CN107154579B - 一种半导体激光器ld芯片封装定位的装置及定位方法 - Google Patents
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Abstract
一种半导体激光器LD芯片封装定位的装置，包括：底座、模条、定位块、定位机构以及COS。通过定位块驱动COS的边缘相对管舌向内侧移动，达到COS的LD芯片相对探出量为负值，避免了传统封装时LD出光腔面探出量为正值时，LD芯片容易碰损的弊端，LD芯片探出量是负值也是行业的一种需求，LD芯片快轴发散角远大于本发明所选的特定角度，因此不存在挡光的风险。通过定位块驱动COS定位，确保LD芯片封装过程出光腔面探出管座一致，从而实现量产中的精确定位。
Description
技术领域
本发明涉及半导体激光器领域，具体涉及一种半导体激光器LD芯片封装定位的装置及定位方法。
背景技术
经过几十年的发展，半导体激光器越来越被社会所熟悉。也由于其本身具有体积小、重量轻、电光转换效率高、寿命长和可靠性高等优点，已在通讯、医疗、显示、工业制作和安防等领域逐渐取代了气体和固体激光器的使用，其应用范围也在逐步扩展。半导体激光器也从低端应用市场逐步向医疗国防等高端市场迈进，因此过去仅对半导体激光器工作时的功率光斑等宽泛的条件，逐步向产品高度一致性，性能可重复性高的严格标准。这对半导体封装技术提出更高的要求。
半导体激光器封装工艺流程，常见的TO-Can等倒装贴片封装流程，需要多步固晶，目前针对如何将LD精确定位于热沉上，已有各种成熟技术，而如何将固晶有LD的COS精确定位于TO管座上，除去全自动设备采用CCD镜头精确定位的以外，常见技术手段，往往保守的将LD腔面探出或平齐TO管座的管舌边缘。这种不采用高精密自动化的原始封装工艺，对LD相对于管座管舌端面的定位一致性往往不佳，而且对于日新月异的激光器的新应用需求，TO封装的半导体激光器多加透镜使用，LD芯片的一致性将影响使用效果，而且突出的LD无法满足使用，因此能如何提出一种简便可操作的方法，实现LD与管座的精确定位，在原始封装工艺下实现封装精度的一致性成为重要研究课题。
发明内容
本发明为了克服以上技术的不足，提供了一种封装后LD出光腔面相对管座探出量保持一致性的半导体激光器LD芯片封装定位的装置及定位方法。
本发明克服其技术问题所采用的技术方案是：
一种半导体激光器LD芯片封装定位的装置，包括：
底座，其上端沿左右方向水平设置有固定槽，其上端沿前后方向水平设置有导轨，固定槽与导轨呈十字形交叉设置；
模条，宽度与固定槽的槽宽相匹配，其滑动插装于固定槽中，模条后端面沿其长度方向间隔插装有若干TO管座；
定位块，宽度与导轨的宽度相匹配，其滑动插装于导轨中，定位块与模条相垂直；
定位机构，设置于定位块的前端；以及
COS，所述COS下端的热沉层通过银胶粘接于TO管座的管舌上方台面的中线处；
当定位块向前端移动至与TO管座的管舌相接触时，所述定位机构与COS上端的LD芯片最上端的衬底层边缘相接触，且LD芯片位于管舌上端面的内侧。
上述定位机构为设置于定位块前端的凸台。
上述定位机构为设置于定位块前端的斜面，所述斜面与管舌的上端面呈锐角夹角设置。
上述斜面为剖光面。
一种半导体激光器LD芯片封装定位方法，包括如下步骤：
a)将TO管座插装于模条的后端面上；
b)将COS置于TO管座的管舌上端台面的中线位置，COS底端的热沉层固定于管舌的台面上，并保持COS上端的LD芯片的外边缘位于管舌的外侧端；
c) 将模条沿左右方向滑动插装于底座；
d)将与模条相垂直的定位块沿前后方向滑动插装于底座上，移动模条使TO管座正对定位块，并推动定位块前移至定位块前端与管舌相接触，定位块推动COS相对管舌向内侧运动，直至COS上端的LD芯片的外边缘位于管舌的内侧端；
