VCSEL激光器封帽机的开发及其封装工艺研究

论文摘要

垂直腔面发射激光器（VCSEL）由于高密度、高传输率平行光传输、可批量生产,成本低的优点,使其在光互连、并行光信息处理等领域和波分复用（WDM）光纤通信等领域得到了广泛的应用。封帽是VCSEL激光器生产中非常重要的一个环节,对产品的气密性和机械性能有很大的影响,进而影响产品的质量和可靠性。目前国内的封帽机,体积外形巨大,而且控制系统比较落后。因此开发一款数字控制,小型化的封帽机具有很大的实际意义。本课题的主要工作就是开发出可适用于1mm-10mm的能满足垂直腔面发射激光器的TO（Transistor Outline）封装要求的小型封帽机。此封帽机以51单片机为核心,基于电容储能焊的原理,再配上相应的电路以及机械控制部分,抽真空部分和氮气保护舱,构成一套完整的封帽系统。能够在满足小型化,数字化的基础上满足实际生产的需要,并且在此基础上,拥有安全保护系统和较高的生产效率。封帽机的设计与研究过程涉及材料、机械、电子、计算机、控制以及工艺研究等方面。整个封帽机分为外形和结构设计、硬件电路设计、系统软件设计等几个部分,其中又细分为焊机结构设计、机械运动设计、氮气舱外形设计以及电路部分设计、软件系统设计和气路系统设计等小模块。各个系统设计完整,能够协同工作。实现了控制系统的全数字化,而且具有操作简单,充放电稳定等优点。此外还针对封帽机的工艺参数选择问题,有针对性的做了VCSEL激光器封帽的工艺试验,定性的对不同参数下的封帽质量进行了分析,并且找出了最优化参数,可供实际生产人员参考和评价。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题的目的及意义
• 1.2 储能点焊机的原理及发展现状
• 1.3 封帽机系统简介
• 1.4 本文内容安排
• 2 总体结构及运动部分设计
• 2.1 箱体的结构设计
• 2.2 封帽机的运动部分设计
• 2.3 充氮气及抽真空箱体设计
• 2.4 气路系统设计
• 2.5 本章小结
• 3 系统的硬件电路设计
• 3.1 硬件总体设计方案
• 3.2 封帽机主电路设计
• 3.3 封帽机控制电路设计
• 3.4 硬件抗干扰措施
• 3.5 本章小结
• 4 系统的软件设计
• 4.1 软件要实现的功能
• 4.2 软件的结构设计
• 4.3 软件抗干扰设计
• 4.4 本章小结
• 5 工艺参数优化实验
• 5.1 实验设计
• 5.2 实验过程与结果分析分析
• 5.3 本章小结
• 6 工作总结与建议改进
• 致谢
• 参考文献
• 附录一 攻读硕士期间发表的论文目录