一種半導體激光器的測試和老化裝置及使用方法
【專利摘要】一種半導體激光器的測試和老化裝置，包括測試部和器件待測部；測試部包括有彈簧片、驅動彈簧片上下位移的固定塊；彈簧片包括有開口回形彎曲段和L形測試段；在L形測試段的末端連接有絕緣塊；在絕緣塊上設置有兩個彼此絕緣的彈簧針，分別將激光器COS或器件的正、負極接出；固定塊包括C形開口，彈簧片的開口回形彎曲段設置在所述C形開口內，并通過貫穿于C形開口的螺釘對開口回形彎曲段擠壓或釋放，實現所述L形測試段與器件待測部之間的距離調節。本發明可實現對半導體激光器COS或器件的快速測試、分選及批量測試，也可在半導體激光器COS或器件的老化過程中實時的對各類參數進行檢測，避免將不良品組裝成器件導致的成本上升和原材料浪費。
【專利說明】
一種半導體激光器的測試和老化裝置及使用方法
技術領域
[0001]本發明涉及一種半導體激光器的測試和老化裝置及使用方法，屬于光電器件檢測的技術領域。
【背景技術】
[0002]半導體激光器具有體積小、重量輕、電光轉換效率高、性能穩定、可靠性高和壽命長等優點，在醫療、顯示、娛樂、栗浦、科研、工業加工和安保等領域有廣泛的應用。對半導體激光器的性能參數進行測試和表征成為深刻理解激光器特性的關鍵，同時也是在生產中判斷激光器好壞的重要依據。
[0003]目前為了實現半導體激光器的高功率輸出，常需要對多個激光器單管芯器件進行串聯封裝，這就需要先將單個芯片封裝到絕緣的次熱沉上，然后再對封裝好的COS (Chip onSubmount)器件單元進行排布和二次燒結封裝。由于管芯直接接觸的是激光器COS中與次熱沉之間的焊料，使得此燒結過程對最終的單管芯器件乃至集成的多單管激光器組件的性能有至關重要的影響，需要對其進行分析和篩選，從而在后續器件制備過程中節省原料和成本。此外，在生產中或老化中，受到芯片一致性、封裝一致性等因素的影響，封裝的激光器COS單體器件會出現一定程度的性能波動，如輸出功率、波長、光斑等。這些性能的波動將影響到多芯片集成封裝后的總體性能，換言之可能會降低成品率，降低使用壽命和增加退貨率，因此也需要對激光器COS進行分析和篩選。
[0004]當前多數情況下，對激光器器件的篩選測試是在封裝在熱沉上的COS上進行，這樣必然會消耗掉一只熱沉和經過相應的工藝步驟。為在使用最少材料和最短工序的條件下篩選出適合于單管串聯激光器的C0S，有必要開發出相應的測試篩選手段。
[0005]中國專利CN103308277A公開了一種半導體激光器管芯的測試裝置，通過探針實現對激光器管芯的電輸入，從而可實現對激光器管芯的光電性能測試。但此專利設計的裝置較為復雜，成本高，全套組裝后難以擴展測試參數，且只能實現對激光器管芯的初測試，未涉及對激光器COS的測試方法，也無法在激光器COS的老化過程中在線測試器件光電性能的變化情況。中國專利CN102109571A公開了一種半導體激光器器件的測試裝置，將多種測試裝置集成在同一底座上，實現對激光器器件的光電性能測試。但此專利設計的裝置同樣較為復雜，成本高，擴展性有限。該裝置難以對尺寸僅幾個毫米的激光器COS進行測試，也不便于快速取放和更換激光器器件進行測試。
[0006]中國專利CN 103326231公開了一種半導體激光器老化方法及固定夾具，該激光器老化固定夾具的導電基座固定在底座邊緣，基座外邊開有凹槽以放置裝有激光器的熱沉；基座上粘貼有負極電極片，并有一固定夾條用于將待測激光器的過渡電極片夾持在負極電極片上；底座上有一可上下轉動的固定桿，固定桿橫臂上設有掛環，帶有掛鉤的彈簧掛在固定桿的掛環上，為固定桿垂直臂提供向下的壓力，使固定桿垂直臂的端部底面壓在待測激光器熱沉上；將基座的負極電極片連通電源負極，基座的一個螺釘連通電源正極，從而實現電接入。該專利中的固定夾具采用彈簧對壓緊結構施加壓力，其整個結構無法連續批量的對半導體激光器進行高效測試，特別是無法對尺寸僅幾個毫米的、未完成導線連接的COS進行測試。
【發明內容】
