CN201975376U

CN201975376U - 通孔注射填充机

Info

Publication number: CN201975376U
Application number: CN2011200425893U
Authority: CN
Inventors: 福德·伽俐俐
Original assignee: DALIAN FTZ EPOCH INTERNATIONAL I&T Co
Current assignee: DALIAN FTZ EPOCH INTERNATIONAL I&T Co
Priority date: 2011-02-14
Filing date: 2011-02-14
Publication date: 2011-09-14
Anticipated expiration: 2021-02-14

Abstract

提供一种通孔注射填充机，包括：手动调节工作台；陶瓷片；汽缸；汽缸驱动工作台，陶瓷片设置在手动调节工作台和汽缸驱动工作台之间，并且手动调节工作台、陶瓷片、汽缸驱动工作台在竖直方向上对准，手动调节工作台包含滑块导轨机构，其中，滑板平放在基板上，导轨通过螺栓螺孔配合固定在基板上，滑块与导轨相互之间可滑动地配合，滑块在与导轨相对的一侧上固定连接到连接板，连接板在与滑块相对的一侧上通过螺栓固定到弹簧钢片的中段，弹簧钢片的两端分别通过螺栓固定到滑板。通过上述机构，即使汽缸驱动工作台以极大的下压力下压，也不至于使滑块导轨机构承受过大的冲击，从而有效地减缓了滑块导轨机构的老化，进而延长了其使用寿命。

Description

通孔注射填充机

技术领域

本实用新型涉及一种通孔注射填充机，更具体地，涉及一种采用改进的滑块导轨机构进行移位操作的通孔注射填充机。

背景技术

在先进的微电子封装和多层陶瓷部件内部需要大量的高质量导通电路。大量的通孔和组成的通孔结构被用来进行电路连接、排除封装体内的热量。由此使多层陶瓷电子器件在设计上变得越来越复杂。

为进行通孔填充，传统的方法是采用丝网印刷，对通孔进行重复印刷填孔。大多数集成电路由若干陶瓷材料制成的矩形层构成。为了在各层之间进行电连接，需要在未烧结的陶瓷材料中进行钻孔而形成通孔图案。然后，这些通孔被高度导电的浆料所填充。接着，导电图案被丝网印刷到每个陶瓷层上。各个不同的层被彼此上下叠置并在高压下挤压在一起。然后，这一结构在高温下通过烧结而硬化。

当前，多数通孔采用氨酯“刮刀”手动填充。在这一方法中，未烧结陶瓷晶片被掩膜所覆盖，掩膜包含与晶片上通孔相对应的孔。然后，浆料液滴放置在掩膜顶部，刮刀前后移动以将浆料压入通孔内。

然而，上述方法存在诸多缺点。首先，这一方法无法保证气密性密封。通过刮刀方法填充在通孔中的浆料经常会沿着通孔轴线形成裂缝。这些裂缝会吸引污染物，从而导致通孔的电连接受到破坏。

其次，刮刀过程使通孔顶部周围留下一个较大的浆料椭圆形槽。这就会造成浪费，而且减小孔间最小间距。

再次，由于人工介入程度较高，上述方法工艺使制造过程缓慢而且麻烦且存在质量隐患。操作员必须手动处理每个工件，这就增大了处理过程中受到伤害的隐患。而且操作员也不可能每时每刻均以完全相同的方式进行精确操作，这就导致出现可能的质量问题，且费时费力费料。

另外，通孔的空间移位通常手动调节工作台进行。手动调节工作台包含一滑块导轨机构手动调节工作台在每个方向上位移的调节均通过该滑块导轨机构进行。也就是说，滑块导轨机构中滑块相对于导轨滑动，使手动调节工作台在特定方向上移动一段距离。

然而，在现有技术中，当汽缸驱动工作台下压而压靠于下方的手动调节工作台时，汽缸驱动工作台的下压力将全部传递到滑块导轨机构，从而使滑块导轨机构不得不承受过大的压力。一般而言，滑块导轨机构在使用过程中随着工作循环的进行将承受来自其他驱动工作台的多次压力，如果滑块导轨机构长期承受过大的压力，也会加速其老化过程，而严重缩短了使用寿命。

