CN219005021U - 一种热电半导体器件的焊接及冷却系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种热电半导体器件的焊接及冷却系统，XYR移动平台安装在直线模组上；XYR移动平台上安装有治具托盘、焊接治具、治具压板和负压水冷块，其中，焊接治具放置在治具托盘上，焊接治具上放置有热电半导体器件；治具托盘的两侧设有用于压紧焊接治具的治具压板，焊接治具的下方设有可上下运动的负压水冷块，当负压水冷块向上运动至紧贴焊接治具的底面时，负压水冷块实现对热电半导体器件的负压吸附和水冷；热电半导体器件上方设有下压立柱，加热头可水平伸入至焊接治具的下方。本实用新型可模块化动作流程，推进焊接过程的产线化，提高生产效率和焊接质量。

Description

一种热电半导体器件的焊接及冷却系统

技术领域

本实用新型涉及热电半导体器件技术领域，具体涉及一种热电半导体器件的焊接及冷却系统。

背景技术

随着科技的发展，半导体器件和组件在工程、商业上得到了广泛的应用。它在雷达、遥控遥测、航空航天等的大量应用对其可靠性提出了较高的要求，其中芯片的焊接(粘贴)方式也是对其可靠性非常重要的一个环节。芯片到封装体的焊接是指半导体芯片与载体(封装壳体或基片)之间形成牢固的、传导性或者绝缘性的连接方法。焊接层除了为器件提供机械连接和电连接之外，还需为器件提供良好的散热通道。

现有的热电半导体器件的生产设备，设计较为粗犷，导致自动化程度低、产品尺寸大、产品尺寸精度低；生产的器件，既不利于在狭小空间和精密结构中的应用，并且产量较低。

实用新型内容

针对现有技术中存在的不足之处，本实用新型提供一种热电半导体器件的焊接及冷却系统。

本实用新型公开了一种热电半导体器件的焊接及冷却系统，包括：治具托盘、焊接治具、加热头、治具压板、负压水冷块、直线模组、XYR移动平台和下压立柱；

所述XYR移动平台安装在所述直线模组上；

所述XYR移动平台上安装有所述治具托盘、焊接治具、治具压板和负压水冷块，其中，所述焊接治具放置在所述治具托盘上，所述焊接治具上放置有热电半导体器件；所述治具托盘的两侧设有用于压紧所述焊接治具的所述治具压板，所述焊接治具的下方设有可上下运动的负压水冷块，当所述负压水冷块向上运动至紧贴所述焊接治具的底面时，所述负压水冷块实现对所述热电半导体器件的负压吸附和水冷；

所述热电半导体器件上方设有所述下压立柱，所述加热头可水平伸入至所述焊接治具的下方。

作为本实用新型的进一步改进，所述治具托盘上设有用于容纳焊接治具的容纳槽，所述焊接治具上设有通气孔，在所述焊接治具的通气孔位置处放置有热电半导体器件。

作为本实用新型的进一步改进，所述治具托盘在所述容纳槽的下方设有供负压水冷块上下运动的通孔，所述负压水冷块上设有负压通道和水冷通道；当所述负压水冷块向上运动至紧贴所述焊接治具的底面时，所述负压水冷块的负压通道的一端与所述焊接治具的通气孔对齐。