[0007]針對現有技術中存在的問題，本發明提出了一種半導體激光器的測試和老化裝置。該裝置結構簡單，操作簡便，可實現對半導體激光器COS或器件的快速測試及分選，生產效率高；也可在半導體激光器COS或器件的老化過程中實時的對各類參數進行檢測；此夕卜，本裝置便于拓展，可在裝置前安放各類測試設備，進行測試和分篩。
[0008]本發明還提出一種上述裝置的使用方法。
[0009]術語說明:
[0010]COS指chip on submount，是封裝在次熱沉上的激光器中間品。
[0011]TEC指半導體致冷器(Thermoelectric Cooler)，是利用半導體材料的熱電效應制成的溫度控制裝置。
[0012]本發明的技術方案如下:
[0013]一種半導體激光器的測試和老化裝置，包括測試部和器件待測部；
[0014]所述的測試部包括具有彈簧片、驅動彈簧片上下位移的固定塊；
[0015]所述彈簧片包括具有開口回形彎曲段和L形測試段；在所述L形測試段的末端連接有絕緣塊；在所述絕緣塊上設置有兩個彼此絕緣的彈簧針分別將所述激光器COS或器件的正、負極接出；所述固定塊包括C形開口，所述彈簧片的開口回形彎曲段設置在所述C形開口內，并通過貫穿于C形開口的螺釘對開口回形彎曲段擠壓或釋放，實現所述L形測試段與器件待測部之間的距離調節。本發明結構簡單，操作簡便，可實現對半導體激光器COS或器件的快速測試及分選，生產效率高；整體平臺可適用于各類大小和形狀的半導體激光器COS或器件的批量測試，也可在半導體激光器COS或器件的老化過程中實時的對各類參數進行檢測，從而避免將不良品組裝成器件導致的成本上升和原材料浪費；此外，本平臺便于拓展，可通過在測試平臺前安裝各類測試設備，進行測試和分篩。
[0016]根據本發明優選的，所述的器件待測部包括承載激光器COS或器件的水冷臺/TEC控溫臺。所述水冷臺采用在金屬散熱臺中加工出通水孔道的方式實現，以通入一定溫度的冷卻水的方式實現溫控和散熱；所述TEC控溫臺采用在金屬散熱臺中以導熱膠固定熱電偶和TEC熱電陶瓷散熱器的方式實現，將熱電偶和TEC熱電陶瓷散熱器通電即實現溫度探測和溫控散熱。此處設計的優點在于，可對激光器COS或器件進行外界溫控和高效散熱，進而保證測試或老化的準確性。
[0017]根據本發明優選的，在所述水冷臺/TEC控溫臺的上表面設置有承載激光器COS或器件的固定槽。
[0018]根據本發明優選的，在所述開口回形彎曲段的一端設置有金屬塊。此處設計的優點在于，所述金屬塊增加彈簧片的穩定性，同時還能增加導熱性能。
[0019]根據本發明優選的，所述測試部還包括驅動固定塊的第一位移臺。此處設計的優點在于，本發明通過第一位移臺實現對測試部的前后位移，粗略調整測試部與器件待測部的距離。
[0020]根據本發明優選的，所述器件待測部還包括驅動水冷臺/TEC控溫臺的第二位移臺。此處設計的優點在于，本發明通過所述第二位移臺實現對器件待測部的水平移動，不斷更替器件進行連續測試，確保批量測試的效率。
[0021]根據本發明優選的，在所述絕緣塊上鏤空設置有調節縫，所述彈簧針通過緊固螺母在所述調節縫內調節彼此之間的距離。此處設計的優點在于，設置調節縫利于針對不同尺寸的器件進行高效測量。
[0022]根據本發明優選的，所述彈簧針的接觸端部為圓形。此處設計的優點在于，通過增加彈簧針與器件電極的接觸面積，進而增加彈簧針測試的穩定性。
[0023]根據本發明優選的，所述第一位移臺、第二位移臺、彈簧片、固定塊的材質均為金屬材料，優選的，所述金屬材料為不銹鋼、銅基或鋁基材料。
[0024]利用上述裝置對激光器COS或器件測試和老化的方法，包括步驟如下:
[0025](I)將待測試的激光器COS或器件放置所述水冷臺/TEC控溫臺上的固定槽內；
[0026](2)粗調節:
[0027]通過調整第一位移臺和第二位移臺，使得彈簧針位于待測激光器COS或器件的正、負極的上方；
[0028](3)精細調節:
[0029]通過貫穿于C形開口的螺釘對開口回形彎曲段擠壓或釋放，實現所述L形測試段與器件待測部之間的距離調節，使所述彈簧針分別壓緊到待測激光器COS或器件的正、負極上；
