1.本实用新型涉及一种半导体
芯片高低温测试装置，用于对半导体芯片在高低温下进行测试，实现半导体芯片在高低温下的筛选。
背景技术：
2.目前，半导体芯片在工厂进行大规模高低温量产测试时，主要是将待测芯片放置在固定金属板的socket上进行加热或降温，当待测芯片达到预定温度后，通过机械手臂将待测芯片搬运到测试部进行测试，该测试方法的弊端在于芯片在测试过程中由于没有持续对芯片进行加热和降温，导致测试过程中芯片的实际温度低于所要求的温度，造成测试结果存在偏差，特别是对测试时间较长的芯片偏差会更加明显。
3.工厂进行大规模量产测试时，主要是针对多芯片同时进行测试，在相同的测试环境下如果仅对单芯片进行测试，会造成测试资源的浪费；另一种常见的单芯片高低温测试的方法是人工测试，即：整个测试过程全部通过人工控制这种方法不仅效率低，而且由于无法持续地监控温度，造成测试精度和可靠性不高。
4.本测试装置主要针对单芯片进行自动化测试，通过在测试过程中对芯片进行实时自动化加热和降温，动态监控和调整芯片的温度，使得芯片一直处于规定的范围内，提高了测试精度和可靠性。
技术实现要素：
5.本技术发明了一种半导体芯片高低温测试装置，该装置是一种辅助的测试装置，与测试机和处理机协调配合使用，其中测试机主要用于对芯片进行测试，处理机主要用于对芯片进行搬运。该装置包括：直线轨道运动结构、固定支架结构、电动推杆结构、温度传感器结构、socket结构、控制器。所述直线轨道运动结构固定于处理机右侧位置，可通过滑动模块带动固定支架将高低温气体管路搬运到半导体芯片的正上方。所述电动推杆结构位于待测芯片的上方，用于将高低温气体管路搬运到半导体芯片表面。所述温度传感器结构固定于socket结构的正下方，用于实时监测金属弹簧探针的温度。
6.基于本发明的装置,可用于提高半导体单芯片在高低温测试时的精度和可靠性。
7.直线轨道运动结构根据芯片高低温的测试需求，通过电机一的运转控制滑动模块做向前和向后运动。直线轨道运动结构由电机一、丝杆、滑动模块、上限开关、下限开关、上限挡片、下限挡片组成。直线轨道运动结构中电机一的输出与丝杆相连，通过电机一转动丝杆带动滑动模块滑动，滑动模块带动固定支架、金属气管一、电动推杆结构、上限挡片、下限挡片做直线运动。
8.电动推杆结构根据测试socket结构的实际高度，通过电机二的运转控制带密封罩的金属气管二做上升和下降运动，带密封罩的金属气管二的一端与固定支架上的金属气管一相连, 带密封罩的金属气管二的另外一端通过密封罩将socket结构上的芯片罩住。
9.socket结构根据芯片封装形式定制不同的socket类型，socket结构的中间位置设
置有金属弹簧探针，芯片放入socket结构后，金属弹簧探针顶在芯片封装的中间位置，金属弹簧探针穿过socket结构的pcb板。
10.红外温度传感器结构根据探测到的socket结构上芯片的实际温度，并将实际温度转换为电信号，然后传输给控制器；所述红外温度传感器结构主要由红外温度传感器和固定部件组成。
11.带卡扣的金属气管三根据芯片高低温的测试需求，通过卡扣装置将热流罩的输出端与带卡扣的金属气管三进行密封固定，带卡扣的金属气管三的另一端与固定支架上的金属气管一相连。
12.控制器的输入与上限开关、下限开关、红外温度传感器结构的控制输出端口相连，控制器的输出与电机一、电机二和热流罩的控制输入端口相连；控制器通过控制开关的闭合控制电机的转动，以及根据所接收的温度电信号调整热流罩的状态。
13.带卡扣的金属气管三，采用耐高低温材料的卡扣装置与热流罩的气体输出端口进行固定密封，将热流罩产生的高低温气体通过金属气管一和带密封罩的金属气管二传输到芯片表面。直线轨道运动结构通过上限开关检测滑动模块是否滑动到待测模块的指定位置，当上限挡片进入到上限开关时，电机一正向停止转动；当下限挡片进入到下限开关时，电机一反向停止转动。
14.电动推杆结构带动带密封罩的金属气管二在芯片封装表面做上升和下降运动，当带密封罩的金属气管二将芯片封装表面完全罩住时，电机二正向停止转动；当测试完成后带密封罩的金属气管二离开芯片封装表面，当带密封罩的金属气管二恢复到初始位置时，电机二反向停止转动。
15.电机一和电机二通过控制器进行控制，控制信号包括启动、停止、正转、反转，同时控制器能够接收来自电机一和电机二的信号。
16.红外温度传感器结构将红外温度传感器发射出来的红外线聚焦在socket结构上的金属弹簧探针底部，当芯片封装温度发生变化时会通过金属弹簧探针进行传导，同时金属弹簧探针向外发射红外辐射，辐射强度随温度的变化而变化；红外温度传感器是一种热电子传感器，它接收红外辐射并将其转化成可测试的电信号。
