一种应用于处理器老炼试验的试验装置的制作方法

1.本发明涉及半导体老练试验技术领域，具体涉及一种应用于处理器老炼试验的试验装置。


背景技术：

2.通常情况下，通用的cpu处理器产品生产过程中，涉及到晶圆切割、基板焊装、引脚键合等多个工序，每个工序都存在不可预知的原因，导致生产出的cpu处理器存在潜在的质量问题。为了保证产品质量，处理器在出厂交付前，通常在高温箱中通过老炼试验装置开展高温老炼试验，进一步剔除具有潜在缺陷的产品，保证产品质量。
3.如图1所示，cpu处理器的老炼试验装置通常由测试插座、pcb监测底板和监控终端组成。当发现cpu处理器存在潜在缺陷时，为了快速定位该处理器，通常情况下每个测试装置只测试1只cpu处理器，且该老炼试验装置单独供电，以便发生异常时，可对该试验装置独立断电，以保证影响最小化。
4.当对cpu处理器开展大规模老炼试验时，现有老炼试验装置需要多个监测终端、电源系统，搭建的系统规模较大，不利于操作和管理。此外，在老炼试验时，高温箱内的温度需要长时间保持85℃以上，此时pcb监测底板以及板焊的电子元器件都将处于老炼试验过程中。在长时间的热应力的情况下，将不同程度的出现器件老化和功能退化的情况，极有可能将试验装置的问题带入老炼试验过程，影响cpu处理器的老炼试验数据，不利于生产测试和过程控制。如果试验装置出现异常，需要重新投产pcb印制板和焊装，经济适用性较差。也不利于实验装置的快速组建。


