DE102006005319A1

DE102006005319A1 - Heizvorrichtung zum Testen integrierter Bauelemente

Info

Publication number: DE102006005319A1
Application number: DE102006005319A
Authority: DE
Inventors: Robert Dr. Keller
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2006-02-06
Filing date: 2006-02-06
Publication date: 2007-08-16
Anticipated expiration: 2026-02-07
Also published as: US20070187390A1; US8642925B2; DE102006005319B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Heizvorrichtung (120) zum Testen von integrierten Bauelementen (200). Eine in der Heizvorrichtung (120) angeordnete Innenummantelung (10) umgibt eine Aufnahmekammer (152). Beispielsweise enthält die Innenummantelung (10) mindestens eine Aussparung (7), in der eine elektrisch leitfähige Kontaktvorrichtung (116) bewegbar angeordnet ist. Dies ermöglicht eine sichere Kontaktierung eines zu testenden Schaltkreises. Wird die Innenummantelung (10) beispielsweise kompakt ausgebildet, so gibt es eine sehr homogene Temperaturverteilung in der Heizvorrichtung (120).

Description

Die Erfindung betrifft eine Heizvorrichtung zum Testen von integrierten Bauelementen bzw. eine Hochtemperatur-Prüfkammer für Halbleiter-Teststrukturen. Die Heizvorrichtung enthält eine in der Heizvorrichtung angeordnete Innenummantelung, die eine Aufnahmekammer umgibt. Weiterhin enthält die Heizvorrichtung eine Heizelementanordnung, die ihrerseits eine Wärmequelle für die Beheizung der Aufnahmekammer enthält.

Die Heizvorrichtung erzeugt die Wärme typischerweise aus Strom, z.B. unter Verwendung von Heizdrähten oder Heizlampen. Jedoch sind auch andere Heizprinzipien nicht ausgeschlossen. Diese Heizvorrichtung wird insbesondere für so genannte beschleunigte Lebensdauerversuche an Halbleiter-Teststrukturen genutzt, um Aussagen über Zuverlässigkeit und Haltbarkeit der Produkten zugrunde liegenden Technologien zu erhalten, d.h. die Technologiequalifikation. Zu diesem Zweck werden Teststrukturen bei im Vergleich zur Betriebstemperatur erhöhten Temperaturen und/oder bei im Vergleich zum Normalbetrieb mit erhöhten elektrischen Belastungen (Strom/Spannung) betrieben und die Veränderungen der charakteristischen Kenngrößen der Struktur beobachtet. Beispielsweise wird für Elektromigrationstests eine Leitbahn einer Verdrahtungsebene eines Halbleiterchips in einem Ofen bei hohen Temperaturen mit einem hohen Strom beaufschlagt und die Änderung des ohmschen Widerstands über die Zeit gemessen, z.B. über Tage bzw. Wochen. Typische Testtemperaturen liegen im Bereich von 225 °C bis 350 °C.

Es gibt eine große Anzahl kommerzieller Heizvorrichtungen. So unterscheidet man bspw.:

– Umluftofen mit durch die Ofenwand hindurch gesteckter Platine,
– Umluftofen mit Platinensteckverbindung im heißen Bereich, und Ofendurchführung, und
– Hot-plate System mit durch die Ofenwand hindurch gesteckter Durchsteckplatine und vor den Bausteinen sitzender Heizplatte.

Alle diese Heizvorrichtungen haben Platinen zur Kontaktierung der im Ofen angeordneten integrierten Bausteine. Es gibt Platinen aus verschiedenen Materialien, je nach Anwendungstemperatur, z.B. Keramik, fasergebundenes Material oder Stahl-Emaille. Die Platine und ein Sockel sind bspw. über Federkontakte, Einpresskontakte, Lötstellen oder Leitkleber mechanisch und elektrisch kontaktiert. Keine dieser Anlagen arbeitet jedoch ausreichend fehlerarm. Die Folge sind Fehlbelastungen, nicht verwertbare Daten und möglicherweise Fehlaussagen bei einem Teil der Versuche. Die Fehlerursachen liegen dabei überwiegend bei den Öfen bzw. Heizvorrichtungen mit den zugehörigen Systemen, mit denen die elektrischen Verbindungen zwischen dem Prüfling und der Belastungs-/Messelektronik hergestellt wird.

Ein Teil der von den bekannten Anlagen gelieferten Daten ist fragwürdig aufgrund von z.B. Kontaktproblemen und nicht erkannten Temperaturabweichungen. Diese oft nachträgliche Fehlersuche ist zeitintensiv. In einem typischen Labor verwenden bei einer Gesamtkapazität von größer als oder gleich 3000 Bausteinplätzen bspw. zwei Ingenieure etwa je 10 Prozent ihrer Arbeitszeit für diese Probleme, die alleine auf Grund von Unzulänglichkeiten der Anlagen entstehen. Diese Ingenieure sollen jedoch die Schaltkreise bzw. Bauelement und nicht die Anlagen testen. Das technische Problem bei diesen Belastungsversuchen ist deshalb die zuverlässige Einhaltung der gewünschten Stressbedingungen, insbesondere der Temperatur, und die korrekte Messung der gewünschten elektrischen Parameter. Die Anlagen sollen daneben bedienfreundlich, wartungsarm und kostengünstig sein.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine verbesserte einfache Heizvorrichtung anzugeben, die insbesondere fehlerfrei arbei tet, bei gleichzeitig wesentlich günstigeren Anschaffungs- und Betriebskosten bzw. die eine homogene Temperatur des zu testenden Bauelements in ihrem Innern ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch eine Heizvorrichtung mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Bei einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung gibt es mindestens eine Aussparung in der Innenummantelung. In der Aussparung ist eine elektrisch leitfähige Kontaktvorrichtung bewegbar angeordnet, d.h. lose gelagert, insbesondere mit einem Spiel größer als bspw. 10 Mikrometer und kleiner als bspw. 0,1 Millimeter. Typischerweise gibt es mehrere Aussparungen, bspw. mehr als 10 Aussparungen. Die Kontaktvorrichtung bzw. die Kontaktvorrichtungen sind bei einer Ausgestaltung starr, so dass eine Kraft von außen über die Kontaktvorrichtung in den Aufnahmeraum und dort an eine Kontaktfläche übertragen werden kann, die sich an dem zu testenden Schaltkreis befindet. Es entsteht dann ein sehr sicherer elektrischer und mechanischer Kontakt zwischen Schaltkreis und Kontaktvorrichtung. Die Kontaktvorrichtung kann auch mehrere Kontaktflächen für verschiedene Anschlüsse des Schaltkreises oder des Bauelements tragen. Damit muss der Testschaltkreis nicht mehr auf einer Platine angeordnet werden, sondern kann ohne elektrisch leitfähige Verbindung nach außen in die Heizvorrichtung eingebracht werden. Außerhalb des Schaltkreisgehäuses gibt es nur einen Kontakt zwischen zwei verschiedenen Materialien in dem heißen Bereich, nämlich den Anpresskontakt zwischen Kontaktstift und Anschluss des Schaltkreisgehäuses.

