CN114325322A - 一种芯片超低温冷却装置及芯片测试*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种芯片超低温冷却装置及芯片测试***，涉及芯片测试技术领域，该芯片超低温冷却装置包括液氮泵，被配置为根据控制模块的控制指令启动，以通过第一输液管将液氮罐的液氮注入第一杜瓦；第一输液管，一端设置在液氮泵出口，另一端伸入第一杜瓦内；第一杜瓦，与第二杜瓦通过第二输液管连通；第二杜瓦，不封口，与第一杜瓦通过第二输液管连通，其内设置有承片台，承片台用于承载待测芯片；控制模块，被配置为根据用户需求或者基于接收到的温度信号或液位信号向液氮泵发出控制指令，以控制液氮泵的启停。本发明的芯片测试***可以实现芯片测试过程中液氮自动填充和几乎恒定的液位高度，保证芯片测试数据的准确性。

Description

一种芯片超低温冷却装置及芯片测试***

技术领域

本发明涉及芯片测试技术领域，尤其涉及一种芯片超低温冷却装置及芯片测试***。

背景技术

在芯片测试过程中，需要为被测器件提供受控的测试环境，通过探针针尖与芯片焊盘之间的物理接触实现芯片电气性能参数的测试。芯片在液氮流体内处于浸没状态的测试工艺要求决定了液氮容器为敞口式结构。执行芯片测试时，待测芯片放置在液氮容器内设置的承片台上，液氮会不可避免地因受热影响持续气化而出现液位的不断下降现象，根据工艺要求需要人工实时监控液氮容器内液氮液位并间隔一定时间填充液氮。

芯片在超低温环境下测试时，人工手动填充液氮依靠目测手段控制液氮填充量，很难保证芯片测试工艺要求的液位高度一致性，还增加了操作人员的工作量，降低了测试效率。另一方面，液氮容易过热喷溅会引起加注后的少量流体外溢于环境，甚至造成操作者低温冻伤等意外事故。

发明内容

本发明的目的在于提供一种芯片超低温冷却装置，以解决现有技术中芯片超低温冷却装置依靠人工手动填充液氮存在的液位误差较大、安全性较低的技术问题，实现芯片测试过程中液氮自动填充和几乎恒定的液位高度，保证芯片测试数据的准确性。

本发明提供了一种芯片超低温冷却装置，包括液氮罐、液氮泵、控制模块、第一输液管、第二输液管、第一杜瓦、液位计和第二杜瓦；

所述液氮罐，其内存储有液氮；

所述液氮泵，被配置为根据所述控制模块的控制指令启动，以通过所述第一输液管将所述液氮罐的液氮注入所述第一杜瓦；

所述第一输液管，一端设置在所述液氮泵出口，另一端伸入所述第一杜瓦内；

所述第一杜瓦，与所述第二杜瓦通过第二输液管连通，通过端盖封口，且所述端盖上设置有排气孔和液位计，所述排气孔用于排出气态的氮；所述液位计用以将采集的所述第一杜瓦的液位信号上传至所述控制模块；

所述第二杜瓦，不封口，与所述第一杜瓦通过第二输液管连通，其内设置有所述承片台，所述承片台用于承载待测芯片；

所述控制模块，被配置为根据用户需求或者基于接收到的液位信号向所述液氮泵发出控制指令，以控制所述液氮泵的启停。

进一步地，所述端盖与所述第一杜瓦的连接方式为固定式或活动式。

进一步地，还包括：温度传感器，其设置于所述端盖上，所述温度传感器的探头处于所述第一杜瓦内，用以将采集到的温度信号上传至所述控制模块，且所述温度传感器的探头高于所述第二杜瓦中承片台的上表面，且低于所述第二杜瓦的上表面，所述控制模块根据接收到的温度信号控制液氮泵的启停。

