專利名稱：測試適配器及其與待測器件光學對準和熱耦合的實現方法
技術領域：
本發明涉及測試適配器及其與待測器件光學對準和熱耦合的實現方法。
背景技術：
光電器件(諸如半導體激光器)已經成為重要的商業化部件。它們被用于各種應用，包括向和從光學存儲介質的數據傳輸、測量裝置以及作為光纖通信系統中的發射器。半導體激光器被制造在晶片或襯底上。晶片或襯底顯著大于個體半導體激光器。 因此，可以同時制造包含多個半導體激光器的一維陣列或其他陣列的多個條，這些條被從晶片或襯底切開或分離，并被封裝在一起以生產具有多個激光器的組件。由于與封裝多個激光器組件相關的制造成本，期望確保形成最終組件內的條或陣列的半導體激光器中的每一個適用于期望的應用。一種用于確定適用性的已驗證途徑是使用激光器條測試系統，用于表征形成待測試的條的各個半導體激光器的工作特性。不滿足規格的條一般將在進入制造工藝的封裝階段之前被廢棄。在常規激光器條測試器中，夾持器或卡盤被移走，使得探針可以接觸適當的電連接，以對待測試的半導體激光器賦能，并且允許光學傳感器被布置來與發射的光相交。與必須將一個或多個探針準確地施加到各個電觸點并且必須與條上的選定激光器器件的光路配準地適當地定位光學傳感器的常規條測試器不同，用于已封裝的模塊或已完成的組件的測試方案面臨額外的對準和其他環境問題。考慮包括被殼體包圍的光學發射器的待測器件(DUT)。殼體提供穿過用于電學和物理安裝到印刷電路板上的底部或底表面的電連接(例如，電力和數據信號連接)以及提供沿另一表面的光學連接。DUT的殼體包括熱傳導結構，用于控制光學發射器以及封裝中任何相關電路的工作溫度。為了在預期的工作條件的范圍內測試待測器件，可能期望提供DUT的精確溫度控制，同時還將光學拾取設備與光學反射器對準。DUT的熱傳導結構和/或光發射表面的制造公差和變化使得設計測試適配器存在問題，其中，所述測試適配器可以可控地和重復地將光學拾取裝置與光學發射器對準，同時還有效地熱耦合DUT的熱傳導結構中的一個或兩個。
發明內容
用于提供設備和待測器件(DUT)之間的獨立的光學對準和熱耦合的這樣的設備的實施例包括第一組件和第二組件。第一組件包括板，其被柔性地安裝和布置，以支撐將光學傳感器與所述待測器件中的光學發射器光學對準的光學連接器。所述第二組件與所述第一組件獨立，并包括第一熱控制構件，其柔性地安裝并具有布置來接觸所述待測器件的相應表面的第一表面。用于實現待測器件(DUT)和測試適配器之間的光學對準和熱耦合的方法的實施例，所述方法包括如下步驟引入測試適配器，所述測試適配器包括多個獨立的組件，即包含光學連接器和對準特征的第一組件、包含耦合到相對的傳力構件上的熱控制構件的第二組件；在所述第一組件和外部傳力機構之間提供第一柔性接口 ；在所述第二組件和所述外部傳力機構之間提供第二柔性接口 ；引入具有相應的對準特征的待測器件，以靠近所述測試適配器；接合所述外部傳力機構，以使所述測試適配器沿與所述對準特征的縱軸基本平行的軸線朝向所述待測器件移動，所述測試適配器的所述對準特征與所述待測器件的相應特征接合，以在所述外部傳力機構施加能夠壓縮所述柔性接口的力之前將所述光學連接器中的光敏器件與所述待測器件中的光學發射器對準。在操作中，柔性接口通過沿第二方向的外力接觸，并且在第二組件的熱控制構件接觸DUT之前，對準特征將設備和DUT的相應光學元件對準。當處于壓縮時，獨立的柔性接口允許設備適應DUT中的制造誤差。在可選實施例中，設備包括第三組件，所述第三組件與第二組件基本相同。第三組件的傳力構件提供用于第三柔性接口的支座。在此可選實施例中，第四柔性接口被附裝到第一組件和第二組件的相鄰表面中的一個或兩個上，以控制組件之間的相對運動。在此可選實施例中，第二組件接觸DUT的第一熱控制表面，第三組件接觸DUT的與DTU的第一控制表面相對的第二控制表面，并且第一組件的臂延伸穿過由第二組件和第三組件形成的相應通道。下面的附圖和詳細說明并非窮舉。所公開的實施例被說明和描述來使得本領域技術人員能夠制造和使用該測試適配器。在審查下面的附圖和詳細說明之后，本領域技術人員將清楚其他實施例、特征和優點。所有這些附加的實施例、特征和優點落入在所附權利要求書限定的測試適配器和用于實現與待測器件的光學對準和熱耦合的方法的范圍內。
參考如下的附圖可以更好地理解用于實現與待測器件的光學對準和熱耦合的測試適配器和方法。附圖中的部件不必是按比例的，而是重點在于清楚地示明用于實現測試適配器與待測器件(DUT)之間的光學對準和熱耦合的原理。而且，在附圖中，不同視圖中相似的參考標號指代對應的部件。圖1是測試適配器的實施例的透視圖(頂視圖)。圖2是圖1的測試適配器的另一透視圖(底視圖)。圖3是圖1和2的測試適配器的第三透視圖(側視圖)。圖4A和4B是與外部防沖擊板接觸的圖1-3的測試適配器的第一組件的示意性側視圖。圖4C和4D是與外部防沖擊板接觸的圖1-3的測試適配器的第二和第三組件的示意性側視圖。圖4E是與DUT和傳力機構靠近的圖4A-4D的組件的示意性側視圖。圖5是DUT中的局部放大的圖1-3的測試適配器的橫剖側視圖。圖6是示出了用于實現測試適配器與DUT之間的光學對準和熱耦合的方法的實施例的流程圖。
