CN102435790A - 测试适配器及其与待测器件光学对准和热耦合的实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及测试适配器及其与待测器件光学对准和热耦合的实现方法。多个独立的组件被柔性安装到传力机构，以将待测器件(DUT)与测试设备光学对准和热耦合。第一组件包括光学连接器。第一组件具有对准特征和第一柔性接口。第二组件包括耦合到一结构的热控制构件和传力构件。通道允许第一组件的臂的一部分延伸穿过该结构。传力构件提供用于额外的柔性接口的相应支座。对准特征接合相应的特征，以在柔性接口在外力下压缩之前将光学连接器与DUT对准。组件的柔性安装容纳DUT中的制造公差，使得DUT上的接触力相对一致，从而允许测试设备和DUT之间的一致的光学和热耦合。
Description
技术领域
本发明涉及测试适配器及其与待测器件光学对准和热耦合的实现方法。
背景技术
光电器件(诸如半导体激光器)已经成为重要的商业化部件。它们被用于各种应用，包括向和从光学存储介质的数据传输、测量装置以及作为光纤通信系统中的发射器。
半导体激光器被制造在晶片或衬底上。晶片或衬底显著大于个体半导体激光器。因此，可以同时制造包含多个半导体激光器的一维阵列或其他阵列的多个条，这些条被从晶片或衬底切开或分离，并被封装在一起以生产具有多个激光器的组件。由于与封装多个激光器组件相关的制造成本，期望确保形成最终组件内的条或阵列的半导体激光器中的每一个适用于期望的应用。一种用于确定适用性的已验证途径是使用激光器条测试系统，用于表征形成待测试的条的各个半导体激光器的工作特性。不满足规格的条一般将在进入制造工艺的封装阶段之前被废弃。在常规激光器条测试器中，夹持器或卡盘被移走，使得探针可以接触适当的电连接，以对待测试的半导体激光器赋能，并且允许光学传感器被布置来与发射的光相交。
与必须将一个或多个探针准确地施加到各个电触点并且必须与条上的选定激光器器件的光路配准地适当地定位光学传感器的常规条测试器不同，用于已封装的模块或已完成的组件的测试方案面临额外的对准和其他环境问题。
考虑包括被壳体包围的光学发射器的待测器件(DUT)。壳体提供穿过用于电学和物理安装到印刷电路板上的底部或底表面的电连接(例如，电力和数据信号连接)以及提供沿另一表面的光学连接。DUT的壳体包括热传导结构，用于控制光学发射器以及封装中任何相关电路的工作温度。
为了在预期的工作条件的范围内测试待测器件，可能期望提供DUT的精确温度控制，同时还将光学拾取设备与光学反射器对准。DUT的热传导结构和/或光发射表面的制造公差和变化使得设计测试适配器存在问题，其中，所述测试适配器可以可控地和重复地将光学拾取装置与光学发射器对准，同时还有效地热耦合DUT的热传导结构中的一个或两个。
发明内容
用于提供设备和待测器件(DUT)之间的独立的光学对准和热耦合的这样的设备的实施例包括第一组件和第二组件。第一组件包括：板，其被柔性地安装和布置，以支撑将光学传感器与所述待测器件中的光学发射器光学对准的光学连接器。所述第二组件与所述第一组件独立，并包括第一热控制构件，其柔性地安装并具有布置来接触所述待测器件的相应表面的第一表面。
用于实现待测器件(DUT)和测试适配器之间的光学对准和热耦合的方法的实施例，所述方法包括如下步骤：引入测试适配器，所述测试适配器包括多个独立的组件，即包含光学连接器和对准特征的第一组件、包含耦合到相对的传力构件上的热控制构件的第二组件；在所述第一组件和外部传力机构之间提供第一柔性接口；在所述第二组件和所述外部传力机构之间提供第二柔性接口；引入具有相应的对准特征的待测器件，以靠近所述测试适配器；接合所述外部传力机构，以使所述测试适配器沿与所述对准特征的纵轴基本平行的轴线朝向所述待测器件移动，所述测试适配器的所述对准特征与所述待测器件的相应特征接合，以在所述外部传力机构施加能够压缩所述柔性接口的力之前将所述光学连接器中的光敏器件与所述待测器件中的光学发射器对准。
在操作中，柔性接口通过沿第二方向的外力接触，并且在第二组件的热控制构件接触DUT之前，对准特征将设备和DUT的相应光学元件对准。当处于压缩时，独立的柔性接口允许设备适应DUT中的制造误差。
在可选实施例中，设备包括第三组件，所述第三组件与第二组件基本相同。第三组件的传力构件提供用于第三柔性接口的支座。在此可选实施例中，第四柔性接口被附装到第一组件和第二组件的相邻表面中的一个或两个上，以控制组件之间的相对运动。在此可选实施例中，第二组件接触DUT的第一热控制表面，第三组件接触DUT的与DTU的第一控制表面相对的第二控制表面，并且第一组件的臂延伸穿过由第二组件和第三组件形成的相应通道。
