CN104368891B - 一种激光巴条单元叠层烧结的夹具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了本发明提供了一种激光巴条单元叠层烧结的夹具。该激光巴条单元叠层烧结的夹具，包括：激光巴条单元层叠放置装置，包括具有容纳激光巴条单元的容纳槽的支座，以及滑动装配与所述容纳槽内的推板；楔形块，所述楔形块与所述支座固定连接，且所述楔形块的斜面朝向所述支座；配重块，所述配重块位于所述楔形块的斜面，用于推动所述推板在所述容纳槽内滑动。本发明通过配重块推动推板压紧层叠放置的激光巴条单元，保证了在高温烧结的环境下，激光巴条单元能够挤压紧密，提高了其烧结时的稳定性，并提高了激光巴条单元的烧结效果。

Description

一种激光巴条单元叠层烧结的夹具

技术领域

本发明涉及半导体激光产品制造的技术领域，具体来说，涉及一种激光巴条单元叠层烧结的夹具。

背景技术

目前，大功率半导体激光器的发展趋势是更高亮度、更高功率、更高可靠性激光输出。因此，对应半导体激光器的基本形态主要是激光列阵(巴条)；半导体激光器的封装形式必须为高密度叠层结构。所谓高密度叠层封装结构就是将若干个窄激光巴条单元叠加烧结在一起，每个激光巴条单元由巴条和两边的电极片烧结组成，激光巴条单元目前最窄可做到0.4mm。因为激光巴条为光电芯片，本身极为脆弱，容易折碎损坏，也不能承受任何应力，而且其发射激光时产生几乎同等能量的热能，因此，在和电极片烧结时必须充分考虑材料的匹配性以及界面的完全接触性，目前，有两种技术方案可达到很好的烧结效果：一种是采用硬焊料，钨铜电极片的配合方式，这种方式成本比较高，而且过程不可逆；另一种是采用软焊料，无氧铜电极片的配合方式，这种方式成本低，是目前最常用的一种方式。

烧结前，电极片表面均需要镀上一层软焊料，要实现若干个激光巴条单元叠加烧结，必须将这些单元放入低真空带还原性气体的设备腔室中，然后将腔室加热至软焊料(一般为金属铟或其合金)的熔点，使整个巴条单元熔化，再采取挤压的办法让这些巴条单元紧密贴合在一起，冷却下来后，就实现了若干激光巴条单元的叠加烧结。

现有技术中的激光巴条单元层叠烧结夹具通常采用弹簧夹具，使用这种夹具的烧结过程为：在底板上固定住巴条单元叠层放置槽，顶块套在滑动杆里，在顶块和放置槽之间的滑动杆上置入两对称的弹簧，然后拉开顶块，将若干个激光巴条单元依次放入巴条单元叠层放置槽，放完后，利用弹簧的张应变力将顶块顶紧激光巴条单元叠层。最后将整个装置放入低真空带还原性气体烧结炉中，当升温至软焊料熔化后，软焊料变得顺滑熔融，巴条和电极片以及电极片之间的缝隙会在弹簧的张力挤压下变小，使得叠层中的每个界面均通过软焊料接触紧密，最终达到烧结的目的。

现有技术的缺陷在于，弹簧的弹性系数会在高温下变小甚至失效，导致弹簧的挤压力不够，最终使得巴条和电极片以及电极片之间接触不够紧密，造成些许空洞，这样激光巴条发射激光时产生的大量热无法顺利散发出去，最终导致激光巴条烧损。

弹簧两端的卡套处以及弹簧和滑动杆之间均有摩擦，会造成顶块的滑动硬涩，顶块顶紧激光巴条叠层的力量会出现不连贯的现象，偶尔冲量过大会造成激光巴条本身的损坏；如果涂抹润滑油，是可以解决此问题的，但在烧结炉高温的条件下，这种有机油类会加速挥发，当挥发至激光巴条表面时，会污染激光巴条，激光巴条对发射激光面要求严格，稍有污染即可造成损坏。

发明内容

针对相关技术中的问题，本发明提出一种激光巴条单元叠层烧结的夹具，能够提高激光巴条单元叠层烧结时的稳定性以及烧结效果。

本发明的技术方案是这样实现的：

本发明提供了一种激光巴条单元叠层烧结的夹具。

该激光巴条单元叠层烧结的夹具，包括：

激光巴条单元层叠放置装置，包括具有容纳激光巴条单元的容纳槽的支座，以及滑动装配于所述容纳槽内的推板；

楔形块，所述楔形块与所述支座固定连接，且所述楔形块的斜面朝向所述支座；

配重块，所述配重块位于所述楔形块的斜面，用于推动所述推板在所述容纳槽内滑动。

优选的，所述支座包括：层叠的底板、中盖板和上盖板，所述底板、中盖板和上盖板均具有不同形状的通槽以形成容纳激光巴条单元层叠放置的容纳槽。

优选的，所述支座与所述楔形块为一体结构。

优选的，所述楔形块斜面与水平面的夹角在45°-80°之间。

优选的，所述推板与所述配重块的接触面为斜面。

优选的，所述配重块为立方体块，所述推板的斜面与所述楔形块的斜面相互垂直。

本发明通过配重块推动推板压紧层叠放置的激光巴条单元，保证了在高温烧结的环境下，激光巴条单元能够挤压紧密，提高了其烧结时的稳定性，并提高了激光巴条单元的烧结效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例的激光巴条单元叠层烧结的夹具的俯视图；

