CN207282904U - 一种半导体激光器封装夹具 - Google Patents

Abstract

一种半导体激光器封装夹具，包括：底座、COS、滑轨、导柱、横柱、滑板以及弹簧，将滑轨移动至最外侧，将激光器的管壳一一放置到凹槽中，在管舌上放置低温焊片，在显微镜下将COS放置到管舌的中间位置，COS前端与管舌前端平齐，将滑板向上拉动使各个压柱下端高于COS的上端面，同时向内侧推动滑轨，当压柱位于COS正上方时，弹簧会推动滑板下移，从而使各个压柱将COS压紧在管舌上表面，之后进行烧结，烧结完成后，再次将滑轨向外侧拉动，可以将烧结后的半导体激光器取出即可。实现了TO管座的良好定位，确保COS在管舌上加压的稳定性。可实现半导体激光器的批量封装，提高了生产效率。

Description

一种半导体激光器封装夹具

技术领域

本实用新型涉及半导体激光器制造领域，具体涉及一种半导体激光器封装夹具。

背景技术

半导体激光器由于体积小、重量轻、转换效率高、使用寿命长等优点，在医疗、显示、泵浦、工业加工等领域有广泛的应用。近年来，随着半导体材料外延生长技术、半导体激光波导结构优化技术、腔面钝化技术、高稳定性封装技术、高效散热技术的飞速发展，具有高功率、高光束质量的半导体激光器飞速发展，为获得高质量、高性能的直接半导体激光加工设备以及高性能大功率光纤激光抽运源提供了光源基础。

在半导体激光器的生产中，为了满足不同领域与客户的需求，往往需要采用许多特殊结构的热沉和复杂的封装形式，TO封装是目前半导体激光器常用的一种封装形式，TO封装用到的管座包括管壳、管舌和管脚。根据管壳的直径尺寸，TO封装分为TO56、TO9等。一般来说，TO56由于管壳和管舌尺寸较小，散热能力有限，只能封装500mW以下的半导体激光器，且因为可靠性要求较低，铟工艺封装即可满足其使用条件。而对于功率及可靠性要求更高的TO封装半导体激光器，需要采用尺寸更大、散热能力较强的TO9管座进行封装，且为保证激光器的寿命和可靠性，需采用金锡工艺进行激光器封装。目前采用金锡工艺进行TO激光器封装的方式有两种，一种是采用双面金锡工艺同时将管芯与金锡热沉、金锡热沉与管舌焊接到一起，采用此种封装方式只能由自动封装设备完成，成本较高，而且，不能将芯片进行提前筛选，会降低管座的利用率，从而使封装成本升高；另一种封装方式是先采用单面金锡热沉焊接芯片，形成COS（COS指chip on submount，是封装在次热沉上的激光器），COS进行扎测、筛选合格后再采用二次焊接的方式焊接到管舌上，此种封装形式的两次焊接均可由夹具完成，且可经过扎测将不合格的COS剔除，管座利用率较高，所以成本较低。在二次焊接中，为了保证激光器突出量的一致性及可靠性，需保证二次焊接时COS定位良好且无烧结空洞，这就对烧结夹具提出了很高的要求。

中国专利文献CN102361218A公开了一种半导体激光器二极管封装夹具，由一柱状结构的插座、一板状U形件的前座和一阶梯状的矩形后座组成。插座用于安装TO激光器，插座两侧设有两条V形槽，后座设有与V形槽配合的V形凸起，用于固定插座，前座U形槽两侧设有两级台阶，台阶的作用主要是对TO管座进行限位。该夹具可保证TO管座良好的定位，防止封装过程中管座移动而造成封装不良，但是不能对激光器进行加压，只适用于TO激光器的装配或对烧结后的TO激光器进行金线球焊。

中国专利文献CN2648647Y公开了一种半导体激光器装配夹具，包括带有激光器安装孔和步进孔的安装条和弹簧卡片。安装孔为阶梯孔，其内设有半导体激光器定位凸起。弹簧卡片安装在安装条的侧边上，通过弹簧卡片的移动及定位凸起的共同作用可实现TO管座的良好定位，但同样地，该夹具只适用于半导体激光器的装置、焊线及检测等工步，因为无加压装置，所以无法对激光器进行同时定位和加压烧结。

