CN220029111U - 一种半导体制冷片双面焊接装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种半导体制冷片双面焊接装置，包括底板，底板上依次安装有料仓、进料机构、加热区、冷却区和工件输送机构，进料机构将工件自料仓底部拨出，拨送至加热区前端，工件输送机构将工件就拨送至加热区、冷却区。所述加热区上加热板和下加热板，下加热板固定安装在底板上，上加热板固定安装在升降板上，上升降板通过导向柱与底板相连接，升降板上方连接升降机构，升降机构带动升降板及上加热板升降。采用上、下加热板同时加热，同时进行晶粒与上、下陶瓷片的焊接，使得半导体制冷片在焊接过程中上下表面基本无温度差，进而避免了陶瓷片所产生的热变形对晶粒产生破坏性的影响，提高了成品率，提高了生产效率。

Description

一种半导体制冷片双面焊接装置

技术领域

本实用新型属于属于大功率半导体器件辅助工装技术领域，具体涉及一种半导体制冷片双面焊接装置。

背景技术

半导体制冷片是由半导体组成的一种冷却器件，由上陶瓷片、半导体晶粒以及下陶瓷片三个主要元件组成。半导体制冷片的焊接，就是将上下陶瓷片组合在一起，上下陶瓷片接触面之间涂有一层导热硅脂和锡膏，通过加热使其融化，然后冷却固化粘接在一起。目前半导体制冷片焊接时采取单面加热的方式进行，这种操作容易造成半导体制冷片焊接质量不稳定，由于加热块表面温度分布差异，导致半导体制冷片受热不均，陶瓷片产生热变形，而陶瓷片热变形所产生的应力会施加在晶粒上，容易导致部分晶粒出现裂纹，甚至破裂。同理，冷却过程中同样存在温度差，导致部分晶粒破裂，造成半导体制冷片功能下降，甚至失效。

发明内容

针对现有技术存在的单面加热导致半导体制冷片受热不均的问题，本实用新型提供一种可提高半导体制冷片焊接质量和效率的半导体制冷片双面焊接装置。

本实用新型的目的是以下述方式实现的：

一种半导体制冷片双面焊接装置，包括底板，底板上依次安装有料仓、进料机构、加热区、冷却区和工件输送机构，进料机构将工件自料仓底部拨出，拨送至加热区前端，工件输送机构将工件就拨送至加热区、冷却区。所述加热区上加热板和下加热板，下加热板固定安装在底板上，上加热板固定安装在升降板上，升降板通过导向柱与底板相连接，升降板上方连接升降机构，升降机构带动升降板及上加热板升降。

加热区前方还设置预热区，预热区与加热区结构相同。

冷却区包括相对设置的风刀，所述风刀通过支架固定设置在底板上，每个风刀均连接风管。

支架包括固定座、支杆、横杆和固定销，固定座通过螺栓固定在底板上，支杆垂直安装在固定座上，横杆一端滑动安装在支杆上，另一端通过固定销与风刀铰接。

料仓侧边设置有工件检测装置，工件检测装置包括在料仓两侧相对设置的两立柱，两立柱上分别设置光电传感器的发射端和接收端。

进料机构包括拨块、拨块固定板、复位弹簧、伸缩机构安装板、直线导轨和伸缩机构，拨块上部伸出料仓底板，拨块上部高度与料仓内最下层的工件高度一致；拨块中部设置复位弹簧，复位弹簧另一端与拨块固定板连接；拨块下部铰接在拨块固定板上，拨块固定板与直线导轨滑动连接，直线导轨固定在伸缩机构安装板上，伸缩机构安装板与底板固定连接，伸缩机构安装板上固定伸缩机构，伸缩机构伸出端连接拨块，伸缩机构带动拨块固定板在直线导轨上滑动。

工件输送机构包括安装板、拨叉、拨叉安装座、Y轴直线机构、X轴直线机构（95），安装板固定在底板上，Y轴直线机构和X轴直线机构固定安装在安装板上，拨叉安装在拨叉安装座上，Y轴直线机构和X轴直线机构的顶杆均连接拨叉安装座，拨叉及拨叉安装座在X轴直线机构驱动下发生X向位移，在Y轴直线机构驱动下发生Y向位移。

