CN111337425A - 一种半导体激光器cos合金强度检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

一种半导体激光器COS合金强度检测装置及检测方法，通过显微镜的目镜可以看到压针的下端，在观察时能够准确找到需要剥离COS的位置，提高了检测结果的准确性。通过平移机构可以调节固定条的位置，使模条上的需要剔除COS的激光器管座位于压针的正下方。利用压针驱动机构驱动压针下移将模条上所有激光器管座上的COS完成剥离，COS剥离后观察管座上残留的银胶残留物是否存在空洞、是否均匀，从而可以准确判断出合金强度是否达到要求。整个装置结构简单，成本低廉，操作和检查方便可靠，解决了手动COS剔除时力度不容易控制的问题,同时在COS的剔除过程中,操作者不与产品直接接触,从而避免了人为因素造成产品的污染问题。

Description

一种半导体激光器COS合金强度检测装置及检测方法

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COS合金强度检测装置及检测方法。

背景技术

由于半导体激光器具有体积小、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。半导体激光器工作原理是：通过一定的激励方式，在半导体物质的能带（导带与价带）之间，或者半导体物质的能带与杂质（受主或施主）能级之间，实现非平衡载流子的粒子数反转，当处于粒子数反转状态的大量电子与空穴复合时便产生受激发射作用。通常情况下激光器工作时会产生热，导致激光器的工作介质升温，从而影响激光器的波长、输出功率、模式稳定性等特性。因此需要及时有效的将热量排出，否则会造成激光器芯片温度过高，降低器件发光效率并诱发激光器的失效。目前广泛应用的技术方案是将半导体激光器芯片烧结到散热能力强的热沉块上，芯片与热沉烧结在一起的组合体也被称作为COS。

半导体激光器有多种封装工艺，常用的封装工艺是金锡工艺和铟工艺，无论何种封装工艺，都需要将COS与管座焊接到一起，常用的技术手段是，在激光器管座的管舌上点上一定量的银胶，然后将COS放置到银胶上面，将管座放入烘箱进行高温烘烤，使液态银胶固化，从而将COS与管座固定在一起，这一过程也被称为COS合金。COS与管座的合金应满足电阻低、导热性高、牢固可靠、抗疲劳等特性，COS与管座的合金强度是影响半导体激光器的散热性能，乃至激光器的寿命和可靠性的关键因素。因为一旦COS合金不牢固，就会造成激光器在使用时，COS散发出的热量，不能有效的通过管座散出，从而使激光器芯片温度过高而烧坏，因此在COS合金完成后，需要随机抽出部分产品进行COS合金强度检测，从而判断整批产品的合金质量。

目前所采用的COS合金强度检测方法是，操作者通过显微镜，左手拿着模条，右手拿着扎测针，直接用扎测针针尖将COS从管座上剔除下来，然后用手转动模条，从多个角度观察模条管座上COS剔除后的残留物。该检测方法工具简单，但操作不便、效率低下。无法保证，整个模条所有管座上COS剔除的位置的一致性，COS剔除的力度不容易控制。观察时模条的位置不能精确固定，使检测出的结果误差较大。因此需要一种结构简单、操作方便、生产效率高、能够多角度精确定位的COS合金强度检测装置及检测方法，以解决目前激光器COS合金强度检测所存在的问题。

发明内容

本发明为了克服以上技术的不足，提供了一种操作方便、提高生产效率，且可以多角度精确定位COS的半导体激光器COS合金强度检测装置及检测方法。

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COS合金强度检测装置，包括：

底座，其上端设置有平移机构；

固定条，沿左右方向水平安装于平移机构上端，平移机构驱动固定条沿前后方向及左右方向横向移动；

模条，其沿长度方向均匀间隔设置有N个与激光器管座相匹配的管座孔，N为大于等于2的正整数，N个激光器管座分别插装于对应的管座孔中，模条沿左右方向水平设置于固定条上；

