CN107003351A - 用于测试指纹芯片的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种用于测试指纹芯片的装置和方法，能够提高测试精度。该装置包括：至少一个测试头，每个测试头包括模拟手指，底座和弹簧，该弹簧连接在该模拟手指和该底座之间，用于缓冲第一支撑部对该模拟手指的作用力；该第一支撑部，该每个测试头中的底座与该第一支撑部连接；第一驱动装置，用于驱动该第一支撑部，使得该每个测试头中的模拟手指向对应于该测试头所在位置的指纹芯片施加压力。

Description

用于测试指纹芯片的装置和方法

技术领域

本申请涉及指纹芯片测试领域，尤其涉及一种用于测试指纹芯片的装置和方法。

背景技术

随着指纹识别和移动支付浪潮的到来，电容式指纹芯片迎来了爆发增长，而在对电容式指纹芯片应用的过程中，为了得到良好的图像质量，指纹芯片必须经过测试，以判断指纹芯片是否良好。

指纹芯片量产时，考虑到效率问题，需要同时测试整板芯片上的多颗芯片。目前对于多颗芯片的指纹感应区同步测试时，模拟手指与多颗芯片的耦合方式有两种：分立式按压及整片导电胶同时接触多颗芯片。这两种方式均有其缺点：1、分立式按压，对于每个测试头的压力都需要分开进行调整，及对于IC的翘曲也会引起压力的变化；2、整片按压，基本无法控制整板IC各个位置的压力大小及整片导电橡胶的形变。最终，影响测试精度。

发明内容

本申请实施例提供一种用于测试指纹芯片的装置和方法，能够提高测试精度。

第一方面，提供了一种用于测试指纹芯片的装置，包括：至少一个测试头，每个测试头包括模拟手指，底座和弹簧，该弹簧连接在该模拟手指和该底座之间，用于缓冲第一支撑部对该模拟手指的作用力；

该第一支撑部，该每个测试头中的底座与该第一支撑部连接；

第一驱动装置，用于驱动该第一支撑部，使得该每个测试头中的模拟手指向对应于该测试头所在位置的指纹芯片施加压力。

本申请实施例的用于测试指纹芯片的装置，通过使用弹性系数合适的弹簧结构，能够补偿由于芯片表面情况及治具公差所引起的压力差，从而使得在进行整板指纹芯片的按压测试时，整板指纹芯片上的单颗芯片所承受的压力能够满足测试压力精度，进而能够提高测试精度。并且，能够避免指纹芯片的物理损坏，降低对治具精度的要求。

在一种可能的实现方式中，该第一驱动装置为液动或气动装置。

通过采用液动或者气动驱动的装置，而非传统的电机将测试头顶出，使得模拟手指与指纹芯片接触时可保证压力在一定范围内，能够避免电机方式需要进行校准的繁琐程序，也能够降低对结构精度的要求。

在一种可能的实现方式中，每个测试头中的弹簧的弹性系数于Kt满足以下公式：

其中，F1为在满足测试压力精度要求下该指纹芯片可承受的最大压力，F2为在满足测试压力精度要求下该指纹芯片可承受的最小压力，D为承受所述最小压力的测试头与承受所述最大压力的测试头与所述指纹芯片接触的行程差。

在一种可能的实现方式中，弹簧的压缩长度l满足以下公式：

其中，所述弹簧的压缩长度l表示在满足测试精度要求下，承受的压力为F1的测试头中的弹簧被压缩的长度。

在一种可能的实现方式中，该装置还可以包括：

第二支撑部，该第一支撑部和该第二支撑部滑动连接；

第二驱动装置，用于向该第二支撑部施加压力，使得该每个测试头中的模拟手指与对应于该测试头所在位置的指纹芯片接触，并在该每个测试头中的模拟手指与对应于该测试头所在位置的指纹芯片接触时停止驱动该第二支撑部，其中该第一驱动装置在该每个测试头中的模拟手指与对应于该测试头所在位置的指纹芯片接触时驱动该第一支撑部，使得该每个测试头中的模拟手指向对应于该测试头所在位置的指纹芯片施加压力。

在一种可能的实现方式中，该第二驱动装置为液动或气动装置。

在一种可能的实现方式中，该第一驱动装置为气缸。

在一种可能的实现方式中，该装置还可以包括：

控制器，用于控制该第一驱动装置和该第二驱动装置分别驱动该第一支撑部和该第二支撑部。

在一种可能的实现方式中，第二驱动装置为气缸。

第二方面，提供了一种测试指纹芯片的方法，该方法可以应用于第一方面或第一方面的任一可能实现的装置，该方法包括：该第一驱动装置以目标压力驱动该第一支撑部，该第一压力等于标准压力与该至少一个测试头所包括的测试头的数量的乘积；

确定与该每个测试头所在位置的指纹芯片对应的压力参数，该压力参数用于表示该每个测试头所在位置的指纹芯片所承受的压力大小。

本申请实施例的用于测试指纹芯片的方法，通过使用弹性系数合适的弹簧结构，能够补偿由于芯片表面情况及治具公差所引起的压力差，从而使得整板指纹芯片上的单颗芯片所承受的压力能够满足测试压力精度，进而能够提高测试精度。并且，能够避免指纹芯片的物理损坏，降低对治具精度的要求。

在一种可能的实现方式中，该第一驱动装置为液动或气动装置。

在一种可能的实现方式中，该每个测试头中的弹簧的弹性系数于Kt满足以下公式：

其中，F1为在满足测试压力精度要求下该指纹芯片可承受的最大压力，F2为在满足测试压力精度要求下该指纹芯片可承受的最小压力，D为承受该最小压力的测试头与承受该最大压力的测试头与该指纹芯片接触的行程差。

在一种可能的实现方式中，弹簧的压缩长度l满足以下公式：

其中，所述弹簧的压缩长度l表示在满足测试精度要求下，承受的压力为F1的测试头中的弹簧被压缩的长度。

在一种可能的实现方式中，该方法还可以包括：该第二驱动装置以第二压力向该第二支撑部施加压力，驱动该每个测试头中的模拟手指与对应于该测试头所在位置的指纹芯片接触，并在该每个测试头中的模拟手指与对应于该测试头所在位置的指纹芯片接触时停止驱动该第二支撑部。

在一种可能的实现方式中，该第二驱动装置为液动或气动装置。

通过采用液动或者气动驱动的第二驱动装置，而非传统的电机将测试头顶出，使得模拟手指与指纹芯片接触时可保证压力在一定范围内，能够避免电机方式需要进行校准的繁琐程序，也能够降低对结构精度的要求。

附图说明

图1是根据本申请一个实施例的用于测试指纹芯片的装置的示意性框图。

图2是被测芯片受力示意图。

图3是被测芯片受力另一示意图。

图4是根据本申请另一实施例的用于测试指纹芯片的装置的示意性框图。

图5是根据本申请实施例的用于测试指纹芯片的方法的示意性流程图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

图1是本申请实施例的用于测试指纹芯片的装置100的一个示意性框图。应理解，图1示出的用于测试指纹芯片的装置仅是示例，本申请实施例的用于测试指纹芯片的装置还可包括其他模块或单元，或者包括与图1中的各个模块的功能相似的模块，或者并非要包括图1中的所有模块。

装置100包括至少一个测试头110，第一支撑部120和第一驱动装置130。

每个测试头包括模拟手指101，底座102和弹簧103。弹簧103连接在模拟手指101和底座102之间，用于缓冲第一支撑部120对模拟手指101的作用力。每个测试头中的底座102与第一支撑部120连接。

在对指纹芯片进行测试时，第一驱动装置130驱动第一支撑部120，使得所述每个测试头中的模拟手指101向对应于该测试头所在位置的指纹芯片施加压力。

应理解，测试头110可拆卸，在使用时，可将测试头110安装于测试头夹具中(图中未示出)，并与第一支撑部120连接。第一支撑部120可以是测试头夹具的一部分，也可以是单独的部件。在对指纹芯片进行测试时，第一驱动装置130通过驱动第一支撑部120，将测试头110从测试头夹具中顶出，模拟手指模拟人手按压指纹芯片。

还应理解，图1中示出的四个测试头仅为示意性说明，装置100根据实际需要可以包括更多或更少的测试头。

指纹芯片生产封装由于是条状出货，因而指纹芯片封装完成后的冷却引起的翘曲是无法完全避免的，翘曲会使得指纹芯片各个位置的高度不一致，即单颗指纹芯片的高度不一致。此外，由于模拟手指的生产及安装夹具都会存在一定的公差，一般机械加工可保证在±0.01毫米(mm)内，但由于夹具是多个部件组成公差会累积，及橡胶由于材料问题公差也是很难保证的，因而可能存在倾斜及高低不平的可能性。这两方面的因素，均会导致测试压力不一致的问题，从而影响测试精度，将坏的指纹芯片误认为是好的指纹芯片或者将好的指纹芯片误认为是坏的指纹芯片

