CN111948513A - 一种芯片控温设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及芯片测试技术领域，公开了一种芯片控温设备，包括：安装于测试台架上的测试定位机构、加电机构、注水机构和控温机构；所述加电机构位于所述测试定位机构的一侧，用以给所述测试定位机构上的芯片进行加电；所述控温机构位于所述测试定位机构上，用以对所述测试定位机构上的所述芯片进行温度控制；所述注水机构与所述测试定位机构相连，用以对位于所述测试定位机构上的所述芯片进行快速散热降温。本发明提供的芯片控温设备，利用控温机构对正在测试的芯片进行温度控制，并利用注水机构对正在测试的芯片进行快速散热降温处理，一定程度上避免了出现芯片过热而导致报废的情况。

Description

一种芯片控温设备

技术领域

本发明涉及芯片测试技术领域，特别是涉及一种芯片控温设备。

背景技术

芯片广泛应用以移动终端、计算机设备、人脸识别、智能家居、航空航天等各个领域当中。在芯片的研发和使用过程中，一般需要对芯片的多项参数(如光束发散角、光功率、电流、电压等)进行测试，以确定芯片的性能和工作状态是否满足要求。

现有的芯片测试装置的自动化程度较低，大部分测试操作过程需要人工操作来完成。人工操作需要针对不同型号的芯片配置相应的测试工装，不仅测试效率低，耗费人力物力，还会存在各种问题。而且在对大功率芯片进行测试过程中，芯片会产生很高热量，如不及时快速的对其散热，会造成芯片由于过热而报废。

发明内容

鉴于上述技术缺陷和应用需求，本发明实施例提供一种芯片控温设备，用以解决现有技术中激光测试装置的自动化程度低，需要诸多人工操作，导致芯片测试效率和测试准确性低，以及芯片在测试过程中容易出现高热而导致芯片报废的问题。

为解决上述问题，本发明提供一种功芯片控温设备，包括：

安装于测试台架上的测试定位机构、加电机构、注水机构和控温机构；

所述加电机构位于所述测试定位机构的一侧，用以给所述测试定位机构上的芯片进行加电；

所述控温机构位于所述测试定位机构上，用以对所述测试定位机构上的所述芯片进行温度控制；

所述注水机构与所述测试定位机构相连，用以对位于所述测试定位机构上的所述芯片进行快速散热降温。

进一步地，所述芯片控温设备还包括：

取料机构、送料机构和测试机构；

所述取料机构和所述送料机构均位于所述测试定位机构的一侧；

所述送料机构用于装载和运输所述芯片，所述取料机构用以将取得的所述芯片放至所述测试定位机构上并在测试完成之后取走所述芯片；

所述测试机构位于所述测试定位机构的一侧，用以对所述测试定位机构上的所述芯片进行功率测量。

进一步地，所述取料机构包括：

吸嘴、机架和真空装置，所述吸嘴固定于所述机架用以吸取所述芯片，所述吸嘴与所述真空装置连接，所述测试台架上还安装有第一移动机构，所述机架安装于所述第一移动机构，所述第一移动机构用以驱动所述吸嘴移动至所述测试定位机构的用以放置芯片的承载位置的上方。

进一步地，所述吸嘴内设置有吸气通道，所述吸嘴具有用以吸取所述芯片的吸取端，所述吸取端的端面上凸设有多个用以与芯片的非功能区接触的接触脚，每一所述接触脚的自由端的端面上设置有与所述吸气通道连通的吸气口，多个所述接触脚相互间隔，以在任意相邻两个所述接触脚之间形成避让空间。

进一步地，所述送料机构包括：第二移动机构和料盘；

所述料盘安装于第二移动机构，第二移动机构安装于所述测试台架，所述第二移动机构用以驱动料盘移至所述吸嘴的下方。

进一步地，所述测试定位机构包括载物台，所述载物台的承载面上凸设有凸台，用以将芯片放置于所述凸台的台面上，所述载物台的内部设置有冷却液通道，所述凸台的台面上开设有与所述冷却液通道连通的第一连通孔；

所述载物台上对应所述凸台设置有限位装置，所述限位装置用以限制芯片脱离所述凸台和矫正芯片的位置。

进一步地，所述注水机构包括：针筒、电机、丝杆和推板；所述电机的输出端与所述丝杆连接，所述针筒的活动端与所述推板抵接，所述推板活动连接于所述丝杆，所述推板随所述丝杆的转动沿所述丝杆的轴向运动。

进一步地，所述测试机构包括：积分球、功率测量单元和智能终端；

所述功率测量单元包括：PD放大器和数据采集卡；所述PD放大器用于信号处理，所述积分球的一端依次通过所述PD放大器和所述数据采集卡与所述智能终端连通。

进一步地，所述芯片控温设备还包括：吹气机构；所述吹气机构与所述测试定位机构相连，用于对所述芯片进行吹气，防止测试完毕后的所述芯片通过水吸附在所述测试定位机构上。

进一步地，所述控温机构包括：热敏电阻和TEC制冷组件；所述热敏电阻位于所述测试定位机构上，用于测量靠近所述芯片的镀金的载物台温度，所述TEC制冷组件包括：TEC制冷片、TEC控制器和TEC电源；所述TEC控制器的控制端与所述TEC制冷片电性连接，所述TEC控制器的检测端与所述热敏电阻电性连接，所述TEC控制器的电源端与所述TEC电源电性连接。

本发明实施例提供的芯片控温设备，通过测试定位机构、加电机构、注水机构和控温机构代替手动定位和测试芯片，形成全自动化芯片测试专业设备，提高了测试效率；不需要人工配合工装夹具对芯片进行定位，提高了测量准确性和一致性；利用控温机构对正在测试的芯片进行温度控制，并利用注水机构对正在测试的芯片进行快速散热降温处理，一定程度上避免了出现芯片过热而导致报废的情况。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例芯片控温设备的结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为本发明实施例取料机构的结构示意图；

