半导体激光芯片腔面镀膜夹具的制作方法

本实用新型涉及一种半导体激光芯片腔面镀膜夹具。

背景技术：

大功率半导体激光器具有全固态、体积小、重量轻、长寿命、高效率、可靠性高、以及金属对半导体激光吸收高等优点，因而被广泛应用于固体激光器的泵浦源、激光加工、激光切割、精密探测和测量、通信与信息处理、医疗和美容、军事等各方面，并在许多领域引起了革命性的突破，市场需求量及发展潜力巨大。

谐振腔解理面是半导体激光器的重要组成部分，它对于器件的可靠性有着重要的影响。通常GaAs激光器其自然解理面的反射率约为32％，并不理想而且自然解理面在空气中容易氧化和遭受周围环境污染，影响激光器性能特别是高功率半导体的寿命。而对激光器腔面镀膜已是半导体激光器制程中能够有效的提高性能参数的重要工艺，使其进一步提高输出功率，降低阈值电流，有效地保护腔面。

由于激光器芯片尺寸很小，在其腔面镀膜工艺中通常采取解理条的形式；半导体材料本身很脆弱，容易折断，或芯片夹持不牢滑动或掉落，会造成破损；一次镀膜需装载多个解理条，需保证其镀膜层的均匀性使其解理面处于同一水平，为解决这些问题在镀膜工艺中通常需要有一个专用工具来夹持解理条，这种夹具称为镀膜架，因此镀膜夹具的设计加工及其重要。

目前，常规的镀膜夹具主要存在以下问题：

1.夹具构造复杂，不利于加工和使用后的清洗、维护,导致精度下降快，使用寿命减短。

2.目前较多夹具只能单面镀膜，双面镀膜需两次拆卸、装配，反复操作对芯片损伤较大，固定区域角度大造成阴影；

3.芯片结构复杂，容差小，对人员技能要求高，操作过程中如叠放不顺利极易造成腔面污染或损伤，导致工作效率、成品率低，损伤产品；

4.个别夹具结构设计不合理、芯片夹持不牢滑动或掉落，会造成破损；

5.夹具结构复杂，部件多，对夹具精度要求高，加工成品率低，加工成本高；

6.夹具装配件多，存放芯片位置少，一次镀膜量少，生产成本高；夹具结构复杂，不易清洁，镀膜过程中易污染芯片端面。

技术实现要素：

本实用新型提出一种新的半导体激光芯片腔面镀膜夹具，夹持稳定，结构简明，操作方便，易加工、可大批量镀膜，有效改善镀膜质量。

本实用新型的技术方案如下：

该半导体激光芯片腔面镀膜夹具包括平板U型框组件和位于U型开口端的堵头组件，在平板U型框组件和堵头组件合围形成的平面闭合区域内，若干个巴条自U型闭合端向U型开口端依次堆叠排列；所述平板U型框组件具体主要由沿竖直方向依次堆叠、相对固定的U型上板、U型中板和下板组成；所述下板为U型，与U型上板、U型中板开口方向一致，或者所述下板为闭环型，下板中部的条孔与U型上板、U型中板贯通；U型中板的内侧宽度大于下板和U型上板的内侧宽度，使得若干巴条的两端侧腔部位恰好承托于下板留出的轨面上、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，所述堵头组件自U型开口端向U型闭合端对所述若干个巴条施加顶紧的压力。

在以上方案的基础上，本实用新型还进一步作了如下优化：

在所述平面闭合区域内，所述若干个巴条的两端分别设置有垫块。这样，叠巴的两端不直接与平板U型框组件和堵头组件接触。

若干个巴条中，位于两端的1-3个巴条为spacer bar，其余的主体巴条为spacer bar与待镀膜bar间隔放置。

下板和U型上板的内侧接触面具有倾斜结构，以保证靠近U型闭合端的巴条的腔面不被遮挡。

堵头组件具体包括顶丝和顶丝固定块，顶丝固定块与平板U型框组件的U型开口端固定连接，顶丝穿过顶丝固定块施加对所述若干个巴条顶紧的压力。

U型中板的开口端延伸超出下板和U型上板；所述顶丝固定块为工字型结构或T型结构，与U型中板的延伸部通过螺钉连接固定。

U型上板、U型中板和下板通过竖直方向贯穿的螺钉连接固定。

另外，还可以将若干巴条分组，每一组置于一个框架结构的装填模组内，巴条的两端侧腔部位通过装填模组的框架间接承托于下板留出的轨面上，使巴条侧腔与夹具零接触。

本实用新型具有以下技术效果：

1、夹具构件简单、利于加工，可加工至较高精度；可重复使用，可靠性高。

2、能够可靠夹持固定，正反端面同时镀膜。

3、镀膜窗口的遮挡面积减小。

4、采用本实用新型，能有效减少激光器巴条制作工艺步骤，提高生产效率。可一次性安装数量70多个半导体激光器bar条。

附图说明

图1为本实用新型夹具装配后的示意图。

图2为本实用新型中核心部件的拆分示意图(未装填巴条)。

图3为图2的平面视图。

图4为图2的侧面视图。

图5为本实用新型中核心部件的拆分示意图(U型中板装填有巴条)。

图6为图1所示结构尚未将堵头组件装配完成的示意图。

附图标号说明：

1-平板U型框组件；101-U型上板；102-U型中板；103-闭环型下板；2-不锈钢垫块；3-巴条；4-顶丝固定块；401-顶丝穿过顶丝固定块的位置；1030-闭环型下板上设置的与顶丝外径相适配的通槽。

具体实施方式

如图1、图2所示，该镀膜夹具包括平板U型框组件1和位于U型开口端的堵头组件(图中仅示出了其中的顶丝固定块4)，在平板U型框组件和堵头组件合围形成的平面闭合区域内，若干个巴条3及其两端设置的不锈钢垫块2自U型闭合端向U型开口端依次堆叠排列。

平板U型框组件具体主要由沿竖直方向依次堆叠、通过螺钉贯通连接固定的U型上板101、U型中板102和闭环型下板103组成，其中U型中板102的内侧宽度大于闭环型下板103和U型上板101的内侧宽度，其中，使得若干巴条的两端侧腔部位恰好承托于闭环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。U型中板的开口端延伸超出闭环型下板和U型上板；顶丝固定块为工字型结构，与U型中板的延伸部通过螺钉连接固定，堵头组件的顶丝自U型开口端向U型闭合端对所述若干个巴条施加顶紧的压力。

这里，下板优选闭环型，主要是考虑到在镀膜工艺的具体情况：在真空腔室内，溅射靶材置于真空腔室的底部，装满激光芯片的镀膜夹具置于溅射靶材的正上方，夹具的上方会设置石英灯，用于加热芯片。为了避免石英灯被溅射，所以下板没有采用U型，而是采用闭环型，兼作石英灯与溅射靶材之间的屏障。

因此，即便下板也采用U型，也建议在U型开口端由一定宽度的横板封堵成矩形方框状，还能够承托垫块的一部分区域，以防止垫块与堵头组件之间留有缝隙，使溅射物质穿过该缝隙沉积在芯片上方的石英灯上，影响石英灯的加热效果和使用寿命。

由于本实施例中顶丝的直径大于U型中板的厚度，因此，下板对应于U型开口端处还设置有与顶丝外径相适配的通槽，从而保证顶丝可靠安装。

在若干个巴条中，位于两端的1-3个巴条为spacer bar，其余的主体巴条为spacer bar与待镀膜bar间隔放置。

闭环型下板和U型上板的内侧接触面具有倾斜结构，以保证靠近U型闭合端的巴条的腔面不被遮挡。

该镀膜夹具的装配过程可按照以下步骤进行：

(1)将闭环型下板和U型中板放于辅助斜坡上，形成凹槽(闭环型下板留出的轨面)；

(2)用尖头镊子夹起不锈钢垫块两侧放于凹槽内，用吸笔吸取bar P面右侧边，增透膜(AR面)朝前，高反膜(HR面)朝向操作者，完全放于不锈钢块垫块上；最底部的1-3层放置spacer bar；

(3)用吸笔吸取需镀膜bar条，AR面朝前，HR面朝向操作者，轻轻的放于spacer bar上；

(4)spacer bar与待镀膜bar间隔放置，按照顺序依次向上叠放；bar条放置完成后，需上面再放置3个spacer bar，再将不锈钢垫块放置在上面，bar条放置完成；

(5)将HR面向上放于U型中板上(U型闭合端底面)，安装U型上板和顶丝固定块；轻轻抬起辅助斜坡，轻轻抖动，让所有bar条对齐；

(6)装好后左手将其固定不动，右手将螺丝钉依次放于螺钉孔内对角拧紧后，从辅助斜坡上取下，装配完成，进行镀膜。