本發(fā)明涉及半導(dǎo)體封裝，具體涉及半導(dǎo)體封裝真空焊接爐高效熱交換裝置及方法。

背景技術(shù)：

1、在半導(dǎo)體封裝組焊線后端的真空焊接爐中，多個溫區(qū)的精確溫度控制對于確保封裝質(zhì)量和器件性能至關(guān)重要。

2、然而，現(xiàn)有的溫控系統(tǒng)在降溫過程中可能存在控制失誤的風(fēng)險，導(dǎo)致整爐產(chǎn)品氧化報廢；

3、具體包括冷卻水流量過大造成循環(huán)水溫度不達(dá)標(biāo)，冷卻水流量過小造成循環(huán)水流量不達(dá)標(biāo)，熱源溫度過高造成換熱管長期高溫受損，熱換溫度過低降低換熱效率等，因此，提升溫控系統(tǒng)的可靠性成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在提供一種半導(dǎo)體封裝真空焊接爐高效熱交換裝置及方法，通過改進(jìn)冷卻系統(tǒng)的設(shè)計和控制策略，降低控制失誤的風(fēng)險，從而提高封裝質(zhì)量和器件性能。

2、為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：

3、本發(fā)明提供半導(dǎo)體封裝真空焊接爐高效熱交換裝置，包括機(jī)座所述機(jī)座一端開設(shè)有熱源進(jìn)口，另一端開設(shè)有冷源出口，所述機(jī)座頂端安裝有冷卻水接頭以及循環(huán)水接頭，所述機(jī)座內(nèi)設(shè)置有一端與冷卻水接頭連通另一端與循環(huán)水接頭連通的換熱管，進(jìn)風(fēng)過濾組件包括安裝在機(jī)座外側(cè)壁且輸出端與熱源進(jìn)口連通的進(jìn)風(fēng)風(fēng)機(jī)，還包括安裝在進(jìn)風(fēng)風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)離機(jī)座一側(cè)的過濾座，所述過濾座前后兩端貫穿開設(shè)有與進(jìn)風(fēng)風(fēng)機(jī)輸入端連通的風(fēng)道，所述過濾座上下兩端貫穿開設(shè)有與風(fēng)道相連通的插孔，所述插孔內(nèi)相適配的插接有可以升降滑動的過濾網(wǎng)，所述過濾座的頂端和底端均安裝氣泵，所述氣泵的輸出端均連通有與過濾網(wǎng)位置相對的噴嘴，安全保護(hù)系統(tǒng)包括安裝在機(jī)座外側(cè)的控制器，還包括安裝在冷卻水接頭內(nèi)的第一溫度傳感器和第一流量傳感器，還包括安裝在循環(huán)水接頭內(nèi)的第二溫度傳感器和第二流量傳感器，還包括安裝在冷卻水接頭與換熱管連通處的第一電磁閥，還包括安裝在循環(huán)水接頭與換熱管連通處的第二電磁閥，還包括安裝在冷源出口處的第三電磁閥，還包括安裝在熱源進(jìn)口處的第四電磁閥，還包括安裝在換熱管內(nèi)多個彎折處的附加溫度傳感器，高效換熱組件包括安裝在機(jī)座兩端的轉(zhuǎn)向風(fēng)機(jī)，所述轉(zhuǎn)向風(fēng)機(jī)的輸入端和輸出端均位于機(jī)座內(nèi)，且呈相互垂直狀態(tài)分布。

4、進(jìn)一步地，所述過濾座遠(yuǎn)離機(jī)座一側(cè)設(shè)置有安裝法蘭，所述安裝法蘭和風(fēng)道之間連通有軟管，所述安裝法蘭連通有真空焊接爐。

5、進(jìn)一步地，所述插孔內(nèi)插接有安裝框，所述過濾網(wǎng)嵌入安裝在安裝框內(nèi)，且所述過濾網(wǎng)與安裝框兩側(cè)表面平齊，所述安裝框的兩相對外側(cè)壁均安裝有齒條。

6、進(jìn)一步地，所述過濾座兩側(cè)均固定安裝有固定塊，兩個所述固定塊同向一側(cè)均固定安裝電機(jī)，所述電機(jī)輸出端均安裝有嵌入轉(zhuǎn)動安裝在固定塊內(nèi)的齒輪，兩個所述齒輪與對應(yīng)的齒條均嚙合安裝。

7、進(jìn)一步地，所述控制器與進(jìn)風(fēng)風(fēng)機(jī)、第一溫度傳感器、第一流量傳感器、第二溫度傳感器、第二流量傳感器、第一電磁閥、第二電磁閥、第三電磁閥、第四電磁閥以及多個附加溫度傳感器均電性連接。

8、進(jìn)一步地，所述轉(zhuǎn)向風(fēng)機(jī)設(shè)置有四個，且四個所述轉(zhuǎn)向風(fēng)機(jī)的輸入端均連通有進(jìn)風(fēng)罩，四個所述轉(zhuǎn)向風(fēng)機(jī)的輸出端均連通有排風(fēng)罩，所述進(jìn)風(fēng)罩和排風(fēng)罩均位于機(jī)座內(nèi)腔中，且呈相互垂直狀態(tài)分布，通過四個所述進(jìn)風(fēng)罩和四個排風(fēng)罩配合對應(yīng)轉(zhuǎn)向風(fēng)機(jī)在機(jī)座內(nèi)形成加速氣流運動的環(huán)形流通氣道。

