CN105988069B - 一种半导体激光器的测试和老化装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种半导体激光器的测试和老化装置，包括测试部和器件待测部；测试部包括有弹簧片、驱动弹簧片上下位移的固定块；弹簧片包括有开口回形弯曲段和L形测试段；在L形测试段的末端连接有绝缘块；在绝缘块上设置有两个彼此绝缘的弹簧针，分别将激光器COS或器件的正、负极接出；固定块包括C形开口，弹簧片的开口回形弯曲段设置在所述C形开口内，并通过贯穿于C形开口的螺钉对开口回形弯曲段挤压或释放，实现所述L形测试段与器件待测部之间的距离调节。本发明可实现对半导体激光器COS或器件的快速测试、分选及批量测试，也可在半导体激光器COS或器件的老化过程中实时的对各类参数进行检测，避免将不良品组装成器件导致的成本上升和原材料浪费。

Description

一种半导体激光器的测试和老化装置及方法

技术领域

本发明涉及一种半导体激光器的测试和老化装置及方法，属于光电器件检测的技术领域。

背景技术

半导体激光器具有体积小、重量轻、电光转换效率高、性能稳定、可靠性高和寿命长等优点，在医疗、显示、娱乐、泵浦、科研、工业加工和安保等领域有广泛的应用。对半导体激光器的性能参数进行测试和表征成为深刻理解激光器特性的关键，同时也是在生产中判断激光器好坏的重要依据。

目前为了实现半导体激光器的高功率输出，常需要对多个激光器单管芯器件进行串联封装，这就需要先将单个芯片封装到绝缘的次热沉上，然后再对封装好的COS(Chip onSubmount)器件单元进行排布和二次烧结封装。由于管芯直接接触的是激光器COS中与次热沉之间的焊料，使得此烧结过程对最终的单管芯器件乃至集成的多单管激光器组件的性能有至关重要的影响，需要对其进行分析和筛选，从而在后续器件制备过程中节省原料和成本。此外，在生产中或老化中，受到芯片一致性、封装一致性等因素的影响，封装的激光器COS单体器件会出现一定程度的性能波动，如输出功率、波长、光斑等。这些性能的波动将影响到多芯片集成封装后的总体性能，换言之可能会降低成品率，降低使用寿命和增加退货率，因此也需要对激光器COS进行分析和筛选。

当前多数情况下，对激光器器件的筛选测试是在封装在热沉上的COS上进行，这样必然会消耗掉一只热沉和经过相应的工艺步骤。为在使用最少材料和最短工序的条件下筛选出适合于单管串联激光器的COS，有必要开发出相应的测试筛选手段。

中国专利CN103308277A公开了一种半导体激光器管芯的测试装置，通过探针实现对激光器管芯的电输入，从而可实现对激光器管芯的光电性能测试。但此专利设计的装置较为复杂，成本高，全套组装后难以扩展测试参数，且只能实现对激光器管芯的初测试，未涉及对激光器COS的测试方法，也无法在激光器COS的老化过程中在线测试器件光电性能的变化情况。中国专利CN102109571A公开了一种半导体激光器器件的测试装置，将多种测试装置集成在同一底座上，实现对激光器器件的光电性能测试。但此专利设计的装置同样较为复杂，成本高，扩展性有限。该装置难以对尺寸仅几个毫米的激光器COS进行测试，也不便于快速取放和更换激光器器件进行测试。

中国专利CN 103326231公开了一种半导体激光器老化方法及固定夹具，该激光器老化固定夹具的导电基座固定在底座边缘，基座外边开有凹槽以放置装有激光器的热沉；基座上粘贴有负极电极片，并有一固定夹条用于将待测激光器的过渡电极片夹持在负极电极片上；底座上有一可上下转动的固定杆，固定杆横臂上设有挂环，带有挂钩的弹簧挂在固定杆的挂环上，为固定杆垂直臂提供向下的压力，使固定杆垂直臂的端部底面压在待测激光器热沉上；将基座的负极电极片连通电源负极，基座的一个螺钉连通电源正极，从而实现电接入。该专利中的固定夹具采用弹簧对压紧结构施加压力，其整个结构无法连续批量的对半导体激光器进行高效测试，特别是无法对尺寸仅几个毫米的、未完成导线连接的COS进行测试。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提出了一种半导体激光器的测试和老化装置。该装置结构简单，操作简便，可实现对半导体激光器COS或器件的快速测试及分选，生产效率高；也可在半导体激光器COS或器件的老化过程中实时的对各类参数进行检测；此外，本装置便于拓展，可在装置前安放各类测试设备，进行测试和分筛。

