CN214703870U - 一种光源的探测设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种光源的探测设备，包括：载台，用于设置光源；探针卡，位于所述载台上；移动单元，连接所述载台或所述探测卡；其中，所述探针卡包括：基板，包括相对设置的第一表面和第二表面；探针组件，设置在所述基板上，用于接触所述光源；驱动单元，设置在所述探针组件上，用于驱动所述光源。本实用新型提出的光源的探测设备可以为光源提供纳秒级脉宽的电流输入，减少电感对发光芯片的影响。

Description

一种光源的探测设备

技术领域

本实用新型涉及激光器测试领域，特别涉及一种光源的探测设备。

背景技术

半导体集成电路(Integrated Circuit，IC)芯片的电性测试在半导体制作工艺的不同阶段都是必要的。每一个IC芯片在晶片与封装型态都必须接受测试以确保其电性功能。测试产品的需求来自以下两个因素：芯片的新设计与单位产量的提高。随着芯片功能的加强与复杂化，高速与精确的测试需求也就更加重要。

晶片探测的方式是使测试机台与探针卡(Probe Card)构成测试回路，将探针卡上的探针头(Probe Head)的探测针(Probe Pin)直接与芯片的焊垫(Pad)或凸块(Bump)接触，以利用探针头逐一探测晶片上的各个芯片，从而引出芯片信号，并将此芯片信号数据送往测试机台作分析与判断。但是现有的探针卡驱动电路离探测针较远，测试时电路电感很大，无法对芯片进行纳秒级脉宽的电流输入，因此芯片也无法在纳纳秒级脉宽的电流输入下进行检测。

实用新型内容

鉴于上述现有技术的缺陷，本实用新型提出一种光源的探测设备及光源的检测方法，该探测设备可以对光源进行纳秒级脉宽的电流输入，从而可以对该光源在纳秒级脉宽的电流输入下进行检测。

为实现上述目的及其目的，本实用新型提出一种光源的探测设备，包括：

载台，用于设置光源；

探针卡，位于所述载台上；

移动单元，连接所述载台或所述探测卡；

其中，所述探针卡包括：

基板，包括相对设置的第一表面和第二表面；

探针组件，设置在所述基板上，用于接触所述光源；

驱动单元，设置在所述探针组件上，用于驱动所述光源。

进一步地，所述光源包括基底以及位于所述基底上的多个发光芯片。

进一步地，所述探针组件包括：

固定部，设置在所述第一表面或所述第二表面上；

探针，连接所述固定部，包括一探针头。

进一步地，所述驱动单元设置在所述探针上，所述驱动单元为纳秒级驱动单元。

进一步地，所述基板上设置有通孔，所述通孔对位于所述光源的出光区。

进一步地，所述第二表面上设置有积分球，所述光源发射的光线通过所述通孔照射在所述积分球上。

进一步地，所述积分球通过安装臂固定在所述第二表面上。

进一步地，所述第一表面上设置有光电探测器，所述光电探测器对位于所述光源的出光区。

进一步地，所述第一表面上设置有光学元件，所述通孔内设置有光电探测器，所述光学元件覆盖所述光电探测器。

进一步地，还包括示波器，所述示波器的正极连接所述探针的正极，所述示波器的负极连接所述载台。

进一步地，所述发光芯片包括正极区和负极区，所述正极区和所述负极区设置在所述发光芯片的同一侧。

进一步地，本实用新型还提出一种光源的检测方法，包括：

提供一探测设备，其中所述探测设备包括：

载台；

探针卡，位于所述载台上；

移动单元，连接所述载台或所述探测卡；

其中，所述探针卡包括：

基板，包括相对设置的第一表面和第二表面；

探针组件，设置在所述基板上；

驱动单元，设置在所述探针组件上；

将光源设置在所述载台上，所述光源包括基底以及位于所述基底上的多个发光芯片；

通过所述探针组件接触所述光源，以对所述光源进行检测。

综上所述，本实用新型提出一种光源的探测设备及光源的检测方法，通过在探针卡上设置纳秒级脉宽的驱动单元，即在探针上设置纳秒级脉宽的驱动单元，从而当探针头接触发光芯片时，可以通过纳秒级脉宽的驱动单元为该发光芯片输入纳秒级脉宽的电流，从而可以对该发光芯片在纳秒级脉宽的电流输入下进行检测。本实用新型将纳秒级脉宽的驱动单元设置在探针上，从而使得纳秒级脉宽的驱动单元与发光芯片的距离减少，从而可以减少电感对发光芯片的影响。

