一种用于激光器巴条腔面镀膜的夹具及其使用方法与流程

本发明涉及一种用于激光器巴条腔面镀膜的夹具及其使用方法，属于半导体激光器封装技术领域。

背景技术：

半导体激光器是目前实用性最高和产量最大的激光器，半导体激光器具有全固态、体积小、重量轻、寿命长、效率高、可靠性高以及可采用简单的注入电流的方式来泵浦。半导体激光器工作电压和电流与集成电路兼容，因而可与之单片集成，并且还可以用高达ghz的频率直接进行电流调制以获得高速调制的激光输出，因而广泛应用于固体激光器的泵浦、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、军事等个方面，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。

通常情况下，半导体激光器自然解理面形成谐振面，但自然解理面对激光的反射率约为32％，造成激光器产生的激光有约60％因散射而从腔面浪费掉，且自然解理面在空气中容易氧化和遭受周围环境污染，从而降低激光器的可靠性。

人们采用在激光器自然解理面上光学镀膜的方法，提高激光器的各项性能。目前腔面镀膜技术作为半导体激光器(ld)的一种常规制作工艺，能够进一步提高输出功率，降低阈值电流，并能够有效的保护激光器腔面不被氧化，提高激光器使用寿命。

半导体激光器件在工作时会受到光功率、驱动电流和热效应的影响且其腔面容易氧化，进而会加剧器件退化，甚至导致灾变性光学损伤(cod)或灾变性光学镜面损伤(comd)，使器件失效。为解决这一问题，有人提出在半导体激光器腔面应用反射膜，如氧化钛，氧化铪，氧化铝，氧化硅等薄膜层，以给大气中的氧气和水分提供了一个势垒，同时也产生一种特定的反射率从而提高前腔面输出激光强度，使前腔面和后腔面的光功率比最大化，并能增加器件的总转换效率。半导体激光器来功率可靠性的退化是由腔面反射膜含有的氧扩散到有源区引起的，最终会在比期望的输出功率还低的情况下导致comd。

半导体激光器腔面镀膜关乎器件的可靠性、使用寿命、出光功率、cod等，镀膜质量的好坏直接影响半导体激光器器件性能。镀膜夹具直接影响到镀膜的质量；从摆条到上炉镀膜的过程中，巴条镀膜夹具起到了至关重要的作用。一个好的镀膜夹具既可以提高工作效率，也可以提升镀膜质量。

中国专利cn104218446a公开了一种半导体激光器装条装置及装条方法，该装置包括支座和夹具，夹具置于支座上，支座上带有间隔的四条脊，两个外侧脊的高度相同，中间两个脊的高度相同，中间两个脊的高度小于两个外侧脊的高度；夹具包括固定夹板、活动夹板和导柱，固定夹板上设置有导柱，活动夹板安装在导柱上，活动夹板和固定夹板之间设置有弹簧，活动夹板上设置有与支座上四条脊相对应的四条槽；装条时，将夹具放置到支座上，使夹具的固定夹板和活动夹板处于支座上的四条脊之间，使支座倾斜放置，自下至上陪条和巴条逐次相间地放置在支座上并夹在固定夹板和活动夹板之间。该专利的技术不足在于，导向用的滑杆由弹簧控制，且未完全包覆，该装置常会出现两侧弹簧拉力不一致，导致受力不均匀，使得夹持力度有偏差，导致夹持力度不够；另外，该装置需要加入润滑剂，无论是固体还是液体润滑剂会使得真空腔室引入污染，这样会对真空镀膜腔室和产品巴条造成污染，出现镀膜材料污染，也将导致阻塞引发夹持力不足，且需要整体更换或清洁。夹具两端受力不均也与会使得待镀膜的巴条受力不均匀出现翘曲，而导致巴条与巴条之间出现缝隙，在镀膜过程中缝隙之间会有膜料渗入影响产品性能；在巴条受力不均匀的情况下，由于镀膜室盛放夹具的工件盘高速旋转，极易造成塌架。

中国专利文件cn105006740a公开了一种条形半导体端面镀膜夹具及其应用，提出了一种条形半导体激光器端面镀膜夹具及其应用，包括巴条镀膜夹具和辅助装条工具，所述巴条镀膜夹具包括滑动部和组合框，所述组合框包括u形底框和上横框，在所述u形底框的两侧柱内分别设置有滑道，所述滑动部的两端分别为凸字形嵌入部，所述滑道与所述凸字形嵌入部相配合，所述u形底框和滑动部中央设置有可更换的巴条夹持端。该专利不足在于容易造成夹持的两端受力不均匀造成巴条之间产生缝隙渗入膜料。本专利所述夹具为模块化装配在多次使用过程中容易造成磨损导致夹持力度改变，损伤巴条。

手动装条过程中传统镀膜夹具在使用过程中存在问题：1、推开夹具时由于没有润滑，推力较大；2、易造成两边受力不均匀，导致夹具推不开；3、腔面膜料多为介质膜和氧化物膜，在家具上沉积造成夹具清洗周期缩短，减少了夹具的使用寿命；4传统镀膜夹具压力不均匀易造成塌架和缝隙，塌架会造成产品报废，巴条之间的缝隙导致膜料渗入造成后期封装失效。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供一种用于激光器巴条腔面镀膜的夹具及其使用方法，能够解决对支撑杆作润滑处理时导致产品和镀膜腔室的污染，加持力度不够导致塌架、膜料渗入的问题。

本发明采用以下技术方案：

一方面，本发明提供一种用于激光器巴条腔面镀膜的夹具，包括底座、支撑杆和滑块，所述滑块套设在支撑杆上并沿所述支撑杆上下滑动，所述底座和滑块之间设置有弹性部件，所述支撑杆表面与所述滑块接触处设置有相对于支撑杆轴心中心对称的多个第一凹槽，所述滑块上设置有多个与所述第一凹槽相对应的第二凹槽，所述第一凹槽与第二凹槽形成圆柱体空心槽，所述圆柱体空心槽内装有滚珠，滚珠直径优选与圆柱体空心槽的直径相同，滚珠可以在其内滚动从而变滑动摩擦为滚动摩擦，减小了阻力，或者，滚珠的直径也可以稍大于圆柱体空心槽的直径，这样滑块滑动时，位于圆柱体空心槽外侧的支撑杆与滑块之间互相不接触，减少了两者之间的接触面积，阻力更小。该发明无需加入润滑剂，可避免润滑剂对镀膜腔室造成污染；在滑块与支撑杆之间设置多个相对于支撑杆轴心中心对称的滚珠，使得滑块在同一平面内每个方向上受力均匀。

本发明中，滚珠的尺寸可根据夹具的大小以及支撑杆可使用的空间，来调节凹槽和滚珠的直径，弹性部件可以为拉力弹簧，或者其他可伸缩的连接件。

优选的，所述支撑杆上第一凹槽的上端和滑块上第二凹槽的下端均呈弧状且与所述滚珠完全贴合，并且，所述第一凹槽上端和第二凹槽下端对在一起时，构成同一个球面的一部分。支撑杆上第一凹槽上端和滑块上第二凹槽下端弧度与滚珠贴合，使得滚珠只能在圆柱体空心槽内运动，不易掉出；还使得滑块在支撑杆上的滑动距离受到限制，对弹性部件起到保护作用，防止拉伸过大对弹性部件造成损伤。

优选的，所述第一凹槽的槽形弧度小于第二凹槽的槽形弧度，第一凹槽的槽形弧度优选小于180°，第二凹槽的槽形弧度大于180°，支撑杆一般都比较细，开槽弧度小减少支撑杆上材料的损耗，不至于使得支撑杆刚性降低太多，另外，由于在装配时，滚珠是从支撑杆上端放入的，这样设置使得滚珠更容易放入。

优选的，所述滚珠优选采用金属球或非金属球，非金属球可以为陶瓷球等，值得注意的是，只要是不易变形、耐磨、不易破碎的材质，均可适用于滚珠，均不影响本发明的实施。

优选的，当滑块位于最底端时，所述第一凹槽的底部低于第二凹槽底部，滑块在支撑杆上滑的最大极限为支撑杆上第一凹槽的开槽位置，起到限制滑块滑动距离的作用，这样滑块滑动距离锁定在一定范围内，对弹性部件也起到了保护作用。

进一步优选的，所述第二凹槽的上端开口延伸到滑块的上表面，便于更换滚珠。

进一步优选的，所述支撑杆优选为两个，对称分布于底座的两侧；

所述支撑杆优选为圆柱杆、方形杆或正多边形杆，若支撑杆为正多边形杆，可在每个面上设计第一凹槽，若支撑杆为圆柱杆，可根据实际情况合理选择第一凹槽的数量及大小。优选的，支撑杆上设置有四个第一凹槽，四个第一凹槽呈中心对称，滑块上设置有对应的四个第二凹槽，四个第二凹槽也呈中心对称，此时，四个滚珠的球心连线为正四边形。

进一步优选的，所述夹具还包括用于加持巴条的凸块，所述凸块包括上凸块和下凸块，所述上凸块与滑块固定连接，所述下凸块固定于底座上，所述上凸块与下凸块之间用于放置巴条。

另一方面，本发明提供一种上述用于激光器巴条腔面镀膜的夹具的使用方法，包括如下步骤：

(1)现将夹具固定于减震垫铁上，将支撑杆安装到底座上并调节好第一凹槽的位置；

(2)将滑块安装在支撑杆上，调整支撑杆使得第一凹槽和第二凹槽位置对应；

(3)将滑块滑到最低处，将弹性部件穿过滑块和底座上的小孔，并且用金属条将两端固定，此过程要保证两端的弹性部件长度一致；

(4)将滚珠从第一凹槽和第二凹槽组成的圆柱体空心槽上端放入；

(5)用力将滑块向上推开，滚珠使得推开更加顺畅，滑块受到支撑杆的限制只能上下移动，在上凸块和下凸块之间从下往上按一定的顺序叠放巴条，上凸块和下凸块的距离优选为1cm左右，放满规定数量后，滑块落下，由于本发明滚珠与凹槽的配合作用，摆完条后滑块下落的时候力度容易掌控，防止下落时伤到巴条，并且下压式的力更均匀，避免了巴条与巴条之间缝隙的产生。

本发明的用于激光器巴条腔面镀膜的夹具及其使用方法并不限于应用领域，可应用于类似结构的行业领域，也可应用于不同场合和不同大小的工装，不局限于镀膜。滚珠结构也可根据应用领域的不同更改为圆柱形，此时，相应的，第一凹槽和第二凹槽也作相应更改，本领域普通技术人员均可实现，此处不再具体陈述。

本发明的有益效果为：

1)本发明的用于激光器巴条腔面镀膜的夹具，在滑块与支撑杆将传统的滑动摩擦变为滚动摩擦，减小阻力，增加弹簧的使用寿命。

2)本发明可无需额外添加润滑剂，避免润滑剂对镀膜腔室造成污染，防止真空镀膜腔室和巴条污染。

3)本发明采用滚动摩擦，提高对称性结构的受力均匀性，待镀膜的巴条受力均匀，不会出现翘曲现象，避免了在镀膜过程中缝隙之间会有膜料渗入影响产品性能；另外夹具两端受力均匀，可防止塌架的发生。

4)本发明中滚珠与凹槽之间的配合，简单易于实现，不必再重新做工装，只需在原有的夹具上做更改即可，实用性更强。

附图说明

图1为本发明的用于激光器巴条腔面镀膜的夹具的一种实施例的主视图；

图2为本发明的用于激光器巴条腔面镀膜的夹具的一种实施例的侧视图；

图3为图2中a处的放大图；

其中：1-底座，2-支撑杆，3-滑块，4-弹性部件，5-第一凹槽，6-第二凹槽，7-滚珠，8-上凸块，9-下凸块。

具体实施方式：

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述，但不仅限于此，本发明未详尽说明的，均按本领域常规技术。

实施例1：

如图1-3所示，一种用于激光器巴条腔面镀膜的夹具，包括底座1、支撑杆2和滑块3，滑块3套设在支撑杆2上并能够沿支撑杆2上下滑动，底座1和滑块3之间设置有弹性部件4，支撑杆2表面与滑块3接触处设置有相对于支撑杆轴心中心对称的多个第一凹槽5，滑块3上设置有多个与第一凹槽5相对应的第二凹槽6，第一凹槽5与第二凹槽6形成圆柱体空心槽，圆柱体空心槽内装有滚珠7，滚珠7直径与圆柱体空心槽的直径相同，滚珠7可以在其内滚动从而变滑动摩擦为滚动摩擦，减小了阻力，该发明无需加入润滑剂，可避免润滑剂对镀膜腔室造成污染；在滑块3与支撑杆2之间设置多个相对于支撑杆轴心中心对称的滚珠7，使得滑块3在同一平面内每个方向上受力均匀。

实施例2：

一种用于激光器巴条腔面镀膜的夹具，结构如实施例1所示，所不同的是，支撑杆2上第一凹槽5的上端和滑块3上第二凹槽6的下端均呈弧状且与均滚珠7完全贴合，并且，第一凹槽5上端和第二凹槽6下端对在一起时，构成同一个球面的一部分。支撑杆2上第一凹槽5上端和滑块3上第二凹槽6下端弧度与滚珠7贴合，使得滚珠7只能在圆柱体空心槽内运动，不易掉出；还使得滑块3在支撑杆2上的滑动距离受到限制，对弹性部件4起到保护作用，防止拉伸过大对弹性部件4造成损伤，此实施例2中，弹性部件4为拉力弹簧。

实施例3：

一种用于激光器巴条腔面镀膜的夹具，结构如实施例2所示，所不同的是，第一凹槽5的槽形弧度小于第二凹槽6的槽形弧度，第一凹槽5的槽形弧度优选小于180°，第二凹槽6的槽形弧度大于180°，支撑杆2一般都比较细，开槽弧度小可减少支撑杆2上材料的损耗，不至于使得支撑杆2刚性降低太多，另外，由于在装配时，滚珠7是从支撑杆2上端放入的，这样设置使得滚珠7更容易放入。

实施例4：

一种用于激光器巴条腔面镀膜的夹具，结构如实施例3所示，所不同的是，滚珠7采用金属球。

实施例5：

一种用于激光器巴条腔面镀膜的夹具，结构如实施例1所示，所不同的是，当滑块3位于最底端时，第一凹槽5的底部低于第二凹槽6底部，滑块3在支撑杆2上滑的最大极限为支撑杆2上第一凹槽5的开槽位置，起到限制滑块滑动距离的作用，这样滑块3滑动距离锁定在一定范围内，对弹性部件4也起到了保护作用。

实施例6：

一种用于激光器巴条腔面镀膜的夹具，结构如实施例1所示，所不同的是，第二凹槽6的上端开口延伸到滑块的上表面，便于更换滚珠。

实施例7：

一种用于激光器巴条腔面镀膜的夹具，结构如实施例1所示，所不同的是，支撑杆2为两个，对称分布于底座1的两侧；

支撑杆2为方形杆，在每个面上设计第一凹槽5，即支撑杆2上设置有四个第一凹槽5，四个第一凹槽5呈中心对称，滑块3上设置有对应的四个第二凹槽6，四个第二凹槽6也呈中心对称，此时，四个滚珠7的球心连线为正四边形。

实施例8：

一种用于激光器巴条腔面镀膜的夹具，结构如实施例7所示，所不同的是，夹具还包括用于加持巴条的凸块，凸块包括上凸块8和下凸块9，上凸块8与滑块3固定连接，下凸块9固定于底座1上，上凸块8与下凸块9之间用于放置巴条。

实施例9：

一种用于激光器巴条腔面镀膜的夹具的使用方法，包括如下步骤：

(1)现将夹具固定于减震垫铁上，将支撑杆2安装到底座1上并调节好第一凹槽5的位置；

(2)将滑块3安装在支撑杆2上，调整支撑杆2使得第一凹槽5和第二凹槽6位置对应；

(3)将滑块3滑到最低处，将弹性部件4穿过滑块3和底座1上的小孔，并且用金属条将两端固定，此过程要保证两端的弹性部件4长度一致；

(4)将滚珠7从第一凹槽5和第二凹槽6组成的圆柱体空心槽上端放入；

(5)用力将滑块向上推开，滚珠7使得推开更加顺畅，滑块3受到支撑杆2的限制只能上下移动，在上凸块8和下凸块9之间从下往上按一定的顺序叠放巴条，上凸块8和下凸块9的距离优选为1cm左右，放满规定数量后，滑块3落下，由于本发明滚珠7与凹槽的配合作用，摆完条后滑块7下落的时候力度容易掌控，防止下落时伤到巴条，并且下压式的力更均匀，避免了巴条与巴条之间缝隙的产生。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。