CN114636915B - 边发射激光器芯片级老化测试系统以及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及芯片老化技术领域，提供了一种边发射激光器芯片级老化测试系统，包括用于安置芯片的老化板以及供老化板安装的老化夹具，老化板有多个，各老化板叠层安装在老化夹具上；系统还包括用于驱使任一老化板靠近或远离其下方的老化板以完成定位的驱动机构。还提供一种边发射激光器芯片级老化测试方法。本发明可以直接在非封装状态下的边发射激光器芯片上进行加电进行老化测试，避免封装成本的增加；不依靠MPD，可以直接检测在激光器芯片老化过程中箱体内不同时间下的激光器芯片的前、后实时的出光功率，排除MPD芯片是否不良的因素的干扰，从而能够得到真实、有效的激光器芯片的可靠数据，为分析不良品可靠性问题提供了极大的真实性和便利性。

Description

边发射激光器芯片级老化测试系统以及方法

技术领域

本发明涉及芯片老化技术领域，具体为一种边发射激光器芯片级老化测试系统以及方法。

背景技术

随着云计算、移动互联网、物联网、三网融合等新型应用对于带宽需求的推动，光通信市场进入高速发展期。而其中边发射半导体激光器芯片作为光通信发射极器件的核心之一，具有重要的战略地位。目前所有边发射半导体激光器晶圆制作后，都需要进行解理、镀膜、解个等后端工艺得到单颗芯片，而其中的每一颗激光器芯片都需要进行光电性能的检测及可靠性验证的筛选，才能最终合格出厂并被使用在不同场景的通信系统中。常规的可靠性验证方式一般为将光电性能合格的激光器芯片封装为TO-can，再将TO-can人工插入到老化板上，再将老化板送入老化箱进行长时间加电和高温测试。待测试完成之后，人工根据老化结果把不良品剔除，正常品入库。从生产效率和成本上来看，该方式存在一定的不足。具体地：

目前传统的方式是，每一颗光电性能测试合格的激光器芯片(包括潜在的可靠性不良品)必须封装成为TO-can才能进行接下来的老化筛选。这样就会增加潜在可靠性不良品的封装成本(包括底座，透镜，金线，背光监测芯片，时间及人工成本等)，对于不同产品，其综合封装成本比激光器芯片本身价值还高出几倍。一旦该芯片在老化过程中失效，该TO-can需整体报废。

TO-can因其管脚个数多，排列紧凑，顶部透镜需避免接触等原因，暂无法使用有效设备把每一颗TO-can通过自动化装置插入到老化板对应的孔位上，只能人工进行操作，其不便利性和不确定性因素会影响整体的生产效率。

而且，目前市场上的设备或装置无法检测在老化过程中TO-can的实时前、后出光功率，只能通过其内部的MPD(背光监测芯片)来进行监测并推断激光器芯片的功率变化，以此来推断该样品的可靠性指标。假如MPD本身有问题，这样既无法分析确定该TO-can真正的失效原因，也会因为MPD的问题，损失一颗本身没有问题的激光器芯片，进而使得整个TO-can样品报废。

发明内容

本发明的目的在于提供一种边发射激光器芯片级老化测试系统以及方法，至少可以解决现有技术中的部分缺陷。

为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：一种边发射激光器芯片级老化测试系统，包括用于安置芯片的老化板以及供所述老化板安装的老化夹具，所述老化板有多个，各所述老化板叠层安装在所述老化夹具上；所述系统还包括用于驱使任一所述老化板靠近或远离其下方的老化板以完成定位的驱动机构。

进一步，所述老化板包括由上至下依次叠设的第一导电板、中间绝缘板以及第二导电板，所述第一导电板上开设有供所述芯片安置的孔隙，所述第二导电板上安装有探针，所述第一导电板和所述第二导电板均用于供电；所述驱动机构驱使所述老化板靠近其下方的老化板，被驱动的老化板上的探针顶在其下方的老化板上的芯片的电极上以电连接。

进一步，所述孔隙为可产生吸力的真空孔。

进一步，还包括用于将芯片放入所述老化板的上料机构。

进一步，所述上料机构包括可抓取芯片的吸嘴以及供所述吸嘴于其上移动的移动导轨，所述移动导轨供所述吸嘴安装的部位可伸至所述老化板的上方。

进一步，还包括用于监控芯片放在老化板上的情况的CCD镜头。

进一步，还包括用于测试芯片在老化过程中的箱体内不同时间下的前出光功率的前测试组件以及用于测试芯片在老化过程中的箱体内不同时间下的后出光功率的后测试组件，相邻的两所述老化板之间具有供所述前测试组件的收光探头活动以及供所述后测试组件的收光探头活动的间隙。

进一步，每个老化板上均设有多个芯片，相邻的两层老化板均平行设置，且每层老化板的各芯片均一一对应设置，老化板的任一芯片与其相邻的老化板的对应的芯片位于同一条竖直线上。

本发明实施例提供另一种技术方案：一种边发射激光器芯片级老化测试方法，包括如下步骤：

S1，将放好了芯片的多个老化板装入到老化夹具中，老化夹具具有多个由下至上布设的多个安装位，老化板装入到安装位中后，各所述老化板叠层设置，

S2，采用驱动机构驱使任一所述老化板靠近其下方的老化板，直至上下两层老化板完成定位，

S3，采用前测试组件对每一个芯片的前出光功率进行测试，采用后测试组件对每一个芯片的后出光功率进行测试。

进一步，在S1步骤前，先将老化板的插针插入到底板的孔隙中以完成定位，然后再采用吸嘴和移动导轨的配合取来芯片并放入到老化板的孔隙中，完成芯片的装配后将老化板从底板上取下并转移到老化夹具中。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、采用老化夹具和驱动机构的配合，可以直接在非封装状态下的激光器芯片上进行加电进行老化测试，避免封装成本的增加。

2、不依靠MPD，可以直接检测在激光器芯片老化过程中箱体内不同时间下的激光器芯片的前、后实时的出光功率，实现实时监测，排除MPD芯片是否不良的因素的干扰，从而能够得到真实、有效的激光器芯片的可靠数据。

3、自动化完成上下料，极大降低了人工干预的不确定性，提升了良率和生产效率。

4、实现了芯片级的老化方案的可行性，节省了因不良品导致的材料浪费的成本，为分析不良品可靠性问题带来了极大的真实性和便利性，把制造过程细分，能够排除干扰因素，更好的去监控工艺过程中出现的质量问题。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种芯片级老化测试系统的老化板的示意图；

图2为本发明实施例提供的一种芯片级老化测试系统的底板的示意图；

图3为本发明实施例提供的一种芯片级老化测试系统将芯片放入到老化板上的示意图；

图4为本发明实施例提供的一种芯片级老化测试系统将老化板装入到老化夹具中的示意图(未定位)；

图5为本发明实施例提供的一种芯片级老化测试系统将老化板装入到老化夹具中的示意图(完成定位且通电)；

图6为本发明实施例提供的一种芯片级老化测试系统的前测试组件和后测试组件的示意图；

图7为本发明实施例提供的一种芯片级老化测试系统的老化夹具装入到老化箱中的示意图；

附图标记中：1-芯片；2-真空孔；3-第一导电板；4-中间绝缘板；5-第二导电板；6-探针；7-CCD镜头；8-吸嘴；9-移动导轨；10-载台；11-蓝膜；12-老化板；13-底板；14-老化夹具；17-前出光检测光功率计；18-前出光检测光功率计连接用光纤；19-前出光收光探头；20-后出光检测光功率计；21-后出光检测光功率计连接用光纤；22-后出光收光探头；24-第一后出光收光探头移动马达；25-第一前出光收光探头移动马达；26-第二前出光收光探头移动马达；27-第二后出光收光探头移动马达；28-老化箱；29-前出光收光探头移动轨道；30-后出光收光探头移动轨道。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1至图7，本发明实施例提供一种边发射激光器芯片级老化测试系统，包括用于安置芯片1的老化板12以及供所述老化板12安装的老化夹具14，所述老化板12有多个，各所述老化板12叠层安装在所述老化夹具14上；所述系统还包括用于驱使任一所述老化板12靠近或远离其下方的老化板12以完成定位的驱动机构。在本实施例中，采用老化夹具14和驱动机构的配合，可以直接在非封装状态下的激光器芯片上进行加电进行老化测试，避免封装成本的增加。具体地，老化夹具14中有多个安装位，各安装位由下至上依次布设，老化板12装入到老化夹具14中后即可叠层放置，放好后如图4所示，然后采用驱动机构驱使老化板12移动，完成定位后如图5所示，这时即可对每一块老化板12均进行单独供电，对老化板12上的芯片1进行老化测试。优选的，驱动机构可以是在老化夹具14上设轨道，然后通过滑块在轨道上移动的方式来驱使老化板12上下。轨道是沿着老化夹具14的竖直方向设置。老化夹具14放在老化箱28中。

作为本发明实施例的优化方案，请参阅图1和图5，所述老化板12包括由上至下依次叠设的第一导电板3、中间绝缘板4以及第二导电板5，所述第一导电板3上开设有供所述芯片1安置的孔隙，所述第二导电板5上安装有探针6，所述第一导电板3和所述第二导电板5均用于供电；所述驱动机构驱使所述老化板12靠近其下方的老化板12，被驱动的老化板12上的探针6顶在其下方的老化板12上的芯片1的电极上以电连接。在本实施例中，细化上述的老化板12，其为三层结构，第一导电板3、第二导电板5以及探针6均可以导电，将孔隙开设在第一导电板3上，那么当芯片1放入到第一导电板3上的孔隙中后，给第一导电板3供电，即可给芯片1通电测试。而当探针6顶到芯片1的电极上后，由于探针6设在第二导电板5上，给第二导电板5供电，探针6可以将电流送至其接触的芯片1上，那么下方的老化板12上的芯片1也可以通电测试。因此，此处的探针6不仅具有定位功能，即可以通过探针6接触的传感器结果，来判断是否精准对位，探针6还具有加电功能，可以给其下方的老化板12上的芯片1加电。而且通过中间绝缘板4，设备可以给每块老化板12进行单独供电，各老化板12之间无点流串扰。优选的，所述孔隙为可产生吸力的真空孔2。采用真空孔2可以通过真空设备产生真空吸力将芯片1吸住，避免测试的过程中芯片1移位。

作为本发明实施例的优化方案，请参阅图3，本系统还包括用于将芯片1放入所述老化板12的上料机构。优选的，所述上料机构包括可抓取芯片1的吸嘴8以及供所述吸嘴8于其上移动的移动导轨9，所述移动导轨9供所述吸嘴8安装的部位可伸至所述老化板12的上方。在本实施例中，可以采用上料机构将芯片1放入到老化板12上。芯片1预先存放在带蓝膜11的载台10上，通过吸嘴8和移动导轨9的配合将蓝膜11上的芯片1取下然后放入到老化板12的真空孔2中。

作为本发明实施例的优化方案，请参阅图3，本系统还包括用于监控芯片1放在老化板12上的情况的CCD镜头7。在本实施例中，在将芯片1放在真空孔2的过程中，可以采用CCD镜头7来观察放芯片1的情况。

作为本发明实施例的优化方案，请参阅图6，本系统还包括用于测试芯片1在老化过程中的箱体内不同时间下的前出光功率的前测试组件以及用于测试芯片1在老化过程中的箱体内不同时间下的后出光功率的后测试组件，相邻的两所述老化板12之间具有供所述前测试组件的收光探头活动以及供所述后测试组件的收光探头活动的间隙。在本实施例中，在加电后，即可通过前测试组件来测试芯片1的前出光功率，通过后测试组件来测试芯片1的后出光功率。由于前测试组件和后测试组件的灵活性，不依靠MPD(背光监测芯片1)，使得其可以在老化过程中可以直接检测不同时间下的激光器芯片的前、后实时的出光功率，排除其他因素的干扰，从而能够得到真实、有效的激光器芯片的可靠数据。优选的，细化上述的前测试组件和后测试组件，它们均包括出光检测光功率计、出光检测光功率计连接用光纤、出光收光探头、移动马达以及移动轨道，为了区分前后光检测，可以将它们分别定义为前出光检测光功率计17、前出光检测光功率计连接用光纤18、前出光收光探头19、后出光检测光功率计20、后出光检测光功率计连接用光纤21、后出光收光探头22、第一后出光收光探头移动马达24、第一前出光收光探头移动马达25、第二前出光收光探头移动马达26、第二后出光收光探头移动马达27、前出光收光探头移动轨道29以及后出光收光探头移动轨道30。具体地，通过出光收光探头移动轨道的布设，使得出光收光探头可以移动各个芯片1处进行检测。出光收光探头探测到的信号可以通过出光检测光功率计连接用光纤传输至出光检测光功率计，以此来进行测试。

作为本发明实施例的优化方案，请参阅图4和图5，每个老化板12上均设有多个芯片1，相邻的两层老化板12均平行设置，且每层老化板12的各芯片1均一一对应设置，老化板12的任一芯片1与其相邻的老化板12的对应的芯片1位于同一条竖直线上。在本实施例中，如此设定可以保证老化板12的只需要进行上下移动就可以完成精准定位。而且这样布设可以同时测量很多个芯片1。

本发明实施例提供一种边发射激光器芯片级老化测试方法，与上述的系统方案一致。其具体包括如下步骤：S1，将放好了芯片1的多个老化板12装入到老化夹具14中，老化夹具14具有多个由下至上布设的多个安装位，老化板12装入到安装位中后，各所述老化板12叠层设置，S2，采用驱动机构驱使任一所述老化板12靠近其下方的老化板12，直至上下两层老化板12完成定位，S3，采用前测试组件对每一个芯片1的前出光功率进行测试，采用后测试组件对每一个芯片1的后出光功率进行测试。在本实施例中，采用老化夹具14和驱动机构的配合，可以直接在非封装状态下的激光器芯片上进行加电进行老化测试，避免封装成本的增加。具体地，老化夹具14中有多个安装位，各安装位由下至上依次布设，老化板12装入到老化夹具14中后即可叠层放置，放好后如图4所示，然后采用驱动机构驱使老化板12移动，完成定位后如图5所示，这时即可对每一块老化板12均进行单独供电，对老化板12上的芯片1进行老化测试。

作为本发明实施例的优化方案，请参阅图2，在S1步骤前，先将老化板12的插针插入到底板13的孔隙中以完成定位，然后再采用吸嘴8和移动导轨9的配合取来芯片1并放入到老化板12的孔隙中，完成芯片1的装配后将老化板12从底板13上取下并转移到老化夹具14中。在本实施例中，在将芯片1从载台10上转移到老化板12上时，可以采用底板13来配合完成，将老化板12的探针6插入到底板13中，如此老化板12即可稳定地在台面上，方便操作将芯片1从载台10转移到老化板12上。如图2所示，该底板13为两层结构，第一层是第一导电板3，第二层是中间绝缘板4。在放好芯片1后，将放置好芯片1的老化板12从底板13上取下，老化板12两端对齐老化板12夹具的轨道放置。将所有的老化板12都放入到老化板12夹具中后，此时每块老化板12的底部的每一根探针6的位置刚好和下一块老化板12上芯片1的电极位置成一条直线对齐(设计时保证探针6和芯片1是一一对应的)，然后老化板12夹具两侧轨道通过精准向下移动使上层老化板12的探针6与下层老化板12的芯片1的电极接触，确保接触良好并同时监测探针6的针压状态。等到所有老化板12都移动到位后，老化板12夹具两侧轨道通过探针6接触的传感器结果，进行每一块老化板12上下位置的微调。待所有位置及芯片1与探针6接触没有问题后，设备通过每一块老化板12进行单独供电，各老化板12之前无电流串扰。此时设备达到设置的老化温度，两边的收光探头会矩阵式步进移动测试每一颗芯片1的实时前、后出光功率。老化结束后，系统会自动根据测试结果判断每一个老化板12上的每一颗芯片1的好坏，进行分档标记。老化板12夹具会分离开每一块老化板12并达到安全间隙距离，方便人工取下每一块老化板12，让吸嘴8取下老化板12上的芯片1，并放置在选定的不同分档区域蓝膜11上。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种边发射激光器芯片级老化测试系统，其特征在于：对非封装状态下的芯片上进行加电进行老化测试；包括用于安置芯片的老化板以及供所述老化板安装的老化夹具，所述老化板有多个，各所述老化板叠层安装在所述老化夹具上；所述系统还包括用于驱使任一所述老化板靠近或远离其下方的老化板以完成定位的驱动机构；

