專利名稱：大功率半導(dǎo)體激光器階梯排列光源焊接夾具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體光電子技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種大功率半導(dǎo)體激光器階梯排列光源焊接夾具。
背景技術(shù)：
在使用大功率半導(dǎo)體激光器進行單管合束時，需要將多個半導(dǎo)體激光器焊接到階梯形的熱沉上，每個階梯面上安置一個半導(dǎo)體激光器，由于在后續(xù)封裝過程中需要進行光束準直，所以每個半導(dǎo)體激光器的焊接位置在水平和前后方向上應(yīng)該保持一致；但是在焊接時焊料的加熱和冷卻這個過程會產(chǎn)生一定的收縮應(yīng)力，這個應(yīng)力會使半導(dǎo)體激光器的位置發(fā)生變化，偏離理想的位置，這樣對后續(xù)的光束準直帶來困難，而且還嚴重影響光束準直的效果。由于單管合束是一項比較新的技術(shù)，所以目前還沒有相應(yīng)的夾具能將半導(dǎo)體激光器固定在階梯底座上進行焊接，一般都是將半導(dǎo)體激光器直接放在階梯面上進行加熱焊接，這樣很難精確固定半導(dǎo)體激光器的位置。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)由于沒有相應(yīng)的夾具使用在大功率半導(dǎo)體激光器與階梯底座的焊接方面，在焊接的過程中半導(dǎo)體激光器受到焊料應(yīng)力的影響使得激光器偏離理想位置的問題，本發(fā)明提出一種大功率半導(dǎo)體激光器階梯排列光源焊接的夾具。本發(fā)明解決技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案如下大功率半導(dǎo)體激光器階梯排列光源焊接夾具，包括外殼、滑動桿、緊固螺帽、推進旋鈕、夾緊部件、壓針固定螺釘、壓針和階梯平板；所述外殼的兩側(cè)壁上設(shè)有高度調(diào)整槽， 滑動桿的一端穿過高度調(diào)整槽深入夾緊部件的通孔中，另一端通過緊固螺帽擰緊與外殼固定；外殼的兩側(cè)設(shè)有螺孔，推進旋鈕與外殼螺紋連接，推進旋鈕穿過所述螺孔頂在夾緊部件上；階梯平板固定在夾緊部件的內(nèi)側(cè)，壓針通過壓針固定螺釘安裝在階梯平板上。上述滑動桿包括螺桿、螺帽和光桿，螺帽固定在螺桿和光桿之間，螺桿和緊固螺帽配合，光桿穿過高度調(diào)整槽深入夾緊部件的通孔中。上述高度調(diào)整槽的外側(cè)槽寬小于內(nèi)側(cè)槽寬；上述階梯平板的每個階梯面上均設(shè)有一個螺孔，壓針通過壓針固定螺釘與螺孔的配合固定在階梯平板上。整個夾具呈左右對稱結(jié)構(gòu)。本發(fā)明工作時，先適當(dāng)調(diào)整滑動桿在高度調(diào)整槽內(nèi)的高度后將其固定，然后將夾緊部件向外側(cè)滑動，使夾緊部件兩側(cè)之間的距離增大，將階梯底座放在外殼底板的適當(dāng)位置處，將滑動桿降低，直至夾緊部件上的階梯平板每個平板的底面與階梯底座的階梯面相互接觸后，擰緊緊固螺帽從而固定滑動桿的高度。然后將多個半導(dǎo)體激光器放在每個階梯底座的階梯面的理想位置上并在理想位置處預(yù)制焊料，將兩側(cè)的夾緊部件向內(nèi)側(cè)滑動使它們之間的距離縮小從而使夾緊部件上的階梯平板夾緊半導(dǎo)體激光器，使得半導(dǎo)體激光器在豎直方向上排列整齊而且固定不動，然后將階梯平板上的壓針分別壓在與其對應(yīng)的階梯底座階梯面上的半導(dǎo)體激光器的兩端，并擰緊壓針固定螺釘，壓針的壓力將半導(dǎo)體激光器壓住，這樣就使得激光器在前后方向上固定。然后放在加熱爐上進行焊接，這樣激光器就不會因為焊料的應(yīng)力產(chǎn)生位置偏移，從而使半導(dǎo)體激光器的位置固定在理想位置處。本發(fā)明的有益效果是使用本發(fā)明的夾具，在進行大功率半導(dǎo)體激光器階梯排列光源的焊接過程中，可以在豎直方向上使每個半導(dǎo)體激光器嚴格對齊，位置統(tǒng)一，前后方向上半導(dǎo)體激光器的位置固定不動，所有半導(dǎo)體激光器一次焊接成型，焊接速度快，質(zhì)量高， 效果好。