具體實施例方式
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測試適配器被構造來強迫接觸待測器件(DUT)的選定表面。DUT是包括一個或多個由殼體包圍的光學發射器(例如，半導體激光器)的光電器件。殼體包括的電連接件(例如，電力和數據信號連接件)，用于電耦合到以及實體安裝到印刷電路板上。光學發射器沿與底表面相對的表面布置在光學連接器中，使得發射的光沿與DUP的底部或底表面基本垂直的束軸射出DUT。殼體包括熱傳導結構，所述熱傳導結構位于光學連接器的彼此相對的側面，并用于控制光學發射器的工作溫度。為了全面觀察和檢驗在包括不同溫度在內的工作條件范圍內DUT的令人滿意的工作，引入了測試適配器。測試適配器包括被柔性安裝到傳力機構上的獨立的多個組件。當傳力機構被啟用時，第一組件將光學連接器與DUT中的發射器光學對準。由于第一組件的一個或多個對準特征與DUT的相應對準特征的接合(engage)而產生光學對準。 可以想到另外的可選擇的特征和關系。例如，DUT可以布置有延伸到DUT的其他結構之外的對準特征，并且測試適配器的第一組件可以布置有相應的對準特征，所述相應的對準特征被布置來接收或以其他方式接合DUT的對準特征。但是，對準特征被實現，在傳力機構施加能夠壓縮柔性構件的力之前，合在一起的對準特征的游動(fluid)和連續運動保證測試適配器和DUT的相應光學器件的光學對準。此后，由于與傳力機構連接的抗沖擊板或其他結構的沿一個方向的游動和連續運動，第二組件接觸DUT的熱傳導結構。測試適配器的第二組件包括與一結構耦合的多個相對的力傳遞構件以及熱控制構件。由于制造公差，DUT的熱傳導結構的接觸表面可能在一個或多個維度上變化。此外，布置在DUT內的光學組件或連接器的位置可以在一個或多個維度上變化。此外，測試適配器的相應的接觸表面可能在一個或多個維度上變化。各個柔性接口被附裝到力傳遞構件和/或耦合到力傳遞機構的抗沖擊板(strike plate)或其他結構。由于測試適配器和DUT 的各自熱控制表面之間的相對恒定的力，與第二組件接觸的柔性接口的壓縮提供了可重復并有效的熱控制。通過使測試適配器能夠適應DUT的相應熱控制表面的尺寸變化或角度變化(分別為位移或傾斜)，將第二組件柔性安裝到抗沖擊板上使測試適配器的熱控制構件能夠適應DUT的相應特征中的制造誤差。在簡要描述了測試適配器及其操作之后，現在將重點指向附圖中所示的示例性實施例。圖1-3示出了與抗沖擊板彼此靠近的測試適配器100的各個組件，其中去除了抗沖擊板以示出附裝到測試適配器100的相應特征上的柔性構件。第一柔性接口是由附裝到第一組件400的一組柔性構件形成的。該第一組柔性構件與安裝板140的安裝表面142接觸，并且包括柔性構件143、柔性構件145、柔性構件147和柔性構件149。第二柔性接口是由附裝到第二組件500的第二組柔性構件形成的。該第二組柔性構件與力傳遞構件124和力傳遞構件128的相應表面接觸，并且包括柔性構件164和柔性構件160。第三柔性接口是由附裝到第三組件550的一組柔性構件形成的。該第三組柔性構件與力傳遞構件126和力傳遞構件122的相應表面接觸，并且包括柔性構件166和柔性構件162。第四柔性接口是由附裝到第二組件500和第三組件550的相鄰表面中的一個或兩個的一組柔性構件形成的。 下面將進一步解釋柔性構件的特性和操作。圖4A和4B示出了第一組件400。在圖4A的正面視圖和圖4B中的后面視圖中，第一組件400與抗沖擊板420接觸。如圖4C和圖4D所示，抗沖擊板420還與第二組件500和第三組件550接觸。參考圖4A，第一組件400包括具有第一表面141和相反安裝表面142的安裝板 140。如圖4A中可見的，蓋257從光學連接器頭部150沿支撐蓋257和光學連接器頭部150 的臂(在圖4A中不可見)的整個長度延伸。蓋257形成通道并保護軟平行纖維帶408，所述軟平行纖維帶408將光學連接器頭部150與相對于測試適配器100的遠程測試設備光學耦合。在圖4A中還可看到對準特征253。對準特征253沿著Z軸延伸出第一組件400的其他特征。對準特征253的縱向軸線406與安裝板140的第一表面141和安裝表面142基本垂直，并且與對準特征251的縱向軸線402基本平行(圖4B)。對準特征253是銷釘，所述銷釘在其末端處具有漸縮表面403。