基于真空探針臺的紅外焦平面自動測試的關鍵技術研究

    紅外熱成像技術由于自身各種優勢在軍事領域和民用領域有著廣闊的應用前景,因此備受各國重視,競相發展相關技術。

    由于國外對紅外熱成像技術的研究比較早,而我國在紅外熱成像技術領域起步較晚,所以差距很大。近年來我國在紅外熱成像技術的相關領域取得了一些進展,但很多方面還是遠遠落后于世界水平。

    因此,還需要加快紅外熱成像技術的研究。本課題以加快紅外熱成像技術的研究進度、減小研究周期、提升研究效率,降低研究及生產成本為目標,以紅外熱成像系統的核心部分非制冷紅外焦平面為基礎,研究紅外焦平面封裝前自動化測試的技術。

   提出了自動化測試的方案及自動測試中遇到的一些關鍵問題,并對問題進行了深入研究。

    本文首先介紹了紅外焦平面測試的基本理論。在其基礎上,以自動化測試為目標,改進了現有的基于半自動真空探針臺的紅外焦平面測試系統硬件電路部分。設計了以USB芯片和FPGA芯片為基礎的硬件測試電路。通過對紅外焦平面測試的需求、鄭州科探真空探針臺程序控制及測試過程自動化的深入研究,得到測試過程自動化的一些方法、偏置電壓自動調節方法及紅外焦平面芯片性能評價方法。從而在軟件方面設計了參數設置模塊、測試控制模塊、偏置電壓調節模塊、數據采集模塊、數據分析模塊、半自動真空探 控制模塊等。

    其中測試控制模塊是軟件部分的核心模塊,包括三種測試模式,手動測試模式、釋放前自動測試模式及釋放后自動測試模式,起著對測試流程的整體控制作用。控制模塊是測試軟件控制真空探針臺進行測試的重要模塊,可以靈活地控制真空探針臺的載物臺、傳送橋、顯微鏡及黑體等多個組件。偏置電壓調節模塊和數據分析模塊是自動測試中尋找紅外焦平面芯片偏置電壓及對紅外焦平面芯片性能評價的關鍵模塊。

    通過比較不同偏置電壓下紅外焦平面的性能參數,可以得到其工作的偏置電壓;通過對紅外焦平面偏置電壓下性能參數的比較,可以得出紅外焦平面芯片性能優劣的評價。本課題研究實現了對640×512、384×288、320×240等陣列大小的氧化釩非制冷紅外焦平面陣列的封裝前自動測試。通過對測試數據的分析可以得到壞點、非均勻性、噪聲、響應率、噪聲等效溫差等參數,從而評估芯片的性能。