申请/专利权人：中国科学院半导体研究所

申请日：2017-01-16

公开（公告）日：2024-05-07

公开（公告）号：CN106768487B

主分类号：G01K15/00

分类号：G01K15/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.05.07#授权;2017.06.23#实质审查的生效;2017.05.31#公开

摘要：本发明提供了一种温度传感器芯片测试校准的温度环境的构建方法及系统。其中，所述方法包括：将立体器件的体对角线分割为至少一段子对角线；以所述子对角线为立体单元的体对角线划分，得到至少一个立体单元，即所述温度环境，所述立体单元的几何中心配置为所述温度传感器芯片。所述系统包含：温度测试校准组件和控制模块，用于监控、调整所述立体器件内部的温度，和测试校准温度传感器芯片。所述温度测试校准组件包括：立体器件，所述立体器件包括至少一个对立体器件划分得到的立体单元，立体单元的温度均匀度小于所述温度传感器芯片的温度精度的2倍；所述立体单元的几何中心配置为温度传感器芯片；温度测量器件，置于所述立体单元的各顶点。

主权项：1.一种温度传感器芯片测试校准的温度环境的构建方法，其特征在于，包含：S1、将一立体器件的体对角线分割为至少两段子对角线；S2、以所述子对角线为立体单元的体对角线；以整个立体器件或其中一部分结构划分，得到至少两个立体单元，即所述温度环境，所述立体单元的几何中心配置为所述温度传感器芯片；其中，在立体单元的各顶点放置温度测量器件，计算在立体单元的体对角线两端点温度差作为立体单元的温度均匀度，并且该温度均匀度小于所述温度传感器芯片的温度精度的两倍；所述立体单元为立方体单元、长方体单元、柱体单元和锥体单元中的一种或多种；其中，芯片插座，置于所述立体单元的几何中心，配置为固定所述温度传感器芯片；配套板卡，固定所述温度测量器件和芯片插座，及实现所述温度测量器件和温度传感器芯片的电气连接；其中，相邻的所述立体单元之间的面互相重合，且重合的面各顶点上只放置一个温度测量器件。

