-
HINTERGRUND
-
1. Gebiet der Offenbarung
-
Die
vorliegende Offenbarung betrifft das Gebiet der Temperatursteuerung,
und insbesondere das Aufrechterhalten einer Sollwerttemperatur mittels Heizen
und/oder Kühlen
eines elektronischen Bauelements oder einer elektronischen Komponente,
typischerweise während
das elektronische Bauelement oder die Komponente geprüft wird.
-
2. Hintergrundinformation
-
Elektronische
Festkörperbauelemente
oder -komponenten, wie beispielsweise Halbleiter, haben Leistungscharakteristiken,
die in Abhängigkeit
von der Temperatur variieren. Typischerweise erzeugen beispielsweise
solche elektronischen Bauelemente Wärme (d. h., Selbstheizung)
während
des Betriebs, und wenn sich somit die interne Temperatur erhöht, verändern sich
die Leistungscharakteristiken. Außerdem können elektronische Festkörperbauelemente in
verschiedenen Umgebungen verwendet werden und dabei einem großen Temperaturbereich
ausgesetzt sein.
-
Um
konstante Leistungscharakteristiken sicherzustellen, ist es wünschenswert,
eine relativ konstante Temperatur elektronischer Bauelemente aufrechtzuerhalten.
Dies trifft insbesondere zu bei der Funktionsprüfung von elektronischen Bauelementen, um
eine korrekte Funktion und die Erfüllung von Designspezifikationen
sicherzustellen. Beispielsweise kann ein elektronisches Bauelement,
auch als Device under Test (DUT; in der Prüfung befindliches Bauelement)
bezeichnet, Belastungstests unterzogen werden, wie beispielsweise
einer Kurzschlußprüfung und
einer Burn-In-Prüfung,
um verschiedenste Bauelementcharakteristiken zu beobachten. Während einer
solchen Prüfung
muß die
Temperatur des DUT vergleichsweise konstant bei einer vorbestimmten
Prüftemperatur
oder Sollwert-Temperatur gehalten werden, damit die Ergebnisse aussagekräftig sind.
Mit anderen Worten muß die
Prüfeinrichtung
in der Lage sein, zu bestätigen,
daß bestimmte
beobachtete elektrische Charakteristiken anderen Faktoren als den
wechselnden Temperaturen zurechenbar sind.
-
Um
eine konstante Temperatur aufrechtzuerhalten, sind bekannte Temperatursteuerungseinrichtungen
in der Lage, Wärme
zu entziehen, z. B. mittels einer Wärmesenke, sowie Wärme einzutragen,
z. B. mittels einer elektrischen Heizeinrichtung. Eine Wärmesenke
enthält
ein Fluid mit einer Temperatur, die wesentlich niedriger ist als
die Prüftemperatur
des DUT. Eine Heizeinrichtung ist zwischen dem DUT und der Wärmesenke
angeordnet, und der Heizeinrichtung wird Leistung zugeführt, um
die Temperatur der Oberfläche
der Heizeinrichtung z. B. bis auf die für das Prüfen des DUT benötigte Prüftemperatur
zu erhöhen.
Die Wärmesenke
gleicht jedes überschüssige Heizen
aus und entzieht auch von dem DUT während des Prüfvorgangs
erzeugte Wärme,
soweit diese Selbstheizung die Bauelementtemperatur über die
Prüftemperatur
hinaus erhöht.
Leistungsfluktuationen können
signifikante und vergleichsweise plötzliche Selbstheizung verursachen,
was es erforderlich macht, daß die
Temperatursteuerung schnell und genau reagiert, um die unerwünschte Temperaturerhöhung auszugleichen.
-
Jedoch
ist der Gesamtbetrag der Leistung, der entzogen werden kann, durch
die Heizeinrichtung selbst limitiert, welche ein Maximum ihrer Leistungsdichte
(oder Watt-Dichte) aufweist. Wenn beispielsweise eine Heizeinrichtung
in der Lage ist, bei 500 Watt betrieben zu werden, dann kann ungefähr die Hälfte dieser
Leistung durch die Wärmesenke
in das kältere
Fluid verlorengehen, lediglich um die Prüftemperatur aufrechtzuerhalten.
So werden beispielsweise 250 Watt benötigt, um die Prüftemperatur
aufrechtzuerhalten. Wenn dann die Leistung der Heizeinrichtung auf
Null verringert wird in Reaktion auf dem DUT zugeführte Leistung,
ist der maximale Betrag der Leistung, der dem DUT entzogen werden kann,
250 Watt. Anderenfalls wäre
die Heizeinrichtung nicht in der Lage, die durch die Wärmesenke entzogene
Wärme auszugleichen.
Dies ist insbesondere problematisch dadurch, daß gegenwärtige Anforderungen beim Prüfen eines
DUT sich auf eine Gesamtleistung von 500 Watt erhöht haben
und vorhergesagt wird, daß sie
in Zukunft noch höher
sind. Außerdem
trägt die
Heizeinrichtung einen unerwünschten
Wärmewiderstand
bei, trägt
thermische Masse bei, führt
Gradienten herbei (Oberfläche
mit nicht gleichförmiger
Temperatur) und macht die Reaktionszeit unzureichend.
-
Verbesserungen
sind bei diesem Typ der Temperatursteuerung schwierig zu realisieren.
Beispielsweise muß die
Wärmesenke
geeignet auf die Heizeinrichtung abgestimmt sein, was einen davon abschrecken
kann, die Effizienz der Wärmesenke
zu verbessern. Das heißt,
wenn die Fähigkeit
der Wärmesenke,
Wärme zu
entziehen, verbessert wird, z. B. durch Erhöhen des Fluidflusses durch
die Wärmesenke,
durch Verringern der Fluidtemperatur, durch Verbessern der Rippeneffizienz
und/oder durch Einsetzen eines effektiveren Fluids, müßte die
Heizeinrichtungskapazität
gleichfalls erhöht
werden, um die Verbesserungen der Kühlfähigkeit auszugleichen und die
Prüftemperatur
aufrechtzuerhalten.
-
Andere
Temperatursteuerungen sind nicht notwendigerweise von der Kombination
von Wärmesenken
und Heizeinrichtungen abhängig,
aber sie haben immer noch funktionale Ineffizienzen. Beispielsweise
erzeugen Peltier-Einrichtungen Wärmedifferenzen
aus elektrischen Spannungen und wirken sowohl als Wärmesenke
als auch als Wärmequelle. Ein
Nachteil von Peltier-Einrichtungen ist jedoch, daß sie nicht
in der Lage sind, eine signifikante Leistung zu entziehen oder hohe
Leistungsdichten handzuhaben, weil die Reaktionszeit, die benötigt wird,
um dynamisch auf ein elektronisches Bauelement zu reagieren und
diesem Leistung zu entziehen, unzureichend ist. Daher erfüllen die
gegenwärtigen
Temperatursteuerungen nicht angemessen die Anforderungen zum Aufrechterhalten
einer konstanten Temperatur eines elektronischen Bauelements.
-
Zum
Beispiel zeigt 1 einen Graphen, der eine typische
thermische Antwort einer herkömmlichen
Temperatursteuerungseinrichtung zeigt, die zum Regeln der Temperatur
eines DUT verwendet wird. Die vertikale Achse gibt die Temperatur
in Grad Celsius an, und die horizontale Achse gibt den Verlauf der
Zeit an, z. B. in Sekunden. Die Prüftemperatur 102, auch
als die Sollwerttemperatur bekannt, stellt die gewünschte Temperatur
dar, bei der die Prüfung
durchgeführt
werden soll. 1 zeigt eine Sollwerttemperatur
von 90°C.
Ebenfalls gekennzeichnet ist eine Fluidtemperatur 104,
welche die Temperatur eines beispielsweise durch eine Wärmesenke
fließenden
Fluids ist, welche dazu eingerichtet ist, dem DUT Wärme zu entziehen.
Delta T des Fluids ist die Temperaturdifferenz zwischen der Prüftemperatur 102 und
der Fluidtemperatur 104. Die in dem beispielhaften Graphen
gezeigte Fluidtemperatur 104 ist ungefähr 30°C, was dazu führen würde, daß das Delta
T 70°C wäre. Wie
in dem Fachgebiet bekannt ist, ermöglicht ein größeres Delta
T des Fluids eine schnellere Kühlfähigkeit
der Wärmesenke.
