溫度控制系統(tǒng)是設備的 “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,具體原理如下:
加熱 / 制冷裝置:
制冷:多采用半導體制冷片(TEC),通過直流電驅動半導體材料的珀爾帖效應(電子遷移吸熱 / 放熱),,實現(xiàn)快速降溫(可達 - 60℃),;部分設備搭配壓縮機制冷,適合大負載,、低溫持續(xù)測試,。
加熱:采用加熱絲或薄膜加熱器,通過電流焦耳效應產熱,,配合功率調節(jié)實現(xiàn)精準升溫(最高可達 180℃),。
溫度監(jiān)測與閉環(huán)控制:
艙內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)調節(jié)加熱 / 制冷功率,,確保溫度穩(wěn)定在設定值(如 ±0.5℃波動),,或按預設曲線(如 - 40℃→25℃→125℃循環(huán),溫變速率 5℃/min)運行,。
溫度均勻性保障:
艙內集成氣流循環(huán)風扇,,通過強制對流讓艙內溫度分布均勻(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,向芯片輸入預設激勵信號(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,。
負載模擬:
部分設備內置電子負載模塊,,模擬芯片在實際工作中的負載變化(如車載 MCU 的算力負載、電源芯片的輸出電流波動),,測試芯片在溫度 + 負載雙重壓力下的穩(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,;
密封結構配合惰性氣體(如氮氣)吹掃功能,,可排除艙內濕氣、氧氣,,避免芯片在低溫下結露或高溫下氧化,;
部分設備集成防電磁干擾(EMI)設計(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,、雷達芯片),。
中央控制系統(tǒng)是設備的 “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:
測試方案預設:用戶可根據(jù)測試標準(如 AEC-Q100 的溫度循環(huán)測試、高溫工作壽命測試)設定溫度曲線(如 - 40℃保持 1h→升溫至 125℃保持 1h,,循環(huán) 1000 次),、測試節(jié)點(如每 5℃記錄一次參數(shù));
同步控制:實時協(xié)調溫度控制系統(tǒng)與測試系統(tǒng),,確保溫度達到設定值后自動啟動測試,,避免溫度波動影響測試結果;
數(shù)據(jù)記錄與分析:自動存儲溫度 - 性能關聯(lián)數(shù)據(jù)(如某芯片在 125℃時功耗突增 30%),,生成趨勢圖表,,通過預設閾值(如功耗偏差>10% 判定為不合格)自動判斷芯片是否達標,。