附图说明

图1：本实用新型中光源的探测设备的示意图。

图2：本实用新型中光源的探测设备的另一示意图。

图3：本实用新型中光源的探测设备的另一示意图。

图4：本实用新型中光源的探测设备的另一示意图。

图5：本实用新型中光源的探测设备的另一示意图。

图6：本实用新型中光源的探测设备的另一示意图。

图7：本实用新型中光源的探测设备的另一示意图。

图8：本实用新型中光源的探测设备的另一示意图。

图9：本实用新型中驱动单元的集成电路的示意图。

图10：本实用新型中光源的检测方法的流程示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。

需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

在半导体的检查工序中，有时在切割前的半导体晶片的状态下通过使具有导电性的探针接触来进行导通检查，从而检测出不良品(Wafer Level Test：WLT，晶片级测试)。在进行该WLT时，为了将由检查装置所产生、输出的检查用信号传送给半导体晶片，而采用收容多个探针的探针卡。在一些实施例中，还可以使用具有探针卡的检测装置对例如形成在半导体晶片上的IC、LSI等电子电路的电特性进行检测。探针卡一般具有与晶片上的多个电极接触的多个探针和向该各个探针发送检测用电信号的电路基板，通过在各个探针与晶片的各个电极接触的状态下从电路基板向各个探针发送电信号来检测晶片上的电子电路。

如图1所示，本实施例提出一种光源的探测设备100，该探测设备100可以用于对光源进行探测，从而对光源进行检测分析。该探测设备10可以包括载台101，载台101用于放置光源，该光源可以包括基底102和和发光芯片103。也就是说在基底102设置在载台101上，多个发光芯片103位于基底102上。每个发光芯片103上均具有金属接触区1031，该金属接触区1031可以位于发光芯片103的正极。需要说明的是，当对该发光芯片103施加电流时，该载台101还可以作为发光芯片103的负极。在本实施例中，该发光芯片103可以为垂直腔面发射激光器，发光二极管。在一些实施例中，该发光芯片103可为放置于基底102或晶圆上的一种或多种的薄膜材料、半导体材料、光学材料、有机材料或无机材料所构成的发光装置。所述基底102可以是蓝宝石衬底或其他材料衬底，或者至少基底102的顶面由硅，砷化镓，硅碳化物，铝氮化物，镓氮化物中的一种组成。在本实施例中，该基底102可以是任意适于形成垂直腔面发射激光器的材料，例如为砷化镓(GaAs)。基底102可以是N型掺杂的半导体衬底，也可以是P型掺杂的半导体衬底。

如图1所示，该探测设备100还可以包括探针卡，该探针卡可以位于载台101正上方，该探针卡可以包括基板104，探针组件和积分球107。该基板104可以包括相对设置的第一表面和第二表面，本实施例将基板104的下表面定义为第一表面，将基板104的上表面定义为第二表面。该基板104例如为PCB电路板。该基板104还可以包括通孔1041，该通孔1041贯穿第一表面和第二表面。该通孔1041还对位于该发光芯片102的出光区，所述出光区可以理解为发光芯片102上金属接触区1031之间的区域。由出光区发射的光线可以通过通孔1041出射。

如图1所示，在本实施例中，探针组件位于基板104上，该探针组件可以包括固定部1051，探针1052。固定部1051位于基板104的第二表面上，通孔1041可以位于固定部1051之间，固定部1051例如为焊锡。探针1052连接该固定部1051，且该探针1052的端部具有探针头1053。探针头1053用于接触发光芯片103，即用于接触发光芯片103的金属接触区1031。在基板104上设置有一组探针组件，这一组探针组件分别接触到同一个发光芯片103上的不同金属接触区1031，从而实现与金属接触区1031的电连接。当然，在一些实施例中，还可以更多组探针组件，例如设置三组或四组探针组件。从图1中可以看出，在探针1052上设置有驱动单元106，当探针头1053接触到金属接触区1031之后，该驱动单元106则可以驱动该光源(发光芯片103)，因此该光源可以发射光线。本实施将驱动单元106设置在探针1052上，因此可以减少驱动单元106和光源之间的距离，因此可以减少整个驱动回路的电感。同时本实施例中该驱动单元106可以为纳秒级脉宽的驱动单元，因此该可以在纳秒极脉宽的电流输入下对该光源进行检测。在本实施例中，探针1052的材质例如使用镍、Ni-Co合金或Ni-Mn合金等合金、W、Pd、BeCu合金、Au合金等。另外，探针1052也可以使用在上述材质的基材的表面镀有贵金属镀材、该贵金属镀材的合金、或其他金属镀材的材料。

