CN208737883U - 一种半导体存储器高低温老化测试箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于半导体存储器高低温老化测试技术领域，公开了一种半导体存储器高低温老化测试箱,设置有常温区，以及一组或多组由第一温度区、第二温度区、隔离区构成的测试区；两个温度区的温差恒定；常温区用于放置上位机、交换机，设置有为上位机和交换机散热的散热装置；测试区用于放置半导体存储器老化测试设备；第一温度区用于放置老化测试系统的第一背板，以及在第一背板上可拔插的测试核心板；第二温度区用于放置第二背板和在第二背板上可拔插的测试板；隔离区设置有直通板，通过直通板将位于第一温度区的测试核心板发送的测试信号和电源信号传输到位于第二温度区的测试板；隔离区侧面设置有对直通板散热的散热器，以减少第二温度区温度对第一温度区的影响。

Description

一种半导体存储器高低温老化测试箱

技术领域

本实用新型属于半导体老化测试技术领域，更具体地，涉及一种半导体存储器高低温老化测试箱。

背景技术

半导体存储器有一定的失效概率，其失效概率与使用次数之间的关系符合浴缸曲线的特性，开始使用时存储器的失效概率高，当经过一定使用次数后失效概率大幅降低，直到接近或达到其使用寿命后，存储器的失效概率又会升高。至今无任何存储器制造商敢忽略半导体存储器的失效问题，一般通过老化测试(Test During burn-in，TDBI)来加速存储器失效概率的出现，直接让其进入产品稳定期来解决该问题。

半导体存储器老化测试的总体方案是给被测半导体存储器供给电源信号和测试信号，在高低温或常温下让被测半导体存储器连续不间断地工作设定的时间，此过程称为老化(burn-in)，由此来加速半导体存储器件的失效，筛选出良品。由于半导体存储器的种类很多，应用广泛，量大、性能较高且工作温度范围广，因此需要有一套容量灵活、可扩展性好、宽温度范围、功能丰富、架构可靠性和性价比均高的老化测试系统才能满足实际应用。现有半导体存储器老化测试箱与上述需求相比，都存在一定的差距和不足。

公开号为CN103823171A的中国专利公开了一种集成电路高温老化测试系统及高温老化测试方法，将功能性测试板卡直接设计到高温老化装置内部以减少测试空间；将功能性测试和高温老化测试进行合并，以减少测试时间；从而达到降低测试成本的目的。但其置于高温老化装置中的测试板的性能受温度的影响会非常大，并且没有给出低温测试方案；而且该测试方案为常规集成电路的通用测试方法，而非专门针对半导体存储器的测试方法。

公开号为CN1482660A的中国专利公开了测试加烧机系统，公开了测试加烧机系统中烧机室(老化室)的内外布局，以及放于老化室内的烧机板和放于炉外的延伸电路板；其优点是高低温测试和常温测试可以同时进行而不相互影响，节约了测试时间和成本；但该专利文件未公开烧机板和延伸电路板具体的性能、功能、结构及布局；且该测试加烧机系统在高低温下，烧机板的性能会受到较大影响。

实用新型内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种半导体存储器高低温老化测试箱，其目的在于通过分区设计以及温度分区控制，减少对测试设备不必要的温度冲击。

为实现上述目的，按照本实用新型的一个方面，提供了一种半导体存储器高低温老化测试箱，设置一组或多组由第一温度区、第二温度区和设置在第一温度区与第二温度区之间的隔离区构成的测试区；第一温度区的温度为恒定值或设置成跟踪第二温度区温度的温度范围，使第一、第二两个温度区的温差保持恒定，以避免第二温度区结霜或者损坏测试系统；

测试区用于放置半导体存储器老化测试设备；其中，第一温度区用于放置老化测试系统的第一背板，以及在第一背板上可拔插的测试核心板；第二温度区用于放置第二背板和在第二背板上可拔插的测试板；

隔离区设置有直通板，通过直通板将位于第一温度区的测试核心板的信号和电源传输到位于第二温度区的测试板；隔离区侧面设置有对直通板散热的散热器，以减少第二温度区温度对第一温度区的影响。

