半導體器件封裝用真空儲能焊封裝裝置制造方法
【專利摘要】一種半導體器件封裝用真空儲能焊封裝裝置，所述真空儲能焊封裝裝置由上電極、下電極、上磁鐵、下磁鐵、上電極支座、上外罩、下外罩、法蘭波紋管、排氣口和管座支座組成；各個部件組合在一起，形成一內含焊接裝置的、小體積的密閉空間；本發明的有益技術效果是：可在常溫、開放式環境中對器件進行真空儲能焊接封裝，用于提供真空環境的腔體體積較小，抽真空時能量消耗低、效率高。
【專利說明】半導體器件封裝用真空儲能焊封裝裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及ー種焊接設備，尤其涉及ー種半導體器件封裝用真空儲能焊封裝裝置。
【背景技術】
[0002]封裝エ藝是半導體器件生產中的重要エ藝，它對半導體器件的性能起著舉足輕重的作用；在用于半導體器件的密封性封裝エ藝中，真空封裝是公認的技術難點，由于半導體器件自身的ー些特性，使得半導體器件的真空封裝難以借鑒其他領域的真空封裝技木。
[0003]現有技術中，在對半導體器件進行真空封裝時，普遍作法是:焊接設備需配置ー密閉的真空操作箱，讓整個封裝過程在真空操作箱中進行；這種真空封裝方式需要大型的抽真空設備來保證密閉空間內的真空度，而且對于體積較大的空間，在抽真空時還要采用溫控設備來調節溫度，以輔助抽真空操作，并且每次抽真空時十分費時,導致生產成本較高，且此種真空儲能焊設備價格昂貴。
【發明內容】
[0004]針對【背景技術】中的問題，本發明提出了一種半導體器件封裝用真空儲能焊封裝裝置，所涉及的半導體器件包括管帽和管座，管帽和管座之間采用儲能焊接封裝，其創新在于:所述真空儲能焊封裝裝置由上電極、下電極、上磁鐵、下磁鐵、上電極支座、上外罩、下外罩、法蘭波紋管、排氣口和管座支座組成；上外罩上端面設置有導向通孔，上電極支座上部套接在導向通孔內；上電極支座能沿上外罩軸向滑動；法蘭波紋管設置于上外罩和上電極支座之間，法蘭波紋管上端與上電極支座中部密封連接，法蘭波紋管上端位于導向通孔下偵牝上電極支座下部位于法蘭波紋管內；法蘭波紋管下端與上外罩下端面密封連接；上電極固定在上電極支座下端面上；下外罩下端面設置有電極安裝孔，下電極中部置于電極安裝孔內，電極安裝孔上方的下電極外壁上套接有絕緣螺母，絕緣螺母將下外罩和下電極鎖死(本領域技術人員應該明白，為了實現真空，下外罩和下電極之間還設置有用于密封的密封圏)；上外罩和下外罩同軸設置；排氣ロ設置于下外罩側壁上；所述上電極下端形成焊接工作面一，焊接工作面ー為環形結構，上磁鐵設置于環形結構內；下電極為中空圓柱結構，中空圓柱結構上端形成焊接工作面ニ，管座支座固定在下電極內，下磁鐵設置于管座支座上端；下外罩上端面設置有密封圈；焊接時，管帽和管座的焊接處位于焊接工作面ニ和焊接工作面一之間。
[0005]前述裝置的工作原理是:排氣ロ與抽真空設備連接；焊接之前，上外罩和下外罩之間處于分離狀態，同時，法蘭波紋管處于自由狀態，此時，上電極支座在法蘭波紋管的支撐作用下處于向上的最大行程位置處。裝件吋，將管帽移近上電極下方，上磁鐵就將管帽吸附定位于上電極的內孔中，將管座移至下電極上方，此時管座就被下磁鐵吸附固定住(如果管座還帶有管腳，則應在管座固定座和下電極之間設置間隙，用于容納管腳)；裝件完成后，讓上外罩和下外罩閉合，此時，法蘭波紋管內部和下罩體所圍成的空間就形成了一密閉腔體，然后啟動抽真空設備將密閉腔體內的氣體從排氣ロ抽出，隨著氣體的抽出，密閉腔體內的氣壓逐漸下降，法蘭波紋管在大氣壓力的作用下被壓縮，上電極支座也隨著法蘭波紋管的壓縮向下運動(在運動過程中，導向通孔對上電極支座起到導向作用)；抽真空操作完成后，管帽和管座在上、下電極的擠壓下互相貼合，此時，啟動儲能焊設備的焊接操作，對管帽和管座進行焊接。焊接操作完成后，通過排氣ロ對裝置放氣，打開上外罩后即可取出焊接好的器件。
