控温装置及老化测试设备的制作方法

1.本技术涉及电子元件测试技术领域，尤其涉及一种控温装置及老化测试设备。


背景技术：

2.芯片产业可分为设计、制造和封测三个环节，通常封测环节需要维持测试环境温度，还需要避免由于芯片本身发热而影响测试温度的情况发生，进而避免由此导致的分选设备腔室温度控制及温度均匀性控制的难度增加，致使芯片检测产品检出合格率降低，带来的不必要的经济损失。现有的解决上述问题的技术通常是通过采用离心风扇使空气在测试腔体内进行内循环，该技术需要额外增加换热装置，在空气对电子元件进行散热后，换热装置对升温后的空气再进行降温，增加了设备的尺寸以及成本，同时一般采用管道分流进入的空气，但是这种管道设计较为复杂，在狭小的测试腔布局较为困难，且风量分配的均匀性也较差，而且现有技术一般是将空气直接喷射到设备整腔控温环境内部和电子元件表面，这都会导致各个电子元件控温效果不一致，整体均匀性较差，降低设备整体控温精度。


技术实现要素：

3.本技术的目的在于提供了一种控温装置及老化测试设备，以解决现有控温装置风量分配不均、各个电子元件控温均匀性较差的技术问题。
4.第一方面，本技术提供的控温装置，包括：
5.多工位分流结构，其包括上下分层设置的上层分流区和下层测试区，以及设于所述上层分流区和所述下层测试区之间将两者分区的分流板；
6.所述分流板上分布设有多个上下贯穿设置的分流口，所述上层分流区设有用于进气的上层入口，所述下层测试区设有用于出气的下层出口，所述下层测试区还设有多个工位，多个所述工位与多个所述分流口对应设置；
7.所述控温装置能够将控温气体由所述上层入口输入所述上层分流区，通过所述分流口后流经所述下层测试区的所述工位，再由所述下层出口输出。
8.进一步的，所述上层分流区包括设置在所述分流板的上方的倾斜板，所述上层入口位于所述上层分流区的一端侧，所述倾斜板由所述上层入口的顶部向与所述上层入口相对的所述上层分流区的另一端侧逐渐向下倾斜设置，所述倾斜板和所述分流板之间形成变截面风道，所述变截面风道由所述上层入口向内逐渐横截面减小。
9.更进一步的，所述倾斜板与所述分流板之间夹角的正切值为0.016～0.028。
10.更进一步的，所述倾斜板包括相对设置的第一端侧和第二端侧，所述第一端侧位于所述上层入口的顶部，所述第二端侧位于所述上层分流区的与所述上层入口相对的一端侧，所述倾斜板由所述第一端侧逐渐向其所述第二端侧倾斜设置，所述第一端侧高于所述第二端侧，当所述上层入口的高度为18～22mm、所述变截面风道的长度为600～610mm时，所述第二端侧到所述分流板的高度在3～10mm之间。
11.进一步的，所述分流板上均匀排布设置有各所述分流口，各所述分流口的下方一
一对应设置有用于放置电子元件的所述工位，所述工位位于所述下层测试区内，各所述分流口的开口大小与各所述电子元件的外围尺寸大小一一匹配设置。
12.进一步的，所述分流口设置为可开关的分流阀口；和/或
13.所述下层测试区具有测试底板，各所述工位设置于所述测试底板上，所述分流板和/或所述测试底板设置为上下可调节的可活动板结构，使所述分流板的底部与放置电子元件后的所述工位的顶部之间的距离为2.5mm～3.5mm。
14.进一步的，所述的控温装置还包括进风口导流结构和出风口导流结构；
15.所述进风口导流结构和所述出风口导流结构分别设置于所述多工位分流结构的相对两侧，所述进风口导流结构的进风口与所述上层分流区的所述上层入口相连通，所述出风口导流结构的出风口与所述下层测试区的下层出口相连通，所述出风口导流结构内设置有气体吸收装置。
16.更进一步的，所述进风口导流结构的相对两端侧分别设置为所述进风口和空气入口，所述进风口导流结构设置为由所述空气入口向所述进风口逐渐向内收缩的结构；和/或
17.所述出风口导流结构的相对两端侧分别设置为空气出口和所述出风口，所述出风口导流结构设置为由所述出风口向所述空气出口逐渐向外扩张的结构。
18.更进一步的，所述进风口导流结构内设置有进口空气温度监测元件；和/或所述出风口导流结构内设置有出口空气温度监测元件；和/或
19.所述进风口与所述上层入口相对接的褶边上贴有密封条；和/或所述出风口与所述下层出口相对接的褶边上贴有密封条。
20.进一步的，所述多工位分流结构的顶部密封设有密封盖板；和/或
21.所述进风口导流结构和/或所述出风口导流结构的上顶面和/或下底面设有l型固定钣金结构进行固定。