Bei einer nächsten Weiterbildung enthält die Kontaktvorrichtung einen Kontaktstift oder besteht aus einem Kontaktstift. Der Kontaktstift ist vorzugsweise aber nicht zwingend entlang seiner Längsachse in der Aussparung verschiebbar oder schwenkbar. Bei einer Ausgestaltung wird ein gerader Kontakt stift verwendet. In Frage kommen aber auch gebogene Kontaktstift, z.B. entlang eines Kreisbogens gebogene Kontaktstifte sowie so genannte Knickstifte. Bei einer anderen Ausgestaltung ist der Kontaktstift quer zu seiner Längsachse bewegbar gelagert, insbesondere schwenkbar.

Bei einer anderen Weiterbildung gibt es an der Heizvorrichtung eine Positioniervorrichtung, die in einer ersten Arbeitsstellung eine Kontaktfläche der Kontaktvorrichtung in einer ersten Position in der Aufnahmekammer positioniert. In einer zweiten Arbeitsstellung der Positioniervorrichtung ist die Kontaktfläche in einer zweiten Position in der Aufnahmekammer oder außerhalb der Aufnahmekammer positioniert. Damit kann die Kontaktvorrichtung manuell oder automatisch auf einfache Art zwischen den beiden Positionen bewegt werden. Das Be- und Entladen der Heizvorrichtung ist damit erleichtert. Alternativ ist in der zweiten Position die Positioniervorrichtung von der Kontaktvorrichtung gelöst, so dass die Kontaktvorrichtung bspw. mit der Hand in eine Entladestellung bewegt werden kann.

Die erste Position ist verschieden von der zweiten Position, bspw. um mehr als 2 Millimeter Abstand. In der ersten Position wird ein integrierter Schaltkreis oder ein integriertes Bauelement bzw. werden mehrere Schaltkreise oder Bauelemente in der Aufnahmekammer kontaktiert. In der zweiten Position sind die Testbauelemente dagegen nicht oder nur lose mechanisch kontaktiert, so dass eine Beschickung der Aufnahmekammer möglich ist. Die erste Position liegt meist weiter im Innern der Aufnahmekammer als die zweite Position.

Die Positioniervorrichtung lässt sich mit einer Federung zum Anpressen der Kontaktflächen der Kontaktvorrichtung an die Testbausteine ausstatten. Alternativ ist aber auch ein Klemmen oder eine andere Fixierung möglich, z.B. über Feststellschrauben, Keile usw.

Bei einer anderen Weiterbildung enthält die Positioniervorrichtung ein Federelement, das die Kontaktvorrichtung in die erste Position bewegt, wobei das Federelement außerhalb der Aufnahmekammer angeordnet ist. Durch das Federelement lässt sich die Kontaktkraft gut vorgeben. Das Federelement ist vorzugsweise außerhalb der Innenummantelung angeordnet, so dass seine Federkraft durch das ständige Erwärmen und Abkühlen der Heizvorrichtung nicht beeinträchtigt wird. Somit gibt es insbesondere nur einen mechanischen Kontakt in der heißen Zone, d.h. insbesondere in der Aufnahmekammer und der Innenummantelung.

Das Federelement ist z.B. eine Metallfeder, wie Federstift, Federblatt, Spiralfeder, Schraubenfeder, usw. Es werden aber auch andere federnde Materialien eingesetzt, da die Feder nur der Umgebungstemperatur von bspw. 20 °C (Grad Celsius) oder einer leicht erwärmten Umgebungstemperatur kleiner 60 °C ausgesetzt ist. Somit sind auch Plastikwerkstoffe, Gummiwerkstoffe u. ä. zur Herstellung des Federelements geeignet.

Das Federelement an der Kontaktvorrichtung ermöglicht es die Kontaktkraft gut vorzugeben, so dass sowohl die mechanische Verbindung zwischen Kontaktvorrichtung und Schaltkreis als auch die elektrische Verbindung sehr gut sind.

Bei einer Weiterbildung ist das Federelement ein Federstift, der quer zu der Längsachse des Kontaktstifts angeordnet ist. Bei einer Ausgestaltung liegt die Längsachse des Federstiftes im Winkel zwischen 80 und 100 Grad zur Längsachse des Kontaktstifts. Federstifte sind sehr einfache Bauelemente mit nichtlinearen Federeigenschaften, die zu einer Kontaktkraft führen, die nichtlinear mit dem Weg zusammenhängen, um den der Federstift bewegt bzw. geschwenkt wird.

Bei einer nächsten Weiterbildung gibt es einen elektrisch isolierenden Aufsatz an dem Kontaktstift. An dem Aufsatz gibt es eine Anlagefläche, an der der Federstift in der ersten Position angeordnet ist. Die Anlagefläche ist vorzugsweise Teil einer Aussparung, in die der Federstift eingreift. Beim Bewegen der Positioniervorrichtung in die erste Position wird der Federstift auf diese Anlagefläche gedrückt. Seitenwände der Aussparung führen den Federstift und verhindern bspw. ein seitliches herausrutschen des Federstiftes. Bei einer Ausgestaltung hat die Aussparung auch eine zweite Anlagefläche, wobei die zweite Anlagefläche der ersten Anlagefläche gegenüberliegt. Beim Bewegen der Positioniervorrichtung in die zweite Position drückt der Federstift gegen die zweite Anlagefläche und zieht den Kontaktstift bzw. eine andere Kontaktvorrichtung ein Stück oder vollständig aus der Aufnahmekammer heraus.

Bei einer Weiterbildung gibt es in der Positioniervorrichtung eine Haltevorrichtung an der das Federelement angeordnet ist bzw. gehalten wird. Die Haltevorrichtung ist insbesondere schwenkbar oder verschiebbar gelagert und gibt damit die Bewegungsrichtung für das Federelement vor.

Bei einer nächsten Weiterbildung gibt es ein weiteres Federelement, das die Haltevorrichtung vorspannt. Bspw. bewegt sich die Positioniervorrichtung auf Grund dieser mechanischen Vorspannung in die erste Position bzw. würde sich in die erste Position bewegen, wenn nicht ein Stellelement, z.B. eine Schraube, der Vorspannung entgegenwirkt. Durch die Vorspannung wird die Positionierung erleichtert.

Bei einer Weiterbildung gibt es mehrere in der Haltevorrichtung angeordnete Federelemente, die jeweils eine Kontaktvorrichtung bewegen. Bspw. gibt es mehr als 10 Federelemente. Bei einer Ausgestaltung werden weniger als 100 Federelemente je Haltevorrichtung verwendet. Somit können mit einer Positionierbewegung eine Vielzahl von Kontakten angelegt bzw. gelöst werden. Manuelle Positionierbewegungen bieten den Vorteil, dass keine Motoren, Getriebe usw. erforderlich sind, die zu einem komplizierten Aufbau führen würden. Außerdem kann die Heizvorrichtung beim manuellen Betätigen auf offensichtliche Beschädigungen hin geprüft werden, klemmende Kontaktstift usw.

