CN113125934B - 一种芯片测试电路及芯片测试设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种芯片测试电路，包括微处理器、测试子电路、制冷驱动子电路、散热驱动子电路、制热驱动子电路和温度检测子电路，其中所述测试子电路、所述制冷驱动子电路、所述散热驱动子电路、所述制热驱动子电路和所述温度检测子电路分别与所述微处理器连接。本发明还提供相应的芯片测试设备。本发明实现对待测芯片进行单独制冷，避免外围器件在低温环境下损坏而导致测试不良的问题，提高测试效率，以及有效防止因水或冰引起的芯片损坏问题。

Description

一种芯片测试电路及芯片测试设备

技术领域

本发明的所公开实施例涉及芯片测试领域，且更具体而言，涉及一种芯片测试电路及芯片测试设备。

背景技术

现随着科学技术的不断发展升级，尤其是汽车电子、航空航天、极寒极地探索等领域的不断深入，使得需要芯片的工作温度越来越低，这也使得芯片设计和制造的难度变得越来越大。想要验证芯片是否能够耐低温，就需要芯片设计者在研发阶段不断地验证芯片的低温性能。通常，需要使用低温测试装置来进行低温性能测试，其中，测试过程中，芯片需要被设置在低温-40℃以下的环境中。

目前，低温测试装置有低温柜以及半导体制冷设备，其中低温柜有使用压缩机制冷原理设计的低温柜，其主要采用压缩机将低温柜内的温度降低到-40℃以下，以及使用液氮制冷设计的低温柜，其主要采用液氮的物理特性，在常压下将液氮气化，从而将低温柜内的温度降到-40℃以下。虽然上述低温柜能将其内的温度降低到-40℃以下，但是需要将待测芯片所在的电路板(即测试电路板)整体放入低温柜内，过低的温度有可能导致测试电路板上其他元器件工作不正常，从而导致整个电路板无法工作，影响低温测试效率。并且上述低温柜体积比较大，成本高，不方便移动等，无法在研发阶段进行小批量低温验证。

半导体制冷设备主要利用半导体制冷片制冷原理，将制冷片表面温度降到-40℃以下，再将芯片贴在制冷片上，但是在这种方式中，由于是制冷片表面上温度低于-40℃，而芯片需要使用夹具，则芯片的温度将达不到设定温度(即-40℃)，从而影响低温测试效率。

发明内容

根据本发明的实施例，本发明提出一种芯片测试电路及芯片测试设备，以解决上述问题。

根据本发明的第一方面，公开一种实例性的芯片测试电路，包括微处理器、测试子电路、制冷驱动子电路、散热驱动子电路、制热驱动子电路和温度检测子电路，其中所述测试子电路、所述制冷驱动子电路、所述散热驱动子电路、所述制热驱动子电路和所述温度检测子电路分别与所述微处理器连接；在接收到测试指令时，所述微处理器控制所述制冷驱动子电路和所述散热驱动子电路工作以降低待测芯片所处环境的温度，并根据通过所述温度检测子电路获取到的所述待测芯片所处环境的温度，控制所述制冷驱动子电路，以使得所述待测芯片所处环境的温度维持在预设温度，向所述测试子电路发送开始测试指令，以使所述测试子电路在所述预设温度下对所述待测芯片进行测试，并在测试完成时向所述微处理器发送测试完成指令；在接收到所述测试子电路发送的测试完成指令时，所述微处理器控制所述制冷驱动子电路和所述散热驱动子电路停止工作，并控制所述制热驱动子电路工作，以去除所述待测芯片上的水或冰。

在一些实施例中，芯片测试电路还包括串口通信子电路，其中所述串口通信子电路分别与所述微处理器和所述测试子电路连接；所述微处理器还通过网络接口与上位机连接，以自所述上位机接收所述测试指令，并向所述上位机发送自所述测试子电路获取到的测试结果。

在一些实施例中，芯片测试电路还包括电源控制子电路和指示子电路，其中所述电源控制子电路和所述指示子电路分别与所述微处理器连接；所述微处理器在向所述测试子电路发送开始测试指令之前，控制所述电源控制子电路工作，以给所述测试子电路提供电源；所述微处理器在所述制热驱动子电路驱动完成去除所述待测芯片上的水和冰后，控制所述指示子电路工作，以提醒测试完成。

