應(yīng)用背景
芯片老化裝置常用一種帶有TEC結(jié)構(gòu)的銅塊。在其老化過程中，不同位置的發(fā)熱片性能及整個模塊的熱傳導(dǎo)差異容易造成老化槽溫度分布不均勻，影響芯片老化的可靠性和效率，因此準(zhǔn)確定位老化裝置對廠家十分重要。傳統(tǒng)的熱電偶測溫屬點式測量、多點監(jiān)測時傳感器的布設(shè)十分復(fù)雜，并且易出現(xiàn)監(jiān)測盲區(qū)；紅外測溫技術(shù)雖能準(zhǔn)確測量物體表面的溫度分布，但是當(dāng)老化裝置裝入封閉老化柜時，并不能準(zhǔn)確反映出整個模塊的溫度分布及熱傳導(dǎo)狀態(tài)。
系統(tǒng)概述
在老化裝置通電過程中，使用OSI-S高精度分布式光纖傳感監(jiān)控系統(tǒng)（簡稱OSI-S）可連續(xù)測量各個槽位的溫度變化，空間分辨為5mm。
測量過程
在銅塊兩側(cè)的老化槽附近，平行布設(shè)兩路帶有聚酰亞胺毛細(xì)套管的耐彎曲光纖，將光纖用硅膠固定，用以測量各個槽位的溫度分布均勻性。布設(shè)完成的老化裝置結(jié)構(gòu)如圖1所示。
圖1 老化裝置結(jié)構(gòu)及光纖布設(shè)圖
圖2 光纖布置細(xì)節(jié)圖
在老化裝置通電過程中，使用OSI-S連續(xù)測量各個槽位的溫度變化，空間分辨設(shè)置為5mm。其溫度分布結(jié)果如圖3所示。
圖3 老化槽運(yùn)行時溫度分布
從圖3可以看出：
- 當(dāng)溫度變化較小時，各個槽位的溫度變化較為均勻；
- 當(dāng)溫度變化較大時，兩側(cè)槽位的溫度變化不一致，其中左側(cè)明顯高于右側(cè)且部分槽位溫度變化明顯大于其他。
過大的溫差導(dǎo)致裝置內(nèi)部發(fā)熱片產(chǎn)生的熱量迅速擴(kuò)散，造成各個槽位的溫度分布不均勻。另外，不同位置發(fā)熱片的發(fā)熱能力差異也會造成溫度分布不均勻，其中兩段光纖溫度曲線峰值點位置即為發(fā)熱片的所在位置。
實現(xiàn)功能
從上述多點溫度的同步監(jiān)測中可以得出，OSI-S具有較高的空間分辨率和測量精度。通過不同槽位溫度變化差異分析，可針對性地優(yōu)化裝置結(jié)構(gòu)，有效提高裝置老化溫度的均勻性和穩(wěn)定性。
