大功率激光二極管燒結(jié)用氣體介質(zhì)勻化裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光電技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]大功率半導(dǎo)體激光器在固體激光器泵浦、激光加工、激光醫(yī)療、激光顯示以及軍事應(yīng)用等領(lǐng)域得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，特別是在固體激光器泵浦應(yīng)用中，以其體積小，重量輕，效率和可靠性高等優(yōu)點(diǎn)倍受青睞。在近十年內(nèi)，隨著大功率半導(dǎo)體激光器產(chǎn)品進(jìn)一步成熟，通過(guò)各種結(jié)構(gòu)將激光巴條封裝成的線陣、疊陣模塊的輸出功率可達(dá)數(shù)千瓦甚至上萬(wàn)瓦，在工業(yè)加工、軍事等領(lǐng)域的需求有很大增長(zhǎng)。
[0003]通常大功率激光二極管燒結(jié)所用的半自動(dòng)燒結(jié)設(shè)備采用吸嘴吸起激光二極管芯片，然后放置在帶有焊料的熱沉上直接燒結(jié)。這種設(shè)備由于吸嘴的存在使燒結(jié)環(huán)境密閉性不好，焊料容易受到氧化。這就需要采用一種還原氣體實(shí)現(xiàn)大功率激光二極管燒結(jié)浸潤(rùn)，而需要哪一種還原氣體是其關(guān)鍵因素，還原氣體能否充分均勻覆蓋焊料表面，在適當(dāng)溫度下對(duì)焊料能否充分還原等因素直接影響大功率激光二極管的質(zhì)量。傳統(tǒng)的大功率激光二極管燒結(jié)浸潤(rùn)一般采用氫氣還原燒結(jié)浸潤(rùn)，可以提高燒結(jié)浸潤(rùn)和燒結(jié)空洞，但是存在工作操作繁瑣、時(shí)間長(zhǎng)、還原不充分、燒結(jié)空洞率高、不安全等缺陷。
[0004]目前廣泛應(yīng)用于大功率激光二極管燒結(jié)用的焊料是銦，雖然銦在空氣中氧化緩慢，但是蒸發(fā)后的銦在空氣中很容易氧化，形成氧化膜(In2O3),在燒結(jié)時(shí)氧化膜不易與芯片浸潤(rùn)，形成空洞，如果還原不充分，在焊料表面殘留的氣體也會(huì)很容易形成空洞，浸潤(rùn)空洞對(duì)大功率激光二極管散熱、功率影響最大。針對(duì)銦焊料的這些缺陷，對(duì)燒焊過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，采用特定的氣體進(jìn)行保護(hù)和還原，其中保護(hù)性氣體為氮?dú)?，還原性氣體為甲酸，而甲酸對(duì)銦焊料的還原是否充分，氣路的氣流是否均勻顯的尤為重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、勻化還原氣體效果好、可節(jié)約還原氣體的大功率激光二極管燒結(jié)用氣體介質(zhì)勻化裝置，提高芯片燒結(jié)區(qū)域焊料還原的一致性，降低燒結(jié)空洞率，提高工作效率。
[0006]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是:
一種大功率激光二極管燒結(jié)用氣體介質(zhì)勻化裝置，包括可安裝在燒結(jié)臺(tái)上的支架，所述支架中部為可放置大功率激光二極管的鏤空區(qū)，所述鏤空區(qū)一側(cè)支架上設(shè)有可與燒結(jié)設(shè)備的熱沉相連的連接板，所述鏤空區(qū)的邊緣能與燒結(jié)設(shè)備的吸嘴密封配合，所述支架上設(shè)有進(jìn)氣通路和尾氣通路，所述進(jìn)氣通路和尾氣通路的一端與分別與進(jìn)氣管和出氣管連通，另一端與支架中部的鏤空區(qū)相通。
[0007]優(yōu)選的，所述進(jìn)氣通路和尾氣通路的結(jié)構(gòu)相同，均包括支架上表面的凹槽及設(shè)置在凹槽上的密封蓋，所述進(jìn)氣通路和尾氣通路的密封蓋遠(yuǎn)離鏤空區(qū)一端分別設(shè)有進(jìn)氣孔和出氣孔，所述進(jìn)氣孔和出氣孔則分別與進(jìn)氣管和出氣管相連。
[0008]優(yōu)選的，所述進(jìn)氣通路與鏤空區(qū)連通處設(shè)有發(fā)散式噴頭。
[0009]優(yōu)選的，所述進(jìn)氣通路與鏤空區(qū)連通處位于連接板對(duì)面。
[0010]優(yōu)選的，所述發(fā)散式噴頭結(jié)構(gòu)為密封蓋下的凹槽與鏤空區(qū)連通處為喇叭狀，所述喇叭狀凹槽中部及其兩側(cè)設(shè)有獨(dú)立的凸棱、且兩側(cè)凸棱與喇叭狀凹槽邊緣平行，所述連接板設(shè)置在梳狀流道噴頭對(duì)面。