如图1所示，在本实施例中，在基板104的第二表面上还设置有积分球107，积分球107可以通过安装臂108固定在基板104上。在积分球107上还设置有开口1071，开口1071对位于通孔1041，因此光线通过开口1071可以进入积分球107内。积分球107可以包括光侦测计(Photo meter)，积分球107的内部表面会涂布高散射特性的反射膜。当光线通过开口1071之后，会在积分球107的内部进行散射，然后被光侦测计吸收，从而可以测量该光源的功率输出。

如图1所示，在本实施例中，在载台101上还设置有移动单元109，该移动单元109可以带动载台101移动，从而带动光源移动。当探针卡探测到一个光源后，则可以通过移动单元109从而探测其他的光源。该移动单元109可以为微电机。需要说明的是，该移动单元109可以带动载台101平面上移动，也可以带动载台101在竖直方向上移动，因此通过移动单元109可以带动载台101在三维空间内移动，从而方便对每个光源进行检测。

如图1所示，由于在探针1052上设置有驱动单元106，且该驱动单元106为纳秒级脉宽的驱动单元，因此可以对光源进行纳秒级脉宽的电流输入，从而可以对在纳秒级脉宽的电流输入下测量光源的功率输出。

如图2所示，本实施例还提出另一种光源的探测设备100，图2与图1的区别在于，固定部1051位于基板104的第一表面上，也就是说积分球107和固定部1051分别位于基板104的两侧。且该移动单元109位于基板104上，该移动单元109可以带动基板104移动，从而带动探针1052移动，因此可以对不同的光源进行探测。本实施例同样在探针1052上设置驱动单元106。该驱动单元106可以为纳秒级的驱动单元，当探针头1052接触该金属接触区1031之后，该驱动单元106则可以为对光源进行纳秒级脉宽的电流输入，从而可以对该光源在纳秒级脉宽的电流输入下进行检测，也就是通过积分球107来检测光源的功率输出。需要说明的是，该移动单元109同样可以带动基板104在三维空间上移动。

如图2-图3所示，本实施例还提出另一种探测设备100，图3与图2的区别在于，图3中未在基板104上设置积分球107，而是在基板104的第一表面上设置光电探测器(Photodetector)110，该光电探测器110可位于固定部1051之间，且光电探测器110对位于光源的出光区，因此该光电探测器110可以接收该光源发射的光线。本实施例同样在探针1052上设置驱动单元106。该驱动单元106可以为纳秒级脉宽的驱动单元，当探针头1052接触该金属接触区1031之后，该驱动单元106则可以为对光源进行纳秒级脉宽的电流输入，从而可以通过光电探测器110来探测光源发射的光线的响应。

如图3-图4所示，本实施例还提出另一种光源的探测器100，图4与图3的区别在于，图4中将光电探测器110设置在基板104的第一表面上，将固定部1051设置在基板104的第二表面上，且光电探测器110位于固定部1051之间；也就是说探测器110和固定部1051位于基板104的相对两侧。在载台101上还连接有移动单元109，通过移动单元109可以带动该载台101移动，也就是带动光源移动。

如图4-图5所示，本实施例还提出另一种光源的探测器100，图4与图5的区别在于，图5中在基板104的第一表面上设置有光学元件111，且在基板104中的通孔中设置有光电探测器110，光电探测器110对位于光源的出光区，也就是说光源发射的光线通过光学元件111被光电探测器110接收。在本实施例中，该光学元件111可以通过粘结材料固定在第一表面上，该光学元件111可以为漫射器，衍射光学元件或折射光学元件。例如本实施例中的探测设备可以实现晶圆级的发光芯片102的检测，当发光芯片103是垂直腔面发射激光器(vertical-cavity surface-emitting laser,VCSEL)时，当垂直腔面发射激光器在很多利用飞行时间(time of flight,TOF)进行3D探测的应用中，需要用到光学元件111，此光学元件111可以是平顶光束整形漫射器(flat-top diffuser)；对于其他光源例如发光二极管或者垂直腔面发射激光器的光源应用于其他不同领域，可能会需要其他的光学元件，例如光学透镜，衍射光学元件(diffractive optical element,DOE)，折射光学元件(refractiveoptical element,ROE)等，关于光学元件111在此并不做限定。

