CN209233157U - 一种高功率半导体激光器封装烧结夹具 - Google Patents

Abstract

一种高功率半导体激光器封装烧结夹具，将含有焊料层的热沉放置到底座中，由于底座前后两端设有凸台Ⅲ，热沉置于两个凸台Ⅲ之间的区域，从而使其在前后方向上实现定位。通过定位装置热沉推动至其左侧端插入两个卡槽Ⅱ中，实现了热沉左右方向的定位。由于U形槽的开口宽度大于巴条左侧端出光腔面的宽度且小于巴条整体宽度，因此巴条的出光腔面保持裸露，不会被挤压导致损坏，不会导致腔面破损或脱模现象，又保证了巴条与热沉相平齐。将压块放置于巴条及热沉上，通过压紧装置利用压块将巴条及热沉压紧固定在底座上。之后将装配好的夹具放置在回流炉中进行烧结。巴条及热沉精确定位，提高了烧结质量。

Description

一种高功率半导体激光器封装烧结夹具

技术领域

本实用新型涉及半导体激光器制造技术领域，具体涉及一种高功率半导体激光器封装烧结夹具。

背景技术

在过去的几十年中，激光科学在制造更高、更快、更小的相干光源上取得了巨大成功。与电子器件类似，光子器件的小型化和集成化有广阔的应用前景。其中半导体激光器由于体积小、重量轻、转换效率高等优异的的特点，在显示、工业加工、医疗、泵浦等领域有着广泛的应用。

目前，激光巴条阵列可大大提高半导体激光器的功率，其封装形式主要分为热传导冷却型、宏通道液体冷却型与微通道液体冷却型，但对于高功率半导体激光器来说，采用热传导冷却及宏通道冷却方式的散热效率相对较低，影响器件的寿命及可靠性。微通道冷却由于内置冷却液体通道，具有更高的散热效率，利用微通道封装的半导体激光器可工作在CW以及高占空比的QCW模式。一般来说，基于微通道封装主要有芯片贴片机系统与回流焊工艺。然而，微通道封装目前主要采用软焊料封装（铟焊料），前者由于在焊接过程中不是在真空的环境中，过程中易导致铟焊料的氧化，不利于焊接；后者是在回流炉中进行，保证了焊接过程中的无氧环境，防止焊接过程中焊料的氧化。

微通道封装如果在回流炉进行，就需要专门的烧结封装夹具，公告号为CN201374497《一种微通道激光器装架夹具》的专利中，该夹具结构为二级台阶形的基座的上部内侧面为斜面，在斜面底部有与斜面垂直的凸起；在凸起上设有凹口陶瓷片，放置在斜面上的垫板压紧凹口陶瓷片；在基座的下部台阶面上固接有竖直的限位柱，有开有与限位柱相配合的限位孔的压块可沿限位柱上下滑动；压块的侧下部为与斜面相配合的倾斜面；有静压陶瓷片与凹口陶瓷片相配合，用于将微通道组件压在垫板上。虽然该装架夹具的压块不产生径向位移的同时保证了对微通道组件持续稳定的静压力，但因为各组件之间不是紧固在一块，在移动的过程中容易造成各组件之间的偏移，不利于烧结；另一方面，该夹具中激光器巴条腔面紧贴凹口陶瓷片，容易触碰到腔面或因为腔面与陶瓷片的摩擦，导致腔面破损。

此外，公告号为CN101515702《半导体激光器管芯烧结装置及其使用方法》与公告号为CN203135209U《多芯片无应力半导体激光器封装夹具》的专利中，对管芯采用加压烧结，可实现对单个或多个管芯进行烧结，但难以保证芯片与热沉相平齐，从而导致芯片相对于热沉内缩或突出太多的情况，严重影响了烧结质量。

发明内容

本实用新型为了克服以上技术的不足，提供了一种实现快速精确装配、提高合格率、改善键合质量的高功率半导体激光器封装烧结夹具。

本实用新型克服其技术问题所采用的技术方案是：

一种高功率半导体激光器封装烧结夹具，包括：

底座，其左侧端前后两侧分别竖直设置有凸台Ⅰ，其前后两侧分别竖直设置有凸台Ⅲ；

热沉，其宽度与两个凸台Ⅲ之间的间距相匹配，两个凸台Ⅰ的下方分别设置有卡槽Ⅱ，两个卡槽Ⅱ之间的间距与热沉的宽度相匹配，热沉放置于底座上，其前后两侧与同侧的凸台Ⅲ的内侧面相接触；

巴条，置于热沉的左侧端，两个凸台Ⅰ之间形成U形槽，所述U形槽开口宽度大于巴条左侧端出光腔面的宽度且小于巴条宽度，U形槽的开口宽度小于热沉的宽度；

压块，置于热沉及巴条的上方，压块前后两侧与同侧的凸台Ⅲ的内侧面相接触，两个凸台Ⅰ中且位于卡槽Ⅱ的上端分别设置有卡槽Ⅰ，两个卡槽Ⅰ之间的间距与压块的宽度相匹配，两个卡槽Ⅰ之间的间距大于巴条的宽度且小于热沉的宽度；以及

