CN101363897A - 一种对列阵器件进行老化筛选的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及光电子技术领域，公开了一种对列阵器件进行老化筛选的装置，包括：一上压板，该上压板的一端固定有一热沉，热沉与上压板之间有一导热绝缘膜；一下压板，该下压板的一端固定有一热沉，热沉与下压板之间有一导热绝缘膜；一弹簧支杆，用于固定所述上压板和下压板，为上压板和下压板夹持大功率半导体列阵器件提供弹力；所述上压板上固定的热沉与所述下压板上固定的热沉位置相对，在所述弹簧支杆的作用下夹持大功率半导体列阵器件，实现对大功率半导体列阵器件进行老化筛选。本发明同时公开了一种对列阵器件进行老化筛选的方法。本发明可有效剔除掉早期失效的器件，避免了对最终器件进行老化，减少浪费，提高了器件的成品率和可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及光电子技术领域，尤其涉及一种对列阵器件进行老化筛选的装置及方法，采用本发明提供的对列阵器件进行老化筛选的装置及方法，可以大大提高器件的可靠性。
背景技术
大功率二极管激光器具有功率高、效率高、体积小、寿命长等优点，在泵浦固体激光器和光纤激光器中应用广泛。但在半导体工艺过程中存在复杂的因素，导致器件的寿命受到影响。
长期以来，如何提高列阵器件的可靠性一直是困扰二极管激光器应用的问题。而器件的老化筛选早已得到人们的认可，目前常用到的筛选方案有恒功老化筛选和恒流老化筛选。在保证功率或电流不变的前提下，在一定的温湿度下，对器件进行考核，当电流升高或功率下降到原来的某一特定百分比(如20％)时，器件为不合格。
对于大功率二极管激光器来说，器件的封装结构多种多样，常用的几种封装形式有标准CS封装、线性封装、平面封装、叠层封装、环形封装，对于连续器件常用到标准封装、线性封装和叠层封装，对于准连续器件来说后三种封装形式都比较常用，而针对不同的封装形式，老化筛选的方法和装置实现差别较大。
对于后三种方式(即平面封装、叠层封装和环形封装)来说有一个共同点，即最终器件总是由大功率半导体列阵器件(又称为单bar器件)封装好后拼装而成。这些封装形式的最终器件很难进行直接老化，即使老化也很难剔除掉早期失效的器件甚至还将会带来很大的浪费，本发明也是针对这一特点，提出了一种对这几种封装形式的器件进行老化筛选的装置及方法。
发明内容
(一)要解决的技术问题
有鉴于此，本发明的一个目的在于提供一种对列阵器件进行老化筛选的装置，以剔除早期失效的器件，避免对最终器件进行老化，减少浪费，提高器件的成品率和可靠性。
本发明的另一个目的在于提供一种对列阵器件进行老化筛选的方法，以剔除早期失效的器件，避免对最终器件进行老化，减少浪费，提高器件的成品率和可靠性。
(二)技术方案
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种对列阵器件进行老化筛选的装置，该装置包括：
一上压板，该上压板的一端固定有一热沉，所述热沉与上压板之间有一导热绝缘膜；
一下压板，该下压板的一端固定有一热沉，所述热沉与下压板之间有一导热绝缘膜；
一弹簧支杆，用于固定所述上压板和下压板，为所述上压板和下压板夹持大功率半导体列阵器件提供弹力；
所述上压板上固定的热沉与所述下压板上固定的热沉位置相对，在所述弹簧支杆的作用下夹持大功率半导体列阵器件，实现对大功率半导体列阵器件进行老化筛选。
上述方案中，所述弹簧支杆由空心支柱2、调节螺柱4、弹簧5和顶针6构成；
所述顶针6为T字型，下端与所述下压板相接，上端通过T形帽套接于所述空心支柱2下端；
所述调节螺柱4下端有外螺纹，通过该外螺纹连接于所述空心支柱2上端的内螺纹；
