CN220913286U - 高功率芯片老化测试柜 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种高功率芯片老化测试柜，该高功率芯片老化测试柜包括：柜体；多个老化测试组件，于所述柜体中层层设置，所述老化测试组件包括老化测试板和设置于所述老化测试板上方的液冷散热板，所述老化测试板上具有多个用于放置芯片的测试工位，所述液冷散热板上设有冷却液流动通道和与所述冷却液流动通道连通的冷却液入口、冷却液出口，用于对所述老化测试板及其上的芯片进行液冷散热。本实用新型高功率芯片老化测试柜在老化测试时通过所配置的液冷散热板对老化测试板及其上的芯片进行液冷散热，相较于传统的风冷散热方式，散热速度快且效率高，有助于保证高功率芯片的测试稳定性。

Description

高功率芯片老化测试柜

技术领域

本实用新型涉及芯片测试领域，特别涉及一种高功率芯片老化测试柜。

背景技术

因智能化的快速普及以及半导体市场的持续增长，芯片已经被广泛应用于智能穿戴、手机、车载电子、台式电脑等电子产品中。并且随着电子产品的迷你化，芯片随着摩尔定律自身的集成度越来越高，芯片封装中追求更小的封装面积比，即在单位面积内能够放置更多的芯片。但是，紧密相连的芯片在高密度的封装下，会产生更大的热功耗，导致电子产品的温度急剧上升，而高温会极大降低电子元器件的可靠性，从而引起电子产品失效。

其中，为保证芯片的可靠性，芯片从设计到生产的过程中，通常需要采用老化板在老化测试柜中进行老化测试。目前，芯片老化测试柜中通常配置风冷装置，以在芯片老化测试过程中采用传统的风冷方式进行散热，但已无法解决高密度的热流问题，高功率芯片及老化测试板产生大量的热量不能及时散出，并不断积聚，影响芯片测试稳定性。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提出一种高功率芯片老化测试柜，旨在解决目前高功率芯片老化测试柜采用传统风冷散热，散热速度慢、效率低的问题。

为实现上述目的，本实用新型提出一种高功率芯片老化测试柜，该高功率芯片老化测试柜包括：

柜体；

多个老化测试组件，于所述柜体中层层设置，所述老化测试组件包括老化测试板和设置于所述老化测试板上方的液冷散热板，所述老化测试板上具有多个用于放置芯片的测试工位，所述液冷散热板上设有冷却液流动通道和与所述冷却液流动通道连通的冷却液入口、冷却液出口，用于对所述老化测试板及其上的芯片进行液冷散热。

在一些实施例中，每一所述老化测试组件中的所述液冷散热板朝向所述老化测试板的一面设有第一导热层。

在一些实施例中，所述第一导热层包括导热衬垫或导热硅胶。

在一些实施例中，每一所述老化测试组件中的所述液冷散热板背离所述老化测试板的一面设有第二导热层。

在一些实施例中，所述第二导热层包括导热衬垫或导热硅胶。

在一些实施例中，所述老化测试组件还包括：

冷却泵，与所述液冷散热板的冷却液入口连通并用于输送冷却液。

在一些实施例中，所述老化测试组件还包括：

进液管，所述冷却泵的出液口通过所述进液管与所述液冷散热板的冷却液入口连通；

换热器，所述冷却泵的入液口与所述换热器连通；

出液管，所述换热器通过所述出液管与所述液冷散热板的冷却液出口连通。

在一些实施例中，还包括：

控制器，用于根据所述老化测试组件中所述老化测试板上芯片的总功耗、冷却液密度、冷却液比热容以及所述冷却液入口与所述冷却液出口之间的冷却液温升以计算冷却液流量，并根据所述冷却液流量控制所述冷却泵的功率。