在圖4A中，柔性構件147被布置在安裝板140的最右側，并且柔性構件149被布置在安裝板140的最左側。圖4B包括從圖4A中所示的視圖反面觀察到的第一組件400的視圖。臂245沿負 Z方向從第一表面141基本垂直地延伸。臂245的末端處的滑架246保持光學連接器頭部 150。對準特征251延伸與對準特征253大致相同的距離，兩個對準特征251和253都沿Z 方向延伸出第一組件400的其他特征。對準特征251的縱向軸線402與安裝板140的第一表面141和安裝表面142基本垂直。對準特征251是銷釘，所述銷釘在其末端處具有漸縮表面404。光學連接器頭部150包括表面252，所述表面252具有一個或多個感光器件(沒有示出)或將光耦合到平行纖維帶408 (圖4A)的反射特征。如上簡要描述的，抗沖擊板420接觸形成第一、第二和第三柔性接口的一個或多個柔性構件，以施加與對準特征251的縱向軸線402和對準特征253的縱向軸線406基本平行的力。在所示的實施例中，單獨的柔性構件被布置在安裝板140的安裝表面142上的四個角中的每一個附近。在圖4B中，柔性構件145被布置在安裝板140的最右側，并且柔性構件143被布置在安裝板140的最左側。圖4C和4D是示出了圖1-3的測試適配器100的第二組件500和第三組件550的特征的示意性正視圖和后視圖，其中，所述測試適配器100經由抗沖擊板420和第二組件 500的傳力構件124，128之間的以及和第三組件550的傳力構件122，126之間的各個柔性接口與抗沖擊板420接觸。第二組件500包括結構110，所述結構110具有剛性支撐傳力構件124的壁123。結構110還包括熱控制表面111，所述熱控制表面111支撐結構110和熱控制構件130之間的熱控制元件212(例如，熱電器件)。蓋子118封閉結構110內的一個或多個腔室。該一個或多個腔室或存儲室可以包含用于向或從第二組件500傳遞熱能的流體。腔室或存儲室可以接收來自耦合到結構110 (沒有示出連接)的測試控制系統的溫度受控流體，以控制通過與熱控制構件130接觸熱耦合到測試適配器的DUT中的操作條件。熱控制構件130由導熱材料制成，并且包括處于可選的凹部中的接觸表面231。接觸表面231被形成為與DUT的熱傳導結構的相應成型表面接合的形狀。接觸表面231處于由柔性構件164和柔性構件160形成的第二柔性接口下方的基本中心。如圖4C和圖4D 中所示，所述可選的凹部還可由錐度或傾斜表面237進一步限定。可選地，柔性的熱傳導墊 (在圖4C和4D中沒有示出)可以被布置表面231上，以進一步改善熱接觸構件130和DUT 的熱傳導結構之間的熱耦合。柔性構件164被示出在抗沖擊板420的最下表面和傳力構件124的最上表面或支座之間。如上解釋的，柔性構件164被附裝到抗沖擊板420以及傳力構件124的支座。位于傳力構件124和來自獨立的第三組件550的傳力構件126的相鄰表面之間的柔性構件170 是形成第四柔性接口的柔性構件組中的構件。第四柔性接口提供組件500和550之間的適當距離控制，并且抵抗由如下事實導致的失衡組件500的重心和組件550的重心不在用于組件500的第二柔性接口(其包括柔性構件160和柔性構件164)和用于組件550的第三柔性接口(其包括柔性構件162和柔性構件166)下方的中心。柔性構件164和柔性構件170可以由硅橡膠或類似柔性材料的片形成或切成。不要求這些柔性材料具有相似的密度和厚度來調節組件500和組件550之間的相對運動。但是，柔性構件160、162、164、166、 143、145、147和149應具有相似的密度和厚度，否則由第一組件、第二組件和第三組件施加到DUT上的力的計算值變得更加難以確定。第三組件550包括結構115，所述結構110具有剛性支撐傳力構件126的壁125和熱控制表面113，所述熱控制表面113支撐結構115和熱控制構件132之間的熱控制元件 210(例如，熱電器件)。蓋子119封閉結構115內的一個或多個腔室。該一個或多個腔室或存儲室可以包含用于向或從第三組件550傳遞熱能的流體。腔室或存儲室可以接收來自耦合到結構115 (沒有示出連接)的測試控制系統的溫度受控流體，以控制通過與熱控制構件132接觸熱耦合到測試適配器的DUT中的操作條件。熱控制構件132由導熱材料制成，并且包括處于可選的凹部中的接觸表面233。接觸表面233被形成為與DUT的熱傳導結構的相應成型表面接合的形狀。接觸表面233處于包括柔性構件162和柔性構件166的第三柔性接口下方的基本中心。如圖4C和圖4D中所示，所述可選的凹部還可由錐度或傾斜表面235進一步限定。柔性構件166被示出在抗沖擊板420的最下表面和傳力構件126的最上表面或支座之間。如上解釋的，柔性構件166被附裝到抗沖擊板420以及傳力構件126的支座。