，所述管壳定位夹具主体上均匀开有若干个所述管壳限位槽，用于同时放置多个所述待封陶瓷管壳。
可选的，所述管壳定位夹具主体上的所述管壳限位槽的尺寸与所述待封陶瓷管壳主体的尺寸匹配。
可选的，所述盖板定位夹具上均匀开有若干个放置孔，用于同时定位放置多个所述熔封盖板。
可选的，所述盖板定位夹具上的所述放置孔的尺寸与所述待封陶瓷管壳和所述熔封盖板匹配，且所述放置孔的尺寸比陶瓷主体大0.1mm-3mm。
一种合金封帽装夹夹具的装夹方法，包括如下步骤：
步骤1：将所述待封陶瓷管壳倒扣于所述管壳定位夹具主体和所述盖板定位夹具中心的所述管壳限位槽中；
步骤2：将所述背部盖板水平放置于所述管壳定位夹具主体表面，并使用螺栓将所述背部盖板与所述管壳定位夹具主体固定连接；
步骤3：翻转定位固定的所述待封陶瓷管壳及与其固定连接的所述管壳定位夹具主体、所述盖板定位夹具和所述背部盖板；
步骤4：将所述熔封盖板沿所述盖板定位夹具中心的台阶定位后，放置于所述待封陶瓷管壳表面；
步骤5：将所述夹具压力盖板通过两侧的所述定位销沿定位孔放置于所述盖板定位夹具上；
步骤6：通过调节所述夹具压力盖板与所述熔封盖板之间的所述预紧机构将所述熔封盖板压紧于所述待封陶瓷管壳表面。
在本发明中提供了一种合金封帽倒装式装夹夹具及使用方法，通过所述管壳定位夹具主体内腔的限位、所述背部盖板和所述夹具压力盖板多方位地对所述待封陶瓷管壳进行固定，有效地避免所述熔封盖板粘接中由于不可控因素而导致的偏移和旋转。该夹具操作简单易行，效果可靠，能够提高半导体元器件封装的合格率和质量。适用于陶瓷外壳进行粘接封帽的集成电路，尤其适用于对封装尺寸控制精度要求较高的半导体元器件。
附图说明
图1是本发明提供的合金封帽的倒装式装夹夹具的整体剖视图；
图2是本发明提供的合金封帽的倒装式装夹夹具管壳定位夹具主体和盖板定位夹具的装配结构示意图；
图3是本发明提供的合金封帽的倒装式装夹夹具待封陶瓷管壳的放置结构示意图；
图4是本发明提供的合金封帽的倒装式装夹夹具背部盖板的装配结构示意图；
图5是本发明提供的合金封帽的倒装式装夹夹具熔封盖板的放置结构示意图；
图6是本发明提供的合金封帽的倒装式装夹夹具预紧机构的装配结构示意图；
图7是本发明提供的合金封帽的倒装式装夹夹具管壳限位槽的排布示意图；
图8是本发明提供的合金封帽的倒装式装夹夹具预紧机构的排布示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种合金封帽倒装式装夹夹具及使用方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
实施例一
本发明提供了一种合金封帽的倒装式装夹夹具，如图1所示，包括管壳定位夹具主体1和盖板定位夹具2；所述盖板定位夹具2通过螺栓固定连接于所述管壳定位夹具主体1上表面；所述管壳定位夹具主体1和所述盖板定位夹具2中心的管壳限位槽11中放置有待封陶瓷管壳3；所述管壳定位夹具主体1远离所述盖板定位夹具2的一面通过螺栓固定连接有背部盖板4，所述背部盖板4与所述管壳定位夹具主体1夹持固定所述待封陶瓷管壳3；所述待封陶瓷管壳3上表面放置有熔封盖板5；所述盖板定位夹具2远离所述管壳定位夹具主体1的一侧通过两侧的定位销6固定连接有夹具压力盖板7；所述夹具压力盖板7上固定连接有预紧机构8，通过所述预紧机构8将所述熔封盖板5压紧固定于所述待封陶瓷管壳3上。
具体的，如图2和图3所示，所述管壳定位夹具主体1上开有引线框限位槽12，所述待封陶瓷管壳3放置于所述管壳限位槽11中，引线框31放置于所述引线框限位槽12中，通过所述待封陶瓷管壳3主体与所述管壳定位夹具主体1的所述管壳限位槽11匹配和所述引线框31与所述引线框限位槽12的匹配，实现双限位，进一步保证所述待封陶瓷管壳3的位置精度。
具体的，如图4所示，所述管壳定位夹具主体1和所述背部盖板4分别位于所述引线框31两侧，通过螺栓固定夹持所述引线框31。