在一些实施例中，所述冷却液流动通道呈S形蜿蜒设置。

在一些实施例中，每一所述老化测试组件中的所述老化测试板上的多个所述测试工位呈阵列设置；

所述老化测试板的每一列所述测试工位与所述冷却液流动通道位置对应；和/或，所述液冷散热板的底面形成有多个条形槽，所述老化测试板的每一列所述测试工位上的芯片对应位于一个所述条形槽中。

本实用新型高功率芯片老化测试柜用于对高功率芯片进行老化测试，老化测试时，高功率芯片放置于柜体内老化测试组件的老化测试板的测试工位上，老化测试板及高功率芯片所散发的热量传递至液冷散热板上，而冷却液经液冷散热板的冷却液入口流入冷却液流动通道，在冷却液流动通道流动过程中吸收液冷散热板的热量，并经冷却液出口流出，从而对老化测试板及高功率芯片进行液冷散热。本高功率芯片老化测试柜在老化测试时通过所配置的液冷散热板对老化测试板及其上的芯片进行液冷散热，相较于传统的风冷散热方式，散热速度快且效率高，有助于保证高功率芯片的测试稳定性。

附图说明

图1为本实用新型一实施例中高功率芯片老化测试柜的结构示意图；

图2为本实用新型一实施例中老化测试组件的结构示意图；

图3为本实用新型一实施例中液冷散热板的截面图；

图4为本实用新型一实施例中老化测试板的结构示意图；

图5为本实用新型另一实施例中老化测试组件的结构示意图；

图6为本实用新型又一实施例中老化测试组件的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的方案进行清楚完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型中的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

还需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件上时，它可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被称为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接另一个元件或者可能同时存在居中元件。

另外，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

芯片在封装完毕之后，可能存在芯片性能不稳定或功能上存在潜在缺陷，如若这些存在潜在缺陷的芯片被用在关键设备上，有可能发生故障，造成用户财产损失甚至是生命危险，而老化测试的目的就是在一定时间内，把芯片置于一定的温度下，再施于特定的电压，加速芯片老化，使芯片可靠性提前度过早期失效期，直接到达偶然失效期(即故障偶发期)，保证芯片工作性能的稳定性和可靠性。

本实用新型提出一种高功率芯片老化测试柜100，参照图1至图4，该高功率老化测试柜100包括：

柜体110；

多个老化测试组件120，于柜体110中层层设置，老化测试组件120包括老化测试板121和设置于老化测试板121上方的液冷散热板122，老化测试板121上具有多个用于放置芯片10的测试工位，液冷散热板122上设有冷却液流动通道1221和与冷却液流动通道1221连通的冷却液入口1221a、冷却液出口1221b，用于对老化测试板121及其上的芯片10进行液冷散热。

本实施例所涉及的高功率芯片老化测试柜100用于对高功率芯片10进行老化测试，其中，高功率老化测试柜100主要包括柜体110和多个老化测试组件120的结构组成，柜体110的外形构造可以为长方形柜体110等，对此不作限制。并且，老化测试组件120的数量根据实际情况设置。其中，柜体110的外表面可设置操控面板，用于供测试人员进行操作，实现老化测试的测试控制，以及进行老化测试数据的实时显示等。

老化测试组件120主要包括老化测试板121和液冷散热板122的结构组成，液冷散热板122用于对老化测试板121进行散热，老化测试板121及放置于其测试工位上的高功率芯片10的热量传递至液冷散热板122，以通过液冷散热板122进行散热。可选地，如图1和图2所示，在老化测试组件120中，液冷散热板122位置在上，老化测试板121位置在下。具体地，液冷散热板122在柜体110内为固定设置，具体可以是液冷散热板122焊接固定于柜体110内，老化测试板121放置于柜体110内时位于液冷散热板122的下方，且其测试工位上的芯片10与上方的液冷散热板122接触。其中，可以是柜体110内设置支撑结构，以通过支撑结构对老化测试板121进行支撑，实现老化测试板121在柜体110内的插入放置。或者，也可以是多个老化测试组件120的液冷散热板122邻近设置，以通过下方的老化测试组件120的液冷散热板122对上方的老化测试组件120的老化测试板121进行支撑。