圖4D示出了第二組件500和第三組件550的反側。第二組件500還包括結構110 的壁127，所述壁127剛性支撐與傳力構件124相對的傳力構件128。柔性構件160被示出在抗沖擊板420的最下表面和傳力構件128的最上表面或支座之間。如上解釋的，柔性構件160被附裝到抗沖擊板420以及傳力構件128的支座。附加的柔性構件172被布置在傳力構件128和來自獨立的第三組件550的傳力構件122的相鄰表面之間。柔性構件172是形成第四柔性接口的柔性構件組中的構件。第三組件550的反側還包括結構115的壁121，所述壁121剛性支撐與傳力構件 126相對的傳力構件122。柔性構件162被示出在抗沖擊板420的最下表面和傳力構件122 的最上表面或支座之間。如上解釋的，柔性構件162被附裝到抗沖擊板420以及傳力構件 122的支座。參考包含測試適配器100或設備的實施例的透視圖的圖1。該透視圖是觀察者在測試適配器100的正面的正反方的透視圖。在所示的實施例中，測試適配器100包括彼此靠近的第一組件400 (在圖4A和4B中更詳細地示出)、第二組件500和第三組件550。第一組件400、第二組件500和第三組件550獨立地并柔性地安裝到抗沖擊板420 (圖1_3中沒有示出)，并且可能通過抗沖擊板420安裝到附加結構(沒有示出)。第一組件400的安裝板140位于蓋子119的最上表面117和蓋子118的最上表面116的上方。第一組件400 的臂245 (在圖1中不可見)延伸通過由第二組件500的結構110和熱控制構件130和第三組件550的結構115和熱控制構件132形成的凹部或通道。熱控制構件130通過熱控制元件212和熱控制表面111與結構100連接。類似地，熱控制構件132通過熱控制元件210 和熱控制表面113與結構1115連接。如上解釋的，熱控制構件130和熱控制構件132分別包括各自的接觸表面，所述接觸表面被形成為與DUT的分離的熱傳導結構的相應成型表面相接合的形狀。結構110和結構115被布置來分別形成單獨的存儲室，所述存儲室由分別用于封閉存儲室或腔室的蓋子118和蓋子119來封閉。流入端口 112和流出端口 114在結構110 的最右側可見。當流入端口 112和流出端口 114被耦合到合適尺寸的固定件或管件時，被耦合的存儲室或腔室可以經由流入端口 112接收來自測試控制系統的溫度受控流體，并且將該i流體經由流入端口 112返回到測試控制系統。結構115具有類似的構造。安裝板140連接由結構110和結構115形成的通道(在圖1中不可見)。光學連接器頭部150由在安裝板140的下方延伸到臂245支撐，其在熱控制構件130的下方可觀察到。臂245和第一組件400的其他特征在圖1中不可見，但是在圖2、圖4A和圖4B中可看到。安裝板140包括第一凹部或凹槽144以及第二凹部或凹槽146。第一凹部或凹槽144 允許來自測試系統(沒有示出)的一個或多個導體被通入到測試適配器100的通道中。一個或多個通道可以跨過柔性構件143、145、147和149提供安裝板140和臂245的電接地，因為柔性材料通常不是導電的。第二凹部或凹槽146允許軟的多纖維或多導體線纜408 (圖 4A)被通入到通道中，以將來自光學連接器頭部150的光學信號耦合到測試系統(沒有示出)。安裝板140的安裝表面或最上表面142提供用于柔性構件143、145、147和149的支撐或支座。一個或多個柔性構件可以由一層柔性材料形成。在所示出的實施例中，柔性構件143和柔性構件147分別被附裝在安裝板140的右手側的角部附近，柔性構件145和柔性構件149分別被附裝在安裝板140的左手側的角部附近。柔性構件143、145、147和149 由更大的柔性材料片切成或以其他方式成型，所述柔性材料可以包括硅橡膠化合物。柔性材料具有一定的厚度和密度，使其適于在通過抗沖擊板420或耦合到外部傳力構件的其他結構沿負Z方向施加的法向或壓縮力的存在下反復的壓縮和解壓縮。優選地，柔性構件160、柔性構件162、柔性構件164和柔性構件166由相同的材料片形成，以在傳力構件122、124、126和128的各自的支座或接觸表面上提供一致的厚度和密度。類似地，柔性構件143、柔性構件145、柔性構件147和柔性構件149由相同的材料片形成，以在安裝板140的四個角附近提供一致的厚度和密度。還推薦的是，柔性構件160、 162、164和166和柔性構件143、145、147和149也由相同的材料片制成，但是這不是嚴格需要的。如果這些柔性構件由相同的材料片制成，可以容易地計算由抗沖擊板420提供的總力中在第一組件400、第二組件500和第三組件550上的、作為用于這些組件中的每一個的柔性材料的面積的函數的部分。如圖1所示，附加的柔性構件170被附裝或布置在由傳力構件124和傳力構件126 的相鄰和相對表面形成的間隙中。對應的柔性構件172(圖1中不可見)被附裝或布置在由傳力構件122和傳力構件128的相鄰和相對表面形成的間隙中。柔性構件170和172由相同的材料片形成，以在測試適配器100和DUT的沿X軸和Y軸的接觸表面上存在沿Z軸的法向力和制造誤差的情況下為壓縮提供一致的厚度和密度。該柔性材料的片可以是相同的或具有不同的厚度和密度，作為用于切成或形成柔性構件143、145、147、149、160、162、 164和166的材料片。