图4为图3中吸嘴的结构示意图；

图5为图4中吸嘴于另一视角的结构示意图；

图6为图4中吸嘴于又一视角的结构示意图；

图7为本发明实施例测试定位机构的结构示意图；

图8为图7中载物台的结构示意图；

图9为本发明实施例注水机构的结构示意图；

图10为图9中注水机构另一是视角的结构示意图；

图11为本发明实施例加电机构的结构示意图；

图12为图11中探针支座处的结构示意图；

图13为图11中探针的结构示意图；

图14为测试机构的结构示意图；

图15为积分球的结构示意图；

图16为控温机构的结构示意图；

图中：1、取料机构；11、吸嘴；111、接触脚；112、吸气口；113、避让空间；114、第一凸台；115、基体；116、抽气口；117、安装孔；12、机架；13、移动座；14、驱动装置；15、气管接口；16、真空表；17、抽气口；2、注水机构；21、针筒；22、电机；23、丝杆；24、推板；25、螺母；26、夹具；27、底座；28、减速机；29、支撑转轴；210、传感器；212、推杆；211、筒体；213、注射头；3、测试定位机构；31、载物台；311、凸台；313、第一连通孔；314、第二连通孔；315、导向槽；321、夹持件；322、导向部；33、基座；34、旋转座；35、立柱；4、加电机构；41、探针；411、加电段；412、固定段；413、凸起；42、探针支座；421、探针安装孔；43、安装座；44、移动驱动装置；51、第一直线驱动装置；6、送料机构；61、料盘；62、第二直线驱动装置；63、第三直线驱动装置；7、位置修正机构；8、测试机构；81、积分球；82、固定座；83、功率测量单元；831、PD放大器；832、数据采集卡；84、智能终端；85、光谱测量单元；86、球体；87、支撑杆；9、离子风机；100、热敏电阻；101、TEC制冷组件。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明实施例提供一种芯片控温设备，如图1和图2所示，包括：安装于测试台架上的测试定位机构3、加电机构4、注水机构2和控温机构；

加电机构4位于测试定位机构3的一侧，用以给测试定位机构3上的芯片进行加电。

控温机构位于测试定位机构3上，用以对测试定位机构3上的芯片进行温度控制。

注水机构2与测试定位机构3相连，用以对位于测试定位机构3上的芯片进行快速散热降温。

工作过程中，测试定位机构3对芯片进行定位，并通过加电机构4对芯片进行加电测试。在测试过程中，测试机构8对测试定位机构3上的芯片进行功率等参数测量。控温机构用于控制芯片的温度，用于保证整个测试过程中温度的恒定，实现大功率芯片测试所需20度左右恒温要求。注水机构2对固定前的芯片进行快速散热降温，测试结束之后，取料机构1再将测试定位机构3上的已测芯片取走。

本发明实施例提供的芯片控温设备，通过测试定位机构、加电机构、注水机构和控温机构代替手动定位和测试芯片，形成全自动化芯片测试专业设备，提高了测试效率；不需要人工配合工装夹具对芯片进行定位，提高了测量准确性和一致性；利用控温机构对正在测试的芯片进行温度控制，并利用注水机构对正在测试的芯片进行快速散热降温处理，一定程度上避免了出现芯片过热而导致报废的情况。

本实施例中，芯片控温设备还包括：取料机构1、送料机构6和测试机构8；取料机构1和送料机构6均位于测试定位机构3的一侧；送料机构6用于装载和运输芯片，取料机构1用以将取得的芯片放至测试定位机构3上并在测试完成之后取走芯片；测试机构8位于测试定位机构3的一侧，用以对测试定位机构3上的芯片进行功率等参数测量。

取料机构1取得芯片后，将其放至测试定位机构3用于放置芯片的承载位置上，以供测试定位机构3对芯片进行定位，并通过加电机构4对芯片进行加电测试。在测试过程中，测试机构8对测试定位机构3上的芯片进行功率等参数测量。控温机构用于控制芯片的温度，用于保证整个测试过程中温度的恒定。注水机构2对测试定位机构3上将进行测试的芯片进行底座注水，保证其在加电测试时快速散热降温，测试结束之后，取料机构1再将测试定位机构3上的已测芯片取走。

如图3所示为本发明实施例取料机构的结构示意图，本发明实施例中，取料机构1包括吸嘴11、机架12和真空装置，吸嘴11固定安装于机架12用以吸取芯片，吸嘴11与真空装置连接，测试台架上还安装有第一移动机构，取料机构1的机架12安装于第一移动机构，第一移动机构用以驱动吸嘴移动至测试定位机构用以放置芯片的承载位置的上方。其中，第一移动机构可以包括X轴方向的驱动装置和Y轴方向的驱动装置，按照系统设定的运行程序，分别通过X轴方向的驱动装置和Y轴方向的驱动装置驱动取料机构1沿X轴和Y轴的进给运动，从而将取料机构1的吸嘴11移动至测试定位机构用以放置芯片的承载位置的上方。

为了简化设备机构，本实施例中，第一移动机构可以只提供一个方向的驱动力，例如，包括第一直线驱动装置51，取料机构1通过吸嘴11吸取芯片后，通过第一直线驱动装置51驱动取料机构1做直线运动移至测试定位机构的芯片承载位置的上方。为了让取料机构在第一直线驱动装置51的驱动下即可到达测试定位机构的芯片承载位置的上方，取料机构1的吸嘴11应与测试定位机构上的芯片承载位置位于同一竖直平面内。这样通过送料机构6将芯片运送到吸嘴11的下方适合吸嘴11直接吸取的位置，取料机构1即可在第一直线驱动装置51的驱动下按固定的运动轨迹做来回直线移动，执行取放芯片的动作。