本发明还提出一种上述装置的使用方法。

术语说明：

COS指chip on submount，是封装在次热沉上的激光器中间品。

TEC指半导体致冷器(Thermoelectric Cooler)，是利用半导体材料的热电效应制成的温度控制装置。

本发明的技术方案如下：

一种半导体激光器的测试和老化装置，包括测试部和器件待测部；

所述的测试部包括具有弹簧片、驱动弹簧片上下位移的固定块；

所述弹簧片包括具有开口回形弯曲段和L形测试段；在所述L形测试段的末端连接有绝缘块；在所述绝缘块上设置有两个彼此绝缘的弹簧针分别将所述激光器COS或器件的正、负极接出；所述固定块包括C形开口，所述弹簧片的开口回形弯曲段设置在所述C形开口内，并通过贯穿于C形开口的螺钉对开口回形弯曲段挤压或释放，实现所述L形测试段与器件待测部之间的距离调节。本发明结构简单，操作简便，可实现对半导体激光器COS或器件的快速测试及分选，生产效率高；整体平台可适用于各类大小和形状的半导体激光器COS或器件的批量测试，也可在半导体激光器COS或器件的老化过程中实时的对各类参数进行检测，从而避免将不良品组装成器件导致的成本上升和原材料浪费；此外，本平台便于拓展，可通过在测试平台前安装各类测试设备，进行测试和分筛。

根据本发明优选的，所述的器件待测部包括承载激光器COS或器件的水冷台/TEC控温台。所述水冷台采用在金属散热台中加工出通水孔道的方式实现，以通入一定温度的冷却水的方式实现温控和散热；所述TEC控温台采用在金属散热台中以导热胶固定热电偶和TEC热电陶瓷散热器的方式实现，将热电偶和TEC热电陶瓷散热器通电即实现温度探测和温控散热。此处设计的优点在于，可对激光器COS或器件进行外界温控和高效散热，进而保证测试或老化的准确性。

根据本发明优选的，在所述水冷台/TEC控温台的上表面设置有承载激光器COS或器件的固定槽。

根据本发明优选的，在所述开口回形弯曲段的一端设置有金属块。此处设计的优点在于，所述金属块增加弹簧片的稳定性，同时还能增加导热性能。

根据本发明优选的，所述测试部还包括驱动固定块的第一位移台。此处设计的优点在于，本发明通过第一位移台实现对测试部的前后位移，粗略调整测试部与器件待测部的距离。

根据本发明优选的，所述器件待测部还包括驱动水冷台/TEC控温台的第二位移台。此处设计的优点在于，本发明通过所述第二位移台实现对器件待测部的水平移动，不断更替器件进行连续测试，确保批量测试的效率。

根据本发明优选的，在所述绝缘块上镂空设置有调节缝，所述弹簧针通过紧固螺母在所述调节缝内调节彼此之间的距离。此处设计的优点在于，设置调节缝利于针对不同尺寸的器件进行高效测量。

