CN101858957B - 老化测试箱 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种老化测试箱，包括设置于所述老化测试箱的测试板上的多个老化测试插座，第一温度传感器以及加热器，所述第一温度传感器检测所述老化测试箱内的温度，得到第一温度值，所述加热器根据所述第一温度值与老化测试箱的温度设定值启动或关闭，其中，所述老化测试箱内至少设置有一个具有交换器的盖板，所述盖板与待老化测试器件之间设置有第二温度传感器，所述第二温度传感器检测待老化测试器件的温度，得到待老化测试器件的实际温度值，根据待老化测试器件的实际温度值与待老化测试器件的温度设定值对待老化测试器件进行单独的热交换处理。本发明的老化测试箱提高了老化测试结果的准确性，实现了多种不同器件的同时老化测试。

Description

老化测试箱

技术领域

本发明涉及半导体制造及机械加工领域，特别涉及一种老化测试箱。

背景技术

集成电路(IC)芯片在制造之后必须进行测试，该测试通常是在提高的温度下进行的老化测试。老化测试可以加速芯片的老化，能够在制造工艺中，早识别和放弃有缺陷的芯片。

国家老化标准中规定，老化测试的目的是验证承受规定条件的器件在整个工作时间内的质量或可靠性。其是在额定工作条件下进行的寿命试验，试验时间应足够长，以保证其结果不具有早期失效或“初期失效”的特征，在整个寿命试验期间还应进行定期观察，以监视失效率是否随时间有显著变化。为了在短时间内或以较小的应力来获得正确结果，以确保器件以后能用于高可靠场合，必须用加速试验条件或足够大的样本来提供相应的失效概率。该试验条件包括电输入、负载和偏置以及相应的最高工作温度或试验温度等。

另外，在老化标准中还规定，器件无论功率大小，应都能以最高额定工作温度进行老化或寿命试验。且对于集成电路，规定的试验温度应是使试验箱中的所有器件都稳定达到的实际最低环境温度或外壳温度。这对试验箱的结构、负载、控制仪或监视仪的位置和气流等的设置和调整均提出了严格的要求。

早期的老化测试通常有两种方案，一种是分开进行，即在加温老化一定时间后，取出老化的器件进行测试，然后再放回老化试验箱内继续老化；另一种则是间断进行，即通常是在不加电状态下的器件老化，仅每隔一段时间对器件进行一次加电测试。这两种老化测试方案下，器件在加电测试状态下产生热的多少对老化测试结果并无太大影响。

以前的集成电路芯片集成度较小、功率较低，集成电路中不同器件的外壳温度或结温相差不大，只需对老化测试箱进行统一的温度控制，就基本能满足老化的温度要求。

然而，随着集成电路芯片的高速发展，集成电路芯片的复杂度进一步提高，出现了各种高集成度、高速或大功率集成电路。对器件的老化测试也提出了更高的要求，提出了在加温老化的同时不间断地监测集成电路芯片(或器件)电特性的老化测试方案。

图1为现有的老化测试系统示意图，如图1所示，其主要由老化测试箱100、测试和控制电路101组成。老化测试箱100内设置有老化测试区、加热器和温度传感器，其中，老化测试区设置有多个将待老化测试器件与外部的测试电路相连的测试底座，利用温度传感器检测老化测试箱内的温度送至老化测试箱外的控制电路，由控制电路比较该检测温度与设置温度的大小，如果检测温度小于设置温度，则控制加热器启动以对老化测试箱进行加热，反之，则关闭加热器。

该老化测试过程中对各器件进行了长时间加电测试，这会令各器件，尤其是大功率器件产生大量的热，使得各器件不可能在试验箱内长时间保持在规定的工作温度之下(或设定的老化测试箱温度之下)，老化测试结果将出现偏差。

此外，因不同功率的器件在测试期间产生的热量相差较多，在老化测试过程中，在同一老化测试系统中进行老化测试的各器件(及其周边部分)的温度值将与统一设定的老化试验箱温度值之间出现不同的差异。无法对同一老化测试系统内各器件老化的温度实现统一调节，也就难以在同一老化测试系统中对多个器件进行同时老化。

