一種半導體雷射器晶片的測試系統的製作方法

2023-07-04 10:37:42

本實用新型涉及半導體雷射器晶片測試技術領域，特別是涉及一種半導體雷射器晶片的測試系統。

背景技術：

隨著雷射顯示、雷射照明、3D列印、空地一體化網絡等新興領域的迅速發展，高功率半導體雷射器市場逐步擴大，高功率半導體雷射器市場需求量的高漲帶來了對上遊半導體雷射器晶片的巨大需求，對半導體雷射器晶片輸出功率、可靠性的要求也越來越大。

為了有效的進行測試，需要將半導體雷射器晶片貼片封裝在導熱係數高的熱沉上，簡稱半導體雷射器晶片組件，方便後續的二次集成封裝設計，如光纖耦合，常見的貼片封裝形式是COS(Chip On Submount)封裝。

在特定的電流、功率、溫度下定時間的老化測試和長時間壽命測試，對測試系統的要求非常高，對於老化測試而言，如果有因測試系統造成半導體雷射器晶片的意外死亡將導致大量的損失，而對於長期的壽命測試過程如若因發生意外會使整個壽命測試前功盡棄，損失無法估量。因此針對半導體雷射器晶片組件測試安全防護的系統設計非常重要。

技術實現要素：

本實用新型主要解決的技術問題是提供一種半導體雷射器晶片的測試系統，能夠提高測試的安全性，避免因半導體雷射器晶片組件意外失效帶來的損失。

為解決上述技術問題，本實用新型採用的一個技術方案是：提供一種半導體雷射器晶片的測試系統，包括：

測試櫃，其包括裝載平臺，多個待測試的晶片組件放置在所述裝載平臺上；

測試電源，用以向所述多個待測試的晶片組件提供測試電流；

空氣粒子計數器，設置在所述測試櫃中，用於監控所述測試櫃內的空氣潔淨度；

計算機處理子系統，分別與所述測試電源和所述空氣粒子計數器連接，用以根據所述空氣潔淨度，向所述測試電源發出相應的控制指令。

其中，所述根據空氣潔淨度，向所述測試電源發出相應的控制指令，包括：

當所述空氣潔淨度異常時，所述計算機處理子系統向所述測試電源發出切斷指令，以使所述測試電源停止向所述晶片組件提供測試電流。

其中，當所述空氣潔淨度超過百級時，所述計算機處理子系統向所述測試電源發出切斷指令，以使所述測試電源停止向所述晶片組件提供測試電流。

其中，所述測試系統進一步包括：

空氣過濾器，用以向所述測試櫃提供潔淨的空氣。

其中，所述空氣過濾器設置在所述測試櫃頂部，向下提供潔淨的空氣；所述空氣粒子計數器設置在所述測試櫃底部。

其中，所述空氣粒子計數器為兩個，分別設置在所述測試櫃底部的兩側。

其中，當其中一個所述空氣粒子計數器監控到所述測試櫃內的空氣潔淨度超過百級時，所述計算機處理子系統向所述測試電源發出切斷指令，以使所述測試電源停止向所述晶片組件提供測試電流。

其中，當其中一個所述空氣粒子計數器監控到所述測試櫃內的空氣潔淨度超過百級時，所述計算機處理子系統向所述測試電源發出切斷指令，以使所述測試電源停止向所述晶片組件提供測試電流。

其中，所述報警子系統包括警報燈和蜂鳴器。

其中，當計算機處理子系統向所述測試電源發出切斷指令時，所述計算機處理子系統將故障代碼通過郵件發送至相應人員。

本實用新型的有益效果是：區別於現有技術的情況，本實用新型通過在測試櫃中設置空氣粒子計數器，測量測試櫃中空氣中的顆粒數量，以判斷測試櫃中空氣潔淨度，當測試櫃中空氣潔淨度異常時，計算機處理子系統可向測試電源發出相應的控制指令，以避免測試過程中造成半導體雷射器晶片組件意外失效，進而減少損失。

附圖說明

圖1是本實用新型一實施方式的一種半導體雷射器晶片的測試系統示意圖；

圖2是本實用新型另一實施方式的一種半導體雷射器晶片的測試系統示意圖；

圖3是本實用新型又一實施方式的一種半導體雷射器晶片的測試系統示意圖；

圖4是本實用新型又一實施方式的一種半導體雷射器晶片的測試系統示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施方式對本實用新型進行詳細說明。

