專(zhuān)利名稱(chēng)：光探測(cè)器to-can自動(dòng)耦合測(cè)試系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
光探測(cè)器TO-CAN自動(dòng)耦合測(cè)試系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及一種用來(lái)測(cè)試光電元件的系統(tǒng)，具體是指用來(lái)測(cè)試光探測(cè)器TO-CAN (晶體管封裝的半導(dǎo)體光電二極管)的自動(dòng)耦合測(cè)試系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
[0002]光電二極管(Photodiode，H))是具有PN結(jié)的半導(dǎo)體器件，當(dāng)適當(dāng)波長(zhǎng)的光射入到半導(dǎo)體光敏材料層時(shí)，光信號(hào)能夠轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)。光電二極管是在反向電壓作用下工作，沒(méi)有光照時(shí)，反向電流極其微弱，稱(chēng)之為暗電流；有光照時(shí)，反向電流迅速增大，稱(chēng)之為光電流。光的強(qiáng)度越大，反向電流也越大。光的變化引起光電二極管電流變化，這就可以把光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，成為光電傳感器件。[0003]在光探測(cè)器TO-CAN (以下簡(jiǎn)稱(chēng)為探測(cè)器T0)產(chǎn)品實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，會(huì)先將I3D芯片安裝到TO底座，并密封帶有透鏡的TO管帽，制作成晶體管封裝的探測(cè)器T0，再通過(guò)耦合安裝管體和尾纖等部件制作成探測(cè)器器件。因此探測(cè)器TO的耦合、封裝、測(cè)試作為光電器件生產(chǎn)過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)，對(duì)其要求也比較高，需要在生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)探測(cè)器TO的各項(xiàng)光電指標(biāo)進(jìn)行嚴(yán)格的測(cè)試。[0004]在市場(chǎng)價(jià)格、生產(chǎn)效率與性能相互制約的情況下，自動(dòng)化生產(chǎn)測(cè)試設(shè)備的研發(fā)成為光纖通信企業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要方向，而國(guó)內(nèi)自動(dòng)化設(shè)備的缺乏也使探測(cè)器TO自動(dòng)測(cè)試設(shè)備成為一個(gè)重要的研究項(xiàng)目。目前，在光纖通信行業(yè)中的自動(dòng)耦合測(cè)試設(shè)備因不同公司背景和實(shí)力等差異，自行設(shè)計(jì)和外購(gòu)的各類(lèi)設(shè)備也是多種多樣，其中以測(cè)試光譜特性和焦距等參數(shù)的激光器自動(dòng)耦合設(shè)備居多，而用來(lái)測(cè)試探測(cè)器響應(yīng)度的自動(dòng)耦合設(shè)備卻很少。目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)為人工耦合，而人工耦合過(guò)程中，因焦距、工裝夾具精度、人員技能情緒等影響，導(dǎo)致了耗費(fèi)大量工時(shí)的同時(shí)，測(cè)試準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性并不理想，大大影響了成品率和生產(chǎn)質(zhì)量。實(shí)用新型內(nèi)容[0005]有鑒于此，本實(shí)用新型的主要目的在于提供一種速度快、精度高、穩(wěn)定性好的光探測(cè)器TO-CAN自動(dòng)耦合測(cè)試系統(tǒng)。[0006]為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供一種光探測(cè)器TO-CAN自動(dòng)耦合測(cè)試系統(tǒng)，其包括測(cè)試箱、外部設(shè)備和計(jì)算機(jī)，測(cè)試箱內(nèi)部底板上固定有定位座和用于測(cè)試系統(tǒng)的定位及耦合的六維電動(dòng)滑臺(tái)，該定位座上固定有能批量裝載探測(cè)器TO的測(cè)試盤(pán)，該測(cè)試盤(pán)是用于產(chǎn)品放置和電路連接的夾具，該測(cè)試箱外部頂部放置有三個(gè)用于控制電動(dòng)滑臺(tái)運(yùn)動(dòng)的電動(dòng)滑臺(tái)控制器，該電動(dòng)滑臺(tái)控制器與計(jì)算機(jī)電連接，該外部設(shè)備分別與計(jì)算機(jī)和測(cè)試箱電連接，該測(cè)試箱為不透光的密封箱體。