TOSA的激光焊接内应力释放方法

摘要

本发明涉及光通信行业，尤其涉及TOSA的生产工艺。TOSA的激光焊接内应力释放方法，包括以下步骤：（1）激光焊接：调整耦合光路使TOSA的输出光功率达到最大值后，对TOSA进行三光束激光焊接；（2）记录初始功率值：测量焊接好的TOSA输出的最大功率值，记录为初始功率值P0；（3）高低温循环和高温烘烤：焊接好的TOSA放入高低温循环箱内进行10次高低温循环处理,然后将TOSA从高低温循环箱取出，放入高温存储箱烘烤24小时；（4）效果判定：测量产品输出的功率值P1，通过比较P0及P1来判定内应力释放是否成功。本发明可有效克服采用激光焊接的TOSA在焊接处产生的内应力所导致的光路偏移现象。

权利要求

1.TOSA的激光焊接内应力释放方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）激光焊接：调整耦合光路使TOSA的输出光功率达到最大值后，对TOSA进行三光束激光焊接，焊接过程中三束激光的功率值相同；

（2）记录初始功率值：测量焊接好的TOSA输出的最大功率值，并记录为初始功率值P0；

（3）高低温循环和高温烘烤：焊接好的TOSA放入高低温循环箱内进行10次高低温循环处理, 最高温度设定为85℃，最低温度设定为-40℃，每次循环设定为：在最高温度下存储

30 min，然后温度从最高温度逐渐下降至最低温度，在最低温度下存储30 min；高低温循环处理完成后，将TOSA从高低温循环箱取出，放入高温存储箱烘烤24-25小时，高温存储箱的温度为83-87℃；

（4）效果判定：再次测量TOSA输出的功率值，并记录为稳定功率值P1；若︱（P1-P0）︱/P0＜5%，则判定为内应力释放合格；若︱（P1-P0）︱/P0≥5%，则判定为TOSA焊接不合格，重新进行（1）～（4）步。

2.根据权利要求1 所述的TOSA的激光焊接内应力释放方法，其特征在于：所述步骤（3）中，温度从最高温度逐渐下降至最低温度的温度变化速率≥4℃/min。

3.根据权利要求1 所述的TOSA的激光焊接内应力释放方法，其特征在于：所述步骤（3）中，高温存储箱的温度为85℃。

4.根据权利要求1 所述的TOSA的激光焊接内应力释放方法，其特征在于：所述步骤（3）中，TOSA在高温存储箱烘烤24小时。

说明书

TOSA的激光焊接内应力释放方法

技术领域

[0001] 本发明涉及光通信行业，尤其涉及TOSA的生产工艺。

背景技术

[0002] 随着光通信行业的迅猛发展，现在对TOSA（Transmitter Optical Subassembly，光发射次模块）的要求越来越趋向与更高速率、更长传输距离和更高寿命。因此现在大多高速中长距离TOSA在光路整合和固定工艺上选择激光焊接。激光焊接属于热传导型焊接，即激光辐射加热工件表面，再通过热传导向材料内部扩散，通过控制激光脉冲的波形、宽度、峰值功率和重复频率等参数，使工件之间形成良好的连接。只要激光技术运用的的合理，其光路精准度会远远高于胶粘工艺，并且其长期的可靠性更好。小型化盒型封装TOSA目前运用激光焊接所遇到的难点在于焊接后工件之间内应力释放不完全，这样就导致TOSA在使用的过程中会慢慢的发生位移，对器件寿命和性能有很大的影响。

发明内容

[0003] 本发明的目的解决TOSA激光焊接后产生的内应力及微小位移导致的光路偏移现象，提供一种利用高低温和高温结合存储释放激光焊接内应力的方法，为TOSA的高寿命奠定良好的基础。

[0004] 为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：TOSA的激光焊接内应力释放方法，包括以下步骤：

[0005] （1）激光焊接：调整耦合光路使TOSA的输出光功率达到最大值后，对TOSA进行三光束激光焊接，焊接过程中三束激光的功率值相同；

[0006] （2）记录初始功率值：测量焊接好的TOSA输出的最大功率值，并记录为初始功率值P0；

[0007] （3）高低温循环和高温烘烤：焊接好的TOSA放入高低温循环箱内进行10次高低温循环处理, 最高温度设定为85℃，最低温度设定为-40℃，每次循环设定为：在最高温度下存储30 min，然后温度从最高温度逐渐下降至最低温度，在最低温度下存储30 min；高低温循环处理完成后，将TOSA从高低温循环箱取出，放入高温存储箱烘烤24-25小时，高温存储箱的温度为83-87℃；