为此，有必要对现有的统一进行温度控制的老化测试箱进行改进。

发明内容

本发明提供一种老化测试箱，解决了现有老化测试箱中，老化测试结果易出现偏差，且无法同时对不同器件进行老化测试的问题。

为达到上述目的，本发明提供的一种老化测试箱，包括设置于所述老化测试箱的测试板上的多个老化测试插座，第一温度传感器以及加热器，所述第一温度传感器检测所述老化测试箱内的温度，得到第一温度值，所述加热器根据所述第一温度值与老化测试箱的温度设定值启动或关闭，其中，所述老化测试箱内至少设置有一个具有交换器的盖板，所述盖板与待老化测试器件之间设置有第二温度传感器，所述第二温度传感器检测待老化测试器件的温度，得到待老化测试器件的实际温度值，根据待老化测试器件的实际温度值与待老化测试器件的温度设定值对待老化测试器件进行单独的热交换处理。

其中，根据待老化测试器件的实际温度值与待老化测试器件的温度设定值对待老化测试器件进行单独的热交换处理，包括步骤：

所述交换器根据待老化测试器件的实际温度值与待老化测试器件的温度设定值启动或关闭。

其中，根据待老化测试器件的实际温度值与待老化测试器件的温度设定值对待老化测试器件进行单独的热交换处理，还包括：

所述盖板还包括位于所述交换器与所述第二温度传感器之间的半导体制冷片，所述半导体制冷片根据待老化测试器件的实际温度值与待老化测试器件的温度设定值确定通电状态。

其中，所述交换器一直处于工作状态，或仅在所述半导体制冷片进入通电状态时工作。

其中，所述盖板与待老化测试器件之间设置有第二温度传感器，包括：

每个待老化测试器件对应有一个单独的盖板，且二者之间设置有第二温度传感器。

其中，所述盖板与待老化测试器件之间设置有第二温度传感器，包括：

每个盖板与单个待老化测试器件相对应，且二者之间设置有第二温度传感器；或

每个盖板与同一类待老化测试器件的多个相对应，且所述盖板与所述同一类待老化测试器件中的一个之间设置有第二温度传感器。

其中，所述盖板具有凹槽以容纳所述第二温度传感器，所述第二温度传感器与所述盖板之间由隔热材料隔开，当所述盖板闭合于所述老化测试插座上时，所述第二温度传感器与待老化测试器件相接触。

其中，所述盖板的边缘至少设置有一个第一锁勾，所述老化箱测试板在对应所述第一锁勾的位置处设置有与所述第一锁勾相配的第二锁勾。

其是所述老化测试插座附近的老化测试箱测试板上设置有固定臂架与固定臂，用于与所述第一锁勾和第二锁勾一起将所述盖板固定于所述老化测试插座上。

其中，所述交换器设置有各种形状的管道。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明的老化测试箱，可针对各待老化测试器件提供单独的热交换器及温度传感器，根据各待老化测试器件的实际温度对其老化测试温度进行单独的调节，提高了老化测试结果的准确性，实现了多种不同器件的同时老化测试。

本发明的老化测试箱，还可以根据用户需要提供灵活的安装方式，既充分满足了用户需要，又最大限度地节约了成本。

附图说明

图1为现有的老化测试系统示意图；

图2为说明本发明第一实施例中的老化测试箱的整体示意图；

图3为图2中的老化测试箱中的测试板之一的布局示意图；

图4为图3中的带盖板的老化测试插座的整体结构示意图；

图5为图3中的带盖板的老化测试插座的安装分解示意图；

图6为说明本发明第一实施例中交换器冷却原理的示意图；

图7为说明本发明第一实施例的老化测试系统的温度控制的示意图；

图8为本发明另一实施例所示的老化测试箱中的测试板之一的布局示意图；

图9为本发明又另一实施例所示的老化测试箱中的测试板之一的布局示意图；

图10为说明本发明第二实施例中的带盖板的老化测试插座的整体结构示意图；

图11为图10中的带盖板的老化测试插座的安装分解示意图。

附图标记：

200：老化测试箱；    300：测试板；   310：老化测试插座；

312：待老化测试器件；320：盖板；     321：交换器；

322：冷却管；        324：凹槽；     325：第二温度传感器；

326：凹槽盖；        327：螺钉；

330：固定装置；      331：第一锁勾； 332：第二锁勾；

335：固定臂架；      336：固定臂；

401：散热器；        402：循环泵电机；    501：压缩机；

701：测试和控制电路；702：第一温度传感器；703：加热器；

1010：老化测试插座；1012：待老化测试器件；1020：盖板；

1021：交换器；  1025：第二温度传感器；1100：半导体制冷片。

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，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

