红外热电堆传感器的量产测试装置

文档序号:434352 发布日期:2021-12-24 浏览:4次 >En<

阅读说明:本技术 红外热电堆传感器的量产测试装置 (Mass production testing device for infrared thermopile sensor ) 是由 林武 柯亮 李妍君 储莉玲 于 2021-10-09 设计创作,主要内容包括:本发明提供一种红外热电堆传感器的量产测试装置,其包括:测试板;若干测试载具,其设置于测试板上,测试载具用于可拆卸地插接红外热电堆传感器;传送装置,其用于承载测试板;黑体,其设置于传送装置上方,黑体内设置有辐射源,辐射源用于产生设定温度;当传送装置带动测试板依次使各列测试载具对准辐射源;电压测量电路,其与若干测试载具电性连接,其用于测量与辐射源对准的一列测试载具中的各个红外热电堆传感器的输出电压;上位机,其基于电压测量电路测量到的红外热电堆传感器的输出电压,计算出该红外热电堆传感器的灵敏度指标。与现有技术相比,本发明可以在FT测试阶段对红外热电堆传感器进行批量且高可靠性的灵敏度测试。(The invention provides a mass production testing device of an infrared thermopile sensor, which comprises: a test board; the test carriers are arranged on the test board and used for detachably inserting the infrared thermopile sensors; the conveying device is used for carrying the test board; the black body is arranged above the conveying device, a radiation source is arranged in the black body, and the radiation source is used for generating set temperature; when the conveyer drives the test board, the test carriers in each row are aligned with the radiation source in sequence; the voltage measuring circuit is electrically connected with the test carriers and is used for measuring the output voltage of each infrared thermopile sensor in a row of test carriers aligned with the radiation source; and the upper computer calculates the sensitivity index of the infrared thermopile sensor based on the output voltage of the infrared thermopile sensor measured by the voltage measuring circuit. Compared with the prior art, the invention can carry out batch and high-reliability sensitivity test on the infrared thermopile sensor in the FT test stage.)

红外热电堆传感器的量产测试装置

技术领域

本发明涉及微机电系统器件的测试技术领域,尤其涉及一种红外热电堆传感器的量产测试装置。

背景技术

MEMS器件,是指具有微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System,MEMS),且尺寸仅有几毫米乃至更小的高科技电子机械器件,其加工工艺融合了光刻、腐蚀、薄膜、LIGA、硅微加工、非硅微加工和精密机械加工技术。目前,MEMS器件应用领域相当广泛,常见的产品例如MEMS加速度计、MEMS麦克风、MEMS光学传感器、MEMS压力传感器、MEMS陀螺仪、MEMS湿度传感器、MEMS气体传感器、MEMS红外热电堆传感器。对于红外热电堆(IR)传感器,现有技术中一般在量产出货阶段只对红外热电堆的电阻值进行测量,而无法对灵敏度特性进行高精度的实时批量测量,电阻值只能反映出产品的电气连接特性,并不能完全保证FT(Final Test)测试阶段所有IR产品输出特性的良好一致性,良品率在客户产品终端无法保障,限制了终端产品的可靠应用。

因此,亟需提出一种新的技术方案来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种红外热电堆传感器的量产测试装置,其可以在FT测试阶段对红外热电堆传感器进行批量且高可靠性的灵敏度测试。

根据本发明的一个方面,本发明提供一种红外热电堆传感器的量产测试装置,其包括:测试板;若干测试载具,其设置于所述测试板上,所述测试载具用于可拆卸地插接红外热电堆传感器,当所述红外热电堆传感器插接在所述测试载具中时,所述红外热电堆传感器和所述测试板产生电连接;传送装置,其用于承载所述测试板,并将所述测试板沿传送方向运送;黑体,其设置于所述传送装置上方,所述黑体内设置有辐射源,所述辐射源用于产生设定温度Tset;当所述传送装置带动所述测试板沿传送方向移动并经过所述黑体下方时,依次使所述测试板上的各列测试载具对准所述黑体内的辐射源;电压测量电路,其与所述若干测试载具电性连接,其用于测量与所述辐射源对准的一列测试载具中的各个所述红外热电堆传感器的输出电压;上位机,其与所述电压测量电路通信连接,其基于所述电压测量电路测量到的所述红外热电堆传感器的输出电压,计算出该红外热电堆传感器的灵敏度指标。

