CN102393768A - 温度闭环控制装置及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种温度闭环控制装置，包括夹具、设置在夹具内的至少一个温度传感器、控制装置及执行装置，其中；夹具用于夹持待测电子元器件；温度传感器，与所述控制装置连接，用于测试电子元器件上的温度，并将采集到的温度数据传输至控制装置；控制装置，接收该温度传感器采集到的温度数据，并与预设温度值进行比较，然后根据比较结果向所述执行装置发出控制信号；执行装置，接收控制信号对待测电子元器件进行温度变化操作。本发明所述的温度控制装置对加热器与散热器均可单独控制，利于被控温度的精确调整；温度控制装置、加热器和散热器都位于夹具之外，对于不同封装形式只需将温度传感器装入其工作夹具的空隙中即可使用，不必另行制造夹具。

Description

温度闭环控制装置及测试方法

技术领域

本发明涉及电子元器件及集成电路的可靠性领域，尤其涉及一种用于元器件或集成电路老化过程中提高元器件结温热稳定性的温度闭环控制装置及测试方法。

背景技术

电子元器件的可靠性一直是制造商及客户关注的焦点，而老化测试是保证电子元器件及产品可靠性的一种重要手段。随着电子尺寸的不断减小，电子元器件的漏电流迅速增加。在老化过程中，由于较高的电压和温度应力的施加，漏电流产生的功耗占芯片总功耗的比重非常大，成为了主导功耗。由于温度和漏电流之间存在的正反馈关系，即老化温度应力的施加，导致被老化元器件的漏电流成指数关系增加，漏电流的进一步增加，漏功耗也跟着增加，则被老化元器件的结温再次增加，结温的增加使元器件的漏电流再次增加，如此反复下去，被老化元器件的结温会出现热失控现象，损坏元器件，增加了老化成本。

此外，最新的硅工艺技术使得同批同型号器件间存在参数差异，致使在相同的环境温度下，各器件的结温也会存在差异。这样，就容易造成某些元器件欠老化，即达不到老化条件的要求，失去了老化的意义；而另一些元器件则会出现过老化的现象，就会出现热失控，损坏元器件。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种用于元器件或集成电路老化过程中提高元器件结温热稳定性的温度闭环控制装置及测试方法。