[0006]前述裝置的好處是:抽真空的根本目的是為了保證封裝器件內部處于真空狀態，也即讓管帽和管座之間的空間保持真空，而如果在抽真空操作之前，預先讓管帽和管座之間貼合，就很難保證封裝器件內部的真空度(因為管帽和管座一般都設置有用于配合導向的臺階結構，臺階結構如果配合得較嚴實就會使內部氣體被密閉在管帽和管座內，即使能夠將封裝殼體內部抽真空，也必然費時費力)，這也是為什么現有技術中要為焊接設備專門配置一真空操作箱的原因；采用本發明方案后，在抽真空操作過程中，管帽與管座之間的距離隨著上電極支座的運動逐步縮短，當真空度達到一定程度時，管帽和管座才相互接觸，有效的保證了封裝器件內部真空度與外環境一致，密閉腔體的體積很小，抽真空效率很高；上磁鐵和下磁鐵采用一般的磁鐵即可。采用本發明的方案后，無需將真空儲能焊封裝裝置整體置于真空環境中，真空儲能焊封裝裝置可以在常溫、開放式環境中工作，真空儲能焊封裝裝置本身可以提供一體積很小的密閉腔體，從而減少抽真空時的能量消耗，并且可以使抽真空操作高效完成，既節省了能量又保證了加工效率。
[0007]為了避免因上磁鐵和下磁鐵的相互吸引而導致管帽和管座提前貼合，本發明還作了如下改進:上磁鐵和下磁鐵同極相對；上磁鐵和下磁鐵同極相對后，在上、下磁鐵的斥力作用下，可以對上電極的運動造成一定的阻力，以延緩管帽和管座之間的接觸，利于排氣。
[0008]為了進一步提高封裝殼體內的真空度，本發明還作了如下改進:所述上電極支座上部設置有外螺紋，外螺紋處套接有定位螺母，定位螺母位于導向通孔外側，定位螺母外徑大于導向通孔內徑。采用定位螺母后，裝置的工作過程與前述過程稍有不同，其不同在于:在抽真空操作之前，用定位螺母將上電極支座的位置鎖死，使上電極支座不會隨著氣壓變化而向下運動(根本目的是為了保證管帽和管座保持分離狀態)，當抽真空操作完成后，松開定位螺母，法蘭波紋管才帶動上電極支座向下電極運動，此時管帽和管座才貼合，可最大限度地保證管帽和管座之間的真空度。
[0009]為了便于取出封裝好的器件，本發明還作了如下改進:所述上磁鐵的吸力大于下磁鐵。采用此改進后，焊接好的器件就可以在上磁鐵的吸力作用下被整個提起，便于取出。
[0010]為了便于器件的取放，以及避免封裝器件受裝置的剛性擠壓而變形，本發明還作了如下改進:所述上電極支座內設置有彈頂器，所述彈頂器包括:上電極支座下端面設置有盲孔，上電極中部設置有軸向通孔，軸向通孔和盲孔連通，軸向通孔內壁上設置有限位環，彈頂器中部外壁上設置有與限位環匹配的限位凸起，通過限位環對限位凸起的卡擋作用，上電極將彈頂器卡在盲孔內；彈頂器能沿盲孔軸向滑動，一彈簧套接在彈頂器外，彈簧上端與盲孔內的彈簧支撐面接觸，彈簧下端與限位凸起上端面接觸；彈簧處于預壓縮狀態；上磁鐵設置于彈頂器的下端。在抽真空操作過程中，彈頂器能為上磁鐵的移動提供一定的弾性余量，避免管帽上端被擠壓變形，而且與前述的上、下磁鐵同極相對方案結合后，彈頂器還能在上、下磁鐵的斥力作用下，進ー步延緩管帽和管座的接觸，保證抽真空的效果；焊接好后，彈頂器又能讓焊接好的器件從上電極下方露出，便于取出。
