一种热沉封接结构的半导体功率管壳及其加工装置

技术领域

本发明涉及功率半导体器件领域，更具体地说，它涉及一种热沉封接结构的半导体功率管壳及其加工装置。

背景技术

半导体器件的壳体是半导体器件的一个重要组成部分，它不仅保护着半导体器件的芯片免受外部有害环境的污染，而且对器件的热性能、电性能和可靠性均起着极为关键的作用，特别是航空、航天、军事工程、大型电子系统用的半导体器件，其壳体的性能和质量直接影响着半导体器件的性能和可靠性，直接关系到产品的成品率和制造成本。

随着科技的发展，半导体器件的芯片的性能越来越好，种类也变得多样化，需要根据不同规格的芯片进行壳体的参数设计，其内的热沉封接结构也需要根据壳体的规格而进行适应性的设计，但是结构复杂的热沉封接结构在进行抛光处理时，需要根据其抛光面以及抛光顺序来不断的对其进行不同位置的限位夹持，不仅耗费大量的时间，且频繁的定位、限位夹持易对抛光工序造成定位误差，从而导致热沉封接结构加工精度降低或出现形变、破损的情况。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种热沉封接结构的半导体功率管壳及其加工装置。

本发明提供了一种热沉封接结构的半导体功率管壳，包括金属底板、焊接在金属底板上的陶瓷腔壳和热沉封接结构、设于陶瓷腔壳两侧壁上的凹台、焊接在凹台上的金属引线以及焊接在陶瓷腔壳上开口端的封盖，热沉封接结构与陶瓷腔壳相匹配设置；

所述热沉封接结构包括框体、设于框体两侧壁上的窗口以及设于框体两侧壁上的围堰部，框体和围堰部一体式成型，围堰部位于框体内侧，框体的外壁与陶瓷腔壳内壁接触，窗口和围堰部均与凹台相匹配设置；

所述陶瓷腔壳上设有第一穿孔，所述框体上设有与第一穿孔相匹配的第二穿孔。

本发明还提供了一种半导体功率管壳内热沉封接结构的加工装置，用于加工如上述的热沉封接结构，包括底座、设于底座上的Y轴向移动平台、设于底座上的XOZ平面移动机构、连接在XOZ平面移动机构上的抛光组件以及连接在Y轴向移动平台上的可调式限位机构，所述可调式限位机构用于限位夹持热沉封接结构；

所述可调式限位机构包括可拆卸式连接在Y轴向移动平台上的框架、活动连接在框架上的X轴向转动组件、活动连接在X轴向转动组件上的Z轴向转动组件以及设于Z轴向转动组件上的可调式夹持组件，所述可调式夹持组件用于限位夹持热沉封接结构，所述Z轴向转动组件用于驱使可调式夹持组件绕Z轴向转动设定角度，所述X轴向转动组件用于驱使Z轴向转动组件绕X轴向转动设定角度，所述Y轴向移动平台用于驱使框架沿着Y轴向移动设定距离，所述XOZ平面移动机构用于调节抛光组件于XOZ平面内移动。

作为本发明的进一步优化方案，所述Y轴向移动平台包括Y轴向滑轨、连接在Y轴向滑轨一端的第一电机、滑动连接在Y轴向滑轨上的第一滑块以及连接在第一电机输出轴端的第一螺杆，所述第一螺杆与第一滑块螺纹连接，所述框架可拆卸式连接在第一滑块上，Y轴向滑轨连接在底座上。

作为本发明的进一步优化方案，所述XOZ平面移动机构包括Z轴向固定支架、连接在Z轴向固定支架上的X轴向滑轨、连接在X轴向滑轨一端的第二电机、滑动连接在X轴向滑轨上的第二滑块、连接在第二电机输出轴端的第二螺杆、固定连接在第二滑块上的固定架、滑动连接在固定架上的Z轴向移动支架、连接在Z轴向移动支架上的第三电机、连接在第三电机输出轴端的第三螺杆，所述第二螺杆与第二滑块螺纹连接，第三螺杆与固定架螺纹连接，所述Z轴向移动支架上连接有Z轴向滑杆，固定架上设有与Z轴向滑杆相配合的穿孔，Z轴向固定支架可拆卸式连接在底座上。

