CN105006740A - 一种条形半导体激光器端面镀膜夹具及其应用 - Google Patents

Abstract

一种条形半导体激光器端面镀膜夹具及其应用，包括巴条镀膜夹具和辅助装条工具，所述巴条镀膜夹具包括滑动部和组合框，所述组合框包括U形底框和上横框，在所述U形底框的两侧柱内分别设置有滑道，所述滑动部的两端分别为凸字形嵌入部，所述滑道与所述凸字形嵌入部相配合，所述U形底框和滑动部中央设置有可更换的巴条夹持端。本发明还包括辅助装条工具，所述辅助装条工具在装配巴条过程中与所述巴条镀膜夹具配合使用。本发明提供的夹具采用模块化设计，结构新颖，加工简单，装配简便，灵活度高，针对不同种类巴条适应性好，实用性强，且易于清洗和维护，使用寿命长。

Description

一种条形半导体激光器端面镀膜夹具及其应用

技术领域

本发明涉及一种条形半导体激光器端面镀膜夹具及其应用，属于半导体激光器芯片制造工艺的技术领域。

背景技术

条形半导体激光器(LD)具有体积小、重量轻、转换效率高、工作寿命长等优点，被广泛应用于固体激光器泵浦、工业加工、激光医疗和军事等领域，有着非常广泛的应用前景和市场价值。

在条形半导体激光器芯片生产的工艺过程中，针对激光器巴条的端面镀膜是非常重要的工艺步骤之一。针对条形半导体激光器巴条的端面镀膜主要有两个目的：1、实现对腔面的保护，避免激光器端面被大气环境中水气、油污、灰尘等污染，并防止因解离产生的晶体悬挂键与氧化性气体发生反应，而这种反应将降低激光器性能和寿命；2、合理的调整条形激光器两个端面的反射率，优化激光器阈值电流、出射效率，最终实现单面的最大激光功率输出。

现有的条形半导体激光器巴条端面镀膜夹具种类繁多，应用于镀膜工艺中,主要目的是夹持一定数量并行排列的条形激光器巴条。

中国专利CN204333598U公开了一种半导体激光器芯片腔面镀膜夹具，包括基体、滑块、夹持机构和底座，基体中部设有贯穿的通孔，通孔的中部设有垂直的一对平行滑轨，内置第一滑块和第二滑块，紧贴第一滑块设置有螺栓，穿过基体上的螺纹与滑块垂直；底座的顶面上方为设有凹槽的载台，凹槽的宽度小于芯片的长度，用来承载芯片，芯片的两端设有限位块，防止芯片歪斜，所述载台位于通孔内，所述底座的顶面、载台的顶面与基体的底面相互平行。本实用新型采用堆叠-夹持的方式固定芯片，但是该夹具采用螺栓驱动对激光器芯片进行堆叠夹紧；无夹持端和垫片之分，易出现镀膜材料的污染，还需要更换部件；只具有导向槽，无导向杆，容易造成夹持部支撑变形，影响夹持力度；所示夹具的上边框较短，需要多个固定栓进行固定；整个滑块底部无滑轨，夹持平整度难以保证；基座只提供载台和限位台对夹具进行固定，其固定效果较差。

中国专利CN104218446公开了一种半导体激光器装条装置及装条方法，该装置包括支座和夹具，夹具置于支座上，支座上带有间隔的四条脊，两个外侧脊的高度相同，中间两个脊的高度相同，中间两个脊的高度小于两个外侧脊的高度；夹具包括固定夹板、活动夹板和导柱，固定夹板上设置有导柱，活动夹板安装在导柱上，活动夹板和固定夹板之间设置有弹簧，活动夹板上设置有与支座上四条脊相对应的四条槽；装条时，将夹具放置到支座上，使夹具的固定夹板和活动夹板处于支座上的四条脊之间，使支座倾斜放置，自下至上陪条和巴条逐次相间地放置在支座上并夹在固定夹板和活动夹板之间。该专利的技术不足在于，所述导向用的滑杆由弹簧控制，且未完全包覆，如果出现镀膜材料污染，将导致阻塞引发夹持力不足，且需要整体更换或清洁。

