一种检测单巴条性能的测试系统及使用方法

技术领域

本发明涉及一种智能测试单巴条大电流下性能的测试系统及使用方法，属于激光器生产设备技术领域。

背景技术

半导体激光器具有体积小、寿命长、能量密度高等特点，可采用简单的注入电流方式来工作，与集成电路兼容，因而可与之单片集成，并且还可以用高达GHz的频率直接进行电流调制以获得高速调制的激光输出。目前半导体激光器在激光打标、激光切割、激光美容、激光照明以及雷达等方面获得了广泛的应用。其中，在激光打标等工业应用中，通常需要多只激光器作为泵浦组合叠加使用，而中心晶体通常只能吸收较窄光谱范围内的光源，因此为了产生能量更强的出射激光，这些激光器对巴条的波长一致性有比较高的要求。

目前激光器生产过程中对巴条的筛选通常只能采取裸巴条扎测、或冷波长下测试的方法。其中裸巴条扎测对巴条会造成一定程度上的损伤，且由于无法保证散热能力一致性，扎测结果也存在一定的误差；冷波长测试对巴条本身并无损伤，但冷波长下的测试与实际工作条件下的测试结果不能保证完全一致的对应关系，激光器总装完成后可能存在一定的误差导致工作效率偏低。

中国专利文献CN105334024B给出一种半导体激光器阵列单巴实时测试系统及测试方法，能够简便、有效地实现阵列工作状态下单巴功率和/或光谱的测试，此测试系统光束导光分离器的体型只对应一个巴条的出光，使该巴条的出光在光束导光分离器经过至少一次反射导出，且导出方向与原光路不同。此方法在巴条出光至积分球的路径中需在光束分离器中经过折射，能量的损耗不可避免，并且此系统需要芯片以完成烧结工作，此测试系统没有良好的散热能力。

发明内容

针对现有巴条测试系统的不足，本发明提供了一种控制精度更高的的测试系统，以解决现有技术中巴条筛选能力差，巴条一次封装后无法提前筛选出封装不良的单巴单元的技术难题。

术语解释：

1、巴条：用于封装半导体激光器泵源的激光芯片；

2、单巴单元：巴条与钨铜热沉等导热良好物体进行一体烧结后的产物；

3、TEC：半导体制冷器；

4、蒸铟：通过蒸镀工艺，在夹具表面预制一层均匀致密的铟焊料。

本发明的技术方案如下：

一种检测单巴条性能的测试系统，所述测试系统包括积分球测试套组、三维调节架、带有TEC温控系统的载物平台、带有TEC温控系统的快速按压夹具；

三维调节架与积分球测试套组并排放置，三维调节架上设置带有TEC温控系统的载物平台、带有TEC温控系统的快速按压夹具，带有TEC温控系统的载物平台上放置单巴单元，带有TEC温控系统的快速按压夹具将单巴单元固定于载物平台上，按压夹具与载物平台分别接触单巴单元的P/N两面，三维调节架调整单巴单元与积分球的相对位置，保证光源与积分球相对位置的一致性，使积分球对出射光源具有良好的捕捉能力，以得到一致性较高的功率、波长数据；积分球测试套组为全自动测试套组，自动进行功率、波长、电压等数据的测量及记录工作；按压夹具对被测单元使用快速按压试固定，在固定的同时，实现单巴单元的P/N两面与测试台保持良好的接触，保证其优秀的散热能力；

优选的，带有TEC温控系统的快速按压夹具与单巴单元接触的一面进行蒸铟处理，保证快速按压夹具与巴条接触面紧密贴合，以保证良好的散热能力；带有TEC温控系统的载物平台与单巴单元接触的一面进行蒸铟处理，保证待测单元与载物平台充分接触，尽可能达到共温，最大程度发挥TEC控温能力。

优选的，带有TEC温控系统的快速按压夹具与单巴单元接触一端内部设有TEC反馈热敏电阻，带有TEC温控系统的载物平台与单巴单元接触一面的内部设有TEC反馈热敏电阻。

优选的，带有TEC温控系统的快速按压夹具位于载物平台上方，包括操作把手、下压轨道、固定压块，固定压块在下压轨道内竖向移动，操作把手连接固定压块，操作把手下压时，带动固定压块在下压轨道内移动下降，由固定压块对单巴单元进行压紧固定，无需更换固定压块即可测试多种封装类型的单巴单元。

优选的，三维调节架包括底座、立架、移动架，立架上设有Z向轨道，移动架在Z向轨道中竖向移动，移动架为L型架，移动架上设有XY向移动机构，XY向移动机构上方连接带有TEC温控系统的载物平台，由XY向移动机构带动载物平台在水平面内移动。

一种利用上述检测单巴条性能的测试系统的使用方法，包括步骤如下：

单巴单元被放置在载物平台上，通过带有TEC温控系统的快速按压夹具将单巴单元稳定的固定于载物平台上，载物平台和按压夹具与单巴单元的P/N面接触，充分发挥此系统双TEC的良好温控能力，保证单巴单元温度的稳定，通过调节三维调节架，使单巴单元位于相对于积分球居中的位置，保证其测试数据的准确性和一致性，开启外接双TEC，载物平台和按压夹具内部的TEC反馈热敏电阻位于单巴单元P/N两面附近，保证其对单巴单元温度反馈的即时性，以最大程度的保证单巴单元测试过程中的温度稳定性。

