CN105371991B - 温度传感器芯片测试装置及测试方法 - Google Patents

温度传感器芯片测试装置及测试方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105371991B
CN105371991B CN201510868851.2A CN201510868851A CN105371991B CN 105371991 B CN105371991 B CN 105371991B CN 201510868851 A CN201510868851 A CN 201510868851A CN 105371991 B CN105371991 B CN 105371991B
Authority
CN
China
Prior art keywords
sensor chip
temperature sensor
temperature
voltage
tested
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201510868851.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105371991A (zh
Inventor
王玉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Shenxiling Microelectronics Technology Co Ltd
Original Assignee
Shanghai Shenxiling Microelectronics Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Shenxiling Microelectronics Technology Co Ltd filed Critical Shanghai Shenxiling Microelectronics Technology Co Ltd
Priority to CN201510868851.2A priority Critical patent/CN105371991B/zh
Publication of CN105371991A publication Critical patent/CN105371991A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105371991B publication Critical patent/CN105371991B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K15/00—Testing or calibrating of thermometers

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)

Abstract

本发明提供了一种温度传感器芯片测试装置及测试方法，包括PN结、腔室、子板、负载板以及测试机台；其中，所述PN结和子板设置在所述腔室中；所述负载板连接所述测试机台；所述负载板用于向样本温度传感器芯片和待测试温度传感器芯片提供相同的VCC电源和GND接地；所述PN结用于向所述样本温度传感器芯片和待测试温度传感器芯片输入激励；所述测试机台用于读出样本温度传感器芯片的温度数据；所述腔室用于保持PN结的温度稳定；所述子板用于承载PN结。本发明中的方法在任一温度，即生产环境温度的条件下，使用常用的测试设备，包括测试机台、机械手，就能够在满足精度的前提下，快速、经济的完成温度传感器芯片的大批量生产测试。

