一种石英晶片加工用冷却封焊设备

技术领域

本发明涉及封焊技术领域，具体是涉及一种石英晶片加工用冷却封焊设备。

背景技术

平行封焊机是将管壳与盖板，在氮气或者真空环境下通过电阻熔焊的方式，焊接组装在一起的封焊设备；芯片封装有着严格的气氛环境的要求，将芯片放置到箱型管壳中，盖上盖板后进行封装，形成相关的电子器件模块，由于箱型管壳与盖板之间的环形封口为矩形形状，封焊缝为两组平行缝焊边，所以，平行封焊机主要采用平行封焊的工艺，对箱型管壳的矩形封口环，分别进行两组平行边的封装；平行封焊工艺具有封焊中升温小和封焊气密性高的优点，平行封焊工艺可靠性高，多用于航天、航空、军工等电子用芯片的封装；现有的全自动平行封焊机是由烘箱、机械臂传输机构、点焊封焊机构、平行封焊机构和交换箱组成，点封焊机构和平行封焊机构是由识别系统、点焊机构、封焊机构和X方向移动平台构成的；在密闭的氮气环境中，管壳和盖板有序放置在一块工装料盒内，工装料盒放置在X方向移动平台上，识别系统对工装料盒上的每个放置有芯片的管壳和盖板进行识别，通过吸嘴将盖板精准放置到管壳封口环上，点焊机构将两个平行电极轮下压到盖板上的封口环的两平行封焊边上，进行点焊，经检验合格后，再由封焊机构实施平行封焊，得到封焊后的相关电子器件模块。

在封焊时，石英晶片会在持续高温的作用下受到损伤，现有的封焊机，均是在点焊机构点焊结束后通过封焊机构实施平行封焊，成本较高。

发明内容

针对上述问题，提供一种石英晶片加工用冷却封焊设备，通过控制气杆中气流的走向对盖板和的管壳进行降温，解决了现有的封焊机在封焊时产生的高温容易损害石英晶片的问题。

为解决现有技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种石英晶片加工用冷却封焊设备，包括载装台、龙门架和双焊头机构，龙门架设置在载装台的顶部，双焊头机构设置在龙门架上，双焊头机构包括对称设置的两个电极轮，以及设置在两个电极轮之间的气杆，以及与气杆连通的三通电磁阀，三通电磁阀具有出气端口、进气端口和排气端口，出气端口与气杆连通，进气端口与气泵连通，排气端口与真空泵连通。

优选地，双焊头机构还包括设置在龙门架上的主支架，以及用于驱动气杆沿竖直方向移动的驱动组件，驱动机构包括第一滑动座、第一丝杆、升降臂、第一弹性件和第一电机，第一滑动座沿竖直方向滑动地设置在主支架上；第一丝杆沿竖直方向转动地设置在主支架上，第一丝杆与第一滑动座与第一丝杆螺纹连接，升降臂通过第一弹性件弹性地设置在滑动座上，气杆沿竖直方向设置在升降臂上，升降臂可通过第一弹性件将气杆弹性地抵接在盖板上。

优选地，第一弹性件包括方柱和第一弹簧，方柱沿竖直方向设置在第一滑动座的外侧且其两端均设置有固定耳，升降臂的顶端设置有横向延伸的滑动耳，方柱贯穿滑动耳并与其滑动配合，第一弹簧套设在方柱上，第一弹簧的两端分别抵接在滑动耳的顶端和固定耳的底端。

优选地，双焊头机构还包括第一安装臂、第二安装臂、第二滑动座、第一连杆、第二连杆、第二丝杆和第二电机，第一安装臂和第二安装臂相向或背向水平滑动地设置在主支架的底侧；第二滑动座沿竖直方向滑动地设置在主支架的一侧；第一连杆的两端分别与第一安装臂和第一滑动座转动连接；第二连杆的两端分别与第二安装臂和第二滑动座转动连接，第二丝杆沿竖直方向转动地设置在主支架上，第二丝杆贯穿第二滑动座并与其螺纹连接；第二电机设置在主支架上，第二电机的输出轴与第二丝杆传动连接。

优选地，第一安装臂和第二安置臂的结构相同且设置有同轴的安装通道，双焊头机构还包括电极轴、集屑罩和收集盒，电极轴同轴固定地设置在安装通道中，电极轮同轴转动地设置在电极轴的一端，集屑罩同轴地设置在安装通道的一端，电极轴和电极轮的连接处位于集屑罩中，集屑罩的内径自电极轮向电极轴方向逐渐增大，收集盒滑动地设置在安装通道的底端，集屑罩的内侧底端与收集盒连通。