22.第二方面，本技术提供的老化测试设备，包括前述任一项所述的控温装置。
23.与现有技术相比，本技术提供的控温装置，控温气体可由上层入口进入到多工位分流结构的上层分流区，控温气体再由上至下通过分流板的多个分流口分流后进入到下层的下层测试区，吹至下层测试区内的工位上，工位上可放置芯片等电子元件，再由下层出口输出。从上往下吹风可以达到多工位同时散热的效果，还可以有效避免水平吹风风阻较大的问题，并且这种分流板设置多个分流口的设计与现有管道分流设计相比，其风阻大大减小，相对的，风量大大增加，故设备内并不需要额外增设换热风机，就可达到较好的换热效果，从而提升控温装置对多个电子元件的控温均匀性和控温精度。
附图说明
24.为了更清楚地说明本技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
25.图1为本技术实施例所提供的控温装置的结构示意图；
26.图2为本技术实施例所提供的多工位分流结构的剖视图；
27.图3为本技术实施例所提供的多工位分流结构的空气流向示意图；
28.图4为本技术实施例所提供的上层分流区的空气流向示意图；
29.图5为风道空气流速分析示意图；
30.图6为本技术实施例所提供的上层分流区的结构爆炸图；
31.图7为本技术一种实施例所提供的进风口导流结构的结构示意图；
32.图8为本技术另一种实施例所提供的进风口导流结构的结构示意图；
33.图9为本技术一种实施例所提供的出风口导流结构的结构示意图；
34.图10为本技术另一种实施例所提供的出风口导流结构的结构示意图；
35.图11为本技术实施例所提供的下层测试区的结构示意图；
36.图12为本技术实施例所提供的控温装置的流程示意图；
37.图13为本技术实施例所提供的老化测试设备的结构示意图；
38.图14为本技术实施例所提供的老化测试设备的部分结构示意图。
39.附图标记：
40.100-控温装置；
41.10-多工位分流结构；
42.11-上层分流区；
43.111-上层入口；
44.112-倾斜板；
45.1121-第一端侧；
46.1122-第二端侧；
47.113-分流板；
48.1131-分流口；
49.114-密封盖板；
50.115-分流区把手；
51.12-下层测试区；
52.121-下层出口；
53.122-电子元件；
54.123-测试底板；
55.124-测试区把手；
56.125-打孔孔位；
57.20-进风口导流结构；
58.21-进风口；
59.22-空气入口；
60.23-进口空气温度监测元件；
61.24-气体发生装置；
62.30-出风口导流结构；
63.31-出风口；
64.32-空气出口；
65.33-出口空气温度监测元件；
66.34-气体吸收装置；
67.41-密封条；
68.42-密封条固定钣金；
69.43-l型固定钣金结构；
70.200-老化测试设备；
71.202-风扇；
72.203-电气柜；
73.204-下机架。
具体实施方式
74.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
75.因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
76.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
77.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
78.此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
79.在本技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。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技术中的具体含义。
80.下面结合附图，对本技术的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
81.如图1至12所示，本技术实施例提供了一种控温装置100，可用于芯片产业链的封测环节中，可应用于老化测试设备200，如图13和图14所示，本技术实施例还提供了包括该控温装置100的老化测试设备200。该控温装置100可包括多工位分流结构10，该多工位分流结构10可包括上下分层设置的上层分流区11和下层测试区12，以及设于上层分流区11和下