[0008] （4）效果判定：再次测量TOSA输出的功率值，并记录为稳定功率值P1；若︱（P1-P0）︱/P0＜5%，则判定为内应力释放合格；若︱（P1-P0）︱/P0≥5%，则判定为TOSA焊接不合格，重新进行（1）～（4）步。

[0009] 所述步骤（3）中，温度从最高温度逐渐下降至最低温度的温度变化速率≥4℃/min。

[0010] 所述步骤（3）中，高温存储箱的温度为85℃。

[0011] 所述步骤（3）中，TOSA在高温存储箱烘烤24小时。

[0012] 本发明利用采用高低温循环冲击使激光焊接处的物质发生形变,再通过高温存储使焊接处的物质进行分子融合,从而起到内应力释放的作用，有效克服了TOSA在进行激光焊接后在焊接处产生的内应力所导致的光路偏移现象，保证了TOSA器件的光路稳定性，提高了产品的可靠性及使用寿命，为TOSA器件的高寿命很好的奠定了良好的基础。本发明工艺简单、应用成本低且便于操作，并且以此方法为基础稍加改进和试验,对其它产品的激光焊接内应力释放也有很大的借鉴作用，在光通讯领域中具有显著的实用价值。

附图说明

[0013] 图1为本发明的流程图。

具体实施方式

[0014] 下面结合实际产品具体阐述利用高低温和高温存储来释放激光焊接内应力的方法。采用产品为10支10G 40km的EML-TOSA (电吸收调制激光-光发射次模块）器件。具体步骤及实验数据如下：

[0015] 1. 激光焊接：调整赛菲尔光纤耦合激光焊接机的参数，使其三枪的能量均衡，每枪的能量为1.85±0.05J，利用半自动光路耦合台粗调和微调使TOSA的输出光功率达到最大值后，将适配器与TOSA进行焊接，焊接过程中要尽量保证光功率值无变化；

[0016] 2. 记录初始功率值：焊接完成后，用功率计测量TOSA的输出功率，并记录为TOSA的初始功率值P0（单位为：dBm），如表一所示:

[0017] 表一 EML-TOSA的初始功率值

[0018]1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
6.22 5.85 6.43 6.46 7.12 7.17 6.97 7.02 6.38 6.09

[0019] 3.高低温循环和高温烘烤：焊接好的TOSA放入上海基伟GDK46010高低温循环箱内进行10次高低温循环处理, 最高温度设定为85℃，最低温度设定为-40℃，每次循环设定为：在最高温度下存储30min，然后温度以4℃/min的变化速率从最高温度逐渐下降至最低温度，在最低温度下存储30min；高低温循环处理完成后，将TOSA从高低温循环箱取出，放入泰斯特101-1AB电热鼓风干燥箱里高温烘烤24小时，高温存储的温度为85℃；

[0020] 4. 效果判定：再次测量产品输出的功率值，并记录为稳定功率值P1；若︱（P1-P0）︱/P0＜5%，则判定为内应力释放合格；若︱（P1-P0）︱/P0≥5%，则判定为TOSA焊接不合格，重新进行1～4步。本实施例中的10支EML-TOSA内应力释放前后的测试结果见表二：

[0021] 表二 EML-TOSA内应力释放前后的测试结果比较

[0022]

[0023] 表二中，ΔP=（P1-P0）/ P0，ΔIm =（Im1- Im2）/ Im1，Im为 EML-TOSA的背光电流，用来判定EML-TOSA是否处于正常工作状态，以排除芯片非正常工作造成的实验误差，若ΔIm＜10%，则说明EML-TOSA工作正常。从表二中可以看出10支产品的ΔIm均小于10%，且ΔP均小于5%，我们判定为EML-TOSA的内应力释放完全。

[0024] 为了证明内应力释放对TOSA稳定性的有益效果，我们将此10支器件处于+85℃恶劣环境中工作2000小时后，记录测试前后的EML-TOSA功率并进行比较，见表三。

[0025] 表三 EML-TOSA在+85℃恶劣环境中工作2000小时前后的测试结果比较

[0026]

[0027] 表三中ΔP1=（P3-P4）/ P3，ΔIm1 =（Im3- Im4）/ Im3，从表三中可以看出10支产品经2000小时的高温测试后工作正常，且ΔP1均小于5%，由此可见经内应力释放处理后的EML-TOSA产品的光路稳定及可靠性优良。