CN108480844B - 一种半导体激光器管帽焊接快速同心装置及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种半导体激光器管帽焊接快速同心装置及其工作方法，属于半导体激光器封装技术领域，装置包括上电极固定条、下电极固定条、定位圈；上电极固定条上设有上电极定位孔、固定上电极；下电极固定条上设有下电极定位孔固定下电极；下电极上端表面设有圆孔、放置管帽，定位圈为空心圆柱体，定位圈一端设有大口，大口使定位圈可以套接在下电极上端；定位圈另一端设有小口沉孔、固定管座，大口、小口沉孔、圆孔均为同心设置。管座置于小口沉孔中，芯片位于小口沉孔底部的通孔内，当定位圈套于下电极上时，下电极上的管帽通过通孔与管座接触、套在芯片外部。上、下电极固定条定位配合，同一位置的上下电极、定位圈、管帽、管座实现同心。

Description

一种半导体激光器管帽焊接快速同心装置及其工作方法

技术领域

本发明涉及一种用于半导体激光器管帽焊接快速同心装置及其工作方法，属于半导体激光器封装技术领域。

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知，并且已经在多处领域得到应用，半导体激光器的光电转换效率在60％以上，远远高于其他同类产品的光电转换效率，其能耗低，器件中热积累少、寿命长、准直性好、照明距离远等优点在社会同类行业中作为一种新兴的技术应用越来越广泛。半导体激光器所具有的各类优点决定其越来越高受到社会各界的广泛重视。

半导体激光器因体积小、重量轻、效率高、寿命长、易于调制及价格低廉等优点，在工业、医学和军事领域得到了广泛的应用。这也促进半导体激光器的产业化，但是在生产过程中，半导体激光器存在容易碰到发光面，导致早期失效、偶然失效、损耗失效三种失效形式。

内部芯片是半导体激光器的重要部件，内部芯片价格昂贵，材质特殊，质地精细，其本身比较脆弱，容易破损，而且芯片对外界环境要求比较高，必须是无尘环境，一旦受到污染或者破损就会影响到整个半导体激光器的性能。由于产品不可能永久置于无尘环境，且在操作运输过程难为会受到外力带来的影响，为了避免或者半导体激光器内部核心器件在运输或者装配过程中外力对其带来的危害，必须采取相应的保护措施。

目前在本行业中存在各式各样的保护措施，但是优缺各异，时下应用较多的保护方法是在管座上方放置芯片的位置上设置一个用来保护芯片的保护帽，此保护帽很好的保护了芯片，避免了半导体激光器在运输装配过程中对芯片的污染、破损、划痕等影响其质量的外部问题。此保护帽在生产领域又叫管帽(在以下内容中统称管帽)，管帽很好的配合了半导体激光器的外形，并且起到了保护内部芯片的作用。

半导体激光器在生产过程中需要经过多个工序，其中管帽焊接工序就是通过点焊机，经过一定的电压、电流和压力将管帽与管座焊接在一起。但是在焊接过程中容易出现管帽和管座同心度偏差，由于激光器发出的光需要通过管帽中间的圆孔发射出来，管帽圆孔的尺寸一般比较小，管帽偏心会造成激光打到圆孔边缘甚至无法通过管帽圆孔，最终造成射出的激光光斑不良或者激光射不出来，严重影响激光器生产的合格率。所以在激光器管帽焊接过程中就需要一种管帽和管座同心装置，以提高半导体激光器装配精度。

中国专利CN206185314U公开了一种同轴半导体激光器对准焊接装置的三维平移平台装置，该装置的三维平移平台，升降丝杆的底端设置有与主动齿轮相啮合的从动齿轮；升降丝杆的顶端穿过轴承的内圈后与升降螺纹通孔相螺纹连接；升降座的上表面设置固定有纵移电机；横向丝杆另一端与横向丝杆孔相螺纹连接。使用时产品固定在横向移动座上，通过外部电路控制升降电机的转动方向，控制升降座的升降，通过纵移电机带动纵向丝杆实现纵向移动座的纵向移动；通过横移电机带动横向丝杆实现横向移动座的横向移动，使激光器光波导与封装管帽透镜同轴度得到提高。该装置能够很好的提高半导体激光器管帽焊接同轴度，但是该装置结构复杂，制作成本相对较高。该装置焊接时只能单个激光器焊接，生产成本较高，比较适合高精度小批量半导体激光器生，而无法满足激光器批量生产需求。

发明内容

本发明针对现有的半导体激光器管帽焊接同心度存在的问题，提出一种具有自对准功能的结构简单方便操作生产效率高的半导体激光器管帽焊接快速同心装置。

本发明还提供一种利用该装置进行半导体激光器管帽焊接快速同心方法。

本发明的技术方案如下：

一种半导体激光器管帽焊接快速同心装置，包括上电极固定条、下电极固定条、定位圈；

上电极固定条上设有上电极定位孔，上电极定位孔内设有上电极；下电极固定条上设有下电极定位孔，下电极定位孔内设有下电极，下电极为圆柱形；

下电极上端表面设有圆孔，圆孔直径与管帽外径相同；圆孔用于固定管帽，管帽有外缘，不会完全陷入圆孔中；

定位圈为空心圆柱体，定位圈一端设有大口，大口内径与下电极外径相同，使定位圈可以套接在下电极上端；定位圈另一端设有小口沉孔，小口沉孔的内径与管座外径相同，小口沉孔底部开设通孔，通孔直径大于管帽直径；定位圈的大口、小口沉孔、下电极的圆孔均为同心设置。管座置于小口沉孔中，芯片位于小口沉孔底部的通孔内，当定位圈套于下电极上时，下电极上的管帽通过通孔与管座接触、套在芯片外部。上电极固定条与下电极固定条定位配合，同一位置的上电极、下电极、定位圈、管帽、管座实现同心。

根据本发明优选的，上电极定位孔和下电极定位孔的数量均为15个。

根据本发明优选的，上电极固定条两端各设有一个上电极固定条定位孔，下电极固定条两端各设有一个定位销，定位销与上电极固定条定位孔匹配连接。上电极固定条与下电极固定条装配后不会发生横向移动，整个装置位置固定。

进一步优选的，定位销的高度与上电极定位条的高度相同。

进一步优选的，上电极固定条定位孔的边缘设有倒角。便于定位销插入定位。

根据本发明优选的，下电极固定条侧面设有防滑条。便于拿持。

根据本发明优选的，上电极固定条与下电极固定条形状为长方形，上电极固定条为非金属绝缘材料，如电木材料，上电极、下电极、下电极固定条均为铜合金材料，定位圈、定位销为不锈钢材料。

根据本发明优选的，上电极为圆柱形，上电极外径与上电极定位孔内径相同，上电极一端设有凸台，凸台直径大于上电极定位孔内径。上电极在插入上电极定位孔时，由于凸台的作用，不会使上电极穿过上电极定位孔。

进一步优选的，上电极另一端设有引脚沉孔，引脚沉孔的内径小于管座外径。引脚沉孔用于放置管座一侧的引脚、并顶住管座。

本发明的半导体激光器管帽焊接快速同心装置使用时，将上电极按顺序安装到上电极定位孔内，将下电极安装到下电极定位孔内，把管帽均匀放置下电极圆孔内。将定位圈安装到下电极上端。将管座反向放置在定位圈小口沉孔内，此时管座、管帽同心，管座管帽均排满下电极固定条后。将装有上电极的固定条通过两端上电极固定条定位孔，与下电极固定条两端的定位销装配在一起，定位销与定位空之间的限位作用保证了上电极固定条在下压后不发生横向的移动，从而实现自对准和位置稳定，上电极与下电极保持同心度。将装配好的装置通过点焊机，点焊施加的压力和放出的电流电压，通过装置上下电极将管帽与管座焊接在一起。