技术实现要素：

5.本发明提供了一种应用于处理器老炼试验的试验装置，其目的在于减少试验过程中高温热应力对外设模块上电子元器件的影响。
6.此外，本发明的目的还在于降低大规模老炼试验时监测终端和电源的数量。
7.此外，本发明的目的还在于当试验装置出现异常时，减少外设模块上附加值较高的元器件损耗，提高经济适用性。
8.此外，本发明的目的还在于在试验装置出现异常后，可快速组装完成试验装置，提高老炼试验效率。
9.此外，本发明的目的还在于实现高温老炼试验过程无人值守，数据自动判读比对，确保试验过程一致性。
10.为实现上述目的，本发明的技术方案为：
11.本发明提供了一种应用于处理器老炼试验的试验装置，包括高温箱，设置在所述高温箱内的若干pcb监测底板、若干cpu老炼基座和若干外设模块，以及设置在所述高温箱外的供电电源系统、监测终端和散热结构。
12.每个所述pcb监测底板均设置有唯一id号，若干个所述pcb监测底板立体层叠的设
置在所述高温箱内，所述cpu老炼基座和所述外设模块分别设置在所述pcb监测底板的两端，所述cpu老炼基座与所述监测终端连接，被测试cpu可拆卸的设置在所述cpu老炼基座上，所述外设模块自动识别所述 pcb监测底板的id号。
13.所述外设模块包括隔热外壳和设置在所述隔热外壳内的外设电路，所述隔热外壳通过所述散热结构散发内部热量；所述外设电路与所述供电电源系统及监测终端连接，所述外设电路用于给被测试cpu提供启动代码、供电并监测被测cpu运行状态。
14.进一步，所述pcb监测底板上设置有状态指示二极管。
15.进一步，所述cpu老炼基座上设置有温度传感器。
16.进一步，所述隔热外壳通过螺钉设置在所述pcb监测底板上。
17.进一步，所述隔热外壳内设置有温度监控装置。
18.进一步，所述外设电路通过插接件可拆卸的设置在所述pcb监测底板上。
19.进一步，所述外设电路包括mcu系统、电源变换电路1、电源变换电路 2、继电器、非易失存储器和复位电路。
20.进一步，所述散热结构包括若干水冷散热器、循环泵和冷凝器。
21.进一步，所述监测终端要设置蜂鸣器。
22.本发明所达到的有益效果为：
23.本发明通过将易受到高温影响的电子元件设置在隔热外壳内，并对隔热外壳进行散热，减少试验过程中高温热应力对外设模块上电子元器件的影响，解决了老化试验需要高温而高温又会损坏电子元件的矛盾。
24.本发明在高温箱内设置有多块pcb监测底板，可以一次对多块被测试 cpu进行测试，而且这些测试结构共用一个监测终端和电源，降低大规模老炼试验时监测终端和电源的数量，节约了试验成本。
25.本发明的外设电路设置有mcu系统，mcu系统时刻监测被测试 cpu的运行状态，并通过继电器控制被测试cpu的开关，防止被测试cpu 出现问题，导致其他电子元件损坏，减少附加值较高的元器件损耗，提高经济适用性。
26.本发明的各个部件采用模块化设计，当某部分出现损坏时，可以快速更换，提高老炼试验效率。
27.本发明通过监测终端自动对被测试cpu进行测试，实现高温老炼试验过程无人值守，数据自动判读比对，确保试验过程一致性。
附图说明
28.图1是现有cpu处理器老炼试验装置结构框图。
29.图2是本发明整体结构框图。
30.图3是本发明外设电路系统框图。
31.图4是本发明监测终端监控策略图。
具体实施方式
32.为便于本领域的技术人员理解本发明，下面结合附图说明本发明的具体实施方式。
33.如图2所示，本发明提供了一种应用于处理器老炼试验的试验装置，包括高温箱，设置在所述高温箱内的若干pcb监测底板、若干cpu老炼基座和若干外设模块，以及设置在所述高温箱外的供电电源系统、监测终端和散热结构。所述高温箱通过热风的形式对高温箱内的试验设备进行均匀加热。
34.在试验时，往往需要多组试验装置同时进行试验，图2展示了三组设备同时试验的情况。若干个所述pcb监测底板立体层叠的设置在所述高温箱内，若干个所述pcb监测底板端部对其且相互平行设置，以此提高高温箱的空间利用率。所述cpu老炼基座和所述外设模块分别设置在所述pcb监测底板的两端，所述cpu老炼基座通过所述外设模块与所述监测终端连接，被测试cpu 可拆卸的设置在所述cpu老炼基座上，被测试cpu通过常规机械结构(如卡扣等)设置在所述cpu老练基座上，以增加系统的稳定性。每个所述pcb监测底板均设置有唯一id号，所述外设模块插入到所述pcb监测底板时，所述外设模块的mcu可自动识别其id号，用于总线通信时的唯一地址。
35.进一步，所述pcb监测底板上设置有状态指示二极管，用来指示供电状态、运行状态和错误状态。需要注意的是，当设备出现异常时，需要通过闪烁的形式以帮助试验人员快速定位异常的试验装置。
36.进一步，所述cpu老炼基座上设置有温度传感器，所述温度传感器用于监控所述高温箱内的温度，以便于控制高温箱的加热程度。
37.所述外设模块包括隔热外壳和设置在所述隔热外壳内的外设电路，所述隔热外壳通过螺钉可拆卸设置在所述pcb监测底板上，以满足外设模块加固和试验组件加固的要求，所述隔热外壳与所述pcb监测底板的接触面涂有导热硅脂，所述隔热外壳通过所述散热结构散发内部热量。所述外设电路通过插接件可拆卸的设置在所述pcb监测底板上，所述隔热外壳与散热结构配合可以保护外设电路及插接件一直处于适宜温度。
38.进一步，所述散热结构包括若干水冷散热器、循环泵和冷凝器，所述水冷散热器设置在所述隔热外壳上，所述循环泵和冷凝器设置在所述高温箱外，所述冷凝器上设置有压缩机，所述循环泵和冷凝器联通。相邻两个所述水冷散热器之间通过软管联通，所述冷凝器通过断接插头连接进水软管，所述循环泵通过断接插头连接回水软管，所述进水软管与最顶端的水冷散热器联通，所述回水软管与最低端的水冷散热器联通。所述水冷散热器、循环泵和冷凝器三者形成一个回路，源源不断的将所述隔热外壳内部的热量搬运到所述高温箱外部，使得所述外设电路一直处于适宜温度。此外，因为所述隔热外壳通过散热结构进行散热的缘故，会将所述pcb监测底板上的热量带走一部分，由于热梯度原因，所述pcb监测底板上会形成高温区、热量缓冲区和低温区，所述外设模块处于低温区。
39.所述外设电路与所述供电电源系统及监测终端连接，所述外设电路用于给被测试cpu提供启动代码、供电并监测被测cpu运行状态，并通过mcu系统将其状态通过控制总线(如can总线)发送给监测终端。如图3所示，所述外设电路包括mcu系统、电源变换电路1、电源变换电路2、继电器、非易失存储器和复位电路。所述电源变换电路1用于给所述mcu系统供电，所述电源变换电路2用于给被测cpu及非易失存储器和复位电路等外设供电。所述mcu系统时刻监测被测cpu的工作状态并通过控制总线将其工作状态反馈给监测终端，当被测cpu异常时，通过所述继电器控制所述电源变换电路2将被测cpu及外设断电。
40.被测cpu最小系统所需的复位电路、非易失性存储器、控制总线等高温敏感集成芯
片均放置在外设模块中，被测cpu安装在老炼基座中(图中虚线表示)。其中，所述复位电路只在上电过程中复位被测cpu，如果期间被测 cpu出现程序跑飞现象或者异常，该复位电路不参与控制被测cpu。所述非易失性存储器用于存储了被测cpu的启动代码。
41.此外，所述外设模组对外存在两个接插件，用于与所述供电电源系统及监测终端连接。两个接插件定义相同，均用于连接供电和控制总线。节点定义如下所示：
[0042][0043][0044]
进一步，所述外设模块内部设置温度监控装置，实时监控试验过程中温度状态，为散热结构的散热提供数据支持。外设电路外部设置有隔热外壳，以抵挡老炼试验的高温。通过隔热外壳外挂水冷散热器的方式，可将不需要的热量快速导出，以保护外设模块内部的集成电路。
[0045]
在选择电源时其功率应符合负载要求，并使用远端采样的供电关系，以保证受电端供电满足要求。电源模块加电后，外设模块中的mcu系统加电，外设模块mcu系统接收监测终端发送的控制总线指令，完成对被测cpu及其外设加电和断电。
[0046]
所述监测终端要设置蜂鸣器，如果在试验过程中出现了过流、过压或控制总线异常时，需要报警予以提示。此外，监测终端需控制所述供电电源系统，以防止人员的误操作。
[0047]
进一步，所述供电电源系统的电源线、监测终端的控制总线、循环泵及冷凝器的软管均通过所述高温箱上的试验箱接口进入所述高温箱内部，以减少试验箱的开口，防止温度外泄。
[0048]
如图4所示，由于被测系统为cpu系统，需要考察其基本的测试能力和对外读写能力等。在本试验装置中，监测终端产生一组定长随机数，并计算出累加和后通过控制总线发给指定的终端设备。终端设备中被测试cpu需要读取该随机数并计算累加和，以校验数据有效性，待其自测试完成后，将读取的随机数和累加和发给监测终端。只有监测终端在有效时间内得到设备终端回复，才表明其工作正常。循环重复上述过程，直至达到额定测试时间，如果一直未出现问题，则代表待测试cpu完好。
[0049]
以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。