-
Wie
gezeigt ist, wird in der Prüfumgebung Leistung
sowohl einer Heizeinrichtung als auch dem DUT zugeführt. Die
Leistung 110 der Heizeinrichtung beginnt auf einem Niveau
(z. B. 500 Watt), welches es der Heizeinrichtung ermöglicht,
eine maximale Temperatur aufrechtzuerhalten, die in diesem Beispiel
als 300°C
angegeben ist. Die Leistung 110 der Heizeinrichtung wird
dann, während
eine Bauelementleistung 112 inkrementell dem DUT hinzugefügt wird,
um die erwünschten
Prüfungen
durchzuführen, entsprechend
erniedrigt, wobei die Temperatur der Heizeinrichtung verringert
wird, um die Erhöhung
der Bauelementtemperatur 108 auszugleichen. Wenn jedoch
einmal die Leistung 110 der Heizeinrichtung auf Null verringert
ist und die Bauelementtemperatur 108 weiter ansteigt, sind
die Wirkungen der Fluidtemperatur 104 der Wärmesenke
nicht mehr ausreichend, um das DUT zu kühlen, um die Prüftemperatur 102 aufrechtzuerhalten,
was durch die dargestellte Erhöhung
der Bauelementtemperatur 108, nachdem die Leistung 110 der
Heizeinrichtung bei Null ist, gezeigt ist. Das Prüfsystem
kann somit ”unbrauchbar” werden,
weit bevor die Bauelementleistung 112 das für sachgerechtes
Prüfen
erforderliche Niveau erreicht hat.
-
Wie
oben erläutert,
ist eine Erhöhung
des Delta T des Fluids der Wärmesenke
nicht besonders wirksam oder effizient. Dies liegt daran, weil die
Leistung 110 der Heizeinrichtung (und somit die Temperatur
der Heizeinrichtung) erhöht
werden muß,
um die niedrigere Fluidtemperatur 104 auszugleichen, insbesondere
wenn sich die Bauelementleistung 112 bei niedrigeren Niveaus
befindet. Ein größerer Teil dieser
Erhöhung
der Leistung 110 der Heizeinrichtung wird zunichte gemacht
durch das erhöhte
Delta T des Fluids.
-
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
-
Gemäß einem
nicht beschränkenden
Merkmal der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum Steuern
einer Temperatur eines Bauelements durch Umwälzen eines Fluids durch eine
Wärmesenke,
die in thermischem Kontakt mit dem Bauelement ist, zur Verfügung gestellt,
wobei die Vorrich tung einen einstellbaren kalten Eingang, der dazu
eingerichtet ist, einen kalten Teil des Fluids mit einer ersten Temperatur
zuzuführen,
einen einstellbaren heißen Eingang,
der dazu eingerichtet ist, einen heißen Teil des Fluids mit einer
zweiten Temperatur zuzuführen, die
höher ist
als die erste Temperatur, und eine Kammer aufweist, die mit dem
kalten Eingang und dem heißen
Eingang verbunden ist und in welcher der kalte Teil und der heiße Teil
des Fluids sich in einem kombinierten Fluidteil mischen, welcher
auf die Wärmesenke
auftrifft, wobei der kombinierte Fluidteil eine kombinierte Temperatur
hat, die sich unmittelbar auf eine Temperatur der Wärmesenke
auswirkt, wobei der kalte Eingang und der heiße Eingang eingerichtet sind,
um die kombinierte Temperatur dynamisch zu steuern, derart, daß die Temperatur
der Wärmesenke Änderungen
der Bauelementtemperatur ausgleicht und eine Sollwerttemperatur
des Bauelements im wesentlichen aufrechterhält. Das Bauelement kann auch
ein Halbleiter sein.
-
Die
Vorrichtung kann weiter einen einstellbaren kalten Ausgang umfassen,
der dazu eingerichtet ist, eine Menge des kombinierten Teils abzuführen, die
dem von dem einstellbaren kalten Eingang zugeführten kalten Teil entspricht.
Die Vorrichtung kann ferner einen einstellbaren heißen Ausgang
umfassen, der dazu eingerichtet ist, eine Menge des kombinierten
Teils abzuführen,
die dem von dem einstellbaren heißen Eingang zugeführten heißen Teil
entspricht.
-
Gemäß einem
zweiten Merkmal der Erfindung kann die erste Temperatur in einem
Bereich von ungefähr
Null bis ungefähr
minus 140°C
relativ zu der Sollwerttemperatur liegen, und die zweite Temperatur
kann in einem Bereich von ungefähr
Null bis ungefähr
75°C relativ
zu der Sollwerttemperatur liegen. Mit anderen Worten kann die erste
Temperatur in einem Bereich von gleich der Sollwerttemperatur bis 140°C niedriger
als die Sollwerttemperatur liegen, und die zweite Temperatur kann
in einem Bereich von ungefähr
gleich der Sollwerttemperatur bis ungefähr 75°C höher als die Sollwerttemperatur
liegen.
-
Gemäß einem
weiteren Merkmal kann mit steigender Temperatur des Bauelements
der kalte Teil erhöht
werden und der heiße
Teil verringert werden. Ebenfalls kann mit abnehmender Temperatur des
Bauelements der kalte Teil verringert und der heiße Teil
erhöht
werden.
-
Die
Vorrichtung kann auch eine Kühleinrichtung,
um die erste Temperatur des kalten Teils im wesentlichen aufrechtzuerhalten,
und/oder eine Heizeinrichtung, um die zweite Temperatur des heißen Teils
im wesentlichen aufrechtzuerhalten, umfassen. Außerdem kann ein erster Wärmetauscher
vorgesehen sein, um die erste Temperatur des kalten Teils im wesentlichen
aufrechtzuerhalten; und ein zweiter Wärmetauscher kann vorgesehen
sein, um die zweite Temperatur des heißen Teils im wesentlichen aufrechtzuerhalten.
-
Gemäß einem
weiteren, nicht beschränkenden
Merkmal wird ein Verfahren zum Steuern einer Temperatur eines Bauelements,
welches in Kontakt mit einer Wärmesenke
ist, zur Verfügung
gestellt, unter Verwendung eines ersten Fluids mit einer ersten Temperatur
und eines zweiten Fluids mit einer zweiten Temperatur, wobei das
Verfahren umfaßt:
Bestimmen eines Verhältnisses
von dem ersten Fluid zu dem zweiten Fluid, um ein gemischtes Fluid
zu erhalten mit einer gemischten Temperatur zwischen der ersten
Temperatur und der zweiten Temperatur, Mischen des ersten Fluids
und des zweiten Fluids im bestimmten Verhältnis, um das gemischte Fluid
zu erhalten, und Verteilen des gemischten Fluids in wenigstens einem
Teil der Wärmesenke,
um eine Temperatur der Wärmesenke
einzustellen, um Änderungen
der Temperatur des Bauelementes auszugleichen und eine Zieltemperatur
des Bauelements im wesentlichen aufrechtzuerhalten. Das Mischen
des ersten Fluids und des zweiten Fluids kann das Zuführen des
ersten Fluids durch eine erste Zufuhröffnung, die dem ersten Fluid
entspricht, und des zweiten Fluids durch eine zweite Zufuhröffnung,
die dem zweiten Fluid entspricht, und das Abführen des kombinierten Fluids
durch eine erste Abführöffnung,
die dem ersten Fluid entspricht, und durch eine zweite Abführöffnung,
die dem zweiten Fluid entspricht, in Übereinstimmung mit dem bestimmten
Verhältnis
umfassen. Außerdem
kann die erste Temperatur geringer als die Zieltemperatur sein,
und die zweite Temperatur kann größer als die Zieltemperatur
sein. Darüber
hinaus kann die erste Temperatur in einem Bereich von ungefähr Null
bis ungefähr
minus 140°C
relativ zu der Sollwerttemperatur sein, und die zweite Temperatur kann
in einen Bereich von ungefähr
Null bis ungefähr 75°C relativ
zu der Sollwerttemperatur sein. Mit anderen Worten kann die erste
Temperatur in einem Bereich von gleich der Sollwerttemperatur bis
140°C niedriger
als die Sollwerttemperatur sein, und die zweite Temperatur kann
in einem Bereich von ungefähr
gleich der Sollwerttemperatur bis oder ungefähr 75°C höher als die Sollwerttemperatur
sein.