为达到上述目的，本发明所述一种温度闭环控制装置，包括夹具、设置在夹具内的至少一个温度传感器、控制装置及执行装置，其中；

夹具，用于夹持待测电子元器件；

温度传感器，与所述控制装置连接，用于测试电子元器件上的温度，并将采集到的温度数据传输至控制装置；

控制装置，接收该温度传感器采集到的温度数据，并与预设温度值进行比较，然后根据比较结果向所述执行装置发出控制信号；

执行装置，接收控制信号对待测电子元器件进行温度变化操作。

优选地，所述控制装置包括微控制器和驱动电路，其中；

微控制器，接收温度传感器采集到的温度数据，得到最大温度数值，并与预设温度值比较，然后根据比较结果确定控制参数，再根据参数向所述驱动电路输出PWM信号；

驱动电路，接收并放大PWM信号，得到控制信号并输给执行装置。

优选地，所述执行装置包括加热器和散热器，其中；

加热器，位于所述夹具的上方，并与驱动电路连接，接收控制信号用于对待测电子元器件进行加热；

散热器，位于所述夹具的下方，并与驱动电路连接，接收控制信号用于对待测电子元器件进行散热。

优选地，还包括为该温度闭环控制装置供电的电源。

为达到上述目的，本发明所述一种测试方法，该方法包括以下步骤：

测试待测电子元器件外壳上的温度；

采集温度数据，得到最大温度值，并与预设温度值比较，得出结果；

根据比较结果确定控制参数，发出控制信号；

根据控制信号完成相应操作。

本发明的有益效果为：

1、本发明所述的温度控制装置对加热器与散热器均可单独控制，利于被控温度的精确调整；

2、温度控制装置、加热器和散热器都位于夹具之外，对于不同封装形式的电子元器件，只需将温度传感器装入其工作夹具的空隙中即可使用，不必另行制造测试用夹具；

3、该系统的硬件电路比较简单，元件少，从而保证了的体积较小，满足老化板上空间有限的需求，并且温度传感器与被老化器件直接接触，保证测得的温度更准确。

附图说明

图1是本发明实施例所述的温度闭环控制装置的整体示意图；

图2是本发明实施例所述的温度闭环控制装置的部分示意图；

图3是夹具内部示意图；

图4是实验测试结果示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明做进一步的描述。

如图1-2所示，本发明实施例所述一种温度闭环控制装置，包括夹具2、设置在夹具2内的至少一个温度传感器4、控制装置7及执行装置，其中；

夹具2，用于夹持待测电子元器件3，其中待测电子元器件3固定在老化板1上；

温度传感器4，与所述控制装置7连接，用于测试电子元器件上的温度，并将采集到的温度数据传输至控制装置；

控制装置7，接收该温度传感器采集到的温度数据，并与预设温度值进行比较，然后根据比较结果向所述执行装置发出控制信号；

执行装置，接收控制信号对待测电子元器件进行温度变化操作。

所述控制装置7包括微控制器8和驱动电路9，其中；

微控制器8，接收温度传感器采集到的温度数据，得到最大温度数值，并与预设温度值比较，然后根据比较结果确定控制参数，再根据参数向所述驱动电路输出PWM信号；

驱动电路9，接收并放大PWM信号，得到控制信号并输给执行装置。

所述执行装置包括加热器6和散热器5，考虑到夹具内狭小的空间及该发明效率的提高，加热器和散热器放置在夹具外面，其中；

加热器6，位于所述夹具的上方，并与驱动电路连接，接收控制信号用于对待测电子元器件进行加热；

散热器5，位于所述夹具的下方，并与驱动电路连接，接收控制信号用于对待测电子元器件进行散热。

本发明所述一种测试方法，该方法包括以下步骤：

测试待测电子元器件外壳上的温度；

采集温度数据，得到最大温度值，并与预设温度值比较，得出结果；

根据比较结果确定控制参数，发出控制信号；

根据控制信号完成相应操作。

依照该测试方法，得到测试过程：

1)将待测电子元器件夹持在夹具中；

2)将夹具内的多个温度传感器与待测电子元器件相连接，连接电源10，测试电子元器件外壳上的温度；

3)通过微控制器接收温度传感器采集到的温度数据，得到最大温度数值，并与预设温度值比较，然后根据比较结果确定控制参数，再根据参数向所述驱动电路输出PWM信号；

4)驱动电路，接收并放大PWM信号，得到控制信号并输出；

5)根据比较结果得到相应控制信号，其中；

i、若采样最大温度值高于预设温度值，驱动电路输出控制信号控制散热器对待测电子元器件进行降温处理；

ii、若采样最大温度值低于预设温度值，驱动电路输出控制信号控制加热器对待测电子元器件进行升温处理。

如图3所示，夹具2由夹具底座21及夹具顶盖22组成。待测元器件3放置于夹具底座21的槽内，然后在待测元器件3的上表面均匀放置多个温度传感器4，为了避免过老化造成老化成本的增加，选取多个温度传感器4获取的最高温度作为温度闭环控制装置的反馈温度。考虑到夹具2内部空间的有限性，温度传感器4的体积足够小，并且温度传感器4与温度闭环控制装置的控制装置7的导线41从夹具顶盖22与夹具底座21连接处的空隙中通过。这样做的好处是充分利用了夹具的特点，温度传感器4与待测元器件3直接接触，测得的温度准确。

如图4所示，加入温度闭环控制装置后，待测元器件的壳温变化曲线11与未加入控制系统的壳温变化曲线12相比较，11具有更快的上升速度且壳温更稳定。进入稳态后，壳温曲线12随着时间的变化呈现缓慢增高的趋势，如果不加以控制，很可能发生热失控现象。当加入温度闭环控制装置后，壳温曲线11进入稳态后，在加热器与散热器的微调下，恒定维持在所预期的温度周围。

以上，仅为本发明的较佳实施例，但本发明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发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种温度闭环控制装置，其特征在于，包括夹具、设置在夹具内的至少一个温度传感器、控制装置及执行装置，其中；

夹具，用于夹持待测电子元器件；

温度传感器，与所述控制装置连接，用于测试电子元器件上的温度，并将采集到的温度数据传输至控制装置；

控制装置，接收该温度传感器采集到的温度数据，并与预设温度值进行比较，然后根据比较结果向所述执行装置发出控制信号；

执行装置，接收控制信号对待测电子元器件进行温度变化操作。

2.根据权利要求1所述的温度闭环控制装置，其特征在于，所述控制装置包括微控制器和驱动电路，其中；

微控制器，接收温度传感器采集到的温度数据，得到最大温度数值，并与预设温度值比较，然后根据比较结果确定控制参数，再根据参数向所述驱动电路输出PWM信号；

驱动电路，接收并放大PWM信号，得到控制信号并输给执行装置。

3.根据权利要求2所述的温度闭环控制装置，其特征在于，所述执行装置包括加热器和散热器，其中；

加热器，位于所述夹具的上方，并与驱动电路连接，接收控制信号用于对待测电子元器件进行加热；

散热器，位于所述夹具的下方，并与驱动电路连接，接收控制信号用于对待测电子元器件进行散热。

4.根据权利要求1或3所述的温度闭环控制装置，其特征在于，还包括为该温度闭环控制装置供电的电源。

5.一种测试方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

测试待测电子元器件外壳上的温度；

采集温度数据，得到最大温度值，并与预设温度值比较，得出结果；

根据比较结果确定控制参数，发出控制信号；

根据控制信号完成相应操作。

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