CN106374333B - 一种二极管泵浦激光模块封装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种二极管泵浦激光模块封装方法，所述的封装方法将N个三棱柱组成正N边形装置实体，通过拉紧装置实体中上下对称的锥形的上压块和下压块，装置实体向外均匀扩展，压紧了装置实体外对应的N个二极管模块，在N个二极管模块交界的位置处添加焊料并在高温炉中融化焊料，常温冷却后，拆除装置模块，得到二极管泵浦激光模块。本发明的二极管泵浦激光模块封装方法改善了冷却器上二极管模块的分布均匀性，提高了晶体棒的泵浦性能，封装步骤简单高效，提升了二极管模块的安全性，实现了较小规格的二极管泵浦激光模块封装。
Description
技术领域
本发明属于半导体激光技术领域，具体涉及一种二极管泵浦激光模块封装方法。
背景技术
环形泵浦模块是二极管泵浦固体激光系统中至关重要的组成部分。在环形泵浦模块中，二极管模块绕晶体棒（激光增益介质）圆周分布的均匀性直接关系到其泵浦性能。而晶体棒与冷却器能够通过机械加工保证同轴，因此冷却器正内切面上二极管模块封装的均匀性直接影响模块的泵浦性能。前期二极管模块完全靠手工封装，主要存在如下几个问题：
（1）二极管模块中热沉及陶瓷片固定不牢固、焊料填充困难；
（2）焊接后焊料与冷却器无法分离；
（3）没有二极管模块防护措施，二极管模块易被碰伤；
（4）操作不方便，封装效率低；
（5）冷却器上每个二极管模块受力不均匀，使其分布均匀性无法保证；
（6）对于较小规格的泵浦模块无法手工封装。
当前亟需一种泵浦用二极管模块与环形泵浦模块冷却器（以下简称冷却器）的封装方法。
发明内容
本发明所要解决的一个技术问题是一种二极管泵浦激光模块封装方法。
本发明的二极管泵浦激光模块封装方法中使用的封装装置包括安装基座、冷却器、下压块、装置实体、O型圈、硅橡胶垫、上压块和长螺钉、二极管模块；
所述的冷却器放置在安装基座的上表面；
所述的装置实体为由N个相同的三棱柱组成的正N边形体，冷却器内腔为与装置实体配装的正N边形腔体，安装基座内有与装置实体配装的正N边形槽，正N边形腔体、正N边形槽和正N边形体的中心轴重合，正N边形腔体与正N边形体有均匀的缝隙L1，正N边形槽与正N边形体之间有均匀的缝隙L2，L1＞L2；正N边形槽内有正N边形凸台，正N边形凸台的高度大于正N边形槽的高度，正N边形凸台向上插入正N边形腔体与正N边形体间的缝隙L1；N≥5；
所述的装置实体的内腔为上下对称的上锥形腔和下锥形腔，上压块为与上锥形腔配装的锥形块，下压块为与下锥形腔配装的锥形块，上压块和下压块之间贯穿有竖直的长螺钉，拧紧长螺钉，上压块和下压块相向靠近；
所述的下压块的下端为圆柱体，安装基座底部有与正N边形槽贯通的定位孔，下压块的圆柱体与定位孔配装，下压块的圆柱体沉入定位孔后，装置实体的下表面与正N边形凸台的上表面的边缘接触；
所述的装置实体的外表面的上下对称面缠绕O型圈，装置实体的每个三棱柱的外表面的水平和竖直方向对称分布厚度相同的硅橡胶垫，每个三棱柱的外表面的竖直对称中心留有缝隙；
所述的封装方法包括以下步骤：
a. 将冷却器安装在安装基座的上表面；
b. 用 O型圈将装置实体捆成一个正N边形体；
c. 将上压块和下压块安装在装置实体的内腔中，再通过拧紧长螺钉，将装置实体、上压块和下压块固定成一个装置模块；
d. 将装置模块竖直穿入冷却器和安装基座，下压块下端的圆柱体与安装基座底部的定位孔配装定位；
e. 将N个二极管模块分别放置在对应的正N边形凸台的上表面；
f. 继续拧紧长螺钉，上压块和下压块相向靠近，将组成装置实体的N个相同的三棱柱向外推挤，直至每个三棱柱对应压紧相应的二极管模块，形成一个二极管组件；
g. 在N个二极管模块交界的位置处添加焊料；
h. 将二极管组件放入高温炉，升高高温炉炉温，直至焊料融化；
i. 取出二极管组件，常温冷却后，拆除装置模块，得到二极管泵浦激光模块。
所述的安装基座的材料为无氧铜。
所述的装置实体的每个三棱柱外表面的竖直对称中心刻有竖直方向的线型槽。
所述的缝隙L1和缝隙L2，满足2 mm≤L1- L2≤3mm。
本发明的二极管泵浦激光模块封装方法改善了冷却器上二极管模块的分布均匀性，提高了晶体棒的泵浦性能，封装步骤简单高效，提升了二极管模块的安全性，实现了较小规格的二极管泵浦激光模块封装。本发明的二极管泵浦激光模块封装方法适合在半导体激光模块制作过程中使用。
附图说明
图1为本发明的二极管泵浦激光模块封装方法中的封装装置主视图；
图2为本发明的二极管泵浦激光模块封装方法中的封装装置俯视图；
图中，1.安装基座 2.冷却器 3.下压块 4.装置实体 5.O型圈 6.硅橡胶垫 7.上压块 8.长螺钉 9.二极管模块。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明。
以下实施例仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制。有关技术领域的人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化、替换和变型，因此同等的技术方案也属于本发明的范畴。
如图1、2所示，本发明的二极管泵浦激光模块封装方法中使用的封装装置包括安装基座1、冷却器2、下压块3、装置实体4、O型圈5、硅橡胶垫6、上压块7和长螺钉8、二极管模块9；
所述的冷却器2放置在安装基座1的上表面；
所述的装置实体4为由N个相同的三棱柱组成的正N边形体，冷却器2内腔为与装置实体4配装的正N边形腔体，安装基座1内有与装置实体4配装的正N边形槽，正N边形腔体、正N边形槽和正N边形体的中心轴重合，正N边形腔体与正N边形体有均匀的缝隙L1，正N边形槽与正N边形体之间有均匀的缝隙L2，L1＞L2；正N边形槽内有正N边形凸台，正N边形凸台的高度大于正N边形槽的高度，正N边形凸台向上插入正N边形腔体与正N边形体间的缝隙L1；N≥5；
所述的装置实体4的内腔为上下对称的上锥形腔和下锥形腔，上压块7为与上锥形腔配装的锥形块，下压块3为与下锥形腔配装的锥形块，上压块7和下压块3之间贯穿有竖直的长螺钉8，拧紧长螺钉8，上压块7和下压块3相向靠近；
所述的下压块3的下端为圆柱体，安装基座1底部有与正N边形槽贯通的定位孔，下压块3的圆柱体与定位孔配装，下压块3的圆柱体沉入定位孔后，装置实体4的下表面与正N边形凸台的上表面的边缘接触；
所述的装置实体4的外表面的上下对称面缠绕O型圈5，装置实体4的每个三棱柱的外表面的水平和竖直方向对称分布厚度相同的硅橡胶垫6，每个三棱柱的外表面的竖直对称中心留有缝隙；
所述的封装方法包括以下步骤：
a. 将冷却器2安装在安装基座1的上表面；
b. 用 O型圈5将装置实体4捆成一个正N边形体；
c. 将上压块7和下压块3安装在装置实体4的内腔中，再通过拧紧长螺钉8，将装置实体4、上压块7和下压块3固定成一个装置模块；
d. 将装置模块竖直穿入冷却器2和安装基座1，下压块3下端的圆柱体与安装基座1底部的定位孔配装定位；
e. 将N个二极管模块9分别放置在对应的正N边形凸台的上表面；
f. 继续拧紧长螺钉8，上压块7和下压块3相向靠近，将组成装置实体4的N个相同的三棱柱向外推挤，直至每个三棱柱对应压紧相应的二极管模块9，形成一个二极管组件；
g. 在N个二极管模块9交界的位置处添加焊料；
h. 将二极管组件放入高温炉，升高高温炉炉温，直至焊料融化；
i. 取出二极管组件，常温冷却后，拆除装置模块，得到二极管泵浦激光模块。
所述的安装基座1的材料为无氧铜。
所述的装置实体4的每个三棱柱外表面的竖直对称中心刻有竖直方向的线型槽。
所述的缝隙L1和缝隙L2，满足2 mm≤L1- L2≤3mm。
实施例1
1a. 将冷却器2安装在安装基座1的上表面；
1b. 用 O型圈5将装置实体4捆成一个正五边形体，N=5；
1c. 将上压块7和下压块3安装在装置实体4的内腔中，再通过拧紧长螺钉8，将装置实体4、上压块7和下压块3固定成一个装置模块；
1d. 将装置模块竖直穿入冷却器2和安装基座1，下压块3下端的圆柱体与安装基座1底部的定位孔配装定位，缝隙L1和缝隙L2，满足L1-L2=2mm；
1e. 将5个二极管模块9分别放置在对应的正五边形凸台的上表面；
1f. 继续拧紧长螺钉8，上压块7和下压块3相向靠近，将组成装置实体4的5个相同的三棱柱向外推挤，直至每个三棱柱对应压紧相应的二极管模块9，形成一个二极管组件；
1g. 在5个二极管模块9交界的位置处添加焊料，焊料为铟；
1h. 将二极管组件放入高温炉，升高高温炉炉温，直至铟融化；
1i. 取出二极管组件，常温冷却后，拆除装置模块，得到五边形二极管泵浦激光模块。
实施例2
实施例2与实施例1的实施方式基本相同，主要区别在于N=7，L1-L2=2.5mm，得到七边形二极管泵浦激光模块。
实施例3
实施例3与实施例1的实施方式基本相同，主要区别在于N=9，L1-L2=3mm，得到九边形二极管泵浦激光模块。
实施例4
实施例4与实施例1的实施方式基本相同，主要区别在于N=11，L1-L2=3mm，得到十一边形二极管泵浦激光模块。
Claims (4)
1.一种二极管泵浦激光模块封装方法，其特征在于：
所述的封装方法中使用的封装装置包括安装基座（1）、冷却器（2）、下压块（3）、装置实体（4）、O型圈（5）、硅橡胶垫（6）、上压块（7）和长螺钉（8）、二极管模块（9）；
所述的冷却器（2）放置在安装基座（1）的上表面；
所述的装置实体（4）为由N个相同的三棱柱组成的正N边形体，冷却器（2）内腔为与装置实体（4）配装的正N边形腔体，安装基座（1）内有与装置实体（4）配装的正N边形槽，正N边形腔体、正N边形槽和正N边形体的中心轴重合，正N边形腔体与正N边形体有均匀的缝隙L1，正N边形槽与正N边形体之间有均匀的缝隙L2，L1＞L2；正N边形槽内有正N边形凸台，正N边形凸台的高度大于正N边形槽的高度，正N边形凸台向上插入正N边形腔体与正N边形体间的缝隙L1；N≥5；
所述的装置实体（4）的内腔为上下对称的上锥形腔和下锥形腔，上压块（7）为与上锥形腔配装的锥形块，下压块（3）为与下锥形腔配装的锥形块，上压块（7）和下压块（3）之间贯穿有竖直的长螺钉（8），拧紧长螺钉（8），上压块（7）和下压块（3）相向靠近；
所述的下压块（3）的下端为圆柱体，安装基座（1）底部有与正N边形槽贯通的定位孔，下压块（3）的圆柱体与定位孔配装，下压块（3）的圆柱体沉入定位孔后，装置实体（4）的下表面与正N边形凸台的上表面的边缘接触；
所述的装置实体（4）的外表面的上下对称面缠绕O型圈（5），装置实体（4）的每个三棱柱的外表面的水平和竖直方向对称分布厚度相同的硅橡胶垫（6），每个三棱柱的外表面的竖直对称中心留有缝隙；
所述的封装方法包括以下步骤：
a. 将冷却器（2）安装在安装基座（1）的上表面；
b. 用 O型圈（5）将装置实体（4）捆成一个正N边形体；
c. 将上压块（7）和下压块（3）安装在装置实体（4）的内腔中，再通过拧紧长螺钉（8），将装置实体（4）、上压块（7）和下压块（3）固定成一个装置模块；
d. 将装置模块竖直穿入冷却器（2）和安装基座（1），下压块（3）下端的圆柱体与安装基座（1）底部的定位孔配装定位；
e. 将N个二极管模块（9）分别放置在对应的正N边形凸台的上表面；
f. 继续拧紧长螺钉（8），上压块（7）和下压块（3）相向靠近，将组成装置实体（4）的N个相同的三棱柱向外推挤，直至每个三棱柱对应压紧相应的二极管模块（9），形成一个二极管组件；
g. 在N个二极管模块（9）交界的位置处添加焊料；
h. 将二极管组件放入高温炉，升高高温炉炉温，直至焊料融化；
i. 取出二极管组件，常温冷却后，拆除装置模块，得到二极管泵浦激光模块。
2.根据权利要求1所述的二极管泵浦激光模块封装方法，其特征在于：所述的安装基座（1）的材料为无氧铜。
3.根据权利要求1所述的二极管泵浦激光模块封装方法，其特征在于：所述的装置实体（4）的每个三棱柱外表面的竖直对称中心刻有竖直方向的线型槽。
4.根据权利要求1所述的二极管泵浦激光模块封装方法，其特征在于：所述的正N边形腔体与正N边形体之间的均匀缝隙L1和缝隙L2的差值范围，满足2 mm≤L1- L2≤3mm。
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