一种半导体激光器管帽焊接快速同心的焊接方法，包括使用上述的半导体激光器管帽焊接快速同心装置，包括如下步骤：

(1)将上电极固定条与下电极固定条分离；

(2)用镊子将管帽放置到下电极圆孔内；将定位圈大口一端套入下电极上端；

(3)前序工序传下的未封帽的管座从产线方形流程托盘上取下，将管座垂直倒置放入定位圈小口沉孔内，管座与管帽均匀接触；

(4)重复上述步骤(2)～(3)将管座、管帽按顺序排满整个下电极固定条；

(5)将上电极固定条通过两端的上电极固定条定位孔沿着下电极固定条的定位销，将上电极固定条与下电极固定条装配在一起；

(6)将装配后的装置放入点焊机上，上电极、下电极经过一定的电压、电流和压力，将管帽与管座焊接在一起。所述焊接过程按照现有技术进行。

本发明的有益效果如下：

本发明装置结构简单，成本低廉，纯机械结构，不用复杂的电气元器件，操作和维护方便，装置易耗品上电极、下电极、定位圈采用可拆卸结构，方便更换。同时下电极采用圆柱结构，磨损到一定程度，经过打磨能够重新使用。降低生产成本。管帽和管座通过下电极和定位圈实现同心且位置固定。上电极和下电极通过固定条上的上电极固定条定位孔和定位销保证在管帽焊接过程中实现自对准，上电极下压时管座正对管帽，不需调整管座的位置，上电极和下电极的压力的作用管座和管帽上，保证了产品的焊接的精度。

本装置一次可以放置多只激光器连续焊接，生产效率得到大大提高。同时电极的高度一致，激光器管帽焊接的一致性得到加强。另外本装置可以通过更换上下电极，满足多种类型的激光器进行管帽焊接，降低了生产成本。

附图说明

图1为本发明方法中用的半导体激光器封帽快速定位装置示意图；

图2为本发明方法中上电极、管座、管帽、下电极同心爆炸示意图；

图3为本发明方法中用的半导体激光器封帽快速定位装置底部示意图；

图4为管座与定位圈配合示意图；

图5为定位圈轴向透视示意图；

其中：1、上电极固定条，2、下电极固定条，3、上电极，4、下电极，5、定位圈，6、上电极固定条定位孔，7、定位销，8、上电极定位孔，9、下电极定位孔，10、防滑条，11、管座，12、管帽，13、大口，14、小口沉孔。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明做进一步说明。但不限于此。

实施例1:

一种半导体激光器管帽焊接快速同心装置，包括上电极固定条1、下电极固定条2、定位圈5。

上电极固定条1上设有上电极定位孔8、用于固定上电极3，上电极定位孔8内设有上电极3，上电极3安装在上电极定位孔8中能够上下移动；下电极固定条2上设有下电极定位孔9，下电极定位孔9内设有下电极4，下电极4为圆柱形；上电极定位孔8和下电极定位孔9的数量均为15个。

下电极4上端表面设有圆孔，圆孔直径与管帽12外径相同；圆孔用于固定管帽12，管帽12有外缘，不会完全陷入圆孔中。

定位圈5为空心圆柱体，定位圈5一端设有大口13，大口13内径与下电极4外径相同，使定位圈5可以套接在下电极4上端，紧密配合；定位圈5另一端设有小口沉孔14、用于固定管座11位置，小口沉孔14的内径与管座11外径相同，小口沉孔14底部开设通孔，通孔直径大于管帽直径；定位圈5的大口13、小口沉孔14、下电极4的圆孔均为同心设置。管座置于小口沉孔中，芯片位于小口沉孔底部的通孔内，当定位圈套于下电极上时，下电极上的管帽通过通孔与管座接触、套在芯片外部。上电极固定条与下电极固定条定位配合，同一位置的上电极、下电极、定位圈、管帽、管座实现同心。

上电极固定条与下电极固定条形状为长方形，上电极固定条长宽与下电极固定条尺寸相同，上电极固定条为非金属绝缘材料，如电木材料，上电极、下电极、下电极固定条均为铜合金材料，定位圈、定位销为不锈钢材料。

实施例2:

一种半导体激光器管帽焊接快速同心装置，其结构如实施例1所述，所不同的是，上电极固定条1两端各设有一个上电极固定条定位孔6，下电极固定条2两端各设有一个定位销7，定位销7与上电极固定条定位孔6匹配连接。上电极固定条与下电极固定条装配后不会发生横向移动，整个装置位置固定。定位销的高度与上电极定位条的高度相同，上电极固定条定位孔的边缘和定位销的顶部边缘均设有倒角。

实施例3:

一种半导体激光器管帽焊接快速同心装置，其结构如实施例1所述，所不同的是，下电极固定条侧面设有防滑条10，便于拿持。

实施例4:

一种半导体激光器管帽焊接快速同心装置，其结构如实施例2所述，所不同的是，上电极为圆柱形，上电极外径与上电极定位孔内径相同，上电极一端设有凸台，凸台直径大于上电极定位孔内径。上电极在插入上电极定位孔时，由于凸台的作用，不会使上电极穿过上电极定位孔。

实施例5:

一种半导体激光器管帽焊接快速同心装置，其结构如实施例4所述，所不同的是，上电极另一端设有引脚沉孔，引脚沉孔的内径小于管座外径。引脚沉孔用于放置管座一侧的引脚、并顶住管座。

实施例6:

一种半导体激光器管帽焊接快速同心的焊接方法，包括使用实施例5所述的半导体激光器管帽焊接快速同心装置，包括如下步骤：

(1)将上电极固定条与下电极固定条分离；

(2)用镊子将管帽放置到下电极圆孔内；将定位圈大口一端套入下电极上端；

(3)前序工序传下的未封帽的管座从产线方形流程托盘上取下，将管座垂直倒置放入定位圈小口沉孔内，管座与管帽均匀接触；

(4)重复上述步骤(2)～(3)将管座、管帽按顺序排满整个下电极固定条；

(5)将上电极固定条通过两端的上电极固定条定位孔沿着下电极固定条的定位销，将上电极固定条与下电极固定条装配在一起；

(6)将装配后的装置放入点焊机上，上电极、下电极经过一定的电压、电流和压力，将管帽与管座焊接在一起。所述焊接过程按照现有技术进行。

按本实施例的方法进行半导体激光器管帽焊接快速同心实验，激光器焊接速度提高了一倍，管帽的同心度得到提高，产品合格率得到显著提升。

Claims (3)

1.一种半导体激光器管帽焊接快速同心装置，其特征在于，包括上电极固定条、下电极固定条、定位圈；

上电极固定条上设有上电极定位孔，上电极定位孔内设有上电极；下电极固定条上设有下电极定位孔，下电极定位孔内设有下电极，下电极为圆柱形；上电极定位孔和下电极定位孔的数量均为15个；

上电极固定条两端各设有一个上电极固定条定位孔，下电极固定条两端各设有一个定位销，定位销与上电极固定条定位孔匹配连接；定位销的高度与上电极定位条的高度相同；上电极固定条定位孔的边缘设有倒角；

上电极固定条与下电极固定条形状为长方形，上电极固定条为非金属绝缘材料，上电极、下电极、下电极固定条均为铜合金材料，定位圈、定位销为不锈钢材料；

上电极为圆柱形，上电极外径与上电极定位孔内径相同，上电极一端设有凸台，凸台直径大于上电极定位孔内径；上电极另一端设有引脚沉孔，引脚沉孔的内径小于管座外径；

下电极上端表面设有圆孔，圆孔直径与管帽外径相同；

定位圈为空心圆柱体，定位圈一端设有大口，大口内径与下电极外径相同；定位圈另一端设有小口沉孔，小口沉孔的内径与管座外径相同，小口沉孔底部开设通孔，通孔直径大于管帽直径；定位圈的大口、小口沉孔、下电极的圆孔均为同心设置。

2.根据权利要求1所述的半导体激光器管帽焊接快速同心装置，其特征在于，下电极固定条侧面设有防滑条。

3.一种利用半导体激光器管帽焊接快速同心装置的焊接方法，使用权利要求1-2任意一项权利要求所述的半导体激光器管帽焊接快速同心装置，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将上电极固定条与下电极固定条分离；

(2)用镊子将管帽放置到下电极圆孔内；将定位圈大口一端套入下电极上端；

(3)未封帽的管座从托盘上取下，将管座垂直倒置放入定位圈小口沉孔内，管座与管帽接触；

(4)重复上述步骤(2)～(3)将管座、管帽按顺序排满整个下电极固定条；

(5)将上电极固定条与下电极固定条装配在一起；将上电极固定条通过两端的上电极固定条定位孔沿着下电极固定条的定位销装配在一起；

(6)将装配后的装置放入点焊机上，上电极、下电极经过电压、电流和压力，将管帽与管座焊接在一起。