专利名称：一种无源精密对准封帽系统的利记博彩app
技术领域：
本实用新型有关一种光电子组件封装系统，特别是指一种用于TOCTransistor Outline，晶体管外形)器件(需要光学对准管帽封装的器件)对准封帽的无源精密对准封帽系统。
背景技术：
TO (Transistor Outline晶体管外形)封装是半导体光电子器件的常见封装形式之一，其结构简单、成本较低、可靠性较高，广泛应用于光通讯网络。目前，国内TO器件主要有两种封帽方式，一是采用具备氮气干燥箱的焊接系统， 利用机械对准进行封帽，这种方式可以满足一些低端TO器件的要求，但无法保证透镜中心轴线与光电芯片的精密对准，对于高端TO器件来说，不能满足较高的耦合效率要求。二是采用先在空气环境中进行光学对准低能量点焊固定位置，再转移到具备氮气干燥箱的封焊系统上进行最终封帽，这种方式可以改善机械对准的不足，提高封帽精度，但因为采用两次焊接，对于高端TO器件来说，不能满足良好的封焊外观要求，而且生产效率会降低。虽然国外有一些高端的TO封帽设备，能同时满足精密对准和良好封焊效果，但此类设备一般采用有源耦合对准或有源光学对准及封焊，其结构较复杂，设备价格及维护成本过高。
实用新型内容有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种可以在氮气干燥箱内同步完成对准及封焊，实现透镜中心轴线与光电芯片精密对准的无源精密对准封帽系统。为达到上述目的，本实用新型提供一种无源精密对准封帽系统，其包括有晶体管式焊接电源子系统，氮气干燥箱子系统及能够使透镜中心轴线与光电芯片实现精密对准的无源精密对准子系统，所述晶体管式焊接电源子系统包括焊接电源部分和焊接机头部分， 所述氮气干燥箱子系统包括有密封箱体，其中所述焊接机头部分与所述无源精密对准子系统设置于所述氮气干燥箱子系统的密封箱体内。所述无源精密对准子系统包括光学成像组件，下夹头电极组件及上夹头电极组件，所述下夹头电极组件通过螺丝固定在所述焊接机头部分的基板上，所述上夹头电极组件通过螺丝固定在所述焊接机头部分的气缸连接板上，所述上夹头电极组件具有进出光口，所述光学成像组件一端正对所述上夹头电极组件的进出光口。所述光学成像组件包括照明光源、显微镜、成像传感器、三维调节架及液晶显示器，所述三维调节架安装于由所述照明光源、显微镜及成像传感器依序组成的组合部件上并调节该组合部件的光照和拍摄方向，所述液晶显示器连接所述成像传感器，所述照明光源正对所述上夹头电极组件的进出光口。所述下夹头电极组件包括基座位移台、下电极安装座、下电极、下电极锁定圈及工件定位套圈，所述下电极安装座设置于所述基座位移台上，所述下电极安装座具有电极安装槽，所述下电极的底部安装于所述电极安装槽内，所述电极安装槽外周缘加工有螺纹，所述下电极锁定圈内部设有螺纹圈，所述下电极锁定圈安装于所述电极安装槽的外周缘，所述工件定位套圈内部设有定位空间，该定位空间容置所述下电极的上部，所述下电极内部设有穿孔，所述工件定位套圈的顶端对应所述下电极的穿孔处设有通孔，所述工件定位套圈的通孔及所述下电极的穿孔中容置有封装管座，该封装管座顶端设有光电芯片。所述上夹头电极组件包括棱镜组件、上电极安装座、上电极及上电极锁定圈，所述上电极安装座中部侧面具有四方槽，所述棱镜组件安装于该四方槽内，所述上电极安装座的前端设有电极安装槽，所述上电极的后端安装于所述上电极安装座的电极安装槽内，所述上电极锁定圈安装于所述上电极安装座的电极安装槽的外周缘，所述上电极安装座内设有内腔，所述上电极内对应该内腔处设有内孔，该内孔顶端安装有管帽，该管帽顶端设有透
^Mi ο所述下电极安装座为能调节所述透镜的中心轴线与所述光电芯片精密对准的X，Y 两轴平移滑台。所述棱镜组件包括全反射棱镜及用以装载该全反射棱镜的棱镜载具，该棱镜载具一端设有通光孔，该通光孔为所述上夹头电极组件的进出光口，所述通光孔与所述上电极安装座的内腔连通。所述全反射棱镜为等腰直角三角形棱镜。所述密封箱体上安装有进气流量控制装置、排气控制装置和露点监测仪，所述密封箱体正面设有手套接口及气密窗。所述无源精密对准封帽系统还包括有分别与所述密封箱体安装连接的真空烘烤箱和隔离传递舱。本实用新型提供的无源精密对准封帽系统应用于TO器件对准封帽，其封焊效果好、对准精度高、成本低、速度快、操作方法简单。
图1为本实用新型无源精密对准封帽系统的结构原理框图；图2为本实用新型中的无源精密对准子系统的结构示意图；图3A为本实用新型中的下夹头电极组件的立体分解结构示意图；图;3B为本实用新型中的下夹头电极组件的平面分解结构示意图；图4A为本实用新型中的上夹头电极组件的立体分解结构示意图；图4B为本实用新型中的上夹头电极组件的平面分解结构示意图；图5为图2中A、B部分的结构放大示意图；图6为本实用新型中的氮气干燥箱子系统的结构示意图；图7为本实用新型中的管帽透镜中心轴线与光电芯片对准的原理示意图；图8为本实用新型中的排气控制装置的立体分解结构示意图；图9为本实用新型中的排气控制装置的平面分解结构示意图。
具体实施方式
为便于对本实用新型的结构及达到的效果有进一步的了解，现配合附图并举较佳实施例详细说明如下。如图1所示，本实用新型无源精密对准封帽系统包括有晶体管式焊接电源子系统 1，氮气干燥箱子系统3及能够使透镜中心轴线与光电芯片实现精密对准的无源精密对准子系统2，该晶体管式焊接电源子系统1包括焊接电源部分10和焊接机头部分11，其中焊接机头部分11与无源精密对准子系统2设置于氮气干燥箱子系统3的密封箱体30内。焊接电源部分10与焊接机头部分11之间的连接导线穿过密封箱体30上预留的导线孔。氮气干燥箱子系统3使用脚支架承载，脚支架具备高度调节功能。其中焊接机头部分11选配气缸压力可达10-120kgf(千克力)，焊接电源部分10选配晶体管式焊接电源，其包括控制器和变压器(图中未示出)两个部分，均置于密封箱体30外部，可以固定在脚支架下面的载物平台上或单独放置。焊接触发开关是双控开关(两个同时按下才能启动)，安装在密封箱体30内，位于焊接机头部分11的两侧，间隔距离是40-50cm，符合人体双臂操作。如图2所示，本实用新型中的无源精密对准子系统2包括光学成像组件20，下夹头电极组件21及上夹头电极组件22。所述光学成像组件20包括照明光源201、显微镜202、 成像传感器203、三维调节架204及液晶显示器205。照明光源201选用环形LED高亮红色或白色光源，尺寸与选用的显微镜202匹配。显微镜镜头最高放大倍率为5-8倍，具备倍率和焦距可调功能，尺寸规格需与成像传感器203匹配。成像传感器203选用CCD (Charge Coupled Device，电荷華禹合器件)5 CMOS (Complementary Metal-Oxi de-Semi conductor Transistor，互补金属氧化物半导体)等构成，像素达到480 X 480，接口与显微镜匹配。三维调节架204选用X，Y，Z三轴可调型微调架，配合固定基板将照明光源201，显微镜202，成像传感器203依序组成的组合部件安装起来，三维调节架并能调节组合部件的光照和拍摄方向。液晶显示器205连接成像传感器203，能够显示成像传感器203所拍摄的图像。如图3A与图;3B所示，本实用新型的下夹头电极组件22包括基座位移台220、下电极安装座221、下电极222、下电极锁定圈223，工件定位套圈224。基座位移台220选用X， Y两轴平移滑台，可以使基座位移台上的装载物沿XY两个垂直方向移动，负载可达100Kg。 下电极安装座221采用合金铜材料加工，材料要求硬度(HV)为M5-270kgf/mm2，导电率 (e)为3(KMms/m，软化温度(S. T)为500-600°C。下电极安装座221内部设有电极安装槽 2210，该电极安装槽2210深度不能超过下电极222底部紧固台高度，且偏小Imm以上，电极安装槽2210外周缘加工标准螺纹，基座位移台220后部还需具备导线铜片安装接口。下电极222采用合金铜材料加工，中心设有穿孔，下电极222下部紧固台的外圈直径小于电极安装槽2210内径0. 05mm以内，以便下电极222能在电极安装槽2210中锁紧。下电极锁定圈 223采用合金铜材料加工，下电极锁定圈223外圈加工成防滑条纹，该下电极锁定圈223内部设有螺纹圈，该螺纹圈与下电极安装座221外部的螺纹匹配。工件定位套圈2M采用防静电尼龙(Polyamide，聚酰胺)或防静电PVC (聚氯乙烯)材料加工，工件定位套圈224内部设有定位空间2M0，该定位空间2240容置下电极222的上部，工件定位套圈224的顶端对应下电极222的穿孔处设有通孔，工件定位套圈224的通孔及下电极的穿孔中容置有封装管座60，该封装管座60顶端设有光电芯片，本实用新型中封装管座60为TO封装管座。如图4A与图4B所示，本实用新型中的上夹头电极组件21包括棱镜组件210、上电极安装座211、上电极212及上电极锁定圈213。棱镜组件210包括棱镜载具2100及全反射棱镜2101。棱镜载具2100 —端设有通光孔2102，棱镜载具2100采用防静电尼龙(Polyamide，聚酰胺)或防静电PVC(聚氯乙烯)材料加工，设计尺寸与全反射棱镜2101尺寸匹配，全反射棱镜2101选用应用于潜望镜中的等腰直角三角形棱镜，全反射棱镜2101装入棱镜载具2100中，且装入处设计有卡勾尺寸与棱镜载具2100精密配合。上电极安装座 211采用合金铜材料加工，其内腔直径与全反射棱镜2101匹配，中部侧面开有四方槽2110， 该棱镜组件210安装于上电极安装座211的四方槽2110内，并用螺丝紧固，照明装置201正对棱镜组件210的通光孔2102(即上夹头电极组件的进出光口)设置。上电极安装座211 后部具备导线铜片安装接口，上电极安装座211的前端设有电极安装槽2111，该电极安装槽2111深度小于上电极212后端的紧固台高度，且偏小Imm以上，以便于上电极212的紧固台能锁紧于该电极安装槽2111，电极安装槽2111加工精度控制在0. 05mm以内，电极安装槽2111外周缘加工标准螺纹。上电极212采用合金铜材料加工，顶部形成有内孔，该内孔中设置有管帽61，且内孔直径大于管帽61外圈直径0. 05mm以内，上电极212的底部内孔设计直径与上电极安装座211内腔匹配，结合处做圆锥倒角，上电极212底部外圈设计直径小于电极安装槽内径0. 05mm以内，加工精度控制在0. 05mm以内。上电极锁定圈213采用合金铜材料加工，其内部设有螺纹圈，该螺纹圈与上电极安装座211的电极安装槽2111外周缘的螺纹匹配，且上电极锁定圈213外圈加工成防滑条纹。如图1所示，下夹头电极组件22通过螺丝固定在焊接机头部分11的基板上，上夹头电极组件21通过螺丝固定在焊接机头部分11的气缸连接板上。结合图2、图5与图7所示，图7是管帽透镜中心轴线与光电芯片对准的原理示意图。在封装管座60顶端设有一光电芯片，本实用新型以半导体激光器芯片(Laser Diode, 激光二极管)为例，其它光电芯片实施方式类似，管帽61顶端设有透镜。通过无源精密对准子系统2的液晶显示器205可以观察到贴装在封装管座60上的光电芯片的成像601，其中缺口处是芯片发光点602 ；照明光源201中环形LED经管帽61上的透镜反光后的成像2010 图，包括透镜中心特征结构611。首先通过三维调节架204调节由照明光源201、显微镜202 与成像传感器203组成的组合部件，使组件光照和拍摄方向与棱镜组件210通光孔2102 — 致，通过三维调节架204可进行精密微调，达到光轴一致。调节管帽透镜中心轴线与光电芯片对准时，对准方式是管帽61固定不动，通过下夹头电极组件22的基座位移台220调整封装管座60的位置，也就是调整了封装管座60上光电芯片的位置，当芯片发光点602与透镜中心特征结构611重合时，说明管帽透镜中心轴线与光电芯片对准。如图1与图6所示，氮气干燥箱子系统3的装配示意图，其包括密封箱体30。密封箱体30是用不锈钢板材无缝焊接而成，箱体尺寸根据内部装置所需空间设计，密封箱体30 背面预留孔安装进气流量控制装置31、排气控制装置32和露点监测仪33，密封箱体30底部预留的导线孔用于导线穿出，正面设有两个手套接口 34，手套接口 34上设有操作手套， 该操作手套采用导电性材质长臂手套，壁厚不超过0. 5mm，安装位置与双控开关相符，间隔距离是40-50cm，符合人体双臂操作，密封箱体30正面还设有气密窗35，该气密窗35采用防静电PC (Polycarbonate，聚碳酸酯)板，窗口尺寸根据箱体大小设计，保证视场范围足以观察到内部装置，其通过气密窗35可以观察液晶显示器205上的图像。进气流量控制装置 31选用转子流量计，量程范围为5-50L/min，安装位置是密封箱体30右上侧。排气控制装置32安装位置是密封箱体左上侧，具体实施方式
如图8所示。露点监测仪33选配薄膜氧化铝传感器探头的露点监测仪，安装位置是箱体左上侧，该露点监测仪33用于监测密封箱体30内露点。图8与图9为本实用新型中的排气控制装置32的立体与平面分解结构示意图。 该排气控制装置包括过渡腔体320、密封挡片322、导轨杆323、螺旋压缩弹簧324、腔体盖板 325及排气管326。过渡腔体320采用铝合金或不锈钢材料加工，过渡腔体320底部设有排气孔3200，该排气孔3200设计直径大于1/2腔体外圈直径，排气孔3200内侧周围分布有多个沉孔3201，本实用新型中为四个沉孔，沉孔3201中安装导轨杆323，四个沉孔3201 的设计位置需与密封挡片322外圈直径匹配，保证密封挡片322可以沿导轨杆323配合滑动。与排气孔3200相对的过渡腔体320的另一端设有开口，该开口直径应大于过渡腔体内部直径，开口周围分布有多个紧固螺丝，用来固定腔体盖板325。密封挡片322采用防静电尼龙(Polyamide，聚酰胺)或防静电PVC(聚氯乙烯)材料加工，密封挡片322的外圈直径与导轨杆323组成圆匹配，密封挡片322的中心区域是一个突台。螺旋压缩弹簧324的锥底抵靠于腔体盖板325，锥顶抵靠于密封挡片322的突台，保证密封挡片322可以卡在螺旋压缩弹簧3M上不脱落。导轨杆323采用铝合金或不锈钢材料加工，设计直径1. 5mm以内，长度与过渡腔体320匹配。螺旋压缩弹簧3M采用碳素钢或合金钢，弹簧锥顶设计直径与密封挡片322中心的突台直径匹配，锥底设计直径大于排气管3 直径但不超过导轨杆 323 组成圆的直径，主要设计参数是 Pl = 0. 04-0. 05N(5mm),P2 = 0. 07-0. 08N(8mm),P3 = 0. 12-0. 13N(12mm)。腔体盖板325采用铝合金或不锈钢材料加工，中间孔设计直径与排气管326匹配，且腔体盖板325中心孔周围加工有螺纹，外圈分布多个螺丝固定孔，与过渡腔体320开口周围分布的多个紧固螺丝配合。腔体盖板325外圈设计直径小于过渡腔体320 的开口直径0. 05mm以内，腔体盖板325嵌合于过渡腔体320的开口内，安装配合后需使用密封胶粘合缝隙部位，加工精度控制在0. 05mm以内。排气管3 连接腔体盖板325，且排气管3 螺纹接口设计直径与腔体盖板325和密封箱体30匹配，安装时需加入密封圈，其中由过渡腔体320、密封挡片322、导轨杆323、螺旋压缩弹簧3M及腔体盖板325组成的部件安装于密封箱体30内，排气管3 安装于腔体盖板325后伸出密封箱体30之外。通过本实用新型中的进气流量控制装置31、排气控制装置32使密封箱体30内形成氮气的封帽环境，并且密封箱体30内可形成_40°C的露点，通过无源精密对准子系统2可实现管帽透镜中心轴线与光电芯片对准，并通过晶体管式焊接电源子系统1提供封帽熔焊所需的能量使管帽的透镜精密对准后封焊在封装管座60上。本实用新型无源精密对准封帽系统还设有真空烘烤箱和隔离传递舱两个辅助系统，分别进行待封焊部件的烘干及存储待封焊部件与已封焊部件，该两个辅助装置分别是两个独立部件，并分别与密封箱体30预留窗口配合安装，用螺丝紧固，中间需加入密封圈， 装配完毕，使用密封胶粘合缝隙部位。本实用新型提供的无源精密对准封帽系统应用于TO器件(需要光学对准管帽的封装器件)对准封帽，其封焊效果好、对准精度高、成本低、速度快、操作方法简单。以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种无源精密对准封帽系统，其特征在于，其包括有晶体管式焊接电源子系统，氮气干燥箱子系统及能够使透镜中心轴线与光电芯片实现精密对准的无源精密对准子系统，所述晶体管式焊接电源子系统包括焊接电源部分和焊接机头部分，所述氮气干燥箱子系统包括有密封箱体，其中所述焊接机头部分与所述无源精密对准子系统设置于所述氮气干燥箱子系统的密封箱体内。
2.如权利要求1所述的无源精密对准封帽系统，其特征在于，所述无源精密对准子系统包括光学成像组件，下夹头电极组件及上夹头电极组件，所述下夹头电极组件通过螺丝固定在所述焊接机头部分的基板上，所述上夹头电极组件通过螺丝固定在所述焊接机头部分的气缸连接板上，所述上夹头电极组件具有进出光口，所述光学成像组件一端正对所述上夹头电极组件的进出光口。
3.如权利要求2所述的无源精密对准封帽系统，其特征在于，所述光学成像组件包括照明光源、显微镜、成像传感器、三维调节架及液晶显示器，所述三维调节架安装于由所述照明光源、显微镜及成像传感器依序组成的组合部件上并调节该组合部件的光照和拍摄方向，所述液晶显示器连接所述成像传感器，所述照明光源正对所述上夹头电极组件的进出光口。
4.如权利要求3所述的无源精密对准封帽系统，其特征在于，所述下夹头电极组件包括基座位移台、下电极安装座、下电极、下电极锁定圈及工件定位套圈，所述下电极安装座设置于所述基座位移台上，所述下电极安装座具有电极安装槽，所述下电极的底部安装于所述电极安装槽内，所述电极安装槽外周缘加工有螺纹，所述下电极锁定圈内部设有螺纹圈，所述下电极锁定圈安装于所述电极安装槽的外周缘，所述工件定位套圈内部设有定位空间，该定位空间容置所述下电极的上部，所述下电极内部设有穿孔，所述工件定位套圈的顶端对应所述下电极的穿孔处设有通孔，所述工件定位套圈的通孔及所述下电极的穿孔中容置有封装管座，该封装管座顶端设有所述光电芯片。
5.如权利要求4所述的无源精密对准封帽系统，其特征在于，所述上夹头电极组件包括棱镜组件、上电极安装座、上电极及上电极锁定圈，所述上电极安装座中部侧面具有四方槽，所述棱镜组件安装于该四方槽内，所述上电极安装座的前端设有电极安装槽，所述上电极的后端安装于所述上电极安装座的电极安装槽内，所述上电极锁定圈安装于所述上电极安装座的电极安装槽的外周缘，所述上电极安装座内设有内腔，所述上电极内对应该内腔处设有内孔，该内孔顶端安装有管帽，该管帽顶端设有所述透镜。
6.如权利要求5所述的无源精密对准封帽系统，其特征在于，所述下电极安装座为能调节所述透镜的中心轴线与所述光电芯片精密对准的X，Y两轴平移滑台。
7.如权利要求5所述的无源精密对准封帽系统，其特征在于，所述棱镜组件包括全反射棱镜及用以装载该全反射棱镜的棱镜载具，该棱镜载具一端设有通光孔，该通光孔为所述上夹头电极组件的进出光口，所述通光孔与所述上电极安装座的内腔连通。
8.如权利要求7所述的无源精密对准封帽系统，其特征在于，所述全反射棱镜为等腰直角三角形棱镜。
9.如权利要求1所述的无源精密对准封帽系统，其特征在于，所述密封箱体上安装有进气流量控制装置、排气控制装置和露点监测仪，所述密封箱体正面设有手套接口及气密窗。
10.如权利要求1所述的无源精密对准封帽系统，其特征在于，所述无源精密对准封帽系统还包括有分别与所述密封箱体安装连接的真空烘烤箱和隔离传递舱。
专利摘要本实用新型提供一种无源精密对准封帽系统，其包括有晶体管式焊接电源子系统，氮气干燥箱子系统及能够使透镜中心轴线与光电芯片实现精密对准的无源精密对准子系统，所述晶体管式焊接电源子系统包括焊接电源部分和焊接机头部分，所述氮气干燥箱子系统包括有密封箱体，其中所述焊接机头部分与所述无源精密对准子系统设置于所述氮气干燥箱子系统的密封箱体内。本实用新型提供的无源精密对准封帽系统应用于TO器件对准封帽，其封焊效果好、对准精度高、成本低、速度快、操作方法简单。
文档编号G02B6/42GK202103033SQ201120109288
公开日2012年1月4日 申请日期2011年4月14日 优先权日2011年4月14日
发明者周丹 申请人:武汉华工正源光子技术有限公司