本发明涉及光通信有源光发射器件制造技术领域，特别涉及一种半导体光发射芯片可靠性筛选方法。
背景技术：
近几年国内光通信行业的迅速发展，对光通信器件的需求日益倍增，但是进口光器件产量小且成本高，光通信器件逐渐走向国产化；
并且国产化器件对质量要求极高，半导体光发射芯片等同于光发射器件的心脏，所以对光发射芯片的筛选最为关键；
芯片长期可靠性的测试，最容易实现时间点是在光发射组件成品阶段，但是一旦光器件的心脏光芯片初问题返修起来会很繁琐，造成大量的人力物力的浪费。
技术实现要素：
为了解决背景技术提出的技术问题，本发明提供一种半导体光发射芯片可靠性筛选方法，以实现在芯片在为贴进产品之前完成长期性能可靠性的筛选，避免造成大量的人力物力的浪费。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种半导体光发射芯片可靠性筛选方法，包括如下步骤：
步骤1、将需要进行长期可靠性性能验证的芯片采用共晶焊接工艺到焊接芯片热沉上，所述的芯片热沉上设置有正极焊盘和负极焊盘；
步骤2、将已焊接芯片热沉的待测coc装上coc夹具，将coc夹具装在可控温的加热台上；
步骤3、记录夹具编号和芯片在夹具上位置，实现每个芯片数据对应且只对应一个夹具编号和夹具上的位置，方便老化前后数据的对比；
步骤4、将夹具控温到芯片规格书建议的工作温度，待其300秒内均保持在50±0.3℃内才可以开始进行下一步，稳定时间和允许波动值可进行变更；
步骤5、用两个探针通过导线分别连电源表正负极，分别点在芯片热沉的正负极焊盘上进行加电；
步骤6、将积分球连接于功率计，收光口位置就绪于芯片发光口处；
步骤7、电源表从0至n1(ma)连续加电，n1为设置的最大测试电流，其中每加1ma为一个电流测试点，包括0在内共n1 1个电流测试点，同时测得n1 1个电流下的芯片阻值r_ohm和n1 1个电流下的电压vif_v，形成v-i曲线；
步骤8、积分球扫得n1 1个测试点电流下的功率pif_mw，形成p-i曲线；
得出芯片的阈值电流ith、功率斜率se、功率上升斜率稳定性kink、0-n1ma下的最大功率值pmax_mw、最大功率对应电流点pmax_i_ma；测完后将位置让开；
步骤9、电源表保持n2(ma)下定值电流加电；
步骤10、采用准直光纤，将芯片发射的发散光转换为准直光进入光纤，传输到光谱仪中；
准直光纤一端等待接收芯片发光，位置就绪于芯片发光口处，另一端连接光谱仪；
步骤11、光谱仪扫描芯片中心波长λ±n3nm范围内功率，形成光谱，λ为芯片中心波长，±n3为扫描范围；得出芯片的波长first_lambda_nm、边膜抑制比smsr_db和带宽bw_nm；
步骤12、老化，即将芯片在高温度90～100℃，高电流100ma以上的极限工作条件下工作20～100小时；
步骤13、老化后测试，即芯片在经过极限工作条件后，再重复进行老化前相关测试项；
步骤14、将老化后测得相关测试项与老化前进行对比，得出老化前后相关测试项的变化率；
步骤15、得出结论：
1)判断老化前后的芯片阻值r_ohm、电压vif_v、功率斜率se、功率上升斜率稳定性kink、0-n1ma下的最大功率值pmax_mw、最大功率对应电流点pmax_i_ma是否在设定的合格范围内，判定长期可靠性通过否；
2)对比老化前后的芯片的阈值电流ith变化率与功率pif_mw的变化率，根据芯片规定变化率标准判定长期可靠性通过否。
进一步地，所述的芯片热沉包括热沉平台，热沉平台上设有芯片焊接区、正极焊盘区、负极焊盘区，将芯片共晶焊接到芯片焊接区，芯片上表面的正极与正极焊盘区键合金线，芯片下表面的负极通过金锡焊料直接与负极焊盘区连接导通。
进一步地，所述的芯片焊接区的焊料为au/sn焊料，熔化后可将芯片焊牢且具有良好的导电性，采用共晶焊接工艺将芯片焊接到芯片焊接区。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的一种半导体光发射芯片可靠性筛选方法，能够实现在芯片在为贴进产品之前完成长期性能可靠性的筛选，避免造成大量的人力物力的浪费。
