DD270180A1

DD270180A1 - TEMPE RIERA ORDER

Info

Publication number: DD270180A1
Application number: DD31359288A
Authority: DD
Inventors: Hartmut Grudzinski; Juergen Ahrens
Original assignee: Halbleiterwerk Veb
Priority date: 1988-03-11
Filing date: 1988-03-11
Publication date: 1989-07-19

Abstract

Temperierungsanordnung zur Realisierung von Umgebungstemperaturen bei zu beanspruchenden Integrierten Schaltkreisen in der Halbleiterfertigung beim Burn-In, bei Zuverlaessigkeitsuntersuchungen und zur Qualitaetssicherung. Die Aufgabe, die Temperierung zur thermischen Beanspruchung von Integrierten Schaltkreisen zu realisieren, wird dadurch geloest, dass in die IS-Sockel in geeigneter Form Temperierquellen angeordnet werden. Durch hermetische thermische Abdeckungen entstehen Miniaturwaermekammern, worin zur Ueberwachung der Temperaturbedingungen sich Temperatursensoren befinden. Durch diese Anordnung werden die zur Realisierung der Schaltkreisfunktionen erforderlichen peripheren passiven und aktiven Bauelemente keinen hohen thermischen Beanspruchungen ausgesetzt, da sie von der Temperiereinheit getrennt angeordnet sind.Temperierungsanordnung for the realization of ambient temperatures to be claimed for integrated circuits in semiconductor manufacturing in burn-in, reliability studies and quality assurance. The task of realizing the temperature control for the thermal load of integrated circuits is achieved by arranging tempering sources in a suitable form in the IS socket. By hermetic thermal covers arise miniature heat chambers, which are located to monitor the temperature conditions temperature sensors. By virtue of this arrangement, the peripheral passive and active components required for realizing the circuit functions are not exposed to high thermal stresses since they are arranged separately from the temperature control unit.

Description

Tj'tel of invention:

Temperieranordnung Anwendungsgebiet der Erfindung Temperature control arrangement Field of application of the invention

Die Temperieranordnung ist anwendbar in der Halbleiterfertigung, insbesondere für die Realisierung höherer Temperaturen im Bereich von 100 ⁰C bis 150 ⁰O beim Burn-In und bei der Zuverlässigkeitsuntersuchung elektronischer Bauelemente hinsichtlich der Beständigkeit gegen elektrisch-thermisohe Dauerlast und elektrisch-thermische Lastwechsel.The Temperieranordnung is applicable in semiconductor manufacturing, especially for the realization of higher temperatures in the range of 100 ⁰ C to 150 ⁰ O during burn-in and in the reliability investigation of electronic components in terms of resistance to electrical-thermal continuous load and electrical-thermal load changes.

State of the art

Gegenwärtig gibt es drei Möglichkeiten, die thermische Beanspruchung der elektronischen Bauelemente während des Burn-In und der Zuverlässigkeitsuntersuchungen zu realisieren:At present, there are three ways to realize the thermal stress on electronic components during burn-in and reliability studies:

1. Belastung bei Raumtemperatur von 25 ⁰O, wobei sich allein durch die elektrische Belastung der Leistungsumsatz auf dem Chip des elektronischen Bauelementes die maximale Chiptemperatur von1. load at room temperature of 25 ⁰ O, which is due to the electrical load alone, the power consumption on the chip of the electronic component, the maximum chip temperature of

125 ⁰C bis 150 ⁰C erreichen läßt. _N Reach 125 ⁰ C to 150 ⁰ C. _N

2. Temperierung der zu belastenden elektronischen Bauelemente einschließlich der zur Realisierung der elektrischen Belastung notwendigen peripheren elektronischen Bauelemente in einer Wärmekammer.2. Temperature control of the electronic components to be loaded including the necessary for the realization of the electrical load peripheral electronic components in a heating chamber.

3. Temperierung der zu belastenden elektronischen Bauelemente in einer Wärmekammer, wobei die für die elektrische Punktion erforderlichen Bauelemente sich außerhalb der Wärmekammer befinden und über geeignete Durchführungen eine elektrische Verbindung untereinander erfolgt.3. Temperature control of the electronic components to be loaded in a heating chamber, wherein the components required for the electrical puncture are located outside the heating chamber and via suitable feedthroughs an electrical connection is made among each other.

Das erste Verfahren ist hauptsächlich bei Leistungsbauelementen anwendbar, bei denen die maximale Chiptemperatur mit einer Raumtemperaturbelastung erzielt werden kann. Hierbei besteht der Mangel darin, daß beim überwiegenden Teil der zu belastenden Integrierten Schaltkreise, die gezielt.für eine leistungsarme Punktion entwikkelt werden, die maximale Chiptemperatur durch don höchstmöglichen Leistungsumsatz auf dem IS-Chip keinesfalls zu erreiohen ist.The first method is mainly applicable to power devices in which the maximum chip temperature can be achieved with a room temperature load. The shortcoming here is that in the majority of the burdened integrated circuits that are targeted for a low-power puncture, the maximum chip temperature due to the highest possible power dissipation on the IS chip is by no means achievable.

