CN112444736A - 芯片温度测试系统 - Google Patents

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孙浩天
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Abstract

本发明提供一种芯片温度测试系统，其包括：机架、测试舱、芯片温度调控模块、芯片温度监测模块和控制模块；所述测试舱用于提供测试芯片的空间；所述芯片温度调控模块用于调节所述芯片的温度；所述芯片温度监测模块用于监测所述芯片的温度；所述控制模块用于根据所述芯片温度监测模块监测到的温度对所述芯片温度调控模块进行控制；所述测试舱与所述机架固定连接，所述芯片温度调控模块和所述芯片温度监测模块均位于所述测试舱内，所述芯片温度调控模块和所述芯片温度监测模块均与所述控制模块通信连接。本发明能够精准的对芯片进行温度考核。

Description

芯片温度测试系统
技术领域
本发明涉及芯片生产制造技术领域，尤其涉及一种芯片温度测试系统。
背景技术
芯片产品最终会用于主板或安装有该主板的整机系统中。而整机系统在研发的过程中，通常要求无论所处的环境温度怎样变化，或稳定的稳定环境中，系统的功能或性能的稳定性和可靠性等方面均不能出现任何问题。
整机系统在研发阶段一般只做整机环境温度考核，即将整机系统中的所有器件处于某种特定的空间环境温度条件下进行环境温度考核。但是这种温度考核只能保证整机系统所处的环境温度的可控，而无法单独对芯片温度实现环境温度考核，即无法对芯片单独进行独立、精准的温度控制，以对晶片性能的稳定性，故此类温度测试设备无法对芯片进行精准的温度考核，也无法满足芯片厂商的研发使用需求。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供的芯片温度测试系统，通过监测芯片的温度，自动控制芯片的温度，从而能够准确的获得芯片在指定温度下的各性能的表现参数，以确定芯片在不同温度下各性能是否稳定。
本发明提供一种芯片温度测试系统，包括：机架、测试舱、芯片温度调控模块、芯片温度监测模块和控制模块；
所述测试舱用于提供测试芯片的空间；
所述芯片温度调控模块用于调节所述芯片的温度；
所述芯片温度监测模块用于监测所述芯片的温度；
所述控制模块用于根据所述芯片温度监测模块监测到的温度对所述芯片温度调控模块进行控制；
所述测试舱与所述机架固定连接，所述芯片温度调控模块和所述芯片温度监测模块均位于所述测试舱内，所述芯片温度调控模块和所述芯片温度监测模块均与所述控制模块通信连接。
可选地，所述系统还包括：环境温度调控模块和环境温度监测模块；
所述环境温度调控模块用于调节所述芯片温度测试系统的环境温度；
所述环境温度监测模块用于监测所述芯片温度测试系统的环境温度；
所述环境温度调控模块和所述环境温度监测模块均与所述控制模块通信连接。
可选地，所述系统还包括：湿度调控模块和湿度监测模块；
所述湿度调控模块用于调控所述测试舱内的湿度；
所述湿度监测模块用于监测所述测试舱内的湿度。
可选地，所述湿度调控模块包括：空压机、空气干燥机、流量控制阀和出气管；
所述空压机用于将所述芯片温度测试系统周围的气体依次经过所述空气干燥机和出气管输送至测试舱内；
所述空气干燥机用于将所述空压机输送到的气体进行干燥；
所述流量控制阀用于控制所述出气管的开关；
所述出气管的出气口位于所述测试舱内，所述空气干燥机与所述空压机通过输气管道连接。
可选地，所述芯片温度调控模块包括：温控头；
所述温控头包括接触面；
所述温控头用于在所述接触面与芯片的表面接触时，对芯片的表面温度进行调控；
所述温控头在所述接触面开设有储放槽，所述芯片温度监测模块位于所述储放槽内。
可选地，所述芯片温度监测模块包括温度监测端；
所述芯片温度监测模块还用于通过所述温度监测端与所述芯片的表面接触，以对所述芯片的温度进行监测；
所述温度监测端与所述接触面平齐。
可选地，所述系统还包括：驱动模块；
所述驱动模块与所述芯片温度调控模块连接；
所述驱动模块用于驱动所述芯片温度调控模块在所述测试舱内移动，以使所述芯片温度调控模块与所述芯片的表面接触。
可选地，所述驱动模块包括：第一滑轨、第二滑轨和驱动件；