-
Gemäß einem
weiteren Merkmal kann das Verhältnis
des ersten Fluids zu dem zweiten Fluid derart bestimmt werden, daß es mit
ansteigender Temperatur des Bauelements ansteigt, und wobei das
Verhältnis
des ersten Fluids zu dem zweiten Fluid so bestimmt werden kann,
daß es
mit abnehmender Temperatur des Bauelements abnimmt. Außerdem kann
die erste Temperatur unter Verwendung einer Kühleinrichtung aufrechterhalten
werden, und die zweite Temperatur kann unter Verwendung einer Heizeinrichtung
aufrechterhalten werden.
-
Gemäß einem
weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung
zum Steuern einer Temperatur eines Bauelements zur Verfügung gestellt,
wobei die Vorrichtung ein Ventil, welches dazu eingerichtet ist,
eine Mehrzahl von Fluidteilen mit einer entsprechenden Mehrzahl
von Fluidteil-Temperaturen
zu mischen, um eine kombinierte Temperatur zu erhalten, und eine
Wärmesenke
aufweist, die thermisch mit dem Bauelement gekoppelt ist, welche
Wärmesenke
eine Wärmesenkentemperatur
hat, die unmittelbar mit der kombinierten Temperatur in Beziehung
steht, wobei proportionale Mengen der Mehrzahl von Fluidteilen eingestellt
werden, um die kombinierte Temperatur und die korrelierende Wärmesenkentemperatur
dynamisch zu ändern,
wobei Änderungen
der Temperatur des Bauelements ausgeglichen werden. Die Vorrichtung
kann weiter ein Wärmeleitmaterial
(thermal interface material) umfassen, welches zwischen der Wärmesenke
und dem Bauelement angeordnet ist, wobei die Wärmesenke über das Wärmeleitmaterial eine Zieltemperatur
des Bauelements im wesentlichen aufrechterhält.
-
Zusätzlich kann
die Wärmesenke
eine Mehrzahl von Rippen umfassen, und eine Richtung, in welcher
der kombinierte Fluidteil auf die Wärmesenke auftrifft, kann allgemein
senkrecht zu einer Richtung sein, in welcher die Rippen sich erstrecken.
-
Gemäß einem
weiteren, nicht beschränkenden
Merkmal der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum Steuern
einer Temperatur eines Bauelements durch Umwälzen eines Fluids durch eine
Wärmesenke,
die in thermischem Kontakt mit dem Bauelement ist, zur Verfügung gestellt,
wobei die Vorrichtung eine einstellbare erste Fluidquelle, die dazu
eingerichtet ist, ein erstes Fluid mit einer ersten Temperatur zuzuführen, eine
einstellbare zweite Fluidquelle, die dazu eingerichtet ist, ein
zweites Fluid mit einer zweiten Tem peratur zuzuführen, die höher als die erste Temperatur
ist, eine einstellbare dritte Fluidquelle, die dazu eingerichtet
ist, ein drittes Fluid mit einer dritten Temperatur zuzuführen, die höher ist
als die ersten und zweiten Temperaturen, und ein Ventil aufweist
(bei dem es sich um ein Scheibenventil (disk valve) handeln kann),
welches dazu eingerichtet ist, einstellbare Mengen von wenigstens zweien
von dem ersten Fluid, dem zweiten Fluid und dem dritten Fluid in
ein kombiniertes Fluid ausströmen
zu lassen, welches auf die Wärmesenke
auftrifft, wobei das kombinierte Fluid eine kombinierte Fluidtemperatur
hat, die sich unmittelbar auf die Temperatur der Wärmesenke
auswirkt, und wobei die einstellbaren Mengen von wenigstens zweien
von dem ersten Fluid, dem zweiten Fluid und dem dritten Fluid so steuerbar
sind, daß die
Temperatur der Wärmesenke Änderungen
der Bauelementtemperatur ausgleicht und eine Sollwerttemperatur
des Bauelements im wesentlichen aufrechterhält.
-
Weiter
kann das erste Fluid ein kaltes Fluid sein, das zweite Fluid kann
ein Sollwertfluid sein, welches allgemein dieselbe Temperatur hat
wie die Sollwerttemperatur des Bauelements, und das dritte Fluid
kann ein heißes
Fluid sein. Auch kann die Temperatur des Sollwertfluids näher an der
Temperatur des kalten Fluids als an der Temperatur des heißen Fluids sein.
Ferner können
wenigstens zwei des ersten Fluids, des zweiten Fluids und des dritten
Fluids Teile desselben Fluids sein, oder das erste Fluid, das zweite
Fluid und das dritte Fluid können
alle Teile desselben Fluids sein.
-
Die
Vorrichtung kann weiter eine erste Fluidrückleitung und eine zweite Fluidrückleitung
umfassen, wobei nach dem Auftreffen des kombinierten Fluids auf
die Wärmesenke
ein Teil des kombinierten Fluids über die erste Fluidrückleitung
zur ersten Fluidquelle zurückgeführt werden
kann und der übrige Teil
des kombinierten Fluids über
die zweite Fluidrückleitung
zur zweiten Fluidquelle zurückgeführt werden
kann.
-
Gemäß noch einem
weiteren Merkmal kann die Einrichtung eine erste Prüfeinrichtung
für elektrische
Komponenten und eine zweite Prüfeinrichtung für elektrische
Komponenten umfassen, die jeweils ein erstes Ventil bzw. ein zweites
Ventil aufweisen und weiter jeweils eine erste Wärmesenke bzw. eine zweite Wärmesenke
aufweisen, wobei wenigstens das zweite Ventil weiter dazu eingerichtet
sein kann, ausschließlich
das zweite Fluid ausströmen
zu lassen, welches auf die zweite Wärmesenke auftrifft, und wobei,
wenn die erste Prüfeinrichtung
für elektrische
Komponenten eine elektrische Komponente prüft, das erste Ventil das kombinierte
Fluid ausströmen
läßt, welches
auf die erste Wärmesenke
auftrifft, die zweite Prüfeinrichtung
für elektrische
Komponenten darauf wartet, eine nächste elektrische Komponente
zu prüfen,
und das zweite Ventil ausschließlich das
zweite Fluid ausströmen
läßt, welches
auf die zweite Wärmesenke
auftrifft.
-
Gemäß noch eines
weiteren, nicht beschränkenden
Merkmals der Erfindung wird ein Verfahren zum Steuern einer Temperatur
eines Bauelements, welches in Kontakt mit einer Wärmesenke
ist, zur Verfügung
gestellt, unter Verwendung eines ersten Fluids mit einer ersten
Temperatur, eines zweiten Fluids mit eine zweiten Temperatur und
eines dritten Fluids mit einer dritten Temperatur, wobei die zweite Temperatur
höher ist
als die erste Temperatur und die dritte Temperatur höher ist
als die zweite Temperatur, wobei die ersten, zweiten und dritten
Fluide in einem jeweiligen ersten, zweiten bzw. dritten Fluidreservoir gespeichert
werden, wobei das Verfahren umfaßt: Bestimmen eines Verhältnisses
von wenigstens zweien des ersten Fluids, des zweiten Fluids und
des dritten Fluids, um ein gemischtes Fluid mit einer gemischten
Temperatur zwischen der ersten Temperatur und der dritten Temperatur
zu erhalten, Ausströmenlassen,
aus einem jeweiligen Reservoir, wenigstens zweier des ersten Fluids,
des zweiten Fluids und des dritten Fluids in dem bestimmten Verhältnis, um das
gemischte Fluid zu erhalten, Auftreffenlassen des gemischten Fluids
auf wenigstens einem Teil der Wärmesenke,
um eine Temperatur der Wärmesenke einzustellen,
um Änderungen
der Temperatur des Bauelements auszugleichen und eine Zieltemperatur des
Bauelements im wesentlichen aufrechtzuerhalten. Das Ausströmenlassen
wenigstens zweier des ersten Fluids, des zweiten Fluids und des
dritten Fluids kann das Ausströmenlassen
wenigstens zweier des ersten Fluids, des zweiten Fluids und des
dritten Fluids über
ein Scheibenventil umfassen.
-
Weiter
kann das erste Fluid ein kaltes Fluid sein, das zweite Fluid kann
ein Zielfluid sein, welches allgemein dieselbe Temperatur der Zieltemperatur des
Bauelements aufweisen kann, und das dritte Fluid kann ein heißes Fluid
sein. Weiter kann die Temperatur des Sollwertfluids näher an der
Temperatur des kalten Fluids als an der Temperatur des heißen Fluids sein.
