CN114720833A - 微流体散热模块测试装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种微流体散热模块测试装置，其特征在于，微流体散热模块测试装置包括：底座，底座用于放置待测样品，底座包括通液装置，通液装置用于向待测样品引导循环冷却液；盖板，盖板盖设在底座上，盖板设有测温区，测温区用于检测待测样品温度；加电装置，加电装置设置在盖板上，加电装置用于与待测样品电连接。通过通液装置向待测样品引导循环冷却液，加电装置设置在盖板上，通过加电装置向待测样品通电，使其达到工作状态，通过盖板的测温区测试样品的温度，该微流体散热模块测试装置结构简单、操作性强，提高了测试效率，同一个测试装置可重复使用，对多个待测样品进行散热能力测试，不损伤待测样品，降低了测试成本。

Description

微流体散热模块测试装置和方法

技术领域

本发明涉及微电子测试技术领域，特别是涉及微流体散热模块测试装置和方法。

背景技术

随着半导体技术的发展，晶体管密度不断增加，芯片性能不断提高，芯片功率和热流密度越来越大，芯片散热能力成为制约摩尔定律进一步发展的关键因素。目前芯片散热技术将硅基微流道散热结构直接与芯片集成，通过微流道内冷却液体换热的方式，提高芯片散热能力，对芯片进行散热能力测试，有利于改进芯片散热结构，提升芯片使用性能，但现有方式的针对微流道散热的测试装置效率低、成本高。

发明内容

基于此，有必要针对芯片级微流体散热模块的测试问题，提供一种微流体散热模块测试装置。

一种微流体散热模块测试装置，所述微流体散热模块测试装置包括：

底座，所述底座用于放置待测样品，所述底座包括通液装置，所述通液装置用于向待测样品引导循环冷却液；

盖板，所述盖板盖设在所述底座上，所述盖板设有测温区，所述测温区用于检测待测样品温度；

加电装置，所述加电装置设置在所述盖板上，所述加电装置用于与待测样品电连接。

在其中一个实施例中，所述加电装置包括探针、加电电极，所述加电电极用于与待测样品电连接，所述探针与所述加电电极电接触。

在其中一个实施例中，所述加电装置还包括缓冲件，所述缓冲件设置在所述探针上，所述探针能够通过所述缓冲件与待测样品活动接触。

在其中一个实施例中，所述底座包括进液管道、出液管道，所述进液管道、出液管道用于与所述待测样品的微流道连通。

在其中一个实施例中，所述底座还包括进液连接端口、出液连接端口，所述进液连接端口与所述进液管道连接，所述出液连接端口与所述出液管道连接。

在其中一个实施例中，所述底座上开设有样品放置槽，所述样品放置槽的底部开设进液接口、出液接口，所述进液接口、所述出液接口均与所述待测样品的微流道连通。

在其中一个实施例中，所述底座还包括接口密封环，至少两个所述接口密封环分别设置于所述进液接口、所述出液接口处。

在其中一个实施例中，还包括升降结构，所述盖板与所述底座通过所述升降结构活动连接。

在其中一个实施例中，所述升降结构包括螺栓，所述盖板设有通孔，所述螺栓与所述盖板通过所述通孔连接，所述螺栓与所述底座螺纹连接。

一种芯片级微流体散热模块测试方法，采用如上述的微流体散热模块测试装置，包括如下步骤：

将待测样品放置于底座上，盖板盖上底座；

向加电装置通电，使芯片达到工作状态；和/或，

向通液装置通入冷却液，使冷却液进入待测样品内；和/或，

通过测温区检测待测样品温度。

上述微流体散热模块测试装置，底座用于放置待测样品，通过通液装置向待测样品引导循环冷却液，加电装置设置在盖板上，通过加电装置向待测样品通电，使其达到工作状态，通过盖板的测温区测试样品的温度，该微流体散热模块测试装置结构简单、操作性强，提高了测试效率，同一个测试装置可重复使用，对多个待测样品进行散热能力测试，降低了测试成本，且无需将芯片的进出水口与测试装置对应接口焊接，也无需对待测微流体冷却芯片上的热源供电Pad(焊盘)引线键合或焊接导线，避免了焊接操作热应力对芯片的影响。

