基于真空探針臺(tái)的紅外探測(cè)器自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的研究

      近年來,非制冷紅外焦平面探測(cè)器因其*的性能而受到重視。隨著其廣泛的應(yīng)用,各領(lǐng)域?qū)Ψ侵评浼t外焦平面探測(cè)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(cè)器從幾十年前的誕生到目前的廣泛應(yīng)用,經(jīng)歷了無數(shù)次的改進(jìn)和性能的提高。與此同時(shí),對(duì)探測(cè)器研究的低成本要求,使探測(cè)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(cè)試成為了一個(gè)研究熱點(diǎn)。本文正是基于此熱點(diǎn)展開的研究,在分析非制冷紅外焦平面探測(cè)器測(cè)試技術(shù)的國內(nèi)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(tái)的紅外探測(cè)器自動(dòng)測(cè)試的方案。該自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)可對(duì)非制冷紅外探測(cè)器芯片的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行測(cè)試,并在高真空的條件下完成芯片的響應(yīng)率測(cè)試,從而對(duì)芯片的性能進(jìn)行評(píng)估,為非制冷紅外探測(cè)器芯片的封裝提供選片依據(jù)。本論文的主要研究?jī)?nèi)容包括三個(gè)方面。

(1)硬件測(cè)試電路的設(shè)計(jì):該部分主要為芯片的測(cè)試提供驅(qū)動(dòng)電壓和時(shí)序激勵(lì),同時(shí)完成像元響應(yīng)電壓信號(hào)的采集與處理,同時(shí)在數(shù)據(jù)采集部分設(shè)計(jì)有單端轉(zhuǎn)差分網(wǎng)絡(luò),消除共模噪聲的同時(shí)還可以增強(qiáng)模擬電壓信號(hào)的驅(qū)動(dòng)能力。

(2)真空探針臺(tái)探針卡的設(shè)計(jì):對(duì)于不同陣列的探測(cè)器芯片,本文中設(shè)計(jì)有與之相對(duì)應(yīng)的測(cè)試探針卡,同時(shí)將偏置電壓的產(chǎn)生電路直接集成于測(cè)試探針卡上,偏置電壓可通過探針直接偏置到芯片上,避免模擬信號(hào)傳輸過程中受到的干擾。

(3)測(cè)試系統(tǒng)自動(dòng)控制的實(shí)現(xiàn):本設(shè)計(jì)基于VC++的開發(fā)平臺(tái),通過RS232協(xié)議控制真空探針臺(tái)和基于FPGA的測(cè)試電路模塊,并使用Matlab完成測(cè)試數(shù)據(jù)的處理和分析,終實(shí)現(xiàn)對(duì)320×240和384×288系列芯片的自動(dòng)選片測(cè)試。該自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)非制冷紅外探測(cè)器芯片晶圓和單片的自動(dòng)測(cè)試,通過響應(yīng)率、噪聲等相關(guān)參數(shù)的測(cè)試結(jié)果完成對(duì)被測(cè)芯片整體性能的評(píng)估,并將測(cè)試結(jié)果以測(cè)試報(bào)告和wafermap的形式展示出來。此測(cè)試結(jié)果作為封裝之前芯片選片的重要依據(jù),極大的縮小了紅外探測(cè)器的測(cè)試時(shí)間和封裝成本。