CN117299600A - 一种芯片三温测试设备及其控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种芯片三温测试设备及其控制系统，属于芯片测试设备技术领域，包括，三温箱模块，所述三温箱模块用于调整测试温度；测试工装，所述测试工装安装在所述三温箱模块内部，对芯片进行测试；以及，抓取模块，所述抓取模块抓取芯片至所述测试工装中进行测试。本发明提供的一种芯片三温测试设备及其控制系统，保证待测芯片在设定目标温度下进行测试，同时简化测试人员的操作步骤，显著提高了测试效率，尤其是对于小批量芯片的测试，更能保证测试效率。

Description

一种芯片三温测试设备及其控制系统

技术领域

本发明涉及芯片测试设备技术领域，且特别是有关于一种芯片三温测试设备及其控制系统。

背景技术

芯片环境适应性测试是在出厂前至关重要的一项工作，目的是验证芯片在不同的环境条件下的稳定性和适应性，以确保芯片在极端环境中的可靠性和稳定性。环境适应性测试通常采用三温测试，即进行低温、常温、以及高温的三种温度的测试，一般定义为低温零下55℃、常温25℃和高温125℃。当前，行业中针对芯片的三温测试方法主要有二种。

方法一为人工测试法，即在进行低温和高温测试时，将芯片预先放置在低温或高温中进行预冷或预热处理，再快速取出进行测试。此方法存在测试效率低、测试精度差的缺点，并且由于芯片和周边环境存在着较大温差，芯片和周边环境会快速发生热交换，导致实际测试时芯片时的温度已严重偏离期望的工作温度。

方法二为采用全自动芯片分选机，此方法对比人工测试效率更高，温度测试的精度也更高，但成本较高，且在测试小批量、多种类的芯片的情况下，产品换线和机台检验会占用比较多的时间，导致全自动分选机并不能发挥其生产效率高的优点。例如，对于JY系列芯片，对于JY系列芯片的多品牌、少批量的特点，不同品牌、批次的JY芯片所需的测试线都不一致，因此每测试一批JY芯片就需要更换测试线，有些情况下还没有人工测试来得效率高。并且，由于JY系列芯片的特殊性，低温测试需要其在零下55℃或更低的温度下进行测试，工业界目前主流的全自动芯片分选机能够达到的最低温度为零下40℃，远未达到JY系列芯片所需的工作温度要求，即便有个别设备采用液氮制冷方案可达到所需工作温度，液氮高昂的费用也让企业难以承担，且液氮也存在运输和使用的安全性问题。

因此，针对上述两种芯片三温测试方法针或多或少存在的缺陷，迫切需要一种既能满足测试温度技术要求，又能兼顾测试效率的方案。

发明内容

本发明旨在提供一种芯片三温测试设备及其控制系统，保证待测芯片不受环境温度影响，测试温度稳定，同时简化测试人员的操作步骤，显著提高了测试效率，尤其是对于小批量芯片的测试，更能保证测试效率。

为达到上述目的，本发明技术方案是：

一种芯片三温测试设备，包括，三温箱模块，所述三温箱模块用于调整测试温度；测试工装，所述测试工装安装在所述三温箱模块内部，对芯片进行测试；以及，抓取模块，所述抓取模块抓取芯片至所述测试工装中进行测试。

本发明的一优选实施例中，所述三温箱模块包括，箱体，所述箱体内部安装所述测试工装；以及，第一温控系统，所述第一温控系统对所述箱体内部进行加温或降温。

本发明的另一优选实施例中，所述三温箱模块还包括第一温度传感器，所述第一温度传感器设置在所述箱体内部。

本发明的另一优选实施例中，所述抓取模块包括，机械臂，所述机械臂设置在所述箱体内部；抓取头，所述抓取头安装在所述机械臂的头部，用于抓取芯片；以及，保温服，所述保温服套装在所述机械臂上。

本发明的另一优选实施例中，所述抓取模块还包括第二温控系统，所述第二温控系统连接所述保温服内部，对所述保温服内部进行加温或降温。

本发明的另一优选实施例中，所述抓取头为吸取式抓手。

本发明的另一优选实施例中，所述测试工装包括，芯片摆放区、以及测试区。

一种用于如上述芯片三温测试设备的控制系统，所述三温箱模块还包括第一温度传感器，所述第一温度传感器设置在所述箱体内部；所述第一温度传感器测量所述箱体内部的温度并反馈给所述第一温控系统，当所述箱体内部的温度与设定温度不一致的情况下，所述第一温控系统对所述箱体内部进行加温或降温，使所述箱体内部的温度与设定温度一致。

本发明的另一优选实施例中，所述抓取模块还包括第二温度传感器，所述第二温度传感器设置在所述机械臂上；所述第二温度传感器检测所述机械臂的温度并回传给所述第二温控系统，当所述机械臂的温度与最佳工作温度不一致的情况下，所述第二温控系统对所述保温服内部进行进一步的加温或降温，以使所述机械臂达到最佳工作温度。

本发明的另一优选实施例中，所述抓取模块还包括摄像头和识别系统；所述摄像头拍摄所述测试工装的图像，并发送给所述识别系统，所述识别系统根据图像，识别所述测试工装中芯片的位置，并将位置信息发送给所述机械臂。

有益效果，本发明的芯片三温测试设备及其控制系统，保证待测芯片不受环境温度影响，测试温度稳定，同时简化测试人员的操作步骤，显著提高了测试效率，尤其是对于小批量芯片的测试，更能保证测试效率。

为让发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。

附图说明

图1为本发明的芯片三温测试设备的主视图。

图2为本发明的芯片三温测试设备的立体图。

图3为图2中本发明的芯片三温测试设备省略保温服时的立体图。

附图标记说明

1三温箱模块

11 箱体

12 第一温控系统

15 观察窗

2测试工装

21 第一摆放区

22 测试区

23 第二摆放区

3抓取模块

31 机械臂

32 抓取头

33 保温服

34 第二温控系统

具体实施方式

为使本发明实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例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的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的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。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。以下实施方式所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前、后、底、顶等，仅是参考附加附图的方向。因此，使用的方向用语是用以说明，而非对本发明加以限制。

图1为本发明的芯片三温测试设备的主视图。如图1所示，本发明的芯片三温测试设备包括三温箱模块1、测试工装2、以及抓取模块3，所述三温箱模块1可以调整测试温度，用于测试待测芯片的所述测试工装2安装在所述三温箱模块1内，所述抓取模块3抓取芯片至所述测试工装2中。

图2为本发明的芯片三温测试设备的立体图。如图2所示，所述三温箱模块1包括，箱体11、第一温控系统12、第一温度传感器13（未图示）、以及控制面板14（未图示）。操作人员可以通过所述控制面板14对所述第一温控系统12进行温度设定，所述第一温控系统12对所述箱体11内部进行加温或降温。所述第一温度传感器13设置在所述箱体11内部，测量所述箱体11内部的温度并反馈给所述第一温控系统12，当所述箱体11内部的温度与操作人员设定的温度不一致的情况下，所述第一温控系统12对所述箱体11内部进行进一步的加温或降温，使所述箱体11内部的温度与设定的温度一致。所述箱体11可开合，闭合时所述箱体11处于密封状态，其内部与外部隔绝。并且，所述箱体11为隔热材料制作，可以隔绝其内部与外部的温度，例如，由双层玻璃、玻璃纤维、石棉、岩棉、硅酸盐、气凝胶毡、真空板或复合材料等制造。通常来说，所述第一温度传感器13位于所述箱体11内部的顶部靠右后方或左后方，所述第一温控系统12设置在箱体11下部的箱体内，所述控制面板14设置在箱体11下部的箱体前面的面板上。

本发明的一优选实施方式中，所述箱体11还包括观察窗15，操作人员可透过观察窗，监测所述箱体11内部的情况。所述观察窗15优选双层玻璃。

所述三温箱模块1可以选用高低温试验箱，高低温试验箱产品具有模拟大气环境中温度变化规律。主要针对于电工，电子产品，以及其元器件及其它材料在高温，低温综合环境下运输，使用时的适应性试验。用于产品设计，改进，鉴定及检验等环节。常用的高低温试验箱的温度范围为零下70℃~180℃，满足芯片测试所需的高温、常温、低温的三种温度情况，并具有更大的温度调整范围，可适配各自不同芯片所需的不同测试温度。

所述测试工装2设置在所述箱体11内，如图2所示，所述测试工装2包括，第一摆放区21、测试区22、以及第二摆放区23，所述第一摆放区21放置待测试的芯片，所述测试区22对芯片进行测试，所述第二摆放区23放置检测合格的芯片。操作人员将待测试的芯片放入所述第一摆放区21，闭合所述箱体11后开始测试。所述抓取模块3从所述第一摆放区21抓取芯片，放入所述测试区22中，测试完成后，测试合格的芯片被所述抓取模块3抓取放入所述第二摆放区23，测试不合格的芯片被所述抓取模块3抓取放回所述第一摆放区21。

本发明的一优选实施方式中，在所述第一摆放区21和所述第二摆放区23包含芯片料盘，所述芯片料盘可以承载复数个芯片，并可根据待测芯片的尺寸、型号选择对应制式的芯片料盘。芯片料盘可从所述第一摆放区21和所述第二摆放区23上取下，方便操作人员放入待测芯片及取出测试完成的芯片。

所述抓取模块3包括，机械臂31、抓取头32、以及保温服33。图3为图2中本发明的芯片三温测试设备省略保温服时的立体图，如图2和图3所示，所述机械臂31设置在所述箱体11内部，所述抓取头32安装在所述机械臂31的头部，用于抓取芯片。所述保温服33套装在所述机械臂31上，降低所述机械臂31与所述箱体11内部的热交换，保证所述机械臂31保持在合适的工作温度，常用的机械臂的工作温度为0℃~30℃左右。所述保温服33为软质材质，不会对所述机械臂31的运动造成干扰，其内层材质优选玻璃纤维、石棉、岩棉、气凝胶毡等，外层包覆铝箔隔热膜，其中，铝箔隔热膜由铝箔贴面、聚乙烯薄膜、纤维编织物、金属涂膜通过热熔胶层压而成，具有隔热保温、防水、防潮等功能，可以反射掉93%以上的辐射热。

本发明的一优选实施方式中，所述抓取模块3还包括第二温控系统34和第二温度传感器35（未图示）。如图2所示，所述第二温控系统34连接所述保温服33内部，可对所述保温服33内部进行加温或降温，以保证所述机械臂31可以保持在最佳工作温度，优选地，所述机械臂31的最佳工作温度为25℃。所述第二温度传感器35设置在所述机械臂31上，检测所述机械臂31的温度并回传给所述第二温控系统34，当所述机械臂31的温度与最佳工作温度不一致的情况下，所述第二温控系统34对所述保温服33内部进行进一步的加温或降温，以使所述机械臂31达到最佳工作温度。

本发明的一优选实施方式中，所述抓取模块3还包括摄像头36（未图示）及识别系统37（未图示），所述摄像头36拍摄所述第一摆放区21和所述第二摆放区23的图像，并发送给所述识别系统37，所述识别系统37根据图像，识别所述第一摆放区21的芯片料盘中芯片的位置，以及所述第二摆放区23中的芯片料盘中空位的位置，并将识别后的位置信息发送给所述机械臂31的控制系统。所述机械臂31按所述第一摆放区21的芯片料盘中芯片的照位置信息，依次抓取待测芯片放入所述测试区22，测试合格的芯片，再由所述机械臂31抓取并放入所述第二摆放区23中的芯片料盘中的空位，测试不合格的芯片，则由所述机械臂31抓取并放回所述第一摆放区21的芯片料盘中芯片的原始位置。优选的，所述识别系统37还可以根据所述摄像头36拍摄的图像，对芯片料盘中的芯片是否存在混料情况进行识别，即判断芯片料盘中是否混有其它型号的芯片，对其他型号的芯片，则不进行测试，这样可以进一步提高测试效率，提高有效测试时间。

本发明的一优选实施方式中，所述抓取头32为吸取式抓手，吸取式抓手的一端连接所述机械臂31，另一端为吸取头。抓取芯片时，吸取式抓手的吸取头可以吸附芯片的顶部。绝大多数芯片的尺寸都较小，使用吸取式抓手可以比常规的机械式卡钳更方便的抓取芯片，同时可以省去针对不同尺寸的芯片设定夹取宽度的步骤，同时还可以防止夹取时损坏芯片。

本发明的芯片三温测试设备的工作流程如下：

步骤S1：将放置待测芯片的芯片料盘放入第一摆放区21，空的芯片料盘放入第二摆放区23，并闭合箱体11。

步骤S2：摄像头36拍摄第一摆放区21和第二摆放区23的图像，并发送给识别系统37，识别系统37根据图像，识别第一摆放区21的芯片料盘中待测芯片的位置，以及第二摆放区23中的芯片料盘中空位的位置。

