CN1389963A - 半导体激光器老化筛选设备和筛选方法 - Google Patents
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Abstract
一种半导体激光器老化筛选设备和基于该设备的老化筛选方法,在设备的控制待测器件发光的功率控制电路中采用数字电位器,并通过单片机对数字电位器的自动调控,然后将结果输入单片机和计算机,实现了半导体激光器件老化筛选过程的自动化,为工业化大批量生产后的筛选分级提供了基础。
Description
技术领域：
本发明涉及半导体器件领域，尤其是一种半导体激光器大规模生产中批量老化筛选设备和筛选方法。
背景技术：
半导体光电器件产品在出厂之前，都要经过老化筛选工艺过程，以检测新产品的寿命指标，这要通过专用设备和机械夹具，按照一定的原理方法来完成。从总体上讲要能够实时测量并显示、记录被老化器件的有关性能参数，供人们对被老化器件的性能进行判断。目前，所使用的该类型设备存在以下不足之处：1、每台设备每次老化的器件数量有限(一般为几～十几只)，影响生产效率，不能满足大批量生产的要求；2、被老化器件参数的读取速度有限，数据采集、制图、制表的速度和智能化程度不高；3、对被老化器件的性能参数采集精度不高；4、无质量控制标准。基于目前设备的老化筛选方法存在着许多中间环节需要人手来操作，自动化程度不高。
技术方案：
本发明旨在提供一种高效率、高精度、高容量并具智能化判断能力的老化筛选设备，以及在此基础上的自动化程度高的老化筛选方法，以满足半导体激光器的大批量生产的需要，并达到以下目的：1、大幅度提高单台设备可老化器件的数量；2、提高各被测器件的自动功率控制电路的性能，提高数据采集的精度、速度、一致性和可靠性；3、具有通过计算机进行人工读取数据和制作图表的便意性。
上述目的可通过如下方式实现：一种半导体激光器老化筛选设备，包括：
一台计算机，用于控制单片机、读取单片机中暂存器的测量数据并形成每个被测半导体激光器的各性能参数曲线；
一个单片机，用于控制被测激光器的工作过程并采集该过程中被测激光器的数据；
多个自动功率控制电路，通过I/O扩展电路受控于所述单片机，以在负反馈回路中采用数字电位器的形式，用于自动调节激光器的工作状态，形成测量数据；
一个夹具组，包括固定被检测激光器的装置；
和一个温度控制老化装置。
基于所述半导体激光器老化筛选设备，同时提供了一种自动化程度高的半导体激光器老化筛选方法，包括以下步骤：
a.将多个激光器放置在老化筛选设备的机械夹具上；
b.使激光器工作于恒功、恒流状态，采用逐管扫描方式采集各状态下
各激光器随时间变化的性能参数；
c.生成各激光器性能参数曲线；
d.给出各个激光器质量标记；
其特征在于：所述激光器各种工作状态的调节是通过单片机控制含有数字电位器的功率控制电路自动完成，其性能参数的采集是通过单片机分时序自动采集的，所述性能参数曲线由计算机定时采集单片机暂存器的数据并自动生成。
本发明所述的半导体激光器老化筛选设备在控制待测器件发光的功率控制电路中采用数字电位器，通过单片机对数字电位器的自动调控，并将结果输入单片机和计算机，实现了半导体激光器件的老化过程中参数自动记录、自动保存、恒功率偏差自动校准、产品品质自动识别等功能，每台设备每次可老化筛选的半导体激光器的数量大，从而提高了生产效率。由于采用了单片机控制技术和数字电位器，使得设备速度、精度和可靠性大大提高，智能化程度也大大提高。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明实施例的系统原理框图；
图2是本发明实施例的系统结构框图，其中向下的箭头表示连向底板2，该底板2的结构同图中的底板1；
图3是本发明实施例中单片机流程图；