在一些实施例中，通过本实施例的探测设备实现对某一类特定的发光芯片103进行检测时，探测设备中的光学元件111可以与需要封装的光源模组中的光学元件相同；以垂直腔面发射激光器进行为例，当垂直腔面发射激光器在很多利用飞行时间(time offlight,TOF)进行3D探测的应用中，此时需要用到光学元件111，此光学元件111可以是平顶光束整形漫射器(flat-top diffuser)，即在封装后的光源模组中包括发光芯片103即垂直腔面发射激光器以及光学元件漫射器，则针对此应用条件下的发光芯片103即垂直腔面发射激光器进行检测的探针卡中的光学元件111则是漫射器。

在一些实施例中，通过本实施例的探测设备实现对发光芯片103进行检测时，发光芯片103与光学元件111的间距可以与最后的封完成后的光源模组中的发光芯片103与光学元件111的间距可以相同，如此，在晶圆级测试时，就可以实现和光源模组工作情况一致的测试条件，晶圆级测试可以直接预测发光芯片103在光源模组工作情况下的性能。

在一些实施例中，通过本实施例的探测设备实现对发光芯片103进行检测时，发光芯片103与光学元件111的间距可以与最后的封完成后的光源模组中的发光芯片103与光学元件111的间距可以不同，通过计算测试时发光芯片103和光学元件111的距离与封装到最终封装后的光源模组中的发光芯片103与光学元件两者之间的距离的差别，来预测光源新芯片在光源模组工作情况下的性能。

如图5所示，通过将驱动单元106设置在探针1052上，因此可以减少驱动单元106与发光芯片103的距离，从而可以减少电感对发光芯片103的影响。同时通过纳秒级脉宽的驱动单元106还可以对发光芯片进行纳秒级脉宽的电流输入，从而可以在纳秒级脉宽的电流输入下对发光芯片进行检测。

如图5-图6所示，本实施例还提出另一种光源的探测设备100，图6与图5的区别在于，图6中将固定部1051设置在基板104的第一表面上，也就是说固定部1051和光学元件111位于基板104的同一表面上。且在基板104上设置有移动单元109，也就是通过移动单元109来带动探针1052移动。

如图6-图7所示，本实施例还提出另一种光源的探测设备100，图7与图6的区别在于，图7中还包括示波器112，示波器112的正极连接驱动单元106，也就是说示波器112的正极连接探针1052的正极，示波器112的负极连接载台101，因此当纳秒级脉宽的驱动单元106驱动发光芯片103时，即可通过示波器112显示出纳秒级脉宽的电压波形，可以得出在纳秒级脉宽的电流输入情况下光源两端得电压，同时也可以计算出光源的转化效率。

如图4和图8所示，本实施例还提出另一种光源的探测设备100，图8与图4的区别在于，图8中还包括示波器112，示波器112的正极连接驱动单元106，也就是说示波器112的正极连接探针1052的正极，示波器112的负极连接载台101，因此当纳秒级脉宽的驱动单元106驱动发光芯片103时，即可通过示波器112显示出纳秒级脉宽的电压波形，从而判断该发光芯片103的工作是否正常。

当然，还可以在图5中设置示波器112，示波器112的正极连接驱动单元106，也就是说示波器112的正极连接探针1052的正极，示波器112的负极连接载台101，因此当纳秒级脉宽的驱动单元106驱动发光芯片103时，即可通过示波器112显示出纳秒级脉宽的电压波形，从而判断该发光芯片103的工作是否正常。

如图8所示，在一些实施例中，在每个发光芯片103上设置有两个金属接触区1031，本实施例可以将左侧的金属接触区1031定义为正极区，将右侧的金属接触区1031定义为负极区；也就是说正极区和负极区位于发光芯片103的同一侧，探测头1053可以接触正极区和负极区，因此当纳秒级脉宽的驱动单元106驱动发光芯片103时，即可通过示波器112显示出纳秒级脉宽的电压波形，从而判断该发光芯片103的工作是否正常。

如图9所示，图9显示为驱动单元106的集成电路，以下将阐述该驱动单元106的工作原理，FET Q₁(场效应管)控制电容C₁放电，电流经过寄生电感L₁和激光器D_L，为了克服寄生电感L₁，得到一个快速的上升沿时间，需要将电容C₁充电到一个很高的电压(例如为25V–150V)。工作过程如下：开始时FET Q₁处于关闭状态，i_DL＝0；电容C₁通过R₁充电，使得电压V₁＝V_IN。在某一时V_command控制触发Gate drive，开启FET Q₁，使得电容C₁通过寄生电感L₁和激光器D_L放电。此时电容C₁和寄生电感L₁形成一个振荡回路。当i_DL降到0时，V_C1＝2V_DLF-V_IN。此时激光器D_L阻止电流方向反转，电容C₁重新充电。在电压回零之前，将FET Q₁关闭，等待下一循环开启。

如图10所示，本实施例还提出一种光源的检测方法，包括：

S1：提供一探测设备；

S2：将光源设置在探测设备的载台上；

S3：通过所述探针组件接触所述光源，以对所述光源进行检测。

如图1-图8所示，在步骤S1-S7中，该探测设备100可以包括载台101和探针卡，通过将光源放置在载台101上，然后由探针组件接触发光芯片103的金属接触区1031，也就是通过探针头1052接触金属接触区1031，从而通过驱动单元106为发光芯片103提供纳秒级脉宽的电流输入，从而可以对发光芯片103进行检测。

综上所述，本实用新型提出一种光源的探测设备及光源的检测方法，通过在探针卡上设置纳秒级脉宽的驱动单元，即在探针上设置纳秒级脉宽的驱动单元，从而当探针头接触发光芯片时，可以通过纳秒级脉宽的驱动单元为该发光芯片输入纳秒级脉宽的电流，从而可以对该发光芯片在纳秒级脉宽的电流输入下进行检测。本实用新型将纳秒级脉宽的驱动单元设置在探针上，从而使得纳秒级脉宽的驱动单元与发光芯片的距离减少，从而可以减少电感对发光芯片的影响。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明，本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的实用新型范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述实用新型构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案，例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

除说明书所述的技术特征外，其余技术特征为本领域技术人员的已知技术，为突出本实用新型的创新特点，其余技术特征在此不再赘述。

Claims (10)

1.一种光源的探测设备，其特征在于，包括：

载台，用于设置光源；

探针卡，位于所述载台上；

移动单元，连接所述载台或所述探针卡；

其中，所述探针卡包括：

基板，包括相对设置的第一表面和第二表面；

探针组件，设置在所述基板上，用于接触所述光源；

驱动单元，设置在所述探针组件上，用于驱动所述光源；

其中，所述光源包括基底以及位于所述基底上的多个发光芯片。

2.根据权利要求1所述的光源的探测设备，其特征在于，所述探针组件包括：

固定部，设置在所述第一表面或所述第二表面上；

探针，连接所述固定部，包括一探针头。

3.根据权利要求2所述的光源的探测设备，其特征在于，所述驱动单元设置在所述探针上，所述驱动单元为纳秒级驱动单元。

4.根据权利要求1所述的光源的探测设备，其特征在于，所述基板上设置有通孔，所述通孔对位于所述光源的出光区。

5.根据权利要求4所述的光源的探测设备，其特征在于，所述第二表面上设置有积分球，所述光源发射的光线通过所述通孔照射在所述积分球上。

6.根据权利要求5所述的光源的探测设备，其特征在于，所述积分球通过安装臂固定在所述第二表面上。

7.根据权利要求1所述的光源的探测设备，其特征在于，所述第一表面上设置有光电探测器，所述光电探测器对位于所述光源的出光区。

8.根据权利要求4所述的光源的探测设备，其特征在于，所述第一表面上设置有光学元件，所述通孔内设置有光电探测器，所述光学元件覆盖所述光电探测器。

9.根据权利要求2所述的光源的探测设备，其特征在于，还包括示波器，所述示波器的正极连接所述探针的正极，所述示波器的负极连接所述载台。

10.根据权利要求1所述的光源的探测设备，其特征在于，所述发光芯片包括正极区和负极区，所述正极区和所述负极区设置在所述发光芯片的同一侧。

Images