根据本发明的第二方面，公开一种实例性的一种芯片测试设备，包括电路板以及设置于所述电路板上的固定组件、制冷组件、散热组件和制热组件，其中所述电路板上设置有如第一方面所述的芯片测试电路，所述固定组件用于固定所述待测芯片；其中，所述制冷组件与所述制冷驱动子电路连接，所述散热组件与所述散热驱动子电路连接，所述制冷组件和所述散热组件用于协同降低所述待测芯片所处环境的温度，所述制冷组件还用于使得所述待测芯片所处环境的温度维持在所述预设温度；所述制热组件与所述制热驱动子电路连接，用于去除所述待测芯片上的水或冰。

在一些实施例中，所述固定组件包括固定底座和固定上盖，其中所述固定底座与所述固定上盖滑动连接，所述待测芯片设置于所述固定底座上，并在所述固定上盖向下滑动与所述固定底座接触时，与所述固定上盖接触。

在一些实施例中，所述制冷组件和所述散热组件依次设置于所述固定上盖的上方，所述制热组件设置于所述固定上盖内。

在一些实施例中，所述制冷组件包括依次设置于所述固定上盖上方的第一导冷硅脂片、半导体制冷片和第二导冷硅脂片，其中所述半导体制冷片与所述制冷驱动子电路连接；所述散热组件包括密封腔体和泵，所述泵在所述散热驱动子电路的作用下使得所述密封腔体内容置的水循环。

在一些实施例中，所述制热组件包括第一加热棒和第二加热棒，其中，所述第一加热棒和所述第二加热棒分别与所述制热驱动子电路连接，且平行间隔设置于所述固定上盖内且位于所述待测芯片相对两侧。

在一些实施例中，所述温度检测子电路包括温度探头，所述温度探头设置于所述固定上盖内且设置于所述第一加热棒与所述第二加热棒之间，其中，所述温度探头到所述固定底座的表面的投影与所述待测芯片重叠。

在一些实施例中，所述固定组件还包括多个导轨，所述多个导轨固定设置于所述固定底座上，所述固定上盖设置有与分别所述多个导轨对应适配的多个导槽。

本发明的有益效果有：通过控制制冷驱动子电路和散热驱动子电路一起工作，实现协同降低待测芯片所处环境的温度，并通过根据温度检测子电路获取到的待测芯片所处环境的温度，控制制冷驱动子电路以使得待测芯片所处环境的温度维持在预设温度，实现对待测芯片进行单独制冷，避免外围器件在低温环境下损坏而导致测试不良的问题，提高测试效率，以及通过控制制热驱动子电路工作，以去除待测芯片上的水或冰，有效防止因水或冰引起的芯片损坏问题。

附图说明

下面将结合附图及实施方式对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例的芯片测试电路的电路结构示意图。

图2是本发明实施例的芯片测试设备的示意图。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案做进一步详细描述。

如图1所示，为本发明实施例的芯片测试电路的电路结构示意图。该芯片测试电路100可以集成于电路板上，从而构成一个测试电路板。下面将对芯片测试电路100中与本发明相关的部分进行详细描述，本领域技术人员可以理解，芯片测试电路100中其他部分也应在本发明的范围内。

具体地，该芯片测试电路100包括微处理器111、测试子电路112、制冷驱动子电路113、散热驱动子电路114、制热驱动子电路115和温度检测子电路116，其中测试子电路112、制冷驱动子电路113、散热驱动子电路114、制热驱动子电路115和温度检测子电路116分别与微处理器111连接。

微处理器111可以由单片机来实现。在一些示例中，温度检测子电路116用于检测待测芯片300所处环境的温度，可以包括温度探头或温度传感器等。

制冷驱动子电路113与制冷组件230连接，用于驱动制冷组件230工作或停止工作。散热驱动子电路114与散热组件240连接，用于驱动散热组件240工作或停止工作。制热驱动子电路115与制热组件250连接，用于驱动制热组件250工作或停止工作。制冷组件230和散热组件240用于协同降低待测芯片300所处环境的温度，制冷组件230还用于使得待测芯片300所处环境的温度维持在预设温度。制热组件250与制热驱动子电路115连接，用于去除待测芯片300上的水或冰。