9、半導(dǎo)體封裝真空焊接爐高效熱交換方法，包括進(jìn)風(fēng)過濾、冷卻水循環(huán)流通、高效換熱以及安全監(jiān)測四個步驟；

10、所述進(jìn)風(fēng)過濾是指，同步啟動兩個電機(jī)，進(jìn)而帶動對應(yīng)齒輪旋轉(zhuǎn)，從而嚙合帶動對應(yīng)齒條升降滑動，進(jìn)而帶動安裝框以及過濾網(wǎng)同步升降滑動，使得過濾網(wǎng)表面原本被堵塞的網(wǎng)孔從插孔中伸出，此時啟動對應(yīng)的氣泵，通過噴嘴從過濾網(wǎng)遠(yuǎn)離真空焊接爐一側(cè)向另一側(cè)噴吹，將原本附著在過濾網(wǎng)網(wǎng)孔內(nèi)的顆粒物吹出，使得過濾網(wǎng)在無需拆卸下來的前提下，就可以完成自動清潔；

11、所述冷卻水循環(huán)流通是指，通過冷卻水接頭與外部冷卻水源相連通，通過循環(huán)水接頭與外部冷卻水源相連通，通過外部冷卻水源經(jīng)過冷卻水接頭向換熱管內(nèi)注入冷卻水，冷卻水填充滿換熱管后，經(jīng)過循環(huán)水接頭回流至冷卻水源處，形成冷卻水循環(huán)系統(tǒng)；

12、所述高效換熱是指，當(dāng)換熱管填充滿冷卻水形成冷卻水循環(huán)系統(tǒng)后，經(jīng)過冷卻的熱源進(jìn)入到機(jī)座內(nèi)，此時通過控制器關(guān)閉第三電磁閥和第四電磁閥，使得機(jī)座內(nèi)形成封閉空間，此時啟動對角的兩處轉(zhuǎn)向風(fēng)機(jī)，轉(zhuǎn)向風(fēng)機(jī)通過進(jìn)風(fēng)罩抽取機(jī)座內(nèi)空氣，并通過排風(fēng)罩排出，引導(dǎo)機(jī)座內(nèi)熱源氣流形成環(huán)形流通氣道，加速與機(jī)座內(nèi)換熱管表面的接觸頻率，從而提高對換熱管內(nèi)冷卻水的換熱效果，也充分利用機(jī)座內(nèi)的熱源氣流，避免熱源氣流未被充分換熱的前提下，就從冷源出口排出形成浪費；

13、所述安全監(jiān)測是指通過第一溫度傳感器、第二溫度傳感器以及多個附加溫度傳感器分別監(jiān)測，冷卻水進(jìn)水口處、循環(huán)水出水口處，以及換熱管內(nèi)彎折處溫度，通過第一流量傳感器以及第二流量傳感器分別監(jiān)測冷卻水進(jìn)口處以及循環(huán)水出口處冷卻水與循環(huán)水流量，當(dāng)?shù)谝粶囟葌鞲衅鳌⒌诙囟葌鞲衅?、附加溫度傳感器、第一流量傳感器以及第二流量傳感器監(jiān)測出異常數(shù)據(jù)后，將反饋給控制器，從而進(jìn)行溫度超限報警、自動切斷加熱電源、緊急停機(jī)，以防止溫度控制失誤導(dǎo)致的嚴(yán)重后果。

14、本發(fā)明提供的技術(shù)方案，與已知的現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果：

15、1、根據(jù)真空焊接爐的實際需求，設(shè)計并搭建獨立的水冷系統(tǒng)，將水冷系統(tǒng)與真空焊接爐內(nèi)的熱源進(jìn)行連接，確保高效的熱量交換，在水冷系統(tǒng)中安裝高精度流量計和溫度傳感器，并接入溫控系統(tǒng)的控制回路，通過改進(jìn)冷卻系統(tǒng)設(shè)計和優(yōu)化控制策略，顯著降低了溫度控制失誤的風(fēng)險；

16、2、編程實現(xiàn)預(yù)測控制算法，并集成到溫控系統(tǒng)中，設(shè)置多重安全保護(hù)機(jī)制，并進(jìn)行測試驗證，對系統(tǒng)進(jìn)行定期維護(hù)和檢查，確保持續(xù)可靠的運行，通過增強(qiáng)系統(tǒng)冗余性和實施定期維護(hù)，進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性；