如圖1，本實用新型實施方式的一種半導體雷射器晶片的測試系統，測試系統可用於對晶片進行老化測試及壽命測試，也可用於晶片的其它測試；測試系統包括測試櫃100、測試電源200、空氣粒子計數器700和計算機處理子系統500。

測試櫃100可提供相對密閉的測試環境，以降低測試過程中外界的幹擾因素的影響；測試櫃100包括裝載平臺110，多個待測試的晶片組件放置在裝載平臺110上；通過設置裝載平臺110，將多個待測試的晶片組件放置在裝載平臺110上，可實現同時對多個晶片組件進行測試，提高測試效率；其中，本實用新型實施方式的晶片組件是將半導體雷射器晶片貼片封裝在導熱係數高的熱沉上而形成，封裝形式可以是COS，也可以是本領域常規的其它形式。多個待測試的晶片組件可通過相互串聯的方式放置在裝載平臺110上，可以理解的，在其它實施方式中，多個待測試的晶片組件並不限於串聯的形式，也可採用其它連接方式。多個待測試的晶片組件可在裝載平臺110上整齊排成一列或者多列，在一實施方式中，可以設置裝載平臺110上的各個待測試組件之間的間距相等，並且均勻分布在裝載平臺110上，這樣可以保證在測試過程中，裝載平臺110上各處溫度的均一性，利於溫度監控子系統400對裝載平臺110進行溫度監控。可以理解的，在其它實施方式中，也可設置多個裝載平臺110。

測試電源200與多個待測試的晶片組件連接，用以向多個待測試的晶片組件提供測試電流，以使多個待測試的晶片組件工作。

空氣粒子計數器700設置在測試櫃100中，並與計算機處理子系統500連接，用於監控測試櫃100內的空氣潔淨度，並將空氣潔淨度發送至計算機處理子系統500，計算機處理子系統500根據空氣潔淨度，向測試電源200發出相應的控制指令。

當空氣中顆粒太多時，容易造成正在工作的晶片組件發光端面汙染，本實用新型實施方式通過在測試櫃100中設置空氣粒子計數器700，測量測試櫃100中空氣中的顆粒數量，以判斷測試櫃100中空氣潔淨度，當測試櫃100中空氣潔淨度異常時，計算機處理子系統500可向測試電源200發出相應的控制指令，以避免測試過程中造成半導體雷射器晶片組件意外失效，進而減少損失。

其中，計算機處理子系統500根據空氣潔淨度結果，向測試電源200發出相應的控制指令，包括：

當空氣潔淨度結果異常時，計算機處理子系統500向測試電源200發出切斷指令，以使測試電源200停止向晶片組件提供測試電流。

其中，本實用新型實施方式將測試櫃100內的空氣潔淨度控制在百級以內，以為晶片組件測試提供可靠環境，當空氣潔淨度超過百級時，計算機處理子系統500向測試電源200發出切斷指令，以使測試電源200停止向晶片組件提供測試電流。

其中，本實用新型實施方式的測試系統還包括空氣過濾器800，用以向測試櫃100提供潔淨的空氣。通過設置空氣過濾器800，可保證測試櫃100中具有高空氣潔淨度的內部環境，可使測試櫃100中的空氣潔淨度達百級。

其中，空氣過濾器800設置在測試櫃100頂部，向下提供潔淨的空氣；空氣粒子計數器700設置在測試櫃100底部。測試櫃100中的空氣流動是由上往下的，相對於測試櫃100外面的空氣，測試櫃100裡面的空氣是正壓，底部具有往外的出風口，以保證測試櫃100中具有高空氣潔淨度的內部環境。

其中，空氣粒子計數器700為兩個，分別設置在測試櫃100底部的兩側。當其中一個空氣粒子計數器700監控到空氣潔淨度超過百級時，即判斷測試櫃100中的空氣潔淨度異常，計算機處理子系統500向測試電源200發出切斷指令，以使測試電源200停止向晶片組件提供測試電流。可以理解的，在本實用新型其它實施方式中，可以根據需要在測試櫃100中設置三個以上的空氣粒子計數器700。

其中，如圖2，本實用新型實施方式的測試系統還包括冷卻子系統300和溫度監控子系統400，冷卻子系統300用於向裝載平臺110提供循環冷卻液體，以為晶片組件的測試提供穩定可靠的溫度；冷卻液體可採用水，也可採用其它比熱容較高的液體。晶片組件在測試過程中會產生大量的熱量，這部分熱量會通過冷卻子系統300的循環冷卻液體從裝載平臺110帶走，從而保證測試過程中裝載平臺110及晶片組件溫度的穩定。溫度監控子系統400用於監控裝載平臺110和循環冷卻液體的溫度。

