一种高温老化箱的功率-温度分布监测系统及测试方法与流程

本发明涉及集成电路可靠性筛选试验，特别涉及一种高温老化箱的功率-温度分布监测系统及测试方法。

背景技术：

1、老化筛选试验的目的是为了筛选合格的电路，是可靠性筛选试验之中关键的环节。随着集成电路的高速发展，电路集成度越来越高，功率越来越大，这对筛选的可靠性要求越来越高，对老化测试条件的要求也越来越严格。

2、目前各检测行业的产线上，遍布着大量的高温老化箱。典型的老化箱，腔体大，内部工位板层数多，板上电路工位多，电路分布广泛；而老化箱加热和散热方式单一，导致箱内温度分布不均匀，且温度测量点单一，温度监测和控制不精确，故各被测电路壳温相差较大，电路老化壳温无法保证在要求温度(常规85℃/105℃/125℃等)的合理范围内。

3、在测试大功率电路时，受电路自发热的影响，箱体内温度分布不均匀的现象更加明显，并且在箱内电路总功率不同、箱体设定的开启温度不同的条件下，老化箱内各电路环境温度和壳温的空间分布状态和规律也不同，致使同一批电路的试验环境条件一致性极差。因此，为了能总结功率-温度分布规律并优化电路老化工位板设计方法和老化试验作业方法，规避箱体内温度分布不在标准范围内的点位或分布区域，如何提供一种通用的温度分布监测系统及合理的测试方法，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种高温老化箱的功率-温度分布监测系统及测试方法，以解决背景技术中的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明提供了一种高温老化箱的功率-温度分布监测系统及测试方法，包括：

3、工位板，用于布置多工位待测试电路，在电路表壳下方及周围布置温度传感器，用于测试电路的壳温及周围环境温度；

4、驱动板，驱动温度传感器，并对收集的温度数据进行分析处理，再将数据上传至数据监控板；

5、数据监控板，将多块驱动板的温度数据进行整合和处理，通过板上的显示单元实时监控显示，同时数据通过usb上传至上位机pc电脑端；

6、上位机pc电脑，通过串口助手同步进行数据的监控、存储，以便后续进行数据分析。

7、在一种实施方式中，所述工位板按照高温老化箱要求尺寸设计，每层2块板，六层共12块板，每板放置4*7＝28个功率水泥电阻，放置4*7+5*8＝68个温度传感器，其中4*7个传感器用于测量电路壳温，5*8个传感器用于测量电路周围环境温度；放置2个db37插座用于传感器数据传输，放置2个通用四角锁螺丝端子用于电路供电。

8、在一种实施方式中，所述驱动板为6块，每块驱动板与每层的2块工位板相对应；选用fpga驱动芯片，对应编程软件的编译调试速度快，配合官方的片外配置16m存储芯片，满足通用需求；设计4个db37插座，与2块工位板连接，放置按键和led电路用于模式切换、功能切换、状态显示，设计rs232串口电路用于与数据监控板进行通信，设计usb接口用于数据监控及调试；预留通用i/o共36个通道，通过2.54mm排针引出，作为备用，用于前期开发调试。

9、在一种实施方式中，所述数据监控板为fpga驱动芯片，对应编程软件的编译调试速度快，配合官方的片外配置16m存储芯片，满足通用需求；所述数据监控板设计6个rs232接口，与6块驱动板进行通信，实现温度数据的收集处理、显示及上传，设计6个rgb lcd屏专用fpc插座，用以连接6块lcd显示屏，用于实时显示12块工位板上温度传感器采集的温度值，预留对应的6个按键，用于切换显示界面需求，设计usb接口，将数据上传至pc端，pc端进行数据监控和存储。