Description

温度传感器芯片测试装置及测试方法
技术领域
本发明涉及温度传感器芯片，具体地，涉及一种温度传感器芯片测试装置及测试方法。
背景技术
温度作为基础的物理量之一，在工业、农业、医疗领域的生产活动以及人们的生活中需要采集，而温度传感器芯片作为温度采集的重要手段，已大量应用在包括个人电脑、通讯、医疗健康领域广泛使用。特别是随着物联网、可穿戴设备以及智能家居的兴起，迫切需要一种快速、经济，适合于大批量生产的测量方法。
快速、经济的要求是指满足测试精度的前提下，占用测试机台、机械手的时间短。本发明对测试机台、机械手没有特殊要求，为了营造一个相对稳定的温度，增加一个腔室，放置温度敏感单元，在本发明里是指PN节结构，如图5所示。本发明人使用此方法可以实现±0.2℃的测试精度，单颗芯片平均测试时间小于0.5秒。目前的测试方法，为了保证精度，需要多个温度点测量，测试时间长，比如申请号为201310211368.8的专利申请，用于CMOS温度传感器的温度校准装置及方法，又比如申请号为201010027223.9的专利申请，温度传感器芯片校准温度精度的方法，虽然是在一个温度点测试，但是有一个假设前提，就是假设温度误差是一个二阶的函数，实际情况是由于产品的设计数据基于器件模型仿真产生，与实际生产出来的产品总有一定的差别，而这个差别也不是一个常数，也会随着芯片颗与颗之间，晶元片与片之间，不同批次之间而产生随机的偏差，因此使用一个理想的二阶函数作为假设前提，与实际有较大偏差，难以保证精度。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种温度传感器芯片测试装置及测试方法。
根据本发明一个方面提供的温度传感器芯片测试装置，包括PN结、腔室、子板、负载板以及测试机台；
其中，所述PN结和子板设置在所述腔室中；所述负载板连接所述测试机台；
所述负载板用于向样本温度传感器芯片和待测试温度传感器芯片提供相同的VCC电源和GND接地；
所述PN结用于向所述样本温度传感器芯片和待测试温度传感器芯片输入激励；所述测试机台用于读出样本温度传感器芯片的温度数据；所述腔室用于保持PN结的温度稳定；所述子板用于承载PN结。
优选地，还包括把柄，所述把柄连接所述腔室，用于固定以及移动腔室。
优选地，所述负载板设置在相邻设置的样本温度传感器芯片测试区和待测试温度传感器芯片测试区；
所述样本温度传感器芯片设置在所述样本温度传感器芯片测试区；所述待测试温度传感器芯片设置在所述待测试温度传感器芯片测试区。
本发明的另一个方面提供的温度传感器芯片测试方法，采用所述的温度传感器芯片测试装置，包括如下步骤：
步骤S1：建立样本温度传感器芯片的模拟输出电压VADC与环境温度关系；
步骤S2：测试样本温度传感器芯片的温度数据，进而根据所述温度传感器芯片的模拟输出电压VADC与环境温度关系，确定所述温度数据对应的VADC电压值；
步骤S3：对待测试温度传感器芯片进行第一次修调较正，具体为，将所述温度传感器芯片的第一带隙电压VREF调整为第二带隙电压VREF；
所述第一带隙电压VREF为所述待测试温度传感器芯片在所述温度数据下的带隙电压；所述第二带隙电压VREF为待测试温度传感器芯片的低温区、高温区间均进行二阶补偿后，在所述温度数据下的带隙电压；
步骤S4：对待测试温度传感器芯片进行第二次修调较正，具体为，将所述温度传感器芯片的在所述温度数据下的输出电压调整为所述温度数据对应的所述VADC电压值。
优选地，步骤S1包括如下步骤：
步骤S101：选择一个精度大于等于待测试温度传感器芯片的温度传感器芯片作为样本温度传感器芯片；
步骤S102：采用恒温油槽控制所述样本温度传感器芯片的温度，记录所述样本温度传感器芯片的温度与对应模拟输出电压VADC，进而生成样本温度传感器芯片的温度与对应模拟输出电压VADC的线性关系。
优选地，第一带隙电压VREF的温度变化量为第二带隙电压VREF的温度变化量的2倍。
优选地，VADC电压是为温度传感器芯片采集外部的PN结正向电压后，得到的一个与PN结温度成线性关系的模拟电压；PN结正向电压为二极管正向导通电压、NPN型三极管Vbe1电压或者PNP型三极管Vbe2电压。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明中的方法在任一温度，即生产环境温度的条件下，使用常用的测试设备，包括测试机台、机械手，就能够在满足精度的前提下，快速、经济的完成温度传感器芯片的大批量生产测试；
2、本发明负载板设置在相邻设置的样本温度传感器芯片测试区和待测试温度传感器芯片测试区，提高了测试精度；
3、本发明结构简单，布局合理，易于推广。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明中带隙基准电压温度系数修调较正示意图；
图2为本发明中模拟输出电压VADC正、负偏差修调较正示意图；
图3为本发明样本温度传感器芯片模拟输出电压与PN结温度关系示意图；
图4为本发明温度传感器测试装置的结构示意图；
图5为本发明中二极管正向导通电压的结构示意图；
图6为本发明中NPN型三极管Vbe1电压的结构示意图；
图7为本发明中PNP型三极管Vbe2电压的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明提供的温度传感器芯片测试装置包括：PN结402、腔室401、子板403、负载板407以及测试机台409；
其中，所述PN结402设置在所述腔室401中；所述负载板407连接所述测试机台409；
所述负载板407用于向样本温度传感器芯片和待测试温度传感器芯片提供相同的VCC电源和GND接地；
所述PN结402用于向所述样本温度传感器芯片和待测试温度传感器芯片输入激励；所述测试机台409用于读出样本温度传感器芯片408的温度数据；
所述腔室401用于保持PN结402的温度稳定；子板403用于承载PN结。