实用新型内容

本实用新型通过提供特定的通孔注射填充机，解决了上文所述的现有技术中通孔填充所存在的缺陷。

具体而言，本实用新型提供一种通孔注射填充机，包括：

X、Y、θ手动调节工作台；

陶瓷片，该陶瓷片通过销孔配合定位在X、Y、θ手动调节工作台的平坦的上表面上，该陶瓷片中设置多个待填充通孔；

汽缸；

汽缸驱动工作台，汽缸驱动连接到该汽缸驱动工作台，陶瓷片设置在X、Y、θ手动调节工作台和汽缸驱动工作台之间，并且X、Y、θ手动调节工作台、陶瓷片、汽缸驱动工作台在竖直方向上对准，其中，所述X、Y、θ手动调节工作台包含一滑块导轨机构，滑块导轨机构包括基板、滑板、导轨、滑块、连接板、受压呈现凸形的凹形弹簧钢片，滑板平放在基板上。导轨通过螺栓螺孔配合固定在基板上，滑块与导轨相互之间可滑动地配合，滑块在与导轨相对的一侧上固定连接到连接板，连接板在与滑块相对的一侧上通过螺栓固定到弹簧钢片的中段，弹簧钢片的两端分别通过螺栓固定到滑板。

优选地，所述X、Y、θ手动调节工作台具有X、Y、θ三个方向的偏移量，即，做直线运动的X和Y方向以及做圆周运动的θ方向。

更优选地，所述的通孔注射填充机进一步包括设置在X、Y、θ手动调节工作台一侧的摄像对位装置，掩膜的通孔通过摄像对位装置与陶瓷片的待填充通孔在竖直方向上对准。

优选地，所述X、Y、θ手动调节工作台为真空工作台，该真空工作台中设置真空发生器。

优选地，滑块与导轨相互之间滑柱-滑槽配合。

优选地，所述汽缸驱动工作台中设有一内腔，该内腔的开口朝向陶瓷片并被掩膜封住，在该内腔中设置一胶皮气囊从而将该内腔分为注射腔和浆料腔，浆料腔由胶皮气囊和掩膜共同限定，该汽缸驱动工作台还设置一空气压力入口，该空气压力入口与注射腔流体连通，其中，掩膜中设置多个通孔，掩膜的通孔与陶瓷片的待填充通孔一一对应并在竖直方向上对准。

更优选地，掩膜中的通孔在尺寸上设置为略小于陶瓷片中的待填充通孔。

更优选地，所述浆料腔中的浆料为金属浆料。

通过根据本实用新型的上述通孔注射填充机，可以完全填充小尺寸通孔，用压缩空气的压力一次填充了所有的孔。由于可以采用真空工作台，因此确保了在填入到孔里的浆料中不带空气。由于可以采用摄像对位，确保了本实用新型可以进行精确的工作台定位。由此，本实用新型适用于较广泛的工艺要求。另外，由于在根据本实用新型的上述通孔注射填充机中，通过在滑块导轨机构中巧妙设置弹簧片，即使汽缸驱动工作台以极大的下压力下压，也不会使滑块导轨机构受到过大冲击，从而有效地延长了滑块导轨机构的使用寿命，进而节约了生产和使用成本。

附图说明

图1示出根据本实用新型的一个实施例的通孔注射填充机的立体图。

图2示出处于打开位置的填充机的示意图。

图3示出处于闭合位置但填充过程尚未开始时的填充机的示意图。

图4示出处于闭合位置且填充过程已经开始时的填充机的示意图。

图5示出由汽缸驱动工作台中由胶皮气囊隔开的内腔的示意图。

图6示出了陶瓷片紧固在真空工作台的表面上的示意图；

图7示出根据本实用新型的处于未受压状态下的滑块导轨机构；

图8示出根据本实用新型的处于受压状态下的滑块导轨机构。

具体实施方式

在下文中，相同的附图标记指代相同的元件。

图1示出根据本实用新型的一个实施例的通孔注射填充机10的立体图。填充机10针对设置于其内的陶瓷片11中的多个通孔12进行填充。优选地，通孔12的最小直径可以设置为0.004英寸。陶瓷片11的尺寸优选为4英寸×4英寸至14英寸×14英寸，更优选地，可为6英寸×6英寸或12英寸×12英寸。具体而言，填充机10采用浆料对陶瓷片11上的多个通孔12进行填充，相应地，浆料的填充面积范围优选为3.5英寸×3.5英寸至13.5英寸×13.5英寸。所述浆料优选为金属浆料，例如为钨墨、金墨或银墨，浆料粘度优选为300000CPS(厘泊)至700000CPS。

