CN117798567B - 一种快速升降温共晶焊接台 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种快速升降温共晶焊接台，涉及芯片封装生产技术领域。包括XY移动平台和共晶焊接装置，通过XY移动平台实现芯片基板的精确定位，依靠共晶焊接装置实现产品的快速升温降温。XY移动平台包括X向基座、X向导轨、X向直线电机、X向传感器挡片、X向传感器、XY连接板、Y向基座、Y向导轨、Y向直线电机、共晶支撑座、Y向传感器挡片和Y向传感器；X向导轨与Y向导轨相互垂直；共晶焊接装置包括连接块、隔热板、支撑件、压板增高块、压板、加热板和气氛罩。本发明采用XY向直线电机实现焊接元件精确的位置定位，两块陶瓷加热板及其支撑件实现了共晶产品的迅速升降温。
Description
技术领域
本发明涉及芯片封装生产技术领域，具体为一种快速升降温共晶焊接台。
背景技术
随着微电子封装技术的不断发展，电子元器件的小型化、效率要求越来越高，使得提高贴片设备精确性、效率的需求日益迫切。全自动共晶贴片机是一种针对基板和芯片贴片的设备，共晶台在短时间内升温融化基板上的焊锡，通过机械手将芯片共晶在基板上，精度要求±10um，是完成半导体激光器生产的核心设备，其中共晶台是实现共晶贴片的核心部件。CDD相机将基板和芯片定位后，共晶台控制温度曲线熔化焊料将其键合在一起。温度曲线中低温到高温的升温速率以及键合完成后的降温速度，直接影响到产品的生产效率，因此为了实现共晶焊接的快速升降温，需要改进现有的共晶台结构。
发明内容
本发明为了解决现有的共晶焊接台需要实现产品的快速升温与降温的问题，提供了一种快速升降温共晶焊接台。
本发明是通过如下技术方案来实现的：一种快速升降温共晶焊接台，包括XY移动平台和共晶焊接装置，通过XY移动平台实现芯片基板的精确定位，依靠共晶焊接装置实现产品的快速升温降温。所述XY移动平台包括X向基座、X向导轨、X向直线电机、X向传感器挡片、X向传感器、XY连接板、Y向基座、Y向导轨、Y向直线电机、共晶支撑座、Y向传感器挡片和Y向传感器；所述X向导轨与Y向导轨相互垂直；所述共晶焊接装置包括连接块、隔热板、支撑件、压板增高块、压板、加热板和气氛罩。
所述X向基座为整个共晶焊接台的底座，所述X向导轨设有两根且相互平行安装在X向基座上，所述X向直线电机位于两根X向导轨之间，所述X向直线电机包括X向直线电机定子与X向直线电机动子，所述X向直线电机定子安装于X向基座上，所述X向直线电机动子安装在XY连接板底部，所述Y向基座固定于XY连接板上部；所述XY连接板通过底面上的两组滑块安装于两根X向导轨上；当动子移动时，XY连接板可随着动子沿着X向导轨往返移动，则代表Y向基座也随着动子移动，实现了芯片基板在X向的移动。由于沿着X向的移动是有限制的，因此设有两组X向传感器与两个X向传感器挡片，X向传感器分别安装于X向基座前部沿X向的两角位置，为XY连接板沿X向移动的两个边界；所述X向传感器挡片也设有两个、且分别安装于XY连接板前端面沿X向的两角位置，两个X向传感器挡片分别与两组X向传感器相匹配使用，当移动至X向两端各自的边界时，X向传感器感应到X向传感器挡片，使XY连接板停止移动。所述Y向导轨设有两根且相互平行安装于Y向基座上；所述Y向直线电机位于两根Y向导轨之间，所述Y向直线电机包括Y向直线电机定子与Y向直线电机动子，所述Y向直线电机定子安装于Y向基座上，所述Y向直线电机动子固定于共晶支撑座的底部；所述Y向传感器设有两组、且分别安装于Y向基座左部沿Y向的两角位置；所述Y向传感器挡片设有两个、且分别安装于共晶支撑座左侧沿Y向的两角位置，两个Y向传感器挡片分别与两组Y向传感器相匹配使用；所述共晶支撑座的中心位置开有用于连接共晶焊接装置的安装孔，共晶支撑座的在Y向的移动与X向的移动同理，均为动子带动共晶支撑座沿Y向导轨移动，且由Y向传感器与Y向传感器挡片控制其移动的边界。上述整个过程实现了芯片基板在X向与Y向的精确定位。
所述连接块底面上设有用于嵌入共晶支撑座中心所开安装孔处的卡块，所述连接块可拆卸安装于共晶支撑座上，该特征实现了XY移动平台和共晶焊接装置的连接。所述隔热板安装于连接块上，所述隔热板上设有多个焊接工位，每个焊接工位由两个压板增高块、支撑件、加热板及两个压板组合而成，两个压板正对且分别安装于两个压板增高块上，所述压板增高块安装于隔热板上，即压板与压板增高块共同安装在隔热板上。所述支撑件抵靠并安装于隔热板上所开的方形孔内，该种安装方式使支撑件的位置稳定但也可拆卸。所述加热板位于支撑件的顶部且通过两个压板压紧于支撑件上；所述加热板上均布开有三个孔，均为负压吸附孔，用于吸附所焊接的元件。所述支撑件的上部设有五个支柱，四角上的四个支柱起支撑固定作用，中部的支柱上开有竖直的负压孔，所述支撑件上还开有两个竖直的冷氮孔，两个冷氮孔位于中部支柱的两侧，用于吹入氮气降低加热板的温度，所述加热板上位于中间的负压吸附孔的位置与负压孔的位置正对匹配，使得加热板中心的孔存在负压，可以牢固吸附所焊接元件。所述气氛罩罩于隔热板的顶部，所述隔热板两侧开有多个氮气吹出孔，使气氛罩与隔热板形成氮气氛围，冷氮可以实现快速给加热板降温的目的；也由于存在隔热板，使得加热板可实现快速升温，加热时的热量不易散失。
优选的，所述支撑件与压板的材质均为氧化锆陶瓷，可以在升温时，大幅度降低热量的传递散失。
优选的，所述支撑件底部抵靠隔热板所开方形孔的底部，且支撑件与隔热板的方形孔为间隙配合。隔热板所开的该方形间隙孔可准确确定支撑件的位置，并且方便安装，而且支撑件为陶瓷材料不易加工螺纹，因此采用该种方式安装。
优选的，所述隔热板上设置有多个与焊接工位相匹配的焊接工位槽，方便于将各个工位隔离开来。
与现有技术相比本发明具有以下有益效果：本发明所提供的一种快速升降温共晶焊接台，采用XY向直线电机实现精确的位置定位，陶瓷材质的支撑件和压板尽可能减少与加热板的接触面积，减少热量的散失，从而使得加热板迅速升温；同时气氛罩可确保加热板处产品的气氛，保证焊接效果；支撑件上的冷氮气孔吹出冷却风，从而使得加热板迅速降温，达到共晶台快速升降温的目的。
附图说明
图1为快速升降温共晶焊接台的整体结构示意图。
图2为XY移动平台结构示意图。
图3为共晶焊接装置结构示意图。
图4为支撑件的结构示意图。
图中标记如下：1-XY移动平台，2-共晶焊接装置，101-X向传感器，102-X向基座，103-X向传感器挡片，104-XY连接板，105-Y向基座，106-X向导轨，107-X向直线电机，108-Y向传感器，109-Y向传感器挡片，110-Y向直线电机，111-共晶支撑座，112-Y向导轨，201-连接块，202-隔热板，203-压板增高块，204-支撑件，205-加热板，206-压板，207-气氛罩，20401-负压孔，20402-冷氮孔，208-焊接工位槽。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步说明。
一种快速升降温共晶焊接台，如图1所示：包括XY移动平台1和共晶焊接装置2。所述XY移动平台1如图2所示，包括X向基座102、X向导轨106、X向直线电机107、X向传感器挡片103、X向传感器101、XY连接板104、Y向基座105、Y向导轨112、Y向直线电机110、共晶支撑座111、Y向传感器挡片109和Y向传感器108；所述X向导轨106与Y向导轨112相互垂直；所述共晶焊接装置2如图3所示，包括连接块201、隔热板202、支撑件204、压板增高块203、压板206、加热板205和气氛罩207。
