大功率激光芯片的焊接方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及半導體激光技術領域，特別是涉及一種大功率激光芯片的焊接方法。
【背景技術】
[0002]在半導體激光器領域，激光芯片焊接是激光器封裝重要的一道工藝。目前的激光芯片焊接主要以綁定機為主，綁定機是將激光芯片與熱沉進行綁定的裝置，整機由PLC+HMI組成控制核心，圖像自動對位系統PV310完成目標對象的對位數據計算，產品在完成對位并預壓后由平臺傳輸到本壓進行綁定壓接；綁定機采用PLC控制系統，平臺伺服傳動定位，回流加熱，配合不銹鋼熱壓頭，實現壓接。
[0003]采用綁定機進行焊接，其缺點就是設備昂貴，工作效率低，無法進行批量生產。例如，用于激光芯片焊接的綁定機需要10萬美元以上，設備成本投入大。而且綁定機的工作效率較低，綁定機每作業一個激光芯片都需要一次完整的加熱溫度回流，大約需要3分鐘。
【發明內容】
[0004]鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種高效、穩定、低投入的大功率激光芯片的焊接方法，用于解決現有技術中激光芯片焊接成本高，生產效率低的問題。
[0005]為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種大功率激光芯片的焊接方法，其包括以下步驟:
[0006]I)將激光芯片定位至夾具內，具體定位過程為:將硅片緊貼夾具底座上一個定位腔的其中一側壁放置，再將熱沉置于所述定位腔的底部，將所述激光芯片置于熱沉上，并且將激光芯片卡設在定位件的卡槽中，最后將楔形插塊緊貼定位腔的另一側壁插入，所述其中一側壁和所述另一側壁為相對平行的兩個側壁，再將夾具頂蓋蓋設在夾具底座上；
[0007]2)將重力壓塊從所述夾具頂蓋上的窗口內插入所述定位腔中，使重力壓塊壓緊在所述激光芯片上；
[0008]3)將整個夾具以及重力壓塊一起放入真空回流爐中加熱，完成對激光芯片的焊接。
[0009]優選的，所述硅片的一側具有臺階面，硅片插入所述定位腔時，所述臺階面朝向定位腔的內部，且所述激光芯片位于所述臺階面的上方。
[0010]優選的，在所述激光芯片定位之前，需先清潔所述夾具。
[0011]優選的，所述夾具底座上均勻分布多個所述定位腔，定位在每個定位腔內的激光芯片其規格相同或者不同。
[0012]優選的，在所述步驟3)中，將多個帶有激光芯片的所述夾具置于所述真空回流爐中同時加熱。
[0013]如上所述，本發明的大功率激光芯片的焊接方法，具有以下有益效果:本發明采用夾具來定位激光芯片，再將其置于真空回流爐中加熱完成焊接，其可以多人同時作業，多套夾具同時放入真空回流爐中加熱；基于夾具設計的靈活性，可以為多種規格的芯片焊接；夾具投入成本低，遠遠低于綁定機的投入，且其生產效率高于綁定機。
【附圖說明】
[0014]圖1顯不為本發明的所述夾具底座不意圖。
[0015]圖2顯不為本發明將激光芯片定位在夾具底座上的不意圖。
[0016]圖3顯示為圖2所示AA線的剖面圖。
[0017]圖4顯示為本發明的所述夾具頂蓋示意圖。
[0018]圖5顯示為本發明的所述重力壓塊示意圖。
[0019]元件標號說明
[0020]I 夾具底座
[0021]11 定位腔
[0022]2 硅片
[0023]3 定位件
[0024]4 楔形插塊
[0025]5 激光芯片
[0026]6 熱沉
[0027]7 夾具頂蓋
[0028]71 窗口
[0029]8 重力壓塊
[0030]81 插入端
【具體實施方式】
[0031]以下由特定的具體實施例說明本發明的實施方式，熟悉此技術的人士可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本發明的其他優點及功效。
[0032]請參閱圖1至圖5。須知，本說明書所附圖式所繪示的結構、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示的內容，以供熟悉此技術的人士了解與閱讀，并非用以限定本發明可實施的限定條件，故不具技術上的實質意義，任何結構的修飾、比例關系的改變或大小的調整，在不影響本發明所能產生的功效及所能達成的目的下，均應仍落在本發明所揭示的技術內容所能涵蓋的范圍內。同時，本說明書中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中間”及“一”等的用語，亦僅為便于敘述的明了，而非用以限定本發明可實施的范圍，其相對關系的改變或調整，在無實質變更技術內容下，當亦視為本發明可實施的范疇。
[0033]本發明提供一種大功率激光芯片的焊接方法，其包括以下步驟:如圖1至圖5所示，
[0034]I)將激光芯片5定位至夾具內，在將激光芯片5定位之前，需先清潔夾具；該夾具包括夾具底座I和夾具頂蓋7，夾具底座I上設有多個均勻分布的盛放激光芯片5的定位腔11 (見圖1所示)，夾具頂蓋7上設有多個與定位腔11相對應的窗口 71 (見圖4所示)，其具體定位過程為:見圖2及圖3所示，將硅片2緊貼夾具底座I上一個定位腔11的其中一側壁放置，再將熱沉6水平置于定位腔11的底部，用真空吸筆將激光芯片5置于熱沉6的焊接區域，并且將激光芯片5卡設在定位件3的卡槽中，并且讓激光芯片的發光面(前端面)與硅片2保持緊貼；最后將楔形插塊4緊貼定位腔11的另一側壁插入，其中一側壁和另一側壁為相對平行的兩個側壁，再將夾具頂蓋7蓋設在夾具底座I上；