支座，通过高度调节机构设置于底座上，高度调节机构调节支座的高度，所述支座中沿竖直方向滑动安装有压针；

显微镜，其通过位置调整机构安装于底座上，位置调整机构驱动显微镜调整至显微镜的物镜照射于压针正下方激光器管座上的COS处；以及

压针驱动机构，安装于支座上，用于驱动压针上下运动，当模条上一激光器管座中的COS位于压针的正下方时，压针驱动机构驱动压针向下移动直至压针推动COS从该激光器管座上脱离。

进一步的，上述平移机构包括沿前后方向水平设置于底座上的滑杆、滑动安装于滑杆上的滑座Ⅱ、沿左右方向水平设置于滑座Ⅱ上的燕尾导轨以及滑动安装于燕尾导轨上的滑座Ⅰ，所述固定条设置于滑座Ⅰ上。

进一步的，上述高度调节机构包括竖直设置于底座上的导杆Ⅱ、滑动安装于导杆Ⅱ上的滑套以及旋合于滑套上用于将滑套相对导杆Ⅱ锁紧固定的手柄螺丝Ⅱ，所述支座与滑套相连接。

为了实现模条的精确定位，还包括设置于模条下端的定位孔以及设置于固定条上的与定位孔相匹配的定位凸起，定位凸起插装于模条下端的定位孔中。

进一步的，上述压针驱动机构包括套装于压针上的弹簧、转动安装于支座上的把手Ⅰ以及安装于把手Ⅰ尾端的凸轮，所述弹簧的一端与支座相连，其另一端与压针相连，凸轮位于压针的上方，当按压把手Ⅰ驱动凸轮转动时，凸轮推动压针向下滑动并压缩弹簧。

进一步的，上述位置调整机构包括沿前后方向设置于底座上的滑槽、滑动安装于滑槽内的耳座、设置于耳座中的凹槽、导杆Ⅰ以及转动安装于底座上且与滑槽相平行的丝杠Ⅱ，所述丝杠Ⅱ的头端同轴设置有旋钮Ⅲ，耳座与丝杠Ⅱ传动连接，显微镜滑动插装于导杆Ⅰ的上端，手柄螺丝Ⅰ旋合于显微镜上用于显微镜相对导杆Ⅰ锁紧固定，导杆Ⅰ的下端位于凹槽中并通过外螺纹圆柱销与耳座铰接连接，螺母位于耳座的外侧且旋合于外螺纹圆柱销的螺纹端。

为了实现翻转，上述固定条两端通过转轴转动安装于滑座Ⅰ上，固定条的头端同轴安装有旋钮Ⅱ。

为了方便驱动滑座Ⅰ沿左右方向横移，还包括水平转动安装于滑座Ⅱ中的丝杠Ⅰ，所述丝杠Ⅰ的头端同轴安装有旋钮Ⅰ，所述丝杠Ⅰ的轴线与燕尾导轨相平行，丝杠Ⅰ与滑座Ⅰ传动连接。

