CN114689910B - 一种芯片可靠性测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种芯片可靠性测试装置，涉及半导体芯片检测技术领域。本发明的芯片可靠性测试装置包括至少一个测试抽屉，每一测试抽屉包括位于测试抽屉一端的通风口和位于通风口处的散热组件。散热组件包括风扇和风控组件。风控组件包括支架和与支架可转动连接的叶轮，支架处设置多个第一通孔，叶轮处设置多个第二通孔，风控组件构造成在风扇转动时，叶轮转动至第二通孔与第一通孔贯通，在风扇停止转动时，叶轮转动至第二通孔与第一通孔错开。本发明的装置保证了位于壳体内部的不同的芯片位置处的温度一致，避免因芯片底部的散热片和热沉与通风口的距离以及散热片与外界较大气流量对流而影响到芯片的可靠性测试时的温度不一致，提高测试准确性。

Description

一种芯片可靠性测试装置

技术领域

本发明涉及半导体检测技术领域，特别是涉及一种芯片可靠性测试装置。

背景技术

当前的COC芯片可靠性测试设备，通常由三个部分组成，测试单层，测试抽屉，测试夹具。多颗COC芯片装载在测试夹具的不同位置上，测试夹具紧固在测试抽屉的热沉上，测试抽屉通过背板连接器与测试单层电连接进行通信。

可靠性测试时COC芯片本身有一部分功率升温，但主要的热源来自位于夹具底部的测试抽屉的热沉上。为了让每颗芯片的测试条件一致，热沉表面的温度首先需要一致，满足均匀性指标。目前测试抽屉的热沉上使用的加热方式有大约三种。方式一、采用半导体制冷片；方式二、采用加热片；方式三、采用加热棒。三种加热方式都需要使用风扇强制风冷。风扇的进风/出风口在测试时，不会关闭，无法隔绝或者尽量减小与外界冷空气的自然对流。风扇强制风冷必然需要在测试的系统边缘开设较多的进/出风口，以与外界进行热交换。方式一中，半导体制冷片位于热沉与散热片之间，与外界冷空气的自然对流无法影响COC芯片测试时的温度。但此种加热方式，取决于半导体制冷片的寿命，测试抽屉的寿命较方式二和方式三短，生产组装时，需要一定的手法在半导体两侧涂抹导热硅脂。方式二和方式三的加热方式，在测试时，进/出风口与系统外界依然可以通过自然对流进行热交换，导致靠近系统边缘的进/出风口的热沉端温度较远离系统边缘的热沉温度要低，热沉温度均匀性变差，导致COC芯片在测试时，温度条件不一致。意味着某些芯片在测试时，温度会低于或者高于所要求的温度：温度过低，无法对COC芯片进行充分的筛选；温度条件过高，意味着背离正常的使用环境，有可能导致COC芯片的损坏，导致良率降低。

发明内容

本发明的第一方面的一个目的是要提供一种芯片可靠性测试装置，解决现有技术中芯片可靠性测试装置内部温度不均一的问题。

本发明的第一方面的另一个目的是解决现有技术中的芯片可靠性测试装置的散热结构需要额外进行控制，让结构变的复杂，增加大量的成本，且长时间使用可能导致失效的问题。

特别地，本发明提供一种芯片可靠性测试装置，包括至少一个测试抽屉，每一所述测试抽屉包括：

位于所述测试抽屉一端的通风口；和

位于所述通风口处的散热组件，所述散热组件包括风扇和位于所述风扇侧边的风控组件，所述风控组件包括支架和与所述支架可转动连接的叶轮，所述支架处设置多个第一通孔，所述叶轮处设置多个第二通孔，所述风控组件构造成在所述风扇转动时，所述叶轮转动至所述第二通孔与所述支架处的第一通孔贯通以允许空气在所述风控组件两侧流通，在所述风扇停止转动时，所述叶轮转动至所述第二通孔与所述第一通孔错开，以减少空气在所述风控组件两侧流通；其中，所述叶轮为圆盘状，所述第二通孔为多个，均匀的围着所述叶轮的中心设置，每一所述第二通孔的部分目标侧壁为斜面，以在所述风扇转动、空气垂直的吹过所述叶轮的所述第二通孔时，所述空气推动所述目标侧壁以带动所述叶轮转动。

