一种触控芯片的按压测试装置的制作方法

本实用新型涉及芯片测试设备技术领域，特别涉及一种触控芯片的按压测试装置。

背景技术：

随着以触控识别为代表的生物识别技术的飞速发展，电子设备几乎都配备触控识别功能，一般采用电容式或电阻式来实现触控识别。在触控芯片的量产过程中会对触控芯片进行按压测试，现有的按压测试装置包括气缸制动杆、调节旋钮、弹簧和橡胶头，即现有的按压测试装置是单个弹簧结构，在进行按压测试时，气缸制动杆通过弹簧推动橡胶头朝向待测芯片移动并按压芯片，从而能够完成按压测试。

现有的按压测试装置在按压过程中，橡胶头向待测芯片施加的测试压力与气缸制动杆的气压大小、气缸行程等因素有关，若上述任一因素发生变化，均会导致测试压力改变，使得测试结果不准确，甚至可能由于测试压力过大而压坏芯片。

技术实现要素：

(一)解决的技术问题

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种触控芯片的按压测试装置，待测的触控芯片被限位在定位槽的中心位置，气缸驱动活塞杆将压块下压至待测芯片上面，在测试过程中，当气缸的驱动参数发生变化时，仍能保持压块施加在待测芯片表面的力不变，从而不影响测试结果的准确性，同时避免了由于受到的按压力过大而导致压坏待测芯片的情况发生。

(二)技术方案

一种触控芯片的按压测试装置，包括装置本体，所述装置本体包括底座，所述底座的顶部居中的设有向内凹陷的凹槽，所述凹槽内居中的设有定位槽，所述凹槽的四个侧壁均设有直线电机，所述直线电机的推杆贯穿所述定位槽的侧壁并伸向所述定位槽的中心，所述定位槽的深度与待测芯片的厚度相当，所述底座的顶部连接有一对第一限位块，一对所述第一限位块分别对称的位于所述定位槽的两侧，所述第一限位块的端面位于所述定位槽的侧壁延长线上，所述第一限位块的外侧设有支撑板，所述支撑板的底部与所述底座的顶部相连接，所述支撑板的顶部连接顶板，所述顶板的顶部居中的设有气缸，所述气缸的活塞杆贯穿所述顶板并伸出于所述顶板的底部，所述活塞杆的端部连接按压机构，所述按压机构包括第一压板，所述第一压板的顶部居中的与所述活塞杆相连接，所述第一压板的底部两侧对称的设有第一弹簧和第二弹簧，所述第一弹簧和所述第二弹簧的弹性系数相同，所述第一弹簧和所述第二弹簧的一端均与所述第一压板的底部相连接，所述第一弹簧和所述第二弹簧的另一端均连接第二压板的顶部，所述第二压板与所述第一压板的投影面相重合，所述第二压板的底部居中的设有压管，所述压管的外径与所述定位槽的宽度相同，所述压管内设有中空腔体，所述中空腔体内设有第三弹簧，所述第三弹簧的弹性系数小于所述第一弹簧和所述第二弹簧的弹性系数，所述第三弹簧的一端与所述第二压板的底部相连接，所述第三弹簧的另一端连接压块，所述压管的底部设有豁口，所述豁口的宽度与所述压块的宽度相同，所述压块通过橡胶垫圈与所述压管的底部相连接，所述压块的底部内侧设有压力传感器，所述压管的外侧设有第二限位块，所述压管的高度等于所述第一限位块的高度和所述第二限位块的高度之和，所述底座的内部设有控制模块和按键模块，所述底座的正面设有液晶显示屏，所述液晶显示屏的一侧设有按键区域，所述按键区域包括电源键、压力设定键和运行键，所述底座的背面设有电源线，所述电源键、所述压力设定键和所述运行键均与所述按键模块电性连接，所述压力传感器和所述按键模块连接所述控制模块的输入端，所述控制模块的输出端分别连接所述直线电机、所述气缸和所述液晶显示屏，所述电源线连接外接电源，所述外接电源为所述装置本体提供工作电压。