定位装置，设置于底座上，用于将热沉推动至其左侧端插入两个卡槽Ⅱ中。

进一步的，上述压紧装置包括设置于压块上的通孔以及设置于底座上的螺孔Ⅰ，螺栓Ⅰ穿过通孔及热沉上的安装孔后旋合于螺孔Ⅰ中。

进一步的，上述定位装置包括竖直设置于底座右侧端的凸台Ⅱ、水平设置于凸台Ⅱ中的螺孔Ⅱ以及旋合于螺孔Ⅱ中的螺栓Ⅱ，所述螺栓Ⅱ的尾端与热沉相接触。

为了方便取放，上述压块上设置有两个凹槽。

为了方便与热沉连接，上述压块的下端设置有两个圆环形的限位凸台，所述限位凸台的外径与热沉上进水通道及出水通道的内径相匹配。

本实用新型的有益效果是：将含有焊料层的热沉放置到底座中，由于底座前后两端设有凸台Ⅲ，热沉置于两个凸台Ⅲ 之间的区域，从而使其在前后方向上实现定位。通过定位装置热沉推动至其左侧端插入两个卡槽Ⅱ中，实现了热沉左右方向的定位。之后利用真空吸笔将巴条吸取并放置在热沉的左侧端，巴条置于两个卡槽Ⅰ之间实现前后方向定位，由于U形槽的开口宽度大于巴条左侧端出光腔面的宽度，因此巴条的出光腔面保持裸露，不会被挤压导致损坏，不会导致腔面破损或脱模现象。同时利用U形槽也可以便于观察巴条相对于热沉放置的位置，保证激光器巴条相对热沉的前后、左右不偏离。将压块放置于巴条及热沉上，通过压紧装置利用压块将巴条及热沉压紧固定在底座上。之后将装配好的夹具放置在回流炉中进行烧结。巴条及热沉精确定位，提高了烧结质量。

附图说明

图1为本实用新型的立体结构示意图；

图2为本实用新型的立体爆炸结构示意图；

图3为本实用新型的侧视结构示意图；

图4为本实用新型的底座的立体结构示意图；

图5为本实用新型的压块的立体结构示意图；

图中，1.底座 2.凸台Ⅰ 3.热沉 4.巴条 5.压块 6.U形槽 7.螺栓Ⅰ 8.凹槽 9.凸台Ⅱ 10.螺栓Ⅱ 11.卡槽Ⅰ 12.通孔 13.限位凸台 14.凸台Ⅲ 15.螺孔Ⅰ 16.螺孔Ⅱ 17.卡槽Ⅱ。

具体实施方式

下面结合附图1至附图5对本实用新型做进一步说明。

一种高功率半导体激光器封装烧结夹具，包括：底座1，其左侧端前后两侧分别竖直设置有凸台Ⅰ 2，其前后两侧分别竖直设置有凸台Ⅲ 14；热沉3，其宽度与两个凸台Ⅲ 14之间的间距相匹配，两个凸台Ⅰ 2的下方分别设置有卡槽Ⅱ 17，两个卡槽Ⅱ 17之间的间距与热沉3的宽度相匹配，热沉3放置于底座1上，其前后两侧与同侧的凸台Ⅲ 14的内侧面相接触；巴条4，置于热沉3的左侧端，两个凸台Ⅰ 2之间形成U形槽6，U形槽6的开口宽度大于巴条4左侧端出光腔面的宽度且小于巴条4宽度，U形槽6的开口宽度小于热沉3的宽度；压块5，置于热沉3及巴条4的上方，压块5前后两侧与同侧的凸台Ⅲ 14的内侧面相接触，两个凸台Ⅰ2中且位于卡槽Ⅱ 17的上端分别设置有卡槽Ⅰ 11，两个卡槽Ⅰ 11之间的间距与压块5的宽度相匹配，两个卡槽Ⅰ 11之间的间距大于巴条4的宽度且小于热沉3的宽度，可实现巴条左右定位并且保证巴条4左侧端出光腔面与热沉3左侧端相平齐；压紧装置，其用于将压块5下压，将巴条4及热沉3压紧于底座1上；以及定位装置，设置于底座1上，用于将热沉3推动至其左侧端插入两个卡槽Ⅱ 17中。使用时，先将含有焊料层的热沉3放置到底座1中，由于底座1前后两端设有凸台Ⅲ 14，热沉3置于两个凸台Ⅲ 14之间的区域，从而使其在前后方向上实现定位。通过定位装置热沉3推动至其左侧端插入两个卡槽Ⅱ 17中，实现了热沉3左右方向的定位。之后利用真空吸笔将巴条4吸取并放置在热沉3的左侧端，巴条4置于两个卡槽Ⅰ 11之间实现前后方向定位，由于U形槽6的开口宽度大于巴条4左侧端出光腔面的宽度，因此巴条4的出光腔面保持裸露，不会被挤压导致损坏，不会导致腔面破损或脱模现象。同时利用U形槽6也可以便于观察巴条4相对于热沉3放置的位置，保证激光器巴条4相对热沉3的前后、左右不偏离。将压块5放置于巴条4及热沉3上，通过压紧装置利用压块5将巴条4及热沉3压紧固定在底座1上。之后将装配好的夹具放置在回流炉中进行烧结。巴条4及热沉3精确定位，提高了烧结质量。