下面的附图和详细说明并非穷举。所公开的实施例被说明和描述来使得本领域技术人员能够制造和使用该测试适配器。在审查下面的附图和详细说明之后，本领域技术人员将清楚其他实施例、特征和优点。所有这些附加的实施例、特征和优点落入在所附权利要求书限定的测试适配器和用于实现与待测器件的光学对准和热耦合的方法的范围内。
附图说明
参考如下的附图可以更好地理解用于实现与待测器件的光学对准和热耦合的测试适配器和方法。附图中的部件不必是按比例的，而是重点在于清楚地示明用于实现测试适配器与待测器件(DUT)之间的光学对准和热耦合的原理。而且，在附图中，不同视图中相似的参考标号指代对应的部件。
图1是测试适配器的实施例的透视图(顶视图)。
图2是图1的测试适配器的另一透视图(底视图)。
图3是图1和2的测试适配器的第三透视图(侧视图)。
图4A和4B是与外部防冲击板接触的图1-3的测试适配器的第一组件的示意性侧视图。
图4C和4D是与外部防冲击板接触的图1-3的测试适配器的第二和第三组件的示意性侧视图。
图4E是与DUT和传力机构靠近的图4A-4D的组件的示意性侧视图。
图5是DUT中的局部放大的图1-3的测试适配器的横剖侧视图。
图6是示出了用于实现测试适配器与DUT之间的光学对准和热耦合的方法的实施例的流程图。
具体实施方式
测试适配器被构造来强迫接触待测器件(DUT)的选定表面。DUT是包括一个或多个由壳体包围的光学发射器(例如，半导体激光器)的光电器件。壳体包括的电连接件(例如，电力和数据信号连接件)，用于电耦合到以及实体安装到印刷电路板上。光学发射器沿与底表面相对的表面布置在光学连接器中，使得发射的光沿与DUP的底部或底表面基本垂直的束轴射出DUT。壳体包括热传导结构，所述热传导结构位于光学连接器的彼此相对的侧面，并用于控制光学发射器的工作温度。
为了全面观察和检验在包括不同温度在内的工作条件范围内DUT的令人满意的工作，引入了测试适配器。测试适配器包括被柔性安装到传力机构上的独立的多个组件。
当传力机构被启用时，第一组件将光学连接器与DUT中的发射器光学对准。由于第一组件的一个或多个对准特征与DUT的相应对准特征的接合(engage)而产生光学对准。可以想到另外的可选择的特征和关系。例如，DUT可以布置有延伸到DUT的其他结构之外的对准特征，并且测试适配器的第一组件可以布置有相应的对准特征，所述相应的对准特征被布置来接收或以其他方式接合DUT的对准特征。但是，对准特征被实现，在传力机构施加能够压缩柔性构件的力之前，合在一起的对准特征的游动(fluid)和连续运动保证测试适配器和DUT的相应光学器件的光学对准。
此后，由于与传力机构连接的抗冲击板或其他结构的沿一个方向的游动和连续运动，第二组件接触DUT的热传导结构。测试适配器的第二组件包括与一结构耦合的多个相对的力传递构件以及热控制构件。
由于制造公差，DUT的热传导结构的接触表面可能在一个或多个维度上变化。此外，布置在DUT内的光学组件或连接器的位置可以在一个或多个维度上变化。此外，测试适配器的相应的接触表面可能在一个或多个维度上变化。各个柔性接口被附装到力传递构件和/或耦合到力传递机构的抗冲击板(strike plate)或其他结构。由于测试适配器和DUT的各自热控制表面之间的相对恒定的力，与第二组件接触的柔性接口的压缩提供了可重复并有效的热控制。通过使测试适配器能够适应DUT的相应热控制表面的尺寸变化或角度变化(分别为位移或倾斜)，将第二组件柔性安装到抗冲击板上使测试适配器的热控制构件能够适应DUT的相应特征中的制造误差。
在简要描述了测试适配器及其操作之后，现在将重点指向附图中所示的示例性实施例。图1-3示出了与抗冲击板彼此靠近的测试适配器100的各个组件，其中去除了抗冲击板以示出附装到测试适配器100的相应特征上的柔性构件。第一柔性接口是由附装到第一组件400的一组柔性构件形成的。该第一组柔性构件与安装板140的安装表面142接触，并且包括柔性构件143、柔性构件145、柔性构件147和柔性构件149。第二柔性接口是由附装到第二组件500的第二组柔性构件形成的。该第二组柔性构件与力传递构件124和力传递构件128的相应表面接触，并且包括柔性构件164和柔性构件160。第三柔性接口是由附装到第三组件550的一组柔性构件形成的。该第三组柔性构件与力传递构件126和力传递构件122的相应表面接触，并且包括柔性构件166和柔性构件162。第四柔性接口是由附装到第二组件500和第三组件550的相邻表面中的一个或两个的一组柔性构件形成的。下面将进一步解释柔性构件的特性和操作。
图4A和4B示出了第一组件400。在图4A的正面视图和图4B中的后面视图中，第一组件400与抗冲击板420接触。如图4C和图4D所示，抗冲击板420还与第二组件500和第三组件550接触。
