Кассета для нанесения оптических покрытий на наборы полосок светоизлучающих элементов

Изобретение относится к области квантовой электроники, а именно касается проблемы нанесения защитно-просветляющих и отражающих покрытий на торцевые грани светоизлучающих элементов, и может быть использовано при изготовлении лазеров и светодиодов на основе соединений A_IIIB_V. Кассета для нанесения оптических покрытий на наборы полосок светоизлучающих элементов содержит основание с окном для опорного элемента и с установленными на его направляющих зажимными элементами, выполненными в виде призматических стержней, рабочие плоскости которых расположены на торцах их поперечного сечения; опорный элемент и фиксатор. Опорный элемент выполнен под углом (0-45)°, а размеры профиля поперечного сечения зажимного элемента связаны с толщиной полоски светоизлучающего элемента, числом полосок в наборе и числом наборов в кассете соотношением. Изобретение обеспечивает расширение технологических возможностей кассеты для нанесения оптических покрытий, повышение качества изделий и экономичность производства. 1 табл., 5 ил.

 

Изобретение относится к области квантовой электроники, а именно касается проблемы нанесения защитно-просветляющих и отражающих покрытий на торцевые грани светоизлучающих элементов, и может быть использовано при изготовлении лазеров и светодиодов на основе соединений A_IIIB_V.

Известна кассета для напыления оптических покрытий на торцы светоизлучающих элементов, описанная в заявке Японии №62-286295 (МКИ⁴: H01S 3/18, H01L 21/31), состоящая из основания, внутри которого расположен эластичный полимерный материал с прорезями, и опорного элемента для загрузки полосок. Полоски помещаются в прорези напыляемой стороной вниз до соприкосновения их с опорным элементом, после чего полимерный материал сжимается для фиксации полосок и основание снимается с опорного элемента.

Однако рассмотренная кассета пригодна для нанесения покрытий на большое количество светоизлучающих элементов, но покрытия могут наноситься только с одной стороны кассеты (и полосок). Кроме этого, затруднено многократное использование кассеты из-за деформации эластичного материала.

Наиболее близким аналогом-прототипом по технической сущности к предлагаемому изобретению является кассета для нанесения оптических покрытий на полоски светоизлучающих элементов, описанная в патенте РФ №1821047, МКИ⁵: H01L 33/00, 21/00, H01S 3/18, опубл. 12.10.1992 г., содержащая основание, в котором выполнено окно для размещения опорного элемента, с установленными зажимными элементами на его направляющих, опорный элемент, фиксатор. Зажимные элементы выполнены в виде призматических стержней с Т-образным профилем поперечного сечения, а рабочие плоскости каждого зажимного элемента расположены на торцах горизонтальной полки профиля его поперечного сечения, причем элементы профиля поперечного сечения зажимного элемента связаны с длиной резонатора светоизлучающего элемента соотношением:

L₁=(1÷3)L_o, L₂=(1÷15)L_o, где

L_o - длина резонатора светоизлучающего элемента,

L₁ - высота рабочей плоскости зажимного элемента,

L₂ - высота зажимного элемента.

Недостатками данного технического решения являются сложные системы крепления изделий, что приводит к технологически неэкономичным процессам нанесения оптических покрытий и понижает качество покрытий.

Сущность изобретения заключается в следующем. Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в расширении технологических возможностей кассеты для нанесения оптических покрытий, повышения качества изделий и экономичности производства.

Для решения задачи и достижения технического результата в кассете для нанесения оптических покрытий на наборы полосок светоизлучающих элементов, содержащей основание с окном для опорного элемента и с установленными на его направляющих зажимными элементами, выполненными в виде призматических стержней, рабочие плоскости которых расположены на торцах их поперечного сечения, опорный элемент и фиксатор, опорный элемент выполнен под углом α=(0÷45)°, а размеры профиля поперечного сечения зажимного элемента связаны с толщиной полоски светоизлучающего элемента, числом полосок в наборе и числом наборов в кассете соотношением:

, где

L₄ - нижний горизонтальный размер профиля поперечного сечения зажимного элемента,

L₃ - верхний горизонтальный размер профиля поперечного сечения зажимного элемента,

l - длина окна основания кассеты,

n - количество полосок в наборе,

n₁ - количество зажимных элементов в кассете,

d - толщина полоски светоизлучающих элементов,

y - число наборов в кассете,

x - часть длины окна в основании, необходимая для работы фиксирующего элемента.

Сущность изобретения поясняется графическими материалами, описанием и примерами конкретного исполнения.

