半导体制冷器件晶粒封装工装制造技术

本发明专利技术公开了一种半导体制冷器件晶粒封装工装，包括摇模工装、合模工装和振动台；本发明专利技术通过摇模工装可快速进行两种晶粒的有序装填，导向模和固定模配合对晶粒进行矫正和限位，再配合振动台的振动可极大提高晶粒的装填效率；本发明专利技术通过顶模对装填后的晶粒进行顶压限位，在焊接时对晶粒施加作用力，能够有效提高焊接效率与焊接质量；本发明专利技术中工装都采用嵌合装配，可实现批量生产，其生产成本较低、生产周期较短，装配简单、方便；本发明专利技术通过振动台带动摇模工装振动实现晶粒的快速装填，不需要人工参与，降低了工作人员的操作熟练度要求，能有效降低人工成本。

Crystal Packaging Tools for Semiconductor Refrigeration Devices

【技术实现步骤摘要】
半导体制冷器件晶粒封装工装
本专利技术涉及半导体致冷器件生产
，尤其是一种半导体制冷器件晶粒封装工装。
技术介绍
半导体致冷器件也称作电子致冷器件，是利用具有热电能量转换特性的材料制作而成的器件，最早出现在二十世纪三十年代。具有热电转换特性的材料在通过直流电时具有一端冷、一端热的特性，由于半导体材料具有最佳的热电能量转换性能特性，所以人们把热电致冷称为半导体致冷。因为其独特的致冷方式，半导体制冷相对于传统致冷方式来说，具有以下几种特点：1、既能致冷，也能加热，受材料性能影响，致冷效率低于1，制热效率大于1；2、热惯性非常小，能在不到一分钟的时间内达到最大温差；3、不需要任何制冷剂，无污染源，可连续工作，寿命长；4、无运动部件，不会产生任何噪声，安装容易；5、该产品是电流换能性器件，可通过控制电流大小实现精确控温；6、体积小，在小空间、小功率场所可以将器件做到几毫瓦，体积不过拇指大小。因为上述特性，半导体致冷器件在生活及工业中有着越来越重要的作用，生活中的半导体致冷器件常见应用如带制冷功能的饮水机、车载冰箱、胰岛素盒等。随着半导体致冷器件在生活中的使用越来越多，对产品的需求量也大幅度提升。半导体致冷器件的生产工艺已经比较成熟，甚至在极其常用的几种品种中已经出现了全自动化生产线。但是，在激光制导等高端
中，半导体致冷器件的产品需求量相对少很多，不适合全自动化线生产。在中、小批量的半导体致冷器件生产中，各个厂家的生产方式大致相同，大致步骤为：晶粒制备—瓷板准备—晶粒装填—晶粒焊接—合模。在核心材料(晶粒制备)方面均有自己独家配方，瓷板准备一般采取外购的方式，在晶粒装填、晶粒焊接、合模三个步骤中需要使用大量的专用工装，而特殊产品品种很多，这些工装的准备需要大量的时间和成本。常见的这些工装使用整块金属通过线切割及其他加工方式制作，周期慢、成本高，对产品快速上量和降低成本造成较大障碍。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种可有效提高晶粒装填、焊接效率的半导体制冷器件晶粒封装工装。为解决上述技术问题本专利技术所采用的技术方案是：半导体制冷器件晶粒工装，包括摇模工装、合模工装和振动台；所述摇模工装包括由上而下依次活动连接的导向模、固定模和顶模，所述导向模上设有至少一个导模区，导模区上排布多个导向孔，固定模上设有多个定位槽，顶模上设有多个顶齿；所述合模工装包括定位架和装夹平台，所述定位架上设有与导模区相对应的瓷片限位区，合模时定位架放置在装夹平台上，顶模与定位架对位；所述振动台包括振动电机和承载板，振动电机与承载板连接，摇模时摇模工装放置在承载板上由振动电机工作带动摇模工装振动。进一步的是：所述导向模上设有定位孔，固定模上设有与定位孔相匹配的定位针。进一步的是：所述导向模上设有四个呈中心对称分布的导模区，每个导模区上的导向孔数量一致并呈中心对称排列。进一步的是：所述导向孔上段为圆锥孔，下段为截面呈梅花瓣形状的通孔。进一步的是：所述固定模由固定模外框和多个固定模卡条组成，固定模外框的内框边缘设有多个与固定模卡条嵌合的固定模卡槽；多个固定模卡条在固定模外框的边框内横竖交错卡接后隔断出多个定位槽。进一步的是：所述顶模由顶模底板和多个顶模卡条组成，顶模底板上设有多个与顶模卡条嵌合的顶模卡槽；所述顶模卡条上间隔设置多个顶齿，多个顶模卡条平行排布并卡接在顶模底板上。进一步的是：所述定位架由定位架外框和多个定位架卡条组成，定位架上设有多个与定位架卡条嵌合的定位架卡槽；所述定位架卡条在定位架外框的边框内横竖交错卡接后围成瓷片限位区。进一步的是：还包括插销，所述插销插入顶模与固定模之间。进一步的是：所述插销的头部设有把手，所述把手伸出摇模工装外。进一步的是：所述装夹平台为倒装的“凸”形铝块。本专利技术的有益效果是：1、本专利技术通过摇模工装可快速进行两种晶粒的有序装填，导向模和固定模配合对晶粒进行矫正和限位，再配合振动台的振动可极大提高晶粒的装填效率；2、本专利技术通过顶模对装填后的晶粒进行顶压限位，在焊接时对晶粒施加作用力，能够有效提高焊接效率与焊接质量；3、本专利技术中工装都采用嵌合装配，可实现批量生产，其生产成本较低、生产周期较短，装配简单、方便；4、本专利技术通过振动台带动摇模工装振动实现晶粒的快速装填，不需要人工参与，降低了工作人员的操作熟练度要求，能有效降低人工成本。附图说明图1为摇模工装组装后的结构示意图；图2为导向模的俯视图；图3为导向模的侧视图；图4为固定模外框的俯视图；图5为固定模的俯视图；图6为固定模的侧视图；图7为顶模外框的俯视图；图8为顶模的俯视图；图9为顶模的侧视图；图10为定位架外框的俯视图；图11为定位架的俯视图；图12为定位架的侧视图；图13为装夹平台的结构示意图；图14为插销的结构示意图；图中标记为：1-导向模、11-导模区、12-导向孔、13-定位孔、2-固定模、21-定位槽、22-定位针、23-固定模外框、24-固定模卡条、25-固定模卡槽、3-顶模、31-顶齿、32-顶模底板、33-顶模卡条、34-顶模卡槽、4-定位架、41-瓷片限位区、42-定位架外框、43-定位架卡条、44-定位架卡槽、5-装夹平台、6-插销、61-把手。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面结合附图对本专利技术进行进一步的说明。本专利技术所述的半导体制冷器件晶粒封装工装包括摇模工装、合模工装和振动台，摇模工装和振动台配合进行晶粒的装填，摇模工装还用于进行晶粒与瓷片的单面焊接，摇模工装和合模工装配合进行晶粒与瓷片的二次焊接。如图1所示，摇模工装由导向模1、固定模2、顶模3和插销6组成，其中，导向模1、固定模2和顶模3从上至下依次装配连接，上述三者的装配连接是通过导向模1上的定位孔13、固定模2上的定位槽12和定位针22以及顶模3上的顶齿31实现的，定位孔13和定位针22相对应，顶齿31和定位槽12相对应，实现导向模1与固定模2之间、固定模2与顶模3之间的两两连接。如图2和图3所示，导向模1的顶面有导模区11，导模区11由多个导向孔12均匀排列组成，导模区11的数量由实际需要进行设定，一个导模区11对应一个工件的晶粒装填，若一模一件则只需要采用一个导模区11，若一模多件则需要采用对应的多个导模区11，采用多个导模区11时，各个导模区11应在导向模1的顶面均匀布置并呈中心对称，每个导模区11上的导向孔12数量一致并呈中心对称排列，本专利技术为一模四件，则采用了四个导模区11，四个导模区11在导向模1上呈呈中心对称分布。导模区11上的导向孔12作为晶粒的入模通孔，用于进行晶粒的装填引导。导向孔12的具体形状如图2和图3所示，导向孔12的上段为圆锥孔，下段为截面呈梅花瓣形状的通孔，通过导向孔12上段的圆锥孔来引导晶粒快速进入，通过导向孔12下段的梅花瓣形状通孔对装填的晶粒进行矫正和限位。由于半导体制冷器件要实现制冷功能，就需要两种粒子交替形成串联电路，两种粒子的外观无法通过肉眼分辨，必须要求导向模1具有防错能力，在此要求的基础上，导模区11和导向孔12的排列如图2所述呈中心对称，保证两种晶粒在装填时不会错位，在第一种晶粒装填完成后，将导向模1旋转90°，由于导模区11以及导模区11上的导向孔12都呈中心对称，则导向模1既能遮挡住已经装填好本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.半导体制冷器件晶粒封装工装，其特征在于：包括摇模工装、合模工装和振动台；所述摇模工装包括由上而下依次活动连接的导向模(1)、固定模(2)和顶模(3)，所述导向模(1)上设有至少一个导模区(11)，导模区(11)上排布多个导向孔(12)，固定模(2)上设有多个定位槽(21)，顶模(3)上设有多个顶齿(31)；所述合模工装包括定位架(4)和装夹平台(5)，所述定位架(4)上设有与导模区(11)相对应的瓷片限位区(41)，合模时定位架(4)放置在装夹平台(5)上，顶模(3)与定位架(4)对位；所述振动台包括振动电机和承载板，振动电机与承载板连接，摇模时摇模工装放置在承载板上由振动电机工作带动摇模工装振动。

