EEL 和 VCSEL 激光二极管测试夹具解决方案

EEL和VCSEL激光二极管的测试插座和夹具解决方案

边缘发射激光器（EEL）和垂直腔面发射激光器（VCSEL）自20世纪末推出以来，越来越受欢迎。这在很大程度上是由于它们易于制造，在包括光通信、汽车激光雷达、消费电子等广泛领域都很实用。EEL和VCSEL是激光二极管器件，由于其底层的半导体制造技术，它们具有几个共同的特性。它们都是使用半导体材料的层状结构构建的，可以根据最终应用的需要精确控制其电学和光学性能。

这些基于半导体的激光器本质上是紧凑的结构，占地面积非常小，使得EEL和VCSEL阵列适合集成到各种系统中，但单独测试更具挑战性。EEL和VCSEL之间最大的实际区别是从器件发射的激光的方向和发散性。正如其名称所暗示的，EEL器件从DUT的侧面或“边缘”发射和感测信号（Detail A），而VCSEL器件从DUT的顶表面发射和感测出信号（Detail B）。

Device Access Is (nearly) Everything

EEL和VCSEL将电能转换为相干光，并具有在短距离内调制发射激光强度的能力。请注意，此处的关键字是发射的，其中光源来自DUT，这意味着需要在插座/盖子级别为激光二极管光源提供清晰的光路，在某些情况下，还需要集成光电二极管传感器来测量返回路径。

在DUT需要暴露于外部刺激或直接接触探测和检查工具的情况下，您会看到我们谈论了很多关于我们的低姿态开腔测试插座和盖子的内容。但是，当设备本身负责从设备上方或旁边的角度发射和感测高频光学信号时，会发生什么？类似的设计规则适用于在测试期间通过夹具旁边的露天或通过盖子中的广角开口保持对DUT的一个或多个表面的低轮廓无障碍访问的情况；

在使用EEL或VCSEL测试近红外（NIR）和短波长红外（SWIR）的情况下，RTI的解决方案旨在为进出DUT本身的光传输提供间隙，同时减轻串扰并保持可接受的工作温度。尽管一些设计考虑因素与传统的封装测试一致，但这些设备具有独特的特性，需要在插座和夹具级别提供更多的技术解决方案。

EEL器件的测试解决方案要求从封装的侧面接近DUT，同时在测试期间安置、对准、接触、供电和调节DUT的温度。由于光源从侧面发出，因此将阳极放置在DUT的顶部表面上，将阴极放置在底部表面上。仅接触DUT底部的传统测试插座在这里不起作用。

Test Solutions for EEL Devices

这种用于EEL二极管的定制老化夹具有四个独立的插座，每个插座都有多个测试点，沿着PCB的测试边缘齐平。插座将每个二极管（DUT）对准3个侧面，以便在从封装侧面发射激光时使激光区域畅通无阻。上面的细节A显示了使用弹簧销和板上的薄导电金表面与DUT的底部阴极侧接触的DUT上的顶部阳极焊盘的电连接。额外的热板直接安装在PCB上，以加固组件并从阴极端子焊盘吸收更多热量。将插座压在DUT上并将其固定在PCB上的安装硬件上的精确扭转对成功至关重要。因此，需要专门的硬件和插座设计来避免设备加载期间的过度应力。

Test Solutions for VCSEL Devices

VCSEL器件的测试解决方案需要从封装顶部以宽视角和短工作距离访问DUT。VCSEL器件阵列的运行温度可能比EEL器件高得多，所需功率也更大。

由于DUT也可能负责感测反射光，因此将薄的非反射涂层施加到盖表面以最小化朝向传感器的眩光。

这些VCSEL测试插座在阳极和阴极侧用分离的镀金铜体制造，用于通过插座材料传播额外的热量。由于器件上的阳极和阴极焊盘相对比传统的IC触点（如球或引线）大，因此多个pogo引脚可以均匀分布在每个端子焊盘上，以增加功率传输和同时散热。(see Detail B)

散热考虑

EEL和VCSEL在达到几安培的高功率下产生NIR和SWIR纳米波脉冲，从而在长期使用中产生大量热量。这些设备的性能可能会受到设备和环境温度突然变化的极大影响。因此，EEL和VCSEL都容易受到管芯级的串扰、错位和干扰，因为如果管理不当，会导致不必要的非线性效应。

可靠地测试这些设备需要在负载下保持稳定的温度条件，以确保准确和可重复的结果，这对于不能选择故障的医疗和汽车传感应用来说是必不可少的。出于这个原因，RTI开发了高性能的解决方案，考虑到了功率、热膨胀和散热。在阳极和阴极仔细放置弹簧销阵列，结合散热材料、用于气流的机械加工袋以及用于设备级温度监测的集成RTD或热电偶传感器，可以帮助您在测试期间保持适当的操作温度。

提供易用性和长期可靠性的可扩展解决方案需要Robson Technologies, Inc. 公司提供的先进设计和制造技术。

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