所述X向基座102为整个共晶焊接台的底座，所述X向导轨106设有两根且相互平行安装在X向基座102上，所述X向直线电机107位于两根X向导轨106之间，所述X向直线电机107包括X向直线电机定子与X向直线电机动子，所述X向直线电机定子安装于X向基座102上，所述X向直线电机动子安装在XY连接板104底部，所述Y向基座105固定于XY连接板104上部；所述XY连接板104通过底面上的两组滑块安装于两根X向导轨106上；所述X向传感器101设有两组且分别安装于X向基座102前部沿X向的两角位置；所述X向传感器挡片103也设有两个、且分别安装于XY连接板104前端面沿X向的两角位置，两个X向传感器挡片103分别与两组X向传感器101相匹配使用；所述Y向导轨112设有两根且相互平行安装于Y向基座105上；所述Y向直线电机110位于两根Y向导轨112之间，所述Y向直线电机110包括Y向直线电机定子与Y向直线电机动子，所述Y向直线电机定子安装于Y向基座105上，所述Y向直线电机动子固定于共晶支撑座111的底部；所述Y向传感器108设有两组、且分别安装于Y向基座左部沿Y向的两角位置；所述Y向传感器挡片109设有两个、且分别安装于共晶支撑座111左侧沿Y向的两角位置，两个Y向传感器挡片109分别与两组Y向传感器108相匹配使用；所述共晶支撑座111的中心位置开有用于连接共晶焊接装置2的安装孔。
所述连接块201底面上设有用于嵌入共晶支撑座111中心所开安装孔处的卡块，所述连接块201可拆卸安装于共晶支撑座111上；所述隔热板202安装于连接块201上，所述隔热板202上设有多个焊接工位，每个焊接工位由两个压板增高块203、支撑件204、加热板205及两个压板206组合而成，两个压板206正对且分别安装于两个压板增高块203上，所述压板增高块203安装于隔热板202上，所述支撑件204抵靠并安装于隔热板202上所开的方形孔内；所述加热板205位于支撑件204的顶部且通过两个压板206压紧于支撑件204上；所述加热板205上均布开有三个孔，均为负压吸附孔，所述支撑件204如图4所示，的上部设有五个支柱，四角上的四个支柱起支撑固定作用，中部的支柱上开有竖直的负压孔20401，所述支撑件204上还开有两个竖直的冷氮孔20402，两个冷氮孔20402位于中部支柱的两侧，所述加热板205上位于中间的负压吸附孔的位置与负压孔20401的位置正对匹配；所述气氛罩207罩于隔热板202的顶部；所述隔热板202两侧开有多个氮气吹出孔，使气氛罩207与隔热板202形成氮气氛围，本实施例中隔热板202两侧开有22个氮气吹出孔。
本实施例采用了以下优选方案：所述加热板205上的所开负压吸附孔的直径为0.8mm；所述支撑件204与压板206的材质均为氧化锆陶瓷；所述连接块201通过四根螺丝安装于共晶支撑座111上；所述隔热板202通过螺丝安装于连接块201上；所述支撑件204底部抵靠隔热板202所开方形孔的底部，且支撑件204与隔热板202的方形孔为间隙配合；所述压板206与压板增高块203通过两个螺丝安装于隔热板202上；所述气氛罩207通过螺丝安装于隔热板202上；所述隔热板202上设置有多个与焊接工位相匹配的焊接工位槽208；所述隔热板202上设有两个焊接工位，两个焊接工位的结构相同。
本实施例具体组装操作为：XY移动平台1中的两根X向导轨106相互平行地用螺丝固定在X向基座102上，X向直线电机107的定子用螺丝固定在X向基座102上；XY连接板104用螺丝固定在两根X向导轨106的滑块上，X向直线电机107的动子用螺丝固定在XY连接板104的底部，Y向基座105用螺丝固定在XY连接板104的上部，两根Y向导轨112用螺丝平行地固定在在Y向基座105上，Y向直线电机110的定子安装在Y向基座105上；X向传感器挡片103用螺丝固定在XY连接板104上，X向传感器101固定在X向基座102上；Y向传感器挡片109固定在共晶支撑座111上，Y向传感器108安装在Y向基座105上。