发明内容

本实用新型为了克服以上技术的不足，提供了一种烧结时使COS与管舌位置保持固定，避免管座在封装过程中移动导致一致性差的半导体激光器封装夹具。

本实用新型克服其技术问题所采用的技术方案是：

一种半导体激光器封装夹具，包括：

底座，其上端面上沿长度方向间隔设置有N个与半导体激光器的管壳相配的凹槽，N为大于等于2的自然数；

COS，置于管壳上的管舌上；

滑槽，沿底座宽度方向设置于底座上；

滑轨，滑动安装于滑槽中；

导柱，竖直安装于滑轨上；

横柱，安装于导柱的上端；

滑板，其呈水平状态设置，所述滑板滑动套装于导柱上；以及

弹簧，套装于导柱上，其上端与横柱相连，其下端与滑板相连；

所述滑板下端沿长度方向设置有N个与各个凹槽相对应的压柱，当滑轨沿滑槽滑动至压柱位于COS正上方时，弹簧使压柱下端与COS相接触。

为了确保滑板滑动的顺畅性，上述滑槽有两个，其分别设置于底座的左右两端，所述导柱有两个，其分别安装于每侧的滑轨上。

为了激光器的定位精准度，上述凹槽中设置有与管壳上的管壳凹槽相匹配的凸台。

为了确保COS位于底座上平面之上，上述所述凹槽的深度小于等于管舌的半径与COS的厚度差值。

为了提高操作的便利性，当滑轨移动至与滑槽的尾端相接触时，压柱位于对应的COS的正上方。

为了使烧结时的热量可以快速传递，上述底座、滑轨、滑板以及横柱均采用导热系数为386.4W/（m•K）的铜材料制成。

本实用新型的有益效果是：将滑轨移动至最外侧，将激光器的管壳一一放置到凹槽中，在管舌上放置低温焊片，焊片尺寸与COS尺寸一致，在显微镜下将COS放置到管舌的中间位置，COS前端与管舌前端平齐，将滑板向上拉动使各个压柱下端高于COS的上端面，同时向内侧推动滑轨，当压柱位于COS 正上方时，弹簧会推动滑板下移，从而使各个压柱将COS压紧在管舌上表面，之后进行烧结，烧结完成后，再次将滑轨向外侧拉动，可以将烧结后的半导体激光器取出即可。实现了TO管座的良好定位，避免了管座在封装过程中移动导致封装一致性差的情况。弹簧保证施加到COS 上面的力为弹性力，实现了COS在管舌上加压的稳定性。由于底座上设有多个与激光器管壳尺寸匹配的凹槽，可实现半导体激光器的批量封装，提高了生产效率。

附图说明

图1为本实用新型的立体结构示意图；

图2为本实用新型的滑板部位结构示意图；

图3为本实用新型的底座部位的立体结构示意图；

图4为本实用新型的管壳部位的立体结构示意图；

图中，1.管壳 2.管舌 3.COS 4.底座 5.滑槽 6.滑轨 7.滑板 8.弹簧 9.横柱10.压柱 11.导柱 12.凹槽 13.凸台 14.管壳凹槽。

具体实施方式

下面结合附图1至附图4对本实用新型做进一步说明。

一种半导体激光器封装夹具，包括：底座4，其上端面上沿长度方向间隔设置有N个与半导体激光器的管壳1相配的凹槽12，N为大于等于2的自然数；COS3，置于管壳1上的管舌2上；滑槽5，沿底座4宽度方向设置于底座4上；滑轨6，滑动安装于滑槽5中；导柱11，竖直安装于滑轨6上；横柱9，安装于导柱11的上端； 滑板7，其呈水平状态设置，滑板7滑动套装于导柱11上；以及弹簧8，套装于导柱11上，其上端与横柱9相连，其下端与滑板7相连；滑板7下端沿长度方向设置有N个与各个凹槽12相对应的压柱10，当滑轨6沿滑槽5滑动至压柱10位于COS 3正上方时，弹簧8使压柱10下端与COS 3相接触。使用时，将滑轨6移动至最外侧，将激光器的管壳1一一放置到凹槽12中，在管舌2上放置低温焊片，焊片尺寸与COS 3尺寸一致，在显微镜下将COS 3放置到管舌2的中间位置，COS 3前端与管舌2前端平齐，将滑板7向上拉动使各个压柱10下端高于COS 3的上端面，同时向内侧推动滑轨6，当压柱10位于COS 3正上方时，弹簧8会推动滑板7下移，从而使各个压柱10将COS 3压紧在管舌2上表面，之后进行烧结，烧结完成后，再次将滑轨6向外侧拉动，可以将烧结后的半导体激光器取出即可。实现了TO管座的良好定位，避免了管座在封装过程中移动导致封装一致性差的情况。弹簧8保证施加到COS 3上面的力为弹性力，实现了COS 3在管舌2上加压的稳定性。由于底座4上设有多个与激光器管壳1尺寸匹配的凹槽12，可实现半导体激光器的批量封装，提高了生产效率。