[0030](4)連接電源測試、老化:
[0031]測試:分別將彈簧針引出的導線連至測試電源的正、負極上，施加測試電流，對應讀出需測試的性能參數；
[0032]老化:設置老化電流和水冷板/TEC控溫板的控制溫度，對待測激光器COS或器件進行老化，同時對應讀出需測試的性能參數；
[0033](5)通過貫穿于C形開口的螺釘對開口回形彎曲段釋放，使所述彈簧針分別離開待測激光器COS或器件的正、負極；通過調整第二位移臺更換下一個待測激光器COS或器件，重復步驟(1)-(4) ο
[0034]本發明的有益效果:
[0035]本發明結構簡單，操作簡便，可實現對半導體激光器COS或器件的快速測試及分選，生產效率高；整體平臺可適用于各類大小和形狀的半導體激光器COS或器件的批量測試，也可在半導體激光器COS或器件的老化過程中實時的對各類參數進行檢測，從而避免將不良品組裝成器件導致的成本上升和原材料浪費；此外，本平臺便于拓展，可通過在測試平臺前安裝各類測試設備，進行測試和分篩。
【附圖說明】
[0036]圖1為本發明的結構示意圖；
[0037]圖2為本發明的結構側向的示意圖；
[0038]圖3為本發明的設置有鏤空調節縫的絕緣塊前端的俯視示意圖；
[0039]其中，i彈簧片；2固定塊、3開口回形彎曲段、4L形測試段、5絕緣塊、6彈簧針、7激光器COS或器件、8C形開口、9螺釘、10水冷臺/TEC控溫臺、11固定槽、12金屬塊、13第一位移臺、14第二位移臺、15緊固螺母、16調節縫。
【具體實施方式】
[0040]下面結合附圖與實施例對本發明作進一步的說明，但不限于此。
[0041]如圖1-3所示。
[0042]實施例1、
[0043]一種半導體激光器的測試和老化裝置，包括測試部和器件待測部；
[0044]所述的測試部包括有彈簧片1、驅動彈簧片上下位移的固定塊2 ;
[0045]所述彈簧片I包括有開口回形彎曲段3和L形測試段4 ;在所述L形測試段4的末端連接有絕緣塊5 ;在所述絕緣塊5上設置有兩個彼此絕緣的彈簧針6，分別將所述激光器COS或器件7的正、負極接出；所述固定塊2包括C形開口 8，所述彈簧片的開口回形彎曲段3設置在所述C形開口 8內，并通過貫穿于C形開口 8的螺釘9對開口回形彎曲段3擠壓或釋放，實現所述L形測試段4與器件待測部之間的距離調節。
[0046]所述的器件待測部包括承載激光器COS或器件7的水冷臺/TEC控溫臺10，通過在水冷臺中通入一定溫度的冷卻水或將TEC控溫臺上的熱電偶和TEC熱電陶瓷散熱器通電的方式，實現對待測激光器的溫控和散熱。
[0047]在所述開口回形彎曲段3的一端設置有金屬塊12。
[0048]所述測試部還包括驅動固定塊的第一位移臺13。
[0049]所述器件待測部還包括驅動水冷臺/TEC控溫臺的第二位移臺14。
[0050]實施例2、
[0051]如實施例1所述半導體激光器的測試和老化裝置，其區別在于，在所述水冷臺/TEC控溫臺10的上表面設置有承載激光器COS或器件的固定槽11。
[0052]實施例3、
[0053]如實施例1所述半導體激光器的測試和老化裝置，其區別在于，在所述絕緣塊5上鏤空設置有調節縫16，所述彈簧針6通過緊固螺母15在所述調節縫16內調節彼此之間的距離。
[0054]實施例4、
[0055]如實施例1所述半導體激光器的測試和老化裝置，其區別在于，所述彈簧針6的接觸端部為圓形。
[0056]實施例5、
[0057]如實施例1所述半導體激光器的測試和老化裝置，其區別在于，所述第一位移臺13、第二位移臺14、彈簧片1、固定塊2的材質均為金屬材料，優選的，所述金屬材料為不銹鋼、銅基或招基材料。
[0058]實施例6、
[0059]利用如實施例1-5所述裝置對激光器COS或器件測試和老化的方法，包括步驟如下:
[0060](I)將待測試的激光器COS或器件放置所述水冷臺/TEC控溫臺上的固定槽內；
[0061](2)粗調節:
[0062]通過調整第一位移臺和第二位移臺，使得彈簧針位于待測激光器COS或器件的正、負極的上方；