安装板上表面固定设置Y向导轨，拨叉安装座于Y向导轨之间设有滑轨板，滑轨板上表面有与拨叉安装座沿X向滑动连接，下表面有Y向导轨滑动连接。

双面焊接装置外部封装有防护罩，底板上部的防护罩上设有防护门和观察窗，底板下部的防护罩上设有散热窗，防护罩上还安装有操作面板和提示灯。

相对于现有技术，本实用新型采用上、下加热板同时加热，同时进行晶粒与上、下陶瓷片的焊接，使得半导体制冷片在焊接过程中上下表面基本无温度差，进而避免了陶瓷片所产生的热变形对晶粒产生破坏性的影响，提高了成品率，提高了生产效率。

附图说明

图1是本实用新型的外部结构示意图。

图2是本实用新型的另一角度的外部结构示意图。

图3是本实用新型的整体结构示意图。

图4是本实用新型的料仓及进料机构的结构示意图。

图5是本实用新型的料仓及进料机构的另一个方向的结构示意图。

图6是本实用新型的进料机构的结构示意图。

图7是本实用新型的进料机构另一个角度的结构示意图。

图8是本实用新型的预热/加热部分结构示意图。

图9是本实用新型的冷却部分结构示意图。

图10是本实用新型的工件输送机构的结构示意图。

图中：1-料仓，11-拨料口，12-料仓底板，2-加热区，21-升降机构，22-上加热板，23-下加热板，24-导向柱，25-升降板，3-预热区，4-冷却区，41-风刀，42-风管，43-支架，431-固定座，432-支杆，433-横杆，434-固定销，5-进料机构，51-拨块，52-拨块固定板，53-复位弹簧，54-伸缩机构安装板，55-直线导轨，56-伸缩机构，6-工件，7-立柱，71-光电传感器，8-底板，9-工件输送机构，91-安装板，92-拨叉，93-拨叉安装座，94-Y轴直线机构，95-X轴直线机构，96-Y向导轨和97-滑轨板，100-防护罩，110-防护门，120-观察窗，130-散热窗，140-操作面板，150-提示灯，160-支脚。

具体实施方式

如图3所示，一种半导体制冷片双面焊接装置，包括底板8，底板8上依次安装有料仓1、进料机构5、加热区2和冷却区4，进料机构5将工件自料仓1底部拨出，拨送至加热区2前端，即料仓底板12最右端；工件输送机构9将工件6拨送至加热区2、冷却区4，直至出料口。本实用新型中所述工件6是指，未粘接成型的半导体制冷片（涂有导热硅脂和锡膏的上、下陶瓷片及半导体晶粒）被夹持在夹具内，未粘接成型的半导体制冷片及夹具作为一个整体，称之为工件。

如图8所示，所述加热区2上加热板22和下加热板23，下加热板23固定安装在底板8上，上加热板22固定安装在升降板25上，升降板25通过导向柱24与底板8相连接，升降板25上方连接升降机构21，升降机构21带动升降板25及上加热板22升降。当工件（半导体制冷片半成品）进入到上下加热板之间，上加热板22下降压紧工件，进行加热，当加热到一定温度，上下陶瓷片表面的锡膏会融化，使上下陶瓷片粘合在一起。

如图3所示，进一步的，在加热区2前方还设置预热区3，预热区3的结构与加热区2的结构完全相同，预热区3与加热区2的温度设置略有不同。

如图3、图9所示，冷却区4包括相对设置的风刀41，所述风刀41通过支架43固定设置在底板8上，每个风刀41均连接风管42。冷却区将从加热区2出来的高温半导体制冷片进行冷却，冷却之后半导体制冷片焊接就完成了。支架43包括固定座431、支杆432、横杆433和固定销434，固定座431通过螺栓固定在底板8上，支杆432垂直安装在固定座431上，横杆433一端滑动安装在支杆432上，另一端通过固定销434与风刀41铰接。

如图3-5所示，料仓1侧边设置有工件检测装置，工件检测装置包括在料仓两侧相对设置的两立柱7，两立柱7上分别设置光电传感器71的发射端和接收端，图4和图5中的虚线表示光电传感器收发端之间的的模拟光线。图中两立柱7从上到下布置两组光电传感器71。光电传感器可以检测料仓1内是否还有工件6；由于料仓1内的工件是从上向下自动落料，间隔两组光电传感器71，位于上部的一组光电传感器71则可以很好的检测料仓的工件是否充足，及时提醒补充工件6。

