CN109847811A - 利用液氮气化流程冷量的半导体器件低温试验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用液氮气化流程冷量的半导体器件低温试验装置，液氮供应装置通过主液氮管与液氮气化装置连接，液氮气化装置通过主氮气管与氮气储存装置连接，支液氮管的一端与主液氮管相通连接，支液氮管的另一端与液氮气化盘管的一端相通连接，液氮气化盘管的另一端与支氮气管的一端相通连接，支氮气管的另一端与主氮气管相通连接，液氮气化盘管置于密闭的低温试验箱内，低温试验箱的箱壁上设有多个测试孔，测试端子穿过所述测试孔。本发明低温试验箱并联连接在液氮气化主干通路上，对半导体行业的液氮气化环节的能源进行充分利用，突破传统低温制冷模式的限制，能够实现试验件在更低温环境进行筛选和测试的目的，并降低了传统能源的消耗。
Description
技术领域
本发明涉及一种半导体器件低温试验装置，尤其涉及一种利用液氮气化流程冷量的半导体器件低温试验装置。
背景技术
在半导体生产制造行业中，氮气被广泛应用于各种设备的保护气体。氮气的储存采用液氮的方式进行贮存，在液氮转换成氮气(-196℃)这一环节的能源应用较少，存在极大的浪费。同时在现有技术中，半导体器件或IC在温度突变及低温环境中的功能检测是电子产品可靠性必不可少的重要环节。目前常规的低温试验系统采用风冷或者水冷控制，半导体企业不得不消耗大量的能源为低温系统提供试验条件。另外，现行的风冷或者水冷模式，一般提供的低温在-80℃左右，降温速率在15℃/min左右，存在降温能力有限以及不便对试验箱的样品测试。受制于现有的低温制冷系统，工业级的JEDEC标准和汽车级的AECQ101标准对低温类的试验推荐标准为-65℃(参GB/T 2423.1、JESD22-A119)，温度循环的试验温差最高为215℃和15℃/min的温变速率(参GB/T 2423.22、JESD22-A104)。
综上所述，现在半导体企业一方面浪费了液氮转化为氮气过程中可用于制冷的大量能源，同时又消耗了大量的能源为试验测试和筛选提供低温环境。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种利用液氮气化流程冷量的半导体器件低温试验装置。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
一种利用液氮气化流程冷量的半导体器件低温试验装置，液氮供应装置通过主液氮管与液氮气化装置的进液口连接，所述液氮气化装置的出气口通过主氮气管与氮气储存装置连接，所述半导体器件低温试验装置包括支液氮管、液氮气化盘管、支氮气管和低温试验箱，所述支液氮管的一端与所述主液氮管相通连接，所述支液氮管的另一端与所述液氮气化盘管的一端相通连接，所述液氮气化盘管的另一端与所述支氮气管的一端相通连接，所述支氮气管的另一端与所述主氮气管相通连接，所述液氮气化盘管置于密闭的所述低温试验箱内，所述低温试验箱的箱壁上设有多个测试孔，测试端子穿过所述测试孔，多条测试线穿过所述测试端子。
上述结构中，支液氮管、液氮气化盘管和支氮气管共同组成液氮气化的分支旁路，与液氮气化的主干通路形成并联连接，在不影响液氮气化的主干通路工作的前提下，将部分液氮气化的低温用于低温试验，液氮气化盘管是常规的细长盘管，液氮在其内部流通过程中会逐渐气化并吸收大量热量，从而使低温试验箱的内部空间温度快速降低，达到普通制冷设备难以达到的-150℃以下的低温效果以及快速降温达30℃/min以上温变效果。