其中，第一直线驱动装置51可以为直线模组电机，直线模组电机包括滑台和固定于滑台一端的电机，电机的输出端固定连接有滚珠丝杆，滚珠丝杆上活动连接有滑座。取料机构1的机架12固定安装于第一直线驱动装置51的滑座上，在电机的驱动下，滚珠丝杆转动从而驱动滑座沿滚珠丝杆轴线方向移动，从而带动取料机构1沿滚珠丝杆轴线方向移动。当然，第一直线驱动装置51还可以为气缸和导轨组件，取料机构1滑动安装于导轨，气缸固定于导轨的一端，气缸的输出端通过连杆与取料机构1连接，在气缸的直线驱动下，连杆推动取料机构1沿导轨移动。

取料机构1能通过吸嘴11来吸附芯片，而吸嘴11通常是能活动的，例如，吸嘴11可以具有上下向和/或水平向的活动行程等，具体的，如图3所示，在本实施例中，吸嘴11的吸气口朝下，吸嘴11相对于机架12呈可上下移动设置。要使吸嘴11相对于机架12能上下移动的设置方式有多种，例如，机架12上安装有能上下移动的移动座13和用以驱动移动座13上下移动的驱动装置14，吸嘴11与移动座13固定连接。

其中，移动座13上设置有气管接口15，用以连接真空装置，气管接口15与吸嘴11的吸气通道连通。例如，移动座13为中空结构，气管接口15设于移动座13的侧壁，真空装置通过气管与气管接口15连通后即与吸嘴11的吸气通道连通。当真空装置启动时，吸嘴11的吸气口处产生吸附力，从而吸取芯片；当真空装置关闭时，由于吸附力消失，吸嘴11释放芯片。其中，驱动装置14为直线驱动电机或直线运动气缸。

为了解决通过现有的吸嘴吸附芯片，易损伤芯片的功能区的问题，如图4所示为图3中吸嘴的结构示意图，如图5所示为图4中吸嘴于另一视角的结构示意图，如图6所示为图4中吸嘴于又一视角的结构示意图。在本实施例中，吸嘴11设置有吸气通道，吸嘴11具有用以吸取芯片的吸取端，吸取端的端面上凸设有多个用以与芯片的非功能区接触的接触脚111，每一接触脚111的自由端的端面上设置有与吸气通道连通的吸气口112，多个接触脚111相互间隔，以在任意相邻两个接触脚111之间形成避让空间113。其中，芯片通常会包括基板和设置于基板上的电子器件，而芯片的非功能区是指基板上未设置有电子器件和金丝的区域。

本发明实施例提供的吸嘴11通过接触脚111来接触吸附芯片的非功能区，多个接触脚111之间形成了避让空间113，避免了吸嘴11的吸取端与芯片的功能区接触，这样吸嘴11就不易对芯片的功能区造成损伤。

吸嘴11设置有多个接触脚111，具体的，如图4和图5所示，在本实施例中，吸取端的端面上凸设有第一凸台114，接触脚111设置有两个，且两个接触脚111凸设于第一凸台114上。在吸取端设置第一凸台114，并将接触脚111设置在第一凸台114上，有利于提升接触脚111的强度，不易出现接触脚111被折断的情况。并且，接触脚111仅设置有两个，这样不但吸嘴11的结构较为简单，也能通过吸嘴11较为平稳地吸附起芯片。

芯片的功能区通常会凸设有发光条，而发光条的两侧会形成有非功能区，故进一步，如图4和图5所示，在本实施例中，两个接触脚111在第一方向上间隔相对，吸气口112沿与第一方向垂直的方向呈延伸的长条形口设置。该两个接触脚111之间形成了用以避让发光条的避让空间113，这样不易造成发光条划伤。而将两个吸气口112设置为长条形口，使得两个吸气口112的形状能与发光条的两侧的非功能区的形状更为适配，以尽可能的增大吸嘴11对芯片的吸附面积，从而能通过吸嘴11较为平稳地吸附起芯片。

吸嘴11内设置有吸气通道，吸嘴11会设置有与吸气通道连通的吸气口112和抽气口17，而吸气口112和抽气口17的朝向以及在吸嘴11上具体的设置位置是跟吸嘴11的具体形状相关的，具体的，如图5和图6所示，在本实施例中，吸嘴11包括用以与移动座13连接的基体115，基体115包括相背的第一端面和第二端面，接触脚111设置于第一端面上(第一端面即为吸取端的端面)，第二端面上设置有与吸气通道连通的抽气口116。这样设置吸嘴11，使得吸嘴11的结构较为简单，易于加工成型，其中，吸气口112和抽气口116的朝向是相反的。

其中，第一端面上且位于多个接触脚111的外围贯设有安装孔117，用以通过在安装孔117处设置螺接件(未在图上示出)，而将吸嘴11安装于移动座13上，以便于吸嘴11的拆装。并且，当安装孔117设置有多个，且多个安装孔117呈环绕多个接触脚111设置时，这样有利于将吸嘴11牢固地安装于移动座13上，例如，第一端面为方形，安装孔117设置有四个，该四个安装孔117分别设置于第一端面的四个转角处。进一步，如图5所示，在本实施例中，安装孔117呈沉孔设置，这样在将螺接件安装于安装孔117处时，能避免出现螺接件突出于第一端面的情况。

在本实施例中，取料机构1还包括与吸嘴11连接的真空表16，真空表16用以检测吸嘴11的吸气通道中的真空度。本实施例中，通过电磁阀的通断控制真空装置的打开和关闭，当需要吸取芯片时，电磁阀控制真空装置打开，执行吸取芯片的动作，与此同时，真空表16对吸气通道内的真空度进行检测，当真空度过低或过高时，均通过报警提示操作人员，以调整设置真空装置的工作参数，以免真空度过低导致芯片吸取不稳，或真空度过高而导致吸取力度过大，造成对芯片的压力过大导致芯片被压碎的问题。

在本实施例中，吸嘴11上还可设置有压力传感器，压力传感器用以检测吸嘴11的接触脚111对芯片的压力，以避免吸嘴11吸气以让接触脚111与芯片接触的过程中，出现接触脚111对芯片的压力过大，导致芯片被压碎的问题。