优选地，电极轮与电极轴连接处的外圈设置有导流叶片，集屑罩的窄口内径大于电极轮与电极轴的连接部。

优选地，载装台包括主载台、载装板、下滑板、上滑板和交错驱动机构，龙门架设置在主载台的顶部，载装板设置在主载台的顶端，载装板具有扁腔，载装板上矩形阵列有方口；下滑板和上滑板沿在载装板对角线方向滑动地设置在扁腔中，下滑板上设置有可与方口对应的第一限位口，上滑板上设置有可与方口对应的第二限位口，交错驱动机构设置在载装板和主载台之间，交错驱动机构用于引导第一限位口和第二限位口沿主载台的对角线方向交错以限制水平放置在方口中的管壳。

优选地，下滑板的一角设置有向下延伸并贯穿载装板的第一侧板，上滑板的一角设置有向下延伸并贯穿载装板的第二侧板，载装板沿其对角线的两侧分别设置有第一滑槽和第二滑槽，第一侧板与第一滑槽滑动配合，第二侧板与第二滑槽滑动配合，交错驱动机构包括第一滑动板、第二滑动板、磁性板、第一杆臂、第二杆臂、第三杆臂、第四杆臂、第一摆臂、第二摆臂、第二弹性件、第三弹性件和电磁铁，第一滑动板和第二滑动板以载装板的另一对角线滑动地设置在载装板中；磁性板沿纵向滑动地设置在载装板的中心；第一杆臂的两端分别与第一侧板和第一滑动板沿水平方向转动连接，第二杆臂的两端分别与第一侧板和第二滑动板沿水平方向转动连接，第三杆臂的两端分别与第二侧板和第一滑动板沿水平方向转动连接，第四杆臂的两端分别与第二侧板和第二滑动板沿水平方向转动连接；第一摆臂的两端分别与第一滑动板和磁性板沿竖直方向转动连接，第二摆臂的两端分别与第二滑动板和磁性板沿竖直方向转动连接；第二弹性件和第三弹性件的结构相同，第二弹性件与第一滑动板弹性连接，第三弹性件与第二滑动板弹性件，第一滑动板和第二滑动板在弹性的作用下相互靠近并使得第一限位口、第二限位口和方口的竖直投影重合，第一摆臂和第二摆臂呈夹角且夹口朝下；电磁铁设置在主载台的底端并位于磁性板的底部。

优选地，所述第二弹性件包括固定角、固定杆和第二弹簧，固定角设置在载装板的底端，固定杆水平设置在固定角上且沿载装板的对角线方向延伸，固定杆贯穿第一滑动板并与其滑动配合；第二弹簧套设在固定杆上，第二弹簧位于固定角和第一滑动板之间。

优选地，所述载装台还包括冷却管，所述冷却管设置在载装板中。

本发明相比较于现有技术的有益效果是：

1.本发明通过改变气杆中气流的方向，能够使得气杆在吸附盖板以完成点焊，在平行封焊时，气杆还能够向盖板吹气，以此能够对盖板进行降温，同时可切换点焊模式和平行封焊模式的双焊头机构，成品更低；