进一步，为了实现温度的自动控制，所述半导体器件低温试验装置还包括温度传感器、控制器和电子膨胀阀，所述温度传感器置于所述低温试验箱内，所述电子膨胀阀安装于所述支液氮管上，所述温度传感器的信号输出端与所述控制器的信号输入端连接，所述电子膨胀阀的控制输入端与所述控制器的控制输出端连接。
为了便于试验，所述低温试验箱内设有能高效传热的隔板，所述隔板将所述低温试验箱的内部空间隔离为盘管安装内腔和试验内腔，所述液氮气化盘管置于所述盘管安装内腔中，所述测试孔设于所述试验内腔的腔壁上。
为了便于安装试验件，四个横向排列的所述测试孔设于所述低温试验箱高度的五分之四高度处，所述测试孔的孔壁设有内螺纹，所述测试端子的一端设有外螺纹。
作为优选，所述测试端子中的测试线的芯线为直径1.5mm的镀银铜芯线，其外依次包覆耐高温和低温的绝缘包裹层、抗干扰屏蔽金属丝编织层、耐高温和低温的绝缘包裹层。
本发明的有益效果在于：
本发明低温试验箱并联连接在液氮气化主干通路上，对半导体行业的液氮气化环节的能源进行充分利用，突破传统低温制冷模式的限制，使低温试验箱内部空间形成可达-150℃以下的低温试验环境并能实现30-100℃/min的快速温变效果，能够实现试验件在更低温环境进行筛选和测试的目的，并降低了电力、燃气等传统能源的消耗，并可以扩展作为半导体企业减少传统低温试验箱、温度冲击试验箱、温度循环试验箱等设备，减少采购、能源消耗和设备维护费用，且能提供比现行行业筛选标准的更严酷的筛选方案。
附图说明
图1是本发明所述利用液氮气化流程冷量的半导体器件低温试验装置的主视结构示意图，图中未示出测试端子；
图2是本发明所述利用液氮气化流程冷量的半导体器件低温试验装置的低温试验箱的俯视结构示意图，图中未示出测试端子；
图3是本发明所述利用液氮气化流程冷量的半导体器件低温试验装置的测试端子的主视结构示意图；
图4是本发明所述利用液氮气化流程冷量的半导体器件低温试验装置的测试端子的右视结构示意图；
图5是利用本发明所述利用液氮气化流程冷量的半导体器件低温试验装置进行低温试验时的试验件安装结构示意图之一；
图6是利用本发明所述利用液氮气化流程冷量的半导体器件低温试验装置进行低温试验时的试验件安装结构示意图之二。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
如图1-图4所示，本发明所述利用液氮气化流程冷量的半导体器件低温试验装置包括支液氮管1、液氮气化盘管9、支氮气管5、低温试验箱8、温度传感器7、控制器6和电子膨胀阀11，液氮供应装置(图中未示，是常规设备)通过主液氮管2与液氮气化装置3(常规设备)的进液口连接，液氮气化装置3的出气口通过主氮气管4与氮气储存装置(图中未示，是常规设备，也可以是氮气使用设备)连接，支液氮管1的一端与主液氮管2相通连接，电子膨胀阀11安装于支液氮管1上，支液氮管1的另一端与液氮气化盘管9的一端相通连接，液氮气化盘管9的另一端与支氮气管5的一端相通连接，支氮气管5的另一端与主氮气管4相通连接，低温试验箱8内设有能高效传热的隔板12，隔板12将低温试验箱8的内部空间隔离为盘管安装内腔13和试验内腔14，液氮气化盘管9置于盘管安装内腔13中，试验内腔14的腔壁上位于低温试验箱8高度的五分之四高度处设有多个横向排列的测试孔10(图中为四个)，测试孔10的孔壁设有内螺纹，多个测试端子17穿过对应的测试孔10，测试端子17的一端设有外螺纹16，多条测试线15穿过测试端子17，测试线15的芯线为直径1.5mm的镀银铜芯线，其外依次包覆耐高温和低温的绝缘包裹层、抗干扰屏蔽金属丝编织层、耐高温和低温的绝缘包裹层，温度传感器7置于低温试验箱8内，置于盘管安装内腔13和试验内腔14中均可，图中优选置于试验内腔14中；温度传感器7的信号输出端与控制器6的信号输入端连接，电子膨胀阀11的控制输入端与控制器6的控制输出端连接。
