一种半导体激光器多管芯分别加压烧结夹具及其烧结方法
【专利摘要】本发明公开了一种半导体激光器多管芯分别加压烧结夹具及其烧结方法，包括底座、固定块、挡片及压块，底座的纵截面为梯形结构，固定块通过螺纹或焊接固定于底座的斜坡面上；固定块上开个以上凹槽，每个凹槽与底座的斜坡面相接触且内设卡槽，挡片顺着底座的斜坡面适配设置在凹槽内，并通过卡槽固定，每个凹槽对应一个压块。本发明结构简单、操作方便、成本低，可以放在氮气的保护中烧结，防止高温烧结时，焊料氧化。利用重力施压，避免了因使用弹簧或弹片导致夹具极易损坏的情况。并且可以批量，分别对每个管芯单独施压，管芯与管芯之间互不影响，实现对半导体激光器管芯与热沉快速、批量单独加压的烧结，生产效率高。
【专利说明】
一种半导体激光器多管芯分别加压烧结夹具及其烧结方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种半导体激光器的烧结夹具，尤其涉及一种半导体激光器多管芯分别加压烧结夹具及其烧结方法，属于半导体激光器烧结技术领域。
【背景技术】
[0002]随着社会的进步和科技的发展，半导体激光器的地位将会越来越突出，应用越来越广泛。特别是它的波长范围宽、体积小、重量轻、寿命长等诸多优势，已被广泛的应用在照明、投影、通信、医疗、军事以及科研等领域。如光纤通信、激光测距、材料加工、激光制导等。由于半导体激光器的管芯体积小、功率高的特点，使管芯的散热比较慢。通电时管芯产生的废热如不能及时排出，会造成过热，诱发激光器的失效。因此半导体激光器的散热性成为影响半导体激光器寿命和稳定性的关键因素，也是半导体激光器领域重要的研究方向之一。半导体激光器的散热需要通过热沉对管芯进行散热，这就要求热沉与管芯的连接需要满足连接牢固、抗疲劳性强、热导率高、阻值低等要求，而采用管芯烧结在热沉上的方法正是解决该问题的方法之一。
[0003]目前普遍采用的合金炉等烧结设备，是将单个管芯放置在热沉上后加热烧结，对管芯没有施加压力。由于热沉上的焊料熔化时具有一定的流动性，会造成管芯与热沉间出现烧结空洞，还可能导致管芯位置的偏移，使得发光位置和方向产生偏转，合格率较低，并且会降低激光器的寿命和可靠性。此外，有采用弹簧或弹片来加压，放到烧结炉加温的方式。但是，这种方式随着反复升降温次数的增加，其弹簧或弹片极易受损变形，导致受力大小发生变化，不可控。另外，有采用吸嘴吸起管芯放置于热沉上，再进行加温烧结的设备，所采用吸嘴加压的方式使得每次只能烧结一个激光器管芯，待烧结完成和冷却后再更换下一组管芯和热沉烧结，效率较低，且设备较为复杂，不利于将烧结环境密闭，使得焊料容易受到氧化。
[0004]中国专利文献CN101515702提出了一种半导体激光器管芯烧结装置及其使用方法，该方法首先将翘压杆移动到远离前挡板的空位处;用吸针将热沉吸到装置的前挡板处，吸针移开后往后拉动拨扳，将热沉放到压簧柱和前挡板之间，在显微镜观察下用吸针将待烧结的管芯吸到热沉的边缘摆放对准，吸针移开后，在显微镜观察下移动翘压杆，将翘压杆的压针准确落在管芯的上方;在真空以及氮气保护下完成烧结。该方法的不足之处在于一次只能烧结一个激光器，不适用于批量烧结;并且整个装置部件较多，加工和组装所需的精密部件较为困难，制造成本高。
[0005]CN201510291154.5(同族实用新型专利CN201520368289.2)提出了一种半导体激光器管芯烧结夹具及其烧结方法，该方法是把多个管芯和热沉磁性材质的底座上，在将磁性材质的长条压块压在上面，放入烧结炉中烧结。该方法的不足之处在于，利用长条压块磁力在多个管芯上一起施压，每个管芯的受力大小会受其它管芯的影响。因为管芯和热沉厚度公差的存在，当对2个以上的管芯进行施压时，其受力大小一定是不一样的，有大有小。极端的情况下，有些管芯是不受力的，出现无压烧结;有些管芯受力会过大，导致损坏。
【发明内容】