中国专利CN203747237公开一种新型半导体激光器腔面镀膜夹具，包括T型栓，夹具外壳和内嵌组合模块，夹具外壳的中央设置有第一矩形通槽，在第一矩形通槽的中下部设置有向夹具外壳的两侧延伸的凹槽，夹具外壳的上表面与第一矩形通槽之间设置有横梁，横梁中间设置有贯穿横梁的贯穿通孔，横梁上设置有与夹具外壳垂直的、穿过贯穿通孔的第一螺孔，内嵌组合模块为与第一矩形通槽相契合的矩形形状，内嵌组合模块的中下部设置有向两侧延伸的槽型凸起；内嵌组合模块嵌入夹具外壳内部的第一矩形通槽中，T型栓插入贯穿通孔中并用插入第一螺孔的螺钉固定。该专利的技术不足在于，无夹持端和垫片之分，易出现镀膜材料的污染；仅靠滑动部件和固定螺栓对芯片进行夹紧，无法实现对芯片的平整固定。

中国专利CN 101748367公开一种用于半导体激光器腔面镀膜的装置和方法，所述的装置由三个以倾斜角固定在蒸镀平台上的承片台构成，使用时首先将解理出腔面的激光器置于承片台上，腔面贴近承片台边缘；然后利用弹簧片固定激光器，激光器的上表面被弹簧片保护；最后将承片台安装在蒸镀平台上，将安装好的蒸镀平台放入蒸镀腔体中进行蒸镀。在蒸镀过程中，由于激光器上表面被弹簧片覆盖，下表面紧贴承片台，并且激光器腔面与蒸发平面成一定倾斜角，激光器的上下表面都受到保护而不会被蒸镀薄膜，有效避免了蒸镀时引入金属短路或者金属电极被绝缘薄膜覆盖的可能性。该专利的技术不足在于，仅记载利用弹簧片对芯片进行固定，未记载具体的夹持架构。

中国专利CN 2741238公开用于半导体激光器腔面镀膜的夹具，属于半导体激光器工艺技术领域。现有的夹具结构较为复杂，加工比较困难，而且装条极为麻烦很容易对腔面造成污染或损伤，夹持的薄板还容易对激光条造成机械损伤。本实用新型提供的用于半导体激光器腔面镀膜的夹具由三块平行凹形板(5)和一长方形薄板(8)及起固定和夹紧作用的方框组成。该专利的技术不足在于，利用凹形板和方形板组合固定，但是对芯片的尺寸要求较为单一，如尺寸不适，则难以实现平整固定镀膜；且镀膜时会造成夹具污染。

中国专利CN103225068A公开一种半导体激光器芯片端面镀膜夹紧夹具，该装置包括：固定件，所述固定件的两端分别固定有两个连接轴，所述固定件通过两个连接轴活动连接有拉伸件，所述拉伸件与固定件之间连接有弹簧。还包括辅助装条工具，所述辅助装条工具包括基座，所述基座连接有手柄座，所述手柄座上设置有丝杠，所述基座表面设置有左导轨和右导轨，左导轨和右导轨之间连接有拉杆，所述拉杆与所述丝杠连接。该对比专利存在夹具活动端易受镀膜膜料影响导致活动性变差、无法根据巴条宽度调整相应夹持端厚度的问题，以及夹具活动端在镀膜中易受夹持夹具影响引发对巴条夹持力不足，导致巴条掉落的问题。除此以外，装条基座勾拉件采用旋转手柄操作灵活性差，工作效率偏低。

综上而言，已发表专利中不可避免的存在以下缺点：

1、夹具构造设计不合理，在夹具安装至镀膜炉支架装配过程中容易因操作不当而发生巴条整体掉落，同时在镀膜过程中由于夹具夹持巴条活动端被镀膜炉支架固定端加紧而无法有效夹持巴条，导致所夹巴条掉落。

2、巴条装入夹具时装配困难，需要操作中手动按住夹具活动端，对人员技能要求较高，因而工作效率较低，装条成功率不高，容易导致产品损失。

3、夹具夹持巴条端宽度或厚度固定，针对不同宽度或厚度的巴条无法进行相应调节。尤其是针对巴条厚度，如果巴条宽度小于夹条端厚度，在镀膜过程中巴条因受到夹条端遮挡而导致所镀薄膜厚度不均匀；反之，如果巴条宽度较夹持端厚度厚很多，则容易引起巴条翘曲，增加巴条间的间隙，导致镀膜膜料渗入。

4、夹具滑动端与滑动导轨间隙小，活动性较差，容易因镀膜膜料渗漏导致阻塞，引发夹具活动端无法移动。

5、夹具不利于使用后的清洗和维护，导致磨损严重、精度下降快，缩短使用寿命。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种条形半导体激光器端面镀膜夹具。

本发明还提供一种条形半导体激光器端面镀膜夹具的应用方法。

本发明的技术方案如下：

一种条形半导体激光器端面镀膜夹具，包括巴条镀膜夹具和辅助装条工具，所述巴条镀膜夹具包括滑动部和组合框，所述组合框包括U形底框和上横框，在所述U形底框的两侧柱内分别设置有滑道，所述滑动部的两端分别为凸字形嵌入部，所述滑道与所述凸字形嵌入部相配合。本发明所述的夹具采用半封闭的滑道，并与凸字形嵌入部相配合，不但保证滑动部在滑道内平稳滑动，避免出现脱轨、倾斜错位等现象，而且还能避免在镀膜过程中原料对夹具的污损，实现灵活、快速并可靠的完成各种规格的条形半导体激光器巴条的装配，且夹具易于清洗和维护，使用寿命长。

根据本发明优选的，在所述滑动部上安装有可拆卸的上巴条夹持端，在所述U形底框的底部上安装有可拆卸的下巴条夹持端，所述上巴条夹持端和下巴条夹持端相对设置。所述上巴条夹持端通过垫片和螺栓固定在所述滑动部的中央凹台上；所述下巴条夹持端通过垫片和螺栓固定在所述U形底框底部的中央凹台上。此处设计的优点在于，将夹持端设计为可拆卸式的巴条夹持端，利于巴条夹持端在出现镀膜污染、磨损或尺寸不适配时能够被及时更换，提高镀膜夹持精度。

根据本发明优选的，所述滑动部通过限位部件与辅助装条工具连接。此处设计的优点在于，所述滑动部在装条前通过所述限位部件加以固定，将滑动部与辅助装条工具限位装配，增加了装配效率，简化了人员操作，提高了装条成功率。

根据本发明优选的，所述组合框整体为矩形，所述上横框嵌入设置在所述U形底框的开口端。

根据本发明优选的，在所述滑道内设置有伸缩导向杆，所述伸缩导向杆的一端与上横框相连，所述伸缩导向杆的另一端与所述凸字形嵌入部相连。此处设计的优点在于，采用伸缩导向杆对所述的滑动部提供压力，使上、下巴条夹持端精确平稳对合，实现对条形半导体激光器的有效夹持。

根据本发明优选的，所述伸缩导向杆的驱动方式为机械传动、液压传动或气压传动，但不限于此。

根据本发明优选的，所述凸字形嵌入部包括滚珠和与滚珠匹配的球槽。此处设计的优点在于，在所述嵌入部引入滚珠，实现所述滑动部在组合框内的顺畅滑动，避免机械摩擦或污物堵塞而引起的机械故障。

根据本发明优选的，所述巴条镀膜夹具和辅助装条工具之间通过第二螺栓杆固定连接。此处设计的优点在于，所述第二螺栓杆为可拆卸形式，可根据实际需要安装相应数量螺栓杆。

根据本发明优选的，在所述辅助装条工具的上表面设置有巴条支撑轨和限位孔；所述滑动部的背面设置有与所述巴条支撑轨相配合的凹槽；所述限位部件为第一螺栓杆，在所述滑动部上贯穿设置有固定孔，所述滑动部通过第一螺栓杆穿过固定孔并插入限位孔与所述辅助装条工具连接。此处设计的优点在于，将需要装配的巴条直接摆放于巴条支撑导轨上，减小与巴条支撑导轨的接触面积；本发明所述夹具双面无遮挡，可应用于任何形式的镀膜机，一次装条，两面镀膜，减少了对巴条的二次或多次损伤，提高装配效率和镀膜精度。