参考图4A，第一组件400包括具有第一表面141和相反安装表面142的安装板140。如图4A中可见的，盖257从光学连接器头部150沿支撑盖257和光学连接器头部150的臂(在图4A中不可见)的整个长度延伸。盖257形成通道并保护软平行纤维带408，所述软平行纤维带408将光学连接器头部150与相对于测试适配器100的远程测试设备光学耦合。在图4A中还可看到对准特征253。对准特征253沿着Z轴延伸出第一组件400的其他特征。对准特征253的纵向轴线406与安装板140的第一表面141和安装表面142基本垂直，并且与对准特征251的纵向轴线402基本平行(图4B)。对准特征253是销钉，所述销钉在其末端处具有渐缩表面403。在图4A中，柔性构件147被布置在安装板140的最右侧，并且柔性构件149被布置在安装板140的最左侧。
图4B包括从图4A中所示的视图反面观察到的第一组件400的视图。臂245沿负Z方向从第一表面141基本垂直地延伸。臂245的末端处的滑架246保持光学连接器头部150。对准特征251延伸与对准特征253大致相同的距离，两个对准特征251和253都沿Z方向延伸出第一组件400的其他特征。对准特征251的纵向轴线402与安装板140的第一表面141和安装表面142基本垂直。对准特征251是销钉，所述销钉在其末端处具有渐缩表面404。光学连接器头部150包括表面252，所述表面252具有一个或多个感光器件(没有示出)或将光耦合到平行纤维带408(图4A)的反射特征。
如上简要描述的，抗冲击板420接触形成第一、第二和第三柔性接口的一个或多个柔性构件，以施加与对准特征251的纵向轴线402和对准特征253的纵向轴线406基本平行的力。在所示的实施例中，单独的柔性构件被布置在安装板140的安装表面142上的四个角中的每一个附近。在图4B中，柔性构件145被布置在安装板140的最右侧，并且柔性构件143被布置在安装板140的最左侧。
图4C和4D是示出了图1-3的测试适配器100的第二组件500和第三组件550的特征的示意性正视图和后视图，其中，所述测试适配器100经由抗冲击板420和第二组件500的传力构件124，128之间的以及和第三组件550的传力构件122，126之间的各个柔性接口与抗冲击板420接触。第二组件500包括结构110，所述结构110具有刚性支撑传力构件124的壁123。结构110还包括热控制表面111，所述热控制表面111支撑结构110和热控制构件130之间的热控制元件212(例如，热电器件)。盖子118封闭结构110内的一个或多个腔室。该一个或多个腔室或存储室可以包含用于向或从第二组件500传递热能的流体。腔室或存储室可以接收来自耦合到结构110(没有示出连接)的测试控制系统的温度受控流体，以控制通过与热控制构件130接触热耦合到测试适配器的DUT中的操作条件。
热控制构件130由导热材料制成，并且包括处于可选的凹部中的接触表面231。接触表面231被形成为与DUT的热传导结构的相应成型表面接合的形状。接触表面231处于由柔性构件164和柔性构件160形成的第二柔性接口下方的基本中心。如图4C和图4D中所示，所述可选的凹部还可由锥度或倾斜表面237进一步限定。可选地，柔性的热传导垫(在图4C和4D中没有示出)可以被布置表面231上，以进一步改善热接触构件130和DUT的热传导结构之间的热耦合。
柔性构件164被示出在抗冲击板420的最下表面和传力构件124的最上表面或支座之间。如上解释的，柔性构件164被附装到抗冲击板420以及传力构件124的支座。位于传力构件124和来自独立的第三组件550的传力构件126的相邻表面之间的柔性构件170是形成第四柔性接口的柔性构件组中的构件。第四柔性接口提供组件500和550之间的适当距离控制，并且抵抗由如下事实导致的失衡：组件500的重心和组件550的重心不在用于组件500的第二柔性接口(其包括柔性构件160和柔性构件164)和用于组件550的第三柔性接口(其包括柔性构件162和柔性构件166)下方的中心。柔性构件164和柔性构件170可以由硅橡胶或类似柔性材料的片形成或切成。不要求这些柔性材料具有相似的密度和厚度来调节组件500和组件550之间的相对运动。但是，柔性构件160、162、164、166、143、145、147和149应具有相似的密度和厚度，否则由第一组件、第二组件和第三组件施加到DUT上的力的计算值变得更加难以确定。
第三组件550包括结构115，所述结构110具有刚性支撑传力构件126的壁125和热控制表面113，所述热控制表面113支撑结构115和热控制构件132之间的热控制元件210(例如，热电器件)。盖子119封闭结构115内的一个或多个腔室。该一个或多个腔室或存储室可以包含用于向或从第三组件550传递热能的流体。腔室或存储室可以接收来自耦合到结构115(没有示出连接)的测试控制系统的温度受控流体，以控制通过与热控制构件132接触热耦合到测试适配器的DUT中的操作条件。