[0006]本发明的目的:提供一种半导体激光器多管芯分别加压烧结夹具及其烧结方法，是一种简便、成本低、效率高，可实现多管芯、分别同时加压的半导体激光器加压烧结夹具，同时提供一种该夹具的烧结方法。
[0007]为了实现上述目的，本发明的技术方案是:
[0008]一种半导体激光器多管芯分别加压烧结夹具，包括底座、固定块、挡片及压块，所述的底座的纵截面为梯形结构，所述的固定块通过螺纹或焊接固定于所述的底座的斜坡面上;所述的固定块上开个以上凹槽，每个所述的凹槽与所述的底座的斜坡面相接触且内设卡槽，所述的挡片顺着所述的底座的斜坡面适配设置在所述的凹槽内，并通过所述的卡槽固定，每个所述的凹槽对应一个所述的压块。
[0009]上述的半导体激光器多管芯分别加压烧结夹具，其中，所述的底座的纵截面为直角梯形结构，所述的固定块垂直于所述的底座的斜坡面。
[0010]上述的半导体激光器多管芯分别加压烧结夹具，其中，所述的底座为不锈钢或铜基或铝基金属材料，所述的固定块为不锈钢或铜基或铝基金属材料。
[0011]上述的半导体激光器多管芯分别加压烧结夹具，其中，所述的固定块上的凹槽垂直于所述的底座的斜坡面，所述的凹槽的数量为2-20个，所述的凹槽的形状为长方形或方形或梯形。
[0012]上述的半导体激光器多管芯分别加压烧结夹具，其中，所述的挡片为陶瓷或玻璃材质制成，所述的挡片的形状为长方体或方体或圆饼。
[0013]上述的半导体激光器多管芯分别加压烧结夹具，其中，所述的压块为长方体或方体或梯体结构，所述的压块的材质为不锈钢或铜基或铝基金属材料。
[0014]—种半导体激光器多管芯分别加压烧结夹具的烧结方法，该方法至少包括如下步骤:
[0015]步骤1:将所述的挡片顺着所述的底座的斜坡面放在所述的固定块的卡槽里，使所述的挡片靠着所述的底座的斜坡面倾斜的放在所述的固定块的凹槽里。
[0016]步骤2:在显微镜下用吸附机将半导体激光器管芯放置在带有焊料的热沉上，形成激光器管芯、焊料和热沉，将所述的激光器管芯、焊料和热沉放在所述的固定块的凹槽底部，使激光器管芯前腔面靠着所述的挡片。
[0017]步骤3:在每个凹槽里，顺着所述的挡片，倾斜的放置所述的压块，在重力作用下，所述的压块对管芯施压。
[0018]步骤4:将装好的夹具放到烧结炉中，在氮气的保护下进行烧结。
[0019]上述的半导体激光器多管芯分别加压烧结夹具的烧结方法，其中，在所述的步骤2中，每个凹槽放一个激光器管芯、焊料和热沉，所述的固定块有2-20个凹槽，一个夹具同时放2-20个激光器管芯、焊料和热沉。
[0020]上述的半导体激光器多管芯分别加压烧结夹具的烧结方法，其中，在所述的步骤2中，所述每个固定块开7-15个凹槽，每个凹槽放I个激光器管芯、焊料和热沉，一个夹具同时烧7-15个激光器管芯、焊料和热沉。
[0021]上述的半导体激光器多管芯分别加压烧结夹具的烧结方法，其中，在所述的步骤2中，若焊料是焊片的形式，先把热沉放到所述的凹槽底部，热沉一边靠着所述的挡片，再把焊片放在热沉上，焊片的一边靠着所述的挡片，最后把激光器管芯放在焊片上，激光器管芯前腔靠着所述的挡片。
[0022]本发明结构简单、操作方便、成本低，可以放在氮气的保护中烧结，防止高温烧结时，焊料氧化。利用重力施压，避免了因使用弹簧或弹片导致夹具极易损坏的情况。并且可以批量，分别对每个管芯单独施压，管芯与管芯之间互不影响，实现对半导体激光器管芯与热沉快速、批量单独加压的烧结，生产效率高。
【附图说明】
[0023]图1是本发明半导体激光器多管芯分别加压烧结夹具的结构示意图。
[0024]图2是本发明半导体激光器多管芯分别加压烧结夹具的截面图。
【具体实施方式】
[0025]以下结合附图进一步说明本发明的实施例。