本发明的处理方法可以被广泛地应用于各个领域中，并且可利用许多适当的材料制作，下面是通过较佳的实施例来加以说明，当然本发明并不局限于该具体实施例，本领域内的普通技术人员所熟知的一般的替换无疑地涵盖在本发明的保护范围内。

其次，本发明利用示意图进行了详细描述，在详述本发明实施例时，为了便于说明，表示器件结构的示意图会不依一般比例作局部放大，不应以此作为对本发明的限定。

传统的老化测试系统仅对老化测试箱进行统一的温度感应及温度加热控制，这种粗糙的控制方式已不能满足现有的集成电路器件的测试要求。

为了应对集成电路器件的高速发展，本发明提出了一种新的老化测试系统，可根据需要对单个老化测试器件的实际温度值进行单独检测，并在部分或全部老化测试插座上安装具有热交换器的盖板，不仅可以实现对各种功率大小不同的器件的同时老化，还可以实现对每个老化测试器件的测试温度的精确控制，提高传统的老化测试系统测试结果的准确性。

第一实施例：

图2为说明本发明第一实施例中的老化测试箱的整体示意图；图3为图2中的老化测试箱中的测试板之一的布局示意图；图4为图3中的带盖板的老化测试插座的整体结构示意图；图5为图3中的带盖板的老化测试插座的安装分解示意图；图6为说明本发明第一实施例中交换器冷却原理的示意图；图7为说明本发明第一实施例的老化测试系统的温度控制的示意图；下面结合图2至图7对本发明的第一实施例进行详细说明。

如图2、图3和图7所示，本发明的老化测试箱，包括设置于所述老化测试箱200的测试板300上的多个老化测试插座310，第一温度传感器702以及加热器703，所述第一温度传感器702检测所述老化测试箱200内的温度，得到第一温度值，所述加热器703根据所述第一温度值与老化测试箱200的温度设定值启动或关闭。

本实施例中，在老化测试箱200内设置有至少一个测试板300，各测试板300可以以纵向排列(如图2所示，测试板平行于老化测试箱底部)或横向排列(测试板垂直于老化测试箱底部)的方式安置于老化测试箱200内，每个测试板300上可安装多个老化测试插座310，如16个、32个等。

本实施例中，在老化测试箱200的两侧设计有循环热风风道，热风由老化测试箱200底部(即加热器位于老化测试箱底部的情况)和/或两侧部位(即加热器位于老化测试箱两侧的情况)产生，经过两侧风道平行吹过各测试板300上的老化测试插座310为老化测试器件加热，各加热器703的设定温度可以为老化测试箱的温度设定值，其通常是根据老化测试器件的老化温度要求而设定，可以在20℃-250℃之间，如为20℃、100℃、150℃、200℃或250℃。

可以在测试板300之间或风道处设置一个第一温度传感器702。第一温度传感器702检测所述老化测试箱200内的温度，得到第一温度值，该第一温度值传送至老化测试系统的测试及控制电路701，与老化测试箱200的温度设定值或设定相比较，若第一温度值大于该设定值或设定的高端值，则关闭老化测试箱200的加热器703；若第一温度值小于该设定值或设定的低端值，则启动(或不关闭)老化测试箱200的加热器703。

本实施例中设置的第一温度传感器702和加热器703可以对老化测试箱200进行整体的温度控制。对于老化测试时自身温度变化不大的器件，即使在长时间的加电状态下进行高温老化，其的发热量仍大体相当，用上述方式即可基本满足器件的老化测试要求。但对于老化测试时自身温度变化较大的器件，在长时间的加电状态下进行高温老化，其的发热量相差较远，各器件及其周边的实际温度值有较大不同，若仍利用上述整体温控的方式，将导致器件的老化测试结果不准确。为此，本发明对其中测试较大功率的老化测试插座增加设置了具有交换器的盖板，对其进行单独的温控，实现各老化测试器件及其周边的实际温度值均基本维持在设定值附近。

