CN113406474A - 电子元件在线高低温检测装置、高低温测试插座及芯片高低温测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了电子元件在线高低温检测装置、高低温测试插座及芯片高低温测试方法，其中电子元件在线高低温检测装置包括测试插座，测试插座的底座主体上具有安装孔或槽，底座主体为第一导热材料制成，底座主体上设置有位于安装孔或槽外侧的加热装置及围设在安装孔或槽四周的介质管道，介质管道为第二导热材料，第二导热材料及第一导热材料的导热系数均不低于300W/m.K，介质管道的入口端连接冷却介质供应管路。本方案将加热及冷却结构集成在底座主体上，结合对材质导热率的设计，加速热传导，有效保证了温度的快速转换实现，且可以完全加载到在线检测系统中，实现电子元件在高低温环境下的功能完整性测试，保证测试结构的可靠性和准确性。

Description

电子元件在线高低温检测装置、高低温测试插座及芯片高低 温测试方法

技术领域

本发明涉及电子元件测试装置领域，尤其是电子元件在线高低温检测装置、高低温测试插座及芯片高低温测试方法。

背景技术

芯片复杂度越来越高, 为了保证出厂的芯片没有问题, 需要在出厂前进行测试以确保功能完整性等. 而芯片作为一个大规模生产的东西, 大规模自动化测试是唯一的解决办法，一般来说, 包括引脚功能完整性测试, 漏电流测试，一些DC(direct current)测试, 功能测试(functional test), Trim test, 根据芯片类型还会有一些其他的测试，例如AD/DA会有专门的一些测试类型。

芯片测试的目的是在找出没问题的芯片的同时尽量节约成本, 所以, 容易检测或者比较普遍的缺陷类型会先检测， 一般来讲, 首先会做的是功能完整性测试, 这是检查每个引脚的连通性是否正常。功能完整性测试可以通过已知的测试插座来测试，

而对芯片模组测试而言，高低温检测一直是业内对芯片检测的一项要求，而现有技术，主要涉及的要求是：-65℃～ +135 ℃(±1︒C )；

目前由于大多数的芯片高低温检测，主要采用“氛围式”的技术，就是在芯片周围，形成一个冷热的氛围，采用加热或者制冷的原理，使芯片周围的温度达到设定要求，传导到芯片上面，使芯片达到设定的温度范围。

现阶段，采用“氛围”技术，对加热是可以实现的，但是，对产品的冷却，以及高低温的冲击测试，由于受到各种技术的限制，目前行业内主要采用“冷吹风”的技术，就是将设定的“冷风”吹到产品周围，使产品达到设定的冷却温度，在这种情况下进行测试，其特点是：冷风设定的温度很难达到，温度控制范围很难进行控制，散热效率很差，需求时间较长，主要用于实验室检测而不能用于产品的在线检测。

发明内容

本发明的目的就是为了解决现有技术中存在的上述问题，提供一种电子元件在线高低温检测装置、高低温测试插座及芯片高低温测试方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

电子元件在线高低温检测装置，包括测试插座，所述测试插座的测试底座包括底座主体，所述底座主体上设置安装孔或槽，所述底座主体为第一导热材料制成，所述底座主体上设置有位于所述安装孔或槽外侧的加热装置及围设在所述安装孔或槽四周的介质管道，所述介质管道为第二导热材料，所述第二导热材料及第一导热材料的导热系数均不低于300W/m.K，所述介质管道的入口端连接冷却介质供应管路，所述介质管道的出口端连接排放管。

优选的，所述的电子元件在线高低温检测装置中，所述第一导热材料为紫铜合金。

优选的，所述的电子元件在线高低温检测装置中，所述加热装置分布在所述介质管道的外侧且它们的高度相当。

优选的，所述的电子元件在线高低温检测装置中，所述第二导热材料为银铜合金。

优选的，所述的电子元件在线高低温检测装置中，所述介质管道包括两条毛细管，它们的进口端位于所述底座主体同一侧面，它们的出口端位于底座主体的另一侧面。

优选的，所述的电子元件在线高低温检测装置中，所述介质管道通过混合有石墨颗粒的导热胶固定在所述底座主体上。

优选的，所述的电子元件在线高低温检测装置中，所述底座主体上设置有灵敏度在 ±0.5︒C的温度检测装置。

优选的，所述的电子元件在线高低温检测装置中，所述排放管连接氮气回收管路。

优选的，所述的电子元件在线高低温检测装置中，所述底座主体设置于一可开闭的真空仓内，所述真空仓连接抽真空系统。

高低温检测插座，包括测试底座及测试盖，所述测试底座的底座主体上设置有安装孔或槽，所述底座主体为第一导热材料制成，所述底座主体上设置有位于所述安装孔或槽外侧的加热装置及围设在所述安装孔或槽四周的介质管道，所述介质管道为第二导热材料，所述第一导热材料及第二导热材料的导热系数不低于300W/m.K。

