DE10300535A1

DE10300535A1 - Testsystem für integrierte Schaltkreischips

Info

Publication number: DE10300535A1
Application number: DE10300535A
Authority: DE
Inventors: Yoon-Min Kim; Ki-Yeul Kim
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2002-01-07
Filing date: 2003-01-07
Publication date: 2003-07-24
Anticipated expiration: 2023-01-08
Also published as: JP4150260B2; CN1433059A; US20030137317A1; JP2003279619A; KR20030060140A; TWI221917B; TW200301825A; CN1288735C; KR100448913B1; DE10300535B4; US6842030B2

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Testsystem für integrierte Schaltkreischips, das eine Testleiterplatte (130), eine Temperatursteuereinheit (120), um einen oder mehrere integrierte Schaltkreischips (10), die an einer ersten Oberfläche der Testleiterplatte anzubringen sind, in einen vorgegebenen Temperaturzustand zu versetzen, und eine Testeinheit (110) aufweist, die elektrisch mit der Testleiterplatte verbindbar ist, um Eigenschaften des oder der integrierten Halbkreischips zu testen. DOLLAR A Erfindungsgemäß ist eine Abdichteinheit (140) vorgesehen, die lösbar an einer zweiten Oberfläche der Testleiterplatte angebracht werden kann, um wenigstens eine Teil der zweiten Oberfläche der Testleiterplatte gegenüber Umgebungsluft abzuschirmen. DOLLAR A Verwendung zum Testen von integrierten Schaltkreischips.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Testsystem für integrierte Schaltkreischips nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Produkte vom Typ eines Systems auf einem Chip (SOC) tendieren weiter zu höherer Integration, was die Bedeutung von Testvorgängen erhöht. Insbesondere muss bei zunehmender Vielfalt der Anwendungen von SOC-Produkten sichergestellt sein, dass die Produkte selbst unter extremen Umgebungsbedingungen richtig arbeiten. Um dies zu gewährleisten, werden die Produkte Hochtemperaturtests, Niedertemperaturtests, Testvorgängen mit hoher Spannungsbelastung (HVS) und ähnlichen Testvorgängen unterworfen. Temperaturtests sind für Anwendungen von SOC-Produkten unentbehrlich. Insbesondere ist für derartige Produkte das Bestehen eines Tests bei sehr niedriger Temperatur am schwierigsten, der bei einer Temperatur von etwa -45°C bis etwa -90°C durchgeführt wird. Während sich in Hochtemperaturtests meist nur wenige leckbedingte Ausfälle zeigen, sind leckbedingte Ausfälle in Niedertemperaturtests ziemlich üblich. Dies liegt daran, dass bei niedrigen Temperaturen die supergekühlte Atmosphäre unterhalb einer Platine, auch als Testleiterplatte, Verbindungsplatine oder Leistungsfähigkeitsplatine bezeichnet, in einen festen Zustand kondensiert, d. h. "gefriert", was einen leckbedingten Ausfall verursachen kann. Die meisten Testeinrichtungen für Halbleiterpackungen beinhalten Strukturen, bei denen Umgebungsluft kontinuierlich irr einen Testkopf unterhalb der Platine fließt, um den Testkopf zu kühlen. Ein Anschluss eines mit einer Halbleiterpackung verbundenen Sockels besteht typischerweise aus Metall und leitet daher Wärme schneller als die Platine. Daher wird der Frosteffekt zuerst an der Unterseite der Platine und speziell im Bereich des lötmittelhaltigen Sockels erzeugt. Außerdem verstärkt sich das Maß an Frosteffekt dadurch, dass die am Testkopf vorbeiströmende Außenluft weiter an der Platinenunterseite entlang strömt, was einen Kurzschlusseffekt und einen leckbedingten Ausfall verursachen kann.

Derartige leckbedingte Ausfälle erhöhen die zum Testen der Produkteigenschaften erforderliche Zeitdauer. In ungünstigen Fällen kann es sogar sein, dass der Test selbst nicht durchgeführt werden kann. Insbesondere gibt es, da die leckbedingten Ausfälle üblicherweise zum Zeitpunkt des Startens des Testvorgangs bei ca. -90°C auftreten, keine Priorität für das Testen von Produkteigenschaften bei ca. -90°C.

Die leckbedingten Ausfälle treten aus folgendem Grund auf. Gemäß der Clausius-Clapeyron-Gleichung, welche die Korrelation zwischen Sättigungsdampfdruck und Temperatur beschreibt, wird, wenn eine Atmosphäre konstanter Luftfeuchtigkeit ohne Druckänderung unter den Taupunkt absinkt, der Wasserdampf in der Atmosphäre übersättigt. Dann werden Eis- oder Wassertropfen am Boden einer Testplatine bei niedriger Temperatur erzeugt, was zu den leckbedingten Ausfällen während des Testens von Produkten führt. Beim Testen von Halbleiterprodukten können die leckbedingten Ausfälle ernsthafte Fehler in Messungen aller Größen verursachen, insbesondere auch während eines Funktionstests und eines Analogtests. Dementsprechend sollten die Ursachen solcher Leckströme beseitigt werden, wenn Tests bei sehr niedriger Temperatur ausgeführt werden.

In herkömmlichen Versuchen zur Behebung dieser Schwierigkeit wurde ein Material als Ersatz der feuchtehaltigen Atmosphäre verwendet, und zwar ein erhitztes, trockenes Gas, um eine Taupunktkondensation oder dergleichen bei niedriger Temperatur zu verhindern, siehe die Patentschrift JP 12-35459. In einer alternativen Vorgehensweise wurde eine Platine dort, wo Taupunktkondensation erwartet wurde, mit einer isolierenden Flüssigkeit oder einem isolierenden Feststoff beschichtet, siehe die Patentschrift JP 6-118136.

Bei der erstgenannten Vorgehensweise mit der Verwendung eines erhitzten, trockenen Gases erhöht sich jedoch der Kostenaufwand für jedes Modell der Vorrichtung, da Halbleitertestvorrichtungen unterschiedlicher Struktur jeweils einen luftdichten Raum, ein trockenes Gas, eine Trocknungspassage, eine Heizplatte und/oder eine Sockelführung benötigen. Außerdem besteht ein merklicher Kostenaufwand und Platzbedarf für mehrfache Testvorrichtungen, da diese viel Platz einnehmen. Des weiteren gibt es vielfältige Beschränkungen für deren praktischen Gebrauch dadurch, dass eine Gebläseeinrichtung für das trockene Gas benötigt wird.

Bei der anderen genannten Vorgehensweise ist die Haftung der isolierenden Flüssigkeit oder des isolierenden Feststoffs an der Platine von primärer Bedeutung. Im Fall der isolierenden Flüssigkeit ändert das Isolationsmaterial sein Volumen, wenn die Flüssigkeit bei sehr niedriger Temperatur von z. B. etwa -90°C in einen Feststoff kondensiert. Im Fall des isolierenden Feststoffs kann es aufgrund eines Unterschieds im thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen der Platine und dem Isolator zu einer Taupunktkondensation in einem zwischenliegenden Spalt kommen. Dadurch können Platinen und elektronische Bauelemente, die an der Unterseite der Platinen befestigt sind, geschädigt werden. Außerdem ist bei dieser Vorgehensweise das Beschichten jeder Platine mit der isolierenden Flüssigkeit bzw. dem isolierenden Feststoff relativ aufwendig, und der Prozess ist mit einem kontinuierlichen Kostenaufwand verbunden, da die Beschichtung aus der isolierenden Flüssigkeit oder dem isolierenden Feststoff nicht wiederverwendbar ist. Zudem ist es nicht einfach, nach Anbringen des Isolators an der Unterseite der Platinen den Isolator wieder zu entfernen. Dies macht es schwierig, die elektronischen Bauteile auszutauschen oder zu testen.

Der. Erfindung liegt als technisches Problem die Bereitstellung eines Testsystems der eingangs genannten Art zugrunde, mit dem sich integrierte Schaltkreischips mit vergleichsweise geringem Aufwand zuverlässig und ohne Störungen durch Frosteffekte testen lassen und das flexibel für verschiedenste Arten von Halbleiterbauelementtests und Testvorgängen von Halbleiterbauelementen verwendbar ist.

Die Erfindung löst dieses Problem durch die Bereitstellung eines Testsystems mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Dieses Testsystem beinhaltet lösbar an einer Oberfläche einer Testleiterplatte anbringbare Abdichtmittel zur Isolation gegenüber Umgebungsluft. Dadurch ist ein voraussagbares Maß an Wasserdampfgehalt auf den Innenraum der Abdichtmittel beschränkt, der vom Luftstrom abgeschnitten ist, so dass in diesem Bereich kein merklicher Frosteffekt erzeugt wird, der zur Verursachung eines leckbedingten Ausfalls ausreichen würde.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Hierbei zeigen:
Fig. 1 eine Perspektivansicht eines Testsystems,
Fig. 2 eine Perspektivansicht einer Testleiterplatte und von Abdichtmitteln des Testsystems von Fig. 1,
Fig. 3 eine Draufsicht auf die Unterseite des Testleiterplatte, auf der die Abdichtmittel angebracht sind,
Fig. 4 eine mittige Querschnittansicht entlang der Linie 4-4 von Fig. 3,
Fig. 5 eine Längsschnittansicht des Testsystems von Fig. 1 im Einsatz für einen Testvorgang eines Halbleiterbauelements bei sehr niedriger Temperatur,
Fig. 6 und 7 graphische Darstellungen der Ergebnisse von Testvorgängen bei sehr niedriger Temperatur unter Verwendung eines herkömmlichen bzw. des erfindungsgemäßen Testsystems und
Fig. 8 und 9 Darstellungen entsprechend Fig. 2 bzw. Fig. 4 für ein weiteres Testsystem mit alternativen Abdichtmitteln.
Fig. 1 zeigt ein Testsystem 100 zum Testen von Halbleiterbauelementen, wobei das Testsystem eine Testleiterplatte 130, eine Temperatursteuereinheit 120, eine Testeinheit 110 und Abdichtmittel 140 umfasst.
Die Temperatursteuereinheit 120 stellt Luft mit einer sehr geringen Temperatur oder einer sehr hohen Temperatur für einen zu testenden, integrierten Halbleiterschaltkreischip 10, nachfolgend auch als ein Halbleiterbauelement bezeichnet, zur Verfügung, so dass das Halbleiterbauelement in einen vorgebbaren Temperaturzustand versetzt wird, beispielsweise mit einer Temperatur im Bereich zwischen -90°C und 125°C. Wie in Fig. 5 genauer zu erkennen, beinhaltet die Temperatursteuereinheit 120 eine Luftstromdüse 122 und einen transparenten Zylinder 124, der die Luftstromdüse 122 umgibt. Eine geeignete Temperatursteuereinheit dieses Typs ist z. B. von Temptronic der INTEST Corp. erhältlich.
Die Testeinheit 110 ist elektrisch mit der Testleiterplatte 130 verbindbar, um Eigenschaften des Halbleiterbauelements 10 zu testen. Die Testeinheit 110 beinhaltet einen Testkopf 112 oder Messteil, der elektrisch mit der Testleiterplatte 130 verbunden werden kann und den Test durchführt. Der Testkopf 112 weist an seiner Oberseite einen Befestigungsabschnitt 114 auf, an dem die Testleiterplatte 130 befestigt wird. Kanalanschlüsse 117, allgemein als "Pogo"-Anschlüsse bezeichnet, befinden sich im Befestigungsabschnitt 114 und sind elektrisch mit der Testleiterplatte 130 verbindbar. Die Kanalanschlüsse 117 sind in Kanalkarten 116 enthalten, die im Testkopf 112 montiert sind. Des weiteren beinhaltet die Testeinheit 110 in nicht näher gezeigter Weise einen Betriebsteil und einen Rechner zur Steuerung von Testvorgängen.
Die Fig. 2 bis 4 veranschaulichen eine geeignete Realisierung der Testleiterplatte 130 und der Abdichtmittel 140, welche die charakteristischsten Komponenten der Erfindung darstellen. Wie aus den Fig. 2 bis 4 ersichtlich, beinhaltet die Testleiterplatte 130, üblicherweise als Platine für ein zu testendes Bauelement (DUT) bezeichnet, einen Sockel 132, an dem das Halbleiterbauelement 10 montiert werden kann, elektrische Schaltkreisteile 134, die zum Testen des Halbleiterbauelements 10benötigt werden, und Kontaktanschlüsse 136, die elektrisch mit den im Befestigungsabschnitt 114 des Testkopfs 112 positionierten Kanalanschlüssen 117 verbindbar sind. Der Sockel 132 ist durch Löten mit der Testleiterplatte 130 verbunden. Die elektrischen Schaltkreisteile 134 können passive und/oder aktive Bauelemente, wie Widerstände, Kondensatoren und Induktivitäten, und/oder Schaltbauelemente, wie Relais, beinhalten. Diese Komponenten sind vorzugsweise mit möglichst geringem Abstand zu dem Bereich montiert, in welchen der Sockel 132 gelötet ist.
Die Testleiterplatte 130 beinhaltet Mittel zur Führung der Luft mit niedriger Temperatur und niedriger Feuchtigkeit von der Temperatursteuereinheit 120 zu einem Raum a zwischen einer Unterseite 130b der Testleiterplatte 130 und den Abdichtmitteln 140, wobei dieser Raum a nachfolgend auch als ein Innenraum bezeichnet wird. Die Luftführungsmittel umfassen eine erste und zweite Durchgangsöffnung 139a, 139b, die in der Nachbarschaft des Sockels 132 gebildet sind. Wie aus Fig. 5 ersichtlich, strömt die Luft niedriger Temperatur und niedriger Feuchtigkeit, die von der Temperatursteuereinheit 120 geliefert wird, durch die erste Durchgangsöffnung 139a hindurch in den Innenraum a und aus diesem durch die zweite Durchgangsöffnung 139b hinaus. Alternativ kann die zweite Durchgangsöffnung 139b an einer Abdeckung der Abdichtmittel 140 statt an der Testleiterplatte 130 ausgebildet sein. Die Positionierung und Betriebsweise der ersten und zweiten Durchgangsöffnung 139a, 139b wird unten detaillierter erläutert.
Die Abdichtmittel 140 sind lösbar an der Unterseite 130b der Testleiterplatte 130 angebracht und schirmen denjenigen Teil der Unterseite 130b der Testleiterplatte 130 ab, der den zu testenden Chip umgibt. Die Abdichtmittel 140 sind so an der Unterseite 130 der Testleiterplatte 130 befestigt, dass sie den Bereich, in welchen der Sockel 132 gelötet ist, siehe die gestrichelte Linie W in Fig. 3, vor Umgebungsluft abschirmen bzw. isolieren.
Die Abdichtmittel 140 beinhalten eine undurchlässige Abdeckung 142, die in der Lage ist, die elektrischen Schaltkreisteile 134 abzudecken, und ein Klebeelement 144 zum Ankleben der Abdeckung 142 an die Unterseite 130b der Testleiterplatte 130. Als Klebeelement kann z. B. ein einseitiges Klebeband, ein doppelseitiges Klebeband oder ein Klebstoff verwendet werden. Die Abdeckung 142 ist vorzugsweise in einer Größe gewählt, die ausreicht, einen Bereich der Unterseite 130b der Testleiterplatte 130 abzuschirmen, der den zu testenden Schaltkreischip umgibt.
Die Abdeckung 142 besteht beispielsweise aus einem synthetischen Harzmaterial und ist elastisch, so dass eine zuverlässige Haftung an der Testleiterplatte 130 sichergestellt ist. Die Abdeckung 142 isoliert den Innenraum a vor Umgebungsluft, wobei die elektrischen Schaltkreisteile 134 im Mittenbereich positioniert sind. Außerdem weist sie ein Sichtfenster 142a auf, um eine externe Untersuchung des Innenraums a zu ermöglichen. Auf diese Weise kann ein Benutzer durch das Sichtfenster 142a feststellen, ob im Innenraum a ein Frosteffekt erzeugt wird. Neben der Verwendung synthetischer Harzmaterialien kann die Abdeckung 142 auch aus Gummi, Metall oder Keramik bestehen. Die Abdeckung 142 kann auch in nicht näher gezeigter Weise aus einem feuchtigkeitsabsorbierenden Material gebildet sein, um Feuchtigkeit aus dem Innenraum a zu entfernen.
Die strukturellen Eigenschaften des Testsystems zum Testen von Halbleiterbauelementen sind so gewählt, dass Abdichtmittel vorgesehen sind, welche einen Luftstrom vom Boden der Testleiterplatte abschirmen, und die Abdichtmittel können lösbar am Boden der Testleiterplatte angebracht werden. Außerdem weisen die Abdichtmittel eine einfache Struktur auf, die flexibel für eine Vielzahl von Testleiterplatten einsetzbar und mit einem häufigen Wechsel von Produkten, die getestet werden, verträglich ist. Gemäß dieser Struktureigenschaften wird, während die elektrischen Schaltkreisteile und der Lötmittelbereich des Sockels in Kontakt mit supergekühlter oder erhitzter Luft sind, der feuchtigkeitsbehaftete Luftstrom vom betreffenden Bereich abgehalten. Damit sind die üblichen Ursachen für leckbedingte Ausfälle beseitigt. Da die Abdichtmittel flexibel für alle Typen von Testsystemen für Halbleiterbauelemente einsetzbar sind und einige Abdichtmittel für eine Anzahl von Vorrichtungen verwendbar sind, sind keine zusätzlichen Bauteile oder Vorrichtungen zum Testen bei sehr niedriger Temperatur erforderlich, was die damit verbundenen Lagerkosten und den Lagerraum signifikant begrenzt. Beispielsweise kann das zu testende Halbleiterbauelement 10 ein Waferchip oder gepacktes Bauelement sein, wofür dieselben Abdichtmittel verwendbar sind.
In den Fig. 1 und 5 ist ein Testvorgang bei sehr niedriger Temperatur veranschaulicht, für den ein derartiges Halbleiterbauelement-Testsystem verwendet wird. Hierfür wird zunächst die Abdeckung 142 der Abdichtmittel 140 an der Unterseite 130b der Testleiterplatte 130 angebracht und beispielsweise mittels doppelseitigem Klebeband gesichert. Die Abdeckung 142 ist so am Boden 130b der Testleiterplatte 130 befestigt, dass der in Fig. 3 mit dem gestrichelten Rahmen W markierte Lötmittelbereich isoliert ist, in welchem die elektrischen Schaltkreisteile 134 montiert sind, so dass der Lötmittelbereich W des Sockels nur der im Innenraum a enthaltenen Testumgebungsluft ausgesetzt ist.
Die Testleiterplatte 130 wird auf den Befestigungsabschnitt 114 des Testkopfs 112 der Testeinheit 110 derart montiert, dass der Sockel 132, auf den das Halbleiterbauelement 10 montiert ist, nach oben zeigt. Der Sockel 132 wird von einer Sockelabdeckung 132a abgedeckt, und der transparente Zylinder 124 der Temperatursteuereinheit 120 wird auf eine Oberseite 130a der Testleiterplatte 130 aufgesetzt. Über der Sockelabdeckung 132a befindet sich, wie gezeigt, die Luftstromdüse 122. Testumgebungsluft mit niedriger Temperatur und niedrigem Feuchtegehalt, wie sie von der Temperatursteuereinheit 120 bereitgestellt wird, wird über die Luftstromdüse 122 zum in der Sockelabdeckung 132a befindlichen Halbleiterbauelement 10 geführt. Während auf diese Weise das Halbleiterbauelement 10 gekühlt wird, werden der Lötmittelbereich des Sockels 132 und die benachbarten elektrischen Schaltkreisteile 134 langsam gekühlt. Der Wasserdampfgehalt im Innenraum a ist jedoch sehr geringfügig und gesteuert. Selbst wenn daher der gesamte Wasserdampf in der Testumgebung durch Frost kondensiert, wird der Frosteffekt verglichen mit dem Testvorgang bei sehr niedriger Temperatur unter Verwendung der herkömmlichen Vorrichtung nur in sehr geringem Maß hervorgerufen. Bei der vorliegenden Erfindung wird der Frosteffekt insbesondere nicht in einem Maß erzeugt, der zu einem leckbedingten Ausfall führen würde, da der absolute Wasserdampfgehalt beträchtlich verringert ist.
Ein Teil der zum Halbleiterbauelement 10 geführten Luft strömt in einen zylindrischen Bereich 124a zwischen dem transparenten Zylinder 124 und der Sockelabdeckung 132a über eine seitlich in der Sockelabdeckung 132a gebildete Öffnung 132b ab, während ein anderer Teil der Luft über die erste Durchgangsöffnung 139a in den Innenraum a strömt. Die in den Innenraum a strömende Luft strömt aus diesem über die zweite Durchgangsöffnung 139b in den zylindrischen Raum 124a zwischen der Sockelabdeckung 132a und dem transparenten Zylinder 124 heraus. Die Luft im zylindrischen Raum 124a wird über eine Auslassöffnung 125 abgeführt, die sich im oberen Bereich des transparenten Zylinders 124 befindet. Auf diese Weise wird dem Innenraum Luft mit niedriger Temperatur und niedrigem Feuchtegehalt zugeführt und so die Erzeugung selbst geringfügigster Frosteffekte im Innenraum a vermieden. Die oben beschriebene Luftführung ist in Fig. 5 durch zugehörige Strömungspfeile veranschaulicht.
In den Kennliniendiagrammen der Fig. 6 und 7 sind Resultate von Testvorgängen bei sehr niedriger Temperatur unter Verwendung der herkömmlichen Vorrichtung bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung gezeigt.
Speziell zeigt Fig. 6 graphisch Resultate von Testvorgängen, bei denen ohne die Abdichtmittel 140 die Haltbarkeit einer defektfreien Einheit und eine minimale Kühldauer als Funktion der Temperatur gemessen und die Mittelwerte beider berechnet wurden. Dabei ist die minimale Kühldauer die Mindestdauer zum Kühlen der Testleiterplatte bis herunter auf eine vorgegebene Temperatur. Da die Testleiterplatte gekühlt und auch entfeuchtet wird, um die Erzeugung von Frosteffekten auf der Testleiterplatte zu verhindern, ist die minimale Kühldauer erforderlich.
Die defektfreie Einheit (Bin1) repräsentiert einen Zustand, bei dem kein Leckstrom in der Testleiterplatte auftritt. Der Parameter Haltbarkeit einer defektfreien Einheit repräsentiert die Zeitdauer, die verstreicht, bis ein Leckstrom an der Unterseite der Testleiterplatte aufgrund von Frost auftritt, während die Testleiterplatte auf die vorgegebene Temperatur heruntergekühlt und auf dieser gehalten wird.
Um folglich den Testvorgang bei sehr niedriger Temperatur mit der Testleiterplatte auszuführen, während sie auf die vorgegebene Temperatur gekühlt wird und die Eigenschaften des zu testenden Halbleiterbauelements bei dieser Temperatur getestet werden, sollte die Testleiterplatte den Zustand einer defektfreien Einheit während des Testvorgangs bei sehr niedriger Temperatur beibehalten.
Fig. 6 zeigt jedoch Ergebnisse des Testvorgangs bei sehr niedriger Temperatur mit der herkömmlichen Vorrichtung, wonach die minimale Kühldauer bei einer vorgegebenen Temperatur von -45°C 17 Minuten betrug, während die Haltbarkeit einer defektfreien Einheit bei dieser Temperatur 7 Minuten betrug. Da die Strömung an von außen zugeführter Luft nicht von der Unterseite der Testleiterplatte abgesperrt ist, bevor die Testleiterplatte auf -45°C gekühlt wird, wird Frost an der Unterseite der Testleiterplatte durch die Außenluft verursacht. Dies führt zu einem Leckstrom. Daher war der Testvorgang bei sehr niedriger Temperatur mit der Testleiterplatte der herkömmlichen Vorrichtung bei -45°C nicht möglich. Wie aus Fig. 6 ersichtlich, war es möglich, die Eigenschaften bei sehr niedriger Temperatur mit der Testleiterplatte bei Temperaturen von mehr als -40°C zu testen. Dies ist die Temperatur, die dem Kreuzungspunkt der die Haltbarkeit einer defektfreien Einheit repräsentierenden Kennlinie mit der die minimale Kühldauer repräsentierenden Kennlinie entspricht. Bei Temperaturen von -40°C und darunter war hingegen der Testvorgang bei sehr niedriger Temperatur nicht möglich.
Fig. 7 zeigt die entsprechenden Ergebnisse bei Verwendung des erfindungsgemäßen Testsystems, wiederum mit Messung der Haltbarkeit einer defektfreien Einheit und einer minimalen Kühldauer in Abhängigkeit von der Temperatur und der Berechnung der Mittelwerte beider.
Wie aus Fig. 7 ersichtlich, ist die Haltbarkeit einer defektfreien Einheit im Fall der Erfindung deutlich erhöht. Bei einer Temperatur von -70°C oder höher werden überhaupt keine leckbedingten Ausfälle verursacht. Bei einer Temperatur von -90°C betrug die tatsächliche Zeitdauer zum Testen bei dieser sehr niedrigen Temperatur ohne Berücksichtigung einer minimalen Kühldauer 28 Minuten. Während die Testdauer von der Art der Produkte und den Elementen der Messung abhängt, kann grob eine durchschnittliche Testdauer von 20 Minuten angenommen werden, woraus folgt, dass das erfindungsgemäße Testsystem in der Lage ist, die meisten Produkte bei sehr niedriger Temperatur für eine ausreichende Zeitdauer zu testen.
Die Erfindung ermöglicht folglich das Testen von Halbleiterbauelementen selbst bei einer sehr niedrigen Temperatur von -90°C, was mit der herkömmlichen Vorrichtung nicht möglich war. Dabei können nicht nur industrielle Produkte, sondern auch Produkte bei sehr niedriger Temperatur getestet werden, die für militärische und Satellitenanwendungen gedacht sind.
Die Fig. 8 und 9 veranschaulichen alternative Ausführungsformen der Abdichtmittel. Wie aus den Fig. 8 und 9 ersichtlich, erfüllen dort gezeigte Abdichtmittel 160 und eine zugehörige Testleiterplatte 150 dieselbe Funktion wie die Abdichtmittel 140 und die Testleiterplatte 130 von Fig. 2. Die Abdichtmittel 160 beinhalten bei dieser Ausführungsform eine starre Abdeckung 162 und ein Abdichtelement 164. Die Testleiterplatte 150 weist einen Sockel 152, elektrische Schaltkreisteile 154 und Kontaktanschlüsse 156 auf, wie im oben erläuterten Beispiel. Die Abdeckung 162 umfasst ein Hartplastikelement vom Typ einer Box mit einer offenen Seite und weist ein Sichtfenster 162a zur Beobachtung auf. Die Abdeckung 162 ist an einer Unterseite der Testleiterplatte 150 mittels mehreren Schrauben 190 befestigt und gegenüber dieser abgedichtet. Das Abdichtelement 164 passt an die Unterseite 154b der Testleiterplatte 150 und an eine Kontaktfläche 163 der Abdeckung 162, hält an diesen und weist beispielsweise die Form eines einzelnen Rings oder, wie gezeigt, mehreren konzentrischer Ringe auf.
Fig. 9 veranschaulicht Luftführungsmittel für die alternativen Abdichtmittel gemäß Fig. 8. Die in Fig. 9 veranschaulichten Luftführungsmittel beinhalten eine Zufuhrleitung 1 Figur zum direkten Zuführen der Luft niedriger Temperatur und niedriger Feuchtigkeit von der Temperatursteuereinheit 120 zum Innenraum a, eine mit der Zufuhrleitung 167 verbundene Einlassöffnung 168a und eine Auslassöffnung 168b zum Abführen der in den Innenraum a geführten Luft. In nicht gezeigter Weise ist die Zufuhrleitung 167 an die Temperatursteuereinheit 120 angeschlossen, um von ihr mit Luft versorgt zu werden. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Durchgangsöffnungen 1139a und 139b durch die Testleiterplatte hindurch, wie sie in Fig. 5 gezeigt sind, nicht erforderlich.
Wie oben erläutert, ist die Erfindung in der Lage, die Erzeugung von Frosteffekten zu vermeiden, die für leckbedingte Ausfälle während Testvorgängen verantwortlich sind, indem der zu testende Schaltkreis gegenüber Umgebungsluft isoliert wird, im Gegensatz zu der eingangs erwähnten, aufwendigen und komplexen herkömmlichen Vorgehensweise. Es ist außerdem bei der Erfindung nicht erforderlich, merkliche Änderungen der Hardware bzw. Testvorrichtung für einen Testvorgang bei sehr niedriger Temperatur vorzunehmen. Dementsprechend ist die Erfindung auch ohne größere Zusatzkosten und ohne größeren Platzbedarf für existierende Testsysteme anwendbar. Die Erfindung ist mit existierenden Testsystemen flexibel einsetzbar, wobei insbesondere die Abdichtmittel sehr einfach angebracht und wieder entfernt werden können, um das System rasch an schnelle Änderungen der zu testenden Produkte anzupassen. Dies ermöglicht eine Verringerung der Produktentwicklungszeiten, wobei die Erfindung für den Einsatz in einer Vielzahl von Testsystemen geeignet ist.

Claims

1. Testsystem für einen integrierten Schaltkreischip, mit
einer Testleiterplatte (130),
einer Temperatursteuereinheit (120), um einen oder mehrere integrierte Schaltkreischips (10), die auf eine erste Oberfläche (130a) der Testleiterplatte montierbar sind, in einen vorgebbaren Temperaturzustand zu versetzen, und
eine Testeinheit (110), die elektrisch mit der Testleiterplatte verbindbar ist, um Eigenschaften des oder der mehreren integrierten Schaltkreischips zu testen,
gekennzeichnet durch
eine lösbar an einer zweiten Oberfläche (130b) der Testleiterplatte anzubringende Abdichteinheit (140) zum Abdichten wenigstens eines Teils der zweiten Oberfläche der Testleiterplatte, um diesen vor Umgebungsluft zu isolieren.

2. Testsystem nach Anspruch 1, weiter dadurch gekennzeichnet, dass auf die zweite Oberfläche der Testleiterplatte elektrische Schaltkreisteile (134) montiert sind und der isolierte Bereich der zweiten Oberfläche diese elektrischen Schaltkreisteile umfasst.

3. Testsystem nach Anspruch 1 oder 2, weiter dadurch gekennzeichnet, dass die Abdichteinheit folgende Element enthält:
eine undurchlässige Abdeckung (142) zum Abdecken des isolierten Teils der zweiten Oberfläche der Testleiterplatte und
ein Klebeelement (144) zum Abdichten und Anbringen der Abdeckung an der zweiten Oberfläche der Testleiterplatte.

4. Testsystem nach Anspruch 3, weiter dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung aus einem synthetischen Harzmaterial, Gummi, Metall oder Keramik besteht.

5. Testsystem nach Anspruch 3 oder 4, weiter dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung ein transparentes Fenster (142a) aufweist.

6. Testsystem nach einem der Ansprüche 3 bis 5, weiter dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung ein feuchtigkeitsabsorbierendes Material beinhaltet, um Feuchtigkeit aus einem Zwischenraum zwischen der zweiten Oberfläche der Testleiterplatte und der Abdeckung aufzunehmen.

7. Testsystem nach einem der Ansprüche 3 bis 6, weiter dadurch gekennzeichnet, dass das Klebeelement ein Klebeband ist.

8. Testsystem nach Anspruch 7, weiter dadurch gekennzeichnet, dass das Klebeelement ein doppelseitiges Klebeband ist.

9. Testsystem nach einem der Ansprüche 2 bis 8, weiter dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Schaltkreisteile in einem Bereich montiert sind, der einer Position entspricht, an welcher der oder die integrierten Schaltkreischips zu montieren sind.

10. Testsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, weiter dadurch gekennzeichnet, dass der vorgegebene Temperaturzustand eine Temperatur im Bereich zwischen -90°C und 125°C beinhaltet.

11. Testsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, weiter dadurch gekennzeichnet, dass die Abdichteinheit eine undurchlässige Abdeckung zur Abschirmung des isolierten Teils der zweiten Oberfläche der Testleiterplatte beinhaltet, die unter Verwendung von Schrauben an der zweiten Oberfläche der Testleiterplatte angebracht ist.

12. Testsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11, weiter dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatursteuereinheit temperaturgesteuerte Luft dem oder den integrierten Schaltkreischips zuführt, um diesen oder diese in den vorgegebenen Temperaturzustand zu versetzen.

13. Testsystem nach Anspruch 12, weiter gekennzeichnet durch Luftzufuhrmittel zur Zuführung der temperaturgesteuerten Luft von der Temperatursteuereinheit zum isolierten Teil der zweiten Oberfläche der Testleiterplatte.

14. Testsystem nach Anspruch 13, weiter gekennzeichnet durch Mittel zum Abführen der in einen Raum im isolierten Teil der zweiten Oberfläche der Testleiterplatte eingeleiteten Luft.

15. Testsystem nach Anspruch 13 oder 14, weiter dadurch gekennzeichnet, dass die Luftzufuhrmittel eine oder mehrere Durchgangsöffnungen (139a, 139b) in der Testleiterplatte beinhalten, durch welche die dem oder den integrierten Schaltkreischips zugeführte Luft hindurch zu einem Raum im isolierten Teil der zweiten Oberfläche der Testleiterplatte strömt.