17、3、通過在熱源輸入端口處安裝過濾網(wǎng)，用于攔截?zé)嵩粗袛y帶的大顆粒雜質(zhì)，避免大顆粒雜質(zhì)進(jìn)入到機(jī)座內(nèi)附著在換熱管壁上，降低換熱效率，同時將過濾網(wǎng)設(shè)置成可升降滑動式，切換過濾網(wǎng)上未被堵塞的網(wǎng)孔進(jìn)入到流道中，保障熱換輸入端口處熱源輸入正常，同時在過濾座的頂部和底部均安裝氣泵噴嘴結(jié)構(gòu)，通過氣泵提供高壓空氣由噴嘴高壓噴出實現(xiàn)對過濾網(wǎng)的自動清潔，實現(xiàn)過濾網(wǎng)長期高效的過濾作業(yè)，降低停機(jī)清理維修頻率。

技術(shù)特征：

1.半導(dǎo)體封裝真空焊接爐高效熱交換裝置，包括機(jī)座（1），所述機(jī)座（1）一端開設(shè)有熱源進(jìn)口，另一端開設(shè)有冷源出口（15），所述機(jī)座（1）頂端安裝有冷卻水接頭（11）以及循環(huán)水接頭（12），所述機(jī)座（1）內(nèi)設(shè)置有一端與冷卻水接頭（11）連通另一端與循環(huán)水接頭（12）連通的換熱管（16），其特征在于，還包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝真空焊接爐高效熱交換裝置，其特征在于，所述過濾座（2）遠(yuǎn)離機(jī)座（1）一側(cè)設(shè)置有安裝法蘭（13），所述安裝法蘭（13）和風(fēng)道（21）之間連通有軟管（14），所述安裝法蘭（13）連通有真空焊接爐。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝真空焊接爐高效熱交換裝置，其特征在于，所述插孔（22）內(nèi)插接有安裝框（23），所述過濾網(wǎng)（24）嵌入安裝在安裝框（23）內(nèi)，且所述過濾網(wǎng)（24）與安裝框（23）兩側(cè)表面平齊，所述安裝框（23）的兩相對外側(cè)壁均安裝有齒條（25）。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體封裝真空焊接爐高效熱交換裝置，其特征在于，所述過濾座（2）兩側(cè)均固定安裝有固定塊（26），兩個所述固定塊（26）同向一側(cè)均固定安裝電機(jī)（27），所述電機(jī)（27）輸出端均安裝有嵌入轉(zhuǎn)動安裝在固定塊（26）內(nèi)的齒輪（28），兩個所述齒輪（28）與對應(yīng)的齒條（25）均嚙合安裝。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝真空焊接爐高效熱交換裝置，其特征在于，所述控制器（4）與進(jìn)風(fēng)風(fēng)機(jī)（3）、第一溫度傳感器（41）、第一流量傳感器（42）、第二溫度傳感器（44）、第二流量傳感器（45）、第一電磁閥（43）、第二電磁閥（46）、第三電磁閥（47）、第四電磁閥（48）以及多個附加溫度傳感器（49）均電性連接。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝真空焊接爐高效熱交換裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)向風(fēng)機(jī)（5）設(shè)置有四個，且四個所述轉(zhuǎn)向風(fēng)機(jī)（5）的輸入端均連通有進(jìn)風(fēng)罩（51），四個所述轉(zhuǎn)向風(fēng)機(jī)（5）的輸出端均連通有排風(fēng)罩（52），所述進(jìn)風(fēng)罩（51）和排風(fēng)罩（52）均位于機(jī)座（1）內(nèi)腔中，且呈相互垂直狀態(tài)分布，通過四個所述進(jìn)風(fēng)罩（51）和四個排風(fēng)罩（52）配合對應(yīng)轉(zhuǎn)向風(fēng)機(jī)（5）在機(jī)座（1）內(nèi)形成加速氣流運動的環(huán)形流通氣道。

7.半導(dǎo)體封裝真空焊接爐高效熱交換方法，其特征在于，包括進(jìn)風(fēng)過濾、冷卻水循環(huán)流通、高效換熱以及安全監(jiān)測四個步驟；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體封裝技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及半導(dǎo)體封裝真空焊接爐高效熱交換裝置及方法，包括機(jī)座機(jī)座一端開設(shè)有熱源進(jìn)口，另一端開設(shè)有冷源出口，機(jī)座頂端安裝有冷卻水接頭以及循環(huán)水接頭，機(jī)座內(nèi)設(shè)置有一端與冷卻水接頭連通另一端與循環(huán)水接頭連通的換熱管，進(jìn)風(fēng)過濾組件包括安裝在機(jī)座外側(cè)壁且輸出端與熱源進(jìn)口連通的進(jìn)風(fēng)風(fēng)機(jī)，還包括安裝在進(jìn)風(fēng)風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)離機(jī)座一側(cè)的過濾座，過濾座前后兩端貫穿開設(shè)有與進(jìn)風(fēng)風(fēng)機(jī)輸入端連通的風(fēng)道，通過改進(jìn)冷卻系統(tǒng)設(shè)計和優(yōu)化控制策略，顯著降低了溫度控制失誤的風(fēng)險，同時，通過增強(qiáng)系統(tǒng)冗余性和實施定期維護(hù)，進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，該發(fā)明對于提高半導(dǎo)體封裝質(zhì)量和器件性能具有重要意義。

技術(shù)研發(fā)人員：李明秋,白振龍
受保護(hù)的技術(shù)使用者：常州九天未來微電子有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21