层测试区12之间将两者分区的分流板113，该分流板113上分布设有多个上下贯穿设置的分流口1131，该上层分流区11可设有用于导入空气的上层入口111，具体该上层入口111可设置于该上层分流区11的一端，具体本技术提供的控温装置100还可设有进风口导流结构20，该进风口导流结构20的进风口21与该上层入口111相连通，控温气体可由此进入至该上层分流区11，再由上层分流区11的底层的分流板113的各分流口1131吹进至其下方的下层测试区12中的各工位上，该工位上放置电子元件122，该电子元件122具体可为芯片，该若干个工位可一一对应设置于各分流口1131的下方，这样可尽量利用好吹出的风量，较少风量损失；并且优选的各分流口1131的开口大小和位于其下方的各电子元件122的外围尺寸大小一一匹配设置，具体匹配标准可为分流口1131的开口大小略大于或等于电子元件122的外围尺寸大小，这样可更大程度地减小风量损失。
82.前述下层测试区12具有下层出口121，具体本技术提供的控温装置100还可设有出风口导流结构30，该出风口导流结构30的出风口31与该下层出口121相连通，进入至下层测试区12的空气再从该下层出口121排出至出风口导流结构30中，最终从出风口导流结构30的空气出口32排出。该下层出口121优选与前述上层出口111不同侧设置，优选该进风口导流结构20和该出风口导流结构30分别设置于该多工位分流结构10的相对两侧，这样空气从一端流进，再从另一端流出，流动导向更顺畅。
83.与现有技术相比，本技术实施例提供的控温装置100，空气可由其进风口导流结构20导入进入到多工位分流结构10的上层分流区11，空气再由上至下通过分流板113的多个分流口1131分流后进入到下层测试区12，由上至下吹至下层测试区12内的各个芯片等电子元件122上，最后空气从出风口导流结构30导出。从上往下吹风可以达到多工位同时散热的效果，还可以有效避免水平吹风风阻较大的问题，并且这种分流板113设置多个分流口1131的设计与现有管道分流设计相比，其风阻大大减小，相对的，风量大大增加，故设备内并不需要额外增设换热风机，就可达到较好的换热效果，减小整体结构尺寸，降低成本，并且这种设计结构也不复杂，方便在较小的测试空间内布局设置。
84.一种优选的实施例是，如图2至6所示，前述多工位分流结构10的上层分流区11中还可设置有倾斜板112，该倾斜板112设置在前述分流板113的上方，该倾斜板112与该分流板113之间的空间可形成变截面风道，前述上层入口111可位于该上层分流区11的一端侧，具体可为该变截面风道的风道入口，空气由此进入至该变截面风道，该倾斜板112由该上层入口111的顶部向与该上层入口111相对的该上层分流区11的另一端侧逐渐向下倾斜设置，该上层分流区11的与该上层入口111相对的另一端侧可设置为设置于分流板113上方的竖直挡板，也就是该变截面风道的风道入口的对面一端，该变截面风道由其风道入口越往内风道截面越小。由于在空气流动过程中，静压基本保持不变，动压逐渐变小的规律，设置随着空气的流动方向逐渐向下倾斜的倾斜板112，使空气流动风道截面逐渐变小，从而增大动压，尽量保持空气在流动过程中，流经分流板113各分流口1131的动压和静压的比值不变或者比值尽量变化较小，从而使流经各分流口的空气流量更均匀，使吹到各个芯片等电子元件122上的风量更均匀，使控温效果更一致。
85.如图5所示为风道空气流速分析示意图，结合图5，风道送风原理如下：
86.1.空气通过分流口的流速
87.由风道的顶板和底板之间的静压差所造成的空气流速为：
88.m/s，式中，pj代表风道内空气的静压，单位为pa。
89.在动压的作用下，风道内的空气流速为：
90.m/s，式中，pd代表风道内空气的动压，单位为pa。
91.2.空气的实际流速
[0092]vj
和vd代入式中，可得
[0093]
式中，pq代表风道内的全压，单位为pa。
[0094]
空气实际流速v与风道轴线的夹角称为出流角α，其正切为
[0095][0096]
由于在空气流动过程中，静压基本保持不变，动压逐渐减小，若如前述本技术实施例所提供的变截面风道结构那样，风道截面变小，使原来逐渐变小的动压变大，即可保持静压与动压的比值基本保持不变，由上述原理可知，保持各个分流口1131静压与动压的比值相等，即可保证各个分流口1131流量均匀。