上述条形半导体激光器端面镀膜夹具的应用方法，包括步骤如下：

(1)装配夹具：利用所述第二螺栓杆将所述巴条镀膜夹具和辅助装条工具进行固定连接；

(2)装条前：根据所需摆放巴条数量，上移滑动部，预调整所述上巴条夹持端和下巴条夹持端之间的间隙，并利用所述第一螺栓杆穿过所述固定孔后插入限位孔，从而保持所述间隙尺寸；

(3)装条：将所述巴条放入所述的间隙中，然后再抽出所述的第一螺栓杆，下移滑动部，将所述巴条夹紧；

(4)按照现有技术对所述巴条端面进行镀膜；

(5)镀膜结束后：上移滑动部，扩张上巴条夹持端和下巴条夹持端之间的间隙，将端面镀膜后的巴条取下。

根据本发明优选的，当需要对不同长度及不同宽度的巴条夹持时，则在步骤(1)前，更换所述上巴条夹持端和下巴条夹持端。

根据本发明优选的，所述步骤(3)中将所述巴条夹紧时，是利用伸缩导向杆产生的压力驱动所述滑动部滑向U型底框，使上巴条夹持端和下巴条夹持端加紧巴条。本发明可通过更换巴条夹持端，针对不同长度及不同宽度的巴条实现有效夹持，既避免巴条产生翘曲或弯曲问题导致的膜料渗入问题，也可大幅节约夹具的使用数量和成本。

本发明的有益效果：

1、本发明所述的夹具设计结构新颖，实用性强，装配简便，易于清洗和维护，使用寿命长。

2、本发明所述的夹具可灵活调整并适应所需夹持的条形半导体激光器巴条的数量及类型。通过调节所述上、下巴条夹持端间隙，可夹持巴条数量最大可达到100余条；通过更换夹具巴条夹持端，可夹持的巴条宽度范围可由250um～6mm，并避免因夹持端与巴条宽度不同导致的巴条翘曲或镀膜遮挡问题，同时节省了大量的加工材料费用。

3、本发明所述夹具双面无遮挡，可应用于任何形式的镀膜机，一次装条，两面镀膜，减少了对巴条的二次或多次损伤，提高装配效率和镀膜精度。

4、本发明的巴条镀膜夹具和辅助装条工具之间通过第二螺栓杆固定连接，可快速便捷的与装条辅助工具连接，并牢固固定，避免装条过程中夹具意外移动问题。夹具安装于镀膜支架时，夹持部分为固定端，避免了以往夹持夹具活动件部分导致其活动能力下降的问题，进而引发镀膜巴条因夹具夹持力不足导致整体掉落的问题。

5、本发明的夹具的滑道采用半封闭设计，使所述滑动部的嵌入部和滑道完全隐蔽，防止在后续镀膜过程中膜料附着于表面而导致夹具灵活性下降。

6、本发明所述夹具采用伸缩导向杆控制所述滑动部运动，伸缩导向杆设置于导向槽内，有效防止镀膜时膜料渗入的影响。

7、本发明所述夹具采用特别设计的第一螺栓杆配合固定孔使用，结构简单，且相较以往的螺纹推拉杆可极大的加快工作效率。

8、本发明采取的专用辅助装条工具辅助操作人员装条，操作方式简单，对人员技能要求低。

9、本发明简化了夹具制作难度，采用模块化设计，通过机械加工成型方式加工各组件，装配简单快捷，并且整体精度较高，重复性强，大幅降低了使用成本。

附图说明

图1为本发明所述夹具的装配立体示意图；

图2为本发明所述夹具的剖视图；

图3为本发明所述夹具的反面示意图；

图4为本发明所述滑动部的结构示意图；

图5为本发明所述辅助装条工具的结构示意图；

在图1-图5中，1、巴条镀膜夹具；2、辅助装条工具；3、U形底框；4、上横框；5、滑动部；6、上巴条夹持端；7、下巴条夹持端；8、垫片；9、滑道；10、凸字形嵌入部；11、滚珠；12、伸缩导向杆；13、定位孔；14、凹槽；15、固定孔；16、基座；17、第一螺栓杆；18、第二螺栓杆；19、固定螺母；20、巴条支撑轨；21、限位孔。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不仅限于此。

如图1-5所示。

实施例1、

一种条形半导体激光器端面镀膜夹具，包括巴条镀膜夹具1和辅助装条工具2，所述巴条镀膜夹具1包括滑动部5和组合框，所述组合框包括U形底框3和上横框4，在所述U形底框3的两侧柱内分别设置有滑道9，所述滑动部5的两端分别为凸字形嵌入部10，所述滑道9与所述凸字形嵌入部10相配合。

在所述滑动部5上安装有可拆卸的上巴条夹持端6，在所述U形底框3的底部上安装有可拆卸的下巴条夹持端7，所述上巴条夹持端6和下巴条夹持端7相对设置。所述上巴条夹持端6通过垫片和螺栓固定在所述滑动部5的中央凹台上；所述下巴条夹持端7通过垫片和螺栓固定在所述U形底框3底部的中央凹台上。所述辅助装条工具在装配巴条过程中与所述巴条镀膜夹具配合使用。

实施例2、

如实施例1所述的一种条形半导体激光器端面镀膜夹具，其区别在于，所述滑动部5通过限位部件与辅助装条工具2连接。

实施例3、

如实施例1所述的一种条形半导体激光器端面镀膜夹具，其区别在于，所述组合框整体为矩形，所述上横框4嵌入设置在所述U形底框3的开口端。

实施例4、

如实施例1所述的一种条形半导体激光器端面镀膜夹具，其区别在于，在所述滑道9内设置有伸缩导向杆12，所述伸缩导向杆12的一端与上横框4相连，所述伸缩导向杆12的另一端与所述凸字形嵌入部10相连。所述伸缩导向杆12的驱动方式为机械传动、液压传动或气压传动，但不仅限于此。

所述凸字形嵌入部10包括滚珠11和与滚珠匹配的球槽。

实施例5、

如实施例1所述的一种条形半导体激光器端面镀膜夹具，其区别在于，所述巴条镀膜夹具1和辅助装条工具2之间通过第二螺栓杆18固定连接。在所述U形底框底部的两端分别设置有两个定位孔，在所述上横框上设置有一个定位孔，通过第二螺栓杆和所述定位孔配合实现巴条镀膜夹具和辅助装条工具的连接。

实施例6、

如实施例2所述的一种条形半导体激光器端面镀膜夹具，其区别在于，在所述辅助装条工具5的上表面设置有巴条支撑轨20和限位孔21；所述滑动部5的背面设置有与所述巴条支撑轨20相配合的凹槽14；所述限位部件为第一螺栓杆17，在所述滑动部5上贯穿设置有固定孔15，所述滑动部5通过第一螺栓杆17穿过固定孔15并插入限位孔21与所述辅助装条工具2连接。

实施例7、

如实施例1-6所述条形半导体激光器端面镀膜夹具的应用方法，包括步骤如下：

(1)装配夹具：利用所述第二螺栓杆18将所述巴条镀膜夹具1和辅助装条工具2进行固定连接；

(2)装条前：根据所需摆放巴条数量，上移滑动部，预调整所述上巴条夹持端6和下巴条夹持端7之间的间隙，并利用所述第一螺栓杆17穿过所述固定孔15后插入限位孔21，从而保持所述间隙尺寸；

(3)装条：将所述巴条放入所述的间隙中，然后再抽出所述的第一螺栓杆17，下移滑动部5，将所述巴条夹紧；

(4)按照现有技术对所述巴条端面进行镀膜；

(5)镀膜结束后：上移滑动部5，扩张上巴条夹持端6和下巴条夹持端7之间的间隙，将端面镀膜后的巴条取下。

实施例8、

如实施例7所述的条形半导体激光器端面镀膜夹具的应用方法，其区别在于，当需要对不同长度及不同宽度的巴条夹持时，则在步骤(1)前，更换所述上巴条夹持端和下巴条夹持端。