圖1是本發(fā)明大功率半導(dǎo)體激光器階梯排列光源焊接夾具的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1的主視圖。圖3是圖1的俯視圖。圖4是圖1的側(cè)視圖。圖5是本發(fā)明的夾持部件側(cè)視圖。圖6是本發(fā)明的夾持部件俯視圖。圖7是本發(fā)明的夾持部件主視圖。圖8是本發(fā)明的滑動桿的主視圖。圖9是本發(fā)明的推進旋鈕的主視圖。圖10是本發(fā)明大功率半導(dǎo)體激光器階梯排列光源焊接夾具的工作原理圖。圖中1、外殼，2、滑動桿，3、固定螺帽，4、推進旋鈕，5、高度調(diào)整槽，6、夾緊部件， 7、壓針固定螺釘，8、壓針，9、階梯平板，10、通孔，11、螺孔，12、螺桿，13、光桿，14、階梯底座， 15、半導(dǎo)體激光器。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步詳細說明，但本發(fā)明不限于下面的實施例。如圖1至圖10所示，本發(fā)明的大功率半導(dǎo)體激光器階梯排列光源焊接夾具包括 外殼1、滑動桿2、緊固螺帽3、推進旋鈕4、夾緊部件6、壓針固定螺釘7、壓針8和階梯平板 9 ；所述外殼1的兩側(cè)壁上設(shè)有高度調(diào)整槽5，滑動桿2的一端穿過高度調(diào)整槽5深入夾緊部件6的通孔10中，另一端通過緊固螺帽3擰緊與外殼1固定；外殼1的兩側(cè)設(shè)有螺孔，推進旋鈕4與外殼1螺紋連接，推進旋鈕4穿過所述螺孔頂在夾緊部件6上；階梯平板9固定在夾緊部件6的內(nèi)側(cè)，壓針8通過壓針固定螺釘7安裝在階梯平板9上。本發(fā)明適用于將帶有陶瓷片熱沉封裝的單管半導(dǎo)體激光器與階梯底座的焊接中， 要求半導(dǎo)體激光器的芯片尺寸為4mm(腔長)，0. 5mm寬，陶瓷片熱沉長寬高的尺寸分別為 5. 75mm、4· 5mm、0· 49mm。本發(fā)明的夾具中的外殼1由無氧銅材料制作，無氧銅熱傳導(dǎo)效果好，將 58mmX80mmX34mm的銅塊用線切割加工出外殼1的形狀，底板和側(cè)壁厚均為4mm。夾緊部件6和階梯平板9采用聚四氟乙烯材料，聚四氟乙烯可以耐焊接時的高溫而且不會與焊料粘連，將17mmX 17. 5mmX71mm的聚四氟乙烯塊用線切割加工制成夾緊部件6和階梯平板9的形狀。將上述無氧銅和聚四氟乙烯加工好的零部件通過機械拋光把外表面拋平，把各種部件先用丙酮擦拭，然后用超聲波清洗烘干?；瑒訔U2是采用一種特殊的螺釘，一端帶有螺桿12，另一端帶有光桿13，中間是螺帽，螺桿12用來和緊固螺帽3配合，擰緊緊固螺帽3后，螺帽嵌入高度調(diào)整槽5的凹槽內(nèi)， 和緊固螺帽3將外殼1的外壁夾緊從而固定。在外殼1的本體上兩側(cè)各有三個高度調(diào)整槽5，外殼1外側(cè)槽的寬度略小，外殼1 內(nèi)側(cè)槽的寬度略大，這樣就形成一個凹槽，滑動桿2穿過高度調(diào)整槽5可以上下滑動；外殼 1的兩側(cè)還各設(shè)有兩個螺孔。在外殼1的兩側(cè)各有兩個推進旋鈕4，推進旋鈕4帶有一個螺桿，將螺桿插入外殼 1的螺孔中，旋動推進旋鈕4就可以調(diào)節(jié)螺桿進出的長度，螺桿頂住夾緊部件6進而使夾緊部件6在滑動桿2上面進行滑動，外殼1的每側(cè)各采用兩個推進旋鈕4主要是能使夾緊部件6的滑動更平穩(wěn)。每個夾緊部件6的側(cè)壁上各設(shè)有三個通孔10，用來和外殼1上面固定的三個滑動桿2相配合，夾緊部件6的內(nèi)側(cè)有階梯平板9，階梯平板9每個階梯的寬度和高度是與需要焊接的光源的階梯底座相匹配的，每個階梯平板9的階梯面上面都有一個螺孔11。每個階梯平板9上面都固定一個壓針8，壓針8是通過壓針固定螺釘7和階梯面上的螺孔11的配合來固定的。外殼1的長寬高尺寸分別為80mmX 58mmX 34mm，外殼1的底和側(cè)壁厚均為4mm，外殼1每側(cè)側(cè)壁上各有三個長^mm的高度調(diào)整槽5，外殼1外側(cè)槽的寬度為3mm，外殼1內(nèi)側(cè)槽的寬度為5mm，每個高度調(diào)整槽5之間的距離為24mm，外殼1每側(cè)側(cè)壁上有兩個M3的螺孔，螺孔水平方向的間距為24mm，豎直方向的間距為3mm。本發(fā)明的夾具包含兩個對稱的夾緊部件6的尺寸為長71mm、高17. 5mm、厚8mm，每個夾緊部件6上各有三個Φ 3的通孔10，每個通孔10之間的橫向距離為24mm，豎直方向的距離為3mm，通孔10上面的每個階梯平板9的高度差為1. 