全文数据：温度传感器芯片测试校准的温度环境的构建方法及系统技术领域[0001]本发明涉及集成电路测试领域，具体涉及一种温度传感器芯片测试校准的温度环境的构建方法及系统。背景技术[0002]由于温度传感器芯片自身的温度精度要求，其对恒温环境的选择标准要远高于其他器件或设备，而当前应用于其他行业的温度环境营造设备的环境条件并不能直接用于温度芯片的测试，国际领先厂商ESPEC和国内领先厂商GWS等单位的产品中能够支持-55°C〜125°C工作温区的立体器件的温度偏差值一般在（±TC左右，腔体温度均匀度在1°C〜1.5°C左右，远低于或持平芯片自身所要求的温度指标，其中，所述温度均匀度为腔体中相距最远的两点之间的长度的温度差值。[0003]另外，根据芯片设计的特点可以看出，修调过程的精准度直接决定着芯片最终性能的合格与否，而其精准度又取决于以下两个关键点，其一为修调点的选取，其二为修调点的实施。由于芯片之间的差异性，当前并无通用测试校准系统可供使用，而大规模的测试系统在与环境构建设备协同工作方面灵活性较差，导致测试校准难以快速有效实现。发明内容[0004]—要解决的技术问题[0005]本发明的目的在于提供一种温度传感器芯片测试校准的温度环境的构建方法及系统，以解决上述的至少一项技术问题。[0006]二技术方案[0007]本发明提供了一种温度传感器芯片测试校准的温度环境的构建方法，包含：[0008]S1、将一立体器件的体对角线分割为至少一段子对角线；[0009]S2、以所述子对角线为立体单元的体对角线；以整个立体器件或其中一部分结构划分，得到至少一个立体单元，即所述温度环境，所述立体单元的几何中心配置为所述温度传感器芯片。[0010]优选地，在立体单元的各顶点放置温度测量器件，计算在立体单元的体对角线两端点温度差作为立体单元的温度均匀度，并且该温度均匀度小于所述温度传感器芯片的温度精度的两倍。[0011]基于同一发明构思，本发明还提供了一种用于测试校准温度传感器芯片的系统，包含：[0012]温度测试校准组件，用于对温度精度为B的所述芯片进行校准测试，包括：[0013]温度均匀度为T的立体器件，其相距最远的两个点之间的长度为L，所述立体器件包括至少一个对立体器件进行划分得到的立体单元，所述立体单元的温度均匀度D小于2B;所述立体单元的几何中心配置为所述温度传感器芯片；[0014]多个温度测量器件，分别置于所述立体单元的各顶点；[0015]控制模块，与温度测试校准组件实现电性连接，用于监控、调整所述立体器件内部的温度，以及，测试校准所述温度传感器芯片，使得温度传感器芯片的输出温度为所述温度表征。[0016]优选地，所述立体器件可以为温箱或油槽。[0017]优选地，所述立体器件可以为内部温度分布均匀的立体器件，所述立体单元相距最远的两个点之间的长度M=DLT。[0018]优选地，所述系统还可以包括：[0019]芯片插座，置于所述立体单元的几何中心，配置为固定所述温度传感器芯片；[0020]配套板卡，固定所述温度测量器件和芯片插座，及实现所述温度测量器件和温度传感器芯片的电气连接。[0021]优选地，所述温度测量器件可以为铂电阻。[0022]优选地，所述立体单元可以为立方体单元，位置和尺寸满足：以立体器件的任一体对角线分割，得到至少一段不大于^的子对角线，以所述子对角线为立方体单元的体对角线，以整个立体器件或者其中一部分结构划分，得到至少一个aXaXa的立方体单元。[0023]优选地，所述控制模块可以包含：[0024]上机检测单元，用于检测所述温度测量器件和温度传感器芯片之间的电气连接是否正常；[0025]温度控制单元，用于监控及调整立体器件内部的温度；[0026]校准前温度参考点测试单元，用于测试校准前立体器件的内部温度数据；[0027]预烧录单元，通过对校准前温度参考点测试单元所测得数据进行算法处理和计算，并向温度传感器芯片写入计算得到的数据，实现温度传感器芯片的模拟校准；[0028]熔丝校准锁定单元，用于对温度传感器芯片进行熔丝校准及校准位锁定；[0029]全温区测试单元，用于评估温度传感器芯片的校准结果；[0030]数据处理单元，用于分析和整理测试校准结果，并生成测试校准报告。[0031]优选地，相邻的所述立体单元之间的面互相重合，且重合的面各顶点上只放置一个温度测量器件。[0032]三有益效果[0033]本发明提供了一种温度传感器芯片测试校准的温度环境的构建方法，并基于此方法，在当前温度精度较低的立体器件基础上构建了立体单元，所构建立体单元的空间温度精度和均匀度均能提高，同时还能够满足所述芯片温度精度要求，解决了当前立体器件温度精度较低的问题;且所构建的立体单元可以进行复制堆叠，充分利用立体器件的腔体空间，解决了大量试制效率较低的问题。[0034]本发明还采用了控制模块，能够完成标准化和智能化测试校准工作，有利于提高测试校准的准确度和效率，有利于满足快速测试和批量生产的要求。附图说明[0035]图1为本发明的优选实施例的系统整体结构示意图；[0036]图2为图1的立体器件分割示意图；[0037]图3A为图1的立体器件内铂电阻及芯片插座的放置位置的左视图；[0038]图3B为图1的立体器件内铂电阻及芯片插座的放置位置的主视图；[0039]图3C为图1的立体器件内铂电阻及芯片插座的放置位置的俯视图；[0040]图4为图1的立体器件内铂电阻及芯片插座的放置位置的三维示意图，以及八只铂电阻构成的立方体单元的三维示意图；[0041]图5为本发明实施例的控制模块的内部结构示意图；[0042]图6为本发明的优选实施例的方法步骤流程图。