所述第一滑轨与所述测试舱固定连接，所述第二滑轨沿第一方向与所述第一滑轨滑移连接，所述驱动件的一端沿第二方向与所述第二滑轨滑移连接；所述第二驱动件的另一端与所述芯片温度调控模块固定连接；
所述驱动件用于驱动所述芯片温度调控模块沿第三方向移动；
所述第一方向、所述第二方向和所述第三方向两两相互垂直。
可选地，所述测试舱内设置有托盘和到位监测模块；
所述托盘与所述测试舱滑移连接；
所述托盘用于带动所述芯片移动至指定的位置；
所述托盘模块用于检测所述托盘是否带动所述芯片移动至指定的位置；
所述控制模块还用于在所述托盘模块检测到所述托盘未将所述芯片移动至指定的位置时，控制所述驱动件停止驱动所述芯片温度调控模块移动。
可选地，所述环境温度调控模块进一步用于对所述芯片温度测试系统的环境温度进行降温；
所述机架包括：第一安装区、第二安装区和第三安装区；
所述第一安装区位于所述第二安装区和所述第三安装区的上方；
所述第一安装区用于装载至少一个所述环境温度调控模块；
所述第二安装区用于装载至少一个所述测试舱；
所述第三安装区用于装载所述控制模块；
所述控制模块进一步用于根据至少一个所述测试舱内的芯片温度监测模块监测到的温度对相应的芯片温度调控模块进行控制。
本发明实施例提供的芯片温度测试系统通过芯片温度监测模块监测芯片的温度，并通过控制模块控制芯片温度调控模块自动控制芯片的温度，从而能够准确的获得芯片在指定温度下的各性能的表现参数，以确定芯片在不同温度下各性能是否稳定。同时，通过设置测试舱能够减少外界环境因素对测试结果的影响，从而提高测试的准确度。
附图说明
图1为本申请一实施例的芯片温度测试系统的正视图；
图2为本申请一实施例的测试舱去除顶盖的俯视图；
图3为本申请一实施例的测试舱去除一侧壁的侧视图；
图4为本申请一实施例的驱动模块的结构图；
图5为本申请一实施例的控制面板的结构图；
图6为本申请一实施例的芯片温度测试系统的右视图。
附图标记
1、机架；2、测试舱；3、芯片温度调控模块；31、温控头；311、接触面；4、环境温度调控模块；5、环境温度监测模块；6、湿度调控模块；61、出气管；7、驱动模块；71、第一滑轨；72、第二滑轨；73、驱动件；8、湿度监测模块；91、到位监测模块；92、托盘；93、温控器；94、KVM显示模块；95、挡板；96、控制面板。
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，所描述的实施例仅仅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做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。
本实施例提供一种芯片温度测试系统，结合图1，该芯片温度测试系统包括：机架1、测试舱2、环境温度调控模块4和控制模块。其中，所述测试舱2和所述环境温度调控模块4均与所述机架1固定连接，所述测试舱2用于提供测试芯片的空间；所述环境温度调控模块4用于对所述芯片温度测试系统的环境温度进行调控。在本实施例中，所述环境温度调控模块4为空调，用于保证芯片温度测试系统的环境温度全年24h可以保持在18℃～22℃，为芯片测试以及带有该芯片的相关设备的测试提供稳定可靠的工作环境温度。
进一步的，所述机架1包括：第一安装区、第二安装区和第三安装区。所述第一安装区位于所述第二安装区的上方；所述第二安装区位于所述第三安装区的上方；所述第一安装区用于装载七个所述环境温度调控模块4；所述第二安装区用于装载十四个所述测试舱2，且十四个所述测试舱2以2*7的阵列方式位于所述第二安装区内；装载所述控制模块位于所述第三安装区内。
在本实施例中，结合图2和图3，该芯片温度测试系统的长*宽*高为4660cm*1300cm*2290cm；所述环境温度调控模块4为机架1式空调，该机架1式空调的长*宽*高为760cm*440cm*350cm；每个测试舱2内均设置有一个湿度调控模块6、两个芯片温度调控模块3、两个芯片温度监测模块、一个驱动模块7、一个环境温度监测模块5、一个湿度监测模块8、一个到位监测模块91和一个托盘92。
