用于制备半导体激光器芯片腔面的解理装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于制备半导体激光器芯片腔面的解理装置，包括沿X轴运动的划片运动台、沿Y轴运动的刀头夹具、固定于刀头夹具上的金刚石刀头、固定搁置加工工件的支撑平台、与划片运动台固定连接的沿Z轴运动的裂片运动台以及裂片刀；金刚石刀头作用于工件侧表面；支撑平台上有加工缝隙，加工缝隙在加工工件下表面，用于作用于工件上表面的裂片刀固定在裂片运动台上。将两道工序集成于一台装置上，XYZ三方向运动在同一台装置中，保证了加工工序衔接的自动化和精准。结构简单，推动半导体芯片巴条解理加工制造技术的发展，有效提高了解理加工效率。工效率。工效率。

【技术实现步骤摘要】
用于制备半导体激光器芯片腔面的解理装置


[0001]本专利技术涉及一种半导体光电子器件工艺技术，特别涉及一种用于制备半导体激光器芯片腔面的解理装置。

技术介绍

[0002]半导体激光器因体积小、重量轻、高输出功率、高电光转化效率、可靠性好等一系列优点,被广泛应用于光通信、光信息储存、激光工业以及激光医疗等领域。目前，诸多西方发达国家将其视为发展国家科技工业的重要技术基础，极为重视其关键技术理论和应用的研究，并纷纷加紧实施高功率半导体激光器技术研发计划。而随着其应用的不断扩大,对于半导体激光器的可靠性提出了更高的要求。
[0003]芯片巴条作为高功率半导体激光器的关键部件，其谐振腔面质量、腔长与腔宽会对激光器的输出功率、安全运行周期、性能可靠性等关键性能产生重要影响，因此实现高效、高质量激光器中芯片巴条制造，并有效提高谐振腔面质量一直是高功率半导体激光器的关键技术之一。机械解理加工分为划片和裂片两道工序，其中划片工序用于在材料亚表面产生一定长度的初始解理裂纹，后续的裂片工序为保证工件上表面质量，翻转工件在其下表面施加定向机械载荷，使得初始解理裂纹扩展，工件可沿所对应晶向裂开，从而获得光滑、自然的解理面。但目前国内相关单位依赖国外进口设备才可进行相关产品的生产，同时受限于工艺方法，划片和裂片两道工序无法集成与一台装置上，限制了其加工效率。

