一種半導(dǎo)體激光器管芯燒結(jié)夾具的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種用于半導(dǎo)體激光器管芯的燒結(jié)方法及夾具，屬于半導(dǎo)體激光器管芯燒結(jié)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科技的進(jìn)步和社會的發(fā)展，激光器在各領(lǐng)域的應(yīng)用逐步擴(kuò)展。特別是新興的半導(dǎo)體激光器，具有體積小、重量輕、電光轉(zhuǎn)換效率高、壽命長和可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，已逐步取代了傳統(tǒng)的氣體和固體激光器的應(yīng)用市場，廣泛應(yīng)用于工業(yè)加工、醫(yī)療、顯示、娛樂、通訊和安保等領(lǐng)域。由于半導(dǎo)體激光器的管芯特有的體積小、功率高的特點(diǎn)，不利于管芯的散熱。通電時管芯產(chǎn)生的廢熱需要及時排出，否則會造成過熱，誘發(fā)激光器的失效。因此半導(dǎo)體激光器的散熱性能成為影響其壽命和可靠性的關(guān)鍵因素，需要通過熱沉對管芯的產(chǎn)熱進(jìn)行有效疏散，這要求熱沉與管芯間的連接滿足高熱導(dǎo)率、低電阻、牢固可靠、抗疲勞等特性。因而，將半導(dǎo)體激光器管芯燒結(jié)到熱沉上的方法是半導(dǎo)體激光器應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)之一。
[0003]目前普遍采用的合金爐等燒結(jié)設(shè)備，是將單個管芯放置在熱沉上后加熱燒結(jié)，對管芯沒有施加壓力。由于熱沉上的焊料熔化時具有一定的流動性，會造成管芯與熱沉間出現(xiàn)燒結(jié)空洞，還可能導(dǎo)致管芯位置的偏移，使得發(fā)光位置和方向產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，合格率較低，并且會降低激光器的壽命和可靠性。此外，有采用吸嘴吸起管芯放置于熱沉上，再進(jìn)行加溫?zé)Y(jié)的設(shè)備，所采用吸嘴加壓的方式使得每次只能燒結(jié)一個激光器管芯，待燒結(jié)完成和冷卻后再更換下一組管芯和熱沉燒結(jié)，效率較低，且設(shè)備較為復(fù)雜，不利于將燒結(jié)環(huán)境密閉，使得焊料容易受到氧化。
[0004]中國專利文獻(xiàn)CN101515702提出了一種半導(dǎo)體激光器管芯燒結(jié)裝置及其使用方法，該方法首先將翹壓桿移動到遠(yuǎn)離前擋板的空位處；用吸針將熱沉吸到裝置的前擋板處，吸針移開后往后拉動撥扳，將熱沉放到壓簧柱和前擋板之間，在顯微鏡觀察下用吸針將待燒結(jié)的管芯吸到熱沉的邊緣擺放對準(zhǔn)，吸針移開后，在顯微鏡觀察下移動翹壓桿，將翹壓桿的壓針準(zhǔn)確落在管芯的上方；在真空以及氮?dú)獗Ｗo(hù)下完成燒結(jié)。該方法的不足之處在于一次只能燒結(jié)一個激光器，不適用于批量燒結(jié)；并且整個裝置部件較多，加工和組裝所需的精密部件較為困難，制造成本高。
[0005]CN103311797A提出了一種半導(dǎo)體器件燒結(jié)用夾具及半導(dǎo)體激光器多管芯的燒結(jié)方法，該方法在顯微鏡下用吸附機(jī)將半導(dǎo)體激光器管芯放置在帶有焊料的熱沉上，向上升起升降柱，將放有管芯的熱沉移至夾具底座上，置于固定柱下，使固定柱正對管芯，此時升降柱柱體上的彈簧處于壓緊狀態(tài)；緩緩將升降柱放下，使固定柱能夠正對住管芯；放下升降柱，升降柱柱體上的彈簧給升降柱向下的力，并帶動固定柱對管芯施壓，將半導(dǎo)體激光器管芯及熱沉夾持在固定柱底面與底座之間，用通有氮?dú)獾谋Ｗo(hù)罩殼罩住整個夾具并密封，然后放到加熱臺上進(jìn)行燒結(jié)。該方法的不足之處在于整個裝置部件較多，加工所需的精細(xì)部件較為困難，制造成本高。在生產(chǎn)中反復(fù)的升降溫過程中，部件容易發(fā)生變形，導(dǎo)致夾具無法使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實(shí)用新型針對現(xiàn)有半導(dǎo)體激光器管芯燒結(jié)技術(shù)存在的問題，提出一種結(jié)構(gòu)簡單、成本低、操作簡便、生產(chǎn)效率高的半導(dǎo)體激光器管芯燒結(jié)夾具。