假定需要测试指纹芯片压力为9牛(N)时的数据，即标准压力为9N，测试压力精度为±2N，由于图1中有4颗指纹芯片，因此，第一驱动装置130作用于第一支撑部120的压力应为36N。

由于整板芯片的翘曲，如图2中的(a)所示，从左至右四个测试头分别对应的四颗指纹芯片所承受的压力分别是13N、7N、3N、1.7N。再如图2中的(b)所示，从左至右四个测试头分别对应的四颗芯片所承受的压力分别是15N、5N、5N、15N。可见，芯片的翘曲导致测试的压力差异较大。而通过弹簧补偿后，如图2中的(c)所示，从左至右四个测试头分别对应的四颗指纹芯片所承受的压力分别是9N、11N、11N、9N。因此，通过采用弹簧能够补偿芯片的翘曲所引起的压力差。

如图3中的(a)所示，由于夹具造成芯片的倾斜，从左至右四个测试头分别对应的四颗指纹芯片所承受的压力分别是3N、7N、13N、17N。由于测试头高度不一致，如图3中的(b)所示，从左至右四个测试头分别对应的四颗指纹芯片所承受的压力分别是15N、5N、15N、5N。可见，测试头的生产及安装夹具的公差导致测试的压力差异较大。而通过弹簧补偿后，如图3中的(c)所示，从左至右四个测试头分别对应的四颗指纹芯片所承受的压力分别是11N、9N、9N、11N。因此，通过采用弹簧能够补偿测试头的生产及安装夹具的公差所引起的压力差。

因此，本申请实施例的用于测试指纹芯片的装置，通过使用弹性系数合适的弹簧结构，能够补偿由于指纹芯片表面情况及治具公差所引起的压力差，从而使得在进行整板指纹芯片的按压测试时，整板指纹芯片上的单颗芯片所承受的压力能够满足测试压力精度，进而能够提高测试精度。并且，能够避免指纹芯片的物理损坏，降低对治具精度的要求。

可选地，在本申请实施例中，弹簧103的弹性系数Kt满足以下公式：

其中，F1为在满足测试压力精度要求下所述指纹芯片可承受的最大压力，F2为在满足测试压力精度要求下所述指纹芯片可承受的最小压力。也就是说，在测试指纹芯片时，如果单颗指纹芯片实际所承受的压力小于F1，或者大于F2，则测试的结果可能会有偏差，影响测试精度。D为承受所述最小压力的测试头与承受所述最大压力的测试头与所述指纹芯片接触的行程差。该行程差是由指纹芯片翘曲、治具(例如，测试头、测试头夹具)公差、治具在长期使用后的形变等造成的。

通过选择符合公式(1)的弹性系数的弹簧，可实现对各颗指纹芯片在模拟手指按压下的正常测试，避免指纹芯片的损坏。

此外，弹簧的压缩长度l满足以下公式：

应理解，弹簧的压缩长度是指在满足测试精度要求下，承受最大压力的测试头中的弹簧被压缩的长度。

举例来说，指纹芯片测试时的标准压力为90N，测试压力精度为±10N，则F1＝100N，F2＝80N。预计由于结构及芯片本身的翘曲造成承受所述最小压力的测试头中的弹簧与承受所述最大压力的测试头中的弹簧的行程差为2mm，则可以选择弹性系数Kt大于或等于10000N/m的弹簧，而弹簧压缩长度l最大为1cm。

可选地，该第一驱动装置130可以是液动或者气动装置。比如，第一驱动装置130可以是气缸。这样，通过采用液动或者气动驱动的驱动装置，而非传统的电机将测试头顶出，可保证压力在一定范围内，避免压力过大对指纹芯片造成损坏。

可选地，装置100还可以包括第二支撑部140和第二驱动装置150。第二驱动装置150也可以是液动或者气动装置。比如，第二驱动装置150可以是类似于第一驱动装置130的气缸。

