[发明专利]半导体器件封装用真空储能焊封装装置

说明书

技术领域

    本发明涉及一种焊接设备，尤其涉及一种半导体器件封装用真空储能焊封装装置。

背景技术

封装工艺是半导体器件生产中的重要工艺，它对半导体器件的性能起着举足轻重的作用；在用于半导体器件的密封性封装工艺中，真空封装是公认的技术难点，由于半导体器件自身的一些特性，使得半导体器件的真空封装难以借鉴其他领域的真空封装技术。

现有技术中，在对半导体器件进行真空封装时，普遍作法是：焊接设备需配置一密闭的真空操作箱，让整个封装过程在真空操作箱中进行；这种真空封装方式需要大型的抽真空设备来保证密闭空间内的真空度，而且对于体积较大的空间，在抽真空时还要采用温控设备来调节温度，以辅助抽真空操作，并且每次抽真空时十分费时，导致生产成本较高，且此种真空储能焊设备价格昂贵。

发明内容

针对背景技术中的问题，本发明提出了一种半导体器件封装用真空储能焊封装装置，所涉及的半导体器件包括管帽和管座，管帽和管座之间采用储能焊接封装，其创新在于：所述真空储能焊封装装置由上电极、下电极、上磁铁、下磁铁、上电极支座、上外罩、下外罩、法兰波纹管、排气口和管座支座组成；上外罩上端面设置有导向通孔，上电极支座上部套接在导向通孔内；上电极支座能沿上外罩轴向滑动；法兰波纹管设置于上外罩和上电极支座之间，法兰波纹管上端与上电极支座中部密封连接，法兰波纹管上端位于导向通孔下侧，上电极支座下部位于法兰波纹管内；法兰波纹管下端与上外罩下端面密封连接；上电极固定在上电极支座下端面上；下外罩下端面设置有电极安装孔，下电极中部置于电极安装孔内，电极安装孔上方的下电极外壁上套接有绝缘螺母，绝缘螺母将下外罩和下电极锁死（本领域技术人员应该明白，为了实现真空，下外罩和下电极之间还设置有用于密封的密封圈）；上外罩和下外罩同轴设置；排气口设置于下外罩侧壁上；所述上电极下端形成焊接工作面一，焊接工作面一为环形结构，上磁铁设置于环形结构内；下电极为中空圆柱结构，中空圆柱结构上端形成焊接工作面二，管座支座固定在下电极内，下磁铁设置于管座支座上端；下外罩上端面设置有密封圈；焊接时，管帽和管座的焊接处位于焊接工作面二和焊接工作面一之间。

前述装置的工作原理是：排气口与抽真空设备连接；焊接之前，上外罩和下外罩之间处于分离状态，同时，法兰波纹管处于自由状态，此时，上电极支座在法兰波纹管的支撑作用下处于向上的最大行程位置处。装件时，将管帽移近上电极下方，上磁铁就将管帽吸附定位于上电极的内孔中，将管座移至下电极上方，此时管座就被下磁铁吸附固定住（如果管座还带有管脚，则应在管座固定座和下电极之间设置间隙，用于容纳管脚）；装件完成后，让上外罩和下外罩闭合，此时，法兰波纹管内部和下罩体所围成的空间就形成了一密闭腔体，然后启动抽真空设备将密闭腔体内的气体从排气口抽出，随着气体的抽出，密闭腔体内的气压逐渐下降，法兰波纹管在大气压力的作用下被压缩，上电极支座也随着法兰波纹管的压缩向下运动（在运动过程中，导向通孔对上电极支座起到导向作用）；抽真空操作完成后，管帽和管座在上、下电极的挤压下互相贴合，此时，启动储能焊设备的焊接操作，对管帽和管座进行焊接。焊接操作完成后，通过排气口对装置放气，打开上外罩后即可取出焊接好的器件。

前述装置的好处是：抽真空的根本目的是为了保证封装器件内部处于真空状态，也即让管帽和管座之间的空间保持真空，而如果在抽真空操作之前，预先让管帽和管座之间贴合，就很难保证封装器件内部的真空度（因为管帽和管座一般都设置有用于配合导向的台阶结构，台阶结构如果配合得较严实就会使内部气体被密闭在管帽和管座内，即使能够将封装壳体内部抽真空，也必然费时费力），这也是为什么现有技术中要为焊接设备专门配置一真空操作箱的原因；采用本发明方案后，在抽真空操作过程中，管帽与管座之间的距离随着上电极支座的运动逐步缩短，当真空度达到一定程度时，管帽和管座才相互接触，有效的保证了封装器件内部真空度与外环境一致，密闭腔体的体积很小，抽真空效率很高；上磁铁和下磁铁采用一般的磁铁即可。采用本发明的方案后，无需将真空储能焊封装装置整体置于真空环境中，真空储能焊封装装置可以在常温、开放式环境中工作，真空储能焊封装装置本身可以提供一体积很小的密闭腔体，从而减少抽真空时的能量消耗，并且可以使抽真空操作高效完成，既节省了能量又保证了加工效率。

为了避免因上磁铁和下磁铁的相互吸引而导致管帽和管座提前贴合，本发明还作了如下改进：上磁铁和下磁铁同极相对；上磁铁和下磁铁同极相对后，在上、下磁铁的斥力作用下，可以对上电极的运动造成一定的阻力，以延缓管帽和管座之间的接触，利于排气。