本發(fā)明涉及一種內(nèi)封晶振芯片的校準(zhǔn)測試裝置以及基于該校準(zhǔn)測試裝置的方法。

背景技術(shù)：

內(nèi)封在芯片內(nèi)的晶振的主要功能是計時、提供標(biāo)準(zhǔn)時鐘信號及其他基準(zhǔn)頻率等，而晶振由于受外界環(huán)境溫度變化，封裝應(yīng)力，自身老化等因素的影響，其產(chǎn)生的頻率會呈現(xiàn)出顯著的二次、三次溫度特性及頻率漂移。因此，對于要求產(chǎn)生精準(zhǔn)頻率的芯片，在應(yīng)用之前就需要對芯片進(jìn)行適當(dāng)?shù)膽?yīng)力處理并對內(nèi)封的晶振進(jìn)行溫度補(bǔ)償校準(zhǔn)測試。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種內(nèi)封晶振芯片的校準(zhǔn)測試裝置以及基于該校準(zhǔn)測試裝置的方法，能夠適用于各種內(nèi)封晶振的SOC及時鐘芯片頻率的溫度補(bǔ)償校準(zhǔn)測試。

本發(fā)明提供一種內(nèi)封晶振芯片的校準(zhǔn)測試裝置，包括：

多個相互并聯(lián)的校準(zhǔn)控制板和上位機(jī)，所述上位機(jī)通過第一總線與所述多個校準(zhǔn)控制板相連接；

所述校準(zhǔn)控制板上設(shè)置有微控芯片以及多個互相并聯(lián)的待測芯片，所述微控芯片通過所述第一總線與所述上位機(jī)相連接用于與上位 機(jī)進(jìn)行通信，所述微控芯片，所述微控芯片通過第二總線與所述待測芯片相連接，用于對所述待測芯片進(jìn)行控制和通信，所述微控芯片還具備定制捕獲接口，所述定時捕獲接口通過模擬開關(guān)分別與所述待測芯片的秒輸出腳相連接，用于接受所述待測芯片的秒輸出信號；

所述校準(zhǔn)控制板還具備標(biāo)準(zhǔn)秒信號輸入口，用于接受標(biāo)準(zhǔn)秒信號，該標(biāo)準(zhǔn)秒信號用于輸入至微控芯片；

所述校準(zhǔn)控制板上還設(shè)置有多個指示燈，所述指示燈的數(shù)量與所述待測芯片數(shù)量相同，所述指示燈分別與所述待測芯片相連接，用于指示對應(yīng)的所述待測芯片的補(bǔ)償校準(zhǔn)測試未成功。

本發(fā)明還提供一種內(nèi)封晶振芯片的校準(zhǔn)測試方法，基于上述的內(nèi)封晶振芯片的校準(zhǔn)測試裝置，包括以下步驟：

步驟一，所述上位機(jī)對所述微控芯片發(fā)出指令，所述微控芯片將所述待測芯片的特性參數(shù)寫入所述待測芯片的存儲器內(nèi)。

如果寫入成功則執(zhí)行步驟二，如果寫入失敗，則所述待測芯片對應(yīng)的指示燈亮起，對于該待測芯片不再執(zhí)行以下步驟。

步驟二，選擇若干個所要測試的溫度值，所述上位機(jī)對所述微控芯片發(fā)出指示，所述定時捕獲口通過所述模擬開關(guān)檢測對應(yīng)的所述待測芯片的秒輸出腳所輸出的該待測芯片在各溫度下的秒輸出誤差值，并將所述溫度值以及所對應(yīng)的秒輸出誤差值寫入該待測芯片的存儲器中。

如果寫入成功，則進(jìn)入步驟三，如果寫入失敗，則所述待測芯片對應(yīng)的指示燈亮起，對于該待測芯片不再執(zhí)行以下步驟。

步驟三，所述上位機(jī)控制所述微控芯片根據(jù)若干組所述溫度值以及所對應(yīng)的所述秒輸出誤差值計算所述待測芯片的溫度補(bǔ)償系數(shù)，并寫入該待測芯片的存儲器中。

