無錫奧普特自動化技術(shù)有限公司于2018年1月正式向國內(nèi)市場投放自主研發(fā)的全自動高功率半導(dǎo)體激光器COS(Chip-On-Submount)芯片老化測試設(shè)備(型號:OA-BIT1500),該設(shè)備用于對COS芯片進(jìn)行全自動老化測試,可以批量檢測COS芯片的性能指標(biāo),保證了高功率半導(dǎo)體激光器的輸出穩(wěn)定性和長期可靠性。該設(shè)備完全打破了美國、德國等西方發(fā)達(dá)國家對該類設(shè)備的技術(shù)和市場壟斷,相比于進(jìn)口設(shè)備動輒幾百萬的售價,該系統(tǒng)的定價更接地氣,完全符合國內(nèi)行業(yè)發(fā)展的需求,而且我們擁有一支行業(yè)經(jīng)驗超過二十年的專業(yè)技術(shù)團(tuán)隊作為保障,可以為國內(nèi)客戶提供更快速的響應(yīng)和更完善的售后服務(wù)。
一、被老化COS器件
器件尺寸:4.5*5.75mm
二、要求分析
1、同時對50/100/150顆(可選)高功率激光器COS器件進(jìn)行老化。
2、大功率COS器件需要恒流18A供電,電壓一般為1.8V左右。
3、考慮到設(shè)備的通用性,按單個器件最大20A、3V設(shè)計。
4、大功率COS器件有較嚴(yán)重發(fā)熱,需要控制溫度在45~70℃。
三、老化方案描述:
COS老化設(shè)備包含溫度穩(wěn)定部分、老化監(jiān)測部分、監(jiān)測軟件組成,溫度控制部分包括溫度檢測、溫度調(diào)節(jié)、半導(dǎo)體制冷片、電源、冷卻水組成;老化監(jiān)測部分進(jìn)口高穩(wěn)定度大功率電源、電壓檢測電路、電流檢測電路、 恒流控制電路、老化機(jī)架組成。設(shè)備配置工控機(jī)及老化監(jiān)測軟件。系統(tǒng)方案電氣部分原理框圖如下:
1、電壓檢測精度±0.01V,電流檢測控制精度±0.01A
2、每顆COS均有電流、電壓檢測,并配備大電流場效應(yīng)管用于保護(hù)器件;
3、為每顆COS設(shè)計有三重電流電壓保護(hù),確保產(chǎn)品不被損壞。
溫度控制電路原理圖,控制精度±0.5℃,確保溫度穩(wěn)定。
設(shè)備柜體示意圖
柜體內(nèi)部老化部分原理示意圖(10片×5組)。
每個老化機(jī)架包含10個溫度檢測探頭。
Ø 通過大電流彈簧探針連接COS器件;
Ø 檢測COS器件的電流、電壓,并通過CAN總線上傳信息;
Ø 通過在激光器前端安裝熱探測器來檢測光照情況,并通過軟件計算分析,從而判斷COS器件是否正常出光;
Ø 檢測到異常時(如過壓、過流、欠壓、不出光),短路COS器件,并上傳異常信息;
Ø 任何一顆COS出現(xiàn)損壞均不會導(dǎo)致其他器件損壞。
控制主機(jī)部
1、工控機(jī)主機(jī):
Ø 安裝在設(shè)備機(jī)柜內(nèi)部,數(shù)量:1套;
2、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī):
Ø 安裝在設(shè)備機(jī)柜內(nèi)部,數(shù)量:1套;
Ø 連接計算機(jī)、各單元內(nèi)的程控電源和控制模塊;
Ø 容量:24通道。
3、監(jiān)測軟件:
Ø 同時在線監(jiān)測50/100/150路電流電壓。
保護(hù)措施
1、上電保護(hù):為保證被測COS器件不被大電流或高電壓沖擊損壞,電源具有可靠的防浪涌電路。此外,老化上電時采用逐步增大電流(9秒由0A加至18A)和電壓(9秒由0V加至1.8V)的措施,并實時檢測器件是否存在工作異常,防止器件受沖擊損壞。上電時電流的控制波形如下:
注:上升速度可調(diào)
2、下電保護(hù):為保證被測COS器件在下電時減小應(yīng)力,采用緩慢下電的措施,即在3秒的時間內(nèi)將電源由18A將至0A。此外,在意外停電時,加載給COS器件的電壓和電流都會徹底關(guān)斷,不會出現(xiàn)反沖或重復(fù)加電的情況。
軟件主界面圖如下
四、老化操作步驟
1、準(zhǔn)備及開機(jī)
• 設(shè)備上電后,開啟計算機(jī),啟動老化監(jiān)測軟件;
