CN104577705A - 大功率激光二极管烧结用气体介质匀化装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大功率激光二极管烧结用气体介质匀化装置，涉及光电技术领域，包括中部设有镂空区的支架，镂空区一侧支架上设有连接板，镂空区的边缘能与烧结设备的吸嘴密封配合，支架上设有与进气管和出气管连通的进气通路和尾气通路，进气通路和尾气通路另一端与支架中部的镂空区相通。将支架安装在烧结台上，使带有焊料的热沉与镂空区内的连接板固定，带有焊料的热沉上放置大功率激光二极管，烧结设备的吸嘴吸附在镂空区上方，还原气体自进气通路进入，能充分覆盖在焊料表面，可充分还原激光二极管芯片烧结区域焊料，再利用尾气通路将还原后的废气导出，构成一个完整回路。本发明具有结构简单、可匀化还原气体，提高焊料还原的一致性的优点。

Description

大功率激光二极管烧结用气体介质匀化装置

技术领域

本发明涉及光电技术领域。

背景技术

大功率半导体激光器在固体激光器泵浦、激光加工、激光医疗、激光显示以及军事应用等领域得到了越来越广泛的应用，特别是在固体激光器泵浦应用中，以其体积小，重量轻，效率和可靠性高等优点倍受青睐。在近十年内，随着大功率半导体激光器产品进一步成熟，通过各种结构将激光巴条封装成的线阵、叠阵模块的输出功率可达数千瓦甚至上万瓦，在工业加工、军事等领域的需求有很大增长。

通常大功率激光二极管烧结所用的半自动烧结设备采用吸嘴吸起激光二极管芯片，然后放置在带有焊料的热沉上直接烧结。这种设备由于吸嘴的存在使烧结环境密闭性不好，焊料容易受到氧化。这就需要采用一种还原气体实现大功率激光二极管烧结浸润，而需要哪一种还原气体是其关键因素，还原气体能否充分均匀覆盖焊料表面，在适当温度下对焊料能否充分还原等因素直接影响大功率激光二极管的质量。传统的大功率激光二极管烧结浸润一般采用氢气还原烧结浸润，可以提高烧结浸润和烧结空洞，但是存在工作操作繁琐、时间长、还原不充分、烧结空洞率高、不安全等缺陷。

目前广泛应用于大功率激光二极管烧结用的焊料是铟，虽然铟在空气中氧化缓慢，但是蒸发后的铟在空气中很容易氧化，形成氧化膜（In₂O₃），在烧结时氧化膜不易与芯片浸润，形成空洞，如果还原不充分，在焊料表面残留的气体也会很容易形成空洞，浸润空洞对大功率激光二极管散热、功率影响最大。针对铟焊料的这些缺陷，对烧焊过程进行优化设计，采用特定的气体进行保护和还原，其中保护性气体为氮气，还原性气体为甲酸，而甲酸对铟焊料的还原是否充分，气路的气流是否均匀显的尤为重要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种结构简单、使用方便、匀化还原气体效果好、可节约还原气体的大功率激光二极管烧结用气体介质匀化装置，提高芯片烧结区域焊料还原的一致性，降低烧结空洞率，提高工作效率。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种大功率激光二极管烧结用气体介质匀化装置，包括可安装在烧结台上的支架，所述支架中部为可放置大功率激光二极管的镂空区，所述镂空区一侧支架上设有可与烧结设备的热沉相连的连接板，所述镂空区的边缘能与烧结设备的吸嘴密封配合，所述支架上设有进气通路和尾气通路，所述进气通路和尾气通路的一端与分别与进气管和出气管连通，另一端与支架中部的镂空区相通。

优选的，所述进气通路和尾气通路的结构相同，均包括支架上表面的凹槽及设置在凹槽上的密封盖，所述进气通路和尾气通路的密封盖远离镂空区一端分别设有进气孔和出气孔，所述进气孔和出气孔则分别与进气管和出气管相连。

优选的，所述进气通路与镂空区连通处设有发散式喷头。

优选的，所述进气通路与镂空区连通处位于连接板对面。

优选的，所述发散式喷头结构为密封盖下的凹槽与镂空区连通处为喇叭状，所述喇叭状凹槽中部及其两侧设有独立的凸棱、且两侧凸棱与喇叭状凹槽边缘平行，所述连接板设置在梳状流道喷头对面。

优选的，所述支架和梳状流道喷头处的凸棱均为不锈钢材质。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：将支架安装在半自动烧结设备的烧结台上，使带有焊料的热沉与支架中部镂空区的连接板固定，带有焊料的热沉上放置大功率激光二极管，烧结设备的吸嘴吸附在镂空区上方，利用进气通路可将还原气体自进气孔输入、自梳状流道喷头喷出，使喷出的还原气体氛围均匀，能充分覆盖在焊料表面，可充分还原激光二极管芯片烧结区域焊料，再利用尾气通路将还原后的废气自出气孔导出，构成一个完整回路，使还原气体充分流出，废气不易堆积，从而完成焊料的充分还原。本发明具有结构简单、制作方便、成本低廉的优点，可以匀化还原气体，提高激光二极管芯片烧结区域焊料还原的一致性，降低烧结空洞率，从而提高大功率激光二极管烧结浸润质量。