进一步地，还包括：低温电磁阀，其设置在所述第一输液管上，所述低温电磁阀与所述控制模块相连，以基于所述控制模块的控制指令打开或关闭。

进一步地，所述第一杜瓦的侧壁上还设置有溢液孔；

还包括：液氮桶，其通过第三输液管与所述溢液孔连接，以在所述第一杜瓦内的液氮的液面高于所述温度传感器的探头的情况下，通过所述液氮桶收集外溢液氮。

进一步地，所述溢液孔的高度高于所述温度传感器的探头。

进一步地，所述第一输液管、所述第二输液管和所述第三输液管均包括由内向外设置的内管、外管、第一保温层和第一保护层；

所述外管与所述内管固定连接，且所述外管上设置有第一抽气孔，所述第一抽气孔用于在所述外管与所述内管固定连接之后抽气，以在所述外管与所述内管之间形成第一真空层。

进一步地，所述第一杜瓦和所述第二杜瓦均包括由内向外设置的内胆、外胆、第二保温层和第二保护层；

所述内胆与所述外胆相对的表面还涂覆有绝热涂层，所述外胆与所述内胆固定连接，且所述外胆上设置有第二抽气孔，所述第二抽气孔用于在所述外胆与所述内胆固定连接之后抽气，以在所述外胆与所述内胆之间形成第二真空层。

进一步地，所述第二杜瓦的内胆与所述承片台固定连接。

本发明还提供一种包括如上所述的芯片超低温冷却装置的芯片测试***。

本发明通过设置液氮泵、控制模块、第一输液管、第二输液管、第一杜瓦、液位计以及第二杜瓦等形成的芯片超低温冷却装置，根据液位计实时监控的液位信号通过控制模块控制液氮泵将液氮罐中的液氮注入第一杜瓦中，进一步通过第一杜瓦和第二杜瓦之间的第二输液管形成连通器结构完成对第二杜瓦的补液工作，能够在芯片测试***进行芯片电气性能测试时对被测芯片提供具有几乎恒定液位水平的液氮环境，克服了人工手动填充液氮时依靠目测手段控制液氮填充量引起的液位高度误差较大的缺点，保证了芯片测试数据的准确性；另一方面，本发明实现了液氮自动填充，减少了操作人员频繁加注液氮的工作量，保证了操作安全性，提高了测试效率。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明实施例提供的芯片超低温冷却装置的基本结构示意图；

图2为本发明实施例提供的输液管的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的第一杜瓦和第二杜瓦的基本结构示意图。

附图标记：

1-液氮罐，2-液氮泵，3-低温电磁阀，4-第一输液管，5-控制模块，6-端盖，7-第一杜瓦，8-第二输液管，9-承片台，10-第二杜瓦，11-液位计，12-温度传感器，13-液氮桶，14-第三输液管；

801-内管，802-第一真空层，803-外管，804-第一保温层，805-第一保护层；

1001-内胆，1002-绝热涂层，1003-第二真空层，1004-外胆，1005-第二保温层，1006-第二保护层。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

本发明实施例提供一种芯片超低温冷却装置，如图1所示，包括液氮罐1、液氮泵2、控制模块5、第一输液管4、第二输液管8、第一杜瓦7、液位计11和第二杜瓦10。

所述液氮罐1，其内存储有液氮。具体的液氮罐1可以是封闭的，例如通过液氮泵2可以维持液氮罐1的封闭状态。

所述液氮泵2，被配置为根据所述控制模块5的控制指令启动，以通过所述第一输液管4将所述液氮罐1的液氮注入所述第一杜瓦7。液氮泵2的输入端连接有导管，该导管伸入液氮罐1底部，从而液氮泵2启动后，可以从液氮罐1中输入液氮，并通过第一输液管4将液氮注入所述第一杜瓦7。