可选地，每一所述第二通孔的其中一个目标侧壁构造成沿着所述叶轮的径向延伸，并且所述目标侧壁为斜面，使得所述第二通孔在靠近所述支架位置处的尺寸大于远离所述支架位置处的尺寸，并且所述目标侧壁在与所述叶轮径向垂直的平面进行剖切时得到的截面形成预设角度，所述预设角度为45°~75°。

可选地，所述支架位于所述风扇与所述叶轮之间的位置处，使得所述风扇吹出的空气经过所述支架的所述第一通孔后再吹向所述叶轮，并且在所述叶轮的所述斜面的作用下使得所述叶轮转动至所述第一通孔与所述第二通孔对应的位置处。

可选地，每一所述第一通孔与对应的所述第二通孔的形状相同，并且在所述第一通孔与所述第二通孔完全交错时，所述目标侧壁位于所述第一通孔位置处。

可选地，多个所述第一通孔结构均相同，多个所述第二通孔的结构均相同，并且每一所述第一通孔的结构与每一所述第二通孔的形状相同，并且在所述第一通孔与所述第二通孔完全交错时，所述目标侧壁位于所述第一通孔位置处。

可选地，所述叶轮在靠近外缘位置处设置重力结构，以在所述叶轮被转动至所述重力结构脱离最低点位置时，受到所述重力结构的作用使得所述叶轮自然转动至所述重力结构位于最低点位置，并且当所述叶轮转动至所述重力结构位于所述叶轮的最低点位置时，所述第一通孔与所述第二通孔交错设置，以减少所述空气在所述第一通孔和所述第二通孔处的流动。

可选地，所述重力结构为重力销，所述重力销设置在所述叶轮的其中两个所述第二通孔之间位置处，并且位于靠近所述叶轮的外缘。

可选地，所述叶轮处设置多个以所述叶轮的中心对称分布的凹槽。

可选地，每一所述通风口处设置多个散热组件。

可选地，所述测试抽屉还包括：

至少一个热沉，每一所述热沉上设置多个芯片，以为所述芯片进行可靠性测试；

散热鳍片，设置在所述热沉的与所述芯片相反的一侧面位置处，以为所述热沉进行散热，所述散热鳍片设置在所述散热组件的侧边以使得所述散热组件的所述风扇为所述散热鳍片进行散热。

本方案的芯片可靠性测试装置处的测试抽屉在通风口位置处设置散热组件，而该散热组件包括风扇和风控组件，在风扇转动时，风控组件的叶轮可以转动至支架和叶轮的第一通孔和第二通孔贯通，从而保证可以保证为设置在测试抽屉处的芯片进行散热。而当风扇停止转动时，则叶轮转动至支架和叶轮的第一通孔和第二通孔交错，从而阻碍空气在风控组件两侧流通，减少了壳体内外的空气流通，进而保证位于壳体内部的同一芯片的不同位置或者不同位置的芯片的温度一致，避免因芯片与通风口的距离而影响到芯片的可靠性测试时的温度不一致，进而提高测试准确性。

本方案的芯片可靠性测试装置通过支架的第一通孔、叶轮的第二通孔和叶轮上的重力结构的设计，使得该叶轮在风扇启动散热时，叶轮转动至第一通孔和第二通孔相互对应流通的状态，从而为测试抽屉进行散热。而当风扇关闭时，叶轮则在重力结构的作用下转动至第一通孔和第二通孔相互交错设计，如此阻碍空气在通风口处的流通，从而使得靠近通风口和远离通风口位置处的芯片上的热量基本一致。本实施例中叶轮的转动无需任何的外部控制装置，利用本身固有的结构即可达到目的，相比需要控制结构的设计，本方案的散热组件的结构巧妙，且不会出现因控制短路等情况而出现错误的情况。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本发明一个具体的实施例的芯片可靠性测试装置的示意性结构图；