为了方便操作，还包括安装于螺母上的把手Ⅱ，所述底座下端四个边角处分别设置有地脚。

一种检测COS合金强度的方法，包括如下步骤：

a)将N个激光器管座逐一放入模条的管座孔中；

b)将模条安装到固定条上；

c) 通过高度调节机构调节支座的高度，通过位置调整机构调整显微镜，使其通过显微镜的目镜可以看到压针的下端；

d)通过平移机构调节固定条的位置，使模条上的需要剔除COS的激光器管座位于压针的正下方；

e)通过压针驱动机构驱动压针向下移动，压针压动COS从激光器管座上剥离；

f)重复步骤d)至步骤e)直至模条上所有激光器管座上的COS完成剥离；

g)通过显微镜的调焦旋钮调整显微镜的聚焦，观察各个激光器管座上的残留物。

本发明的有益效果是：通过显微镜的目镜可以看到压针的下端，在观察时能够准确找到需要剥离COS的位置，提高了检测结果的准确性。通过平移机构可以调节固定条的位置，使模条上的需要剔除COS的激光器管座位于压针的正下方。利用压针驱动机构驱动压针下移将模条上所有激光器管座上的COS 完成剥离，COS剥离后观察管座上残留的银胶残留物是否存在空洞、是否均匀，从而可以准确判断出合金强度是否达到要求。整个装置结构简单，成本低廉，操作和检查方便可靠，解决了手动COS剔除时力度不容易控制的问题,同时在COS的剔除过程中,操作者不与产品直接接触,从而避免了人为因素造成产品的污染问题。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图Ⅰ；

图2为本发明的立体结构示意图Ⅱ；

图3为本发明的压针部位的结构示意图；

图4为本发明的滑块部位的立体结构示意图；

图5为本发明的支座部位的立体结构示意图；

图6为本发明的压针与COS部位的立体结构示意图；

图7为本发明的激光器管座的立体结构示意图；

图8为本发明的模条的立体结构示意图；

图中，1.底座 2.耳座 3.外螺纹圆柱销 4.地脚 5.导杆Ⅰ 6.手柄螺丝Ⅰ 7.显微镜 8.导杆Ⅱ 9.滑套 10.支座 11.滑座Ⅰ 12.旋钮Ⅰ 13.调焦旋钮 14.把手Ⅰ 15.手柄螺丝Ⅱ16.螺母 17.把手Ⅱ 18.滑杆 19.滑座Ⅱ 20.燕尾导轨 21.固定条 22.旋钮Ⅱ 23.凸轮24.压针 25.弹簧 26.定位凸起 27.旋钮Ⅲ 28.丝杠Ⅱ 29.滑槽 30.凹槽 31.模条 32.激光器管座 33.COS。

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COS合金强度检测装置，包括：底座1，其上端设置有平移机构；固定条21，沿左右方向水平安装于平移机构上端，平移机构驱动固定条21沿前后方向及左右方向横向移动；模条31，其沿长度方向均匀间隔设置有N个与激光器管座32相匹配的管座孔，N为大于等于2的正整数，N个激光器管座32分别插装于对应的管座孔中，模条31沿左右方向水平设置于固定条21上；支座10，通过高度调节机构设置于底座1上，高度调节机构调节支座10的高度，支座10中沿竖直方向滑动安装有压针24；显微镜7，其通过位置调整机构安装于底座1上，位置调整机构驱动显微镜7调整至显微镜7的物镜照射于压针24正下方激光器管座32上的COS 33处；以及压针驱动机构，安装于支座10上，用于驱动压针24上下运动，当模条31上一激光器管座32中的COS 33位于压针24的正下方时，压针驱动机构驱动压针24向下移动直至压针24推动COS33从该激光器管座32上脱离。通过高度调节机构可以调节支座10的高度，通过位置调整机构可以调整显微镜，使其通过显微镜的目镜可以看到压针24的下端，在观察时能够准确找到需要剥离COS 33的位置，提高了检测结果的准确性。通过平移机构可以调节固定条21的位置，使模条31上的需要剔除COS 33的激光器管座32位于压针24的正下方。利用压针驱动机构驱动压针24下移将模条31上所有激光器管座32上的COS 33完成剥离，COS 33剥离后观察管座32上残留的银胶残留物是否存在空洞、是否均匀，从而可以准确判断出合金强度是否达到要求。整个装置结构简单，成本低廉，操作和检查方便可靠，通过平移机构可以精确调节模条31的位置，使COS 33与激光器管座32剥离位置一致性大大提高。压针驱动机构能够非常方便的控制压针24的升降，压针24下压时力度均匀，从而解决了手动COS 33剔除时力度不容易控制的问题,同时在COS 33的剔除过程中,操作者不与产品直接接触,从而避免了人为因素造成产品的污染问题。