作为本发明的进一步优化方案，所述抛光组件包括固定连接在Z轴向移动支架上的安装架、可拆卸式安装在安装架上的抛光机以及可拆卸式连接在抛光机输出端的抛光件。

作为本发明的进一步优化方案，所述X轴向转动组件包括活动连接在框架内壁上的内凹式支撑座、连接在框架外壁上的第四电机，所述第四电机的输出轴与内凹式支撑座连接。

作为本发明的进一步优化方案，所述Z轴向转动组件包括设于内凹式支撑座内的旋转台、连接在旋转台下端的第一轴体、连接在第一轴体上的第一齿轮、连接在内凹式支撑座下端的第五电机以及连接在第五电机输出轴端的第二齿轮，所述第一轴体与内凹式支撑座活动连接，所述第一齿轮和第二齿轮相啮合。

作为本发明的进一步优化方案，所述可调式夹持组件包括同步驱动组件以及若干个调压式限位组件，若干个调压式限位组件均匀分布在旋转台上，同步驱动组件用于驱使若干个调压式限位组件同步朝向或远离旋转台的中心移动。

作为本发明的进一步优化方案，所述同步驱动组件包括设于旋转台内部的调节腔室、四个分别活动连接在调节腔室四角处的第二轴体、连接在第二轴体上的第二链轮和传动锥齿轮、固定连接在旋转台下端的第六电机、连接在第六电机输出轴端的第一链轮、连接在若干个第二链轮之间链条以及活动连接在调节腔室内壁上的八个从动锥齿轮，八个从动锥齿轮均匀分布在调节腔室的四角处，且每个角落处的两个从动锥齿轮均与相应设置的传动锥齿轮相啮合，每个角落处的两个从动锥齿轮之间相互垂直分布，所述从动锥齿轮上连接有转轴，转轴上连接有第一阻尼块，所述内凹式支撑座上设有供电环，第六电机与供电环电连接。

作为本发明的进一步优化方案，所述调压式限位组件包括设于旋转台上的八个滑槽、滑动连接在滑槽内壁上的限位板、对称连接在限位板上的外限位压块和内限位压块、活动连接在滑槽内壁上的第四螺杆、连接在第四螺杆一端的第二阻尼块、螺纹连接在第四螺杆上的两个第三滑块，所述第三滑块对称设置在限位板的两端处，且第三滑块和限位板之间连接弹簧，所述第一阻尼块和相应设置的第二阻尼块紧密接触，滑槽沿着相对应转轴的长度方向设置。

本发明的有益效果在于：本发明的管壳中采用的热沉封接结构具有适配陶瓷腔壳特殊结构的窗口和围堰部，并采用Y轴向移动平台、设于底座上的XOZ平面移动机构、连接在XOZ平面移动机构上的抛光组件以及连接在Y轴向移动平台上的可调式限位机构对热沉封接结构进行高精度、高效的抛光处理，可使得热沉封接结构与陶瓷腔壳之间的贴合精度更高。

附图说明

图1是本发明的热沉封接结构的半导体功率管壳的具体结构示意图；

图2是本发明的热沉封接结构与陶瓷腔壳的相配合视图；

图3是本发明的热沉封接结构的具体结构示意图；

图4是本发明的热沉封接结构的加工装置的具体结构示意图；

图5是本发明的可调式限位机构的内部结构示意图；

图6是本发明图5中A处的放大视图；

图7是本发明的第一链轮和第二链轮的相配合视图；

图8是本发明的传动锥齿轮和从动锥齿轮的相配合视图。

图中：1、金属底板；2、陶瓷腔壳；201、第一穿孔；3、凹台；4、金属引线；5、封盖；6、热沉封接结构；601、框体；602、窗口；603、围堰部；604、第二穿孔；7、底座；801、Y轴向滑轨；802、第一滑块；803、第一电机；804、第一螺杆；805、Z轴向固定支架；806、X轴向滑轨；807、第二滑块；808、第二电机；809、第二螺杆；810、固定架；811、Z轴向移动支架；812、第三电机；813、Z轴向滑杆；814、安装架；815、抛光机；816、抛光件；9、可调式限位机构；901、框架；902、内凹式支撑座；903、第四电机；904、旋转台；9040、滑槽；9041、调节腔室；9042、第一轴体；9050、限位板；9051、外限位压块；9052、内限位压块；906、第五电机；907、第一齿轮；908、第二齿轮；909、供电环；910、第六电机；911、第一链轮；912、第二轴体；913、第二链轮；914、链条；915、传动锥齿轮；916、从动锥齿轮；9160、第一阻尼块；917、第四螺杆；9170、第二阻尼块；918、第三滑块；919、弹簧。

