CN220838337U - 一种用于芯片焊接的工装治具 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种用于芯片焊接的工装治具，所述工装治具包括固定座和滑动座，所述固定座用于固定芯片，所述滑动座用于固定TO底座；其中，所述固定座固定设置，具有导轨部；所述滑动座具有滑块部，所述滑块部和所述导轨部凹凸匹配，使得所述滑动座能在所述固定座上沿所述导轨部滑动，在所述滑动座滑动到位后，TO底座与芯片位于预定的焊接位置。本实用新型实施例的工装治具利用固定座和滑动座这两个部件使芯片与TO底座的焊接柱位于同一平面，达到同平面焊接；滑动座自由退出实现悬空焊接。该工装治具提高生产效率，降低了人力、材料等成本，同时提高焊点外观、性能的一致性。

Description

一种用于芯片焊接的工装治具

技术领域

本实用新型涉及电子元件封装领域，尤其涉及一种用于芯片焊接的工装治具。

背景技术

TO-5封装形式是一种常见且广泛应用的电子元器件封装形式，常用于集成电路、传感器和其他电子设备中。其封装尺寸适中，可以容纳多种功能和复杂度的电子器件。TO-5封装由一个金属圆柱体、一个玻璃或陶瓷底座以及金属引脚组成，其结构简单、制造成本低，便于安装和使用。金属圆柱体的设计使得TO-5封装具有良好的散热性能，金属封装可以有效地传导和分散热量，帮助保持封装内部元器件的温度稳定。TO-5封装采用金属封装，可以提供良好的电磁屏蔽性能，减少对封装内部元器件的电磁干扰，并提高整体系统的抗干扰能力。

目前TO-5封装形式广泛应用在集成电路、传感器、电子设备等领域。但TO-5传感器应用于气体传感器领域，为防止热量分散，需要传感芯片悬空绑定。悬空焊接是一种焊接技术，用于将芯片引脚与PCB(印刷电路板)连接而无需使用焊接熔剂或其他辅助材料。在悬空焊接过程中，芯片引脚通过热力和压力与PCB上的焊盘连接，形成可靠的焊点。该技术可以减少焊接熔剂残留物的可能性，并改善焊接质量。

现有技术中，悬空绑定焊由于芯片缺少支撑，不利于承受绑定压力、有一定的操作难度，造成绑定焊接效率低、良率低的现状。

因此，本领域亟需一种新型的焊接治具结构，以提高焊接效率，降低时间、人力成本；提高焊接一致性，实现产品质量提高。

实用新型内容

鉴于此，本实用新型实施例提供了一种用于芯片焊接的工装治具，以消除或改善现有技术中存在的一个或更多个缺陷。

所述工装治具包括固定座和滑动座，所述固定座用于固定芯片，所述滑动座用于固定TO底座；其中，所述固定座固定设置，具有导轨部；所述滑动座具有滑块部，所述滑块部和所述导轨部凹凸匹配，使得所述滑动座能在所述固定座上沿所述导轨部滑动，在所述滑动座滑动到位后，TO底座与芯片位于预定的焊接位置。

在一些实施例中，所述固定座还包括支撑柱及悬臂部，所述悬臂部通过所述支撑柱设置于所述滑动座的上方，所述悬臂部具有用于固定放置芯片的芯片固定区。

在一些实施例中，所述固定座的导轨部为向下凹陷的第一凹槽。

在一些实施例中，所述滑动座的底部的相对两侧面具有相互平行的平面，以形成所述滑块部，所述滑块部的宽度与所述导轨部的宽度相同。

在一些实施例中，所述滑动座还具有本体结构，所述本体结构呈圆柱型，所述滑块部位于所述本体结构的下方。

在一些实施例中，所述固定座还具有第二凹槽，所述第二凹槽位于所述导轨部的最内侧，其深度大于所述第一凹槽的深度，用于放置所述滑动座的所述滑块部，以实现所述滑动座的限位。

在一些实施例中，所述滑动座的顶部设置有用于所述TO底座插接的引脚孔。

在一些实施例中，所述滑动座的顶部设置有用于防止所述TO底座错位的防呆部。

在一些实施例中，所述固定座的所述支撑柱位于远离所述导轨部的入口的一侧；和/或，所述固定座的本体呈圆柱型。

在一些实施例中，所述芯片为气体传感器芯片，所述TO底座为所述TO-5底座；和/或，所述固定座为一体成型的PP材质；和/或，所述滑动座为一体成型的PP材质。

本实用新型实施例的工装治具利用固定座和滑动座这两个部件使芯片与TO底座(的焊接柱)位于同一平面，达到同平面焊接；滑动座自由退出实现悬空焊接。该工装治具提高生产效率，降低了人力、材料等成本，同时提高焊点外观、性能的一致性。