如图7所示为本发明实施例测试定位机构的结构示意图，本发明实施例中，该测试定位机构3包括载物台31，如图8所示为图7中载物台的结构示意图。载物台31具有承载面，载物台31的承载面上凸设有凸台311，用以将芯片放置于凸台311的台面上。其中，载物台31所采用的材质通常需具有良好的散热，例如，可以采用紫铜材质的载物台31或者对载物台31进行镀金等。为了让凸台311与芯片能较好的接触散热，对凸台311的平面度、粗糙度都会有较高的要求，且需要对凸台311进行镜面处理，保证其良好接触散热。

载物台31的内部设置有冷却液通道(未在图中示出)，凸台311的台面上开设有与冷却液通道连通的第一连通孔313。在通过取料机构将待测芯片放置于凸台311上前，第一连通孔313处会流出冷却液，取料机构将待测芯片放置于凸台311上时，第一连通孔313处流出的冷却水部分会外溢至凸台311的外围，而待测芯片与凸台311的台面之间的冷却水能在加电测试时将待测芯片的热量传导至凸台311，由于凸台311的高度高于凸台311四周的高度，这样外溢至凸台311的外围的冷却水不会对凸台311的台面与芯片之间的冷却水产生虹吸效应。

在本实施例中，载物台31的内部设置有气体通道(未在图中示出)，凸台311的台面上开设有第二连通孔314。

由于芯片的底部与镀金的载物台31之间易形成水膜，导致吸嘴难以将芯片从测试定位机构3上吸走。对应地，芯片控温设备还包括：吹气机构；吹气机构测试定位机构3相连，用于芯片进行吹气，防止测试完毕后芯片通过水吸附在测试定位机构3的载物台31上。具体地，吹气机构与测试定位机构3上的第二连通孔314连通，用于在第二连通孔314处会吹出气体。

如图7和图8所示，载物台31上对应凸台311设置有限位装置，限位装置用以限制芯片脱离凸台311和矫正芯片的位置，限位装置能对凸台311上的芯片起到限位作用。其中，限位装置的设置方式有多种，例如，限位装置可以为真空吸附装置；再如，如图1和图2所示，在本实施例中，承载面用以供芯片朝上放置，限位装置包括两个能沿凸台311的宽度方向移动的夹持件321，两个夹持件321分别设置于凸台311宽度方向的两侧，两个夹持件321具有相互靠拢的限位状态以及相互远离的释放状态。这样限位装置的结构较为简单。

进一步，如图2和图3所示，在本实施例中，夹持件321朝向载物台31的承载面凸设有导向部322，载物台31的承载面上对应导向部322开设有沿宽度方向延伸的导向槽315，导向部322与导向槽315在宽度方向上形成导向配合。通过导向部322与导向槽315的设置，能实现夹持件321在载物台31上的移动导向。

在本实施例中，凸台311的宽度被设置为大于芯片的宽度，使得在两个夹持件321处于限位状态时，两个夹持件321分别抵接于凸台311在宽度方向上相对的两侧面，设置凸台311的宽度大于芯片的宽度，在两个夹持件321合拢以对芯片进行限位时，夹持件321是与凸台311抵接而不与芯片直接接触的，这样能避免出现两个夹持件321夹坏芯片的情况。

凸台311的宽度与芯片的宽度之间的差值不宜太大或者太小，凸台311的宽度与芯片的宽度之间的差值太大，对芯片起不到矫正作用；而凸台311的宽度与芯片的宽度之间的差值太小，加工精度难以控制也可能会对芯片造成损伤，在本实施例中，凸台311的宽度被设置为比芯片的宽度宽0.05mm～0.1mm，通过优化凸台311的宽度与芯片的宽度之间的差值的取值范围，能有效避免凸台311的宽度与芯片的宽度之间的差值太大或者太小的问题。

同样的，凸台311的高度也不宜过大或者过小，而凸台311的高度是跟芯片的热沉高度与夹持件321的高度相关的，通常的，凸台311的高度和芯片的热沉高度之和是等于或者略小于夹持件321的高度。

如图7所示，在本实施例中，测试定位机构3还包括基座33和旋转座34，旋转座34能旋转地设置于基座33上，载物台31设置于旋转座34上，且载物台31沿旋转座34的旋转方向间隔设置有多个。测试定位机构3设置多个载物台31，不仅能避免取料机构和加电机构发生干涉，还能提升设备效率。例如，载物台31设置有两个，且分别为第一载物台和第二载物台，首先，驱动旋转座34以将第一载物台转动至取料机构处，取料机构将待测芯片放置至第一载物台上；然后，驱动旋转座34以将第一载物台转动至加电机构处，加电机构对第一载物台上的芯片进行加电测试，并且，此时第二载物台是位于取料机构处，取料机构将待测芯片放置至第二载物台上；再然后，驱动旋转座34以再将第一载物台转动至取料机构处，取料机构将取走第一载物台上的已测芯片后，会放置待测芯片放置至第一载物台上，并且，此时第二载物台是位于加电机构处，加电机构对第二载物台上的芯片进行加电测试。

进一步，在本实施例中，旋转座34对应多个载物台31凸设有多个立柱35，多个载物台31分别设置于多个立柱35上。将载物台31设置于立柱35上，这样取料机构和加电机构不易与载物台31产生干涉。

测试定位机构3设置多个载物台31，具体的，在本实施例中，载物台31设置有两个，两个载物台31上的凸台311在与旋转座34的旋转轴线垂直的方向上相对，每一载物台31上的凸台311位于每一载物台31远离旋转座34的旋转轴线的一端。这样测试定位机构3的结构较为简单，并且，由于凸台311位于每一载物台31远离旋转座34的旋转轴线的一端，这样取料机构和加电机构不易与载物台31产生干涉。

