專利名稱:用于光導纖維焊接的合金焊料的制作方法
本發明涉及一種用于石英光導纖維之間及石英光導纖維與金屬之間焊接的合金系列焊料。該系列合金焊料隨著母基材料組成種類和組分不同，其熔點溫度可在100℃～300℃內變化。隨著母基材料中所摻入微量元素種類及組分的不同，既可焊接沒有去掉環氧丙稀酸復蓋層的多模光纖，也可焊接二氧化硅裸體的單模光纖。其焊接氣密性、漏氣速率≤10-7atmcm3/s，對多模光纖的焊接抗拉強度＞3Kg/10mm，單模光纖焊接的抗強度＞1Kg/10mm，焊接光纖不產生附加光損耗。
現有的石英光導纖維間及石英光導纖維與金屬間焊接的焊料，其焊接必須采用先去掉光導纖維表面的環氧丙稀酸之類的膠膜復蓋層，使其SiO2表面外露，然后在SiO2表面上采用濺射或蒸發等方式淀積一層10～30μm厚的金或者鉭等可焊的膜層，使光導纖維表面金屬化，再采用500℃左右的高溫將脆性的光導纖維退火，增加其柔性，以避免焊接時光導纖維的折斷，最后才能使用合金焊料與之焊接。采用現有合金焊料，在對光導纖維進行以上處理之后進行的焊接，其焊接的可靠性、穩定性及氣密性能滿足現有光導纖維間及光導纖維與金屬間的焊接要求。采用現有合金焊料存在有(1)在焊接之前必須先去掉光導纖維表面的環氧丙稀酸之類的光纖復蓋層;(2)必須在石英光導纖維裸體的表面采用設備較為昂貴、工藝較為復雜的濺射或蒸發方法淀積一層金膜或鉭膜等的工藝，以使裸體的光導纖維表面金屬化;(3)由于去掉環氧丙稀酸復蓋層的光導纖維脆性很大，不便直接焊接，還必須對光導纖維進行500℃左右的高溫退火，以增加光導纖維的柔軟性等不足。請參閱《光導纖維密封導入結構》G026-05/14 JP58-4104 8402784及《鍍金屬光纖的退火》 G026-05/14 EP76575 8402766。
本發明的目的在于采用一種系列合金焊料。該系列合金焊料在焊接光導纖維時不需去掉光導纖維表面的環氧丙稀酸一類的復蓋層，不需在光導纖維表面濺射或蒸發一層金膜或鉭膜等，也不需對光導纖維進行高溫退火處理，可以直接用該系列合金焊料對光導纖維進行焊接。從而簡化了光導纖維焊接工藝，減少了用于焊接的設備，降低了成本。本系列合金既可以直接與多模光導纖維焊接，也可以直接與二氧化硅裸體的單模光導纖維焊接。同時還能直接涂復于光導纖維表面，達到保護光導纖維的目的。
本發明是以如下方式實現的采用常規易熔合金為母基材料，確定其本系列合金焊料的溶點范圍，在母材中加入其它微量元素來確定其合金焊料是適合于多模光導纖維焊接還是適合于單模光導纖維焊接。例如，對于熔點為100℃～200℃的合金焊料采用Pb，Sn，Bi三種元素為母基材料，對于200℃～250℃熔點采用Sn為母基材料，對于250℃～300℃采用Pb為母基材料。在母基材料中加入0.1～5%的鎳(Ni)，0.1～7%鈷(Co)和0.1～12%的銻(Sb)三種微量元素。制取該系列合金焊料的步驟是，先將高純母基材料在保護氣氛下加熱熔化，再按上述比例范圍加入高純微量元素，在熔融狀態下充分攪拌，使加入高純微量元素充分地均勻地分布于母材之中，再按焊接需要進行成型加工，或者冷成型加工，即得到本系列合金焊料。
本系列合金焊料用于光導纖維與半導體光探測器件或光發射器件之間的藕合封裝焊接，其氣密性較好，漏氣速率≤10-7atm cm3/s，對多模光纖焊接的抗拉強度＞3kg/10mm，對單模光纖焊接的抗拉強度＞1kg/10mm，被焊接的光纖用現有光功率計μW級量程檔分辨不出附加光損耗。本系列合金焊料其焊接氣密性、可靠性及長期穩定性與現有焊料相比情況相當。但本系列合金焊料與現有焊料相比，在使用方面具有如下優點(1)焊料中不包含稀有貴重金屬，因此焊料本身成本低;(2)在作焊接工藝之前省去了除掉環氧丙稀酸之類復蓋層的工藝，省去了濺射或蒸發等工藝，省去了高溫退火工藝，因此焊接工藝流程短，焊接工效高;(3)由于省去了以上工藝，因此焊接中減少了能源消耗;(4)由于省去了以上工藝，也就省去了開設這些工藝所需要的濺射或蒸發設備，高溫退火設備，使焊接本身成本降低等優點。
根據光電器件與光導纖維金屬化藕合封裝焊接的需要，對多模光導纖維焊接用合金焊料采用200℃～300℃熔點范圍的母基材料，摻入0.1～5%的鎳(Ni)，0.1～12%的銻(Sb);或者摻入0.1～7%的鈷(Co)，0.1～12%的銻(Sb)都能很好地滿足焊接要求。對既能適于多模光纖焊接，又能適于單模光纖焊接的合金焊料，最好選用熔點為200℃～300℃的母基材料，其最佳母材為鉛(Pb)、錫(Sn)，所摻入的微量元素最佳比例(重量百分比)為0.1～5%的鎳(Ni)，0.1～7%鈷(Co)，0.1～12%的銻(Sb)，這種合金焊料與光纖復蓋層(環氧丙稀酸之類)和光纖石英裸體均有良好的浸潤性及足夠大的吸附力，且焊接表面光亮、致密。
權利要求
1.一種用于光導纖維焊接的系列合金焊料，它由熔點范圍為100℃～300℃的鉛、錫、鉍、鎘為母基材料組成，其特征在于母基材料合金中摻入微量元素鎳、銻；鈷、銻或鎳、鈷、銻。
2.根據權利要求
1所述的系列合金焊料，其特征在于母基材料合金中摻入的微量元素的比例(重量百分比)為0.1～5%的鎳和0.1～12%的銻。
3.根據權利要求
1所述的系列合金焊料，其特征在于母基材料合金中所摻入的微量元素的比例(重量百分比)為0.1～7%的鈷和0.1～12%的銻。
4.根據權利要求
1所述的系列合金焊料，其特征在于母基材料合金中所摻入的微量元素的比例(重量百分比)為0.1～5%的鎳，0.1～7%的鈷和0.1～12%的銻。
專利摘要
用于光導纖維焊接的合金焊料。本發明涉及一種用于光導纖維焊接的系列合金焊料。該系列合金焊料既可以直接焊接未去掉環氧丙稀酸之類覆蓋層的多模光纖，又可以直接焊接SiO
文檔編號B23K35/26GK87100342SQ87100342
公開日1988年7月27日 申請日期1987年1月12日
發明者王其彪 申請人:王其彪導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan