针对现有激光软钎焊流水线上焊点缺陷检测设备成本高和传统算法检测速度慢的问题，提出了一种能部署在激光软钎焊设备上的改进YOLOv5s焊点缺陷检测算法。通过引入GhostNetV2卷积方式对骨干网络进行轻量化改进，减少了原网络模型的参数量，提高了网络模型的检测速度；同时引入全维动态卷积模块，提升了网络模型的特征提取能力，提高了网络模型的检测精度。实验结果表明：对YOLOv5s模型进行改进后，其网络参数量较原模型下降了23.89%；模型在自制的激光软钎焊焊点缺陷数据集和验证集上的均值平均精度达到了95.0%，相比原模型提高了1个百分点；实验平台上检测速度较原模型提高了12.62 frame/s。最后，在激光软钎焊设备上部署了所提算法，设备基本能够检测出相应的焊点缺陷，并且运行速度达到42.2 frame/s，基本达到了激光软钎焊实时焊点缺陷检测的应用需求。

针对现有检测手段难以解决的外观正常、又有电气连接的电子产品虚焊类缺陷的问题，本文采用脉冲红外热像检测方法获取温度数据，引入趋势分析法建立了虚焊类缺陷热像数据拟合曲线特征参量与不同虚焊程度缺陷之间的对应关系，成功解决了过余温度信号中难以辨识背景噪声和焊点缺陷信号的问题，提高了热像信号的分辨率和信噪比。

激光微纳连接技术是实现微纳米结构、电子元器件批量化生产的基础，是微纳制造领域的关键技术。在简要介绍微纳连接技术的应用需求和主要技术方法的基础上，重点对微纳尺度的激光连接技术进行了分析和论述。首先介绍了激光连接技术的尺寸范围，然后根据其工艺特性的不同选取三种典型的激光微纳连接技术，即激光微焊接，微纳尺度的激光软钎焊和激光植球，分别论述该三种技术的加工原理及特点、工艺参数和应用现状。通过对激光微纳连接技术工艺参数的研究和应用现状的总结，探讨激光微纳连接技术在航空航天、微电子封装、医疗器件等领域的重要应用，并对激光微纳连接技术的发展方向和未来研究工作进行了总结。

分别使用掺镓和常规掺硼单晶硅片制备了太阳电池与组件, 对电池进行了光照和空焊处理, 再采用Halm电池电性能测试仪测试了两种单晶硅太阳电池和组件在光照和空焊实验前后的光电性能。实验结果表明, 在相同光照条件下, 采用掺镓单晶硅片所制太阳电池的光衰率比用掺硼单晶硅片的低0.91%。空焊后的掺镓单晶硅太阳电池各项光电性能参数的一致性没有出现明显变化, 这有利于减少太阳电池之间的失配损失。还发现掺镓单晶硅太阳电池组件的CTM(cell to module)值高于掺硼单晶硅太阳电池组件的CTM值。总之, 掺镓单晶硅太阳电池能更好地抑制光致衰减效应, 并减小串焊工艺对太阳电池光电性能的影响, 获得更高的太阳电池组件功率。

实现纳米材料焊接的纳米连接技术不仅是研制高性能纳米器件的关键,还是“自下而上”进行纳米结构制造的重要手段,决定着新一代纳米器件的性能及可靠性。其中,纳米钎焊技术对焊接母材损伤小,可以连接同种或不同种类的纳米材料,并获得优异的力学及电学性能,是纳米连接技术的重要发展方向。基于分子动力学,对纳米颗粒钎料在SiO₂基底上的激光熔融过程进行了仿真分析,分析了激光辐照导致的不同温度下银纳米颗粒的原子构型变化,并探究了钎料熔融过程。为了探讨基底对熔化过程的影响,进一步分析了基底与纳米颗粒之间的接触角、接触长度以及吸附能变化等。研究结果表明:为了获得可靠的纳米互连结点,激光辐照下温度对纳米颗粒与衬底之间吸附能的调控是影响纳米互连结点稳定性的主要因素。该仿真结果为实现激光熔融纳米颗粒的连接提供了参考。