填充机10包含基板20，基板20具有用于支撑陶瓷片11的平坦表面21。陶瓷片11可定位在表面21上，例如通过凸出于表面11的多个销配合穿过陶瓷片11边角处的相应多个开孔，从而将陶瓷片11精确定位在表面21上。如图1中所示，所述多个销为四个销22a、22b、22c、22d，相应多个开孔为四个开孔14a、14b、14c、14d。

图2示出了处于打开位置的填充机10的示意图。如图2所示，基板20可为真空工作台。在真空工作台中设置一真空发生器。当启动该真空发生器时，可将真空工作台的表面21与陶瓷片11之间的空间抽成真空，这样，该空间就形成为一低压区。于是，当上方的陶瓷片11被施加竖直向下的压力时，陶瓷片11就被更为紧固地固定在表面21上。真空工作台的另一作用是同时将陶瓷片11中的通孔12的内部空间抽成真空，这样，当在通孔12内填入浆料时，浆料就能在通孔12内得到充分地填充而不会产生气泡。图6示出了陶瓷片11紧固在真空工作台的表面上的示意图。

如图2所示，填充机10还包括一汽缸驱动工作台30，陶瓷片11处于汽缸驱动工作台30和基板20之间。优选地，汽缸驱动工作台30、陶瓷片11、基板20在竖直方向上对准。汽缸40连接到汽缸驱动工作台30，因此，汽缸驱动工作台30能够在汽缸40驱动下沿着竖直方向上下平移。

图3示出处于闭合位置但填充过程尚未开始时的填充机10的示意图。当汽缸驱动工作台30在汽缸40驱动下向下平移时，就将陶瓷片11卡夹在汽缸驱动工作台30和基板20之间，此时填充机10就处于闭合位置。

图5示出由汽缸驱动工作台30中由胶皮气囊42隔开的内腔的示意图。优选地，如图5所示，在工作台30内部形成一内腔，内腔下部开口，开口处由掩膜45封住。该内腔内部设置一胶皮气囊42，该胶皮气囊42将内腔分为上部的注射腔43和下部的浆料腔44。下部的浆料腔44由胶皮气囊42和掩膜45限定，内部装满浆料。如图2所示，工作台30上还设置一空气压力入口41，该空气压力入口41与注射腔43流体连通。当从空气压力入口41注入空气时，空气随之流入注射腔43，导致注射腔43中压力增大，从而下压胶皮气囊42，进而将浆料腔44中的浆料压迫出掩膜45。

根据本实用新型，如上文所述，由于浆料被胶皮气囊42所包容，就保证了浆料不会干燥，确保第一次和最后一次填孔时浆料粘度一致。

如图3所示，当填充机10处于闭合位置时，掩膜45紧靠在陶瓷片11上。如前所述，陶瓷片11中设有多个通孔12，相应地，在掩膜45中也对应设置多个通孔，掩膜45中的通孔与陶瓷片11中的通孔一一对应，并且竖直对准。这样，当掩膜45上方的浆料在压力下竖直流下时，浆料就会经过掩膜45中的通孔注入到陶瓷片11中的通孔12，从而对通孔12进行填充。优选地，为了确保浆料能够完全进入陶瓷片11的通孔12内，可以将掩膜45中的通孔的尺寸设置为比陶瓷片11的通孔12略小。

如上文所述，通过将陶瓷片11上的开孔与凸出于基板20表面的销相互配合，将陶瓷片11精确定位在基板20表面上。由此，实现了陶瓷片11在基板20表面上的定位，从而确保陶瓷片11的通孔12对准于掩膜45的通孔。

然而，很多情况下，上述机械方式的销孔配合定位无法做到通孔间的精确对准。因此，优选地，本实用新型采用摄像对位对陶瓷片11进行更为精确的定位。具体而言，将基板20设置为X、Y、θ手动调节工作台，即，该工作台具有三个方向的偏移量，X和Y方向做直线移动，优选地，其移动距离大约为±7.5毫米，而θ方向做圆周运动，大约可转动±3°，调节精度优选为0.01°。同时，在工作台上设置一摄像机，摄像机的镜头记录下工作台上通孔的特定对位点，将所记录的图像显示在与摄像机相连的显示器上。接着，通过手动调节工作台，确保对位点显示在显示器上的图像重合，于是就完成了对工作台上陶瓷片11通孔的摄像对位。

