專利名稱：溫度閉環(huán)控制裝置及測試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子元器件及集成電路的可靠性領(lǐng)域，尤其涉及一種用于元器件或集成電路老化過程中提高元器件結(jié)溫?zé)岱€(wěn)定性的溫度閉環(huán)控制裝置及測試方法。
背景技術(shù)：
電子元器件的可靠性一直是制造商及客戶關(guān)注的焦點，而老化測試是保證電子元器件及產(chǎn)品可靠性的一種重要手段。隨著電子尺寸的不斷減小，電子元器件的漏電流迅速增加。在老化過程中，由于較高的電壓和溫度應(yīng)力的施加，漏電流產(chǎn)生的功耗占芯片總功耗的比重非常大，成為了主導(dǎo)功耗。由于溫度和漏電流之間存在的正反饋關(guān)系，即老化溫度應(yīng)力的施加，導(dǎo)致被老化元器件的漏電流成指數(shù)關(guān)系增加，漏電流的進一步增加，漏功耗也跟著增加，則被老化元器件的結(jié)溫再次增加，結(jié)溫的增加使元器件的漏電流再次增加，如此反復(fù)下去，被老化元器件的結(jié)溫會出現(xiàn)熱失控現(xiàn)象，損壞元器件，增加了老化成本。此外，最新的硅工藝技術(shù)使得同批同型號器件間存在參數(shù)差異，致使在相同的環(huán)境溫度下，各器件的結(jié)溫也會存在差異。這樣，就容易造成某些元器件欠老化，即達不到老化條件的要求，失去了老化的意義；而另一些元器件則會出現(xiàn)過老化的現(xiàn)象，就會出現(xiàn)熱失控，損壞元器件。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種用于元器件或集成電路老化過程中提高元器件結(jié)溫?zé)岱€(wěn)定性的溫度閉環(huán)控制裝置及測試方法。為達到上述目的，本發(fā)明所述一種溫度閉環(huán)控制裝置，包括夾具、設(shè)置在夾具內(nèi)的至少一個溫度傳感器、控制裝置及執(zhí)行裝置，其中；夾具，用于夾持待測電子元器件；溫度傳感器，與所述控制裝置連接，用于測試電子元器件上的溫度，并將采集到的溫度數(shù)據(jù)傳輸至控制裝置；控制裝置，接收該溫度傳感器采集到的溫度數(shù)據(jù)，并與預(yù)設(shè)溫度值進行比較，然后根據(jù)比較結(jié)果向所述執(zhí)行裝置發(fā)出控制信號；執(zhí)行裝置，接收控制信號對待測電子元器件進行溫度變化操作。優(yōu)選地，所述控制裝置包括微控制器和驅(qū)動電路，其中；微控制器，接收溫度傳感器采集到的溫度數(shù)據(jù)，得到最大溫度數(shù)值，并與預(yù)設(shè)溫度值比較，然后根據(jù)比較結(jié)果確定控制參數(shù)，再根據(jù)參數(shù)向所述驅(qū)動電路輸出PWM信號；驅(qū)動電路，接收并放大PWM信號，得到控制信號并輸給執(zhí)行裝置。優(yōu)選地，所述執(zhí)行裝置包括加熱器和散熱器，其中；加熱器，位于所述夾具的上方，并與驅(qū)動電路連接，接收控制信號用于對待測電子元器件進行加熱；散熱器，位于所述夾具的下方，并與驅(qū)動電路連接，接收控制信號用于對待測電子
3元器件進行散熱。優(yōu)選地，還包括為該溫度閉環(huán)控制裝置供電的電源。為達到上述目的，本發(fā)明所述一種測試方法，該方法包括以下步驟測試待測電子元器件外殼上的溫度；采集溫度數(shù)據(jù)，得到最大溫度值，并與預(yù)設(shè)溫度值比較，得出結(jié)果；根據(jù)比較結(jié)果確定控制參數(shù)，發(fā)出控制信號；
根據(jù)控制信號完成相應(yīng)操作。本發(fā)明的有益效果為1、本發(fā)明所述的溫度控制裝置對加熱器與散熱器均可單獨控制，利于被控溫度的精確調(diào)整；2、溫度控制裝置、加熱器和散熱器都位于夾具之外，對于不同封裝形式的電子元器件，只需將溫度傳感器裝入其工作夾具的空隙中即可使用，不必另行制造測試用夾具；3、該系統(tǒng)的硬件電路比較簡單，元件少，從而保證了的體積較小，滿足老化板上空間有限的需求，并且溫度傳感器與被老化器件直接接觸，保證測得的溫度更準(zhǔn)確。