如图4-7所示，进料机构5包括拨块51、拨块固定板52、复位弹簧53、伸缩机构安装板54、直线导轨55和伸缩机构56，拨块51上部伸出料仓底板12，拨块51上部高度与料仓内最下层的工件6高度一致；拨块51中部设置复位弹簧53，复位弹簧53另一端与拨块固定板52连接；拨块51下部铰接在拨块固定板52上，拨块固定板52与直线导轨55滑动连接，直线导轨55固定在伸缩机构安装板54上，伸缩机构安装板54与底板8固定连接，伸缩机构安装板54上固定伸缩机构56，伸缩机构56伸出端连接拨块51，伸缩机构56带动拨块固定板52在直线导轨55上滑动。从料仓拨动工件时，在伸缩机构56带动下拨块51保持竖直状态向右移动，拨块51返回时，被料仓底部重新占位的工件阻挡，上部向右翻转，直至返回最左端的起始位置，此时，没有工件的阻挡，拨块51在复位弹簧53的弹力作用下，回到竖直状态。

将工件6置入到矩形框状的料仓1内，拨块51在伸缩机构56可选气缸、液压缸、电动推杆直线模组等带动下沿微型滚珠直线导轨55中向右移动，拨块51移动时拨动料仓1最底部的工件向右移动，进入加热区2有预热区3的情况先进入预热区3，倒数第二块工件自动下移到最底部，等待下一回合进入焊接。

如图10所示，工件输送机构9包括安装板91、拨叉92、拨叉安装座93、Y轴直线机构94、X轴直线机构95，安装板91固定在底板8上，Y轴直线机构94和X轴直线机构95固定安装在安装板91上，拨叉92安装在拨叉安装座93上，Y轴直线机构94和X轴直线机构95的顶杆均连接拨叉安装座93，拨叉92及拨叉安装座93在X轴直线机构95驱动下发生X向位移，在Y轴直线机构94驱动下发生Y向位移。安装板91上表面固定设置Y向导轨96，拨叉安装座93于Y向导轨96之间设有滑轨板97，滑轨板97上表面有与拨叉安装座93沿X向滑动连接，下表面有Y向导轨96滑动连接。拨叉92的数量为3个，配合预热区3、加热区2和冷却区4，无预热区3的情况下，拨叉可调整为2个。拨叉92的高度以加热区2为例，位于上、下加热板之间，与工件6高度一致，将工件向右拨动。

输送工件时，首先Y轴直线机构94动作，拨叉92沿Y向导轨96向前移动，接近工件（在工件左侧），然后X轴直线机构95动作，拨叉92向右移动，将工件自预热区拨动到加热区，加热区的工件被拨动到冷却区，冷却区的工件被拨动到出料口。拨料完成后，Y轴直线机构94动作，拨叉92沿Y向导轨96后退，然后X轴直线机构95动作，拨叉92向左移动，回到初始位置，进行下一轮拨料工作。

如图1-图2所示，半导体制冷片双面焊接装置外部封装有防护罩100，整体为一个矩形柜体，以底板8为界限分为上下两层，半导体制冷片的整个焊接、冷却过程是在上层进行。底板8上部的防护罩三侧都设有防护门110，所述防护门110是双开门，防护门110上还开设观察窗120。底板8上部的防护罩没有开设防护门的一侧是工件的出料区，该侧整体封装起来，上有观察窗，下部有供工件传送的开口。底板8下部安装有气动元器件和电控部分。

底板8下部的防护罩前后两面是两个双开门的防护门110，左右两侧面各有两块散热窗130，散热窗为百叶窗。防护罩100的顶部还安装有三色的提示灯150和操作面板140，操作面板140自顶部延伸至柜体防护门110一侧。防护罩100的底部有四个支脚160，支脚160还可以替换成带有锁死机构的万向轮，方便整个装置的移动。

本实用新型采用上、下加热板同时加热，同时进行晶粒与上、下陶瓷片的焊接，使得半导体制冷片在焊接过程中上下表面基本无温度差，进而避免了陶瓷片所产生的热变形对晶粒产生破坏性的影响，提高了成品率，提高了生产效率。

以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种半导体制冷片双面焊接装置，包括底板（8），其特征在于：底板（8）上依次安装有料仓（1）、进料机构（5）、加热区（2）、冷却区（4）和工件输送机构（9），进料机构（5）将工件自料仓（1）底部拨出，拨送至加热区（2）前端，工件输送机构（9）将工件（6）拨送至加热区（2）、冷却区（4）；所述加热区（2）上加热板（22）和下加热板（23），下加热板（23）固定安装在底板（8）上，上加热板（22）固定安装在升降板（25）上，升降板（25）通过导向柱（24）与底板（8）相连接，升降板（25）上方连接升降机构（21），升降机构（21）带动升降板（25）及上加热板（22）升降。

2.根据权利要求1所述一种半导体制冷片双面焊接装置，其特征在于：加热区（2）前方还设置预热区（3），预热区（3）与加热区（2）结构相同。

3.根据权利要求1所述一种半导体制冷片双面焊接装置，其特征在于：冷却区（4）包括相对设置的风刀（41），所述风刀（41）通过支架（43）固定设置在底板（8）上，每个风刀（41）均连接风管(42）。

4.根据权利要求3所述一种半导体制冷片双面焊接装置，其特征在于：支架（43）包括固定座（431）、支杆（432）、横杆（433）和固定销（434），固定座（431）通过螺栓固定在底板（8）上，支杆（432）垂直安装在固定座（431）上，横杆（433）一端滑动安装在支杆（432）上，另一端通过固定销（434）与风刀（41）铰接。

5.根据权利要求1所述一种半导体制冷片双面焊接装置，其特征在于：料仓（1）侧边设置有工件检测装置，工件检测装置包括在料仓两侧相对设置的两立柱（7），两立柱（7）上分别设置光电传感器（71）的发射端和接收端。

6.根据权利要求1所述一种半导体制冷片双面焊接装置，其特征在于：进料机构（5）包括拨块（51）、拨块固定板（52）、复位弹簧（53）、伸缩机构安装板（54）、直线导轨（55）和伸缩机构（56），拨块（51）上部伸出料仓底板（12），拨块（51）上部高度与料仓内最下层的工件（6）高度一致；拨块（51）中部设置复位弹簧（53），复位弹簧（53）另一端与拨块固定板（52）连接；拨块（51）下部铰接在拨块固定板（52）上，拨块固定板（52）与直线导轨（55）滑动连接，直线导轨（55）固定在伸缩机构安装板（54）上，伸缩机构安装板（54）与底板（8）固定连接，伸缩机构安装板（54）上固定伸缩机构（56），伸缩机构（56）伸出端连接拨块（51），伸缩机构（56）带动拨块固定板（52）在直线导轨（55）上滑动。

7.根据权利要求1所述一种半导体制冷片双面焊接装置，其特征在于：工件输送机构（9）包括安装板（91）、拨叉（92）、拨叉安装座（93）、Y轴直线机构（94）、X轴直线机构（95），安装板（91）固定在底板（8）上，Y轴直线机构（94）和X轴直线机构（95）固定安装在安装板（91）上，拨叉（92）安装在拨叉安装座（93）上，Y轴直线机构（94）和X轴直线机构（95）的顶杆均连接拨叉安装座（93），拨叉（92）及拨叉安装座（93）在X轴直线机构（95）驱动下发生X向位移，在Y轴直线机构（94）驱动下发生Y向位移。

8.根据权利要求7所述一种半导体制冷片双面焊接装置，其特征在于：安装板（91）上表面固定设置Y向导轨（96），拨叉安装座（93）于Y向导轨（96）之间设有滑轨板（97），滑轨板（97）上表面有与拨叉安装座（93）沿X向滑动连接，下表面有Y向导轨（96）滑动连接。

9.根据权利要求1所述一种半导体制冷片双面焊接装置，其特征在于：双面焊接装置外部封装有防护罩（100），底板（8）上部的防护罩上设有防护门（110）和观察窗（120），底板（8）下部的防护罩上设有散热窗（130），防护罩（100）上还安装有操作面板（140）和提示灯（150）。