• 設(shè)置電流值、限壓值及老化溫度及老化時間。
2、防止被測物料
• 逐一擺放被老化的COS器件到限定的凹槽內(nèi);
• 輕輕的壓下肘夾,使彈簧探針壓緊被測件正負(fù)電極;
• 關(guān)閉設(shè)備門。
3、運(yùn)行老化
• 點擊軟件界面上的運(yùn)行按鈕,設(shè)備開始老化運(yùn)行;
4、老化過程
• 設(shè)備自動啟動溫度控制模塊進(jìn)行溫度控制;
• 設(shè)備自動電壓電流緩升加載,并檢測各供電控制模塊的狀態(tài)。
• 一旦出現(xiàn)異常,供電控制模塊切斷該路供電,并在軟件界面上標(biāo)識紅色;
• 若無異常,設(shè)備控制恒流源緩升加載至指定的電流(如18A),并連續(xù)記錄各COS模塊的電壓,各溫度控制模塊的溫度,并記錄到數(shù)據(jù)庫;一旦出現(xiàn)異常,計算機(jī)軟件將顯示報警;
• 設(shè)定的老化時間到后,設(shè)備自動停止對COS器件的供電,并提示完成。
5、更換物料
• 確認(rèn)設(shè)備提示完成老化或異常停機(jī)后,方可開啟設(shè)備柜門;
• 根據(jù)軟件的記錄,和供電檢測模塊上指示燈的顏色,分別良品和不良品;
• 更換物料后,可重復(fù)第2步開始下一輪的老化測試。
五、方案特點
1、采用了每10個COS器件一組的模塊化設(shè)計,兼顧了性能與成本;
2、采用水冷+TEC保護(hù)措施,確保老化溫度偏差在0.5℃以內(nèi),具有過溫保護(hù);
3、具有三重電流電壓保護(hù),確保產(chǎn)品不被損壞;
4、上電時從0.5V0.5A開始逐步加電,無浪涌、無大電流沖擊;
5、意外斷電、人為斷電均具有防反沖和防重復(fù)沖擊保護(hù);
6、任何一路被測件或設(shè)備器件的損壞不會造成其他器件的損壞;
7、自動記錄COS的損壞時間,方便追溯和進(jìn)行失效質(zhì)量分析;
8、為每個器件配置3V20A的容量,異常物料可提供5V電壓,設(shè)備的通用性強(qiáng);
9、采用標(biāo)準(zhǔn)的程控電源,調(diào)整容量時僅僅需要更換電源,不用修改硬件設(shè)計;
10、每個單元均有電流、電壓檢測,并配備了大電流場效應(yīng)管用于保護(hù)模塊;
11、采用水冷+TEC進(jìn)行溫度控制,并配備10/20/30路溫度檢測傳感器,確保溫度均勻,溫度獨立控制,速度快,精度高;
12、采用CAN總線、以太網(wǎng)通訊,提高數(shù)據(jù)穩(wěn)定性;
13、封閉箱體,可充氮氣進(jìn)行器件保護(hù);
14、發(fā)出的激光采用黑色散熱片吸收后通過水循環(huán)帶走,避免柜體內(nèi)溫度過高;
15、每個機(jī)架可以對1~50片COS進(jìn)行老化,若需擴(kuò)充老化數(shù)量,可增加柜體高度;
16、具有ESD保護(hù)措施,防止靜電損壞。
六、主要清單:
序號 | 內(nèi)容 | 單套數(shù)量 | 備注 |
1 | 水冷機(jī) | 1 | |
2 | 水路 | 1 | |
3 | 溫度檢測模塊 | 10 | 進(jìn)口芯片 |
4 | 溫度控制模塊 | 10 | 進(jìn)口芯片 |
5 | 光溫度檢測模塊 | 50 | |
6 | 溫度傳感器 | 60 | |
7 | 大功率電源 | 5 | |
8 | TEC | 50 | 進(jìn)口 |
9 | 大功率程控恒流電源 | 5 | 進(jìn)口高可靠性 |
10 | 電壓檢測模塊 | 50 | 進(jìn)口芯片 |
11 | 電流檢測模塊 | 50 | 進(jìn)口芯片 |
12 | 過流保護(hù)電路 | 5 | 進(jìn)口芯片 |
13 | 保護(hù)電路 | 50 | |
14 | 夾具(老化機(jī)架) | 1 | 鍍金防氧化 |
15 | 柜體 | 1 | |
16 | 探針 | 300 | 進(jìn)口鍍金 |
17 | 工控機(jī) | 1 | |
18 | 老化監(jiān)測軟件 | 1 | |
注:清單為50片同時老化的數(shù)量,若需要150片同時老化,大多需要乘以3 |
上一篇: 全自動COS芯片測試系統(tǒng)
下一篇: 無