ЗАДАЧИ ТЕПЛОВОГО КОНТРОЛЯ В ОБОРУДОВАНИИ ТЕСТИРОВАНИЯ ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМ И ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ

Задача теплового кондиционирования – подогрев или охлаждение устройства до температуры испытания, которое может быть достигнуто рядом методов, включая принудительную конвекцию воздушным потоком или с помощью теплоотдачи термостата. Существуют проблемы проектирования, возникающие в разработке средств для постоянной подачи устройств с помощью обработчика оборудования тестирования, способное обеспечивать гибкость при постоянно меняющихся корпусах тестируемых устройств. Обычные системы опираются главным образом на системы конвекции воздуха по следующим причинам:

• универсальность;

• известность технологий;

• экономическая эффективность.

Тепловая система на основе воздушного потока может быть разработана для нагрева или охлаждения множества типов устройств и носителей, не требуя каких-либо аппаратных изменений или реконфигураций. Используемый поток в значительной степени основан на традиционных принципах отопления, вентиляции и кондиционирования. Большинство компонентов для такого оборудования доступны повсеместно: вентиляторы, нагреватели, датчики температуры, термостаты, клапаны и прочее.

Тепловые системы на основе воздушного потока имеют определенные недостатки в однородности и контроле температуры, а также теплоемкости. Большая и неудобная конструкция тепловой камеры и низкая теплоемкость воздуха делают системы воздушного потока подверженными температурным градиентам. Следовательно, достигнуть требования к допустимым отклонениям температуры сложно. Системы должны быть настроены путем настройки воздуховыпускных лопастей для перенаправления частей воздушного потока для противостояния широко варьирующимся тепловым нагрузкам в камерах. Низкая теплоемкость воздуха также не только ограничивает нормы термического кондиционирования устройств и носителей, но также и всей машины. Обработчик оборудования сам должен быть «разогрет», прежде чем он может начать тестирование или обработку устройства. Ограничения энергопотребления еще более усугубляют эту проблему. Наконец, проектирование камеры термообработки, принимающей лотки с тестируемыми устройствами, может привести к очень большим размерам оборудования при неправильной сборке лотка на производстве.

Контроль температуры обычно осуществляется путем контроля потока воздуха до фиксированной температуры или заданного значения. Температурная калибровка может обеспечить связь между температурой тестируемого устройства и датчика температуры. Этот метод контроля гарантирует, что конечная температура устройство всегда известно благодаря калибровке. Датчик температуры воздушного потока расположен в распределителе коллектора и используется для поддержания фиксированной температура воздушного потока. Лотки входят в камеру и постоянно подвергается воздействию постоянной температуры воздушного потока.

Задача контроля температуры тестируемого устройства – как только устройство доведено до необходимой температуры, его температура должна контролироваться в течении всего испытания. Контроль равномерности температуры обработчика оборудования и управляемый температурный контроль тестируемого устройства определяют тепловые характеристики системы. Для этого большинство проектов по-прежнему полагаются на температурно-контролируемые потоки воздуха, которые позволяют поддерживать постоянную температуру тестируемого устройства. Но просто поместить группу устройств на тестирующий контакт и обеспечивать начальный температурный допуск недостаточно. Тестируемые устройства могут иметь постоянную температуру, однако при отсутствии радиатора не происходит тепловой обмен с окружающей средой, что может привести к перегреву, если подать питание к устройству.

Можно улучшить теплообмен между корпусом тестируемого устройства и радиатором с помощью соединительного материала. Почти все термопасты и материалы контактной площадки не предусматривают необходимость многократного снятия радиатора, подключенного к тестируемым устройствам, что приводит к загрязнению корпуса устройства и повреждениям материала. Также из-за вязкости контактные площади имеют тенденцию отрываться от устройства при отделении радиатора.

Таким образом, при разработке оборудования для тестирования интегральных микросхем и полупроводниковых приборов необходимо разрабатывать оптимальные методы теплового кондиционирования и контроля температуры тестируемого устройства с учетом всех известных параметров.

Список литературы:

1. ResearchGate | Thermal Management and Control in Testing Packaged Integrated Circuit (IC) Devices [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.researchgate.net/publication/265871205_Thermal_Management_and_Control_in_Testing_Packaged_Integrated_Circuit_IC_Devices (дата обращения: 17.11.19)