还包括用于测试芯片在老化过程中的箱体内不同时间下的前出光功率的前测试组件以及用于测试芯片在老化过程中的箱体内不同时间下的后出光功率的后测试组件，相邻的两所述老化板之间具有供所述前测试组件的收光探头活动以及供所述后测试组件的收光探头活动的间隙；

所述老化板包括由上至下依次叠设的第一导电板、中间绝缘板以及第二导电板，所述第一导电板上开设有供所述芯片安置的孔隙，所述第二导电板上安装有探针，所述第一导电板和所述第二导电板均用于供电；所述驱动机构驱使所述老化板靠近其下方的老化板，被驱动的老化板上的探针顶在其下方的老化板上的芯片的电极上以电连接；

所述系统还包括前出光检测光功率计、前出光检测光功率计连接用光纤、前出光收光探头、后出光检测光功率计、后出光检测光功率计连接用光纤、后出光收光探头、第一后出光收光探头移动马达、第一前出光收光探头移动马达、第二前出光收光探头移动马达、第二后出光收光探头移动马达、前出光收光探头移动轨道以及后出光收光探头移动轨道；通过出光收光探头移动轨道的布设，使得出光收光探头可以移动到各个芯片处进行检测；前出光收光探头、后出光收光探头分别设置于老化夹具两侧；老化过程中可以直接检测不同时间下的激光器芯片的前、后实时的出光功率。

2.如权利要求1所述的边发射激光器芯片级老化测试系统，其特征在于：所述孔隙为可产生吸力的真空孔。

3.如权利要求1所述的边发射激光器芯片级老化测试系统，其特征在于：还包括用于将芯片放入所述老化板的上料机构。

4.如权利要求3所述的边发射激光器芯片级老化测试系统，其特征在于：所述上料机构包括可抓取芯片的吸嘴以及供所述吸嘴于其上移动的移动导轨，所述移动导轨供所述吸嘴安装的部位可伸至所述老化板的上方。

5.如权利要求1所述的边发射激光器芯片级老化测试系统，其特征在于：还包括用于监控芯片放在老化板上的情况的CCD镜头。

6.如权利要求1所述的边发射激光器芯片级老化测试系统，其特征在于：每个老化板上均设有多个芯片，相邻的两层老化板均平行设置，且每层老化板的各芯片均一一对应设置，老化板的任一芯片与其相邻的老化板的对应的芯片位于同一条竖直线上。

7.一种边发射激光器芯片级老化测试方法，其特征在于，为如权利要求1-6任一所述的边发射激光器芯片级老化测试系统的测试方法，包括如下步骤：

S1，将放好了芯片的多个老化板装入到老化夹具中，老化夹具具有多个由下至上布设的多个安装位，老化板装入到安装位中后，各所述老化板叠层设置，

S2，采用驱动机构驱使任一所述老化板靠近其下方的老化板，直至上下两层老化板完成定位，

S3，在激光器芯片老化过程中的箱体内不同时间下，采用前测试组件对每一个芯片的前出光功率进行测试，采用后测试组件对每一个芯片的后出光功率进行测试。

8.如权利要求7所述的边发射激光器芯片级老化测试方法，其特征在于：在S1步骤前，先将老化板的插针插入到底板的孔隙中以完成定位，然后再采用吸嘴和移动导轨的配合取来芯片并放入到老化板的孔隙中，完成芯片的装配后将老化板从底板上取下并转移到老化夹具中。

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