【摘要】：半導(dǎo)體激光器自其誕生以來就備受關(guān)注,它具有體積小、重量輕、壽命長、轉(zhuǎn)換效率高等優(yōu)點(diǎn),無論是在軍事領(lǐng)域還是在民用領(lǐng)域的應(yīng)用上它都顯示出了強(qiáng)勁的勢頭。但是從目前國內(nèi)形勢來看,決定著半導(dǎo)體激光器壽命及可靠性的關(guān)鍵技術(shù)——封裝技術(shù),與國外還有很大的差距。而封裝中的主要工藝管芯的燒結(jié)水平對半導(dǎo)體激光器的性能有重要影響。在管芯的燒結(jié)中最困難的是燒焊過程中如何去除焊料層表面的氧化膜,從而使焊料、芯片以及熱沉達(dá)到最佳的浸潤狀態(tài)。本文對半導(dǎo)體激光器的封裝類型和封裝工藝做了簡要的介紹,并且研究了銀層和金層對In焊料性能的影響以及焊料空洞、金屬間化合物對焊料性能的影響。在對文獻(xiàn)調(diào)研的基礎(chǔ)上,本文詳細(xì)介紹了甲酸氣體回流燒結(jié)技術(shù)的原理及具體燒結(jié)過程,并進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn),從以下幾個(gè)方面研究了甲酸氣體回流燒結(jié)技術(shù)對焊料性能的影響。(1)采用Si片作為基底并在其上進(jìn)行了In焊料的制備,對制備樣品進(jìn)行甲酸氣體回流燒結(jié)。通過XRD圖譜分析了甲酸氣體和氧化銦不同階段的具體反應(yīng)過程,證實(shí)了合理設(shè)定燒結(jié)曲線的反應(yīng)溫度和分解溫度甲酸氣體就能夠有效去除焊料表面的氧化膜。(2)通過兩種燒結(jié)方式的SEM圖像對比發(fā)現(xiàn),甲酸氣體回流燒結(jié)焊料的顆粒均勻性明顯好于在空氣中直接燒結(jié)的焊料,而對焊料表面的EDS檢測結(jié)果也進(jìn)一步證實(shí)了甲酸氣體與氧化銦進(jìn)行了反應(yīng)。(3)通過對甲酸氣體回流燒結(jié)的焊料和直接在空氣中燒結(jié)的焊料的剪切強(qiáng)度的測量,討論了甲酸氣體回流燒結(jié)技術(shù)對焊料浸潤性的影響。(4)通過對直接滴入甲酸溶液燒結(jié)的In焊料進(jìn)行研究,觀察了樣品的SEM圖像并分析了樣品的XRD圖譜得出結(jié)論:甲酸溶液能夠去除焊料表面的氧化膜,但是會造成溶液殘留,降低了焊料的性能。
[Abstract]:Semiconductor laser has attracted much attention since its birth. It has the advantages of small size, light weight, long life and high conversion efficiency. It has shown a strong momentum in both military and civilian applications. However, from the domestic situation, packaging technology, the key technology to determine the lifetime and reliability of semiconductor lasers, is still far from that of other countries. The sintering level of the main process cores in packaging has an important effect on the performance of semiconductor lasers. The most difficult problem in the sintering process is how to remove the oxide film on the surface of the solder layer, so that the solder, chip and heat sink can reach the optimal infiltration state. The packaging type and packaging technology of semiconductor laser are briefly introduced in this paper. The effects of silver layer and gold layer on the properties of In solder and the effects of solder voids and intermetallic compounds on the solder properties are also studied. On the basis of literature investigation, the principle and specific sintering process of reflux sintering of formic acid gas are introduced in detail, and a large number of experiments are carried out. The influence of formic acid gas refluxing sintering technology on solder properties was studied in the following aspects. (1) In solder was prepared by using Si as substrate, and formic acid gas refluxing sintering was carried out on the prepared samples. The specific reaction processes of formic acid gas and indium oxide at different stages were analyzed by XRD spectra. It is proved that the oxidation film on the solder surface can be effectively removed by setting the reaction temperature and decomposition temperature of sintering curve properly. (2) by comparing the SEM images of the two sintering methods, it is found that the oxidation film on the solder surface can be removed effectively by formic acid gas. The particle uniformity of formic acid gas refluxing sintering solder is better than that of direct sintering solder in air. The EDS results on the surface of the solder further confirmed the reaction of formic acid gas with indium oxide. (3) the shear strength of the solder sintered with formic acid gas and sintered directly in the air was measured by means of the measurement of the shear strength of the solder sintered with formic acid gas refluxing and sintered directly in the air. The influence of formic acid gas refluxing sintering technology on the wettability of solder was discussed. (4) the In solder sintered by dropping directly into formic acid solution was studied. The SEM images of the samples were observed and the XRD profiles of the samples were analyzed. It was concluded that formic acid solution could remove the oxide film on the surface of the solder, but it would cause the residue of the solution and decrease the performance of the solder.
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN248.4

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本文編號：2456957