На фиг.1 схематично показан общий вид кассеты для нанесения оптических покрытий на наборы полосок светоизлучающих элементов в разрезе.

На фиг.2 изображено поперечное сечение зажимных элементов.

На фиг.3 изображено поперечное сечение полоски светоизлучающих элементов.

На фиг.4 изображен фрагмент кассеты для нанесения оптических покрытий с набором полосок на опорном элементе, выполненном под углом α.

На фиг.5 даны примеры загрузки полосок между двух зажимных элементов, имеющих разный профиль поперечного сечения.

На чертежах приняты следующие обозначения.

1 - основание,

2 - опорный элемент,

3 - фиксатор,

4 - зажимные элементы,

5 - наборы полосок,

6 - излучающие грани,

7 - металлизация,

L_o - длина резонатора светоизлучающего элемента,

L₁ - высота рабочей плоскости зажимного элемента,

L₂ - высота зажимного элемента,

L₃ - верхний горизонтальный размер профиля поперечного сечения зажимного элемента,

L₄ - нижний горизонтальный размер профиля поперечного сечения зажимного элемента,

l - длина окна основания кассеты,

n - количество полосок в наборе,

n₁ - количество зажимных элементов в кассете,

d - толщина полоски светоизлучающих элементов,

y - число наборов в кассете (на чертежах не показано),

x - часть длины окна в основании, необходимая для работы фиксирующего элемента (на чертежах не показано).

Предлагаемая кассета для нанесения оптических покрытий на наборы полосок светоизлучающих элементов, представленная на фиг.1 в разрезе, содержит основание 1 с окном, в которое помещен опорный элемент 2, выполненный под углом α=(0÷45)°, фиксатор 3, зажимные элементы 4, наборы полосок светоизлучающих элементов 5.

Поперечное сечение используемых зажимных элементов 4 представлено на фиг.2а и фиг.2б.

На фиг.2а представлено поперечное сечение зажимного элемента с Т-образным профилем, то есть когда L₄<L₃ и высота зажимной поверхности меньше высоты зажимного элемента, т.е. L₁<L₂.

На фиг.2б представлено поперечное сечение зажимного элемента при соотношении размеров L₁=L₂, L₃=L₄.

Объектом для нанесения покрытий являются полоски светоизлучающих элементов 5, изготовленные из рабочей структуры путем разделения ее перпендикулярно эпитаксиальным слоям. На фиг.3 представлено поперечное сечение полоски, где L_o - длина резонатора светоизлучающего элемента, 6 - излучающие грани, 7 - металлизация, d - толщина полоски (структуры).

На фиг.4 представлен фрагмент кассеты с набором полосок на опорном элементе, выполненном под углом α. В этом случае каждая полоска при установке ее к рабочей плоскости зажимного элемента 4 также находится под углом α относительно плоскости C-C₁, перпендикулярной к горизонтальной плоскости C₂-C₃. Это способствует достижению равновесного состояния установленному набору полосок, не давая полоскам переворачиваться и смещаться.

На фиг.5а представлен вид загрузки светоизлучающих элементов из четырех полосок в кассету, размеры зажимных элементов которой имеют следующее соотношение с длиной резонатора полоски L_o<L₁<L₂, L₃>L₄.

На фиг.5б представлен вид загрузки из n числа (≈20÷30) штук в кассету, размеры зажимных элементов которой имеют следующее соотношение с длиной резонатора L_o<L₁=L₂, L₃=L₄.

Кассета предназначена для нанесения покрытий с обеих сторон кассеты А и В. При напылении на А сторону (см. фиг.1) кассеты нанесенные покрытия практически всегда равномерны по всей рабочей поверхности резонатора. Со стороны В кассеты напыляемый поток так или иначе экранируется закрепляющими элементами. Степень экранирования уменьшается или сводится к нулю при увеличении количества загружаемых полосок между парой зажимных элементов, так как рабочие поверхности становятся более доступными для напыляемого потока. Степень экранирования также зависит от длины резонатора полосок, причем чем меньше разность L₂-L_o, тем экранирование меньше.

Окно в основании кассеты (см. фиг.1) имеет длину l, перпендикулярно которой укладываются зажимные элементы и рабочие полоски. Вся длина заполняется следующим образом:

l=ndy+n₁L₃+х, отсюда

, где

l - длина окна основания кассеты,

n - число полосок в наборе,

n₁ - количество зажимных элементов в кассете 4,

d - толщина полосок светоизлучающих элементов,

y - число наборов кассете,

L₃ - нижний горизонтальный размер зажимного элемента (ширина),

x - часть длины окна в основании, необходимая для работы фиксирующего элемента.