[0007]所述六維電動(dòng)滑臺(tái)由兩套三維電動(dòng)滑臺(tái)組成，分別為XYZ電動(dòng)滑臺(tái)與UVW電動(dòng)滑臺(tái)，該XYZ電動(dòng)滑臺(tái)包括兩兩相互垂直的X軸滑臺(tái)、Y軸滑臺(tái)與Z軸滑臺(tái)，其中XYZ電動(dòng)滑臺(tái)的X軸滑臺(tái)和Y軸滑臺(tái)安裝在測(cè)試箱底板上且相互垂直，該Z軸滑臺(tái)通過(guò)連接座安裝在X軸滑臺(tái)上且與XY平面垂直，UVW電動(dòng)滑臺(tái)包括兩兩相互垂直U軸滑臺(tái)、V軸滑臺(tái)與W軸滑臺(tái)，UVW電動(dòng)滑臺(tái)通過(guò)連接座安裝在該X軸滑臺(tái)上。[0008]所述Z軸滑臺(tái)底端連接有用于固定測(cè)試電路板的探針板座，該探針板座隨Z軸滑臺(tái)上下移動(dòng)，該測(cè)試電路板上焊接有探針，該探針垂直穿過(guò)該探針板座下端的定位孔以進(jìn)行固定，所述W軸滑臺(tái)垂直于UV平面并能上下移動(dòng)，所述W軸滑臺(tái)上設(shè)有垂直向下的光纖座，該光纖座上固定有朝下設(shè)置的用于耦合尋光的光纖探頭，耦合時(shí)光路垂直向下射入探測(cè)器TO的透鏡中產(chǎn)生感應(yīng)電流。[0009]所述Y軸滑臺(tái)安裝于該底板一側(cè)，該底板另一側(cè)安裝有與Y軸滑臺(tái)高度一致的等高滑軌，該滑臺(tái)和滑軌上都設(shè)置有形狀大小相同的滑塊，在兩個(gè)滑塊上分別安裝T型支撐柱，兩個(gè)T型支撐柱通過(guò)連接板連接起來(lái)，Y軸滑臺(tái)上的滑塊前后移動(dòng)并帶動(dòng)該滑軌上的滑塊同步移動(dòng)，所述X軸滑臺(tái)平行于該連接板安裝，該X軸滑臺(tái)上連接有能隨X軸滑臺(tái)左右移動(dòng)的第一連接座，所述U軸滑臺(tái)和Z軸滑臺(tái)通過(guò)該第一連接座連接到所述X軸滑臺(tái)，所述U軸滑臺(tái)平行于該X軸滑臺(tái)安裝在該第一連接座的一側(cè)，Z軸滑臺(tái)安裝在該第一連接座的另一側(cè)，所述U軸滑臺(tái)上連接有能隨U軸滑臺(tái)左右移動(dòng)的第二連接座，所述V軸滑臺(tái)通過(guò)該第二連接座垂直于U軸連接到該U軸滑臺(tái)，所述V軸滑臺(tái)上設(shè)有能隨V軸滑臺(tái)前后移動(dòng)的第三連接座，所述W軸滑臺(tái)通過(guò)該第三連接座垂直于UV平面連接到所述V軸滑臺(tái)。[0010]所述定位座上設(shè)有4個(gè)便于定位測(cè)試盤(pán)的定位銷(xiāo)，所述定位座的外側(cè)設(shè)有2個(gè)用于固定測(cè)試盤(pán)的固定卡扣。[0011]所述測(cè)試盤(pán)包括有測(cè)試盤(pán)上蓋、中間定位板、PCB及測(cè)試盤(pán)下蓋，所述測(cè)試盤(pán)上設(shè)計(jì)有100個(gè)工位，每個(gè)工位對(duì)應(yīng)一個(gè)插座孔和一個(gè)探針孔，所述插座孔內(nèi)安裝有插座，用于插入探測(cè)器TO并將其固定；所述探針孔內(nèi)安裝有與插座引腳數(shù)量相同個(gè)數(shù)的頂針，用于和探針接觸；所述頂針和插座均焊接在測(cè)試盤(pán)中間的PCB上，通過(guò)測(cè)試盤(pán)上蓋與測(cè)試盤(pán)下蓋固定，所述測(cè)試盤(pán)上蓋每個(gè)插座孔的下方設(shè)計(jì)有便于探測(cè)器TO插拔的凹槽。[0012]每個(gè)所述電動(dòng)滑臺(tái)控制器上均有兩個(gè)控制端口，可同時(shí)控制兩個(gè)電動(dòng)滑臺(tái)移動(dòng)，三個(gè)電動(dòng)滑臺(tái)控制器同時(shí)控制所述X軸滑臺(tái)、Y軸滑臺(tái)、Z軸滑臺(tái)、U軸滑臺(tái)、V軸滑臺(tái)及W軸滑臺(tái)移動(dòng)，所述計(jì)算機(jī)的主板PCI擴(kuò)展插槽上安裝有多串口卡，該三臺(tái)電動(dòng)滑臺(tái)控制器通過(guò)串口線(xiàn)連接到多串口卡上。[0013]所述外部設(shè)備包含所述電動(dòng)滑臺(tái)控制器、用于提供耦合光源的光學(xué)設(shè)備及用于給待測(cè)元件加電測(cè)量的測(cè)量設(shè)備，該光源設(shè)備包括恒定光源、光衰減器、光分路計(jì)、光功率計(jì)，該測(cè)量設(shè)備包括電流表、電壓表、示波器，所述計(jì)算機(jī)在主板PCI擴(kuò)展插槽上安裝GPIB卡，所述電流表、電壓表、光衰減器、光功率計(jì)和示波器通過(guò)GPIB線(xiàn)連接到GPIB卡上。[0014]所述恒定光源的輸出端連接到光衰減器的輸入端，光源輸出的光功率經(jīng)過(guò)光衰減器衰減后應(yīng)為2倍的需求光功率，該光衰減器的輸出端連接到I分2光分路計(jì)的輸入端，該光分路計(jì)的2個(gè)輸出端分別連接到所述光纖探頭和所述光功率計(jì)上。[0015]所述測(cè)試箱內(nèi)設(shè)有走線(xiàn)槽，所述測(cè)試箱的箱體上設(shè)有走線(xiàn)孔。[0016]本實(shí)用新型采用人工上下料、自動(dòng)耦合、自動(dòng)測(cè)試的方式；有效避免了人工測(cè)試時(shí)誤判、誤操作的問(wèn)題，具有測(cè)試精度高、測(cè)試速率快等特點(diǎn)，能有效提高光探測(cè)器TO-CAN的生產(chǎn)合格率和產(chǎn)能，且該設(shè)備成本遠(yuǎn)小于國(guó)內(nèi)外的同類(lèi)自動(dòng)化設(shè)備。


