[发明专利]一种光电器件与光纤的低温封装方法

说明书

本发明提供了一种光电器件与光纤的低温封装方法，其包括：根据待连接的光纤的尺寸，准备金属套管，使金属套管的内径不小于光纤的外径，或在光电器件的壳体上待焊接的部位制作带有薄壁或凹槽结构的对准固定结构；选择低温软钎料，并将低温软钎料填入到所需焊接的部位，进行预热；通过局部加热的方式加热金属套管或对准固定结构，使低温软钎料在金属套管或对准固定结构内表面熔化，并通过辅助补缩和致密化处理，促使钎料熔化填充焊缝，完成光电器件与光纤的连接。本发明的技术方案借助新的封装结构，主要通过钎料的局部熔化和高温度梯度下液态钎料的快速对流，在完成连接的同时避免光纤及内部光电传感器件的热损伤。

技术领域

本发明属于光电子器件和封装技术领域，尤其涉及一种光电器件与光纤的低温封装方法。

背景技术

光电子器件中，光纤与信号处理系统之间的可靠连接是保证光信号传输质量和稳定性的关键。常用的光电器件一般需要将光纤密闭封装在壳体上，以保证光电子器件正常工作，避免外部环境如水汽、悬浮颗粒、气氛变化等光电信号造成影响。传统的密闭封装主要通过Sn-Bi、Au-Sn、SAC等共晶钎料的钎焊或纳米颗粒烧结完成，一般需要对整个腔体进行整体加热（160℃），才能获得较好的互连强度和密闭性。然而，现有光纤和光电芯片如红外传感器、CMOS图像传感器、光信号处理器等往往无法长期承受150℃以上的高温，易由于热应力发生变形，导致光学信号出现偏差。特别在后续集成封装过程中，如套管与光电器件的焊接、光电器件的组装和贴装等，所得接头也会由于整体加热而发生重熔或溢流，导致光纤与套管连接失效或丧失密闭性。因此，必须开发新的低温封装工艺，解决光纤在光电器件制造过程中的封装难题。

发明内容

针对以上技术问题，本发明公开了一种光电器件与光纤的低温封装方法，通过设计新的封装结构，并结合加热工艺的改进，实现在低温条件下光纤与光电器件壳体的连接，并能减小焊接热的影响，避免多次封装过程中内部器件的热损伤和焊缝重熔、溢流等可靠性问题。

对此，本发明采用的技术方案为：

一种光电器件与光纤的低温封装方法，其包括：

步骤S1，根据待连接的光纤的尺寸，准备金属套管，使金属套管的内径不小于光纤的外径，或在光电器件的壳体上待焊接的部位制作带有薄壁或凹槽结构的对准固定结构；其中，所述光纤可以为光纤尾纤或光纤束。

在光电器件的壳体上待焊接的部位制作带有薄壁的对准固定结构时，对准固定结构满足使光纤穿过光电器件的壳体时，光纤与光电器件的壳体之间的间隙逐渐增大或减小；

步骤S2，选择低温软钎料，并将低温软钎料填入到光纤与光电器件的壳体之间的待焊接部位，进行预热；

步骤S3，通过局部加热的方式加热金属套管或对准固定结构，使低温软钎料在金属套管或对准固定结构内表面熔化，并通过辅助补缩和致密化处理，促使钎料熔化填充焊缝，完成光电器件与光纤的连接。进一步的，局部加热金属套管、对准固定结构的凸起部位。

作为本发明的进一步改进，所述金属套管、对准固定结构的材料为紫铜、黄铜、可伐合金、铝合金、陶瓷或玻璃等电子金属或非金属材料。采用此技术方案，通过使用高导热材料作为壳体，能够有效缩短钎料的熔化、凝固过程，避免过量热输入引起的局部过热

作为本发明的进一步改进，所述光纤、金属套管、对准固定结构的表面设有Ti/Ni/Au、Ti/Pt/Au、Cr/Ni/Cu等表面金属化层。采用此技术方案，设置表面金属化层，则能够有效改善钎料润湿速度和质量，保证焊缝的性能和完整性。

作为本发明的进一步改进，步骤S2中，所述低温软钎料为Sn-Bi、Sn-In、Sn-Ag-Cu或Bi-In钎料合金的钎料环、焊丝或钎料膏。

作为本发明的进一步改进，步骤S2中，所述低温软钎料的填入方式为预置钎料环、钎料膏点胶、激光喷球或在局部加热的同时送入焊丝，加热温度为50-120℃。