Bei einer nächsten Weiterbildung enthält die Heizvorrichtung zusätzlich eine Außenummantelung, die die Innenummantelung umgibt. In der Außenummantelung gibt es eine weitere Aussparung in der die Kontaktvorrichtung bewegbar angeordnet ist, insbesondere mit Spiel, siehe die oben Angegebenen Werte. Bei einer Ausgestaltung gibt es einen Abstand bzw. Zwischenraum zwischen Innenummantelung und Außenummantelung. Die Kontaktvorrichtung kann somit besser gelagert werden, nämlich an Innenummantelung und Außenummantelung. Dies führt zu einer genaueren Positionierung.

Bei einer Weiterbildung ist auch das Federelement bzw. sind die Federelemente und die weiteren Federelemente außerhalb der Außenummantelung und damit in einem Bereich angeordnet, der nicht übermäßig erhitzt wird. Die Lebensdauer der Federelemente wird damit durch Hitze nicht beeinträchtigt.

Bei einer nächsten Weiterbildung befindet sich ein wärmeisolierendes Isoliermaterial zwischen der Innenummantelung und der Außenummantelung. Durch das Isoliermaterial wird insbesondere die Wärme von außen liegenden Federelementen ferngehalten und die Energieeffizienz der Heizvorrichtung erhöht.

Bei einer Weiterbildung ist ein Bereich der Innenummantelung zwischen der Aufnahmekammer und der Heizelementanordnung angeordnet. Diese konstruktive Maßnahme führt zu einer besseren Homogenität bzw. Gleichverteilung der Temperatur an der Innenseite der Ummantelung. Während bspw, an Heizdrähten und auch noch an der Oberfläche von Heizelementen, die Heizdrähte enthalten, große Temperaturdifferenzen vorliegen, kommt es durch den Bereich zu einem Temperaturausgleich.

Bei einer nächsten Weiterbildung enthält die Innenummantelung ein Material mit einer Wärmeleitzahl größer als 0,1 W cm^–1 K^–1 oder größer als 1 W cm^–1 K^–1 oder besteht aus einem solchen Material, insbesondere aus einem metallisches Material, wie Aluminium oder Kupfer. Diese Maßnahme führt weiter zu einer Verbesserung der Homogenität der Temperatur an der Innenwand der Innenummantelung, insbesondere in Kombination mit dem Innenummantelungs-Bereich zwischen Aufnahmekammer und Heizelement.

Bei einer Weiterbildung hat der Bereich der Innenummantelung ein Dicke größer als 0,8 cm oder größer als 1 cm (Zentimeter). Diese Dicke liegt bei einer Weiterbildung insbesondere durchgehend an dem gesamten Bereich vor. Auch hierdurch wird eine bessere Gleichverteilung der Temperatur erreicht.

Bei einer anderen Weiterbildung hat die Innenummantelung auch außerhalb des Bereichs eine Dicke größer als 0,8 cm oder größer als 1 cm. Diese Dicke ist abgesehen von Aussparungen für Kontaktvorrichtungen, Beschickung, Temperaturmessung überall an der Innenummantelung vorhanden. Wiederum wird eine bessere Gleichverteilung der Temperatur erreicht.

Insbesondere bei einer Kombination aller genannten Maßnahmen zum Verbessern der Temperaturgleichmäßigkeit wird an der gesamten Innenwand bzw. an über 90 Prozent der Fläche der Innenwand der Aufnahmekammer eine maximale Temperaturdifferenz betragsmäßig kleiner als 1 Kelvin bei bspw. T = 300 °C (Grad Celsius) erreicht. Damit liegt auch innerhalb der Aufnahmekammer dieser Wert vor, wenn es nur vernachlässigbare Wärmesenken und Wärmequellen gibt.

Bei einer nächsten Weiterbildung enthält die Heizelementanordnung zwei an einander gegenüberliegenden Seiten der Aufnahmekammer angeordnete Heizelemente. Obwohl die Aufnahmekammer nur an zwei Seiten mit Heizelementen umgeben ist, kann durch die oben genannten konstruktiven Maßnahmen dennoch die genannte Temperaturhomogenität erreicht werden. Um dieses Ziel zu erreichen, werden bei einer Ausgestaltung die nicht mit Heizelementen versehenen Seiten im Vergleich zu den mit Heizelementen versehenen Seiten an der Wand der Aufnahmekammer stark verkürzt ausgeführt, bspw. kleiner als die Hälfte oder kleiner als ein Drittel. An den Seiten ohne Heizung können die elektrisch leitfähigen Kontaktvorrichtungen auf einfache Art angeordnet werden, was zu eine, besonders einfachen Aufbau der Heizvorrichtung führt.

Bei einer nächsten Weiterbildung enthält die Heizelementanordnung Widerstandsheizelemente. Dies führt zu einem besonders einfachen Aufbau. Bspw. werden Kaltleiter verwendet um einen einfachen Schutz gegen Überhitzung zu erzielen. Die Widerstandsheizelemente sind bei einer Ausgestaltung flach ausgeführt und damit einfach zu fertigen. Die flachen Widerstandsheizelemente liegen auch gut an einfach zu fertigenden ebenen Flächen an.

Bei einer Weiterbildung ist das Volumen der Aufnahmekammer kleiner als das Volumen der Innenummantelung. Insbesondere ist das Volumen der Aufnahmekammer kleiner als 50 Prozent des Volumens der Innenummantelung. Es entsteht eine klotzförmige bzw. sehr kompakte Innenummantelung mit gleichmäßiger Temperaturverteilung. Dadurch benötigt die Heizvorrichtung auch weniger Stellfläche.

Bspw. sind ein Kernoberteil und ein Kernunterteil (Platte, Formteil) durch mehrere Schrauben miteinander verbunden. Es werden mehr Schrauben verwendet als für den rein mechanischen Zusammenhalt erforderlich wären, weil es hier auch um eine gute thermische Verbindung aller Kernteile geht. Insbesondere sollen die zusammentreffenden Flächen gut plan sein, z.B. Oberflächengenauigkeit besser +/–0,05 mm. Das gleiche gilt für das Front- und Rückteil des Kerns.

Bei einer Weiterbildung enthält die Innenummantelung eine quaderförmige Platte. Die Platte enthält mindestens 30 Volumenprozent des Materials der Innenummantelung. Die Platte führt zu einer klotzförmigen Innenummantelung aus wenigen Bauteilen. Eine Platte ist besonders preiswert im Vergleich zu einem Formteil mit Aussparungen. Bei einer Ausgestaltung sind in der Platte nur Aussparungen für die Befestigung der Platte vorhanden.

Bei einer Weiterbildung gibt es in der Innenummantelung ein an die Platte angrenzendes quaderförmiges Formteil. Das Formteil enthält mindestens 30 Volumenprozent des Materials der Innenummantelung. Auch dies führt zu einer kompakten Innenummantelung. Bei einer Ausgestaltung enthält die Innenummantelung abgesehen von Verschraubungen bzw. Stiftverbindungen nur die Platte, das Formteil und an den Seiten mit den kleinsten Fläche zwei kleine Platten im Vergleich zu der Platte. Das Formteil ist bspw. ein Gussteil, ein durch spanabhebende Bearbeitung hergestelltes Teil oder ein auf andere formgebende Art hergestelltes Teil.