Außerdem
können
wenigstens zwei von dem ersten Fluid, dem zweiten Fluid und dem dritten
Fluid Teile des desselben Fluids sein, oder das erste Fluid, das
zweite Fluid und das dritte Fluid können alle Teile desselben Fluids
sein.
-
Das
Verfahren kann auch umfassen, einen Teil des kombinierten Fluids,
nach dem Auftreffen, über
eine erste Fluidrückleitung
zu dem ersten Fluidreservoir zurückzuführen und
den übrigen
Teil des kombinierten Fluids, nach dem Auftreffen, über eine zweite
Fluidrückleitung
zu dem zweiten Fluidreservoir zurückzuführen.
-
Weiter
kann die Einrichtung eine erste Prüfeinrichtung für elektrische
Komponenten und eine zweite Prüfeinrichtung
für elektrische
Komponenten umfassen, die jeweils ein erstes Ventil bzw. ein zweites
Ventil aufweisen und eine jeweilige erste Wärmesenke bzw. zweite Wärmesenke
aufweisen, und das Ausströmenlassen
der wenigstens zweien des ersten Fluids, des zweiten Fluids und
des dritten Fluids findet statt an der ersten Prüfeinrichtung für elektrische Komponenten
während
des Prüfens
einer elektrischen Komponente, und das Verfahren kann weiter umfassen:
Ausströmenlassen
ausschließlich
des zweiten Fluids, so daß das
zweite Fluid auf die zweite Wärmesenke
auftrifft, während
des Ausströmenlassens
der wenigstens zweien des ersten Fluids, des zweiten Fluids und
des dritten Fluids durch die erste Prüfeinrichtung für elektrische
Komponenten und während
die zweite Prüfeinrichtung
für elektrische Komponenten
darauf wartet, eine nächste
elektrische Komponente zu prüfen.
Weiter kann das Auftreffen in einer Richtung erfolgen, die allgemein
senkrecht zu einer Richtung ist, in welcher sich Rippen der Wärmesenke
erstrecken.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
Die
vorliegende Offenbarung stellt unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
die nachfolgende detaillierte Beschreibung mittels nicht beschränkender
Beispiele zur Verfügung,
in welchen gleiche Bezugszeichen durchgehend in mehreren Ansichten
der Zeichnungen ähnliche
Teile darstellen, und in welchen:
-
1 eine
beispielhafte thermische Antwort einer typischen Temperatursteuerung
nach dem Stand der Technik zeigt;
-
2 einen
Graph einer beispielhaften thermischen Antwort einer Temperatursteuerung
gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung zeigt;
-
3 ein
beispielhaftes Blockdiagramm einer Temperatursteuerung gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung zeigt;
-
4 eine
beispielhafte schematische isometrische Ansicht eines thermischen
Chucks einer Temperatursteuerung gemäß einem Aspekt der vorliegenden
Erfindung zeigt;
-
5 eine
beispielhafte vergrößerte schematische
isometrische Schnittansicht eines thermischen Chucks einer Temperatursteuerung
gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung zeigt;
-
6 ein
Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zum Steuern der Temperatur
eines elektronischen Bauelements gemäß einem Aspekt der vorliegenden
Erfindung zeigt;
-
7 eine
beispielhafte schematische Ansicht einer Wärmesenke gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung zeigt;
-
8 eine
beispielhafte schematische Ansicht eines thermischen Chucks einer
Temperatursteuerung gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt;
-
9 eine
beispielhafte schematische Ansicht eines Ventils einer Temperatursteuerung
gemäß dem weiteren
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt;
-
10 einen
Graph des Mischens von kalten, Sollwert- und heißen Fluiden gemäß dem weiteren
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt;
-
11 eine
beispielhafte perspektivische schematische Ansicht eines thermischen
Chucks gemäß dem weiteren
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt; und
-
12 eine
beispielhafte schematische Seitenansicht eines dualen Chucksystems
gemäß dem weiteren
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt.
-
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
-
Die
vorliegende Offenbarung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren
zum Regeln der Temperatur eines elektronischen Bauelements, wie
beispielsweise eines elektronischen Festkörperbauelements, welches in
einer kontrollierten Umgebung geprüft wird, und welches als ein
DUT (Device under test; in der Prüfung befindliches Bauteil)
bezeichnet wird. In einer Ausführungsform
kann die Heizeinrichtung zwischen dem DUT und einer Wärmesenke
einer herkömmlichen
Temperatursteuerungseinrichtung weggelassen werden. Stattdessen
werden Teile einer Fluids (bei dem es sich um irgendein nicht festes
Material handeln kann, einschließlich, aber nicht begrenzt
auf, einer Flüssigkeit,
eines Gases, Schwebstoffe (engl.: particulates), Granulate oder
irgendeiner Kombination davon) mit verschiedenen jeweiligen Temperaturen
in variierenden Mengenverhältnisssen
in einer Wärmesenke
gemischt, um die Temperatur des DUT aufrechtzuerhalten und zu steuern.
Alternativ können
wenigstens zwei verschiedene Fluide mit verschieden jeweiligen Temperaturen
in variierenden Mengenverhältnissen
in der Wärmesenke
gemischt werden, um die Temperatur des DUT aufrechtzuerhalten und
zu steuern. Darüber
hinaus können
zwei oder mehr verschiedene Fluide in verschiedenen Aggregatzuständen in
der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Beispielsweise kann gemäß einem
nicht beschränkenden
Merkmal der vorliegenden Erfindung ein gasförmiges Fluid mit einem flüssigen Fluid
gemischt werden. Dementsprechend hat die gesamte Wärmesenke
der vorliegenden Offenbarung eine geringere thermische Masse und
einen geringeren thermischen Widerstand.
-
In
einer Ausführungsform
steuern ein oder mehrere Ventile das Mengenverhältnis und den Arbeitszyklus
des/der in die Wärmesenke
eintretenden Fluids/Fluide. Es gibt keine Beschränkung betreffend den Aufbau
der Wärmesenke.
Das heißt,
die Effizienz und die Wärmeabführfähigkeit
kann auf ein maximales Leistungsvermögen erhöht werden durch Erhöhen der
Fluiddurchflußgeschwindigkeiten,
Erhöhen
des Drucks, Optimieren der Rippeneffizienz, Auswählen eines verbesserten Fluids,
Erhöhen
der Durchflußgeschwindigkeit,
Erhöhen
des Delta T (d. h., der Temperatur des Wärmesenkenfluids relativ zu einer
DUT-Prüftemperatur)
und dergleichen. Bezeichnenderweise wird das Prinzip eines kalten
Delta T des Fluids auch auf den Heizbedarf angewandt werden (d.
h., ein heißes
Delta T). Das heißt,
daß, anstatt
zum Erhöhen
der Temperatur der Wärmesenke
nach Bedarf eine Heizeinrichtung zu erfordern, ein heißes Fluid
mit einem großen
Delta T verwendet werden wird. Darüber hinaus werden aufgrund
des Weglassens der Heizeinrichtung und damit verbundener Heizeinrichtungsspuren
Temperaturgradienten auf der Oberfläche der Wärmesenke praktisch beseitigt.
-
2 zeigt
einen Graph, der eine typische thermische Antwort einer zum Regeln
der Temperatur eines DUT verwendeten Temperatursteuereinrichtung
gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung zeigt. Bis zum Beginn der Prüfung (SOT, Start
of test) ist keine Bauelementleistung vorhanden. Die Prüftemperatur 102 ist
wieder auf beispielhafte 90°C
eingestellt. Außerdem
gibt es eine kalte Fluidtemperatur 204 sowie eine heiße Fluidtemperatur 206,
die jeweils ein kaltes Fluid Delta T und ein heißes Fluid Delta T relativ zu
der Prüftemperatur 102 zur
Verfügung
stellen. Eine Leistung einer Heizeinrichtung ist nicht angegeben,
da keine Heizeinrichtung eingesetzt wird, um die Wirkungen des kalten
Fluids in der Wärmesenke
auszugleichen.
-
Da
keine Bedenken bestehen bezüglich
eines Nihilierens einer Leistung einer Heizeinrichtung, kann die
kalte Fluidtemperatur 204 erheblich niedriger sein als
die kalte Fluidtemperatur 104 des herkömmlichen Systems. 2 stellt
eine beispielhafte Ausführungsform
dar, bei der die kalte Fluidtemperatur 204 als ungefähr minus
30° angegeben
ist, was zu einem Delta T des kalten Fluids von ungefähr 120°C führt. In
der beispielhaften Ausführungsform
nach 2 ist die heiße
Fluidtemperatur 206 als ungefähr 200°C angegeben, was zu einem Delta
T des heißen Fluids
von ungefähr
110°C führt.