第二驱动装置150通过驱动第二支撑部140，进行指纹芯片测试时的基准采集。具体地，第一支撑部130和第二支撑部140滑动连接。第二驱动装置150，用于向第二支撑部140施加压力，使得每个测试头中的模拟手指101与对应于该测试头所在位置的指纹芯片接触，并在每个测试头中的模拟手指101与对应于该测试头110所在位置的指纹芯片接触时停止驱动第二支撑部140。其中，第一驱动装置130在每个测试头110中的模拟手指101与对应于该测试头110所在位置的指纹芯片接触时驱动第一支撑部120，使得每个测试头110中的模拟手指101向对应于该测试头110所在位置的指纹芯片施加压力。

可选地，该装置100还可以包括控制器160，用于控制第一驱动装置130和第二驱动装置150分别驱动第一支撑部120和第二支撑部140。

图4是本申请另一实施例的用于测试指纹芯片的装置200的示意性框图。图4中，气缸210是图1所示的第一驱动装置130的一种具体实现方式，气缸260是图1所示的第二驱动装置150的一种具体实现方式。

在对指纹芯片进行测试时，分为两个阶段，第一阶段进行基准采集，第二阶段启动测试程序，对信号量进行采集。

在进行第一阶段时，将整条指纹芯片280移动到测试头对应位置，启动气缸260。气缸260加压，使得被测整条指纹芯片280与测试座(SOCKET)接触上，进行基准采集。

在进行第二阶段测试时，气缸210加压驱动连接第一支撑部240的滑块220沿着滑轨230相对第二支撑部250向上运动，顶出测试头110，使得被整条测指纹芯片280表面的传感器接触到模拟手指。同时，启动测试程序，对信号量进行采集，通过测试程序内部运算，得到测试结果。

常规的方式为利用电机控制测试头与指纹芯片接触后对弹簧的行程，从而控制压力，但此方式对于机械结构及指纹芯片翘曲会有一定的要求，并且设备需要校准，才可保证每次力量是安全并可满足测试需求的。而本申请实施例的用于测试指纹芯片的装置通过采用气缸形式的驱动装置，可通过改变气缸的气压与面积即可改变气缸的推力，从而不需要进行校准。并且，改变指纹芯片型号时也不需要对设备进行校准，如果改变同时测试的芯片数量，只需要改变气压即可让压力变化。

上文结合图1至图4，详细描述了本申请的装置实施例，下文结合图5详细描述本申请的方法实施例，应理解，方法实施例与装置实施例相互对应，类似的描述可以参照装置实施例。

图5示出了根据本申请实施例的用于测试指纹芯片的方法的示意性流程图。应理解，图5所示的方法可以应用上文中所介绍的装置实施例中的任一装置。如图5所示，该方法包括：S510，该第一驱动装置以目标压力驱动该第一支撑部，该第一压力等于标准压力与该至少一个测试头所包括的测试头的数量的乘积。

例如，以图1所示的当前需要测试的指纹芯片为4颗为例，假设需要测试指纹芯片压力为9N时的数据，即标准压力为9N，则第一驱动装置130需要作用于第一支撑部120的压力应为36N，即目标压力为36N。

S520，确定与该每个测试头所在位置的指纹芯片对应的压力参数，该压力参数用于表示该每个测试头所在位置的指纹芯片所承受的压力大小。

可选地，该压力参数可以是指纹芯片与对应的模拟手指之间的产生的电容大小。

通过确定与该每个测试头所在位置的指纹芯片对应的压力参数，可以确定该指纹芯片是否满足测试精度要求下所谓的好的芯片或坏的芯片。

本申请实施例的用于测试指纹芯片的方法，通过使用弹性系数合适的弹簧结构，能够补偿由于芯片表面情况及治具公差所引起的压力差，从而使得整板指纹芯片上的单颗芯片所承受的压力能够满足测试压力精度，进而能够提高测试精度。并且，能够避免指纹芯片的物理损坏，降低对治具精度的要求。

可选地，在该第一驱动装置以目标压力驱动该第一支撑部之前，该方法还可以包括：

该第二驱动装置以第二压力向该第二支撑部施加压力，驱动该每个测试头中的模拟手指与对应于该测试头所在位置的指纹芯片接触，并在该每个测试头中的模拟手指与对应于该测试头所在位置的指纹芯片接触时停止驱动该第二支撑部。

应理解，第二压力可以是任意大小的压力，一般地，第二压力小于第一压力。

可选地，第二驱动装置可以是液动或气动装置。

通过采用液动或者气动驱动的第二驱动装置，而非传统的电机将测试头顶出，使得模拟手指与指纹芯片接触时可保证压力在一定范围内，能够避免电机方式需要进行校准的繁琐程序，也能够降低对结构精度的要求。