g)通过显微镜7的调焦旋钮13调整显微镜7的聚焦，观察各个激光器管座32上的残留物

实施例1：

平移机构可以为如下结构，其包括沿前后方向水平设置于底座1上的滑杆18、滑动安装于滑杆18上的滑座Ⅱ 19、沿左右方向水平设置于滑座Ⅱ 19上的燕尾导轨20以及滑动安装于燕尾导轨20上的滑座Ⅰ 11，固定条21设置于滑座Ⅰ 11上。滑座Ⅱ 19沿滑杆18前后方向滑动实现了模条31前后方向位置的调节，滑座Ⅰ 11沿燕尾导轨20左右方向水平滑动，实现了模条31左右方向位置的调节。

实施例2：

高度调节机构可以为如下结构，其包括竖直设置于底座1上的导杆Ⅱ 8、滑动安装于导杆Ⅱ 8上的滑套9以及旋合于滑套9上用于将滑套9相对导杆Ⅱ 8锁紧固定的手柄螺丝Ⅱ15，支座10与滑套9相连接。松开手柄螺丝Ⅱ 15后支座10可以通过滑套9沿导杆Ⅱ 8上下滑动，当压针24的高度调节到位后，旋紧手柄螺丝Ⅱ 15即可将滑套9的位置固定，实现支座10高度位置的固定。

实施例3：

还可以包括设置于模条31下端的定位孔以及设置于固定条21上的与定位孔相匹配的定位凸起26，定位凸起26插装于模条31下端的定位孔中。通过定位凸起26可以提高模条31在安装到固定条21上时的定位的精准度。

实施例4：

压针驱动机构可以为如下结构，其包括套装于压针24上的弹簧25、转动安装于支座10上的把手Ⅰ 14以及安装于把手Ⅰ 14尾端的凸轮23，弹簧25的一端与支座10相连，其另一端与压针24相连，凸轮23位于压针24的上方，当按压把手Ⅰ 14驱动凸轮23转动时，凸轮23推动压针24向下滑动并压缩弹簧25。当COS 33从模条31上剥离后，松开把手Ⅰ 14，弹簧25释放能力，其驱动压针24向上滑动实现复位。

实施例5：

位置调整机构可以为如下结构，其包括沿前后方向设置于底座1上的滑槽29、滑动安装于滑槽29内的耳座2、设置于耳座2中的凹槽30、导杆Ⅰ 5以及转动安装于底座1上且与滑槽29相平行的丝杠Ⅱ 28，丝杠Ⅱ 28的头端同轴设置有旋钮Ⅲ 27，耳座2与丝杠Ⅱ 28传动连接，显微镜7滑动插装于导杆Ⅰ 5的上端，手柄螺丝Ⅰ 6旋合于显微镜7上用于显微镜7相对导杆Ⅰ 5锁紧固定，导杆Ⅰ 5的下端位于凹槽30中并通过外螺纹圆柱销3与耳座2铰接连接，螺母16位于耳座2的外侧且旋合于外螺纹圆柱销3的螺纹端。当旋转旋钮Ⅲ 27时，其驱动丝杠Ⅱ 28转动，从而驱动耳座2沿滑槽29前后滑动，实现显微镜7前后调整位置的目的。松开螺母16后，导杆Ⅰ 5可以通过外螺纹圆柱销3相对耳座2转动，实现显微镜7角度的调整，调整到位后旋紧螺母16，螺母16挤压耳座2，耳座2中凹槽30的开口间隙变小，从而将导杆Ⅰ 5压紧固定，实现位置的锁死。松开手柄螺丝Ⅰ 6即可驱动显微镜7沿导杆Ⅰ 5上下滑动，从而实现显微镜7高度位置的调节，调节到位后旋紧手柄螺丝Ⅰ 6即可。

实施例6：

优选的，固定条21两端通过转轴转动安装于滑座Ⅰ 11上，固定条21的头端同轴安装有旋钮Ⅱ 22。通过扭动旋钮Ⅱ 22即可驱动固定条21相对滑座Ⅰ 11转动，从而使模条31可以旋转，从而确保激光器管座32上的COS 33呈竖直状态设置，便于压针24在沿纵向下移时将其从激光器管座32上剥离。