-
Das
kalte Fluid und das heiße
Fluid, oder kalte und heiße
Teile desselben Fluids (d. h. eines gemeinsam umgewälzten Fluids)
werden in kontinuierlich einstellbaren Mengenverhältnissen
gemischt (wie weiter unten diskutiert wird), was zu einer kombinierten
Wärmesenkenfluidtemperatur 209 führt. Bei allen
Ausführungsformen
werden die Fachleute verstehen, daß das verwendete Fluid/die
verwendeten Fluids dasselbe, gemeinsam umgewälzte Fluid sein kann (wobei
beispielsweise verschiedene Teile desselben Fluids erhitzt und/oder
gekühlt
werden), oder alternativ zwei oder mehr getrennte Fluide in separaten
Reservoirs sein können
und nicht miteinander in Verbindung stehen, bis sie gemischt werden.
Um die Prüftemperatur 102 aufrechtzuerhalten,
wird die kombinierte Wärmesenkenfluidtemperatur 209 so eingestellt,
daß sie
die ansteigende Leistung 112 des Bauelements (und eine
entsprechende ansteigende Bauelementtemperatur) ausgleicht, wie
durch den Abfall der Wärmesenkenfluidtemperatur 209 entsprechend
dem Anstieg der Leistung 112 des Bauelements dargestellt
ist. Auf diese Weise kann die Bauelementleistung 112 auf
das maximale Prüferfordernis
erhöht
werden, während
die Prüftemperatur 102 aufrechterhalten
wird.
-
3 zeigt
ein schematisches Blockdiagramm einer beispielhaften Temperatursteuerung gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung, welche in der Lage ist, die in 2 gezeigte
Temperatursteuerungsleistung zu erbringen. In der dargestellten Ausführungsform
umfaßt
eine Temperatursteuerung 300 ein geschlossenes System,
das ein Fluid, z. B. Dynalene HC-10, durch eine Reihe von Wärmetauschern
und Ventilen umwälzt,
so daß ein
Teil des Fluids durch thermische Wechselwirkung mit einem kalten
Delta T Reservoir 310 auf das kalte Delta T abgekühlt wird,
während
ein anderer Teil des Fluids durch thermische Wechselwirkung mit
einem heißen
Delta T Reservoir 310 auf das heiße Delta T aufgeheizt wird.
Beispielsweise sind in der dargestellten Ausführungsform das kalte Reservoir 310 und
das heiße
Reservoir 320 in separaten, geschlossenen Systemen eingeschlossen,
die jeweils ein kaltes bzw. ein heißes Fluid durch die Wärmetauscher 312 und 322 leiten, bei
denen es sich beispielsweise um Parallelflußwärmetauscher handeln kann. Es
versteht sich natürlich, daß in der
Temperatursteuerung 300 jede Art von Wärmetauschern eingesetzt werden
kann, ohne von dem Umfang und dem Geist der vorliegenden Erfindung
abzuweichen. Es versteht sich weiter, daß die Bezugnahme auf die Verwendung
eines Fluids in der Temperatursteuerung 300 nicht beschränkend ist und
gedacht ist, auf eine Flüssigkeit,
ein Gas oder eine Flüssigkeit/Gas-Kombination
zuzutreffen.
-
Das
kalte Delta T Reservoir 310 kann beispielsweise eine Kühleinrichtung
umfassen, die eine Temperatur aufrechterhält, welche kalt genug ist,
damit die Ausgabe des Wärmetauschers 312 das
kalte Delta T ist (z. B. eine kalte Abführtemperatur von minus 30°C, was ein
kaltes Delta T von 120°C
zur Verfügung
stellt, wie in 2 angegeben ist). Die Kühleinrichtung
kann einstufig oder kaskadierend sein, abhängig von den Kühlerfordernissen,
welche beispielsweise basierend auf der Art der Prüfung und/oder
den Kundenerfordernissen variieren können. Das heiße Delta
T Reservoir 310 kann beispielsweise ein Kessel (Boiler)
sein, der eine Temperatur aufrechterhält, welche heiß genug
ist, damit die Ausgabe des Wärmetauschers 322 das
heiße
Delta T ist (z. B. eine heiße
Abführtemperatur
von 200°C,
was ein heißes
Delta T von 110°C
zur Verfügung
stellt, wie in 2 angegeben ist). Es können wiederum jegliche
Mittel zum Erzeugen und Aufrechterhalten der geeigneten kalten Delta
T und heißen
Delta T des in der Temperatursteuerung 300 verwendeten
Fluids eingesetzt werden, einschließlich Kühl- und Heizsystemen, die nicht
auf Wärmetauschern
basieren, ohne von dem Umfang und dem Geist der vorliegenden Erfindung
abzuweichen.
-
Die
Wärmetauscher 312 und 322 stellen
die Temperatur eines Fluids ein, welches durch eine einzige Leitung 305 fließt, die
das Fluid über
verschiedene Verzweigungen durch Wärmesenken 340, 350, 360 und 370 leitet.
Jede der Wärmesenken
berührt ein
zugeordnetes elektronisches Bauelement (z. B. ein DUT), für welches
eine Sollwerttemperatur aufrechtzuerhalten ist. In der dargestellten
Ausführungsform
ist die Leitung 305 ein getrenntes, geschlossenes System,
welches das aus den Wärmesenken austretende
Fluid zurück
zu den beiden Wärmetauschern 312 und 322 beispielsweise
in Mengen überführt, die
proportional zu der Menge des Fluids sind, die aus den Wärmetauschern 312 und 322 ausgetreten
ist.
-
Das
Fluid kann durch die Leitung 305 mittels irgendwelcher
geeigneten Mittel und irgendeinem geeignetem Druck bewegt werden.
Beispielsweise pumpt in der dargestellten Ausführungsform eine Pumpe 382 (welche
in einer Ausführungsform
das Fluid bei ungefähr
180 PSI pumpen kann, wobei die Fachleute jedoch sofort verstehen
werden, daß das Fluid
mit einer höheren
oder niedrigeren Geschwindigkeit gepumpt werden kann, abhängig von
den Anfordernissen des Systems) das Fluid durch die Leitung 305,
während
ein Speicher (Akkumulator) 384 (welcher in einer Ausführungsform
das Fluid bei ungefähr
180 PSI pumpen kann, wobei die Fachleute jedoch sofort verstehen
werden, daß das
Fluid mit einer höheren
oder niedrigeren Geschwindigkeit gepumpt werden kann, abhängig von
den Anfordernissen des Systems) und eine Regeleinrichtung 386 (welche
in einer Ausführungsform
das Fluid bei ungefähr
160 PSI pumpen kann, wobei die Fachleute jedoch sofort verstehen
werden, daß das
Fluid mit einer höheren
oder niedrigeren Geschwindigkeit gepumpt werden kann, abhängig von
den Anfordernissen des Systems) einen konstanten Druck innerhalb des
Systems aufrechterhalten. Das Fluid tritt in die Wärmetauscher 321 und 322 durch
Ventile ein, wie beispielsweise Rückschlagventile 314 bzw. 324 mit zwei
Anschlüssen
(two-port check valves), die einen ordnungsgemäßen gerichteten Fluß durch
die Wärmetauscher 312 und 322 sicherstellen
und die Menge des in jeden der Wärmetauscher 312 und 322 eintretenden
Fluids regeln.
-
Derjenige
Teil des Fluids, der durch den Wärmetauscher 312 hindurchtritt,
wird auf eine vorbestimmte kalte Temperatur gekühlt (z. B. minus 30°C), passend
zu dem kalten Delta T (z. B. 120°C),
wie beispielsweise durch den Graph in 2 dargestellt
ist. In ähnlicher
Weise wird derjenige Teil des Fluids, der durch den Wärmetauscher 322 hindurchtritt,
auf eine vorbestimmte heiße
Temperatur (z. B. 200°C)
erhitzt, passend zu dem heißen
Delta T (z. B. 110°C),
das ebenfalls in 2 dargestellt ist. Der kalte
Fluidteil und der heiße
Fluidteil treten aus den Wärmetauschern 312 und 322 durch
jeweilige Zweige 305a und 305b der Leitung 305 aus.
-
In
der dargestellten Ausführungsform
wird der kalte Fluidteil des Fluids in dem Zweig 305a aufgeteilt,
um durch vier kalte Steuerventile 341, 351, 361 und 371 entsprechend
den vier Wärmesenken 340, 350, 360 und 370 zu
fließen.
Der heiße
Fluidteil in dem Zweig 305b wird in gleicher Weise aufgeteilt, um
durch vier heiße
Steuerventile 342, 352, 362 und 372 entsprechend
den vier Wärmesenken 340, 350, 360 und 370 zu
fließen.
Die Steuerventile können beispielsweise
pulsweitenmodulierte (PWM) analoge Durchflußsteuerventile, mikroelektromechanisches-System-(MEMS)-Durchflußsteuerventile
oder dergleichen sein. Das System kann natürlich irgendeine Anzahl oder
Arten von Steuerventilen umfassen, sowie entsprechende Wärmesenken,
ohne von dem Umfang und dem Geist der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Beispielsweise würde
in einer vereinfachten Ausführungsform
die Temperatursteuerung 300 ein Steuerventil für kaltes
Fluid entsprechend dem Wärmetauscher 312,
ein Steuerventil für heißes Fluid
entsprechend dem Wärmetauscher 322 und
eine einzige Wärmesenke
umfassen.
-
Die
kalten Steuerventile 341, 351, 361 und 371 sind
mit den heißen
Steuerventilen 342, 352, 362 und 372 gepaart,
so daß jede
Wärmesenke
zwei Einlässe
hat, einen für
den kalten Fluidteil und einen für den
heißen
Fluidteil, die jeweils von einem kalten Steuerventil bzw. einem
heißen
Steuerventil gesteuert werden. Auf diese Weise können die Steuerventile betrieben
werden, um die jeweiligen Mengen des kalten Fluidteils und des heißen Fluidteils
einzustellen, um einen gemischten Fluidteil in der Wärmesenke
mit einer gewünschten
Temperatur zu erhalten. Beispielsweise können der kalte Fluidteil und
der heiße
Fluidteil sich in einer Kammer der Wärmesenke mischen.
-
Der
gemischte Fluidteil trifft auf jede der Wärmesenken 340, 350, 360 und 370 auf
und steuert somit die Temperatur jeder der Wärmesenken (und somit die Temperatur
der entsprechenden DUTs). Wie hier definiert wird, ist eine Auftreffrichtung
eine Richtung, die sich allgemein senkrecht (d. h., normal, gezeigt
als Pfeil ID) zu der Richtung der Ausdehnung von Rippen F (gezeigt
als Pfeil FD) jeder Wärmesenke 340, 350, 360 und 370 erstreckt,
wie schematisch in 7 gezeigt ist. Der auftreffende
und innerhalb der Rippen der Wärmesenke 340, 350, 360 und 370 zirkulierende
gemischte Fluidteil ist allgemein als Pfeil IC gezeigt. Indem der
gemischte Fluidteil auf die Wärmesenken
auftrifft, werden die Wirkungen der kombinierten Temperatur direkt
und effizient auf die Wärmesenken übertragen.
Außerdem
wird der gemischte Fluidteil gleichmäßig über die ganze jeweilige Wärmesenke
verteilt, wodurch erzeugte Temperaturgradienten und andere unerwünschte Wirkungen einer
ungleichmäßigen Temperaturverteilung
vermieden werden. Die kalten und heißen Fluidsteuerventile können in
unmittelbarer Nähe
zu den jeweiligen Wärmesenken
angeordnet sein, um die Zeitantwort der Wärmesenken in Bezug auf Änderungen
der Temperatur des auftreffenden Fluids zu erhöhen, d. h., sich einer sofortigen
Zeitantwort anzunähern.
-
Unter
Bezugnahme auf einen Satz von Steuerventilen und Wärmesenke
für Erläuterungszwecke öffnen oder
schließen
sich die Steuerventile 361 und 362 in Antwort
auf Signale, die von einem Sensor/von Sensoren (nicht gezeigt) wie
beispielsweise Thermostaten empfangen werden, welche Änderungen
der Temperatur der Wärmesenke 360 und/oder
des daran befestigten oder auf andere Weise von der Wärmesenke 360 versorgten
DUT überwachen.
Die einstellbaren Mengen des kalten Fluidteils und des heißen Fluidteils
von dem Paar der Steuerventile 361 und 362 mischen
sich in einem gewünschten
Verhältnis und
treffen auf die Wärmesenke 360 auf,
wie oben beschrieben wurde. Das Einstellen der Durchflußgeschwindigkeiten
der Steuerventile 361 und 362 kann lokal an den
Ventilen gesteuert werden oder kollektiv durch ein zentrales Steuerungsverarbeitungssystem
(central control processing system) gesteuert werden, welches Durchflußgeschwindigkeits- und
Positionsdaten von den Ventilen und Temperaturdaten von den Wärmesenken
und/oder DUTs empfangen kann, ohne von dem Geist oder dem Umfang
der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
-
In
einer Ausführungsform
ist die Wärmesenke 360 an
einem Wärmeleitmaterial
(thermal interface material) angebracht, wie beispielsweise einem Wärmeleitmaterial 420 (5),
welches das DUT berührt
und eine effizientere und einheitlichere Temperaturverteilung über den
DUT ermöglicht.
Das Wärmeleitmaterial
kann beispielsweise Kohlenstoffnanoröhrchen auf einer metallischen
Substratstruktur umfassen.
-
Die
Temperatur des gemischen Fluidteils ist einstellbar als eine Funktion
der Mengen jedes Fluids, denen erlaubt wird, in die Wärmesenke 360 durch
jedes der einstellbaren Steuerventile 361 und 362 einzutreten,
wie es erforderlich ist, um die Sollwerttemperatur des DUT aufrechtzuerhalten.
Wenn beispielsweise die Temperatur des mit der Wärmesenke 360 gekoppelten
DUT zu steigen beginnt, z. B. in Antwort auf eine erhöhte Leistungszuführung zu dem
DUT, muß die
Temperatur der Wärmesenke 360 verringert
werden, um dieser Änderung
entgegenzuwirken. Dementsprechend wird das kalte Fluidsteuerventil 361 inkrementell
geöffnet
und/oder das heiße Fluidsteuerventil 361 inkrementell
geschlossen, basierend auf von dem Sensor/den Sensoren der Wärmesenke 360 empfangenen
Signalen, die den Temperaturanstieg anzeigen. Wenn umgekehrt die
Temperatur des an der Wärmesenke 360 angebrachten DUT
zu fallen beginnt, muß die
Temperatur der Wärmesenke 360 erhöht werden,
und somit wird das kalte Fluidsteuerventil 361 inkrementell
geschlossen, und/oder das heiße
Fluidsteuerventil 361 wird inkrementell geöffnet. Jede
der Wärmesenken 340, 350, 360 und 370 kann
zugeordnete Sensoren haben, um Variablen, welche die DUTs beeinflussen
können, auszugleichen.
Beispielsweise können
die DUTs leicht unterschiedliche thermische Eigenschaften haben,
oder die Zeitsteuerung der verschiedenen Prüfungen kann sich unterscheiden.
-
Der
gemischte Fluidteil tritt aus jeder der Wärmesenken 340, 350, 360 und 370 aus
und wird durch die Leitung 305 zu den Wärmetauschern 312 und 322 zurückgeführt. Der
Prozeß des
getrennten Kühlens
und Heizens von Teilen des Fluids und des Einstellens des Verhältnisses
der gemischten kalten und heißen
Fluidteile wird fortgesetzt basierend auf dem Überwachen jeder DUT- und/oder
Wärmesenken-Temperatur.
-
In
einer Ausführungsform
kann das gemischte Fluid aus jeder der Wärmesenken 340, 350, 360 und 370 durch
separate kalte und heiße
Auslässe und/oder
Ventile austreten, welche den kalten und heißen Einlässen entsprechen. Wie die kalten
und heißen
Einlässe
sind die kalten und heißen
Auslässe beispielsweise
einstellbar, so dass ein Mengenverhältnis des aus jedem der kalten
und heißen
Auslässe
austretenden gemischten Fluidteils dem Mengenverhältnis des
in die Einlässe
eintretenden kalten oder heißen
Fluidteils entspricht. Alternativ oder zusätzlich zum Steuern des Mengenverhältnisses
des aus jeder der Wärmesenken 340, 350, 360 und 370 austretenden
gemischten Fluidteils kann die Menge des gemischten Fluids, das
in jede der Wärmetauscher 312 und 322 eintritt,
in gleicher Weise durch die Rückschlagventile 314 bzw. 324 gesteuert
werden, so dass die Menge des zu jedem der Wärmetauscher 312 und 322 zurückfließenden gemischten
Fluids proportional zu den entsprechenden Mengen der in die Wärmesenken 340, 350, 360 und 370 eintretenden
kalten und heißen
Fluidteile ist. Auf diese Weise wird von den Wärmetauschern 312 und 322 allgemein
gefordert, eine proportionale Menge des gesamten Fluids zu kühlen bzw.
zu heizen, wie es durch die allgemeinen gegenwärtigen Erfordernisse zum Aufrechterhalten
der DUT-Temperaturen vorgegeben ist, so dass sich die Effizienz
des Systems erhöht.