优选的，上述半导体存储器高低温老化测试箱，设置有常温区，所述常温区用于放置上位机、交换机；所述常温区内设置有为上位机、交换机散热的散热装置。

优选的，上述半导体存储器高低温老化测试箱，隔离区尺寸可调，最小可调至与第一温度区合并为一体。

优选的，上述半导体存储器高低温老化测试箱，采用印刷电路板作为直通板。

优选的，上述半导体存储器高低温老化测试箱，第一、第二背板与直通板间采用耐受高温和低温并隔热的板对板连接器，背板除了提供板卡间的连接外，还起到对各温度区的隔离作用。

优选的，上述半导体存储器高低温老化测试箱，其第一背板具有多个测试核心板槽位，可容纳多块测试核心板；其第二背板具有多个测试板槽位，可容纳多块测试板；根据被测试器件的同测数配置测试板和测试核心板数量，降低测试资源开销和损坏风险；

每个由测试核心板、第一背板、直通板、第二背板和测试板构成的测试单元可支持一个被测试器件(Device Under Test，DUT)测试或多个被测试器件同时测试；

通过配置不同的测试板以支持多种类型半导体存储器譬如Nand Flash、NorFlash、DDR2/DDR3/DDR4、eMMC、SSD的老化测试。

优选的，上述半导体存储器高低温老化测试箱，各测试单元(slot)之间具有预留的间隙，第二温度区的气流为侧面出风，使得散热气流均匀无阻碍地吹过slot与slot之间的间隙，以使第二温度区的温度控制在设定温度的±5℃以内，以实现对第二温度区温度的精准控制，以及对升温降温的快速稳定调节。

优选的，上述半导体存储器高低温老化测试箱，第二温度区温度可调，温度范围支持-50℃～+150℃，温度设置精度最高可达0.1℃。

优选的，上述半导体存储器高低温老化测试箱，在直通板的侧面设置大功率散热装置譬如一个或者多个大功率风扇，以尽可能的将直通板上的热量带走，并阻止放置测试板的第二温度区的温度通过连接器、第二背板、直通板传导进放置核心板的第一温度区，通过减少第一、第二温度区之间的热传导使得测试核心板的工作温度不受测试板老化温度的影响。

优选的，上述半导体存储器高低温老化测试箱，老化测试箱内测试核心板侧面处设置大功率散热装置譬如一个或者多个大功率风扇，以在测试核心板上、下区间形成良好的风道，保证测试核心板的工作温度在可靠范围内。

优选的，上述半导体存储器高低温老化测试箱，老化测试箱正面设置有用于显示老化箱内状态的状态区、用于人机交互的操作界面，以及电源按钮；该状态区具有指示老化箱运行状态的状态指示灯和声光告警灯。

总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

(1)本实用新型提供的半导体存储器高低温老化测试箱，将温度分区设置温区，采用背板和直通板进行信号传输，测试板与测试核心板可分别放置在两个独立的温度区工作，减少了对测试系统不必要的温度冲击；高低温老化测试时通过将测试板与测试核心板分区放置，将温度有效隔离，可尽可能降低测试核心板的工作温度，减少对测试核心板器件的温度冲击，降低高低温下器件失稳的可能性，保证测试信号质量，提升了测试信号完整性，可以将DUT的工作频率由常规的10MHz提升到20MHz甚至更高，在基本不增加系统复杂度的情况下提升老化测试效率，从而进一步降低测试成本；

(2)本实用新型提供的半导体存储器高低温老化测试箱，通过对箱内空间进行分区、温度分区控制，拓宽了老化测试环境的温度范围，能够将老化温度范围做到-50℃～+150℃，且还可以做到更宽温度范围，通过散热设置以及隔离区将两个温度区间进行良好隔离，避免两个温区之间的温度串扰、两股不同温度的气流相遇所产生的结霜或漏水，提高了测试设备的安全性；

通过直通板进行温区之间的测试信号和电源信号传输实现高速测试信号良好传输，实测结果表明，在信号完整性满足要求的情况下，测试速度能稳定地做到50MHz；最高可达200MHz以上；不会增加测试时间，提高了测试效率；

(3)采用本实用新型提供的半导体存储器高低温老化测试箱，可根据被测试器件的同测数来需要灵活配置测试板和测试核心板数量，降低了测试资源开销和损坏风险；通过配置不同的测试板，可以支持Nand Flash、Nor Flash、DDR2/DDR3/DDR4、eMMC、SSD等各种类型存储器的老化测试，减少了测试成本；

