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芯片可靠性测试选用哪种温度区间低温 chiller?

行业新闻 20

冠亚小编长期对接众多半导体封测企业、芯片研发实验室,经常遇到采购人员选型困惑。不少企业盲目采购ji限低温机型,投入较高成本,实际测试标准只需要 – 40℃区间;也有部分项目选用温区不足的 chiller,无法满足车规、军工芯片低温验证要求,延误芯片认证进度。芯片可靠性测试包含常温低温功能测试、温循老化、ji限低温上电验证等多种项目,不同等级芯片对应的行业标准、zui低测试温度存在明确区分。本文结合 JEDEC、AEC-Q100 通用测试规范,划分不同芯片品类适配的低温 chiller 温区,梳理选型核心判断依据,帮助企业精准匹配机型。

芯片可靠性测试选用哪种温度区间低温 chiller?(images 1)

一、芯片等级与适配低温 chiller 温度区间对照

芯片类型通用测试标准常规低温测试下限chiller 稳定温区适配制冷形式
消费级民用芯片(存储、MCU、普通处理器)JEDEC 通用规范-40℃-45℃~ 室温区间单级低温 chiller
工业级芯片、通讯模块芯片工业电子可靠性标准-40℃~-55℃-60℃~ 室温区间单级或简易复叠 chiller
车规级芯片(AEC-Q100 Grade1/0)AEC-Q100 车规认证-40℃~-65℃-70℃~ 室温区间复叠式低温 chiller
宽禁带功率器件、裸片ji限验证芯片失效分析测试-65℃~-80℃-80℃~ 室温区间复叠超低温 chiller
航天、特种军工半导体器件GJB 军工测试标准-80℃及以下-90℃~-100℃区间深度复叠低温机组

选型首要依据芯片认证标准规定的zui低测试温度,选型时预留 5~10℃温度余量,不建议选用刚好卡着测试下限的设备。设备空载能够达到的ji限温度参考价值有限,需要确认满载持续运行条件下,可以稳定维持目标低温。

二、不同温区 chiller 适用测试场景详解

1、-45℃级别低温 chiller 适配消费电子芯片、家电控制芯片、普通传感器低温上电测试、低温功能验证。测试项目以短期低温静态测试为主,无需长时间维持超低温。该温区机型大多采用单级制冷系统,采购成本、后期能耗更低,适合大批量常规芯片出厂测试。

2、-60℃级别低温 chiller 面向工业级元器件、基础车规芯片可靠性温循测试。很多封测实验室兼顾多种品类芯片测试,选用此区间机型可以覆盖消费级与大部分工业级产品,兼顾通用性。如果后期规划拓展车规 Grade0 芯片测试,需要评估是否向下拓展温区。

3、-70℃~-80℃复叠 chiller 主流车规芯片认证、功率半导体裸片低温可靠性测试的常用机型。需要长时间连续高低温循环、7×24 小时不间断老化测试。这类工况对机组温控稳定性要求严格,温度波动尽量控制在 ±0.1℃,同时需要匹配低露点配置,防止测试工装、芯片引脚出现凝露漏电。

4、低于 – 90℃深度复叠 chiller 多用于前沿材料研发、特种芯片ji限失效分析,常规量产芯片可靠性认证很少用到。如果没有长期稳定的ji限低温测试需求,不建议优先采购,机组购置与运维成本显著提升。

三、温区选型之外不可忽略的配套条件

1、控温精度需求 芯片可靠性测试对温度波动敏感,常规测试建议波动≤±0.3℃;裸片、射频芯片精密测试,优先选择 ±0.1℃高精度机型。

2、介质选型匹配温区 -40℃附近可选用乙二醇水溶液;低于 – 60℃工况,专用低温合成介质或者氟化液,规避低温粘度升高造成流量不足、换热变差问题。

3、防凝露配置 温度低于 – 40℃,车间环境湿气ji易在测试载台、管路外壁结露。开展芯片带电测试的工况,chiller 优先选配干燥氮气吹扫、低露点循环系统,避免引脚短路,造成芯片损坏。

4、连续运行能力 可靠性温循测试经常持续数百小时循环,选型时要确认机组支持长时间不间断运行,避免长期低负荷运行引发压缩机各类故障。

四、选型常见误区提醒

误区 1:测试只需要 – 40℃,直接购买标称 – 40℃机型。 实际生产带载发热、夏季机房高温环境下,机组实际可达到温度会上浮,建议预留余量,选用zui低稳定温度 – 45℃及以下机型。

误区 2:温区越低越好,一步到位采购 – 100℃机型。 超出工艺需求的深度复叠机组,空载能耗偏高,长期低负荷运行故障风险上升,增加不必要采购支出。

误区 3:只看空载zui低温度,忽略满载运行参数。 厂家宣传的ji限温度大多在空载条件测得,芯片持续发热带载工况下降温能力会下降,采购前要求提供满载工况温度实测数据。

总结

消费级常规芯片测试,优先选用-45℃区间低温 chiller;工业级芯片选择-60℃区间机型;车规芯片认证、功率器件裸片测试,-70℃~-80℃复叠 chiller;航天特种半导体ji限验证,再考虑 – 90℃及以下深度复叠机组。选型核心以芯片对应的可靠性测试标准为基础,预留温度余量,同时结合连续运行时长、控温精度、防凝露需求综合判断,不要单纯追求更低ji限温度。

芯片可靠性测试选用哪种温度区间低温 chiller?(images 2)

FAQ

Q1:同一台 chiller,能否同时满足消费芯片 – 40℃与车规芯片 – 65℃测试? A1:可以,前提是机型zui低稳定温度达到 – 70℃级别。但频繁切换高低温工况,需要关注介质粘度变化与机组升降温响应速度。

Q2:芯片高低温循环测试,选用低温 chiller 还是冷热冲击试验箱? A2:需要直接对载台、探针卡进行液冷控温,选用低温 chiller;整颗芯片放置腔体内部环境测试,优先高低温试验设备。

Q3:选用 – 80℃ chiller 长期只做 – 40℃测试,会不会加剧设备损耗? A3:长期处于大幅低负荷工况,存在回液、回油不良隐患,可通过调整温控区间、增加旁路循环改善运行工况。

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