X向导轨106与Y向导轨112相互垂直90°安装。将共晶焊接装置2中的连接块201用四根螺丝固定在XY移动平台1中的共晶支撑座111上。共晶焊接装置2中隔热板202用螺丝固定在连接块201上。两个焊接工位的结构相同，以后侧的焊接工位为例进行说明。将支撑件204底部抵靠于隔热板202对应的方形孔的底部，支撑件204与隔热板202方形孔为间隙配合。用螺丝穿过压板206和压板增高块203后固定在隔热板202的螺纹孔上，与之正对的压板206同样的方法固定在隔热板202的螺纹孔上。将加热板205插入两块压板206和支撑件203之间，同时使得加热板205中间小孔匹配对正支撑件204的负压孔20401。将两块压板206上的螺丝固定，使得加热板205压紧在支撑件204上。如图4所示，让支撑件204的两个冷氮孔20402对正加热板205的前后侧。两块加热板205安装完成后，将气氛罩207用螺丝固定在隔热板202上。
本实施例具体使用操作如下：
1）X与Y向的移动过程如下：在X向直线电机107工作时，X向直线电机定子固定不动，X向直线电机动子带动XY连接板104沿着X向导轨106在X向基座102上往返移动，由两端的X向传感器101与相应的X向传感器挡片103进行位置反馈，感应XY连接板104是否到达边界，并控制其停止移动，当XY连接板104移动时，其上所安装的可进行Y向移动的全部部件都随之沿X向移动；同理，Y向的移动是由Y向直线电机110所控制，Y向直线电机定子固定不动，Y向直线电机动子带动共晶支撑座111沿着Y向导轨112在Y向基座105上往返移动，由两端的Y向传感器108与相应的Y向传感器挡片109进行位置反馈，感应共晶支撑座111是否到达边界，并控制其停止移动，当共晶支撑座111移动时，其上所安装的共晶焊接装置2也随之移动，上述工作过程使得共晶焊接装置2可以沿X与Y向精确移动。
2）焊接时操作如下：支撑件204上的负压孔20401使得置于加热板205上所需焊接的部件可靠吸附于加热板205上，由于加热板205采用了氧化锆陶瓷，则在升温时，大幅度降低了热量的传递散失，从而实现快速升温；在降温时，支撑件204的两个冷氮孔20402内吹出冷氮气，从而使得加热板205迅速降温，隔热板上的22个小孔，可以将氮气吹出，气氛罩207与隔热板202形成了氮气氛围。
本发明要求保护的范围不限于以上具体实施方式，而且对于本领域技术人员而言，本发明可以有多种变形和更改，凡在本发明的构思与原则之内所作的任何修改、改进和等同替换都应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种快速升降温共晶焊接台，其特征在于：包括XY移动平台（1）和共晶焊接装置（2）；
所述XY移动平台（1）包括X向基座（102）、X向导轨（106）、X向直线电机（107）、X向传感器挡片（103）、X向传感器（101）、XY连接板（104）、Y向基座（105）、Y向导轨（112）、Y向直线电机（110）、共晶支撑座（111）、Y向传感器挡片（109）和Y向传感器（108）；所述X向导轨（106）与Y向导轨（112）相互垂直；
所述共晶焊接装置（2）包括连接块（201）、隔热板（202）、支撑件（204）、压板增高块（203）、压板（206）、加热板（205）和气氛罩（207）；
所述X向基座（102）为整个共晶焊接台的底座，所述X向导轨（106）设有两根且相互平行安装在X向基座（102）上，所述X向直线电机（107）位于两根X向导轨（106）之间，所述X向直线电机（107）包括X向直线电机定子与X向直线电机动子，所述X向直线电机定子安装于X向基座（102）上，所述X向直线电机动子安装在XY连接板（104）底部，所述Y向基座（105）固定于XY连接板（104）上部；所述XY连接板（104）通过底面上的两组滑块安装于两根X向导轨（106）上；所述X向传感器（101）设有两组且分别安装于X向基座（102）前部沿X向的两角位置；所述X向传感器挡片（103）也设有两个、且分别安装于XY连接板（104）前端面沿X向的两角位置，两个X向传感器挡片（103）分别与两组X向传感器（101）相匹配使用；所述Y向导轨（112）设有两根且相互平行安装于Y向基座（105）上；所述Y向直线电机（110）位于两根Y向导轨（112）之间，所述Y向直线电机（110）包括Y向直线电机定子与Y向直线电机动子，所述Y向直线电机定子安装于Y向基座（105）上，所述Y向直线电机动子固定于共晶支撑座（111）的底部；所述Y向传感器（108）设有两组、且分别安装于Y向基座左部沿Y向的两角位置；所述Y向传感器挡片（109）设有两个、且分别安装于共晶支撑座（111）左侧沿Y向的两角位置，两个Y向传感器挡片（109）分别与两组Y向传感器（108）相匹配使用；所述共晶支撑座（111）的中心位置开有用于连接共晶焊接装置（2）的安装孔；
所述连接块（201）底面上设有用于嵌入共晶支撑座（111）中心所开安装孔处的卡块，所述连接块（201）可拆卸安装于共晶支撑座（111）上；所述隔热板（202）安装于连接块（201）上，所述隔热板（202）上设有多个焊接工位，每个焊接工位由两个压板增高块（203）、支撑件（204）、加热板（205）及两个压板（206）组合而成，两个压板（206）正对且分别安装于两个压板增高块（203）上，所述压板增高块（203）安装于隔热板（202）上，所述支撑件（204）抵靠并安装于隔热板（202）上所开的方形孔内；所述加热板（205）位于支撑件（204）的顶部且通过两个压板（206）压紧于支撑件（204）上；所述加热板（205）上均布开有三个孔，均为负压吸附孔，所述支撑件（204）的上部设有五个支柱，四角上的四个支柱起支撑固定作用，中部的支柱上开有竖直的负压孔（20401），所述支撑件（204）上还开有两个竖直的冷氮孔（20402），两个冷氮孔（20402）位于中部支柱的两侧，所述加热板（205）上位于中间的负压吸附孔的位置与负压孔（20401）的位置正对匹配；所述气氛罩（207）罩于隔热板（202）的顶部；所述隔热板（202）两侧开有多个氮气吹出孔，使气氛罩（207）与隔热板（202）形成氮气氛围；所述支撑件（204）与压板（206）的材质均为氧化锆陶瓷；所述支撑件（204）底部抵靠隔热板（202）所开方形孔的底部，且支撑件（204）与隔热板（202）的方形孔为间隙配合；所述隔热板（202）上设置有多个与焊接工位相匹配的焊接工位槽（208）。
2.根据权利要求1所述的一种快速升降温共晶焊接台，其特征在于：所述加热板（205）上的所开负压吸附孔的直径为0.8mm。
3.根据权利要求1所述的一种快速升降温共晶焊接台，其特征在于：所述连接块（201）通过四根螺丝安装于共晶支撑座（111）上。
4.根据权利要求1所述的一种快速升降温共晶焊接台，其特征在于：所述隔热板（202）通过螺丝安装于连接块（201）上。
5.根据权利要求1所述的一种快速升降温共晶焊接台，其特征在于：所述压板（206）与压板增高块（203）通过两个螺丝安装于隔热板（202）上。
6.根据权利要求1所述的一种快速升降温共晶焊接台，其特征在于：所述气氛罩（207）通过螺丝安装于隔热板（202）上。
7.根据权利要求1所述的一种快速升降温共晶焊接台，其特征在于：所述隔热板（202）上设有两个焊接工位，两个焊接工位的结构相同。
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