专利名称：具有改善的热控制的用于电气/可靠性测试的集成单元的利记博彩app
具有改善的热控制的用于电气/可靠性测试的集成单元
背景技术：
半导体可靠性测试需要在严格温度控制下的精确的电应力和测量。典型的测试温度的范围是从稍微高于室温到大约350°C的Tmax，但是空间温度变化常常由测试中的装置 (DUT)之间的自热(焦耳热)中的差异而加剧。此外，对低于250°C温度而言容易获得的DUT 插座、印刷电路板(DUT板)、以及绝缘材料都难以制造成用于更高的温度。被优化用于所需温度范围的对流炉已经由该产业界使用了多年。然而，这些炉具有两个固有缺点，限制了它们的性能(i)与其加热机理(热空气对流)相关联的大体积使得它们在仅需要每温度小数量(5-15)的DUT时是不实用的；(ii)通过限定，温度控制是全局的，所以局部温度变化和非均勻性常常是成问题的。一种不同的方法已经获得了小的炉单元，其与单个DUT板集成在一起(现有技术 美国专利No. 6097200)，其中测试的DUT被维持在所需范围内的受控温度。所述构思是基于电加热的表面，其经由若干金属板将热传递给散热器，并且定位成非常靠近DUT。尽管该单元是紧凑的，并且不涉及空气对流，但是对于整个单元而言加热是全局的，并且在DUT板上具有单个温度传感器。另一个局限是，只要被封装的DUT的引脚分配被改变，就需要对 DUT板进行改变。
发明内容
根据一个方面，提供了一种热可控的集成单元，其配置成保持测试中的装置。该集成单元包括至少一个加热器板，其由导热材料构成并且设置有至少一个全局加热器，该至少一个全局加热器配置成对DUT板进行全局加热。集成单元的DUT板包括与至少一个加热器板热接触的DUT板，该DUT板包括多个插座，每个插座配置成保持至少一个DUT。DUT具有导体路径以在测试设备和插座中的DUT接线端之间传导电信号。每个插座包括相关联的温度传感器和单独可控的局部加热器，该局部加热器配置成基于来自温度传感器的温度指示来加热该插座内的DUT。
图1是根据一个方面的DUT板组件的分解视图。图2是在没有缓冲板的情况下的DUT板组件的分解视图。图3是DUT插座的俯视透视图。图4是图3的DUT插座的横截面图。图5是在没有温度传感器的情况下的插座底板的俯视图。图6是DUT插座及其温度传感器的分解视图。
具体实施例方式发明人已经意识到加热和集成技术，其中专门设计的加热器板(其上印制有全局和局部的电加热器)能够与DUT板集成在一起，使得DUT插座可以与局部加热器处于直接的
4物理接触。另外，专门的温度传感器被物理集成在每个DUT插座中。在实践中，该结果是在各个以及每个DUT处的优异的温度控制，而不必考虑DUT彼此间空间非均勻性和焦耳热方面的差异。最后，该单元可以包括容易接近的、处于加热区域外的印刷电路板，其中所必需的结合可以通过插入式的跳线来手动“编排”，使得其适于宽广范围的结合配置。现在参照图1，在一个方面中，本文称为“DUT板组件”的主要部件包括两个相同的加热器板、两个相同的缓冲板、DUT板、以及插座。图1中示出了 DUT板组件的一个示例的透视分解图。每个加热器板(THB 顶部加热器板；以及BHB 底部加热器板)可以由金属(例如不锈钢)制成，其上印制有用于绝缘的薄的绝缘膜。加热元件定位在绝缘层的顶部(例如，通过印制)，而印制的金迹线提供了至外部激励的稳定可靠且低阻抗的连接，以及需要的情况下的加热元件之间的互连。缓冲板可以由电绝缘但导热的材料(例如云母)制成，并且可位于加热器板和DUT板之间，以避免作用在DUT板的印制层上的过量的机械应力。在一个示例中，这些缓冲板本身没有功能性目的，因此在图1中仅为了参考而示出。以下的说明基于图2，其类似于图1，但没有缓冲板。在所示的实施例中，组件是“双侧的”，也就是说，在DUT 板的两侧上都具有DUT。现在参照图2，THB (顶部加热器板)被机械附接到DUT板DUTB的“顶部”，而BHB (底部加热器板)被机械附接到DUT板的底部。