热控制构件132由导热材料制成，并且包括处于可选的凹部中的接触表面233。接触表面233被形成为与DUT的热传导结构的相应成型表面接合的形状。接触表面233处于包括柔性构件162和柔性构件166的第三柔性接口下方的基本中心。如图4C和图4D中所示，所述可选的凹部还可由锥度或倾斜表面235进一步限定。
柔性构件166被示出在抗冲击板420的最下表面和传力构件126的最上表面或支座之间。如上解释的，柔性构件166被附装到抗冲击板420以及传力构件126的支座。
图4D示出了第二组件500和第三组件550的反侧。第二组件500还包括结构110的壁127，所述壁127刚性支撑与传力构件124相对的传力构件128。柔性构件160被示出在抗冲击板420的最下表面和传力构件128的最上表面或支座之间。如上解释的，柔性构件160被附装到抗冲击板420以及传力构件128的支座。附加的柔性构件172被布置在传力构件128和来自独立的第三组件550的传力构件122的相邻表面之间。柔性构件172是形成第四柔性接口的柔性构件组中的构件。
第三组件550的反侧还包括结构115的壁121，所述壁121刚性支撑与传力构件126相对的传力构件122。柔性构件162被示出在抗冲击板420的最下表面和传力构件122的最上表面或支座之间。如上解释的，柔性构件162被附装到抗冲击板420以及传力构件122的支座。
参考包含测试适配器100或设备的实施例的透视图的图1。该透视图是观察者在测试适配器100的正面的正反方的透视图。在所示的实施例中，测试适配器100包括彼此靠近的第一组件400(在图4A和4B中更详细地示出)、第二组件500和第三组件550。第一组件400、第二组件500和第三组件550独立地并柔性地安装到抗冲击板420(图1-3中没有示出)，并且可能通过抗冲击板420安装到附加结构(没有示出)。第一组件400的安装板140位于盖子119的最上表面117和盖子118的最上表面116的上方。第一组件400的臂245(在图1中不可见)延伸通过由第二组件500的结构110和热控制构件130和第三组件550的结构115和热控制构件132形成的凹部或通道。热控制构件130通过热控制元件212和热控制表面111与结构100连接。类似地，热控制构件132通过热控制元件210和热控制表面113与结构1115连接。如上解释的，热控制构件130和热控制构件132分别包括各自的接触表面，所述接触表面被形成为与DUT的分离的热传导结构的相应成型表面相接合的形状。
结构110和结构115被布置来分别形成单独的存储室，所述存储室由分别用于封闭存储室或腔室的盖子118和盖子119来封闭。流入端口112和流出端口114在结构110的最右侧可见。当流入端口112和流出端口114被耦合到合适尺寸的固定件或管件时，被耦合的存储室或腔室可以经由流入端口112接收来自测试控制系统的温度受控流体，并且将该i流体经由流入端口112返回到测试控制系统。结构115具有类似的构造。
安装板140连接由结构110和结构115形成的通道(在图1中不可见)。光学连接器头部150由在安装板140的下方延伸到臂245支撑，其在热控制构件130的下方可观察到。臂245和第一组件400的其他特征在图1中不可见，但是在图2、图4A和图4B中可看到。安装板140包括第一凹部或凹槽144以及第二凹部或凹槽146。第一凹部或凹槽144允许来自测试系统(没有示出)的一个或多个导体被通入到测试适配器100的通道中。一个或多个通道可以跨过柔性构件143、145、147和149提供安装板140和臂245的电接地，因为柔性材料通常不是导电的。第二凹部或凹槽146允许软的多纤维或多导体线缆408(图4A)被通入到通道中，以将来自光学连接器头部150的光学信号耦合到测试系统(没有示出)。安装板140的安装表面或最上表面142提供用于柔性构件143、145、147和149的支撑或支座。一个或多个柔性构件可以由一层柔性材料形成。在所示出的实施例中，柔性构件143和柔性构件147分别被附装在安装板140的右手侧的角部附近，柔性构件145和柔性构件149分别被附装在安装板140的左手侧的角部附近。柔性构件143、145、147和149由更大的柔性材料片切成或以其他方式成型，所述柔性材料可以包括硅橡胶化合物。柔性材料具有一定的厚度和密度，使其适于在通过抗冲击板420或耦合到外部传力构件的其他结构沿负Z方向施加的法向或压缩力的存在下反复的压缩和解压缩。