所述弹簧5位于所述空心支柱2内部，一端作用于所述调节螺柱4下端，一端作用于所述顶针6的T型帽；
所述空心支柱2具有外螺纹，所述上压板有一具有内螺纹的孔，孔的直径与所述空心支柱2的外径相同，所述上压板通过该孔连接于所述空心支柱2。
上述方案中，所述下压板固定热沉的一端进一步包括一通水孔，通水孔中流动的冷却水用于带走老化时大功率半导体列阵器件产生的热量。
上述方案中，所述冷却水为去离子水或纯净水。
上述方案中，所述上压板或下压板上的热沉通过绝缘螺钉或绝缘胶固定；
所述上压板上固定的热沉具有一负极引出线，所述下压板上固定的热沉具有一正极引出线。
上述方案中，所述热沉由紫铜或无氧铜材料制成；
所述热沉与大功率半导体列阵器件接触的表面进一步镀有一层铟或镍，用于实现热沉与大功率半导体列阵器件的良好接触；
所述大功率半导体列阵器件通过所述导热绝缘膜、绝缘螺钉或绝缘胶与所述上压板、下压板和弹簧支杆绝缘。
上述方案中，所述大功率半导体列阵器件为准连续列阵器件，尺寸为100um×11mm×900um，在夹持于上压板和下压板之间时p面向下，即正极向下进行夹持，出光面向外。
一种对列阵器件进行老化筛选的方法，其特征在于，该方法包括：将大功率半导体列阵器件p面向下夹装于所述上压板的热沉与下压板的热沉之间，采用恒流方式，分别测量大功率半导体列阵器件在老化前后的功率-电流特性曲线，当功率下降至预先设定的额定功率的某一特定百分比时，大功率半导体列阵器件视为不合格。
上述方案中，所述两个热沉分别作为所述大功率半导体列阵器件正负极的引出端，所述大功率半导体列阵器件在老化时所产生的热量，被下压板通水孔中流动的冷却水带走。
上述方案中，所述功率-电流特性曲线为单个大功率半导体列阵器件，在特定电流、特定占空比下的脉冲峰值功率值；测试所需的驱动源为二极管激光器专用电源，测试所需的功率计为量热型功率计或光电型功率计。
(三)有益效果
从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：
1、本发明提供的这种对列阵器件进行老化筛选的装置及方法，对封装好的单bar器件进行恒流方式的老化，然后比较老化前后的测试数据，功率下降至原来的某一特定百分比(如95％)的器件将被剔除出去，剩下的单bar按不同要求继续拼装起来，形成最终产品。这种方法的优点在于不需要对最终器件进行老化，有效地剔除了早期失效的器件，避免了浪费，同时提高了器件的成品率和可靠性。
2、本发明提供的这种对列阵器件进行老化筛选的装置及方法，将封装好的单个bar条正极朝下很方便地夹装在热沉上，而且可以通过调节弹簧装置控制夹装力度，避免损伤bar条。
3、本发明提供的这种对列阵器件进行老化筛选的装置及方法，同时对热沉进行制冷，带走bar条在老化时产生的热量，避免由于bar条有源区温度过高出现损伤。
4、本发明提供的这种对列阵器件进行老化筛选的装置及方法，还可以将所有bar条的正负极一一串联起来，可以方便地增加或减少一次老化的bar条数目。
附图说明
图1为本发明提供的对列阵器件进行老化筛选装置的结构示意图；
其中，1为上压板；2为空心支柱；3为下压板；4为调节螺柱；5为弹簧；6为顶针；7为导热绝缘膜；8为热沉；9为bar条；10为通水孔。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
如图1所示，图1为本发明提供的对列阵器件进行老化筛选装置的结构示意图，该装置包括：
一上压板1，该上压板的一端固定有一热沉8，所述热沉与上压板之间有一导热绝缘膜7；
一下压板3，该下压板的一端固定有一热沉8，所述热沉与下压板之间有一导热绝缘膜7；
一弹簧支杆，用于固定所述上压板1和下压板3，为所述上压板1和下压板3夹持大功率半导体列阵器件9提供弹力；