其中，所述环境温度监测模块5固定设置在所述测试舱2的顶部中心位置，所述芯片温度调控模块3用于调节相应测试舱2内的芯片的温度；所述芯片温度监测模块用于监测相应测试舱2内的芯片的温度；所述环境温度监测模块5用于监测相应测试舱2内的环境温度；所述湿度调控模块6用于调控相应测试舱2内的湿度；所述湿度监测模块8用于监测相应测试舱2内的湿度；所述托盘92沿前后方向与所述测试舱2滑移连接；所述托盘92用于带动所述芯片移动至指定的位置；所述托盘92模块用于检测所述托盘92是否带动所述芯片移动至指定的位置；所述控制模块与所有的芯片温度调控模块3、芯片温度监测模块、驱动模块7、环境温度调控模块4、环境温度监测模块5、湿度调控模块6、湿度监测模块8和到位监测模块91通信连接，且所述控制模块用于统筹管理和调控所有的芯片温度调控模块3、芯片温度监测模块、驱动模块7、环境温度调控模块4、环境温度监测模块5、湿度调控模块6、湿度监测模块8和到位监测模块91。
进一步的，所述芯片温度调控模块3包括：温控头31。所述温控头31包括接触面311。在本实施例中，所述接触面311为温控头31的下表面。所述温控头31用于在所述接触面311与芯片的表面接触时，对芯片的表面温度进行调控；所述温控头31在所述接触面311开设有储放槽，所述芯片温度监测模块位于所述储放槽内。所述芯片温度监测模块包括温度监测端；所述芯片温度监测模块具体是通过所述温度监测端与所述芯片的表面接触，以对所述芯片的温度进行监测。其中，所述温度监测端与所述接触面311平齐；每个测试舱2内的每个温控头31和相应的芯片可单独作为一个模块对芯片表面温度进行调控。通过限定温度监测端与接触面311的位置关系，不但能够提高测试舱2的空间利用率，同时还能够提高监测芯片表面温度的准确性。
在本实施例中，所述第一安装区的顶部固定设置有十四个温控器93，且十四个温控器93分别与一个测试舱2内的温控头31电连接，以设置温控头31的温度。所述驱动模块7与所述温控头31连接；所述驱动模块7用于驱动所述温控头31在相应测试舱2内移动，以使所述接触面311与相应芯片的上表面接触。
具体的，所述驱动模块7包括：两个第一滑轨71、一个第二滑轨72和两个驱动件73。两个第一滑轨71分别位于相应测试舱2内的左右两侧，并均与所述测试舱2固定连接；所述第二滑轨72位于两个第一滑轨71之间，且第二滑轨72的左右两端沿前后方向与相应第一滑轨71滑移连接；在本实施例中，所述湿度监测模块8与所述驱动件73固定连接；所述驱动件73为气缸；两个驱动件73的机壳分别沿左右方向与所述第二滑轨72滑移连接；两个第二驱动件73的输出轴的一端分别与相应的温控头31固定连接，以驱动相应的温控头31沿上下方向移动。通过设置所述驱动件73能够使得该芯片温度测试系统能够对不同规格尺寸的芯片进行测试，并能够对每个测试舱2内的芯片的多个位置进行温度调控和监测。
在本实施例中，两个温控头31可独立控制和单独作业，互不影响，同时满足了单路和双路芯片测试需求。测试时，按动相应的控制按钮后，温控头31向下移动，实现与芯片表面直接紧密接触，并同时施加期望的温度和芯片要求的压力于芯片表面，实现了芯片在正常工作的情况下，对芯片表面进行高低温测试。在非测试时，温控头31自动抬起，便于芯片的更换。
结合图3和图4，所述湿度调控模块6包括：一个空压机、一个空气干燥机、二十八个流量控制阀和二十八个出气管61。所述空压机用于将所述芯片温度测试系统周围的气体依次经过所述空气干燥机、流量控制阀和出气管61输送至测试舱2内；所述空气干燥机用于将所述空压机输送到的气体进行干燥；所述流量控制阀用于控制所述出气管61的开关；所述空气干燥机与所述空压机通过输气管道连接。所述出气管61的一端与所述第二滑轨72固定连接。在本实例中，所述出气管61为波纹管，且每两个出气管61的出气口位于一个测试舱2内，两个出气管61分别位于相应温控头31的一侧。在本实施例中，将出气管61设置为波纹管，如此便于调节出气口在测试舱2内的位置，从而适用于对不同规格的芯片进行干燥处理，以及对芯片上任一位置进行干燥处理。
在本实施例中，结合图1和图3，每个测试舱2内均设置有报警器、照明灯和锁定机构，且每个测试舱2均电连接一个主板电源模块，所述主板电源模块用于向测试舱2内的芯片提供电源，在本实施例中，所述主板电源模块为AC(Alternating Current，交流电)电源。所述锁定机构用于在所述托盘92带动所述芯片移动至指定的位置时，将托盘92进行固定。每个测试舱2的舱门均位于所述机架1的前端；在每个测试舱门的上方均设置有相应的控制面板96。所述控制面板96与控制模块和相应测试舱2内的各个模块通信连接，以通过所述控制模块调控相应测试舱2内的相应的测试模块，并显示相应的数据。