附图说明
图1为本发明的一种半导体光发射芯片可靠性筛选方法流程图；
图2为本发明的芯片热沉结构平面图1(未安装chip芯片)；
图3为本发明的芯片热沉结构平面图2(安装chip芯片后)；
图4为本发明的芯片热沉结构立体图(安装chip芯片后)；
图5为本发明实施例形成的v-i曲线图；
图6为本发明实施例形成的p-i曲线曲线图；
图7为本发明实施例形成的光谱图。
图中：1-芯片焊接区2-负极焊盘区3-正极焊盘区4-芯片正极5-芯片负极6-键合金线7-热沉平台。
具体实施方式
以下结合附图对本发明提供的具体实施方式进行详细说明。
如图1所示，一种半导体光发射芯片可靠性筛选方法，包括如下步骤：
步骤1、将需要进行长期可靠性性能验证的芯片采用共晶焊接工艺到焊接芯片热沉上，所述的芯片热沉上设置有正极焊盘和负极焊盘；
如图2-4所示，所述的芯片热沉(即coc，chiponcarrier)包括热沉平台7，热沉平台7上设有芯片焊接区1、正极焊盘区3、负极焊盘区2，将芯片共晶焊接到芯片焊接区1，芯片上表面的正极4与正极焊盘区3键合金线6，芯片下表面的负极5通过金锡焊料直接与负极焊盘区2连接导通。
所述的芯片焊接区1的焊料为au/sn焊料，熔化后可将芯片焊牢且具有良好的导电性，采用共晶焊接工艺将芯片焊接到芯片焊接区1。
步骤2、将已焊接热沉的待测coc装上coc夹具，将夹具装在可控温的加热台上；coc夹具可采用现有厂家的coc夹具产品。
步骤3、记录夹具编号和芯片在夹具上位置，实现每个芯片数据对应且只对应一个夹具编号和夹具上的位置，方便老化前后数据的对比。
步骤4、将夹具控温到芯片规格书建议的工作温度，例如设定为50℃，待其300秒内均保持在50±0.3℃内才可以开始进行下一步，稳定时间和允许波动值可进行变更。
步骤5、用两个探针通过导线分别连电源表正负极，分别点在芯片热沉的正负极焊盘上进行加电。
步骤6、将积分球连接于功率计，收光口位置就绪于芯片发光口处。
步骤7、电源表从0至n1(ma)连续加电，n1为设置的最大测试电流，其中每加1ma为一个电流测试点，包括0在内共n1 1个电流测试点，同时测得n1 1个电流下的芯片阻值r_ohm和n1 1个电流下的电压vif_v，形成v-i曲线，v-i曲线如图5所示。
步骤8、积分球扫得n1 1个测试点电流下的功率pif_mw，形成p-i曲线，p-i曲线如图6所示。
得出芯片的阈值电流ith、功率斜率se、功率上升斜率稳定性kink、0-n1ma下的最大功率值pmax_mw、最大功率对应电流点pmax_i_ma；测完后将位置让开。
步骤9、电源表保持n2(ma)下定值电流加电，n2采用厂家标定的常规使用电流。
步骤10、采用准直光纤，将芯片发射的发散光转换为准直光进入光纤，传输到光谱仪中。
准直光纤一端等待接收芯片发光，位置就绪于芯片发光口处，另一端连接光谱仪。
步骤11、光谱仪扫描芯片中心波长λ±n3nm范围内功率，形成光谱，光谱图如图7所示，λ为芯片中心波长，±n3为扫描范围；得出coc芯片的波长first_lambda_nm、边膜抑制比smsr_db和带宽bw_nm。
步骤12、老化，即将芯片在高温度90～100℃，高电流100ma以上的极限工作条件下工作20～100小时，不同芯片建议老化条件不一，根据厂家建议条件即可。
步骤13、老化后测试，即芯片在经过极限工作条件后，再重复进行老化前相关测试项；测试数据表见下表1：
表1
步骤14、将老化后测得相关测试项与老化前进行对比，得出老化前后相关测试项的变化率。
步骤15、得出结论：
1)判断老化前后的芯片阻值r_ohm、电压vif_v、功率斜率se、功率上升斜率稳定性kink、0-n1ma下的最大功率值pmax_mw、最大功率对应电流点pmax_i_ma是否在设定的合格范围内，判定长期可靠性通过否；