本实用新型的附加优点、目的，以及特征将在下面的描述中将部分地加以阐述，且将对于本领域普通技术人员在研究下文后部分地变得明显，或者可以根据本实用新型的实践而获知。本实用新型的目的和其它优点可以通过在书面说明及其权利要求书以及附图中具体指出的结构实现到并获得。

本领域技术人员将会理解的是，能够用本实用新型实现的目的和优点不限于以上具体所述，并且根据以下详细说明将更清楚地理解本实用新型能够实现的上述和其他目的。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型的限定。附图中的部件不是成比例绘制的，而只是为了示出本实用新型的原理。为了便于示出和描述本实用新型的一些部分，附图中对应部分可能被放大，即，相对于依据本实用新型实际制造的示例性装置中的其它部件可能变得更大。在附图中：

图1为本实用新型一实施例中的用于芯片焊接的工装治具在悬空焊接状态的结构示意图。

图2为图1中的局部放大图。

图3为本实用新型一实施例中的固定座的结构示意图。

图4为本实用新型一实施例中的滑动座的结构示意图。

图5为本实用新型一实施例中的芯片与TO底座的结构示意图。

图6为本实用新型一实施例中的用于芯片焊接的工装治具的使用步骤示意图。

附图标记：

1、固定座；11、本体；111、导轨部；112、第一凹槽；113、第二凹槽；12、支撑柱；13、悬臂部；131、芯片固定区；

2、滑动座；21、滑块部；22、本体结构；221、引脚孔；222、防呆部；

3、芯片；

4、TO底座；41、焊接柱；42、引脚；

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本实用新型做进一步详细说明。在此，本实用新型的示意性实施方式及其说明用于解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。

在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本实用新型，在附图中仅仅示出了与根据本实用新型的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本实用新型关系不大的其他细节。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、要素、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、要素、步骤或组件的存在或附加。

在此，还需要说明的是，如果没有特殊说明，术语“连接”在本文不仅可以指直接连接，也可以表示存在中间物的间接连接。

在下文中，将参考附图描述本实用新型的实施例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的部件，或者相同或类似的步骤。

本实用新型提供了一种用于芯片焊接的工装治具，以提高焊接效率，降低时间和人力成本；提高芯片在TO底座上的焊接一致性，实现产品质量提高。

在一些实施例中，如图1所示，所述工装治具包括固定座1和滑动座2，所述固定座1用于固定芯片3，所述滑动座2用于固定TO底座4。

如图3所示，其中，所述固定座1为固定设置，作为芯片3以及滑动座2的一个定位基准，其具有导轨部111，便于滑动座2的进出，即实现焊接前后的上下料。如图4所示，所述滑动座2具有滑块部21，所述滑块部21和所述导轨部111凹凸匹配，使得所述滑动座2能在所述固定座1上沿所述导轨部111滑动，在所述滑动座2滑动到位后，TO底座4与芯片3位于预定的焊接位置；即TO底座4顶部的焊接柱41的顶部与芯片3的引脚在水平方向、垂直方向上均对齐，位置如图2所示。

在上述实施例中，该工装治具将芯片3与TO底座4分作两部分固定，即分别固定于固定座1和滑动座2上，随后利用滑动座2将两部分整合，实现同平面焊接，焊接后滑动座2退出，完成悬空焊接。

本实用新型实施例的工装治具利用固定座1和滑动座2这两个部件使芯片3与TO底座4(的焊接柱41)位于同一平面，达到同平面焊接；滑动座2自由退出实现悬空焊接。该工装治具提高生产效率，降低了人力、材料等成本，同时提高焊点外观、性能的一致性。

在一些实施例中，如图3所示，所述固定座1还包括支撑柱12及悬臂部13，所述悬臂部13通过所述支撑柱12设置于所述滑动座2的上方，所述悬臂部13具有用于固定放置芯片3的芯片固定区131。可选地，支撑柱12可固定设置于固定座1的本体11上，本体11、支撑柱12和悬臂部13之间的连接关系可以为一体连接，也可以使用连接件连接，如通过法兰和螺栓等。悬臂部13的凸起部开槽，可作为芯片固定区131。可选地，悬臂部13的凸起部的宽度设计可小于TO底座4的焊接柱41的间距，避免运动干涉。

