一种半导体激光器腔面镀膜夹具装配结构及其装配方法
【专利摘要】本发明提出一种半导体激光器腔面镀膜夹具装配结构及其装配方法，夹持稳定，装配简便、灵活，方便清洁，易于大批量加工生产。该镀膜夹具装配结构包括叠巴装填模组、限位固定模组和承载台；叠巴装填模组采用分立的两个结构件合围形成非闭合的矩形框架，限位固定模组的主体为平板U型框结构，自U型闭合端向U型开口端若干个所述叠巴装填模组沿巴条堆叠方向依次排列，叠巴装填模组上与平板U型框结构限位接触的部位即所述矩形框架上与所装填巴条侧腔平面相对的部位；承载台对应于所述平板U型框结构设置有两翼台面，并在两翼台面之间相对凹陷区域的上方平行架设有固定紧绷的若干条承重丝线，用于在装配时承托叠巴装填模组中堆叠的巴条。
【专利说明】
一种半导体激光器腔面镀膜夹具装配结构及其装配方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及一种新型半导体激光器腔面镀膜夹具装配结构。【背景技术】
[0002]为了实现高功率的激光输出，半导体激光器需要在前后腔面上分别镀上增透膜和高反膜。常规的镀膜方案主要分为两类:
[0003]—、将半导体激光芯片解理成巴条，竖直夹在两个金属片之间。该方案的缺点是: 为防止巴条在镀膜过程中掉落，需要在叠巴完毕后，用力挤压堆叠好的巴条进行固定，巴条数量越多，挤压固定所需的力量越大，也越容易造成巴条的破裂，这大大限制了堆叠的巴条数量。
[0004]二、将半导体激光芯片解理成巴条，放置在一个固定宽度的槽内，使巴条的两端卡在夹具中，防止在镀膜过程中巴条掉落在镀膜腔室中，尤其是另一侧腔面镀膜前的反转过程中，还容易造成芯片的崩散;在镀膜完成后，再用专用的解理工具，将巴条两端被加持的部分切除掉，形成待用的激光器的巴条。该方案的缺点是:
[0005]1.芯片利用率低:镀膜使用的巴条必须比实际应用的激光器巴条要长，才能卡在镀膜夹具中，在镀膜完成后，又必须切掉，造成外延晶圆中生长质量高的部分的晶圆利用率低；
[0006]2.激光器的工艺过程复杂:在镀膜工序之前，必须将激光器的巴条用解理机划成固定长度和宽度的形状，以适应镀膜工序的需求;在完成镀膜工序后，又必须将镀膜的巴条被加持的两端切除，解理成最终产品要求的大小，增加了生产工序，而且多次解理容易造成激光巴条的损坏，成品率降低；[〇〇〇7] 3.新鲜的侧腔面在封装测试无任何保护，漏电风险很高，会造成激光器的烧毁;最终解理形成的激光巴条成品的侧面，是直接裸露在大气环境下的，在封装成器件后，长期工作会产生的大量的热，这会导致封装的金属焊料会浸润到激光器的侧面，与裸露的激光器的体材料接触。在大电流的影响下，激光器很快短路，造成激光器烧毁。
[0008]中国专利文献CN105006740A提出了一种条形半导体激光器端面镀膜夹具，采用凹槽式边框设计，该方案具体也存在以下缺陷:
[0009](1)此夹具需要加持一定数量的巴条，否则夹具无法完成堆叠功能。在具体实施过程中，根据装载的巴条的数量不一致，巴条堆叠的压力会不一致，装的过多，压力过大，可能损伤巴条，也易造成巴条堆叠的向一侧爆出而报废。
[0010](2)没有防镀膜覆盖部件，在实际的操作过程中，不可避免会有镀膜材料进入的凹槽框中，长时间使用不利于镀膜架的清洁和滑动块的匹配运动。
[0011](3)对不同宽度的巴条的适应性差，如果腔长差距较大，在后续镀膜工艺步骤需要对不同宽度的巴条所造成的高度差进行补偿，操作性差。