如果寫入成功，則進(jìn)入步驟四，如果寫入失敗，則所述待測芯片對應(yīng)的指示燈亮起，對于該待測芯片不再執(zhí)行以下步驟。

具體的，微控芯片內(nèi)封的晶振可以根據(jù)所測的幾組溫度-秒輸出誤差值擬合出一個曲線，曲線方程的各次項系數(shù)(一次、二次……)即溫度補(bǔ)償系數(shù)。

步驟四，所述上位機(jī)指示所述微控芯片檢測所述待測芯片在某一溫度值的頻率精度是否合格，若合格則校準(zhǔn)測試成功，若不合格則所述待測芯片對應(yīng)的指示燈亮起。

具體的，頻率精度是指秒輸出精度，是指經(jīng)過補(bǔ)償(寫入補(bǔ)償系數(shù))后的待測芯片的秒輸出誤差大小。

步驟五，根據(jù)所述指示燈的點(diǎn)亮情況，挑選出不良的待測芯片。

優(yōu)選的，在步驟一之前還包括應(yīng)力釋放和預(yù)老化步驟，將所述待測芯片放入150℃～200℃的高溫箱中烘烤2-4小時。

優(yōu)選的，在所述應(yīng)力釋放和預(yù)老化步驟中，高溫箱中不斷通入氮?dú)狻?/p>

優(yōu)選的，步驟二中至少選取三個溫度值進(jìn)行測試。

補(bǔ)償校準(zhǔn)測試的原理是通過采集多組芯片的溫度-頻率誤差數(shù)據(jù)，擬合出晶振的溫度-頻率特性曲線，將擬合得到的曲線方程的各次項系 數(shù)寫入芯片存儲器。芯片在工作時通過內(nèi)部的高精度溫度傳感器實(shí)時測量環(huán)境溫度，再由環(huán)境溫度參照寫入存儲器的溫度補(bǔ)償系數(shù)，調(diào)整晶振補(bǔ)償電路負(fù)載電容的大小，從而達(dá)到晶振頻率溫度補(bǔ)償校準(zhǔn)的目的。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的內(nèi)封晶振芯片的校準(zhǔn)測試裝置的結(jié)構(gòu)圖；

圖2為本發(fā)明的內(nèi)封晶振芯片的校準(zhǔn)測試方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖1為本發(fā)明的內(nèi)封晶振芯片的校準(zhǔn)測試裝置的結(jié)構(gòu)圖，若干并聯(lián)的校準(zhǔn)控制板2通過485總線與上位機(jī)1進(jìn)行通信，每個校準(zhǔn)控制板2上設(shè)置有微控芯片MCU3以及并聯(lián)設(shè)置有若干待測芯片，微控芯片MCU3通過IIC總線與該待測芯片相連接。

具體的，微控芯片MCU3具備定時捕獲口，微控芯片MCU3通過IIC總線與待測芯片相連接，從而通過IIC總線實(shí)現(xiàn)對待測芯片的控制；定時捕獲口通過模擬開關(guān)分別與各待測芯片的秒輸出腳相連接，接受該待測芯片的秒輸出信號，測量每顆芯片輸出的秒信號長度。

該校準(zhǔn)控制板2上的還設(shè)置有標(biāo)準(zhǔn)秒信號輸入口，用于將外部輸入的標(biāo)準(zhǔn)秒信號輸入至微控芯片MCU3中。

另外，該校準(zhǔn)控制板2上的還設(shè)置多個指示燈4，指示燈4與待測芯片一一對應(yīng)相連接且數(shù)量相同，用于提示所對應(yīng)的待測芯片的校準(zhǔn)測試未成功。

