CN110676687A - 一种半导体激光器管帽焊接用装帽装置及装帽方法 - Google Patents
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Abstract
一种半导体激光器管帽焊接用装帽装置及装帽方法，包括料盘、N个模条、模条定位机构Ⅰ、模条定位机构Ⅰ以及焊接夹具。实现了一次快速将多个管帽按焊接夹具的排布固定于焊接夹具的下电极的内孔中。解决了装管帽速度慢的弊端，使管帽在焊接夹具上排列整齐，与焊接机半导体激光器管帽焊接夹具配合保证了焊接机的持续工作，大大提高了工作速度，提高了生产效率。同时整个过程中不需用手对管帽进行摆放，避免了手工操作对管帽的污染，减少了装管座操作工人的数量，节省了人力。整个装帽装置结构简单，体积小巧，制作成本低廉。
Description
技术领域
本发明涉及半导体激光器封装技术领域，具体涉及一种半导体激光器管帽焊接用装帽装置及装帽方法。
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。半导体激光器的工作主要靠的是内部芯片，芯片在通电后投射出激光，而芯片价格昂贵，所用到的材质比较特殊，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，需要对激光器实施保护措施。
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，在以下内容管帽要想起到保护半导体激光器的作用，必须配合到合适的位置。
目前在半导体激光器封装工作中设有专门的工序，此工序主要目的就是管帽配合到半导体激光器上，使其发挥应有的作用，此工序顾名思义，名为焊接工序。目前管帽焊接工作主要是通过专门的点焊接将管帽焊接到半导体激光器上。但是点焊机的工作特点要求管帽必须按照其要求装配到焊接夹具下电极孔内，但是目前并没有专门的装帽装置和方法，操作员只能徒手将管帽逐一的摆放在焊接夹具下电极孔内，再进行封帽焊接工作。这样不但影响了生产速度、耗费人力，且极易对管帽的特有保护位置产生污染；徒手将管帽逐一排列难免会接触到管帽，污染管帽影响到整个半导体激光器的质量。
中国专利CN105356291A公开了一种半导体激光器管帽的快速排列方法。该方法仍然是一种基本依靠人力的方法，无法避免操作过程中对管帽的接触，且该方法只是单一的实现对管帽的排列功能，功能单一。
中国专利文献CN104008990A公开了一种管帽的自定位装架方法，在该方法中根据管帽的尺寸，设计相应的嵌入式装架石英模具，采用先放置焊环再放置焊料和管帽的装架方法，不需要压缩和人工拔正，实现管帽的自定位。采用该方法可以通过嵌入式装架定位槽口的长度、宽度和深度三个方向的定位设计实现管帽的自定位，简化了多道工序，完成管帽的定位排序，大大提高了管帽排列的一致性。但是这种方法工作效率太低，需要的工作流程太过繁琐。嵌入式石英模具沉重，不利于提高工作速度。
发明内容
本发明为了克服以上技术的不足，提供了一种结构简单、方便操作、提高生产效率的半导体激光器管帽焊接用装帽装置及装帽方法。
本发明克服其技术问题所采用的技术方案是：
一种半导体激光器管帽焊接用装帽装置，包括：