附图说明

图1是本发明的分解图；

图2是图1中支架结构图；

图中：1-支架，2-镂空区，3-连接板，4-进气孔，5-出气孔，6-喇叭状凹槽，7-凸棱，8-大功率激光二极管。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1、2所示，一种大功率激光二极管烧结用气体介质匀化装置，包括可安装在烧结台上的支架1，所述支架1中部为可放置大功率激光二极管8的镂空区2，所述镂空区2一侧支架上设有可与烧结设备的热沉相连的连接板3，所述镂空区2的边缘能与烧结设备的吸嘴密封配合，所述支架1上设有进气通路和尾气通路，所述进气通路和尾气通路的一端与分别与进气管和出气管连通，另一端与支架1中部的镂空区2相通。

所述进气通路和尾气通路的结构相同，均包括支架1上表面的凹槽11及设置在凹槽11上的密封盖12，所述进气通路和尾气通路的密封盖远12离镂空区2一端分别设有进气孔4和出气孔5，进气孔4和出气孔5则分别与进气管和出气管相连。

为了便于还原气体与焊料充分接触，可在进气通路与镂空区2连通处设置发散式喷头，同时使进气通路与镂空区2连通处位于连接板3对面。

作为一种优选结构，发散式喷头结构为密封盖12下的凹槽与镂空区2连通处为喇叭状，所述喇叭状凹槽6中部及其两侧设有独立的凸棱7、且两侧凸棱7与喇叭状凹槽6边缘平行，所述连接板3设置在梳状流道喷头对面的支架1里侧。

为了防止生锈、清理方便，所述支架1和梳状流道喷头处的凸棱7均选用不锈钢材质。

使用时，将支架1安装在半自动烧结设备的烧结台上，使带有铟焊料的热沉与支架1中部镂空区2的连接板3固定，带有铟焊料的热沉上放置大功率激光二极管8，烧结设备的吸嘴吸附在镂空区2上方，首先利用进气通路连通氮气将管路中及镂空区2内的空气充分置换，置换的气体经尾气通路排出；然后再将甲酸还原气体自进气孔4输入、自梳状流道喷头喷出，使喷出的甲酸还原气体氛围均匀，能充分覆盖在铟焊料表面，可充分还原激光二极管芯片烧结区域焊料，提高芯片烧结区域还原焊料一致性，实现烧结空洞率小于2%；再利用尾气通路将还原后的废气自出气孔5导出，构成一个完整回路，使还原气体充分流出，废气不易堆积，从而完成焊料的充分还原。

综上所述，本发明具有结构简单、制作方便、成本低廉的优点，可以匀化还原气体，提高激光二极管芯片烧结区域焊料还原的一致性，降低烧结空洞率，从而提高大功率激光二极管烧结浸润质量。

Claims (6)

1.一种大功率激光二极管烧结用气体介质匀化装置，其特征在于：包括可安装在烧结台上的支架（1），所述支架（1）中部为可放置大功率激光二极管（8）的镂空区（2），所述镂空区（2）一侧支架上设有可与烧结设备的热沉相连的连接板（3），所述镂空区（2）的边缘能与烧结设备的吸嘴密封配合，所述支架（1）上设有进气通路和尾气通路，所述进气通路和尾气通路的一端与分别与进气管和出气管连通，另一端与支架（1）中部的镂空区（2）相通。

2.根据权利要求1所述的大功率激光二极管烧结用气体介质匀化装置，其特征在于：所述进气通路和尾气通路的结构相同，均包括支架（1）上表面的凹槽（11）及设置在凹槽（11）上的密封盖（12），所述进气通路和尾气通路的密封盖远（12）离镂空区（2）一端分别设有进气孔（4）和出气孔（5），所述进气孔（4）和出气孔（5）则分别与进气管和出气管相连。

3.根据权利要求2所述的大功率激光二极管烧结用气体介质匀化装置，其特征在于：所述进气通路与镂空区（2）连通处设有发散式喷头。

4.根据权利要求1、2或3所述的大功率激光二极管烧结用气体介质匀化装置，其特征在于：所述进气通路与镂空区（2）连通处位于连接板（3）对面。

5.根据权利要求4所述的大功率激光二极管烧结用气体介质匀化装置，其特征在于：所述发散式喷头的结构为密封盖（12）下凹槽与镂空区（2）连通处为喇叭状，所述喇叭状凹槽（6）中部及其两侧设有独立的凸棱（7）、且两侧凸棱（7）与喇叭状凹槽（6）边缘平行，所述连接板（3）设置在梳状流道喷头对面。

6.根据权利要求5所述的大功率激光二极管烧结用气体介质匀化装置，其特征在于：所述支架（1）和梳状流道喷头处的凸棱（7）均为不锈钢材质。