为什么芯片要使用冷热冲击试验箱做试验？

为什么芯片要使用冷热冲击试验箱做试验？

上海简户仪器设备有限公司是一家高科技合资企业,专业生产销售盐雾箱、恒温恒湿机、冷热冲击机、振动试验机、机械冲击机、跌落试验机的环境试验仪器的公司，是一家具有研发生产销售经营各类可靠性环境试验设备的公司。经验丰富，并得到许多国内外厂商的信赖与支持。现在我们成为许多品牌的供应商。

摘要

本文聚焦芯片在**温差下的潜在缺陷风险，通过上海简户仪器与车规芯片企业的合作案例，论证冷热冲击试验箱对芯片可靠性验证的核心价值—— 其可精准复现 “骤冷骤热" 场景，暴露传统测试无法察觉的封装开裂、焊点失效等问题，助力芯片符合车规 AEC-Q100、消费级 JEDEC 等行业标准。文章兼具场景化叙事与技术解析，文末从客户、厂家角度补充问答，为芯片企业提供实操参考。

引言

夏季暴晒后的车载芯片突然死机，冬季户外的智能手表芯片频繁重启，零下 40℃的极地科考设备中，核心芯片直接停止工作 —— 芯片虽体积微小，却常面临 “冰火两重天" 的**环境。传统高低温箱仅能实现 5℃/min 以内的缓慢温变，无法模拟 “从空调房到烈日下"“冬季启动车辆" 的极速温差，导致芯片出厂前看似合格，实际使用中却因热胀冷缩引发隐性故障。此时，冷热冲击试验箱为何成为芯片测试的 “刚需设备"？上海简户仪器的一则车规芯片测试案例，揭开了答案。

某车规 MCU 芯片企业曾陷入困境：其研发的芯片在传统高低温测试（-40℃至 125℃，3℃/min 温变）中合格率达 99.5%，但交付给车企后，装车测试时却出现 12% 的失效概率 —— 芯片在 “-30℃低温存放后，快速升温至 85℃工作" 场景下，封装胶体与晶圆间出现微裂纹，导致信号传输中断。传统测试因温变速率过慢，胶体与晶圆缓慢收缩、膨胀，隐性裂纹始终未暴露，问题根源难以定位。

与上海简户仪器合作后，解决方案逐步清晰。简户团队基于车规芯片 AEC-Q100 标准中 “温度循环测试" 要求，结合车企实际工况，定制了专属测试方案：设备采用三槽式冷热冲击结构（高温槽、低温槽、测试槽），搭配进口铂电阻传感器，实现 - 60℃至 150℃的宽温区覆盖，且温变速率提升至 20℃/min—— 能精准复现 “冬季车辆启动时，芯片从 - 30℃骤升至 85℃" 的真实场景。

经过 800 次循环测试，简户技术团队通过高倍显微镜观察发现：芯片封装胶体选用的环氧树脂与晶圆的热膨胀系数差异达 1.2×10⁻⁵/℃，在极速温变下，胶体与晶圆的收缩、膨胀速度不同，最终引发微裂纹。随后企业优化胶体配方（降低热膨胀系数差异至 0.5×10⁻⁵/℃），再次通过简户试验箱验证，芯片在**温差下的失效概率降至 0.3% 以下，顺利通过 AEC-Q100 Grade 2 认证，批量供应车企。

这一案例印证了冷热冲击试验箱对芯片测试的不可替代性：芯片内部的晶圆、封装胶体、焊点等部件材质不同，热膨胀系数存在差异，只有在极速温变下，这种差异才会被放大，隐性缺陷才会显现。上海简户仪器深耕该领域十余年，其设备可实现±0.1℃的温区控制精度，支持 1000 段可编程测试程序，能适配车规、消费级、工业级等不同类型芯片的测试需求，从源头为芯片可靠性 “把关"。

问答环节

一、客户角度

1.我们是做消费级蓝牙芯片的，测试时该如何设定冷热冲击的温区与循环次数？

答：需结合消费级芯片的应用场景与行业标准（如 JEDEC JESD22-A104）。若芯片用于手机、耳机（日常环境温度 - 10℃至 60℃），建议温区设定为 - 40℃至 85℃；若用于户外穿戴设备（如运动手表），低温可降至 - 55℃。循环次数方面，消费级芯片通常需完成 100-200 次循环（单次循环含高温停留、低温停留、温变切换环节），既能暴露潜在缺陷，又不会过度消耗测试周期。可将产品应用场景告知上海简户仪器，获取定制化参数表。

2.芯片体积很小（如 3mm×3mm），测试时如何避免温区不均导致的误判？

答：需关注试验箱的“温场均匀性" 指标。上海简户仪器的冷热冲击试验箱温场均匀性达 ±2℃（行业平均为 ±3℃），且针对小尺寸芯片，会配备专用微型样品架 —— 样品架采用导热性好的铝合金材质，确保芯片各部位与试验箱温区同步变化，避免局部温度偏差导致误判。测试前可通过温度验证仪（如热电偶）对芯片表面温度进行校准，进一步提升测试准确性。

二、厂家角度

1.相比普通冷热冲击试验箱，上海简户针对芯片测试做了哪些专属优化？

答：核心优化在“精细化控制" 与 “兼容性" 两方面。一是温度控制系统：采用双 PID 调节（分别控制加热、制冷模块），温变速率可从 5℃/min 至 25℃/min 无级调节，适配不同芯片（如车规芯片需 20℃/min，消费级芯片需 10℃/min）的测试需求；二是样品放置：提供可调节间距的网格样品架，支持多颗小尺寸芯片同时测试，且样品架与箱体绝缘，避免电磁干扰影响芯片参数；三是数据记录：配备高精度数据采集系统，可实时记录芯片温度、测试时间等参数，生成符合行业标准的测试报告（如 AEC-Q100 格式），方便客户后续认证。

2.芯片测试后若发现缺陷，上海简户能否提供辅助分析服务？

答：可以。我们不仅提供测试设备，还配套“缺陷溯源辅助服务"：测试完成后，若芯片出现失效，技术团队可结合测试数据（如温变曲线、循环次数），协助客户分析缺陷可能的成因（如热膨胀系数不匹配、焊点工艺问题）；同时可提供行业案例参考（如类似芯片的缺陷解决方案），帮助客户快速定位优化方向。此外，我们还与第三方检测机构合作，可协助客户进行缺陷的微观观测（如扫描电镜分析），进一步提升问题解决效率。

关于我们

• 上海简户仪器设备有限公司是一家高科技合资企业,生产销售盐雾箱、恒温恒湿机、冷热冲击机、振动试验机、机械冲击机、跌落试验机的环境试验仪器的公司，研发生产销售经营各类可靠性环境试验设备。经验丰富，并得到许多国内外厂商的信赖与支持。自公司成立以来,多次服务于国内外大学和研究所等检测机构,如清华大学、苏州大学、哈尔滨工业大学、北京工业大学、法国申美检测、中科院物理所、中科院，SGS等**单位提供实施室方案和设备及其相关服务。努力开发半导体、光电、光通讯、航天太空、生物科技、食品、化工、制药等行业产品所需的测试设备装置。公司拥有一支的研发、生产和售後队伍，从产品的研发到售后服务，每一个环节都以客户的观点与需求作为思考的出发点。

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• 　上海简户荣获企业，表明上海简户在技术、科技成果转化、拥有自主知识产权等方面得到了国家的高度认可。简户一直秉承"服务以人为本"的宗旨，为广大客户提供精良的设备及优质的服务，提供的送货上门、安装调试、一年的设备保养、终身维修，技术指导服务。始终如一的以"努力、合作、飞跃"的精神自我完善、不断发展、让客户与公司实现双赢局面。
  

• 简户是集设计、销售、研发、维修服务等为一体的综合集团公司，从产品的研发到售后服务，每一个环节之间，都以客户的观点与需求作为思考的出发点，提供的环境设备。公司创始人从事仪器设备行业20余年，经验丰富、资历雄厚，带领简户公司全体同仁携手共建辉煌明天。公司成立以来，积极投入电子电工，航空，航天，生物科技，各大院校，及科研单位等行业所需的产品测试设备装置。
  

• 简户拥有一支的研发、生产和售后服务队伍，从产品的研发到售后服务，每一个环节都以客户的观点与需求作为思考的出发点，目前拥有博士学位2人，硕士5人，参与环境试验箱国家标准起草和发行。企业制定标准，行业里通过ISO9001。是中国仪器仪表学会会员和理事单位。曾荣获CCTV《中国仪器仪表20强品牌》殊荣，2010年入驻上海世博会民企馆。简户自创办以来，参与3项国家标准起草与制定，获得40+件原创知识产权、软著、集成电路)，6次获得上海科技型中小企业称号，合作过3200+家合作客户(其中世界500强高校600家)。