结合图5，所述控制面板96包括：用于分别控制两个气缸压力值的两个调控按钮，用于分别控制两个气缸带动温控头31上升的两个上抬按钮，用于分别控制两个气缸带动温控头31下降的两个下压按钮，用于分别控制两个气缸带动温控头31开关的两个气缸开关按钮，用于以数字显示的形式呈现温控头31的当前压力值、芯片表面的实时温度、温控头31设定的温度、测试舱2内的环境温度和测试舱2内的环境湿度的温湿度显示器，用于控制相应测试舱2的舱门打开的舱门解锁按钮，用于控制解锁机构解除所述托盘92与所述测试舱2的锁定关系的托盘解锁按钮，用于控制照明灯的开关的照明开关按钮，用于控制转电源模块开关的主板电源按钮，用于控制报警器关闭的报警器按钮和急停按钮。
如果芯片或装载芯片的主板一旦没有移动到指定的位置，温控头31直接压下来，不但可能会对芯片或测试载板造成致命损伤，也可能会使温控头31造成损坏。通过设置托盘92模块和急停按钮能够随时紧急终止测试。当到位检测模块检测到托盘92没有将芯片或主板没有移动到位时，控制模块控制驱动模块7与对应主板电源模块停止动作动作；当测试中途出现异常时，手动按下急停按钮，以使控制模块控制温控头31自动抬起，并控制对应主板电源模块自动关闭，从而实现了主动和被动两种形式的系统保护。
该芯片测试系统可通过多种方式对芯片温度进行调控，包括：
方式一：通过根据温控器93设定的温度主动调节温控头31的温度，使芯片表面的实时温度被动达到期望温度。
方式二：将芯片表面的温度作为主动调节温度，根据芯片温度监测模块监测到的温度，通过控制模块被动控制温控器93调节温控头31的温度，实现温控头31的温度连续自动正负温度补偿，使芯片表面温度持续恒定在预期温度值。
方式三：将芯片内部的温度作为主动调节温度，通过软件程序获取芯片内部的温度，并通过控制模块被动控制温控器93调节温控头31的温度，实现温控头31的温度连续自动正负温度补偿，使芯片表面温度持续恒定在预期温度。
在本实施例中，所述芯片温度测试系统还包括：制热/制冷装置和液冷循环装置置。所述制热/制冷装置和所述液冷循环装置置均设置于所述第三安装区内。通过设置制热/制冷装置和液冷循环装置置，能够实现芯片在测温过程中的温度反馈与调节。具体的温度反馈与调节工作原理如下：当芯片温度监测模块探测到芯片表面温度低于或高于温控器93设定的预期温度时，温控器93自动发送温控命令给控制模块，以对温控头31的温度进行控制，实现接触面311的自动制热或制冷调节，直至芯片表面温度和接触面311的温度保持一致；另外，当制热/制冷装置启动时，液冷循环装置置同时启动，通过调节液体的温度和流量，将芯片与温控头31产生的热量带走，最终达到芯片表面温度和温控头31的温度的热平衡。
在本实施例中，所述芯片温度监测模块和所述环境温度监测模块5均为温度传感器，所述湿度监测模块8为环境湿度探测传感器，所述到位监测模块91为接触式到位检测传感器，所述控制模块为PLC(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器)。所述第三安装区内还设置有程控箱、配电箱和串口服务器。所述机架1的底部四周固定设置有挡板95，用于将所述第三安装区进行遮挡。结合图6，所述机架1的右侧设置两组KVM(KeyboardVideo Mouse，键盘、视频、鼠标)显示模块，所述KVM显示模块94与所述机架1可抽拉连接。
该芯片温度测试系统通过芯片温度监测模块监测芯片的温度，并通过控制模块控制芯片温度调控模块3自动控制芯片的温度，从而能够准确的获得芯片在指定温度下的各性能的表现参数，以确定芯片在不同温度下各性能是否稳定。同时，通过设置测试舱2能够减少外界环境因素对测试结果的影响，从而提高测试的准确度；实现了芯片硅后研发阶段单独对芯片表面进行独立、精准的高温和低温控制，且能精确测量和读取芯片表面的温度，并实现了温度自动反馈调节，同时保证了主板上其他器件需处于常温环境，不受芯片温度的影响，提供了良好的单独对芯片进行温度考核。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，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的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种芯片温度测试系统，其特征在于，包括：机架、测试舱、芯片温度调控模块、芯片温度监测模块和控制模块；