优选地，柔性构件160、柔性构件162、柔性构件164和柔性构件166由相同的材料片形成，以在传力构件122、124、126和128的各自的支座或接触表面上提供一致的厚度和密度。类似地，柔性构件143、柔性构件145、柔性构件147和柔性构件149由相同的材料片形成，以在安装板140的四个角附近提供一致的厚度和密度。还推荐的是，柔性构件160、162、164和166和柔性构件143、145、147和149也由相同的材料片制成，但是这不是严格需要的。如果这些柔性构件由相同的材料片制成，可以容易地计算由抗冲击板420提供的总力中在第一组件400、第二组件500和第三组件550上的、作为用于这些组件中的每一个的柔性材料的面积的函数的部分。
如图1所示，附加的柔性构件170被附装或布置在由传力构件124和传力构件126的相邻和相对表面形成的间隙中。对应的柔性构件172(图1中不可见)被附装或布置在由传力构件122和传力构件128的相邻和相对表面形成的间隙中。柔性构件170和172由相同的材料片形成，以在测试适配器100和DUT的沿X轴和Y轴的接触表面上存在沿Z轴的法向力和制造误差的情况下为压缩提供一致的厚度和密度。该柔性材料的片可以是相同的或具有不同的厚度和密度，作为用于切成或形成柔性构件143、145、147、149、160、162、164和166的材料片。
沿结构110和115的相对的壁布置的分离的和单独的传力构件122、124、126、和128可以使得一个或多个传力机构驱动抗冲击板420(图4A-4D中所示)抵抗各个传力构件122、124、126、和128上的柔性构件143、145、147和149和柔性构件160、162、164和166。作用在柔性构件143、145、147和149的各自上表面上的法向力允许安装板140能够独立地将光学连接器头部150与布置在DUT中的一个或多个发射器对准。而且，利用测试适配器100的平移和柔性构件160、162、164和166分别在各自传力构件122、124、126和128上的压缩连续施加的法向力允许在测试适配器100和DUT的各个接触表面中的一个或多个中出现的制造误差的存在下测试适配器100和DUT的相应特征之间的热耦合。相应地，第一组件400的安装板140上的分离的、单独的柔性构件143、145、147和149(即，第一柔性接口)和第二组件500的传力构件128、124上的分离的、单独的柔性构件160、164(即，第二柔性接口)和第三组件550的传力构件122、126上的分离的、单独的柔性构件162、166(即，第三柔性接口)以及第四柔性接口使得测试适配器100可以在测试适配器100和DUT的相应接触表面上存在沿Z轴的制造误差或倾斜的情况下与DUT的相应元件光学对准以及热耦合。
图2是图1的测试适配器100的另一视图。该视图示出了从位于测试适配器100的前侧的下位观察者的视角可观察到的元件和特征。臂245从安装板140的底表面基本垂直延伸。与臂245的末端连接的滑架246保持光学连接器头部150，使得其与安装板140的主表面基本共面。光学连接器头部150可以包括传感器阵列250，所述传感器阵列250基本平行于X轴地布置在光学连接器头部150上，或者，光学连接器头部150可在阵列250的区域中包括反射表面，其将来自DUT的光耦合到纤维带408(在图1-3中没有示出)。
在适于DUT包括一个发射器时的可选实施例中，光学连接器头部150可以布置有一个光敏器件或一个反射表面，所述反射表面用于将光反射到单根光纤线中而不是纤维带408中。
第一对准销钉251从光学连接器头部150沿基本平行于Z轴的方向延伸，如图2所示。沿Y轴分离开一定距离的第二对准销钉253也从光学连接器头部150沿Z轴延伸。如图2所示，第一对准销钉251和第二对准销钉253在其各自的末端是渐缩的。
如图2中进一步示出的，热控制构件132和热控制构件130被布置在由第二组件500的结构110和第三组件550的结构115形成的通道两侧。如前所述，热控制构件132和热控制构件130由热导材料诸如铜制成，并且分别包括布置来讲测试适配器100热耦合到DUT的接触表面。接触表面233被形成在热控制构件132的可选凹部中，并且被形成为与DUT的热传导结构(没有示出)的相应表面接合的形状。接触表面233是平面的，并且与结构115的热控制表面113基本平行。类似地，接触表面231被形成在热控制构件130的可选凹部中，并且被形成为与DUT的热传导结构(没有示出)的相应表面接合的形状。接触表面231是平面的，并且与结构110的热控制表面111基本平行。
