CN115519206A - 一种to型金属封装模组夹持机构及密封工艺 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种TO型金属封装模组夹持机构及密封工艺，属于芯片封装技术领域。主要包括转盘，所述转盘的底部设置有步进电机，所述步进电机由自动化控制程序进行控制，所述转盘的表面设置有盖板限位板，所述盖板限位板的中部开设有限位槽，所述限位槽用于放置芯片封装盖板，所述盖板限位板设置有多个，且多个所述盖板限位板均匀分布在转盘的表面。在使用时，可将待封装的芯片依次放置到盖板限位板上，并由转盘带动依次转动，在经过多道工序后即可完成芯片的自动化封装作业，以此提高整体自动化程度，从而提高企业生产效率，并且其密封工艺可增加盖板与基板之间的焊接强度，从而提高芯片封装整体质量。

Description

一种TO型金属封装模组夹持机构及密封工艺

技术领域

本申请涉及芯片封装技术领域，具体为一种TO型金属封装模组夹持机构及密封工艺。

背景技术

TO(Transistor outline Package)，即晶体管外形封装，简称TO，是晶体管以及小规模集成电路的封装规格的一个类别。TO型封装结构通常分为圆形和矩形，其包括两部分，一部分为金属材质的基板(或载板)，采用烧结玻璃绝缘子作为输入输出及接地等端口，另一部分为盖板，盖板的材质可以是金属或者非金属，盖板扣合在基板上并通过粘接或焊接等方式进行密封连接。盖板的材质采用金属时，即为TO型的金属封装。

例如公开号为：CN111570954A的中国发明专利，其公开了一种TO型金属封装的钎焊密封工艺，并且在其说明书书中还公开了一种夹持机构组件，首先其夹持机构组件主要还是通过人工进行操作，随着自动化工艺的发展，自动化工艺以及自动化生产线以及能够满足很多作业需求，而上述专利公开的技术方案相较于自动化生产线而言，生产效率不足，且最终产品的人为影响因素较大，不利于企业整体效率提升以及日常管理；

其次随着对产品质量的要求越来越高，传统的钎焊工艺对芯片封装的焊接强度已经逐渐无法满足使用需求，因此有必要提供一种更适用于自动化生产线的TO型金属封装模组夹持设备及焊接强度更高的密封工艺来解决上述问题。

需要说明的是，本背景技术部分中公开的以上信息仅用于理解本发明构思的背景技术，并且因此，它可以包含不构成现有技术的信息。

发明内容

基于现有技术中存在的上述问题，本申请实施例的目的在于：提供一种TO型金属封装模组夹持机构及密封工艺，加持机构可与芯片封装的自动化生产线进行连接，从而提高封装生产的自动化程度，从而提高生产效率，密封工艺则可增加盖板与基板之间的焊接强度，从而提高芯片封装整体质量。

本申请解决其技术问题所采用的技术方案是：一种TO型金属封装模组夹持机构及密封工艺，包括转盘，所述转盘的底部设置有步进电机，所述步进电机由自动化控制程序进行控制，所述转盘的表面设置有盖板限位板，所述盖板限位板的中部开设有限位槽，所述限位槽用于放置芯片封装盖板，所述盖板限位板设置有多个，且多个所述盖板限位板均匀分布在转盘的表面。在使用时，可将待封装的芯片依次放置到盖板限位板上，并由转盘带动依次转动，在经过多道工序后即可完成芯片的自动化封装作业，以此提高整体自动化程度，从而提高企业生产效率。

进一步的，所述盖板限位板的数量为四个，四个所述盖板限位板均匀设置于转盘的表面，且每个所述盖板限位板距离转盘旋转中心的距离均相等。

进一步的，所述转盘的一侧设置有盖板上料位、基板上料位、焊接位、取料位，并且所述盖板上料位、基板上料位、焊接位、取料位为按转盘的旋转方向依次设置。

进一步的，所述盖板限位板靠近限位槽的一侧设置有夹块，所述夹块可沿朝向或远离限位槽的方向移动，所述夹块由自动化控制程序进行控制，且所述夹块用于与限位槽进行配合夹持盖板。

进一步的，包括以下步骤：

S1、封装件表面预处理，去除封装件表面的氧化层以及杂质；

S2、封装件上料，将表面预处理完成的盖板放置于盖板上料位处，将基板放置于基板上料位处；

S3、盖板与基板焊接；

S4、成品取料；

S5、成品表面后处理。

进一步的，在步骤S1中，还包括有以下步骤：

S11、采用喷砂工艺对封装件表面进行处理；

S12、对喷砂完成后的封装件进行清洗，清除封装件表面残留的液体以及固体杂质；

S13、将清洗后的盖板与基板烘干。

进一步的，在步骤S5中，还包括以下步骤：

S51、去除焊接溢料；

S52、对芯片封装进行清洗。

本申请的有益效果是：本申请提供的一种TO型金属封装模组夹持机构及密封工艺：

1、通过设置有转盘和多个盖板限位板，可以使得整体密封焊接工艺可融入自动化生产线中，从而提高整体自动化程度，提高生产效率的同时，还可以减少因人为因素所造成的次品；

2、通过对封装件采用喷砂的表面处理工艺，可以有效提高密封件与融化后的钎料的接触面积，从而提高盖板与基板之间的焊接强度。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本申请中一种TO型金属封装模组密封工艺流程图；

图2为本申请中一种TO型金属封装模组夹持机构结构示意图；

其中，图中各附图标记：

1、转盘；2、盖板限位板；21、限位槽；23、第一夹块；24、第二夹块；3、上料吸盘；4、基板上料头；5、焊头；6、取料头；7、新料盘。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

如图2所示，本申请提供了一种TO型金属封装模组夹持机构，该夹持机构设置于转盘1上，转盘1则设置于芯片封装生产线上，并且转盘1可按设置角度进行步进式转动；

在本实施例中，夹持机构设置为四组，其均布在转盘1上，在对应四个夹持机构的上方分别设置有四个工位，该四个工位按转盘1的旋转方向依次设置为盖板上料位→基板上料位→焊接位→取料位；

在本实施例中，转盘1为顺时针旋转，并且转盘1以90°每次，做步进式转动，盖板上料位为第一工位，即在使用时，盖板上料位为第一道工序，后转盘1在旋转90°后将第一道工序完成后的部件移动至第二道工序，并以此往复，直至转盘1旋转至取料位后完成所有工序。

夹持机构包括有盖板限位板2，盖板限位板2的中部开设有限位槽21，限位槽21的形状与盖板一致，并且在限位槽21至盖板限位板2的顶部之间设置有凸台，凸台用于对盖板的侧边进行支撑；

盖板上料位设置有上料吸盘3，在上料吸盘3的一侧设置有新料盘7，新料盘7与芯片封装生产线串联，芯片封装生产线的前段工艺为将芯片封装的盖板反置，并设置在生产线上，由生产线上的传送带带动其移动，并且在此过程中，将需要封装芯片插设到反置的盖板内部，使得芯片与反置的盖板暂时配合形成一个整体；

如上述操作的原因是，芯片封装的盖板与基板，可视为一个容器(即盖板)和一个底盖(即基板)，而将盖板反置，可相当于将容器反置，以此可以将芯片与容器连接；

随着生产线的持续移动，其会将芯片与盖板形成的整体输送至新料盘7处，后上料吸盘3可在自动化设备以及控制程序的控制下，移动至新料盘7的正上方，伸出吸盘，将芯片与盖板一同吸起，并带其移动至盖板上料位处(即转盘1上第一个夹持机构的工位)，后控制吸盘将芯片与盖板松开；

而后盖板的背部(即容器的底部)将会落入限位槽21中，盖板的边缘将会由凸台支撑，并且由于限位槽21与盖板的形状一致，因此在盖板落入限位槽21内部后，其会被限位槽21进行限位。

在盖板限位板2靠近限位槽21的一侧设置有两个夹块，即第一夹块23与第二夹块24，两个夹块均可朝向限位槽21移动，并且其朝向限位槽21的一侧设置有与限位槽21对应的凸台，两个夹块与芯片封装生产线上的自动化控制设备以及控制程序也连接在一起；

在盖板落入限位槽21中后，第一夹块23与第二夹块24将会在自动化控制程序的控制下朝向限位槽21移动，即在盖板落入限位槽21内部后，两个夹块会朝向盖板移动，并将其夹紧，从而起到夹持的效果，后转盘可转动流向下一道工序。

在基板上料位设置有基板上料头4，基板上料头4的一侧设置有基板上料盘，基板上料盘处设置有基板，此处的基板也为反置放置于基板上料盘处，即基板与盖板相互配合的一面朝向上料盘；

基板上料头4可根据基板的实际形状自行调节或更换，可更换为吸盘、抓取头等；

在上一工位(即盖板上料位)上料完成并将芯片与盖板移动至当前工位时，自动化控制设备即控制程序可控制基板上料头4将基板上料盘中的基板抓取，并移动至夹持机构的上方，后再通过基板上料头4的伸缩将基板放置于盖板上，由于基板与盖板相互配合的一面朝向料盘，因此上述操作刚好将基板与盖板相互配合在一起，后可在转盘1的旋转带动下，将基板与盖板带动至下一工序。

在芯片及其封装移动至焊接位后，焊接位处的焊头5将会伸出至封装(即基板处)处，并对基板与盖板进行钎焊，待焊接结束后，转盘1会带动芯片移动至取料位，而后第一夹块23与第二夹块24会将盖板松开，并由取料头6将芯片取出，以此完成芯片的封装作业。