計算機處理子系統500分別與冷卻子系統300以及溫度監控子系統400連接，用以控制冷卻子系統300提供具有穩定可靠的溫度的循環冷卻液，並根據溫度監控子系統400所監控的結果，向測試電源200發出相應的控制指令。

本實用新型實施方式的半導體雷射器晶片的測試系統利用溫度監控子系統400監控裝載平臺110和循環冷卻液體的溫度，計算機處理子系統500控制冷卻子系統300提供具有穩定可靠的溫度的循環冷卻液，並根據溫度監控子系統400所監控的結果，向測試電源200發出相應的控制指令；當溫度監控子系統400監控到裝載平臺110或循環冷卻液體的溫度出現異常時，計算機處理子系統500可向測試電源200發出相應的控制指令，以避免測試過程中造成半導體雷射器晶片組件意外失效，進而減少損失。

其中，計算機處理子系統500根據溫度監控子系統400所監控的結果，向測試電源200發出相應的控制指令，包括：

當溫度監控子系統400監控到溫度異常時，計算機處理子系統500向測試電源200發出切斷指令，以使測試電源200停止向晶片組件提供測試電流。

當晶片測試過程中發生異常情況，晶片組件的發熱變得不穩定，使得裝載平臺110的溫度變得不穩定，這時溫度監控子系統400將溫度異常的信號反饋至計算機處理子系統500，計算機處理子系統500通過控制測試電源200進行切斷電流輸出，停止向晶片組件提供測試電流，使晶片組件停止工作。溫度監控子系統400還監控循環冷卻液體的溫度，當冷卻液體的溫度發生異常波動時，溫度監控子系統400將冷卻液體溫度異常的信號反饋至計算機處理子系統500，計算機處理子系統500通過控制測試電源200進行切斷電流輸出，停止向晶片組件提供測試電流，使晶片組件停止工作。

本實用新型實施方式的測試電源200可為可編程電源，測試電源200可實時向計算機處理子系統500反饋輸出的電流和電壓。在測試過程中，計算機處理子系統500可實時監控晶片組件的工作電流和所有晶片組件的工作電壓，當工作電流或工作電壓出現異常情況，計算機處理子系統500控制測試電源200切斷電流輸出，防止因電流輸出異常造成晶片組件的意外失效。其中，當測試櫃100中具有多個裝載平臺110時，可設置多個測試電源200與其對應，每個裝載平臺110由一個測試電源200提供測試電流，各個測試電源200分別連接到計算機處理子系統500。

其中，溫度監控子系統400包括設置在裝載平臺110上的溫度探頭410，用於探測裝載平臺110的溫度。

其中，如圖3，溫度探頭410為三個，分別沿晶片組件分布的方向設置在裝載平臺110上的不同位置。計算機處理子系統500可以根據三個溫度探頭410所探測的溫度的平均值作為參考，以判斷裝載平臺110上的溫度是否異常。

本實用新型實施方式中溫度監控子系統400還包括用於探測循環冷卻水溫度的溫度探頭361。

其中，冷卻子系統300包括冷卻液體供給機310、冷卻迴路370和主閥門320。

冷卻液體供給機310用於提供和回收循環冷卻液體，並且與計算機處理子系統500連接；可在冷卻液體供給機310上設置控制面板，用於調節供給的循環冷卻液體的溫度及開啟和關閉冷卻液體的循環；也可通過計算機處理子系統500直接控制調節供給的循環冷卻液體的溫度及開啟和關閉冷卻液體的循環。

冷卻迴路370兩端分別連接冷卻液體供給機310，裝載平臺110設置在冷卻迴路370上；冷卻迴路370是循環冷卻液體循環的通道，冷卻液體從冷卻液體供給機310流出經過裝載平臺110後流回冷卻液體供給機310。本實用新型實施方式中，可在裝載平臺110中設置冷卻液體槽，冷卻迴路370中的冷卻液體從冷卻液體槽中流過，以帶走裝載平臺110上的熱量；其中冷卻液體槽可以是覆蓋整個裝載平臺110的範圍的單向槽，也可以是沿著晶片組件分布方向設置，也可以是之字形設置的槽。