技术实现思路

[0004]针对划片与裂片加工工艺衔接的自动化问题，提出了一种用于制备半导体激光器芯片腔面的解理装置。
[0005]本专利技术的技术方案为：一种用于制备半导体激光器芯片腔面的解理装置，包括沿X轴运动的划片运动台、沿Y轴运动的刀头夹具、固定于刀头夹具上的金刚石刀头、固定搁置加工工件的支撑平台、与划片运动台固定连接的沿Z轴运动的裂片运动台以及裂片刀；金刚石刀头作用于工件侧表面；支撑平台上有加工缝隙，加工缝隙在加工工件下表面，用于作用于工件上表面的裂片刀固定在裂片运动台上。
[0006]优选的，所述支撑平台上有真空吸孔，真空吸孔连接真空泵，工件负压吸附在支撑平台上。
[0007]优选的，所述划片运动台、刀头夹具和金刚石刀头构成划片机构，所述刀头夹具的一端与划片运动台通过Y轴方向运动螺杆连接，刀头夹具远离划片运动台的另一端端头固定金刚石刀头，电机驱动划片运动台实现金刚石刀头沿X和Y轴两个方向运动。
[0008]优选的，所述金刚石刀头为圆锥体刀头，作用于工件侧表面为点力。
[0009]优选的，所述裂片刀的长度大于待加工工件长度。
[0010]优选的，所述工件为半导体材料，长、宽为10～15mm，厚度为0.15～0.35mm。
[0011]优选的，所述加工缝隙宽度区间为2～3mm。
[0012]优选的，所述裂片刀材料为陶瓷，刀头尖端宽度为1.5mm，与其中心线与加工缝隙中线线对应。
[0013]一种使用解理装置对制备半导体激光器芯片腔面进行的解理工艺方法，在所述的解理装置上放置加工工件，工件通过真空吸孔固定于支撑平台的上表面后，首先，金刚石刀头通过划片运动台沿X轴运动，在支撑平台加工缝隙处正上方对应的工件侧表面施加力，在工件内形成压痕区域，在工件内部产生所需初始解理裂纹，完成划片工序；然后，裂片刀正对加工缝隙位置，对工件上表面施加裂片载荷，加工缝隙给工件初始解理裂纹开裂力，随后形成所需的半导体激光器芯片腔面，完成裂片工序。
[0014]本专利技术的有益效果在于：本专利技术用于制备半导体激光器芯片腔面的解理装置，结构简单，推动半导体芯片巴条解理加工制造技术的发展，有效提高了解理加工效率。
附图说明
[0015]图1为本专利技术用于制备半导体激光器芯片腔面的解理装置三维结构示意图；
[0016]图2为本专利技术用于制备半导体激光器芯片腔面的解理装置加工示意图。
具体实施方式
[0017]下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。本实施例以本专利技术技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。
[0018]如图1、2所示用于制备半导体激光器芯片腔面的解理装置结构示意图，装置包括沿X轴运动的划片运动台1、沿Y轴运动的刀头夹具2、固定于刀头夹具2上的金刚石刀头3、固定搁置加工工件8的支撑平台4、真空吸孔5、与划片运动台1固定连接的沿Z轴运动的裂片运动台6以及固定于裂片运动台6上的裂片刀7。支撑平台4上有加工缝隙9，支撑平台4上有真空吸孔5，真空吸孔5连接真空泵，工件8搁置在支撑平台4，开启真空泵，工件8靠负压吸附在支撑平台4上。金刚石刀头3为圆锥体刀头，作用于工件8侧表面为点力。
[0019]如图1所示，划片机构包括划片运动台1、刀头夹具2、金刚石刀头3，其中刀头夹具2的一端与划片运动台1通过Y轴方向运动螺杆连接，刀头夹具2远离划片运动台1的另一端端头固定金刚石刀头3，通过电机驱动划片运动台1可实现金刚石刀头3沿X和Y轴两个方向运动。工件8通过真空吸孔5固定于支撑平台4的上表面，固定在裂片运动台6上的裂片刀7置于支撑平台4上方，通过电机驱动可实裂片刀7沿Z轴上下移动。
[0020]如图2所示，工件8通过真空吸孔5固定于支撑平台4的上表面后，首先，金刚石刀头3通过划片运动台1沿X轴运动，在支撑平台4加工缝隙9处正上方对应的工件8侧表面施加力，在工件8内形成压痕区域，以用于在工件8内部产生所需初始解理裂纹，完成划片工序；然后，裂片刀7正对加工缝隙9位置，对工件8上表面施加一定裂片载荷，随后形成所需的半导体激光器芯片腔面，完成裂片工序。
[0021]裂片工序不会在表面形成裂纹，而是让工件沿着初始解理裂纹所对应晶向裂开，所得横截面为解裂面(图2中虚线为说明工件开裂方向)，晶体材料是具各向异性的，且裂片刀7施加载荷方向与划片工序所得初始解理裂纹方向一致，因此开裂一定会沿初始解理裂纹晶向。将两道工序集成于一台装置上，XYZ三方向运动在同一台装置中，保证了加工工序
衔接的自动化和精准。
[0022]工件8为半导体材料，例如砷化镓(GaAs)，其中长宽范围为10～15mm，厚度范围为0.15～0.35mm；加工缝隙9宽度范围区间为2～3mm；裂片刀7材料为陶瓷，刀头尖端宽度为1.5mm，与其中心线与加工缝隙9中线线对应；裂片刀7的长度大于待加工工件长度。
[0023]以上所述实施例仅表达了本专利技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对专利技术专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本专利技术的保护范围。因此，本专利技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于制备半导体激光器芯片腔面的解理装置，其特征在于，包括沿X轴运动的划片运动台、沿Y轴运动的刀头夹具、固定于刀头夹具上的金刚石刀头、固定搁置加工工件的支撑平台、与划片运动台固定连接的沿Z轴运动的裂片运动台以及裂片刀；金刚石刀头作用于工件侧表面；支撑平台上有加工缝隙，加工缝隙在加工工件下表面，用于作用于工件上表面的裂片刀固定在裂片运动台上。2.根据权利要求1所述用于制备半导体激光器芯片腔面的解理装置，其特征在于，所述支撑平台上有真空吸孔，真空吸孔连接真空泵，工件负压吸附在支撑平台上。3.根据权利要求1或2所述用于制备半导体激光器芯片腔面的解理装置，其特征在于，所述划片运动台、刀头夹具和金刚石刀头构成划片机构，所述刀头夹具的一端与划片运动台通过Y轴方向运动螺杆连接，刀头夹具远离划片运动台的另一端端头固定金刚石刀头，电机驱动划片运动台实现金刚石刀头沿X和Y轴两个方向运动。4.根据权利要求3所述用于制备半导体激光器芯片腔面的解理装置，其特征在于，所述金刚石刀头为圆锥体刀头，作用于工件侧表面为点力。5.根据权利要求3所述用于制备半导体激光器芯片腔面的解...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜晨，高睿，黄浩，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：