基于真空探針臺的紅外探測器自動(dòng)測試系統的研究

      近年來(lái),非制冷紅外焦平面探測器因其*的性能而受到重視。隨著(zhù)其廣泛的應用,各領(lǐng)域對非制冷紅外焦平面探測器性能的要求也不斷提高。在外界需求的刺激之下,非制冷紅外探測器從幾十年前的誕生到目前的廣泛應用,經(jīng)歷了無(wú)數次的改進(jìn)和性能的提高。與此同時(shí),對探測器研究的低成本要求,使探測器的封裝成本也成為了必須考慮的因素。所以,封裝前的選片測試成為了一個(gè)研究熱點(diǎn)。本文正是基于此熱點(diǎn)展開(kāi)的研究,在分析非制冷紅外焦平面探測器測試技術(shù)的國內外發(fā)展以及研究動(dòng)態(tài)之后,提出了一套基于真空探針臺的紅外探測器自動(dòng)測試的方案。該自動(dòng)測試系統可對非制冷紅外探測器芯片的各項參數進(jìn)行測試,并在高真空的條件下完成芯片的響應率測試,從而對芯片的性能進(jìn)行評估,為非制冷紅外探測器芯片的封裝提供選片依據。本論文的主要研究?jì)热莅ㄈ齻€(gè)方面。

(1)硬件測試電路的設計:該部分主要為芯片的測試提供驅動(dòng)電壓和時(shí)序激勵,同時(shí)完成像元響應電壓信號的采集與處理,同時(shí)在數據采集部分設計有單端轉差分網(wǎng)絡(luò ),消除共模噪聲的同時(shí)還可以增強模擬電壓信號的驅動(dòng)能力。

(2)真空探針臺探針卡的設計:對于不同陣列的探測器芯片,本文中設計有與之相對應的測試探針卡,同時(shí)將偏置電壓的產(chǎn)生電路直接集成于測試探針卡上,偏置電壓可通過(guò)探針直接偏置到芯片上,避免模擬信號傳輸過(guò)程中受到的干擾。

(3)測試系統自動(dòng)控制的實(shí)現:本設計基于VC++的開(kāi)發(fā)平臺,通過(guò)RS232協(xié)議控制真空探針臺和基于FPGA的測試電路模塊,并使用Matlab完成測試數據的處理和分析,終實(shí)現對320×240和384×288系列芯片的自動(dòng)選片測試。該自動(dòng)測試系統實(shí)現了對非制冷紅外探測器芯片晶圓和單片的自動(dòng)測試,通過(guò)響應率、噪聲等相關(guān)參數的測試結果完成對被測芯片整體性能的評估,并將測試結果以測試報告和wafermap的形式展示出來(lái)。此測試結果作為封裝之前芯片選片的重要依據,極大的縮小了紅外探測器的測試時(shí)間和封裝成本。