相对于图2，术语“顶部”和“底部”是任意的，这是因为本身并不存在顶部或底部，而是仅仅存在具有对称结构和布局的两侧。在图 2中，各加热器板总共具有八个加热元件，但是该数量在特定的实施例之间可以根据需要而改变。四个加热元件LH1、LH2、LH3和LH4是“局部的”，也就是说，各局部加热元件位于单个插座之下。全局加热元件GHL和GHR分别定位在加热器板的左侧和右侧，这样它们对整个DUT板进行加热，而不是对特定的插座进行加热。两个余下的元件BH和TH分别定位在加热器板的底部和顶部。这些加热器控制顶部插座和底部插座的局部温度，并且还对顶部边缘和底部边缘处的热损失进行补偿。要注意的是，这些加热元件中的每一个都能够被独立启用至适合的水平或者关掉，而不会影响其它加热元件的状态。在一个示例中，对加热元件的独立控制是使用弹簧加载的引脚(弹簧引脚(pogo Pins))来实现的，以便经由镀金的焊点(图2中的PCS)来输送电激励。一般地，大多数热可由全局加热器输送，而局部加热器主要用于微调DUT温度。全局加热器和DUT板之间的强热联接，以及每个DUT封装、其插座和下面的局部加热器之间的强热联接导致了对DUT的精确、稳定和快速的温度控制。图3、图4和图5用于更加详细地对DUT周围的热作用进行图示。要注意的是，特定的插座(如美国专利6798228中公开的)以及该申请中示出的DUT封装代表了一个示例， 并且一般可以使用带有与局部加热元件处于紧密热接触的集成温度传感器的任意高温插座；合适的DUT板和加热器板可以被制成对其进行容纳。图示的示例中的DUT插座由两个板制成底板Sb和顶板M。温度传感器SENT被插入到底板内的凹槽中，且其引线由传导弹簧(SPR)和接收器(PIN)连接。类似地，被封装的DUT的接线端被插入到顶板和接收器内的孔中，并且接触在下面的、位于DUT板DUTB上的焊点(SPAD)。与弹簧作用、接收器的机械附接、以及该接触方案的优点相关联的细节是已知的(参见例如美国专利67982 ),并且在此将不再进一步论述。底板插座板Sb成形为使得接收器引脚的区域凸出，从而配合加热器板THB (或BHB)中的切口⑶TO。具有温度传感器的Sb的中心部分实际地触及加热器板的相关局部加热器。总体来说，插座、其局部加热元件、其温度传感器、DUT封装、以及DUT板形成了良好联接的、紧密的组件，具有有效的热、电、以及机械特征，如通过图6特别示出的那样。当典型的高温测试开始时，所有单独传感器的温度由专门的、基于微控制器的单元来读取。在多数情形中，这些温度远低于预期的测试温度，所以全部加热器都开启。控制单元连续地读取温度，并且基于通常称作PID (比例积分微分)的温度控制算法来动态地关闭或开启各个加热器。“全局”加热器和每插座(“局部”)加热器的独特组合对各个和每个被测试的封装提供了精确的、迅速响应的、且能量高效的温度控制。因而，能够看到，利用全局电加热器和局部电加热器，可以对每个DUT提供优异的温度控制，而不必考虑DUT之间的空间不均勻性和焦耳热方面的差异。此外，可以实施提供了个体化连接的设计。一般而言，DUT以对于该DUT而言是独特的方式结合到其封装。例如，在典型的20引脚封装中，引脚1可以连接电流源(current force) (+)，引脚5可以连接电流沉(一)，且引脚11和17可以是相关的感测引脚。然而， 不同的20引脚DUT可以使其相同的引脚以不同方式配置，用于连接到相同的信号。在一些示例中，可以提供引脚或跳线，用于重新配置如何将引脚连接到测试信号，使得相同的硬件 (例如，插座)可以用于大量不同的硬件配置。
权利要求
