光纤激光钎焊键合过程中界面反应及对准研究

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1、光纤激光钎焊键合过程中界面反应及对准研究INTERFACIALREACTIONSANDALIGNMENTFORFIBERBONDINGBYLASERSOLDERING阎勃晗2006年6月图书分类号：TG409U.D.C：621.791工学硕士学位论文光纤激光钎焊键合过程中界面反应及对准研究硕士研究生：阎勃晗导师：王春青教授申请学位级别：工学硕士学科、专业：材料加工工程所在单位：材料科学与工程学院答辩日期：2006年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex：TG409U.D.C：

2、621.791DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringINTERFACIALREACTIONSANDALIGNMENTFORFIBERBONDINGBYLASERSOLDERINGCandidate:YanBohanSupervisor:Prof.WangChunqingAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpeciality:MaterialsProcessingEngineeringAffiliat

3、ion:SchoolofMaterialsSci.andEng.DataofDefense:June,2006Degree-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要光电子封装中，在激光二极管已预先定位的前提下，光纤的精确定位与键合对于提高光电子器件的耦合效率至关重要，为此有必要对键合过程中影响光纤对准的因素进行分析。同时，激光钎焊过程中焊点的界面反应不同于传统的整体加热方法，通过研究界面反应可以有效地控制界

4、面金属间化合物的生长，从而改善焊点的性能。本文对比了激光钎焊条件下AuSn及InSn两种钎料分别与Au/Ti及Au/Ni两种镀层形成的焊点界面微观组织，分析了不同钎料与镀层的界面反应机理。结果表明界面微观组织的种类、形态、数量、分布等与激光输入能量密切相关。进一步考察了光纤键合过程中AuSn钎料与Au/Ni/Cu，Au/Cu两种焊盘形成的焊点界面微观组织，并分别研究了AuSn-Au/Ni,AuSn-Au/Ti,AuSn-Au/Ni/Cu,AuSn-Au/Cu的界面上Au-Ni-Sn、Au-Cu-Sn

5、等多种三元金属间化合物在老化过程中的演变。采用焊盘-钎料-铜丝系统来模拟光纤键合过程中的实际情况，分析了铜丝在平行于焊盘的平面内受到的回复力。发现其主要由焊点三相线处的钎料的表面张力、固-液相界面上钎料对铜丝的静水压力以及表面张力构成。从回复力及能量角度，研究了焊盘形状、钎料种类、钎料量和钎料预置方式的因素对于铜丝自对准的影响，并给出了优化方案，为光纤在激光钎焊条件下的对准研究做出了理论指导。关键词激光钎焊；金属间化合物；微观组织演化；自对准；回复力-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文Abstrac

6、tOnthepremiseoflaserdiodebeingpositionedbeforehand,theprecisebondingofopticalfibertosubstrateiscriticaltothewholecouplingefficiencyofthedeviceinopto-electronicpackaging,thereforeitisnecessarytoanalyzefactorsthatinfluencethealignmentduringthebondingproc

7、ess.Sinceinterfacialreactionsduringlasersolderingprocessisdifferentfromthoseduringconventionaloverallheatingmeans,itisnecessarytoinvestigatethemtocontroltheintermetalliccompoundsgrowthandtoimprovetheperformanceofthesolderjoint.Inpresentwork,themicrostr

8、ucturesformedduringlasersolderingprocessatfourinterfacesbetweentwosoldersandtwometallizations—AuSn/Au/Ti,AuSn/Au/Ni,InSn/Au/Ti,InSn/Au/Niwereinvestigatedandthemechanismsoftheinterfacialreactionswereanalyzed.Theresultsshowthatthecategory