本實用新型涉及一種新型半導(dǎo)體激光器腔面鍍膜夾具裝配結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

為了實現(xiàn)高功率的激光輸出，半導(dǎo)體激光器需要在前后腔面上分別鍍上增透膜和高反膜。常規(guī)的鍍膜方案主要分為兩類：

一、將半導(dǎo)體激光芯片解理成巴條，豎直夾在兩個金屬片之間。該方案的缺點是：為防止巴條在鍍膜過程中掉落，需要在疊巴完畢后，用力擠壓堆疊好的巴條進行固定，巴條數(shù)量越多，擠壓固定所需的力量越大，也越容易造成巴條的破裂，這大大限制了堆疊的巴條數(shù)量。

二、將半導(dǎo)體激光芯片解理成巴條，放置在一個固定寬度的槽內(nèi)，使巴條的兩端卡在夾具中，防止在鍍膜過程中巴條掉落在鍍膜腔室中，尤其是另一側(cè)腔面鍍膜前的反轉(zhuǎn)過程中，還容易造成芯片的崩散；在鍍膜完成后，再用專用的解理工具，將巴條兩端被加持的部分切除掉，形成待用的激光器的巴條。該方案的缺點是：

1.芯片利用率低：鍍膜使用的巴條必須比實際應(yīng)用的激光器巴條要長，才能卡在鍍膜夾具中，在鍍膜完成后，又必須切掉，造成外延晶圓中生長質(zhì)量高的部分的晶圓利用率低；

2.激光器的工藝過程復(fù)雜：在鍍膜工序之前，必須將激光器的巴條用解理機劃成固定長度和寬度的形狀，以適應(yīng)鍍膜工序的需求；在完成鍍膜工序后，又必須將鍍膜的巴條被加持的兩端切除，解理成最終產(chǎn)品要求的大小，增加了生產(chǎn)工序，而且多次解理容易造成激光巴條的損壞，成品率降低；

3.新鮮的側(cè)腔面在封裝測試無任何保護，漏電風險很高，會造成激光器的燒毀；最終解理形成的激光巴條成品的側(cè)面，是直接裸露在大氣環(huán)境下的，在封裝成器件后，長期工作會產(chǎn)生的大量的熱，這會導(dǎo)致封裝的金屬焊料會浸潤到激光器的側(cè)面，與裸露的激光器的體材料接觸。在大電流的影響下，激光器很快短路，造成激光器燒毀。

中國專利文獻CN105006740A提出了一種條形半導(dǎo)體激光器端面鍍膜夾具，采用凹槽式邊框設(shè)計，該方案具體也存在以下缺陷：

(1)此夾具需要加持一定數(shù)量的巴條，否則夾具無法完成堆疊功能。在具體實施過程中，根據(jù)裝載的巴條的數(shù)量不一致，巴條堆疊的壓力會不一致，裝的過多，壓力過大，可能損傷巴條，也易造成巴條堆疊的向一側(cè)爆出而報廢。

(2)沒有防鍍膜覆蓋部件，在實際的操作過程中，不可避免會有鍍膜材料進入的凹槽框中，長時間使用不利于鍍膜架的清潔和滑動塊的匹配運動。

(3)對不同寬度的巴條的適應(yīng)性差，如果腔長差距較大，在后續(xù)鍍膜工藝步驟需要對不同寬度的巴條所造成的高度差進行補償，操作性差。

(4)加工精度方面要求比較高，不易實現(xiàn)。有較多的滑動配合部件，過緊配合，不易于疊巴過程的進行，且在鍍膜過程中易造成夾具的膨脹卡死的狀態(tài)，嚴重時會損傷巴條；過松配合，不易于加持巴條堆疊的穩(wěn)定，造成巴條堆松散開。

(5)裝載巴條的輔助工具是一塊平板，不利于裝載巴條工序的操作完成，巴條可能會傾倒。輔助裝載巴條的導(dǎo)軌的表面不可能做的比較小，無論清潔是否干凈，在裝載巴條的過程中，都有可能對巴條的腔面造成污染，最終報廢掉巴條。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型提出一種新的半導(dǎo)體激光器腔面鍍膜夾具裝配結(jié)構(gòu)，夾持穩(wěn)定，裝配簡便、靈活，方便清潔，易于大批量加工生產(chǎn)。