2 7 O 1 8 Ö 32 7 O 1 8 Ö 3

Auch das zweite Verfahren, das gegenwärtig hauptsächlich angewendet wird, hat seine Grenzen. Der Mangel besteht darin, daß die passiven und aktiven peripheren Bauelemente, hauptsächlich Kondensatoren sowie Transistoren, Dioden und Integrierte Schaltkreise, einen oberen Grenzwert des Betriebstemperatur>ereiches von 85 ⁰O (Kondensatoren), 100 ⁰C (Transistoren, Dioden) und 7O⁰O bzw. 85 ⁰C (Integrierte Schaltkreise) aufweisen und damit nicht liber 100 ⁰G Umgebungstemperatur an die zu belastenden Integrierten Schaltkreise herangeführt werden kann. Damit wird in den meisten Fällen nicht die maximale Ohiptemperatur der zu belastenden Integrierten Schaltkreise erreicht.The second method, which is currently used mainly, has its limits. The drawback is that the passive and active peripheral components, mainly capacitors and transistors, diodes and integrated circuits, an upper limit of the operating temperature> accuracy of signal range of 85 ⁰ O (capacitors) 100 ⁰ C (transistors, diodes) and 7O ⁰ O or 85 ⁰ C (integrated circuits) and thus can not be brought to more than 100 ⁰ G ambient temperature to be loaded on the integrated circuits. Thus, in most cases, the maximum Ohiptemperatur of the burdened on integrated circuits is not reached.

Der dritten Variante haftet der Mangel an, daß zwischen dem zu belastenden Integrierten Schaltkreis in der Wärmekammer und der peripheren Beschaltung mit passiven und aktiven Bauelementen außerhalb der Wärmekammer durch die erforderlichen relativ langen elektrischen Verbindungen Undefinierte Belastungszustände durch Schwin· gen entstehen können, die häufig zur Zerstörung der zu belastenden Integrierten. Schaltkriese führen. Der größte Nachteil besteht jedoch darin, daß das Herausführen der Anschlüsse der zu belastenden IS mit hoher Anschlußzahl aus der Wärmekammer technisch für eine umfangreiche Belastungsanlage kaum lösbar ist. Deshalb kann diese Belastungsvariante bei Integrierten Schaltkreisen nicht angewendet werden.The third variant is liable for the lack of undefined stress states due to vibrations which can arise between the loadable integrated circuit in the heat chamber and the peripheral wiring with passive and active components outside the heat chamber, which often leads to destruction the load to be charged. Lead a crisis. The biggest disadvantage, however, is that the lead out of the terminals of the burdening IS with high number of ports from the heat chamber is technically difficult to solve for a large load system. Therefore, this load variant can not be applied to integrated circuits.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist es, eine höhere Qualität der Belastung der Bauelemente zu erreichen, konkretere Belastungsbedingungen zu schaffen,um geringere Abweichungen von der Solltemperatur zu erzielen.The aim of the invention is to achieve a higher quality of the load of the components to create more concrete load conditions to achieve smaller deviations from the target temperature.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es, durch eine separate lokale Temperierung der zu belastenden Integrierten Schaltkreise unter forcierenden Bedingungen bei Zuverlässigkeitsuntersuchungen und Burn-In sowie Qualitätsprüfungen höhere Umgebungstemperaturen im Bereich von 10O⁰C bis 15O⁰C bei gleichzeitigem Einsatz der für eine elektrische Beanspruchung erforderlichen peripheren passiven und aktiven Bauelemente realisieren zu können»The object of the invention is, by a separate local temperature of the charged to be loaded integrated circuits under forcing conditions in reliability investigations and burn-in and quality tests higher ambient temperatures in the range of 10O ⁰ C to 15O ⁰ C while using the required for an electrical stress peripheral passive and active components »

Dabei soll die Temperierung der zu belastenden Integrierten Schaltkreise in diesem Temperaturbereich definiert und reprodi;-ziertbar sein und die peripheren Bauelemente sollen einer möglichst gerirgen thermischen Belastung unterhalb 85⁰C ausgesetzt sein·In this case, the temperature of the charged to be loaded integrated circuits in this temperature range should be defined and reprodi; -ziertbar and the peripheral components should be exposed to as low as possible thermal stress below 85 ⁰ C ·

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die IS-Sockel der thermisch-elektrische zu beanspruchenden Integrierten Schaltkreise mit einer elektronisch geregelten Temperierquelle versehen werden.According to the invention the object is achieved in that the IS socket of the thermal-electrical to be claimed integrated circuits are provided with an electronically controlled temperature source.