其中，液冷散热板122可采用散热金属板，具体可为铝合金板，具有良好的导热性，可实现快速散热。

具体地，如图3所示，液冷散热板122上设有冷却液流动通道1221、冷却液入口1221a和冷却液出口1221b，通过冷却液于液冷散热板122上流动，以吸收带走液冷散热板122的热量。其中，冷却液流动通道1221可以一条，且冷却液流动通道1221的布置形式可为多种，比如冷却液流动通道1221为S形通道、弓形通道、螺旋形通道或其它形状通道。可选地，冷却液入口1221a和冷却液出口1221b可分别为一个，且冷却液入口1221a和冷却液出口1221b位于液冷散热板122的不同侧面，如相对两侧面，根据实际情况设置。

如图1和图4所示，老化测试时，高功率芯片10放置于柜体110内老化测试组件120的老化测试板121的测试工位上，老化测试板121及高功率芯片10所散发的热量传递至液冷散热板122上，而冷却液经液冷散热板122的冷却液入口1221a流入冷却液流动通道1221，冷却液在冷却液流动通道1221流动过程中吸收液冷散热板122的热量，并经冷却液出口1221b流出，从而对老化测试板121及高功率芯片10进行液冷散热。其中，冷却液可以采用去离子水、酒精、乙二醇或乙二醇/水混合溶液，冷却性能优异且成本较低。

其中，如图1所示，多个老化测试组件120在柜体110中层层设置，即在上下方向上，多个老化测试组件120依次设置。当然，相邻两老化测试组件120的液冷散热板122之间存在间隔空间，老化测试板121及高功率芯片10产生的热量同时也会从其周侧散出至环境空间中。在实际测试时，多个老化测试组件120的老化测试板121所放置的高功率芯片10可不相同，以实现为不同种类不同功耗的高功率芯片10进行老化测试。

本高功率芯片老化测试柜100在老化测试时通过所配置的液冷散热板122对老化测试板121及其上的芯片10进行液冷散热，相较于传统的风冷散热方式，散热速度快且效率高，有助于保证高功率芯片的测试稳定性。

在一些实施例中，参照图5，每一老化测试组件120中的液冷散热板122朝向老化测试板121的一面设有第一导热层122a。

老化测试时，老化测试板121及高功率芯片10产生的热量通过第一导热层122a传递至液冷散热板122上。在第一导热层122a的导热下，老化测试板121及高功率芯片10的热量可被快速传递，可进一步提升散热速度及散热效率。

其中，第一导热层122a包括导热衬垫或导热硅胶。

第一导热层122a采用导热衬垫或导热硅胶，不仅导热系数高、导热性能优异，而且还具有接触柔性，与高功率芯片10接触时对其具有一定的缓冲作用，避免造成芯片损坏。其中，导热衬垫为柔性片状材料，由陶瓷粉和硅油组成，厚度一般为0.5mm至5mm。

在一些实施例中，参照图5，每一老化测试组件120中的液冷散热板122背离老化测试板121的一面设有第二导热层122b。

其中，多个老化测试组件120可逐一层叠设置，能够理解的是，老化测试组件120中的液冷散热板122位置在上，老化测试板121位置在下，多个老化测试组件120在上下方向上依次层叠，即每一老化测试组件120中的液冷散热板122还会接触其上方与之相邻的老化测试组件120中的老化测试板121并接收热量。故，每一老化测试组件120中的液冷散热板122还可通过第二导热层122b和其上方与之相邻的老化测试组件120中的老化测试板121相接触，从而降低接触热阻，该老化测试板121及高功率芯片产生的热量经第二导热层122b可快速传递至下方的液冷散热板122上，实现双层液冷散热，可进一步提升散热速度及散热效率。