主閥門320設置在冷卻液體供給機310的出液口與裝載平臺110之間的冷卻迴路370上，並與計算機處理子系統500連接，以在計算機處理子系統500的控制下進行開啟和關閉。通過主閥門320可以暫停或開啟冷卻液體的循環；本實用新型實施方式中，主閥門320可採用電磁閥。

其中，冷卻子系統300還包括流量計330，流量計330設置在冷卻液體供給機310的入液口與裝載平臺110之間的冷卻迴路370上，並與計算機處理子系統500連接，以將測量的流量數據發送至計算機處理子系統500。冷卻液體流量過大會造成冷卻迴路370上的連接器件承受不住較大的壓力，若冷卻液體流量較小，又不能及時將晶片組件熱量帶走。本實用新型實施方式通過流量計330可實時監控冷卻迴路370的液體流量，當冷卻迴路370的液體流量異常，可通過計算機處理子系統500控制主閥門320關閉，同時控制測試電流切斷電流輸出。流量計330可為渦輪或葉輪流量計330。渦輪流量計330帶有電壓信號反饋，某一電壓信號對應確定數值的流量，計算機處理子系統500可以簡單通過數據採集卡進行準確讀取。

其中，冷卻子系統300還包括冷卻液品質檢測儀340，冷卻液品質檢測儀340設置在冷卻液體供給機310的入液口與裝載平臺110之間的冷卻迴路370上，並與計算機處理子系統500連接，以將測量的冷卻液品質數據發送至計算機處理子系統500。當冷卻液的品質超過規格，即為異常，可判斷冷卻液體中雜質過量，可能結垢並堵塞冷卻迴路370；本實用新型實施方式可根據需要，當冷卻液的品質超過預定值時，利用計算機處理子系統500控制主閥門320關閉，同時控制測試電流切斷電流輸出。

其中，冷卻液品質數據包括pH值和電導率；即冷卻液品質檢測儀340可以是pH值測量儀或者電導率測量儀。

其中，冷卻子系統300還包括過濾器350，過濾器350設置在主閥門320和冷卻液體供給機310的出液口之間的冷卻迴路370上。通過過濾器350的過濾，使得冷卻液體相對乾淨，降低長期的工作造成管路堵塞的風險。本實用新型實施方式將過濾器350和冷卻液品質檢測儀340配合使用，可大大降低管路堵塞的風險。

其中，如圖4，當測試櫃100中設置有多個裝載平臺110時，還可在主閥門320與多個裝載平臺110之間設置分流閥360，冷卻液體通過分流閥360分別流向多個裝載平臺110；其中，測量冷卻液體溫度的溫度探頭410設置在分流閥360內。

其中，本實用新型實施方式的測試系統還包括報警子系統600，報警子系統600，與計算機處理子系統500連接，當計算機處理子系統500向測試電源200發出切斷指令時，計算機處理子系統500控制報警子系統600發出警報。

本實用新型實施方式設置報警子系統600，在測試環境或測試系統出現異常時，通過計算機處理子系統500控制報警子系統600發出警報，以提醒操作人員。

本實用新型實施方式的報警子系統600可包括警報燈610和蜂鳴器，警報燈610可包括具有三種不同顏色光的三色燈組，三色燈組的不同色燈顯示分別表示測試系統不同的狀態，蜂鳴器主要起到報警作用。三色燈組包括藍色燈、黃色燈和紅色燈；其中，三色燈中如果紅色燈亮表示系統出現異常，如果藍色燈亮代表系統狀態良好，處於待機狀態，如果黃色燈亮代表系統狀態良好，處於正常測試工作狀態。蜂鳴器可固定設置在三色燈組中。

其中，本實用新型實施方式中，當計算機處理子系統500向測試電源200發出切斷指令時，即監控到異常時，計算機處理子系統500將故障代碼通過郵件發送至相應人員，以方便操作人員及時對設備進行故障排查。

本實用新型實施方式的計算機處理子系統500包括工控機、數據採集卡、多功能控制板卡，計算機處理子系統500通過協調控制測試電源200、冷卻子系統300、溫度監控子系統400、空氣粒子計數器700等，將採集得到的數據進行處理、分析、計算，最後通過數據圖表方式顯示出來，一旦監控異常，將會進行相應防護，並觸發報警，同時可自動通過郵件發送故障信息，及時提醒相關工作人員進行處理。

以上僅為本實用新型的實施方式，並非因此限制本實用新型的專利範圍，凡是利用本實用新型說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本實用新型的專利保護範圍內。