实施例9、

如实施例7所述的条形半导体激光器端面镀膜夹具的应用方法，其区别在于，所述步骤(3)中将所述巴条夹紧时，是利用伸缩导向杆产生的压力驱动所述滑动部滑向U型底框，使上巴条夹持端和下巴条夹持端加紧巴条。

Claims (10)

1.一种条形半导体激光器端面镀膜夹具，其特征在于，所述夹具包括巴条镀膜夹具和辅助装条工具，所述巴条镀膜夹具包括滑动部和组合框，所述组合框包括U形底框和上横框，在所述U形底框的两侧柱内分别设置有滑道，所述滑动部的两端分别为凸字形嵌入部，所述滑道与所述凸字形嵌入部相配合。

2.根据权利要求1所述的一种条形半导体激光器端面镀膜夹具，其特征在于，在所述滑动部上安装有可拆卸的上巴条夹持端，在所述U形底框的底部上安装有可拆卸的下巴条夹持端，所述上巴条夹持端和下巴条夹持端相对设置。

3.根据权利要求1所述的一种条形半导体激光器端面镀膜夹具，其特征在于，所述滑动部通过限位部件与辅助装条工具连接。

4.根据权利要求1所述的一种条形半导体激光器端面镀膜夹具，其特征在于，所述组合框整体为矩形，所述上横框嵌入设置在所述U形底框的开口端。

5.根据权利要求1所述的一种条形半导体激光器端面镀膜夹具，其特征在于，在所述滑道内设置有伸缩导向杆，所述伸缩导向杆的一端与上横框相连，所述伸缩导向杆的另一端与所述凸字形嵌入部相连。

6.根据权利要求1所述的一种条形半导体激光器端面镀膜夹具，其特征在于，所述凸字形嵌入部包括滚珠和与滚珠匹配的球槽。

7.根据权利要求1所述的一种条形半导体激光器端面镀膜夹具，其特征在于，所述巴条镀膜夹具和辅助装条工具之间通过第二螺栓杆固定连接。

8.根据权利要求3所述的一种条形半导体激光器端面镀膜夹具，其特征在于，在所述辅助装条工具的上表面设置有巴条支撑轨和限位孔；所述滑动部的背面设置有与所述巴条支撑轨相配合的凹槽；所述限位部件为第一螺栓杆，在所述滑动部上贯穿设置有固定孔，所述滑动部通过第一螺栓杆穿过固定孔并插入限位孔与所述辅助装条工具连接。

9.如权利要求1-8任意一项所述条形半导体激光器端面镀膜夹具的应用方法，其特征在于，该方法包括步骤如下：

（1）装配夹具：利用所述第二螺栓杆将所述巴条镀膜夹具和辅助装条工具进行固定连接；

（2）装条前：根据所需摆放巴条数量，上移滑动部，预调整所述上巴条夹持端和下巴条夹持端之间的间隙，并利用所述第一螺栓杆穿过所述固定孔后插入限位孔，从而保持所述间隙尺寸；

（3）装条：将所述巴条放入所述的间隙中，然后再抽出所述的第一螺栓杆，下移滑动部，将所述巴条夹紧；

（4）按照现有技术对所述巴条端面进行镀膜；

（5）镀膜结束后：上移滑动部，扩张上巴条夹持端和下巴条夹持端之间的间隙，将端面镀膜后的巴条取下。

10.如权利要求9所述条形半导体激光器端面镀膜夹具的应用方法，其特征在于，当需要对不同长度及不同宽度的巴条夹持时，则在步骤（1）前，更换所述上巴条夹持端和下巴条夹持端；所述步骤（3）中将所述巴条夹紧时，是利用伸缩导向杆产生的压力驱动所述滑动部滑向U型底框，使上巴条夹持端和下巴条夹持端加紧巴条。