所述第一输液管4，一端设置在所述液氮泵2出口，另一端伸入所述第一杜瓦7内。

所述第一杜瓦7，与所述第二杜瓦10通过第二输液管8连通，通过端盖6封口，且所述端盖6上设置有排气孔(图中未示出)和液位计11，所述排气孔用于排出第一杜瓦7中气态的氮，以维持第一杜瓦7中的气压处于预设范围。所述液位计11的输入端(导管)处于所述第一杜瓦7内，用以将采集的所述第一杜瓦7的液位信号上传至所述控制模块5。

本发明通过端盖6结构可以减少所述第一杜瓦7内的液氮挥发，提高液氮利用效率。端盖6与第一杜瓦7的连接方式为固定式或活动式。

所述第二杜瓦10，不封口，与所述第一杜瓦7通过第二输液管8连通，其内设置有所述承片台9，所述承片台9用于承载待测芯片。本发明的方案利用连通器原理，第一杜瓦7与第二杜瓦10的液面高度是相同的。

温度传感器12设置于所述端盖6上，通过导线与所述控制模块5相连，用于实时监控第一杜瓦7内液氮流体上方的温度，在所述液位计11失效等原因引起的液位非预期升高时，所述控制模块5发出报警信号，同时关闭低温电磁阀3并停止液氮泵2运行；

所述温度传感器12在所述端盖6上的安装位置可以根据需要调节，保证温度传感器12的探头位置高于所述承片台9的上表面并低于第二杜瓦10的上表面，通过控制模块5可以有效防止液氮外溢于环境。

利用温度传感器12和液位计11对第一杜瓦7的液氮的液面情况进行监测，从而可以直接确定出第二杜瓦10的液面情况。本发明布置的温度传感器12，可以实时监控液氮自动填充的非预期工况，防止液氮外溢于环境，提高了芯片测试***的工作可靠性和安全性；布置有溢液孔的第一杜瓦7、第三输液管14和液氮桶13，进一步保证了液氮自动填充非预期工况下液氮不外溢于环境，进一步提高了芯片测试***的工作可靠性和安全性，还能提高液氮利用效率。

所述控制模块5，被配置为根据用户需求或者基于接收到的温度信号或液位信号，向所述液氮泵2发出控制指令，以控制所述液氮泵2的启停。例如在一些实施例中利用控制模块5根据液位计11的液面高度，对液氮泵2的启停进行控制，从而维持第二杜瓦10中的液氮液面在预设高度范围。在一些实施例中，将温度传感器12的探头高于所述第二杜瓦10中承片台9的上表面，且低于第二杜瓦10的上表面，由此可以在液面高度过高的情况下，温度传感器12采集的温度值表现为低于预设值，由此可以利用控制模块5发出警告，并控制关闭液氮泵2。

本发明实施例通过设置液氮泵2、控制模块5、第一输液管4、第二输液管8、第一杜瓦7、液位计11以及第二杜瓦10，根据液位计11实时监控的液位信号通过控制模块5控制液氮泵2将液氮罐1中的液氮注入第一杜瓦7中，进一步通过第一杜瓦7和第二杜瓦10之间的第二输液管8形成连通器结构完成对第二杜瓦10的补液工作，本发明提供的芯片超低温冷却装置能够替代人工加注液氮，保证执行测试操作的第二杜瓦10内的液氮始终浸没芯片，提高芯片测试数据的准确性和芯片测试效率。

在一些实施例中，还包括：低温电磁阀3，其设置在所述第一输液管4上，所述低温电磁阀3与所述控制模块5相连，以基于所述控制模块5的控制指令打开或关闭。即本发明进一步设置低温电磁阀3来执行或停止补充液氮的动作，从而保证整个补液的过程可控。