图4是本发明实施例中功率控制电路原理图；
图5是本发明实施例中的夹具剖视图。
具体实施例
本实施例中，由图所示，该设备由以下几部分组成：1个单片机、256路功率控制电路、1台计算机、16个起固定及散热作用的夹具3和数套温度控制老化箱，在检测中，每个夹具3固定了16个待测激光器并放置于老化箱中。
如图5，为了提高待测器件在机械夹具3上的放/取效率，提高夹具3的可靠性和一致性，并降低机械夹具3的成本，以及减少待测器件损坏率，采用了挤压式的夹具3，即夹具3在放置待检器件的托架一侧面开设16个方槽4，该方槽4的宽度在0.9～1.3毫米之间，槽深在0.8～1毫米之间，方槽4底部及两侧的外沿设置金属触点并通过电路板5引出，该夹具3还包括一夹紧部件6，该夹紧部件具有与上述方槽相配合的橡胶凸出部7，上述相配合的方槽4和凸出部7在每个夹具3上设置16个，托架与夹紧部件之间由两个相间的带弹簧的压紧螺丝8准确定位及固定。上述方槽4可以通过在托架的一侧面的大槽中，设置相互等间距的16个凸台，然后装置电路板5，电路板5上开设16个相同的槽与凸台相配合后而形成。
每个夹具3安装待测器件的过程为：1、在开有16个小孔的铝模条上装上16只半导体激光器；2、将铝模条装到托架上侧的大槽内，并通过铝模条定位销准确定位，上述大槽的一侧与方槽4的一侧相垂直，以使激光器的一个管脚靠入方槽4中；3、将压住待测激光器管壳的压板整体装在夹具上，并让压板上开设的16个小孔中的活动铜套的凸出部分压在半导体激光器的管座上；4、旋紧压紧螺钉，压板组件向下压紧半导体激光器和铝条模条；5、旋紧螺母8，夹紧部件的橡胶凸出部7及其两肩分别压住半导体激光器的三个管脚；6、在夹具3的电路板5接口处接上电缆，加电后即可进行检测。压板上设置活动铜套是为了使半导体激光器能更好地接地，保证检测效果。
单片机采用美国ATMEL公司的AT89C52，通过RS-232连接于计算机串行口，经I/O扩展电路连于256个功率控制电路，单片机在计算机的控制下主要对功率控制电路进行如下三种操作：
1)通过多选1开关电路对任一路的功率控制电路进行选通控制，从而实现对256个待测半导体激光器中的任意一个的开或关状态进行控制，其中多通道开关采用通常的I/O扩展技术，选用的器件为4-16译码器74LS154和八位可寻址锁存器CD4099；
2)采用普通I/O口通过软件产生的SPI时序来调节每个功率控制电路中数字电位器的数值大小，以改变被检测激光器的发光功率，使激光器的发光功率恒定在某一指定值。
3)对功率控制电路采样检测激光器的工作电流IOP、监测电流Im、输出功率PO三个参数，通过16选1模拟开关CD4067选通须测量的通道，同时通过8位数模转换器(采用ADC0809)将上述三个参数转换为数字量，
每个功率控制电路与一个被检测的激光器相连，该功率控制电路是一个负反馈控制回路，包括一个积分电路、一个驱动电路、一个激光器输入和输出电流检测电路、一个数字电位器R25和一个开关电路组成，其中，积分电路连在激光器内接收部件与所述驱动电路之间，积分电路与驱动电路的接点到地之间连有开关电路，自激光器内接收部件与地之间同时并联数字电位器和Im电流检测电路，数字电位器R25具有SPI总线接口，驱动电路在为激光器提供工作电流的同时，连有检测激光器电流的IOP电流检测电路，Im电流检测电路、IOP电流检测电路和开关电路均与单片机相连；
整个设备的工作过程可归纳为对待测激光器老化过程中光电参数的采集、控制/调节和记录。