图2是根据本发明一个具体的实施例的测试抽屉的示意性结构图；

图3是根据本发明一个具体的实施例的测试抽屉的局部示意性结构图；

图4是根据本发明一个具体的实施例的散热组件的示意性结构图；

图5是根据本发明一个具体的实施例的散热组件的局部示意性结构图；

图6是根据本发明一个具体的实施例的叶轮的示意性结构图；

图7是根据本发明一个具体的实施例的叶轮的另一角度的示意性结构图。

具体实施方式

作为本发明一个具体的实施例，参见图1-图3，本实施例的芯片可靠性测试装置100一般包括测试单层10、测试抽屉20，芯片40利用测试夹具30设置在测试抽屉20处。测试抽屉20设置在测试单层10内部。一般而言测试单层10内可以设置多个测试抽屉20，每个测试抽屉20处设置多个芯片40。具体地，测试单层10可以包括以壳体11，壳体11设置多个开口12，每一开口12对应设置一个测试抽屉20，测试抽屉20可以从壳体11内拉出。

作为本发明的一个具体的实施例，参见图2-图4，本实施例的芯片可靠性测试装置100处的测试抽屉20的结构均相同。每一测试抽屉20可以包括通风口21和散热组件22。该通风口21位于测试抽屉20的一端处，具体地，在测试抽屉20位于壳体11内部时，该通风口21位于壳体11的开口12位置处。散热组件22设置在通风口21位置处。具体地，散热组件22可以包括风扇221和位于风扇221侧边的风控组件222，风控组件222可以包括支架223和与支架223可转动连接的叶轮224。支架223处设置多个第一通孔225，叶轮224处设置多个第二通孔226。风控组件222构造成在风扇221转动时，叶轮224转动至第二通孔226与支架223处的第一通孔225贯通以允许空气在风控组件222两侧流通。在风扇221停止转动时，叶轮224转动至第二通孔226与第一通孔225错开，以减少空气在风控组件222两侧流通。

本实施例的芯片可靠性测试装置100处的测试抽屉20在通风口21位置处设置散热组件22，而该散热组件22包括风扇221和风控组件222，在风扇221转动时，风控组件222的叶轮224可以转动至支架223和叶轮224的第一通孔225和第二通孔226的贯通，从而保证可以保证为设置在测试抽屉20处的芯片40进行散热。而当风扇221停止转动时，则叶轮224转动至支架223和叶轮224的第一通孔225和第二通孔226交错，从而阻碍空气在风控组件222两侧流通，也就是减少了壳体11内外的空气流通，进而保证位于壳体11内部的同一芯片40的不同位置或不同位置的芯片40处的温度一致，避免因芯片40与通风口21的距离而影响到芯片40的可靠性测试时的温度不一致，进而提高测试准确性。

作为本发明的一个具体的实施例，本实施例的叶轮224为圆盘状，第二通孔226为多个，均匀的围着叶轮224的中心设置，每一第二通孔226的部分目标侧壁227为斜面，以在风扇221转动、空气垂直的吹过叶轮224的第二通孔226时，空气推动目标侧壁227以带动叶轮224转动。

具体地，参见图5-图7，本实施例的叶轮224为圆盘状，设置在叶轮224处的第二通孔226也都是围着圆盘状的叶轮224的中心点进行设计。并且在每一第二通孔226处设置一目标侧壁227，该目标侧壁227为斜面，在风扇221转动，空气垂直的吹过第二通孔226时，空气在斜面上的推力推动叶轮224转动。具体地，该每一第二通孔226的目标侧壁227的斜面的推动力均沿着圆周向，且都沿着同一边。如此，多个目标侧壁227则可以推动叶轮224转动的力更大。

