普泰克-測試分選機(jī)高低溫設(shè)備工作原理

一、整體結(jié)構(gòu)與核心目標(biāo)

• 核心目標(biāo)：在測試區(qū)域（腔體內(nèi)）實(shí)現(xiàn) - 55℃~150℃（甚至更寬，如車規(guī)級可能要求 - 40℃~125℃）的溫度范圍覆蓋，且溫度穩(wěn)定性≤±1℃，均勻性≤±2℃，同時(shí)支持快速升降溫（如 5℃/min~15℃/min），滿足高效測試需求。

二、核心子系統(tǒng)工作原理

1. 高低溫腔體：構(gòu)建封閉溫度環(huán)境

• 密封與隔熱設(shè)計(jì)：腔體采用隔熱材料（如聚酰亞胺、氣凝膠）和密封結(jié)構(gòu)（硅膠密封圈），減少與外界環(huán)境的熱交換，避免腔體內(nèi)溫度波動。

• 測試工位布局：腔體內(nèi)設(shè)有芯片承載臺（如吸嘴或托盤），用于放置待測試芯片；同時(shí)預(yù)留探針卡接口，確保測試時(shí)探針與芯片引腳精準(zhǔn)接觸（電連接）。

• 氣流循環(huán)通道：腔體內(nèi)設(shè)計(jì)特殊風(fēng)道（如側(cè)進(jìn)上出、環(huán)形循環(huán)），使溫控系統(tǒng)產(chǎn)生的冷熱氣流均勻流經(jīng)芯片表面，避免局部溫差（如芯片附近溫度偏差≤±0.5℃）。

2. 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)：實(shí)現(xiàn)高低溫 “產(chǎn)生" 與 “傳導(dǎo)"

• 制冷子系統(tǒng)（低溫環(huán)境構(gòu)建）：
  主流采用壓縮式制冷（適合 - 55℃及以上低溫）或復(fù)疊式制冷（適合 - 100℃以下超低溫），原理類似冰箱但精度更高：

• 壓縮式制冷：通過壓縮機(jī)將制冷劑（如 R404A、R134a）壓縮為高溫高壓氣體，經(jīng)冷凝器散熱液化，再通過膨脹閥節(jié)流降壓為低溫低壓液體，最后在蒸發(fā)器（位于腔體內(nèi)部或熱交換器）吸熱汽化，帶走腔體熱量，實(shí)現(xiàn)降溫。

• 復(fù)疊式制冷：通過兩級制冷循環(huán)（高溫級 + 低溫級）疊加，低溫級采用低沸點(diǎn)制冷劑（如 R23），高溫級驅(qū)動低溫級，可實(shí)現(xiàn) - 80℃以下超低溫。

• 制熱子系統(tǒng)（高溫環(huán)境構(gòu)建）：
  采用電阻加熱或紅外加熱，原理為電能轉(zhuǎn)化為熱能：

• 電阻加熱：腔體內(nèi)嵌入加熱絲或加熱板（如鎳鉻合金材質(zhì)），通過電流流過產(chǎn)生焦耳熱，直接加熱腔體空氣或芯片承載臺；

• 紅外加熱：通過紅外燈管發(fā)射紅外線，利用芯片及腔體部件對紅外線的吸收轉(zhuǎn)化為熱能，升溫更均勻（避免局部過熱）。

3. 溫度精準(zhǔn)控制系統(tǒng)：確保溫場穩(wěn)定與可控

• 溫度傳感器：在腔體測試區(qū)、氣流通道等關(guān)鍵位置部署高精度傳感器（如鉑電阻 PT1000），實(shí)時(shí)采集溫度數(shù)據(jù)（精度可達(dá) ±0.1℃）。

• 控制算法：基于 PLC 或工業(yè)計(jì)算機(jī)，采用 PID（比例 - 積分 - 微分）算法處理傳感器數(shù)據(jù)：

• 當(dāng)實(shí)際溫度低于設(shè)定值時(shí)，啟動制熱系統(tǒng)（或降低制冷功率）；

• 當(dāng)實(shí)際溫度高于設(shè)定值時(shí)，啟動制冷系統(tǒng)（或降低制熱功率）；

• 通過動態(tài)調(diào)整功率，確保溫度波動控制在 ±1℃以內(nèi)（車規(guī)級測試要求更高，需 ±0.5℃）。

• 升降溫速率控制：通過調(diào)節(jié)制冷 / 制熱功率（如變頻壓縮機(jī)、可調(diào)加熱電流），控制升降溫速率（如 5℃/min~10℃/min），既滿足測試效率（快速達(dá)到目標(biāo)溫度），又避免溫度驟變對芯片造成熱應(yīng)力損傷。

4. 與分選機(jī)協(xié)同：完成 “溫度 - 測試 - 分選" 閉環(huán)

1. 芯片上料與傳送：分選機(jī)通過機(jī)械臂或吸嘴將待測試芯片從料盒取出，經(jīng)傳送軌道送入高低溫腔體的承載臺（此時(shí)腔體預(yù)調(diào)至接近目標(biāo)溫度）。

2. 溫度穩(wěn)定：腔體關(guān)閉后，溫控系統(tǒng)快速將芯片及周圍環(huán)境升溫 / 降溫至目標(biāo)溫度（如 - 40℃、85℃、125℃），并保持穩(wěn)定（通常需 10~30 秒，根據(jù)芯片尺寸和熱容量調(diào)整）。

3. 電性能測試：當(dāng)溫度穩(wěn)定后，分選機(jī)的探針卡下降，與芯片引腳接觸，測試系統(tǒng)（ATE）向芯片施加電信號，檢測其在該溫度下的電壓、電流、頻率等性能參數(shù)（如車規(guī)芯片需測試 “低溫啟動"“高溫漏電" 等特性）。

4. 分選與下料：測試完成后，探針卡撤離，芯片被傳送出腔體；分選機(jī)根據(jù)測試結(jié)果（合格 / 不合格 / 分級），將芯片分揀至對應(yīng)料盒。

5. 循環(huán)測試：重復(fù)上述流程，同時(shí)溫控系統(tǒng)根據(jù)下一批次測試需求，提前調(diào)整腔體溫度，減少等待時(shí)間。

三、關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)與保障機(jī)制

• 溫度范圍：覆蓋芯片應(yīng)用場景（如車規(guī)級通常要求 - 40℃~125℃，軍工級可達(dá) - 55℃~150℃）；

• 溫度均勻性：通過優(yōu)化風(fēng)道（如湍流循環(huán)）和加熱 / 制冷布局，確保腔體測試區(qū)各點(diǎn)溫差≤±2℃；

• 響應(yīng)速度：升降溫速率≥5℃/min（提高測試效率），且溫度過沖≤3℃（避免瞬間超溫?fù)p壞芯片）；

• 安全保護(hù)：內(nèi)置超溫保護(hù)（溫度超過設(shè)定值 ±10℃時(shí)自動停機(jī)）、過流保護(hù)、腔體壓力異常保護(hù)等，防止設(shè)備或芯片損壞。