实施例7：

优选的，还包括水平转动安装于滑座Ⅱ 19中的丝杠Ⅰ，丝杠Ⅰ的头端同轴安装有旋钮Ⅰ12，丝杠Ⅰ的轴线与燕尾导轨20相平行，丝杠Ⅰ与滑座Ⅰ 11传动连接。旋转旋钮Ⅰ 12即可驱动丝杠Ⅰ转动，丝杠Ⅰ转动即可驱动滑座Ⅰ 11沿燕尾导轨20左右方向滑动，从而提高滑座Ⅰ 11移动时操作的便利性。

实施例8：

优选的，还包括安装于螺母16上的把手Ⅱ 17，底座1下端四个边角处分别设置有地脚4。通过把手Ⅱ 17可以方便驱动螺母16转动，通过设置地脚4可以方便移动底座1。

本专利还涉及一种检测COS合金强度的方法，包括如下步骤：

a)将N个激光器管座32逐一放入模条31的管座孔中；

b)将模条31安装到固定条21上；

c)通过高度调节机构调节支座10的高度，通过位置调整机构调整显微镜，使其通过显微镜的目镜可以看到压针24的下端；

d)通过平移机构调节固定条21的位置，使模条31上的需要剔除COS 33的激光器管座32位于压针24的正下方；

e)通过压针驱动机构驱动压针24向下移动，压针24压动COS 33从激光器管座32上剥离；

f)重复步骤d)至步骤e)直至模条31上所有激光器管座32上的COS 33完成剥离；

g)通过显微镜7的调焦旋钮13调整显微镜7的聚焦，观察各个激光器管座32上的残留物。

通过显微镜7观测管座32上残留的银胶残留物是否存在空洞、是否均匀，即可判断出合金强度是否达到标准要求，检测过程简单方便、检测过程准确可靠。

Claims (10)

1.一种半导体激光器COS合金强度检测装置，其特征在于，包括：

底座（1），其上端设置有平移机构；

固定条（21），沿左右方向水平安装于平移机构上端，平移机构驱动固定条（21）沿前后方向及左右方向横向移动；

模条（31），其沿长度方向均匀间隔设置有N个与激光器管座（32）相匹配的管座孔，N为大于等于2的正整数，N个激光器管座（32）分别插装于对应的管座孔中，模条（31）沿左右方向水平设置于固定条（21）上；

支座（10），通过高度调节机构设置于底座（1）上，高度调节机构调节支座（10）的高度，所述支座（10）中沿竖直方向滑动安装有压针（24）；

显微镜（7），其通过位置调整机构安装于底座（1）上，位置调整机构驱动显微镜（7）调整至显微镜（7）的物镜照射于压针（24）正下方激光器管座（32）上的COS（33）处；以及

压针驱动机构，安装于支座（10）上，用于驱动压针（24）上下运动，当模条（31）上一激光器管座（32）中的COS (33）位于压针（24）的正下方时，压针驱动机构驱动压针（24）向下移动直至压针（24）推动COS（33）从该激光器管座（32）上脱离。

2.根据权利要求1所述的半导体激光器COS合金强度检测装置，其特征在于：所述平移机构包括沿前后方向水平设置于底座（1）上的滑杆（18）、滑动安装于滑杆（18）上的滑座Ⅱ（19）、沿左右方向水平设置于滑座Ⅱ（19）上的燕尾导轨（20）以及滑动安装于燕尾导轨（20）上的滑座Ⅰ（11），所述固定条（21）设置于滑座Ⅰ（11）上。

3.根据权利要求1所述的半导体激光器COS合金强度检测装置，其特征在于：所述高度调节机构包括竖直设置于底座（1）上的导杆Ⅱ（8）、滑动安装于导杆Ⅱ（8）上的滑套（9）以及旋合于滑套（9）上用于将滑套（9）相对导杆Ⅱ（8）锁紧固定的手柄螺丝Ⅱ（15），所述支座（10）与滑套（9）相连接。