2.本发明中通过启动第二电机能够调节两个电极轮的间距，进而能够适应不同间距的封焊需求；

3.本发明通过交错驱动结构能够引导下滑板上的第一限位口和上滑板上的第二限位口相互交错，进而能够将管壳精准地放置在方口中，以此能够提高管壳和盖板的封焊精度。

附图说明

图1是一种石英晶片加工用冷却封焊设备的立体图；

图2是图1的B处局部放大图；

图3是一种石英晶片加工用冷却封焊设备中双焊头机构的立体图；

图4是一种石英晶片加工用冷却封焊设备中双焊头机构的立体图；

图5是图4的A-A截面处的剖视图；

图6是一种石英晶片加工用冷却封焊设备中载装台的立体图；

图7是一种石英晶片加工用冷却封焊设备中载装板的局部立体分解图；

图8是图7的C处局部放大图；

图9是一种石英晶片加工用冷却封焊设备中载装板的立体分解图；

图10是一种石英晶片加工用冷却封焊设备中上滑板和下滑板的俯视图。

图中标号为：

1-载装台；

11-主载台；

12-载装板；

121-方口；

13-下滑板；

131-第一侧板；

132-第一限位口；

14-上滑板；

141-第二侧板；

142-第二限位口；

151-第一滑动板；

152-第二滑动板；

153-磁性板；

154-第一杆臂；

155-第二杆臂；

156-第三杆臂；

157-第四杆臂；

158-第一摆臂；

159-第二摆臂；

161-第二弹性件；

1611-固定角；

1612-固定杆；

1613-第二弹簧；

162-第三弹性件；

163-电磁铁；

17-冷却管；

2-龙门架；

3-双焊头机构；

31-电极轮；

311-导流叶片；

32-气杆；

33-三通电磁阀；

34-主支架；

351-第一滑动座；

352-第一丝杆；

353-升降臂；

3541-方柱；

3542-第一弹簧；

355-第一电机；

361-第一安装臂；

362-第二安装臂；

363-第二滑动座；

364-第一连杆；

365-第二连杆；

366-第二丝杆；

367-第二电机；

37-电极轴；

38-集屑罩；

39-收集盒；

41-管壳；

42-盖板；

43-石英晶片。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

如图1和图2所示，本发明提供：

一种石英晶片加工用冷却封焊设备，包括载装台1、龙门架2和双焊头机构3，龙门架2设置在载装台1的顶部，双焊头机构3设置在龙门架2上，双焊头机构3包括对称设置的两个电极轮31，以及设置在两个电极轮31之间的气杆32，以及与气杆32连通的三通电磁阀33，三通电磁阀33具有出气端口、进气端口和排气端口，出气端口与气杆32连通，进气端口与气泵连通，排气端口与真空泵连通。

龙门架2可带动双焊头机构3在载装台1的顶部沿水平和竖直方向移动；

在工作时，带有石英晶片43的管壳41被开口朝上的放置在载装台1上，总控制器控制三通电磁阀33导通出气端口和排气端口，启动真空泵，使得吸杆能够吸附盖板42并将其放置在管壳41上，同时两个电极轮31分别抵接在盖板42的两侧，电极轮31通电，以此对盖板42和管壳41进行点焊，防止在平行封焊时盖板42相对管壳41发生滑动；

在完成多个管壳41和盖板42的点焊后进行平行封焊模式，总控制器控制三通电磁阀33导通出气端口和进气端口，启动气泵，使得电极轮31在封焊的同时，气杆32的底部端口出气，使得气流能够吹向盖板42并对其进行降温，从而能够有效防止管壳41中的石英晶片43因高温环境而损坏。

需要说明的是，冷却封焊设备是放置在与外界隔绝的封焊室中，本实施例中，封焊室中充满氮气，石英晶片是在充满氮气的环境中进行封焊，气泵将氮气泵入到气杆32中，通过氮气对盖板进行降温。

本实施例通过改变气杆32中气流的方向，能够使得气杆32在吸附盖板42以完成点焊，在平行封焊时，气杆32还能够向盖板42吹气，以此能够对盖板42进行降温，同时可切换点焊模式和平行封焊模式的双焊头机构3，成品更低。

如图3和图4所示，双焊头机构3还包括设置在龙门架2上的主支架34，以及用于驱动气杆32沿竖直方向移动的驱动组件，驱动机构包括第一滑动座351、第一丝杆352、升降臂353、第一弹性件和第一电机355，第一滑动座351沿竖直方向滑动地设置在主支架34上；第一丝杆352沿竖直方向转动地设置在主支架34上，第一丝杆352与第一滑动座351与第一丝杆352螺纹连接，升降臂353通过第一弹性件弹性地设置在滑动座上，气杆32沿竖直方向设置在升降臂353上，升降臂353可通过第一弹性件将气杆32弹性地抵接在盖板42上。

龙门架2可带动主支架34沿水平和竖直方向移动，当需要双焊头机构3切换为点焊模式时，启动第一电机355，使其输出轴带动第一丝杆352转动，以此使得与第一丝杆352螺纹连接的第一滑动座351在主支架34上滑动，进而使得气杆32的底端低于电极轮31的底端，使得气杆32能够吸附起盖板42并将其放置在管壳41上，在第一弹性件的作用下，气杆32克服弹力并带动盖板42弹性抵接在管壳41上，同时通电的电极轮31可对盖板42和管壳41进行点焊。