所述测试舱用于提供测试芯片的空间；
所述芯片温度调控模块用于调节所述芯片的温度；
所述芯片温度监测模块用于监测所述芯片的温度；
所述控制模块用于根据所述芯片温度监测模块监测到的温度对所述芯片温度调控模块进行控制；
所述测试舱与所述机架固定连接，所述芯片温度调控模块和所述芯片温度监测模块均位于所述测试舱内，所述芯片温度调控模块和所述芯片温度监测模块均与所述控制模块通信连接。
2.根据权利要求1所述的芯片温度测试系统，其特征在于，所述系统还包括：环境温度调控模块和环境温度监测模块；
所述环境温度调控模块用于调节所述芯片温度测试系统的环境温度；
所述环境温度监测模块用于监测所述芯片温度测试系统的环境温度；
所述环境温度调控模块和所述环境温度监测模块均与所述控制模块通信连接。
3.根据权利要求1所述的芯片温度测试系统，其特征在于，所述系统还包括：湿度调控模块和湿度监测模块；
所述湿度调控模块用于调控所述测试舱内的湿度；
所述湿度监测模块用于监测所述测试舱内的湿度。
4.根据权利要求3所述的芯片温度测试系统，其特征在于，所述湿度调控模块包括：空压机、空气干燥机、流量控制阀和出气管；
所述空压机用于将所述芯片温度测试系统周围的气体依次经过所述空气干燥机和出气管输送至测试舱内；
所述空气干燥机用于将所述空压机输送到的气体进行干燥；
所述流量控制阀用于控制所述出气管的开关；
所述出气管的出气口位于所述测试舱内，所述空气干燥机与所述空压机通过输气管道连接。
5.根据权利要求1所述的芯片温度测试系统，其特征在于，所述芯片温度调控模块包括：温控头；
所述温控头包括接触面；
所述温控头用于在所述接触面与芯片的表面接触时，对芯片的表面温度进行调控；
所述温控头在所述接触面开设有储放槽，所述芯片温度监测模块位于所述储放槽内。
6.根据权利要求5所述的芯片温度测试系统，其特征在于，所述芯片温度监测模块包括温度监测端；
所述芯片温度监测模块还用于通过所述温度监测端与所述芯片的表面接触，以对所述芯片的温度进行监测；
所述温度监测端与所述接触面平齐。
7.根据权利要求1或5所述的芯片温度测试系统，其特征在于，所述系统还包括：驱动模块；
所述驱动模块与所述芯片温度调控模块连接；
所述驱动模块用于驱动所述芯片温度调控模块在所述测试舱内移动，以使所述芯片温度调控模块与所述芯片的表面接触。
8.根据权利要求7所述的芯片温度测试系统，其特征在于，所述驱动模块包括：第一滑轨、第二滑轨和驱动件；
所述第一滑轨与所述测试舱固定连接，所述第二滑轨沿第一方向与所述第一滑轨滑移连接，所述驱动件的一端沿第二方向与所述第二滑轨滑移连接；所述第二驱动件的另一端与所述芯片温度调控模块固定连接；
所述驱动件用于驱动所述芯片温度调控模块沿第三方向移动；
所述第一方向、所述第二方向和所述第三方向两两相互垂直。
9.根据权利要求7所述的芯片温度测试系统，其特征在于，所述测试舱内设置有托盘和到位监测模块；
所述托盘与所述测试舱滑移连接；
所述托盘用于带动所述芯片移动至指定的位置；
所述托盘模块用于检测所述托盘是否带动所述芯片移动至指定的位置；
所述控制模块还用于在所述托盘模块检测到所述托盘未将所述芯片移动至指定的位置时，控制所述驱动件停止驱动所述芯片温度调控模块移动。
10.根据权利要求2所述的芯片温度测试系统，其特征在于，所述环境温度调控模块进一步用于对所述芯片温度测试系统的环境温度进行降温；
所述机架包括：第一安装区、第二安装区和第三安装区；
所述第一安装区位于所述第二安装区和所述第三安装区的上方；
所述第一安装区用于装载至少一个所述环境温度调控模块；
所述第二安装区用于装载至少一个所述测试舱；
所述第三安装区用于装载所述控制模块；
所述控制模块进一步用于根据至少一个所述测试舱内的芯片温度监测模块监测到的温度对相应的芯片温度调控模块进行控制。
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