与现有技术相比,本发明提供的红外热电堆传感器的量产测试装置,其可以在FT测试阶段对红外热电堆传感器进行批量且高可靠性的灵敏度测试,更好地保证出货良率,保障终端产品应用的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其它的附图。其中:

图1为本发明在一个实施例中的红外热电堆传感器的量产测试装置的结构示意图;

图2为本发明在一个实施例中如图1所示的PCB测试板的结构示意图;

图3为本发明在一个实施例中的红外热电堆传感器的量产测试装置的电路示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例,也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。除非特别说明,本文中的连接、相连、相接的表示电性连接的词均表示直接或间接电性相连。

在本发明的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此,不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。

在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”“耦接”等术语应做广义理解;例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接连接,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

针对现有技术中存在的问题,本发明提供一种红外热电堆传感器的量产测试装置。请参考图1所示,其为本发明在一个实施例中的红外热电堆传感器的量产测试装置的结构示意图;请参考图2所示,其为本发明在一个实施例中如图1所示的PCB测试板的结构示意图;请参考图3所示,其为本发明在一个实施例中的红外热电堆传感器的量产测试装置的电路示意图。图1-图3所示的红外热电堆传感器的量产测试装置包括传送装置1、PCB(PrintedCircuit Board,即印制电路板)测试板2、黑体3、电压测量电路(未标识)和上位机5。

传送装置1用于承载PCB测试板2,并将PCB测试板2沿传送方向运送。在图1所示的实施例中,传送装置1为传送带,其电机可受控转动精确步长,驱动PCB测试板2在传送装置1表面的精确水平位移。

PCB测试板2上设置有若干测试载具21,每个所述测试载具21中可拆卸地竖立插接一个红外热电堆传感器(即IR传感器)211(具体请参见图1和图2所示),当所述红外热电堆传感器211插接在测试载具21中时,所述红外热电堆传感器211和PCB测试板2产生电连接。

黑体3固定设置于所述传送装置1上方,黑体3内的中心设置有辐射源31,辐射源31在实施时用于产生设定温度Tset,例如50℃。当传送装置1带动PC B测试板2水平位置移动(或沿传送方向移动)并经过所述黑体3下方时,可依次使PCB测试板2上的各列测试载具21对准(或正对)黑体3内的辐射源31的中心,且黑体3内的辐射源31需要完全覆盖与辐射源31对准的一列测试载具21中的各个红外热电堆传感器211的FOV(视场角),保证了测试系统的精度。优选地,黑体3在固定时距离PCB测试板2上与所述辐射源31对准的一列测试载具21中的各个红外热电堆传感器211的窗口表面的竖直距离为2~5cm,以充分覆盖红外热电堆传感器211的FOV。

电压测量电路(未标识)与PCB测试板2上设置的若干测试载具21电性连接,所述电压测量电路用于测量与所述辐射源31对准的一列测试载具21中的各个所述红外热电堆传感器211的输出电压。

在图2和图3所示的实施例中,所述电压测量电路包括选通放大单元22、电压信号输出接口23和电压测量传送单元4,其中,选通放大单元22和电压信号输出接口23设置于所述PCB测试板2上,所述电压测量传送单元4设置于所述PCB测试板2外。

所述选通放大单元22和若干测试载具21电性连接,所述选通放大单元22用于对与所述辐射源31对准的一列测试载具21中的各个所述红外热电堆传感器211的输出信号进行多选一开关选择(或逐个选择),并对被选择的所述红外热电堆传感器的输出信号进行放大。在图3所示的实施例中,选通放大单元22包括多选一选通开关221和放大器电路单元222,其中,所述多选一选通开关221电性连接于所述若干测试载具21和放大器电路单元222的输入端之间;所述多选一选通开关221用于对与所述辐射源31对准的一列测试载具中的各个所述红外热电堆传感器的输出信号进行多选一开关选择(或逐个选择);放大器电路单元222的输出端与所述电压信号输出接口23电性连接,所述放大器电路单元222对被所述多选一选通开关221选择的所述红外热电堆传感器211的输出信号进行放大,并输出放大后的所述红外热电堆传感器211的输出信号。

