VCSEL模組檢測

從1996年第一家公司開始做VCSEL制造起,2001年VCSEL的制造商數量達到頂峰,當時大約有30多家公司在做VCSEL這個產品的開發,但是緊接著2001年之后,隨著通信泡沫第一次破滅之后,這些公司的數量銳減,2007年只有不到10家公司。

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同時在這十年時間里,VCSEL模組總出貨量每年不超過1500萬個,而2017年由于蘋果公司首次把VCSEL用到了手機里,VCSEL的出貨量突飛猛進,可以預見VCSEL會成為半導體里面出貨量最大的激光器。
根據摩爾定律,每兩年半導體芯片的數量就會翻一倍,而快速增長的原因主要是因為生產制造設備成熟度的提升及成本下降所致。但是根據ITRS的一項統計顯示,雖然說它的生產成本下降的非???,但是在測試這個階段,它的成本卻非常昂貴。
在2015年,生產制造成本與半導體的檢測設備成本基本上達到了一個持平。VCSEL整個生產制造以及到模塊的產業鏈里,它的測試主要集中在兩個階段,第一個是晶圓的測試,第二個是模組階段的測試。

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HiPA是全球范圍內少數能夠提供全自動模組檢測解決方案的供應商之一。一般來說,客戶對于VCSEL模組測試的需求基本上集中在高速度、全功能檢測、準確性方面。HiPA認為,真正做VCSEL測試的關鍵是治具。治具涉及到快速檢測,此外,精準控制溫度也是檢測關鍵的一個部分。
VCSEL模組有幾個具體的測試,其中包括電流電壓的測試項目、近場測試、遠場測試和時域響應。
電流電壓的測試項目基本上是半導體激光器必須經歷的測試項目,而它的重要性就在于掃描半導體激光器,包括VCSEL的工作電流,因為在這個過程中需要知道它的電壓響應及光的輸出特性,進而將效率不達標、線性度失常或電流電壓關系有突變的部分百分百篩選出來。
在這個過程中,有一個非常關鍵的指標就是溫度,因為不同的半導體激光器,在實際工作時,它在非常小的芯片表面發熱是非常嚴重的。精準的溫度的控制對在整個過程中溫度引起的激光器性能指標的漂移非常重要。
第二項測試項目就是近場。分析VCSEL實際發光的面或者它在工作中聚焦的焦點處的特性。VCSEL在模組中以矩陣形式排列,首先要把這個發光面的影像,通過特殊設計的光學系統,投影到成像面,再在成像面對它進行測試。整個這一套光學面的設計至關重要。如果投影的光面不垂直,在近場測試的數據就會出現錯誤。
第三項測試項目是遠場測試,這個對人眼的安全是非常重要的指標;第四項測試是時域響應,如果用到TOF,VCSEL就要利用快速的脈沖響應。
HiPA實現了單臺機臺全自動的VCSEL模組測試,每5秒可以完成一片VCSEL全功能測試。