5mm,階梯平板9的寬度為12mm， 這兩個值是與階梯底座的臺階面高度相對應(yīng)的；階梯平板9的長度為9mm，每個階梯平板9 上都有一個M3的螺孔11，每個階梯平板9上的螺孔11的位置都一致?；瑒訔U2的總長度為33mm，螺桿12的長度為10mm，直徑為M3，光桿13的長度為 21mm,直徑為Φ 3，螺帽的直徑為4. 5mm。推進旋鈕4的直徑為10mm，推進旋鈕4上設(shè)有一個M3的螺桿，螺桿長為12mm。壓針8可以用銅片加工制成，圓頭一端直徑為5mm，中間有個 3. 2mm的孔，另一端為尖形，頂部需要磨圓，以防止劃傷半導(dǎo)體激光器。本發(fā)明的夾具適用于大功率半導(dǎo)體激光器階梯排列光源的焊接，在使用這種夾具時，通過調(diào)節(jié)兩側(cè)夾緊部件6上階梯平板9之間的距離可以將階梯底座的每個階梯面上放置的半導(dǎo)體激光器夾緊，使其在豎直方向上排列整齊，階梯平板9上各設(shè)有壓針8，利用壓針8的壓力可以將階梯底座上面的激光器牢牢地壓住，兩側(cè)施力對稱，這樣就不會將激光器壓偏，壓牢后再進行激光器焊接，半導(dǎo)體激光器就不會因為在焊接的過程中受到焊料冷卻凝固而出現(xiàn)的應(yīng)力產(chǎn)生前后位置移動。本發(fā)明的夾具在工作的時候不會對半導(dǎo)體激光器造成損壞，能將激光器固定在理想位置，使后面的光束準直和光路調(diào)試變得容易。
權(quán)利要求
1.大功率半導(dǎo)體激光器階梯排列光源焊接夾具，其特征在于該夾具包括外殼(1)、滑動桿O)、緊固螺帽(3)、推進旋鈕G)、夾緊部件(6)、壓針固定螺釘(7)、壓針(8)和階梯平板(9)；所述外殼(1)的兩側(cè)壁上設(shè)有高度調(diào)整槽(5)，滑動桿O)的一端穿過高度調(diào)整槽( 深入夾緊部件(6)的通孔(10)中，另一端通過緊固螺帽C3)擰緊與外殼(1)固定； 外殼(1)的兩側(cè)設(shè)有螺孔，推進旋鈕(4)與外殼(1)螺紋連接，推進旋鈕(4)穿過所述螺孔頂在夾緊部件(6)上；階梯平板(9)固定在夾緊部件(6)的內(nèi)側(cè)，壓針(8)通過壓針固定螺釘(7)安裝在階梯平板(9)上。
2.如權(quán)利要求1所述的大功率半導(dǎo)體激光器階梯排列光源焊接夾具，其特征在于所述滑動桿(2)包括螺桿(12)、螺帽和光桿(13)，螺帽固定在螺桿(12)和光桿(13)之間， 螺桿(1 和緊固螺帽( 配合，光桿(1 穿過高度調(diào)整槽( 深入夾緊部件(6)的通孔 (10)中。
3.如權(quán)利要求1所述的大功率半導(dǎo)體激光器階梯排列光源焊接夾具，其特征在于所述高度調(diào)整槽(5)的外側(cè)槽寬小于內(nèi)側(cè)槽寬。
4.如權(quán)利要求1所述的大功率半導(dǎo)體激光器階梯排列光源焊接夾具，其特征在于所述階梯平板(9)的每個階梯面上均設(shè)有一個螺孔(11)，壓針(8)通過壓針固定螺釘(7)與螺孔(11)的配合固定在階梯平板(9)上。
5.如權(quán)利要求1-4任一項所述的大功率半導(dǎo)體激光器階梯排列光源焊接夾具，其特征在于該夾具呈左右對稱結(jié)構(gòu)。
全文摘要
大功率半導(dǎo)體激光器階梯排列光源焊接夾具屬于半導(dǎo)體光電子技術(shù)領(lǐng)域，該夾具包括外殼、滑動桿、緊固螺帽、推進旋鈕、夾緊部件、壓針固定螺釘、壓針和階梯平板；所述外殼的兩側(cè)壁上設(shè)有高度調(diào)整槽，滑動桿的一端穿過高度調(diào)整槽深入夾緊部件的通孔中，另一端通過緊固螺帽擰緊與外殼固定；外殼的兩側(cè)設(shè)有螺孔，推進旋鈕與外殼螺紋連接，推進旋鈕穿過所述螺孔頂在夾緊部件上；階梯平板固定在夾緊部件的內(nèi)側(cè)，壓針通過壓針固定螺釘安裝在階梯平板上。本發(fā)明的夾具不會對半導(dǎo)體激光器造成損壞，能將激光器固定在理想位置，焊接速度快，效果好。
文檔編號B23K37/04GK102233504SQ201110156938
公開日2011年11月9日 申請日期2011年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月13日
發(fā)明者姚迪, 尹紅賀, 朱洪波, 王立軍, 王超, 郝明明 申請人:中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所