单片机对功率控制电路中的多路参数的数据采集采用分时采集的方法，然后对采集到的各参数进行分析和处理，其过程为，单片机实时监测激光器输出功率PO的变化，同时依照SPI时序调节功率控制电路中的数字电位器R25，以改变连接在该功率控制电路上的激光器输出功率PO，使所有被测的256只激光器时刻工作于指定功率值(例如对650nm激光器取5毫瓦±0.01毫瓦)的恒功工作状态，然后，单片机通过对IOP值进行分析，对严重不正常的激光器进行粗略筛选，即IOP大于某一上限值(例如对650nm激光器，在70℃温度下取100mA)时认为该被测激光器为初选中的坏激光器，对初选鉴别出的坏激光器实行即刻关闭处理。单片机定时将所采集的工作电流IOP、监测电流Im、输出功率PO的数据记录保存在其存储器RAM62256中，然后定期通过其RS-232口将暂存的数据转送到计算机中，计算机可自动生成各被测器件的工作电流IOP、监测电流Im、输出功率PO随时间的变化曲线，通过分析这些曲线，即可确定所测激光器的品质。
每个激光器的工作电流的调节是通过调节功率控制电路中的数字电位器R25来实现的，而数字电位器R25电阻值的改变由单片机的指令所控制，单片机的指令是根据所测激光器发光功率值PO相对于预设定的恒功率P的偏差来确定的。
各被测激光器的参数值(工作电流IOP、监测电流Im、输出功率PO)每隔一时间间隔Tm(3-10分钟)就被单片机中的数据采集板采集并送入其存储器RAM(62256)中。计算机发出指令随时读取存储器中的这些参数，并可按较随意的格式作出这些参数值随时间变化的曲线，这些曲线就是判断被测激光器性能的依据。
在老化试验过程中，如果某个被老化器件出现异常情况，单片机发出指令对其实行关断。在设备启动时，为了防止对被老化器件的电冲击，采用了通过调节数字电位器，使激光器的工作电流逐步增大的方法。
所述夹具组中的每个夹具包括了固定被检测的激光器的装置，并与所述功率控制电路相连。
Claims (4)
1、一种半导体激光器老化筛选设备，包括：
一台计算机，用于控制单片机、读取单片机中暂存器的测量数据并形成每个被测半导体激光器的性能曲线；
一个单片机，用于控制被测激光器的工作过程并采集该过程中被测激光器各参数的数据；
多个功率控制电路，通过I/O扩展电路受控于所述单片机，以在负反馈回路中采用数字电位器的形式，用于自动调节激光器的工作状态，形成测量数据；
一个夹具组，包括固定被检测的激光器的装置；
和一个温度控制老化装置。
2、如权利要求1所述的半导体激光器老化筛选设备，其特征在于：所述功率控制电路包括一个积分电路、一个驱动电路、一个激光器工作电流检测电路、一个激光器监测电流检测电路、一个数字电位器和一个开关电路组成，其中，所述积分电路连在激光器内接收部件与所述驱动电路之间，该积分电路与驱动电路的接点到地之间连有所述开关电路，自激光器内接收部件与地之间同时接有所述数字电位器和监测电流检测电路，所述数字电位器具有SPI总线接口，所述驱动电路在为激光器提供工作电流的同时，连有检测激光器电流的工作电流检测电路，所述监测电流检测电路、工作电流检测电路和开关电路均与所述单片机相连。
3、如权利要求1或2所述的半导体激光器老化筛选设备，其特征在于：所述夹具在放置待检器件的托架一侧面开设方槽，该方槽的宽度在0.9～1.3毫米之间，槽深在0.8～1毫米之间，所述方槽底部及两侧的外沿设置金属触点并通过电路板引出，所述夹具还包括一夹紧部件，该夹紧部件具有与所述方槽相配合的凸出部。
4、一种半导体激光器老化筛选方法，包括以下步骤：
a.将激光器放置在老化筛选设备的机械夹具上；
b.使激光器工作于恒功、恒流、扫描等状态，采集各状态下激光器随时间变化的性能参数；
c.生成性能曲线；
d.判断各激光器的质量状态；
其特征在于：所述激光器各种工作状态的调节是通过单片机控制含有数字电位器的功率控制电路自动完成，其性能参数的采集是通过单片机分时序自动采集的，所述性能曲线由计算机定时采集单片机暂存器的数据并自动生成。
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