[實用新型]一種微通道半導體激光器的燒結夾具

有效

• 申請號: 201520943843.5
• 申請日: 2015-11-24
• 公開（公告）號: CN205195040U
• 公開（公告）日: 2016-04-27
• 發明（設計）人: 楊揚;孫素娟;李沛旭;徐現剛
• 申請（專利權）人: 山東華光光電子有限公司
• 主分類號: H01S5/022
• 分類號: H01S5/022;H01S5/024
• 代理公司: 濟南日新專利代理事務所 37224
• 代理人: 王書剛

技術領域

本實用新型涉及一種用于大功率激光器制造所使用的微通道半導體激光器組件封裝的夾 具，屬于半導體激光器燒結技術領域。

背景技術

近年來，由于半導體激光器特有的體積小、重量輕、效率及可靠性高等特點，大功率半 導體激光器的使用逐步擴展，在固體激光器泵浦、醫療、顯示照明、激光加工和軍事等領域 得到了越來越廣泛的應用。隨著大功率半導體激光器芯片結構的逐步優化和封裝技術的進步， 輸出功率達到千瓦以上的激光器巴條芯片陣列的制備和應用也迅速增長。采用激光器巴條芯 片陣列可以大大提升半導體激光器的輸出功率和封裝密度，但同時也會造成芯片產熱的顯著 增加和聚集，而為達到最優的散熱效果，保證大功率半導體激光器的正常工作，陣列半導體 激光器的封裝主要采用微通道熱沉(內置微通道的液冷散熱片)，通過通入冷卻水將激光器巴 條芯片的工作產熱有效的疏散出去。

一般工藝中，將巴條芯片P面向下貼裝到微通道熱沉上后，還需要將巴條芯片向上的N 面通過焊料連接到負極片上，以實現電接入；負極片和微通道熱沉間還需要焊接好絕緣片以 保證正負極間絕緣。如圖1中所示，微通道熱沉1的前端燒焊有巴條芯片2，絕緣片3通過 焊料層a燒焊到微通道熱沉1上，負極片4一端通過焊料層b燒焊到絕緣片3上，另一端則 燒焊到巴條芯片2的N面上。這樣燒結后獲得的激光器組件，就可以進行疊陣組合和封裝， 從而獲得千瓦以上的激光器巴條陣列。如果負極片和管芯的高度是固定的，可以通過帶有臺 階的壓塊將負極片-絕緣片-微通道熱沉和負極片-巴條N面同時壓實保證接觸良好，再通過加 熱燒結固定。但由于封裝時使用的巴條、絕緣片和負極片的厚度是有變化的，而焊料的厚度 在不同批次間也存在差異，導致采用固定高度臺階的壓塊不能保證將負極片-絕緣片-微通道 熱沉和負極片-巴條N面同時壓實和接觸良好，一旦臺階高度過低將導致巴條與負極片之間出 現空隙無法燒結良好，而臺階高度過高將導致對巴條施加過高的壓力并造成巴條芯片損壞。 因此需要采用可微調臺階高度的壓塊進行燒結。

中國專利文獻CN201374497Y公開的《一種微通道激光器裝架夾具》，該夾具采用二級臺 階形的基座，上部內側面為斜面，在底部有與斜面垂直的凸起，在凸起上設有凹口陶瓷片， 放置在斜面上的墊板壓緊凹口陶瓷片，基座下部臺階面上固接有豎直的限位柱，有開有與限 位柱相配合的限位孔的壓塊可沿限位柱上下滑動，壓塊側下部為與斜面相配合的傾斜面，有 靜壓陶瓷片與凹口陶瓷片相配合，用于將微通道組件壓在墊板上。壓塊在不產生徑向位移的 同時對微通道組件施加穩定壓力，使得微通道組件裝配更準確，保證裝架質量。該夾具的不 足之處在于是針對將激光器芯片燒結到微通道熱沉上，同時將負極片燒結到芯片上而設計的， 無法將微通道半導體激光器組件所必須的絕緣片燒結到微通道熱沉后部；此外由于施壓部位 是固定的平面，燒結后負極片后部并未固定于絕緣片或者微通道熱沉上，處于懸空狀態且并 未與微通道熱沉主體絕緣，因此無法獲得可直接測試以及組裝的微通道半導體激光器組件。

中國專利文獻CN102035133A公開的《一種微通道疊層激光器封裝定位裝置》，包括方形 基座和固定微通道單元的定位裝置，還包括羅盤和調節裝置，羅盤為中心開孔且可旋轉的圓 形結構，周邊均布有圓孔，通過鎖緊螺釘固定于基座的一側，定位裝置包括底部定位件、頂 部定位件、后定位板、前定位板、升降桿以及升降裝置底面，頂部定位件與后定位板頂部鉸 接配合，后定位板和前定位板并排固定于底部定位件的底面上，底部定位件底部圓孔與升降 桿嵌套配合，升降桿固定于升降裝置底面上，升降裝置底面一端固定于所述羅盤上。此裝置 用于微通道疊層激光器裝配、檢驗與微調過程，提高裝配精度并改善光束指向性。該裝置的 不足之處在于是針對將燒結完成形成良好的固定和電連接的微通道激光器組件封裝成疊陣激 光器的裝配和調試夾具，涉及裝調的定位精度調節和各個微通道單元的組裝，并未涉及將微 通道熱沉-激光器芯片以及絕緣片、負極片等必須的組件進行封裝并燒結，無法將燒焊有激光 器芯片的微通道熱沉組裝和燒結以形成可以進行疊陣裝配的微通道激光器組件。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本實用新型提出一種結構簡單、成本低、操作簡便、生產 效率高的微通道半導體激光器的燒結夾具。

本實用新型的微通道半導體激光器的燒結夾具，采用以下技術方案：