VCSEL自动化模组检测


1996年第一家公司开始做VCSEL制造起,2001年VCSEL的制造商数量达到顶峰,当时大约有30多家公司在做VCSEL这个产品的开发,但是紧接着2001年之后,随着通信泡沫第一次破灭之后,这些公司的数量锐减,2007年只有不到10家公司。

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同时在这十年时间里,VCSEL模组总出货量每年不超过1500万个,而2017年由于苹果公司首次把VCSEL用到了手机里,VCSEL的出货量突飞猛进,可以预见VCSEL会成为半导体里面出货量最大的激光器。

根据摩尔定律,每两年半导体芯片的数量就会翻一倍,而快速增长的原因主要是因为生产制造设备成熟度的提升及成本下降所致。但是根据ITRS的一项统计显示,虽然说它的生产成本下降的非常快,但是在测试这个阶段,它的成本却非常昂贵。

2015年,生产制造成本与半导体的检测设备成本基本上达到了一个持平。VCSEL整个生产制造以及到模块的产业链里,它的测试主要集中在两个阶段,第一个是晶圆的测试,第二个是模组阶段的测试。


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HiPA是全球范围内少数能够提供全自动模组检测解决方案的供应商之一。一般来说,客户对于VCSEL模组测试的需求基本上集中在高速度、全功能检测、准确性方面。HiPA认为,真正做VCSEL测试的关键是治具。治具涉及到快速检测,此外,精准控制温度也是检测关键的一个部分。

VCSEL模组有几个具体的测试,其中包括电流电压的测试项目、近场测试、远场测试和时域响应。

电流电压的测试项目基本上是半导体激光器必须经历的测试项目,而它的重要性就在于扫描半导体激光器,包括VCSEL的工作电流,因为在这个过程中需要知道它的电压响应及光的输出特性,进而将效率不达标、线性度失常或电流电压关系有突变的部分百分百筛选出来。

在这个过程中,有一个非常关键的指标就是温度,因为不同的半导体激光器,在实际工作时,它在非常小的芯片表面发热是非常严重的。精准的温度的控制对在整个过程中温度引起的激光器性能指标的漂移非常重要。

第二项测试项目就是近场。分析VCSEL实际发光的面或者它在工作中聚焦的焦点处的特性。VCSEL在模组中以矩阵形式排列,首先要把这个发光面的影像,通过特殊设计的光学系统,投影到成像面,再在成像面对它进行测试。整个这一套光学面的设计至关重要。如果投影的光面不垂直,在近场测试的数据就会出现错误。

第三项测试项目是远场测试,这个对人眼的安全是非常重要的指标;第四项测试是时域响应,如果用到TOF,VCSEL就要利用快速的脉冲响应。

HiPA实现了单台机台全自动的VCSEL模组测试,每5秒可以完成一片VCSEL全功能测试。


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