CN106826050A - 一种封焊用夹具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种封焊用夹具，包括夹具本体，夹具本体上开设有一阶梯通孔，阶梯通孔具有大直径段和小直径段，大直径段形成用于套装在封焊电极上的套装槽，小直径段内设有用于嵌套定位其中一待封焊工件的嵌置环，嵌置环的其中一端口与阶梯通孔的阶梯面平齐；夹具本体上设有调节机构，用于调节嵌置环中心轴与封焊电极中心轴之间的相对位置关系。本夹具可套装在封焊电极上，通过调节机构调节嵌置环中心轴与封焊电极中心轴之间的相对位置关系，实现两待封焊工件之间的相对位置关系调节，能够解决光器件封焊操作中所出现的速度较慢、效率较低的问题，可满足特殊结构的高速光电器件的封焊要求。

Description

一种封焊用夹具

技术领域

本发明属于光通信工装夹具领域，具体涉及一种封焊用夹具，可用于带透镜的TO帽与安装有半导体激光芯片的底座之间的封焊。

背景技术

现有的光器件基本上均设计为光学中心轴和物理中心轴为同一位置，但考虑部分高速光器件在设计上光学中心轴与物理中心轴不在同一位置上，该方案的器件封装就存在一定的困难，对器件性能上的影响主要包括：

(1)光路设计上耦合效率有所下降；

(2)器件结构上不同轴程度放大导致焊接困难；

(3)结构的不对称导致光性能的不稳定。

目前解决这种问题的方法主要是通过点燃激光器，在封焊中调整光学系统(TO透镜帽)找到最佳位置进行封焊，该方法可以很好的规避不同轴问题，但设备昂贵且因需要点燃激光器并找最佳位置所以加工速度比较慢。

发明内容

本发明实施例涉及一种封焊用夹具，至少可解决现有技术的部分缺陷。

本发明实施例涉及一种封焊用夹具，包括夹具本体，所述夹具本体上开设有一阶梯通孔，所述阶梯通孔具有大直径段和小直径段，其中，所述大直径段形成用于套装在封焊电极上的套装槽，所述小直径段内设有用于嵌套定位其中一待封焊工件的嵌置环，所述嵌置环的其中一端口与所述阶梯通孔的阶梯面平齐；所述夹具本体上设有调节机构，用于调节所述嵌置环中心轴与所述封焊电极中心轴之间的相对位置关系。

作为实施例之一，所述大直径段的直径设计为使所述套装槽的侧壁与所述封焊电极间隙配合，所述嵌置环嵌装固定于所述小直径段内；所述调节机构包括两对第一调节螺杆，两对所述第一调节螺杆均穿设于所述套装槽的侧壁上，每对所述第一调节螺杆沿所述套装槽的径向对置，且两对所述第一调节螺杆所对应的所述套装槽的径向互相垂直。

作为实施例之一，所述大直径段的直径大于所述封焊电极的直径，所述嵌置环嵌装固定于所述小直径段内；于所述套装槽内设有一压紧环及一用于罩设于所述封焊电极上的电极罩，所述电极罩的罩口方向与所述套装槽的槽口方向相同，所述电极罩的内壁直径与所述封焊电极的直径相同；所述电极罩的外壁呈台阶环状，所述压紧环压合于所述电极罩外壁的台阶面上，使所述电极罩的罩底紧靠在所述套装槽的槽底上，于所述电极罩的罩底开设通孔与所述嵌置环内腔导通，所述压紧环与所述电极罩外壁间隙配合。

作为实施例之一，所述调节机构包括两对第二调节螺杆，两对所述第二调节螺杆均穿设于所述套装槽的槽壁上，每对所述第二调节螺杆沿所述电极罩的径向对置，且两对所述第二调节螺杆所对应的所述电极罩的径向互相垂直。

作为实施例之一，沿所述电极罩的径向在其外壁上开设有4个凹槽，4个所述凹槽与两对所述第二调节螺杆一一对应设置，各所述凹槽的槽底均设计为可与所述第二调节螺杆的端头成面接触。

