近年來,非制冷紅外焦平面探測器因其*的性能而受到重視。隨著其廣泛的應用,各領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)歷了無數(shù)次的改進和性能的提高。與此同時,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研究熱點。本文正是基于此熱點展開的研究,在分析非制冷紅外焦平面探測器測試技術的國內外發(fā)展以及研究動態(tài)之后,提出了一套基于真空探針臺的紅外探測器自動測試的方案。該自動測試系統(tǒng)可對非制冷紅外探測器芯片的各項參數(shù)進行測試,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行評估,為非制冷紅外探測器芯片的封裝提供選片依據(jù)。本論文的主要研究內容包括三個方面。

(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電壓和時序激勵,同時完成像元響應電壓信號的采集與處理,同時在數(shù)據(jù)采集部分設計有單端轉差分網(wǎng)絡,消除共模噪聲的同時還可以增強模擬電壓信號的驅動能力。

(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,偏置電壓可通過探針直接偏置到芯片上,避免模擬信號傳輸過程中受到的干擾。

(3)測試系統(tǒng)自動控制的實現(xiàn):本設計基于VC++的開發(fā)平臺,通過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(shù)據(jù)的處理和分析,終實現(xiàn)對320×240和384×288系列芯片的自動選片測試。該自動測試系統(tǒng)實現(xiàn)了對非制冷紅外探測器芯片晶圓和單片的自動測試,通過響應率、噪聲等相關參數(shù)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。此測試結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器的測試時間和封裝成本。