优选的，所述的高低温检测插座中，所述底座主体上设置有用于安装所述加热装置的连接槽，所述底座主体的上形成有用于安装所述介质管道的安装槽，所述安装槽从所述底座主体的底面向顶面延伸接近所述底座主体的顶面。

优选的，所述的高低温检测插座中，所述第一导热材料为紫铜合金；所述第二导热材料为银铜合金。

优选的，所述的高低温检测插座中，所述介质管道通过混合有石墨颗粒的导热胶固定在所述安装槽。

优选的，所述的高低温检测插座中，所述底座主体上设置有灵敏度在 ±0.5︒C的热电偶。

优选的，所述的芯片高低温检测方法中，包括如下步骤：

S1，提供上述任一的电子元件在线高低温检测装置；

S2，将芯片放置在所述测试底座上，关闭测试插座的测试压盖；

S3, 在进行芯片功能完整性测试的同时或之前或之后，进行芯片的高低温冲击测试或将芯片加热到目标高温进行耐高温测试或将芯片降低到目标低温进行耐低温测试；；

S4，完成测试后，打开测试插座的测试压盖，取出芯片。

优选的，所述的芯片高低温检测方法中，在进行低温冲击检测之前，将真空仓抽真空。

本发明技术方案的优点主要体现在：

本方案通过将加热结构和冷却管道直接集成在测试插座上，并将冷却管道与冷却介质供应系统连接，可以直接采用冷却液氮的内部循环系统解决了从高温到低温的散热效率问题，进一步结合对底座主体及冷却管道材质导热率的设计，加速热传导，有效保证了温度的快速转换实现，形成了高低温的快速冲击，有利于提高测试效率，并可以完全加载到在线检测系统中，实现电子元件在高低温环境下的功能完整性测试，保证测试结构的可靠性和准确性。

本方案选用紫铜作为测试插座的外壳，毛细银铜合金作为液氮混合液的冷却管道，石墨导热胶作为在冷却管道和紫铜底座主体之间的传热介质，能够有效利用材料高导热率的特性，实现了高效、快速的热传导，保证在5-15s的短时间内实现从高温到超低温的冲击过程，有利于提高测试效率。

本方案采用双冷却管道的结构，能够保证冷却介质输送的同步性和高效性，同时从两侧同时对电子元件进行冷却，避免底座主体及电子元件产生较大的温度差造成损坏，有利于保证测试的稳定性和安全性，延长使用寿命。

本方案采用高精度地温度检测元件能够有效地减小误差，保证测试温度的控制准确性，满足设定温度的测试要求，降低了温度控制的难度，有利于保证测试的可靠性和延长使用寿命。

将整个测试插座设置在真空仓内并连接抽真空系统，可以使测试插座在低温冲击测试时处于真空环境，从而避免测试插座及电子元件因低温出现结霜的问题，有利于保证测试插座的使用稳定性和电子元件的完好性。

附图说明

图1是本发明的测试插座的立体图；

图2是本发明的测试插座的剖视图；

图3是本发明的测试插座的后视图；

图4是本发明的测试插座采用一条安装槽的仰视图；

图5是本发明的测试插座采用两条安装槽的仰视图；

图6是本发明的电子元件在线高低温检测装置的立体图；

图7是本发明的电子元件在线高低温检测装置的俯视图；

图8是图7中A区域的放大图。

具体实施方式

本发明的目的、优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和解释。这些实施例仅是应用本发明技术方案的典型范例，凡采取等同替换或者等效变换而形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。

在方案的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“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，仅是为了便于描述和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。并且，在方案的描述中，以操作人员为参照，靠近操作者的方向为近端，远离操作者的方向为远端。

下面结合附图对本发明揭示的电子元件在线高低温检测装置进行阐述，本实施例中用于芯片的测试为例进行说明，如附图1所示，其包括测试插座100，所述测试插座1至少可以进行芯片的每个引脚的连通性检测，所述测试插座100通常包括铰接且可开闭的测试底座110及测试压盖120，它们的具体结构可以参照申请号为201220192127.4、201310404709.3、201220192114.7等所示的结构。当然在其他实施例中，根据不同的测试需要，所述插座的结构可以进行适应性的调整，例如申请号为201410443449.5、00137628.4 、201820288832.1 等所示的插座结构。