[0026]请参见附图1及附图2所示，一种半导体激光器多管芯分别加压烧结夹具，包括底座1、固定块2、挡片3及压块5，所述的底座I的纵截面为梯形结构，所述的固定块2通过螺纹或焊接等方式固定于所述的底座I的斜坡面上;所述的固定块2上可开2个以上凹槽，每个所述的凹槽与所述的底座I的斜坡面相接触且内设卡槽，所述的挡片3顺着所述的底座I的斜坡面适配设置在所述的凹槽内，并通过所述的卡槽固定，每个所述的凹槽对应一个所述的压块5。
[0027]所述的底座I的纵截面为直角梯形结构，所述的固定块2垂直于所述的底座I的斜坡面。
[0028]所述的底座I为不锈钢或铜基或铝基金属材料，所述的固定块2为不锈钢或铜基或铝基金属材料。
[0029]所述的固定块2上的凹槽垂直于所述的底座I的斜坡面，所述的凹槽的数量为2-20个，所述的凹槽的形状为长方形或方形或梯形，优选为长方形。
[0030]所述的挡片3为陶瓷或玻璃材质制成，所述的挡片3的形状为长方体或方体或圆饼，优选为长方体，挡片3因为要接触管芯，所以要抛光处理。
[0031]所述的压块5为长方体或方体或梯体结构，优选为长方体;所述的压块5的材质为不锈钢或铜基或铝基金属材料。
[0032]固定块2上以开7-15个凹槽为宜，挡片3通过卡槽固定，使其靠着底座I的斜坡，倾斜着立在凹槽里。每个凹槽底部放一个激光器管芯、焊料和热沉4(在显微镜下用吸附机将半导体激光器管芯放置在带有焊料的热沉4上，形成激光器管芯、焊料和热沉4，热沉4是指封装和冷却激光器管芯所用的散热片。如果焊料是焊片的形式，就先把热沉4放到凹槽里，其中一边靠着挡片3，再把焊片放在热沉4上，焊片的一边靠着挡片3，最后把管芯放在焊片上)，同时保证激光器管芯的前腔挨着挡片3。将压块5靠着挡片3，倾斜的立在凹槽里，压着激光器管芯、焊料和热沉4。
[0033]压块5的大小要和固定块2中的凹槽大小相匹配，保证压块5，放在凹槽里不会左右晃动。因为压块5是倾斜着放在凹槽里，所以不会前后晃动。压块5与管芯接触部分也要抛光处理。烧结时，压块5对激光器管芯、焊料和热沉4的压力，可以通过增加压块5的尺寸来调整。
[0034]底座1、固定块2、压块5都采用金属材料(如:不锈钢、铜基或铝基材料)，成本低廉。
[0035]—种半导体激光器多管芯分别加压烧结夹具的烧结方法，该方法至少包括如下步骤:
[0036]步骤1:将挡片3顺着底座I的斜坡面放在固定块2的卡槽里，使挡片3靠着底座I的斜坡面倾斜的放在固定块2的凹槽里(正常生产中，这个挡片3可以一直放在卡槽里，不用取出)。
[0037]步骤2:在显微镜下用吸附机将半导体激光器管芯放置在带有焊料的热沉4上，形成激光器管芯、焊料和热沉4，将激光器管芯、焊料和热沉4放在固定块2的凹槽底部，使激光器管芯前腔面靠着挡片3。
[0038]每个凹槽放一个激光器管芯、焊料和热沉4，而固定块2有2-20个凹槽，故一个夹具可以同时放2-20个激光器管芯、焊料和热沉4。(如果焊料是焊片的形式，就先把热沉4放到凹槽底部，其中一边靠着挡片3，再把焊片放在热沉4上，焊片的一边靠着挡片3，最后把激光器管芯放在焊片上，保证激光器管芯前腔靠着挡片3)。
[0039]步骤3:在每个凹槽里，顺着挡片3，倾斜的放置压块5，在重力作用下，压块5对管芯施压。
[0040]步骤4:将装好的夹具放到烧结炉中，在氮气的保护下进行烧结。
[0041 ]所述每个固定块2开7-15个凹槽，每个凹槽放I个管芯、焊料和热沉4，故一个夹具一次可以烧7-15个激光器管芯、焊料和热沉。
[0042]压块5挨着挡片3倾斜放在固定块2的凹槽中，利用自身重力，对管芯施压进行烧结，可以有效减少管芯与热沉4间的烧结空洞，提升激光器寿命，提高产品质量;压块5放在凹槽中，左右方向被凹槽内壁固定住。倾斜的压块5，在重力的作用下，斜靠在挡片3上(挡片3斜靠在底座I的斜坡面上)，使其不会前后移动。这样在压块5下压时，整个夹具移动时，整个烧结过程中都不易发生位移，提高了烧结良率。压块5可以上下移动，高度可以调节，从而满足不同高度热沉4、不同厚度焊料和管芯的烧结需求。