[0011]為了保證上電極和下電極的對中性，本發明還作了如下改進:下電極中部設置有臺階面，臺階面上方的下電極外圓柱面套接有導向筒。
[0012]為了避免上下電極短路，優選地，所述電極安裝孔內設置有絕緣套。
[0013]本發明的有益技術效果是:可在常溫、開放式環境中對器件進行真空儲能焊接封裝，用于提供真空環境的腔體體積較小，抽真空時能量消耗低、效率高。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1、上罩體和下罩體處于分離狀態時的裝置結構示意圖；
圖2、上罩體和下罩體處于閉合狀態時的裝置結構示意圖(圖中4個黑色圓圈為用于氣密的密封環)；
圖中各個標記所示部件分別為:定位螺母1、上外罩2、下外罩3、管座支座4、法蘭波紋管5、上電極支座6、上電極7、下電極8、彈頂器9、排氣ロ 10、彈簧11、導向筒12、上磁鐵14、下磁鐵15、絕緣套16、絕緣螺母17、密封圈18、管帽A、管座B。
【具體實施方式】
[0015]一種半導體器件封裝用真空儲能焊封裝裝置，所涉及的半導體器件包括管帽A和管座B，管帽A和管座B之間采用儲能焊接封裝，其創新之處在于:所述真空儲能焊封裝裝置由上電極7、下電極8、上磁鐵14、下磁鐵15、上電極支座6、上外罩2、下外罩3、法蘭波紋管5、排氣ロ 10和管座支座4組成；上外罩2上端面設置有導向通孔，上電極支座6上部套接在導向通孔內；上電極支座6能沿上外罩2軸向滑動；法蘭波紋管5設置于上外罩2和上電極支座6之間，法蘭波紋管5上端與上電極支座6中部密封連接，法蘭波紋管5上端位于導向通孔下側，上電極支座6下部位于法蘭波紋管5內；法蘭波紋管5下端與上外罩2下端面密封連接；上電極7固定在上電極支座6下端面上；下外罩3下端面設置有電極安裝孔，下電極8中部置于電極安裝孔內，電極安裝孔上方的下電極8外壁上套接有絕緣螺母，絕緣螺母將下外罩3和下電極8鎖死；上外罩2和下外罩3同軸設置；排氣ロ 10設置于下外罩3側壁上；所述上電極7下端形成焊接工作面一，焊接工作面ー為環形結構，上磁鐵14設置于環形結構內；下電極8為中空圓柱結構，中空圓柱結構上端形成焊接工作面ニ，管座支座4固定在下電極8內，下磁鐵15設置于管座支座4上端；上磁鐵14和下磁鐵15同極相對；下外罩3上端面設置有密封圈；焊接吋，管帽A和管座B的焊接處位于焊接工作面ニ和焊接工作面一之間。
[0016]進ー步地，所述上電極支座6上部設置有外螺紋，外螺紋處套接有定位螺母1，定位螺母I位于導向通孔外側，定位螺母I外徑大于導向通孔內徑。
[0017]進ー步地，所述上磁鐵14的吸カ大于下磁鐵15。
[0018]進ー步地，所述上電極支座6內設置有彈頂器9，所述彈頂器9包括:上電極支座6下端面設置有盲孔，上電極7中部設置有軸向通孔，軸向通孔和盲孔連通，軸向通孔內壁上設置有限位環，彈頂器9中部外壁上設置有與限位環匹配的限位凸起，通過限位環對限位凸起的卡擋作用，上電極7將彈頂器9卡在盲孔內；彈頂器9能沿盲孔軸向滑動，一彈簧11套接在彈頂器9外，彈簧11上端與盲孔內的彈簧支撐面接觸，彈簧11下端與限位凸起上端面接觸；彈簧11處于預壓縮狀態；上磁鐵14設置于彈頂器9的下端。
[0019]進ー步地，下電極8中部設置有臺階面，臺階面上方的下電極8外圓柱面套接有導向筒12。
[0020]進ー步地，所述電極安裝孔內設置有絕緣套16。
【權利要求】