每一第二通孔226的其中一个目标侧壁227构造成沿着叶轮224的径向延伸，并且目标侧壁227为斜面，使得第二通孔226在靠近支架223位置处的尺寸大于远离支架223位置处的尺寸，并且目标侧壁227在与叶轮的径向垂直的平面进行剖切时得到的截面形成预设角度，预设角度为45°~75°。

具体地，本实施例的第二通孔226的目标侧壁227构造成沿着叶轮224的径向设计。如此，该目标侧壁227设计成斜面时，所有的吹向斜面的风给与叶轮224的推力均一致，且部分推力朝向叶轮224的周向。具体地，本实施例的目标侧壁227的截面形成的角度为45°~75°，例如可以是45°、55°、60°或75°。其斜面角度可以根据实际情况进行设计。

作为本发明的一个具体的实施例，本实施例的支架223位于风扇221与叶轮224之间的位置处，使得风扇221吹出的空气经过支架223的第一通孔225后再吹向叶轮224，并且在叶轮224的斜面的作用下使得叶轮224转动至第一通孔225与第二通孔226对应的位置处。

具体地，本实施例的风扇221需要先吹向支架223，空气经过了支架223上的第一通孔225后再吹向叶轮224，若叶轮224上的第二通孔226的斜面位于第一通孔225后面，则叶轮224会受到斜面的力而转动，直至叶轮224的第二通孔226与第一通孔225对应，风无法吹向斜面停止转动。

具体地，本实施例的第一通孔225和第二通孔226的形状相同，具体形状可以依情况而定。本实施例中，第一通孔225和第二通孔226均构造成一等腰梯形的形状，其中该等腰梯形的一个腰形成的侧壁即为目标侧壁227。

具体地，为了使得斜面能够顺利的推动叶轮224转动，则该第二通孔226的侧壁的靠近支架223的位置处形成的开口12的尺寸大于远离支架223位置处的开口12的尺寸。

此外，为了在第一通孔225与第二通孔226完全交错时，空气能够从第一通孔225流向第二通孔226的侧壁处，则该叶轮224停留在目标侧壁227位于第一通孔225的位置处。并且优选地位于第一通孔225的靠近第二通孔226的侧壁位置处。具体其留设一定的间隙供空气从第一通孔225流向第二通孔226的斜面处。

作为本发明的一个具体的实施例，本实施例的多个第一通孔225结构均相同，多个第二通孔226的结构均相同，并且每一第一通孔225的结构与每一第二通孔226的形状相同，并且在第一通孔225与第二通孔226完全交错时，目标侧壁227设置在第一通孔225的位置处。

在本实施例中，所有的第一通孔225和所有的第二通孔226的形状均可以为等腰梯形，但是其形状和尺寸稍有不同。

具体地，本实施例的第一通孔225和第二通孔226的形状和尺寸可以根据支架223和叶轮224的尺寸进行自由设计。为使得叶轮224在转动时，第二通孔226和第一通孔225能够在对应和交错之间相互切换，则第一通孔225和第二通孔226均可以设计成对称的形状，并且第一通孔225的开口12尺寸的两个最侧边与圆心形成的角度和未开孔的位置与圆心形成的角度可以设计成相同的，如此，第一通孔225或第二通孔226的数量可以根据该角度进行设计。若第一通孔225或第二通孔226最外边的侧边与圆心形成的角度为30度，则第一通孔225或第二通孔226的数量可以设计成6个。若第一通孔225或第二通孔226最外边的侧边与圆心形成的角度为15度，则第一通孔225或第二通孔226的数量可以设计成12个。

作为本发明的一个具体的实施例，本实施例的叶轮224在靠近外缘位置处设置重力结构228，以在叶轮224被转动至重力结构228脱离最低点位置时，受到重力结构228的作用使得叶轮224自然转动至重力结构228位于最低点位置，并且当叶轮224转动至重力结构228位于叶轮224的最低点位置时，第一通孔225与第二通孔226交错设置，以减少空气在第一通孔225和第二通孔226位置处的流动。

