[發(fā)明專利]一種半導(dǎo)體制冷片焊接裝置及焊接工藝

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810067676.0
• 申請日: 2018-01-24
• 公開（公告）號: CN107968148A
• 公開（公告）日: 2018-04-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 阮秀滄;阮秀清
• 申請（專利權(quán)）人: 泉州市依科達(dá)半導(dǎo)體致冷科技有限公司
• 主分類號: H01L35/34
• 分類號: H01L35/34
• 代理公司: 福州市鼓樓區(qū)鼎興專利代理事務(wù)所(普通合伙)35217
• 代理人: 程捷,楊慧娟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及制冷片制造設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種半導(dǎo)體制冷片焊接裝置。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體制冷片是由半導(dǎo)體所組成的一種冷卻器件，其由上陶瓷片、晶粒以及下陶瓷片三個主要元件組成。原有半導(dǎo)體制冷片焊接裝置如圖1所示，其包括焊接區(qū)10’以及冷卻區(qū)20’，焊接區(qū)包括安裝于線性導(dǎo)軌3’上的可升降的工作臺1’，加熱塊2’固定安裝于焊接區(qū)頂部并正對工作臺1’設(shè)置，冷卻區(qū)20’頂部安裝有冷卻塊4’。該設(shè)備的的加工方式為單面焊接：其先把待成型半導(dǎo)體制冷片放置于工作臺1’上，而后工作臺1’上升，陶瓷片觸及加熱塊2’，完成晶粒與下陶瓷片的焊接，然后翻轉(zhuǎn)待成型半導(dǎo)體制冷片，再將上陶瓷片與晶粒焊接，焊接完成后經(jīng)由線性導(dǎo)軌3’把工作臺1’轉(zhuǎn)移到冷卻區(qū)20’進(jìn)行冷卻。焊接時，由于工作臺與加熱塊存在約200℃的高溫差，使陶瓷片產(chǎn)生熱變形，而熱變形所產(chǎn)生的應(yīng)力會施加在晶粒上，容易導(dǎo)致部分晶粒出現(xiàn)裂紋，甚至破裂；同理，單面冷卻過程中同樣存在溫度差，導(dǎo)致部分晶粒破裂，造成致冷器片功能下降，甚至失效。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的一在于提供一種穩(wěn)定、高效的半導(dǎo)體制冷片焊接裝置。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是：一種半導(dǎo)體制冷片焊接裝置，其包括焊接區(qū)以及冷卻區(qū)，所述焊接區(qū)頂部安裝有上加熱塊,冷卻區(qū)頂部安裝有上冷卻塊；所述焊接區(qū)底部安裝有正對上加熱塊的下加熱塊以及用于帶動下加熱塊升降的下加熱塊升降裝置，冷卻區(qū)底部安裝有正對上冷卻塊的下冷卻塊以及用于帶動下冷卻塊升降的下冷卻塊升降裝置，所述焊接區(qū)以及冷卻區(qū)之間安裝有轉(zhuǎn)換工作臺，所述轉(zhuǎn)換工作臺包括旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)以及用于放置半導(dǎo)體制冷片的轉(zhuǎn)盤，所述轉(zhuǎn)盤為框體結(jié)構(gòu)，框體的中空部分的面積不小于下加熱塊的面積,轉(zhuǎn)盤上設(shè)置有用于固定半導(dǎo)體制冷片預(yù)成型夾具的定位孔，所述上加熱塊、下加熱塊、上冷卻塊以及下冷卻塊分別與溫控系統(tǒng)電連接。

進(jìn)一步地，所述下加熱升降裝置包括第一升降臺，所述第一升降臺的升降臺板包括兩塊第一支撐板，兩塊第一支撐板之間安裝有第一彈簧，受焊件觸及加熱塊時可起到緩沖作用，使下加熱塊的位置可上下調(diào)節(jié)，進(jìn)而保證上、下加熱塊工作的穩(wěn)定性。