根据本发明优选的，所述弹簧针的接触端部为圆形。此处设计的优点在于，通过增加弹簧针与器件电极的接触面积，进而增加弹簧针测试的稳定性。

根据本发明优选的，所述第一位移台、第二位移台、弹簧片、固定块的材质均为金属材料，优选的，所述金属材料为不锈钢、铜基或铝基材料。

利用上述装置对激光器COS或器件测试和老化的方法，包括步骤如下：

(1)将待测试的激光器COS或器件放置所述水冷台/TEC控温台上的固定槽内；

(2)粗调节：

通过调整第一位移台和第二位移台，使得弹簧针位于待测激光器COS或器件的正、负极的上方；

(3)精细调节：

通过贯穿于C形开口的螺钉对开口回形弯曲段挤压或释放，实现所述L形测试段与器件待测部之间的距离调节，使所述弹簧针分别压紧到待测激光器COS或器件的正、负极上；

(4)连接电源测试、老化：

测试：分别将弹簧针引出的导线连至测试电源的正、负极上，施加测试电流，对应读出需测试的性能参数；

老化：设置老化电流和水冷板/TEC控温板的控制温度，对待测激光器COS或器件进行老化，同时对应读出需测试的性能参数；

(5)通过贯穿于C形开口的螺钉对开口回形弯曲段释放，使所述弹簧针分别离开待测激光器COS或器件的正、负极；通过调整第二位移台更换下一个待测激光器COS或器件，重复步骤(1)-(4)。

本发明的有益效果：

本发明结构简单，操作简便，可实现对半导体激光器COS或器件的快速测试及分选，生产效率高；整体平台可适用于各类大小和形状的半导体激光器COS或器件的批量测试，也可在半导体激光器COS或器件的老化过程中实时的对各类参数进行检测，从而避免将不良品组装成器件导致的成本上升和原材料浪费；此外，本平台便于拓展，可通过在测试平台前安装各类测试设备，进行测试和分筛。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的结构侧向的示意图；

图3为本发明的设置有镂空调节缝的绝缘块前端的俯视示意图；

其中，1弹簧片；2固定块、3开口回形弯曲段、4L形测试段、5绝缘块、6弹簧针、7激光器COS或器件、8C形开口、9螺钉、10水冷台/TEC控温台、11固定槽、12金属块、13第一位移台、14第二位移台、15紧固螺母、16调节缝。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明，但不限于此。

如图1-3所示。

实施例1、

一种半导体激光器的测试和老化装置，包括测试部和器件待测部；

所述的测试部包括有弹簧片1、驱动弹簧片上下位移的固定块2；

所述弹簧片1包括有开口回形弯曲段3和L形测试段4；在所述L形测试段4的末端连接有绝缘块5；在所述绝缘块5上设置有两个彼此绝缘的弹簧针6，分别将所述激光器COS或器件7的正、负极接出；所述固定块2包括C形开口8，所述弹簧片的开口回形弯曲段3设置在所述C形开口8内，并通过贯穿于C形开口8的螺钉9对开口回形弯曲段3挤压或释放，实现所述L形测试段4与器件待测部之间的距离调节。

所述的器件待测部包括承载激光器COS或器件7的水冷台/TEC控温台10，通过在水冷台中通入一定温度的冷却水或将TEC控温台上的热电偶和TEC热电陶瓷散热器通电的方式，实现对待测激光器的温控和散热。

在所述开口回形弯曲段3的一端设置有金属块12。

所述测试部还包括驱动固定块的第一位移台13。

所述器件待测部还包括驱动水冷台/TEC控温台的第二位移台14。

实施例2、

如实施例1所述半导体激光器的测试和老化装置，其区别在于，在所述水冷台/TEC控温台10的上表面设置有承载激光器COS或器件的固定槽11。

实施例3、

如实施例1所述半导体激光器的测试和老化装置，其区别在于，在所述绝缘块5上镂空设置有调节缝16，所述弹簧针6通过紧固螺母15在所述调节缝16内调节彼此之间的距离。

实施例4、

如实施例1所述半导体激光器的测试和老化装置，其区别在于，所述弹簧针6的接触端部为圆形。

实施例5、

如实施例1所述半导体激光器的测试和老化装置，其区别在于，所述第一位移台13、第二位移台14、弹簧片1、固定块2的材质均为金属材料，优选的，所述金属材料为不锈钢、铜基或铝基材料。