在接收到测试指令时，微处理器111控制制冷驱动子电路113和散热驱动子电路114工作以降低待测芯片300所处环境的温度，并根据通过温度检测子电路116获取到的待测芯片300所处环境的温度，控制制冷驱动子电路113使得待测芯片300所处环境的温度维持在预设温度，向测试子电路112发送开始测试指令，以使测试子电路112在预设温度下对待测芯片300进行测试，并在测试完成时向微处理器111发送测试完成指令。

微处理器111控制制冷驱动子电路113，以使得待测芯片300所处环境的温度维持在预设温度，具体地，在一些示例中，微处理器111可以通过运行其内部温控算法，改变制冷驱动子电路113的电流大小，从而实现使得待测芯片300所处环境的温度维持在预设温度。

制冷驱动子电路113和散热驱动子电路114工作，从而驱动制冷组件230和散热组件240工作，协同降低待测芯片300所处环境的温度，并且制冷组件230还使得待测芯片300所处环境的温度维持在预设温度。

在接收到测试子电路112发送的测试完成指令时，微处理器111控制制冷驱动子电路113和散热驱动子电路114停止工作，并控制制热驱动子电路115工作，以去除待测芯片300上的水或冰。

制冷驱动子电路113和散热驱动子电路114停止工作，从而驱动制冷组件230和散热组件240停止工作。制热驱动子电路115工作，从而制热组件250工作，实现去除待测芯片300上的水或冰。其中，制冷组件230、散热组件240和制热组件250将在下面进行详细说明。

本实施例中，通过控制制冷驱动子电路113和散热驱动子电路114一起工作，实现协同降低待测芯片300所处环境的温度，并通过根据温度检测子电路116获取到的待测芯片300所处环境的温度，控制制冷驱动子电路113使得待测芯片300所处环境的温度维持在预设温度，实现对待测芯片300进行单独制冷，避免外围器件在低温环境下损坏而导致测试不良的问题，提高测试效率，以及通过控制制热驱动子电路115工作，以去除待测芯片300上的水或冰，有效防止因水或冰引起的芯片损坏问题。

在一些实施例中，预设温度为-40度或以下。

在一些实施例中，如图1所示，该芯片测试电路100还包括串口通信子电路117，其中串口通信子电路117分别与微处理器111和测试子电路112连接。微处理器111通过该串口通信子电路117向测试子电路112发送开始测试指令，测试子电路112通过该串口通信子电路117向微处理器111发送测试完成指令。该串口通信子电路117可以为通用异步接收器/发送器(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，UART)，也可以为同步串行接口(Synchronous Serial Interface，SSI)电路。

微处理器111还通过网络接口118与上位机连接。微处理器111自上位机接收测试指令，并向上位机发送自测试子电路112获取到的测试结果。

网络接口118可以为RJ-45接口。上位机可以为计算机、移动终端或服务器等。测试结果可以包括温度参数，例如上述的预设温度、通过温度检测子电路116获取的待测芯片300所处环境的温度，以及测试过程中的参数等。上位机接收到测试结果后，可以对该测试结果进行分析与统计，并显示出来，以方便设计人员查看。

在一些实施例中，测试子电路112对待测芯片300进行测试时，出现异常，则测试子电路112将出现的异常信息发送给微处理器111，微处理器111将异常信息发送给上位机，上位机对异常信息进行分析并显示，以便设计人员查看异常原因。

在一些实施例中，如图1所示，该芯片测试电路100还包括电源控制子电路119和指示子电路120，其中电源控制子电路119和指示子电路120分别与微处理器111连接。