進(jìn)一步地，所述下冷卻升降裝置包括第二升降臺，所述第二升降臺的升降臺板包括兩塊第二支撐板，兩塊第二支撐板之間安裝有第二彈簧，焊件觸及冷卻塊時可起到緩沖作用，使下冷卻塊的位置可調(diào)節(jié)，進(jìn)而保證上、下冷卻塊工作的穩(wěn)定性。

進(jìn)一步地，所述半導(dǎo)體制冷片預(yù)成型夾具包括兩個縱向相對設(shè)置的夾板，兩個夾板之間安裝有定位銷，所述定位銷下端部嵌套于半導(dǎo)體制冷片預(yù)成型夾具的定位孔內(nèi)。保證上下兩陶瓷片之間，上下兩陶瓷片與晶粒之間在焊接過程中不會產(chǎn)生錯位。

本發(fā)明目的之二在于提供一種半導(dǎo)體制冷片的焊接工藝，其采用發(fā)明目的一所述的半導(dǎo)體制冷片焊接裝置對上陶瓷片、晶粒以及下陶瓷片進(jìn)行焊接，包括以下步驟：

1）固定：將上陶瓷片、下陶瓷片和晶粒固定于半導(dǎo)體制冷片預(yù)成型夾具內(nèi)，而后將半導(dǎo)體制冷片預(yù)成型夾具放置于轉(zhuǎn)盤上；

2）焊接：啟動下加熱塊升降裝置，由下加熱塊升降裝置帶動下加熱塊上升，進(jìn)而將轉(zhuǎn)盤上的半導(dǎo)體制冷片預(yù)成型夾具頂起并與上加熱塊接觸，此時，上、下加熱塊在溫控系統(tǒng)設(shè)定的溫度下開始焊接作業(yè)；

3）換位：焊接作業(yè)完成后，下加熱塊升降裝置帶動下加熱塊下降進(jìn)而帶動半導(dǎo)體制冷片預(yù)成型夾具下降，并使半導(dǎo)體制冷片預(yù)成型夾具仍停留于轉(zhuǎn)盤上，接著旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)將轉(zhuǎn)盤以及放置于轉(zhuǎn)盤上的半導(dǎo)體制冷片預(yù)成型夾具旋轉(zhuǎn)至冷卻區(qū)；

4）冷卻：換位后，啟動下冷卻塊升降裝置，下冷卻塊升降裝置帶動下冷卻塊上升，進(jìn)而將半導(dǎo)體制冷片預(yù)成型夾具頂起并與上冷卻塊接觸，此時上、下冷卻塊在溫控系統(tǒng)設(shè)定的溫度下開始冷卻作業(yè)；

5）復(fù)位：冷卻作業(yè)完成后，下冷卻塊升降裝置帶動下冷卻塊下降，并帶動半導(dǎo)體制冷片預(yù)成型夾具一起下降至轉(zhuǎn)盤上，轉(zhuǎn)盤自動復(fù)位，為焊接下一制冷片做好準(zhǔn)備。

本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的半導(dǎo)體制冷片焊接裝置可同時進(jìn)行晶粒與上陶瓷片以及下陶瓷片的焊接，焊接完成后轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)向冷卻區(qū)又可進(jìn)行雙面冷卻，焊接溫度及時間的設(shè)定由相應(yīng)的溫控系統(tǒng)控制，加熱塊的上升下降、轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)運(yùn)動亦由系統(tǒng)控制，實(shí)現(xiàn)焊接自動化，提高了生產(chǎn)效率；由于同時焊接以及同時冷卻的工藝還使得半導(dǎo)體致冷片在焊接、冷卻過程中上下表面基本無溫度差，進(jìn)而避免了陶瓷片所產(chǎn)生的熱變形對晶粒所產(chǎn)生的破壞性的影響，提高了成品率。

附圖說明

圖1為原有半導(dǎo)體制冷片焊接裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例所述半導(dǎo)體制冷片焊接裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；