[發明專利]一種半導體激光器多芯片燒結夾具及燒結方法

有效

• 申請號: 201510366841.9
• 申請日: 2015-06-27
• 公開（公告）號: CN104966987B
• 公開（公告）日: 2018-03-13
• 發明（設計）人: 孫素娟;楊揚;于果蕾;江建民
• 申請（專利權）人: 山東華光光電子股份有限公司
• 主分類號: H01S5/024
• 分類號: H01S5/024;H01S5/022
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司37219
• 代理人: 楊樹云

技術領域

本發明涉及一種半導體激光器的燒結夾具，尤其涉及一種可實現多芯片同時加壓燒結的夾具，屬于半導體激光器燒結技術領域。

背景技術

半導體激光器由于體積小、重量輕、轉換效率高、使用壽命長等優點，在醫療、顯示、泵浦、工業加工等領域有廣泛的應用。近年來，隨著半導體材料外延生長技術、半導體激光波導結構優化技術、腔面鈍化技術、高穩定性封裝技術、高效散熱技術的飛速發展，特別是在直接半導體激光工業加工應用以及大功率光纖激光器抽運需求的推動下，具有高功率、高光束質量的半導體激光器飛速發展，為獲得高質量、高性能的直接半導體激光加工設備以及高性能大功率光纖激光抽運源提供了光源基礎。

為了獲得高功率輸出，同時達到良好的散熱要求，目前大多數是通過將單個芯片獨立封裝成小單元，然后將測試合格后的小單元串聯或并聯組裝成高功率模塊。對于這種封裝形式，單個芯片是獨立封裝，一方面可以降低芯片燒結難度，另一方面可提高芯片的散熱能力，避免多個芯片封裝造成的熱量富集，而且可對封裝好的小單元進行篩選，剔除不良品，提高高功率模塊的成品率。因此，這種封裝形式逐漸成為高功率、高光束質量半導體激光主流器件封裝的趨勢。對于輸出功率為幾十瓦甚至上百瓦的激光器模塊，一般需要幾個或十幾個小單元進行組裝，所以，這對小單元的燒結質量、效率及成品率提出了更高的要求。燒結空洞會影響芯片的散熱，降低器件的可靠性，封裝效率低、成品率低又不能滿足生產的需求。為保證燒結質量，必須在芯片燒結和后續的COS(COS指chip on submount，是封裝在次熱沉上的激光器)燒結過程中施加一定的壓力。

CN 101741011A公開了一種半導體激光器的低應力封裝裝置，其中所述的封裝夾具由用于熱沉定位的夾具基座和用于芯片固定的彈簧壓片兩部分組成，夾具基座的上表面開槽，開槽的形狀由熱沉形狀決定，尺寸略大于熱沉尺寸，彈簧壓片的兩端用高度可調的螺栓固定在基座開槽兩側，通過改變彈簧片兩端的高度改變彈簧片對激光器芯片的壓力。該夾具采用彈片的施壓方式施力，因彈片易變形，多次使用后會影響施力的均勻性。

目前，對于激光器的燒結一般由自動化設備完成，但自動化設備只能一次生產一個，效率低，不適于批量生產，而且自動化設備價格較高，經濟效益差。

發明內容

針對目前半導體激光器燒結存在的技術問題，本發明提供一種操作簡便，可實現多個激光器單元同時加壓燒結的夾具。

本發明還提供利用該夾具對半導體激光器進行燒結的方法。

術語說明：

COS(chip on submount)：是封裝在次熱沉上的激光器芯片；為了使文字表達簡潔明了，本發明中均使用COS這一通用專業術語。

本發明技術方案如下：

一種半導體激光器多芯片燒結夾具，包括主體、下壓條、上壓條、帶有壓柱的頂塊和彈簧，所述下壓條和上壓條通過固定螺絲固定在主體上，且下壓條和上壓條上均有分布均勻的孔，分別用于限定頂塊壓柱和給進螺絲；彈簧套在頂塊壓柱上。

更為優選的方案如下：

一種半導體激光器多芯片燒結夾具，包括主體、下壓條、上壓條、帶有壓柱的頂塊和彈簧，所述主體由底板和側板組成，底板表面設有均勻排布的激光器限位槽，該激光器限位槽用于放置激光器管殼；

所述下壓條和上壓條分別固定在主體的側板上，且平行于或基本上平行于主體底板表面；

所述上壓條上設有均勻分布的絲孔，用于擰入給進螺絲并限位；

所述下壓條上設有均勻分布的柱孔，用于頂塊壓柱從中穿過并限位；彈簧套在位于頂塊和下壓條之間的頂塊壓柱上。

根據本發明優選的，所述彈簧置于下壓條上面的彈簧限位槽內。頂塊壓柱套在彈簧內。所述下壓條上設有彈簧限位槽，以防止在加壓過程中彈簧發生位移。

根據本發明優選的，所述頂塊上表面有給進螺絲限位槽，用于防止在螺絲給進過程中頂塊受力不勻，造成下方被夾持的COS位移。

所述下壓條上的孔為柱孔，柱孔的尺寸與頂塊壓柱相匹配，以防止壓柱在下壓過程中轉動。

根據本發明優選的，所述頂塊壓柱為方形結構；相應地下壓條上柱孔也是尺寸相適配的方形孔；以防止其在下壓過程中轉動，造成COS位移。壓柱上端與頂塊固定一體。

所述下壓條的柱孔、上壓條的絲孔上下一一對齊，且使頂塊壓柱正壓在激光器限位槽內放置的激光器COS上的著力點上。所述激光器限位槽、柱孔及絲孔的中心點間距一致。

所述下壓條和上壓條是長方形條板，或者是圓環形條板；后者對應的激光器限位槽需在主體底板上環形排列設置。