CN111551838A

CN111551838A - 半导体激光芯片组件的测试装置

Info

Publication number: CN111551838A
Application number: CN202010319063.9A
Authority: CN
Inventors: 王泰山; 刘文斌; 李成鹏; 蓝清锋
Original assignee: Shenzhen Raybow Optoelectronic Co ltd
Current assignee: Shenzhen Raybow Optoelectronic Co ltd
Priority date: 2020-04-21
Filing date: 2020-04-21
Publication date: 2020-08-18
Anticipated expiration: 2040-04-21
Also published as: CN111551838B

Abstract

本发明公开了一种半导体激光芯片组件的测试装置，包括：基座组件，其包括操作平面和凸设于操作平面上的凸台，凸台上设置有垂直于操作平面的安装平面，以供待测试的半导体激光芯片组件的第一表面贴附；驱动组件，放置在操作平面上，且驱动组件上设置有电极探针，其中，驱动组件能够带动电极探针在操作平面上相对于凸台移动，从而能够使半导体芯片组件夹设在安装平面与电极探针之间，并使电极探针接触半导体激光芯片组件的第二表面上的电极，以藉由电极探针供电至半导体激光芯片组件。通过上述方式，本发明能够提高给半导体激光芯片组件供电的效率。

Description

半导体激光芯片组件的测试装置

技术领域

本发明涉及测试治具技术领域，特别是涉及一种半导体激光芯片组件的测试装置。

背景技术

随着半导体激光器(LD，Laser Diode)应用领域如LD泵浦固体激光器(DPL，Diode-Pumped Solid-State Laser)、各类光纤激光器的泵源、激光切割、焊接、医疗以及激光军事应用等的日益拓宽，对半导体激光器输出功率、可靠性的要求也越来越高。大功率半导体激光芯片在工作中会产生大量的废热，为了更好的散热，需要高质量的封装工艺，方便后续的二次设计，如To_Can封装、光纤耦合等。半导体激光芯片最常的封装形式是COS(Chip OnSubmount)，即直接封装在导热系数高的热沉上，形成半导体激光芯片组件。半导体激光芯片在封装后，需要通过严格的功能性检测，其性能参数的好坏直接影响半导体激光器的质量。

给半导体激光芯片组件供电是测试的一个重要环节。

现有技术中，给半导体激光芯片组件供电时，将焊线的一端固定连接半导体激光芯片组件的电极上，焊线另一端连接电源。工作效率低，不适用于大批量生产测试。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种半导体激光芯片组件的测试装置，方便供电，提高效率。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种半导体激光芯片组件的测试装置，包括：

基座组件，其包括操作平面和凸设于所述操作平面上的凸台，所述凸台上设置有垂直于所述操作平面的安装平面，以供待测试的半导体激光芯片组件的第一表面贴附在所述安装平面上；

驱动组件，放置在所述基座组件的所述操作平面上，且所述驱动组件上设置有电极探针，其中，所述驱动组件能够带动所述电极探针在所述操作平面上相对于所述凸台移动，从而能够使所述半导体芯片组件夹设在所述凸台的所述安装平面与所述电极探针之间，并使所述电极探针接触所述半导体激光芯片组件的第二表面上的电极，以藉由所述电极探针供电至所述半导体激光芯片组件，从而对所述半导体激光芯片组件进行测试。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明设置有基座组件、驱动组件和电极探针，所述基座包括操作平面，所述操作平面上凸设有凸台，凸台设置有安装平面，驱动组件放置于所述操作平面上并能够带动电极探针在所述操作平面上相对于所述凸台移动，从而能够使所述半导体芯片组件夹设在所述凸台的所述安装平面与所述电极探针之间，并使所述电极探针接触所述半导体激光芯片组件的第二表面上的电极，以藉由所述电极探针供电至所述半导体激光芯片组件，从而对所述半导体激光芯片组件进行测试。本发明操作方便，提高了给半导体激光芯片组件供电的效率。

附图说明

图1是半导体激光芯片组件的三维结构示意图；

图2是本申请测试装置实施例在使用状态的三维结构示意图；

图3是本申请测试装置实施例的三维结构示意图的爆炸图；

图4是本申请测试装置实施例的主视图；

图5是图4中局部视图B的放大图；

图6是图4中的A-A剖视图；

图7是图6中的局部视图C的放大图；

图8是本申请测试装置实施例中电极探针和接线柱的三维结构示意图。

图中：

1000.半导体激光芯片组件；

10.热沉，20.第一表面，30.第二表面，40.侧面，50.半导体激光芯片，

60.电极，70.电极，80.金线；

2000.测试装置；

100.基座组件；

1.基板，101.操作平面，2.凸台，3.支撑块，301.支撑平面，302.第二凹槽，4.半导体制冷片，5.水槽件；

200.驱动组件；

6.驱动块，601.第一凹槽，602.安装孔，603.腰形孔，604.侧壁，605.端面，7.弹性元件，8.接线柱，9.限位件，10.固定块，11.推杆，12.挡块；

300.电极探针；

31.缺口，32.接触平面。

具体实施方式

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例，例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

如图1、图2和图3所示，本申请实施例提供了一种测试装置2000，用于装夹半导体激光芯片组件1000，并向半导体激光芯片组件1000供电。

半导体激光芯片组件1000包括大体上呈平板状的热沉10，热沉10包括相对的第一表面20和第二表面30，以及连接于第一表面20和第二表面30之间的四个侧面40，在第二表面30封装有半导体激光芯片50、电极60和电极70，半导体激光芯片50的下表面通过金属焊料接入电极60，半导体激光芯片50上表面通过金线80接入电极70，电极60和电极70分别为正极和负极。电极60和电极70得电后，半导体激光芯片50发光并且光束垂直于第二表面30向外射出。

测试装置2000包括基座组件100、驱动组件200和电极探针300。其中，基座组件100包括操作平面101和凸设于操作平面101上的凸台2，凸台2上设置有垂直于操作平面101的安装平面201，以供待测试的半导体激光芯片组件1000的第一表面20贴附在安装平面201上。驱动组件200放置在基座组件100的操作平面101上，电极探针300设置于驱动组件200上。驱动组件200能够带动电极探针300在操作平面101上相对于凸台2移动，从而能够使半导体芯片组件1000夹设在凸台2的安装平面201与电极探针300之间，并使电极探针300接触半导体激光芯片组件1000的第二表面30上的电极(60、70)，以藉由电极探针300供电至半导体激光芯片组件1000，从而对半导体激光芯片组件1000进行测试。因为半导体激光芯片组件1000具有两个电极，对应地，电极探针300也设置有两个，分别与电极(60、70)一一对应。

具体地，基座组件100包括基板1，操作平面101和凸台2均设置于基板1上。基座组件100还包括支撑平面301，支撑平面301垂直于安装平面201。测试时，支撑平面301支撑半导体激光芯片组件1000，半导体激光芯片组件1000的侧面40与支撑平面301相贴合。支撑平面301可以设置于基板1、凸台2或其它的部件上。考虑到基板1和凸台2需具备散热功能(具体见下文)，其材质通常导电，容易对半导体激光芯片组件1000的侧面40上的电路产生影响。因此，本实施例中，支撑平面301设置于支撑块3上，支撑块3采用绝缘材质制成，固定于基板1上并位于凸台2的下方。

请一并参考图7，另外，支撑平面301上还开设有第二凹槽302，以使得半导体激光芯片组件1000与支撑平面301相贴合的其中一部分(侧面40的其中一部分)通过第二凹槽302外露。从而方便取放半导体激光芯片组件1000。例如，使用镊子夹取半导体激光芯片组件1000时，镊子的其中一端的尖部可以插入第二凹槽302中，进行夹取动作。

基座组件100在测试装置2000中还用于对半导体激光芯片组件1000散热。半导体激光芯片组件1000在测试过程中产生大量的热量，凸台2的安装平面201与半导体激光芯片组件1000的第一表面20贴合，从而将热量转移到凸台2上，凸台2再进一步将热量转移到基板1上。基板1和凸台2使用导热性能较好的材质制成，例如铝合金。可以将基板1设置为平板状，因为平板状的结构具有较大的散热面积，可以提高基板1的散热效率。为增强凸台2和基板1之间的热传递效率，可以将凸台2与基板1设置为整体结构。

另外，基板1属于被动散热，为了进一步提高散热效率，基座组件100还包括半导体制冷片4和水槽件5，半导体制冷片4夹设于基板1和水槽件5之间。半导体制冷片4的冷端与基板1相贴合，热端与水槽件5相贴合，半导体制冷片4将基板1上的热量转移至水槽件5上。水槽件5内部设置有循环水流，循环水流将水槽件5上的热量带走。半导体制冷片4为现有技术，此处不再赘述。半导体制冷片4和水槽件5通过主动散热的方式将基板1上的热量转移，提高了基座组件100的散热效率。需要说明的是，在基板1的散热效率满足使用要求时，可以省去半导体制冷片4和水槽件5。

如图3、图4和图5所示，驱动组件200包括驱动块6和弹性元件7。驱动块6为绝缘材料制成，以便于安装电极探针300。驱动块6放置在基座组件100的操作平面101上，其第一端藉由弹性元件7而连接基座组件100，而相对的第二端上开设有匹配凸台2的第一凹槽601，在从第二端至第一端的延伸方向上(图4的竖向)，第一凹槽601在延伸方向上的深度大于凸台2在延伸方向上的延伸长度，以使驱动块6容纳凸台2且可相对于凸台2而移动。

具体地，第一凹槽601包括两个相对的侧壁604，两个侧壁604分别与凸台2相贴合并滑动配合。另外，两个侧壁604还起到对半导体激光芯片组件1000限位的作用。

进一步地，侧壁604垂直于凸台2的安装平面201，以使得驱动块6在垂直于安装平面201的方向相对凸台2移动，从而带动电极探针300在沿垂直于半导体激光芯片组件1000的第二表面30的方向对半导体激光芯片组件1000施加压力，最终使得半导体激光芯片组件1000可以更稳定地贴合于凸台2的安装平面201上。

驱动组件200还包括固定块10，固定块10固定于操作平面101上。弹性元件7连接于固定块10与驱动块6之间，弹性元件7始终处于被拉伸状态，以向驱动块6提供一弹力使得驱动块6始终保持相对凸台2移动的趋势。弹性元件500为弹性材质制成或自身结构具有弹性，弹性元件500可以为弹簧。

如图3和图6所示，驱动组件200还包括大体上呈长条状的推杆11，推杆11设置于固定块10上，并可在推杆11的轴向移动。推杆11的其中一端用于抵触于驱动块6上。在安装半导体激光芯片组件1000时，推动推杆11以推动驱动块6，使得驱动块6带动电极探针300相对凸台2移动，使得电极探针300与安装平面201之间形成间隙；半导体激光芯片组件1000放置于间隙后，推杆11与驱动块6相分离，驱动块6在弹性元件7的弹力作用下带动电极探针300相对凸台2移动，直至电极探针300压设于半导体激光芯片组件1000上。另外，为便于固定驱动块6的位置，可以将推杆11与固定块10螺纹连接。

驱动组件200还包括挡块12。挡块12固定于驱动块6上并用于与推杆11相抵触。挡块12可以由不锈钢材质制成。驱动块6由绝缘材质制成，强度较低，设置挡块12可以防止推杆11损坏驱动块6。

驱动组件200还包括限位件9，驱动块6上开设有贯通的腰形孔603，限位件9贯穿腰形孔603并固定于基板1上。在驱动块6与凸台2的相对运动方向，限位件9与腰形孔603的侧壁之间设有间隙。限位件9用于在垂直于操作平面101的方向限制驱动块6的位置，以防止驱动块6和基板1相分离，限位件9可以是螺栓。

如图3、图4和图5所示，驱动块6上开设有安装孔602，安装孔602位于驱动块6的第二端(图5中的下端)，电极探针300的一部分与安装孔602相匹配并插设于安装孔602中。由于安装孔602的规格较小，采用圆柱形的形状最便于加工，因此，安装孔602的形状为圆柱形。另外，由于电极探针300设置有两个，为保证半导体激光芯片组件1000受力均匀，两个电极探针300在驱动块6上的安装位置应该保持一致，也即，两个安装孔602同轴设置。可以一次加工成型两个安装孔602以保证两个安装孔602同轴。

进一步地，安装孔602位于驱动块6的第二端的端面605上(在端面605上呈凹槽状)。由于半导体激光芯片50发出的光垂直于第二表面30向外射出，收光装置(图未示)正对第二表面30收光，这样，电极探针300和驱动块6的第二端均位于第二表面30和收光装置之间，电极探针300和驱动块6的第二端会影响收光装置和第二表面30的间距。而收光装置和第二表面30的间距越小越有利于测试，因此，将安装孔602设置于驱动块6的第二端的端面605上，也即电极探针300的一部分设置在驱动块6的第二端的端面605上，使得驱动块6的第二端不会影响收光装置和第二表面30的间距。