Bei einer nächsten Weiterbildung enthält das Formteil eine sich entlang seiner Längsrichtung erstreckende Aussparung, in der ein elektrisch isolierendes Material angeordnet ist. Die Aussparung und/oder das elektrisch isolierende Material sind bei einer Ausgestaltung in ihrer Breite an das Gehäuse des zu testenden Schaltkreises angepasst. So ist die Breite des elektrisch isolierenden Materials bspw. im Bereich von 0,1 mm bis 1 mm kleiner als die Breite des Schaltkreisgehäuses. Insbesondere ist auch die Breite des isolierenden Materials kleiner als die Breite der Aussparung (z.B. im Bereich von 0,2 mm bis 2 mm), so dass ein Raum für Anschlussbeinchen des Schaltkreises entsteht.

Bei einer nächsten Weiterbildung enthält das Formteil eine sich quer zu seiner Längsrichtung erstreckende Aussparung, in der die Kontaktvorrichtung angeordnet ist.

Bei einer nächsten Weiterbildung hat die Innenummantelung in mindestens einer Richtung oder in mindestens zwei im Winkel von 90 Grad zueinander liegenden Richtungen eine Ausdehnung kleiner als 10 cm. Bei einer Ausgestaltung ist die maximale Ausdehnung der Innenummantelung kleiner als 30 cm. Damit kann auch die Außenummantelung mit einer maximalen Abmessung kleiner als bspw. 35 cm ausgeführt werden. Es entstehen Heizvorrichtungen, die manuell in Regalen sehr platzsparend und doch jederzeit zugänglich aufgestellt werden können.

Bei einer Weiterbildung enthält die Heizvorrichtung eine von der Innenummantelung umschlossene elektrisch isolierende Schiene. Diese Schiene begrenzt die Aufnahmekammer und verkleinert dadurch deren Volumen. Die Schiene befindet sich bei einer Ausgestaltung in der in Längsrichtung angebrachten Aussparung des Formteils. Die Schiene dient zur Aufnahme einer integrierten Schaltung und ist in ihrer Breite und Höhe an ein IC-Gehäuse (Integrated Circuit) angepasst.

Bei einer Weiterbildung hat die Heizvorrichtung mindestens eine U-förmige Be- und Entladeöffnung und/oder eine U-schienenförmige Aufnahmekammer. U-schienenförmig heißt, dass eine quaderförmige Basis und zwei in die gleiche Richtung zeigende Schenkel an Längskanten der Basis vorhanden sind. Die Schenkel stehen bspw. im Winkel von 90 Grad zu der Basis. Die Höhe der Basis ist etwas größer als die Höhe des Gehäuses des zu testenden Schaltkreises, aber z.B. kleiner als 10 mm. Die Schenkel sind etwas breiter und etwas länger als die Anschlussbeine des Gehäuses, z.B. Breite kleiner als 4 Millimeter und Länge der Schenkel bspw. kleiner als 8 Millimeter.

Damit verbunden ist ein Beschickungsverfahren bei dem die Gehäuse der zu testen Schaltungen hintereinander und ohne mit einem Träger verbunden zu sein in die Heizvorrichtung hineingeschoben werden. Beim Entladen wird die Heizvorrichtung bspw. angekippt, wodurch die zu dieser Zeit lose gelagerten Schaltkreise aus der Heizvorrichtung herausrutschen. Die Bausteine können auch heraus geschoben werden, mit Hilfe z.B. eines dünnen Stabes, der über eine der Beschickungsöffnung gegenüber angebrachten kleineren Öffnung eingeführt wird.