[0063](3)精細調節:
[0064]通過貫穿于C形開口的螺釘對開口回形彎曲段擠壓或釋放，實現所述L形測試段與器件待測部之間的距離調節，使所述彈簧針分別壓緊到待測激光器COS或器件的正、負極上；
[0065](4)連接電源測試、老化:
[0066]測試:分別將彈簧針引出的導線連至測試電源的正、負極上，施加測試電流，對應讀出需測試的性能參數；
[0067]老化:設置老化電流和水冷板/TEC控溫板的溫度，對待測激光器COS或器件進行老化，同時對應讀出需測試的性能參數；
[0068](5)通過貫穿于C形開口的螺釘對開口回形彎曲段釋放，使所述彈簧針分別離開待測激光器COS或器件的正、負極；通過調整第二位移臺更換下一個待測激光器COS或器件，重復步驟(1)-(4) ο
【主權項】
1.一種半導體激光器的測試和老化裝置，包括測試部和器件待測部；所述的測試部包括有彈簧片、驅動彈簧片上下位移的固定塊；其特征在于: 所述彈簧片包括有開口回形彎曲段和L形測試段；在所述L形測試段的末端連接有絕緣塊；在所述絕緣塊上設置有兩個彼此絕緣的彈簧針，分別將所述激光器COS或器件的正、負極接出；所述固定塊包括C形開口，所述彈簧片的開口回形彎曲段設置在所述C形開口內，并通過貫穿于C形開口的螺釘對開口回形彎曲段擠壓或釋放，實現所述L形測試段與器件待測部之間的距離調節。2.根據權利要求1所述的一種半導體激光器的測試和老化裝置，其特征在于，所述的器件待測部包括承載激光器COS或器件的水冷臺/TEC控溫臺。3.根據權利要求2所述的一種半導體激光器的測試和老化裝置，其特征在于，在所述水冷臺/TEC控溫臺的上表面設置有承載激光器COS或器件的固定槽。4.根據權利要求1所述的一種半導體激光器的測試和老化裝置，其特征在于，在所述開口回形彎曲段的一端設置有金屬塊。5.根據權利要求1所述的一種半導體激光器的測試和老化裝置，其特征在于，所述測試部還包括驅動固定塊的第一位移臺。6.根據權利要求1所述的一種半導體激光器的測試和老化裝置，其特征在于，所述器件待測部還包括驅動水冷臺/TEC控溫臺的第二位移臺。7.根據權利要求1所述的一種半導體激光器的測試和老化裝置，其特征在于，在所述絕緣塊上鏤空設置有調節縫，所述彈簧針通過緊固螺母在所述調節縫內調節彼此之間的距離。8.根據權利要求1所述的一種半導體激光器的測試和老化裝置，其特征在于，所述彈簧針的接觸端部為圓形。9.根據權利要求1所述的一種半導體激光器的測試和老化裝置，其特征在于，所述第一位移臺、第二位移臺、彈簧片、固定塊的材質均為金屬材料，優選的，所述金屬材料為不銹鋼、銅基或招基材料。10.利用如權利要求1-9任意一項所述裝置對激光器COS或器件測試和老化的方法，其特征在于，該方法包括步驟如下: (1)將待測試的激光器COS或器件放置所述水冷臺/TEC控溫臺上的固定槽內； (2)粗調節: 通過調整第一位移臺和第二位移臺，使得彈簧針位于待測激光器COS或器件的正、負極的上方； (3)精細調節: 通過貫穿于C形開口的螺釘對開口回形彎曲段擠壓或釋放，實現所述L形測試段與器件待測部之間的距離調節，使所述彈簧針分別壓緊到待測激光器COS或器件的正、負極上； (4)連接電源測試、老化: 測試:分別將彈簧針引出的導線連至測試電源的正、負極上，施加測試電流，對應讀出需測試的性能參數； 老化:設置老化電流和水冷板/TEC控溫板的溫度，對待測激光器COS或器件進行老化，同時對應讀出需測試的性能參數； (5)通過貫穿于C形開口的螺釘對開口回形彎曲段釋放，使所述彈簧針分別離開待測激光器COS或器件的正、負極；通過調整第二位移臺更換下一個待測激光器COS或器件，重復步驟(1)-(4) ο
【文檔編號】G01R31/26GK105988069SQ201510046050
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年1月29日
【發明人】楊揚, 孫素娟, 蘇建, 江建民, 李沛旭, 徐現剛
【申請人】山東華光光電子股份有限公司