作为实施例之一，所述夹具本体包括环状的观测部，所述观测部由耐高温的透明玻璃制成，所述观测部与所述嵌置环同轴设置，且自所述套装槽的槽底延伸至所述夹具本体的远离所述套装槽槽口的一端；以所述电极罩中轴线相对于所述嵌置环中轴线的最大设计偏移距离为d，所述电极罩的罩底外壁半径为r，所述观测部的外环半径不小于d+r，所述观测部的内环半径不大于r-d。

作为实施例之一，于所述观测部的靠近所述套装槽的一端刻设有呈网格状的刻度线组，所述刻度线组包括多条X向刻度线和多条Y向刻度线，各所述X向刻度线均平行于其中一对所述第二调节螺杆所对应的所述电极罩的径向，各所述Y向刻度线均平行于另一对所述第二调节螺杆所对应的所述电极罩的径向。

作为实施例之一，所述大直径段的直径与所述封焊电极的直径相同，所述嵌置环与所述小直径段孔壁间隙配合，且所述嵌置环的轴向高度与所述小直径段的孔深相同；所述夹具本体的远离所述套装槽槽口的一端可拆卸固连有限位板，所述限位板呈环状且与所述阶梯通孔同轴设置，所述限位板的内环直径大于所述嵌置环的内环直径且小于所述嵌置环的外环直径，所述限位板将所述嵌置环沿其轴向压紧在所述小直径段内。

作为实施例之一，所述调节机构包括两对第三调节螺杆，两对所述第三调节螺杆均穿设于所述小直径段的孔壁上，每对所述第三调节螺杆沿所述嵌置环的径向对置，且两对所述第三调节螺杆所对应的所述嵌置环的径向互相垂直。

作为实施例之一，于所述限位板的内环板面上开设有多个喷气孔，于所述限位板内形成有向各所述喷气孔供应保护气体的供气流道。

本发明实施例至少具有如下有益效果：本实施例提供的夹具可套装在封焊电极上，通过调节机构调节嵌置环中心轴与封焊电极中心轴之间的相对位置关系，实现两待封焊工件之间的相对位置关系调节，能够解决光器件封焊操作中所出现的速度较慢、效率较低的问题，可满足特殊结构的高速光电器件的封焊要求。本夹具结构简单，成本低廉，操作方便，适于推广。

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，下面将对实施例或现有技术描述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它的附图。

图1为本发明实施例一提供的封焊用夹具的结构示意图；

图2为本发明实施例二提供的封焊用夹具的结构示意图；

图3为本发明实施例三提供的封焊用夹具的结构示意图。

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在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

如图1，本发明实施例提供一种封焊用夹具，包括夹具本体11，所述夹具本体11上开设有一阶梯通孔，所述阶梯通孔具有大直径段和小直径段，其中，所述大直径段形成用于套装在封焊电极上的套装槽111，所述小直径段内设有用于嵌套定位其中一待封焊工件的嵌置环12，所述嵌置环12的其中一端口与所述阶梯通孔的阶梯面平齐；所述夹具本体11上设有调节机构，用于调节所述嵌置环12中心轴与所述封焊电极中心轴之间的相对位置关系。上述夹具本体11一般采用规则的外观形状结构，如采用圆柱体结构或长方体结构等；以圆柱体结构为例，上述阶梯通孔沿该圆柱体结构的轴向开设，优选为同轴开设。其中，套装槽111的槽壁为大直径段的孔壁，套装槽111的槽底面为上述阶梯通孔的阶梯面。

本实施例中，所述大直径段的直径设计为使所述套装槽111的侧壁与所述封焊电极间隙配合，所述嵌置环12嵌装固定于所述小直径段内；所述调节机构包括两对第一调节螺杆13，两对所述第一调节螺杆13均穿设于所述套装槽111的侧壁上，每对所述第一调节螺杆13沿所述套装槽111的径向对置，且两对所述第一调节螺杆13所对应的所述套装槽111的径向互相垂直。