右侧热电器件210位于结构110的热控制表面111的凹部中，并且与热控制构件130的上表面或安装表面接触。类似地，左侧热电器件212位于结构115的热控制表面113的凹部中，并且与热控制构件132的上表面或安装表面接触。右侧热电器件210和左侧热电器件212在存在在耦合到各个器件的相应的结的电引线之间施加的电压差的情况下将热从第一主表面传到相对的主表面。器件210和212允许测试适配器加热DUT和冷却DUT，使得DUT可以在一定的温度范围内被测试。
图3是图1和2的测试适配器100的第三透视图。具体地，图3示出了测试适配器100的背面可观察到的元件和特征。如图3所示，光学连接器头部150包括光纤带端口254，其用于将多纤维带线缆408(图4A)连接到光学连接器头部150。多纤维带线缆408可以在其到达测试系统的路径中可以途经通道并通过安装板140中的凹部或凹槽146(图1)。接触表面231被形成在热控制构件130的可选凹部中，并且被形成为与DUT的热传导结构(没有示出)的相应表面接合的形状。接触表面231是平面的，并且与结构110的热控制表面111基本平行。
图4E是靠近DUT 450和外部传力机构1410的图4A-4D的组件的示意性侧视图。如图4E所示，传递组件1400包括外部传力机构1410，其施加抵抗抗冲击板420的法向力。相应地，一旦测试适配器100和DUT450彼此接触，抗冲击板420和柔性构件147、149、164和166将最大到期望的上限的法向力施加到测试适配器100和随后DUT 450的相应接触表面。外部传力机构1410可以是多种能够向抗冲击板420施加一致并可可控的法向力的机械装置或机电系统中的任意一种。当抗冲击板420压缩力传递构件126和力传递构件122上方的柔性构件时，法向力通过结构115和热控制构件132被传递到整个表面233上。类似地，当抗冲击板420压缩力传递构件124和力传递构件128上方的柔性构件时，法向力通过结构110和热控制构件130被传递到整个表面231上。第二组件500和第三组件550分别各自独立地移动，并且独立于第一组件400移动，以容纳(accommodate)DUT 450的接触表面中的制造公差。
DUT 450的基部模块455安置在刚性表面452上。基部模块455包含多个导体，所述多个导体被布置来施加电力以及控制光学发射器阵列(没有示出)，所述光学发射器阵列被布置成从光学连接器460的左侧到光学连接器460的右侧的阵列。如前面讨论的，光学发射器阵列从光学连接器460的表面462沿Z轴发射光。右侧结构470由导热材料(例如铝或铜)制成。平面接触表面472被形成为与热控制构件130的接触表面231接合的形状。类似地，左侧结构480由导热材料制成。平面接触表面482被形成为与热控制构件132的接触表面233接合的形状。左侧结构480和右侧结构470提供用于将热能传入或传出DUT 450的介质。
如前所述，在存在法向力的情况下基本为刚性的抗冲击板420接触附装到抗冲击板420的柔性构件160、162、164和166以及被进一步附装到抗冲击板420的柔性构件143、145、147和149的外表面。相应地，延伸出光学连接器头部150以及延伸出表面231和233的对准销钉251被布置成与DUT 450的光学连接器460中的对准特征463配准。(对准销钉253也延伸出光学连接器头部150以及延伸出表面231和233，并且被布置来接合DUT 450的光学连接器460中的第二对准特征。)销钉251的纵轴402与对准特征463基本对准，从而当法向力沿Z轴被施加到抗冲击板420时，对准销钉251的渐缩表面404被接纳在对准特征463的渐缩表面465的区间内。一旦对准销钉251和对准特征463的各自渐缩表面彼此接触，测试适配器100沿Z轴的进一步将表面252上的光敏器件或反射元件与沿表面462布置的一个或多个发射器对准，并且随后，将接触表面233与接触表面482对准，将接触表面231与接触表面472对准。
图5包括与DUT 450部分地接合的测试适配器100的局部横剖侧视图。如图5所示，光学连接器150包括布置在整个表面252上的传感器阵列250。传感器阵列250与位于光学连接器460内部或下面的发射器阵列光学对准。如上所解释的，传感器阵列250可以包括期望数量的布置成一维或二维阵列的光敏半导体器件。如图5中进一步所示，热控制构件130布置有可选的热垫530，该热垫530在外力(来自上方的测试适配器100)下将接触DUT 450的结构480的接触表面482。热控制构件132布置有可选的热垫532，该热垫532在外力下将接触DUT 450的结构470的接触表面472。销钉253不接触对准特征467的最下表面。换句话说，对准特征467的深度大于销钉253的长度。结果，当测试适配器100与DUT 450完全接合时，DUT 450的接触表面462与测试适配器100的光学连接器150的表面252直接接触。