17.控制器主要由mcu、驱动电路、稳压电源组成，mcu控制电机一、电机二、红外温度传感器结构电信号，进而控制热流罩；驱动电路用来驱动mcu系统信号，稳压电源用于供电。
附图说明
18.图 1为高低温测试装置的示意图。
19.图 2为高低温测试装置的流程图。
具体实施方式
20.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技术方案进行清楚地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，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做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。
21.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“滑动
模块”、“卡扣”、“socket”、“连接”、“测试夹”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
22.在本实用新型仅局限于塑封模块的半导体芯片，对于其它封装形式的半导体芯片不适用。
23.打开测试机和处理机电源，通过软件启动高温或低温测试，处理机接收到指令后将芯片搬运到socket（13）上，搬运结束后处理机回到初始位置。
24.高低温测试装置检测到真空吸嘴回到初始位置后，通过控制器（17）控制直线轨道运动结构（1）带动滑动模块（7）向前滑动，当上限挡片（5）进入到上限开关（2）时，电机一（4）正向停止转动。
25.控制器（17）接收到上限挡片（5）进入到上限开关（2）后，控制电动推杆结构（10）带动带密封罩的金属气管二（12）向下运动，当金属气管二（12）到达芯片表面且密封罩将芯片封装完全罩住时，电机二（11）正向停止转动。
26.金属气管二（12）到达设定高度后，通过软件开启热流罩开关，产生预期的温度，此时热流罩会产生高低温气体，热流罩产生的高低温气体通过金属气管三（16）、金属气管一（9）和金属气管二（12）到达芯片封装表面，通过气流对芯片封装进行加热和降温。
27.当红外温度传感器结构中（15）的温度传感器探测到金属弹簧探针的温度达到预期的温度后，将温度信号转化为电信号传递给控制器（17），控制器（17）通过软件控制测试机对半导体芯片进行测试。
28.测试结束后，控制器（17）控制热流罩停止加热或降温。
29.控制器（17）控制电动推杆结构（10）带动带密封罩的金属气管二（12）离开芯片封装表面，当电动推杆结构（10）回到初始位置时，电机二（11）反向停止转动。
30.控制器（17）检测到电动推杆结构（10）已回到初始位置后，控制直线轨道运动结构（1）带动滑动模块（7）向后滑动，当下限挡片（6）进入到下限开关（3）时，电机一（4）反向停止转动。
31.控制器（17）检测到下限挡片（6）进入到下限开关（3）时，通过程序控制处理机将下一个半导体芯片搬运到socket（13）上，重复执行[0023]到[0029]步骤，直到测试结束。
[0032]
该装置的优点是成本低、测试精度高，测试温度误差范围小，通过控制器和软件协同了测试机、处理机以及高低温装置的自动测试。技术特征：
1.一种半导体芯片高低温测试装置，用于对不同的半导体芯片实现高低温测试，其特征在于该装置包括：直线轨道运动结构（1）、固定支架（8）、电动推杆结构（10）、红外温度传感器结构（15）、带卡扣的金属气管三（16）、socket结构（13）、控制器（17），其中：所述直线轨道运动结构（1）根据芯片高低温的测试需求，通过电机一（4）的运转控制滑动模块（7）做向前和向后运动；所述直线轨道运动结构（1）由电机一（4）、丝杆(18)、滑动模块（7）、上限开关（2）、下限开关（3）、上限挡片（5）、下限挡片（6）组成；所述直线轨道运动结构（1）中电机一（4）的输出与丝杆(18)相连，通过电机一（4）转动丝杆(18)带动滑动模块（7）滑动，滑动模块（7）带动固定支架（8）、金属气管一（9）、电动推杆结构（10）、上限挡片（5）、下限挡片（6）做直线运动；所述电动推杆结构（10）根据测试socket结构（13）的实际高度，通过电机二（11）的运转控制带密封罩的金属气管二（12）做上升和下降运动，带密封罩的金属气管二（12）的一端与固定支架（8）上的金属气管一（9）相连, 