[0043]综上所述，本发明结构简单、操作方便、成本低，可以放在氮气的保护中烧结，防止高温烧结时，焊料氧化。利用重力施压，避免了因使用弹簧或弹片导致夹具极易损坏的情况。并且可以批量，分别对每个管芯单独施压，管芯与管芯之间互不影响，实现对半导体激光器管芯与热沉快速、批量单独加压的烧结，生产效率高。
[0044]以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用附属在其他相关产品的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
【主权项】
1.一种半导体激光器多管芯分别加压烧结夹具，其特征在于:包括底座、固定块、挡片及压块，所述的底座的纵截面为梯形结构，所述的固定块通过螺纹或焊接固定于所述的底座的斜坡面上;所述的固定块上开个以上凹槽，每个所述的凹槽与所述的底座的斜坡面相接触且内设卡槽，所述的挡片顺着所述的底座的斜坡面适配设置在所述的凹槽内，并通过所述的卡槽固定，每个所述的凹槽对应一个所述的压块。2.根据权利要求1所述的半导体激光器多管芯分别加压烧结夹具，其特征在于:所述的底座的纵截面为直角梯形结构，所述的固定块垂直于所述的底座的斜坡面。3.根据权利要求1所述的半导体激光器多管芯分别加压烧结夹具，其特征在于:所述的底座为不锈钢或铜基或铝基金属材料，所述的固定块为不锈钢或铜基或铝基金属材料。4.根据权利要求1所述的半导体激光器多管芯分别加压烧结夹具，其特征在于:所述的固定块上的凹槽垂直于所述的底座的斜坡面，所述的凹槽的数量为2-20个，所述的凹槽的形状为长方形或方形或梯形。5.根据权利要求1所述的半导体激光器多管芯分别加压烧结夹具，其特征在于:所述的挡片为陶瓷或玻璃材质制成，所述的挡片的形状为长方体或方体或圆饼。6.根据权利要求1所述的半导体激光器多管芯分别加压烧结夹具，其特征在于:所述的压块为长方体或方体或梯体结构，所述的压块的材质为不锈钢或铜基或铝基金属材料。7.—种应用于权利要求1-6任意一项的所述的半导体激光器多管芯分别加压烧结夹具的烧结方法，其特征在于:该方法至少包括如下步骤: 步骤1:将所述的挡片顺着所述的底座的斜坡面放在所述的固定块的卡槽里，使所述的挡片靠着所述的底座的斜坡面倾斜的放在所述的固定块的凹槽里； 步骤2:在显微镜下用吸附机将半导体激光器管芯放置在带有焊料的热沉上，形成激光器管芯、焊料和热沉，将所述的激光器管芯、焊料和热沉放在所述的固定块的凹槽底部，使激光器管芯前腔面靠着所述的挡片； 步骤3:在每个凹槽里，顺着所述的挡片，倾斜的放置所述的压块，在重力作用下，所述的压块对管芯施压； 步骤4:将装好的夹具放到烧结炉中，在氮气的保护下进行烧结。8.根据权利要求7所述的半导体激光器多管芯分别加压烧结夹具的烧结方法，其特征在于:在所述的步骤2中，每个凹槽放一个激光器管芯、焊料和热沉，所述的固定块有2-20个凹槽，一个夹具同时放2-20个激光器管芯、焊料和热沉。9.根据权利要求7所述的半导体激光器多管芯分别加压烧结夹具的烧结方法，其特征在于:在所述的步骤2中，所述每个固定块开7-15个凹槽，每个凹槽放I个激光器管芯、焊料和热沉，一个夹具同时烧7-15个激光器管芯、焊料和热沉。10.根据权利要求7所述的半导体激光器多管芯分别加压烧结夹具的烧结方法，其特征在于:在所述的步骤2中，若焊料是焊片的形式，先把热沉放到所述的凹槽底部，热沉一边靠着所述的挡片，再把焊片放在热沉上，焊片的一边靠着所述的挡片，最后把激光器管芯放在焊片上，激光器管芯前腔靠着所述的挡片。
【文档编号】H01S5/022GK105958315SQ201610464744
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年6月20日
【发明人】梅石磊, 佟海保, 刘迪, 黎磊, 孙海东, 王晓薇
【申请人】海特光电有限责任公司