具体实施方式

现在将参考示例实施方式讨论本文描述的主题。应该理解，讨论这些实施方式只是为了使得本领域技术人员能够更好地理解从而实现本文描述的主题。另外，相对一些示例所描述的特征在其他例子中也可以进行组合。

实施例1

如图1-图3所示，一种热沉封接结构的半导体功率管壳，包括金属底板1、焊接在金属底板1上的陶瓷腔壳2和热沉封接结构6、设于陶瓷腔壳2两侧壁上的凹台3、焊接在凹台3上的金属引线4以及焊接在陶瓷腔壳2上开口端的封盖5，热沉封接结构6与陶瓷腔壳2相匹配设置；

热沉封接结构6包括框体601、设于框体601两侧壁上的窗口602以及设于框体601两侧壁上的围堰部603，框体601和围堰部603一体式成型，围堰部603位于框体601内侧，框体601的外壁与陶瓷腔壳2内壁接触，窗口602和围堰部603均与凹台3相匹配设置；

陶瓷腔壳2上设有第一穿孔201，框体601上设有与第一穿孔201相匹配的第二穿孔604。

需要说明的是，金属底板1、陶瓷腔壳2、封盖5、凹台3和金属引线4之间形成了一个密封的腔室，为内部的半导体芯片以及相应的电路提供密封的保护环境和机械支撑，而且在陶瓷腔壳2内设置了热沉封接结构6，其上设有与凹台3相配合设置的窗口602和围堰部603，可与陶瓷腔壳2和凹台3紧密接触，有效提高了散热效率，可有效的提高整个陶瓷腔壳2的机械强度，可以有效的降低陶瓷腔壳2因温度变化过大而导致的炸裂、破损等情况的发生概率，提高了整个管壳的安全稳定性，在连接时，采用中空钎焊机将金属底板1、陶瓷腔壳2、热沉封接结构6进行钎焊。

实施例2

如图4-图8所示，一种半导体功率管壳内热沉封接结构的加工装置，用于加工实施例1中的热沉封接结构6，包括底座7、设于底座7上的Y轴向移动平台、设于底座7上的XOZ平面移动机构、连接在XOZ平面移动机构上的抛光组件以及连接在Y轴向移动平台上的可调式限位机构9，可调式限位机构9用于限位夹持热沉封接结构6；

可调式限位机构9包括可拆卸式连接在Y轴向移动平台上的框架901、活动连接在框架901上的X轴向转动组件、活动连接在X轴向转动组件上的Z轴向转动组件以及设于Z轴向转动组件上的可调式夹持组件，可调式夹持组件用于限位夹持热沉封接结构6，Z轴向转动组件用于驱使可调式夹持组件绕Z轴向转动设定角度，X轴向转动组件用于驱使Z轴向转动组件绕X轴向转动设定角度，Y轴向移动平台用于驱使框架901沿着Y轴向移动设定距离，XOZ平面移动机构用于调节抛光组件于XOZ平面内移动。

需要说明的是，热沉封接结构6一体成型，成型后需要对其内外表面进行高精度抛光处理，以提高热沉封接结构6与陶瓷腔壳2内壁的贴合精度，以提高机械强度和散热效率，因热沉封接结构6上开设有窗口602和围堰部603，在进行抛光时，需要对框体601内外壁、围堰部603内外壁、两侧的窗口602内壁以及第二穿孔604进行分别抛光处理，在抛光时，将热沉封接结构6放置于Z轴向转动组件上，通过可调式夹持组件对热沉封接结构6自动化限位夹持，可调式夹持组件可根据热沉封接结构6的结构和尺寸进行自动化调整，适用于不同结构的热沉封接结构6，并且可以确保热沉封接机构所受到的夹持力始终保持在设定值，可有效的防止热沉封接结构6受力不均而出现形变的情况，而在对框体601内壁处理时，可调式夹持组件可从框体601外部进行夹持，当对框体601外壁进行处理时，可调式角尺组件可从框体601内部进行涨紧式限位夹持，方便对框体601内外壁进行抛光处理，有效提高了加工效率和加工精度，而当需要对窗口602内壁以及第二穿孔604进行抛光处理时，可以通过Z轴向转动组件绕Z轴转动设定角度，然后通过X轴向转动组件驱使Z轴向转动组件绕X轴转动设定角度，即可将窗口602或第二穿孔604调整至抛光组件可抛光区域内，进一步的提高了抛光精度和抛光效率。