步骤S3：在控制面板14中，设定测试温度，第一温控系统12开始工作，箱体11内部达到设定的测试温度后，保温一段时间，确保待测芯片温度已达到测试温度后，开始测试。

步骤S4：第二温控系统34依据第二温度传感器35感知到的温度，对保温服33内部的温度进行调整，使保温服33内部的温度始终保持在机械臂31的最佳工作温度。

步骤S5：第一温控系统12开始对箱体11内部的温度进行调整，第一温度传感器13感知箱体11内部的温度。

步骤S6：如果箱体11内部的温度与设定的测试温度一致，则开始芯片测试。如不一致，则返回步骤S5。

步骤S7：机械臂31使用抓取头32抓取第一摆放区21的芯片料盘中的待测芯片，放入测试区22中。

步骤S8：待测芯片在测试区22中进行测试。

步骤S9：测试合格的芯片被机械臂31使用抓取头32抓取放入第二摆放区23的芯片料盘中空位，测试不合格的芯片被放回第一摆放区21的芯片料盘中芯片的原始位置。

步骤S10：完成测试，测试合格的芯片在第二摆放区23，不合格的芯片留在第一摆放区21。

对于本申请的芯片三温测试设备，上述的所述第一摆放区21和所述第二摆放区23，其中芯片的摆放形式，可以按照测试人员的需求进行调整。

例如，如果需要在不打开所述箱体11的情况下，一次性对一批芯片进行三温测试。则可以选择将测试后合格的芯片放回所述第一摆放区21，测试后不合格的芯片放入所述第二摆放区23，高温、常温、低温均测试完成后，合格的芯片留在第一摆放区21在第二摆放区23，不合格的芯片在第二摆放区23。

还例如，可在所述测试工装2中设置废料区，测试不合格的芯片可被放入废料区。这样可以更加明确的分类未测试芯片、测试合格芯片以及测试不合格的芯片。

此外，对于所述抓取模块3，也可以根据实际需要，在所述箱体11中设置多套所述机械臂31和所述抓取头32，以提高测试效率。还可以在所述机械臂31下端同时排布多个所述抓取头32，并对应多个所述抓取头32配置多个所述测试区22，达到一次抓取多个芯片并同时对多个芯片进行测试的效果，进一步提高测试效率。

再者，所述机械臂31和所述抓取头32构成的抓取结构，也可以用外部无线控制传动机构来替代，使用纯粹的机械结构，可以使抓取结构的耐高低温性能得到明显的提高。

综上所述，本发明的芯片三温测试设备及其控制系统可以保证待测芯片不受环境温度影响，测试温度稳定，同时简化测试人员的操作步骤，显著提高了测试效率，尤其是对于小批量芯片的测试，更能保证测试效率。

虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。

Claims (10)

1.一种芯片三温测试设备，其特征在于，包括，

三温箱模块，所述三温箱模块用于调整测试温度；

测试工装，所述测试工装安装在所述三温箱模块内部，对芯片进行测试；以及，

抓取模块，所述抓取模块抓取芯片至所述测试工装中进行测试。

2.如权利要求1所述的一种芯片三温测试设备，其特征在于，所述三温箱模块包括，

箱体，所述箱体内部安装所述测试工装；以及，

第一温控系统，所述第一温控系统对所述箱体内部进行加温或降温。

3.如权利要求2所述的一种芯片三温测试设备，其特征在于，所述三温箱模块还包括第一温度传感器，所述第一温度传感器设置在所述箱体内部。

4.如权利要求1所述的一种芯片三温测试设备，其特征在于，所述抓取模块包括，

机械臂，所述机械臂设置在所述箱体内部；

抓取头，所述抓取头安装在所述机械臂的头部，用于抓取芯片；以及，

保温服，所述保温服套装在所述机械臂上。

5.如权利要求4所述的一种芯片三温测试设备，其特征在于，所述抓取模块还包括第二温控系统，所述第二温控系统连接所述保温服内部，对所述保温服内部进行加温或降温。

6.如权利要求4所述的一种芯片三温测试设备，其特征在于，所述抓取头为吸取式抓手。

7.如权利要求1所述的一种芯片三温测试设备，其特征在于，所述测试工装包括，芯片摆放区、以及测试区。

8.一种用于如权利要求1~7中任一项所述芯片三温测试设备的控制系统，其特征在于，所述三温箱模块还包括第一温度传感器，所述第一温度传感器设置在所述箱体内部；

所述第一温度传感器测量所述箱体内部的温度并反馈给所述第一温控系统，当所述箱体内部的温度与设定温度不一致的情况下，所述第一温控系统对所述箱体内部进行加温或降温，使所述箱体内部的温度与设定温度一致。

9.一种用于如权利要求1~7中任一项所述芯片三温测试设备的控制系统，其特征在于，所述抓取模块还包括第二温度传感器，所述第二温度传感器设置在所述机械臂上；

所述第二温度传感器检测所述机械臂的温度并回传给所述第二温控系统，当所述机械臂的温度与最佳工作温度不一致的情况下，所述第二温控系统对所述保温服内部进行进一步的加温或降温，以使所述机械臂达到最佳工作温度。

10.一种用于如权利要求1~7中任一项所述芯片三温测试设备的控制系统，其特征在于，所述抓取模块还包括摄像头和识别系统；

所述摄像头拍摄所述测试工装的图像，并发送给所述识别系统，所述识别系统根据图像，识别所述测试工装中芯片的位置，并将位置信息发送给所述机械臂。