实施例6、

利用如实施例1-5所述装置对激光器COS或器件测试和老化的方法，包括步骤如下：

(1)将待测试的激光器COS或器件放置所述水冷台/TEC控温台上的固定槽内；

(2)粗调节：

通过调整第一位移台和第二位移台，使得弹簧针位于待测激光器COS或器件的正、负极的上方；

(3)精细调节：

通过贯穿于C形开口的螺钉对开口回形弯曲段挤压或释放，实现所述L形测试段与器件待测部之间的距离调节，使所述弹簧针分别压紧到待测激光器COS或器件的正、负极上；

(4)连接电源测试、老化：

测试：分别将弹簧针引出的导线连至测试电源的正、负极上，施加测试电流，对应读出需测试的性能参数；

老化：设置老化电流和水冷板/TEC控温板的温度，对待测激光器COS或器件进行老化，同时对应读出需测试的性能参数；

(5)通过贯穿于C形开口的螺钉对开口回形弯曲段释放，使所述弹簧针分别离开待测激光器COS或器件的正、负极；通过调整第二位移台更换下一个待测激光器COS或器件，重复步骤(1)-(4)。

Claims (7)

1.一种半导体激光器的测试和老化装置，包括测试部和器件待测部；所述的测试部包括有弹簧片、驱动弹簧片上下位移的固定块；其特征在于：

所述弹簧片包括有开口回形弯曲段和L形测试段；在所述L形测试段的末端连接有绝缘块；在所述绝缘块上设置有两个彼此绝缘的弹簧针，分别将所述激光器COS的正、负极接出；所述固定块包括C形开口，所述弹簧片的开口回形弯曲段设置在所述C形开口内，并通过贯穿于C形开口的螺钉对开口回形弯曲段挤压或释放，实现所述L形测试段与器件待测部之间的距离调节；

在所述开口回形弯曲段的一端设置有金属块；

所述测试部还包括驱动固定块的第一位移台；

在所述绝缘块上镂空设置有调节缝，所述弹簧针通过紧固螺母在所述调节缝内调节彼此之间的距离；

所述弹簧针的接触端部为圆形。

2.根据权利要求1所述的一种半导体激光器的测试和老化装置，其特征在于，所述的器件待测部包括承载激光器COS的水冷台/TEC控温台。

3.根据权利要求2所述的一种半导体激光器的测试和老化装置，其特征在于，在所述水冷台/TEC控温台的上表面设置有承载激光器COS的固定槽。

4.根据权利要求1所述的一种半导体激光器的测试和老化装置，其特征在于，所述器件待测部还包括驱动水冷台/TEC控温台的第二位移台。

5.根据权利要求1所述的一种半导体激光器的测试和老化装置，其特征在于，所述第一位移台、第二位移台、弹簧片、固定块的材质均为金属材料。

6.根据权利要求5所述的一种半导体激光器的测试和老化装置，其特征在于，所述金属材料为不锈钢、铜基或铝基材料。

7.利用如权利要求2-4任意一项所述装置对激光器COS测试和老化的方法，其特征在于，该方法包括步骤如下：

(1)将待测试的激光器COS放置所述水冷台/TEC控温台上的固定槽内；

(2)粗调节：

通过调整第一位移台和第二位移台，使得弹簧针位于待测激光器COS的正、负极的上方；

(3)精细调节：

通过贯穿于C形开口的螺钉对开口回形弯曲段挤压或释放，实现所述L形测试段与器件待测部之间的距离调节，使所述弹簧针分别压紧到待测激光器COS的正、负极上；

(4)连接电源测试、老化：

测试：分别将弹簧针引出的导线连至测试电源的正、负极上，施加测试电流，对应读出需测试的性能参数；

老化：设置老化电流和水冷台/TEC控温台的温度，对待测激光器COS进行老化，同时对应读出需测试的性能参数；

(5)通过贯穿于C形开口的螺钉对开口回形弯曲段释放，使所述弹簧针分别离开待测激光器COS的正、负极；通过调整第二位移台更换下一个待测激光器COS，重复步骤(1)-(4)。

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