上述芯片级微流体散热模块测试方法，能够测试待测样品的散热能力，无需焊接操作，不损伤待测样品，操作简单、成本低。

附图说明

图1为微流体散热模块测试装置结构示意图。

标号说明：

10、底座；20、盖板；30、探针；40、待测样品；300、加电装置；

11、进液管道；12、出液管道；13、进液连接端口；14、出液连接端口；15、样品放置槽；16、接口密封环；

21、测温区；

31、缓冲件；32、加电电极。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

随着半导体技术的发展，晶体管密度不断增加，芯片性能不断提高，芯片功率和热流密度越来越大，芯片散热能力成为制约摩尔定律进一步发展的关键因素。目前芯片散热技术将硅基微流道散热结构直接与芯片集成，通过微流道内冷却液体换热的方式，提高芯片散热能力，对芯片进行散热能力测试，有利于改进芯片散热结构，提升芯片使用性能，但现有方式的针对微流道散热的测试装置效率低、成本高。基于此，有必要针对芯片级微流体散热模块的测试问题，提供一种微流体散热模块测试装置。

参阅图1，图1示出了本发明一实施例中的微流体散热模块测试装置结构示意图，本发明一实施例提供了一种微流体散热模块测试装置，包括：底座10，底座10用于放置待测样品40，底座10包括通液装置，通液装置用于向待测样品40引导循环冷却液；盖板20，盖板20盖设在底座10上，盖板20设有测温区21，测温区21用于检测待测样品40温度；加电装置300，加电装置300设置在盖板20上，加电装置300用于与待测样品40电连接。上述微流体散热模块测试装置，底座10用于放置待测样品40，通过通液装置向待测样品40引导循环冷却液，加电装置300设置在盖板20上，通过加电装置300向待测样品40通电，使其达到工作状态，通过盖板20的测温区21测试样品的温度，该微流体散热模块测试装置结构简单、操作性强，提高了测试效率，同一个测试装置可重复使用，对多个待测样品40进行散热能力测试，降低了测试成本，且无需将芯片的进出水口与测试装置对应接口焊接，也无需对待测微流体冷却芯片上的热源供电Pad(焊盘)引线键合或焊接导线，避免了焊接操作热应力对芯片的影响。

可选地，为了便于对待测样品40进行测温，盖板20的中部开设测温孔，测温孔用于检测待测样品40温度。将待测样品40放置于底座10后，通过通液装置向待测样品40引导循环冷却液，加电装置300设置在盖板20上，通过加电装置300向待测样品40通电，使其达到工作状态，使用红外相机，通过盖板20的测温孔测试样品的表面温度。

为了便于为待测样品40通电，在其中一个实施例中，加电装置300包括探针30、加电电极32，加电电极32用于与待测样品40电连接，探针30与加电电极32电接触，将待测样品40放置在底座10上并盖上盖板20后，通过向探针30加电，实现继续探针30与加电电极32的电解触，进而使待测样品40通电，达到工作状态，再通过盖板20的测温区21测试样品温度，进行散热能力分析，断电时，使探针30与加点电极分离即可。探针30、加电电极32结构简单、成本低、占用空间小，便于加电操作进行。

为了使探针30与待测样品40稳定电连接，在其中一个实施例中，加电装置300还包括缓冲件31，缓冲件31设置在探针30上，探针30能够通过缓冲件31与待测样品40活动接触。通过缓冲件31伸缩变形在探针30与加电电极32之间形成压紧作用力，保证探针30与加电电极32、待测样品40可靠电接触。

为了简化加电装置300的结构，降低成本，可选地，缓冲件31为弹簧，弹簧与探针的一端连接，通过弹簧伸缩变形在探针30与加电电极32之间形成压紧作用力，保证探针30与加电电极32、待测样品40可靠电接触。

可选地，为了进一步使探针30与待测样品40稳定电连接，缓冲件31设置在探针30靠近加电电极32的一端，探针30与盖板20固定连接，探针30与加电电极32接触时，通过缓冲件31伸缩变形在探针30头部与加电电极32之间形成压紧作用力，保证探针30头部与加电电极32、待测样品40可靠电接触，提高测试结果准确性。

为了提高冷却液通入待测样品40的效率，可选地，在其中一个实施例中，底座10包括进液管道11、出液管道12，进液管道11、出液管道12用于与待测样品40的微流道连通。向进液管道11通入冷却液，并通过进液管道11将冷却液引导进入待测样品40芯片的微流道内，再通过出液管道12将待测样品40芯片的微流道内的冷却液导出，缩短了冷却液在待测样品40外的循环路径，提高了冷却液通入待测样品40的效率，进而提高测试效率。