本方案创新性地将加热结构及冷却结构直接集成到现有测试插座中的测试底座110上，并通过对底座主体材料、冷却管路材料的选择，可以快速、高效地实现热传导，解决了从高温到低温的散热效率问题，实现了温度的快速转换，形成了高低温的快速冲击，并可以完全加载到在线检测系统中。

具体来看，如附图1、附图2所示，所述测试底座110包括底座主体111，所述底座主体111的中心位置设置有一孔或槽用于后续测试时安装工件，更优选为所述底座主体111上形成中心孔112，所述中心孔112中设置有浮动块113，所述浮动块113上形成有定位凹槽114用于放置待测元件，所述定位凹槽的槽底形成有一组通孔以供测试探针（图中未示出）穿过，所述浮动块113的下方设置有固定在所述底座主体111上的探针组件（图中未标记），所述测试底座110的其他结构为已知技术，此处不做赘述。

如附图2、附图3所示，为了便于安装加热装置200，在所述底座主体111上设置有两个位于所述中心孔112两侧的连接槽115，两个所述连接槽115的轴线平行且它们略低于所述浮动块113，且所述连接槽115位于所述底座主体111的中间高度，所述连接槽115从所述底座主体111的侧面向内直线延伸接近所述中心孔112的远端侧边，所述加热装置200可以以过盈配合、螺纹连接或胶接的方式安装在所述连接槽115内，并且所述加热装置200优选是大功率加热电阻棒，所述加热装置200可以对底座主体111加热，从而通过热传导对位于所述底座主体111上的元件进行加热，实现高温测试。当然，在其他实施例中，所述连接槽115也可以是孔。

进一步，为了实现所述底座主体111的快速降温进行低温冲击测试，如附图1所示，在所述底座主体111内还设置有用于输送冷却介质的冷却管道300，具体的，如附图1-附图3所示，所述底座主体111上形成有用于安装所述冷却管道300的安装槽116，其两端位于所述底座主体111的侧面，所述安装槽116从所述底座主体111的底面向上延伸，并且所述安装槽116的深度略小于所述底座主体111的厚度，更具体的，所述安装槽116的顶部与所述中心孔内的浮动块113的底部高度相当，从而便于所述冷却管道300尽可能接近元件，加快冷却速率。

为了尽可能的覆盖所述底座主体111的不同位置以加快对底座主体111整体的快速降温，所述安装槽116呈特定的形状延伸，其具体的形状如下：

在一种实施例中，如附图4所示，所述安装槽116为一条，其进出口位于所述底座主体111的同一侧面处，所述安装槽116为迷宫形或肠形延伸。当然，所述安装槽116的分布方式也可以是其他形式，以尽可能覆盖所述底座主体为宜。

在另一实施例中，如附图5所示，所述安装槽116为两条且对称设置，两条所述安装槽116呈迷宫形或肠形延伸。每条所述安装槽116的进口和出口位于所述底座主体111相对的两侧面处。每条所述安装槽116包括第一U形部1161，所述第一U形部的开口朝向左侧且其两端分别衔接与其呈几字形分布的第一、第二直线延伸部1162、1163，所述第二直线延伸部1163位于所述中心孔的左侧且其两端延伸到所述中心孔112的上下两侧外，所述第一U形部、第一、第二直线延伸部1162、1163位于所述连接槽115和中心孔112之间，即所述连接槽115位于所述第一U形部、第一、第二直线延伸部1162、1163的外侧（左侧）。所述第二直线延伸部1163的另一端与第二U形部1164的一端衔接，所述第二U形部1164的开口同样朝向左侧，所述第二U形部1164的另一端衔接第三U形部1165，所述第三U形部1165的开口朝上，所述第三U形部1165的另一端连接第三直线延伸部1166，这样的结构相对于一条安装槽的结构，能够使冷却介质的输送效率更高，从而提高冷却速率。

如附图1-附图4所示，所述冷却管道300的数量及延伸形状与所述安装槽116的数量及延伸一致，优选为两条，并且，所述冷却管道300优选为直径不超过3mm的毛细管，能够更好的满足小尺寸测试插座的组装要求。

如附图6、附图7所示，所述冷却管道300的一端均连接到冷却介质供应管路400，所述冷却管道300的另一端连接排放管500（当然，所述排放管500不是必须的，可以省去）。所述冷却介质供应管路400通常包括冷却介质存放源、管道、阀体、流量计、压力阀等，具体为已知技术，此处不做赘述。所述冷却介质供应管路400供应的冷却介质优选为液氮，低温测试时，冷却介质供应管路400供应的液氮进入到两条冷却管道中蒸发吸收底座主体及其上元件的热量，汽化后的氮气从所述排放管500排出。并且根据不同的低温需要，可以在所述液氮中添加一定的介质来调整供应的液氮的温度。当然，在另外的实施例中，所述冷却介质也可以是液氦、液氩或其他能够达到目标冷却温度的冷却气体、冷却液体。所述排放管500可以延伸到室外，避免对测试环境产生干扰。

由于采用直接在底座主体110上加热和冷却的方式，材质自身的热传导效率将对加热和冷却效率产生极大地影响，因此，为了达到相应的冷却速率，所述底座主体110为第一散热材料制成，所述冷却管道300为第二散热材料制成，并且，所述第一散热材料及第二散热材料的导热系数均不低于300W/m.K，更优选为不低于350 W/m.K。

具体的，所述第一散热材料为紫铜，所述第二散热材料为银合金，更具体为银铜合金，之所以选择紫铜及银铜合金是由于，紫铜本身具有足够的强度和导热性能，而银在加入铜后，能够在保持导热性能的同时，保证冷却管道300具有足够的硬度，更能耐受温度快速、大范围变化的冲击，保证结构的稳定性，同时，采用这些材料能够有效地保证在5-15s内将元件从高温降低到目标的低温。

进一步，为了保证所述冷却管道300与安装槽116的槽壁接触的充分性以加速热传导，所述冷却管道300与所述安装槽116的形状要相契合，例如当所述冷却管道300为圆管时，所述安装槽116的顶部为对应的圆弧形；当所述冷却管道300为方管时，所述安装槽116为与冷却管道300管径相当的矩形槽。

所述冷却管道300通常可以通过卡接的方式设置在所述安装槽116中，但是此时，很难保证冷却管道300固定的稳定性，因此更优的实施例中，所述冷却管道300通过导热胶固定在所述安装槽116中，此时，冷却管道300与安装槽116的轮廓的契合度也可以降低要求。为了更快地实现热传递，所述导热胶中填充有石墨颗粒，由于石墨颗粒的添加，能够进一步提高导热胶的导热效率，从而加快热传导。同时，所述浮动块优选为具有较好导热性能且绝缘的材质，例如可以是导热硅橡胶、PEEK等工程塑料。在测试时，需要使测试温度达到足够的精度，因此，需要更精确地进行温度检测，于是，如附图1、附图3、附图4所示，在所述底座主体111上设置有灵敏度在 ±0.5︒C的温度检测装置600，所述温度测试装置600优选是热电偶，从而能够保证温度误差控制在 ±1︒C范围内。

另外，所述排放管500连接氮气回收管路（图中未示出），所述氮气回收管路可以采用如申请号为2016211284340所示的结构，当然也可以采用其他结构，从而可以更好地提高液氮的使用率。

进一步，在实际使用过程中发现，在低温冷却冲击测试时，由于温度过低，容易出现测试插座及其上的元件出现结霜情况，因此，如附图6-附图8所示，使所述测试插座设置于一可开闭的真空仓700内，所述真空仓700连接抽真空系统800。所述真空仓700包括方形盒体710，所述盒体710的一侧铰接有盒盖720，所述盒体710的侧部设置有锁扣730，所述盒盖720上具有与所述锁扣730对应的锁块740。当然，所述盒盖720与所述盒体730的闭合状态也可以通过其他结构来实现，例如可以通过电磁锁或其他锁结构来实现。如附图6、附图8所示，所述底座主体设置在所述盒体710内，所述冷却介质供应管路400及排放管500分别通过位于所述盒体710内的外接管900、1000连接所述底座主体上的冷却管。

采用上述的电子元件在线高低温检测装置进行芯片高低温检测时，其至少包括如下过程：在进行芯片功能完整性测试的同时或之前或之后，进行芯片的高低温冲击测试或进行芯片的耐高温测试或芯片的耐低温测试。