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沿結構110和115的相對的壁布置的分離的和單獨的傳力構件122、124、126、和 128可以使得一個或多個傳力機構驅動抗沖擊板420 (圖4A-4D中所示)抵抗各個傳力構件 122、124、126、禾口 128 上的柔性構件 143、145、147 和 149 和柔性構件 160、162、164 和 166。 作用在柔性構件143、145、147和149的各自上表面上的法向力允許安裝板140能夠獨立地將光學連接器頭部150與布置在DUT中的一個或多個發射器對準。而且，利用測試適配器 100的平移和柔性構件160、162、164和166分別在各自傳力構件122、124、126和128上的壓縮連續施加的法向力允許在測試適配器100和DUT的各個接觸表面中的一個或多個中出現的制造誤差的存在下測試適配器100和DUT的相應特征之間的熱耦合。相應地，第一組件 400的安裝板140上的分離的、單獨的柔性構件143、145、147和149 (即，第一柔性接口)和第二組件500的傳力構件128、124上的分離的、單獨的柔性構件160、164(即，第二柔性接口 )和第三組件550的傳力構件122、126上的分離的、單獨的柔性構件162、166 ( S卩，第三柔性接口)以及第四柔性接口使得測試適配器100可以在測試適配器100和DUT的相應接觸表面上存在沿Z軸的制造誤差或傾斜的情況下與DUT的相應元件光學對準以及熱耦合。圖2是圖1的測試適配器100的另一視圖。該視圖示出了從位于測試適配器100 的前側的下位觀察者的視角可觀察到的元件和特征。臂245從安裝板140的底表面基本垂直延伸。與臂245的末端連接的滑架246保持光學連接器頭部150，使得其與安裝板140的主表面基本共面。光學連接器頭部150可以包括傳感器陣列250，所述傳感器陣列250基本平行于X軸地布置在光學連接器頭部150上，或者，光學連接器頭部150可在陣列250的區域中包括反射表面，其將來自DUT的光耦合到纖維帶408 (在圖1-3中沒有示出)。在適于DUT包括一個發射器時的可選實施例中，光學連接器頭部150可以布置有一個光敏器件或一個反射表面，所述反射表面用于將光反射到單根光纖線中而不是纖維帶 408 中。第一對準銷釘251從光學連接器頭部150沿基本平行于Z軸的方向延伸，如圖2 所示。沿Y軸分離開一定距離的第二對準銷釘253也從光學連接器頭部150沿Z軸延伸。 如圖2所示，第一對準銷釘251和第二對準銷釘253在其各自的末端是漸縮的。如圖2中進一步示出的，熱控制構件132和熱控制構件130被布置在由第二組件 500的結構110和第三組件550的結構115形成的通道兩側。如前所述，熱控制構件132和熱控制構件130由熱導材料諸如銅制成，并且分別包括布置來講測試適配器100熱耦合到 DUT的接觸表面。接觸表面233被形成在熱控制構件132的可選凹部中，并且被形成為與 DUT的熱傳導結構(沒有示出)的相應表面接合的形狀。接觸表面233是平面的，并且與結構115的熱控制表面113基本平行。類似地，接觸表面231被形成在熱控制構件130的可選凹部中，并且被形成為與DUT的熱傳導結構(沒有示出)的相應表面接合的形狀。接觸表面231是平面的，并且與結構110的熱控制表面111基本平行。右側熱電器件210位于結構110的熱控制表面111的凹部中，并且與熱控制構件 130的上表面或安裝表面接觸。類似地，左側熱電器件212位于結構115的熱控制表面113 的凹部中，并且與熱控制構件132的上表面或安裝表面接觸。右側熱電器件210和左側熱電器件212在存在在耦合到各個器件的相應的結的電引線之間施加的電壓差的情況下將熱從第一主表面傳到相對的主表面。器件210和212允許測試適配器加熱DUT和冷卻DUT， 使得DUT可以在一定的溫度范圍內被測試。