本實用新型的技術(shù)方案如下：

該半導(dǎo)體激光器腔面鍍膜夾具裝配結(jié)構(gòu)，包括疊巴裝填模組、限位固定模組和承載臺；所述疊巴裝填模組采用分立的兩個結(jié)構(gòu)件合圍形成非閉合的矩形框架，該矩形框架內(nèi)用于裝填堆疊的巴條，并通過這兩個結(jié)構(gòu)件對堆疊的巴條進行平面壓接固定；所述限位固定模組的主體為平板U型框結(jié)構(gòu)，自U型閉合端向U型開口端若干個所述疊巴裝填模組沿巴條堆疊方向依次排列，疊巴裝填模組上與所述平板U型框結(jié)構(gòu)限位接觸的部位即所述矩形框架上與所裝填巴條側(cè)腔平面相對的部位，使得所裝填巴條完全懸空；在U型開口端設(shè)置有與平板U型框結(jié)構(gòu)固定連接的彈簧頂絲固定塊，通過彈簧頂絲組件沿相反方向從外側(cè)穿過彈簧頂絲固定塊頂緊最外側(cè)的疊巴裝填模組，利用彈簧頂絲組件的可調(diào)行程保證各個疊巴裝填模組受到均衡的壓力；

所述承載臺對應(yīng)于所述平板U型框結(jié)構(gòu)設(shè)置有兩翼臺面，并在兩翼臺面之間相對凹陷區(qū)域的上方平行架設(shè)有固定緊繃的若干條承重絲線，用于在裝配時承托疊巴裝填模組中堆疊的巴條。

在以上方案的基礎(chǔ)上，本實用新型還進一步作了如下優(yōu)化：

平板U型框結(jié)構(gòu)主要由沿豎直方向依次堆疊并通過螺釘貫穿固定的U型上板、U型中板和U型下板組成；其中，U型下板和U型上板沿豎直方向?qū)λ霪B巴裝填模組限位接觸，U型中板的內(nèi)側(cè)寬度大于U型下板和U型上板的內(nèi)側(cè)寬度，使得所述矩形框架上與所裝填巴條側(cè)腔平面相對的部位恰好承托于U型下板留出的軌面上、并被U型上板留出的軌面壓蓋、同時由U型中板在水平方向限位。

U型中板的開口端延伸超出U型下板和U型上板的開口端，所述彈簧頂絲固定塊為T型結(jié)構(gòu)，T型結(jié)構(gòu)的兩翼沿豎直方向通過螺釘與U型中板的延伸部連接固定。

疊巴裝填模組的兩個結(jié)構(gòu)件為一對L型結(jié)構(gòu)件，所述矩形框架上與所裝填巴條側(cè)腔平面相對的部位即L型的短部(相對于L的長部)。

所述矩形框架與所裝填巴條側(cè)腔保持間隙。

疊巴裝填模組中其中一個結(jié)構(gòu)件的外側(cè)壓接面上設(shè)置有盲孔，以便于彈簧頂絲組件的端部與疊巴裝填模組可靠接觸。

承重絲線采用鎢絲。

兩翼臺面和承重絲線傾斜設(shè)置，以便于巴條堆疊。為了更好地固定繃緊承重絲線，在承載臺上承重絲線兩端分別設(shè)置三角柱面，形成斜拉面。

對應(yīng)于承重絲線傾斜的低端，承載臺設(shè)置有擋柱，用于在裝配時對所述U型閉合端阻擋限位。

采用上述鍍膜夾具裝配結(jié)構(gòu)進行夾具裝配的方法，包括以下步驟：

1)將承載臺放置在固定位置，清潔完畢；

2)將限位固定模組的U型下板放置在承載臺上，使承載絲線與U型下板的上表面平齊；

3)將限位固定模組的U型中板放置在U型下板上，保持兩塊板的下端平齊放置；

4)將一塊疊巴裝填模組的其中一個結(jié)構(gòu)件放置在U型中板的底部，然后堆疊巴條，達到裝填數(shù)量要求后放置該疊巴裝填模組的另一個結(jié)構(gòu)件形成對堆疊巴條的合圍和平面壓接；