本发明提供的温度传感器芯片测试装置，还包括把柄405，用于固定以及移动腔室401。
在本实施例中，本发明提供的温度传感器芯片测试方法包括如下步骤：
步骤S1：建立样本温度传感器芯片408的模拟输出电压VADC与环境温度关系；
步骤S2：测试样本温度传感器芯片408的温度数据，进而根据所述温度传感器芯片的模拟输出电压VADC与环境温度关系，确定所述温度数据对应的VADC电压值；
步骤S3：对待测试温度传感器芯片406进行第一次修调较正，具体为，将所述温度传感器芯片406的第一带隙电压VREF调整为第二带隙电压VREF；
所述第一带隙电压VREF为所述待测试温度传感器芯片406在所述温度数据下的带隙电压；所述第二带隙电压VREF为待测试温度传感器芯片的低温区、高温区间均进行二阶补偿后，在所述温度数据下的带隙电压；
步骤S4：对待测试温度传感器芯片406进行第二次修调较正，具体为，将所述温度传感器芯片406在所述温度数据下的输出电压调整为所述温度数据对应的所述VADC电压值。
步骤S1包括如下步骤：
步骤S101：选择一个精度大于等于待测试温度传感器芯片406的温度传感器芯片作为样本温度传感器芯片408；
步骤S102：采用恒温油槽控制所述样本温度传感器芯片的温度，记录所述样本温度传感器芯片408的温度与对应模拟输出电压VADC，进而生成样本温度传感器芯片408的温度与对应模拟输出电压VADC的线性关系。
温度传感器芯片，预留两次修调较正，两次修调较正都是基于最终的成品测试阶段实现。
更为具体地，第一次修调较正是解决温度系数，即在全温度范围内-40℃-125℃达到温度系数最小，如图1所示。第一次修调较正的依据是来自于图1所示的理论。如果初始的带隙电压VREF的温度系数101所示，带隙电压VREF的温度系数101的温度变化量为ΔVREF，则可以通过在低温区、高温区间各引入一个二阶补偿，使得带隙电压VREF的温度变化量由原来的ΔVREF变为ΔVREF/2，如102所示。这样带隙电压VREF的温度系数，则可以减小一半。同理，对于更小温度系数要求的产品，再引入一次补偿。
更为具体地，对温度传感器芯片待测试温度传感器芯片406进行第一次修调较正，假设环境温度为20℃，则与图1的101曲线，相交与A点，对应的VREF电压为VREFA，此温度下，与图1的102曲线，相交与B点，对应的VREF电压为VREFB，第一次修调较正的任务则是，把当前VREF电压由现在的VREFA调整为目标电压VREFB。假设环境温度为30℃，则与图1的101曲线，相交与C点，对应的VREF电压为VREFC，此温度下，与图1的102曲线，相交与D点，对应的VREF电压为VREFD，第一次修调较正的任务则是，把当前VREF电压由现在的VREFC调整为目标电压VREFD。
第二次修调较正，是解决温度的测量误差，即在生产环境温度下18.0℃-28.0℃，任意一个温度点上，与一个样本温度传感器芯片做比较,进行正偏差或者负偏差的调整，如图2所示。
使用一个相同精度，或者高于精度的温度传感器芯片，预先在更高精度的恒温油槽条件下，测量在生产环境温度范围内，比如18.0℃-28.0℃，按照高于待测器件温度传感器芯片精度的分辨率，比如0.1℃或者0.05℃的步距，记录温度和与之对应的VADC电压，即VADC电压与温度呈线性关系，得到温度与VADC电压关系图数据，如图3所示。VADC电压是指，温度传感器芯片采集外部的PN结正向电压后，得到的一个与PN结温度成线性关系的模拟电压，如图2所示。PN结正向电压可以是二极管正向导通电压，也可以是NPN型三极管Vbe1或者PNP型三极管Vbe2电压，如图5所示。
更为具体地，对待测试温度传感器芯片进行第二次修调较正，假设环境温度为20℃，则待测试温度传感器芯片406的输出电压为VADCE。而样本温度传感器芯片408对应的模拟输出电压为VADCF，第二次修调较正的任务则是，把当前VADC电压由现在的VADCE调整为目标电压VADCF，称为正偏差修调较正。假设环境温度为30℃，则待测试温度传感器芯片406的输出电压为VADCH。而样本温度传感器芯片408对应的模拟输出电压为VADCG第二次修调较正的任务则是，把当前VADC电压由现在的VADCH调整为目标电压VADCG，称为负偏差修调较正。
当使用本发明提供的温度传感器芯片测试装置时，已记录数据的温度传感器芯片作为样本温度传感器芯片，测试时始终放在待测试温度传感器芯片附近，以确保两者所处的环境温度相同。
测试时，样本温度传感器芯片与待测试温度传感器芯片连接到同一个PN结，以确保样本温度传感器芯片与待测试温度传感器芯片使用相同的输入激励，如图4所示。测试时PN结被放置在一个腔室401中，以确保环境温度相对稳定，不发生突变，不要求恒温。
测试时，样本温度传感器芯片读出的温度，认为就是待测试温度传感器芯片应该输出的温度，并基于此对待测试温度传感器芯片进行第二次修调较正，如果待测试温度传感器芯片温度数据高于样本温度传感器芯片读出的温度，如图2(201)所示，则把相应的待测器件电压VADC电压进行下修；如果待测试温度传感器芯片温度数据低于样本温度传感器芯片读出的温度，如图2(202)所示，则把待测器件的VADC电压进行上修。
连接好PN结402与样本温度传感器芯片408以及与待测试温度传感器芯片406的输入，如图4所示，为了减小误差，图4中连接导线404，PN结402到样本温度传感器芯片408这一段，与另外一段PN结402到待测试温度传感器芯片406，这两段连接导线使用相同规格的导线，并且长度相同。PN结402，放置在一个腔室401中，不要求恒温，但是要求相对温度不变化，即在测试瞬间，温度不能发生突变，如图4所示。
测试时，样本温度传感器芯片408与待测试温度传感器芯片406放置在负载板407上相邻的位置，上电测试，通过测试机台409读出此时样本温度传感器芯片408的温度数据。根据图3，由此可以得到唯一对应的VADC电压数据。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (7)

