大功率激光芯片的焊接方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体激光技术领域，特别是涉及一种大功率激光芯片的焊接方法。
【背景技术】
[0002]在半导体激光器领域，激光芯片焊接是激光器封装重要的一道工艺。目前的激光芯片焊接主要以绑定机为主，绑定机是将激光芯片与热沉进行绑定的装置，整机由PLC+HMI组成控制核心，图像自动对位系统PV310完成目标对象的对位数据计算，产品在完成对位并预压后由平台传输到本压进行绑定压接；绑定机采用PLC控制系统，平台伺服传动定位，回流加热，配合不锈钢热压头，实现压接。
[0003]采用绑定机进行焊接，其缺点就是设备昂贵，工作效率低，无法进行批量生产。例如，用于激光芯片焊接的绑定机需要10万美元以上，设备成本投入大。而且绑定机的工作效率较低，绑定机每作业一个激光芯片都需要一次完整的加热温度回流，大约需要3分钟。
【发明内容】
[0004]鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种高效、稳定、低投入的大功率激光芯片的焊接方法，用于解决现有技术中激光芯片焊接成本高，生产效率低的问题。
[0005]为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种大功率激光芯片的焊接方法，其包括以下步骤:
[0006]I)将激光芯片定位至夹具内，具体定位过程为:将硅片紧贴夹具底座上一个定位腔的其中一侧壁放置，再将热沉置于所述定位腔的底部，将所述激光芯片置于热沉上，并且将激光芯片卡设在定位件的卡槽中，最后将楔形插块紧贴定位腔的另一侧壁插入，所述其中一侧壁和所述另一侧壁为相对平行的两个侧壁，再将夹具顶盖盖设在夹具底座上；
[0007]2)将重力压块从所述夹具顶盖上的窗口内插入所述定位腔中，使重力压块压紧在所述激光芯片上；
[0008]3)将整个夹具以及重力压块一起放入真空回流炉中加热，完成对激光芯片的焊接。
[0009]优选的，所述硅片的一侧具有台阶面，硅片插入所述定位腔时，所述台阶面朝向定位腔的内部，且所述激光芯片位于所述台阶面的上方。
[0010]优选的，在所述激光芯片定位之前，需先清洁所述夹具。
[0011]优选的，所述夹具底座上均匀分布多个所述定位腔，定位在每个定位腔内的激光芯片其规格相同或者不同。
[0012]优选的，在所述步骤3)中，将多个带有激光芯片的所述夹具置于所述真空回流炉中同时加热。
[0013]如上所述，本发明的大功率激光芯片的焊接方法，具有以下有益效果:本发明采用夹具来定位激光芯片，再将其置于真空回流炉中加热完成焊接，其可以多人同时作业，多套夹具同时放入真空回流炉中加热；基于夹具设计的灵活性，可以为多种规格的芯片焊接；夹具投入成本低，远远低于绑定机的投入，且其生产效率高于绑定机。
【附图说明】
[0014]图1显不为本发明的所述夹具底座不意图。
[0015]图2显不为本发明将激光芯片定位在夹具底座上的不意图。
[0016]图3显示为图2所示AA线的剖面图。
[0017]图4显示为本发明的所述夹具顶盖示意图。
[0018]图5显示为本发明的所述重力压块示意图。
[0019]元件标号说明
[0020]I 夹具底座
[0021]11 定位腔
[0022]2 硅片
[0023]3 定位件
[0024]4 楔形插块
[0025]5 激光芯片
[0026]6 热沉
[0027]7 夹具顶盖
[0028]71 窗口
[0029]8 重力压块
[0030]81 插入端
【具体实施方式】
[0031]以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
[0032]请参阅图1至图5。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
[0033]本发明提供一种大功率激光芯片的焊接方法，其包括以下步骤:如图1至图5所示，
[0034]I)将激光芯片5定位至夹具内，在将激光芯片5定位之前，需先清洁夹具；该夹具包括夹具底座I和夹具顶盖7，夹具底座I上设有多个均匀分布的盛放激光芯片5的定位腔11 (见图1所示)，夹具顶盖7上设有多个与定位腔11相对应的窗口 71 (见图4所示)，其具体定位过程为:见图2及图3所示，将硅片2紧贴夹具底座I上一个定位腔11的其中一侧壁放置，再将热沉6水平置于定位腔11的底部，用真空吸笔将激光芯片5置于热沉6的焊接区域，并且将激光芯片5卡设在定位件3的卡槽中，并且让激光芯片的发光面(前端面)与硅片2保持紧贴；最后将楔形插块4紧贴定位腔11的另一侧壁插入，其中一侧壁和另一侧壁为相对平行的两个侧壁，再将夹具顶盖7盖设在夹具底座I上；