作为一种可实现方式，所述固定座1的所述支撑柱12位于远离所述导轨部111的入口的一侧，避免影响滑动座2的进出；当然，支撑柱12也可以位于本体11上与导轨部111的入口相邻的一侧；所述固定座1的本体11可呈圆柱型，但不限于此，能提供安装空间即可。可选地，支撑柱12也可阻靠滑动座2，起限位作用。

在一些实施例中，所述固定座1的导轨部111为向下凹陷的第一凹槽112，第一凹槽112的两侧壁相互平行。如图4所示，对应地，所述滑动座2的底部的相对两侧面具有相互平行的平面，以形成所述滑块部21，所述滑块部21的宽度与所述导轨部111的宽度相同。此处所述的宽度，可以是与滑动座2的滑动方向相互垂直的方向。所述滑块部21的宽度与所述导轨部111的宽度相同，是指滑块部21能在导轨部111上顺畅滑行，滑行过程中不晃动。两者宽度基础尺寸一致，其公差根据设计要求和实际情况而定。

可选地，滑动座2的滑块部21的高度可大于第一凹槽112的深度，避免滑块部21上方的台阶面与固定座1的上表面直接接触。

在一些实施例中，所述滑动座2还具有本体结构22，所述本体结构22呈圆柱型，所述滑块部21位于所述本体结构22的下方。滑动座2的本体结构22具有一定高度，其设计高度使得TO底座4(的焊接柱41)与芯片3位于同一平面，以便进行焊接。

在一些实施例中，所述固定座1还具有第二凹槽113，所述第二凹槽113位于所述导轨部111的最内侧，其深度大于所述第一凹槽112的深度，用于放置所述滑动座2的所述滑块部21，以实现所述滑动座2的限位。此处所述的内侧，是依据于滑动座2的滑动方向和位置说的，第一凹槽112的一端贯通，作为滑动座2的入口；第一凹槽112的另一端封闭，作为滑动座2的终止位置，即导轨部111的最内侧。

第二凹槽113作为滑动座2的固定区，其深度设计使得第二凹槽113与第一凹槽112的交界部位具有台阶部，滑动座2向下落入第二凹槽113内，台阶部具有限位作用，防止滑动座2向外滑移；可选地，第二凹槽113的形状与滑动座2的端面形状(或横截面)相同，都为缺圆(即被两条平行直线截去后的形状)，该形状也可以限制滑动座2在周向上的转动。滑动座2固定于第二凹槽113后，进行芯片3与TO底座4的焊接，能有效防止TO底座4的移动导致的误差，有效提高芯片3在TO底座4上的焊接一致性，实现高产品质量的焊接效果。

滑动座2的滑块部21的高度大于第一凹槽112的深度，也可使得滑动座2的滑块部21能下落至第二凹槽113。

在一些实施例中，如图4所示，其特征在于，所述滑动座2的顶部设置有用于所述TO底座4的引脚42插接的引脚孔221。该引脚孔221的设置数量可根据TO底座4的类型进行确定，如3、4、5、6、7个等等。引脚孔221的深度也可根据TO底座4的类型和实际需求而任意设定。

在一些实施例中，如图4所示，所述滑动座2的顶部设置有用于防止所述TO底座4错位的防呆部222。例如，通过该防呆部222的标识作用，对应于TO底座4上的缺口，可实现TO底座4的正确安装，防止芯片3位置焊接错位。滑动座2的防呆部222可以是任意形状的孔结构、任意形状的凸起结构，也可以是带有形状或色彩的显著标记。

在一些实施例中，芯片3与TO底座4的焊接可使用热压焊，其为现有技术，此处不再赘述。

在一些实施例中，所述固定座1和所述滑动座2可采用PP材质，例如可使用3D打印一体成型工艺制得。所述固定座1和所述滑动座2也可采用其它非导电材质。

在一些实施例中，所述芯片3为气体传感器芯片，所述TO底座4为所述TO-5底座，但不限于此，也可使用其它传感器芯片和其他TO底座，传感器芯片还可以是温度传感器芯片、光照传感器芯片、压力传感器芯片、加速度传感器芯片、湿度传感器芯片、接近传感器芯片、磁场传感器、倾斜传感器、指纹传感器、心率传感器等；TO底座4还可以是TO-3、TO-18、TO-92、TO-92、TO-18M、TO-220等底座。

以下举例说明本实用新型中的工装治具的使用方法和焊接流程：

在该实施例中，芯片3与TO-5底座4的焊接柱41大致保持同一水平面内(可略有偏差)，且芯片3有槽位固定，防止飞出；TO-5底座4固定在滑动座2上，滑入固定座1的导轨部111内，使芯片3与TO-5底座4的焊接柱41两部分重合，即达到焊接位置；焊接结束后，滑动座2退出实现悬空焊接。工作过程为：

