CN101888057B - 激光二极管封装外壳的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种激光二极管封装外壳的制备方法，它包括烧结前的清洁处理，管座的烧结熔封加工：产品定形：电镀、管帽的烧结前处理：管帽烧结熔封加工，罩形圆金属壳镀层加工；管帽和管座组装成激光二极管封装外壳等步骤。由于本发明采用粉末冶金注射成形来加工底板，粉末冶金采用镶件抛光技术可以严格控制底板上金属凸台的精度与定位，可以实现量产，无需修模。底板上金属凸台离金属底板的中心线的定位加工精度、垂直度和光洁度都很高，完全可以达到产品的要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种发光元件的封装方法，特别是涉及一种激光二极管封装外壳的制备方法。
背景技术
激光二极管在近二十年迅速发展，被广泛的应用于光储存、光通讯，例如作为读写头的光源，或光纤网路的传输光源等，以及其它国防、民生、实验等领域的用品，诸如激光列表机、制版、读码、微像产生、质量控制和机器人视觉等。半导体激光二极管在使用时，为了防止外在环境影响发光质量，都需要对装有芯片的激光二极管进行封装。习用的激光二极管外壳封装管座(如图1所示)由金属底板1’、金属凸台2’、扁头引线3’、玻璃绝缘子4’组成；金属凸台2’位于金属底板1’的上端面；扁头引线3’穿置在金属底板1’内，起绝缘作用的玻璃绝缘子4’填充在扁头引线3’与金属底板1’通孔之间。由于金属底板1’上的金属凸台2’是采用冲压成型金属底板加工出来，底板1上金属凸台2’离金属底板的中心线的定位加工精度、垂直度和光洁度的要求采用冲压加工难度非常大，孔距与突台距离较近也很难用冲压的方法实现，冲压的方法达不到产品要求的品质也很难实现产量化。
发明内容
本发明的目的在于提供一种安装精度高的激光二极管封装外壳的制备方法。
为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：
本发明是一种激光二极管封装外壳的制备方法，它包括以下步骤：
(1)烧结前的清洁处理：(11)超声清洗：将管座底板、引线放置到超声清洗液中超声清洗；(12)氧化处理：在氧化炉内用氮气和水混合，两者的混合比例是3∶1，在表面形成鼠灰色；
(2)管座的烧结熔封加工：将管座底板、引线、玻璃绝缘子安装放置到耐高温石墨定位模具内，放入烧结炉内，利用温度曲线控制使玻璃与金属具有良好的熔封性，在高温980度及氮气、氢气的保护下使玻璃绝缘子达到所需要良好的密封绝缘特性，氮气与氢气比例为5∶3；
(3)产品定形：产品烧结完成后，管座底板、引线在玻璃的熔封下实现产品的定形。
(4)电镀：电镀管座(镀镍、镀金)；
(5)管帽的烧结前处理：(51)使用抛光机及喷砂机进行抛光喷砂，去除毛刺，在产品表面形成特定的粗糙度；(52)将罩形圆金属壳、玻璃透镜、低温玻璃置于清洗液中超声清洗；(53)超声清洗后，在氧化炉内用氮气和水混合，在表面形成四氧化三铁；
(6)管帽烧结熔封加工：将处理后的罩形圆金属壳、玻璃透镜、低温玻璃置于耐高温980度石墨模具内，在氮气、氢气的保护下使低温玻璃先达到软化、填充、结晶，使低温玻璃固化，达到玻璃与金属材料牢固结合，并具有良好的密封绝缘特性，氮气与氢气比例为5∶3；
(7)罩形圆金属壳镀层加工；
(8)组装：管帽和管座组装成激光二极管封装外壳。
所述管座的制备：管座的圆台形金属底板采用粉末冶金注射成形，将可伐合金粉末与粘合剂混合搅拌，将上述混合料压成块状，再用破碎机将块状料打成颗粒状，将颗粒状料注入注塑成形机的模腔内固化成形，得到产品注射成形坯，用链式排胶炉进行脱脂处理；再进行烧结，达到设计要求的的萎缩比，然后进行抛光处理产品直接成型出管座台形金属底板部件。