1.一种温度传感器芯片测试装置，其特征在于，包括PN结(402)、腔室(401)、子板(403)、负载板(407)以及测试机台(409)；
其中，所述PN结(402)和子板(403)设置在所述腔室(401)中；所述负载板(407)连接所述测试机台(409)；
所述负载板(407)用于向样本温度传感器芯片和待测试温度传感器芯片提供相同的VCC电源和GND接地；
所述PN结(402)用于向所述样本温度传感器芯片和待测试温度传感器芯片输入激励；所述测试机台(409)用于读出样本温度传感器芯片(408)和待测试温度传感器芯片的温度数据；所述腔室(401)用于保持PN结(402)的温度稳定；所述子板(403)用于承载PN结。
2.根据权利要求1所述的温度传感器芯片测试装置，其特征在于，还包括把柄(405)，所述把柄(405)连接所述腔室(401)，用于固定以及移动腔室(401)。
3.根据权利要求1所述的温度传感器芯片测试装置，其特征在于，所述负载板(407)设置在相邻设置的样本温度传感器芯片测试区和待测试温度传感器芯片测试区；
所述样本温度传感器芯片设置在所述样本温度传感器芯片测试区；所述待测试温度传感器芯片设置在所述待测试温度传感器芯片测试区。
4.一种温度传感器芯片测试方法，其特征在于，采用权利要求1或3任一项所述的温度传感器芯片测试装置，包括如下步骤：
步骤S1：建立样本温度传感器芯片(408)的模拟输出电压VADC与环境温度关系；
步骤S2：测试样本温度传感器芯片(408)的温度数据，进而根据所述样本温度传感器芯片(408)的模拟输出电压VADC与环境温度关系，确定所述温度数据对应的VADC电压值；
步骤S3：对待测试温度传感器芯片(406)进行第一次修调较正，具体为，将所述待测试温度传感器芯片(406)的第一带隙电压VREF调整为第二带隙电压VREF；
所述第一带隙电压VREF为所述待测试温度传感器芯片(406)在所述温度数据下的带隙电压；所述第二带隙电压VREF为待测试温度传感器芯片的低温区、高温区间均进行二阶补偿后，在所述温度数据下的带隙电压；
步骤S4：对待测试温度传感器芯片(406)进行第二次修调较正，具体为，将所述待测试温度传感器芯片(406)的在所述温度数据下的输出电压调整为所述温度数据对应的所述VADC电压值。
5.根据权利要求4所述的温度传感器芯片测试方法，其特征在于，步骤S1包括如下步骤：
步骤S101：选择一个精度大于等于待测试温度传感器芯片(406)的温度传感器芯片作为样本温度传感器芯片(408)；
步骤S102：采用恒温油槽控制所述样本温度传感器芯片的温度，记录所述样本温度传感器芯片(408)的温度与对应模拟输出电压VADC，进而生成样本温度传感器芯片(408)的温度与对应模拟输出电压VADC的线性关系。
6.根据权利要求4所述的温度传感器芯片测试方法，其特征在于，第一带隙电压VREF的温度变化量为第二带隙电压VREF的温度变化量的2倍。
7.根据权利要求4所述的温度传感器芯片测试方法，其特征在于，VADC电压是样本温度传感器芯片(408)采集外部的PN结正向电压后，得到的一个与PN结温度成线性关系的模拟电压；PN结正向电压为二极管正向导通电压、NPN型三极管Vbe1电压或者PNP型三极管Vbe2电压。
CN201510868851.2A 2015-12-01 2015-12-01 温度传感器芯片测试装置及测试方法 Active CN105371991B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510868851.2A CN105371991B (zh) 2015-12-01 2015-12-01 温度传感器芯片测试装置及测试方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510868851.2A CN105371991B (zh) 2015-12-01 2015-12-01 温度传感器芯片测试装置及测试方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105371991A CN105371991A (zh) 2016-03-02
CN105371991B true CN105371991B (zh) 2018-06-05