圖2是本發(fā)明的內(nèi)封晶振芯片的校準(zhǔn)測試方法的流程圖，本發(fā)明的校準(zhǔn)測試方法具體包含以下步驟：

應(yīng)力釋放及預(yù)老化處理步驟，將待測芯片放入150℃-200℃的高溫箱中烘烤2-4小時，使內(nèi)封晶振的應(yīng)力得到松弛，然后緩慢降低溫度，使晶振在冷卻后處于低應(yīng)力狀態(tài)。烘烤時在高溫箱中不斷通入氮?dú)?，防止管腳氧化對芯片的可焊性造成影響。烘烤的溫度和時間要適當(dāng)控制，烘烤不足應(yīng)力不能完全釋放，過烘烤會造成晶振過老化，產(chǎn)生更大頻偏。經(jīng)過這一步的高溫去應(yīng)力退火和預(yù)老化處理，芯片回流焊前后的頻偏可以控制在0.5ppm以內(nèi)。

步驟一、將上述應(yīng)力釋放及預(yù)老化處理后的待測芯片安裝在校準(zhǔn)控制板上后，上位機(jī)1對校準(zhǔn)控制板的微控芯片MCU3發(fā)出指令，微控芯片MCU3將待測芯片的特性參數(shù)寫入該待測芯片的存儲器內(nèi)，其中，特性參數(shù)包括晶振負(fù)載電容、電阻等批次值。

如果寫入成功則進(jìn)入步驟二，如果寫入失敗，對應(yīng)的指示燈4亮起，對于該芯片不再執(zhí)行以下測試。

步驟二、選擇三個以上所需要測試的溫度值，上位機(jī)指示微控芯片MCU3控制其定時捕獲接口檢測對應(yīng)待測芯片在某一溫度之下的秒輸出誤差值，并將溫度值以及對應(yīng)的秒輸出誤差值寫入該待測芯片的 存儲器內(nèi)。其中，秒輸出誤差值是測量每顆芯片輸出的秒信號長度與校準(zhǔn)控制板中輸入的標(biāo)準(zhǔn)秒信號相對比產(chǎn)生的誤差值。

如果寫入成功則進(jìn)入步驟三，如果寫入失敗，對應(yīng)的指示燈亮起，對于該芯片不再執(zhí)行以下測試。

步驟三，上位機(jī)控制微控芯片MCU3根據(jù)溫度-秒輸出誤差值計算該待測芯片的溫度補(bǔ)償系數(shù)，并寫入該待測芯片的存儲器中。

如果寫入成功則進(jìn)入步驟四，如果寫入失敗，對應(yīng)的指示燈亮起，對于該芯片不再執(zhí)行以下測試。

具體的，微控芯片MCU3根據(jù)所測的幾組溫度-秒輸出誤差值擬合出一個曲線，曲線方程的各次項系數(shù)(一次、二次……)即溫度補(bǔ)償系數(shù)。

步驟四、上位機(jī)指示微控芯片MCU3檢測在某一溫度的頻率精度是否達(dá)到要求，如果達(dá)到要求則校準(zhǔn)測試成功，若沒有達(dá)到要求則對應(yīng)的指示燈亮起。

具體的，頻率精度是指秒輸出精度，是指經(jīng)過補(bǔ)償(寫入補(bǔ)償系數(shù))后的待測芯片的秒輸出誤差大小。

步驟五，根據(jù)指示燈亮起情況，挑選出不合格芯片。

本發(fā)明的內(nèi)封晶振芯片的校準(zhǔn)測試方法，能夠采集被測芯片的多組溫度-秒輸出誤差值的數(shù)據(jù)，擬合出晶振的溫度-頻率特性曲線，將擬合得到的曲線方程的各次項系數(shù)寫入芯片存儲器。芯片在工作時通過 內(nèi)部的高精度溫度傳感器實(shí)時測量環(huán)境溫度，再由環(huán)境溫度參照寫入存儲器的溫度補(bǔ)償系數(shù)，調(diào)整晶振補(bǔ)償電路負(fù)載電容的大小，從而達(dá)到晶振頻率溫度補(bǔ)償校準(zhǔn)的目的。