具体的，如图5所示，所述盖板定位夹具2相向设置，使所述熔封盖板5经所述盖板定位夹具2定位后，放置于所述待封陶瓷管壳3表面；所述盖板定位夹具2与所述熔封盖板5接触位置设有台阶，所述台阶的高度高于所述熔封盖板5，既起到所述熔封盖板5定位作用，又能有效避免与所述熔封盖板5接触导致的移位；同时所述台阶能够有效避免熔封过程中焊料回流或者溢出与所述盖板定位夹具2焊接，从而损坏所述盖板定位夹具2与所述待封陶瓷管壳3的情况；所述管壳定位夹具主体1、所述盖板定位夹具2、背部盖板4和所述夹具压力盖板7均由厚度为2-10mm的耐高温、耐磨损、不易变形的钢、玻璃、石墨、铝材或铝合金材料制成。
具体的，如图6所示，所述定位销6穿过并与所述夹具压力盖板7螺纹连接；所述定位销6顶端固定连接有限位块61，所述限位块61能够防止所述夹具压力盖板7脱出；所述预紧机构8由复位弹簧和调节螺母组成，所述复位弹簧两端分别与所述夹具压力盖板7和所述调节螺母固定连接；通过所述复位弹簧劲度系数与压板个数和压板面积可计算出作用于所述熔封盖板5的压力大小，并且在所述调节螺母上标注压力数值；调节所述调节螺母，改变所述复位弹簧的形变量来调节作用到所述夹具压力盖板7的压力，本发明提供的一个压力值为2磅；通过调节所述夹具压力盖板7与所述熔封盖板5之间的间隙，使所述熔封盖板5仍然在氮气保护气氛中将焊料加热到合金熔点以上，熔化成液态的合金焊料浸润所述待封陶瓷管壳3的焊环金属层和盖板焊接面，达到保温时间后，自然冷却到熔点以下，通过焊料与金属间化合物将底座和所述熔封盖板5焊接在一起完成合金封帽。
具体的，如图7所示，所述管壳定位夹具主体1上均匀开有若干个所述管壳限位槽11，用于同时放置多个所述待封陶瓷管壳3，所述管壳定位夹具主体1上的所述管壳限位槽11的尺寸与所述待封陶瓷管壳3主体的尺寸匹配。
具体的，如图8所示，所述盖板定位夹具2上均匀开有若干个放置孔，用于同时定位放置多个所述熔封盖板5，所述盖板定位夹具2上的所述放置孔的尺寸与所述待封陶瓷管壳3和所述熔封盖板5匹配，且所述放置孔的尺寸比陶瓷主体大0.1mm-3mm，便于安装放置。
具体的，如图1-4所示，所述的合金封帽装夹夹具的装夹方法，包括如下步骤：
步骤1：将所述待封陶瓷管壳3倒扣于所述管壳定位夹具主体1和所述盖板定位夹具2中心的所述管壳限位槽11中；
步骤2：将所述背部盖板4水平放置于所述管壳定位夹具主体1表面，并使用螺栓将所述背部盖板4与所述管壳定位夹具主体1固定连接；
步骤3：翻转定位固定的所述待封陶瓷管壳3及与其固定连接的所述管壳定位夹具主体1、所述盖板定位夹具2和所述背部盖板4；
步骤4：将所述熔封盖板5沿所述盖板定位夹具2中心的台阶定位后，放置于所述待封陶瓷管壳3表面；
步骤5：将所述夹具压力盖板7通过两侧的所述定位销6沿定位孔放置于所述盖板定位夹具2上；
步骤6：通过调节所述夹具压力盖板7与所述熔封盖板5之间的所述预紧机构8将所述熔封盖板5压紧于所述待封陶瓷管壳3表面。
具体的，在装夹时，首先将所述待封陶瓷管壳3依次倒扣于所述管壳限位槽11中，并且使所述引线框31放置于所述引线框限位槽12中，接着翻转定位固定的所述待封陶瓷管壳3及与其固定连接的所述管壳定位夹具主体1、所述盖板定位夹具2和所述背部盖板4，然后将所述熔封盖板5沿所述盖板定位夹具2中心的台阶定位后，放置于所述待封陶瓷管壳3表面，将所述夹具压力盖板7通过两侧的所述定位销6沿定位孔放置于所述盖板定位夹具2上，最后调节所述预紧机构8的所述调节螺母压紧所述熔封盖板5，调节所述夹具压力盖板7与所述熔封盖板5之间的间隙，使所述熔封盖板5仍然在氮气保护气氛中将焊料加热到合金熔点以上，熔化成液态的合金焊料浸润所述待封陶瓷管壳3的焊环金属层和盖板焊接面，达到保温时间后，自然冷却到熔点以下，通过焊料与金属间化合物将底座和所述熔封盖板5焊接在一起完成合金封帽。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (9)

1.一种合金封帽的倒装式装夹夹具，其特征在于，包括管壳定位夹具主体（1）和盖板定位夹具（2）；所述盖板定位夹具（2）通过螺栓固定连接于所述管壳定位夹具主体（1）上表面；
所述管壳定位夹具主体（1）和所述盖板定位夹具（2）中心的管壳限位槽（11）中放置有待封陶瓷管壳（3）；
所述管壳定位夹具主体（1）远离所述盖板定位夹具（2）的一面通过螺栓固定连接有背部盖板（4），所述背部盖板（4）与所述管壳定位夹具主体（1）夹持固定所述待封陶瓷管壳（3）；
所述待封陶瓷管壳（3）上表面放置有熔封盖板（5）；
所述盖板定位夹具（2）远离所述管壳定位夹具主体（1）的一侧通过两侧的定位销（6）固定连接有夹具压力盖板（7）；
所述夹具压力盖板（7）上固定连接有预紧机构（8），通过所述预紧机构（8）将所述熔封盖板（5）压紧固定于所述待封陶瓷管壳（3）上；
所述盖板定位夹具（2）相向设置，使所述熔封盖板（5）经所述盖板定位夹具（2）定位后，放置于所述待封陶瓷管壳（3）表面；所述盖板定位夹具（2）与所述熔封盖板（5）接触位置设有台阶，所述台阶的高度高于所述熔封盖板（5）；
所述定位销（6）穿过并与所述夹具压力盖板（7）螺纹连接；所述定位销（6）顶端固定连接有限位块（61）；
所述预紧机构（8）由复位弹簧和调节螺母组成，所述复位弹簧两端分别与所述夹具压力盖板（7）和所述调节螺母固定连接；
所述管壳定位夹具主体（1）上开有引线框限位槽（12），所述待封陶瓷管壳（3）放置于所述管壳限位槽（11）中，引线框（31）放置于所述引线框限位槽（12）中。
2.如权利要求1所述的一种合金封帽的倒装式装夹夹具，其特征在于，所述管壳定位夹具主体（1）和所述背部盖板（4）分别位于所述引线框（31）两侧，通过螺栓固定夹持所述引线框（31）。
3.如权利要求1所述的一种合金封帽的倒装式装夹夹具，其特征在于，所述管壳定位夹具主体（1）、所述盖板定位夹具（2）、背部盖板（4）和所述夹具压力盖板（7）的厚度为2-10mm。
4.如权利要求1所述的一种合金封帽的倒装式装夹夹具，其特征在于，所述管壳定位夹具主体（1）、所述盖板定位夹具（2）、背部盖板（4）和所述夹具压力盖板（7）为耐高温、耐磨损、不易变形的钢、玻璃、石墨、铝材或铝合金材料。
5.如权利要求1所述的一种合金封帽的倒装式装夹夹具，其特征在于，所述管壳定位夹具主体（1）上均匀开有若干个所述管壳限位槽（11），用于同时放置多个所述待封陶瓷管壳（3）。
6.如权利要求5所述的一种合金封帽的倒装式装夹夹具，其特征在于，所述管壳定位夹具主体（1）上的所述管壳限位槽（11）的尺寸与所述待封陶瓷管壳（3）主体的尺寸匹配。
7.如权利要求1所述的一种合金封帽的倒装式装夹夹具，其特征在于，所述盖板定位夹具（2）上均匀开有若干个放置孔，用于同时定位放置多个所述熔封盖板（5）。
8.如权利要求7所述的一种合金封帽的倒装式装夹夹具，其特征在于，所述盖板定位夹具（2）上的所述放置孔的尺寸与所述待封陶瓷管壳（3）和所述熔封盖板（5）匹配，且所述放置孔的尺寸比陶瓷主体大0.1mm-3mm。
9.一种根据权利要求1-8任一项所述的合金封帽装夹夹具的装夹方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：将所述待封陶瓷管壳（3）倒扣于所述管壳定位夹具主体（1）和所述盖板定位夹具（2）中心的所述管壳限位槽（11）中；
步骤2：将所述背部盖板（4）水平放置于所述管壳定位夹具主体（1）表面，并使用螺栓将所述背部盖板（4）与所述管壳定位夹具主体（1）固定连接；
步骤3：翻转定位固定的所述待封陶瓷管壳（3）及与其固定连接的所述管壳定位夹具主体（1）、所述盖板定位夹具（2）和所述背部盖板（4）；
步骤4：将所述熔封盖板（5）沿所述盖板定位夹具（2）中心的台阶定位后，放置于所述待封陶瓷管壳（3）表面；
步骤5：将所述夹具压力盖板（7）通过两侧的所述定位销（6）沿定位孔放置于所述盖板定位夹具（2）上；
步骤6：通过调节所述夹具压力盖板（7）与所述熔封盖板（5）之间的所述预紧机构（8）将所述熔封盖板（5）压紧于所述待封陶瓷管壳（3）表面。
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