基于真空探針臺(tái)的紅外焦平面自動(dòng)測(cè)試的關(guān)鍵技術(shù)研究

    紅外熱成像技術(shù)由于自身各種優(yōu)勢(shì)在軍事領(lǐng)域和民用領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景,因此備受各國(guó)重視,競(jìng)相發(fā)展相關(guān)技術(shù)。

    由于國(guó)外對(duì)紅外熱成像技術(shù)的研究比較早,而我國(guó)在紅外熱成像技術(shù)領(lǐng)域起步較晚,所以差距很大。近年來我國(guó)在紅外熱成像技術(shù)的相關(guān)領(lǐng)域取得了一些進(jìn)展,但很多方面還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于世界水平。

    因此,還需要加快紅外熱成像技術(shù)的研究。本課題以加快紅外熱成像技術(shù)的研究進(jìn)度、減小研究周期、提升研究效率,降低研究及生產(chǎn)成本為目標(biāo),以紅外熱成像系統(tǒng)的核心部分非制冷紅外焦平面為基礎(chǔ),研究紅外焦平面封裝前自動(dòng)化測(cè)試的技術(shù)。

   提出了自動(dòng)化測(cè)試的方案及自動(dòng)測(cè)試中遇到的一些關(guān)鍵問題,并對(duì)問題進(jìn)行了深入研究。

    本文首先介紹了紅外焦平面測(cè)試的基本理論。在其基礎(chǔ)上,以自動(dòng)化測(cè)試為目標(biāo),改進(jìn)了現(xiàn)有的基于半自動(dòng)真空探針臺(tái)的紅外焦平面測(cè)試系統(tǒng)硬件電路部分。設(shè)計(jì)了以USB芯片和FPGA芯片為基礎(chǔ)的硬件測(cè)試電路。通過對(duì)紅外焦平面測(cè)試的需求、鄭州科探真空探針臺(tái)程序控制及測(cè)試過程自動(dòng)化的深入研究,得到測(cè)試過程自動(dòng)化的一些方法、偏置電壓自動(dòng)調(diào)節(jié)方法及紅外焦平面芯片性能評(píng)價(jià)方法。從而在軟件方面設(shè)計(jì)了參數(shù)設(shè)置模塊、測(cè)試控制模塊、偏置電壓調(diào)節(jié)模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)分析模塊、半自動(dòng)真空探 控制模塊等。

    其中測(cè)試控制模塊是軟件部分的核心模塊,包括三種測(cè)試模式,手動(dòng)測(cè)試模式、釋放前自動(dòng)測(cè)試模式及釋放后自動(dòng)測(cè)試模式,起著對(duì)測(cè)試流程的整體控制作用。控制模塊是測(cè)試軟件控制真空探針臺(tái)進(jìn)行測(cè)試的重要模塊,可以靈活地控制真空探針臺(tái)的載物臺(tái)、傳送橋、顯微鏡及黑體等多個(gè)組件。偏置電壓調(diào)節(jié)模塊和數(shù)據(jù)分析模塊是自動(dòng)測(cè)試中尋找紅外焦平面芯片偏置電壓及對(duì)紅外焦平面芯片性能評(píng)價(jià)的關(guān)鍵模塊。

    通過比較不同偏置電壓下紅外焦平面的性能參數(shù),可以得到其工作的偏置電壓;通過對(duì)紅外焦平面偏置電壓下性能參數(shù)的比較,可以得出紅外焦平面芯片性能優(yōu)劣的評(píng)價(jià)。本課題研究實(shí)現(xiàn)了對(duì)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(dòng)測(cè)試。通過對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)的分析可以得到壞點(diǎn)、非均勻性、噪聲、響應(yīng)率、噪聲等效溫差等參數(shù),從而評(píng)估芯片的性能。