下文中将详细描述通孔注射填充机10的具体操作。

首先，填充机10处于如图2所示的打开位置，陶瓷片11通过销孔配合定位在基板20上，确保掩膜45中的通孔与陶瓷片11中的通孔在竖直方向上对准。如果设置了摄像对位装置，则通过摄像对位对陶瓷片11进行进一步精确定位。

然后，汽缸40驱动汽缸驱动工作台30竖直向下平移，使得填充机10处于如图3所示的闭合位置。此时，陶瓷片11与掩膜45接触，而陶瓷片11与掩膜45中各自的通孔由于相互对准而形成浆料将要流经其间的通道。如果基板20为真空工作台，则开启其中的真空发生器，使得真空工作台与陶瓷片11之间的空间形成为低压区，使得陶瓷片11更加牢固地固定在真空工作台上。

接着，空气从空气压力入口41流入注射腔43，开始进行浆料注射，如图4所示。此时，胶皮气囊42在注射腔43中的空气压力下也随之向下压迫浆料腔44中的浆料。在此情况下，浆料通过掩膜45中的通孔注入到陶瓷片11内的通孔。由于空气将均匀的压力施加在胶皮气囊42上，这就确保了浆料能够随之同时均匀地流入陶瓷片11内的所有通孔。优选地，可以设置注射定时器对注射时间进行计时。当注射定时器计时时间结束时，注射腔43中的压缩空气被释放。

最后，释放汽缸40，使汽缸驱动工作台30竖直向上平移，使得填充机10重新回到如图2所示的打开位置。小心从工作台取出填充完的陶瓷片。取出掩膜，清洗掩膜和工作台表面。

通过根据本实用新型的上述操作，可以完全填充小尺寸通孔，用压缩空气的压力一次填充了所有的孔。由于可以采用真空工作台，因此确保了在填入到孔里的浆料中不带空气。由于可以采用摄像对位，确保了本实用新型可以进行精确的工作台定位。由此，本实用新型适用于较广泛的工艺要求。

X、Y、θ手动调节工作台包含一滑块导轨机构。X、Y、θ手动调节工作台在每个方向上位移的调节均通过该滑块导轨机构进行。也就是说，滑块导轨机构中滑块相对于导轨滑动，使X、Y、θ手动调节工作台在特定方向上移动一段距离。

然而，在现有技术中，当汽缸驱动工作台下压而压靠于下方的X、Y、θ手动调节工作台时，汽缸驱动工作台的下压力将全部传递到滑块导轨机构，从而使滑块导轨机构不得不承受过大的压力。由于在X、Y、θ手动调节工作台的工作循环中，滑块导轨机构将多次承受来自汽缸驱动工作台的巨大压力，因此，如果滑块导轨机构长期承受过大的压力，也会加速其老化过程，而严重缩短了使用寿命。

为克服上述缺陷，本实用新型提供了一种滑块导轨机构。图7示出了根据本实用新型的处于未受压状态下的滑块导轨机构50，图8示出了根据本实用新型的处于受压状态下的滑块导轨机构50。

如图7所示，滑块导轨机构50包括基板51、滑板52、导轨53、滑块54、连接板55、弹簧钢片56。滑板52平放在基板51上。导轨53通过螺栓螺孔配合固定在基板51上。滑块54与导轨53相互之间可滑动地配合，优选相互之间进行滑柱-滑槽配合，这样，当施加外力时，滑块54就可以沿着垂直于图7纸面的方向上相对于导轨53滑动。滑块54在与导轨53相对的一侧上固定连接有连接板55。连接板55在与滑块54相对的一侧上通过螺栓固定到弹簧钢片56的中段。弹簧钢片56的两端分别通过螺栓固定到滑板52。

如图7可见，当汽缸驱动工作台未下压时，弹簧钢片56的中段主体部分仅仅受到X、Y、θ手动调节工作台自身的自重的压力，因此弹簧钢片56所受的压力相对较小，此时弹簧钢片56呈现自然的凹形形状，即，两端抬高而中段下陷。由于弹簧钢片56的两端固定连接到滑板52，因此，此时滑板52就在弹簧钢片56的拉力作用下被略微抬高，从而使滑板52的底表面被抬离基板51，从而在滑板52的底表面和基板51之间出现微小间隙，该间隙例如0.01毫米。由于该间隙的存在，使得X、Y、θ手动调节工作台自身的自重的压力全部施加在滑块54和导轨53上。当然，这种自重压力一般并不大，因此并不影响滑块54和导轨53之间的相对滑动。