如图3所示，第一弹性件包括方柱3541和第一弹簧3542，方柱3541沿竖直方向设置在第一滑动座351的外侧且其两端均设置有固定耳，升降臂353的顶端设置有横向延伸的滑动耳，方柱3541贯穿滑动耳并与其滑动配合，第一弹簧3542套设在方柱3541上，第一弹簧3542的两端分别抵接在滑动耳的顶端和固定耳的底端。

通过将方柱3541沿纵向地设置在第一滑动座351的外侧，并使得升降臂353沿纵向滑动地设置在方柱3541上，使得升降臂353无法相对方柱3541发生转动，进而使得吸杆能够精准地吸附盖板42，同时升降臂353在向上滑动时需克服第一弹簧3542的弹力，以此使得吸杆能够带动盖板42弹性抵接在管壳41的顶端，以此稳定地进行平行封焊。

如图2所示，双焊头机构3还包括第一安装臂361、第二安装臂362、第二滑动座363、第一连杆364、第二连杆365、第二丝杆366和第二电机367，第一安装臂361和第二安装臂362相向或背向水平滑动地设置在主支架34的底侧；第二滑动座363沿竖直方向滑动地设置在主支架34的一侧；第一连杆364的两端分别与第一安装臂361和第一滑动座351转动连接；第二连杆365的两端分别与第二安装臂362和第二滑动座363转动连接，第二丝杆366沿竖直方向转动地设置在主支架34上，第二丝杆366贯穿第二滑动座363并与其螺纹连接；第二电机367设置在主支架34上，第二电机367的输出轴与第二丝杆366传动连接。

为适应不同间距的封焊需求，通过启动第二电机367，使其输出轴带动第二丝杆366在主支架34的一侧转动，因第二丝杆366与第二滑动座363螺纹连接，使得第二滑动座363在主支架34上升降，而第一安置臂和第二安置臂相向或背向滑动地设置在主支架34上，使得在启动电机时，第一连杆364和第二连杆365能够牵引第一安装臂361和第二安装臂362相互靠近或远离，以此能够调节安装在第一安装臂361和第二安装臂362上电极轮31的间距，进而适应不同间距的封焊需求。

本实施例中通过启动第二电机367能够调节两个电极轮31的间距，进而能够适应不同间距的封焊需求。

如图5所示，第一安装臂361和第二安置臂的结构相同且设置有同轴的安装通道，双焊头机构3还包括电极轴37、集屑罩38和收集盒39，电极轴37同轴固定地设置在安装通道中，电极轮31同轴转动地设置在电极轴37的一端，集屑罩38同轴地设置在安装通道的一端，电极轴37和电极轮31的连接处位于集屑罩38中，集屑罩38的内径自电极轮31向电极轴37方向逐渐增大，收集盒39滑动地设置在安装通道的底端，集屑罩38的内侧底端与收集盒39连通。

电极轮31在封焊时会发生转动，而电极轴37相对固定，进而会造成电极轮31和电极轴37之间容易磨损而产生废屑，在吸杆冷却风的作用下，会导致废屑进入到其他管壳41中，为此，将集屑罩38设置在安装通道的一端，使得产生的废屑能够沿着集屑罩38的内壁滑至收集盒39中，进而使得废屑能够被集中处理。

如图5所示，电极轮31与电极轴37连接处的外圈设置有导流叶片311，集屑罩38的窄口内径大于电极轮31与电极轴37的连接部。

通过在电极轮31与电极轴37连接处的外圈设置导流叶片311，使得电极轮31在相对电极轴37旋转时，导流叶片311沿电极轴37的周向旋转，进而能够引导外界的空气流向收集盒39，在此过程中，摩擦产生的废屑会随气流一同落在收集盒39中，防止废屑受冷却气流的影响而落在其他管壳41中。

如图6和图7所示，载装台1包括主载台11、载装板12、下滑板13、上滑板14和交错驱动机构，龙门架2设置在主载台11的顶部，载装板12设置在主载台11的顶端，载装板12具有扁腔，载装板12上矩形阵列有方口121；下滑板13和上滑板14沿在载装板12对角线方向滑动地设置在扁腔中，下滑板13上设置有可与方口121对应的第一限位口132，上滑板14上设置有可与方口121对应的第二限位口142，交错驱动机构设置在载装板12和主载台11之间，交错驱动机构用于引导第一限位口132和第二限位口142沿主载台11的对角线方向交错以限制水平放置在方口121中的管壳41。