5)根據(jù)限位固定模組的容量，參照步驟4)依次排列若干個疊巴裝填模組；疊巴數(shù)量不夠填滿某一疊巴裝填模組時，采用空的疊巴裝填模組補位；

6)疊巴裝填模組排列完畢后，將限位固定模組的U型上板放置在U型中板之上，并用螺絲固定好三塊板；

7)將彈簧頂絲固定塊與限位固定模組通過螺釘固定；

8)將彈簧頂絲組件的螺紋柱頭旋入彈簧頂絲固定塊的頂絲貫通孔，觀察螺紋柱頭頂端的縮進量，保證施加在疊巴裝填模組的壓力保持在彈簧設(shè)計值之內(nèi)；

9)完成裝配，退去承載臺，將夾具送入鍍膜工藝腔室。

本實用新型具有以下技術(shù)效果：

1、疊巴裝填模組的分立設(shè)計以及與限位固定模組的配合設(shè)計，使得裝載巴條的數(shù)量比較靈活，并保證了在增加或減少巴條總量(若巴條數(shù)量過少，可采用空的疊巴裝填模組填充)時，加載在每個模塊內(nèi)的巴條兩端的壓力一致，不會造成機械損傷，也不會造成巴條向一側(cè)爆出的現(xiàn)象；同時也增加了巴條的裝載量，提高了生產(chǎn)效率。

2、該結(jié)構(gòu)有利于長時間鍍膜使用，方便清潔，方便裝配。

3、模塊化設(shè)計，針對不同的寬度的巴條，更換不同的U型中板和疊巴裝填模組即可，不會產(chǎn)生巴條的高度差，在鍍膜過程中，無需特別注意夾具的不同。

4、模塊化堆放架構(gòu)，對加工要求較低，普通公差要求即可滿足使用，不會造成夾具膨脹卡死或者過松巴條松散的狀況，易于大批量加工生產(chǎn)。

5、巴條兩端距離疊巴裝填模組的兩端(內(nèi)側(cè)面)保持一定寬度的縫隙，這樣在腔面鍍膜過程中，側(cè)腔面也會有薄膜生長，形成保護膜層，防止封裝過程中的“短路”現(xiàn)象的發(fā)生。

6、彈簧頂絲組件(彈簧推動的螺紋頂柱)加載的壓力，以及限位固定模組的上、下板對疊巴裝填模組上下兩端的支撐作用，有效避免了鍍膜或翻轉(zhuǎn)時巴條的掉落。

7、裝載巴條的輔助承載臺是一個小角度斜面，利于巴條的堆疊，且方便操作。

8、采用鎢絲做真正巴條的承載臺，與巴條的接觸面積及其微小，降低了巴條端面污染的幾率。

9、采用本實用新型，能有效減少激光器巴條制作工藝步驟，提高生產(chǎn)效率。

附圖說明

圖1為本實用新型中疊巴裝填模組的一個實施例示意圖。

圖2為本實用新型中限位固定模組的主體(平板U型框結(jié)構(gòu))的一個實施例的示意圖。

圖3為彈簧頂絲組件的示意圖(剖面)。

圖4為承載臺的示意圖。

圖5、圖6、圖7以及圖8依次為本實用新型的裝配過程示意圖。

附圖標號說明：

1-(疊巴裝填模組的)L型結(jié)構(gòu)件；101-L型結(jié)構(gòu)件的長部；102-L型結(jié)構(gòu)件的短部(與巴條側(cè)腔平面相對的部位)；103-盲孔；2-堆疊的巴條；3-U型上板；4-U型中板；5-U型下板；6-螺釘安裝孔；7-彈簧頂絲固定塊；701-頂絲貫通孔；8-彈簧頂絲螺紋柱頭；9-彈簧；10-鎢絲；11-U型下板的承載面；12-擋柱。