如图2和图3所示，为了对处于长时间加电状态下的大功率器件进行单独的温度控制，在老化测试箱200内部分或全部测试板300上至少设置一个具有交换器321的盖板320，该盖板320与待老化测试器件之间设置有第二温度传感器325，第二温度传感器325检测待老化测试器件312的温度，得到待老化测试器件312的实际温度值，根据待老化测试器件312的实际温度值与待老化测试器件312的温度设定值对待老化测试器件312进行单独的热交换处理。

如图3、图4和图5所示，在老化测试插座310上设置有盖板320，该盖板320具有用于对待老化测试器件312进行单独热处理的交换器321，以及用于单独检测该待老化测试器件的第二温度传感器325。

其中，交换器321可以设置有各种形状的管道，在该管道内可以通入高温或低温的液体或气体，以实现对待老化测试器件312的加热或冷却处理。所述液体可以为不同温度的水，液氮等，所述气体可以为不同温度的氮气、氦气、空气等。

具体地，本实施例中具有交换器321的盖板320是用于对加电状态下的大功率器件进行冷却，以令其维持在设定温度值下。其所用的交换器321内设置的为冷却管322，该冷却管322内通入的可以是液态氮、水或常温下的各种气体。其中，交换器321的具体冷却原理可以如图6所示，图6中示出了两种制冷结构，一种是利用循环泵电机402通过散热器401，利用风冷散热；另一种则是利用压缩机501进行制冷。前者所需成本较低，后者制冷效率更高。

为安装第二温度传感器325，可以在盖板320下部(本实施例中具体是在交换器321的下部)开设容纳所述第二温度传感器325的凹槽324，当盖板320闭合于老化测试插座310上时，位于凹槽324内的第二温度传感器325与待老化测试器件312相接触。

本实施例中，为固定第二温度传感器325，在盖板底部对应凹槽324处加装了利用螺钉327固定的凹槽盖326，其可以为导热良好的材料，如金属材料。工作时，第二温度传感器325与导热良好的凹槽盖324直接接触，凹槽盖326与待老化测试器件312直接接触，而第二温度传感器325与交换器321之间至少有导热性差的空气相隔，故第二温度传感器325检测得到仍是待老化测试器件312的实际温度值。

本发明中，将上述第二温度传感器325与待老化测试器件312之间存在导热良好的凹槽盖326的情况也归于第二温度传感器325与待老化测试器件312相接触的一种。

本发明的其它实施例中，为了进一步提高测试的准确度，还可以利用隔热材料将所述第二温度传感器325与交换器321隔开，如，可以在凹槽324内填充隔热材料，令第二温度传感器325与待老化测试器件312直接接触，而与交换器321间具有隔热材料。若在填充隔热材料时，已令第二温度传感器325镶嵌固定于隔热材料中，则无需再加装凹槽盖326，否则，仍需加装导热良好的凹槽盖326以固定第二温度传感器325。

本实施例中，盖板320与老化测试插座312之间的固定方式可以有多种，如，可以在盖板320的上方加设一个固定装置330，该固定装置330的具体安装方式可以有多种，如：

A、如图3、图4和图5所示，固定装置330包括固定臂架335和固定臂336。其中，固定臂架335的底端固定于老化测试插座310的一侧，上端与固定臂336的一端相连接。固定臂335不与固定臂336相连的另一端装有一个第一锁勾331。在测试板300上，对应第一锁勾331的闭合位置安装有相配的第二锁勾332(其位于老化测试插座310相对一侧)。

当不需对该老化测试插座310上的老化测试器件进行单独温度控制时，可以不加装盖板320，此时，可以在不加装盖板320的情况下仍将固定臂336放下，令第一锁勾331与第二锁勾332相锁，也可以直接令固定臂336悬空。

