车用垂直腔面发射激光器模组整板金锡共晶焊接工艺

激光雷达及飞行时间(ToF)传感器中垂直腔面发射激光器(VCSEL)模组使用的银胶固晶工艺存在银迁移及硫化问题，亟需开发一种可靠性高并可量产的整板金锡共晶焊接工艺。以单颗焊接模式下单因素实验及正交实验为基础，借助Ansys热仿真工具，探究整板焊接中基板与压头之间合适的匹配温度。单因素控制变量实验发现，固晶芯片推力随共晶温度、压头行程、共晶时间的增加先增大后减小，正交实验得到最佳工艺参数为共晶温度320℃、压头行程500μm、共晶时间4 s。采用优选工艺参数500μm、4 s、270～350℃进行整板焊接，平均固晶芯片推力为82.1 N,相较银胶固晶工艺提高了139%。