进一步的，所述压力传感器选用半导体压电阻型压力传感器。

进一步的，所述气缸选用冲击气缸。

进一步的，所述按键模块选用键盘驱动芯片ZLG7289。

进一步的，所述控制模块选用16位单片机MC95S12DJ128。

(三)有益效果

本实用新型提供了一种触控芯片的按压测试装置，将待测芯片放于定位槽内，控制模块控制凹槽侧壁的直线电机同步的向定位槽中心送出推杆，从而将待测芯片限位在定位槽的中心位置，同时也满足了不同型号触控芯片的测试需求，通过按键区域设置测试压力值，控制模块控制气缸驱动活塞杆按设定的测试压力值下压按压机构，压块按压在待测芯片的表面，压块底部内侧的压力传感器实时监测实际压力值，液晶显示屏对设定压力值与实际压力值进行同步显示，保证了测试精度及测试的安全性，当气缸施加的实际按压力小于或等于设定压力值时，第三弹簧始终被压缩并带着压块朝向待测芯片移动，直至压块作用于待测芯片表面的按压力等于设定的压力值，当气缸施加的实际按压力大于设定压力值时，由于第一限位块和第二限位块相互抵持，第三弹簧的压缩量固定，超过预设的按压力由第一弹簧和第二弹簧共同吸收，从而使得压块作用在待测芯片表面的按压力等于设定的压力值，即在测试过程中，当气缸的驱动参数发生变化时，压块始终保持施加在待测芯片表面的力不变，从而不影响测试结果的准确性，同时避免了由于受到的按压力过大而导致压坏待测芯片的情况发生，其结构简单，设计巧妙，系统功耗低，检测精度高，响应速度快，稳定性和可靠性好，具有良好的实用性和可扩展性，可广泛应用于芯片按压测试的其它场合。

附图说明

图1为本实用新型所涉及的一种触控芯片的按压测试装置的结构示意图。

图2为本实用新型所涉及的一种触控芯片的按压测试装置的实际按压力小于或等于设定压力值的情景。

图3为本实用新型所涉及的一种触控芯片的按压测试装置的实际按压力大于设定压力值的情景。

图4为本实用新型所涉及的一种触控芯片的按压测试装置的系统工作原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型所涉及的实施例做进一步详细说明。

结合图1～图4，一种触控芯片的按压测试装置，包括装置本体，装置本体包括底座1，底座1的顶部居中的设有向内凹陷的凹槽2，凹槽2内居中的设有定位槽3，凹槽2的四个侧壁均设有直线电机4，直线电机4的推杆5贯穿定位槽3的侧壁并伸向定位槽3的中心，定位槽3的深度与待测芯片25的厚度相当，底座1的顶部连接有一对第一限位块6，一对第一限位块6分别对称的位于定位槽3的两侧，第一限位块6的端面位于定位槽3的侧壁延长线上，第一限位块6的外侧设有支撑板7，支撑板7的底部与底座1的顶部相连接，支撑板7的顶部连接顶板8，顶板8的顶部居中的设有气缸9，气缸9的活塞杆10贯穿顶板8并伸出于顶板8的底部，活塞杆10的端部连接按压机构，按压机构包括第一压板11，第一压板11的顶部居中的与活塞杆10相连接，第一压板11的底部两侧对称的设有第一弹簧12和第二弹簧13，第一弹簧12和第二弹簧13的弹性系数相同，第一弹簧12和第二弹簧13的一端均与第一压板11的底部相连接，第一弹簧12和第二弹簧13的另一端均连接第二压板14的顶部，第二压板14与第一压板11的投影面相重合，第二压板14的底部居中的设有压管15，压管15的外径与定位槽3的宽度相同，压管15内设有中空腔体，中空腔体内设有第三弹簧16，第三弹簧16的弹性系数小于第一弹簧12和第二弹簧13的弹性系数，第三弹簧16的一端与第二压板14的底部相连接，第三弹簧16的另一端连接压块17，压管15的底部设有豁口，豁口的宽度与压块17的宽度相同，压块17通过橡胶垫圈19与压管15的底部相连接，压块17的底部内侧设有压力传感器18，压管15的外侧设有第二限位块20，压管15的高度等于第一限位块6的高度和第二限位块20的高度之和，底座1的内部设有控制模块和按键模块，底座1的正面设有液晶显示屏21，液晶显示屏21的一侧设有按键区域，所述按键区域包括电源键22、压力设定键23和运行键24，底座1的背面设有电源线，电源键22、压力设定键23和运行键24均与按键模块电性连接，压力传感器18和按键模块连接控制模块的输入端，控制模块的输出端分别连接直线电机4、气缸9和液晶显示屏21，电源线连接外接电源，外接电源为装置本体提供工作电压。

将待测芯片25放入定位槽3内，连接电源线至外接电源，按下电源键22，使装置本体处于工作状态。压力设定键23用于设定气缸9通过压块17施加于待测芯片25表面的按压力，液晶显示屏21同步显示设定压力值。设定完毕，按下运行键24，装置本体对待测芯片25进行按压测试。电源键22、压力设定键23和运行键24均与按键模块电性连接，按键模块选用键盘驱动芯片ZLG7289，ZLG7289是具有SPI串行接口功能的可同时驱动最多达8*8键盘或64只独立LED的智能显示驱动芯片，单片即可完成显示、键盘接口的全部功能，采用串行方式与控制模块通信，数据从DIO脚送入芯片，并由CLK脚同步，当CS脚信号变为低电平后，DIO脚上的数据在CLK脚的上升沿被写入ZLG7289的缓冲寄存器。整个电路无需添加锁存器和驱动器，耗电少，并且软件设计中无需编写显示译码程序，省去了静态显示扩展芯片，大大节省了控制模块的时间。

控制模块输出四路控制信号分别控制凹槽2四个侧壁上的直线电机4同步的向定位槽3的中心送出推杆5，从而将待测芯片25推向定位槽3的中心，使得待测芯片25始终处于定位槽3的中心位置，实现了对待测芯片25的精准定位，不会发生移位，保证了测试的准确性，同时也满足了不同型号触控芯片的测试需求。控制模块控制气缸9按设定的压力值驱动活塞杆10下压按压机构，使得压块17按压在待测芯片25的表面。压块17底部内侧的压力传感器18实时监测实际的压力值。气缸9选用冲击气缸，其特点是冲击力强，速度快，耗气量小，满足对冲击力有较高要求的场合。压力传感器18选用半导体压电阻型压力传感器，是在薄片表面形成半导体变形压力，通过压力使薄片变形而产生压电阻抗效果，从而使阻抗的变化转换成电信号。液晶显示屏21对实际压力值进行同步显示，保证了测试精度及测试的安全性。

当气缸9施加的实际按压力小于或等于设定压力值时，压块17首先与待测芯片25相接触，压块17受到待测芯片25的反作用力，使得第三弹簧16先被压缩，而第一弹簧12和第二弹簧13由于弹性系数均大于第三弹簧16的弹性系数，因此不会被压缩。第三弹簧16始终被压缩并带着压块17朝向待测芯片25移动，直至压块17作用于待测芯片25表面的按压力等于设定的压力值。

当气缸9施加的实际按压力大于设定压力值时，压块17完全按压在待测芯片25的表面，由于第一限位块6和第二限位块20的相互抵持作用，第三弹簧16不会继续被压缩，即第三弹簧16的压缩量为固定，而气缸9驱动活塞杆10继续下压按压机构，第二压板14压靠在第二限位块20上面而无法再往下移动，第一压板11按压第一弹簧12和第二弹簧13，超过预设的按压力由第一弹簧12和第二弹簧13共同吸收，从而使得压块17作用在待测芯片25表面的按压力等于设定的压力值。即在测试过程中，当气缸9的驱动参数发生变化时，压块17始终保持施加在待测芯片25表面的力不变，从而不影响测试结果的准确性，同时避免了由于受到的按压力过大而导致压坏待测芯片25的情况发生。

控制模块对压力传感器18和按键模块的输入信号进行处理，输出控制信号分别控制直线电机4、气缸9和液晶显示屏21进行工作。为了简化电路，降低成本，提高系统后期的可扩展性，控制模块选用16位单片机MC95S12DJ128，其内置128KB的Flash、8KB的RAM和2KB的EEPROM，具有5V输入和驱动能力，CPU工作频率可达到50MHz。29路独立的数字I/O接口，20路带中断和唤醒功能的数字I/O接口，2个8通道的10位A/D转换器，具有8通道的输入捕捉/输出比较，还具有8个可编程PWM通道。具有2个串行异步通信接口SCI，2个同步串行外设接口SPI，I2C总线和CAN功能模块等，满足设计要求。

本实用新型提供了一种触控芯片的按压测试装置，将待测芯片放于定位槽内，控制模块控制凹槽侧壁的直线电机同步的向定位槽中心送出推杆，从而将待测芯片限位在定位槽的中心位置，同时也满足了不同型号触控芯片的测试需求，通过按键区域设置测试压力值，控制模块控制气缸驱动活塞杆按设定的测试压力值下压按压机构，压块按压在待测芯片的表面，压块底部内侧的压力传感器实时监测实际压力值，液晶显示屏对设定压力值与实际压力值进行同步显示，保证了测试精度及测试的安全性，当气缸施加的实际按压力小于或等于设定压力值时，第三弹簧始终被压缩并带着压块朝向待测芯片移动，直至压块作用于待测芯片表面的按压力等于设定的压力值，当气缸施加的实际按压力大于设定压力值时，由于第一限位块和第二限位块相互抵持，第三弹簧的压缩量固定，超过预设的按压力由第一弹簧和第二弹簧共同吸收，从而使得压块作用在待测芯片表面的按压力等于设定的压力值，即在测试过程中，当气缸的驱动参数发生变化时，压块始终保持施加在待测芯片表面的力不变，从而不影响测试结果的准确性，同时避免了由于受到的按压力过大而导致压坏待测芯片的情况发生，其结构简单，设计巧妙，系统功耗低，检测精度高，响应速度快，稳定性和可靠性好，具有良好的实用性和可扩展性，可广泛应用于芯片按压测试的其它场合。

上面所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的构思和范围进行限定。在不脱离本实用新型设计构思的前提下，本领域普通人员对本实用新型的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本实用新型的保护范围，本实用新型请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。