In einer Aufnahmekammer mit kleinem Volumen ist die Temperaturverteilung gleichmäßiger als in einem großen Volumen, weil es schneller zu Temperaturausgleichsprozessen kommt. Bei einer Ausgestaltung, die insbesondere unabhängig von den Weiterbildungen realisiert wird, ist das Volumen der Aufnahmekammer nur etwas größer als das Volumen der zu testenden Schaltkreise bei voller Beladung der Heizvorrichtung, insbesondere höchstens zehnmal so groß oder höchstens fünfmal so groß oder höchstens dreimal so groß.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der beiliegenden Zeichnungen erläutert. Darin zeigen:
1 eine Explosionsdarstellung eines Ofenkerns,
2 eine dreidimensionale Ansicht eines Ofens, und
3 ein Gehäuse eines zu testenden integrierten Schaltkreises.
Im folgenden wird beispielhaft ein Ofensystem erläutert, das im Wesentlichen aus einem Kern, zwei Heizelementen, einer Isolierung, einer Außenschale und einer Mechanik für die Kontaktspitzen besteht. Für das Ausführungsbeispiel gelten insbesondere die einleitend genannten konstruktiven Merkmale, bspw. hinsichtlich der Materialien und hinsichtlich der Materialdicken bzw. Materialstärken.
1 zeigt eine Explosionsdarstellung eines Ofen-Kerns 10. Im zusammengebauten Zustand ergibt sich ein massiver, außen rein quaderförmiger Alukörper, der die gute Temperaturhomogenität im Inneren gewährleistet. Ein Kernunterteil 11 enthält mittig eine durchgehende Längsausfräsung, in die eine keramische Auflageleiste 15 bzw. Auflageschiene eingesetzt wird. Für die Keramikteile wird bspw. das Material "Macor" verwen det. Alternativ wird bspw. das kostengünstigere aber ausreichende Material "Rescor 902" der Fa. Cotronics Corp. verwendet. Das Kernunterteil 11 enthält außerdem quer zu der Längsausfräsung liegende Querfräsungen 7, durch die jeweils zwei Kontaktstifte in die Aufnahmekammer 152 ragen, siehe 2.
Ein Kernoberteil 12 ist als Aluminiumplatte mit Quaderform ausgebildet und enthält nur Bohrungen, insbesondere für Befestigungselemente zu seiner Befestigung. Hier werden bspw. zehn Inbusschrauben 117 zum Befestigen des Kernoberteil 12 am Kernunterteil 11 verwendet. Bei anderen Ausführungsbeispielen wird der Kern 10 bspw. als ein Gussteil gefertigt.
Die zu testenden Bausteine werden über eine stirnseitigen Abschlussplatte 13 eingeschoben und laufen auf der Auflageleiste 15 bis zu einer der Abschlussplatte 13 gegenüberliegenden Abschlussplatte 14. Die Abschlussplatte 13 hat zu diesem Zweck eine dem Querschnitt der zu testenden Bausteine entsprechende, schmale U-förmige Ausfräsung. Die Abschlussplatten 13 und 14 werden mit Befestigungselementen am Kernunterteil 11 befestigt, hier mit Zylinderstiften 113 und Senkschrauben 114 bzw. mit Inbusschrauben 110 und Zylinderstiften 111. Die beiden Gewindestifte 112 und 115 fixieren die Auflageleiste 15 (diese hat entsprechende Bohrungen in ihren Stirnseiten), sie dienen somit nicht der Verbindung der Abschlussplatten mit dem Kernunterteil. Die Gewindestifte 19 klemmen die Zylinderstifte 18.
Die Kontaktierung der Bausteine erfolgt an den verbreiterten, oberen Enden der Anschluss-Beinchen, die seitlich am Bausteingehäuse herausstehen, siehe unten, 3. Diese Kontaktflächen messen bspw. etwa 1,3 × 2 mm (Millimeter). Der Abstand der Beinchen zueinander ist konstant. Von außen durch die Außenschale und die Wand des Kerns reichenden Kontaktstifte, siehe bspw. einen Kontaktstift 116, werden daher ausreichend präzise geführt werden, um die gewünschten Kontaktflächen zu treffen. Zu diesem Zweck sind in weiteren Längsfräsungen zu beiden Seiten des Kernunterteils 11 je zwei nebeneinander liegende Keramikleisten, siehe Führung 16 bzw. 17 eingelassen, die an den benötigten Stellen passende Bohrungen zur Aufnahme der Kontaktstifte 116 haben. Die weiteren Längsfräsungen liegen quer zu den Querfräsungen 7. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel wird je Seite nur eine weitere Längsfräsung und eine Führung 16 verwendet.
Nullpunkt der Positionierung für die Bausteine ist bspw. die hintere Abschlussplatte 14 bzw. direkt daneben ein Zylinderstift 18, der die Führungen 16 in Längsrichtung fixiert. Die geringen Maßtoleranzen sowohl der Bausteine als auch der Führungen 16, 17 garantieren, dass auch der vom Anschlag entfernteste Baustein sicher kontaktiert wird. Die Ausdehnung des Alukörpers beim Aufheizen beeinflusst bei dieser Konstruktion die Positionierung der Kontaktspitzen nicht.
Die Messung der Kerntemperatur übernimmt ein Temperaturfühler, hier bspw. ein Platinfühler, z. B. Typ PT100, der in eine Bohrung B1 im Kernoberteil 12 eingeschoben wird. Der Fühler ist bspw. für Anwendungstemperaturen bis 500°C ausgelegt und besitzt Anschlussdrähte, die lang genug sind, um direkt zu einem Anschlussstecker des Ofens geführt werden zu können. Kontakte im heißen Bereich entfallen damit.
2 zeigt eine dreidimensionale Ansicht des Ofens 10 mit abgenommenem Ober- und Frontteil der Außenschale. Heizelemente 119 sind dünne, vollflächig auf Ober- und Unterseite des Kerns 10 aufliegende Platten. Sie werden bspw. in einer vorgefertigten Form hergestellt, in der bspw. ein Heizdraht mäanderförmig aufgespannt worden ist. Die Form wird dann mit einer keramischen Vergussmasse aufgefüllt. Nach dem Aushärten erhält man ein einfaches plattenförmiges Teil. Die beiden Enden des Heizdrahtes stehen auf einer Stirnseite heraus und werden im Weiteren durch Isolierung und Bohrungen B2 in der Außenschale geführt und erst im kalten Bereich angeklemmt.
Um den Ofenkern 10 samt anliegenden Heizelementen 119 schließt sich eine bspw. allseits gleich dicke Isolierschicht 121 an. Verwendet wird dazu bspw. ein Material mit extrem niedriger Wärmeleitfähigkeit, das in Plattenform erhältlich ist und leicht zugeschnitten werden kann, z.B. "Microtherm Block" der Fa. Microtherm International Ltd. Es reichen hier bspw. 15 mm Wandstärke oder kleiner aus um die gewünschte Wärmedämmung zu erreichen. An der Bestückungsseite ist die Isolierung bspw. an der entsprechenden Platte der Außenschale befestigt und wird für den Bausteinwechsel samt dieser als Verschlussdeckel abgenommen und wieder angesetzt. Somit werden die Freiräume zwischen Kern und Schale mit den Isolierplatten gefüllt. Im Bereich der Kontaktstifte 116 enthalten die Isolierplatten bspw. Aussparungen für mehrere Kontaktstifte oder für jeden Kontaktstift eine gesonderte Aussparung. Auch diese Aussparung kann mit Isoliermaterialgefüllt werden, bspw. mit Isolierwatte.
Die äußere „Verpackung" ist eine einfache quaderförmige Plattenkonstruktion aus einer Grundplatte 122, einer linken Seitenwand 124 bzw. Seitenplatte, einer rechten Seitenwand 126 bzw. Seitenplatte, einer Rückwand 128 sowie der in 2 nicht dargestellten Frontplatte und Deckplatte. Die Deckplatte hat die gleiche Form wie die Grundplatte. Die Frontplatte hat den gleichen Umriss wie die Rückwand, ist jedoch an ihre Funktion als Ofenverschluss abweichend von der Rückwand 128 ausgebildet. Bei anderen Ausführungsbeispielen wird die Außenschale bspw. als ein Gussteil mit abnehmbaren Verschluss gefertigt.
Die Positionierung des Kerns 10 zur Schale wird vermittelt über bspw. drei oder vier keramische Stehbolzen, siehe Bolzen 130, die am Schalenboden verschraubt sind und in eingefräste Vertiefungen im Kernboden lose gelagert eingreifen. Keramik wird hier verwendet, um keine nennenswerte thermische Kopplung zwischen Kern 10 und Schale, d.h. insbesondere Grundplatte 122, zu erhalten. Bei einem anderen Ausführungsbeipiel wird hier aber auch ein Bolzen 130 aus einem anderen Material, z.B. ein Stahlbolzen, mit geringem Querschnitt verwendet. Die unterschiedliche Wärmeausdehnung des heißen Kerns 10 und der dazu kälteren Schale ist bei dieser Art der Lagerung des Kerns 10 berücksichtigt und ermöglicht. Die Kontaktstifte 116 sind auch in den Seitenwänden 124, 126 der Schale geführt, wobei hier aber z.B. einfachere Teflonteile Verwendung finden, siehe elektrisch isolierende Teflon-Isolierscheibe 132 für den Kontaktstift 116 und einen weiteren Kontaktstift. Die Schale trägt ferner den Anschlussstecker an der Rückseite. In 2 ist der Anschlussstecker nicht dargestellt, jedoch sind die beiden Befestigungsteile 134 und 136 für diesen Anschlussstecker gezeigt, der die trennbare Verbindung zu einer Belastungs-/Messelektronik herstellt.
Die seitlich der Schale angebrachten Teile werden nachfolgend beschrieben. Die Kontaktstifte 116 bzw. Kontaktspitzen an den Kontaktstiften 116 werden zum Bausteinwechsel von diesem abgehoben und anschließend wieder an den Testbaustein angedrückt. Ferner gibt es noch die weitere Verbindung Kontaktstift-Anschlussstecker. Die Kontaktstifte 116 tragen am äußeren Ende einen elektrisch isolierenden, fest aufgesteckten Stiftkopf 138, z.B. aus Teflon. Bspw. unmittelbar davor wird einfach ein Draht angelötet, der zum Anschlussstecker an der Rückseite fuhrt. Die bspw. vernickelten oder vernickelt und vergoldeten Kontaktstifte 116 lassen sich sehr gut löten. Ferner wird die Lötstelle wegen der schwachen Wärmeleitfähigkeit des dünnen Kontaktstiftes, bspw. Stahlstift, nicht nennenswert heiß, so dass diese sicher ist.
Das Andrücken der Kontaktstifte 116 erledigt ein federnder Andruckstift 140, z.B. ein weiterer Stahlstift, der senkrecht stehend in eine Aussparung 142, z.B, eine Bohrung, am äußeren Ende des Stiftkopfes 138 eingreift. Jeder Kontaktstift 116 ist damit einzeln gefedert. Die ganze Reihe der Andruckstifte 140 ist in einem drehbaren Hebelarm 144 angeordnet, hier geklemmt. Der Hebelarm 144 ist über zwei Stifte 146, 147 drehbar gelagert. Die Stifte 146 und 147 sind jeweils an einem Befestigungswinkel 148 bzw. 149 befestigt, die ihrerseits an der Seitenwand 126 befestigt sind. Die Längsachse der Stifte 146 und 147 bildet die Schwenkachse des Hebelarms 144. Die Bewegung um die Drehachse des Hebelarms 144 hebt die Kontaktstifte 116 vom Testbaustein ab, bzw. drückt sie wieder an den Testbaustein an. Um die Schwenkbewegung gut kontrollierbar zu gestalten, wird sie mit den in 2 gezeichneten Schrauben 150 mit Drehgriff ausgeführt. Ein Gewinde der Schraube 150 ist drehbar in einem Gewinde gelagert, das in dem Hebelarm 144 angeordnet ist. Die Anpresskraft für die Kontaktspitzen der Kontaktstifte 116 wird durch Wahl der Federdrahtstärke und des Schwenkbereiches vorgegeben und kann somit in weiten Grenzen variiert werden. Eine Schraubenfeder 151 ist oder mehrere Schraubenfedern sind zwischen dem Hebelarm 144 und der Seitenwand 126 angeordnet, um den Hebelarm 144 vorzuspannen. An der Seitenwand 124 befindet sich ebenfalls ein Hebelarm zum Andrücken bzw. Lösen der Kontaktstifte auf der linken Seite.