具体地，该重力结构228可以是设置在叶轮224处的一个重力销。该重力销可以设计在叶轮224的靠近外周位置处，且位于两个第二通孔226之间的位置处。如此可以使得该叶轮224的重心由中心位置移动至靠近重力销的位置处。在自然状态下，也就是在风扇221关闭的时候，该叶轮224会自然的转动至重力结构228位于最低点位置处。在此时，至需要将叶轮224和支架223处的第一通孔225和第二通孔226位置刚好相互交错即可。

具体地，本实施例中支架223是固定在测试抽屉20的通风口21位置处，而叶轮224则采用转轴和轴孔的设计，从而使得该叶轮224能够相对支架223转动。可以在支架223处设置以转动，而在叶轮224的中间设计轴孔，将叶轮224的轴孔直接套设在支架223的转轴上。当然，作为其它实施例，叶轮224和支架223之间也可以采用轴承进行安装固定使得叶轮224相对支架223转动，即将轴承外周设置在支架223上，叶轮224上设置转轴，套设在轴承的中间。

作为本发明一个具体的实施例，本实施例中，在每一个测试抽屉20的通风口21位置处可以设计多个散热组件22，也就是在该通风口21处可以设计多个风扇221，多个支架223和多个叶轮224，如此可以更好为测试抽屉20内的芯片40进行散热。

作为本发明一个具体的实施例，本实施例中，叶轮224处设置多个以叶轮224的中心对称分布的凹槽229。该凹槽229的设计可以减轻叶轮224的重量，当然，该凹槽229也是对称设计的，基本上位于两个第二通孔226之间的位置。在一个实施例中，该凹槽229结构可以是三角形的凹槽，也可以是等腰梯形的凹槽。具体凹槽229的结构根据实际需要设计。仅需要保证在凹槽设计后，不改变整个叶轮224的重心位置，满足叶轮224的重心位于叶轮224的重心与重力结构228重心的连线或延长线上。

具体地，本实施例中，通过支架223的第一通孔225、叶轮224的第二通孔226和叶轮224上的重力结构228的设计，使得该叶轮224在风扇221启动散热时，叶轮224转动至第一通孔225和第二通孔226相互对应流通的状态，从而为测试抽屉进行散热。而当风扇221关闭时，叶轮224则在重力结构228的作用下转动至第一通孔225和第二通孔226相互交错设计，如此阻止空气在通风口21处的流通，从而使得靠近通风口21和远离通风口21位置处的芯片40上的热量基本一致。本实施例中叶轮224的转动无需任何的外部控制装置，利用本身固有的结构即可达到目的，相比需要控制结构的设计，本实施例的结构巧妙，且不会出现因控制短路等情况而出现错误的情况。

作为本发明一个具体的实施例，本实施例中，测试抽屉20还可以包括至少一个热沉50和散热鳍片60。其中，每一热沉50上设置多个芯片40，以为芯片40进行可靠性测试。若热沉50数量为多个时，多个热沉50依次并排设置，并且由远离通风口21到靠近通风口21的位置进行排列散热鳍片60设置在热沉50的与芯片40相反的一侧面位置处，以为热沉50进行散热，散热鳍片60设置在散热组件22的侧边以使得散热组件22的风扇221为散热鳍片60进行散热。

由于通风口21位置只有一个，散热鳍片60和热沉50离通风口的位置存在远近之分，因此在实际使用时，同一个芯片40或者设置在不同热沉50上的不同芯片40因离通风口21位置的远近会导致其热量不一，尤其对于离通风口21位置较近处的芯片40，因此会出现测试不准确的情况。本实施例中则利用本实施例的散热组件22解决了该技术问题，在保证散热的同时，减少了芯片40可靠性测试中的热量不均一的问题，提高测试的准确性。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (10)