作为本实用新型的进一步改进，所述负压水冷块的负压通道的另一端连接有负压泵；所述负压水冷块的水冷通道与外部的水箱和水泵构成冷却水循环通道，所述水箱内设有制冷片。

作为本实用新型的进一步改进，所述治具托盘的通孔内侧壁与所述治具压板的内侧边缘齐平，所述负压水冷块上表面具有0.4Ra或更高的光洁度。

作为本实用新型的进一步改进，所述XYR移动平台上还安装有旋转压紧气缸，所述旋转压紧气缸与旋转压紧气缸相连，所述旋转压紧气缸驱动所述治具压板向下压紧所述焊接治具。

作为本实用新型的进一步改进，所述XYR移动平台上还安装有顶升气缸，所述负压水冷块与所述顶升气缸相连，所述顶升气缸驱动所述负压水冷块上下运动。

作为本实用新型的进一步改进，所述治具托盘在所述容纳槽的下方还设有加热槽，所述加热头沿所述加热槽水平伸入至所述焊接治具的下方。

作为本实用新型的进一步改进，还包括：伸缩气缸；

所述加热头与伸缩气缸相连，所述伸缩气缸安装在所述直线模组一侧的支架上，所述伸缩气缸驱动所述加热头水平运动。

作为本实用新型的进一步改进，所述加热头为高频加热头。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

本实用新型通过分解整个热电半导体器件焊接的过程，并以模块化的方式构造各步骤所需的部件；该系统可模块化动作流程，推进焊接过程的产线化，提高生产效率和焊接质量；同时，当单个焊接步骤出现故障时，可直接更换新的部件，检修设备更加的方便快捷；同时，当各个动作拆分后，各自的设计可以简单快捷，更加容易实现标准化、精密化设计。

附图说明

图1为本实用新型一种实施例公开的热电半导体器件的焊接及冷却系统的结构示意图；

图2为图1的部分结构示意图；

图3为图2的剖视图。

图中：

1、治具托盘；1-1、容纳槽；1-2、通孔；1-3、加热槽；2、热电半导体器件；3、焊接治具；3-1、通气孔；4、高频加热头；5、治具压板；6、负压水冷块；6-1、负压通道；6-2、水冷通道；7、旋转压紧气缸；8、顶升气缸；9、伸缩气缸；10、直线模组；11、XYR移动平台；12、下压立柱。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细描述：

如图1～3所示，本实用新型提供一种热电半导体器件的焊接及冷却系统，包括：治具托盘1、热电半导体器件2、焊接治具3、高频加热头4、治具压板5、负压水冷块6、旋转压紧气缸7、顶升气缸8、伸缩气缸9、直线模组10、XYR移动平台11和下压立柱12；其中，

本实用新型的XYR移动平台11安装在直线模组10上，使直线模组10可带动XYR移动平台11直线运动；治具托盘1、热电半导体器件2、焊接治具3、治具压板5、负压水冷块6、旋转压紧气缸7、顶升气缸8安装在XYR移动平台11上，即治具托盘1通过支架或直接安装在XYR移动平台11的顶板上，旋转压紧气缸7安装在XYR移动平台11的顶板上且顶端与治具压板5相连，顶升气缸8安装在XYR移动平台11的顶板上且顶端与负压水冷块6相连，使XYR移动平台11可带动上述组件实现X、Y、R三个方向的移动；高频加热头4安装在伸缩气缸9上，伸缩气缸9安装在直线模组10一侧的支架上，下压立柱12设置在热电半导体器件2的上方，用于对热电半导体器件2施加焊接工艺所需的压力。

具体的：

本实用新型的治具托盘1上设有用于容纳焊接治具3的容纳槽1-1，容纳槽1-1的四角设有方便焊接治具3取下的抓取槽，置于容纳槽1-1内的焊接治具3的上表面高于治具托盘1的上表面，且焊接治具3的上表面与治具托盘1的上表面相平行。焊接治具3上设有通气孔3-1，在焊接治具3上表面的通气孔3-1的位置处放置有热电半导体器件2，便于从焊接治具3底部负压吸附焊接治具3上表面的热电半导体器件2。

为实现对焊接治具3的固定，本实用新型在治具托盘3的两侧设有用于压紧焊接治具3边缘的治具压板5；且优选治具托盘1的通孔内侧壁与治具压板5的内侧边缘齐平，如图3所示。进一步，治具压板5与旋转压紧气缸7相连，在旋转压紧气缸7的作用下向下运动压紧焊接治具3或向上运动解除对焊接治具3的压紧。