2 zeigt außerdem eine U-schienenförmige Aufnahmekammer 152, in die die zu testenden Schaltkreise hineingeschoben werden, bspw. mit Hilfe einer Zuführschiene. Die Aufnahmekammer 152 hat eine U-förmige Öffnung 154.
3 zeigt ein Gehäuse 202 eines zu testenden integrierten Schaltkreises 200. Eine Teststruktur für einen Langzeittest wird bspw. aus einem prozessierten Wafern ausgesägt und in dem Chip-Gehäuse 202 montiert, bspw. durch Bonden. Das gesägte Waferstückchen mit der Teststruktur befindet sich unter einer bspw. goldfarbenen Gehäuseabdeckung 204, die auch als Deckel bezeichnet wird. Ein Anschlussbein 206 hat einen oberen Flachabschnitt 208 und eine unteren Abschnitt 210 mit annähernd quadratischem Querschnitt. Zwischen dem Flachabschnitt 208 und dem Abschnitt 210 liegt ein sich verjüngender Abschnitt, auf dem der Schaltkreis 200 bzw. des Gehäuses 202 beim Einstecken in eine Leiterplatte gelagert werden würde.
Die für den Kontaktstift 116 verfügbare Kontaktfläche des Flachabschnitts 208 beträgt hier etwa 1,3 mm (Millimeter) mal 2 mm und ist damit kleiner als 2,5 mm mal 2,5 mm. Ein Abstand A1 der Anschlussbeinchen zueinander ist konstant, bspw. 2,54 mm. Ein Abstand A2 zwischen den Anschlussreihen des Schaltkreises 200 beträgt im Ausführungsbeispiel 15,24 mm und ist geringfügig größer als die Breite der Auflageleiste 15 und geringfügig kleiner als die Breite der Aufnahmekammer 154.
Bei anderen Ausführungsbeispielen werden andere Gehäuseformen und Gehäusegrößen verwendet, bspw. mit mehr oder weniger Anschlussbeinchen.
Hier werden nur acht Anschlüsse je Gehäuse 202 genutzt, weil es zwei Teststrukturen je Schaltkreis 200 gibt und jeweils eine Vierpunkt-Widerstandsmessung durchgeführt wird. An der linken Anschlussreihe werden bspw. nur die zwei an dem einen Ende der Anschlussreihe liegenden Anschlussbeinchen und zwei zueinander benachbarte Anschlussbeinchen in der Mitte der linken Anschlussreihe verwendet. An der rechten Anschlussreihe werden Anschlüsse genutzt, die im Ausführungsbeispiel um ein Anschlussbeinchen nach vorn bezogen auf 2 versetzt sind. Bei anderen Ausführungsbeispielen werden andere oder alle Anschlüsse genutzt, wobei bspw. kein Versatz der für den Test genutzten Anschlüsse auftritt.
Bei weiteren Ausführungsbeispielen gibt es zahlreiche Abwandlungen, z.B. ist der Hebelarm 144 als Platte oder Rahmen ausgeführt. An Stelle einer Stellschraube 150 je Hebelarm werden zwei Stellschrauben verwendet. Der Hebelarm wird nicht geschwenkt sondern hin- und hergeschoben.
Es werden je Ofen mehrer Reihen von Schaltkreisen verwendet, bspw. nebeneinander oder übereinander liegend bezogen auf die Darstellung in 2. Bspw. wird die ein Schaltkreisreihe kopfüber im Vergleich zu der anderen Schaltkreisreihe oder in der gleichen Ausrichtung wie die andere Schaltkreisreihe in den Ofen eingeschoben. Es werden auch Öfen mit mehr oder weniger als fünf Schaltkreisen je Reihe verwendet.
Bei anderen Ausführungsbeispielen wird der Kern zylinderförmig ausgebildet, wobei auch die Heizelemente an diese Form angepasst sind. Die Kontaktierung erfolgt bspw. von oben und unten ggf. zusätzlich zu seitlicher Kontaktierung. Insbesondere bei anderen Gehäusen bzw. Anschlüssen an dem Gehäuse. Auch werden bei anderen Ausführungsbeispielen andere Tests ausgeführt, bspw. Tests von funktionsfähigen integrierten Schaltkreisen, wie Speichern, Prozessoren u. ä.
Zusammenfassend gilt, dass die elektrische und mechanische Kontaktierung der Baustein-Beinchen direkt mit einer federbelasteten Kontaktnadel erfolgt, z. B. ein vernickelt und evtl. vergoldeter Federstahlstift. Die Andrückfeder sitzt dabei außerhalb des Ofenkörpers, d.h. im kalten Bereich. Diese Kontaktnadeln werden in anderen Testsystemen vielfältig verwendet und sind in geeigneten Ausführungen billig käuflich. Es gibt im heißen Bereich nur diesen einen unvermeidbaren Kontakt. Durch die außen liegende Feder kann ein sehr hoher Anpressdruck realisiert werden, der auch über Jahre beibehalten werden kann. Der Kontakt zwischen vergoldetem Anschlussbeinchen und Spitze ist damit absolut sicher. Die weiteren Verbindungen zu der Elektronik befinden sich alle im kalten Bereich und sind unkritisch, z.B. angelöteter Draht, eine Steckverbindung. Es existieren somit keine Verschleißteile oder Komponenten, die einer Alterung unterliegen würden.
Die Bausteine einer Gruppe sitzen im Inneren eines dickwandigen Aluminiumquaders, der über anliegende flächige Heizkörper an zwei gegenüber liegenden Seiten beheizt wird. Eingesetzt und entnommen werden die Bausteine über eine kleine Öffnung an einer Stirnseite des Quaders. Dieser Ofenkern ist allseitig von einer Isolierung umgeben und diese wiederum von einer robusten Außenschale. Eine Seite der Schale ist insbesondere ohne das Lösen von Verbindungen abnehmbar ausgeführt, um die Bestückung des Ofens zu ermöglichen. Die gute Wärmeleitfähigkeit von bspw. Aluminium oder Kupfer stellt sicher, dass der Ofenkern trotz der nur zweiseitigen Beheizung eine sehr homogene Temperatur annimmt. Die Bausteine im Inneren haben daher allseitig dieselbe Umgebungstemperatur, weswegen sich zwangsläufig in allen Bausteinen genau diese Temperatur einstellt. Die Entnahmeöffnung und die Spitzenkontakte stellen nur kleine Störungen dar. Erste Messungen an einem bereits aufgebauten Prototypen ergaben maximale Temperaturdifferenzen von +/– 0,5 K bei T = 300°C. Ferner gibt es im heißen Bereich keine beweglichen Teile, die verschleißen könnten. Alle verwendeten Materialien im heißen Bereich sind dauerstabil.
Das Ofensystem besteht bspw. aus lediglich kleiner 21 kostengünstig herzustellenden Frästeilen, bspw. aus Aluminium, einigen Drehteilen aus Teflon, Isoliermaterial und verschiedenen billigen Standardteilen, wie Passstifte, Stecker, Knebelgriffe, Kontaktspitzen. Dazu kommen bspw. weniger als 6 keramische Werkstücke, nämlich bspw. 4 keramische Werkstücke zur Führung und Positionierung der Kontaktstifte, sowie ein weiteres Keramikteil, auf dem die Bausteine sitzen. Keramik oder ein anderes hitzebeständiges und elektrisch isolierendes Material ist nötig, wegen der an diesen Stellen erforderlichen elektrischen Isolierung in Verbindung mit hoher Temperaturfestigkeit. An der kalten Außenschale genügt zur Kontaktstiftführung dagegen bspw. Teflon. Für die Keramik wurde ein kostengünstiges, mit normalen Werkzeugen bearbeitbares Material gewählt. Das Ofensystem kann somit auch in einer Kleinserie, von bspw. kleiner als 100 Stück, 1/3 kostengünstiger als bisher verfügbare kommerzielle Systeme gefertigt werden. Die robuste Ausführung garantiert defektfreien Betrieb auch im raueren Laborbetrieb. Da keine Teile existieren, insbesondere im heißen Bereich, die einer Alterung oder einem Verschleiß unterliegen würden, entfallen Wartungs- oder Ersatzteilkosten, die Stillstandszeiten werden minimal. Die Lebensdauer dieses Systems liegt sehr hoch, insbesondere Größer als drei Jahre. Da mit diesem System erstmals fehlerfreie Messer gebnisse möglich werden, reduziert sich nicht zuletzt auch der oben angesprochene Aufwand zur Aufklärung von verdächtigen oder unverstandenen Messergebnissen.
Das Ofensystem ist für ein bestimmtes Bausteingehäuse gebaut, für andere Typen (andere Pinzahl, Abmessungen, Form) müssen Teile ggf. nur leicht angepasst werden. Die Frage nach anderen Gehäusetypen tritt jedoch in den Hintergrund, wenn alle Teststrukturen in ein und demselben Gehäuse montiert werden. Es gibt dann keinen Grund für eine unnötige Gehäusetypenvielfalt.
Das Prinzip des Ofens, eine Fläche konstanter Temperatur rund um die Bausteine zu schaffen, wodurch sich in den Prüflingen ebendiese Temperatur einstellen muss, ist besonders wirksam wenn es im Probenvolumen keine oder vernachlässigbare Wärmesenken oder -quellen gibt. Bspw. führen die Kontaktspitzen zwar Wärme von den Bausteinen nach außen ab. Jedoch ist der dadurch abgezogene Wärmestrom aber gering wegen der nicht sehr guten Wärmeleitfähigkeit von bspw. Stahlstiften und deren geringen Querschnittsfläche. Darüber hinaus sind alle Bausteine der Gruppe in identischer Weise kontaktiert, so dass sich nur ein kleiner und für alle Prüflinge konstanter Temperaturversatz ergibt, der berücksichtigt werden könnte. Die Teststrukturen selbst sind Wärmequellen. Bei der Belastung von Leitbahnstrukturen, z.B. in Elektromigrationsversuchen, für die das System überwiegend vorgesehen ist, wird in einen Widerstand ein Konstantstrom eingeprägt, d.h. es entsteht eine Verlustleistung, die die Teststruktur aufheizt. Die Gesamtverlustleistungen in einer Testgruppe kann jedoch kleiner als 1 Watt gehalten werden, wobei typische Werte im Bereich kleiner als 100 mW liegen, insbesondere bei einigen 10 mW. Somit ist auch diese Wärmequelle vernachlässigbar.
Kleine Ofensysteme, wie das vorgestellte, haben ggf. eine höhere Oberfläche pro Baustein als größere Öfen. Um die nötige Heizleistung pro Baustein auf vergleichbarem Niveau halten zu können, wird bspw. besser isoliert. Dadurch kann eine kleinere Abkühlrate bzw. eine längere Wartezeit hervorgerufen werden, bis die Schaltkreise nach einem beendeten Versuch ausreichend abgekühlt sind, um ausgetauscht werden zu können. Da die durchschnittlichen Versuchsdauern aber bei 2 bspw. Wochen liegen, ist der Beitrag der Wartezeit zur Gesamttestzeit jedoch gering und wird insbesondere durch die Ausfallzeiten wegen Wartung und Reparatur bei den bestehenden Anlagen bei weitem übertroffen.
Für die Erfindung bzw. ihre Weiterbildungen gilt insbesondere:

– Allseitige Heizung für gute Temperaturhomogenität. Die Prüflinge sind von einer homogen temperierten Fläche umgeben.
– Reduzierung der Anzahl von elektrischen Kontakten pro nötiger Verbindung im kritischen heißen Bereich auf die Idealanzahl Eins. Ausführung dieses einen Kontaktes mit maximaler Sicherheit, nämlich insbesondere ein Spitzenkontakt mit hoher Anpresskraft. Wegfall der teuren und anfälligen Systeme mit Sockel/Platinen/Steckverbinder, stattdessen Wahl einer anderen technischen Lösung, nämlich in Aussparungen relativ zu dem Prüfling bewegbare Kontaktvorrichtung.
– Robuster Aufbau aus wenigen, kostengünstigen Teilen. Keine Teile, die verschleißen, altern oder im Normalbetrieb beschädigt werden könnten. Dadurch Reduzierung von Anschaffungsund Wartungskosten, Stillstandszeiten und Ingenieursaufwand zur Fehlersuche.

7: Querfräsung
10: Kern
11: Kernunterteil
12: Kernoberteil
13, 14: Abschlussplatte
15: Auflageleiste
16, 17: Führung
18: Zylinderstift
19: Gewindestift
B1, B2: Bohrung
110: Inbusschraube
111: Zylinderstift
112: Gewindestift
113: Zylinderstift
114: Senkschraube
115: Gewindestift
116: Kontaktstift
117: Inbusschraube
119: Heizelement
120: Ofen
121: Isolierschicht
122: Grundplatte
124, 126: Seitenwand
128: Rückwand
130: Bolzen
132: Isolierscheibe
134, 136: Befestigungsteil
138: Stiftkopf
140: Andruckstift
142: Aussparung
144: Hebelarm
146, 147: Stift
148, 149: Befestigungswinkel
150: Stellschraube
151: Schraubenfeder
152: Aufnahmekammer
154: Öffnung
200: Testschaltkreis
202: Gehäuse
204: Gehäuseabdeckung
206: Anschlussbein
208: Flachabschnitt
210: Abschnitt
A1, A2: Abstand