可选地，在其中一个实施例中，底座10还包括进液连接端口13、出液连接端口14，进液连接端口13与进液管道11连接，出液连接端口14与出液管道12连接。将待测样品40放置在底座10上并盖上盖板20后，通过向探针30加电，实现继续探针30与加电电极32的电接触，使待测样品40通电，之后，通过进液连接端口13将外部供液设备与进液管道11连接，通过出液连接端口14将出液管道12与外部供液设备连接，连接方便，实现向待测样品40内通入循环冷却液。

在其中一个实施例中，底座10上开设有样品放置槽15，样品放置槽15的底部开设进液接口、出液接口，进液接口、出液接口均与待测样品40的微流道连通。通过样品放置槽15将待测样品40芯片固定，无需对待测微流体冷却芯片上的热源供电Pad(焊盘)引线键合或焊接导线，避免了焊接操作热应力对芯片的影响，通过在样品放置槽15的底部开设进液接口、出液接口，将进液接口、出液接口与待测样品40的微流道位置对应，提高了提高冷却液通入待测样品40的效率，无需将芯片的进出水口与测试装置对应接口焊接，避免了焊接操作热应力对芯片的影响，同时，省去了进液管道11、出液管道12与待测样品40的微流道的连接处的结构，简化了微流体散热模块测试装置的整体结构，节省了装置体积，降低制造成本。

可选地，样品放置槽15设置在底座10的中部，使待测样品40的位置与测温区21位置对应，将待测样品40放置于样品放置槽15之后，通过通液装置向待测样品40引导循环冷却液，通过加电装置300向待测样品40通电，使其达到工作状态，使用红外相机，通过盖板20的测温区21测试样品的表面温度，待测样品40的位置与测温区21位置对应，避免测温时对待测样品40的温度采集不全而造成测试结果存在误差，提高了测试结果的准确性。

为提高测试结果准确性，在其中一个实施例中，底座10还包括接口密封环16，至少两个接口密封环16分别设置于进液接口、出液接口处。通过接口密封环16保证冷却液完全从进液管道11导入待测样品40芯片的微流道内，再通过接口密封环16从出液管道12将待测样品40芯片的微流道内的冷却液完全导出，避免冷却液在进液接口、出液接口处发生泄漏，影响测试结构，以及避免测试过程中因冷却液泄露造成设备损坏。

为了提高微流体散热模块测试装置的可操作性，在其中一个实施例中，还包括升降结构，盖板20与底座10通过升降结构活动连接。将待测样品40放置在底座10上之后，调节升降结构向靠近底座10的方向移动，使连接在盖板20上的加电装置300与待测样品40电连接，实现向加点装置通电；需要断电时，调节升降结构向远离底座10的方向移动，使加电装置300与待测样品40断开电连接。

可选地，将待测样品40放置在底座10上之后，调节升降结构向靠近底座10的方向移动，使连接在盖板20上的探针30与加电电极32电接触，实现向待测样品40的通电；需要断电时，调节升降结构向远离底座10的方向移动，使连接在盖板20上的探针30与加电电极32断开电接触。

为了简化微流体散热模块测试装置的升降结构，在其中一个实施例中，升降结构包括螺栓，盖板20设有通孔，螺栓与盖板20通过通孔连接，螺栓与底座10螺纹连接。将待测样品40放置在底座10上之后，调节螺栓，使螺栓与底座10相对靠近，实现盖板20向靠近底座10的方向移动，直至连接在盖板20上的探针30与加电电极32电接触，实现向待测样品40的通电；需要断电时，再调节螺栓，使螺栓与底座10相对远离，实现盖板20向远离底座10的方向移动，直至连接在盖板20上的探针30与加电电极32断开电接触，实现向待测样品40的断电。

可选地，升降结构包括滑杆、插销，滑杆的一端与盖板20活动连接，滑杆的另一端与底座10固定连接，插销与滑杆插接。将待测样品40放置在底座10上之后，沿着滑杆轴向，调节盖板20相对滑杆的位置，使盖板20与底座10相对靠近，直至连接在盖板20上的探针30与加电电极32电接触，将插销与滑杆插接，实现向待测样品40的通电；需要断电时，再沿着滑杆轴向，调节盖板20相对滑杆的位置，使盖板20与底座10相对远离，直至连接在盖板20上的探针30与加电电极32断开电接触，将插销与滑杆插接，实现向待测样品40的断电。

