一種半導(dǎo)體激光器多芯片燒結(jié)夾具的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種半導(dǎo)體激光器的燒結(jié)夾具，尤其涉及一種可實(shí)現(xiàn)多芯片同時(shí)加壓燒結(jié)的夾具，屬于半導(dǎo)體激光器燒結(jié)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]半導(dǎo)體激光器由于體積小、重量輕、轉(zhuǎn)換效率高、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，在醫(yī)療、顯示、泵浦、工業(yè)加工等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。近年來(lái)，隨著半導(dǎo)體材料外延生長(zhǎng)技術(shù)、半導(dǎo)體激光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)、腔面鈍化技術(shù)、高穩(wěn)定性封裝技術(shù)、高效散熱技術(shù)的飛速發(fā)展，特別是在直接半導(dǎo)體激光工業(yè)加工應(yīng)用以及大功率光纖激光器抽運(yùn)需求的推動(dòng)下，具有高功率、高光束質(zhì)量的半導(dǎo)體激光器飛速發(fā)展，為獲得高質(zhì)量、高性能的直接半導(dǎo)體激光加工設(shè)備以及高性能大功率光纖激光抽運(yùn)源提供了光源基礎(chǔ)。
[0003]為了獲得高功率輸出，同時(shí)達(dá)到良好的散熱要求，目前大多數(shù)是通過(guò)將單個(gè)芯片獨(dú)立封裝成小單元，然后將測(cè)試合格后的小單元串聯(lián)或并聯(lián)組裝成高功率模塊。對(duì)于這種封裝形式，單個(gè)芯片是獨(dú)立封裝，一方面可以降低芯片燒結(jié)難度，另一方面可提高芯片的散熱能力，避免多個(gè)芯片封裝造成的熱量富集，而且可對(duì)封裝好的小單元進(jìn)行篩選，剔除不良品，提尚尚功率t旲塊的成品率。因此，這種封裝形式逐漸成為尚功率、尚光束質(zhì)量半導(dǎo)體激光主流器件封裝的趨勢(shì)。對(duì)于輸出功率為幾十瓦甚至上百瓦的激光器模塊，一般需要幾個(gè)或十幾個(gè)小單元進(jìn)行組裝，所以，這對(duì)小單元的燒結(jié)質(zhì)量、效率及成品率提出了更高的要求。燒結(jié)空洞會(huì)影響芯片的散熱，降低器件的可靠性，封裝效率低、成品率低又不能滿足生產(chǎn)的需求。為保證燒結(jié)質(zhì)量，必須在芯片燒結(jié)和后續(xù)的COS (COS指chip on submount，是封裝在次熱沉上的激光器)燒結(jié)過(guò)程中施加一定的壓力。CN 101741011A公開(kāi)了一種半導(dǎo)體激光器的低應(yīng)力封裝裝置，夾具基座的上表面開(kāi)槽，開(kāi)槽的形狀由熱沉形狀決定，彈簧壓片的兩端用高度可調(diào)的螺栓固定在基座開(kāi)槽兩側(cè)，通過(guò)改變彈簧片兩端的高度改變彈簧片對(duì)激光器芯片的壓力。該夾具采用彈片的施壓方式施力，因彈片易變形，多次使用后會(huì)影響施力的均勻性。
[0004]目前，對(duì)于激光器的燒結(jié)一般由自動(dòng)化設(shè)備完成，但自動(dòng)化設(shè)備只能一次生產(chǎn)一個(gè)，效率低，不適于批量生產(chǎn)，而且自動(dòng)化設(shè)備價(jià)格較高，經(jīng)濟(jì)效益差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種操作簡(jiǎn)便，可實(shí)現(xiàn)多個(gè)激光器單元同時(shí)加壓燒結(jié)的夾具。
[0006]術(shù)語(yǔ)說(shuō)明:
[0007]COS (chip on submount):是封裝在次熱沉上的激光器芯片；為了使文字表達(dá)簡(jiǎn)潔明了，本實(shí)用新型中均使用COS這一通用專業(yè)術(shù)語(yǔ)。
[0008]本實(shí)用新型技術(shù)方案如下:
[0009]一種半導(dǎo)體激光器多芯片燒結(jié)夾具，包括主體、下壓條、上壓條、帶有壓柱的頂塊和彈簧，所述下壓條和上壓條通過(guò)固定螺絲固定在主體上，且下壓條和上壓條上均有分布均勻的孔，分別用于限定頂塊壓柱和給進(jìn)螺絲；彈簧套在頂塊壓柱上。
[0010]更為優(yōu)選的方案如下:
[0011]一種半導(dǎo)體激光器多芯片燒結(jié)夾具，包括主體、下壓條、上壓條、帶有壓柱的頂塊和彈簧，所述主體由底板和側(cè)板組成，底板表面設(shè)有均勻排布的激光器限位槽，該激光器限位槽用于放置激光器管殼；
[0012]所述下壓條和上壓條分別固定在主體的側(cè)板上，且平行于或基本上平行于主體底板表面；
[0013]所述上壓條上設(shè)有均勻分布的絲孔，用于擰入給進(jìn)螺絲并限位；
