一種可對位批量燒結半導體激光器管芯的夾具及其燒結方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種可對位批量燒結半導體激光器管芯的夾具及其燒結方法，屬于半導體光電子學技術領域。
【背景技術】
[0002]由于半導體激光器具有體積小、重量輕、轉換效率高、壽命長、波長覆蓋范圍廣等優(yōu)點，廣泛應用于工業(yè)、醫(yī)療、通訊和軍事等領域，逐步取代了傳統(tǒng)氣體和固體激光器。但是，由于半導體激光器體積小、功率高，管芯的散熱是影響半導體激光器壽命和穩(wěn)定性的關鍵因素。半導體激光器管芯需要通過熱沉對其進行散熱，這就要求熱沉與管芯的之間滿足連接牢固、導熱性好、抗疲勞、低阻值等條件，而將半導體激光器管芯燒結在熱沉上的方法正是解決管芯散熱問題所采用的最廣泛的方法之一，最普遍的燒結方法是將單個管芯燒結在熱沉上，然而，為了做到激光器外殼絕緣，通常要先將管芯燒結在鍍金的絕緣熱沉上，然后再將該熱沉用低溫焊料燒結在導熱性好的次熱沉上，同時也把次熱沉用低溫焊料燒結到管殼上。但是，由于管芯與管口之間有一定距離，所以直接放置難以保證管芯出光與出光管同軸，會減少耦合時耦合器的調(diào)節(jié)范圍導致難以耦合，且焊料在融化時會有一定的流動性，會造成熱沉與次熱沉以及次熱沉和管殼之間的燒結空洞，還會使管芯出光方向發(fā)生偏轉。直接采用合金爐等設備，無法固定熱沉、次熱沉之間，以及次熱沉和管殼之間的位置，不僅容易產(chǎn)生燒結空洞，也會造成發(fā)光方向的偏轉。另一種燒結方式是采用吸嘴加壓的燒結設備，這種設備的缺點是效率低，每次只能燒結一個管芯；無法對管芯的方向進行校正；單點加壓，壓力不均導致翹曲。
[0003]中國專利文件CN101515702提出了一種半導體激光器管芯燒結裝置及其使用方法，該管芯燒結的方法為用第一吸針將熱沉吸到裝置的前擋板處，然后在顯微鏡的輔助下，用第二吸針將管芯吸到熱沉上并與熱沉的邊緣擺放對準，將壓桿的壓針壓住管芯，在氮氣保護的環(huán)境下進行燒結，該方法的不足之處在于效率低，一次只能燒結一只管芯，且沒法對位。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供一種可對位批量燒結半導體激光器管芯的夾具。
[0005]本發(fā)明還提供一種利用上述夾具對半導體激光器管芯進行燒結的方法。
[0006]本發(fā)明的技術方案如下:
[0007]—種可對位批量燒結半導體激光器管芯的夾具，包括底座、支撐架、在所述支撐架頂端設置的平臺，在所述平臺的頂部設置有壓片夾；所述的壓片夾包括上夾體和驅動所述上夾體前端張合的彈簧軸；所述彈簧軸設置在所述上夾體和平臺之間，所述壓片夾的前端與所述平臺的外緣對齊設置，在所述上夾體前端固定設置有垂直于底座的壓桿，所述壓桿隨上夾體與平臺的開合而移動；在所述壓桿的底端設置有絕緣片。此處設計的優(yōu)點在于，本發(fā)明采用平臺、支撐架和底座形成半框形結構，在所述平臺上通過壓片夾驅動壓桿實現(xiàn)對半導體激光器管芯定位固定，同時，本發(fā)明還可以通過壓桿實現(xiàn)對電極線與管芯壓合，實現(xiàn)對管芯通電，進而觀察其安裝位置是否與管殼出光口軸向對齊，如果位置對齊，則直接對利用所述夾具固定的激光器進行燒結。
[0008]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述的夾具包括沿支撐架兩側對稱設置的底座、沿支撐架兩側對稱設置的平臺，在所述對稱設置的平臺上分別設置有壓片夾。此處設計的優(yōu)點在于，通過在支撐架的兩側對稱增加底座和平臺的面積，增加對齊安裝的重復效率，節(jié)約程序。
[0009]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述的壓片夾包括上夾體、下夾體，和驅動所述上夾體、下夾體張合的彈簧軸，所述下夾體與所述平臺固定連接。此處設計的優(yōu)點在于:方便壓片夾與平臺固定安裝，直接購買現(xiàn)有市售的夾體就可以實現(xiàn)對夾具的加工，加工和后續(xù)維護的成本大大降低。
[0010]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，在所述底座上設置有供半導體激光器管殼盛放的定位槽。此處設計的優(yōu)點在于，便于對管殼進行有效定位固定，實現(xiàn)后續(xù)出光軸向對齊，提高燒結的成品率，實現(xiàn)高質量批量工業(yè)化生產(chǎn)。