e)取下模条进行COS固晶。
为了提高效率，上述步骤a)中有N个TO管座，N为大于等于2的自然数，各个TO管座沿模条长度方向间隔插装于模条的后端面上，各个TO管座位于同一水平高度；当执行完步骤d)时，将模条沿底座滑动，使下一个TO管座移动至正对定位块的位置，重复步骤d)，直至模条上的N个TO管座全部定位。
优选的，上述步骤a)中COS底端的热沉层通过银胶粘接工艺固定于管舌的台面上。
本发明的有益效果是：通过定位块驱动COS的边缘相对管舌向内侧移动，达到COS的LD芯片相对探出量为负值，避免了传统封装时LD出光腔面探出量为正值时，LD芯片容易碰损的弊端，LD芯片探出量是负值也是行业的一种需求，LD芯片快轴发散角远大于本发明所选的特定角度，因此不存在挡光的风险。通过定位块驱动COS定位，确保LD芯片封装过程出光腔面探出管座一致，从而实现量产中的精确定位。
附图说明
图1为本发明的主视结构示意图；
图2为本发明的侧视机构示意图；
图3为本发明的底座的立体结构示意图；
图4为本发明的定位状态的位置关系示意图；
图中，1.底座 2.固定槽 3.导轨 4.定位块 5.模条 6.TO管座 7.管舌 8.热沉层9.LD芯片。
具体实施方式
下面结合附图1至附图4对本发明做进一步说明。
一种半导体激光器LD芯片封装定位的装置，包括：底座1，其上端沿左右方向水平设置有固定槽2，其上端沿前后方向水平设置有导轨3，固定槽2与导轨3呈十字形交叉设置；模条5，宽度与固定槽2的槽宽相匹配，其滑动插装于固定槽2中，模条5后端面沿其长度方向间隔插装有若干TO管座6；定位块4，宽度与导轨3的宽度相匹配，其滑动插装于导轨3中，定位块4与模条5相垂直； 定位机构，设置于定位块4的前端；以及COS， COS下端的热沉层8通过银胶粘接于TO管座6的管舌7上方台面的中线处；当定位块4向前端移动至与TO管座6的管舌7相接触时，定位机构与COS上端的LD芯片9最上端的衬底层边缘相接触，且LD芯片9位于管舌7上端面的内侧。通过定位块4驱动COS的边缘相对管舌7向内侧移动，达到COS的LD芯片9相对探出量为负值，避免了传统封装时LD出光腔面探出量为正值时，LD芯片9容易碰损的弊端，LD芯片9探出量是负值也是行业的一种需求，LD芯片9快轴发散角远大于本发明所选的特定角度，因此不存在挡光的风险。通过定位块4驱动COS定位，确保LD芯片封装过程出光腔面探出管座一致，从而实现量产中的精确定位。
定位机构可以为设置于定位块4前端的凸台，当定位块4前端与管舌7相接触时，凸起的凸台会使在与LD芯片9最上端的衬底层接触的情况下驱动COS相对管舌7向内侧移动，使COS不相对管舌7探出。优选的定位机构也可以为设置于定位块4前端的斜面，斜面与管舌7的上端面呈锐角夹角设置。当定位块4与管舌7相接触时是斜面下端与管舌7外边缘接触，而斜面上端会驱动COS相对管舌7向内侧移动，使COS不相对管舌7探出。采用斜面的方式结构简单，方便加工。为了避免粗糙度干扰定位精度，斜面可以剖光处理为剖光面。以行业常规尺寸计算，LD芯片9厚度L1=110um，所用COS热沉层8厚度L2=220um；因此探出量Lo=tanθ*（L1+L2），当Lo≈17时，θ=3°，斜面与管舌7的上端面之间的夹角为87°。
一种半导体激光器LD芯片封装定位方法，包括如下步骤：a)将TO管座6插装于模条5的后端面上；b)将COS置于TO管座6的管舌7上端台面的中线位置，COS底端的热沉层8固定于管舌7的台面上，并保持COS上端的LD芯片9的外边缘位于管舌7的外侧端；c) 将模条5沿左右方向滑动插装于底座1；d)将与模条5相垂直的定位块4沿前后方向滑动插装于底座1上，移动模条5使TO管座6正对定位块4，并推动定位块4前移至定位块4前端与管舌7相接触，定位块4推动COS相对管舌7向内侧运动，直至COS上端的LD芯片9的外边缘位于管舌7的内侧端；e)取下模条进行COS固晶。通过该方法对COS的LD芯片9进行定位，使LD芯片9相对管舌7的探出量由原7%的异常降低到0%，杜绝了因为LD芯片探出定位不准确导致的后续安装透镜等工艺中致使LD破碎失效的情况发生。
