一種半導體激光器芯片測試固定裝置及其方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種半導體激光器芯片測試固定裝置及其方法。
【背景技術】
[0002] 半導體激光器器件具有體積小、重量輕、電光轉換效率高等優點，在醫療、軍事、通 信等領域作為光源以及栗浦光源源受到廣泛的應用。半導體激光器芯片通常需要經過封裝 形成器件后才出廠使用。在半導體激光器芯片封裝之前，為了提高封裝的成品率，需要對半 導體激光器芯片進行相關的性能測試，挑選出合格的半導體激光器芯片，淘汰掉不合格的 芯片。。在半導體激光器高功率的應用領域中，半導體激光器芯片往往以巴條形成存在，巴 條中通常存在多個發光單元，發光單元的輸出特性是否合格決定著巴條是否合格。
[0003] 半導體激光器巴條測試過程中，由于所測試的性能多，測試時間較長，芯片與芯片 固定裝置的接觸面積過小會導致芯片內集熱過多而燒毀芯片，并且不利于芯片測試數據的 一致性和增大測試過程對芯片的損傷，激光器測試裝置需要具備以下三點：第一，需要合理 的溫度控制裝置，保證所有發光單元的散熱和加熱一致;第二，需要合理的方式來固定芯 片，增大芯片的散熱;第三，需要保持芯片受力的一致性，降低芯片的應力對芯片造成損壞， 從而降低固定裝置對芯片的不良影響。
[0004] 目前國內外多家機構對半導體激光器測試系統進行了研究，國外的如ILX、Yel、 Corning等公司，在半導體激光器測試系統上有多年的經驗。Corning公司報道的文章 (JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY，V0L.23，N0.2，FEBRUARY 2005)中披露了一種用于半 導體激光芯片測試的固定裝置，如圖2、圖3所示，主要適用于測試單管和巴條。該方案為:P 面供電電極位于芯片的上方，以探針的形式(柱形結構）與芯片的P面電極接觸注入電流，芯 片的N面電極被芯片載體平臺上的真空縫隙吸附，縫隙平行于腔面，同時導電的芯片載體平 臺與芯片的N面電極自然形成電連接。在這種固定安裝結構中，芯片P面接觸面積不均勻，使 得P面受力和探針對P面的熱傳導不均勻；而且，真空吸附的縫隙平行于芯片腔面，也容易造 成芯片沿諧振腔方向出現受力不均勻;這些因素都會導致芯片的損傷以及芯片輸出特性的 下降。
[0005] 國內的如西安炬光科技公司，在申請了多篇測試系統上專利（CN102519709A、 CN102520336A等），按壓激光器的方法多采用橡膠和彈簧螺絲，彈簧螺絲與激光器之間的接 觸方式是點接觸，芯片受力和散熱都不能達到一致性的要求。中國科學院蘇州生物醫學工 程技術研究所(CN 203643563 U)申請了對芯片的測試專利。采用的接觸裝置中不僅含有彈 簧針，還包括氣囊，該測試裝置機械結構復雜，不利于制作，也同樣存在受力和散熱不均勻 的問題。

【發明內容】

[0006] 本發明提出一種新的半導體激光器芯片測試固定裝置及其方法，能夠避免對芯片 輸出特性的影響，并提高芯片的散熱效果。
[0007] 本發明的技術方案如下：
[0008] -種半導體激光器芯片測試固定裝置，包括芯片載體平臺、真空吸附裝置、溫度控 制裝置、P面供電電極和N面供電電極，芯片載體平臺的下表面與真空吸附裝置貼合，所述溫 度控制裝置經真空吸附裝置對芯片載體平臺傳導散熱;芯片載體平臺或者真空吸附裝置還 設置有溫度探測孔;有別于現有技術的是:芯片載體平臺為絕緣導熱材質，在芯片載體平臺 的上表面設置有間隔排列的多條金屬膜，金屬膜的長度方向與待測芯片的發光單元腔長方 向平行;每一條金屬膜作為一個獨立的P面供電電極，用于與待測芯片單個發光單元的P面 電極對應完全貼合，每一條金屬膜上相應固定有單獨的供電接觸頭;在相鄰P面供電電極之 間平行開設有條形的真空吸附孔，真空吸附孔貫通芯片載體平臺的上下表面，所有真空吸 附孔均與真空吸附裝置的內氣路孔道相通;所述N面供電電極為一個整體的電極，位于P面 供電電極的上方，并避開相應供電接觸頭所處位置，N面供電電極的下表面平整光滑，使其 能夠與待測芯片的N面電極完全貼合。
[0009] 在以上方案的基礎上，本發明還進一步作了如下優化：
[0010] 為了更好地實現P面供電電極與芯片P面電極的貼合，具體有以下兩種芯片載體平 臺的結構設計：