10、在一种实施方式中，所述驱动板和所述数据监控板通过外部电源适配器或直流稳压电源提供5v单电源供电，设计dc电源座和2.54mm电源排针两种供电方式，均为板卡进行供电；设计按钮开关进行电源的通断控制；通过两个ldo进行5v转1.2v和5v转2.5v，为fpga内部驱动电路供电，选择ldo进行5v转3.3v为fpga、温度传感器以及其他3.3v外设供电，且在ldo输出端预留可调电阻用来调节输出电压，以供其他需求；3.3v输出也预留2.54mm电源排针，用于板卡调试时输出电压的使用和测量；所述数据监控板上的6块lcd屏的驱动信号3.3v，lcd供电使用5v。

11、在一种实施方式中，所述工位板上的28颗功率水泥电阻，设计常用的四脚锁螺丝电源端子通过直流稳压电源进行单独供电，同时预留2.54mm电源排针备用；温度传感器的3.3v供电，由db37插座从驱动板上直接供电。

12、在一种实施方式中，所述工位板的尺寸为570mm*280mm，符合老化箱每层放置2块板卡的尺寸设计，做顶层-3v3-gnd-底层四层板设计；顶层主要放置功率电阻、温度传感器，其中4*7＝28颗温度传感器封装与功率电阻封装叠放设计，便于模拟测试电路的壳温；温度传感器的配置阻容放置在底层，顶层布置功率电阻的电源走线，底层布置温度传感器数据线，顶层和底层之间通过3v3-gnd层进行隔离，减少数据线受电源走线的干扰，降低数据发生错误的概率。

13、在一种实施方式中，所述驱动板的尺寸为89mm*181mm，由于fpga信号引出管脚多，做顶层-signal-power1-gnd-power2-底层设计；电源回路与信号回路分开走线，信号线宽6mil以上，电源线宽15mil以上并铺铜处理；插座接口分布在四周边缘，其中db37分为两组分布在左右两侧，jtag调试口在上侧，拓展通用io在中上侧，电源口及开关同电源回路在下侧，usb type-c在左下侧，rs232在右下侧；晶振及配置电路靠近芯片，且保证晶振下方无高速信号经过，通过铺地将晶振及配置电路进行包裹；背面除贴片外，避免放置较高大的元器件；顶层和底层均做铺铜处理。

14、在一种实施方式中，所述数据监控板的尺寸为359mm*281mm，做顶层-signal-power1-gnd-power2-底层设计；布局规则和走线规则与驱动板一致；fpga芯片左右各放置3个lcd插座并预留相应的lcd固定孔；左下侧和右下侧各放置三个rs232通信的db9接口，用于与驱动板通信；顶层和底层均做铺铜处理。

15、本发明还提供一种高温老化箱的功率-温度分布监测测试方法，包括：

16、(1)测量不同功率下，在老化箱常温状态下，箱体关闭后，水泥电阻自发热并达到稳定后的温度；

17、确认不同功率下，箱内温度稳定后电路的温度值；

18、确认箱内电路壳温达到125℃时的老化箱最大功率值；

19、(2)测量不同功率，老化箱开启设定温度分别为85℃，105℃，125℃下水泥电阻自发热后的温度，根据测量数据分析水泥电阻的壳温、环境温度分布情况；

20、确认不同功率下，箱体设定相应温度后，由于电路自发热，是否会超出箱体恒温设定值，老化箱是否能够稳定的控温到设定值；

21、确认不同功率、不同设定温度下，箱体内温度分布情况，在一定的标准范围内，找出超出范围的点位或分布区域。

22、本发明提供的一种高温老化箱的功率-温度分布监测系统及测试方法，通过设计工位板，驱动板，数据监测板，上位机，形成一套温度数据采集系统，实现对老化箱内多层多板多工位的多点温度实时监测和存储；通过显示屏可实时监测各点位温度，通过程序计算处理，可实时标红超标的温度点，上位机可收集大量的温度数据并存储，以便后期进行数据分析，总结不同条件下的空间温度分布差及功率和温差的关系。本发明结合典型老化箱，通过对工位板的布局，板上电路点位的布局，测量环境温度和壳温的温度传感器的布局，来模拟实际的电路老化测试场景，并设定不同功率、不同温度的测试条件，形成一套可靠的功率-温度监测测试方法。