(4)本实用新型提供的半导体存储器高低温老化测试箱，采用印刷电路板作为直通板在两个温区之间传输测试信号和电源信号，相较于采用线缆作为信号和电源的传输介质，一是解决了能同时经受得住高低温老化的线缆成本高，且容易失效的问题；二是有更好的隔热和散热性能；三是更利于隔离区与温度区之间的密封性设计。

附图说明

图1是本实用新型提供的半导体存储器高低温老化测试箱的一个实施例的系统框图；

图2是本实用新型提供的半导体存储器高低温老化测试箱的一个实施例的结构示意图；

图3是本实用新型提供的半导体存储器高低温老化测试箱的一个实施例的背板和直通板结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

参照图1～3，本实用新型提供的半导体存储器高低温老化测试箱，设置有常温区，以及由第一温度区、第二温度区，设置在第一温度区与第二温度区之间的隔离区构成的测试区；每个老化测试箱中可设置一组或多组测试区。

在一个优选实施例中，隔离区的尺寸可根据设计工艺和实际测试需要调整，可以采用一个较窄的过渡区作为隔离区，可以采用一个较宽的区间作为隔离区，也可以将隔离区与第一温度区1合并，取决于具体应用和对高低温老化温度的需要。

常温区用于放置上位机、交换机，设置有为上位机和交换机散热的散热装置譬如风扇。

测试区用于放置半导体存储器老化测试的测试设备，譬如，第一温度区1用于放置老化测试系统譬如第一背板，以及设置在第一背板上可拔插的若干个测试核心板；第二温度区2用于放置第二背板和在该背板上可拔插的若干测试板。

隔离区设置有直通板；通过直通板将位于第一温度区的测试核心板的信号和电源传输到位于第二温度区的测试板；隔离区侧面设置有对直通板进行散热的散热器，以尽量减少第二温度区2的温度对第一温度区1的影响。在一个优选实施例中，采用印刷电路板(PCB)作为直通板。

背板与直通板间采用板对板连接器，它们均能够耐受高温和低温，并且能够起到隔热的作用；背板除了提供板卡间的连接外，还起到对各温度区的隔离作用。

参照图1，实施例中，温度区1用于放置测试核心板和背板1，该区的温度可以设定为恒定值，也可以设置成跟踪温度区2温度的温度范围，使这两个温度区的温差保持恒定，以避免温度区2结霜或者损坏测试系统。测试时，由测试核心板与背板1、直通板、背板2和测试板构成一个测试单元(slot)，每个slot可支持256DUTs同时测试；也可根据测试需要设计支持更多的DUT的测试单元。

温度区2的温度可以设定，温度范围支持-50℃～+150℃，温度设置精度为0.1℃。为达到对温度区2温度的精准控制和升温及降温快速稳定调节。各层slot之间具有预留的间隙高度，在一个优选实施例中该间隙的高度为45mm；第二温度区2的气流为侧面出风，均匀无阻碍地吹过slot与slot之间的间隙，从而可以使该温度区2的温度准确度控制在±5℃以内，以实现对第二温度区温度的精准控制，以及对升温降温的快速稳定调节。

在实施例提供的老化测试箱中，考虑到了数量较多的DUT同时老化测试时所产生的大量热量，因此高低温箱的制冷及加热功率需要考虑温度区2的最大负载。

测试板所承载的DUT越多，总功耗越大，产生的热量越多，制冷功率越大；实施例中按照最大负载来设计制冷功率；对于半导体存储器，在同测数为256颗DUT的情况下，最大负载一般在9kW以内。

通过这种分区设计、温度分区控制、通过直通板进行温区之间的信号和电源传输，实现了老化测试环境的宽温度范围，以及高速测试信号良好传输，在信号完整性满足要求的情况下，测试速度能稳定地做到50MHz；最高可达200MHz以上。

测试时，通过测试核心板给DUT提供测试信号和电源，并对DUT输出信号进行比较，将测试结果分别保存到不同的存储区间以便于分析；位于第一温度区1的背板1给测试核心板和直通板提供插槽，实现信号和电源的传输。