电压测量传输单元4的输入端通过所述电压信号输出接口23与所述选通放大单元22的输出端(即放大器电路单元222的输出端)电性连接,其输出端与所述上位机5通信连接。所述电压测量传输单元4基于所述选通放大单元22输出的被放大的所述红外热电堆传感器的输出信号得到该红外热电堆传感器的输出电压。在一个实施例中,所述电压测量传输单元4为Multimeter(即万用表),其具有电压测量及数据通信的功能。

所述上位机5与电压测量传输单元4的输出端通信连接,所述上位机5用于存储所述电压测量传输单元4实时测量到的所述PCB测试板2上各个红外热电堆传感器211的输出电压(其反映红外热电堆传感器211的温差变化),并自动计算相应的红外热电堆传感器211的灵敏度指标:

Sensitvity=V/Gain/ΔT,其中,ΔT=Tset-Tamb,

Gain为选通放大单元22中放大器电路单元222的放大器增益,Tset为黑体3中的辐射源31的设定辐射温度;Tamb为环境温度。在本实施例中Tamb为环境温度静置区温度25℃,Tset在黑体3中的设定辐射温度为50℃;灵敏度指标的良品参考范围约为50-70μV/℃。当上位机5自动计算的所述红外热电堆传感器211的Sensitivity(即灵敏度)指标不在良品参考范围内,则可在FT测试中进行挑出,并进行进一步处理,更好地保障了产品的品质。

在图1和图3所示的实施中,所述上位机5和传送装置1通信连接,在实施时,所述上位机5驱动传送装置1先运送PCB测试板2在环境温度静置区停止预定时间,例如5min,来使得红外热电堆传感器211的NTC(Negative Temperature Coefficient,即负温度系数)指标趋近于环境温度Tamb,而后再将PCB测试板2向黑体3方向运送,这样能够提升后续灵敏度测试结果的可靠性。

在图3所示的实施例中,所述选通放大单元22还包括通信接口223(在一个实施例中,通信接口223为I2C接口。),通信接口223和上位机5通信连接,上位机5可通过通信接口223控制多选一选通开关221在当前列的各行IR传感器211(或当前与所述辐射源31对准的一列测试载具21中的各个所述红外热电堆传感器211)的输出信号之间自动切换测量,具有较少的器件成本和较高的测试效率。

当PCB测试板2的一列测试载具21对准所述黑体3内的辐射源31的中心时,所述上位机5立即控制所述选通放大单元22和电压测量传输单元4测量当前与所述辐射源31对准的一列测试载具21中的各个所述红外热电堆传感器211)的输出电压;测量完成后(例如,当上位机5收到当前与所述辐射源31对准的一列测试载具21中的各个所述红外热电堆传感器211的输出电压并计算灵敏度之后),所述上位机5控制传送装置1向右位移预定步长,以使PCB测试板2上的下一列测试载具21(或左侧一列试载具21)中的各个所述红外热电堆传感器211对准所述辐射源31的中心,由此,实现所述PCB测试板2上从右至左的各所述红外热电堆传感器211的量产批量灵敏度测试,自动化程度较高。

综上所述,本发明提供的红外热电堆传感器的量产测试装置具有较高的F T测试效率,整体测试系统的结构较为简单,成本较低,通过黑体3控制辐射源31的设定辐射温度,并通过所述红外热电堆传感器211插接于所述测试载具21时露出的所述红外热电堆传感器211的窗口相对于黑体3间的纵向距离设计参数,来充分覆盖每列所述红外热电堆传感器211的视场角,使得在灵敏度测量时保证了黑体3的红外辐射能量的集中性,使得红外热电堆传感器211的输出电压的测量精度更高,即灵敏度结果更为精确。而且,本测试系统相对于传统只测试热电堆电阻的FT测试方案,能够批量地使红外热电堆传感器211吸收红外辐射输出响应电压值,通过上位机5自动地依据灵敏度指标的良品参考区间准确地判断出器件的好坏,提升了IR(Infrared Radiation,即红外线)产品的出货良率。

在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,本领域人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改和变型。

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