[0012](4)加工精度方面要求比较高，不易实现。有较多的滑动配合部件，过紧配合，不易于叠巴过程的进行，且在镀膜过程中易造成夹具的膨胀卡死的状态，严重时会损伤巴条;过松配合，不易于加持巴条堆叠的稳定，造成巴条堆松散开。
[0013](5)装载巴条的辅助工具是一块平板，不利于装载巴条工序的操作完成，巴条可能会倾倒。辅助装载巴条的导轨的表面不可能做的比较小，无论清洁是否干净，在装载巴条的过程中，都有可能对巴条的腔面造成污染，最终报废掉巴条。
【发明内容】
[0014]本发明提出一种新的半导体激光器腔面镀膜夹具装配结构，夹持稳定，装配简便、 灵活，方便清洁，易于大批量加工生产。
[0015]本发明的技术方案如下:
[0016]该半导体激光器腔面镀膜夹具装配结构，包括叠巴装填模组、限位固定模组和承载台；所述叠巴装填模组采用分立的两个结构件合围形成非闭合的矩形框架，该矩形框架内用于装填堆叠的巴条，并通过这两个结构件对堆叠的巴条进行平面压接固定;所述限位固定模组的主体为平板U型框结构，自U型闭合端向U型开口端若干个所述叠巴装填模组沿巴条堆叠方向依次排列，叠巴装填模组上与所述平板U型框结构限位接触的部位即所述矩形框架上与所装填巴条侧腔平面相对的部位，使得所装填巴条完全悬空;在U型开口端设置有与平板U型框结构固定连接的弹簧顶丝固定块，通过弹簧顶丝组件沿相反方向从外侧穿过弹簧顶丝固定块顶紧最外侧的叠巴装填模组，利用弹簧顶丝组件的可调行程保证各个叠巴装填模组受到均衡的压力；
[0017]所述承载台对应于所述平板U型框结构设置有两翼台面，并在两翼台面之间相对凹陷区域的上方平行架设有固定紧绷的若干条承重丝线，用于在装配时承托叠巴装填模组中堆叠的巴条。
[0018]在以上方案的基础上，本发明还进一步作了如下优化:
[0019]平板U型框结构主要由沿竖直方向依次堆叠并通过螺钉贯穿固定的U型上板、U型中板和U型下板组成;其中，U型下板和U型上板沿竖直方向对所述叠巴装填模组限位接触，U 型中板的内侧宽度大于U型下板和U型上板的内侧宽度，使得所述矩形框架上与所装填巴条侧腔平面相对的部位恰好承托于U型下板留出的轨面上、并被U型上板留出的轨面压盖、同时由U型中板在水平方向限位。
[0020]U型中板的开口端延伸超出U型下板和U型上板的开口端，所述弹簧顶丝固定块为T 型结构，T型结构的两翼沿竖直方向通过螺钉与U型中板的延伸部连接固定。
[0021]叠巴装填模组的两个结构件为一对L型结构件，所述矩形框架上与所装填巴条侧腔平面相对的部位即L型的短部(相对于L的长部)。
[0022]所述矩形框架与所装填巴条侧腔保持间隙。[〇〇23]叠巴装填模组中其中一个结构件的外侧压接面上设置有盲孔，以便于弹簧顶丝组件的端部与叠巴装填模组可靠接触。[〇〇24] 承重丝线采用钨丝。[〇〇25]两翼台面和承重丝线倾斜设置，以便于巴条堆叠。为了更好地固定绷紧承重丝线， 在承载台上承重丝线两端分别设置三角柱面，形成斜拉面。
[0026]对应于承重丝线倾斜的低端，承载台设置有挡柱，用于在装配时对所述U型闭合端阻挡限位。
[0027]采用上述镀膜夹具装配结构进行夹具装配的方法，包括以下步骤:
[0028]1)将承载台放置在固定位置，清洁完毕；
[0029]2)将限位固定模组的U型下板放置在承载台上，使承载丝线与U型下板的上表面平齐；
[0030]3)将限位固定模组的U型中板放置在U型下板上，保持两块板的下端平齐放置；