2)对比老化前后的芯片的阈值电流ith变化率与功率pif_mw的变化率，根据芯片规定变化率标准判定长期可靠性通过否。
本发明的一种半导体光发射芯片可靠性筛选方法，能够实现在芯片在为贴进产品之前完成长期性能可靠性的筛选，避免造成大量的人力物力的浪费。
以上实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于上述的实施例。上述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。
1.一种半导体光发射芯片可靠性筛选方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、将需要进行长期可靠性性能验证的芯片采用共晶焊接工艺到焊接芯片热沉上，所述的芯片热沉上设置有正极焊盘和负极焊盘；
步骤2、将已焊接芯片热沉的待测coc装上coc夹具，将coc夹具装在可控温的加热台上；
步骤3、记录夹具编号和芯片在夹具上位置，实现每个芯片数据对应且只对应一个夹具编号和夹具上的位置，方便老化前后数据的对比；
步骤4、将夹具控温到芯片规格书建议的工作温度，待其300秒内均保持在50±0.3℃内才可以开始进行下一步，稳定时间和允许波动值可进行变更；
步骤5、用两个探针通过导线分别连电源表正负极，分别点在芯片热沉的正负极焊盘上进行加电；
步骤6、将积分球连接于功率计，收光口位置就绪于芯片发光口处；
步骤7、电源表从0至n1(ma)连续加电，n1为设置的最大测试电流，其中每加1ma为一个电流测试点，包括0在内共n1 1个电流测试点，同时测得n1 1个电流下的芯片阻值r_ohm和n1 1个电流下的电压vif_v，形成v-i曲线；
步骤8、积分球扫得n1 1个测试点电流下的功率pif_mw，形成p-i曲线；
得出芯片的阈值电流ith、功率斜率se、功率上升斜率稳定性kink、0-n1ma下的最大功率值pmax_mw、最大功率对应电流点pmax_i_ma；测完后将位置让开；
步骤9、电源表保持n2(ma)下定值电流加电；
步骤10、采用准直光纤，将芯片发射的发散光转换为准直光进入光纤，传输到光谱仪中；
准直光纤一端等待接收芯片发光，位置就绪于芯片发光口处，另一端连接光谱仪；
步骤11、光谱仪扫描芯片中心波长λ±n3nm范围内功率，形成光谱，λ为芯片中心波长，±n3为扫描范围；得出芯片的波长first_lambda_nm、边膜抑制比smsr_db和带宽bw_nm；
步骤12、老化，即将芯片在高温度90～100℃，高电流100ma以上的极限工作条件下工作20～100小时；
步骤13、老化后测试，即芯片在经过极限工作条件后，再重复进行老化前相关测试项；
步骤14、将老化后测得相关测试项与老化前进行对比，得出老化前后相关测试项的变化率；
步骤15、得出结论：
1)判断老化前后的芯片阻值r_ohm、电压vif_v、功率斜率se、功率上升斜率稳定性kink、0-n1ma下的最大功率值pmax_mw、最大功率对应电流点pmax_i_ma是否在设定的合格范围内，判定长期可靠性通过否；
2)对比老化前后的芯片的阈值电流ith变化率与功率pif_mw的变化率，根据芯片规定变化率标准判定长期可靠性通过否。
2.根据权利要求1所述的一种半导体光发射芯片可靠性筛选方法，其特征在于，所述的芯片热沉包括热沉平台，热沉平台上设有芯片焊接区、正极焊盘区、负极焊盘区，将芯片共晶焊接到芯片焊接区，芯片上表面的正极与正极焊盘区键合金线，芯片下表面的负极通过金锡焊料直接与负极焊盘区连接导通。
3.根据权利要求2所述的一种半导体光发射芯片可靠性筛选方法，其特征在于，所述的芯片焊接区的焊料为au/sn焊料，熔化后可将芯片焊牢且具有良好的导电性，采用共晶焊接工艺将芯片焊接到芯片焊接区。
技术总结