如图1-图4所示，使用时，控制器通过温度传感器7检测试验内腔14的实时温度，根据低温试验的需要，通过控制电子膨胀阀11的开关度控制液氮的流量，从而控制试验内腔14内的实时温度升降，达到精准控温的目的，这个控制过程通过常规电子技术和软件即可轻易实现。
结合图1-图6，下面以两个试验实施例进行具体说明：
试验实施例1：
进行器件参数测试时，将试验件18(图中为二极管)安装在专用测试的开尔文式夹具19(见图5)上，低温试验箱8内部的测试线15的一端焊接在开尔文式夹具19上，每只引脚连接2根测试线，再将对应测试线15的箱外端插入参数测试仪器(图中未示，是常规设备)，测试线15的抗干扰屏蔽金属丝编织层接入参数测试仪器的接地端子，即可开始试验件15在低温环境的参数测试试验；搭配开尔文式的测试方法和搭配使用带抗屏蔽功能的测试线15能有效降低测试线15之间的干扰。
试验实施例2：
进行器件老化测试时，将试验件18安装在专用测试的老化夹具20(见图6)上，低温试验箱8内部的测试线15的一端焊接焊接在老化夹具20上，可根据需求在器件每只引脚的老化夹具端焊接所需的测试线15，再将对应测试线15的箱外端连入老化试验电源(图中未示，是常规设备)，测试线15的抗干扰屏蔽金属丝编织层接入老化试验电源的接地端子，将低温试验箱8中的试验件18纳入试验回路，进行相关的可靠性试验。
上述实施例只是本发明的较佳实施例，并不是对本发明技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本发明专利的权利保护范围内。
Claims (5)
1.一种利用液氮气化流程冷量的半导体器件低温试验装置，液氮供应装置通过主液氮管与液氮气化装置的进液口连接，所述液氮气化装置的出气口通过主氮气管与氮气储存装置连接，其特征在于：所述半导体器件低温试验装置包括支液氮管、液氮气化盘管、支氮气管和低温试验箱，所述支液氮管的一端与所述主液氮管相通连接，所述支液氮管的另一端与所述液氮气化盘管的一端相通连接，所述液氮气化盘管的另一端与所述支氮气管的一端相通连接，所述支氮气管的另一端与所述主氮气管相通连接，所述液氮气化盘管置于密闭的所述低温试验箱内，所述低温试验箱的箱壁上设有多个测试孔，测试端子穿过所述测试孔，多条测试线穿过所述测试端子。
2.根据权利要求1所述的利用液氮气化流程冷量的半导体器件低温试验装置，其特征在于：所述半导体器件低温试验装置还包括温度传感器、控制器和电子膨胀阀，所述温度传感器置于所述低温试验箱内，所述电子膨胀阀安装于所述支液氮管上，所述温度传感器的信号输出端与所述控制器的信号输入端连接，所述电子膨胀阀的控制输入端与所述控制器的控制输出端连接。
3.根据权利要求1或2所述的利用液氮气化流程冷量的半导体器件低温试验装置，其特征在于：所述低温试验箱内设有能高效传热的隔板，所述隔板将所述低温试验箱的内部空间隔离为盘管安装内腔和试验内腔，所述液氮气化盘管置于所述盘管安装内腔中，所述测试孔设于所述试验内腔的腔壁上。
4.根据权利要求1或2所述的利用液氮气化流程冷量的半导体器件低温试验装置，其特征在于：四个横向排列的所述测试孔设于所述低温试验箱高度的五分之四高度处，所述测试孔的孔壁设有内螺纹，所述测试端子的一端设有外螺纹。
5.根据权利要求1或2所述的利用液氮气化流程冷量的半导体器件低温试验装置，其特征在于：所述测试端子中的测试线的芯线为直径1.5mm的镀银铜芯线，其外依次包覆耐高温和低温的绝缘包裹层、抗干扰屏蔽金属丝编织层、耐高温和低温的绝缘包裹层。
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