[0011]優(yōu)選的，所述支架和梳狀流道噴頭處的凸棱均為不銹鋼材質(zhì)。
[0012]采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于:將支架安裝在半自動(dòng)燒結(jié)設(shè)備的燒結(jié)臺(tái)上，使帶有焊料的熱沉與支架中部鏤空區(qū)的連接板固定，帶有焊料的熱沉上放置大功率激光二極管，燒結(jié)設(shè)備的吸嘴吸附在鏤空區(qū)上方，利用進(jìn)氣通路可將還原氣體自進(jìn)氣孔輸入、自梳狀流道噴頭噴出，使噴出的還原氣體氛圍均勻，能充分覆蓋在焊料表面，可充分還原激光二極管芯片燒結(jié)區(qū)域焊料，再利用尾氣通路將還原后的廢氣自出氣孔導(dǎo)出，構(gòu)成一個(gè)完整回路，使還原氣體充分流出，廢氣不易堆積，從而完成焊料的充分還原。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制作方便、成本低廉的優(yōu)點(diǎn)，可以勻化還原氣體，提高激光二極管芯片燒結(jié)區(qū)域焊料還原的一致性，降低燒結(jié)空洞率，從而提高大功率激光二極管燒結(jié)浸潤(rùn)質(zhì)量。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是本發(fā)明的分解圖；
圖2是圖1中支架結(jié)構(gòu)圖；
圖中:1-支架，2-鏤空區(qū)，3-連接板，4-進(jìn)氣孔，5-出氣孔，6-喇叭狀凹槽，7-凸棱，8-大功率激光二極管。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0015]如圖1、2所示，一種大功率激光二極管燒結(jié)用氣體介質(zhì)勻化裝置，包括可安裝在燒結(jié)臺(tái)上的支架1，所述支架I中部為可放置大功率激光二極管8的鏤空區(qū)2，所述鏤空區(qū)2 一側(cè)支架上設(shè)有可與燒結(jié)設(shè)備的熱沉相連的連接板3，所述鏤空區(qū)2的邊緣能與燒結(jié)設(shè)備的吸嘴密封配合，所述支架I上設(shè)有進(jìn)氣通路和尾氣通路，所述進(jìn)氣通路和尾氣通路的一端與分別與進(jìn)氣管和出氣管連通，另一端與支架I中部的鏤空區(qū)2相通。
[0016]所述進(jìn)氣通路和尾氣通路的結(jié)構(gòu)相同，均包括支架I上表面的凹槽11及設(shè)置在凹槽11上的密封蓋12，所述進(jìn)氣通路和尾氣通路的密封蓋遠(yuǎn)12離鏤空區(qū)2 —端分別設(shè)有進(jìn)氣孔4和出氣孔5，進(jìn)氣孔4和出氣孔5則分別與進(jìn)氣管和出氣管相連。
[0017]為了便于還原氣體與焊料充分接觸，可在進(jìn)氣通路與鏤空區(qū)2連通處設(shè)置發(fā)散式噴頭，同時(shí)使進(jìn)氣通路與鏤空區(qū)2連通處位于連接板3對(duì)面。
[0018]作為一種優(yōu)選結(jié)構(gòu)，發(fā)散式噴頭結(jié)構(gòu)為密封蓋12下的凹槽與鏤空區(qū)2連通處為喇叭狀，所述喇叭狀凹槽6中部及其兩側(cè)設(shè)有獨(dú)立的凸棱7、且兩側(cè)凸棱7與喇叭狀凹槽6邊緣平行，所述連接板3設(shè)置在梳狀流道噴頭對(duì)面的支架I里側(cè)。
[0019]為了防止生銹、清理方便，所述支架I和梳狀流道噴頭處的凸棱7均選用不銹鋼材質(zhì)。
[0020]使用時(shí)，將支架I安裝在半自動(dòng)燒結(jié)設(shè)備的燒結(jié)臺(tái)上，使帶有銦焊料的熱沉與支架I中部鏤空區(qū)2的連接板3固定，帶有銦焊料的熱沉上放置大功率激光二極管8，燒結(jié)設(shè)備的吸嘴吸附在鏤空區(qū)2上方，首先利用進(jìn)氣通路連通氮?dú)鈱⒐苈分屑扮U空區(qū)2內(nèi)的空氣充分置換，置換的氣體經(jīng)尾氣通路排出；然后再將甲酸還原氣體自進(jìn)氣孔4輸入、自梳狀流道噴頭噴出，使噴出的甲酸還原氣體氛圍均勻，能充分覆蓋在銦焊料表面，可充分還原激光二極管芯片燒結(jié)區(qū)域焊料，提高芯片燒結(jié)區(qū)域還原焊料一致性，實(shí)現(xiàn)燒結(jié)空洞率小于2% ；再利用尾氣通路將還原后的廢氣自出氣孔5導(dǎo)出，構(gòu)成一個(gè)完整回路，使還原氣體充分流出，廢氣不易堆積，從而完成焊料的充分還原。