在一些实施例中，所述第一杜瓦7，其侧壁上还设置有溢液孔(图中未示出)。芯片超低温冷却装置还包括：液氮桶13，其通过第三输液管14与所述溢液孔连接，以在所述第一杜瓦7内的液氮的液面高于所述温度传感器12的探头的情况下，通过所述液氮桶13收集外溢液氮。在一些实施例中，所述溢液孔的高度高于所述温度传感器12的探头。本发明的芯片超低温冷却装置通过溢液孔结构配合液氮桶13，在所述液位计11失效等原因引起的液位非预期升高时，所述控制模块5可以发出报警信号，同时关闭低温电磁阀3并停止液氮泵2运行。也即第一杜瓦7上设置有溢液孔，液氮桶13通过第三输液管14与第一杜瓦7在溢液孔处相连，溢液孔位置高于所述温度传感器12的探头位置并低于第二杜瓦10的上表面，在控制模块5通讯故障等非预期工况下，液氮桶13用于外溢液氮的盛放，既有效防止了液氮外溢于环境造成芯片测试***损坏，又可以实现液氮的二次利用。

在一些实施例中，如图2所示，所述第一输液管4、所述第二输液管8和所述第三输液管14均包括由内向外设置的内管801、外管803、第一保温层804和第一保护层805；所述外管803与所述内管801固定连接，且所述外管803上设置有第一抽气孔(图中未示出)，所述第一抽气孔用于在所述外管803与所述内管801固定连接之后抽气，以在所述外管803与所述内管801之间形成第一真空层802。也即所述第一输液管4、所述第二输液管8和所述第三输液管14可以采用相同的构造实现，均包括由内向外设置的内管801、外管803、第一保温层804和第一保护层805结构，且内管801和外管803之间形成第一真空层802结构。本发明中第一真空层802、第一保温层804用于阻止液氮通过内管801的管壁与环境进行热交换，减少液氮气化以提高液氮利用效率，第一保护层805用于阻止第一保温层804吸收水分降低保温性能。

在一些实施例中，如图3所示，所述第一杜瓦7和所述第二杜瓦10均包括由内向外设置的内胆1001、外胆1004、第二保温层1005和第二保护层1006。

所述内胆1001与所述外胆1004相对的表面还涂覆有绝热涂层1002，所述外胆1004与所述内胆1001固定连接，且所述外胆1004上设置有第二抽气孔(图中未示出)，所述第二抽气孔用于在所述外胆1004与所述内胆1001固定连接之后抽气，以在所述外胆1004与所述内胆1001之间形成第二真空层1003。

具体的说，本发明中对内胆1001、外胆1004固定连接后的内部空间抽真空处理以形成第二真空层1003，在外胆1004的外表面依次设置第二保温层1005和第二保护层1006。本发明中内胆1001、外胆1004具有较高的刚度和强度。

在一些实施例中，所述第二杜瓦的内胆1001与所述承片台9固定连接。也即内胆1001储存有用于浸没芯片的液氮流体并与承片台9固定连接，外胆1004与芯片测试***的机架固定连接。绝热涂层1002、第二真空层1003和第二保温层1005用于阻止液氮通过第二杜瓦10、第一杜瓦7的底面和侧面与环境进行热交换，减少液氮气化以提高液氮利用效率。第二保护层1006用于阻止第二保温层1005吸收水分降低保温性能。

综上，本发明通过设置第一杜瓦7、第二杜瓦10、承片台9、液位计11、控制模块5和输液管等形成的芯片超低温冷却装置，依靠液位计11实时监控的液位信号由控制模块5通过液氮罐1、液氮泵2和低温电磁阀3等实现液氮自动填充，能够在芯片测试***进行芯片电气性能测试时对被测芯片提供具有几乎恒定液位水平的液氮环境，克服了人工手动填充液氮时依靠目测手段控制液氮填充量引起的液位高度误差较大的缺点，保证了芯片测试数据的准确性。

另一方面，本发明实现了液氮自动填充，减少了操作人员频繁加注液氮的工作量，保证了操作安全性，提高了测试效率。

本发明布置温度传感器12，可以实时监控液氮自动填充的非预期工况，防止液氮外溢于环境，提高了芯片测试***的工作可靠性和安全性。设置溢液孔的第一杜瓦7、第三输液管14和液氮桶13，保证了液氮自动填充非预期工况下液氮不外溢于环境，提高了芯片测试***的工作可靠性和安全性，还能提高液氮利用效率。