本发明实施例中，注水机构2通过注液管与测试定位机构3的载物台31内部的液体通道连通，用以自第一连通孔313处向位于凸台311处的芯片喷射冷却液。其中，如图9所示为本发明实施例注水机构的结构示意图，如图10为图9中注水机构另一是视角的结构示意图，该注水机构2包括针筒21、电机22、丝杆23和推板24。本实施例中，电机22的输出端与丝杆23连接，针筒21的活动端与推板24抵接，推板24可活动地连接在丝杆23上，推板24随丝杆23的转动沿丝杆23的轴向运动。

该注水机构主要用于配合测试定位机构3和加电机构4使用，通过测试定位机构3将芯片固定，再通过加电机构4对芯片进行加电测试。注水机构2则在放置并固定芯片的前的过程中，对测试定位机构3中的载物台31进行注水，放置芯片前，启动注水机构的电机22，电机22可带动丝杆23转动，推板24在电机的驱动下沿丝杆23的轴向运动，推板24可推动针筒21的活动端，从而可驱动针筒21进行注水。出水量满足测试需求后，停止注水机构的电机22，自动测试台的取料机构1将芯片放置在测试定位机构3的载物台上，加电机构4开始对芯片进行加电测试，注水机构2的出水能够在芯片热沉和表面镀金的载物台31之间形成一层水膜。水膜的形成使得芯片与载物台31能够更好的贴合，从而可将芯片测试过程中产生的热量快速的传递给镀金的载物台31。

其中，电机22作为整个注水机构的动力源，可根据实际需求调整电机22的种类，例如电机22可采用伺服电机、步进电机、力矩电机或开关磁阻电机等电机中的一种。

本发明实施例提供的注水机构2，通过在电机22驱动丝杆23来带动推板24移动，将针筒21的活动端与推板24抵接，使得该注水机构2可直接通过电机驱动针筒注水，不仅能够保证出水量均匀，且通过固定针筒的夹具结构设计还能一定程度上减少注射过程中产生的气泡，从而能避免大功率芯片测试过程中因过热导致的损坏，有效提升了测试的准确性和安全性。

注水机构2还包括螺母25和多个滚动体(图未示)。其中，推板24固定于螺母25外侧，丝杆23插设于螺母25内，丝杆23的外周面设有螺旋状的第一螺旋槽，螺母25的内周面设有与第一螺旋槽匹配的第二螺旋槽，滚动体安装在第一螺旋槽和第二螺旋槽形成的运动轨道中。

为了防止滚动体从螺母25中掉出，螺母25的螺旋槽的两端可封住。且为保证滚动体在运动轨道中的循环，该注水机构2还包括反向器，反向器可实现滚动体在运动轨道内的循环。当丝杆23在电机22作用下转动时，滚动体在运动轨道中循环运动，螺母25随丝杆23的转动角度按照对应规格的导程转化成直线运动，由于推板24与螺母25固定连接，从而推板24可实现对应的直线运动。

本实施例中，针筒21包括筒体211、活塞(图未示)和推杆212。筒体211用于装载冷却水，筒体211的一端设有注射头213。活塞可活动地安装在筒体211内，活塞远离注射头213的一端通过推杆212与推板24抵接。通过推动活塞，能够将筒体211内的冷却水从注射头213排出。

为提升注射过程的稳定性。注水机构2还包括夹具26和底座27，夹具26连接在筒体211外，筒体211通过夹具26固定于底座。夹具26数量可根据筒体211长度进行调整。注水前，先在筒体211内装满冷却水，再连接好活塞和推杆212，利用夹具26将筒体211进行固定。其中，针筒21还包括缓冲层，缓冲层包裹在筒体211外，用以保护筒体211，防止筒体211破损。

注水的过程中，电机22带动丝杆23转动，推板24在电机的驱动下沿丝杆23的轴向运动，推板24可推动推杆212，推杆212再带动活塞在筒体211内运动，从而能够将筒体211内的冷却水从注射头213排出。

注水机构2还包括减速机28。电机22的输出端通过减速机28与丝杆23的第一端连接，用以降低电机22的转速，增加电机22的转矩。注水机构2还包括支撑转轴29。丝杆23的第二端可转动地安装在支撑转轴29中，该支撑转轴29主要用于配合减速机28限制丝杆23的移动。

注水机构2还包括：传感器210。传感器210安装在推板24的一侧，传感器210用于感应推板24的位置，传感器210主要是起限位作用。

根据推板24的移动范围，传感器210的数量可设置为多个。本实施例中，传感器210的数量优选为三个。各传感器210相互电连接，各传感器210相互间隔设置，且各传感器210依次沿丝杆23的延伸方向安装。各传感器210均用于限制推板24的位置，当推板24触碰上对应的传感器210时，传感器210可用于切断电路，进而限制推板24的位置。

如图11所示为本发明实施例加电机构的结构示意图。本发明实施例中，加电机构4包括探针41和探针支座42，探针41的一端固定于探针支座42，另一端用以与芯片的导电点接触。

为了解决现有的加电机构存在探针更换不方便的问题，如图12所示为图11中探针支座处的结构示意图，图13为图11中探针的结构示意图。探针41包括加电段411和固定段412，加电段411的一端可拆卸安装于固定段412的一端，加电段411远离固定段412的一端用以与芯片电性连接，固定段412远离加电段411的一端用以固定于探针支座42且与电源装置电性连接。

本发明实施例提供的探针41为分体式结构，如图12所示，探针41通过固定段412固定于探针支座42上，当探针41的加电段411出现磨损时，由于加电段411和固定段412之间是可拆卸的，不需要将探针41整体从探针支座42上拆下进行更换，只需更换加电段411即可，故该分体式结构的探针41更换较为方便。

其中，实现两者之间的可拆卸连接的实施方式有多种，例如，可以在加电段411和固定段412其中之一的端面上设置螺纹孔，在另一个的周侧面上设置与螺纹孔配合的外螺纹；再如，在本实施例中，固定段412和加电段411具有相互靠近的近端，固定段412的近端的端面上开设有插槽(未在图中示出)，加电段411的近端插设于插槽内，插槽的内侧壁与加电段411的近端之间设置有限位结构(未在图中示出)，用以限制加电段411的近端自槽口处脱离插槽。其中，限位结构的设置方式有多种，例如，限位结构可以包括分设于插槽的内侧壁与加电段411的近端上的限位凸起和限位槽，限位凸起和限位槽形成限位配合。

进一步，插槽内设置有弹性件(未在图中示出，弹性件可以为弹簧或者硅胶件等)，弹性件弹性抵接于插槽的底壁与加电段411的近端的端面之间。通过弹性件的设置，加电段411相对于固定段412能弹性伸缩，这样加电段411与芯片的导电点接触时，两者之间为柔性接触。

探针41通过加电段411与芯片的导电点接触，两者之间的接触面积不能过大，接触面积过大会导致探针41易碰触到芯片和金丝；两者之间的接触面积也不能过小，接触面积过小会导致探针41易被磨损，故如图13所示，在本实施例中，加电段411远离固定段412的一端的端面上凸设有凸起413，用以通过凸起413与芯片电性连接。这样通过控制凸起413的大小，能调节加电段411与芯片的导电点之间的接触面积，这样有利于控制两者之间的接触面积。

探针41的一端固定于探针支座42上，具体的，如图12所示，在本实施例中，探针支座42开设有探针安装孔421，探针安装孔421在探针41的延伸方向上贯穿探针支座42，固定段412远离加电段411的一端插设于探针安装孔421处且伸出至探针安装孔421外。固定段412的一端伸出至探针安装孔421外，这样便于将固定段412的该端与电源装置电性连接。

通过加电机构4对大功率芯片进行加电时，需要考虑到机构散热的问题，现有的探针支座42的材质通常为铁芙蓉等硬质塑料，而在本实施例中，探针支座42为金属材质，且探针支座42的表面设置有绝缘层，采样金属材质的探针支座42替代硬质塑料的探针支座能加强对散热，同时，探针支座42的表面做绝缘处理，能避免短路。

为了提升加电机构4的自动化程度，如图13所示，在本实施例中，加电机构4还包括安装座43和移动驱动装置44，探针支座42为能沿探针41的延伸方向移动地安装于安装座43上，移动驱动装置44用以驱动探针支座42在安装座43上移动。其中，移动驱动装置44可以为气缸、液压缸或者伺服电机等。

本发明实施例中，加电机构4的探针41的固定段412远离加电段411的一端与电源装置电性连接，电源装置和加电机构4均安装于测试台架上，且电源装置位于加电机构4的下方。将加电机构4和电源装置设置为分体式的，这样能降低电源装置工作时产生的热量对加电机构4所造成的不良影响。

本发明实施例芯片控温设备还包括送料机构6，如图1和图2所示，送料机构6包括第二移动机构和料盘61，料盘61安装于第二移动机构，第二移动机构安装于测试台架，用以驱动料盘61移至吸嘴11的下方。

其中，第二移动机构驱动料盘61移动的方式有多种，例如，第二移动机构为带传动机构，料盘61放置于传送带上，传送带将装有芯片的料盘输送至取料机构1的吸嘴11下方；再如，本实施例中，第二移动机构包括第二直线驱动装置62和第三直线驱动装置63，第三直线驱动装置63安装于第二直线驱动装置62上，并能够在第二直线驱动装置62驱动沿第二直线驱动装置62的驱动方向运动。料盘61安装于第三直线驱动装置63，并能够在第三直线驱动装置63驱动下沿第三直线驱动装置63的驱动方向运动。

具体的，第二直线驱动装置62和第三直线驱动装置63均为直线模组电机。直线模组电机包括滑台和固定于滑台一端的电机，电机的输出端固定连接有滚珠丝杆，滚珠丝杆上活动连接有滑座。第三直线驱动装置63的滑台与第二直线驱动装置62的滑座固定连接，由第二直线驱动装置62的电机驱动第三直线驱动装置63沿第二直线驱动装置62的滚珠丝杆轴线方向移动；料盘61与第三直线驱动装置63的滑座固定连接，由第三直线驱动装置63的电机驱动料盘61沿第三直线驱动装置63的滚珠丝杆轴线方向移动。从而实现料盘61在水平面上X和Y方向的移动。

当然，第二直线驱动装置62和第三直线驱动装置63还可以为气缸和导轨组件。第三直线驱动装置63的导轨滑动安装于第二直线驱动装置62，第二直线驱动装置62的气缸驱动端与第三直线驱动装置63的导轨固定连接，并可驱动第三直线驱动装置63沿第二直线驱动装置62的导轨移动；料盘61滑动安装于第三直线驱动装置63的导轨，第三直线驱动装置63的气缸驱动端与料盘固定连接，并可驱动料盘61沿第三直线驱动装置63的导轨移动。从而实现料盘61在水平面上的移动。

本发明实施例提供的芯片控温设备还包括位置修正机构7，位置修正机构7位于送料机构6的一侧，用以在第二移动机构驱动料盘61移至吸嘴下方之前对芯片进行位置修正。

为了使取料机构1能够更精确的吸取芯片，本发明实施例在第二移动机构驱动料盘61移至吸嘴下方之前，先经过位置修正机构7对芯片的位置进行修正。具体的，位置修正机构7可根据实际需要安装于送料机构6运送料盘61的移动路线一侧，位置修正机构7上安装有高清相机如CCD相机，当料盘61移动至相机下方时暂停，通过高清相机对芯片拍照，并经图像分析处理，识别芯片上的产品标识，并对芯片进行OCR位置修正。芯片经位置修正之后被第二移动机构运送至吸嘴11的下方，使吸嘴11能够精确对准芯片进行吸取。例如，本实施例中，芯片的位置修正以吸嘴11上凸设的接触脚111能够避开芯片上的电子器件和金丝的区域为目标，以避免接触脚111对芯片上的电子器件和金丝造成损坏，保证芯片完好的运送至测试定位机构上进行测试。

