無錫奧普特自動(dòng)化技術(shù)有限公司于2018年1月正式向國(guó)內(nèi)市場(chǎng)投放自主研發(fā)的全自動(dòng)高功率半導(dǎo)體激光器COS（Chip-On-Submount）芯片老化測(cè)試設(shè)備（型號(hào)：OA-BIT1500），該設(shè)備用于對(duì)COS芯片進(jìn)行全自動(dòng)老化測(cè)試，可以批量檢測(cè)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(zhǎng)期可靠性。該設(shè)備完全打破了美國(guó)、德國(guó)等西方發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)該類設(shè)備的技術(shù)和市場(chǎng)壟斷，相比于進(jìn)口設(shè)備動(dòng)輒幾百萬的售價(jià)，該系統(tǒng)的定價(jià)更接地氣，完全符合國(guó)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(yàn)超過二十年的專業(yè)技術(shù)團(tuán)隊(duì)作為保障，可以為國(guó)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(shí)對(duì)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(gè)器件最大20A、3V設(shè)計(jì)。
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(cè)部分、監(jiān)測(cè)軟件組成，溫度控制部分包括溫度檢測(cè)、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(cè)部分進(jìn)口高穩(wěn)定度大功率電源、電壓檢測(cè)電路、電流檢測(cè)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(cè)軟件。系統(tǒng)方案電氣部分原理框圖如下：
1、電壓檢測(cè)精度±0.01V，電流檢測(cè)控制精度±0.01A
2、每顆COS均有電流、電壓檢測(cè)，并配備大電流場(chǎng)效應(yīng)管用于保護(hù)器件；
3、為每顆COS設(shè)計(jì)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(gè)老化機(jī)架包含10個(gè)溫度檢測(cè)探頭。
Ø 通過大電流彈簧探針連接COS器件；
Ø 檢測(cè)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(cè)器來檢測(cè)光照情況，并通過軟件計(jì)算分析，從而判斷COS器件是否正常出光；
Ø 檢測(cè)到異常時(shí)（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(huì)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(jì)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(cè)軟件：
Ø 同時(shí)在線監(jiān)測(cè)50/100/150路電流電壓。
保護(hù)措施
1、上電保護(hù)：為保證被測(cè)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(shí)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(shí)時(shí)檢測(cè)器件是否存在工作異常，防止器件受沖擊損壞。上電時(shí)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(cè)COS器件在下電時(shí)減小應(yīng)力，采用緩慢下電的措施，即在3秒的時(shí)間內(nèi)將電源由18A將至0A。此外，在意外停電時(shí)，加載給COS器件的電壓和電流都會(huì)徹底關(guān)斷，不會(huì)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(jì)算機(jī)，啟動(dòng)老化監(jiān)測(cè)軟件；
• 設(shè)置電流值、限壓值及老化溫度及老化時(shí)間。
2、防止被測(cè)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(cè)件正負(fù)電極；
• 關(guān)閉設(shè)備門。
3、運(yùn)行老化
• 點(diǎn)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(dòng)啟動(dòng)溫度控制模塊進(jìn)行溫度控制；
• 設(shè)備自動(dòng)電壓電流緩升加載，并檢測(cè)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(shí)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(kù)；一旦出現(xiàn)異常，計(jì)算機(jī)軟件將顯示報(bào)警；
• 設(shè)定的老化時(shí)間到后，設(shè)備自動(dòng)停止對(duì)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(cè)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(cè)試。
五、方案特點(diǎn)
1、采用了每10個(gè)COS器件一組的模塊化設(shè)計(jì)，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(shí)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(cè)件或設(shè)備器件的損壞不會(huì)造成其他器件的損壞；
7、自動(dòng)記錄COS的損壞時(shí)間，方便追溯和進(jìn)行失效質(zhì)量分析；
8、為每個(gè)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(shí)僅僅需要更換電源，不用修改硬件設(shè)計(jì)；
10、每個(gè)單元均有電流、電壓檢測(cè)，并配備了大電流場(chǎng)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(cè)傳感器，確保溫度均勻，溫度獨(dú)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?dú)膺M(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(gè)機(jī)架可以對(duì)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(hào) | 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(cè)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(cè)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(cè)模塊 | 50 | 進(jìn)口芯片 |
| 11 | 電流檢測(cè)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(cè)軟件 | 1 | |
| 注：清單為50片同時(shí)老化的數(shù)量，若需要150片同時(shí)老化，大多需要乘以3 | |||
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