带密封罩的金属气管二（12）的另外一端通过密封罩将socket结构（13）上的芯片罩住；所述socket结构（13）根据芯片封装形式定制不同的socket类型，socket结构（13）的中间位置设置有金属弹簧探针（14），芯片放入socket结构（13）后，金属弹簧探针（14）顶在芯片封装的中间位置，金属弹簧探针（14）穿过socket结构（13）的pcb板；所述红外温度传感器结构（15）根据探测到的socket结构（13）上芯片的实际温度，并将实际温度转换为电信号，然后传输给控制器（17）；所述红外温度传感器结构（15）主要由红外温度传感器和固定部件组成；所述带卡扣的金属气管三（16）根据芯片高低温的测试需求，通过卡扣装置将热流罩的输出端与带卡扣的金属气管三（16）进行密封固定，带卡扣的金属气管三（16）的另一端与固定支架（8）上的金属气管一（9）相连；所述控制器（17）的输入与上限开关（2）、下限开关（3）、红外温度传感器结构（15）的控制输出端口相连，控制器（17）的输出与电机一（4）、电机二（11）和热流罩的控制输入端口相连；控制器（17）通过控制开关的闭合控制电机的转动，以及根据所接收的温度电信号调整热流罩的状态。2.如权利要求1所述的半导体芯片高低温测试装置，其特征在于，所述带卡扣的金属气管三（16），采用耐高低温材料的卡扣装置与热流罩的气体输出端口进行固定密封，将热流罩产生的高低温气体通过金属气管一（9）和带密封罩的金属气管二（12）传输到芯片表面。3.如权利要求1所述的半导体芯片高低温测试装置，其特征在于，所述直线轨道运动结构（1），通过上限开关（2）检测滑动模块（7）是否滑动到待测模块的指定位置，当上限挡片（5）进入到上限开关（2）时，电机一（4）正向停止转动；当下限挡片（6）进入到下限开关（3）时，电机一（4）反向停止转动。4.如权利要求1所述的半导体芯片高低温测试装置，其特征在于，所述电动推杆结构（10）带动带密封罩的金属气管二（12）在芯片封装表面做上升和下降运动，当带密封罩的金属气管二（12）将芯片封装表面完全罩住时，电机二（11）正向停止转动；当测试完成后带密封罩的金属气管二（12）离开芯片封装表面，当带密封罩的金属气管二（12）恢复到初始位置时，电机二（11）反向停止转动。5.如权利要求1所述的半导体芯片高低温测试装置，其特征在于，所述电机一（4）和所
述电机二（11）通过控制器（17）进行控制，控制信号包括启动、停止、正转、反转，同时控制器（17）能够接收来自电机一（4）和电机二（11）的信号。6.如权利要求1所述的半导体芯片高低温测试装置，其特征在于，所述红外温度传感器结构（15）将红外温度传感器发射出来的红外线聚焦在socket结构（13）上的金属弹簧探针（14）底部，当芯片封装温度发生变化时会通过金属弹簧探针（14）进行传导，同时金属弹簧探针（14）向外发射红外辐射，辐射强度随温度的变化而变化；红外温度传感器是一种热电子传感器，它接收红外辐射并将其转化成可测试的电信号。7.如权利要求1所述的半导体芯片高低温测试装置，其特征在于，所述控制器（17）主要由mcu、驱动电路、稳压电源组成，mcu控制电机一（4）、电机二（11）、红外温度传感器结构（15）电信号，进而控制热流罩；驱动电路用来驱动mcu系统信号，稳压电源用于供电。
技术总结
本实用新型提出了一种半导体芯片高低温测试装置，主要针对不同的半导体芯片进行高低温测试。该装置包含的主要结构如下：直线导轨运动结构；电动推杆结构；固定支架结构；红外温度传感器结构；Socket结构；控制结构。本实用新型提出的半导体芯片高低温测试装置，可以对不同的半导体芯片进行高低温测试，提高测试效率，降低测试成本，提高了高低温测试的精度和可靠性。可靠性。可靠性。
技术研发人员：杜新 张希岩
受保护的技术使用者：北京中电华大电子设计有限责任公司
技术研发日：2021.07.26
技术公布日：2022/5/17
声明：
“半导体芯片高低温测试装置的制作方法” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：北京中电华大电子设计有限责任公司
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2024年08月30日 ~ 09月01日 