料盘，其等间距设置有N行插孔组，每组插孔组中沿水平直线方向等间距设置有M个圆孔，所述圆孔的内径大于管帽的外径且圆孔的内径小于管帽尾端的帽沿的外径，N及M均为大于等于2的正整数；
N个模条，呈长条形结构，每个模条下端面上沿水平直线方向设置有M个与每个插孔组中M个圆孔相配的定位凸起Ⅱ，所述定位凸起由圆柱体及设置于圆柱体下端的锥台组成，所述圆柱体的外径与管帽的内孔内径相匹配，所述锥套的小圆直径小于管帽头端的帽孔的内径；
模条定位机构Ⅰ，设置于料盘上，当各个圆孔中插入管帽后，各个模条通过模条定位机构Ⅰ固定于料盘上且每个模条下端的各个定位凸起Ⅱ分别插装于对应的管帽的内孔中；以及
焊接夹具，呈长条形结构，所述焊接夹具上端面上沿水平直线方向设置有M个与定位凸起Ⅱ相配的电极安装孔，所述电极安装孔中竖直插装有下电极，所述焊接夹具上设置有模条定位机构Ⅱ，模条通过模条定位机构Ⅱ固定于焊接夹具上时插装于模条上的各个定位凸起上的管帽插装于下电极的电极孔中，所述电极孔的内径大于管帽的外径，电极孔的内径小于管帽的帽沿的外径。
进一步的，上述模条定位机构Ⅰ包括设置于料盘左右两端的定位凸起Ⅰ以及设置于模条左右两端的与定位凸起Ⅰ相配的定位孔。
上进一步的，述模条定位机构Ⅱ包括设置于焊接夹具左右两侧的与定位孔相配的定位凸起Ⅲ。
优选的，上述模条四个边角分别为圆角。
优选的，上述焊接夹具前后两侧分别设置有锯齿状的防滑凸起。
优选的，还包括扣合于料盘上端的盖板，模条通过模条定位机构Ⅰ固定于料盘上后其位于料盘与盖板之间。
优选的，上述料盘的前后两端分别设置有挡边Ⅰ，所述盖板的左右两端分别设置有挡边Ⅱ，当盖板扣合于料盘上时，两个挡边Ⅰ与两个挡边Ⅱ环绕形成用于容纳各个模条的容腔。
一种使用上述半导体激光器管帽焊接用装帽装置安装管帽的装帽方法，包括如下步骤：
a)取出若干管帽洒在料盘中间部位，双手捧起料盘左右晃动，在重力作用下管帽向下插入料盘上的各个圆孔中；
b)当各个圆孔中都插有管帽后，使料盘倾斜，料盘上多余的管帽滚动落入管帽收集盘中；
c)将各个模条通过模条定位机构Ⅰ固定于料盘上，每个模条上的各个定位凸起Ⅱ对应插装于对应插孔组的各个的圆孔内的管帽中的内孔中；
d)捏住各个模条与料盘，使其纵向翻转180度后取下料盘，各个管帽倒扣于模条上的定位凸起Ⅱ上；
e)将焊接夹具沿纵向旋转90度后放置于焊机工作台上，使电极孔的轴线处于水平状态，将模条沿纵向旋转90度后通过模条定位机构Ⅱ固定于焊接夹具上，各个定位凸起Ⅱ上的管帽对应插装于下电极的电极孔中；
f)将焊接夹具沿纵向反向旋转90度，使电极孔的轴线处于竖直状态，管帽在重力作用下整体落入电极孔中，将模条从焊接夹具上取下
本发明的有益效果是：实现了一次快速将多个管帽按焊接夹具的排布固定于焊接夹具的下电极的内孔中。解决了装管帽速度慢的弊端，使管帽在焊接夹具上排列整齐，与焊接机半导体激光器管帽焊接夹具配合保证了焊接机的持续工作，大大提高了工作速度，提高了生产效率。同时整个过程中不需用手对管帽进行摆放，避免了手工操作对管帽的污染，减少了装管座操作工人的数量，节省了人力。整个装帽装置结构简单，体积小巧，制作成本低廉。
附图说明
图1为本发明的立体结构示意图；
图2为本发明的料盘立体结构示意图；
图3为本发明的模条立体结构示意图；
图4为本发明的模条凸起的结构示意图；
图5为本发明的管帽的结构示意图；
图6为本发明的焊接夹具的结构示意图；
图7为本发明的装帽过程的立体结构示意图；