【技术特征摘要】
1.半导体制冷器件晶粒封装工装，其特征在于：包括摇模工装、合模工装和振动台；所述摇模工装包括由上而下依次活动连接的导向模(1)、固定模(2)和顶模(3)，所述导向模(1)上设有至少一个导模区(11)，导模区(11)上排布多个导向孔(12)，固定模(2)上设有多个定位槽(21)，顶模(3)上设有多个顶齿(31)；所述合模工装包括定位架(4)和装夹平台(5)，所述定位架(4)上设有与导模区(11)相对应的瓷片限位区(41)，合模时定位架(4)放置在装夹平台(5)上，顶模(3)与定位架(4)对位；所述振动台包括振动电机和承载板，振动电机与承载板连接，摇模时摇模工装放置在承载板上由振动电机工作带动摇模工装振动。2.如权利要求1所述的半导体制冷器件晶粒封装工装，其特征在于：所述导向模(1)上设有定位孔(13)，固定模(2)上设有与定位孔(13)相匹配的定位针(22)。3.如权利要求1所述的半导体制冷器件晶粒封装工装，其特征在于：所述导向模(1)上设有四个呈中心对称分布的导模区(11)，四个导模区(11)上的导向孔(12)数量一致并呈中心对称排列。4.如权利要求1所述的半导体制冷器件晶粒封装工装，其特征在于：所述导向孔(12)上段为圆锥孔，下段为截面呈梅花瓣形状的通孔。5.如权利要求1所述的半导体制冷器件晶粒封装工装，其特征在于：所述固定模(2)由固定...

【专利技术属性】
技术研发人员：张运强，段冰，尚华，
申请(专利权)人：宜宾红星电子有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51