所述玻璃绝缘子的制作：用高温玻璃粉掺蜡、用打胚机制胚、排蜡。
所述管帽的制作：(1)罩形圆金属壳可伐合金通过冲导正钉孔、切片、引伸、整形、冲中心孔、压凸筋、切边成罩形圆金属壳；(2)用低温玻璃将玻璃透镜固定在罩形圆金属壳的中心孔内；(3)研磨抛光玻璃透镜，玻璃透镜使用球型研磨机研磨抛光K9玻璃而成；对玻璃透镜进行光学镀膜加工，目的是增加透光率，减少玻璃磨损。
采用上述方案后，由于本发明采用粉末冶金注射成形来加工底板，粉末冶金采用镶件抛光技术可以严格控制底板上金属凸台的精度与定位，可以实现量产，无需修模。底板上金属凸台离金属底板的中心线的定位加工精度、垂直度和光洁度都很高，完全可以达到产品的要求。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。
附图说明
图1是习用的激光二极管外壳封装管座结构示意图；
图2是用本发明制备的激光二极管的结构示意图；
图3是用本发明制备的激光二极管管座的结构示意图；
图4是用本发明制备的激光二极管管帽的结构示意图；
图5A、图5B是本发明管座的圆台形金属底板的正视图和俯视图。
具体实施方式
如图2所示的是用本发明制备的激光二极管的结构示意图，它由管座10和管帽20组成。所述的管座10(如图3所示)包括底板1(如图5A、图5B所示)、玻璃绝缘子2、引线3；所述的管帽20(如图4所示)包括罩形圆金属壳4、玻璃透镜5和低温玻璃6。
本发明是一种激光二极管封装外壳的制备方法，它包括以下步骤：
(1)烧结前的清洁处理：(11)超声清洗：将管座底板1、引线3放置到超声清洗液中超声清洗，作用是消除由污染物在后续工艺中带来的产品性能差异；(12)氧化处理：在氧化炉内用氮气和水混合，在表面形成鼠灰色，是为了在烧结过程中使金属和玻璃良好的牢固结合。
(2)管座(如图3所示)的烧结熔封加工：将底板1、引线3、玻璃绝缘子2安装放置到耐高温石墨定位模具内，放入烧结炉内，利用温度曲线控制使玻璃与金属具有良好的熔封性，在高温980度及氮气、氢气(氮气与氢气比例为5∶3)的保护下使玻璃绝缘子2达到所需要良好的密封绝缘等特性1X10-9atm cc/s；
(3)产品定形：产品烧结完成后，底板1、引线3在玻璃的熔封下实现产品的定形。
(4)电镀：采用以下工序，化学除油、清洗、酸活化、预镀镍、镀镍、水洗、预镀铜、预镀银、水洗、镀银、纯水洗、预镀金、金回收、清洗、镀金、金回收、纯水洗、超声波热纯水洗、干燥。
(5)管帽20(如图4所示)的烧结前处理：(51)使用抛光机及喷砂机进行抛光喷砂，去除毛刺，在产品表面形成特定的粗糙度，以便在底板1与管帽20熔封时起粘合作用，抛光喷砂还可清理表面的毛刺和污垢，大大提高产品与镀料的结合力，可实现产品的亚光效果；(52)将罩形圆金属壳4、玻璃透镜5、低温玻璃6置于清洗液中超声清洗，作用是将烧结部件进行烧结前的清洁处理，以免由污染物在后续工艺中带来的产品性能差异；(53)超声清洗后，在氧化炉内用氮气和水混合，在表面形成四氧化三铁，氧化处理目的是使罩形圆金属壳4和玻璃透镜5在烧结过程中结合牢固。
(6)管帽20(如图4所示)烧结熔封加工：将处理后的将罩形圆金属壳4、玻璃透镜5、低温玻璃6置于耐高温980度石墨模具内，在及氮气、氢气(氮气与氢气比例为5∶3)的保护下使低温玻璃6先达到软化、填充、结晶，使低温玻璃6固化，达到玻璃于金属材料牢固结合，并具有良好的密封绝缘等特性1X10-9；