如图8所示，当汽缸驱动工作台下压时，由于该下压力远大于弹簧钢片56自身的弹力，因此滑板52就被下压而紧靠于基板51，并且同时相应地弹簧钢片56两端也随之下压，使弹簧钢片56的中段翘起，从而使弹簧钢片56呈现凸形形状。由于弹簧钢片56的中段翘起，就相应地将连接板55、滑块54、导轨53向上拉动。这样，来自汽缸驱动工作台的下压力中的绝大部分将传递到滑板52上，而不会传递到滑块54和导轨53上。因此，即使汽缸驱动工作台以极大的下压力下压，也不会使滑块导轨机构50承受过大的冲击，从而有效延长了滑块导轨机构的使用寿命。

尽管本实用新型的一些优选实施例仅仅示例性地进行描述，但是本领域技术人员可以理解的是，在不偏离本实用新型的范围的情况下，可以对所公开的实施例进行改造，本实用新型的范围由所附权利要求书来限定。

Claims

1.一种通孔注射填充机(10)，包括：

X、Y、θ手动调节工作台；

陶瓷片(11)，该陶瓷片(11)通过销孔配合定位在X、Y、θ手动调节工作台的平坦的上表面上，该陶瓷片(11)中设置多个待填充通孔(12)；

汽缸(40)；

汽缸驱动工作台(30)，汽缸(40)驱动连接到该汽缸驱动工作台(30)，陶瓷片(11)设置在X、Y、θ手动调节工作台和汽缸驱动工作台(30)之间，并且X、Y、θ手动调节工作台、陶瓷片(11)、汽缸驱动工作台(30)在竖直方向上对准，

其特征在于：

所述X、Y、θ手动调节工作台包含一滑块导轨机构(50)，滑块导轨机构(50)包括基板(51)、滑板(52)、导轨(53)、滑块(54)、连接板(55)、受压呈现凸形的凹形弹簧钢片(56)，滑板(52)平放在基板(51)上，导轨(53)通过螺栓螺孔配合固定在基板(51)上，滑块(54)与导轨(53)相互之间可滑动地配合，滑块(54)在与导轨(53)相对的一侧上固定连接到连接板(55)，连接板(55)在与滑块(54)相对的一侧上通过螺栓固定到弹簧钢片(56)的中段，弹簧钢片(56)的两端分别通过螺栓固定到滑板(52)。

2.根据权利要求1所述的通孔注射填充机(10)，其特征在于，所述X、Y、θ手动调节工作台具有X、Y、θ三个方向的偏移量，即，做直线运动的X和Y方向以及做圆周运动的θ方向。

3.根据权利要求2所述的通孔注射填充机(10)，其特征在于，进一步包括设置在X、Y、θ手动调节工作台一侧的摄像对位装置，掩膜(45)的通孔通过摄像对位装置与陶瓷片(11)的待填充通孔(12)在竖直方向上对准。

4.根据权利要求1所述的通孔注射填充机(10)，其特征在于，所述X、Y、θ手动调节工作台为真空工作台，该真空工作台中设置真空发生器。

5.根据权利要求1所述的通孔注射填充机(10)，其特征在于，滑块(54)与导轨(53)相互之间滑柱-滑槽配合。

6.根据权利要求1所述的通孔注射填充机(10)，其特征在于，所述汽缸驱动工作台(30)中设有一内腔，该内腔的开口朝向陶瓷片(11)并被掩膜(45)封住，在该内腔中设置一胶皮气囊(42)从而将该内腔分为注射腔(43)和浆料腔(44)，浆料腔(44)由胶皮气囊(42)和掩膜(45)共同限定，该汽缸驱动工作台(30)还设置一空气压力入口(41)，该空气压力入口(41)与注射腔(43)流体连通，其中，掩膜(45)中设置多个通孔，掩膜(45)的通孔与陶瓷片(11)的待填充通孔(12)一一对应并在竖直方向上对准。

7.根据权利要求6所述的通孔注射填充机(10)，其特征在于，掩膜(45)中的通孔在尺寸上设置为略小于陶瓷片(11)中的待填充通孔(12)。

8.根据权利要求6所述的通孔注射填充机(10)，其特征在于，所述浆料腔(44)中的浆料为金属浆料。