[0011] 1、芯片載體平臺的上表面平整光滑，所述多條金屬膜鍍于芯片載體平臺的上表 面。
[0012] 2、芯片載體平臺的上表面對應于所述多條金屬膜的位置分別設置淺槽，金屬膜填 入相應的淺槽使得芯片載體平臺的上表面平整光滑。
[0013] 上述P面供電電極的寬度大于待測芯片單個發光單元的P面電極的寬度，長度大于 待測芯片發光單元的腔長。
[0014] 上述多條金屬膜的寬度和間距滿足:待測芯片的每個發光單元沿腔長方向的中心 對稱線與相應P面供電電極的中心對稱線重合，真空吸附孔對應于待測芯片的相鄰P面電極 之間的區域，相鄰真空吸附孔之間的距離小于發光單元的寬度。
[0015] 上述P面供電電極的有效長度大于真空吸附孔的長度，相應的供電接觸頭均超出 真空吸附孔在長度方向上對應的區域。
[0016] 上述N面供電電極在長度方向上覆蓋芯片載體平臺上排列的所有的P面供電電極， N面供電電極的寬度小于真空吸附孔的長度。
[0017] 上述N面供電電極的長度方向與P面供電電極的長度方向相互垂直。
[0018] 上述真空吸附裝置的主體為一導熱塊，所述內氣路孔道是在所述導熱塊上表面開 設的條形凹槽，該條形凹槽與條形的真空吸附孔在芯片載體平臺的下表面的投影相互垂 直。
[0019] 上述溫度探測孔開設于真空吸附裝置的側面，該側面與真空吸附孔的長度方向平 行。
[0020] 應用上述半導體激光器芯片測試固定裝置的操作方法，包括以下步驟：
[0021] (1)將待測芯片放置于芯片載體平臺的上表面，使待測芯片的各個發光單元的P面 電極與相應的P面供電電極完全貼合，發光單元沿腔長方向的中心對稱線與P面供電電極的 中心對稱線重合；
[0022] (2)真空吸附裝置工作，降低真空吸附孔內的氣壓，使待測芯片吸附于芯片載體平 臺表面；
[0023] (3)向下移動N面供電電極，使N面供電電極與待測芯片的N面電極完全貼合；
[0024] (4)溫度控制裝置工作，通過溫度探測孔測量并反饋溫度進行自動調節，使得芯片 載體平臺下表面溫度達到設定溫度；
[0025] (5)分別向P面供電電極的供電接觸頭注入電流，測試待測芯片各個發光單元的輸 出特性；
[0026] (6)待測芯片測試完成后，向上移動N面供電電極，真空吸附裝置停止工作，取下待 測芯片。
[0027] 與現有技術相比，本發明的有益效果：
[0028] 1、改善了芯片受力的均勻性，減小芯片測試過程對芯片造成的損傷(避免對諧振 腔結構產生影響），提高了芯片發光的均勻性。
[0029] 2、增大了芯片與固定裝置的接觸表面積，提高了芯片的散熱。
[0030] 3、提高了有源區溫度的均勻性。
【附圖說明】
[0031 ]圖1為半導體激光器芯片的單個發光單元的結構示意圖。
[0032]圖2為Corning公司方案的示意圖（略去芯片載體平臺以下的結構）。
[0033]圖3為圖2中芯片載體平臺的結構示意圖。
[0034]圖4為本發明方案的示意圖。
[0035] 圖5為圖4中真空吸附裝置的結構示意圖。
[0036] 圖6為圖4中芯片載體平臺的結構示意圖。
[0037] 圖7為本發明裝置的溫度分布圖，其中（a)為芯片的前腔面溫度及裝置的前表面溫 度分布，（b)為限制層溫度分布。
[0038] 圖8為現有技術（圖2所示)裝置的溫度分布圖，其中（a)為芯片前腔面溫度及裝置 的前表面溫度分布，（b)為限制層溫度分布。
[0039] 附圖標號說明：
[0040] 1-N面供電電極，2-待測芯片，3-芯片載體平臺，4-P面供電電極，5-P面供電電極接 頭，6-真空吸附孔，7-真空吸附裝置，8-溫度探測孔，9-外接氣路孔，10-內氣路孔，11-溫度 控制裝置(TEC);
[0041 ] 201-P面電極；202-P面包層；203-限制層；204N面包層；205-襯底；206-N面電極。
【具體實施方式】
[0042] 如圖4所示，本發明的半導體激光器芯片測試固定裝置包括芯片載體平臺、真空吸 附裝置和溫度控制裝置(TEC)，采用吸附方式固定芯片。芯片載體平臺上表面設置有分立的 P面供電電極和電極接頭，真空吸附裝置連接真空栗。本發明與現有技術的不同之處主要在 于：
[0043] 1、吸附方式不同，本發明的真空吸附的孔平行于諧振腔，垂