主载台11的顶端可沿水平方向旋转，以此改变载装板12的角度，通过将上滑板14和下滑板13沿载装板12的对角线方向滑动地设置在其扁腔中，当启动交错驱动机构时，第一限位口132和第二限位口142能够沿载装板12的对角线背向移动，进而使得被放置在方口121中的管壳41能够被锁定，以此提高盖板42与管壳41的封焊精度。

本实施例通过交错驱动结构能够引导下滑板13上的第一限位口132和上滑板14上的第二限位口142相互交错，进而能够将管壳41精准地放置在方口121中，以此能够提高管壳41和盖板42的封焊精度。

如图7、图8、图9和图10所示，下滑板13的一角设置有向下延伸并贯穿载装板12的第一侧板131，上滑板14的一角设置有向下延伸并贯穿载装板12的第二侧板141，载装板12沿其对角线的两侧分别设置有第一滑槽和第二滑槽，第一侧板131与第一滑槽滑动配合，第二侧板141与第二滑槽滑动配合，交错驱动机构包括第一滑动板151、第二滑动板152、磁性板153、第一杆臂154、第二杆臂155、第三杆臂156、第四杆臂157、第一摆臂158、第二摆臂159、第二弹性件161、第三弹性件162和电磁铁163，第一滑动板151和第二滑动板152以载装板12的另一对角线滑动地设置在载装板12中；磁性板153沿纵向滑动地设置在载装板12的中心；第一杆臂154的两端分别与第一侧板131和第一滑动板151沿水平方向转动连接，第二杆臂155的两端分别与第一侧板131和第二滑动板152沿水平方向转动连接，第三杆臂156的两端分别与第二侧板141和第一滑动板151沿水平方向转动连接，第四杆臂157的两端分别与第二侧板141和第二滑动板152沿水平方向转动连接；第一摆臂158的两端分别与第一滑动板151和磁性板153沿竖直方向转动连接，第二摆臂159的两端分别与第二滑动板152和磁性板153沿竖直方向转动连接；第二弹性件161和第三弹性件162的结构相同，第二弹性件161与第一滑动板151弹性连接，第三弹性件162与第二滑动板152弹性件，第一滑动板151和第二滑动板152在弹性的作用下相互靠近并使得第一限位口132、第二限位口142和方口121的竖直投影重合，第一摆臂158和第二摆臂159呈夹角且夹口朝下；电磁铁163设置在主载台11的底端并位于磁性板153的底部。

当未启动电磁铁163时，磁性板153抵接在载装板12的内腔顶端，使得第一滑动板151和第二滑动板152相互靠近，同时第一侧板131和第二侧板141相互远离，以带动第一限位口132和第二限位口142交错，在启动电磁铁163后，磁性板153受磁力影响，在第一摆臂158和第二摆臂159的相互作用下，使得第一滑动板151克服第二弹性件161的弹力，第二滑动板152克服第三弹性件162的弹力而相互远离，进而通过第一杆臂154、第二杆臂155、第三杆臂156和第四杆臂157的传动，能够使得第一侧板131和第二侧板141相互靠近，进而使得第一限位口132和第二限位口142均与方口121对应，此时将管壳41放置在方口121中后关闭电磁铁163，在第二弹性件161和第三弹性件162的作用下，第一侧板131和第二侧板141相互远离，使得第一限位口132和第二限位口142交错以将管壳41固定在方口121中。

如图8所示，所述第二弹性件161包括固定角1611、固定杆1612和第二弹簧1613，固定角1611设置在载装板12的底端，固定杆1612水平设置在固定角1611上且沿载装板12的对角线方向延伸，固定杆1612贯穿第一滑动板151并与其滑动配合；第二弹簧1613套设在固定杆1612上，第二弹簧1613位于固定角1611和第一滑动板151之间。

通过将固定角1611与载装板12连接，使得安装在固定角1611上的固定杆1612能够穿过第一滑动板151并与其滑动配合，通过将第二弹簧1613套设在固定杆1612上，使得第一滑动板151需克服第二弹簧1613的弹力才可滑动，以此使得在未启动电磁铁163时，第一滑动板151和第二滑动板152相互靠近以使得第一限位口132和第二限位口142交错。

如图9所示，所述载装台1还包括冷却管17，所述冷却管17设置在载装板12中。

通过冷却管17能够对放置在方口121中的管壳41进行降温，以此防止高温损害石英晶片43。

以上实施例仅表达了本发明的一种或几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。