[0017]圖1為本實(shí)用新型光探測(cè)器TO-CAN自動(dòng)耦合測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；[0018]圖2為本實(shí)用新型光探測(cè)器TO-CAN自動(dòng)耦合測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖；[0019]圖3為本實(shí)用新型的自動(dòng)耦合測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試流程圖；[0020]圖4為本實(shí)用新型的自動(dòng)耦合測(cè)試系統(tǒng)的軟件測(cè)試界面。
具體實(shí)施方式
[0021]為便于對(duì)本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)及達(dá)到效果有進(jìn)一步的了解，現(xiàn)結(jié)合附圖并舉較佳實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明如下。[0022]如圖1與圖2所示，本實(shí)用新型光探測(cè)器TO-CAN自動(dòng)耦合測(cè)試系統(tǒng)包括測(cè)試箱、外部設(shè)備和計(jì)算機(jī)。測(cè)試箱內(nèi)部底板上固定有定位座13和用于測(cè)試系統(tǒng)的定位及耦合等機(jī)械運(yùn)動(dòng)的六維電動(dòng)滑臺(tái)，該定位座13上固定有可批量裝載探測(cè)器TO的測(cè)試盤(pán)，測(cè)試盤(pán)是用于產(chǎn)品放置和電路連接的夾具，測(cè)試箱頂部放置3個(gè)用于控制電動(dòng)滑臺(tái)運(yùn)動(dòng)的電動(dòng)滑臺(tái)控制器，測(cè)試箱本身提供了一個(gè)不透光的密封環(huán)境。外部設(shè)備包含上述電動(dòng)滑臺(tái)控制器、用于提供耦合光源的光學(xué)設(shè)備及用于給待測(cè)元件加電測(cè)量的測(cè)量設(shè)備，該光學(xué)設(shè)備包括恒定光源、光衰減器、光功率計(jì)、光分路計(jì)；該測(cè)量設(shè)備包括電流表、電壓表、示波器，用于提供器件工作所需的電流、電壓，獲取測(cè)試值并反饋給計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)主要用于數(shù)據(jù)的分析處理，通過(guò)測(cè)試軟件發(fā)送指令控制整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)各儀表協(xié)同工作。[0023]如圖2所示，測(cè)試箱內(nèi)的六維電動(dòng)滑臺(tái)，由兩套三維電動(dòng)滑臺(tái)組成，分別為XYZ電動(dòng)滑臺(tái)與UVW電動(dòng)滑臺(tái)。該XYZ電動(dòng)滑臺(tái)包括兩兩相互垂直的X軸滑臺(tái)6、Y軸滑臺(tái)9與Z軸滑臺(tái)22，其中XYZ電動(dòng)滑臺(tái)的X軸滑臺(tái)6和Y軸滑臺(tái)9安裝在測(cè)試箱底板上且相互垂直，該底板置于一個(gè)完全水平的工作臺(tái)上，Z軸滑臺(tái)22通過(guò)連接座安裝在X軸滑臺(tái)6上且與XY平面垂直，而另一套UVW電動(dòng)滑臺(tái)包括U軸滑臺(tái)5、V軸滑臺(tái)23與W軸滑臺(tái)25，U、V、W軸滑臺(tái)也兩兩相互垂直，并通過(guò)連接座安裝在X軸滑臺(tái)6上，形成了一套六維電動(dòng)滑臺(tái)系統(tǒng)。該Y軸滑臺(tái)9安裝于該底板一側(cè)，底板另一側(cè)安裝有與Y軸滑臺(tái)9高度一致的等高滑軌17?；_(tái)和滑軌上都設(shè)置有形狀大小相同的滑塊，在兩個(gè)滑塊上分別安裝T型支撐柱8，兩個(gè)T型支撐柱8通過(guò)連接板7連接起來(lái)，這樣當(dāng)Y軸滑臺(tái)9上的滑塊前后移動(dòng)時(shí)就能帶動(dòng)右側(cè)滑軌17上的滑塊同步移動(dòng)。X軸滑臺(tái)6平行于連接板7且垂直于Y軸滑臺(tái)9安裝，X軸滑臺(tái)6上連接有第一連接座21，該第一連接座21可隨X軸滑臺(tái)6左右移動(dòng)。U軸滑臺(tái)5和Z軸滑臺(tái)22通過(guò)第一連接座21連接到X軸滑臺(tái)6，U軸滑臺(tái)5平行于X軸滑臺(tái)6安裝在第一連接座21的一側(cè)，Z軸滑臺(tái)22垂直于XY平面安裝在第一連接座21的另一側(cè)。該Z軸滑臺(tái)22底端連接探針板座20，用于固定測(cè)試電路板，可隨Z軸滑臺(tái)22上下移動(dòng)，測(cè)試電路板上焊接有探針16，探針16垂直穿過(guò)探針板座20下端的定位孔以進(jìn)行固定。U軸滑臺(tái)5上連接有第二連接座3，可隨U軸滑臺(tái)5左右移動(dòng)，V軸滑臺(tái)23通過(guò)第二連接座3垂直于U軸連接到U軸滑臺(tái)5。