圖3是圖1和2的測試適配器100的第三透視圖。具體地，圖3示出了測試適配器100的背面可觀察到的元件和特征。如圖3所示，光學連接器頭部150包括光纖帶端口 254，其用于將多纖維帶線纜408 (圖4A)連接到光學連接器頭部150。多纖維帶線纜408可以在其到達測試系統的路徑中可以途經通道并通過安裝板140中的凹部或凹槽146 (圖1)。 接觸表面231被形成在熱控制構件130的可選凹部中，并且被形成為與DUT的熱傳導結構 (沒有示出)的相應表面接合的形狀。接觸表面231是平面的，并且與結構110的熱控制表面111基本平行。圖4E是靠近DUT 450和外部傳力機構1410的圖4A-4D的組件的示意性側視圖。 如圖4E所示，傳遞組件1400包括外部傳力機構1410，其施加抵抗抗沖擊板420的法向力。 相應地，一旦測試適配器100和DUT450彼此接觸，抗沖擊板420和柔性構件147、149、164 和166將最大到期望的上限的法向力施加到測試適配器100和隨后DUT 450的相應接觸表面。外部傳力機構1410可以是多種能夠向抗沖擊板420施加一致并可可控的法向力的機械裝置或機電系統中的任意一種。當抗沖擊板420壓縮力傳遞構件126和力傳遞構件122 上方的柔性構件時，法向力通過結構115和熱控制構件132被傳遞到整個表面233上。類似地，當抗沖擊板420壓縮力傳遞構件124和力傳遞構件128上方的柔性構件時，法向力通過結構110和熱控制構件130被傳遞到整個表面231上。第二組件500和第三組件550分別各自獨立地移動，并且獨立于第一組件400移動，以容納(accommodate) DUT 450的接觸表面中的制造公差。DUT 450的基部模塊455安置在剛性表面452上。基部模塊455包含多個導體，所述多個導體被布置來施加電力以及控制光學發射器陣列(沒有示出)，所述光學發射器陣列被布置成從光學連接器460的左側到光學連接器460的右側的陣列。如前面討論的，光學發射器陣列從光學連接器460的表面462沿Z軸發射光。右側結構470由導熱材料(例如鋁或銅)制成。平面接觸表面472被形成為與熱控制構件130的接觸表面231接合的形狀。類似地，左側結構480由導熱材料制成。平面接觸表面482被形成為與熱控制構件 132的接觸表面233接合的形狀。左側結構480和右側結構470提供用于將熱能傳入或傳出DUT 450的介質。如前所述，在存在法向力的情況下基本為剛性的抗沖擊板420接觸附裝到抗沖擊板420的柔性構件160、162、164和166以及被進一步附裝到抗沖擊板420的柔性構件143、 145、147和149的外表面。相應地，延伸出光學連接器頭部150以及延伸出表面231和233 的對準銷釘251被布置成與DUT 450的光學連接器460中的對準特征463配準。(對準銷釘253也延伸出光學連接器頭部150以及延伸出表面231和233，并且被布置來接合DUT 450的光學連接器460中的第二對準特征。)銷釘251的縱軸402與對準特征463基本對準，從而當法向力沿Z軸被施加到抗沖擊板420時，對準銷釘251的漸縮表面404被接納在對準特征463的漸縮表面465的區間內。一旦對準銷釘251和對準特征463的各自漸縮表面彼此接觸，測試適配器100沿Z軸的進一步將表面252上的光敏器件或反射元件與沿表面462布置的一個或多個發射器對準，并且隨后，將接觸表面233與接觸表面482對準，將接觸表面231與接觸表面472對準。圖5包括與DUT 450部分地接合的測試適配器100的局部橫剖側視圖。如圖5所示，光學連接器150包括布置在整個表面252上的傳感器陣列250。傳感器陣列250與位于光學連接器460內部或下面的發射器陣列光學對準。如上所解釋的，傳感器陣列250可以包括期望數量的布置成一維或二維陣列的光敏半導體器件。如圖5中進一步所示，熱控制構件130布置有可選的熱墊530，該熱墊530在外力(來自上方的測試適配器100)下將接觸 DUT 450的結構480的接觸表面482。熱控制構件132布置有可選的熱墊532，該熱墊532 在外力下將接觸DUT 450的結構470的接觸表面472。銷釘253不接觸對準特征467的最下表面。換句話說，對準特征467的深度大于銷釘253的長度。結果，當測試適配器100與 DUT 450完全接合時，DUT 450的接觸表面462與測試適配器100的光學連接器150的表面 252直接接觸。圖6是示出了用于實現測試適配器100和DUT 450之間的光學對準和熱耦合的方法600的實施例的流程圖。方法600開始于框602，在此，諸如測試適配器100的設備被制造和引入。測試適配器100包括獨立的第一組件和第二組件。第一組件400包括光學連接器(例如光學連接器頭部150)和對準特征251和253。第二組件500包括與相對的傳力構件124、128耦合的熱控制構件130。相對的傳力構件124、128在結構110的相對的壁上彼此連接。方法繼續進行到框604，在此，柔性接口被設置在第一組件400和外部傳力機構 1410之間。