为实现对焊接治具3上焊接后的热电半导体器件2的冷却，本实用新型的治具托盘1在容纳槽1-1的下方设有供负压水冷块6上下运动的通孔1-2，通孔1-2与容纳槽1-1构成上大下小的阶梯孔，负压水冷块6可在通孔1-2内向上运动至紧贴焊接治具3的底面；负压水冷块6上设有负压通道6-1和水冷通道6-2，当负压水冷块6向上运动至紧贴焊接治具3的底面时，负压水冷块6的负压通道6-1的一端与焊接治具3的通气孔3-1对齐，负压水冷块6的负压通道6-1的另一端可连接有负压泵，负压泵工作，通过负压通道6-1和通气孔3-1在热电半导体器件2的下方产生负压，实现在焊接治具3的下表面上完成对焊接治具3上表面的热电半导体器件2的负压吸附；一则便于在降温时防止热电半导体器件2运动，二则减小了热电半导体器件2与焊接治具3的间隙，降低接触热阻。进一步，负压通道6-1可以为单条或多条负压气路。进一步，负压水冷块6的水冷通道6-2可与外部的水箱和水泵构成冷却水循环通道，即水箱的进水口与水冷通道6-2的一端相连，水箱的出水口与水冷通道6-2的另一端相连，并在成冷却水循环通道上设有水泵和阀门，在水箱内设有制冷片。进一步，负压水冷块6与顶升气缸8相连，在顶升气缸8的作用下驱动负压水冷块6上下运动。进一步，与焊接治具3相接触的负压水冷块6上表面具有0.4Ra或更高的光洁度。

为实现对焊接治具3的焊接，本实用新型的治具托盘1在容纳槽1-1的下方还设有加热槽1-3，加热槽1-3与通孔1-2共用部分空间；高频加热头4沿加热槽1-3水平伸入至焊接治具3的下方，可实现对焊接治具3上热电半导体器件2的加热焊接。进一步，高频加热头4可与伸缩气缸9相连，在伸缩气缸9的作用下高频加热头4进行水平运动至焊接治具3的下方或离开焊接治具3的下方。进一步，高频加热头4工作时，负压水冷块6让出作业空间；负压水冷块6工作时，高频加热头4让出作业空间。

本实用新型的热电半导体器件的焊接及冷却系统的工作方法，包括：

S1、将载有热电半导体器件2的焊接治具3放置于治具托盘1的容纳槽1-1内，并通过旋转压紧气缸7带动治具压板5压紧焊接治具3；

S2、直线模组10将载有热电半导体器件2的焊接治具3转移至焊接工位，并通过XYR移动平台11调整热电半导体器件2至焊接姿态；

S3、下压立柱12向下移动，对热电半导体器件2施加焊接工艺所需的压力；

S4、伸缩气缸9带动高频加热头4移动至焊接治具3下方的焊接位置，高频加热头4加热对热电半导体器件2进行焊接；

S5、伸缩气缸9带动高频加热头4退回至待焊接工位；

S6、顶升气缸8带动负压水冷块6顶升至紧贴焊接治具3的下表面，负压通道6-1开启抽真空(预防下压立柱12退回其待焊接工位时影响热电半导体器件2的姿态)，同时水冷通道6-2开启，对焊接治具3进行冷却；

S7、下压立柱12向上运动，退回其待焊接工位；

S8、焊接且冷却后的芯片，通过直线模组10转移到下一工位；

S9、顶升气缸8带动负压水冷块6下降，同时停止抽真空和水冷。

本实用新型的优点为：

本实用新型通过分解整个热电半导体器件焊接的过程，并以模块化的方式构造各步骤所需的部件；该系统可模块化动作流程，推进焊接过程的产线化，提高生产效率和焊接质量；如焊接及冷却部分，设备进行单一焊接动作，效率显著提高；冷却时，设备可以在运动过程之中对工装治具进行降温动作，生产效率明显提升；同时，当单个焊接步骤出现故障时，可直接更换新的部件，检修设备更加的方便快捷；同时，当各个动作拆分后，各自的设计可以简单快捷，更加容易实现标准化、精密化设计。