载物平台与按压夹具分别与外接电源的正负极相连接，并串联一个额定电阻，电阻在单巴单元出现异常时，保证电路的正常运转，即保护电源，同时确保操作人员不会受到额外伤害。

本发明的有益效果在于：

1、本发明由设置好的程序和优化的组件组成，节约人工成本，提高生产效率，是未来高精尖产品的大势所趋。

2、本发明温度控制精度极高，最大程度保证测试数据与总装后数据一致性。

3、本发明能够极大的提高产品的合格率，风险前移，提前筛选不良巴条，避免因为单巴条不合格导致的物料浪费，降低产品的物料生产成本、人工生产成本。

附图说明

图1为本发明单巴单元夹具固定区域细节图。

图2为本发明单巴单元固定端整体图。

图3为本发明单巴单元测试系统整体图。

图4为50W单巴单元10mm、10HZ测试对比。

图5为100W单巴单元10mm、10HZ测试对比。

图中：1、待测试单巴单元：图中以两钨铜热沉烧结巴条的单巴单元为例，2、带有TEC温控系统并进行蒸铟处理的载物平台，3、载物平台TEC温控系统的反馈热敏电阻，4、三维调节架，4-1、底座，4-2、立架，4-3、移动架，4-4、XY向移动机构，5、带有TEC温控系统的快速按压夹具，5-1、操作把手，5-2、下压轨道，5-3、固定压块，5-4、按压夹具TEC温控系统的反馈热敏电阻，6、高精度自动测试记录数据积分球。

具体实施方式

下面通过实施例并结合附图对本发明做进一步说明，但不限于此。

实施例1：

一种检测单巴条性能的测试系统，所述测试系统包括积分球测试套组、三维调节架4、带有TEC温控系统的载物平台2、带有TEC温控系统的快速按压夹具5，如图1-3所示。

三维调节架与积分球测试套组并排放置，三维调节架上设置带有TEC温控系统的载物平台、带有TEC温控系统的快速按压夹具，带有TEC温控系统的载物平台上放置单巴单元1，带有TEC温控系统的快速按压夹具将单巴单元1固定于载物平台上，按压夹具与载物平台分别接触单巴单元的P/N两面，三维调节架调整单巴单元与积分球的相对位置，保证光源与积分球相对位置的一致性，使积分球对出射光源具有良好的捕捉能力，以得到一致性较高的功率、波长数据；积分球测试套组为全自动测试套组，自动进行功率、波长、电压等数据的测量及记录工作；按压夹具对被测单元使用快速按压试固定，在固定的同时，实现单巴单元的P/N两面与测试台保持良好的接触，保证其优秀的散热能力；

带有TEC温控系统的快速按压夹具5位于载物平台上方，包括操作把手5-1、下压轨道5-2、固定压块5-3，固定压块在下压轨道内竖向移动，操作把手连接固定压块，操作把手下压时，带动固定压块在下压轨道内移动下降，由固定压块对单巴单元进行压紧固定，无需更换固定压块即可测试多种封装类型的单巴单元。

三维调节架4包括底座4-1、立架4-2、移动架4-3，立架上设有Z向轨道，移动架在Z向轨道中竖向移动，移动架为L型架，移动架上设有XY向移动机构4-4，XY向移动机构上方连接带有TEC温控系统的载物平台2，由XY向移动机构4-4带动载物平台在水平面内移动。

实施例2：

一种检测单巴条性能的测试系统，其结构如实施例1所述，所不同的是，带有TEC温控系统的快速按压夹具与单巴单元接触的一面进行蒸铟处理，保证快速按压夹具与巴条接触面紧密贴合，以保证良好的散热能力；带有TEC温控系统的载物平台与单巴单元接触的一面进行蒸铟处理，保证待测单元与载物平台充分接触，尽可能达到共温，最大程度发挥TEC控温能力。

实施例3：

一种检测单巴条性能的测试系统，其结构如实施例2所述，所不同的是，带有TEC温控系统的快速按压夹具与单巴单元接触一端内部设有TEC反馈热敏电阻5-4，带有TEC温控系统的载物平台与单巴单元接触一面的内部设有TEC反馈热敏电阻3。

实施例4：

一种利用上述实施例3所述检测单巴条性能的测试系统的使用方法，包括步骤如下：

单巴单元1被放置在载物平台2上，通过带有TEC温控系统的快速按压夹具5将单巴单元1稳定的固定于载物平台2上，载物平台2和按压夹具5与单巴单元的P/N面接触，充分发挥此系统双TEC的良好温控能力，保证单巴单元温度的稳定，通过调节三维调节架4，使单巴单元1位于相对于积分球6居中的位置，保证其测试数据的准确性和一致性，开启外接双TEC，载物平台和按压夹具内部的TEC反馈热敏电阻位于单巴单元P/N两面附近，保证其对单巴单元温度反馈的即时性，以最大程度的保证单巴单元测试过程中的温度稳定性。

载物平台与按压夹具分别与外接电源的正负极相连接，并串联一个额定电阻，电阻在单巴单元出现异常时，保证电路的正常运转，即保护电源，同时确保操作人员不会受到额外伤害。

实验例1

本测试系统测试实例如下：

封装50W芯片和100W芯片两种单巴单元；

在10mm、10HZ条件下，分别对单巴单元进行裸单元测试/此系统测试/组成模组后测试，对比结果如图4、图5所示。本系统测试能最大程度上保证单巴单元的输出性能，与单巴单元二次封装后测试数据相比，仅在大电流下存在轻微热饱和，较常规方式测试单巴单元的数据有极大改善。本系统可以实现在一次封装后进行提前筛选，避免二次封装后删选不合格品造成额外的物料人工浪费。