(7)罩形圆金属壳4镀层加工：经化学除油、清洗、阴极电解除油、阳极电解除油、清洗、酸活化、预镀镍、清洗、镀镍、水洗、预镀铜、水洗、预镀银、水洗、镀银、纯水洗、预镀金、金回收、清洗、镀金、金回收、纯水洗、超声波热纯水洗、干燥得管帽。目的：增加透光率，减少玻璃磨损。
(8)组装：将管帽10和管座20组装成激光二极管封装外壳。
如图3所示，所述管座10的制备：管座10的圆台形金属底板1采用粉末冶金注射成形，将可伐合金粉末与粘合剂混合搅拌，将上述混合料压成块状，再用破碎机将块状料打成颗粒状，将颗粒状料注入注塑成形机的模腔内固化成形，得到产品注射成形坯，用链式排胶炉进行脱脂处理。再进行烧结，达到设计要求的的萎缩比，然后进行抛光处理产品直接成型出管座台形金属底板部件。
所述玻璃绝缘子2的制作：用高温玻璃粉掺蜡、用打胚机制胚、排蜡。
所述管帽20(如图4所示)的制作：(1)罩形圆金属壳4可伐合金通过冲导正钉孔、切片、引伸、整形、冲中心孔、压凸筋、切边成罩形圆金属壳4；(2)用低温玻璃6将玻璃透镜5固定在罩形圆金属壳4的中心孔内；(3)研磨抛光玻璃透镜5，玻璃透镜5是使用球型研磨机研磨抛光K9玻璃而成；对玻璃透镜5进行光学镀膜加工，目的是增加透光率，减少玻璃磨损。
Claims (3)
1.一种激光二极管封装外壳的制备方法，其特征在于：它包括以下步骤：
(1)烧结前的清洁处理：(11)超声清洗：将管座底板、引线放置到超声清洗液中超声清洗；(12)氧化处理：在氧化炉内用氮气和水混合，两者的混合比例是3∶1，在表面形成鼠灰色；
(2)管座的烧结熔封加工：将管座底板、引线、玻璃绝缘子安装放置到耐高温石墨定位模具内，放入烧结炉内，利用温度曲线控制使玻璃与金属具有良好的熔封性，在高温980度及氮气、氢气的保护下使玻璃绝缘子达到所需要良好的密封绝缘特性，氮气与氢气比例为5∶3；所述管座的制备：管座的圆台形金属底板采用粉末冶金注射成形，将可伐合金粉末与粘合剂混合搅拌，将可伐合金粉末与粘合剂的混合料压成块状，再用破碎机将块状料打成颗粒状，将颗粒状料注入注塑成形机的模腔内固化成形，得到产品注射成形坯，用链式排胶炉进行脱脂处理；再进行烧结，达到设计要求的萎缩比，然后进行抛光处理产品直接成型出管座台形金属底板部件；
(3)产品定形：产品烧结完成后，管座底板、引线在玻璃的熔封下实现产品的定形；
(4)电镀：电镀管座；
(5)管帽的烧结前处理：(51)使用抛光机及喷砂机进行抛光喷砂，去除毛刺，在产品表面形成特定的粗糙度；(52)将罩形圆金属壳、玻璃透镜、低温玻璃置于清洗液中超声清洗；(53)超声清洗后，在氧化炉内用氮气和水混合，在表面形成四氧化三铁；
(6)管帽烧结熔封加工：将处理后的罩形圆金属壳、玻璃透镜、低温玻璃置于耐高温980度石墨模具内，在氮气、氢气的保护下使低温玻璃先达到软化、填充、结晶，使低温玻璃固化，达到玻璃与金属材料牢固结合，并具有良好的密封绝缘特性，氮气与氢气比例为5∶3；
(7)罩形圆金属壳镀层加工；
(8)组装：管帽和管座组装成激光二极管封装外壳。
2.根据权利要求1所述的激光二极管封装外壳的制备方法，其特征在于：所述玻璃绝缘子的制作：用高温玻璃粉掺蜡、用打胚机制胚、排蜡。
3.根据权利要求1所述的激光二极管封装外壳的制备方法，其特征在于：所述管帽的制作：(1)罩形圆金属壳可伐合金通过冲导正钉孔、切片、引伸、整形、冲中心孔、压凸筋、切边成罩形圆金属壳；(2)用低温玻璃将玻璃透镜固定在罩形圆金属壳的中心孔内；(3)研磨抛光玻璃透镜，玻璃透镜使用球型研磨机研磨抛光K9玻璃而成；对玻璃透镜进行光学镀膜加工，目的是增加透光率，减少玻璃磨损。
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