-
Weiter
kann der aus den getrennten kalten und heißen Auslässen austretende gemischte
Fluidteil separat zu den jeweiligen Wärmetauschern 312 und 322 durch
separate Leitungen zurückgeführt werden.
Wenn beispielsweise der auf die Wärmesenke 360 auftreffende
gemischte Fluidteil zu 65% kaltes Fluid und zu 35% heißes Fluid
ist, dann treten 65% des gemischten Fluids aus der Wärmesenkenbaugruppe
durch die kalte Rückleitung
und 35% des gemischten Fluids durch die heiße Rückleitung aus. Wiederum wird
von dem Wärmetauscher 312 und dem
Wärmetauscher 322 angefordert,
eine proportionale Menge des Gesamtfluids zu kühlen bzw. zu heizen, und somit
wird die Effizienz des Systems erhöht.
-
In
einer weiteren Ausführungsform
werden der kalte Fluidteil und der heiße Fluidteil an der Wärmesenke
nicht im wörtlichen
Sinne gemischt, sondern übertragen
thermische Energie auf die Wärmesenke,
während
sie in separaten Leitungen verbleiben. Beispielsweise tritt der
von dem heißen
Delta T Reservoir 320 umgewälzte heiße Fluidteil durch die Wärmesenke
(z. B. Wärmesenke 360)
hindurch, überträgt Wärme an die
Wärmesenke,
z. B. über
einen Wärmesenkenwärmetauscher
(nicht gezeigt), und kehrt zu dem Wärmetauscher 322 zurück (entsprechend
dem heißen
Delta T Reservoir 320). Entsprechend können der Wärmetauscher 322, die
heißen
Eingangssteuerventile 342, 352, 362 und 372 und
die entsprechenden heißen
Ausgangssteuerventile und heißen
Rückleitungen
(nicht gezeigt) als separate geschlossene Systeme arbeiten. In gleicher Weise
können
der Wärmetauscher 312 (entsprechend
dem kalten Delta T Reservoir 310), die kalten Eingangssteuerventile 341, 351, 361 und 371,
und die entsprechenden kalten Ausgangssteuerventile und Rückleitungen
(nicht gezeigt) als ein geschlossenes System arbeiten. Diese Ausführungsform
ermöglicht
auch die Verwendung getrennter Fluide und/oder verschiedener Fluidarten
zum Zurverfügungstellen
des kalten Delta T und des heißen
Delta T.
-
Wenn
der Kühlkreis
und der Heizkreis der Temperatursteuerungseinrichtung durch separate Rückleitungen
und nicht durch Mischen der heißen und
kalten Fluidteile separat gehalten werden, können ferner die Wärmetauscher 312 und 322 weggelassen
werden. Somit kann das kalte Fluid in dem kalten Delta T Reservoir 310,
welches beispielsweise von einer Kühleinrichtung gekühlt wird,
direkt in einer gesteuerten Menge zu den Wärmesenken 340, 350, 360 und 370 übertragen
werden, und eine proportionale Menge des Fluids wird zu dem kalten
Delta T Reservoir 310 durch die kalte Rückleitung zurückgeführt werden.
In gleicher Weise kann das heiße
Fluid in dem heißen
Delta T Reservoir 320, welches beispielsweise von einem
Kessel (Boiler) geheizt wird, direkt zu den Wärmesenken 340, 350, 360 und 370 übertragen
werden, und eine proportionale Menge des Fluids wird wieder über die
heiße
Rückleitung aufgefüllt. Auf
diese Weise werden das kalte Delta T Reservoir 310 und
das heiße
Delta T Reservoir 320 wieder aufgefüllt entsprechend der aus den
jeweiligen Reservoiren direkt entnommenen Menge des Fluids.
-
Weiter
kann in einer alternativen Ausführungsform
das Verhältnis
von kalten und heißen
Fluids durch eines oder mehrere einzelne thermische Chucks gesteuert
werden, welche im allgemeinen gleichzeitig die Mengen der kalten
und heißen
Fluide einstellen, die gemischt werden und auf eine Wärmesenke
auftreffen. Wie in 4 und 5 gezeigt
ist, stellt beispielsweise ein thermischer Chuck 400 für eine einzelne
Wärmesenke 415 die
Menge des in den thermischen Chuck durch einen kalten Einlaß 410 und
einen separaten heißen
Einlaß 420 eintretenden
Fluids durch Betätigung
eines Ventils 424 ein (einschließend, aber nicht beschränkt auf,
ein Scheibenventil (disk valve)). Der thermische Chuck 400 umfaßt auch
eine kalte Rückführung 412 und
eine heiße
Rückführung 422,
die jeweils dem kalten Einlaß 410 und
dem heißen
Einlaß 420 entsprechen.
Die Fluidteile, die sich mischen und auf die Wärmesenke 415 auftreffen,
können
somit aus dem thermischen Chuck 400 durch die kalte Rückführung 412 und
die heiße
Rückführung 422 in
dem selben Verhältnis
von kalt zu heiß austreten
wie das durch den kalten Einlaß 410 und
den heißen
Einlaß 420 eintretende
Fluid, wie oben erläutert
wurde. Weiter kann die vorliegende Erfindung eine Mehrzahl von miteinander
verbundenen thermischen Chucks 400 verwenden, ähnlich der
in 3 gezeigten Anordnung.
-
Der
thermische Chuck 400 berührt, und kann anbringbar sein
daran, einen Chip (Die) (z. B. das DUT 406) auf einem Substrat 405 über einen
kardanischen Rahmen (gimbal) 430, der Flexibilität bei der Positionierung
zur Verfügung
stellt. Wie insbesondere in 5 gezeigt
ist, trifft das hereinkommende gemischte Fluid auf die Wärmesenke 415 durch
Mischen in einer Kammer 417 und kann in der Wärmesenke 415 durch
interne Kanäle
der Kammer 417 zirkulieren. Die Wärmesenke 415 wechselwirkt
mit der Oberfläche
des DUT 406 beispielsweise über das Wärmeleitmaterial 420,
welches einen effizienten und gleichmäßigen Temperaturaustausch ermöglicht,
wie oben erläutert
wurde. In einer Ausführungsform
tritt das Fluid in den thermischen Chuck 400 in einstellbaren
Teilen durch den kalten Einlaß 410 und den
heißen
Einlaß 420 ein
und trifft kontinuierlich auf die Wärmesenke 415 auf.
Das Fluid verläßt den thermischen
Chuck 400 durch die kalte Rückführung 412 und die
heiße
Rückführung 422,
wie oben erläutert wurde.
-
Es
versteht sich natürlich,
dass jedes Verfahren des Übertragens
von thermischer Energie von Fluiden mit verschiedenen Temperaturen
(d. h. zum Aufrechterhalten eines kalten Delta T und eines heißen Delta
T), um die Temperatur einer Wärmesenke zu
steuern, hier eingesetzt werden kann, ohne den Umfang und den Geist
der vorliegenden Erfindung zu verändern. Es versteht sich weiter,
dass die Fluide jede Anzahl von verschiedenen Temperaturen haben können. Beispielsweise
kann in einer Ausführungsform
der Erfindung das durch die Leitung 305 schließende Fluid
in drei oder mehr Teile aufgeteilt sein, von denen jeder ein unterschiedliches
Delta T hat, und die in verschiedensten Mengenverhältnissen
gemischt werden können,
um eine gewünschte
Temperatur eines gemischten Fluidteils zu erreichen.