所述上压板1上固定的热沉与所述下压板3上固定的热沉位置相对，在所述弹簧支杆的作用下夹持大功率半导体列阵器件9，实现对大功率半导体列阵器件进行老化筛选。
上述弹簧支杆由空心支柱2、调节螺柱4、弹簧5和顶针6构成。所述顶针6为T字型，下端与所述下压板相接，上端通过T形帽套接于所述空心支柱2下端。所述调节螺柱4下端有外螺纹，可以旋进空心支柱2的上端，通过该外螺纹连接于所述空心支柱2上端的内螺纹。所述弹簧5位于所述空心支柱2内部，一端作用于所述调节螺柱4下端，一端作用于所述顶针6的T型帽。所述空心支柱2具有外螺纹，所述上压板有一具有内螺纹的孔，孔的直径与所述空心支柱2的外径相同，所述上压板通过该孔连接于所述空心支柱2。
上述弹簧支杆产生的弹力的大小可以通过选用不同直径的弹簧5来加以控制，夹装bar条的力度即可以通过这种方式调节，也可以直接通过控制弹簧支杆与上压板1的位置进行调节。
上述下压板固定热沉的一端进一步包括一通水孔10，通水孔10中流动的冷却水用于带走老化时大功率半导体列阵器件9产生的热量。所述冷却水为去离子水或纯净水，通水孔10的两端分别与制冷机的出水口和进水口连接。
上述上压板1或下压板3上的热沉8通过绝缘螺钉或绝缘胶固定。所述上压板1上固定的热沉具有一负极引出线，所述下压板3上固定的热沉具有一正极引出线。
上述热沉8由高热导率材料制成，一般可以选用紫铜或无氧铜材料。所述热沉8的上表面为负极，下表面为正极，热沉8与大功率半导体列阵器件9接触的表面进一步镀有一层铟或镍，用于实现热沉与大功率半导体列阵器件的良好接触。所述大功率半导体列阵器件9通过所述导热绝缘膜7、绝缘螺钉或绝缘胶与所述上压板1、下压板3和弹簧支杆绝缘。
上述导热绝缘膜7是一种双面绝缘导热膜，它的作用是将bar条的正负极与装置实现电绝缘，同时又保证热沉8与上压板1之间或热沉8与下压板3之间有良好的热接触。
上述大功率半导体列阵器件9一般为准连续列阵器件，典型尺寸为100um×11mm×900um，在夹持于上压板1和下压板3之间时p面向下，即正极向下进行夹持，出光面向外。
另外，上述对列阵器件进行老化筛选装置的正负极可以相互串联，每一个装置的下压板可以做成一个整体，水路串联，集体制冷。
基于图1所述的本发明提供的对列阵器件进行老化筛选装置的结构示意图，下面对本发明提供的对列阵器件进行老化筛选的方法进行详细说明。该方法首先将大功率半导体列阵器件p面向下夹装于所述上压板的热沉与下压板的热沉之间，采用恒流方式，分别测量大功率半导体列阵器件在老化前后的功率-电流特性曲线，当功率下降至预先设定的额定功率的某一特定百分比(如95％)时，大功率半导体列阵器件视为不合格。
上述两个热沉分别作为所述大功率半导体列阵器件正负极的引出端，所述大功率半导体列阵器件在老化时所产生的热量，被下压板通水孔中流动的冷却水带走。
上述功率-电流特性曲线为单个大功率半导体列阵器件，在特定电流、特定占空比下的脉冲峰值功率值；测试所需的驱动源为二极管激光器专用电源，测试所需的功率计为量热型功率计或光电型功率计。
再参照图1，具体在对列阵器件进行老化筛选操作时，可以分为以下几个步骤：
步骤1、用手沿着箭头的方向将1向下施力，将装置打开，然后用镊子将bar条夹取放置在8上，轻放1，将bar条夹住；
步骤2、用万用表测量bar条与整个装置是否绝缘；
步骤3、将bar条的正负极与相应的电源正负极相连接，将制冷机接好，使通水孔10的两端分别与制冷机的出水口和进水口连接；
步骤4、将电源的电压、电流调节到bar条的额定值，如对于准连续100W的bar条来说电压调节到1.8伏特的n倍，电流调节到120A，其中n为当次老化的bar条数目；然后依次打开制冷机和电源的开关。
步骤5、首先依次对每个bar条进行光功率测量，将bar条的出光面对入功率计的探测面上，保证将全部的光收入功率计中，将电源的电流值和功率计的读数记录下来，将数据保留；
