溫度控制系統(tǒng)是設(shè)備的 “溫控核心”,需實現(xiàn)寬溫域覆蓋、快速溫變、高精度穩(wěn)定三大目標(biāo),具體原理如下:
加熱 / 制冷裝置:
制冷:多采用半導(dǎo)體制冷片(TEC),通過直流電驅(qū)動半導(dǎo)體材料的珀爾帖效應(yīng)(電子遷移吸熱 / 放熱),實現(xiàn)快速降溫(可達(dá) - 60℃);部分設(shè)備搭配壓縮機(jī)制冷,適合大負(fù)載、低溫持續(xù)測試。
加熱:采用加熱絲或薄膜加熱器,通過電流焦耳效應(yīng)產(chǎn)熱,配合功率調(diào)節(jié)實現(xiàn)精準(zhǔn)升溫(最高可達(dá) 180℃)。
溫度監(jiān)測與閉環(huán)控制:
艙內(nèi)嵌入高精度溫度傳感器(如 PT100、熱電偶,精度 ±0.1℃),實時采集艙內(nèi)溫度并反饋至中央控制器;控制器通過PID 算法(比例 - 積分 - 微分控制)動態(tài)調(diào)節(jié)加熱 / 制冷功率,確保溫度穩(wěn)定在設(shè)定值(如 ±0.5℃波動),或按預(yù)設(shè)曲線(如 - 40℃→25℃→125℃循環(huán),溫變速率 5℃/min)運(yùn)行。
溫度均勻性保障:
艙內(nèi)集成氣流循環(huán)風(fēng)扇,通過強(qiáng)制對流讓艙內(nèi)溫度分布均勻(避免局部溫差過大),尤其針對多芯片同時測試場景,確保每個芯片處于一致的溫度環(huán)境。
測試系統(tǒng)的核心是 “在溫度變化過程中,精準(zhǔn)獲取芯片的電性能參數(shù)”,確保測試與溫度環(huán)境同步,原理如下:
芯片連接方式:
通過探針臺(針對未封裝芯片)或定制測試座(針對封裝芯片)與芯片的引腳 / 焊盤建立電連接,確保低接觸電阻(<10mΩ),避免接觸不良影響測試精度。
測試信號生成與采集:
集成信號發(fā)生器、示波器、萬用表、頻譜分析儀等模塊,向芯片輸入預(yù)設(shè)激勵信號(如時鐘信號、輸入電壓),同步采集芯片的輸出信號(如輸出電壓、電流、數(shù)據(jù)傳輸速率、誤碼率等),實時判斷芯片在不同溫度下的功能是否正常、參數(shù)是否漂移。
負(fù)載模擬:
部分設(shè)備內(nèi)置電子負(fù)載模塊,模擬芯片在實際工作中的負(fù)載變化(如車載 MCU 的算力負(fù)載、電源芯片的輸出電流波動),測試芯片在溫度 + 負(fù)載雙重壓力下的穩(wěn)定性。
環(huán)境模擬艙是溫度與測試的 “隔離屏障”,其設(shè)計直接影響測試精度:
艙體采用隔熱材料(如聚氨酯發(fā)泡、氣凝膠),減少與外界的熱交換;
密封結(jié)構(gòu)配合惰性氣體(如氮?dú)猓┐祾吖δ埽膳懦搩?nèi)濕氣、氧氣,避免芯片在低溫下結(jié)露或高溫下氧化;
部分設(shè)備集成防電磁干擾(EMI)設(shè)計(如金屬屏蔽層),避免外界電磁信號干擾芯片測試(尤其針對車載射頻芯片、雷達(dá)芯片)。
中央控制系統(tǒng)是設(shè)備的 “大腦”,通過軟件(如 LabVIEW、Python 自動化腳本)實現(xiàn)全流程自動化控制:
測試方案預(yù)設(shè):用戶可根據(jù)測試標(biāo)準(zhǔn)(如 AEC-Q100 的溫度循環(huán)測試、高溫工作壽命測試)設(shè)定溫度曲線(如 - 40℃保持 1h→升溫至 125℃保持 1h,循環(huán) 1000 次)、測試節(jié)點(diǎn)(如每 5℃記錄一次參數(shù));
同步控制:實時協(xié)調(diào)溫度控制系統(tǒng)與測試系統(tǒng),確保溫度達(dá)到設(shè)定值后自動啟動測試,避免溫度波動影響測試結(jié)果;
數(shù)據(jù)記錄與分析:自動存儲溫度 - 性能關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)(如某芯片在 125℃時功耗突增 30%),生成趨勢圖表,通過預(yù)設(shè)閾值(如功耗偏差>10% 判定為不合格)自動判斷芯片是否達(dá)標(biāo)。