[0014]所述下壓條上設(shè)有均勻分布的柱孔，用于頂塊壓柱從中穿過(guò)并限位；彈簧套在位于頂塊和下壓條之間的頂塊壓柱上。
[0015]根據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選的，所述彈簧置于下壓條上面的彈簧限位槽內(nèi)。頂塊壓柱套在彈簧內(nèi)。所述下壓條上設(shè)有彈簧限位槽，以防止在加壓過(guò)程中彈簧發(fā)生位移。
[0016]根據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選的，所述頂塊上表面有給進(jìn)螺絲限位槽，用于防止在螺絲給進(jìn)過(guò)程中頂塊受力不勻，造成下方被夾持的COS位移。
[0017]所述下壓條上的孔為柱孔，柱孔的尺寸與頂塊壓柱相匹配，以防止壓柱在下壓過(guò)程中轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0018]根據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選的，所述頂塊壓柱為方形結(jié)構(gòu)；相應(yīng)地下壓條上柱孔也是尺寸相適配的方形孔；以防止其在下壓過(guò)程中轉(zhuǎn)動(dòng)，造成COS位移。壓柱上端與頂塊固定一體。
[0019]所述下壓條的柱孔、上壓條的絲孔上下一一對(duì)齊，且使頂塊壓柱正壓在激光器限位槽內(nèi)放置的激光器COS上的著力點(diǎn)上。所述激光器限位槽、柱孔及絲孔的中心點(diǎn)間距一致。
[0020]所述下壓條和上壓條是長(zhǎng)方形條板，或者是圓環(huán)形條板；后者對(duì)應(yīng)的激光器限位槽需在主體底板上環(huán)形排列設(shè)置。
[0021]根據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選的，所述下壓條和上壓條分別是I個(gè)長(zhǎng)方形條板，對(duì)應(yīng)的，底板表面均勻排列設(shè)有I排激光器限位槽；或者，所述下壓條和上壓條分別是2個(gè)長(zhǎng)方形條板，對(duì)應(yīng)的，底板表面均勻排列設(shè)有2排激光器限位槽。
[0022]優(yōu)選的，所述下壓條的柱孔、上壓條的絲孔、激光器限位槽的數(shù)目相同。一排激光器限位槽一般以5-10個(gè)為佳。
[0023]所述主體、下壓條為導(dǎo)熱率較高的銅材料制成。以利于燒結(jié)過(guò)程中的熱傳導(dǎo)。
[0024]所述上壓條為剛性較高的不銹鋼材料制成，以防止夾具在高溫?zé)Y(jié)施壓過(guò)程中變形。
[0025]本實(shí)用新型的半導(dǎo)體激光器多芯片燒結(jié)夾具的主體底板上有分布均勻的激光器限位槽，以防止激光器管殼在燒結(jié)前的過(guò)程中發(fā)生移位。該激光器限位槽用于放置激光器管殼；所述頂塊帶有的壓柱用于壓在待燒結(jié)的COS上，將后者夾持住。
[0026]本實(shí)用新型半導(dǎo)體激光器多芯片燒結(jié)夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，成本低；通過(guò)給進(jìn)螺絲給彈簧施壓，可通過(guò)螺絲的給進(jìn)量調(diào)整壓力的大小；可根據(jù)需要增加激光器一次燒結(jié)的芯片數(shù)量；本實(shí)用新型夾具中壓柱為方形結(jié)構(gòu)，保證在下壓過(guò)程中不轉(zhuǎn)動(dòng)?？煞奖愕貙惭b好激光器的整個(gè)夾具移至燒結(jié)臺(tái)或燒結(jié)爐內(nèi)進(jìn)行燒結(jié)，在燒結(jié)過(guò)程中也不會(huì)出現(xiàn)滑動(dòng)移位，避免COS移位，增加光功率密度及亮度，保證燒結(jié)的一致性，同時(shí)降低空洞的產(chǎn)生機(jī)率。
[0027]本實(shí)用新型的燒結(jié)方法對(duì)燒結(jié)設(shè)備要求低，而且燒結(jié)效率高；燒結(jié)過(guò)程中壓力的施加可大大減少燒結(jié)空洞的產(chǎn)生，提高激光器的可靠性。
【附圖說(shuō)明】
[0028]圖1是本實(shí)用新型的半導(dǎo)體激光器燒結(jié)夾具的一個(gè)實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖2是本實(shí)用新型夾具中下壓條的示意圖。
[0030]圖3是本實(shí)用新型夾具中頂塊的示意圖。
[0031]圖4是本實(shí)用新型夾具中可放置2排激光器的主體及激光器限位槽的示意圖。
[0032]其中，1、主體，2、激光器限位槽，3、激光器管殼，4、熱沉，5、COS，6、下壓條，7、上壓條，8、彈簧，9、彈簧限位槽，10、頂塊，11、給進(jìn)螺絲，12、給進(jìn)螺絲限位槽，13、固定螺絲，14、頂塊壓柱，15、柱孔。
【具體實(shí)施方式】
[0033]下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本實(shí)用新型做