Claims

Heizvorrichtung (120) zum Testen von integrierten Bauelementen (200), mit einer in der Heizvorrichtung (120) angeordneten Innenummantelung (10), die eine Aufnahmekammer (152) umgibt, mit einer in der Heizvorrichtung (120) angeordneten Heizelementanordnung (119), die eine Wärmequelle für die Beheizung der Aufnahmekammer (152) enthält.
Heizvorrichtung (120) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mindestens eine Aussparung (7) in der Innenummantelung (10), und durch eine in der Aussparung (7) bewegbar angeordnete elektrisch leitfähige Kontaktvorrichtung (116).
Heizvorrichtung (120) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktvorrichtung (116) einen Kontaktstift (116) enthält oder ein Kontaktstift (116) ist, wobei der Kontaktstift (116) vorzugsweise entlang seiner Längsachse in der Aussparung (7) verschiebbar oder schwenkbar ist.
Heizvorrichtung (120) nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch eine Positioniervorrichtung (144), die in einer ersten Arbeitsstellung eine Kontaktfläche der Kontaktvorrichtung (116) in einer ersten Position in der Aufnahmekammer (152) positioniert, und die in einer zweiten Arbeitsstellung die Kontaktfläche in einer zweiten Position in der Aufnahmekammer (152) oder außerhalb der Aufnahmekammer (152) positioniert oder sich von der Kontaktvorrichtung (116) löst.
Heizvorrichtung (120) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Positioniervorrichtung (144) ein Federelement (140) enthält, das die Kontaktvorrichtung (116) in die erste Position bewegt, wobei das Federelement (140) außerhalb der Aufnahmekammer (152) angeordnet ist.
Heizvorrichtung (120) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (140) ein Federstift (140) ist, der vorzugsweise quer zu der Längsachse des Kontaktstifts (116) angeordnet ist.
Heizvorrichtung (120) nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen elektrisch isolierenden Aufsatz (138) an dem Kontaktstift (116), und mit einer Anlagefläche an dem Aufsatz (138) an der der Federstift (140) in der ersten Position angeordnet ist.
Heizvorrichtung (120) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, gekennzeichnet durch eine in der Positioniervorrichtung enthaltene Haltevorrichtung (144) an der das Federelement (140) angeordnet ist.
Heizvorrichtung (120) nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch ein weiteres Federelement (151), das die Haltevorrichtung (144) vorspannt.
Heizvorrichtung (120) nach Anspruch 8 oder 9, gekennzeichnet durch mehrere in der Haltevorrichtung (144) angeordnete Federelemente (140), die jeweils eine Kontaktvorrichtung (116) bewegen.
Heizvorrichtung (120) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Außenummantelung (122 bis 128), die die Innenummantelung (10) umgibt, und durch eine in der Außenummantelung (122 bis 128) angeordnete Aussparung (132) in der die Kontaktvorrichtung (116) bewegbar angeordnet ist.
Heizvorrichtung (120) nach Anspruch 5 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (140) außerhalb der Außenummantelung (122 bis 128) angeordnet ist.
Heizvorrichtung (120) nach Anspruch 11 oder 12, gekennzeichnet durch ein wärmeisolierendes Isoliermaterial (121) zwischen der Innenummantelung (10) und der Außenummantelung (122 bis 128).
Heizvorrichtung (120) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bereich (12) der Innenummantelung (10) zwischen der Aufnahmekammer (152) und der Heizelementanordnung (119) angeordnet ist.
Heizvorrichtung (120) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenummantelung (10) ein Material mit einer Wärmeleitzahl größer als 0,1 W cm^–1 K^–1 oder größer als 1 W cm^–1 K^–1 enthält oder aus einem solchen Material besteht, insbesondere ein metallisches Material.
Heizvorrichtung (120) nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich (12) der Innenummantelung (10) eine Dicke größer als 0,8 cm oder größer als 1 cm hat.
Heizvorrichtung (120) nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenummantelung (10) außerhalb des Bereichs (12) eine Dicke größer als 0,8 cm oder größer als 1 cm hat.
Heizvorrichtung (120) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizelementanordnung (119) zwei an einander gegenüberliegenden Seiten der Aufnahmekammer angeordnete Heizelemente (119) enthält.
Heizvorrichtung (120) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizelementanordnung (119) Widerstandsheizelemente enthält.
Heizvorrichtung (120) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen der Aufnahmekammer (152) kleiner als das Volumen der Innenummantelung (10) ist.
Heizvorrichtung (120) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenummantelung (10) eine quaderförmige Platte (12) enthält, die Platte (12) enthält mindestens 30 Volumenprozent des Materials der Innenummantelung.
Heizvorrichtung (120) nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenummantelung (10) ein an die Platte (12) angrenzendes quaderförmigen Formteil (11) enthält, das Formteil (11) enthält mindestens 30 Volumenprozent des Materials der Innenummantelung (10).
Heizvorrichtung (120) nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Formteil (11) eine sich entlang seiner Längsrichtung erstreckende Aussparung enthält, in der Aussparung ist ein elektrisch isolierendes Material (15) angeordnet.
Heizvorrichtung (120) nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Formteil (11) eine sich quer zu seiner Längsrichtung erstreckende Aussparung (7) hat, in der die Kontaktvorrichtung (116) angeordnet ist.
Heizvorrichtung (120) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenummantelung (10) in mindestens einer Richtung oder in mindestens zwei im Winkel von 90 Grad zueinander liegenden Richtungen eine Ausdehnung kleiner als 10 cm hat.
Heizvorrichtung (120) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizvorrichtung eine von der Innenummantelung (10) umgebene elektrisch isolierende Schiene (15) enthält.
Heizvorrichtung (120) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizvorrichtung (120) mindestens eine U-förmige Be- und Entladeöffnung (154) oder eine U-schienenförmige Aufnahmekammer (152) hat.
Heizvorrichtung (120) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen der Aufnahmekammer (152) nur etwa höchstens zehn Mal so groß oder höchstens fünf Mal so groß wie das Volumen des Heizgutes bei voll beschickter Heizvorrichtung (120) ist.