参照图2，老化测试箱正面设置有用于显示箱内状态的状态区，状态区设计有高低温箱运行的状态指示灯和声光告警灯；用于人机交互的操作界面；实施例中采用一台触摸式平板显示器，便于测试人员根据DUT测试程序观察和分析测试结果；电源按钮以及门和把手；在一个实施例中，为方便操作，在老化测试箱的前、后面分别设置门和把手；前面的前门和把手用于取放BIB测试板的；后面的门和把手便于取放核心测试板，以方面测试设备的接入和取出。

图2所示意的实施例中设置了4个温度区，其中，温度区4、3用于放置测试板；隔离器与温度区2、1合并了，温度区2、1用于放置直通板和测试核心板；操作界面能同时对4个温度区进行控制。

参照图3，背板与直通板间采用板对板连接器，它们均能够耐受高温和低温，并且能够起到隔热的作用；背板除了提供板卡间的连接外，还起到对各温度区的隔离作用。

在一个优选实施例中，老化测试箱内部连通两个温度区的区域内采用柔性隔热材料，配合连接器保证各温度区之间的良好隔离。在高低温老化测试时，放置测试板的温度区的温度会通过连接器、背板2、直通板传导进放置核心板的温度区，为减少两个温度区的热传导，在直通板的侧面设置大量风扇，原则是每两块直通板之间放置2个风扇，以尽可能的将直通板上的热量带走，保证测试核心板的工作温度不受测试板老化温度的影响；在老化测试箱内测试核心板侧面处设置大量风扇，以在核心板上下区间形成良好的风道，保证测试核心板的工作温度在可靠范围内。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种半导体存储器高低温老化测试箱，其特征在于，设置有一组或多组由第一温度区、第二温度区和设置在第一温度区与第二温度区之间的隔离区构成的测试区；

所述第一温度区的温度为恒定值，或设置成跟踪第二温度区温度的温度范围；

所述测试区用于放置半导体存储器老化测试设备；其中，第一温度区用于放置第一背板，以及在第一背板上可拔插的测试核心板；第二温度区用于放置第二背板，以及在第二背板上可拔插的测试板；

所述隔离区设置有直通板，通过直通板将位于第一温度区的测试核心板发送的测试信号和电源信号传输到位于第二温度区的测试板；隔离区侧面设置有对直通板散热的散热器。

2.如权利要求1所述的半导体存储器高低温老化测试箱，其特征在于，设置有常温区，所述常温区用于放置上位机、交换机；所述常温区内设置有为上位机、交换机散热的散热装置。

3.如权利要求1或2所述的半导体存储器高低温老化测试箱，其特征在于，所述第一背板具有多个测试核心板槽位，第二背板具有多个测试板槽位；

每个由测试核心板、第一背板、直通板、第二背板和测试板构成的测试单元支持一个或多个被测试器件同时测试。

4.如权利要求3所述的半导体存储器高低温老化测试箱，其特征在于，各测试单元之间具有预留的间隙，所述第二温度区的气流为侧面出风，使散热气流均匀无阻碍地吹过测试单元之间的间隙。

5.如权利要求1或2所述的半导体存储器高低温老化测试箱，其特征在于，所述隔离区尺寸可调，最小调至与第一温度区合并为一体。

6.如权利要求1或2所述的半导体存储器高低温老化测试箱，其特征在于，所述第一、第二背板与直通板间采用耐受高温和低温并隔热的板对板连接器。

7.如权利要求1或2所述的半导体存储器高低温老化测试箱，其特征在于，采用印刷电路板作为直通板。

8.如权利要求1或2所述的半导体存储器高低温老化测试箱，其特征在于，所述第二温度区温度可调，可调温度范围为-50℃～+150℃。

9.如权利要求1或2所述的半导体存储器高低温老化测试箱，其特征在于，所述直通板的侧面设置有一个或多个散热装置对直通板进行散热。

10.如权利要求1或2所述的半导体存储器高低温老化测试箱，其特征在于，老化测试箱内测试核心板侧面处设置有一个或多个散热装置对测试核心板进行散热。

11.如权利要求1或2所述的半导体存储器高低温老化测试箱，其特征在于，老化测试箱箱体正面设置有用于显示老化箱内状态的状态区、用于人机交互的操作界面，以及电源按钮；该状态区具有指示老化箱运行状态的状态指示灯和声光告警灯。