其中，Y轴向移动平台包括Y轴向滑轨801、连接在Y轴向滑轨801一端的第一电机803、滑动连接在Y轴向滑轨801上的第一滑块802以及连接在第一电机803输出轴端的第一螺杆804，第一螺杆804与第一滑块802螺纹连接，框架901可拆卸式连接在第一滑块802上，Y轴向滑轨801连接在底座7上；

XOZ平面移动机构包括Z轴向固定支架805、连接在Z轴向固定支架805上的X轴向滑轨806、连接在X轴向滑轨806一端的第二电机808、滑动连接在X轴向滑轨806上的第二滑块807、连接在第二电机808输出轴端的第二螺杆809、固定连接在第二滑块807上的固定架810、滑动连接在固定架810上的Z轴向移动支架811、连接在Z轴向移动支架811上的第三电机812、连接在第三电机812输出轴端的第三螺杆，第二螺杆809与第二滑块807螺纹连接，第三螺杆与固定架810螺纹连接，Z轴向移动支架811上连接有Z轴向滑杆813，固定架810上设有与Z轴向滑杆813相配合的穿孔，Z轴向固定支架805可拆卸式连接在底座7上；

抛光组件包括固定连接在Z轴向移动支架811上的安装架814、可拆卸式安装在安装架814上的抛光机815以及可拆卸式连接在抛光机815输出端的抛光件816。

需要说明的是，在对热沉封接结构6进行抛光时，可通过Y轴向移动平台驱使热沉封接结构6沿着Y轴向移动，具体为，通过第一电机803驱使第一螺杆804转动，第一螺杆804转动后驱使第一滑块802沿着Y轴向移动，第一滑块802移动时可带动整个可调式限位机构9一同沿着Y轴向移动，并带动热沉封接结构6同向、同距移动，并配合XOZ平面移动机构驱使抛光件816在XOZ平面内移动，可以对热沉封接结构6的内外壁、窗口602内壁、围堰部603内外壁以及第二穿孔604进行抛光处理，XOZ平面内移动机构驱使抛光件816沿着X轴向移动时，通过第二电机808驱使第二螺杆809转动，第二螺杆809转动时可驱使第二滑块807、固定架810、Z轴向移动支架811、安装架814、抛光机815和抛光件816沿着X轴向移动，而驱使抛光机815和抛光件816沿着Z轴向移动时，通过第三电机812驱使第三螺杆转动，因固定架810固定连接在第二滑块807上，当第三螺杆转动时，第三螺杆沿着Z轴向移动，并带动整个Z轴向移动支架811和第三电机812同向、同距移动，而Z轴向移动支架811沿着Z轴向移动时，可带动安装架814、抛光机815和抛光件816一同沿着Z轴向移动设定距离，抛光机815驱动抛光件816高速转动，抛光件816在与热沉封接结构6接触的过程中不断的对热沉封接结构6进行抛光处理。

其中，X轴向转动组件包括活动连接在框架901内壁上的内凹式支撑座902、连接在框架901外壁上的第四电机903，第四电机903的输出轴与内凹式支撑座902连接。

需要说明的是，如上述，在调节热沉封接结构6上的窗口602或第二穿孔604移动至抛光件816抛光范围内时，可通过X轴向转动组件驱使内凹式支撑座902绕X轴向进行转动，具体为，通过第四电机903驱使活动连接在框架901上的内凹式支撑座902进行转动设定角度，第四电机903采用减速电机，并具有自锁功能，此为现有技术。

其中，Z轴向转动组件包括设于内凹式支撑座902内的旋转台904、连接在旋转台904下端的第一轴体9042、连接在第一轴体9042上的第一齿轮907、连接在内凹式支撑座902下端的第五电机906以及连接在第五电机906输出轴端的第二齿轮908，第一轴体9042与内凹式支撑座902活动连接，第一齿轮907和第二齿轮908相啮合。