具體實施方式

如圖1所示，疊巴裝填模組疊巴裝填模組采用分立的一對L型結(jié)構(gòu)件合圍形成矩形框架，該矩形框架內(nèi)用于裝填堆疊的巴條，并通過這兩個結(jié)構(gòu)件對堆疊的巴條進行平面壓接固定；該矩形框架與所裝填巴條側(cè)腔保持間隙。其中一個L型結(jié)構(gòu)件(堆疊時面向外側(cè)的L型結(jié)構(gòu)件)的外側(cè)壓接面上設(shè)置有盲孔，以便于彈簧頂絲組件(如圖3所示)的端部與疊巴裝填模組可靠接觸。

如圖2所示，限位固定模組的主體為平板U型框結(jié)構(gòu)，具體分為U型上板、U型中板和U型下板組成；其中，U型下板和U型上板沿豎直方向?qū)ο尬还潭＝M限位接觸，U型中板的內(nèi)側(cè)寬度大于U型下板和U型上板的內(nèi)側(cè)寬度，使得所述矩形框架上與所裝填巴條側(cè)腔平面相對的部位恰好承托于U型下板留出的軌面上、并被U型上板留出的軌面壓蓋、同時由U型中板在水平方向限位，這樣所裝填的巴條完全懸空；在U型開口端設(shè)置有與平板U型框結(jié)構(gòu)固定連接的彈簧頂絲固定塊，通過彈簧頂絲組件沿相反方向從外側(cè)穿過彈簧頂絲固定塊頂緊最外側(cè)的疊巴裝填模組，利用彈簧頂絲組件的可調(diào)行程保證各個疊巴裝填模組受到均衡的壓力。

對于彈簧頂絲組件，可選取線性度較好的彈簧，在固定行程范圍內(nèi)彈力保持穩(wěn)定，保持恒定壓力加持在每個疊巴裝填模組上，防止巴條堆松片掉落。

在裝配過程中，本實用新型還引入鎢絲作為疊巴的承載(如圖4所示)，一方面減少了與腔面的接觸面積，另一方面鎢絲性能穩(wěn)定，在疊巴的工作條件下不會釋放物質(zhì)，可進一步有效避免疊巴過程的腔面的污染問題。鎢絲和U型下板的承載面均為小角度傾斜斜面(如10度)，利于巴條的堆疊，且方便操作。

參見圖5、圖6、圖7以及圖8，本實用新型的裝配過程具體如下：

1)將承載臺放置在固定位置，用酒精棉簽清潔完畢；

2)將限位固定模組的U型下板放置在承載臺上，使得鎢絲與U型下板的上表面平齊；

3)將限位固定模組的U型中板放置在U型下板上，保持兩塊板的下端平齊放置；

4)將一塊疊巴裝填模組放置在U型中板的底部，然后開始疊巴；

5)根據(jù)不同的腔長堆疊相應(yīng)數(shù)量的巴條；例如，我們建議，2mm腔長的巴條，一個疊巴裝填模組內(nèi)疊放15-18個巴條；1.5mm的腔長，一個疊巴裝填模組內(nèi)疊放12-15個巴條；

6)根據(jù)巴條的數(shù)量選取疊巴裝填模組的數(shù)量，本實施例圖中所示的限位固定模組可承載四個疊巴裝填模組，主要是為了配合彈簧頂絲的行程，保持恒定的壓力設(shè)置；疊巴數(shù)量不能填滿疊巴裝填模組時，填充空的疊巴裝填模組即可；

7)將限位固定模組的U型上板放置在U型中板之上，并用螺絲固定好三塊板；

8)將彈簧頂絲固定塊固定在限位固定模組的U型中板(的延伸部)上；

9)將彈簧頂絲組件的螺紋柱頭旋入彈簧頂絲固定塊的相應(yīng)位置；注意觀察彈簧頂絲組件的(螺紋柱頭)頂端，保證頂端縮進的量在1mm到5mm之間，從而保證施加在巴條的壓力保持在彈簧設(shè)計值之內(nèi)；

10)退去承載臺，裝配鍍膜，完成操作。