图8为本发明的装帽过程的剖面结构示意图；
图中，1.料盘 2.模条 3.盖板 4.定位凸起Ⅰ 5.圆孔 6.挡边Ⅰ 7.定位孔 8.定位凸起Ⅱ 9.圆角 10.锥台 11.管帽 12.帽沿 13.帽孔 14.焊接夹具 15.防滑凸起 16.定位凸起Ⅲ 17.下电极 18.电极孔 19.挡边Ⅱ。
具体实施方式
下面结合附图1至附图8对本发明做进一步说明。
一种半导体激光器管帽焊接用装帽装置，包括：
料盘1，其等间距设置有N行插孔组，每组插孔组中沿水平直线方向等间距设置有M个圆孔5，圆孔5的内径大于管帽11的外径且圆孔5的内径小于管帽11尾端的帽沿12的外径，N及M均为大于等于2的正整数；N个模条2，呈长条形结构，每个模条2下端面上沿水平直线方向设置有M个与每个插孔组中M个圆孔5相配的定位凸起Ⅱ 8，定位凸起8由圆柱体及设置于圆柱体下端的锥台10组成，圆柱体的外径与管帽13的内孔内径相匹配，锥套10的小圆直径小于管帽11头端的帽孔13的内径；模条定位机构Ⅰ，设置于料盘1上，当各个圆孔5中插入管帽11后，各个模条2通过模条定位机构Ⅰ固定于料盘1上且每个模条2下端的各个定位凸起Ⅱ 8分别插装于对应的管帽11的内孔中；以及焊接夹具14，呈长条形结构，焊接夹具14上端面上沿水平直线方向设置有M个与定位凸起Ⅱ 8相配的电极安装孔，电极安装孔中竖直插装有下电极17，焊接夹具14上设置有模条定位机构Ⅱ，模条2通过模条定位机构Ⅱ固定于焊接夹具14上时插装于模条2上的各个定位凸起8上的管帽11插装于下电极17的电极孔18中，电极孔18的内径大于管帽11的外径，电极孔18的内径小于管帽11的帽沿12的外径。取出若干管帽11洒在料盘1中间部位，双手捧起料盘1左右晃动，在重力作用下管帽11向下插入料盘1上的各个圆孔5中，当各个圆孔5中都插有管帽11后，将各个模条2通过模条定位机构Ⅰ固定于料盘1上，每个模条2上的各个定位凸起Ⅱ 8对应插装于对应插孔组的各个的圆孔5内的管帽11中的内孔中。之后捏住各个模条2与料盘1，使其纵向翻转180度后取下料盘1，各个管帽11倒扣于模条2上的定位凸起Ⅱ 8上。焊接夹具14沿纵向旋转90度后放置于焊机工作台上，使电极孔18的轴线处于水平状态，将模条2沿纵向旋转90度后通过模条定位机构Ⅱ固定于焊接夹具14上，各个定位凸起Ⅱ 8上的管帽11对应插装于下电极17的电极孔18中，将焊接夹具14沿纵向反向旋转90度，使电极孔18的轴线处于竖直状态，管帽11在重力作用下整体落入电极孔18中，将模条2从焊接夹具14上取下。实现了一次快速将多个管帽按焊接夹具14的排布固定于焊接夹具14的下电极17的内孔中。解决了装管帽速度慢的弊端，使管帽11在焊接夹具14上排列整齐，与焊接机半导体激光器管帽焊接夹具14配合保证了焊接机的持续工作，大大提高了工作速度，提高了生产效率。同时整个过程中不需用手对管帽进行摆放，避免了手工操作对管帽的污染，减少了装管座操作工人的数量，节省了人力。整个装帽装置结构简单，体积小巧，制作成本低廉。
实施例1：
模条定位机构Ⅰ包括设置于料盘1左右两端的定位凸起Ⅰ 4以及设置于模条2左右两端的与定位凸起Ⅰ 4相配的定位孔7。模条2通过两侧定定位孔7插装于同侧对应的定位凸起Ⅰ4中实现模条2与料盘1的固定。
实施例2：
模条定位机构Ⅱ包括设置于焊接夹具14左右两侧的与定位孔7相配的定位凸起Ⅲ 16。模条2通过两侧的定位孔7插装于同侧对应的定位凸起Ⅲ 16中，实现模条2与 焊接夹具14的固定。
实施例3：
优选的，模条2四个边角分别为圆角9。通过设置圆角9可以防止模条2边角处过于锋利导致划伤人手的情况发生，提高使用的安全性。
实施例4：
优选的，焊接夹具14前后两侧分别设置有锯齿状的防滑凸起15。通过设置防滑凸起15，可以提高操作人员手持焊接夹具14时的稳定性。
实施例5：
还可以包括扣合于料盘1上端的盖板3，模条2通过模条定位机构Ⅰ固定于料盘1上后其位于料盘1与盖板3之间。当模条2通过模条定位机构Ⅰ安装于料盘1中后，将盖板3扣到模条2上方，之后可以用手夹持料盘1与盖板3进行翻转180°，有效防止翻转时模条2从料盘1中掉落，提高使用的可靠性。
实施例6：
料盘1的前后两端分别设置有挡边Ⅰ 6，盖板3的左右两端分别设置有挡边Ⅱ 19，当盖板3扣合于料盘1上时，两个挡边Ⅰ 6与两个挡边Ⅱ 19环绕形成用于容纳各个模条2的容腔。料盘1两侧的挡边Ⅰ 6可以防止在圆孔5中放置管帽11时管帽11从料盘1中掉落，并且当各个圆孔5中放满管帽11后，倾斜料盘1即可在两端的边挡Ⅰ 6的导向下使多余的管帽11落入管帽收集盘中。
本发明还涉及一种使用上述半导体激光器管帽焊接用装帽装置安装管帽的装帽方法，包括如下步骤：
a)取出若干管帽11洒在料盘1中间部位，双手捧起料盘1左右晃动，在重力作用下管帽11向下插入料盘1上的各个圆孔5中；
b)当各个圆孔5中都插有管帽11后，使料盘1倾斜，料盘1上多余的管帽11滚动落入管帽收集盘中；
c)将各个模条2通过模条定位机构Ⅰ固定于料盘1上，每个模条2上的各个定位凸起Ⅱ 8对应插装于对应插孔组的各个的圆孔5内的管帽11中的内孔中；
d)捏住各个模条2与料盘1，使其纵向翻转180度后取下料盘1，各个管帽11倒扣于模条2上的定位凸起Ⅱ 8上；
e)将焊接夹具14沿纵向旋转90度后放置于焊机工作台上，使电极孔18的轴线处于水平状态，将模条2沿纵向旋转90度后通过模条定位机构Ⅱ固定于焊接夹具14上，各个定位凸起Ⅱ 8上的管帽11对应插装于下电极17的电极孔18中；
f)将焊接夹具14沿纵向反向旋转90度，使电极孔18的轴线处于竖直状态，管帽11在重力作用下整体落入电极孔18中，将模条2从焊接夹具14上取下。
通过上述方法步骤可以一次摆放很多数量的管帽，保证了焊接机的持续工作，提高了工作效率。
Claims (8)
1.一种半导体激光器管帽焊接用装帽装置，其特征在于，包括：
料盘（1），其等间距设置有N行插孔组，每组插孔组中沿水平直线方向等间距设置有M个圆孔（5），所述圆孔（5）的内径大于管帽（11）的外径且圆孔（5）的内径小于管帽（11）尾端的帽沿（12）的外径，N及M均为大于等于2的正整数；
N个模条（2），呈长条形结构，每个模条（2）下端面上沿水平直线方向设置有M个与每个插孔组中M个圆孔（5）相配的定位凸起Ⅱ（8），所述定位凸起（8）由圆柱体及设置于圆柱体下端的锥台（10）组成，所述圆柱体的外径与管帽（13）的内孔内径相匹配，所述锥套（10）的小圆直径小于管帽（11）头端的帽孔（13）的内径；
模条定位机构Ⅰ，设置于料盘（1）上，当各个圆孔（5）中插入管帽（11）后，各个模条（2）通过模条定位机构Ⅰ固定于料盘（1）上且每个模条（2）下端的各个定位凸起Ⅱ（8）分别插装于对应的管帽（11）的内孔中；以及