具体的，

S1，提供上述实施例的电子元件在线高低温检测装置。

S2，打开所述盒盖720及测试压盖120，将芯片放置在所述测试底座上，关闭测试插座的测试压盖120及盒盖720。

S3,在进行芯片的功能完整性测试（包括但不限于连通性测试）的同时或之前或之后，开启加热装置加热，并通过温度检测装置测试温后达到设定的高温的时进行高温测试。完成高温测试后，打开抽真空系统将真空仓内抽真空，随后通过冷却介质供应管路向两条冷却管道中输送冷却介质进行低温冲击检测，通过温度检测装置检测温度达到设定的低温时，调小冷却介质的输送或关断冷却介质供应管路，维持低温一段时间至完成测试。

当然，在另外的实施例中，也可以仅加热到目标高温而不进行低温冲击或仅降温到目标低温而不进行高温测试，例如当需要测试芯片引脚在高温状态下的连通性测试时，则可以先将芯片加热到目标高温，然后再进行引脚连通性测试。又如，当需要在低温条件下进行漏电测试时，可以先将芯片降低到目标低温，然后进行漏电测试。

S4，完成测试后，打开测试插座的测试压盖，取出芯片。

再次放入新的芯片，重复测试过程。

本发明尚有多种实施方式，凡采用等同变换或者等效变换而形成的所有技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (17)

1.电子元件在线高低温检测装置，包括测试插座，所述测试插座的测试底座包括底座主体，所述底座主体上设置安装孔或槽，其特征在于：所述底座主体为第一导热材料制成，所述底座主体上设置有位于所述安装孔或槽外侧的加热装置及围设在所述安装孔或槽四周的介质管道，所述介质管道为第二导热材料，所述第二导热材料及第一导热材料的导热系数均不低于300W/m.K，所述介质管道的入口端连接冷却介质供应管路。

2.根据权利要求1所述的电子元件在线高低温检测装置，其特征在于：所述第一导热材料为紫铜合金。

3.根据权利要求1所述的电子元件在线高低温检测装置，其特征在于：所述加热装置分布在所述介质管道的外侧且它们的高度相当。

4.根据权利要求1所述的电子元件在线高低温检测装置，其特征在于：所述第二导热材料为银铜合金。

5.根据权利要求1所述的电子元件在线高低温检测装置，其特征在于：所述介质管道包括两条毛细管，它们的进口端位于所述底座主体同一侧面，它们的出口端位于底座主体的另一侧面。

6.根据权利要求1所述的电子元件在线高低温检测装置，其特征在于：所述介质管道通过导热胶固定在所述底座主体上。

7.根据权利要求6所述的电子元件在线高低温检测装置，其特征在于：所述导热胶中混合有石墨颗粒。

8.根据权利要求1所述的电子元件在线高低温检测装置，其特征在于：所述底座主体上设置有灵敏度在 ±0.5︒C的温度检测装置。

9.根据权利要求1所述的电子元件在线高低温检测装置，其特征在于：所述冷却管道的出口连接氮气回收管路。

10.根据权利要求1-9任一所述的电子元件在线高低温检测装置，其特征在于：所述底座主体设置于一可开闭的真空仓内，所述真空仓连接抽真空系统。

11.高低温检测插座，包括测试底座及测试盖，所述测试底座的底座主体上设置有安装孔或槽，其特征在于：所述底座主体为第一导热材料制成，所述底座主体上设置有位于所述安装孔或槽外侧的加热装置及围设在所述安装孔或槽四周的介质管道，所述介质管道为第二导热材料，所述第一导热材料及第二导热材料的导热系数不低于300W/m.K。

12.根据权利要求11所述的高低温检测插座，其特征在于：所述底座主体上设置有用于安装所述加热装置的连接槽及用于安装所述介质管道的安装槽。

13.根据权利要求11所述的高低温检测插座，其特征在于：所述第一导热材料为紫铜合金；所述第二导热材料为银铜合金。

14.根据权利要求11所述的高低温检测插座，其特征在于：所述介质管道通过混合有石墨颗粒的导热胶固定在所述安装槽。

15.根据权利要求11所述的高低温检测插座，其特征在于：所述底座主体上设置有灵敏度在 ±0.5︒C的热电偶。

16.芯片高低温检测方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1，提供如权利要求1-10任一所述的电子元件在线高低温检测装置；

S2，将芯片放置在所述测试底座上，关闭测试插座的测试压盖；

S3，在进行芯片功能完整性测试的同时或之前或之后，进行芯片的高低温冲击测试或将芯片加热到目标高温进行耐高温测试或将芯片降低到目标低温进行耐低温测试；

S4，完成测试后，打开测试插座的测试压盖，取出芯片。

17.根据权利要求16所述的芯片高低温检测方法，其特征在于：在进行低温冲击检测之前，将真空仓抽真空。

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