[0021]綜上所述，本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制作方便、成本低廉的優(yōu)點(diǎn)，可以勻化還原氣體，提高激光二極管芯片燒結(jié)區(qū)域焊料還原的一致性，降低燒結(jié)空洞率，從而提高大功率激光二極管燒結(jié)浸潤(rùn)質(zhì)量。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種大功率激光二極管燒結(jié)用氣體介質(zhì)勻化裝置，其特征在于:包括可安裝在燒結(jié)臺(tái)上的支架(1)，所述支架(I)中部為可放置大功率激光二極管(8)的鏤空區(qū)(2)，所述鏤空區(qū)(2) —側(cè)支架上設(shè)有可與燒結(jié)設(shè)備的熱沉相連的連接板(3)，所述鏤空區(qū)(2)的邊緣能與燒結(jié)設(shè)備的吸嘴密封配合，所述支架(I)上設(shè)有進(jìn)氣通路和尾氣通路，所述進(jìn)氣通路和尾氣通路的一端與分別與進(jìn)氣管和出氣管連通，另一端與支架(I)中部的鏤空區(qū)(2)相通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率激光二極管燒結(jié)用氣體介質(zhì)勻化裝置，其特征在于:所述進(jìn)氣通路和尾氣通路的結(jié)構(gòu)相同，均包括支架(I)上表面的凹槽(11)及設(shè)置在凹槽(11)上的密封蓋(12)，所述進(jìn)氣通路和尾氣通路的密封蓋遠(yuǎn)(12)離鏤空區(qū)(2)—端分別設(shè)有進(jìn)氣孔(4)和出氣孔(5)，所述進(jìn)氣孔(4)和出氣孔(5)則分別與進(jìn)氣管和出氣管相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的大功率激光二極管燒結(jié)用氣體介質(zhì)勻化裝置，其特征在于:所述進(jìn)氣通路與鏤空區(qū)(2)連通處設(shè)有發(fā)散式噴頭。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的大功率激光二極管燒結(jié)用氣體介質(zhì)勻化裝置，其特征在于:所述進(jìn)氣通路與鏤空區(qū)(2)連通處位于連接板(3)對(duì)面。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的大功率激光二極管燒結(jié)用氣體介質(zhì)勻化裝置，其特征在于:所述發(fā)散式噴頭的結(jié)構(gòu)為密封蓋(12)下凹槽與鏤空區(qū)(2)連通處為喇叭狀，所述喇叭狀凹槽(6)中部及其兩側(cè)設(shè)有獨(dú)立的凸棱(7)、且兩側(cè)凸棱(7)與喇叭狀凹槽(6)邊緣平行，所述連接板(3)設(shè)置在梳狀流道噴頭對(duì)面。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的大功率激光二極管燒結(jié)用氣體介質(zhì)勻化裝置，其特征在于:所述支架(I)和梳狀流道噴頭處的凸棱(7)均為不銹鋼材質(zhì)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種大功率激光二極管燒結(jié)用氣體介質(zhì)勻化裝置，涉及光電技術(shù)領(lǐng)域，包括中部設(shè)有鏤空區(qū)的支架，鏤空區(qū)一側(cè)支架上設(shè)有連接板，鏤空區(qū)的邊緣能與燒結(jié)設(shè)備的吸嘴密封配合，支架上設(shè)有與進(jìn)氣管和出氣管連通的進(jìn)氣通路和尾氣通路，進(jìn)氣通路和尾氣通路另一端與支架中部的鏤空區(qū)相通。將支架安裝在燒結(jié)臺(tái)上，使帶有焊料的熱沉與鏤空區(qū)內(nèi)的連接板固定，帶有焊料的熱沉上放置大功率激光二極管，燒結(jié)設(shè)備的吸嘴吸附在鏤空區(qū)上方，還原氣體自進(jìn)氣通路進(jìn)入，能充分覆蓋在焊料表面，可充分還原激光二極管芯片燒結(jié)區(qū)域焊料，再利用尾氣通路將還原后的廢氣導(dǎo)出，構(gòu)成一個(gè)完整回路。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可勻化還原氣體，提高焊料還原的一致性的優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】H01S5-022
【公開號(hào)】CN104577705
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510024999
【發(fā)明人】王偉, 任永學(xué), 閆立華, 房玉鎖
【申請(qǐng)人】中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第十三研究所
【公開日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2015年1月19日