红外热成像技术由于自身各种优势在军事领域和民用领域有着广阔的应用前景,因此备受各国重视,竞相发展相关技术。

由于国外对红外热成像技术的研究比较早,而我国在红外热成像技术领域起步较晚,所以差距很大。近年来我国在红外热成像技术的相关领域取得了一些进展,但很多方面还是远远落后于世界水平。

因此,还需要加快红外热成像技术的研究。本课题以加快红外热成像技术的研究进度、减小研究周期、提升研究效率,降低研究及生产成本为目标,以红外热成像系统的核心部分非制冷红外焦平面为基础,研究红外焦平面封装前自动化测试的技术。

提出了自动化测试的方案及自动测试中遇到的一些关键问题,并对问题进行了深入研究。

本文首先介绍了红外焦平面测试的基本理论。在其基础上,以自动化测试为目标,改进了现有的基于半自动真空探针台的红外焦平面测试系统硬件电路部分。设计了以USB芯片和FPGA芯片为基础的硬件测试电路。通过对红外焦平面测试的需求、郑州科探真空探针台程序控制及测试过程自动化的深入研究,得到测试过程自动化的一些方法、偏置电压自动调节方法及红外焦平面芯片性能评价方法。从而在软件方面设计了参数设置模块、测试控制模块、偏置电压调节模块、数据采集模块、数据分析模块、半自动真空探控制模块等。

其中测试控制模块是软件部分的核心模块,包括三种测试模式,手动测试模式、释放前自动测试模式及释放后自动测试模式,起着对测试流程的整体控制作用。控制模块是测试软件控制真空探针台进行测试的重要模块,可以灵活地控制真空探针台的载物台、传送桥、显微镜及黑体等多个组件。偏置电压调节模块和数据分析模块是自动测试中寻找红外焦平面芯片偏置电压及对红外焦平面芯片性能评价的关键模块。

通过比较不同偏置电压下红外焦平面的性能参数,可以得到其工作的偏置电压;通过对红外焦平面偏置电压下性能参数的比较,可以得出红外焦平面芯片性能优劣的评价。本课题研究实现了对640×512、384×288、320×240等阵列大小的氧化钒非制冷红外焦平面阵列的封装前自动测试。通过对测试数据的分析可以得到坏点、非均匀性、噪声、响应率、噪声等效温差等参数,从而评估芯片的性能。