如上所述，柔性接口可以由一層硅橡膠或其他柔性材料形成，所述一層硅橡膠或其他柔性材料附裝到第一組件400上的支座和抗沖擊板420中的一個或兩個上。一層柔性材料利用接觸膠粘劑或環氧樹脂施加到安裝板140的最上表面上。在所示的實施例中，四個單獨的柔性構件143、145、147和149位于安裝板140的角部附近。柔性構件143、145、 147和149利用接觸膠粘劑或環氧樹脂固定到安裝板140的安裝表面142上。如框606所示，包括柔性構件164和柔性構件160的第二柔性接口被設置在第二組件500和外部傳力機構1410的表面之間。第二柔性接口的柔性構件164，160可以由一層柔性材料形成，所述一層柔性材料利用接觸膠粘劑或環氧樹脂施加到傳力構件124的支座或最上表面上和傳力構件128的支座或最上表面上。柔性構件162和166分別類似地利用接觸膠粘劑或環氧樹脂施加到傳力構件122和傳力構件126的最上表面上。接觸膠粘劑或環氧樹脂分別將各個柔性構件固定到相應的傳力構件上。施加到安裝板140的柔性構件(即，第一柔性接口 )和施加到傳力元件122、124、 126和128上的柔性構件(即，第二柔性接口)可以由一個或多個硅橡膠片切成或以其他方式成型，所述硅橡膠片具有期望的厚度和密度，可以承受反復的壓縮和解壓縮。各個單獨的柔性構件可以以任何期望的次序施加。在可選實施例中，條形或其他形狀的柔性材料可以代替安裝板140上的柔性構件143和柔性構件147。類似地，條形或其他形狀的柔性材料可以代替安裝板140上的柔性構件145和柔性構件147。在執行了框602到606所示的功能之后并且如框608所示，具有相應對準特征(例如凹部463)的DUT 450被引入靠近測試適配器100。DUT 450和測試適配器100沒有接合或以其他方式彼此接觸。但是，如上所述，測試適配器100和DUT 450被布置成使得各自的主表面幾乎彼此平行，而測試適配器100的對準銷釘251和對準銷釘253處于DUT450的光學連接器460的相應凹部的幾乎正上方。在執行了框602到608所示的功能之后并且如框610所示，將外部傳力機構1410 與抗沖擊板420接觸并沿基本平行于對準銷釘251的縱軸482的軸線移動抗沖擊板420，以將對準銷釘251與DUT 450的相應對準特征463對準。這些特征在外部傳力機構1410施加能夠壓縮柔性接口的力之前將測試適配器100的光學連接器頭部150的光敏器件與DUT 450中光學發射器對準。通過設置延伸出熱控制構件130的接觸表面231或光學連接器頭部150的對準特征251，能夠實現光學對準。對準特征251接合沿DUT 450布置的對準特征463。在所示的實施例中，與測試適配器100相關的對準特征是從光學連接器頭部150的外表面延伸的帶錐度的(tapered)銷釘251。與DUT 450相關的對準特征463是直徑大于銷釘251的直徑的凹部。對準特征463具有延頂部的斜切面465，以在銷釘最初進入對準特征463時促進銷釘251的初始對準。斜切面465下方的對準特征463的直徑僅僅稍大于銷釘251的直徑。 因此，帶錐度的銷釘251有助于在通過抗沖擊板420的移動使得測試適配器100和DUT 450 彼此靠近時光學連接器頭部150和DUT 450中的光學器件的可重復對準。如前所述，與DUT 450的接觸導致柔性接口的壓縮，導致柔性接口的壓縮將法向力分布在測試適配器100和DUT 450的各自接觸表面上，以保證光學對準和熱耦合兩者。測試適配器沿單個軸線的移動不僅簡化了對于相關測試系統的設計和控制要求， 而且導致更高的可靠性、可重復性和控制。因此，在沿單個軸線平移之后與DUT 450接合的本測試適配器100允許較之現有技術的測試組件更高的處理量，所述現有技術的測試組件采用多軸線運動，以布置傳感器或熱控制構件。測試適配器100的熱控制構件130或多個構件的接觸表面231相對于DUT 450的熱傳導結構470的相應接觸表面472的基本平行的布置導致測試適配器100與DUT 450的高效的熱耦合。熱控制構件130的柔性安裝允許其相關的接觸表面231以在整個表面上相對恒定的力接觸DUT450的相應的接觸表面472，即使在表面上存在制造誤差。這是可能的， 因為由制造誤差引入的任何較小的差異可以被柔性接口的壓縮抵消。雖然已經說明和描述了用于實現測試適配器100和DUT 450之間的光學對準和熱耦合的測試適配器100和方法600的各種示例性實施例，但是對于本領域技術人員來說顯見的是，更多的在本公開的范圍內的實施例和實施方式是可能的。例如，對準銷釘251或對應的凹部463中可以僅一個帶錐度，以促進這些對準元件的接合。如上面還描述的，施加在安裝板140的安裝表面142上的柔性接口的布置可以通過如下來調整將右側和左側的柔性接口用相應的帶狀或其他形狀的柔性材料來代替。而且，固定到安裝板140和/或傳力構件122、124、126和128的上外表面或支座的柔性構件的長度和寬度可以根據需要而被調整。因此，所述的用于實現測試適配器100和DUT 450之間的光學對準和熱耦合的測試適配器100和方法600僅僅受到所附的權利要求書及其等同物的限制或其他方式的限定。