微处理器111在向测试子电路112发送开始测试指令之前，控制电源控制子电路119工作，以给测试子电路112提供电源。

微处理器111在制热驱动子电路115驱动完成去除待测芯片300上的水和冰后，控制指示子电路120工作，以提醒测试完成。

指示子电路120用于指示作用，例如，提醒测试完成，提醒测试异常。在一些示例中，指示子电路120可以包括蜂鸣器和/或LED指示灯，在本发明中并不对此进行限制，仅能起到指示作用即可。

如图2所示，为本发明实施例的芯片测试设备的示意图。该芯片测试设备200包括电路板210以及设置于电路板210上的固定组件220、制冷组件230、散热组件240和制热组件250。电路板210上设置芯片测试电路，例如图1中的芯片测试电路100。固定组件220用于固定待测芯片300。

结合图1所示，电路板210上的芯片测试电路100包括微处理器111、测试子电路112、制冷驱动子电路113、散热驱动子电路114、制热驱动子电路115和温度检测子电路116，其中测试子电路112、制冷驱动子电路113、散热驱动子电路114、制热驱动子电路115和温度检测子电路116分别与微处理器111连接。

制冷组件230与制冷驱动子电路113连接，散热组件240与散热驱动子电路114连接，制冷组件230和散热组件240用于协同降低待测芯片300所处环境的温度，制冷组件230还用于使得待测芯片300所处环境的温度维持在预设温度。制热组件250与制热驱动子电路115连接，用于去除待测芯片300上的水或冰。

在接收到测试指令时，微处理器111控制制冷驱动子电路113和散热驱动子电路114工作，从而驱动制冷组件230和散热组件240工作，制冷组件230和散热组件240协同降低待测芯片300所处环境的温度。微处理器111还根据通过温度检测子电路116获取到的待测芯片300所处环境的温度，控制制冷驱动子电路113使得待测芯片300所处环境的温度维持在预设温度，向测试子电路112发送开始测试指令，以使测试子电路112在预设温度下对待测芯片300进行测试，并在测试完成时向微处理器111发送测试完成指令。

在接收到测试子电路112发送的测试完成指令时，微处理器111控制制冷驱动子电路113和散热驱动子电路114停止工作，从而驱动制冷组件230和散热组件240停止工作。此时，微处理器111还控制制热驱动子电路115工作，从而制热组件250工作，制热组件250去除待测芯片300上的水或冰。

需要注意的是，本实施例中的芯片测试电路100与上述实施例中的芯片测试电路100相同，此处没有详细说明的部分详见上述实施例的描述，在此不再说明。

本实施例中，通过控制制冷驱动子电路113和散热驱动子电路114一起工作来驱动制冷组件230和散热组件240一起工作，实现协同降低待测芯片300所处环境的温度，并通过根据温度检测子电路116获取到的待测芯片300所处环境的温度，控制制冷驱动子电路113来控制制冷组件230，使得待测芯片300所处环境的温度维持在预设温度，实现对待测芯片300进行单独制冷，避免外围器件在低温环境下损坏而导致测试不良的问题，提高测试效率，以及通过控制制热驱动子电路115工作来驱动制热组件250工作，去除待测芯片300上的水或冰，有效防止因水或冰引起的芯片损坏问题。

在一些实施例中，如图2所示，固定组件220包括固定底座221和固定上盖222，其中固定底座221与固定上盖222滑动连接，待测芯片300设置于固定底座221上，并在固定上盖222向下滑动与固定底座221接触时，与固定上盖222接触。在一示例中，固定底座221上设置有凹槽2211，固定上盖222上设置有凸起2221，待测芯片300设置于凹槽2211内，凹槽2211与凸起2221相适配，在固定上盖222向下滑动时，凸起2221与凹槽2211相适配，凹槽2211内的待测芯片300与固定上盖222上的凸起2221接触。根据实际设计需求，固定底座221上的凹槽2211内可以容置多个待测芯片300，实现同时对多个待测芯片300进行测试。

在一些实施例中，如图2所示，制冷组件230和散热组件240依次设置于固定上盖222的上方，制热组件250设置于固定上盖222内。制冷组件230设置于固定上盖222的上方，散热组件240设置于制冷组件230的上方，制冷组件230和散热组件240一起对固定上盖222进行降温，进而实现对待测芯片300所处的环境进行降温。本实施例中，通过制冷组件230和散热组件240依次设置于固定上盖222的上方，制热组件250设置于固定上盖222内，有效减小整个芯片测试设备的体积，并有效控制达到待测芯片300的温度为预设温度，有利于研发阶段进行小批量低温验证。