(1)TO-5底座4按照图6所示方向插入滑动座2；

(2)滑动座2滑入固定座1的导轨部111后实现固定；

(3)将芯片3放入固定座1的悬臂部13的芯片固定区131；

(4)焊接完成后，滑动座2滑出，完成芯片3与TO-5底座4的悬空焊接。

悬空焊接，也称为焊锡投影焊接，是一种通过在没有直接接触的情况下进行焊接的方法。悬空焊接的基本原理是在预先涂覆有焊膏的焊盘上，将焊锡丝或焊锡球以非接触的方式加热到其熔点。加热源可以是热风炉、红外线加热、激光等。当焊锡丝或焊锡球熔化时，它们会形成接触引脚和焊盘之间的可靠焊点连接。悬空焊接相对于传统的接触式焊接有以下优点：避免物理接触：由于焊锡丝或焊锡球不与引脚直接接触，悬空焊接可以减少对微型电子器件的机械应力，从而降低可能导致损坏或位移的风险。提高自动化效率：悬空焊接通常使用自动化设备进行操作，可以实现高速、高精度的焊接，提高生产效率。热量控制更精确：悬空焊接的加热源可以集中在焊点上，从而更好地控制焊接区域的温度，减少了对周围部分的热伤害。适用于高密度电路板：由于悬空焊接不需要引脚与焊盘的直接对位，因此可以在更小的间距和高密度的电路板上进行焊接。

本实用新型实施例的工装治具不仅适用于自动焊接，也适用于手工焊接。

本实用新型中，针对一个实施方式描述和/或例示的特征，可以在一个或更多个其它实施方式中以相同方式或以类似方式使用，和/或与其他实施方式的特征相结合或代替其他实施方式的特征。

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

Claims (10)

1.一种用于芯片焊接的工装治具，其特征在于，所述工装治具包括固定座(1)和滑动座(2)，所述固定座(1)用于固定芯片(3)，所述滑动座(2)用于固定TO底座(4)；

其中，所述固定座(1)固定设置，具有导轨部(111)；

所述滑动座(2)具有滑块部(21)，所述滑块部(21)和所述导轨部(111)凹凸匹配，使得所述滑动座(2)能在所述固定座(1)上沿所述导轨部(111)滑动，在所述滑动座(2)滑动到位后，TO底座(4)与芯片(3)位于预定的焊接位置。

2.根据权利要求1所述的用于芯片焊接的工装治具，其特征在于，所述固定座(1)还包括支撑柱(12)及悬臂部(13)，所述悬臂部(13)通过所述支撑柱(12)设置于所述滑动座(2)的上方，所述悬臂部(13)具有用于固定放置芯片(3)的芯片固定区(131)。

3.根据权利要求1所述的用于芯片焊接的工装治具，其特征在于，所述固定座(1)的导轨部(111)为向下凹陷的第一凹槽(112)。

4.根据权利要求3所述的用于芯片焊接的工装治具，其特征在于，所述滑动座(2)的底部的相对两侧面具有相互平行的平面，以形成所述滑块部(21)，所述滑块部(21)的宽度与所述导轨部(111)的宽度相同。

5.根据权利要求4所述的用于芯片焊接的工装治具，其特征在于，所述滑动座(2)还具有本体结构(22)，所述本体结构(22)呈圆柱型，所述滑块部(21)位于所述本体结构(22)的下方。

6.根据权利要求5所述的用于芯片焊接的工装治具，其特征在于，所述固定座(1)还具有第二凹槽(113)，所述第二凹槽(113)位于所述导轨部(111)的最内侧，其深度大于所述第一凹槽(112)的深度，用于放置所述滑动座(2)的所述滑块部(21)，以实现所述滑动座(2)的限位。

7.根据权利要求1所述的用于芯片焊接的工装治具，其特征在于，所述滑动座(2)的顶部设置有用于所述TO底座(4)插接的引脚孔(221)。

8.根据权利要求1所述的用于芯片焊接的工装治具，其特征在于，所述滑动座(2)的顶部设置有用于防止所述TO底座(4)错位的防呆部(222)。

9.根据权利要求2所述的用于芯片焊接的工装治具，其特征在于，所述固定座(1)的所述支撑柱(12)位于远离所述导轨部(111)的入口的一侧；和/或，

所述固定座(1)的本体(11)呈圆柱型。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的用于芯片焊接的工装治具，其特征在于，所述芯片(3)为气体传感器芯片，所述TO底座(4)为所述TO-5底座；和/或，

所述固定座(1)为一体成型的PP材质；和/或，

所述滑动座(2)为一体成型的PP材质。