上述嵌置环12优选为采用陶瓷环，以提高其耐磨性；可选用相同外径、不同内径的各种陶瓷环以适配不同的待封焊工件(本实施例中，对应为安装有半导体激光芯片的底座)。上述嵌置环12的轴向高度优选为与小直径段孔深相同，从而嵌置环12上下两端面分别与小直径段的两端口平齐；若采用陶瓷环，其与夹具本体11之间可采用粘结固定的方式连接，如采用353ND胶进行粘接。上述各第一调节螺杆13可均采用常规平头螺杆。

以带透镜的TO帽与安装有半导体激光芯片的底座的封装操作为例说明本夹具的使用方法：

将上述套装槽111(大直径段孔)套装于封焊电极上，并通过上述两对第一调节螺杆13将夹具本体11与封焊电极固定在一起；带透镜的TO帽放入封焊电极顶部的安置槽内，安装有半导体激光芯片的底座则嵌置于上述嵌置环12内，TO帽的端面及该底座的平台端面均与阶梯通孔的阶梯面平齐，也即TO帽与该底座的平台扣接，以保证二者能够封焊在一起。根据产品设计的TO帽的中轴线与底座平台的中轴线之间的相对偏移量，通过两对第一调节螺杆13调节夹具本体11与封焊电极之间的相对位置关系，使得TO帽在底座平台上滑动，从而调节TO帽与底座之间的相对位置关系，也即实现了半导体出光输出光路的调整，保证光的输出达到设计要求。

实施例二

如图2，本发明实施例提供一种封焊用夹具，包括夹具本体21，所述夹具本体21上开设有一阶梯通孔，所述阶梯通孔具有大直径段和小直径段，其中，所述大直径段形成用于套装在封焊电极上的套装槽211，所述小直径段内设有用于嵌套定位其中一待封焊工件的嵌置环24，所述嵌置环24的其中一端口与所述阶梯通孔的阶梯面平齐；所述夹具本体21上设有调节机构，用于调节所述嵌置环24中心轴与所述封焊电极中心轴之间的相对位置关系。上述夹具本体21一般采用规则的外观形状结构，如采用圆柱体结构或长方体结构等；以圆柱体结构为例，上述阶梯通孔沿该圆柱体结构的轴向开设，优选为同轴开设。其中，套装槽211的槽壁为大直径段的孔壁，套装槽211的槽底面为上述阶梯通孔的阶梯面。

本实施例中，如图2，所述大直径段的直径大于所述封焊电极的直径，所述嵌置环24嵌装固定于所述小直径段内；于所述套装槽211内设有一压紧环25及一用于罩设于所述封焊电极上的电极罩22，所述电极罩22的罩口方向与所述套装槽211的槽口方向相同，所述电极罩22的内壁直径与所述封焊电极的直径相同；所述电极罩22的外壁呈台阶环状，所述压紧环25压合于所述电极罩22外壁的台阶面上，使所述电极罩22的罩底紧靠在所述套装槽211的槽底上，于所述电极罩22的罩底开设通孔与所述嵌置环24内腔导通，所述压紧环25与所述电极罩22外壁间隙配合。其中，上述电极罩22主体为两端开口的圆柱体形状，其中一端压合在套装槽211的槽底上，也即压合在阶梯通孔的阶梯面上，从而保证封焊电极的顶端面与阶梯通孔的阶梯面平齐，其另一端开口用于套入封焊电极；在其压合在套装槽211槽底的一端外壁上设置沿其径向向外凸出的承压环(优选为一体成型)，该承压环与圆柱体形状的主体外壁即构成上述的台阶环状结构。上述压紧环25优选为可拆卸固定于套装槽211内，如通过设置于阶梯通孔的阶梯面上的安装支架固定在套装槽211的槽底上，该安装支架可通过螺栓连接的方式可拆卸固定在上述阶梯面上；上述压紧环25可拆卸安装，从而便于电极罩22的更换维护等，从而使得本夹具适用于不同尺寸的封焊电极。

进一步地，所述调节机构包括两对第二调节螺杆23，两对所述第二调节螺杆23均穿设于所述套装槽211的槽壁上，每对所述第二调节螺杆23沿所述电极罩22的径向对置，且两对所述第二调节螺杆23所对应的所述电极罩22的径向互相垂直。

通过设置电极罩22，各第二调节螺杆23不与封焊电极直接接触，从而避免对封焊电极造成损伤，保证设备安全。通过上述两对第二调节螺杆23，使得电极罩22在阶梯通孔的阶梯面上滑动，调节电极罩22在套装槽211内的位置，从而调节夹具本体21与封焊电极之间的相对位置关系，实现TO帽与底座之间的相对位置关系调节，也即实现了半导体出光输出光路的调整，保证光的输出达到设计要求。

进一步地，沿所述电极罩22的径向在其外壁上开设有4个凹槽，4个所述凹槽与两对所述第二调节螺杆23一一对应设置，各所述凹槽的槽底均设计为可与所述第二调节螺杆23的端头成面接触。上述4个凹槽对应为盲孔结构，优选为采用与第二调节螺杆23的直径相同的圆柱形盲孔，对于采用平头螺杆的第二调节螺杆23，上述凹槽的槽底即为平面结构；通过设置上述凹槽，可增大各第二调节螺杆23与电极罩22的接触面积，在调节操作完成后，可保证夹具本体21与封焊电极的固定连接结构稳定。

进一步地，如图2，所述夹具本体21包括环状的观测部212，所述观测部212由耐高温的透明玻璃制成，所述观测部212与所述嵌置环24同轴设置，且自所述套装槽211的槽底延伸至所述夹具本体21的远离所述套装槽211槽口的一端；以所述电极罩22中轴线相对于所述嵌置环24中轴线的最大设计偏移距离为d，所述电极罩22的罩底外壁半径为r，所述观测部212的外环半径不小于d+r，所述观测部212的内环半径不大于r-d。通过设置上述观测部212，可直观地观察电极罩22在套装槽211内的位置，为两对第二调节螺杆23的调节方向及调节量提供依据，一定程度上提高调节操作的效率。

进一步地优选地，于所述观测部212的靠近所述套装槽211的一端刻设有呈网格状的刻度线组，所述刻度线组包括多条X向刻度线和多条Y向刻度线，各所述X向刻度线均平行于其中一对所述第二调节螺杆23所对应的所述电极罩22的径向，各所述Y向刻度线均平行于另一对所述第二调节螺杆23所对应的所述电极罩22的径向。其中，沿整个观测部212的环形区域内均刻设有上述X向刻度线和Y向刻度线，以保证电极罩22相对于套装槽211中轴线不管偏向哪个方向，均可通过上述刻度线组直观地获知其相对于套装槽211中轴线的偏移量，提高调节操作的效率。

本实施例中，上述嵌置环24的结构与实施例一中的嵌置环结构相同，此处不再赘述。

实施例三

如图3，本发明实施例提供一种封焊用夹具，包括夹具本体31，所述夹具本体31上开设有一阶梯通孔，所述阶梯通孔具有大直径段和小直径段，其中，所述大直径段形成用于套装在封焊电极上的套装槽311，所述小直径段内设有用于嵌套定位其中一待封焊工件的嵌置环32，所述嵌置环32的其中一端口与所述阶梯通孔的阶梯面平齐；所述夹具本体31上设有调节机构，用于调节所述嵌置环32中心轴与所述封焊电极中心轴之间的相对位置关系。上述夹具本体31一般采用规则的外观形状结构，如采用圆柱体结构或长方体结构等；以圆柱体结构为例，上述阶梯通孔沿该圆柱体结构的轴向开设，优选为同轴开设。其中，套装槽311的槽壁为大直径段的孔壁，套装槽311的槽底面为上述阶梯通孔的阶梯面。

本实施例中，如图3，所述大直径段的直径与所述封焊电极的直径相同，所述嵌置环32与所述小直径段孔壁间隙配合，且所述嵌置环32的轴向高度与所述小直径段的孔深相同；所述夹具本体31的远离所述套装槽311槽口的一端可拆卸固连有限位板34，所述限位板34呈环状且与所述阶梯通孔同轴设置，所述限位板34的内环直径大于所述嵌置环32的内环直径且小于所述嵌置环32的外环直径，所述限位板34将所述嵌置环32沿其轴向压紧在所述小直径段内。

相应地，所述调节机构包括两对第三调节螺杆33，两对所述第三调节螺杆33均穿设于所述小直径段的孔壁上，每对所述第三调节螺杆33沿所述嵌置环32的径向对置，且两对所述第三调节螺杆33所对应的所述嵌置环32的径向互相垂直。

通过上述两对第三调节螺杆33，使得嵌置环32在小直径段孔内滑动，调节嵌置环32与封焊电极之间的相对位置关系，实现TO帽与底座之间的相对位置关系调节，也即实现了半导体出光输出光路的调整，保证光的输出达到设计要求。

作为本实施例的优选结构，于所述限位板34的内环板面上开设有多个喷气孔，于所述限位板34内形成有向各所述喷气孔供应保护气体的供气流道。通过外接保护气体源，向上述供气流道供应保护气体，并从各喷气孔中喷出，使得封焊过程可在保护氛围下进行，防止封焊工作时光器件管体氧化；通过上述保护气体喷吹结构，可替代现有的封焊操作中氮气密封舱等保护设备，节约设备成本，提高工作效率，可节约保护气体使用量。上述保护气体优选为采用氮气。进一步地，各喷气孔优选为在限位板34内环板面上环形布置，各喷气孔的喷吹方向可沿限位板34的径向设置，本实施例中，各喷气孔的喷吹方向优选为与限位板34的径向成一定夹角向远离嵌置环32的一侧喷吹，且优选为各喷气孔的喷吹方向汇集于一点，该点位于限位板34的中轴线上，通过上述结构，可喷吹形成一圆锥状的气流，将小直径段孔与外界空气隔开，且在该圆锥状气流的内部形成负压区，保证封焊过程在一相对为真空环境下进行，在保护光器件的同时，提高封焊质量。

实施例四

本实施例提供一种封焊用夹具，其结合实施例一与实施例三的夹具的调节方式，即阶梯通孔中，大直径段孔壁与封焊电极之间的相对位置关系可调，且小直径段孔壁与嵌置环之间的相对位置可调，通过两种调节方式相结合，实现两待封焊工件之间相对位置关系的调节，可进一步改善调节效率。其具体结构此处不再赘述。

实施例五

本实施例提供一种封焊用夹具，其结合实施例二与实施例三的夹具的调节方式，即阶梯通孔中，大直径段孔内设置电极罩，且电极罩与大直径段孔壁之间的相对位置关系可调，且小直径段孔壁与嵌置环之间的相对位置可调，通过两种调节方式相结合，实现两待封焊工件之间相对位置关系的调节，可进一步改善调节效率。其具体结构此处不再赘述。

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 (10)

1.一种封焊用夹具，其特征在于：包括夹具本体，所述夹具本体上开设有一阶梯通孔，所述阶梯通孔具有大直径段和小直径段，其中，所述大直径段形成用于套装在封焊电极上的套装槽，所述小直径段内设有用于嵌套定位其中一待封焊工件的嵌置环，所述嵌置环的其中一端口与所述阶梯通孔的阶梯面平齐；

所述夹具本体上设有调节机构，用于调节所述嵌置环中心轴与所述封焊电极中心轴之间的相对位置关系。

2.如权利要求1所述的封焊用夹具，其特征在于：所述大直径段的直径设计为使所述套装槽的侧壁与所述封焊电极间隙配合，所述嵌置环嵌装固定于所述小直径段内；

所述调节机构包括两对第一调节螺杆，两对所述第一调节螺杆均穿设于所述套装槽的侧壁上，每对所述第一调节螺杆沿所述套装槽的径向对置，且两对所述第一调节螺杆所对应的所述套装槽的径向互相垂直。

3.如权利要求1所述的封焊用夹具，其特征在于：所述大直径段的直径大于所述封焊电极的直径，所述嵌置环嵌装固定于所述小直径段内；

于所述套装槽内设有一压紧环及一用于罩设于所述封焊电极上的电极罩，所述电极罩的罩口方向与所述套装槽的槽口方向相同，所述电极罩的内壁直径与所述封焊电极的直径相同；

所述电极罩的外壁呈台阶环状，所述压紧环压合于所述电极罩外壁的台阶面上，使所述电极罩的罩底紧靠在所述套装槽的槽底上，于所述电极罩的罩底开设通孔与所述嵌置环内腔导通，所述压紧环与所述电极罩外壁间隙配合。

4.如权利要求3所述的封焊用夹具，其特征在于：所述调节机构包括两对第二调节螺杆，两对所述第二调节螺杆均穿设于所述套装槽的槽壁上，每对所述第二调节螺杆沿所述电极罩的径向对置，且两对所述第二调节螺杆所对应的所述电极罩的径向互相垂直。

5.如权利要求4所述的封焊用夹具，其特征在于：沿所述电极罩的径向在其外壁上开设有4个凹槽，4个所述凹槽与两对所述第二调节螺杆一一对应设置，各所述凹槽的槽底均设计为可与所述第二调节螺杆的端头成面接触。

6.如权利要求4所述的封焊用夹具，其特征在于：所述夹具本体包括环状的观测部，所述观测部由耐高温的透明玻璃制成，所述观测部与所述嵌置环同轴设置，且自所述套装槽的槽底延伸至所述夹具本体的远离所述套装槽槽口的一端；

以所述电极罩中轴线相对于所述嵌置环中轴线的最大设计偏移距离为d，所述电极罩的罩底外壁半径为r，所述观测部的外环半径不小于d+r，所述观测部的内环半径不大于r-d。

7.如权利要求6所述的封焊用夹具，其特征在于：于所述观测部的靠近所述套装槽的一端刻设有呈网格状的刻度线组，所述刻度线组包括多条X向刻度线和多条Y向刻度线，各所述X向刻度线均平行于其中一对所述第二调节螺杆所对应的所述电极罩的径向，各所述Y向刻度线均平行于另一对所述第二调节螺杆所对应的所述电极罩的径向。

8.如权利要求1所述的封焊用夹具，其特征在于：所述大直径段的直径与所述封焊电极的直径相同，所述嵌置环与所述小直径段孔壁间隙配合，且所述嵌置环的轴向高度与所述小直径段的孔深相同；

所述夹具本体的远离所述套装槽槽口的一端可拆卸固连有限位板，所述限位板呈环状且与所述阶梯通孔同轴设置，所述限位板的内环直径大于所述嵌置环的内环直径且小于所述嵌置环的外环直径，所述限位板将所述嵌置环沿其轴向压紧在所述小直径段内。

9.如权利要求8所述的封焊用夹具，其特征在于：所述调节机构包括两对第三调节螺杆，两对所述第三调节螺杆均穿设于所述小直径段的孔壁上，每对所述第三调节螺杆沿所述嵌置环的径向对置，且两对所述第三调节螺杆所对应的所述嵌置环的径向互相垂直。

10.如权利要求8或9所述的封焊用夹具，其特征在于：于所述限位板的内环板面上开设有多个喷气孔，于所述限位板内形成有向各所述喷气孔供应保护气体的供气流道。