图6是示出了用于实现测试适配器100和DUT 450之间的光学对准和热耦合的方法600的实施例的流程图。方法600开始于框602，在此，诸如测试适配器100的设备被制造和引入。测试适配器100包括独立的第一组件和第二组件。第一组件400包括光学连接器(例如光学连接器头部150)和对准特征251和253。第二组件500包括与相对的传力构件124、128耦合的热控制构件130。相对的传力构件124、128在结构110的相对的壁上彼此连接。
方法继续进行到框604，在此，柔性接口被设置在第一组件400和外部传力机构1410之间。如上所述，柔性接口可以由一层硅橡胶或其他柔性材料形成，所述一层硅橡胶或其他柔性材料附装到第一组件400上的支座和抗冲击板420中的一个或两个上。一层柔性材料利用接触胶粘剂或环氧树脂施加到安装板140的最上表面上。在所示的实施例中，四个单独的柔性构件143、145、147和149位于安装板140的角部附近。柔性构件143、145、147和149利用接触胶粘剂或环氧树脂固定到安装板140的安装表面142上。
如框606所示，包括柔性构件164和柔性构件160的第二柔性接口被设置在第二组件500和外部传力机构1410的表面之间。第二柔性接口的柔性构件164，160可以由一层柔性材料形成，所述一层柔性材料利用接触胶粘剂或环氧树脂施加到传力构件124的支座或最上表面上和传力构件128的支座或最上表面上。柔性构件162和166分别类似地利用接触胶粘剂或环氧树脂施加到传力构件122和传力构件126的最上表面上。接触胶粘剂或环氧树脂分别将各个柔性构件固定到相应的传力构件上。
施加到安装板140的柔性构件(即，第一柔性接口)和施加到传力元件122、124、126和128上的柔性构件(即，第二柔性接口)可以由一个或多个硅橡胶片切成或以其他方式成型，所述硅橡胶片具有期望的厚度和密度，可以承受反复的压缩和解压缩。各个单独的柔性构件可以以任何期望的次序施加。在可选实施例中，条形或其他形状的柔性材料可以代替安装板140上的柔性构件143和柔性构件147。类似地，条形或其他形状的柔性材料可以代替安装板140上的柔性构件145和柔性构件147。
在执行了框602到606所示的功能之后并且如框608所示，具有相应对准特征(例如凹部463)的DUT 450被引入靠近测试适配器100。DUT 450和测试适配器100没有接合或以其他方式彼此接触。但是，如上所述，测试适配器100和DUT 450被布置成使得各自的主表面几乎彼此平行，而测试适配器100的对准销钉251和对准销钉253处于DUT450的光学连接器460的相应凹部的几乎正上方。
在执行了框602到608所示的功能之后并且如框610所示，将外部传力机构1410与抗冲击板420接触并沿基本平行于对准销钉251的纵轴482的轴线移动抗冲击板420，以将对准销钉251与DUT 450的相应对准特征463对准。这些特征在外部传力机构1410施加能够压缩柔性接口的力之前将测试适配器100的光学连接器头部150的光敏器件与DUT 450中光学发射器对准。
通过设置延伸出热控制构件130的接触表面231或光学连接器头部150的对准特征251，能够实现光学对准。对准特征251接合沿DUT 450布置的对准特征463。在所示的实施例中，与测试适配器100相关的对准特征是从光学连接器头部150的外表面延伸的带锥度的(tapered)销钉251。与DUT 450相关的对准特征463是直径大于销钉251的直径的凹部。对准特征463具有延顶部的斜切面465，以在销钉最初进入对准特征463时促进销钉251的初始对准。斜切面465下方的对准特征463的直径仅仅稍大于销钉251的直径。因此，带锥度的销钉251有助于在通过抗冲击板420的移动使得测试适配器100和DUT 450彼此靠近时光学连接器头部150和DUT 450中的光学器件的可重复对准。
如前所述，与DUT 450的接触导致柔性接口的压缩，导致柔性接口的压缩将法向力分布在测试适配器100和DUT 450的各自接触表面上，以保证光学对准和热耦合两者。
测试适配器沿单个轴线的移动不仅简化了对于相关测试系统的设计和控制要求，而且导致更高的可靠性、可重复性和控制。因此，在沿单个轴线平移之后与DUT 450接合的本测试适配器100允许较之现有技术的测试组件更高的处理量，所述现有技术的测试组件采用多轴线运动，以布置传感器或热控制构件。
测试适配器100的热控制构件130或多个构件的接触表面231相对于DUT 450的热传导结构470的相应接触表面472的基本平行的布置导致测试适配器100与DUT 450的高效的热耦合。热控制构件130的柔性安装允许其相关的接触表面231以在整个表面上相对恒定的力接触DUT450的相应的接触表面472，即使在表面上存在制造误差。这是可能的，因为由制造误差引入的任何较小的差异可以被柔性接口的压缩抵消。