[0035]2)将重力压块8从夹具顶盖7上的窗口 71内插入定位腔11中，使重力压块8压紧在激光芯片5上，使得激光芯片5在焊接过程中有足够的压力，从而提高焊接质量；如图5所示，重力压块8的底部具有可从窗口 71插入的插入端81，插入端81较重力压块8的本体尖细。
[0036]3)将整个夹具以及重力压块8 一起放入真空回流炉中加热，完成对激光芯片5的焊接。
[0037]本发明的采用夹具来定位激光芯片，再将其置于真空回流炉中加热完成焊接，其可以多人同时作业，多套夹具同时放入真空回流炉中加热；基于夹具设计的灵活性，可以为多种规格的芯片焊接；夹具投入成本低，远远低于绑定机的投入，且其生产效率高于绑定机。例如，采用夹具去做激光芯片封装，0.5万美元即可完成批量作业；而夹具每次加热回流一次可以完成几十个激光芯片的焊接，多套夹具同时作业可以完成更多产品，即使每次夹具加热回流所需时间为20多分钟，平均到每个产品所需时间约需要0.5分钟，因此大大提尚激光芯片的焊接效率。
[0038]为提高焊接质量，见图3所示，上述硅片2的一侧具有台阶面，硅片2插入定位腔11时，台阶面朝向定位腔11的内部，且激光芯片5位于台阶面的上方，以此使激光芯片5放置于热沉6上形成微小的伸出量，有效地防止激光芯片5焊接过程中焊料溢出导致发光区域受挡。热沉6在定位腔底部，其前端与硅片2紧贴后端与楔形插块4紧贴，楔形插块4可防止热沉6产生水平移动，需保证热沉6平放在定位腔底部，放置后无翘起，且热沉6的前端面贴紧硅片的台阶。
[0039]上述夹具底座I上均匀分布多个定位腔11，在进行激光芯片焊接时，定位在每个定位腔11内的激光芯片5其规格可以相同，也可以不同。这样可以使相同或者不同规格的激光芯片同时完成焊接，提尚生广效率。
[0040]为更进一步提高生产效率，在上述步骤3)中，可以将多个带有激光芯片5的夹具置于真空回流炉中同时加热。
[0041]综上所述，本发明的大功率激光芯片的焊接方法，其基于夹具设计的灵活性，可以为多种规格的芯片焊接；夹具投入成本低，远远低于绑定机的投入，且其生产效率高于绑定机。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0042]上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
【主权项】
1.一种大功率激光芯片的焊接方法，其特征在于，包括以下步骤: 1)将激光芯片(5)定位至夹具内，具体定位过程为:将硅片(2)紧贴夹具底座(I)上一个定位腔(11)的其中一侧壁放置，再将热沉(6)置于所述定位腔(11)的底部，将所述激光芯片(5)置于热沉(6)上，并且将激光芯片(5)卡设在定位件(3)的卡槽中，最后将楔形插块(4)紧贴定位腔(11)的另一侧壁插入，所述其中一侧壁和所述另一侧壁为相对平行的两个侧壁，再将夹具顶盖(7)盖设在夹具底座(I)上； 2)将重力压块(8)从所述夹具顶盖(7)上的窗口(71)内插入所述定位腔(11)中，使重力压块(8)压紧在所述激光芯片(5)上； 3)将整个夹具以及重力压块一起放入真空回流炉中加热，完成对激光芯片(5)的焊接。
2.根据权利要求1所述的大功率激光芯片的焊接方法，其特征在于:所述硅片(2)的一侧具有台阶面，硅片⑵插入所述定位腔(11)时，所述台阶面朝向定位腔(11)的内部，且所述激光芯片(5)位于所述台阶面的上方。
3.根据权利要求1所述的大功率激光芯片的焊接方法，其特征在于:在所述激光芯片(5)定位之前，需先清洁所述夹具。
4.根据权利要求1所述的大功率激光芯片的焊接方法，其特征在于:所述夹具底座(I)上均匀分布多个所述定位腔(11)，定位在每个定位腔(11)内的激光芯片(5)其规格相同或者不同。
5.根据权利要求1所述的大功率激光芯片的焊接方法，其特征在于:在所述步骤3)中，将多个带有激光芯片(5)的所述夹具置于所述真空回流炉中同时加热。
【专利摘要】本发明提供一种大功率激光芯片的焊接方法，其包括以下步骤：1）将激光芯片定位至夹具内，将硅片紧贴夹具底座上一个定位腔的其中一侧壁放置，再将热沉置于定位腔的底部，将激光芯片置于热沉上，并且将激光芯片卡设在定位件的卡槽中，最后将楔形插块紧贴定位腔的另一侧壁插入，其中一侧壁和另一侧壁为相对平行的两个侧壁，再将夹具顶盖盖设在夹具底座上；2）将重力压块从夹具顶盖上的窗口内插入定位腔中，使重力压块压紧在激光芯片上；3）将整个夹具以及重力压块一起放入真空回流炉中加热，完成对激光芯片的焊接。本发明采用夹具进行定位激光芯片，其生产成本低，生产效率高。
【IPC分类】B23K26-70, B23K37-04, B23K26-21
【公开号】CN104827184
【申请号】CN201510252992
【发明人】郭肇基, 朱彦, 顾海军, 杨晓锋
【申请人】上海信耀电子有限公司
【公开日】2015年8月12日
【申请日】2015年5月18日