焊接夹具（14），呈长条形结构，所述焊接夹具（14）上端面上沿水平直线方向设置有M个与定位凸起Ⅱ（8）相配的电极安装孔，所述电极安装孔中竖直插装有下电极（17），所述焊接夹具（14）上设置有模条定位机构Ⅱ，模条（2）通过模条定位机构Ⅱ固定于焊接夹具（14）上时插装于模条（2）上的各个定位凸起（8）上的管帽（11）插装于下电极（17）的电极孔（18）中，所述电极孔（18）的内径大于管帽（11）的外径，电极孔（18）的内径小于管帽（11）的帽沿（12）的外径。
2.根据权利要求1所述的半导体激光器管帽焊接用装帽装置，其特征在于：所述模条定位机构Ⅰ包括设置于料盘（1）左右两端的定位凸起Ⅰ（4）以及设置于模条（2）左右两端的与定位凸起Ⅰ（4）相配的定位孔（7）。
3.根据权利要求2所述的半导体激光器管帽焊接用装帽装置，其特征在于：所述模条定位机构Ⅱ包括设置于焊接夹具（14）左右两侧的与定位孔（7）相配的定位凸起Ⅲ（16）。
4.根据权利要求1所述的半导体激光器管帽焊接用装帽装置，其特征在于：所述模条（2）四个边角分别为圆角（9）。
5.根据权利要求1所述的半导体激光器管帽焊接用装帽装置，其特征在于：所述焊接夹具（14）前后两侧分别设置有锯齿状的防滑凸起（15）。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的半导体激光器管帽焊接用装帽装置，其特征在于：还包括扣合于料盘（1）上端的盖板（3），模条（2）通过模条定位机构Ⅰ固定于料盘（1）上后其位于料盘（1）与盖板（3）之间。
7.根据权利要求6所述的半导体激光器管帽焊接用装帽装置，其特征在于：所述料盘（1）的前后两端分别设置有挡边Ⅰ（6），所述盖板（3）的左右两端分别设置有挡边Ⅱ（19），当盖板（3）扣合于料盘（1）上时，两个挡边Ⅰ（6）与两个挡边Ⅱ（19）环绕形成用于容纳各个模条（2）的容腔。
8.一种使用如权利要求1的半导体激光器管帽焊接用装帽装置安装管帽的装帽方法，其特征在于，包括如下步骤：
a)取出若干管帽（11）洒在料盘（1）中间部位，双手捧起料盘（1）左右晃动，在重力作用下管帽（11）向下插入料盘（1）上的各个圆孔（5）中；
b)当各个圆孔（5）中都插有管帽（11）后，使料盘（1）倾斜，料盘（1）上多余的管帽（11）滚动落入管帽收集盘中；
c)将各个模条（2）通过模条定位机构Ⅰ固定于料盘（1）上，每个模条（2）上的各个定位凸起Ⅱ（8）对应插装于对应插孔组的各个的圆孔（5）内的管帽（11）中的内孔中；
d)捏住各个模条（2）与料盘（1），使其纵向翻转180度后取下料盘（1），各个管帽（11）倒扣于模条（2）上的定位凸起Ⅱ（8）上；
e)将焊接夹具（14）沿纵向旋转90度后放置于焊机工作台上，使电极孔（18）的轴线处于水平状态，将模条（2）沿纵向旋转90度后通过模条定位机构Ⅱ固定于焊接夹具（14）上，各个定位凸起Ⅱ（8）上的管帽（11）对应插装于下电极（17）的电极孔（18）中；
f)将焊接夹具（14）沿纵向反向旋转90度，使电极孔（18）的轴线处于竖直状态，管帽（11）在重力作用下整体落入电极孔（18）中，将模条（2）从焊接夹具（14）上取下。
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