一种自动接触式变温测试设备及测试方法与流程

本发明涉及测试领域，尤其涉及一种自动接触式变温测试设备及测试方法。

背景技术：

1、随着半导体集成电路工艺的不断演进，芯片在设计与制造完成后，通常需要进行严格的高低温变温可靠性测试，以评估其在不同热环境下的电气性能与稳定性。在现有的电子产品研发及质检环节中，对待测芯片的温度环境模拟主要依托于大型温箱或专业的接触式控温测试设备，通过改变环境温度或利用制冷、加热元件直接与芯片接触，从而获取芯片在不同温度节点的运行状态数据，这对于确保产品的质量可靠性与使用寿命具有重要的现实意义。

2、然而，现有的变温测试方案在面对特定类型的芯片，如安装在手机主板或各类电子开发板上的芯片时，往往表现出较大的局限性。一方面，现有技术中的温箱测试方式通常需要将整个电子产品或主板置于其中，不仅控温效率低，且容易因长时间高温导致主板上的其他精密元器件产生热损伤。另一方面，现有的接触式温控装置体积较大且自重较高，由于手机主板等载体通常未预留专门的固定支撑结构，依赖人工进行辅助固定不仅导致对准偏差大、效率低下，甚至极易因操作失误造成芯片管脚变形或压裂芯片的风险。

3、综上所述，现有技术在处理芯片变温测试时，难以兼顾高效的自动化定位和精准的压力控制，亟需一种能够适应多种类型待测物、且能实现安全稳定测试的自动化测试设备及方法。

技术实现思路

1、为了克服上述技术缺陷，本发明的目的在于提供一种自动接触式变温测试设备及测试方法。

2、本发明公开了一种自动接触式变温测试设备，包括：

3、基座；

4、测试平台，测试平台设置在基座上，用于承载待测物品；

5、三轴运动机构，三轴运动机构安装于基座表面，且包括：

6、末端执行器，末端执行器设置于三轴运动机构的末端，并与待测物品对应设置；末端执行器包括真空吸头组件和半导体压块；真空吸头组件用于拾取待测物品；半导体压块用于抵接待测物品表面，以对待测物品进行接触式温度调节；

7、视觉采集模块，视觉采集模块也设置于三轴运动机构的末端，用于获取待测物品和测试平台的图像特征，以控制三轴运动机构根据图像特征进行移动和坐标补偿；

8、力反馈模块，力反馈模块设置于三轴运动机构与末端执行器之间，用于实时采集末端执行器下压待测物品时的受力数据。

9、优选地，半导体压块的周侧分布有多个空气喷嘴，空气喷嘴连接有干燥气源；

10、空气喷嘴用于在半导体压块对待测物品进行接触式温度调节时，向待测物品的四周吹扫干燥空气，以防止待测物品表面结露。

11、优选地，测试平台还包括自动调平组件，自动调平组件设置于测试平台与基座之间，且包括三个或四个的调平支脚，以三角形或正方形排布；以及与调平支脚一一对应设置的多个激光位移传感器；

12、多个激光位移传感器用于分别检测测试平台不同位置的高度数据，三个或四个调平支脚用于根据高度数据独立进行升降，以对测试平台进行水平度自动调平补偿。

13、优选地，视觉采集模块与末端执行器并列固定设置，以随三轴运动机构的移动而同步移动，且视觉采集模块的视野中心与末端执行器的中心轴线之间具有固定的位置偏置量；

14、图像特征包括设于测试平台上的基准点特征以及待测物品的轮廓特征，视觉采集模块用于通过识别基准点特征和轮廓特征，以计算待测物品与测试平台之间的相对位置偏差。

15、优选地，力反馈模块包括s型称重传感器；

16、三轴运动机构还包括控制模块，控制模块与力反馈模块通信连接，并基于s型称重传感器反馈的受力数据和pid算法实时调节三轴运动机构在竖直方向的下压进给速度与进给量。

17、优选地，真空吸头组件包括防静电吸嘴以及真空压力传感器；

18、防静电吸嘴通过真空管路连接至外部负压源，真空压力传感器设置于真空管路上，用于检测拾取待测物品时的真空压力阈值以确认拾取状态。

19、优选地，基座还包括待测物品存储模块，待测物品存储模块包括一容纳空间；

20、容纳空间内设有多个分隔壁，将容纳空间分隔为多个与待测物品形状对应的存储仓，用于容纳待测物品。

21、本技术的第二方面提供了一种自动接触式变温测试方法，基于如前述中任一项的自动接触式变温测试设备，包括：

22、对准阶段：控制三轴运动机构驱动末端执行器移动至待测物品存储模块，由真空吸头组件拾取待测物品；控制视觉采集模块获取待测物品及测试平台的图像特征，根据图像特征计算位置偏差，并控制三轴运动机构执行坐标补偿，将待测物品移动至测试平台的目标位置；