如图3和图8所示，驱动组件200进一步包括接线柱8，接线柱8设置于驱动块6上。接线柱8用于固定电极探针300，具体见下文。另外，接线柱8还用于供电。接线柱8一部分设置于驱动块6内并与电极探针300电连接，另一部分露出于驱动块6，用于电连接外部电源，从而藉由接线柱8供电至电极探针300。

如图5和图7所示，电极探针300一部分插设于安装孔602中，而另一部分设置在第一凹槽601中，以将贴附在凸台2的安装平面201上的半导体激光芯片组件1000夹设在安装平面201与电极探针300之间，并使电极探针300能够接触半导体激光芯片组件1000的电极(60、70)。电极探针300为导电材质制成，藉由电极探针300供电至半导体激光芯片组件1000。

如图3和图8所示，电极探针300的侧壁上开设有与接线柱8的侧壁相匹配的缺口31，并通过缺口31卡设于接线柱8上。由于安装孔602为圆柱形，电极探针300就有可能转动，而电极探针300与半导体激光芯片组件1000面接触(详见下文)，这样要求必须保证电极探针300位置固定。因此，通过接线柱8限制电极探针300转动。

另外，电极探针300通过缺口31处的表面与接线柱8贴合，以与接线柱8电连接。

如图7和图8所示，电极探针300包括接触平面32，电极探针300通过接触平面32将贴附在凸台2的安装平面201上的半导体激光芯片组件1000夹设在安装平面201与电极探针300之间，并使电极探针300能够接触半导体激光芯片组件1000的电极(60、70)。可以更好地固定半导体激光芯片组件1000，同时，也便于传输更大的电流。

本实施例提供的测试装置2000操作方便，各部件之间配合精密，使得半导体激光芯片组件1000定位精准，装置通用性好，可快速安装或摘取半导体激光芯片组件1000，提高了测试效率。

针对半导体激光芯片组件1000发光特点，即光束垂直于第二表面30发射，电极探针300的一部分设置在驱动块6的第二端的端面605上，收光装置可近距离接触半导体激光芯片组件1000，可以获得更高的收光效率。

以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims

1.一种半导体激光芯片组件的测试装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述驱动组件包括：

驱动块，放置在所述基座组件的所述操作平面上，其第一端藉由弹性元件而连接所述基座组件，而相对的第二端上开设有匹配所述凸台的第一凹槽，在从所述第二端至所述第一端的延伸方向上，所述第一凹槽在所述延伸方向上的深度大于所述凸台在所述延伸方向上的延伸长度，以使所述驱动块容纳所述凸台且可相对于所述凸台而移动；

其中，所述电极探针的一部分设置在所述驱动块的所述第二端，而另一部分设置在所述第一凹槽中，以将贴附在所述凸台的安装平面上的所述半导体激光芯片组件夹设在所述安装平面与所述电极探针之间，并使所述电极探针能够接触所述半导体激光芯片组件的所述电极。

3.根据权利要求2所述的测试装置，其特征在于，所述电极探针的一部分设置在所述驱动块的所述第二端的端面上。

4.根据权利要求2所述的测试装置，其特征在于，所述驱动块上开设有圆柱形的安装孔，所述电极探针的一部分与所述安装孔相匹配并插设于所述安装孔中。

5.根据权利要求4所述的测试装置，其特征在于，所述驱动组件进一步包括：

接线柱，设置于所述驱动块上；

其中，所述电极探针的侧壁上开设有与所述接线柱的侧壁相匹配的缺口，并通过所述缺口卡设于所述接线柱上。

6.根据权利要求5所述的测试装置，其特征在于，所述电极探针还通过所述缺口处的表面与所述接线柱贴合，以与所述接线柱电连接，所述接线柱还用于电连接外部电源，从而藉由所述接线柱供电至所述电极探针。

7.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述电极探针包括接触平面，所述电极探针通过所述接触平面将贴附在所述凸台的安装平面上的所述半导体激光芯片组件夹设在所述安装平面与所述电极探针之间，并使所述电极探针能够接触所述半导体激光芯片组件的所述电极。

8.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述基座组件还包括：

支撑平面，所述支撑平面垂直于所述安装平面，以支撑待测试的所述半导体激光芯片组件。

9.根据权利要求8所述的测试装置，其特征在于，所述支撑平面上开设有第二凹槽，以使得所述半导体激光芯片组件与所述支撑平面相贴合的其中一部分通过所述第二凹槽外露。

10.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述基座还包括：

基板，所述操作平面设置于所述基板上，所述凸台与所述基板为一整体结构。