1.一种芯片可靠性测试装置，其特征在于，包括至少一个可靠性测试抽屉，每一所述测试抽屉包括：

位于所述测试抽屉一端的通风口；和

位于所述通风口处的散热组件，所述散热组件包括风扇和位于所述风扇侧边的风控组件，所述风控组件包括支架和与所述支架可转动连接的叶轮，所述支架处设置多个第一通孔，所述叶轮处设置多个第二通孔，所述风控组件构造成在所述风扇转动时，所述叶轮转动至所述第二通孔与所述支架处的第一通孔贯通以允许空气在所述风控组件两侧流通，在所述风扇停止转动时，所述叶轮转动至所述第二通孔与所述第一通孔错开，以减少空气在所述风控组件两侧流通；

其中，所述叶轮为圆盘状，所述第二通孔为多个，均匀的围着所述叶轮的中心设置，每一所述第二通孔的部分目标侧壁为斜面，以在所述风扇转动、空气垂直的吹过所述第二通孔时，空气推动所述目标侧壁以带动所述叶轮转动。

2.根据权利要求1所述芯片可靠性测试装置，其特征在于，

每一所述第二通孔的其中一个目标侧壁构造成沿着所述叶轮的径向延伸，并且所述目标侧壁为斜面，使得所述第二通孔在靠近所述支架位置处的尺寸大于远离所述支架位置处的尺寸，并且所述目标侧壁在与所述叶轮径向垂直的平面进行剖切时得到的截面形成预设角度，所述预设角度为45°~75°。

3.根据权利要求2所述芯片可靠性测试装置，其特征在于，

所述支架位于所述风扇与所述叶轮之间的位置处，使得所述风扇吹出的空气经过所述支架的所述第一通孔后再吹向所述叶轮，并且在所述叶轮的所述斜面的作用下使得所述叶轮转动至所述第一通孔与所述第二通孔对应的位置处。

4.根据权利要求1-3中任一项所述芯片可靠性测试装置，其特征在于，

每一所述第一通孔与对应的所述第二通孔的形状相同，并且在所述第一通孔与所述第二通孔完全交错时，所述目标侧壁位于所述第一通孔位置处。

5.根据权利要求1-3中任一项所述芯片可靠性测试装置，其特征在于，

多个所述第一通孔结构均相同，多个所述第二通孔的结构均相同，并且每一所述第一通孔的结构与每一所述第二通孔的形状相同，并且在所述第一通孔与所述第二通孔完全交错时，所述目标侧壁位于所述第一通孔位置处。

6.根据权利要求1-3中任一项所述芯片可靠性测试装置，其特征在于，

所述叶轮在靠近外缘位置处设置重力结构，以在所述叶轮被转动至所述重力结构脱离最低点位置时，受到所述重力结构的作用使得所述叶轮自然转动至所述重力结构位于最低点位置，并且当所述叶轮转动至所述重力结构位于所述叶轮的最低点位置时，所述第一通孔与所述第二通孔交错设置，以减少所述空气在第一通孔和所述第二通孔处的流动。

7.根据权利要求6所述芯片可靠性测试装置，其特征在于，

所述重力结构为重力销，所述重力销设置在所述叶轮的其中两个所述第二通孔之间位置处，并且位于靠近所述叶轮的外缘。

8.根据权利要求7所述芯片可靠性测试装置，其特征在于，

所述叶轮处设置多个以所述叶轮的中心对称分布的凹槽。

9.根据权利要求1-3中任一项所述芯片可靠性测试装置，其特征在于，

每一所述通风口处设置多个散热组件。

10.根据权利要求1-3中任一项所述芯片可靠性测试装置，其特征在于，

所述测试抽屉还包括：

至少一个热沉，每一所述热沉上设置多个芯片，以为所述芯片进行可靠性测试；和

散热鳍片，设置在所述热沉的与所述芯片相反的一侧面位置处，以为所述热沉进行散热，所述散热鳍片设置在所述散热组件的侧边以使得所述散热组件的所述风扇为所述散热鳍片进行散热。

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