23、恒力压合阶段：控制三轴运动机构驱动末端执行器下压，使半导体压块抵接于待测物品表面；实时读取力反馈模块的受力数据，控制三轴运动机构的竖直进给量，使半导体压块对待测物品的实际压力保持在预设恒力范围内；

24、温度测试阶段：在保持预设恒力压合的状态下，启动半导体压块对待测物品进行接触式温度调节，并进行电气性能测试。

25、优选地，当测试平台还包括自动调平组件时，自动接触式变温测试方法还包括：

26、通过三个激光位移传感器分别检测测试平台不同位置的高度数据；根据高度数据独立控制三个调平支脚进行升降，完成对测试平台的水平度自动调平补偿。

27、优选地，当半导体压块的周侧分布有多个空气喷嘴时，温度测试阶段还包括：

28、在启动半导体压块进行接触式温度调节时，同步控制分布于半导体压块周侧的多个空气喷嘴向待测物品的四周吹扫干燥空气，以防止待测物品表面结露。

29、采用了上述技术方案后，与现有技术相比，具有以下有益效果：

30、1.本技术提供的自动接触式变温测试设备通过集成三轴运动机构、带有真空吸头组件和半导体压块的末端执行器、视觉采集模块以及力反馈模块，构建了一套安全、稳定的通用测试架构。在作业流程中，三轴运动机构配合真空吸头组件与视觉采集模块，通过获取并识别图像特征来进行坐标补偿和移动定位。这种机器视觉结合真空吸附的非接触式搬运对位方式，打破了现有技术中物理测试夹具的局限，能够灵活适用于包括ufs芯片在内的各类待测物品，赋予了设备良好的测试通用性。在完成精准对位后，半导体压块直接抵接待测物品表面进行接触式温度调节，其宽泛的高低温调节区间能够充分适应各种极端的测温条件。同时，针对纯视觉引导方案在z轴下压时容易出现的受力盲区，力反馈模块同步介入，通过实时采集受力数据动态限制下压动作，有效防止了待测物品因受力过载被压碎或压坏。整体而言，该技术方案彻底代替了现有技术中的人工搬运和对位方式，实现了针对待测物品个体的自动化变温测试，在确保压合安全与系统稳定的同时，从根本上避免了将整体主板放入温箱所带来的过热损坏风险；

31、2.在低温环境测试中，待测物品周围空气极易析出水分，导致待测物品表面结露，进而诱发电路短路。本技术在半导体压块周侧布置空气喷嘴，并在温控过程中同步吹扫干燥空气，通过构建局部的干燥气幕隔绝潮湿环境，从根本上防止了结露引发的故障。与此同时，测试平台的平面水平度对于压块的均匀接触至关重要。通过激光位移传感器监测高度并联动调平支脚进行实时补偿，该设计自动消除了机械装配或形变带来的倾斜误差，确保了半导体压块与待测物品表面能够实现完全平行的面接触，避免了接触不均导致的压碎风险与热传导差异，提升了测试结果的准确性；

32、3.为解决定位精度问题，该测试平台将视觉采集模块与末端执行器进行空间固定的集成式安装，视觉模块随末端执行器同步移动，通过视觉视野中心与末端轴线的固定偏置量，精确完成图像坐标到机械坐标的转换。系统通过识别测试平台基准点与待测物品轮廓，精准计算偏差并指令运动机构执行移动补偿，实现了完全自动化的精密对位。此外，集成在基座上的待测物品存储模块，利用定制化的分隔壁将仓储空间与待测物品外形适配，有效限定了物料在取料前的姿态，为自动化取料提供了标准化的接口，显著提升了设备在批量测试场景下的连续作业效率；

33、4.在恒力压合阶段，力反馈模块引入s型称重传感器，实现了从机械接触到数字信号转换的高精度感知。控制系统结合pid控制算法，根据传感器反馈的数据实时调节z轴的下压速度与位置，确保了在复杂的测试环境下，压块对物品的压力能够平稳、精确地收敛。在测试方法层面，该流程通过将对准、恒力压合、接触式控温与电气测试环节深度串联，形成了一套完整的自动化作业规范。该方法彻底消除了人工手动操作的变数与风险，使得测试过程在保持受力安全与环境干燥的前提下，能够实现高频次的、标准化的性能指标评估，极大地强化了测试结果的可重复性与整体设备的操作稳定性。