CN114464569A - 一种应用于平行缝焊的空气吸附式盖板夹具 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种应用于平行缝焊的空气吸附式盖板夹具，包括自上而下的通过定位孔连接的真空过渡壳、第一固定板以及第二固定板；真空过渡壳底板中心位置上设置有贯穿其一边的矩形凹槽，腔体内对称设置有两对矩形隔板，将真空过渡壳分为三个空气区；第一固定板下表面设置有M×N个用于容纳盖板的第一矩形凹槽，第一矩形凹槽的底部设置有贯穿另一表面的通气孔；第二固定板上表面设置有与第一矩形凹槽相对应的第二矩形凹槽，用于容纳管壳。本发明能够实现多个盖板及管壳的精确对准，避免了现有技术的人工手动夹持盖板效率较低的缺陷，且能够避免对盖板表面的损害，提高了平行缝焊的封盖效率以及封盖质量。

Description

一种应用于平行缝焊的空气吸附式盖板夹具

技术领域

本发明属于芯片封装领域，涉及一种真空吸附装置，主要通过真空吸附住盖板，通过夹具配合将盖板放置在管壳相应位置处，能极大地提高人工盖板的效率，并减少人工盖板过程中的人为误操作。

背景技术

平行缝焊也称平行封焊，是一种气密性封焊。能够在管壳内部形成独立、稳定的微环境。通过真空烘烤和氮气保护下焊接，可以降低管腔内的水气含量和氧分子的含量，对芯片起到保护作用，封装后的管腔内部的芯片不易受外界因素的影响而损坏，使得器件能够应用于太空、深海、沙漠等苛刻环境。将待缝焊的管壳、盖板对位后，固定到夹具上，一对电极轮分别压住盖板和管壳上的一对边缘，从管壳的一端滚动到另一端，同时逆变电源产生的脉冲电流从一个电极流经盖板、管壳，最后从另一个电极回到逆变焊接电源。整个回路的高电阻在电极与盖板的接触处，由于脉冲电流产生大量的热，使接触处的镀层呈熔融状态，凝固后即形成鱼鳞状搭接式焊点，所有焊点无间断连接形成气密性焊缝。

随着芯片向着集成化，小型化方向不断发展，盖板的尺寸也在不断减小。目前诸多厂商依靠半自动设备对管壳及盖板进行人工对位的生产方式很大程度上增加了人员劳动强度，封装过程中，工人使用镊子将盖板夹起，放置在管壳相应位置处，这种人工盖板的效率非常低，再加上人工误操作容易划伤盖板，影响盖板与壳体装配精度，对封盖多余物的产生有直接影响，当盖板与壳体装配精度较差时，必然导致一侧盖板与围框结合面变窄，平行缝焊时熔化镀层金属进入壳体内部路径变短，更易进入壳体内部产生多余物。

而目前已有的盖板夹具虽然能够一次实现多个盖板与管壳的定位对准，但操作方法不够简便，效率不高，且无法保证盖板或管壳不受损伤，对封装可靠性的影响较大。

例如：申请公布号为CN 113695726 A，名称为“一种小型化管壳平行缝焊工装夹具及其使用方法”的专利申请，公开了一种小型化管壳平行缝焊工装夹具及其使用方法，包括下基座，下基座上设有一组用于定位管壳的第一定位槽，下基座通过一组定位销拆卸或连接上盖体，上盖体上设有一组与定位槽位置相对应的定位安装槽孔，每个定位安装槽孔的孔边缘对称设有两个用于焊轮避让夹具的避让缺口；定位安装槽孔为台阶形通孔槽，包括与管壳定位配合的第二定位槽以及与盖板定位配合的第三定位槽，第二、第三定位槽同轴连通，第二定位槽槽口位于上盖体的下端面且槽底用于限位配合管壳焊接端面，三定位槽槽底用于限位配合盖板端面。使用时，把上盖体倒置使其下端面朝上，将待加工的盖板放入上盖体的第三定位槽中进行限位；将待加工的管壳倒置于盖体的第二定位槽中限位，管壳前端待焊接面与盖板接触，管壳后端外露；接着通过一组定位销将下基座倒置在上盖体上，将管壳外露部分定位在第一定位槽内；然后将上盖体和下基座整体翻转正置放在平行焊缝机上，开启平行焊缝机，焊轮通过避让缺口对盖板预焊固定；盖板预焊固定完成后，取下上盖体后再对盖板进行完全焊接。该发明能够精准定位小型化的管壳和盖板，正确匹配待加工盖板和管壳的位置，可以批量化生产，提高了小型化管壳平行缝焊封盖效率及封盖质量。但由于要通过人工用镊子将盖板及管壳分别放入定位槽内，效率提升有限，且很容易划伤盖板；使用过程中有倒置操作，可能损坏管壳内的芯片，影响平行缝焊的可靠性。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术现有的缺陷，提出了一种应用于平行缝焊的空气吸附式盖板夹具，用于解决现有技术存在的缝焊效率较低且易损伤盖板的技术问题。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案包括自上而下依次层叠的真空过渡壳1，以及形状为矩形的第一固定板2和第二固定板3，其中：

所述真空过渡壳1采用包括底板和四个壁组成的上端封闭的腔体结构，所述底板上设置有贯穿其一组对边的矩形槽；所述真空过渡壳1的腔体内设置有一对矩形外隔板11和位于该一对矩形外隔板11之间的一对矩形内隔板12；所述外隔板11的两个短边与真空过渡壳1的前后壁焊接，上长边与矩形槽的边缘焊接；内隔板12的两个短边与真空过渡壳1的前后壁焊接；所述一对内隔板12与真空过渡壳1的前后壁之间形成上下贯穿的第一空气区；所述内隔板12和与其同侧的外隔板11，以及真空过渡壳1的前后壁之间形成上下贯穿的第二空气区；

所述第一固定板2的下表面设置有M×N个周期性排布的用于固定待缝焊盖板的第一矩形凹槽21，该第一矩形凹槽21的底部设置有与另一表面贯穿的通气孔22，其中，M≥2，N≥2；

所述第二固定板3的上表面设置有M×N个周期性排布的用于固定待缝焊管壳的第二矩形凹槽31；所述M×N个周期性排布的第一矩形凹槽21与M×N个周期性排布的第二矩形凹槽31的位置相应；

所述真空过渡壳1、第一固定板2和第二固定板3的中心法线重合；

本发明的工作原理是：将所述真空过渡壳1的开口方向与第一固定板2的上表面相对后固定，形成混合体，并将真空过渡壳1的第一空气区和第二空气区与第一固定板2的上表面所形成的三个密闭空间抽真空，使待缝焊盖板通过第一矩形凹槽21内的通气孔22，利用气压差被吸附在第一固定板2的第一矩形凹槽21底部，再将混合体中的第一固定板2的下表面与第二固定板3的上表面相对固定后，恢复三个密闭空间的气压为常态，然后依次去掉真空过渡壳1和第一固定板2，使M×N个待缝焊盖板落到第二固定板3中M×N个第二矩形凹槽31内放置的待缝焊管壳的相应位置处。

上述一种应用于平行缝焊的空气吸附式盖板夹具，所述一对外隔板11对称设置，且该对外隔板11所形成的第一空气区的下口尺寸大于上口尺寸；所述一对内隔板12对称设置，且内隔板12和与其同侧的外隔板11所形成的第二空气区的下口尺寸大于上口尺寸。

上述一种应用于平行缝焊的空气吸附式盖板夹具，所述第一固定板2，其下表面设置的第一矩形凹槽21内的通气孔22位于该第一矩形凹槽21底面的中心，第一矩形凹槽21的大小和深度通过待缝焊盖板的尺寸确定；所述第二固定板3，其上表面设置的第二矩形凹槽31，其大小和深度通过待缝焊管壳的尺寸确定。

上述一种应用于平行缝焊的空气吸附式盖板夹具，所述第一固定板2，其下表面设置的矩形凹槽内的通气孔位于该矩形凹槽底面的中心。

上述一种应用于平行缝焊的空气吸附式盖板夹具，所述真空过度壳1、第一固定板2和第二固定板3，均采用轻质金属材料，该真空过渡壳1、第一固定板2和第二固定板3的相同位置设置有四个定位孔。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

1)本发明由于真空过渡壳与第一固定板相对固定后，真空过渡壳上设置的一对外隔板和一对内隔板与第一固定板的上表面所形成的三个密闭空间，通过抽真空能够将多个待缝焊盖板吸附在第一固定板的矩形凹槽内，最终实现待缝焊的盖板与管壳的准确对准，避免了现有技术人工手动夹持盖板效率低的缺陷，且能够避免对盖板表面的损害，提高了后续平行缝焊的可靠性。

2)本发明由于真空过渡壳，以及第一固定板和第二固定板依次放置，在实现待缝焊盖板与管壳对准的过程中，不需要翻转夹具，避免了盖板、管壳以及待封装的芯片之间的碰撞，提高了缝焊的可靠性。

附图说明

图1为本发明的整体结构图。

图2为本发明真空过渡壳结构示意图。

图3为本发明第一固定板下表面结构示意图。

图4为本发明第二固定板上表面结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例，对本发明作进一步的详细描述。

参照图1，本发明包括自上而下依次层叠的真空过渡壳1，以及形状为矩形的第一固定板2和第二固定板3。

所述真空过渡壳1，其结构如图2所述，采用铝合金材料制作，由矩形底板和四个矩形壁组成，为上端封闭的腔体结构。底板长边中点位置设置有贯穿真空过渡壳短边的矩形槽；该矩形槽用于后续与真空抽气泵连接，在真空过渡壳1内创造真空环境，从而吸附盖板。在真空过渡壳1的四个边角位置设置有上下贯穿的定位孔。

所述真空过渡壳1的腔体内设置有一对矩形外隔板11和位于该一对矩形外隔板11之间的一对矩形内隔板12，外隔板11和内隔板12均以真空过渡壳平行于左右侧面的中心面为对称面对称设置，两对隔板均由铝合金材料制作，所述外隔板11的两个短边与真空过渡壳1的前后壁焊接在一起，上长边与矩形槽的边缘焊接；内隔板12的两个短边与真空过渡壳1的前后壁焊接；所述一对内隔板12与真空过渡壳1的前后壁之间形成上下贯穿的第一空气区，第一空气区的下口尺寸大于上口尺寸；所述内隔板12和与其同侧的外隔板11，以及真空过渡壳1的前后壁之间形成上下贯穿的第二空气区，第二空气区的下口尺寸大于上口尺寸；将真空过渡壳1分为不同的空气区，方便控制不同空气区的气压大小，保证不同位置的盖板受到的空气吸附力不会相差过大，使盖板既能被空气吸附，又不会因为吸附力过大或不均匀而损坏盖板。

所述第一固定板2，其下表面的结构如图3所示，在第一固定板2的四个边角位置设置有与真空过渡壳1上定位孔相对应的定位孔；第一固定板2的下表面设置有10×10个周期性排布的，大小、深度相等的用于固定待缝焊盖板的第一矩形凹槽21，第一矩形凹槽21的大小略大于盖板，深度略大于盖板厚度，能刚好容纳盖板；该第一矩形凹槽21的底部中心位置设置有与另一表面贯穿的通气孔22，通气孔22设置在第一矩形凹槽21的底部中心位置能保证盖板的受力点接近盖板的重心位置，使盖板受力均匀，且与第一矩形凹槽21贴合得更紧密，防止盖板翘曲或脱落。

所述第二固定板3，其下表面的结构如图4所示，第二固定板3的四个边角位置设置有四个定位孔，与真空过渡壳1和第一固定板2上的定位孔一一对应；第二固定板3的上表面设置有10×10个周期性排布的，大小深度相等的用于固定待缝焊管壳的第二矩形凹槽31；第二矩形凹槽31的大小与第一矩形凹槽21相等，深度略小于管壳厚度，使管壳略高出凹槽，第一矩形凹槽21的与第二矩形凹槽31的深度和刚好等于管壳与盖板的高度和，方便后续的预点焊操作。所述10×10个周期性排布的第一矩形凹槽21与10×10个周期性排布的第二矩形凹槽31的位置一一对应。

本实施例中，先将所述真空过渡壳1的开口方向与第一固定板2的上表面相对，通过四个角的定位孔固定，形成混合体，使三个空气区下开口完全覆盖第一固定板2上设置的第一矩形凹槽21，并将抽气泵与真空过渡壳1底板上的矩形槽连接，用抽气泵将真空过渡壳1内的第一空气区和第二空气区与第一固定板2的上表面所形成的三个密闭空间抽真空，使待缝焊盖板通过第一矩形凹槽21内的通气孔22，利用气压差被吸附在第一固定板2的第一矩形凹槽21底部，再将混合体中的第一固定板2的下表面与第二固定板3的上表面通过定位孔相对固定后，去掉真空抽气泵，恢复三个密闭空间的气压为常态，然后依次去掉真空过渡壳1和第一固定板2，使10×10个待缝焊盖板落到第二固定板3中10×10个第二矩形凹槽31内放置的待缝焊管壳的相应位置处。接着便可以进行后续的预点焊以及平行缝焊。

以上描述仅是本发明的一个具体实施例，不构成对本发明的任何限制，显然对于本领域的专业人员来说，在了解了本发明内容和原理后，都可能在不背离本发明原理、结构的情况下，进行形式和细节上的各种修正和改变，但是这些基于本发明思想的修正和改变仍在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (4)

1.一种应用于平行缝焊的空气吸附式盖板夹具，其特征在于，包括自上而下依次层叠的真空过渡壳(1)，以及形状为矩形的第一固定板(2)和第二固定板(3)，其中：

所述真空过渡壳(1)采用包括底板和四个壁组成的上端封闭的腔体结构，所述底板上设置有贯穿其一组对边的矩形槽；所述真空过渡壳(1)的腔体内设置有一对矩形外隔板(11)和位于该一对矩形外隔板(11)之间的一对矩形内隔板(12)；所述外隔板(11)的两个短边与真空过渡壳(1)的前后壁焊接，上长边与矩形槽的边缘焊接；内隔板(12)的两个短边与真空过渡壳(1)的前后壁焊接；所述一对内隔板(12)与真空过渡壳(1)的前后壁之间形成上下贯穿的第一空气区；所述内隔板(12)和与其同侧的外隔板(11)，以及真空过渡壳(1)的前后壁之间形成上下贯穿的第二空气区；

所述第一固定板(2)的下表面设置有M×N个周期性排布的用于固定待缝焊盖板的第一矩形凹槽(21)，该第一矩形凹槽(21)的底部设置有与另一表面贯穿的通气孔(22)，其中，M≥2，N≥2；

所述第二固定板(3)的上表面设置有M×N个周期性排布的用于固定待缝焊管壳的第二矩形凹槽(31)；所述M×N个周期性排布的第一矩形凹槽(21)与M×N个周期性排布的第二矩形凹槽(31)的位置相应；

所述真空过渡壳(1)、第一固定板(2)和第二固定板(3)的中心法线重合；

本发明的工作原理是：将所述真空过渡壳(1)的开口方向与第一固定板(2)的上表面相对后固定，形成混合体，并将真空过渡壳(1)的第一空气区和第二空气区与第一固定板(2)的上表面所形成的三个密闭空间抽真空，使待缝焊盖板通过第一矩形凹槽(21)内的通气孔(22)，利用气压差被吸附在第一固定板(2)的第一矩形凹槽(21)底部，再将混合体中的第一固定板(2)的下表面与第二固定板(3)的上表面相对固定后，恢复三个密闭空间的气压为常态，然后依次去掉真空过渡壳(1)和第一固定板(2)，使M×N个待缝焊盖板落到第二固定板(3)中M×N个第二矩形凹槽(31)内放置的待缝焊管壳的相应位置处。

2.根据权利要求1所述的一种应用于平行缝焊的空气吸附式盖板夹具，其特征在于，所述一对外隔板(11)对称设置，且该对外隔板(11)所形成的第一空气区的下口尺寸大于上口尺寸；所述一对内隔板(12)对称设置，且内隔板(12)和与其同侧的外隔板(11)所形成的第二空气区的下口尺寸大于上口尺寸。

3.根据权利要求1所述的一种应用于平行缝焊的空气吸附式盖板夹具，其特征在于，所述第一固定板(2)，其下表面设置的第一矩形凹槽(21)内的通气孔(22)位于该第一矩形凹槽(21)底面的中心，第一矩形凹槽(21)的大小和深度通过待缝焊盖板的尺寸确定；所述第二固定板(3)，其上表面设置的第二矩形凹槽(31)，其大小和深度通过待缝焊管壳的尺寸确定。

4.根据权利要求1所述的一种应用于平行缝焊的空气吸附式盖板夹具，其特征在于，所述真空过度壳(1)、第一固定板(2)和第二固定板(3)，均采用轻质金属材料，该真空过渡壳(1)、第一固定板(2)和第二固定板(3)的相同位置设置有四个定位孔。

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