[發(fā)明專利]用于半導(dǎo)體測試的自由活塞斯特林冷卻器溫度控制系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810028522.0
• 申請日: 2018-01-12
• 公開（公告）號: CN108302836B
• 公開（公告）日: 2020-12-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: T·F·萊姆克茲克;D·L·韋斯頓;C·A·洛佩斯;R·A·戴維斯
• 申請（專利權(quán)）人: 森薩塔科技公司
• 主分類號: F25B9/14
• 分類號: F25B9/14
• 代理公司: 中國貿(mào)促會專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 11038
• 代理人: 曾祥生

本發(fā)明涉及用于半導(dǎo)體裝置測試的便攜式冷卻系統(tǒng)和設(shè)備，其包括自由活塞斯特林冷卻器。這消除了對諸如冷卻裝置、壓縮機(jī)、冷卻劑存儲設(shè)備、軟管和軟管連接等繁瑣的遠(yuǎn)程設(shè)備的需求。電力線路和空氣供應(yīng)線路從頭部控制單元路由到便攜式系統(tǒng)控制單元。頭部控制單元通過可調(diào)節(jié)框架結(jié)構(gòu)定位，以將斯特林冷卻器豎直地直接定位在被測半導(dǎo)體裝置上方。頭部控制單元包括熱適配器系統(tǒng)，其被配置在自由活塞斯特林冷卻器和被測半導(dǎo)體裝置之間。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及制冷和冷卻系統(tǒng)領(lǐng)域，并且更具體地涉及用于在自動測試期間控制半導(dǎo)體裝置的溫度的系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在半導(dǎo)體測試行業(yè)中用于控制被測半導(dǎo)體裝置溫度的現(xiàn)有存在的溫度控制系統(tǒng)包括使用冷卻劑(例如空氣、水、乙二醇混合物和其他特殊熱傳遞流體)的相變直接制冷系統(tǒng)。在這些系統(tǒng)中，通常使用冷卻裝置制冷劑單元來二次控制主要冷卻劑流體的溫度。一些現(xiàn)有存在的溫度控制系統(tǒng)包括直接制冷劑冷卻系統(tǒng)，其將一次制冷劑直接用作主要冷卻劑流體。

現(xiàn)有的用于半導(dǎo)體測試的溫度控制系統(tǒng)中使用的相變直接制冷系統(tǒng)，甚至直接制冷劑冷卻系統(tǒng)，涉及使用諸如遠(yuǎn)程壓縮機(jī)、蒸發(fā)器、冷板部件和底架硬件之類的繁瑣和復(fù)雜的部件。另外，現(xiàn)有存在的用于半導(dǎo)體測試的冷卻系統(tǒng)通常被配置為遠(yuǎn)離被測半導(dǎo)體裝置定位。這些系統(tǒng)通常將大體積冷卻劑控制器硬件遠(yuǎn)離被測半導(dǎo)體裝置定位，并涉及將冷卻劑、空氣和電力的流動提供給頭部控制單元(HCU)的臍帶線路的布線。這涉及使用多個軟管和軟管連接來輸送制冷劑，并且增加了制冷劑泄漏的風(fēng)險。

發(fā)明內(nèi)容

本公開的各方面包括用于半導(dǎo)體裝置測試的便攜式冷卻系統(tǒng)和設(shè)備。所公開的便攜式冷卻系統(tǒng)基于自由活塞斯特林冷卻器，而不是傳統(tǒng)的基于冷卻劑的冷卻系統(tǒng)。

在所公開的便攜式冷卻系統(tǒng)和設(shè)備中使用自由活塞斯特林冷卻器消除了對傳統(tǒng)半導(dǎo)體冷卻系統(tǒng)中使用的諸如冷卻裝置、壓縮機(jī)、冷卻劑存儲設(shè)備、軟管和軟管連接等繁瑣的遠(yuǎn)程設(shè)備的需求。所公開的系統(tǒng)不涉及典型地用于控制典型的現(xiàn)有半導(dǎo)體冷卻系統(tǒng)中的一次冷卻劑的溫度的設(shè)備，并且不需要通常用于現(xiàn)有存在的標(biāo)準(zhǔn)制冷劑系統(tǒng)中的熱電冷卻器裝置來將被測半導(dǎo)體裝置處的溫度降低到低于典型制冷劑冷卻劑的溫度，以實現(xiàn)例如低于-40℃的溫度。在所公開的便攜式冷卻系統(tǒng)和設(shè)備中，只有電力線路和空氣供應(yīng)線路從HCU路由到便攜式系統(tǒng)控制單元(SCU)。

通過消除傳統(tǒng)半導(dǎo)體冷卻系統(tǒng)中使用的許多繁瑣的硬件，所公開的便攜式冷卻系統(tǒng)和設(shè)備可以被配置為靠近或緊鄰被測半導(dǎo)體裝置定位。所公開的系統(tǒng)和設(shè)備容易在被測半導(dǎo)體裝置處提供低于-100℃的極低的接觸溫度。這解決了在低于-70℃的溫度下測試半導(dǎo)體裝置的行業(yè)目標(biāo)。

本公開的各方面還包括結(jié)合了專門用于半導(dǎo)體測試應(yīng)用的關(guān)鍵特征的FSPC熱適配器系統(tǒng)。例如，所公開的熱適配器系統(tǒng)的實施例包括適應(yīng)性熱離合器壓力裝置，以允許被測半導(dǎo)體裝置的受控加熱以及受控冷卻。所公開的熱適配器系統(tǒng)的實施例還允許使用SDUT進(jìn)行自動壓力致動。

附圖說明

并入本說明書并構(gòu)成本說明書的一部分的附圖示出了本文描述的一個或多個實施例，并且與說明書一起解釋了這些實施例。在附圖中：

圖1是根據(jù)本公開的一個方面的便攜式半導(dǎo)體冷卻設(shè)備的圖示。

圖2是根據(jù)本公開的一個方面的便攜式半導(dǎo)體冷卻設(shè)備中的頭部控制單元的圖示。

圖3是根據(jù)本公開的一個方面的熱適配器系統(tǒng)的示意圖。

圖4是示出根據(jù)本公開的一個方面的用于冷卻被測半導(dǎo)體裝置的方法的工藝流程圖。

具體實施方式