1權利要求
1.一種設備，其用于提供所述設備與待測器件之間的獨立的光學對準和熱耦合，所述設備包括第一組件，其包括板，其被柔性地安裝和布置，以支撐光學連接器，以及第一對準特征，其被布置來使所述光學連接器對準所述待測器件；以及與所述第一組件獨立的第二組件，所述第二組件包括第一熱控制構件，其被柔性地安裝，并具有被布置來與所述待測器件的相應表面接觸的第一表面。
2.如權利要求1所述的設備，其中，所述第一組件具有第一柔性接口，所述第二組件具有第二柔性接口。
3.如權利要求2所述的設備，其中，所述第一柔性接口和所述第二柔性接口通過外力而接觸，所述第一對準特征在所述第二組件的所述熱控制構件接觸所述待測器件之前使所述待測器件對準所述光學連接器。
4.如權利要求1所述的設備，還包括與所述第一組件和所述第二組件獨立的第三組件，所述第三組件包括第二熱控制構件，其被柔性地安裝，并具有被布置來與所述待測器件的相應表面接觸的第二表面。
5.如權利要求4所述的設備，其中，所述第三組件具有第三柔性接口。
6.如權利要求4所述的設備，其中，所述第一組件、所述第二組件和所述第三組件容納所述待測器件的各個相應特征的變動。
7.如權利要求6所述的設備，還包括處于所述第二組件與所述第三組件之間的第四柔性接口，其用于控制所述第二組件和所述第三組件的相對位置。
8.如權利要求7所述的設備，其中，所述柔性接口之一包含橡膠。
9.如權利要求8所述的設備，其中，所述柔性接口由材料片形成，使得每個柔性接口具有基本相似的密度和厚度。
10.如權利要求5所述的設備，其中，所述第一柔性接口、所述第二柔性接口和所述第三柔性接口被附裝到抗沖擊板上。
11.如權利要求5所述的設備，其中，所述第二組件和所述第三組件具有彼此獨立的傳熱元件。
12.如權利要求11所述的設備，其中，這些獨立的傳熱元件包括有源傳熱元件。
13.如權利要求1所述的設備，其中，所述第一對準特征是銷釘。
14.如權利要求13所述的設備，其中，所述銷釘具有帶錐度的末端。
15.如權利要求1所述的設備，其中，所述光學連接器通過臂并通過滑架被附裝到所述板上。
16.如權利要求1所述的設備，其中，所述光學連接器包括傳感器的陣列。
17.一種用于實現待測器件與測試適配器之間的光學對準和熱耦合的方法，所述方法包括引入測試適配器，所述測試適配器包括彼此獨立的組件，其中，第一組件包括光學連接器和對準特征，第二組件包括耦合到相對的傳力構件上的熱控制構件； 在所述第一組件與外部傳力機構之間提供第一柔性接口； 在所述第二組件與所述外部傳力機構之間提供第二柔性接口 ； 把具有相應的對準特征的待測器件引入所述測試適配器附近； 接合所述外部傳力機構，以使所述測試適配器沿與所述對準特征的縱軸基本平行的軸線朝向所述待測器件移動，所述測試適配器的所述對準特征與所述待測器件的相應特征接合，以在所述外部傳力機構施加能夠壓縮所述柔性接口的力之前使所述光學連接器中的光敏器件與所述待測器件中的光學發射器對準。
18.如權利要求17所述的方法，其中，接合所述外部傳力機構造成游動和連續運動，以將所述測試適配器和所述待測器件對準，直至所述接合步驟造成所述柔性接口的壓縮以及造成由柔性地安裝的這些組件向所述待測器件施加分布式接觸力。
19.如權利要求17所述的方法，其中，提供所述第一柔性接口和提供所述第二柔性接口的步驟包括將橡膠層施加到各個所述組件。
20.如權利要求17所述的方法，其中，引入測試適配器的步驟包括引入多于一個的熱控制組件。
全文摘要
本發明涉及測試適配器及其與待測器件光學對準和熱耦合的實現方法。多個獨立的組件被柔性安裝到傳力機構，以將待測器件(DUT)與測試設備光學對準和熱耦合。第一組件包括光學連接器。第一組件具有對準特征和第一柔性接口。第二組件包括耦合到一結構的熱控制構件和傳力構件。通道允許第一組件的臂的一部分延伸穿過該結構。傳力構件提供用于額外的柔性接口的相應支座。對準特征接合相應的特征，以在柔性接口在外力下壓縮之前將光學連接器與DUT對準。組件的柔性安裝容納DUT中的制造公差，使得DUT上的接觸力相對一致，從而允許測試設備和DUT之間的一致的光學和熱耦合。
文檔編號G01R1/04GK102435790SQ20111024156
公開日2012年5月2日 申請日期2011年8月17日 優先權日2010年8月17日
發明者大衛·J·K·麥都卡夫特, 弗蘭克·葉歇, 成-庫姆·陳 申請人:安華高科技光纖Ip(新加坡)私人有限公司