Family

ID=55374391

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510868851.2A Active CN105371991B (zh) 2015-12-01 2015-12-01 温度传感器芯片测试装置及测试方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105371991B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10605668B2 (en) * 2016-12-20 2020-03-31 Seek Thermal, Inc. Thermography process for converting signal to temperature in a thermal imaging system
CN106920447A (zh) * 2017-05-10 2017-07-04 江苏新安电器有限公司 一种冰箱测试模拟装置
CN107478259A (zh) * 2017-07-18 2017-12-15 上海申矽凌微电子科技有限公司 传感器芯片批量生产的测试装置及测试方法
CN110231108B (zh) * 2018-03-05 2021-07-16 联合汽车电子有限公司 温度传感器的标定装置及标定方法
CN111366837B (zh) * 2020-02-26 2022-03-25 上海申矽凌微电子科技有限公司 自适应温度芯片量产校准方法及系统

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5586061A (en) * 1995-02-24 1996-12-17 Mack Information Sytems, Inc. Temperature validation method for temperature-controlling and temperature-monitoring systems
CN102116687B (zh) * 2010-01-05 2012-09-05 上海华虹Nec电子有限公司 温度传感器芯片校准温度精度的方法
JP5836074B2 (ja) * 2011-11-11 2015-12-24 ラピスセミコンダクタ株式会社 温度検出回路及びその調整方法
CN103048606B (zh) * 2012-12-30 2015-03-18 杭州士兰微电子股份有限公司 半导体功率器件热阻测试装置及方法
CN103698054B (zh) * 2013-12-20 2016-03-09 深圳国微技术有限公司 温度检测校准电路及方法
CN104807562B (zh) * 2015-05-08 2017-10-20 福州大学 基于labview的温度传感芯片测试系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN105371991A (zh) 2016-03-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105371991B (zh) 温度传感器芯片测试装置及测试方法
Meijer Thermal sensors based on transistors
US10094792B2 (en) Method for analysis of thermal resistance
Attivissimo et al. Systematic errors and measurement uncertainty: An experimental approach
Law et al. A 1.1$\mu\text {W} $ CMOS Smart Temperature Sensor With an Inaccuracy of±0.2° C (${3}\sigma) $ for Clinical Temperature Monitoring
CN104697668B (zh) 温度测量装置及方法
Zhang et al. Measurement and compensation of geometric errors of three-axis machine tool by using laser tracker based on a sequential multilateration scheme
CN203465028U (zh) 一种基于ntc温度传感器的多通道温度监控仪
Zhang et al. An innovative method of modeling plane geometric form errors for precision assembly
CN108247424A (zh) 一种机床加工温度的测试方法及装置
CN106092375B (zh) 机载设备地面温度传感器的校验方法及校验仪器
Liu et al. Sub-ppm/° C bandgap references with natural basis expansion for curvature cancellation
US10120405B2 (en) Single-junction voltage reference
Jeng et al. Fast numerical algorithm for optimization mold shape of direct injection molding process
Zhu et al. Uncertainty evaluation of straightness in coordinate measuring machines based on error ellipse theory integrated with Monte Carlo method
Shojaeefard et al. The investigation of the valve spring stiffness influence on the thermal contact conductance between the exhaust valve and its seat
Mangkuto et al. Error and uncertainty analyses of reference and sample reflectances measured with substitution integrating spheres
Hambali et al. Computer-based system for calibration of temperature transmitter using RTD
Erkan et al. A cluster analysis applied to volumetric errors of five-axis machine tools obtained by probing an uncalibrated artefact
CN102706232B (zh) 一种保险杠注塑件检具的设计方法
CN108663129A (zh) 一种提高多通道热电偶采集系统冷端温度补偿精度的方法
Lagozzino et al. Development of a novel system for linear displacement sensor calibration
Wang et al. Design of PT100 high-precision temperature measurement systems based on third-order model
CN113551778A (zh) 一种热像仪相对测温性能评估装置
Hemming et al. Measurement of aperture areas using an optical coordinate measuring machine

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant