一种可实现半导体产品快速焊接的真空焊接炉制造技术

本实用新型专利技术公开了一种可实现半导体产品快速焊接的真空焊接炉,包括基座、炉体、焊接系统、真空系统、氮气系统、水冷系统；炉体包括横截面呈“口”字型的炉膛、可密封炉膛底部的炉底板、可密封炉膛顶部的炉盖、炉盖开合装置、密封装置；开合装置包括设置在炉膛左侧的开盖气缸、设置在炉盖的顶面的右端的中部的挂钩气缸、设置在炉底板的底面的右端的两锁紧气缸；焊接系统包括支架、底反射盘、主石墨加热盘、石墨船、石墨船支撑架、四边缘石墨加热带、四边缘反射带、电极。本实用新型专利技术真空焊接炉具有升温和降温快速、焊接速度快、真空性能可靠、冷却成本低、易于维修的特点。易于维修的特点。易于维修的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种可实现半导体产品快速焊接的真空焊接炉


[0001]本技术涉及一种半导体焊接设备，属于真空焊接


技术介绍

[0002]在现代集成电路与电子技术快速发展的大环境下，半导体产品应用越来越广泛，随着对半导体产品质量精细化要求的提高，尤其是半导体金属封装器件及半导体陶瓷封装器件，传统的回流焊接工艺、焊接质量和空洞率已经不能满足半导体产品的质量要求。
[0003]目前传统的真空回流炉是利用发热箱中灯丝产生热风以及热风循环的方式对电路板进行加热，发热箱中由发热管加热箱体重的空气，再用风机将热空气输送到回流炉的炉腔内。为了使加热箱出风均匀，加热箱的出风口有一块金属整流板，整流板上有许多均布的小孔对热风进行导流。传送带上的电路板的焊接过程是指电路板在热风的作用下加热电路板上的锡膏，助焊剂促进锡膏融化，最后通过冷却风机的作用使电路板温度降低，锡膏固化，完成焊接过程。而热风加热这样的焊接方式，电路板的受热是从表面向内面传递加热，这样的方式使得电路板上的锡膏在加热过程中容易产生气泡，使用焊接出现虚焊假焊的现象，严重影响产品质量，据不完全统计，以气泡这种方式产生的不良产品占所有不良产品的50％左右。其次，由于热风传递热量的效率较低，特别是对于安装有工装夹具的软性电路板的吸热量是非常大的，低效率的加热方式直接导致电路板受热不足，出现局部温度偏高等现象，从而导致出现电路板变形等焊接不良现象，严重影响产品的质量；再次，整流板本身不发热，表面温度达不到助焊剂所需气化温度，使得助焊剂很容易粘附冷凝到整流板上，保养清洁相当困难。另一方面真空回流炉的腔室门结构复杂，重量在20KG以上，手动开启关闭的话，一般女操作工很难独立完成，更无法实现自动化集成。大部分真空回流炉的控温方式采用的是感温元件插入式控温与加热板一体化，加热板不方便拆卸和定制。真空回流焊接设备存在以下几个问题：1.采用热风回流炉作为加热装置，存在加热速度慢、最高加热温度低、电路板受热不均使锡膏产生气泡导致虚焊假焊、电路板变形等焊接不良的问题；2.整流板表面温度较低，容易造成助焊剂粘附冷凝导致保养清洁困难；3.现有技术中的采用红外焊接技术，虽然有热源控制方便，但是存在感光点被遮蔽、元件和PCB质量的不同影响加热效果、温差较大等问题；4.腔盖螺纹长期使用容易造成二次污染，降低颗粒度，而且一般螺纹式门锁装置材料单薄，容易收到外界撞击变形而不能使用，耐久性差，另外，腔盖太重不方便女操作工进行作业；5.现有技术中控温方式采用加热板插入式，不方便进行拆卸。6、采用金属材质的炉体在焊接过程中，由于频繁的降温、升温，炉体的底部与炉体的侧壁都必须比较厚，否则炉体的底部与炉体的侧壁之间容易出现不易发现的小裂隙，影响焊接质量，但是，炉体的底部与炉体的侧壁厚会延缓焊接升温的过程，也比较耗费能量。
[0004]公开号为CN11175964A的专利公开了一种采用接触式控温的自动真空回流焊接设备，包括加热室、与加热室组成密封腔的腔盖、安装在加热室内部的若干个红外辐射管、位于红外辐射管上方的加热板、接触式控温机构、与加热室连通的抽真空机构和冷却机构，加热室和腔盖均采用石英玻璃材质，所述腔盖一端铰接安装在加热室上，另一端通过自动开
合钩锁装置与加热室可拆卸密封安装，用于隔绝内外部空气，保证加热室内的真空状态不受影响。所述加热室上表面安装凸出的密封条。所述加热室内设加热腔，所述加热腔内安装若干个红外辐射管。该技术的突出缺陷在于：加热室安装在气缸尾部支座和加热室均固定安装在安装一大体积的底板的上表面上，加热室和腔盖均采用石英玻璃材质，在需要冷却时加热室和腔盖由于比热较大，降温速度慢，延缓了焊接时的降温速度，使焊接时间变长。冷却时，需要将冷却气体喷嘴通入氮气进行冷却，而采用冷却气体冷却成本高；由于采用红外辐射管，其耐腐蚀性差，冷却后还原气体喷嘴通入甲酸将加热室内部的气体还原；虽然加热板表面涂有光学涂层，利于热辐射，但整个加热时热量分布仍难保证均匀等。
[0005]对于现有技术中的小型回流焊接炉，一般是在一个腔体空间内实现回流焊接整个过程。每次焊接工作都需要从室温加热到焊接温度，再从焊接温度降低到室温。进行多次焊接，就要进行多次温度冷热冲击。首先，频繁升温和降温会造成了能量的大量损耗；其次，这对回流焊接设备本身造成温度应力会带来疲劳损伤；再者，升温和降温要花费不少时间，降低了焊接效率。而对于现有技术中的大中型回流焊接炉，一般采用多区焊接，分为预热区、保温区、焊接区和冷却区，焊接过程中采用流水线操作。但是加热区和冷却区是相通的，冷热空气会相互影响或者混合，这对本来想要得到热环境或者冷环境便产生了不利的影响。这也影响了加热和冷却温度场，并造成了一定的能量损失。因此，对于现有结构的真空回流焊接炉而言，由于大多是采用红外辐射管辐射来进行热量传递，其对流传热不强或者没有对流换热，存在辐射加热传热慢、效率较低的缺点。而且这些结构很难在真空或保护气氛下进行回流焊接，因为流水线焊接中的被焊件的载装和取出，都无法保证焊接设备形成真空环境和保护气氛环境。在这种情况下，有必要开发出能够采用其他加热方式、并通过结构上的配置来便利地实现真空或保护气氛的回流焊接炉。

技术实现思路

[0006]本技术的目的在于，针对现有技术的不足，提供一种可实现半导体产品快速焊接的真空焊接炉，其具有升温和降温快速、焊接速度快、真空性能可靠、冷却成本低、易于维修的特点。
[0007]本技术采用的技术方案如下。
[0008]一种可实现半导体产品快速焊接的真空焊接炉，包括基座、炉体、焊接系统、真空系统、氮气系统、水冷系统。
[0009]所述炉体包括横截面呈“口”字型的炉膛、可密封炉膛底部的炉底板、可密封炉膛顶部的炉盖、炉盖开合装置、密封装置；炉盖的左端与炉膛的左侧面的顶部通过第一铰接纵轴铰接，炉盖与炉膛的结合部设有“口”字型的上密封条；炉底板的左端与炉膛的左侧面的底部通过第二铰接纵轴铰接，炉底板与炉膛的结合部设有“口”字型的下密封条；炉膛、炉底板、炉盖均采用金属材质制成；炉底板设置在基座上。
[0010]所述炉盖开合装置包括设置在炉膛左侧的开盖气缸、设置在炉盖的顶面的右端的中部的挂钩气缸、设置在炉底板的底面的右端的两锁紧气缸；开盖气缸的输出轴、挂钩气缸的输出轴、锁紧气缸的输出轴所在面均垂直于第一铰接纵轴；炉盖的顶面的左端设有耳板，开盖气缸的顶端与耳板通过第三铰接纵轴铰接。
[0011]炉盖的右端沿挂钩气缸对称设有两上挂钩装置，各上挂钩装置包括第四铰接纵
轴、套装在第四铰接纵轴上的上转板，上转板的底部设有开口向左的挂钩；两上转板顶端通过顶纵杆相连；顶纵杆与挂钩气缸的上端铰接。
[0012]炉底板的右端设有第五铰接纵轴；炉盖的右端沿挂钩气缸对称设有两下挂钩装置；各下挂钩装置包括第五铰接纵轴、套装在第五铰接纵轴上的两下转板，各下转板的顶部设有挂杆；各下转板的底端与一锁紧气缸铰接；当炉盖与炉膛贴合时，通过开盖气缸控制两上转板的转动，通过两锁紧气缸控制两下转板的转动，可使各下转板的挂杆进入其上方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可实现半导体产品快速焊接的真空焊接炉，包括基座、炉体、焊接系统、真空系统、氮气系统、水冷系统，其特征在于：所述炉体包括横截面呈“口”字型的炉膛、可密封炉膛底部的炉底板、可密封炉膛顶部的炉盖、炉盖开合装置、密封装置；炉盖的左端与炉膛的左侧面的顶部通过第一铰接纵轴铰接，炉盖与炉膛的结合部设有“口”字型的上密封条；炉底板的左端与炉膛的左侧面的底部通过第二铰接纵轴铰接，炉底板与炉膛的结合部设有“口”字型的下密封条；炉膛、炉底板、炉盖均采用金属材质制成；炉底板设置在基座上；所述炉盖开合装置包括设置在炉膛左侧的开盖气缸、设置在炉盖的顶面的右端的中部的挂钩气缸、设置在炉底板的底面的右端的两锁紧气缸；开盖气缸的输出轴、挂钩气缸的输出轴、锁紧气缸的输出轴所在面均垂直于第一铰接纵轴；炉盖的顶面的左端设有耳板，开盖气缸的顶端与耳板通过第三铰接纵轴铰接；炉盖的右端沿挂钩气缸对称设有两上挂钩装置，各上挂钩装置包括第四铰接纵轴、套装在第四铰接纵轴上的上转板，上转板的底部设有开口向左的挂钩；两上转板顶端通过顶纵杆相连；顶纵杆与挂钩气缸的上端铰接；炉底板的右端设有第五铰接纵轴；炉盖的右端沿挂钩气缸对称设有两下挂钩装置；各下挂钩装置包括第五铰接纵轴、套装在第五铰接纵轴上的两下转板，各下转板的顶部设有挂杆；各下转板的底端与一锁紧气缸铰接；当炉盖与炉膛贴合时，通过开盖气缸控制两上转板的转动，通过两锁紧气缸控制两下转板的转动，可使各下转板的挂杆进入其上方的上转板的挂钩内；所述焊接系统包括支架、底反射盘、主石墨加热盘、石墨船、石墨船支撑架、四边缘石墨加热带、四边缘反射带、电极；支架上自下而上安装有主石墨加热盘、石墨船支撑架、石墨船；底反射盘设置在主石墨加热盘的下方，底反射盘的顶面与主石墨加热盘的底面之间、主石墨加热盘的顶面与石墨船支撑架的底面之间不接触；各边缘反射带分别安装在炉膛的一内侧壁上，各边缘石墨加热带分别安装在一边缘反射带的内侧；底反射盘安装在炉底板上；支架安装在底反射盘上；主石墨加热盘、各边缘石墨加热带与设置在炉膛上的电极相连；石墨船上设有若干石墨船散热孔；所述真空系统包括设置在炉膛上的抽真空管，抽真空管与设置在炉体外的抽真空装置相连；所述氮气系统包括设置在炉膛上的氮气出入管，氮气出入管与设置在炉体外的氮气抽送装置相连；所述水冷系统包括分别设置在炉膛的各侧壁上的若干炉膛冷却通道、设置在炉盖上的若干炉盖冷却通道、设置在炉底板上的若干炉底板冷却通道、设置在石墨船的底面的盘管槽及设置在盘管...

【专利技术属性】
技术研发人员：马玉水，
申请(专利权)人：山东联盛电子设备有限公司，
类型：新型
国别省市：