6 有源光器件的封装材料
对于光电子器件中所用的材料，主要关心的是在同一器件内部的不同材料间是否会相互影响，如果会相互影响，就不能使用。不相容的材料通常会由于热膨胀系数不一致、形成金属间化合物、粘接不牢、离子污染、腐蚀或氧化、产生气体污染和腐蚀组件等原因而导器件失效。
下面是一些有源光器件封装过程中常用的材料和粘接方法：
1、 环氧胶（可采用紫外或者高温固化）； 2、 焊锡；
3、 搪瓷或低温玻璃； 4、 激光焊接； 5、 机械螺丝； 6、 铜焊。
与玻璃折射率相匹配的透明紫外胶（折射率1.481）在室温或紫外线的照射下能迅速固化，而且固化过程可以暴露在空气中进行。玻璃、陶瓷以及其他各种衬底材料可以获得较高的键合强度。即使暴露在高温高湿等不利环境下，键合强度的长期耐久性依然很好。对于100％的焊料系统，在固化过程中无溶剂或其他挥发物释放出来。传统的有机粘胶主要用于将器件粘接到衬底以达到绑定的目的，同时也可用于热传导或者电传导。
通常，器件内部的元部件采用多种粘接方法，对于粘接这一过程主要有以下一些要求：
1、 粘接过程中要求最小的机械位移以保持对准。
2、 粘接温度应该尽量的低，以便使先固定上去的元部件不出现过应力，并保证在冷却后
不会由于热膨胀的影响而发生位移。
3、 接合点应该有足够的机械可靠性，避免在各种环境应力条件以及整个生命周期过程中
发生位移。
6.1 胶
胶是光电子器件封装过程中常用的材料，常用的有环氧树脂、硅胶、尿烷、丙烯酸、聚酰亚胺等。胶的特性对于其是否适用于某个装配过程非常重要，总的来说有以下一些要求：
1、 易于使用和处理，要有一定的机械强度。
2、 不同温度和湿度范围内保持较好的电特性，在干燥条件下要求电阻率大于1014欧姆/cm。 3、 在固化过程中以及固化后都不允许释放出气体，且不能含有水溶性离子（如CL- Na+），以
免对电子器件造成污染，此外不能对电子器件有腐蚀性。
4、 制造过程中可能使用各种溶剂对器件进行清洗，因此，器件所使用的胶要有抗各种溶剂溶
解和腐蚀的能力。
5、 在较宽的温度和湿度范围内有较好的稳定性，不能出现化学上的劣化、水解等。
6.2 焊锡
光电子器件内部广泛使用焊锡作为粘接材料，这样的好处有：一是较宽的加工温度范围；二是不含有机材料，这一点对于有源器件的封装尤其重要。表1列出了有源光器件内部常用焊锡材料的熔点。图6.1给出了某有源光器件装配过程中，各点所使用的焊锡情况，从图中可以看出器件内部各点使用的焊锡熔点是不一样的，这样有利于装配。
表1 有源光器件封装常用焊锡及熔点
焊锡 Au-10Ge Au-10Sn Au-20Sn Sn-37Pb Sn-58Bi Sn-52In In
熔点(℃) 310 295 280 183 138 118 93
图6.1 某有源光器件装配过程中各点使用的焊锡与熔点
6.3 搪瓷或低温玻璃
玻璃搪瓷材料通常用于密闭陶瓷封装中，它的作用是将金属引线或光纤与壳体密封。它可以和多种材料相结合，且能获得良好的密封效果而且还不需要对玻璃进行金属化。可结合材料范围从非金属的石英（温度膨胀系数5×10-7/℃）一直到金属的铜（温度膨胀系数170×10-7/℃）。此外，玻璃密封剂还可以在高温或低温下处理以满足不同应用的需要。
6.4 铜焊
在有源光器件封装过程中，铜焊工艺主要用在管壳、管腿等金属件之间的装配，它能提供了较高的焊接温度范围，且焊接质量较好。表二给出了基于铜和金焊接的材料特性。
表二 基于铜和金焊接的材料特性
成分 Cu-40Zn Cu-40Zn-10Ni Cu-15Ag-5P Ag-Cu-Zn-Cd 熔点温度（℃） 890-900 890-920 650-800 620-760 7 附录：参考资料清单
[1] IPC/J-STD-040 Optoelectronic Assembly and Packaging Technology