1.一種半導體器件封裝用真空儲能焊封裝裝置，所涉及的半導體器件包括管帽(A)和管座(B)，管帽(A)和管座(B)之間采用儲能焊接封裝，其特征在于:所述真空儲能焊封裝裝置由上電極(7)、下電極(8)、上磁鐵(14)、下磁鐵(15)、上電極支座(6)、上外罩(2)、下外罩(3)、法蘭波紋管(5)、排氣ロ(10)和管座支座(4)組成； 上外罩(2)上端面設置有導向通孔，上電極支座(6)上部套接在導向通孔內；上電極支座(6)能沿上外罩(2)軸向滑動； 法蘭波紋管(5)設置于上外罩(2)和上電極支座(6)之間，法蘭波紋管(5)上端與上電極支座(6)中部密封連接，法蘭波紋管(5)上端位于導向通孔下側，上電極支座(6)下部位于法蘭波紋管(5 )內；法蘭波紋管(5 )下端與上外罩(2 )下端面密封連接；上電極(7 )固定在上電極支座(6)下端面上； 下外罩(3)下端面設置有電極安裝孔，下電極(8)中部置于電極安裝孔內，電極安裝孔上方的下電極(8)外壁上套接有絕緣螺母，絕緣螺母將下外罩(3)和下電極(8)鎖死；上外罩(2)和下外罩(3)同軸設置；排氣ロ( 10)設置于下外罩(3)側壁上； 所述上電極(7)下端形成焊接工作面一，焊接工作面ー為環形結構，上磁鐵(14)設置于環形結構內；下電極(8)為中空圓柱結構，中空圓柱結構上端形成焊接工作面ニ，管座支座(4)固定在下電極(8)內，下磁鐵(15)設置于管座支座(4)上端； 下外罩(3)上端面設置有密封圈； 焊接時，管帽(A)和管座(B)的焊接處位于焊接工作面ニ和焊接工作面一之間。
2.根據權利要求1所述的半導體器件封裝用真空儲能焊封裝裝置，其特征在于:上磁鐵(14)和下磁鐵(15)同極相対。
3.根據權利要求1所述的半導體器件封裝用真空儲能焊封裝裝置，其特征在于:所述上電極支座(6)上部設置有外螺紋，外螺紋處套接有定位螺母(I )，定位螺母(I)位于導向通孔外側，定位螺母(I)外徑大于導向通孔內徑。
4.根據權利要求1所述的半導體器件封裝用真空儲能焊封裝裝置，其特征在于:所述上磁鐵(14)的吸カ大于下磁鐵(15)。
5.根據權利要求4所述的半導體器件封裝用真空儲能焊封裝裝置，其特征在于:所述上電極支座(6)內設置有彈頂器(9)，所述彈頂器(9)包括:上電極支座(6)下端面設置有盲孔，上電極(7)中部設置有軸向通孔，軸向通孔和盲孔連通，軸向通孔內壁上設置有限位環，彈頂器(9)中部外壁上設置有與限位環匹配的限位凸起，通過限位環對限位凸起的卡擋作用，上電極(7)將彈頂器(9)卡在盲孔內；彈頂器(9)能沿盲孔軸向滑動，一彈簧(11)套接在彈頂器(9)タト，彈簧(11)上端與盲孔內的彈簧支撐面接觸，彈簧(11)下端與限位凸起上端面接觸；彈簧(11)處于預壓縮狀態；上磁鐵(14)設置于彈頂器(9)的下端。
6.根據權利要求1所述的半導體器件封裝用真空儲能焊封裝裝置，其特征在于:下電極(8)中部設置有臺階面，臺階面上方的下電極(8)外圓柱面套接有導向筒(12)。
7.根據權利要求1所述的半導體器件封裝用真空儲能焊封裝裝置，其特征在于:所述電極安裝孔內設置有絕緣套(16 )。
【文檔編號】B23K11/00GK103433611SQ201310376530
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月27日 優先權日:2013年8月27日
【發明者】黎小剛 申請人:中國電子科技集團公司第四十四研究所