V軸滑臺(tái)23上設(shè)有第三連接座26，可隨V軸滑臺(tái)23前后移動(dòng)，W軸滑臺(tái)25通過(guò)第三連接座26垂直于UV平面連接到V軸滑臺(tái)23。W軸滑臺(tái)25上設(shè)有第四連接座24，可隨W軸滑臺(tái)25上下移動(dòng)，該第四連接座24上設(shè)有光纖座14，且光纖座14垂直向下；光纖座14下端設(shè)計(jì)有圓形托盤(pán)，托盤(pán)定位孔中插入光纖探頭，蓋上光纖蓋15并用螺絲將其光纖探頭固定。定位座13設(shè)置在底板上的適當(dāng)位置，保證測(cè)試盤(pán)在X、Y軸滑臺(tái)的移動(dòng)行程以?xún)?nèi)，并將定位座13的邊平行于XY軸軸線(xiàn)進(jìn)行安裝。定位座13的中間安裝有4個(gè)定位銷(xiāo)，用于定位測(cè)試盤(pán)；定位座13的外側(cè)設(shè)有2個(gè)固定卡扣12，用于固定測(cè)試盤(pán)。測(cè)試盤(pán)包括有測(cè)試盤(pán)上蓋19、中間定位板、墊塊11、TO插座PCB、測(cè)試盤(pán)下蓋18，本實(shí)用新型中測(cè)試盤(pán)上設(shè)有100個(gè)工位，每個(gè)工位對(duì)應(yīng)一個(gè)插座孔和一個(gè)探針孔，插座孔內(nèi)安裝有插座，用于插入探測(cè)器TO并將其固定；探針孔內(nèi)安裝有與插座引腳數(shù)量相同個(gè)數(shù)的頂針，用于和探針接觸；頂針和插座均焊接在測(cè)試盤(pán)中間的PCB上，通過(guò)上下蓋板固定。測(cè)試盤(pán)下蓋18設(shè)計(jì)有4個(gè)便于在測(cè)試箱定位座上固定的定位孔，測(cè)試盤(pán)上蓋每個(gè)插座孔的下方設(shè)計(jì)有便于探測(cè)器TO插拔的凹槽。安裝時(shí)，先將100個(gè)插座焊接到PCB上，將焊接好插座和頂針的PCB置于測(cè)試盤(pán)下蓋18上，然后將墊塊11壓在PCB的兩邊，再調(diào)整中間定位板一次性將所有插座裝入定位孔中，部分未裝入的可單獨(dú)調(diào)整，最后蓋上測(cè)試盤(pán)上蓋19，旋緊螺絲將上下蓋板鎖死固定，將測(cè)試盤(pán)底部的4個(gè)定位孔對(duì)準(zhǔn)測(cè)試箱定位座13上的4個(gè)定位銷(xiāo)放入并壓平，再將定位座13外側(cè)的2個(gè)固定卡扣12鎖緊，以保證測(cè)試盤(pán)與XY軸軸線(xiàn)相互平行。最后安裝測(cè)試箱的支撐架2以及箱體1，使外部光線(xiàn)無(wú)法照射到測(cè)試箱內(nèi)，便于測(cè)試暗電流。電機(jī)的控制線(xiàn)、測(cè)試電路板上的測(cè)試線(xiàn)、光纖等線(xiàn)纜可以通過(guò)設(shè)置在X軸滑臺(tái)6與Y軸滑臺(tái)9邊上的走線(xiàn)槽進(jìn)行走線(xiàn)，全部線(xiàn)纜從測(cè)試箱后擋板的走線(xiàn)孔4接出，供外部設(shè)備連接。本實(shí)用新型中探針個(gè)數(shù)根據(jù)產(chǎn)品的管腳數(shù)量可進(jìn)行更改，以適應(yīng)不同型號(hào)的探測(cè)器TO產(chǎn)品。[0024]每個(gè)電動(dòng)滑臺(tái)控制器上有兩個(gè)控制端口，可同時(shí)控制2個(gè)電動(dòng)滑臺(tái)移動(dòng)，3個(gè)電動(dòng)滑臺(tái)控制器可同時(shí)控制6個(gè)電動(dòng)滑臺(tái)移動(dòng)。連接時(shí)將控制信號(hào)線(xiàn)從控制器端口連接到電動(dòng)滑臺(tái)端口，控制信號(hào)線(xiàn)中包括電動(dòng)滑臺(tái)的電機(jī)控制線(xiàn)和設(shè)置在電動(dòng)滑臺(tái)導(dǎo)軌兩端的限位開(kāi)關(guān)信號(hào)線(xiàn)。[0025]電流表、電壓表、電動(dòng)滑臺(tái)控制器、光衰減器、光功率計(jì)和示波器上都設(shè)有用于接收計(jì)算機(jī)輸出指令控制設(shè)備運(yùn)作的控制指令接口，這些接口通過(guò)控制線(xiàn)連接到相應(yīng)的控制指令卡上。電流表、電壓表、光衰減器、光功率計(jì)和示波器通過(guò)GPIB線(xiàn)(General-PurposeInterface Bus，通用接口總線(xiàn))連接到GPIB卡上，3臺(tái)電動(dòng)滑臺(tái)控制器通過(guò)串口線(xiàn)連接到多串口卡上，GPIB卡和多串口卡均安裝在計(jì)算機(jī)的PCI擴(kuò)展插槽上。[0026]外部設(shè)備的連接相對(duì)簡(jiǎn)單，以PIN-TIA型探測(cè)器舉例說(shuō)明:電壓表對(duì)應(yīng)連接到測(cè)試電路板上的探測(cè)器TIA(Transimpedance Amplifier,跨阻放大器)管腳,用于提供Vcc工作電壓和量測(cè)Icc工作電流，以保證TIA穩(wěn)定工作。另一套電壓表和電流表對(duì)應(yīng)連接到測(cè)試電路板上的探測(cè)器管腳，電流表用于提供Ipd電流同時(shí)量測(cè)的反向擊穿電壓Vbr ；電壓表用于提供Vpd偏壓同時(shí)量測(cè)PD的暗電流Id或響應(yīng)電流Ir。