[0097]
基于上述原理继续深入研究，本技术实施例提供了以下温度测试试验数据表1，该温度测试试验以测试底板123上均匀分布设置有24个电子元件122为例进行测试说明，并进行了九次不同测试环境下的温度测试试验，该表中每次温度测试对应的出风口与进风口之间的24个数据值为测试24个电子元件122表面温度值。参照图3和图4，表1中x为倾斜板112与分流板113之间的最小距离，表1中β值为倾斜板112与分流板113之间的夹角，当分流板113水平设置时，β值即为倾斜板112的倾斜角。具体倾斜板112可包括相对设置的第一端侧1121和第二端侧1122，该第一端侧1121位于前述上层入口111(也就是风道入口)的顶部，该第二端侧1122位于上层分流区11的与该上层入口111相对的另一端侧，该倾斜板112由第一端侧1121逐渐向其第二端侧1122倾斜设置，该第一端侧1121高于该第二端侧1122，一般的，该第一端侧1121到其下方的分流板113之间的距离即为上层入口111的高度，为倾斜板112与分流板113之间的最大风道截面间距。本实施例以该上层入口的高度为20mm，风道长度为606mm，风道宽度为369mm为例进行测试，该第二端侧1122到其下方的分流板113之间的距离即为表1中x所代表的间距值，也就是倾斜板112与分流板113之间的最小距离。
[0098]
表1：变截面风道下温度(℃)测试试验数据表
[0099]
[0100][0101]
下表2和表3分别为风扇输出比为7000和9000的测试环境下，普通的等截面风道对应得到的温度测试数据，以测试底板上均匀分布设置有12个电子元件122为例进行测试说明，并进行了五次不同测试环境下的温度测试试验。
[0102]
表2：等截面风道的温度(℃)测试数据表
[0103][0104]
表3：等截面风道的温度(℃)测试数据表
[0105][0106]
根据表1中数据可知，各次温度测试的测试环境中的风扇转速、电机开率、加热功率及测试时间均相同，只有倾斜板112与分流板113之间的最小距离x值和倾斜板112的倾斜角β值不同，对应的各电子元件122上测得的温度值的不均匀度计算出来也不同。本技术中的不均匀度值是将多个工位上电子元件122温度的方差值除以平均值得到，不均匀度值越低代表各电子元件122温度值的离散程度越低，温度均匀性更好，进而反映了控温装置100的控温效果更好。例如对表1中每次测试获得的24个温度值求取方差值和平均值，再计算获得不均匀度值；表2和表3同理，区别在于是求取12个温度值的方差值和平均值。
[0107]
通过上表2和表3可知，风扇输出比为7000和9000的测试环境下，等截面风道对应的各电子元件122上测得的温度值的平均不均匀度分别为0.16696和0.16155，由此可知仅改变风扇输出比很难有效提高各电子元件122的温度均匀性。那么将表2对比表1的各组不均匀度值可知，当x值为3～10mm时，也就是当tanβ＝0.028～0.016时，对应的不均匀度均小于0.16155，从而大大提高控温风量的均匀度，进而提高电子元件122控温效果的一致性。
[0108]
前述分流板113上的分流口1131可均匀设置若干排若干列，一种优选的实施例是，前述分流口1131可设置为可打开可关闭的分流阀口，这样当不需要温控测试或未放置电子元件122的工位对应的分流阀口可关闭使用，减少风量损失。
[0109]
另一种优选的实施例是，为了兼容放置测试不同高度尺寸的电子元件122，前述分流板113可上下调节浮动，浮动距离可为13mm。进一步的，如图11所示，前述下层测试区12具有测试底板123，各工位设置于测试底板123上，前述分流板113与该测试底板123均可设置为上下可调节的可活动板结构，使分流板113的底部与放置电子元件122后的该工位的顶部之间的距离控制在2.5mm～3.5mm之间，以保证空气顺畅流通。
[0110]
再一种优选的实施例是，如图1所示，为了方便上层分流区11和下层测试区12的拉出或推进，前述上层分流区11和下层测试区12均可设有把手，分别可为分流区把手115和测试区把手124，分别可安装于前述分流板113的外侧壁和前述测试底板123的外侧壁上，且上层分流区11和下层测试区12抽拉插拔互不干涉。
[0111]
为了进一步保证测试底板123对插到位，该测试区把手可设置成锁紧把手，当推到位时，可锁紧定位。为了测试底上的各工位可精确对插，对插定位精度为
±
0.1mm，对插定位设计三级定位，控制误差，避免过度定位。
[0112]
如图1和图7至图12所示，前述进风口导流结构20和出风口导流结构30可分别设置于前述多工位分流结构10的相对两侧，该进风口导流结构20的相对两端侧分别设置为进风口21和空气入口22，该进风口21与该多工位分流结构10的上层分流区11的上层入口111相连通，该出风口导流结构30的相对两端侧分别设置为空气出口32和出风口31，该出风口31与多工位分流结构10的下层测试区12的下层出口121相连通，空气可通过多工位分流结构10的分流板113由上至下的均匀的吹向下层测试区12的各电子元件122上进行强制对流换热，优选该出风口导流结构30内设置有气体吸收装置34，具体可设置在空气出口32侧，引导加快了空气在设备内的流通，提高了设备的控温效率。进风口导流结构20的空气入口22侧可设有气体发生装置24以产生导入的气体。
[0113]
优选的，前述进风口导流结构20可设置为由其空气入口22向其进风口21逐渐向内收缩的结构。空气进入时呈发散状态，进风口导流结构20截面积慢慢变小，对空气具有整流效果，减少风量损失。同样优选的，前述出风口导流结构30设置为由其出风口31向其空气出口32逐渐向外倾斜扩张的结构。空气从下层测试区12的下层出口121流向出风口导流结构30后排到环境中，空气在下层测试区12时流动较为紊乱，进入出风口导流结构30后，出风口导流结构30截面积慢慢变大，对空气具有整流效果，加速空气排出，提高设备控温效率。优选该空气出口32可设置有一个或多个圆形出口，该空气入口22可设置有一个或多个圆形入口。
[0114]
再有，该进风口导流结构20和/或该出风口导流结构30的上顶面和/或下底面均可设有l型固定钣金结构43进行固定。为了保证密封性，前述进风口21与上层入口111相对接的褶边上可贴有密封条41，前述出风口31与下层出口121相对接的褶边上也可贴有密封条41，并可通过密封条固定钣金42固定。还有，前述多工位分流结构10的顶部可密封设有密封盖板114，该密封盖板114可保证多工位分流结构10的密封性，避免风量损失。再有，空气从上层风道分流口吹向对应的电子元件122后，向出风口31方向流动时，阻碍流动的结构件做打孔处理，减少风阻，如图11所示，下层测试区12的下层出口121一侧的挡边板进行打孔处理，设有打孔孔位125，以提高流通性，避免阻碍，减少风阻。
[0115]
更进一步的，前述进风口导流结构20内可设置有进口空气温度监测元件23，以监测进口空气温度。前述出风口导流结构30内可设置有出口空气温度监测元件33，以监测出
口空气温度。
[0116]
如图12所示，本技术实施例的基本流程步骤可为：
[0117]
1、根据电子元件122散热需求，气体发生装置24向进风口导流结构20内喷射适量的空气；
[0118]
2、进风口导流结构20内的进口空气温度监测元件23检测进口空气温度；
[0119]
3、空气通过进风口导流结构20进入多工位分流结构10的上层分流区11；
[0120]
4、空气通过上层分流区11的分流口1131均匀的吹向下层测试区12的各电子元件122进行强制对流换热；
[0121]
5、换热后的空气通过气体吸收装置34经出风口导流结构30快速排出设备；
[0122]
6、出风口导流结构30内的出口空气温度监测元件33监测出口空气温度。
[0123]
如图13和图14所示，本技术实施例还提供了一种老化测试设备200，该老化测试设备200的整机尺寸可为1180mm*1170mm*1050mm，该老化测试设备200可包括前述控温装置100、电气柜203和下机架204以及人机交互单元等，控温装置100中的气体吸收装置34和气体发生装置24均采用散热风扇202。该人机交互单元可包括显示器、键盘和鼠标等；该电气柜203可布置在控温装置100的下方，并预留操作空间，预留调试窗口，该电气柜203分区放置电气元件，提供机台电气控制；该下机架204可位于控温装置100和电气柜203的下方，为控温装置100和电气柜203提供支撑，并可用于放置工控机、人机交互单元等，还可用于控温装置100和电气柜203等。该老化测试设备200外观钣金平整无尖角，或无毛刺，尖角倒钝，表面喷灰白塑处理。
[0124]
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的范围。