4.根据权利要求1所述的半导体激光器COS合金强度检测装置，其特征在于：还包括设置于模条（31）下端的定位孔以及设置于固定条（21）上的与定位孔相匹配的定位凸起（26），定位凸起（26）插装于模条（31）下端的定位孔中。

5.根据权利要求1所述的半导体激光器COS合金强度检测装置，其特征在于：所述压针驱动机构包括套装于压针（24）上的弹簧（25）、转动安装于支座（10）上的把手Ⅰ（14）以及安装于把手Ⅰ（14）尾端的凸轮（23），所述弹簧（25）的一端与支座（10）相连，其另一端与压针（24）相连，凸轮（23）位于压针（24）的上方，当按压把手Ⅰ（14）驱动凸轮（23）转动时，凸轮（23）推动压针（24）向下滑动并压缩弹簧（25）。

6.根据权利要求1所述的半导体激光器COS合金强度检测装置，其特征在于：所述位置调整机构包括沿前后方向设置于底座（1）上的滑槽（29）、滑动安装于滑槽（29）内的耳座（2）、设置于耳座（2）中的凹槽（30）、导杆Ⅰ（5）以及转动安装于底座（1）上且与滑槽（29）相平行的丝杠Ⅱ（28），所述丝杠Ⅱ（28）的头端同轴设置有旋钮Ⅲ（27），耳座（2）与丝杠Ⅱ（28）传动连接，显微镜（7）滑动插装于导杆Ⅰ（5）的上端，手柄螺丝Ⅰ（6）旋合于显微镜（7）上用于显微镜（7）相对导杆Ⅰ（5）锁紧固定，导杆Ⅰ（5）的下端位于凹槽（30）中并通过外螺纹圆柱销（3）与耳座（2）铰接连接，螺母（16）位于耳座（2）的外侧且旋合于外螺纹圆柱销（3）的螺纹端。

7.根据权利要求2所述的半导体激光器COS合金强度检测装置，其特征在于：所述固定条（21）两端通过转轴转动安装于滑座Ⅰ（11）上，固定条（21）的头端同轴安装有旋钮Ⅱ（22）。

8.根据权利要求2所述的半导体激光器COS合金强度检测装置，其特征在于：还包括水平转动安装于滑座Ⅱ（19）中的丝杠Ⅰ，所述丝杠Ⅰ的头端同轴安装有旋钮Ⅰ（12），所述丝杠Ⅰ的轴线与燕尾导轨（20）相平行，丝杠Ⅰ与滑座Ⅰ（11）传动连接。

9.根据权利要求6所述的半导体激光器COS合金强度检测装置，其特征在于：还包括安装于螺母（16）上的把手Ⅱ（17），所述底座（1）下端四个边角处分别设置有地脚（4）。

10.一种使用权利要求1的半导体激光器COS合金强度检测装置检测COS合金强度的方法，其特征在于，包括如下步骤：

a)将N个激光器管座（32）逐一放入模条（31）的管座孔中；

b)将模条（31）安装到固定条（21）上；

c) 通过高度调节机构调节支座（10）的高度，通过位置调整机构调整显微镜，使其通过显微镜的目镜可以看到压针（24）的下端；

d)通过平移机构调节固定条（21）的位置，使模条（31）上的需要剔除COS（33）的激光器管座（32）位于压针（24）的正下方；

e)通过压针驱动机构驱动压针（24）向下移动，压针（24）压动COS（33）从激光器管座（32）上剥离；

f)重复步骤d)至步骤e)直至模条（31）上所有激光器管座（32）上的COS（33）完成剥离；

g)通过显微镜（7）的调焦旋钮（13）调整显微镜（7）的聚焦，观察各个激光器管座（32）上的残留物。

Images