其中，第二导热层122b包括导热衬垫或导热硅胶。

在一些实施例中，参照图6，老化测试组件120还包括：

冷却泵123，与液冷散热板122的冷却液入口1221a连通并用于输送冷却液。

其中，每一个老化测试组件120均配置冷却泵123，在老化测试组件120中，冷却泵123用于向液冷散热板122输送冷却液，冷却泵123输送的冷却液经液冷散热板122的冷却液入口1221a进入其冷却液流动通道1221中。优选地，冷却泵123采用大流量扬程的智能冷却泵123，其包含大多数冷却液的流量范围，性能优异，适用于大多数的冷却应用场景。

进一步地，参照图6，老化测试组件120还包括：

进液管124，冷却泵123的出液口通过进液管124与液冷散热板122的冷却液入口1221a连通；

换热器125，冷却泵123的入液口与换热器125连通；

出液管126，换热器125通过出液管126与液冷散热板122的冷却液出口1221b连通。

在老化测试组件120中，冷却泵123、进液管124、液冷散热板122、出液管126和换热器125形成闭环的循环冷却系统，冷却液沿冷却泵123→进液管124→液冷散热板122→出液管126→换热器125→冷却泵123的输送路径循环流动。具体地，冷却泵123输送的冷却液通过进液管124并经液冷散热板122的冷却液入口1221a进入其冷却液流动通道1221，冷却液在冷却液流动通道1221流动过程中吸收液冷散热板122的热量，并经冷却液出口1221b流出至出液管126，再通过出液管126流入换热器125中进行热交换冷却，随后被冷却泵123抽出输送。

在一些实施例中，还包括：

控制器，用于根据老化测试组件120中老化测试板121上芯片10的总功耗、冷却液密度、冷却液比热容以及冷却液入口1221a与冷却液出口1221b之间的冷却液温升以计算冷却液流量，并根据冷却液流量控制冷却泵123的功率。

本实施例从传热学理论方面对冷却液流量进行设计，以精准控制冷却泵123的功率，按所设计的冷却液流量进行供应输送。具体地，冷却液流量采用如下公式计算：

Q＝P/(ρ×C_p×ΔT)；

其中，Q为冷却液流量，P为老化测试板121上芯片的总功耗，若有N个单个功耗为P_single的芯片，总功耗P＝N×P_single，ρ为冷却液密度，C_p为冷却液比热容，ΔT为冷却液入口1221a与冷却液出口1221b之间的冷却液温升。

进一步地，由于冷却泵123在实际工作过程中不一定能按所计算的冷却液流量供应冷却液，故Q_max一般取1.2Q，可根据该1.2Q的冷却液流量控制冷却泵123的功率，以保证冷却泵123供应充足的冷却液。实际应用时，每次对不同种类及个数的芯片10进行测试时，仅需统计好测试芯片10的总功耗再利用上述计算方法便可计算出对应的冷却液流量，并据此调控冷却泵123至相适配的功率，便可对特定总功耗下的芯片10进行测试。如此，既不会因冷却液流量不足而导致散热效果不好，也不会因为冷却液流量太大而造成浪费，增加冷却成本。

在一些实施例中，参照图3，冷却液流动通道1221呈S形蜿蜒设置。

其中，冷却液流动通道1221呈S形蜿蜒设置，其通道路径经过液冷散热板122的大部分区域，冷却液在冷却液流动通道1221中流动时，液冷散热板122上的热量可被冷却液快速带走，可提高散热速度和散热效果。

在一些实施例中，参照图3和图4，每一老化测试组件120中的老化测试板121上的多个测试工位呈阵列设置；

老化测试板121的每一列测试工位与冷却液流动通道1221位置对应；和/或，液冷散热板122的底面形成有多个条形槽(未图示)，老化测试板121的每一列测试工位上的芯片10对应位于一个条形槽中。

其中，对于每一老化测试组件120，其老化测试板121上的多个测试工位呈阵列设置，即老化测试板121上具有多排多列的测试工位。可以是每一列测试工位与冷却液流动通道1221位置对应，参照图3和图4，示例性地，冷却液流动通道1221呈S形蜿蜒设置时，冷却液流动通道1221包括多个直流段和连接相邻两个直流段的转弯段，老化测试板121上的多列测试工位与为S形的冷却液流动通道1221的多个直流段一一对应设置。其中，老化测试板121上的多个测试工位沿冷却液流动通道1221的通道路径设置，放置在老化测试板121上的测试工位进行老化测试的芯片10，经液冷散热板122至冷却液的热量传递路径最短，可提高散热速度和散热效果。

也可以是液冷散热板122的底面设置多个条形槽以对应容置老化测试板121多列测试工位上的芯片10，老化测试板121于液冷散热板122的下方插入时，每一列测试工位上的芯片10沿对应的条形槽进入并容置其中，芯片10的上表面及两相对侧表面正对液冷散热板122，可增大芯片10的液冷散热面积，提高散热速度和散热效果。可选地，条形槽可以位于冷却液流动通道1221的底部。当冷却液流动通道1221呈S形蜿蜒设置时，条形槽也可以是位于冷却液流动通道1221的相邻的两直流段之间。

以上所述的仅为本实用新型的部分或优选实施例，无论是文字还是附图都不能因此限制本实用新型保护的范围，凡是在与本实用新型一个整体的构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型保护的范围内。

Claims (10)

1.一种高功率芯片老化测试柜，其特征在于，包括：

柜体；

多个老化测试组件，于所述柜体中层层设置，所述老化测试组件包括老化测试板和设置于所述老化测试板上方的液冷散热板，所述老化测试板上具有多个用于放置芯片的测试工位，所述液冷散热板上设有冷却液流动通道和与所述冷却液流动通道连通的冷却液入口、冷却液出口，用于对所述老化测试板及其上的芯片进行液冷散热。

2.根据权利要求1所述的高功率芯片老化测试柜，其特征在于，每一所述老化测试组件中的所述液冷散热板朝向所述老化测试板的一面设有第一导热层。

3.根据权利要求2所述的高功率芯片老化测试柜，其特征在于，所述第一导热层包括导热衬垫或导热硅胶。

4.根据权利要求2所述的高功率芯片老化测试柜，其特征在于，每一所述老化测试组件中的所述液冷散热板背离所述老化测试板的一面设有第二导热层。

5.根据权利要求4所述的高功率芯片老化测试柜，其特征在于，所述第二导热层包括导热衬垫或导热硅胶。

6.根据权利要求1所述的高功率芯片老化测试柜，其特征在于，所述老化测试组件还包括：

冷却泵，与所述液冷散热板的冷却液入口连通并用于输送冷却液。

7.根据权利要求6所述的高功率芯片老化测试柜，其特征在于，所述老化测试组件还包括：

进液管，所述冷却泵的出液口通过所述进液管与所述液冷散热板的冷却液入口连通；

换热器，所述冷却泵的入液口与所述换热器连通；

出液管，所述换热器通过所述出液管与所述液冷散热板的冷却液出口连通。

8.根据权利要求6所述的高功率芯片老化测试柜，其特征在于，还包括：

控制器，用于根据所述老化测试组件中所述老化测试板上芯片的总功耗、冷却液密度、冷却液比热容以及所述冷却液入口与所述冷却液出口之间的冷却液温升以计算冷却液流量，并根据所述冷却液流量控制所述冷却泵的功率。

9.根据权利要求1所述的高功率芯片老化测试柜，其特征在于，所述冷却液流动通道呈S形蜿蜒设置。

10.根据权利要求1所述的高功率芯片老化测试柜，其特征在于，每一所述老化测试组件中的所述老化测试板上的多个所述测试工位呈阵列设置；

所述老化测试板的每一列所述测试工位与所述冷却液流动通道位置对应；和/或，所述液冷散热板的底面形成有多个条形槽，所述老化测试板的每一列所述测试工位上的芯片对应位于一个所述条形槽中。