分析并研究了瞬时热冲击之一的回流焊对石英晶体谐振器频率稳定性的影响, 综合已有研究经验和回流焊后频率的可恢复性, 推断薄膜应力是回流焊后频率稳定性的主要影响因子。通过试验发现, 薄膜溅射功率降至200 W或薄膜热退火温度升至350 ℃可有效改善回流焊后谐振器的频率稳定性, 回流焊后频率变化量降低(4~5)×10-6。采用显微拉曼光谱仪对回流焊前、后的石英晶片进行分析发现, 其在回流焊后的拉曼特征峰明显往高频移动, 推断是由于薄膜热膨胀引起的张应力增大而致石英晶片内压应力增加约8 MPa; 随冷却时间延长, 薄膜收缩而致石英晶片内压应力减小, 频率逐渐恢复。结果表明, 薄膜应力变化是回流焊对谐振器频率稳定性的影响机理。

采用808 nm大功率半导体激光器巴条进行了封装实验,对影响封装质量的两个重要因素,即管炉温度和烧结时间进行了优化。结果表明,在管炉温度为650 ℃、烧结时间为100 s时,焊料层界面空洞最少,半导体激光器巴条的smile效应值最低,阈值电流最小,波长更加稳定,烧结质量最优。

研究了在多次回流下Au80Sn20焊层的微观演变机制及对半导体激光性能的影响, 为采用自动化精密校准机械设备, 多次回流实现激光叠阵自动化高精度封装提供技术支持。实验中, 采用扫描电镜对不同回流次数下Au80Sn20焊层金属化合物(IMC)的SEM形貌特征进行了观察, 并做EDS能谱组分分析。同时, 对多次回流过程中各阶段进行光电性能测试, 分析Au80Sn20焊料在多次回流焊接下的微观演变, 以及对激光光电性能的影响。实验结果表明：对于相同芯片, 同一封装形式, 同批次的器件, 在340 ℃, 30 s的回流焊接条件下, 多次回流加热2～6次, 即340 ℃间歇循环作用180 s以内, Au80Sn20焊层演变主要在于微观相形态的变化, 对激光光电性能影响不大; 在加热到8～10次时, 即340 ℃间歇循环作用300 s左右, Au80Sn20焊层与芯片边界处出现柯肯达尔空洞; 12～20次后, 即340 ℃间歇循环作用至600 s, 柯肯达尔空洞融合变大, 数量增多, 致使半导体激光光电性能明显下降。

封装热应力所致smile效应是阵列封装大功率半导体激光器中普遍存在的问题。为解决这一问题, 本文在研究smile效应产生机理的基础上, 提出采用错温封装技术和热沉预应力封装技术降低smile效应的措施。以某808 nm水平阵列封装半导体激光器为例, 采用仿真分析的办法研究了上述技术的可行性和有效性。仿真分析表明, 采用传统封装技术, 在恢复至室温22 ℃后, 芯片smile值约为39.36 μm, 采用封装前升高芯片温度至429 ℃的错温封装技术, 可以将smile值降至1.9 μm; 若采用热沉预应力技术, 对热沉的两个端面沿长边方向分别施加190 N 的拉力, 可以将smile值降至0.35 μm。结果表明, 这两种封装措施是有效的。错温封装技术和热沉预应力封装技术具有易于实现的优点, 其中热沉预应力技术对于各种smile效应类型和不同的smile值都可以调整和修正。

半导体激光器封装工艺过程对于激光器的输出特性、寿命等性能有重要影响,其中焊料的选择和焊接工艺是最关键的因素。采用半自动焊接系统将mini-bar芯片通过In焊料直接焊接在Cu热沉上,并通过硬件改进、软件优化、放缓成像过程等措施实现了高精度、高可靠性的焊接。通过对激光器的性能测试发现,其焊接功率稳定,焊接精度均值可达20 μm,“smile”效应值可以控制在0.5 μm。