具体实施方式[0043]基于上述现状，本发明实施例一方面提供了一种温度传感器芯片测试校准的温度环境的构建方法，包含：[0044]S1、将一立体器件的体对角线分割为至少一段子对角线；[0045]S2、以所述子对角线为立体单元的体对角线；以整个立体器件或其中一部分结构划分，得到至少一个立体单元，即所述温度环境，所述立体单元的几何中心配置为所述温度传感器芯片。具体地，在立体单元的各顶点放置温度测量器件，计算在立体单元的体对角线两端点温度差作为立体单元的温度均匀度，并且该温度均匀度小于所述温度传感器芯片的温度精度的两倍。其中，所述温度传感器芯片的温度精度B为各温度传感器芯片的固有参数，可以为〇.5°C。[0046]其中，所述立体单元可以为立方体单元、长方体单元、柱体单元和锥体单元等立体结构的一种或多种。可以根据实际场景，确定需要构建的温度环境的温度均匀度，即子对角线上的温度均匀度，从而确定满足所需温度均匀度的子对角线尺寸，调整所述子对角线尺寸，进而得到相应的立体单元，构建适合应用场景需求的温度环境。[0047]本发明实施例的另一方面，提供了一种用于测试校准温度传感器芯片的系统，用于测试校准温度精度为B的温度传感器芯片，包含:温度测试校准组件、控制模块、芯片插座和配套板卡。[0048]其中，温度测试校准组件包括立体器件、多个温度测量器件：[0049]温度均匀度为T的立体器件，其相距最远的两个点之间的长度为L，所述立体器件包括至少一个对立体器件进行划分得到的立体单元，所述立体单元的温度均匀度D小于2B，即所述立体单元的顶点或内部到几何中心的温度均匀度D2小于B，满足温度传感器测试校准的温度环境的要求。所述立体单元的几何中心配置为所述温度传感器芯片。[0050]所述立体器件可以为温箱腔体或油槽腔体，此外，所述立体器件可以为内部温度分布均匀的温箱，划分得到的立体单元的相距最远的两个点之间的长度满足M=DLT。所述立体单元可以为立方体单元、长方体单元、柱体单元和锥体单元等立体结构的一种或多种。此时，所述立体单元的顶点或内部到其几何中心的温度均匀度D2小于所述温度传感器的温度精度B，符合所述温度传感器测试校准的温度环境的搭建。[0051]其中，优选为立方体单元，位置和尺寸满足：以立体器件的任一体对角线分割，得到至少一段不大于的子对角线，所述子对角线两个端点处温度差值不大于所述温度传感器的温度精度的两倍，以所述子对角线为立方体单元的体对角线，以整个立体器件或者其中一部分结构划分，得到至少一个aXaXa的立方体单元。且相邻的所述立方体单元之间的面互相重合，且重合的面各顶点上只放置一个温度测量器件。[0052]多个温度测量器件，分别置于所述立体单元的各顶点；以立体单元各顶点上的温度测量器件测得的温度平均值作为该立体单元几何中心的温度表征;所述温度测量器件可以为铂电阻，所述铂电阻可以为经过计量校准的铂电阻。[0053]控制模块，与温度测试校准通过线缆实现组件电性连接，用于监控、调整所述立体器件内部的温度，以及，测试校准所述温度传感器芯片，使得温度传感器芯片的输出温度为所述温度表征。[0054]具体地，所述控制模块依据所述芯片特点具备但不限于:上机检测单元，用于检测所述温度测量器件和温度传感器芯片之间的电气连接是否正常;温度控制单元，用于监控及调整立体器件内部的温度;校准前温度参考点测试单元，用于测试校准前立体器件内部的温度数据;预烧录单元，通过对校准前温度参考点测试单元所测得数据进行算法处理和计算，并向温度传感器芯片写入计算得到的数据，实现温度传感器芯片的模拟校准;熔丝校准锁定单元，用于对温度传感器芯片进行熔丝校准及校准位锁定;全温区测试单元，用于评估温度传感器芯片的校准结果;数据处理单元，用于分析和整理测试校准结果，并生成测试校准报告。[0055]芯片插座，置于所述立体单元的几何中心，配置为固定所述温度传感器芯片。[0056]配套板卡，固定所述温度测量器件和芯片插座，及实现所述温度测量器件和温度传感器芯片的电气连接。[0057]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。[0058]本发明的优选实施例中，所述温度传感器芯片温度精度B为0.5°C，温度传感器芯片位于立体结构的几何中心，从测试理论出发，当立体结构的温度均匀度D不大于0.1°C。即当立体结构顶点处或其内部与其几何中心的温度均匀度不大于〇.〇5°C时，此时构建的立体单元能够满足该芯片的测试校准需求。[0059]图1为本发明的优选实施例的系统整体结构示意图，如图1所示，温度传感器芯片的测试校准系统包括温度测试校准组件、配套板卡、芯片插座盒控制模块。[0060]温度测试校准组件包括:立体器件此处采用内部温度分布均匀的温箱）、温度测量器件即铂电阻。温箱被等分成若干个立方单元本实施例中采用立方体单元），且相邻的所述立方体单元之间的面互相重合，且重合的面各顶点上只放置一个铂电阻。立方体单元的几何中心放置芯片插座，配置为温度传感器芯片。此外，以每个立方体单元上的八个顶点上的铂电阻测得的温度平均值，作为所述立体单元几何中心的温度表征，来测试校准温度传感器芯片。[0061]所述配套板卡用于固定所述铂电阻和芯片插座，及实现所述铂电阻和温度传感器芯片的电气连接。控制模块与温箱通过线缆实现电性连接，用于监控、调整所述温箱内部的温度，以及测试校准所述温度传感器芯片，使得温度传感器芯片的输出温度为温度表征。[0062]图2为图1的立体器件分割示意图，如图2所示，所述立体器件可利用空间三维尺寸为400mmX400mmX400mm的温箱，温箱内部的温度可以控制在-55°C〜125°C，其温度均匀度，即温箱立体对角两点的温差最大，为1°C。