本发明实施例提供的芯片控温设备还包括测试机构8，测试机构8包括积分球81和固定座82，积分球81安装于固定座82，固定座82固定于测试台架上，积分球81的入光口靠近测试定位机构3上的芯片的光发射端。其中，固定座82上安装有一维调节架，积分球81与一维调节架连接，在设备安装时通过一维调节架调节积分球81的位置，使积分球81的入光口靠近位于测试定位机构3上的芯片的光发射端，即发光条的发射端，保证芯片发射的光线能够全部收入积分球81内，然后启动加电机构4对芯片进行加电测试。

在一个具体的实施例中，如图14所示，测试机构8包括：

积分球81，积分球81是一个内壁涂有白色漫反射材料的空腔球体，球内壁上涂以理想的漫反射材料，进入积分球的光经过内壁涂层多次反射，在内壁上形成均匀照度。从而积分球81可接收芯片发出的光，再输出均匀光。

功率测量单元83，功率测量单元83主要用于测量芯片的功率，并进行数据处理。

智能终端84，智能终端84主要用于数据汇总和计算。根据实际的需求智能终端84可采用不同的设备，例如手机、笔记本、平板电脑等，通过有线或无线的连接方式收集数据。

其中，功率测量单元83包括：PD放大器831(Photo-Diode，光电二极管)和数据采集卡832。PD放大器831为PD接收后的前置放大器，用于信号处理。数据采集卡832用于实现数据采集功能的计算机扩展卡。积分球81的一端依次通过PD放大器831和数据采集卡832与智能终端84连通。

该测试机构主要用于配合测试定位机构3和加电机构4使用，通过测试定位机构3将芯片固定，再通过加电机构4对芯片进行加电测试。在芯片进行加电测试的过程中，积分球81接收到大功率芯片发出的光，一路光经PD放大器831接收并进行信号处理，经PD放大器831处理后的信号再通过数据采集卡进行数据处理，最后通过智能终端84对数据汇总和计算，数据采集卡832的使用不仅可以提升测量的准确性，还可以大幅提升功率测量的范围，进而该测试机构可实现对大功率芯片的功率测量。

此外，测试机构8还包括：光谱测量单元85。积分球81的第二端通过光谱测量单元85与智能终端84连通。

其中，光谱测量单元85为光谱仪，由一个入射狭缝，一个色散系统，一个成像系统和一个或多个出射狭缝组成。以色散元件将辐射源的电磁辐射分离出所需要的波长或波长区域，并在选定的波长上(或扫描某一波段)进行强度测定。

积分球81接收到大功率芯片发出的光，一路光经PD放大器831接收并进行信号处理，经PD放大器831处理后的信号再通过数据采集卡832进行数据处理，最后通过智能终端84对数据汇总和计算。另一路光通过跳线传输到光谱仪，对其光谱进行分析，最后也通过智能终端84对数据汇总和计算。

本实施例中，积分球81设有入射窗口、第一出射窗口和第二出射窗口。入射窗口用于接收芯片发出的光，第一出射窗口和第二出射窗口均用于输出均匀光。

其中，积分球81的入射窗口用于接收芯片发出的光。积分球81的第一出射窗口依次通过PD放大器831和数据采集卡832与智能终端84连通。积分球81的第二出射窗口通过光谱测量单元85与智能终端84连通。

根据实际需求，入射窗口、第一出射窗口和第二出射窗口对应窗口的大小可调。入射窗口、第一出射窗口和第二出射窗口处在同一水平面上，且入射窗口与第一出射窗口和第二出射窗口间的夹具均为90度。

其中，如图15所示，积分球81包括：球体86、支撑杆87和固定座82。球体86安装在支撑杆87的顶部，球体86通过支撑杆87与固定座82连接。为便于调节，支撑杆87可选用长度可调节支撑杆。

此外，积分球81还可增设电机和控制器；支撑杆87可转动地安装在固定座82上，电机的输出端与支撑杆87连接，且电机与控制器电连接。

本发明实施例提供的测试机构8，利用积分球81接收芯片发出的光，并将积分球反射后的一路光经PD放大器831接收并进行信号处理，然后再通过数据采集卡832进行数据处理，最后通过智能终端84对数据汇总和计算，该测试机构8通过采用数据采集卡832，提升测量的准确性的同时还可以大幅提升功率的测量范围，从而可实现对大功率芯片的功率测量。

积分球81可用于测量芯片的发散角、光功率和LIV参数。具体的，积分球81内位于芯片发光条的正下方安装有两根摆杆，摆杆上安装有光电二极管，通过光电二极管获取光强度。两根摆杆分别由步进电机驱动，以0.1°的步距角，分别在X方向30°和Y方向60°范围扫描获取光强度，同时进行采样。然后，分别对X向和Y向采集的数据以角度为横坐标、光强度为横纵坐标进行曲线拟合，对拟合曲线进行面积积分，取总面积的95％-98％所对应的横坐标，计算横坐标差值即得到X方向和Y方向的发散角。

本发明实施例中，测试台架上还安装有离子风机9，离子风机9用以对正在测试定位机构3上进行测试的芯片进行吹风，以防止静电对芯片的损伤。

本发明实施例中，如图16所示，控温机构包括：热敏电阻100和TEC制冷组件101(Thermo Electric Cooler，半导体制冷器)。热敏电阻100位于测试定位机构3上，用于测量靠近芯片的镀金的载物台温度，进而可得到芯片的温度。TEC制冷组件101包括：TEC制冷片、TEC控制器和TEC电源。TEC制冷片也位于测试定位机构3上，用于调整芯片的温度。热敏电阻100和TEC制冷片均可采用工装夹具进行固定。TEC控制器的控制端与TEC制冷片电性连接，TEC控制器的检测端与热敏电阻100电性连接，TEC控制器的电源端与TEC电源电性连接。

具体地，如图7和图8所示，为加强传热，TEC制冷片上下两面都会涂有导热硅脂。TEC制冷片则安装在镀金的载物台31下方。TEC制冷片的一侧安装有铜块，铜块的内部设置有水道。为控制TEC制冷片的冷却效果，可在水道中设置水泵，用于驱动水道中的流体循环流动。