圖1是本發(fā)明實施例所述的溫度閉環(huán)控制裝置的整體示意圖；圖2是本發(fā)明實施例所述的溫度閉環(huán)控制裝置的部分示意圖；圖3是夾具內(nèi)部示意圖；圖4是實驗測試結(jié)果示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明做進一步的描述。如圖1-2所示，本發(fā)明實施例所述一種溫度閉環(huán)控制裝置，包括夾具2、設(shè)置在夾具2內(nèi)的至少一個溫度傳感器4、控制裝置7及執(zhí)行裝置，其中；夾具2，用于夾持待測電子元器件3，其中待測電子元器件3固定在老化板1上；溫度傳感器4，與所述控制裝置7連接，用于測試電子元器件上的溫度，并將采集到的溫度數(shù)據(jù)傳輸至控制裝置；控制裝置7，接收該溫度傳感器采集到的溫度數(shù)據(jù)，并與預(yù)設(shè)溫度值進行比較，然后根據(jù)比較結(jié)果向所述執(zhí)行裝置發(fā)出控制信號；執(zhí)行裝置，接收控制信號對待測電子元器件進行溫度變化操作。所述控制裝置7包括微控制器8和驅(qū)動電路9，其中；微控制器8，接收溫度傳感器采集到的溫度數(shù)據(jù)，得到最大溫度數(shù)值，并與預(yù)設(shè)溫度值比較，然后根據(jù)比較結(jié)果確定控制參數(shù)，再根據(jù)參數(shù)向所述驅(qū)動電路輸出PWM信號；驅(qū)動電路9，接收并放大PWM信號，得到控制信號并輸給執(zhí)行裝置。所述執(zhí)行裝置包括加熱器6和散熱器5，考慮到夾具內(nèi)狹小的空間及該發(fā)明效率的提高，加熱器和散熱器放置在夾具外面，其中；加熱器6，位于所述夾具的上方，并與驅(qū)動電路連接，接收控制信號用于對待測電子元器件進行加熱；
散熱器5，位于所述夾具的下方，并與驅(qū)動電路連接，接收控制信號用于對待測電子元器件進行散熱。本發(fā)明所述一種測試方法，該方法包括以下步驟測試待測電子元器件外殼上的溫度；采集溫度數(shù)據(jù)，得到最大溫度值，并與預(yù)設(shè)溫度值比較，得出結(jié)果；根據(jù)比較結(jié)果確定控制參數(shù)，發(fā)出控制信號；根據(jù)控制信號完成相應(yīng)操作。依照該測試方法，得到測試過程1)將待測電子元器件夾持在夾具中；2)將夾具內(nèi)的多個溫度傳感器與待測電子元器件相連接，連接電源10，測試電子元器件外殼上的溫度；3)通過微控制器接收溫度傳感器采集到的溫度數(shù)據(jù)，得到最大溫度數(shù)值，并與預(yù)設(shè)溫度值比較，然后根據(jù)比較結(jié)果確定控制參數(shù)，再根據(jù)參數(shù)向所述驅(qū)動電路輸出PWM信號；4)驅(qū)動電路，接收并放大PWM信號，得到控制信號并輸出；5)根據(jù)比較結(jié)果得到相應(yīng)控制信號，其中；i、若采樣最大溫度值高于預(yù)設(shè)溫度值，驅(qū)動電路輸出控制信號控制散熱器對待測電子元器件進行降溫處理；ii、若采樣最大溫度值低于預(yù)設(shè)溫度值，驅(qū)動電路輸出控制信號控制加熱器對待測電子元器件進行升溫處理。如圖3所示，夾具2由夾具底座21及夾具頂蓋22組成。待測元器件3放置于夾具底座21的槽內(nèi)，然后在待測元器件3的上表面均勻放置多個溫度傳感器4，為了避免過老化造成老化成本的增加，選取多個溫度傳感器4獲取的最高溫度作為溫度閉環(huán)控制裝置的反饋溫度?？紤]到夾具2內(nèi)部空間的有限性，溫度傳感器4的體積足夠小，并且溫度傳感器4與溫度閉環(huán)控制裝置的控制裝置7的導(dǎo)線41從夾具頂蓋22與夾具底座21連接處的空隙中通過。這樣做的好處是充分利用了夾具的特點，溫度傳感器4與待測元器件3直接接觸，測得的溫度準(zhǔn)確。如圖4所示，加入溫度閉環(huán)控制裝置后，待測元器件的殼溫變化曲線11與未加入控制系統(tǒng)的殼溫變化曲線12相比較，11具有更快的上升速度且殼溫更穩(wěn)定。進入穩(wěn)態(tài)后， 殼溫曲線12隨著時間的變化呈現(xiàn)緩慢增高的趨勢，如果不加以控制，很可能發(fā)生熱失控現(xiàn)象。當(dāng)加入溫度閉環(huán)控制裝置后，殼溫曲線11進入穩(wěn)態(tài)后，在加熱器與散熱器的微調(diào)下，恒定維持在所預(yù)期的溫度周圍。以上，僅為本發(fā)明的較佳實施例，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)該以權(quán)利要求所界定的保護范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種溫度閉環(huán)控制裝置，其特征在于，包括夾具、設(shè)置在夾具內(nèi)的至少一個溫度傳感器、控制裝置及執(zhí)行裝置，其中；夾具，用于夾持待測電子元器件；溫度傳感器，與所述控制裝置連接，用于測試電子元器件上的溫度，并將采集到的溫度數(shù)據(jù)傳輸至控制裝置；控制裝置，接收該溫度傳感器采集到的溫度數(shù)據(jù)，并與預(yù)設(shè)溫度值進行比較，然后根據(jù)比較結(jié)果向所述執(zhí)行裝置發(fā)出控制信號；執(zhí)行裝置，接收控制信號對待測電子元器件進行溫度變化操作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度閉環(huán)控制裝置，其特征在于，所述控制裝置包括微控制器和驅(qū)動電路，其中；微控制器，接收溫度傳感器采集到的溫度數(shù)據(jù)，得到最大溫度數(shù)值，并與預(yù)設(shè)溫度值比較，然后根據(jù)比較結(jié)果確定控制參數(shù)，再根據(jù)參數(shù)向所述驅(qū)動電路輸出PWM信號；驅(qū)動電路，接收并放大PWM信號，得到控制信號并輸給執(zhí)行裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的溫度閉環(huán)控制裝置，其特征在于，所述執(zhí)行裝置包括加熱器和散熱器，其中；加熱器，位于所述夾具的上方，并與驅(qū)動電路連接，接收控制信號用于對待測電子元器件進行加熱；散熱器，位于所述夾具的下方，并與驅(qū)動電路連接，接收控制信號用于對待測電子元器件進行散熱。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的溫度閉環(huán)控制裝置，其特征在于，還包括為該溫度閉環(huán)控制裝置供電的電源。
5.一種測試方法，其特征在于，該方法包括以下步驟測試待測電子元器件外殼上的溫度；采集溫度數(shù)據(jù)，得到最大溫度值，并與預(yù)設(shè)溫度值比較，得出結(jié)果；根據(jù)比較結(jié)果確定控制參數(shù)，發(fā)出控制信號；根據(jù)控制信號完成相應(yīng)操作。
全文摘要
本發(fā)明公開一種溫度閉環(huán)控制裝置，包括夾具、設(shè)置在夾具內(nèi)的至少一個溫度傳感器、控制裝置及執(zhí)行裝置，其中；夾具用于夾持待測電子元器件；溫度傳感器，與所述控制裝置連接，用于測試電子元器件上的溫度，并將采集到的溫度數(shù)據(jù)傳輸至控制裝置；控制裝置，接收該溫度傳感器采集到的溫度數(shù)據(jù)，并與預(yù)設(shè)溫度值進行比較，然后根據(jù)比較結(jié)果向所述執(zhí)行裝置發(fā)出控制信號；執(zhí)行裝置，接收控制信號對待測電子元器件進行溫度變化操作。本發(fā)明所述的溫度控制裝置對加熱器與散熱器均可單獨控制，利于被控溫度的精確調(diào)整；溫度控制裝置、加熱器和散熱器都位于夾具之外，對于不同封裝形式只需將溫度傳感器裝入其工作夾具的空隙中即可使用，不必另行制造夾具。
文檔編號G05D23/30GK102393768SQ20111030995
公開日2012年3月28日 申請日期2011年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月13日
發(fā)明者李路明, 李青峰, 王偉明, 白冰, 郝紅偉, 陳少波 申請人:清華大學(xué)