实施例1：

优选的，滑槽5有两个，其分别设置于底座4的左右两端，导柱11有两个，其分别安装于每侧的滑轨6上。在底座4左右两端分别设置滑槽5，使横柱9、两个滑轨6与底座4形成框架式结构，确保其受力时的结构稳定性。同时设置两个导柱11不但提高了对滑板7的导向性，还可以使滑板7滑动时的顺畅性。

实施例2：

进一步的，凹槽12中设置有与管壳1上的管壳凹槽14相匹配的凸台13。当管壳1置于凹槽12中后，其下端的管壳凹槽14可以与凸台13相插接，从而提高了管壳1定位的精准度，使其不倾斜不移动，进一步确保了管舌2与COS 3结合时的精度。

实施例3：

优选的，凹槽14的深度小于等于管舌2的半径与COS 3的厚度差值。当管壳1置于凹槽14中后可以确保COS 3位于底座4的上表面之上，因此方便操作。防止凹槽14的深度过深导致COS 3处于凹槽14中的情况发生。

实施例4：

优选的，当滑轨6移动至与滑槽5的尾端相接触时，压柱10位于对应的COS 3的正上方。通过合理的设置滑槽5的长度，使滑轨6滑动到最尾端位置时即为压柱10可以将COS4压紧到管舌2的工作位置，从而进一步提高了操作的便利性。

实施例5：

底座4、滑轨6、滑板7以及横柱9均采用导热系数为386.4W/（m•K）的铜材料制成。铜材料可以保证激光器在烧结过程中热量的快速传递及膨胀系数的一致性。

Claims (6)

1.一种半导体激光器封装夹具，其特征在于，包括：

底座（4），其上端面上沿长度方向间隔设置有N个与半导体激光器的管壳（1）相配的凹槽（12），N为大于等于2的自然数；

COS（3），置于管壳（1）上的管舌（2）上；

滑槽（5），沿底座（4）宽度方向设置于底座（4）上；

滑轨（6），滑动安装于滑槽（5）中；

导柱（11），竖直安装于滑轨（6）上；

横柱（9），安装于导柱（11）的上端；

滑板（7），其呈水平状态设置，所述滑板（7）滑动套装于导柱（11）上；以及

弹簧（8），套装于导柱（11）上，其上端与横柱（9）相连，其下端与滑板（7）相连；

所述滑板（7）下端沿长度方向设置有N个与各个凹槽（12）相对应的压柱（10），当滑轨（6）沿滑槽（5）滑动至压柱（10）位于COS（3）正上方时，弹簧（8）使压柱（10）下端与COS（3）相接触。

2.根据权利要求1所述的半导体激光器封装夹具，其特征在于：所述滑槽（5）有两个，其分别设置于底座（4）的左右两端，所述导柱（11）有两个，其分别安装于每侧的滑轨（6）上。

3.根据权利要求1所述的半导体激光器封装夹具，其特征在于：所述凹槽（12）中设置有与管壳（1）上的管壳凹槽（14）相匹配的凸台（13）。

4.根据权利要求1所述的半导体激光器封装夹具，其特征在于：所述凹槽（14）的深度小于等于管舌（2）的半径与COS（3）的厚度差值。

5.根据权利要求1所述的半导体激光器封装夹具，其特征在于：当滑轨（6）移动至与滑槽（5）的尾端相接触时，压柱（10）位于对应的COS（3）的正上方。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的半导体激光器封装夹具，其特征在于：所述底座（4）、滑轨（6）、滑板（7）以及横柱（9）均采用导热系数为386.4W/（m•K）的铜材料制成。