需要说明的是，通过Z轴向转动组件驱使旋转台904绕Z轴进行转动设定角度时，通过第五电机906驱使第二齿轮908转动，第二齿轮908转动时驱使第一齿轮907转动，第一齿轮907转动时带动第一轴体9042同向、同角度转动，第一轴体9042转动时带动旋转台904同向、同角度转动，即可带动可调式夹持组件和热沉封接结构6同向、同角度转动。

其中，可调式夹持组件包括同步驱动组件以及若干个调压式限位组件，若干个调压式限位组件均匀分布在旋转台904上，同步驱动组件用于驱使若干个调压式限位组件同步朝向或远离旋转台904的中心移动；

同步驱动组件包括设于旋转台904内部的调节腔室9041、四个分别活动连接在调节腔室9041四角处的第二轴体912、连接在第二轴体912上的第二链轮913和传动锥齿轮915、固定连接在旋转台904下端的第六电机910、连接在第六电机910输出轴端的第一链轮911、连接在若干个第二链轮913之间链条914以及活动连接在调节腔室9041内壁上的八个从动锥齿轮916，八个从动锥齿轮916均匀分布在调节腔室9041的四角处，且每个角落处的两个从动锥齿轮916均与相应设置的传动锥齿轮915相啮合，每个角落处的两个从动锥齿轮916之间相互垂直分布，从动锥齿轮916上连接有转轴，转轴上连接有第一阻尼块9160，内凹式支撑座902上设有供电环909，第六电机910与供电环909电连接；

调压式限位组件包括设于旋转台904上的八个滑槽9040、滑动连接在滑槽9040内壁上的限位板9050、对称连接在限位板9050上的外限位压块9051和内限位压块9052、活动连接在滑槽9040内壁上的第四螺杆917、连接在第四螺杆917一端的第二阻尼块9170、螺纹连接在第四螺杆917上的两个第三滑块918，第三滑块918对称设置在限位板9050的两端处，且第三滑块918和限位板9050之间连接弹簧919，第一阻尼块9160和相应设置的第二阻尼块9170紧密接触，滑槽9040沿着相对应转轴的长度方向设置。

需要说明的是，如上述，通过可调式夹持组件对热沉封接结构6进行限位夹持时，先将热沉封接结构6置于旋转台904上，并使得框体601处于外限位压块9051和内限位压块9052之间的区域，当需要从热沉封接结构6外部对其进行限位夹持时，通过第六电机910驱动第一链轮911正向转动，第一链轮911转动时驱使链条914移动，链条914移动时驱使四个第二轴体912上的第二链轮913同向转动，第二轴体912转动时驱使传动锥齿轮915转动，传动锥齿轮915转动时驱使与其相啮合的两个从动锥齿轮916转动，从动锥齿轮916转动时驱使转轴、第一阻尼块9160转动，第一阻尼块9160通过与第二阻尼块9170之间的摩擦扭矩驱使第二阻尼块9170转动，第二阻尼块9170转动时驱使第四螺杆917转动，第四螺杆917转动并驱使相应的第三滑块918朝向旋转台904的中部方向移动，在外限位压块9051与热沉封接结构6接触之前，外限位压块9051未受到反向阻力，此时，第三滑块918可通过弹簧919推动限位板9050移动，直至外限位压块9051与热沉封接结构6接触，外限位压块9051移动受阻，此时第三滑块918继续移动，并挤压弹簧919，通过弹簧919形变产生相应的弹力并施加在外限位压块9051上，使得外限位压块9051对热沉封接结构6施加设定值的压力，当压力值达到设定值时，第四螺杆917所受反向阻力施加的扭矩大于第一阻尼块9160和第二阻尼块9170之间的摩擦扭矩，此时，从动锥齿轮916和转轴空转，无法继续驱使第四螺杆917转动，可以有效的防止外限位压块9051对热沉封接结构6施加的压力值过大而造成热沉封接结构6形变，同理，通过第六电机910驱使第一链轮911反向转动时，即可同时驱使所有的限位板9050反向移动，从而使得内限位压块9052从热沉封接结构6内部对热沉封接结构6进行涨紧式限位；

当热沉封接结构6长、宽数值不同时，对应的外限位压块9051或内限位压块9052在移动过程中，会先与热沉封接结构6接触，但不影响其他外限位压块9051或内限位压块9052的移动过程。

上面对本实施例进行了描述，但是本实施例并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实施例的启示下，还可做出很多形式，均属于本实施例的保护之内。