1.一种配置成保持至少一个测试中的装置DUT的热可控的集成单元，包括至少一个加热器板，由导热材料构成，并且设置有至少一个全局加热器，所述至少一个全局加热器配置成对所述DUT板进行全局加热；以及与所述至少一个加热器板热接触的DUT板，所述DUT板包括多个插座，每个插座配置成保持至少一个DUT，并且所述DUT板具有在测试设备和所述插座中的DUT的接线端之间传导电信号的导体路径，每个插座包括相关联的温度传感器和单独可控的局部加热器，所述单独可控的局部加热器配置成基于来自所述温度传感器的温度指示而启用用于所述插座的局部加热器，以便对所述插座中的至少一个DUT进行加热。
2.如权利要求1所述的单元，其中所述至少一个加热器板是两个加热器板；以及所述DUT板被夹在所述两个加热器板之间。
3.如权利要求1或2所述的单元，进一步包括由电绝缘但导热的材料构成的、且位于所述至少一个加热器板和所述DUT板之间的缓冲板，所述缓冲板对所述DUT板提供机械支撑，以避免所述DUT板的印制层上的过量的机械应力。
4.如权利要求1或2所述的单元，其中与每个DUT插座相关联的温度传感器位于与所述DUT插座相关联的凹槽内，并且所述温度传感器的每个引线经由弹簧联接到所述至少一个加热器板上的电路径，其中所述引线通过引脚被施力以抵靠着所述弹簧。
5.如权利要求1或2所述的单元，其中所述加热器中的至少一些被各自联接到所述至少一个加热器板上的电路径，其中所述电路径是到外部连接器的路径，由此可以控制所述加热器的启用和停用。
6.如权利要求1或2所述的单元，其中所述加热器中的至少一些被各自联接到所述至少一个加热器板上的电路径，其中所述电路径是到引脚接触件的路径，所述引脚接触件具有弹簧加载的、插入到其中的引脚，所述引脚接触件提供了外部连接，由此可以控制所述加热器的启用和停用。
7.如权利要求1或2所述的单元，其中在测试设备和所述插座内的DUT的接线端之间传导电信号的导体路径是可重新配置的。
8.如权利要求7所述的单元，其中，所述可重新配置的导体路径包括被提供用于重新配置如何将所述插座内的DUT的引脚连接到所述测试信号的引脚或跳线。
9.一种控制集成单元的加热器的方法，所述集成单元配置成保持至少一个测试中的装置DUT，所述集成单元包括至少一个加热器板，所述至少一个加热器板由导热材料构成并且设置有至少一个全局加热器，所述至少一个全局加热器配置成对所述DUT板进行全局加热；以及，与所述至少一个加热器板热接触的DUT板，所述DUT板包括多个插座，每个插座配置成保持所述至少一个DUT中的一个，并且所述DUT板具有在测试设备和所述插座中的DUT 的接线端之间传导电信号的导体路径，每个插座包括相关联的温度传感器和单独可控的局部加热器，所述局部加热器配置成基于来自所述温度传感器的温度指示而启用用于所述插座的局部加热器，以便对所述插座中的DUT进行局部加热，所述方法包括控制所述至少一个全局加热器以便对所述DUT板进行全局加热；以及接收来自所述温度传感器的信号，并且基于所述信号选择性地启用所述局部加热器， 以在每个插座处维持期望的温度。
10.如权利要求9所述的方法，其中选择性地启用所述局部加热器包括根据比例积分微分算法来处理所接收到的温度传感器信号。
全文摘要
根据一个方面，提供了一种热可控的集成单元，其配置成保持测试中的装置。该集成单元包括至少一个加热器板，其由导热材料构成并且设置有至少一个全局加热器，该至少一个全局加热器配置成对DUT板进行全局加热。集成单元的DUT板包括与至少一个加热器板热接触的DUT板，该DUT板包括多个插座，每个插座配置成保持至少一个DUT。DUT具有导体路径以在测试设备和插座中的DUT接线端之间传导电信号。每个插座包括相关联的温度传感器和单独可控的局部加热器，该局部加热器配置成基于来自温度传感器的温度指示而加热插座内的DUT。
文档编号G05D23/00GK102317802SQ201080007227
公开日2012年1月11日 申请日期2010年1月26日 优先权日2009年2月10日
发明者克里格 G., 赫施曼 J., 卢帕什库 M. 申请人:夸利陶公司