实施例1：

压紧装置可以为如下结构，其包括设置于压块5上的通孔12以及设置于底座1上的螺孔Ⅰ 15，螺栓Ⅰ 7穿过通孔 12及热沉3上的安装孔后旋合于螺孔Ⅰ 15中。通过旋转螺栓Ⅰ7使压块5逐渐相对底座1下移，从而实现将巴条4压紧固定于热沉3上，并将热沉3压紧固定于底座1中。控制螺栓Ⅰ 7的扭矩，可以调节压块5的下压力，保证在每次烧结时的压力保持一致，同时还可以根据不同的半导体激光器的巴条4调节适当的压力，保证了在转移、烧结过程中装配体内的各个部件相对位置保持不变，进一步提高了烧结质量。

实施例2：

定位装置可以为如下结构，其包括竖直设置于底座1右侧端的凸台Ⅱ 9、水平设置于凸台Ⅱ 9中的螺孔Ⅱ 16以及旋合于螺孔Ⅱ 16中的螺栓Ⅱ 10，螺栓Ⅱ 10的尾端与热沉3相接触。通过转动螺栓Ⅱ 10使螺栓Ⅱ 10尾端推动热沉3向左侧移动，直至热沉3的左侧端插入两个卡槽Ⅱ 17中，实现精确定位。

实施例3：

进一步的，压块5上设置有两个凹槽8。当取放压块5时，可以使用镊子操作，将镊子的两个夹臂分别插入两个凹槽8中，从而方便将压块5夹取，进一步提高了操作的便利性。

实施例4：

进一步的，压块5的下端设置有两个圆环形的限位凸台13，限位凸台13的外径与热沉3上进水通道及出水通道的内径相匹配。压块5与热沉3接触时，限位凸台13分别插入热沉3的进水通道和出水通道中，从而进一步提高了压块5与热沉3定位的精准性。

Claims (5)

1.一种高功率半导体激光器封装烧结夹具，其特征在于，包括：

底座（1），其左侧端前后两侧分别竖直设置有凸台Ⅰ（2），其前后两侧分别竖直设置有凸台Ⅲ（14）；

热沉（3），其宽度与两个凸台Ⅲ（14）之间的间距相匹配，两个凸台Ⅰ（2）的下方分别设置有卡槽Ⅱ（17），两个卡槽Ⅱ（17）之间的间距与热沉（3）的宽度相匹配，热沉（3）放置于底座（1）上，其前后两侧与同侧的凸台Ⅲ（14）的内侧面相接触；

巴条（4），置于热沉（3）的左侧端，两个凸台Ⅰ（2）之间形成U形槽（6），所述U形槽（6）的开口宽度大于巴条（4）左侧端出光腔面的宽度且小于巴条（4）宽度，U形槽（6）的开口宽度小于热沉（3）的宽度；

压块（5），置于热沉（3）及巴条（4）的上方，压块（5）前后两侧与同侧的凸台Ⅲ（14）的内侧面相接触，两个凸台Ⅰ（2）中且位于卡槽Ⅱ（17）的上端分别设置有卡槽Ⅰ（11），两个卡槽Ⅰ（11）之间的间距与压块（5）的宽度相匹配，两个卡槽Ⅰ（11）之间的间距大于巴条（4）的宽度且小于热沉（3）的宽度；

压紧装置，其用于将压块（5）下压，将巴条（4）及热沉（3）压紧于底座（1）上；以及

定位装置，设置于底座（1）上，用于将热沉（3）推动至其左侧端插入两个卡槽Ⅱ（17）中。

2.根据权利要求1所述的高功率半导体激光器封装烧结夹具，其特征在于：所述压紧装置包括设置于压块（5）上的通孔（12）以及设置于底座（1）上的螺孔Ⅰ（15），螺栓Ⅰ（7）穿过通孔（12）及热沉（3）上的安装孔后旋合于螺孔Ⅰ（15）中。

3.根据权利要求1所述的高功率半导体激光器封装烧结夹具，其特征在于：所述定位装置包括竖直设置于底座（1）右侧端的凸台Ⅱ（9）、水平设置于凸台Ⅱ（9）中的螺孔Ⅱ（16）以及旋合于螺孔Ⅱ（16）中的螺栓Ⅱ（10），所述螺栓Ⅱ（10）的尾端与热沉（3）相接触。

4.根据权利要求1所述的高功率半导体激光器封装烧结夹具，其特征在于：所述压块（5）上设置有两个凹槽（8）。

5.根据权利要求1所述的高功率半导体激光器封装烧结夹具，其特征在于：所述压块（5）的下端设置有两个圆环形的限位凸台（13），所述限位凸台（13）的外径与热沉（3）上进水通道及出水通道的内径相匹配。