測試分選機高低溫設備是半導體芯片（尤其是車規級、工業級芯片）測試環節的核心輔助設備，其核心功能是為芯片提供精確可控的高低溫環境，模擬芯片在溫度下的工作狀態，配合分選機完成 “溫度 - 性能" 關聯測試及分選。其工作原理可從溫度環境構建、溫度精準控制、與分選機協同測試三個核心維度展開，具體如下：
高低溫設備通常與分選機集成（或作為獨立模塊對接），核心由高低溫腔體、溫度調節系統、溫度控制系統、機械傳送接口四部分組成。
高低溫腔體是芯片測試的 “溫場核心區"，其設計直接影響溫度均勻性和穩定性，原理如下：
密封與隔熱設計：腔體采用隔熱材料（如聚酰亞胺、氣凝膠）和密封結構（硅膠密封圈），減少與外界環境的熱交換，避免腔體內溫度波動。
測試工位布局：腔體內設有芯片承載臺（如吸嘴或托盤），用于放置待測試芯片；同時預留探針卡接口，確保測試時探針與芯片引腳精準接觸（電連接）。
氣流循環通道：腔體內設計特殊風道（如側進上出、環形循環），使溫控系統產生的冷熱氣流均勻流經芯片表面，避免局部溫差（如芯片附近溫度偏差≤±0.5℃）。
溫度調節系統是高低溫設備的 “動力源"，負責產生冷量或熱量，并通過熱交換將溫度傳遞到腔體內，核心分為制冷子系統和制熱子系統。
溫度控制系統是 “大腦"，通過閉環反饋控制實現設定溫度與實際溫度的精準匹配，核心包括：
溫度傳感器：在腔體測試區、氣流通道等關鍵位置部署高精度傳感器（如鉑電阻 PT1000），實時采集溫度數據（精度可達 ±0.1℃）。
控制算法：基于 PLC 或工業計算機，采用 PID（比例 - 積分 - 微分）算法處理傳感器數據：
當實際溫度低于設定值時，啟動制熱系統（或降低制冷功率）；
當實際溫度高于設定值時，啟動制冷系統（或降低制熱功率）；
通過動態調整功率，確保溫度波動控制在 ±1℃以內（車規級測試要求更高，需 ±0.5℃）。
升降溫速率控制：通過調節制冷 / 制熱功率（如變頻壓縮機、可調加熱電流），控制升降溫速率（如 5℃/min~10℃/min），既滿足測試效率（快速達到目標溫度），又避免溫度驟變對芯片造成熱應力損傷。
高低溫設備并非獨立工作，需與分選機的機械傳送、測試系統深度聯動，流程如下：
芯片上料與傳送：分選機通過機械臂或吸嘴將待測試芯片從料盒取出，經傳送軌道送入高低溫腔體的承載臺（此時腔體預調至接近目標溫度）。
溫度穩定：腔體關閉后，溫控系統快速將芯片及周圍環境升溫 / 降溫至目標溫度（如 - 40℃、85℃、125℃），并保持穩定（通常需 10~30 秒，根據芯片尺寸和熱容量調整）。
電性能測試：當溫度穩定后，分選機的探針卡下降，與芯片引腳接觸，測試系統（ATE）向芯片施加電信號，檢測其在該溫度下的電壓、電流、頻率等性能參數（如車規芯片需測試 “低溫啟動"“高溫漏電" 等特性）。
分選與下料：測試完成后，探針卡撤離，芯片被傳送出腔體；分選機根據測試結果（合格 / 不合格 / 分級），將芯片分揀至對應料盒。
循環測試：重復上述流程，同時溫控系統根據下一批次測試需求，提前調整腔體溫度，減少等待時間。
為確保測試可靠性，高低溫設備需滿足以下核心指標，其原理也圍繞這些指標設計：
溫度范圍：覆蓋芯片應用場景（如車規級通常要求 - 40℃~125℃，軍工級可達 - 55℃~150℃）；
溫度均勻性：通過優化風道（如湍流循環）和加熱 / 制冷布局，確保腔體測試區各點溫差≤±2℃；
響應速度：升降溫速率≥5℃/min（提高測試效率），且溫度過沖≤3℃（避免瞬間超溫損壞芯片）；
安全保護：內置超溫保護（溫度超過設定值 ±10℃時自動停機）、過流保護、腔體壓力異常保護等，防止設備或芯片損壞。
綜上，測試分選機高低溫設備通過 “精準控溫 + 高效協同"，為芯片溫度下的性能驗證提供了可靠環境，是保障芯片（尤其是高可靠性場景芯片）質量的核心設備之一。
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