[0035]2)將重力壓塊8從夾具頂蓋7上的窗口 71內插入定位腔11中，使重力壓塊8壓緊在激光芯片5上，使得激光芯片5在焊接過程中有足夠的壓力，從而提高焊接質量；如圖5所示，重力壓塊8的底部具有可從窗口 71插入的插入端81，插入端81較重力壓塊8的本體尖細。
[0036]3)將整個夾具以及重力壓塊8 一起放入真空回流爐中加熱，完成對激光芯片5的焊接。
[0037]本發明的采用夾具來定位激光芯片，再將其置于真空回流爐中加熱完成焊接，其可以多人同時作業，多套夾具同時放入真空回流爐中加熱；基于夾具設計的靈活性，可以為多種規格的芯片焊接；夾具投入成本低，遠遠低于綁定機的投入，且其生產效率高于綁定機。例如，采用夾具去做激光芯片封裝，0.5萬美元即可完成批量作業；而夾具每次加熱回流一次可以完成幾十個激光芯片的焊接，多套夾具同時作業可以完成更多產品，即使每次夾具加熱回流所需時間為20多分鐘，平均到每個產品所需時間約需要0.5分鐘，因此大大提尚激光芯片的焊接效率。
[0038]為提高焊接質量，見圖3所示，上述硅片2的一側具有臺階面，硅片2插入定位腔11時，臺階面朝向定位腔11的內部，且激光芯片5位于臺階面的上方，以此使激光芯片5放置于熱沉6上形成微小的伸出量，有效地防止激光芯片5焊接過程中焊料溢出導致發光區域受擋。熱沉6在定位腔底部，其前端與硅片2緊貼后端與楔形插塊4緊貼，楔形插塊4可防止熱沉6產生水平移動，需保證熱沉6平放在定位腔底部，放置后無翹起，且熱沉6的前端面貼緊硅片的臺階。
[0039]上述夾具底座I上均勻分布多個定位腔11，在進行激光芯片焊接時，定位在每個定位腔11內的激光芯片5其規格可以相同，也可以不同。這樣可以使相同或者不同規格的激光芯片同時完成焊接，提尚生廣效率。
[0040]為更進一步提高生產效率，在上述步驟3)中，可以將多個帶有激光芯片5的夾具置于真空回流爐中同時加熱。
[0041]綜上所述，本發明的大功率激光芯片的焊接方法，其基于夾具設計的靈活性，可以為多種規格的芯片焊接；夾具投入成本低，遠遠低于綁定機的投入，且其生產效率高于綁定機。所以，本發明有效克服了現有技術中的種種缺點而具高度產業利用價值。
[0042]上述實施例僅例示性說明本發明的原理及其功效，而非用于限制本發明。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本發明的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術領域中具有通常知識者在未脫離本發明所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本發明的權利要求所涵蓋。
【主權項】
1.一種大功率激光芯片的焊接方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)將激光芯片(5)定位至夾具內，具體定位過程為:將硅片(2)緊貼夾具底座(I)上一個定位腔(11)的其中一側壁放置，再將熱沉(6)置于所述定位腔(11)的底部，將所述激光芯片(5)置于熱沉(6)上，并且將激光芯片(5)卡設在定位件(3)的卡槽中，最后將楔形插塊(4)緊貼定位腔(11)的另一側壁插入，所述其中一側壁和所述另一側壁為相對平行的兩個側壁，再將夾具頂蓋(7)蓋設在夾具底座(I)上； 2)將重力壓塊(8)從所述夾具頂蓋(7)上的窗口(71)內插入所述定位腔(11)中，使重力壓塊(8)壓緊在所述激光芯片(5)上； 3)將整個夾具以及重力壓塊一起放入真空回流爐中加熱，完成對激光芯片(5)的焊接。
2.根據權利要求1所述的大功率激光芯片的焊接方法，其特征在于:所述硅片(2)的一側具有臺階面，硅片⑵插入所述定位腔(11)時，所述臺階面朝向定位腔(11)的內部，且所述激光芯片(5)位于所述臺階面的上方。
3.根據權利要求1所述的大功率激光芯片的焊接方法，其特征在于:在所述激光芯片(5)定位之前，需先清潔所述夾具。
4.根據權利要求1所述的大功率激光芯片的焊接方法，其特征在于:所述夾具底座(I)上均勻分布多個所述定位腔(11)，定位在每個定位腔(11)內的激光芯片(5)其規格相同或者不同。
5.根據權利要求1所述的大功率激光芯片的焊接方法，其特征在于:在所述步驟3)中，將多個帶有激光芯片(5)的所述夾具置于所述真空回流爐中同時加熱。
【專利摘要】本發明提供一種大功率激光芯片的焊接方法，其包括以下步驟：1）將激光芯片定位至夾具內，將硅片緊貼夾具底座上一個定位腔的其中一側壁放置，再將熱沉置于定位腔的底部，將激光芯片置于熱沉上，并且將激光芯片卡設在定位件的卡槽中，最后將楔形插塊緊貼定位腔的另一側壁插入，其中一側壁和另一側壁為相對平行的兩個側壁，再將夾具頂蓋蓋設在夾具底座上；2）將重力壓塊從夾具頂蓋上的窗口內插入定位腔中，使重力壓塊壓緊在激光芯片上；3）將整個夾具以及重力壓塊一起放入真空回流爐中加熱，完成對激光芯片的焊接。本發明采用夾具進行定位激光芯片，其生產成本低，生產效率高。
【IPC分類】B23K26-70, B23K37-04, B23K26-21
【公開號】CN104827184
【申請號】CN201510252992
【發明人】郭肇基, 朱彥, 顧海軍, 楊曉鋒
【申請人】上海信耀電子有限公司
【公開日】2015年8月12日
【申請日】2015年5月18日