在一些实施例中，如图2所示，制冷组件230包括依次设置于固定上盖222上方的第一导冷硅脂片231、半导体制冷片232和第二导冷硅脂片233，其中半导体制冷片232与制冷驱动子电路113连接。本实施例中的制冷组件230通过依次设置于固定上盖222上方的第一导冷硅脂片231、半导体制冷片232和第二导冷硅脂片233，体积小，且有效提高导冷率。并且本实施例中的制冷组件230采用第一导冷硅脂片231与固定上盖222直接接触，避免半导体制冷片232与待测芯片300直接接触因外界碰撞引起的半导体制冷片232和待测芯片300损坏的问题，进一步提高导冷效率。

需要说明的是，在本实施例中，第一导冷硅脂片231与第二导冷硅脂片233相同，但是本发明并不限于此，第一导冷硅脂片231与第二导冷硅脂片233也可以不同，例如，第一导冷硅脂片231与第二导冷硅脂片233的厚度不同。

结合图1-图2所示，散热组件240包括密封腔体242和泵241，泵241与散热驱动子电路114连接，泵241在散热驱动子电路114的作用下使得密封腔体242内容置的水循环。也就是说，本实施例中的散热组件240采用水循环的原理，实现散热，以与制冷组件230协同降低待测芯片300所处环境的温度，方便拆装与移动，体积小，成本小。如图2所示，为了实现水循环，密封腔体242上设置有入水口243和出水口244。

在一些实施例中，如图2所示，制热组件250包括第一加热棒251和第二加热棒252，其中，第一加热棒251和第二加热棒252分别与制热驱动子电路115连接，且平行间隔设置于固定上盖222内且位于待测芯片300相对两侧。其中，为了在图中示出，第一加热棒251和第二加热棒252在固定上盖222内以虚线表示。第一加热棒251和第二加热棒252的形状相同，可以为圆柱，使得对待测芯片300进行加热更均匀，当然，本发明对此并不进行限制。在一示例中，第一加热棒251和第二加热棒252可以位于固定上盖222内的同一平面上，进一步减小整个芯片测试设备的体积。

在一些实施例中，结合图1-图2所示，温度检测子电路116包括温度探头1161，温度探头1161设置于固定上盖222内且设置于第一加热棒251与第二加热棒252之间，其中，温度探头1161到固定底座221的表面的投影与待测芯片300重叠。温度探头1161的形状可以为圆柱，使得其所检测到的待测芯片300所处环境的温度更为准确，当然，本发明对此并不进行限制。在一示例中，温度探头1161、第一加热棒251和第二加热棒252可以位于固定上盖222内的同一平面上，进一步减小整个芯片测试设备的体积。

在一些实施例中，如图2所示，固定组件220还包括多个导轨223，多个导轨223固定设置于固定底座221上，固定上盖222设置有与分别多个导轨223对应适配的多个导槽2222。在一示例中，导轨223的数量为4，即固定组件220包括4个导轨223，分别设置于固定底座221的四个边角处，相应地，固定上盖222设置有4个导槽2222。在又一示例中，每个导轨223内可以设置有弹簧(图中未示出)，以使得固定上盖222向上滑动以远离固定底座221时保持固定上盖222与固定底座221之间的连接。

所属领域的技术人员易知，可在保持本发明的教示内容的同时对装置及方法作出诸多修改及变动。因此，以上公开内容应被视为仅受随附权利要求书的范围的限制。

Claims (10)

1.一种芯片测试电路，其特征在于，包括微处理器、测试子电路、制冷驱动子电路、散热驱动子电路、制热驱动子电路和温度检测子电路，其中所述测试子电路、所述制冷驱动子电路、所述散热驱动子电路、所述制热驱动子电路和所述温度检测子电路分别与所述微处理器连接；