进一步地，为避免水泵的温度影响水道中冷却水的温度。水泵的一侧还设有散热风扇，用于冷却水泵。

如图1至图16所示，芯片控温设备在运行过程中。先通过取料机构1取得芯片，将芯片放至测试定位机构3用于放置芯片的载物台31上，放置芯片前，启动注水机构2的电机22，电机22可带动丝杆23转动，推板24在电机的驱动下沿丝杆23的轴向运动，推板24可推动针筒21的活动端，从而可驱动针筒21进行注水。出水量满足测试需求后，停止注水机构2的电机22，自动测试台的取料机构1将芯片放置在测试定位机构3的载物台31上，加电机构4开始对芯片进行加电测试。加电测试过程中，热敏电阻100开始检测芯片温度。TEC控制器则获取热敏电阻100检测的温度信号。若温度正常，则TEC制冷片处于关闭状态。若温度超过预设温度，则TEC控制器启动TEC制冷片进行制冷。整个过程中，TEC制冷片通过设有水道的铜块进行冷却。同时在加电测试过程中，测试机构8对测试定位机构3上的芯片进行功率等参数测量。积分球81接收到大功率芯片发出的光，一路光经PD放大器831接收并进行信号处理，经PD放大器831处理后的信号再通过数据采集卡832进行数据处理，最后通过智能终端84对数据汇总和计算。另一路光通过跳线传输到光谱仪，对其光谱进行分析，最后也通过智能终端84对数据汇总和计算。测试结束之后，取料机构1再将测试定位机构3上的已测芯片取走。

整个过程中，控温机构能够对正在测试的芯片进行温度控制，同时注水机构2能够对正在测试的芯片进行快速散热降温处理，能够避免芯片过热而导致报废的情况。

而且由于设置了注水机构和控温机构，该芯片控温设备能够在测试过程中确保温度在测试范围内，确保测试机构8测量的准确性和一致性。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种芯片控温设备，其特征在于，包括：安装于测试台架上的测试定位机构、加电机构、注水机构和控温机构；

所述加电机构位于所述测试定位机构的一侧，用以给所述测试定位机构上的芯片进行加电；

所述控温机构位于所述测试定位机构上，用以对所述测试定位机构上的所述芯片进行温度控制；

所述注水机构与所述测试定位机构相连，用以对位于所述测试定位机构上的所述芯片进行快速散热降温。

2.根据权利要求1所述的芯片控温设备，其特征在于，所述芯片控温设备还包括：

取料机构、送料机构和测试机构；

所述取料机构和所述送料机构均位于所述测试定位机构的一侧；

所述送料机构用于装载和运输所述芯片，所述取料机构用以将取得的所述芯片放至所述测试定位机构上并在测试完成之后取走所述芯片；

所述测试机构位于所述测试定位机构的一侧，用以对所述测试定位机构上的所述芯片进行功率测量。

3.根据权利要求2所述的芯片控温设备，其特征在于，所述取料机构包括：

吸嘴、机架和真空装置，所述吸嘴固定于所述机架用以吸取所述芯片，所述吸嘴与所述真空装置连接，所述测试台架上还安装有第一移动机构，所述机架安装于所述第一移动机构，所述第一移动机构用以驱动所述吸嘴移动至所述测试定位机构的用以放置芯片的承载位置的上方。

4.根据权利要求3所述的芯片控温设备，其特征在于，所述吸嘴内设置有吸气通道，所述吸嘴具有用以吸取所述芯片的吸取端，所述吸取端的端面上凸设有多个用以与芯片的非功能区接触的接触脚，每一所述接触脚的自由端的端面上设置有与所述吸气通道连通的吸气口，多个所述接触脚相互间隔，以在任意相邻两个所述接触脚之间形成避让空间。

5.根据权利要求3所述的芯片控温设备，其特征在于，所述送料机构包括：第二移动机构和料盘；

所述料盘安装于第二移动机构，第二移动机构安装于所述测试台架，所述第二移动机构用以驱动料盘移至所述吸嘴的下方。

6.根据权利要求1所述的芯片控温设备，其特征在于，所述测试定位机构包括载物台，所述载物台的承载面上凸设有凸台，用以将芯片放置于所述凸台的台面上，所述载物台的内部设置有冷却液通道，所述凸台的台面上开设有与所述冷却液通道连通的第一连通孔；

所述载物台上对应所述凸台设置有限位装置，所述限位装置用以限制芯片脱离所述凸台和矫正芯片的位置。

7.根据权利要求1所述的芯片控温设备，其特征在于，所述注水机构包括：

针筒、电机、丝杆和推板；所述电机的输出端与所述丝杆连接，所述针筒的活动端与所述推板抵接，所述推板活动连接于所述丝杆，所述推板随所述丝杆的转动沿所述丝杆的轴向运动。

8.根据权利要求2所述的芯片控温设备，其特征在于，所述测试机构包括：

积分球、功率测量单元和智能终端；

所述功率测量单元包括：PD放大器和数据采集卡；所述PD放大器用于信号处理，所述积分球的一端依次通过所述PD放大器和所述数据采集卡与所述智能终端连通。

9.根据权利要求1所述的芯片控温设备，其特征在于，所述芯片控温设备还包括：吹气机构；所述吹气机构与所述测试定位机构相连，用于对所述芯片进行吹气，防止测试完毕后的所述芯片通过水吸附在所述测试定位机构上。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的芯片控温设备，其特征在于，所述控温机构包括：热敏电阻和TEC制冷组件；

所述热敏电阻位于所述测试定位机构上，用于测量靠近所述芯片的镀金的载物台温度，所述TEC制冷组件包括：TEC制冷片、TEC控制器和TEC电源；

所述TEC控制器的控制端与所述TEC制冷片电性连接，所述TEC控制器的检测端与所述热敏电阻电性连接，所述TEC控制器的电源端与所述TEC电源电性连接。

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