实施例1
进一步的，步骤a)中有N个TO管座6，N为大于等于2的自然数，各个TO管座6沿模条5长度方向间隔插装于模条5的后端面上，各个TO管座6位于同一水平高度；当执行完步骤d)时，将模条5沿底座1滑动，使下一个TO管座6移动至正对定位块4的位置，重复步骤d)，直至模条5上的N个TO管座6全部定位。通过在模条5上设置多个TO管座6可以再一个模条5移动时对多个COS进行定位，进一步提高了效率。
Claims (7)
1.一种半导体激光器LD芯片封装定位的装置，其特征在于，包括：
底座（1），其上端沿左右方向水平设置有固定槽（2），其上端沿前后方向水平设置有导轨（3），固定槽（2）与导轨（3）呈十字形交叉设置；
模条（5），宽度与固定槽（2）的槽宽相匹配，其滑动插装于固定槽（2）中，模条（5）后端面沿其长度方向间隔插装有若干TO管座（6）；
定位块（4），宽度与导轨（3）的宽度相匹配，其滑动插装于导轨（3）中，定位块（4）与模条（5）相垂直；
定位机构，设置于定位块（4）的前端；以及
COS，所述COS下端的热沉层（8）通过银胶粘接于TO管座（6）的管舌（7）上方台面的中线处；
当定位块（4）向前端移动至与TO管座（6）的管舌（7）相接触时，所述定位机构与COS上端的LD芯片（9）最上端的衬底层边缘相接触，且LD芯片（9）位于管舌（7）上端面的内侧。
2.根据权利要求1所述的半导体激光器LD芯片封装定位的装置，其特征在于：所述定位机构为设置于定位块（4）前端的凸台。
3.根据权利要求1所述的半导体激光器LD芯片封装定位的装置，其特征在于：所述定位机构为设置于定位块（4）前端的斜面，所述斜面与管舌（7）的上端面呈锐角夹角设置。
4.根据权利要求3所述的半导体激光器LD芯片封装定位的装置，其特征在于：所述斜面为剖光面。
5.一种半导体激光器LD芯片封装定位方法，其特征在于，包括如下步骤：
a)将TO管座（6）插装于模条（5）的后端面上；
b)将COS置于TO管座（6）的管舌（7）上端台面的中线位置，COS底端的热沉层（8）固定于管舌（7）的台面上，并保持COS上端的LD芯片（9）的外边缘位于管舌（7）的外侧端；
c) 将模条（5）沿左右方向滑动插装于底座（1）；
d)将与模条（5）相垂直的定位块（4）沿前后方向滑动插装于底座（1）上，移动模条（5）使TO管座（6）正对定位块（4），并推动定位块（4）前移至定位块（4）前端与管舌（7）相接触，定位块（4）推动COS相对管舌（7）向内侧运动，直至COS上端的LD芯片（9）的外边缘位于管舌（7）的内侧端；
e)取下模条进行COS固晶。
6.根据权利要求5所述的半导体激光器LD芯片封装定位方法，其特征在于：所述步骤a)中有N个TO管座（6），N为大于等于2的自然数，各个TO管座（6）沿模条（5）长度方向间隔插装于模条（5）的后端面上，各个TO管座（6）位于同一水平高度；当执行完步骤d)时，将模条（5）沿底座（1）滑动，使下一个TO管座（6）移动至正对定位块（4）的位置，重复步骤d)，直至模条（5）上的N个TO管座（6）全部定位。
7.根据权利要求5所述的半导体激光器LD芯片封装定位方法，其特征在于：所述步骤a)中COS底端的热沉层（8）通过银胶粘接工艺固定于管舌（7）的台面上。
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