B、也可以在盖板320的边缘设置多个第一锁勾331，在老化箱测试板300上对应所述第一锁勾331的位置处装有多个与所述第一锁勾331相配的第二锁勾332。

如，对应每个老化测试插座310可设置多个固定臂架335，且每两个固定臂架335与一个固定臂336对应。具体可以为，在老化测试插座310的相对侧分别设置一个固定臂架335，每个固定臂架335顶端设置有第二锁勾332，且对应的固定臂336两端分别设置有第一锁勾331。

当需要对某个老化测试插座310上的老化测试器件进行单独温度控制时，可以将固定臂336两端的第一锁勾331，和位于老化测试插座310两侧的固定臂架335顶端的第二锁勾332相锁，以将盖板320固定于对应的老化测试插座310上。当不需要对某个老化测试插座310上的老化测试器件进行单独温度控制时，可以直接将固定臂336与盖板320摘下。更方便灵活地实现了对各老化测试器件的单独温控。

另外，在其它实施例中，也可以不设置固定臂架335，而直接设置较高的第二锁勾332(也可以认为是将固定臂架335与第二锁勾332合在一起)。

图7为说明本发明第一实施例的老化测试系统的温度控制的示意图。如图7所示，本发明的老化测试箱可以设置有第一温度传感器702以及加热器703，其中，第一温度传感器702用于检测老化测试箱内的第一温度值(或说老化测试箱的整体温度值)，并送至老化测试箱外的测试和控制电路701，由测试和控制电路701将该第一温度值与老化测试箱的设定值进行比较，当第一温度值比老化测试箱的温度设定值低时，开启加热器702或维持加热器702处于启动状态；反之，关闭加热器702。

此外，本发明第一实施例还设置了至少一对第二温度传感器325和交换器321，用于对某个或某类待老化测试器件的实际温度值进行检测。在本发明的其它实施例中，该第二温度传感器325与交换器321的设置可根据实际应用而灵活调整。

如，在老化测试过程中，往往需要针对某一类待老化测试器件的具体加电要求而设置特定的老化测试插座。此时，可以在设计测试板时根据该类老化测试器件的性能，推测其在长时间加电老化后是否存在发热量不同于普通老化测试器件的情况，并可由此事先确定是否需在对应的老化测试插座上加设具有热交换器的盖板。

这种情况下，因盖板的安装与否已由设置的老化测试插座类型而确定，且该类型老化测试插座所测试的器件的发热量基本一致，盖板及第二温度传感器的设置可以至少有两种情况：

A、图8为本发明另一实施例所示的老化测试箱中的测试板之一的布局示意图，如图8所示，对每一测试板800，可根据每一个具体老化测试插座810要检测的器件的特性，设计其是否需加装具有交换器的盖板820。此时，每个盖板820均只与单个待老化测试器件相对应，且二者之间均设置有第二温度传感器。(也可以将本发明第一实施例归于此类，其可视为每个老化测试插座均需安装盖板的特殊情况)。

B、图9为本发明又另一实施例所示的老化测试箱中的测试板之一的布局示意图，如图9所示，每一测试板900上，一个盖板920可与同一类待老化测试器件的多个相对应，且该盖板920可以只与其中一个待老化测试器件之间设置有第二温度传感器(可节约成本)。

第二实施例：

图10为说明本发明第二实施例中的带盖板的老化测试插座的整体结构示意图；图11为图10中的带盖板的老化测试插座的安装分解示意图。

本发明的第二实施例与本发明的第一实施例有很多类似的地方，附图中对相似的部件采用了类似的标号。在第二实施例的说明中重点在于其与第一实施例的区别点，对其中相似的描述不再一一重复。

本发明的第二实施例在交换器与第二温度传感器之间加装了半导体制冷片。如图10和图11所示，在老化测试插座1010上设置有盖板1020，该盖板1020具有用于对待老化测试器件1012进行单独热处理的交换器1021。以及用于单独检测该待老化测试器件的第二温度传感器1025。

另外，本实施例中，在交换器1021与第二温度传感器1025之间设置了半导体制冷片1100，所述半导体制冷片1100可以根据待老化测试器件1012的实际温度值与待老化测试器件1012的温度设定值确定通电状态。具体工作过程如下：

第二温度传感器1025检测待老化测试器件1012的实际温度值，并将其传送至老化测试系统的测试与控制电路，测试与控制电路将该实际温度值与该待老化测试器件1012的设定温度值相比较：