在接收到测试指令时，所述微处理器控制所述制冷驱动子电路和所述散热驱动子电路工作以降低待测芯片所处环境的温度，并根据通过所述温度检测子电路获取到的所述待测芯片所处环境的温度，控制所述制冷驱动子电路，以使得所述待测芯片所处环境的温度维持在预设温度，向所述测试子电路发送开始测试指令，以使所述测试子电路在所述预设温度下对所述待测芯片进行测试，并在测试完成时向所述微处理器发送测试完成指令或测试异常指令；

在接收到所述测试子电路发送的测试完成指令时，所述微处理器控制所述制冷驱动子电路和所述散热驱动子电路停止工作，并控制所述制热驱动子电路工作，以去除所述待测芯片上的水或冰，

在接收到所述测试子电路发送的测试异常指令时，所述测试子电路将出现的异常信息发送给所述微处理器，所述微处理器将异常信息发送给上位机，以对异常信息进行分析。

2.如权利要求1中所述的芯片测试电路，其特征在于，还包括串口通信子电路，其中所述串口通信子电路分别与所述微处理器和所述测试子电路连接；

所述微处理器还通过网络接口与上位机连接，以自所述上位机接收所述测试指令，并向所述上位机发送自所述测试子电路获取到的测试结果。

3.如权利要求1中所述的芯片测试电路，其特征在于，还包括电源控制子电路和指示子电路，其中所述电源控制子电路和所述指示子电路分别与所述微处理器连接；

所述微处理器在向所述测试子电路发送开始测试指令之前，控制所述电源控制子电路工作，以给所述测试子电路提供电源；

所述微处理器在所述制热驱动子电路驱动完成去除所述待测芯片上的水和冰后，控制所述指示子电路工作，以提醒测试完成。

4.一种芯片测试设备，其特征在于，包括电路板以及设置于所述电路板上的固定组件、制冷组件、散热组件和制热组件，其中所述电路板上设置有如权利要求1-3中任一项所述的芯片测试电路，所述固定组件用于固定所述待测芯片；

其中，所述制冷组件与所述制冷驱动子电路连接，所述散热组件与所述散热驱动子电路连接，所述制冷组件和所述散热组件用于协同降低所述待测芯片所处环境的温度，所述制冷组件还用于使得所述待测芯片所处环境的温度维持在所述预设温度；所述制热组件与所述制热驱动子电路连接，用于去除所述待测芯片上的水或冰。

5.如权利要求4中所述的芯片测试设备，其特征在于，

所述固定组件包括固定底座和固定上盖，其中所述固定底座与所述固定上盖滑动连接，所述待测芯片设置于所述固定底座上，并在所述固定上盖向下滑动与所述固定底座接触时，与所述固定上盖接触。

6.如权利要求5中所述的芯片测试设备，其特征在于，

所述制冷组件和所述散热组件依次设置于所述固定上盖的上方，所述制热组件设置于所述固定上盖内。

7.如权利要求6中所述的芯片测试设备，其特征在于，

所述制冷组件包括依次设置于所述固定上盖上方的第一导冷硅脂片、半导体制冷片和第二导冷硅脂片，其中所述半导体制冷片与所述制冷驱动子电路连接；

所述散热组件包括密封腔体和泵，所述泵在所述散热驱动子电路的作用下使得所述密封腔体内容置的水循环。

8.如权利要求6中所述的芯片测试设备，其特征在于，

所述制热组件包括第一加热棒和第二加热棒，其中，所述第一加热棒和所述第二加热棒分别与所述制热驱动子电路连接，且平行间隔设置于所述固定上盖内且位于所述待测芯片相对两侧。

9.如权利要求8中所述的芯片测试设备，其特征在于，

所述温度检测子电路包括温度探头，所述温度探头设置于所述固定上盖内且设置于所述第一加热棒与所述第二加热棒之间，其中，所述温度探头到所述固定底座的表面的投影与所述待测芯片重叠。

10.如权利要求5中所述的芯片测试设备，其特征在于，

所述固定组件还包括多个导轨，所述多个导轨固定设置于所述固定底座上，所述固定上盖设置有与分别所述多个导轨对应适配的多个导槽。

Images