Число n₁ зажимных элементов 4 должно быть на единицу больше, чем число наборов полосок, т.е. n₁=y+1.

Из соотношения для L₃ видно, что чем больше полосок в наборе n и чем меньше наборов у в кассете, тем меньше нужно зажимных элементов. В связи с этим зажимные элементы должны иметь оптимальные размеры для сохранения устойчивости загрузочной системы. Они должны параллельно перемещаться относительно друг друга в пазах направляющих элементов и не перекашиваться за счет свободных пространств между ними.

Загрузка кассеты полосками светоизлучающих элементов осуществляется следующим образом: основание 1 ставят на опорный элемент 2 стороной А (см. фиг.1), фиксирующим элементом 3 вверх относительно наклонной плоскости опорного элемента 2. Фиксирующий элемент 3 оттягивают и закрепляют. Зажимные элементы 4 отодвигают в сторону фиксирующего элемента 3, кроме одного, к рабочей плоскости которого ставит ряд полосок (от 2 до n) рабочими светоизлучающими гранями вниз. После этого к полученному набору придвигают следующий зажимной элемент 4, закрепляя набор. Далее следует загрузка следующего набора полосок и т.д. по всей рабочей длине I кассеты. Затем всю систему закрепляют фиксирующим элементом 3. Далее основание 1 снимают с опорного элемента 2 и устанавливают в установку для напыления сначала с одной стороны (со стороны А), а затем с другой стороны кассеты (со стороны В) для нанесения нужного покрытия на светоизлучающие грани полосок, которые заложены в технологии прибора.

Разгрузка полосок из кассеты осуществляется следующим образом: основание 1 кассеты ставят на опорный элемент 2, оттягивают фиксирующий элемент 3 и закрепляют, зажимные элементы 4 поочередно раздвигают, начиная со стороны фиксирующего элемента, полоски перекладывают в технологическую тару для передачи на следующую технологическую операцию.

Примеры конкретных видов загрузки наборов полосок светоизлучающих элементов в кассету, определение числа и размеров зажимных элементов представлены в таблице.

В расчетах длина окна основания I принималась равной 31 мм, а толщина полосок 0,1 мм (100 мкм). В работе использовались полоски с длиной резонатора от 0,45 мм (450 мкм) до 0,9 мм (900 мкм), которые загружались в каждый набор от 2 до 30 штук. При этом применялись зажимные элементы 4 как с Т-образным профилем, имеющие соотношение размеров L_o<L₁<L₂, так и зажимные элементы, имеющие соотношение размеров L_o<L₁=L₂. Последние использовались для полосок с большой длиной резонатора 0,7÷0,9 мм.

В этом случае получены равномерные покрытия на всей поверхности набора за счет большого количества полосок в наборе.

Как видно из таблицы, объем загрузки полосок в кассету можно варьировать в большом интервале от 20 до 100 штук, используя одну единицу площади кассеты. Количество зажимных элементов возможно снизить с 11 до 4 штук.

Таким образом, предлагаемая кассета обеспечивает расширение ее технологических возможностей и повышение качества изделий за счет получения более равномерных покрытий, повышение экономичности за счет увеличения количества загруженных полосок на единицу площади кассеты и уменьшения количества закрепляющих элементов в кассете, изготовление которых составляет определенные трудности из-за малых размеров и жестких требований по обработке поверхностей, особенно рабочих вертикальных поверхностей зажимных элементов.

Кассета для нанесения оптических покрытий на наборы полосок светоизлучающих элементов, содержащая основание с окном для опорного элемента и с установленными на его направляющих зажимными элементами, выполненными в виде призматических стержней, рабочие плоскости которых расположены на торцах, опорный элемент и фиксатор, отличающаяся тем, что опорный элемент выполнен под углом α=0÷45°, a размеры профиля поперечного сечения зажимного элемента связаны с толщиной полоски светоизлучающего элемента числом полосок в наборе и числом наборов в кассете соотношением:

где L₄ - нижний горизонтальный размер профиля поперечного сечения зажимного элемента;
L₃ - верхний горизонтальный размер профиля поперечного сечения зажимного элемента,
l - длина окна основания кассеты,
n - количество полосок в наборе,
n₁ - количество зажимных элементов в кассете,
d - толщина полоски светоизлучающих элементов,
у - число наборов в кассете,
х - часть длины окна в основании, необходимая для работы фиксирующего элемента.