CN112993739B - 镭射芯片检测方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种镭射芯片检测方法，以及一种适用于所述方法的镭射芯片检测设备，所述方法是先产生一第一控制信号而开启一朝向一镭射芯片的出光口撷取影像的影像撷取装置的快门，再产生一脉冲信号而点亮镭射芯片，再产生一第二控制信号而关闭影像撷取装置的快门并得到一检测影像，再通过检测影像判断镭射芯片的出光口的发光情况；由此，本发明能准确地检测出镭射芯片的出光口是否有不发光或闪烁等问题。

Description

镭射芯片检测方法及设备

技术领域

本发明与发光元件(例如镭射芯片(laser chip))的检测技术有关，特别是指一种用于检测镭射芯片的出光口是否会发光或闪烁(flash)的镭射芯片检测方法及设备。

背景技术

习知镭射芯片的测试，是在晶圆制成而具有大量相连的芯片后，通过一点测机的一探针卡的探针或其他探针装置(例如边缘传感器(edge sensor))的探针点触芯片而使芯片发光，并同时接收芯片发出的光线进而检测出其光学特性。镭射芯片的发光，特别是指垂直式共振腔面射型镭射阵列(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser Array；简称VCSEL)芯片的发光，由分布于其一表面的多个不规则排列的出光口同时发光。

然而，当一VCSEL芯片通电而发光时，其某一或某些出光口可能不会发光，或者即使有发光却会发生闪烁现象，即出光口并非都是恒亮状态，而是有时会发光有时却不发光。当一VCSEL芯片中有不发光或闪烁等问题的出光口超过一定数量或比例时，需判定此芯片为不良品，因此，如何准确地检测镭射芯片的出光口是否有不发光或闪烁等问题，是VCSEL芯片的重要检测项目。

发明内容

针对上述问题，本发明的主要目的在于提供一种镭射芯片检测方法及设备，其能准确地检测出镭射芯片的出光口是否有不发光或闪烁等问题。

为达到上述目的，本发明所提供的一种镭射芯片检测方法，其步骤包含有：a)产生一第一控制信号而开启一影像撷取装置的快门，所述影像撷取装置朝向一镭射芯片的至少一出光口撷取影像；b)产生一脉冲信号而点亮所述镭射芯片；c)产生一第二控制信号而关闭所述影像撷取装置的快门并得到一检测影像；d)通过所述检测影像判断所述镭射芯片的出光口的发光情况。

上述的镭射芯片检测方法，重复步骤a)、b)及c)多次而得到多个所述检测影像，并在步骤d)通过各所述检测影像判断所述镭射芯片的出光口的发光情况。

所述步骤d)包含比对各所述检测影像而判断所述镭射芯片的出光口是否发生闪烁现象。

所述多次为十次以上。

所述镭射芯片每次受所述脉冲信号点亮发光一发光时间，每二所述发光时间之间间隔一冷却时间，所述冷却时间为所述发光时间的一百倍以上。

所述步骤d)包含通过所述检测影像测得所述镭射芯片的出光口的光强度。

所述步骤d)还包含判断所述镭射芯片的出光口的光强度是否在一标准光强度范围内或是判断所述镭射芯片的出光口的光强度与一标准光强度的误差是否大于一预定区间。

所述镭射芯片包含有多个所述出光口，当所述镭射芯片不在所述标准光强度范围内或与所述标准光强度的误差大于所述预定区间的出光口的数量超过一参考值，则判定所述镭射芯片不符合规格。

为达到上述目的，本发明所提供的一种镭射芯片检测设备，其特征在于包含有：一影像撷取装置，用于朝向一镭射芯片的至少一出光口撷取影像；一探针模块，用于与所述镭射芯片电性连接；一控制模块，与所述影像撷取装置及所述探针模块电性连接，所述控制模块周期性地传送一第一控制信号至所述影像撷取装置而开启其快门以及传送一第二控制信号至所述影像撷取装置而关闭其快门，并周期性地传送一脉冲信号至所述探针模块进而点亮所述镭射芯片，且传送所述脉冲信号的时间点是在传送所述第一控制信号的时间点与传送所述第二控制信号的时间点之间。

其还包含有：一光学调整模块，与所述影像撷取装置耦接；一物镜，与所述光学调整模块耦接；其中，所述影像撷取装置通过所述光学调整模块及所述物镜朝向所述镭射芯片的出光口撷取影像。

一与所述影像撷取装置电性连接的储存装置，用于储存所述影像撷取装置所撷取的影像。

采用上述技术方案，本发明可确保影像撷取装置撷取到镭射芯片被点亮时的影像，以准确地判断出镭射芯片的出光口的发光情况。例如，当检测影像显示某一出光口未发光或其光强度不在一预定的标准光强度范围内或与一预定的标准光强度的误差大于一预定区间时，可将出光口记录为有问题的出光口。本发明也可通过重复步骤a)、b)及c)多次而得到多个检测影像，并对各检测影像进行比对，当某一出光口在部分检测影像中呈现正常的发光情况但在其他检测影像中却被判断为有问题的出光口时，则可判断出光口有闪烁的问题。

附图说明

图1是本发明一较佳实施例所提供的镭射芯片检测设备及一镭射芯片的示意图；

图2是本发明所述较佳实施例所提供的镭射芯片检测方法的流程图；

图3是所述镭射芯片的示意图；

图4是本发明所述较佳实施例中使用的信号的波形示意图；

图5是本发明所述较佳实施例所提供的镭射芯片检测方法中一检测影像的示意图；

图6是图5的A部分的放大图。

具体实施方式

现举以下实施例并结合附图对本发明所提供的镭射芯片检测方法及设备的详细构造、特点、组装或使用方式进行详细说明。

请先参阅图1所示，本发明一较佳实施例所提供的镭射芯片检测设备10及镭射芯片检测方法(如图2所示)用于对一镭射芯片20进行发光检测，特别适用于检测诸如VCSEL芯片此类的镭射芯片，实际上，VCSEL芯片是在晶圆片上尚未切割的状态下进行检测，为了简化图式并便于说明，图1中仅示意性地绘制出一镭射芯片20，以表示一VCSEL芯片，如图3所示，镭射芯片20(VCSEL芯片)具有多个出光口22。

如图1所示，镭射芯片检测设备10包含有一影像撷取装置11、一与影像撷取装置11耦接的光学调整模块12、一与光学调整模块12耦接的物镜13、一探针模块14、一与影像撷取装置11及探针模块14电性连接的控制模块15，以及一与影像撷取装置11电性连接的储存装置16。

影像撷取装置11可为感光元件采用电荷耦合元件(charge-coupled device；简称CCD)或互补式金属氧化物半导体(complementary metal-oxide-semiconductor；简称CMOS)的相机或摄影机，影像撷取装置11通过光学调整模块12及物镜13朝向镭射芯片20的出光口22撷取影像。

在本实施例中，光学调整模块12包含有一用于导引光线的光学通道122(opticaltunnel；简称OT)，以及一用于过滤光线的滤光单元124，光学通道122的二端分别与影像撷取装置11及滤光单元124耦接，并且滤光单元124与物镜13耦接。滤光单元124可设有多个滤光效果不同的滤光元件(图中未示)，以及一通过接收控制信号而将适当的滤光元件转动至检测光路上的转盘(图中未示)。此部分与本发明的技术特征较无关联，容申请人在此不详加叙述。

探针模块14包含有多个探针，在本实施例中，探针模块14以一正电极探针141及一负电极探针142分别点触镭射芯片20的正、负极导电接点(图中未示)而与镭射芯片20电性连接。或者，本发明也适用于正面具有一导电接点且背面为平面电极的镭射芯片，则探针模块以一探针点触镭射芯片正面的导电接点。控制模块15可为一电源量测单元(sourcemeasurement unit；简称SMU)，用于精确地输出镭射芯片20发光所需的电源，并通过探针模块14传送至镭射芯片20，进而驱动镭射芯片20发光。

请参阅各图式，本发明的镭射芯片检测方法包含有下列步骤：

a)产生一第一控制信号31(如图4所示)而开启影像撷取装置11的快门，如图2所示的步骤S1。

b)产生一脉冲信号32(如图4所示)而点亮镭射芯片20，如图2所示的步骤S2。

c)产生一第二控制信号33(如图4所示)而关闭影像撷取装置11的快门并得到一检测影像34，如图2所示的步骤S3。

d)通过检测影像34判断镭射芯片20的出光口22的发光情况，如图2所示的步骤S4、S5。

在本实施例中，控制模块15周期性地产生出构成图4上半部的方波的第一、二控制信号31、33并传送至影像撷取装置11，影像撷取装置11接收到控制模块15在一第一时间点T1传送的第一控制信号31即开启其快门，使得感光元件开始感光，影像撷取装置11接收到控制模块15在一第二时间点T2传送的第二控制信号33则关闭其快门，使得感光元件不再感光，影像撷取装置11将其感光元件所感测到的光信号进行处理而形成相对应感光状态的检测影像34(如图5所示)，并将检测影像34传输至储存装置16进行储存。

此外，控制模块15也周期性地产生出构成图4下半部的方波的脉冲信号32并传送至探针模块14，且传送脉冲信号32的第三时间点T3(每一脉冲信号32时间非常短暂因此仅以一时间点表示)是在传送第一控制信号31的第一时间点T1与传送第二控制信号33的第二时间点T2之间，镭射芯片20接收到脉冲信号32即通电而于各出光口22发出光线。换言之，镭射芯片20发光的时间点是在影像撷取装置11的快门开启期间，如此可确保影像撷取装置11撷取到的检测影像34会呈现出镭射芯片20的出光口22的发光情况，以供后续步骤d)进行判断处理。

详而言之，镭射芯片20接收到脉冲信号32而通电时，其出光口22分别发出的光线通过物镜13、滤光单元124的滤光元件及光学通道122而被影像撷取装置11接收，影像撷取装置11将肉眼无法区分的各出光口22的光线呈现在检测影像34上，如图5所示，检测影像34会呈现出分别对应各出光口22的多个光点342。本发明中所述的光点，实际上大多呈不规则形状，然而，为了简化图式并便于说明，本发明的图式中光点均绘制成圆形。

步骤d)判断发光情况的方式，可先通过检测影像34测得镭射芯片20的出光口22的光强度，再判断其发光情况。详而言之，可利用图像处理软件对检测影像34的每一个像素(pixel)进行后处理，而测得检测影像34的每一个像素的相对光强度，然后对各光点342所占的像素的相对光强度计算出其平均值，而得到各光点342的相对光强度，其可代表各出光口22的光强度。举例而言，图6中的光点342A占了检测影像34中的九个像素344，计算九个像素344的相对光强度的平均值，即可求得光点342A的相对光强度，而光点342A的相对光强度即可代表光点342A所对应的出光口22A(如图3所示)的发光强度。为了简化图式，本发明的图式中仅以假想线示意性地绘制出检测影像34的其中九个像素344，以便说明。

值得一提的是，本发明中所述的相对光强度由图像处理软件计算出的可代表发光强度的数值，利用一标准光源的影像所测得的相对光强度对照标准光源实际的发光强度物理量(单位例如为瓦特(W))，即可通过此对照数据将测得的光点342的相对光强度换算成其对应的出光口22的实际光强度(单位例如为瓦特/球面度/平方公分(W/Sr/cm²))。

更进一步而言，在步骤d)中可由前述过程测得的光强度判断各出光口22的光强度是否在一预定的标准光强度范围内，或是判断各出光口22的光强度与一预定的标准光强度的误差是否大于一预定区间，若某一出光口22的光强度在连续测试下，光强度不在设定的标准光强度范围内或是与标准光强度的亮度误差大于预定区间，则可记录为有问题的出光口22。当镭射芯片20的所有出光口22中不在标准光强度范围内或与标准光强度的误差大于预定区间的出光口22的数量超过一参考值，即有问题的出光口22数量超过参考值，则可判定镭射芯片20不符合规格，或将镭射芯片20归类为某一可供使用的等级。

本发明的镭射芯片检测方法还可重复前述的步骤a)、b)及c)多次，而得到多个检测影像34，由控制模块15周期性地传送出第一、二控制信号31、33及脉冲信号32即可达成，并且，以前述的方式判断各检测影像34中镭射芯片20的各出光口22的发光情况，如此不但可提升检测的准确性，更可通过将各检测影像34互相比对而判断各出光口22是否发生闪烁现象，即，当某一出光口22在部分检测影像34中呈现正常的发光情况但在其他检测影像34中却有光强度不足或未发光等问题，则可判断出光口22有闪烁现象。为了准确地检测出光口22是否有未发光、光强度不足或闪烁等问题，前述重复步骤a)、b)及c)以十次以上为较佳的次数，以得到十张以上的检测影像34进行比对。此外，如图4所示，镭射芯片20每次受脉冲信号32点亮发光一发光时间T4，每二发光时间T4间隔一冷却时间T5，冷却时间T5的较佳设定为发光时间T4的一百倍以上(图4仅示意性绘制，而未按照此比例)，使得因发光而升温的镭射芯片20先有足够的时间降温后再进行下一次发光，避免热的影响，以提升检测的准确性。

