一种半导体致冷器一体化成型装置及其工艺方法与流程

    专利2025-07-12  28


    本发明涉及半导体致冷器组装成型以及焊接,具体为一种半导体致冷器一体化成型装置。


    背景技术:

    1、随着光通信技术发展如火如荼,100g、200g、400g、800g高速高通量光模块的技术成熟和商用化量产,tec的核心作用愈发明显,光通信模块中光芯片对温度非常敏感,超过0.1℃的温度波动就足以导致激光波长漂移,并影响光输出功率,因此搭载高可靠、长寿命的tec是光通信技术的唯一解决方案。

    2、传统的半导体的组装和焊接工艺分为多个部分,属于分立制备方法,从陶瓷片组件焊接、冷面焊接、热面焊接、红外再流焊接,致冷器的组装和集成过程涉及多次焊接,多次焊接对焊料的活性和焊接可靠性都有影响,尤其是商用低成本、批量化、高可靠等关键要素均存在着不同程度的短板。

    3、为了从根本上提高半导体致冷器的可靠性,综合上降低成本特引入了一种半导体致冷器一体化成型工艺方法以及装置可以从根本上减少致冷器半成品以及成品的焊接次数,有效地确保焊料活性和界面焊料的机械强度,使用该方法有助于器件可靠性的大幅度提升。同时,整个方法和装置均在自动化设备设施和半自动化设备设施的辅助下实施,批量化特征显著,成本大幅度降低,生产效率大幅度提高。


    技术实现思路

    1、本发明的目的在于提供一种半导体致冷器一体化成型装置,以解决上述背景技术中提出的问题。

    2、为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种半导体致冷器一体化成型装置,用于对半导体致冷器组装,所述半导体致冷器由第一温差电元件、热面陶瓷片、第二温差电元件和冷面陶瓷片组成,包括:

    3、焊接工装底板,其设置在该半导体致冷器一体化成型装置的底部,用于承载所述热面陶瓷片。

    4、定位导杆,其设置于所述焊接工装底板上。

    5、焊接工装盖板,其设置于所述定位导杆上,用于吸附所述冷面陶瓷片,将所述第一温差电元件、所述热面陶瓷片、所述第二温差电元件和所述冷面陶瓷片压实组装成所述半导体致冷器。

    6、优选的,所述焊接工装底板包括焊接工装底板基座,设置在所述焊接工装底板基座上的底板连杆,和设置在所述底板连杆上用于承载所述热面陶瓷片的热面焊接定位槽,以及用于对所述焊接工装盖板开设在所述热面焊接定位槽上的定位凹槽,焊接工装底板用于稳定整个装置,且承载热面陶瓷片。

    7、优选的,所述底板连杆和所述热面焊接定位槽的数量多个,这样能够同时对多个的半导体致冷器挤压。

    8、优选的,所述焊接工装盖板包括焊接工装盖板基座,设置在所述焊接工装盖板基座的盖板连杆,和设置在所述盖板连杆的冷面焊接定位槽,以及设置在所述冷面焊接定位槽上用于和所述焊接工装底板定位的定位凸点,焊接工装盖板用于配合所述焊接工装底板对半导体致冷器挤压。

    9、优选的,所述冷面焊接定位槽上设置有自吸附胶圈,自吸附胶圈用于对所述冷面陶瓷片吸附。

    10、优选的,所述盖板连杆和所述冷面焊接定位槽与所述底板连杆和所述热面焊接定位槽的数量一致,确保能对多个的半导体致冷器同时挤压。

    11、优选的,所述定位导杆包括设置在所述定位导杆上用于锁紧所述定位导杆的锁紧螺母,设置在所述锁紧螺母上用于对所述焊接工装盖板向下挤压的高温弹簧,所述定位导杆上设置有用于连接所述焊接工装底板的定位导杆底部螺纹,和设置于所述定位导杆上用于限位的限位环,以及设置在所述定位导杆上用于连接所述焊接工装盖板的定位导杆上部螺纹,定位导杆用于将焊接工装底板和焊接工装盖板进行连接,对焊接工装盖板进行向下的挤压。

    12、一种半导体致冷器一体化成型装置的工艺方法:

    13、s1、所述定位导杆使所述焊接工装底板和所述焊接工装盖板连接。

    14、s2、所述第一温差电元件和所述第二温差电元件设置在所述热面陶瓷片上。

    15、s3、所述热面陶瓷片设置在所述热面焊接定位槽上,所述冷面陶瓷片设置在所述冷面焊接定位槽上。

    16、s4、所述锁紧螺母带动所述高温弹簧在所述定位导杆上向下旋转,所述高温弹簧对所述焊接工装盖板下压。

    17、s5、所述定位凸点插接在所述定位凹槽内。

    18、s6、对所述半导体致冷器焊接,冷却后拆除所述半导体致冷器一体化成型装置。

    19、与现有技术相比,本发明的有益效果是:该半导体致冷器一体化成型装置,由于采用上述技术方案,大幅度减少致冷器的焊接次数,焊接强度和焊接可靠性大幅度提升,全程大都设备自主完成,完全无需人为干预;在保证焊接可靠性的同时,也能大幅提升效率,降低成本。



    技术特征:

    1.一种半导体致冷器一体化成型装置,用于对半导体致冷器组装,所述半导体致冷器由第一温差电元件、热面陶瓷片、第二温差电元件和冷面陶瓷片组成,其特征在于,包括:

    2.根据权利要求1所述的一种半导体致冷器一体化成型装置,其特征在于:所述焊接工装底板包括焊接工装底板基座,设置在所述焊接工装底板基座上的底板连杆,和设置在所述底板连杆上用于承载所述热面陶瓷片的热面焊接定位槽,以及用于对所述焊接工装盖板开设在所述热面焊接定位槽上的定位凹槽。

    3.根据权利要求2所述的一种半导体致冷器一体化成型装置,其特征在于:所述底板连杆和所述热面焊接定位槽的数量多个。

    4.根据权利要求1或2所述的一种半导体致冷器一体化成型装置,其特征在于:所述焊接工装盖板包括焊接工装盖板基座,设置在所述焊接工装盖板基座的盖板连杆,和设置在所述盖板连杆的冷面焊接定位槽,以及设置在所述冷面焊接定位槽上用于和所述焊接工装底板定位的定位凸点。

    5.根据权利要求4所述的一种半导体致冷器一体化成型装置,其特征在于:所述冷面焊接定位槽上设置有自吸附胶圈。

    6.根据权利要求4所述的一种半导体致冷器一体化成型装置,其特征在于:所述盖板连杆和所述冷面焊接定位槽与所述底板连杆和所述热面焊接定位槽的数量一致。

    7.根据权利要求1所述的一种半导体致冷器一体化成型装置,其特征在于:所述定位导杆包括设置在所述定位导杆上用于锁紧所述定位导杆的锁紧螺母,设置在所述锁紧螺母上用于对所述焊接工装盖板向下挤压的高温弹簧,所述定位导杆上设置有用于连接所述焊接工装底板的导杆底部螺纹,和设置于所述定位导杆上用于限位的限位环,以及设置在所述定位导杆上用于连接所述焊接工装盖板的定位导杆上部螺纹。

    8.根据权利要求1所述的一种半导体致冷器一体化成型装置的工艺方法,其特征在于:


    技术总结
    本发明公开了一种半导体致冷器一体化成型装置,用于对半导体致冷器组装,所述半导体致冷器由第一温差电元件、热面陶瓷片、第二温差电元件和冷面陶瓷片组成,包括:焊接工装底板、定位导杆和焊接工装盖板,焊接工装底板设置在该半导体致冷器一体化成型装置的底部,用于承载所述热面陶瓷片,定位导杆设置于所述焊接工装底板上,焊接工装盖板设置于所述定位导杆上,用于吸附所述冷面陶瓷片。该半导体致冷器一体化成型装置,由于采用上述技术方案,大幅度减少致冷器的焊接次数,焊接强度和焊接可靠性大幅度提升,全程大都设备自主完成,完全无需人为干预;在保证焊接可靠性的同时,也能大幅提升效率,降低成本。

    技术研发人员:马洪奎,吕冬翔,杨春红,陈学军
    受保护的技术使用者:中国电子科技集团公司第十八研究所
    技术研发日:
    技术公布日:2024/4/29
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