考虑到温箱内部温度的连续性，在前述温度环境构建方法的基础上，此处采用平均划分的方法，将立体器件的体对角线等间距分割为10个小线段，将1°C的全局差值划分为10个0.TC的小区域。温度测量器件选用经过计量校准的铂电阻，铂电阻的电阻值随着温度的变化而变化，通过电阻值求得铂电阻处的温度，此时线段中点的真实温度值相对其端点处的两只铂电阻的平均值的偏差在〇.〇5°C以内，此时可通过下式计算得出每个线段的长度d的值为69.3_。[0064]以温箱可利用空间的左上外角顶点为起点，从编号Pl开始对21个分隔点进行编号，则靠近右下里角的顶点编号为P21。[0065]将11只铂电阻分别放置在i为奇数的10个分隔点处，以线段Li〜Li+1KiSlO分别为体对角线，构建立方体单元，在每个单元的每个顶点处均放置一只铂电阻。这样，以8只铂电阻所在位置为顶点的立方体单元区域内，每个顶点至该立方体单元的几何中心的温度均匀度在〇.〇5°C以内，可满足温度传感器芯片测量校准需求。可通过计算得出该立方体单元边长a的值为40_。[0067]以温箱中的240mmX200mmX200mm区域为例，将上述立方体单元进行横纵向和竖直向复制堆叠，构建立方体单元矩阵，构建6X5X5个立方体单元，在每个立方体单元的顶点处放置1只铂电阻，共放置252只铂电阻。将芯片插座放置在每个立方体单元的几何中心位置，共可放置150颗芯片。铂电阻横纵向及竖直向距离均为40mm。以8只铂电阻所在位置为顶点的立方体单元区域内，每个顶点至该立方体单元的几何中心的温度均匀度在〇.〇5°C以内，实现了满足所述芯片温度精度要求的环境条件构建。[0068]图3A至图3C为图1的立体器件内铂电阻及芯片插座的放置位置的平面示意图，其中图3A为图1的立体器件内铂电阻及芯片插座的放置位置的左视图，图3B为图1的立体器件内铂电阻及芯片插座的放置位置的主视图，图3C为图1的立体器件内铂电阻及芯片插座的放置位置的俯视图，图4为图1的立体器件内铂电阻及芯片插座的放置位置的三维示意图，以及八只铂电阻构成的立方体单元的三维示意图，如图3A至图3C、以及图4所示，*表示所述温度传感器芯片，•表示铂电阻，所述立体器件选择温箱，被分割为多个立方体单元，在每个立方体单元的各顶点放置铂电阻，且相邻的立方体单元之间的面互相重合，且重合的面各顶点上只放置一个铂电阻，在每个立方体单元的几何中心放置一个所述温度传感器芯片。[0069]图5为本发明实施例的控制模块的内部结构示意图，如图5所示，本发明所述的控制模块依据所述芯片特点，包括：[0070]上机检测单元、温度控制单元、校准前温度参考点测试单元、预烧录单元、熔丝校准锁定单元、全温区测试单元和数据处理单元。[0071]所述控制模块通过上机检测单元检测铂电阻和所述芯片之间的电气连接是否正常;在确定所有铂电阻和所述芯片电气连接均正常后，开启温度控制单元，对温箱腔体内温度进行控制和监测，温箱设备响应控制模块的控制和监测，根据控制模块的指令进行对应的调整;待控制模块监测到温箱内温度达到稳定后，开启校准前温度参考点测试单元，测试铂电阻和所述芯片的温度数据，记录为校准前温度数据;继而开启预烧录单元对所测得数据进行算法分析和计算，并将计算得出的数据写入到所述芯片中进行模拟校准，并进一步验证模拟校准是否能够使所述芯片达到理想状态，所述理想状态是指所述芯片测得温度值与铂电阻测得温度值的差值不大于±〇.5°C;待前一步确认无误后，通过熔丝校准及锁定单元对所述芯片进行熔丝校准和校准位锁定;待校准位锁定后，开启校准后全温区测试单元，对校准后的所述芯片的温度进行测试，并将测得数据传送至数据处理单元;数据处理单元对测试校准数据进行分析和整理，生成测试校准报告。[0072]所述温度测试校准组件为测试温度传感器芯片提供必备场景和载体，所述控制模块主导测试和校准流程，与温度测试校准组件相互配合，实现对温度传感器芯片的精准修调，减少人为误差，提升芯片合格率，加速试验以及批产进程。[0073]图6为本发明的优选实施例的方法步骤流程图，如图6所示，进行以下步骤：[0074]S1、将温箱的体对角线分割为至少一段子对角线，[0075]S2、以所述子对角线为立方体单元的体对角线；以整个立体器件或其中一部分结构划分，得到至少一个aXaXa的立方体单元，即所述温度环境，，所述立方体单元的几何中心配置为温度传感器芯片。在立方体单元的各顶点放置温度测量器件（例如铂电阻），计算在立方体单元的体对角线两端点温度差作为立方体单元的温度均匀度，并且该温度均匀度小于待测温度传感器芯片的温度精度的两倍。此外，所述立方体单元还可以为其他立体单元，如长方体单元、柱体单元和锥体单元等立体结构。[0076]温度传感器芯片的温度精度B与该芯片的类型有关，因此本发明中的温度传感器芯片测试校准的温度环境构建方法，可以根据芯片的温度精度确定需要构建的温度环境的温度均匀度，即子对角线上的温度均匀度，从而需要调整步骤Sl中所述子对角线尺寸，得到满足所需温度均匀度的子对角线尺寸，进而得到相应尺寸的立方体单元，构建适合该温度传感器芯片测试校准的温度环境。[0077]以上，通过本发明实施例提供的温度环境的构建方法及温度传感器芯片的测试校准系统，克服当前立体器件温度精度低、测试校准流程繁杂等缺点，实现智能化、标准化测试校准，提高测试校准效率，满足快速精准试验及批量生产的要求。[0078]以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

权利要求：1.一种温度传感器芯片测试校准的温度环境的构建方法，其特征在于，包含：51、将一立体器件的体对角线分割为至少一段子对角线；52、以所述子对角线为立体单元的体对角线；以整个立体器件或其中一部分结构划分，得到至少一个立体单元，即所述温度环境，所述立体单元的几何中心配置为所述温度传感器芯片。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在立体单元的各顶点放置温度测量器件，计算在立体单元的体对角线两端点温度差作为立体单元的温度均匀度，并且该温度均匀度小于所述温度传感器芯片的温度精度的两倍。3.—种用于测试校准温度传感器芯片的系统，用于对温度精度为B的所述芯片进行校准测试，其特征在于，包含：温度测试校准组件，包括：温度均匀度为T的立体器件，其相距最远的两个点之间的长度为L，所述立体器件包括至少一个对立体器件进行划分得到的立体单元，所述立体单元的温度均匀度D小于2B;所述立体单元的几何中心配置为所述温度传感器芯片；多个温度测量器件，分别置于所述立体单元的各顶点；控制模块，与温度测试校准组件实现电性连接，用于调整、监控所述立体器件的内部温度，以及测试校准所述温度传感器芯片，使得温度传感器芯片的输出温度为所述温度表征。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述立体器件为温箱或油槽。5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述立体器件为内部温度分布均匀的立体器件，所述立体单元相距最远的两个点之间的长度M=DLT。6.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，还包括：芯片插座，置于所述立体单元的几何中心，配置为固定所述温度传感器芯片；配套板卡，固定所述温度测量器件和芯片插座，及实现所述温度测量器件和温度传感器芯片的电气连接。7.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述温度测量器件包括铂电阻。8.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述立体单元为立方体单元，位置和尺寸满足：以立体器件的任一体对角线分割，得到至少一段不大于的子对角线，以所述子对角线为立方体单元的体对角线，以整个立体器件或者其中一部分结构划分，得到至少一个aXaXa的立方体单元。9.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述控制模块包含：上机检测单元，用于检测所述温度测量器件和温度传感器芯片之间的电气连接是否正常；温度控制单元，用于监控及调整立体器件内部的温度；校准前温度参考点测试单元，用于测试校准前立体器件的内部温度数据；预烧录单元，通过对校准前温度参考点测试单元所测得数据进行算法处理和计算，并向温度传感器芯片写入计算得到的数据；熔丝校准锁定单元，用于对温度传感器芯片进行熔丝校准及校准位锁定；全温区测试单元，用于评估温度传感器芯片的校准结果；数据处理单元，用于分析和整理测试校准结果，并生成测试校准报告。10.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，相邻的所述立体单元之间的面互相重合，且重合的面各顶点上只放置一个温度测量器件。

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