综上所述，本发明通过提供第一、二控制信号31、33以控制影像撷取装置11的快门开启及关闭，并在提供第一、二控制信号31、33的时间点之间更提供脉冲信号32以点亮受测的镭射芯片20，如此可确保影像撷取装置11撷取到受测的镭射芯片20被点亮时的影像，以准确地判断出镭射芯片20的出光口22的发光情况，进而检测出有不发光、闪烁等问题的出光口22，并判定镭射芯片20是否符合规格，或将镭射芯片20归类为某一可供使用的等级。

最后，必须再次说明，本发明在前述实施例中所揭示的构成元件，仅为举例说明，本领域中具有通常知识者应能了解，这些详细说明以及实施本发明所列举的特定实施例，仅用于说明本发明，并非用来限制本发明的专利保护范围。其他等效元件的替代或变化，也应被本案的专利保护范围所涵盖。

Claims (9)

1.一种镭射芯片检测方法，其特征在于包括以下步骤：

a)产生一第一控制信号而开启一影像撷取装置的快门，所述影像撷取装置朝向一镭射芯片的至少一出光口撷取影像；

b)产生一脉冲信号而点亮所述镭射芯片；

c)产生一第二控制信号而关闭所述影像撷取装置的快门并得到一检测影像；

d)通过所述检测影像判断所述镭射芯片的出光口的发光情况；

重复步骤a)、b)及c)多次而得到多个所述检测影像，并在步骤d)通过各所述检测影像判断所述镭射芯片的出光口的发光情况；

所述步骤d)包含比对各所述检测影像而判断所述镭射芯片的出光口是否发生闪烁现象。

2.如权利要求1所述的镭射芯片检测方法，其特征在于：所述多次为十次以上。

3.如权利要求1所述的镭射芯片检测方法，其特征在于：所述镭射芯片每次受所述脉冲信号点亮发光一发光时间，每二所述发光时间之间间隔一冷却时间，所述冷却时间为所述发光时间的一百倍以上。

4.如权利要求1至3中任一项所述的镭射芯片检测方法，其特征在于：所述步骤d)包含通过所述检测影像测得所述镭射芯片的出光口的光强度。

5.如权利要求4所述的镭射芯片检测方法，其特征在于：所述步骤d)还包含判断所述镭射芯片的出光口的光强度是否在一标准光强度范围内或是判断所述镭射芯片的出光口的光强度与一标准光强度的误差是否大于一预定区间。

6.如权利要求5所述的镭射芯片检测方法，其特征在于：所述镭射芯片包含有多个所述出光口，当所述镭射芯片不在所述标准光强度范围内或与所述标准光强度的误差大于所述预定区间的出光口的数量超过一参考值，则判定所述镭射芯片不符合规格。

7.一种实施如权利要求1所述的镭射芯片检测方法的镭射芯片检测设备，其特征在于包含有：

所述影像撷取装置，用于朝向所述镭射芯片的所述至少一出光口撷取影像；

一探针模块，用于与所述镭射芯片电性连接；

一控制模块，与所述影像撷取装置及所述探针模块电性连接，所述控制模块周期性地传送所述第一控制信号至所述影像撷取装置而开启其快门以及传送所述第二控制信号至所述影像撷取装置而关闭其快门，并周期性地传送所述脉冲信号至所述探针模块进而点亮所述镭射芯片，且传送所述脉冲信号的时间点是在传送所述第一控制信号的时间点与传送所述第二控制信号的时间点之间。

8.如权利要求7所述的镭射芯片检测设备，其特征在于还包含有：

一光学调整模块，与所述影像撷取装置耦接；

一物镜，与所述光学调整模块耦接；

其中，所述影像撷取装置通过所述光学调整模块及所述物镜朝向所述镭射芯片的出光口撷取影像。

9.如权利要求7所述的镭射芯片检测设备，其特征在于还包含有：一与所述影像撷取装置电性连接的储存装置，用于储存所述影像撷取装置所撷取的影像。