EEL 和 VCSEL 雷射二極體的測試插座

EEL和VCSEL雷射二極體的測試插座和夾具解決方案

邊射型 雷射  (EEL) 和垂直共振腔面射型雷射 (VCSEL) 自 1900 年代末推出以來越來越受歡迎。 這主要是因為它們易於製造且可在光通信、汽車激光雷達、消費電子產品等廣泛領域使用。

EEL 和 VCSEL 都是雷射二極體器件，由於其底層半導體製造技術而具有一些共同的屬性。

它們均採用半導體材料的分層結構構建，可以根據最終應用的要求精確控製其電學和光學特性。

這些基於半導體的雷射器件本質上結構緊湊，佔地面積非常小，使得 EEL 和 VCSEL 陣列適合集成到各種系統中，但單獨測試更具挑戰性。 EEL 和 VCSEL 之間最大的實際區別在於設備發射的雷射的方向和發散度。 正如其名稱所示，EEL 器件從 DUT 的側面或“邊緣”發射和感測信號（Detail A），而 VCSEL 器件從 DUT 的頂面發射和感測（Detail B）

Device Access Is (nearly) Everything

EEL 和 VCSEL 將電能轉換為相幹光，並具有在短距離內調製發射雷射強度的能力。 請注意，此處的關鍵字是“發射”，其中光源源自DUT，這意味著雷射二極體光源在插座/蓋子層面需要有一條清晰的光路，並且在某些情況下需要集成光電二極體傳感器來測量返迴路徑。

您會看到我們在 DUT 需要暴露於外部刺激或直接訪問探測和檢查工具的背景下談論很多有關我們的薄型開放腔測試插座和蓋子的內容。

當設備本身負責從設備上方或旁邊的角度發射和感測高頻光信號時，會發生什麼？ 類似的設計規則適用於在測試期間通過夾具旁邊的露天或通過蓋子上的廣角開口保持對 DUT 一個或多個表面的低輪廓無障礙訪問的情況

在使用 EEL 或 VCSEL 測試近紅外 (NIR) 和短波紅外 (SWIR) 的情況下，RTI 的解決方案旨在為進出 DUT 本身的光傳輸提供間隙，同時減輕串擾並保持可接受的工作溫度。 儘管一些設計考慮因素與傳統封裝測試一緻，但這些設備具有獨特的特性，需要在插座和夾具級別提供更多技術解決方案。

EEL 設備測試解決方案

EEL 器件的測試解決方案需要從封裝側面接觸 DUT，同時在測試過程中對 DUT 進行固定、對準、接觸、供電和調節溫度。 由於光源從側面發出，因此陽極放置在 DUT 的頂表面，陰極放置在 DUT 的底表面。 僅接觸 DUT 底部的傳統測試插座在這裡不起作用。

這種用於 EEL 二極體的定製老化夾具具有四個獨立的插座，每個插座都有多個測試位置，沿著 PCB 的測試邊緣齊平。 插座將每個二極體 (DUT) 的 3 個側面對齊，以便在發射封裝側面時激光不受阻礙。 上面的細節 A 顯示了與 DUT 頂部陽極 焊盤的電氣連接，使用彈簧銷和電路板上的薄導電金表面來接觸 DUT 的底部陰極側。 額外的熱板直接安裝在 PCB 上，以加固組件並進一步從陰極端子焊盤吸走熱量。 安裝硬件上的精確扭轉將插座壓在 DUT 上並將其固定到 PCB 上，這對於成功至關重要。 因此，需要專門的硬件和插座設計來避免設備加載期間的過應力

VCSEL 設備的測試解決方案

VCSEL 設備的測試解決方案需要從封裝頂部以寬視角和短工作距離訪問 DUT。 VCSEL 設備陣列的運行溫度比 EEL 設備陣列高得多，並且需要更多功率。 由於 DUT 還可能負責感測反射光，因此在蓋子表面塗有一層薄薄的非反射塗層，以最大限度地減少對傳感器的眩光

這些 VCSEL 測試插座的陽極側和陰極側採用獨立的鍍金銅體製造，可通過插座材料實現額外的散熱。 由於器件上的陽極和陰極焊盤比球或引線等傳統 IC 觸點相對較大，因此多個彈簧針可以均勻分佈在每個端子焊盤上，以增加功率傳輸並同時散熱。(see Detail B)

散熱考慮

EEL 和 VCSEL 產生高達數安培的高功率 NIR 和 SWIR 納米波脈衝，因此在長期使用時會產生大量熱量。 這些設備的性能可能會受到設備和環境溫度突然變化的極大影響。 因此，當溫度升高時，EEL 和 VCSEL 都容易受到芯片級串擾、錯位和幹擾的影響，如果管理不當，會導緻不必要的非線性效應。

可靠地測試這些設備需要在負載下保持穩定的溫度條件，以確保結果準確且可重複，這對於不允許出現故障的醫療和汽車傳感應用至關重要。 因此，RTI 開發了考慮到功耗、熱膨脹和散熱的高性能解決方案。 陽極和陰極處精心定位的彈簧銷陣列與散熱材料、機加工的氣流袋以及用於設備級溫度監控的集成 RTD 或熱電偶傳感器相結合，可以幫助您在測試期間保持適當的工作溫度。

提供易用性和長期可靠性的可擴展解決方案需要Robson Technologies, Inc. 等公司提供的先進設計和製造技術。

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