虽然已经说明和描述了用于实现测试适配器100和DUT 450之间的光学对准和热耦合的测试适配器100和方法600的各种示例性实施例，但是对于本领域技术人员来说显见的是，更多的在本公开的范围内的实施例和实施方式是可能的。例如，对准销钉251或对应的凹部463中可以仅一个带锥度，以促进这些对准元件的接合。如上面还描述的，施加在安装板140的安装表面142上的柔性接口的布置可以通过如下来调整：将右侧和左侧的柔性接口用相应的带状或其他形状的柔性材料来代替。而且，固定到安装板140和/或传力构件122、124、126和128的上外表面或支座的柔性构件的长度和宽度可以根据需要而被调整。因此，所述的用于实现测试适配器100和DUT 450之间的光学对准和热耦合的测试适配器100和方法600仅仅受到所附的权利要求书及其等同物的限制或其他方式的限定。
Claims (20)
1.一种设备，其用于提供所述设备与待测器件之间的独立的光学对准和热耦合，所述设备包括：
第一组件，其包括：
板，其被柔性地安装和布置，以支撑光学连接器，以及
第一对准特征，其被布置来使所述光学连接器对准所述待测器件；以及
与所述第一组件独立的第二组件，所述第二组件包括：
第一热控制构件，其被柔性地安装，并具有被布置来与所述待测器件的相应表面接触的第一表面。
2.如权利要求1所述的设备，其中，所述第一组件具有第一柔性接口，所述第二组件具有第二柔性接口。
3.如权利要求2所述的设备，其中，所述第一柔性接口和所述第二柔性接口通过外力而接触，所述第一对准特征在所述第二组件的所述热控制构件接触所述待测器件之前使所述待测器件对准所述光学连接器。
4.如权利要求1所述的设备，还包括：
与所述第一组件和所述第二组件独立的第三组件，所述第三组件包括：
第二热控制构件，其被柔性地安装，并具有被布置来与所述待测器件的相应表面接触的第二表面。
5.如权利要求4所述的设备，其中，所述第三组件具有第三柔性接口。
6.如权利要求4所述的设备，其中，所述第一组件、所述第二组件和所述第三组件容纳所述待测器件的各个相应特征的变动。
7.如权利要求6所述的设备，还包括：
处于所述第二组件与所述第三组件之间的第四柔性接口，其用于控制所述第二组件和所述第三组件的相对位置。
8.如权利要求7所述的设备，其中，所述柔性接口之一包含橡胶。
9.如权利要求8所述的设备，其中，所述柔性接口由材料片形成，使得每个柔性接口具有基本相似的密度和厚度。
10.如权利要求5所述的设备，其中，所述第一柔性接口、所述第二柔性接口和所述第三柔性接口被附装到抗冲击板上。
11.如权利要求5所述的设备，其中，所述第二组件和所述第三组件具有彼此独立的传热元件。
12.如权利要求11所述的设备，其中，这些独立的传热元件包括有源传热元件。
13.如权利要求1所述的设备，其中，所述第一对准特征是销钉。
14.如权利要求13所述的设备，其中，所述销钉具有带锥度的末端。
15.如权利要求1所述的设备，其中，所述光学连接器通过臂并通过滑架被附装到所述板上。
16.如权利要求1所述的设备，其中，所述光学连接器包括传感器的阵列。
17.一种用于实现待测器件与测试适配器之间的光学对准和热耦合的方法，所述方法包括：
引入测试适配器，所述测试适配器包括彼此独立的组件，其中，第一组件包括光学连接器和对准特征，第二组件包括耦合到相对的传力构件上的热控制构件；
在所述第一组件与外部传力机构之间提供第一柔性接口；
在所述第二组件与所述外部传力机构之间提供第二柔性接口；
把具有相应的对准特征的待测器件引入所述测试适配器附近；
接合所述外部传力机构，以使所述测试适配器沿与所述对准特征的纵轴基本平行的轴线朝向所述待测器件移动，所述测试适配器的所述对准特征与所述待测器件的相应特征接合，以在所述外部传力机构施加能够压缩所述柔性接口的力之前使所述光学连接器中的光敏器件与所述待测器件中的光学发射器对准。
18.如权利要求17所述的方法，其中，接合所述外部传力机构造成游动和连续运动，以将所述测试适配器和所述待测器件对准，直至所述接合步骤造成所述柔性接口的压缩以及造成由柔性地安装的这些组件向所述待测器件施加分布式接触力。
19.如权利要求17所述的方法，其中，提供所述第一柔性接口和提供所述第二柔性接口的步骤包括将橡胶层施加到各个所述组件。
20.如权利要求17所述的方法，其中，引入测试适配器的步骤包括引入多于一个的热控制组件。
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