CO2激光焊接工艺新突破

近日，由德国弗劳恩霍夫可靠性和微集成研究所以及合作伙伴LioniX International BV、Phix Photonics Assembly和ficonTEC Service GmbH组成的“PICWeld”欧洲之星项目，传来了新的消息。

研究人员开发了一种无粘合剂、节省空间和坚固的CO₂激光焊接工艺，用于将光纤固定到基于熔融石英玻璃基板的光子集成电路（PIC）上。此后，该工艺被集成到一个自动对齐系统中，该系统具有高再现性和可扩展性，以证明其工业成熟度，使得玻璃连接技术具有商业应用前景。

CO₂激光焊接为基于玻璃的光子集成电路创建了可靠的光纤耦合，这是目前基于粘合剂方法的一个很好的替代方法

微型化的基于PIC的系统可用于了解可见光在生物过程中的作用。这种系统需要高度稳定的光纤连接，而这通常使用粘合剂来实现。然而，粘合剂的柔软性会导致组件的位置随着时间的推移而发生变化，同时也会在两层玻璃之间产生干涉点。

随着粘合剂老化，这会导致信号衰减以及连接变脆。这就是促使合作研究团队开发新工艺的原因，该工艺用于制造更简单、更坚固、更耐用的玻璃-玻璃透明接头，通过使用CO₂激光焊接实现。 

新的自动化系统能够在包括集成波导的PIC上实现无粘合剂界面和焊接纤维的高效耦合。然而，在新的激光焊接接头准备好应用之前，研究人员必须克服许多挑战。由于玻璃纤维和基材的体积不同，两部分的热容也不相等。这种差异会导致不同的加热和冷却行为，例如在冷却过程中会导致变形和裂纹。

因此，解决方案是通过单独、单独可调的激光器均匀预热基板，以便在后续CO₂激光过程中同时实现光纤和基板的熔融阶段。新的自动对准系统配备了高达1300°C的热过程监测、精确到1µm的定位系统、图像识别过程和控制软件。