[0007]本實(shí)用新型的半導(dǎo)體激光器管芯燒結(jié)夾具，采用以下技術(shù)方案:
[0008]該夾具，包括底座、固定柱和壓塊，固定柱固定于底座上，底座上至少設(shè)置有一組固定柱，每一組固定柱為兩個，每一組的兩個固定柱上設(shè)置一個壓塊，壓塊上設(shè)有兩個導(dǎo)孔，通過兩個導(dǎo)孔套裝在兩個固定柱上。
[0009]所述底座為長方形、正方形或圓形。
[0010]所述底座和壓塊采用磁性金屬材料制成，固定柱采用無磁性的金屬材料制成。優(yōu)選的，底座采用具有磁性的不銹鋼制成，壓塊采用鋁鎳鈷磁鐵制成，固定柱采用無氧銅制成。
[0011]上述夾具結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，操作簡便可靠。利用磁性壓塊的重力以及與底座間的磁吸引力，對管芯施加一定的壓力進(jìn)行燒結(jié)，可以有效的減少管芯與熱沉間的燒結(jié)空洞，提升激光器的壽命，保證產(chǎn)品的質(zhì)量；磁吸引力的存在可以保證在壓塊下壓時與底座間不易發(fā)生移位，放下后也能保持穩(wěn)定不動，提升燒結(jié)的良率。壓塊能夠上下移動，高度可調(diào)，從而可滿足不同高度熱沉和不同厚度管芯的燒結(jié)需要。
[0012]本實(shí)用新型的夾具結(jié)構(gòu)簡單，成本低、操作簡便，可以方便的置于氮?dú)獗Ｗo(hù)罩殼中，有效防止焊料在高溫?zé)Y(jié)時發(fā)生氧化，可實(shí)現(xiàn)對半導(dǎo)體激光器的管芯與熱沉進(jìn)行快速批量的燒結(jié)，生產(chǎn)效率高。
【附圖說明】
[0013]圖1是本實(shí)用新型半導(dǎo)體激光器管芯燒結(jié)夾具的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖2是本實(shí)用新型夾具中壓塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖中:1、底座，2、固定柱，3、壓塊，4、激光器管芯和熱沉，5、導(dǎo)孔。
【具體實(shí)施方式】
[0016]如圖1所示，本實(shí)用新型的半導(dǎo)體激光器管芯燒結(jié)夾具，包括底座1、固定柱2和壓塊3。底座I可以是長方體、正方體、圓柱或其它形狀，優(yōu)選為長方體。固定柱2通過螺紋連接或焊接等方式固定于底座I上，底座I上的固定柱至少設(shè)置有一組，每一組為兩個固定柱，兩個固定柱間的距離內(nèi)可放置2-20個激光器管芯和熱沉4(在顯微鏡下用吸附機(jī)將半導(dǎo)體激光器管芯放置在帶有焊料的熱沉上，形成激光器管芯和熱沉4，熱沉是指封裝和冷卻激光器管芯所使用的散熱片)，以放置2-5個激光器管芯和熱沉為宜，這樣可以進(jìn)行批量燒結(jié)。每一組的兩個固定柱上設(shè)置一個壓塊3。如圖2，壓塊3上設(shè)有兩個導(dǎo)孔5，通過兩個導(dǎo)孔套裝在兩個固定柱上。兩個導(dǎo)孔5的中心距與一組固定柱的兩個固定柱2的中心距一致，兩個導(dǎo)孔5的截面形狀和尺寸與固定柱2的截面形狀和尺寸一致，以保證壓塊3能夠在兩個固定柱2上自由上下移動，限位于底座I上，對激光器管芯和熱沉4進(jìn)行加壓燒結(jié)。如果壓塊3上的導(dǎo)孔5是圓形或方形，那么固定柱2也為圓形或方形，且兩者尺寸相適配，保證壓塊3在兩個固定柱2上自由移動。壓塊3上的開孔和固定柱2優(yōu)選圓形，以便于加工和配合。
[0017]底座I和壓塊3采用磁性金屬材料制成，其中底座可采用具有磁性的鑄鐵或不銹鋼等材料制成，壓塊可米用衫鉆磁鐵、銷鎮(zhèn)鉆磁鐵等尚溫磁性材料制成，固定柱米用無磁性的金屬材料制成，如不銹鋼、銅基或鋁基材料等。優(yōu)選的，底座I采用具有磁性的不銹鋼制成，壓塊3采用鋁鎳鈷磁鐵制成，固定柱2采用無氧銅制成。
[0018]如果底座1、固定柱2和壓塊3均采用無磁性的金屬材料(如不銹鋼、銅基或鋁基材料)，這種情況下，雖然仍能利用壓塊3的重力對激光器管芯和熱沉4進(jìn)行加壓燒結(jié)，但壓塊3由于沒有與底座I的磁吸引力，在安放和取放過程中易發(fā)生移動，導(dǎo)致管芯和熱沉4移位，燒結(jié)對位不良，也不方便操作。
[0019]壓塊3的底部接觸激光器管芯和熱沉4的部位進(jìn)行拋光，接觸部位的長度可以根據(jù)待燒結(jié)的管芯的大小調(diào)整。燒結(jié)時壓塊3作用于激光器管芯和熱沉4的壓力可以通過增加壓塊3的厚度或增加其數(shù)量調(diào)整。
[0020]本實(shí)用新型半導(dǎo)體激光器管芯燒結(jié)夾具進(jìn)行燒結(jié)的過程如下所述:
[0021](I)在顯微鏡下用吸附機(jī)將半導(dǎo)體激光器管芯放置在帶有焊料的熱沉上，形成激光器管芯和熱沉4，將激光器管芯和熱沉4排布于每一組固定柱的兩個固定柱之間，每一組放置2-5個激光器管芯和熱沉4 ；
[0022](2)在每一組的兩個固定柱上放置一個壓塊3，壓塊3通過自身重力及其與底座I的磁力作用向下移動，對管芯施壓；微調(diào)激光器熱沉和管芯4的位置，使得壓塊3正對住激光器管芯壓緊；
[0023](3)將通有氮?dú)獾谋Ｗo(hù)罩殼蓋住整個夾具后密封，放于加熱臺上，按照現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行燒結(jié)。
【主權(quán)項】
1.一種半導(dǎo)體激光器管芯燒結(jié)夾具，包括底座、固定柱和壓塊，其特征是:固定柱固定于底座上，底座上至少設(shè)置有一組固定柱，每一組固定柱為兩個，每一組的兩個固定柱上設(shè)置一個壓塊，壓塊上設(shè)有兩個導(dǎo)孔，通過兩個導(dǎo)孔套裝在兩個固定柱上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光器管芯燒結(jié)夾具，其特征是:所述底座為長方形、正方形或圓形。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光器管芯燒結(jié)夾具，其特征是:所述底座和壓塊采用磁性金屬材料制成，固定柱采用無磁性的金屬材料制成。4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的半導(dǎo)體激光器管芯燒結(jié)夾具，其特征是:所述底座采用具有磁性的不銹鋼制成，壓塊采用鋁鎳鈷磁鐵制成，固定柱采用無氧銅制成。
【專利摘要】一種半導(dǎo)體激光器管芯燒結(jié)夾具，包括底座、固定柱和壓塊，固定柱固定于底座上，底座上至少設(shè)置有一組固定柱，每一組固定柱為兩個，每一組的兩個固定柱上設(shè)置一個壓塊，壓塊上設(shè)有兩個導(dǎo)孔，通過兩個導(dǎo)孔套裝在兩個固定柱上。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，成本低、操作簡便，可以方便的置于氮?dú)獗Ｗo(hù)罩殼中，有效防止焊料在高溫?zé)Y(jié)時發(fā)生氧化，可實(shí)現(xiàn)對半導(dǎo)體激光器的管芯與熱沉進(jìn)行快速批量的燒結(jié)，生產(chǎn)效率高。
【IPC分類】H01S5/024, H01S5/022
【公開號】CN204680900
【申請?zhí)枴緾N201520368289
【發(fā)明人】楊揚(yáng), 孫素娟, 李沛旭, 徐現(xiàn)剛
【申請人】山東華光光電子有限公司
【公開日】2015年9月30日
【申請日】2015年6月1日