除此之外，本实用新型可从焊接治具的下方对热电半导体器件进行负压吸附，不占用上部空间，便于进行生产工艺中常见的机器视觉检测；通过治具压板实现对焊接治具的固定，通过负压水冷块实现对热电半导体器件的负压吸附固定，其可同时对两者进行固定，且负压吸附力更易于调节控制；防止了传统压紧方式中，在小尺寸热电半导体器件上施加局部压力，引起的器件变形损坏；通过负压水冷块向上的推力以及负压水冷块中心孔的吸力，可实现负压水冷块、焊接治具与热电半导体器件三者的贴合紧密，降低接触热阻，提高降温效果。

以上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)

1.一种热电半导体器件的焊接及冷却系统，其特征在于，包括：治具托盘、焊接治具、加热头、治具压板、负压水冷块、直线模组、XYR移动平台和下压立柱；

所述XYR移动平台安装在所述直线模组上；

所述XYR移动平台上安装有所述治具托盘、焊接治具、治具压板和负压水冷块，其中，所述焊接治具放置在所述治具托盘上，所述焊接治具上放置有热电半导体器件；所述治具托盘的两侧设有用于压紧所述焊接治具的所述治具压板，所述焊接治具的下方设有可上下运动的负压水冷块，当所述负压水冷块向上运动至紧贴所述焊接治具的底面时，所述负压水冷块实现对所述热电半导体器件的负压吸附和水冷；

所述热电半导体器件上方设有所述下压立柱，所述加热头可水平伸入至所述焊接治具的下方。

2.如权利要求1所述的热电半导体器件的焊接及冷却系统，其特征在于，所述治具托盘上设有用于容纳焊接治具的容纳槽，所述焊接治具上设有通气孔，在所述焊接治具的通气孔位置处放置有热电半导体器件。

3.如权利要求2所述的热电半导体器件的焊接及冷却系统，其特征在于，所述治具托盘在所述容纳槽的下方设有供负压水冷块上下运动的通孔，所述负压水冷块上设有负压通道和水冷通道；当所述负压水冷块向上运动至紧贴所述焊接治具的底面时，所述负压水冷块的负压通道的一端与所述焊接治具的通气孔对齐。

4.如权利要求3所述的热电半导体器件的焊接及冷却系统，其特征在于，所述负压水冷块的负压通道的另一端连接有负压泵；所述负压水冷块的水冷通道与外部的水箱和水泵构成冷却水循环通道，所述水箱内设有制冷片。

5.如权利要求3所述的热电半导体器件的焊接及冷却系统，其特征在于，所述治具托盘的通孔内侧壁与所述治具压板的内侧边缘齐平，所述负压水冷块上表面具有0.4Ra或更高的光洁度。

6.如权利要求1所述的热电半导体器件的焊接及冷却系统，其特征在于，所述XYR移动平台上还安装有旋转压紧气缸，所述旋转压紧气缸与旋转压紧气缸相连，所述旋转压紧气缸驱动所述治具压板向下压紧所述焊接治具。

7.如权利要求1所述的热电半导体器件的焊接及冷却系统，其特征在于，所述XYR移动平台上还安装有顶升气缸，所述负压水冷块与所述顶升气缸相连，所述顶升气缸驱动所述负压水冷块上下运动。

8.如权利要求3所述的热电半导体器件的焊接及冷却系统，其特征在于，所述治具托盘在所述容纳槽的下方还设有加热槽，所述加热头沿所述加热槽水平伸入至所述焊接治具的下方。

9.如权利要求8所述的热电半导体器件的焊接及冷却系统，其特征在于，还包括：伸缩气缸；

所述加热头与伸缩气缸相连，所述伸缩气缸安装在所述直线模组一侧的支架上，所述伸缩气缸驱动所述加热头水平运动。

10.如权利要求8所述的热电半导体器件的焊接及冷却系统，其特征在于，所述加热头为高频加热头。

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