当待老化测试器件1012的实际温度值比待老化测试器件1012的温度设定值高时，测试与控制电路令半导体制冷片1100进入通电状态，此时，半导体制冷片1100呈现良好的热传导性能，令交换器1021与待老化测试器件1012进行热交换。

当待老化测试器件1012的实际温度值比待老化测试器件1012的温度设定值低时，测试与控制电路令半导体制冷片1100进入断电状态，半导体制冷片1100呈现良好的热阻性能，阻止交换器1021与待老化测试器件1012进行热交换。

本实施例中，交换器1021可一直处于工作状态，也可以仅在半导体制冷片1100进入通电状态的同时工作。

此外，本实施例中的第二温度传感器1025可以与本发明的第一实施例设置的位置相同，也可以如图10和11所示设置于半导体制冷片内。

本发明的上述实施例均以高温老化为例，应理解的是，本发明的老化测试系统也同样适用于低温老化的情况(如低于室温的情况)，本发明的技术方案在低温老化情况下的实现方法与上述高温老化情况类似，只需进行一些简单的替换，如将老化测试箱中的加热装置变更为冷却装置，各盖板的结构与上述实施例相同，其同样可以解决因老化过程中的持续测试引起大功率器件发热严重，从而导致的老化测试不准确的问题，在本发明上述高温老化实施例的启示下，本领域的普通技术人员对低温老化测试情况也应当可以实现，在此不再赘述。

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。

Claims (8)

1.一种老化测试箱，包括设置于所述老化测试箱的测试板上的多个老化测试插座，第一温度传感器以及加热器，所述第一温度传感器检测所述老化测试箱内的温度，得到第一温度值，所述加热器根据所述第一温度值与老化测试箱的温度设定值启动或关闭，其特征在于：对其中测试大功率的老化测试插座设置具有交换器的盖板，以实现对各种功率大小不同的器件的同时老化，所述盖板与待老化测试器件之间设置有第二温度传感器，所述第二温度传感器检测待老化测试器件的温度，得到待老化测试器件的实际温度值，根据待老化测试器件的实际温度值与待老化测试器件的温度设定值对待老化测试器件进行单独的热交换处理；

其中，每个所述盖板与同一类所述待老化测试器件的多个相对应，且所述盖板与所述同一类待老化测试器件多个中的一个之间设置有第二温度传感器。

2.如权利要求1所述的老化测试箱，其特征在于：根据待老化测试器件的实际温度值与待老化测试器件的温度设定值对待老化测试器件进行单独的热交换处理，包括步骤：

所述交换器根据待老化测试器件的实际温度值与待老化测试器件的温度设定值启动或关闭。

3.如权利要求1所述的老化测试箱，其特征在于：根据待老化测试器件的实际温度值与待老化测试器件的温度设定值对待老化测试器件进行单独的热交换处理，还包括：

所述盖板还包括位于所述交换器与所述第二温度传感器之间的半导体制冷片，所述半导体制冷片根据待老化测试器件的实际温度值与待老化测试器件的温度设定值确定通电状态。

4.如权利要求3所述的老化测试箱，其特征在于：所述交换器一直处于工作状态，或仅在所述半导体制冷片进入通电状态时工作。

5.如权利要求1或2或3或4所述的老化测试箱，其特征在于：所述盖板具有凹槽以容纳所述第二温度传感器，所述第二温度传感器与所述盖板之间由隔热材料隔开，当所述盖板闭合于所述老化测试插座上时，所述第二温度传感器与待老化测试器件相接触。

6.如权利要求5所述的老化测试箱，其特征在于：所述盖板的边缘至少设置有一个第一锁勾，所述老化箱测试板在对应所述第一锁勾的位置处设置有与所述第一锁勾相配的第二锁勾。

7.如权利要求6所述的老化测试箱，其特征在于：所述老化测试插座附近的老化测试箱测试板上设置有固定臂架与固定臂，用于与所述第一锁勾和第二锁勾一起将所述盖板固定于所述老化测试插座上。

8.如权利要求1所述的老化测试箱，其特征在于：所述交换器设置有各种形状的管道。

Images