图2是根据本发明实施例的激光巴条单元层叠烧结的夹具的侧视图。

1-支座；2-底板；3-中盖板；4-上盖板；5-容纳槽；6-推板；

7-楔形块；8-配重块；9-激光巴条单元。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

根据本发明的实施例，提供了一种激光巴条单元叠层烧结的夹具。

如图1和图2所示，本发明实施例的激光巴条单元叠层烧结的夹具，包括：

本发明提供了一种激光巴条单元叠层烧结的夹具。

该激光巴条单元叠层烧结的夹具，包括：

激光巴条单元层叠放置装置，包括具有容纳激光巴条单元9的容纳槽5的支座1，以及滑动装配于所述容纳槽5内的推板6；

楔形块7，所述楔形块7与所述支座1固定连接，且所述楔形块7的斜面朝向所述支座1；

配重块8，所述配重块8位于所述楔形块7的斜面，用于推动所述推板6在所述容纳槽5内滑动。

其中，该支座1包括：层叠的底板2、中盖板3和上盖板4，所述底板2、中盖板3和上盖板4均具有不同形状的通槽以形成容纳激光巴条单元9层叠放置的容纳槽5。

采用本发明实施例提供过的激光巴条单元层叠烧结的夹具烧结激光巴条单元9的具体过程为：将楔形块7和支座1通过螺钉固定在一起。上盖板4表面的放入通槽方便操作人员依次将激光巴条单元放入到容纳槽5内，然后用镊子推至底端，依次叠加；

将镀好软焊料的无氧铜电极片以及激光巴条依次放入容纳槽5内，形成若干激光巴条单元的叠层结构，用推板6顶住整个叠层；

在楔形块7的斜坡上放置合适的配重块8，较佳的，楔形块7斜面与水平面的夹角在45°-80°之间，即斜坡的坡度θ为45°-80°，使配重块8一面与斜坡全面接触，一面与推板6接触，其中，推板6与配种接触的面为斜面并与配重块8完全接触，在配重块8为立方体块时，所述推板6的斜面与所述楔形块7的斜面相互垂直。根据力学知识可知，配重块8会对推板6在水平方向上施加一定量的力，假设楔形块7的斜面和推板6足够光滑(忽略摩擦力)，则挤压力等于配重的重力乘以ctg(θ)；

将整个夹具放入烧结炉，烧结炉抽至低真空(＜10Pa)，通入还原性气体(氢气或甲酸气体)，然后对整个夹具加热升温至200℃-240℃之间，整个系统维持在200℃-240℃约5分钟时间，使软焊料进入充分熔融状态，在推板6的自然挤压下，激光巴条单元9和电极片之间、两个电极片之间接触紧密无空洞；

对烧结炉进行冷却，冷却至50℃以下，打开烧结炉，拿出整个夹具，放在水平平台上，拿开配重块8和推板6，然后拿出激光巴条叠层，整个烧结过程完毕。

本发明实施例提供的激光巴条单元9烧结的夹具，主要是利用物体的自然重力特性来实现烧结时的有效挤压。整个烧结装置纯粹由机械加工而成，无油，无润滑剂，可以完全避免利用弹簧弹力来实现烧结挤压带来的干涩污染问题；

连续烧结时，现有技术中的夹具的弹簧弹力系数在不断地高低温循环下会出现不可逆转的衰退，而且衰退的曲线无明显规律可循，这给激光巴条叠层器件制备工艺带来不可预期的不稳定因素，而本发明实施例提供的激光巴条单元层叠烧结的夹具的配重块8的重力完全不受烧结炉内环境的影响，因此，用本本发明实施例提供的激光巴条单元层叠烧结的夹具进行激光巴条叠层器件的烧结具有很高的重复性、稳定性和连续性；

同时，本发明实施例提供的激光巴条单元层叠烧结的夹具，可以机械加工不同倾斜角θ的楔形块7和推板6以及不同重量的配重块8以备用，这样就很方便地通过改变倾斜角θ以及配重块8的重量来调节挤压力的大小，以适应不同激光巴条单元的烧结。

此外，支座1与楔形块7还可采用为一体结构，以方便整个激光巴条单元层叠烧结的夹具的加工。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种激光巴条单元叠层烧结的夹具，其特征在于，包括：

激光巴条单元层叠放置装置，包括具有容纳激光巴条单元的容纳槽的支座，以及滑动装配于所述容纳槽内的推板；

楔形块，所述楔形块与所述支座固定连接，且所述楔形块的斜面朝向所述支座；

配重块，所述配重块位于所述楔形块的斜面，用于推动所述推板在所述容纳槽内滑动。

2.根据权利要求1所述的激光巴条单元叠层烧结的夹具，其特征在于，所述支座包括：层叠的底板、中盖板和上盖板，所述底板、中盖板和上盖板均具有不同形状的通槽以形成容纳激光巴条单元层叠放置的容纳槽。

3.根据权利要求1所述的激光巴条单元叠层烧结的夹具，其特征在于，所述支座与所述楔形块为一体结构。

4.根据权利要求1所述的激光巴条单元叠层烧结的夹具，其特征在于，所述楔形块斜面与水平面的夹角在45°-80°之间。

5.根据权利要求4所述的激光巴条单元叠层烧结的夹具，其特征在于，所述推板与所述配重块的接触面为斜面。

6.根据权利要求5所述的激光巴条单元叠层烧结的夹具，其特征在于，所述配重块为立方体块，所述推板的斜面与所述楔形块的斜面相互垂直。