步骤6、进行一定时间的老化，通常为24小时；
步骤7、按规定时间老化结束后，再次重复步骤5进行光功率测量，将同样电流下的功率值与老化前相比，下降5％的bar条视为不合格。
步骤8、依次关闭电源和制冷机开关，将bar条从装置中取下。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种对列阵器件进行老化筛选的装置，其特征在于，该装置包括：
一上压板，该上压板的一端固定有一热沉，所述热沉与上压板之间有一导热绝缘膜；
一下压板，该下压板的一端固定有一热沉，所述热沉与下压板之间有一导热绝缘膜；
一弹簧支杆，用于固定所述上压板和下压板，为所述上压板和下压板夹持大功率半导体列阵器件提供弹力；
所述上压板上固定的热沉与所述下压板上固定的热沉位置相对，在所述弹簧支杆的作用下夹持大功率半导体列阵器件，实现对大功率半导体列阵器件进行老化筛选。
2.根据权利要求1所述的对列阵器件进行老化筛选的装置，其特征在于，所述弹簧支杆由空心支柱(2)、调节螺柱(4)、弹簧(5)和顶针(6)构成；
所述顶针(6)为T字型，下端与所述下压板相接，上端通过T形帽套接于所述空心支柱(2)下端；
所述调节螺柱(4)下端有外螺纹，通过该外螺纹连接于所述空心支柱(2)上端的内螺纹；
所述弹簧(5)位于所述空心支柱(2)内部，一端作用于所述调节螺柱(4)下端，一端作用于所述顶针(6)的T型帽；
所述空心支柱(2)具有外螺纹，所述上压板有一具有内螺纹的孔，孔的直径与所述空心支柱(2)的外径相同，所述上压板通过该孔连接于所述空心支柱(2)。
3.根据权利要求1所述的对列阵器件进行老化筛选的装置，其特征在于，所述下压板固定热沉的一端进一步包括一通水孔，通水孔中流动的冷却水用于带走老化时大功率半导体列阵器件产生的热量。
4.根据权利要求3所述的对列阵器件进行老化筛选的装置，其特征在于，所述冷却水为去离子水或纯净水。
5.根据权利要求1所述的对列阵器件进行老化筛选的装置，其特征在于，所述上压板或下压板上的热沉通过绝缘螺钉或绝缘胶固定；
所述上压板上固定的热沉具有一负极引出线，所述下压板上固定的热沉具有一正极引出线。
6.根据权利要求1或5所述的对列阵器件进行老化筛选的装置，其特征在于，所述热沉由紫铜或无氧铜材料制成；
所述热沉与大功率半导体列阵器件接触的表面进一步镀有一层铟或镍，用于实现热沉与大功率半导体列阵器件的良好接触；
所述大功率半导体列阵器件通过所述导热绝缘膜、绝缘螺钉或绝缘胶与所述上压板、下压板和弹簧支杆绝缘。
7.根据权利要求1所述的对列阵器件进行老化筛选的装置，其特征在于，所述大功率半导体列阵器件为准连续列阵器件，尺寸为100um×11mm×900um，在夹持于上压板和下压板之间时p面向下，即正极向下进行夹持，出光面向外。
8.一种对列阵器件进行老化筛选的方法，其特征在于，该方法包括：将大功率半导体列阵器件p面向下夹装于所述上压板的热沉与下压板的热沉之间，采用恒流方式，分别测量大功率半导体列阵器件在老化前后的功率-电流特性曲线，当功率下降至预先设定的额定功率的某一特定百分比时，大功率半导体列阵器件视为不合格。
9.根据权利要求8所述的对列阵器件进行老化筛选的方法，其特征在于，所述两个热沉分别作为所述大功率半导体列阵器件正负极的引出端，所述大功率半导体列阵器件在老化时所产生的热量，被下压板通水孔中流动的冷却水带走。
10.根据权利要求8所述的对列阵器件进行老化筛选的方法，其特征在于，所述功率-电流特性曲线为单个大功率半导体列阵器件，在特定电流、特定占空比下的脉冲峰值功率值；测试所需的驱动源为二极管激光器专用电源，测试所需的功率计为量热型功率计或光电型功率计。
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