在上述夹持机构的基础上，本申请再提出一种TO型金属封装模组的密封工艺，在本申请中，采用的是金属材质的盖板与基板，其主要是包括以下步骤：

S1、封装盖板与基板表面预处理；

S2、上料；

S3、焊接；

S4、取料；

S5、芯片封装表面后处理；

其中在步骤S1对盖板与基板进行表面预处理时：

S11、采用喷砂工艺对其进行处理；

S12、对喷砂完成后的盖板与基板进行清洗；

S13、将清洗后的盖板与基板烘干；

在步骤S11中，喷砂工艺可对将金属盖板与金属基板上的氧化层、锈迹以及其他杂质去除。

在封装件(即盖板与基板)喷砂结束后，可将清洗后的封装件放入酒精溶液中进行清洗，也可采用超声波清洗设备对其进行清洗，该步骤主要是去除封装件表面的固体杂质，如沙粒、残渣等。

在封装件清洗完成后，可将其放入温度在130-150℃之间的烘箱内部，在此烘干首先可以使得封装件表面的干燥，防止其在后续封装过程中表面残留液体，其次还可以为封装件进行预热，后通过步骤S2上料，将预处理完成的封装件分别放置于新料盘7以及基板上料盘处；

在新料盘7以及基板上料盘处，也都设置有加热设备，其加热设备用于对封装件进行预加热，预加热可以减少后续焊接时的加热时间，以此间接提高整体封装工艺的效率；

在上述步骤S3中，是芯片以及芯片封装件在焊接位完成的，其中焊头5为自动钎焊设备，在芯片即芯片封装移动至焊接位后，自动焊接设备焊头5会朝向芯片封装表面移动，并完成焊接，后通过步骤S4将焊接完成的芯片即封装取出。

在芯片封装取出后，即可开始S5的封装表面后处理作业：

S51、对芯片封装的焊缝进行打磨，去除焊接溢料；

S52、对芯片封装进行清洗；

其中，在步骤S52中，为了避免清洗液进入芯片封装的内部，需要将芯片封装反置，即将盖板朝下，基板朝上放置，并且控制清洗液的液位不超过芯片封装的缝隙，此时容器状的盖板以及与其焊接的基板会位于清洗液内部，以此达到清洗的效果。

并且在步骤S11中，由于是采用的喷砂工艺，因此在盖板与基板表面会留下沙孔，从而使得在微观角度下盖板与基板的表面形成凹陷；在钎焊过程中，被融化后的钎料由于毛细作用，会沿着间隙填满盖板与基板之间的间隙，此时由于盖板与基板的表面均存在凹陷呈现坑洼状，因此相较于传统的封装件，经过喷砂处理后的封装件与融化后的钎料接触面积更大，以此即可提高盖板与基板之间的连接强度。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种TO型金属封装模组夹持机构，包括有转盘(1)，所述转盘(1)的底部设置有步进电机，所述步进电机由自动化控制程序进行控制，其特征在于：所述转盘(1)的表面设置有盖板限位板(2)，所述盖板限位板(2)的中部开设有限位槽(21)，所述限位槽(21)用于放置芯片封装盖板，所述盖板限位板(2)设置有多个，且多个所述盖板限位板(2)均匀分布在转盘(1)的表面。

2.根据权利要求1所述的一种TO型金属封装模组夹持机构，其特征在于：所述盖板限位板(2)的数量为四个，四个所述盖板限位板(2)均匀设置于转盘(1)的表面，且每个所述盖板限位板(2)距离转盘(1)旋转中心的距离均相等。

3.根据权利要求2所述的一种TO型金属封装模组夹持机构，其特征在于：所述转盘(1)的一侧设置有盖板上料位、基板上料位、焊接位、取料位，并且所述盖板上料位、基板上料位、焊接位、取料位为按转盘(1)的旋转方向依次设置。

4.根据权利要求1所述的一种TO型金属封装模组夹持机构，其特征在于：所述盖板限位板(2)靠近限位槽(21)的一侧设置有夹块，所述夹块可沿朝向或远离限位槽(21)的方向移动，所述夹块由自动化控制程序进行控制，且所述夹块用于与限位槽(21)进行配合夹持盖板。

5.一种TO型金属封装模组的密封工艺，其特征在于：包括以下步骤：

S1、封装件表面预处理，去除封装件表面的氧化层以及杂质；

S2、封装件上料，将表面预处理完成的盖板放置于盖板上料位处，将基板放置于基板上料位处；

S3、盖板与基板焊接；

S4、成品取料；

S5、成品表面后处理。

6.根据权利要求5所述的一种TO型金属封装模组的密封工艺，其特征在于：在步骤S1中，还包括有以下步骤：

S11、采用喷砂工艺对封装件表面进行处理；

S12、对喷砂完成后的封装件进行清洗，清除封装件表面残留的液体以及固体杂质；

S13、将清洗后的盖板与基板烘干。

7.根据权利要求5所述的一种TO型金属封装模组的密封工艺，其特征在于：在步骤S5中，还包括以下步骤：

S51、去除焊接溢料；

S52、对芯片封装进行清洗。

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