应理解，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

应理解，在本申请的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的指纹芯片销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件指纹芯片的形式体现出来，该计算机软件指纹芯片存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (12)

1.一种用于测试指纹芯片的装置，其特征在于，包括：

至少一个测试头，每个测试头包括模拟手指，底座和弹簧，所述弹簧连接在所述模拟手指和所述底座之间，用于缓冲第一支撑部对所述模拟手指的作用力；

所述第一支撑部，所述每个测试头中的底座与所述第一支撑部连接；

第一驱动装置，用于驱动所述第一支撑部，使得所述每个测试头中的模拟手指向对应于该测试头所在位置的指纹芯片施加压力。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一驱动装置为液动或气动装置。

3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述每个测试头中的弹簧的弹性系数于Kt满足以下公式：

$Kt\≥\frac{F1-F2}{D},$

其中，F1为在满足测试压力精度要求下所述指纹芯片可承受的最大压力，F2为在满足测试压力精度要求下所述指纹芯片可承受的最小压力，D为承受所述最小压力的测试头与承受所述最大压力的测试头与所述指纹芯片接触的行程差。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，弹簧的压缩长度l满足以下公式：

$l=\frac{F1}{D},$

其中，所述弹簧的压缩长度l表示在满足测试精度要求下，承受的压力为F1的测试头中的弹簧被压缩的长度。

5.如权利要求1至4中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

第二支撑部，所述第一支撑部和所述第二支撑部滑动连接；

第二驱动装置，用于向所述第二支撑部施加压力，使得所述每个测试头中的模拟手指与对应于该测试头所在位置的指纹芯片接触，并在所述每个测试头中的模拟手指与对应于该测试头所在位置的指纹芯片接触时停止驱动所述第二支撑部，其中所述第一驱动装置在所述每个测试头中的模拟手指与对应于该测试头所在位置的指纹芯片接触时驱动所述第一支撑部，使得所述每个测试头中的模拟手指向对应于该测试头所在位置的指纹芯片施加压力。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第二驱动装置为液动或气动装置。

7.如权利要求1至4中任一项所述的装置，其特征在于，所述第一驱动装置为气缸。

8.一种用于测试指纹芯片的方法，其特征在于，所述方法应用于用于测试指纹芯片的装置，所述用于测试指纹芯片的装置包括至少一个测试头，每个测试头包括模拟手指，底座和弹簧，所述弹簧连接在所述模拟手指和所述底座之间，用于缓冲第一支撑部对所述模拟手指的作用力，所述第一支撑部，所述每个测试头中的底座与所述第一支撑部连接，第一驱动装置，用于驱动所述第一支撑部，使得所述每个测试头中的模拟手指向对应于该测试头所在位置的指纹芯片施加压力，所述方法包括：

所述第一驱动装置以目标压力驱动所述第一支撑部，所述第一压力等于标准压力与所述至少一个测试头所包括的测试头的数量的乘积；

确定与所述每个测试头所在位置的指纹芯片对应的压力参数，所述压力参数用于表示所述每个测试头所在位置的指纹芯片所承受的压力大小。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述第一驱动装置为液动或气动装置。

10.如权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述每个测试头中的弹簧的弹性系数于Kt满足以下公式：

$Kt\≥\frac{F1-F2}{D},$

其中，F1为在满足测试压力精度要求下所述指纹芯片可承受的最大压力，F2为在满足测试压力精度要求下所述指纹芯片可承受的最小压力，D为承受所述最小压力的测试头与承受所述最大压力的测试头与所述指纹芯片接触的行程差。

11.如权利要求8至10中任一项所述的方法，其特征在于，所述用于测试指纹芯片的装置还包括第二支撑部，所述第一支撑部和所述第二支撑部滑动连接，第二驱动装置，用于向所述第二支撑部施加压力，

其中，在所述第一驱动装置以目标压力驱动所述第一支撑部之前，所述方法还包括：

所述第二驱动装置以第二压力向所述第二支撑部施加压力，驱动所述每个测试头中的模拟手指与对应于该测试头所在位置的指纹芯片接触，并在所述每个测试头中的模拟手指与对应于该测试头所在位置的指纹芯片接触时停止驱动所述第二支撑部。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述第二驱动装置为液动或气动装置。