本发明实施例还提供了一种芯片测试***(图中未示出)，包括以上所述的芯片超低温冷却装置。且芯片超低温冷却装置的所有实现方式均适用于该芯片测试***的实施例中，也能达到相同的技术效果，在此不再赘述。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端(可以是计算机或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种芯片超低温冷却装置，其特征在于，包括液氮罐、液氮泵、控制模块、第一输液管、第二输液管、第一杜瓦、液位计和第二杜瓦；

所述液氮罐，其内存储有液氮；

所述液氮泵，被配置为根据所述控制模块的控制指令启动，以通过所述第一输液管将所述液氮罐的液氮注入所述第一杜瓦；

所述第一输液管，一端设置在所述液氮泵出口，另一端伸入所述第一杜瓦内；

所述第一杜瓦，与所述第二杜瓦通过第二输液管连通，通过端盖封口，且所述端盖上设置有排气孔和液位计，所述排气孔用于排出气态的氮；所述液位计用以将采集的所述第一杜瓦的液位信号上传至所述控制模块；

所述第二杜瓦，不封口，与所述第一杜瓦通过第二输液管连通，其内设置有所述承片台，所述承片台用于承载待测芯片；

所述控制模块，被配置为根据用户需求或者基于接收到的液位信号向所述液氮泵发出控制指令，以控制所述液氮泵的启停。

2.如权利要求1所述的芯片超低温冷却装置，其特征在于，所述端盖与所述第一杜瓦的连接方式为固定式或活动式。

3.如权利要求1所述的芯片超低温冷却装置，其特征在于，还包括：温度传感器，其设置于所述端盖上，所述温度传感器的探头处于所述第一杜瓦内，用以将采集到的温度信号上传至所述控制模块，且所述温度传感器的探头高于所述第二杜瓦中承片台的上表面，且低于所述第二杜瓦的上表面。

4.如权利要求1所述的芯片超低温冷却装置，其特征在于，还包括：

低温电磁阀，其设置在所述第一输液管上，所述低温电磁阀与所述控制模块相连，以基于所述控制模块的控制指令打开或关闭。

5.如权利要求1所述的芯片超低温冷却装置，其特征在于，所述第一杜瓦的侧壁上还设置有溢液孔；

还包括：

液氮桶，其通过第三输液管与所述溢液孔连接，以在所述第一杜瓦内的液氮的液面高于所述温度传感器的探头的情况下，通过所述液氮桶收集外溢液氮。

6.如权利要求5所述的芯片超低温冷却装置，其特征在于，所述溢液孔的高度高于所述温度传感器的探头。

7.如权利要求5所述的芯片超低温冷却装置，其特征在于，所述第一输液管、所述第二输液管和所述第三输液管均包括由内向外设置的内管、外管、第一保温层和第一保护层；

所述外管与所述内管固定连接，且所述外管上设置有第一抽气孔，所述第一抽气孔用于在所述外管与所述内管固定连接之后抽气，以在所述外管与所述内管之间形成第一真空层。

8.如权利要求1所述的芯片超低温冷却装置，其特征在于，所述第一杜瓦和所述第二杜瓦均包括由内向外设置的内胆、外胆、第二保温层和第二保护层；

所述内胆与所述外胆相对的表面还涂覆有绝热涂层，所述外胆与所述内胆固定连接，且所述外胆上设置有第二抽气孔，所述第二抽气孔用于在所述外胆与所述内胆固定连接之后抽气，以在所述外胆与所述内胆之间形成第二真空层。

9.如权利要求8所述的芯片超低温冷却装置，其特征在于，所述第二杜瓦的内胆与所述承片台固定连接。

10.一种芯片测试***，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的芯片超低温冷却装置。

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