[0031]4)将一块叠巴装填模组的其中一个结构件放置在U型中板的底部，然后堆叠巴条， 达到装填数量要求后放置该叠巴装填模组的另一个结构件形成对堆叠巴条的合围和平面压接；[〇〇32]5)根据限位固定模组的容量，参照步骤4)依次排列若干个叠巴装填模组;叠巴数量不够填满某一叠巴装填模组时，采用空的叠巴装填模组补位；[〇〇33]6)叠巴装填模组排列完毕后，将限位固定模组的U型上板放置在U型中板之上，并用螺丝固定好三块板；
[0034]7)将弹簧顶丝固定块与限位固定模组通过螺钉固定；
[0035]8)将弹簧顶丝组件的螺纹柱头旋入弹簧顶丝固定块的顶丝贯通孔，观察螺纹柱头顶端的缩进量，保证施加在叠巴装填模组的压力保持在弹簧设计值之内；
[0036]9)完成装配，退去承载台，将夹具送入镀膜工艺腔室。[〇〇37]本发明具有以下技术效果:[〇〇38]1、叠巴装填模组的分立设计以及与限位固定模组的配合设计，使得装载巴条的数量比较灵活，并保证了在增加或减少巴条总量(若巴条数量过少，可采用空的叠巴装填模组填充)时，加载在每个模块内的巴条两端的压力一致，不会造成机械损伤，也不会造成巴条向一侧爆出的现象;同时也增加了巴条的装载量，提高了生产效率。
[0039]2、该结构有利于长时间镀膜使用，方便清洁，方便装配。
[0040]3、模块化设计，针对不同的宽度的巴条，更换不同的U型中板和叠巴装填模组即可，不会产生巴条的高度差，在镀膜过程中，无需特别注意夹具的不同。
[0041]4、模块化堆放架构，对加工要求较低，普通公差要求即可满足使用，不会造成夹具膨胀卡死或者过松巴条松散的状况，易于大批量加工生产。[〇〇42]5、巴条两端距离叠巴装填模组的两端(内侧面)保持一定宽度的缝隙，这样在腔面镀膜过程中，侧腔面也会有薄膜生长，形成保护膜层，防止封装过程中的“短路”现象的发生。
[0043]6、弹簧顶丝组件(弹簧推动的螺纹顶柱)加载的压力，以及限位固定模组的上、下板对叠巴装填模组上下两端的支撑作用，有效避免了镀膜或翻转时巴条的掉落。[〇〇44]7、装载巴条的辅助承载台是一个小角度斜面，利于巴条的堆叠，且方便操作。[〇〇45]8、采用钨丝做真正巴条的承载台，与巴条的接触面积及其微小，降低了巴条端面污染的几率。
[0046]9、采用本发明，能有效减少激光器巴条制作工艺步骤，提高生产效率。【附图说明】[〇〇47]图1为本发明中叠巴装填模组的一个实施例示意图。
[0048]图2为本发明中限位固定模组的主体(平板U型框结构)的一个实施例的示意图。
[0049]图3为弹簧顶丝组件的示意图(剖面)。
[0050]图4为承载台的示意图。
[0051]图5、图6、图7以及图8依次为本发明的装配过程示意图。[〇〇52] 附图标号说明:[〇〇53]1 _ (叠巴装填模组的)L型结构件；101-L型结构件的长部；10 2-L型结构件的短部(与巴条侧腔平面相对的部位)；1〇3_盲孔;2-堆叠的巴条;3-U型上板;4-U型中板;5-U型下板;6-螺钉安装孔;7-弹簧顶丝固定块;701-顶丝贯通孔;8-弹簧顶丝螺纹柱头;9-弹簧；10-钨丝;11-U型下板的承载面;12-挡柱。【具体实施方式】[〇〇54]如图1所示，叠巴装填模组叠巴装填模组采用分立的一对L型结构件合围形成矩形框架，该矩形框架内用于装填堆叠的巴条，并通过这两个结构件对堆叠的巴条进行平面压接固定;该矩形框架与所装填巴条侧腔保持间隙。其中一个L型结构件(堆叠时面向外侧的L 型结构件)的外侧压接面上设置有盲孔，以便于弹簧顶丝组件(如图3所示)的端部与叠巴装填模组可靠接触。
[0055]如图2所示，限位固定模组的主体为平板U型框结构，具体分为U型上板、U型中板和 U型下板组成;其中，U型下板和U型上板沿竖直方向对限位固定模组限位接触，U型中板的内侧宽度大于U型下板和U型上板的内侧宽度，使得所述矩形框架上与所装填巴条侧腔平面相对的部位恰好承托于U型下板留出的轨面上、并被U型上板留出的轨面压盖、同时由U型中板在水平方向限位，这样所装填的巴条完全悬空;在U型开口端设置有与平板U型框结构固定连接的弹簧顶丝固定块，通过弹簧顶丝组件沿相反方向从外侧穿过弹簧顶丝固定块顶紧最外侧的叠巴装填模组，利用弹簧顶丝组件的可调行程保证各个叠巴装填模组受到均衡的压力。
[0056]对于弹簧顶丝组件，可选取线性度较好的弹簧，在固定行程范围内弹力保持稳定， 保持恒定压力加持在每个叠巴装填模组上，防止巴条堆松片掉落。[〇〇57]在装配过程中，本发明还引入钨丝作为叠巴的承载(如图4所示)，一方面减少了与腔面的接触面积，另一方面钨丝性能稳定，在叠巴的工作条件下不会释放物质，可进一步有效避免叠巴过程的腔面的污染问题。钨丝和U型下板的承载面均为小角度倾斜斜面(如10 度)，利于巴条的堆叠，且方便操作。
[0058]参见图5、图6、图7以及图8,本发明的装配过程具体如下:
[0059]1)将承载台放置在固定位置，用酒精棉签清洁完毕；
[0060]2)将限位固定模组的U型下板放置在承载台上，使得钨丝与U型下板的上表面平齐；
[0061]3)将限位固定模组的U型中板放置在U型下板上，保持两块板的下端平齐放置；[〇〇62]4)将一块叠巴装填模组放置在U型中板的底部，然后开始叠巴；[〇〇63]5)根据不同的腔长堆叠相应数量的巴条;例如，我们建议，2mm腔长的巴条，一个叠巴装填模组内叠放15-18个巴条;1.5mm的腔长，一个叠巴装填模组内叠放12-15个巴条； [〇〇64]6)根据巴条的数量选取叠巴装填模组的数量，本实施例图中所示的限位固定模组可承载四个叠巴装填模组，主要是为了配合弹簧顶丝的行程，保持恒定的压力设置;叠巴数量不能填满叠巴装填模组时，填充空的叠巴装填模组即可；
[0065]7)将限位固定模组的U型上板放置在U型中板之上，并用螺丝固定好三块板；
[0066]8)将弹簧顶丝固定块固定在限位固定模组的U型中板(的延伸部)上；
[0067]9)将弹簧顶丝组件的螺纹柱头旋入弹簧顶丝固定块的相应位置;注意观察弹簧顶丝组件的(螺纹柱头)顶端，保证顶端缩进的量在1mm到5mm之间，从而保证施加在巴条的压力保持在弹簧设计值之内；[〇〇68]10)退去承载台，装配镀膜，完成操作。
【主权项】
1.一种半导体激光器腔面镀膜夹具装配结构，其特征在于:包括叠巴装填模组、限位固 定模组和承载台；所述叠巴装填模组采用分立的两个结构件合围形成非闭合的矩形框架， 该矩形框架内用于装填堆叠的巴条，并通过这两个结构件对堆叠的巴条进行平面压接固 定;所述限位固定模组的主体为平板U型框结构，自U型闭合端向U型开口端若干个所述叠巴 装填模组沿巴条堆叠方向依次排列，叠巴装填模组上与所述平板U型框结构限位接触的部 位即所述矩形框架上与所装填巴条侧腔平面相对的部位，使得所装填巴条完全悬空;在U型 开口端设置有与平板U型框结构固定连接的弹簧顶丝固定块，通过弹簧顶丝组件沿相反方 向从外侧穿过弹簧顶丝固定块顶紧最外侧的叠巴装填模组，利用弹簧顶丝组件的可调行程 保证各个叠巴装填模组受到均衡的压力；所述承载台对应于所述平板U型框结构设置有两翼台面，并在两翼台面之间相对凹陷 区域的上方平行架设有固定紧绷的若干条承重丝线，用于在装配时承托叠巴装填模组中堆 叠的巴条。2.根据权利要求1所述的半导体激光器腔面镀膜夹具装配结构，其特征在于:所述平板 U型框结构主要由沿竖直方向依次堆叠并通过螺钉贯穿固定的U型上板、U型中板和U型下板 组成；其中，U型下板和U型上板沿竖直方向对所述叠巴装填模组限位接触，U型中板的内侧 宽度大于U型下板和U型上板的内侧宽度，使得所述矩形框架上与所装填巴条侧腔平面相对 的部位恰好承托于U型下板留出的轨面上、并被U型上板留出的轨面压盖、同时由U型中板在 水平方向限位。3.根据权利要求2所述的半导体激光器腔面镀膜夹具装配结构，其特征在于:所述U型 中板的开口端延伸超出U型下板和U型上板的开口端，所述弹簧顶丝固定块为T型结构，T型 结构的两翼沿竖直方向通过螺钉与U型中板的延伸部连接固定。4.根据权利要求1所述的半导体激光器腔面镀膜夹具装配结构，其特征在于:叠巴装填 模组的两个结构件为一对L型结构件，所述矩形框架上与所装填巴条侧腔平面相对的部位 艮PL型的短部。5.根据权利要求1所述的半导体激光器腔面镀膜夹具装配结构，其特征在于:所述矩形 框架与所装填巴条侧腔保持间隙。6.根据权利要求1所述的半导体激光器腔面镀膜夹具装配结构，其特征在于:叠巴装填 模组中其中一个结构件的外侧压接面上设置有盲孔，以便于弹簧顶丝组件的端部与叠巴装 填模组可靠接触。7.根据权利要求1所述的半导体激光器腔面镀膜夹具装配结构，其特征在于:所述承重 丝线采用钨丝。8.根据权利要求1所述的半导体激光器腔面镀膜夹具装配结构，其特征在于:所述两翼 台面和承重丝线倾斜设置，以便于巴条堆叠。9.根据权利要求8所述的半导体激光器腔面镀膜夹具装配结构，其特征在于:对应于承 重丝线倾斜的低端，承载台设置有挡柱，用于在装配时对所述U型闭合端阻挡限位。10.采用权利要求2所述的半导体激光器腔面镀膜夹具装配结构进行夹具装配的方法， 包括以下步骤:1)将承载台放置在固定位置，清洁完毕；2)将限位固定模组的U型下板放置在承载台上，使承载丝线与U型下板的上表面平齐；3)将限位固定模组的U型中板放置在U型下板上，保持两块板的下端平齐放置；4)将一块叠巴装填模组的其中一个结构件放置在U型中板的底部，然后堆叠巴条，达到 装填数量要求后放置该叠巴装填模组的另一个结构件形成对堆叠巴条的合围和平面压接；5)根据限位固定模组的容量，参照步骤4)依次排列若干个叠巴装填模组；叠巴数量不 够填满某一叠巴装填模组时，采用空的叠巴装填模组补位；6)叠巴装填模组排列完毕后，将限位固定模组的U型上板放置在U型中板之上，并用螺 丝固定好三块板；7)将弹簧顶丝固定块与限位固定模组通过螺钉固定；8)将弹簧顶丝组件的螺纹柱头旋入弹簧顶丝固定块的顶丝贯通孔，观察螺纹柱头顶端 的缩进量，保证施加在叠巴装填模组的压力保持在弹簧设计值之内；9)完成装配，退去承载台，将夹具送入镀膜工艺腔室。
【文档编号】H01S5/028GK106025790SQ201610506117
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年6月30日
【发明人】李宁, 宋克昌, 杨国文
【申请人】西安立芯光电科技有限公司