一种芯片级微流体散热模块测试方法，采用如上述的微流体散热模块测试装置，包括如下步骤：

将待测样品40放置于底座10上，盖板20盖上底座10；可选地，在盖板20盖上底座10时还包括步骤：调节升降结构向靠近底座10的方向移动，使连接在盖板20上的探针30与加电电极32电接触，实现向待测样品40的通电；

向加电装置300通电，使芯片达到工作状态；可选地，向加电装置300通电时还包括步骤：调节螺栓，使螺栓与底座10相对靠近，盖板20向靠近底座10的方向移动，直至连接在盖板20上的探针30与加电电极32电接触，实现向待测样品40的通电；和/或，

向通液装置通入冷却液，使冷却液进入待测样品40内；可选地，向通液装置通入冷却液时还包括步骤：向进液管道11通入冷却液，并通过进液管道11将冷却液引导进入待测样品40芯片的微流道内，再通过出液管道12将待测样品40芯片的微流道内的冷却液导出；和/或，

通过测温区21检测待测样品40温度；可选地，检测待测样品40温度时还包括步骤：使用红外相机于测温区21对待测样品40进行测温，分析芯片的散热能力、使用性能。

上述微流体散热模块测试装置，底座10用于放置待测样品40，通过通液装置向待测样品40引导循环冷却液，加电装置300设置在盖板20上，通过加电装置300向待测样品40通电，使其达到工作状态，通过盖板20的测温区21测试样品的温度，该微流体散热模块测试装置结构简单、操作性强，提高了测试效率，同一个测试装置可重复使用，对多个待测样品40进行散热能力测试，降低了测试成本，且无需焊接感应元件，且无需将芯片的进出水口与测试装置对应接口焊接，也无需对待测微流体冷却芯片上的热源供电Pad(焊盘)引线键合或焊接导线，避免了焊接操作热应力对芯片的影响。

上述芯片级微流体散热模块测试方法，能够测试待测样品40的散热能力，无需焊接操作，不损伤待测样品40，易操作、成本低。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种微流体散热模块测试装置，其特征在于，所述微流体散热模块测试装置包括：

底座，所述底座用于放置待测样品，所述底座包括通液装置，所述通液装置用于向待测样品引导循环冷却液；

盖板，所述盖板盖设在所述底座上，所述盖板设有测温区，所述测温区用于检测待测样品温度；

加电装置，所述加电装置设置在所述盖板上，所述加电装置用于与待测样品电连接。

2.根据权利要求1所述的微流体散热模块测试装置，其特征在于，所述加电装置包括探针、加电电极，所述加电电极用于与待测样品电连接，所述探针与所述加电电极电接触。

3.根据权利要求2所述的微流体散热模块测试装置，其特征在于，所述加电装置还包括缓冲件，所述缓冲件设置在所述探针上，所述探针能够通过所述缓冲件与待测样品活动接触。

4.根据权利要求1所述的微流体散热模块测试装置，其特征在于，所述底座包括进液管道、出液管道，所述进液管道、出液管道用于与所述待测样品的微流道连通。

5.根据权利要求4所述的微流体散热模块测试装置，其特征在于，所述底座还包括进液连接端口、出液连接端口，所述进液连接端口与所述进液管道连接，所述出液连接端口与所述出液管道连接。

6.根据权利要求1至5任一项所述的微流体散热模块测试装置，其特征在于，所述底座上开设有样品放置槽，所述样品放置槽的底部开设进液接口、出液接口，所述进液接口、所述出液接口均与所述待测样品的微流道连通。

7.根据权利要求6所述的微流体散热模块测试装置，其特征在于，所述底座还包括接口密封环，至少两个所述接口密封环分别设置于所述进液接口、所述出液接口处。

8.根据权利要求1至5任一项所述的微流体散热模块测试装置，其特征在于，还包括升降结构，所述盖板与所述底座通过所述升降结构活动连接。

9.根据权利要求8所述的微流体散热模块测试装置，其特征在于，所述升降结构包括螺栓，所述盖板设有通孔，所述螺栓与所述盖板通过所述通孔连接，所述螺栓与所述底座螺纹连接。

10.一种芯片级微流体散热模块测试方法，采用如权利要求1至9任一项所述的微流体散热模块测试装置，其特征在于，包括如下步骤：

将待测样品放置于底座上，盖板盖上底座；

向加电装置通电，使芯片达到工作状态；和/或，

向通液装置通入冷却液，使冷却液进入待测样品内；和/或，

通过测温区检测待测样品温度。

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