示波器對(duì)應(yīng)連接到測(cè)試電路板上TIA的電壓輸出端管腳(包括Vout+、Vout-)，當(dāng)自動(dòng)耦合達(dá)到最大響應(yīng)電流時(shí)，可量測(cè)輸出電壓幅度。光學(xué)設(shè)備連接時(shí)，恒定光源的輸出端連接到光衰減器的輸入端，光源輸出的光功率經(jīng)過(guò)光衰減器衰減后應(yīng)為2倍的需求光功率，光衰減器的輸出端連接到I分2光分路計(jì)的輸入端，光分路計(jì)的2個(gè)輸出端分別連接到光纖探頭和光功率計(jì)上，由于I分2光分路計(jì)的兩個(gè)輸出端光強(qiáng)是基本一致的，因此光功率計(jì)讀取的光功率值可近似為光纖探頭輸出的光功率值，這樣就可以通過(guò)光功率計(jì)讀數(shù)監(jiān)控光纖探頭的輸出功率，從而對(duì)光衰減器進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，以保證光源的穩(wěn)定輸出。若該光功率不滿(mǎn)足設(shè)定值的要求，可通過(guò)改變輸入端光衰減器的衰減值將其調(diào)節(jié)到設(shè)定值，以上反饋式監(jiān)控可保證光源的恒定。6根電動(dòng)滑臺(tái)控制線(xiàn)分別連接到3個(gè)電動(dòng)滑臺(tái)控制器的6個(gè)控制接口上。[0027]本實(shí)用新型的計(jì)算機(jī)硬件部分為:在主板PCI擴(kuò)展插槽上安裝GPIB卡和多串口卡，GPIB卡通過(guò)GPIB線(xiàn)連接到各設(shè)備的GPIB接口，可采用串聯(lián)等方式連接；多串口卡通過(guò)串口線(xiàn)分別連接到3個(gè)電動(dòng)滑臺(tái)控制器；數(shù)字電壓源通過(guò)USB控制線(xiàn)連接到計(jì)算機(jī)USB接口。計(jì)算機(jī)軟件部分:安裝光探測(cè)器TO-CAN自動(dòng)耦合測(cè)試軟件，用于控制以上各設(shè)備完成電機(jī)移動(dòng)定位、自動(dòng)測(cè)試、自動(dòng)耦合、自動(dòng)判定、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等一系列操作，軟件界面能夠直觀(guān)地顯示各種測(cè)試參數(shù)和工位信息(如圖4所示)，并作為控制終端控制整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)作。[0028]X、Y、Z軸滑臺(tái)行程較長(zhǎng)，用于探針的定位與接觸，當(dāng)X、Y軸滑臺(tái)移動(dòng)到工位對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)后，Z軸滑臺(tái)開(kāi)始向下移動(dòng)使探針與頂針接觸，連通測(cè)試電路；u、v、w軸滑臺(tái)行程較短，移動(dòng)精度相對(duì)較高，用于探測(cè)器的尋光耦合，當(dāng)測(cè)試電路接通后，U、V軸滑臺(tái)移動(dòng)到工位對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)，光纖探頭即處于探測(cè)器TO正上方，三軸均在各自的行程范圍內(nèi)按照設(shè)置好的算法進(jìn)行高速耦合。[0029]測(cè)試時(shí)，將安裝好探測(cè)器TO元件的測(cè)試盤(pán)放置到測(cè)試箱內(nèi)的定位座上，并確認(rèn)固定好，然后通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件設(shè)置需要測(cè)試的產(chǎn)品型號(hào)及工位。控制指令通過(guò)計(jì)算機(jī)串口傳輸?shù)诫妱?dòng)滑臺(tái)控制器中，電動(dòng)滑臺(tái)控制器控制滑臺(tái)移動(dòng)到工位的對(duì)應(yīng)位置并開(kāi)始測(cè)試。通過(guò)電流表和電壓表給探測(cè)器TO加電，測(cè)試其暗電流、反向擊穿電壓等電性能指標(biāo)；通過(guò)光源和光衰減器給探測(cè)器TO提供恒定的光能，同時(shí)探測(cè)器感應(yīng)產(chǎn)生光電流，光電流數(shù)據(jù)通過(guò)電流表反饋回計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)軟件根據(jù)耦合算法控制電動(dòng)滑臺(tái)進(jìn)行自動(dòng)耦合，最終得到響應(yīng)度等光性能指標(biāo)。[0030]如圖3所示，本實(shí)用新型光探測(cè)器TO-CAN自動(dòng)耦合測(cè)試系統(tǒng)詳細(xì)的測(cè)試過(guò)程如下:[0031](A)將探測(cè)器TO按照工位順序安裝到測(cè)試盤(pán)上，再將測(cè)試盤(pán)對(duì)應(yīng)測(cè)試箱定位座上的定位銷(xiāo)安裝到測(cè)試箱內(nèi)，鎖緊鎖扣，關(guān)閉測(cè)試箱門(mén)，上料完成。