[0011]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，在所述絕緣片的底端固定設置有電極線。此處設計的優(yōu)點在于，當對所述管芯進行通電時，便于快速對接通電，實現(xiàn)對位批量校對出光位置。
[0012]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述的夾具整體為長條形，在所述底座上、且沿所述長條形夾具的軸向依次設置有多個定位槽用于安裝半導體激光器管殼；在所述平臺上、且沿所述長條形夾具的軸向依次設置有壓片夾，所述每個壓片夾與所述每個定位槽垂直相對設置。此處設計的優(yōu)點在于，將所述夾具設計為承載多個激光器的加工平臺，實現(xiàn)批量化對齊、燒結，減少中間中轉環(huán)節(jié)，大大提高了工作效率。
[0013]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述絕緣片為陶瓷片或石英片。
[0014]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述電極線為鍍金電極線。
[0015]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述絕緣片與壓桿通過轉軸或萬向軸相連。此處設計的優(yōu)點在于，所述的轉軸和萬向軸便于任意角度調(diào)整絕緣片，使所述絕緣片、電極線的接觸面與管芯接面平行。
[0016]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述的電極線與絕緣片為一體式焊接安裝結構。此設計的優(yōu)點在于，將電極線和絕緣片片狀焊接安裝，使所述電極線與管芯平整接觸。
[0017]一種利用上述夾具對半導體激光器管芯進行燒結的方法，包括步驟如下:
[0018](I)將次熱沉放置在激光器外殼內(nèi)，次熱沉和激光器外殼之間放置低溫焊料；
[0019](2)將用高溫焊料焊接好管芯的絕緣熱沉放置在次熱沉上，管芯的出光方向朝向激光器外殼的管口，絕緣熱沉和次熱沉之間放置低溫焊料；
[0020](3)將所述激光器外殼放在所述底座的定位槽內(nèi)；
[0021](4)調(diào)整壓片夾，驅動所述壓桿壓住所述絕緣熱沉，使管芯處于所述絕緣片和絕緣熱沉之間；
[0022](5)通過所述電極線對所述管芯通電，管芯發(fā)光先后通過激光器外殼的內(nèi)管口和外管口，觀察發(fā)光在管殼內(nèi)管口和外管口的位置，調(diào)整絕緣熱沉的位置和角度，使內(nèi)管口和外管口處的光斑均處在管口中間，則完成對位調(diào)節(jié)；
[0023](6)對裝在夾具中的激光器外殼、次熱沉、絕緣熱沉進行燒結，形成半導體激光器。
[0024]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，步驟(I)中的次熱沉為銅材料熱沉或絕緣晶體材料熱沉。
[0025]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，步驟(I)、(2)中所述的焊料為焊片或是通過蒸發(fā)的方法置于熱沉或管殼內(nèi)的焊料。
[0026]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，步驟￠)中，將夾具置于加熱臺上用通有氮氣的保護罩密封燒結，或放在真空合金爐中進行燒結。
[0027]本發(fā)明的有益效果:
[0028]本發(fā)明所述一種可對位批量燒結半導體激光器的夾具結構設計合理、使用方便。使用該夾具進行半導體激光器燒結，可以一次燒結多個激光器。所用夾具既可以對各個熱沉進行固定，防止焊料融化過程中導致的位置偏移，又可以通電來對他們的位置進行良好的對位，從而使得出光方向與管口同軸。
【附圖說明】
[0029]圖1是本發(fā)明所述夾具的結構示意圖，圖中:1、底座，2、支撐架，3、平臺，4、壓片夾，5、壓桿，6、絕緣片，7、電極線；
[0030]圖2是本發(fā)明所述底座的結構示意圖，8、定位槽；
[0031]圖3是本發(fā)明所述夾具的應用示意圖,9、管殼,10、次熱沉,11、絕緣熱沉；12、通有氮氣的保護罩；13、保護罩底座。
[0032]圖4是本發(fā)明中所述夾具燒結10個管芯時的安裝結構示意圖。
【具體實施方式】
[0033]以下結合附圖和實施例對本發(fā)明做詳細的說