Die lokale Temperierung erfolgt direkt am zu temperierenden Bauelement durch ein geeignetes temperaturgeregeltes elektronisches Heizelement. Dieses befindet sich im Sockel des integrierten Schaltkreises. Über dem Sockel ist eine isolierende Abdeokung ' angeordnet.The local temperature control takes place directly on the device to be tempered by a suitable temperature-controlled electronic heating element. This is located in the socket of the integrated circuit. Above the base an insulating Abdeokung 'is arranged.

embodiment

Die Erfindung soll an einem Beispiel erläutert v/erden (Figur I)₀ Auf einer Leiterplatte 7 befindet sich der IS-Sockel 2 mit einer darin integrierten Teraperierquelle 3, die z. B, als Widerstandsheizer ausgeführt ist. Der IS-Sockel 2 wird mit dem zu belastenden Integrierten Schaltkreis 1 bestückt, wobei ein guter Y/ärtaekontakt zwischen Integriertem Schaltkreis 1 und Temperierquelle 3 herzustellen ist· Auf diese Anordnung wird eine thermisch-isolierende Abdeckung 5 in Haubenform gebracht, die zwei Punktionen erfüllt:The invention will be explained using an example v / ground (Figure I) ₀ is located on a circuit board 7, the IS socket 2 with an integrated Teraperierquelle 3, the z. B, designed as a resistance heater. The IS socket 2 is equipped with the integrated circuit 1 to be loaded, wherein a good Y / ärtaekontakt between the integrated circuit 1 and tempering 3 is to produce · In this arrangement, a thermally insulating cover 5 is brought into a hood shape, which fulfills two functions:

1.Es entsteht eine hermetische thermische Abschirmung zur Steigerung des thermischen Wirkungsgrades der so entstehenden Miniaturwärmekamraer·1.The result is a hermetic thermal shield to increase the thermal efficiency of the resulting miniature heat chamber ·

2. Die Abdeckung 5 dient zur Aufnahme des Temperatursensors 4 und zur elektrischen Kontaktierung das Sensors zur Leiterplatte 7s wobei mit der Kontaktierung gleichzeitig eine Lagefixierung der Abdeckung 5 vorgenommen wird·2. The cover 5 serves to receive the temperature sensor 4 and to electrically contact the sensor to the printed circuit board 7s, with the contacting at the same time fixing the position of the cover 5 ·

Der Temperatursensor 4 und der Widerstandsheizer der Temperierquelle 3 sind mittels einer elektronischen Regeisohaltung so miteinander verknüpft, daß innerhalb der thermisch isolierenden Abdeckung 5 für den zu belastenden Integrierten Schaltkreis 1 reproduzierbare konstante thermische Verhältnisse hergestellt v/erden. Damit sind Chiptemperaturen bis 15o°0 für den entsprechend zu belastenden Integrierten Schaltkreis 1 möglich· Diese Anordnung beinhaltet den Vorteil, daß die zur Realisierung der elektrischen Punktion der Schaltung erforderlichen peripheren Bauelemente 6, die sich auf gleicher Leiterplatte 7 außerhalb der thermisoh isolierenden Abdeckung befinden, keiner hohen Umgebungstemperaturbeanspruchung ausgesetzt sind. Daraus ergibt sich eine wesentliche Erhöhung der Standzeit und der Zuverlässigkeit der Leiterplatte 7«The temperature sensor 4 and the resistance heater of the Temperierquelle 3 are so connected by means of an electronic Regeisohaltung that produced within the thermally insulating cover 5 for the charged load on the integrated circuit 1 reproducible constant thermal conditions v / ground. Thus, chip temperatures up to 15o ° 0 are possible for the correspondingly loaded integrated circuit 1. This arrangement has the advantage that the peripheral components 6 required for realizing the electrical puncture of the circuit, which are located on the same circuit board 7 outside the thermally insulating cover, are not exposed to high ambient temperature stress. This results in a substantial increase in the service life and reliability of the printed circuit board 7

Claims

claim

1. Temperieranordnung for the realization of the thermal stress of electronic components during elektrisoh-therraischer loads and burn-in gekennzeichre t characterized in that on a circuit board (7) has a base (2) with a tempering sources (3) integrated therein, wherein the base (2) is equipped with an integrated circuit (1) to be loaded and that is located above the circuit (1) a thermally insulating cover (5) in which a temperature sensor (4) is arranged, which by means of holding and contact pin ( 8) is connected to the printed circuit board (7) «

2. Temperieranordnung according to item 1 characterized dadruch that the temperature control (3) and the temperature sensor (4) are arranged locally reversed, or are located together above or below the integrated circuit (1).

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