[0032](B)打開(kāi)測(cè)試軟件，設(shè)置測(cè)試單號(hào)、測(cè)試員工號(hào)、產(chǎn)品型號(hào)等參數(shù)，測(cè)試軟件根據(jù)產(chǎn)品型號(hào)調(diào)用相應(yīng)的設(shè)備參數(shù)，包括:電壓源供電電壓、電流源供電電流、光源光功率、電壓表量程、保護(hù)電壓、電流表量程、保護(hù)電流、測(cè)試速率、儀表顯示設(shè)置、輸出端口、供電延時(shí)、光功率計(jì)波長(zhǎng)、光衰減值，以及自動(dòng)耦合相關(guān)參數(shù)、電機(jī)初始化參數(shù)、指標(biāo)判定范圍等。然后軟件會(huì)根據(jù)讀取的參數(shù)對(duì)測(cè)試設(shè)備進(jìn)行初始化，同時(shí)控制電機(jī)歸位。[0033](C)根據(jù)測(cè)試盤(pán)上料狀態(tài)進(jìn)行工位選擇，勾選裝有探測(cè)器TO的對(duì)應(yīng)工位，即可開(kāi)始測(cè)試。測(cè)試軟件讀取預(yù)先校準(zhǔn)好的工位坐標(biāo)，控制X、Y軸滑臺(tái)移動(dòng)到I號(hào)工位的探針孔上方，降下Z軸滑臺(tái)，使滑臺(tái)上的探針接觸到頂針，連通測(cè)試電路；同時(shí)控制U、V軸滑臺(tái)移動(dòng)到I號(hào)工位的元件上方，W軸滑臺(tái)上的光纖探頭大致位于探測(cè)器TO的透鏡中心。[0034](D)測(cè)試電性能:各電流表、電壓表開(kāi)始給元件加電，測(cè)量工作電流、反向擊穿電壓、暗電流等參數(shù)，并將測(cè)試結(jié)果返回給計(jì)算機(jī)，通過(guò)測(cè)試軟件界面顯示出來(lái)。若產(chǎn)品經(jīng)過(guò)老化，根據(jù)測(cè)試流程的選擇可顯示老化前后各參數(shù)的變化量。[0035](E)測(cè)試光性能:光衰減器光閘打開(kāi)，光源輸出光功率，光功率計(jì)讀取當(dāng)前光功率值并返回給計(jì)算機(jī)。若測(cè)試值與設(shè)定值不符，計(jì)算機(jī)控制光衰減器調(diào)節(jié)衰減大小，直至光源穩(wěn)定在設(shè)定值。電壓源供給ro適當(dāng)?shù)姆雌妷海纯砷_(kāi)始自動(dòng)耦合，具體流程如下:[0036](El)粗耦合:U軸滑臺(tái)和V軸滑臺(tái)按照設(shè)定的步進(jìn)進(jìn)行由內(nèi)向外的螺旋式耦合。光纖探頭移動(dòng)的同時(shí)，探測(cè)器TO接收到的由光纖探頭垂直射入的光功率也隨之變化，同時(shí)探測(cè)器TO的響應(yīng)電流也隨之變化。記錄每一點(diǎn)的響應(yīng)電流值和UV坐標(biāo)值，當(dāng)響應(yīng)電流值超過(guò)限定值或螺旋式耦合面積超出設(shè)定范圍時(shí)，即停止耦合，并將U、V軸滑臺(tái)移動(dòng)到響應(yīng)電流最大的坐標(biāo)位置。整個(gè)過(guò)程重復(fù)兩次，分別對(duì)應(yīng)不同的限定電流值，以加快找光速度。[0037](E2)細(xì)耦合:首先記錄初始位置的響應(yīng)電流，U軸滑臺(tái)按照設(shè)定的步進(jìn)距離沿直線(xiàn)方向移動(dòng)一個(gè)步進(jìn)并記錄移動(dòng)后的響應(yīng)電流，若移動(dòng)后的相應(yīng)電流大于初始位置的響應(yīng)電流則繼續(xù)沿初始移動(dòng)方向移動(dòng)，否則往相反方向移動(dòng)。移動(dòng)過(guò)程中記錄每一點(diǎn)的響應(yīng)電流值和U軸坐標(biāo)值，電流值上升則繼續(xù)向前移動(dòng)，電流值下降則返回到上一個(gè)電流點(diǎn)位置，當(dāng)移動(dòng)步數(shù)達(dá)到設(shè)定值時(shí)停止耦合。V軸滑臺(tái)和W軸滑臺(tái)也依次按照這種方式耦合。整個(gè)過(guò)程重復(fù)三次，每次步進(jìn)距離遞減，以提高測(cè)試精度。[0038](F)耦合完成后，根據(jù)最大響應(yīng)電流值和光功率值計(jì)算響應(yīng)度參數(shù)，并通過(guò)數(shù)字示波器讀取響應(yīng)波形的電壓幅值。測(cè)試軟件根據(jù)設(shè)置的上下限范圍進(jìn)行不良判定，并顯示不良原因。[0039](G) I號(hào)工位測(cè)試完成后，Z軸滑臺(tái)上升，探針離開(kāi)測(cè)試盤(pán)，測(cè)試軟件讀取2號(hào)工位坐標(biāo)，X、Y軸滑臺(tái)帶動(dòng)探針和光纖探頭移動(dòng)到2號(hào)元件位置。重復(fù)以上(C)- (F)步驟進(jìn)行2號(hào)元件的測(cè)試，并以此類(lèi)推完成所有勾選工位的測(cè)試。[0040](H)整盤(pán)測(cè)試完成后，探針升起，電機(jī)歸位。將定位座上的鎖扣松開(kāi)，取下測(cè)試盤(pán)，完成下料。根據(jù)需要將測(cè)試數(shù)據(jù)導(dǎo)出到電子表格或打印。[0041]本實(shí)用新型的有益效果如下:[0042]本實(shí)用新型光探測(cè)器TO-CAN自動(dòng)耦合測(cè)試系統(tǒng)，相對(duì)于目前廣泛采用的全人工測(cè)試方式，采用了人工上下料，自動(dòng)耦合，自動(dòng)測(cè)試的方式，有效避免了人工測(cè)試時(shí)因人員技能或情緒影響導(dǎo)致誤判、誤操作的問(wèn)題，且該系統(tǒng)操作簡(jiǎn)易，降低了對(duì)測(cè)試人員的技能要求，具有測(cè)試精度高、測(cè)試速度快等特點(diǎn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)自動(dòng)耦合速率約是人工耦合速率的3倍，大大提高了探測(cè)器TO的生產(chǎn)合格率和測(cè)試速率。而同類(lèi)的國(guó)外全自動(dòng)測(cè)試設(shè)備雖然也能達(dá)到高精度與高速率，但結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，價(jià)格十分昂貴，不便于維修和推廣。[0043]以上所述，僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種光探測(cè)器TO-CAN自動(dòng)耦合測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，其包括測(cè)試箱、外部設(shè)備和計(jì)算機(jī)，測(cè)試箱內(nèi)部底板上固定有定位座和用于測(cè)試系統(tǒng)的定位及耦合的六維電動(dòng)滑臺(tái)，該定位座上固定有能批量裝載探測(cè)器TO的測(cè)試盤(pán)，該測(cè)試盤(pán)是用于產(chǎn)品放置和電路連接的夾具，該測(cè)試箱外部頂部放置有三個(gè)用于控制電動(dòng)滑臺(tái)運(yùn)動(dòng)的電動(dòng)滑臺(tái)控制器，該電動(dòng)滑臺(tái)控制器與計(jì)算機(jī)電連接，該外部設(shè)備分別與計(jì)算機(jī)和測(cè)試箱電連接，該測(cè)試箱為不透光的密封箱體。
2.如權(quán)利要求1所述的光探測(cè)器TO-CAN自動(dòng)耦合測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述六維電動(dòng)滑臺(tái)由兩套三維電動(dòng)滑臺(tái)組成，分別為XYZ電動(dòng)滑臺(tái)與UVW電動(dòng)滑臺(tái)，該XYZ電動(dòng)滑臺(tái)包括兩兩相互垂直的X軸滑臺(tái)、Y軸滑臺(tái)與Z軸滑臺(tái)，其中XYZ電動(dòng)滑臺(tái)的X軸滑臺(tái)和Y軸滑臺(tái)安裝在測(cè)試箱底板上且相互垂直，該Z軸滑臺(tái)通過(guò)連接座安裝在X軸滑臺(tái)上且與XY平面垂直，UVW電動(dòng)滑臺(tái)包括兩兩相互垂直U軸滑臺(tái)、V軸滑臺(tái)與W軸滑臺(tái)，UVW電動(dòng)滑臺(tái)通過(guò)連接座安裝在該X軸滑臺(tái)上。
3.權(quán)利要求2所述的光探測(cè)器TO-CAN自動(dòng)耦合測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述Z軸滑臺(tái)底端連接有用于固定測(cè)試電路板的探針板座，該探針板座隨Z軸滑臺(tái)上下移動(dòng)，該測(cè)試電路板上焊接有探針，該探針垂直穿過(guò)該探針板座下端的定位孔以進(jìn)行固定，所述W軸滑臺(tái)垂直于UV平面并能上下移動(dòng)，所述W軸滑臺(tái)上設(shè)有垂直向下的光纖座，該光纖座上固定有朝下設(shè)置的用于耦合尋光的光纖探頭，耦合時(shí)光路垂直向下射入探測(cè)器TO的透鏡中產(chǎn)生感應(yīng)電流。
4.權(quán)利要求2所述的光探測(cè)器TO-CAN自動(dòng)耦合測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述Y軸滑臺(tái)安裝于該底板一側(cè)，該底板另一側(cè)安裝有與Y軸滑臺(tái)高度一致的等高滑軌,該滑臺(tái)和滑軌上都設(shè)置有形狀大小相同的滑塊，在兩個(gè)滑塊上分別安裝T型支撐柱，兩個(gè)T型支撐柱通過(guò)連接板連接起來(lái)，Y軸滑臺(tái)上的滑塊前后移動(dòng)并帶動(dòng)該滑軌上的滑塊同步移動(dòng)，所述X軸滑臺(tái)平行于該連接板安裝，該X軸滑臺(tái)上連接有能隨X軸滑臺(tái)左右移動(dòng)的第一連接座，所述U軸滑臺(tái)和Z軸滑臺(tái)通過(guò)該第一連接座連接到所述X軸滑臺(tái)，所述U軸滑臺(tái)平行于該X軸滑臺(tái)安裝在該第一連接座的一側(cè)，Z軸滑臺(tái)安裝在該第一連接座的另一側(cè)，所述U軸滑臺(tái)上連接有能隨U軸滑臺(tái)左右移動(dòng)的第二連接座，所述V軸滑臺(tái)通過(guò)該第二連接座垂直于U軸連接到該U軸滑臺(tái)，所述V軸滑臺(tái)上設(shè)有能隨V軸滑臺(tái)前后移動(dòng)的第三連接座，所述W軸滑臺(tái)通過(guò)該第三連接座垂直于U V平面連接到所述V軸滑臺(tái)。
5.權(quán)利要求1所述的光探測(cè)器TO-CAN自動(dòng)耦合測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述定位座上設(shè)有4個(gè)便于定位測(cè)試盤(pán)的定位銷(xiāo)，所述定位座的外側(cè)設(shè)有2個(gè)用于固定測(cè)試盤(pán)的固定卡扣。
6.權(quán)利要求3所述的光探測(cè)器TO-CAN自動(dòng)耦合測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述測(cè)試盤(pán)包括有測(cè)試盤(pán)上蓋、中間定位板、PCB及測(cè)試盤(pán)下蓋，所述測(cè)試盤(pán)上設(shè)計(jì)有100個(gè)工位，每個(gè)工位對(duì)應(yīng)一個(gè)插座孔和一個(gè)探針孔，所述插座孔內(nèi)安裝有插座，用于插入探測(cè)器TO并將其固定；所述探針孔內(nèi)安裝有與插座引腳數(shù)量相同個(gè)數(shù)的頂針，用于和探針接觸；所述頂針和插座均焊接在測(cè)試盤(pán)中間的PCB上，通過(guò)測(cè)試盤(pán)上蓋與測(cè)試盤(pán)下蓋固定，所述測(cè)試盤(pán)上蓋每個(gè)插座孔的下方設(shè)計(jì)有便于探測(cè)器TO插拔的凹槽。
7.如權(quán)利要求2所述的光探測(cè)器TO-CAN自動(dòng)耦合測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，每個(gè)所述電動(dòng)滑臺(tái)控制器上均有兩個(gè)控制端口，可同時(shí)控制兩個(gè)電動(dòng)滑臺(tái)移動(dòng)，三個(gè)電動(dòng)滑臺(tái)控制器同時(shí)控制所述X軸滑臺(tái)、Y軸滑臺(tái)、Z軸滑臺(tái)、U軸滑臺(tái)、V軸滑臺(tái)及W軸滑臺(tái)移動(dòng)，所述計(jì)算機(jī)的主板PCI擴(kuò)展插槽上安裝有多串口卡，該三臺(tái)電動(dòng)滑臺(tái)控制器通過(guò)串口線(xiàn)連接到多串口卡上。
8.如權(quán)利要求3所述的光探測(cè)器TO-CAN自動(dòng)耦合測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述外部設(shè)備包含所述電動(dòng)滑臺(tái)控制器、用于提供耦合光源的光學(xué)設(shè)備及用于給待測(cè)元件加電測(cè)量的測(cè)量設(shè)備，該光源設(shè)備包括恒定光源、光衰減器、光分路計(jì)、光功率計(jì)，該測(cè)量設(shè)備包括電流表、電壓表、示波器，所述計(jì)算機(jī)在主板PCI擴(kuò)展插槽上安裝GPIB卡，所述電流表、電壓表、光衰減器、光功率計(jì)和示波器通過(guò)GPIB線(xiàn)連接到GPIB卡上。
9.如權(quán)利要求8所述的光探測(cè)器TO-CAN自動(dòng)耦合測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述恒定光源的輸出端連接到光衰減器的輸入端，光源輸出的光功率經(jīng)過(guò)光衰減器衰減后應(yīng)為2倍的需求光功率，該光衰減器的輸出端連接到I分2光分路計(jì)的輸入端，該光分路計(jì)的2個(gè)輸出端分別連接到所述光纖探頭和所述光功率計(jì)上。
10.如權(quán)利要求1所述的光探測(cè)器TO-CAN自動(dòng)耦合測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述測(cè)試箱內(nèi)設(shè)有走線(xiàn)槽，所述測(cè) 試箱的箱體上設(shè)有走線(xiàn)孔。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種光探測(cè)器TO-CAN自動(dòng)耦合測(cè)試系統(tǒng)，其包括測(cè)試箱、外部設(shè)備和計(jì)算機(jī)，測(cè)試箱內(nèi)部底板上固定有定位座和用于測(cè)試系統(tǒng)的定位及耦合的六維電動(dòng)滑臺(tái)，該定位座上固定有能批量裝載探測(cè)器TO的測(cè)試盤(pán)，該測(cè)試箱外部頂部放置有三個(gè)用于控制電動(dòng)滑臺(tái)運(yùn)動(dòng)的電動(dòng)滑臺(tái)控制器，該電動(dòng)滑臺(tái)控制器與計(jì)算機(jī)電連接，該外部設(shè)備分別與計(jì)算機(jī)和測(cè)試箱電連接，該測(cè)試箱為不透光的密封箱體。本實(shí)用新型采用人工上下料、自動(dòng)耦合、自動(dòng)測(cè)試的方式；有效避免了人工測(cè)試時(shí)誤判、誤操作的問(wèn)題，具有測(cè)試精度高、測(cè)試速率快等特點(diǎn)，能有效提高光探測(cè)器TO-CAN的生產(chǎn)合格率和產(chǎn)能，且該設(shè)備成本遠(yuǎn)小于國(guó)內(nèi)外的同類(lèi)自動(dòng)化設(shè)備。
文檔編號(hào)G01J1/42GK203054176SQ20122070911
公開(kāi)日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2012年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月20日
發(fā)明者王黎, 王超, 張振峰 申請(qǐng)人:武漢華工正源光子技術(shù)有限公司