-
6 zeigt
ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zum Steuern der
Temperatur eines elektronischen Bauelements gemäß einem Aspekt der vorliegenden
Erfindung. In Schritt S602 wird eine gewünschte oder eine Ziel-Temperatur eingestellt,
die die Temperatursteuerung aufrechterhalten soll. Die Zieltemperatur
kann eine Sollwerttemperatur sein, bei der ein DUT zu prüfen ist
(z. B. 90°C).
Alternativ kann die Zieltemperatur eine wünschenswerte Temperatur (oder
ein Temperaturbereich) sein, bei der eine elektronische Komponente
in einer Betriebsumgebung arbeiten soll.
-
In
Schritt S604 wird die tatsächliche
Temperatur des elektronischen Bauelements (z. B. des DUT) und/oder
der Wärmesenke,
die in Kontakt mit dem elektronischen Bauelement ist, gemessen.
Die gemessene Temperatur wird dann mit der gewünschten Temperatur verglichen.
Wenn die zwei Temperaturen gleich sind, wird keine Anpassung an
der Fluidmischung der Wärmesenke
vorgenommen, und der Prozeß kehrt
zu Schritt S604 zurück,
um aktualisierte Temperaturdaten zu empfangen.
-
Wenn
die tatsächliche
Temperatur niedriger ist als die Solltemperatur, wird in Schritt
S612 die Menge des durch die Wärmesenke
fließenden
heißen
Fluids erhöht
und/oder die Menge des durch die Wärmesenke fließenden kalten
Fluids verringert, und somit wird die Temperatur der Wärmesenke
erhöht. Wenn
die tatsächliche
Temperatur größer ist
als die Solltemperatur, wird in Schritt S610 die Menge des durch
die Wärmesenke
fließenden
kalten Fluids erhöht
und/oder die Menge des durch die Wärmesenke fließenden heißen Fluids
verringert, und somit wird die Temperatur der Wärmesenke verringert. In beiden
Fällen
kehrt der Prozeß,
nachdem die Durchflußeinstellungen
vorgenommen wurden, zu Schritt S604 zurück, um aktualisierte Temperaturdaten
zu empfangen, und die nachfolgenden Schritte werden wie erforderlich
wiederholt.
-
8 zeigt
eine schematische Ansicht eines thermischen Chucks 500 gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Diese Ausführungsform verwendet drei Fluidquellen
(auch als Reservoirs bezeichnet), nämlich eine kalte Fluidquelle 510,
eine Sollwertfluidquelle 513 und eine heiße Fluidquelle 520.
Das Fluid in der Sollwertfluidquelle 513 ist auf eine Temperatur
eingestellt, die höher ist
als die des Fluids in der kalten Fluidquelle 510. Insbesondere
ist das Fluid in der Sollwertfluidquelle 513 auf eine Temperatur
eingestellt, die allgemein gleich der Sollwerttemperatur eines DUT
ist (unter Berücksichtigung
der potentiell durch den thermischen Chuck 500 auftretenden
thermischen Verluste). Wenn z. B. der Sollwert des DUT 80°C ist, kann die
Temperatur des Fluids in der Sollwertfluidquelle 513 auf
z. B. 85°C
eingestellt sein. Weiter ist die Temperatur des Fluids in der heißen Fluidquelle
auf eine Temperatur eingestellt, die höher ist als die des Fluids
in der Sollwertfluidquelle 513. Zwecks erhöhter Energieeffizienz
kann die Sollwertfluidtemperatur näher an der kalten Fluidtemperatur
als an der heißen Fluidtemperatur
sein. Obwohl 8 drei Fluidquellen mit drei
verschiedenen Temperaturen 510, 513, 520 zeigt,
wird es von den Fachleuten verstanden, dass in alternativen Ausführungsformen
mehr als drei Fluidquellen mit mehr als drei verschiedenen Temperaturen
verwendet werden können.
Wenn beispielsweise das System dazu eingerichtet sein sollte, drei DUTs
bei drei verschiedenen Sollwerttemperaturen zu prüfen, kann
das System eine kalte Fluidquelle, eine erste Sollwertfluidquelle,
eine zweite Sollwertfluidquelle, eine dritte Sollwertfluidquelle
und eine heiße Fluidquelle
umfassen, insgesamt also fünf
verschiedene Fluidquellen, die jeweilige Fluids mit fünf verschiedenen
Temperaturen enthalten.
-
Wie
in 8 gezeigt ist, verbindet eine Leitung 505 die
drei Fluidquellen 510, 513, 520 mit der Wärmesenke 515.
Insbesondere tritt kaltes Fluid durch eine kalte Fluidleitung 505a und
wird über
einen Verteiler (manifold) 580, wo das kalte Fluid mit
einem Ventil 524 (einschließlich eines Scheibensventils,
aber nicht beschränkt
darauf) in Verbindung steht, durch den thermischen Chuck 500 geleitet. Weiter
tritt Sollwertfluid aus der Sollwertquelle 513 aus, um über eine
Leitung 505b in die heiße Fluidquelle 520 einzutreten.
Sobald das Sollwertfluid in der heißen Quelle 520 eine
vorbestimmte heiße
Temperatur erreicht hat, tritt das heiße Fluid durch die Leitung 505b hindurch
und wird über
den Verteiler 580 durch den thermischen Chuck 500 geleitet,
wo das heiße
Fluid mit dem Ventil 524 in Verbindung steht. Sollwertfluid,
welches nicht zu der heißen
Fluidquelle 520 geleitet wird, tritt durch eine Leitung 505s hindurch
und wird über
den Verteiler 580 durch den thermischen Chuck 500 geleitet,
wo das Sollwertfluid mit dem Ventil 524 in Verbindung steht.
Während
des Prüfens
des DUT kann sich zwecks erhöhter
Energieeffizienz das Sollwertfluid ausschließlich mit kaltem Fluid mischen.
Mit anderen Worten führt
ein Weglassen des direkten Mischens von kaltem und heißem Fluid
zu einer erhöhten
Energieeffizienz, da ein direktes Mischen von kaltem und heißem Fluid
zu einem beträchtlichen
Energieverbrauch führt
und zu einer erhöhten
Wahrscheinlichkeit von Temperaturgradienten über die Wärmesenke 515.
-
9 zeigt
schematisch ein Scheibenventil 524 in Verbindung mit der
kalten Fluidleitung 505a, der Sollwertfluidleitung 505s und
der heißen
Fluidleitung 505b. Das Ventil 524 ist vorzugsweise
unmittelbar oberhalb der Wärmesenke
montiert und ist um entweder 180° oder
360° drehbar,
um eine gewünschte
Mischung aus kaltem Fluid, Sollwertfluid und heißem Fluid ausströmen zu lassen,
so dass ein kombiniertes Fluid einer vorbestimmten Temperatur auf
die Wärmesenke 515 (in 8 gezeigt)
auftreffen kann. Insbesondere wird, in einer nicht beschränkenden
Ausführungsform,
wenn das Ventil 524 bei 0° der Drehung ist, kaltes Fluid
ausströmen
gelassen; wenn das Ventil bei 90° der
Drehung ist, wird Sollwertfluid ausströmen gelassen; wenn das Ventil
bei 180° der Drehung
ist, wird heißes
Fluid ausströmen
gelassen; und wenn das Ventil bei 270° der Drehung ist, wird Fluid,
welches bereits auf die Wärmesenke 515 aufgetroffen
ist, über
eine Rückleitung 505R (in 8 gezeigt)
zurückgeleitet,
so dass es ermöglicht
wird, dass Fluid mit einer allgemein konstanten Geschwindigkeit
ausströmt.
Auf diese Weise ist das Ventil 524 vorzugsweise an der
Verbindung der Fluidzufuhrleitungen 505a, 505s und 505b angeordnet.
Für eine optimal
schnelle Temperaturantwort ist es bevorzugt, dass das Mischen der
Fluide an dem Einlass der Wärmesenke
stattfindet, um eine Fluidtransitzeit zu minimieren. Ferner benötigen bei
der oben beschriebenen Konfiguration die Wärmesenke 515 und die Mischkammer 517 (in 11 gezeigt)
lediglich einen einzigen Einlass und einen einzigen Auslass. Weiter werden
Probleme mit der Inkompressibilität des Fluids verringert aufgrund
der unmittelbaren Nähe
des Mischens des Fluids zu der Wärmesenke 515.
Darüber
hinaus verringert die oben beschriebene Konfiguration Probleme mit
der Reproduzierbarkeit und Hysterese.
-
10 ist
Graph, der das Mischen von kalten, Sollwert- und heißen Fluiden
in Beziehung zu der Betätigung
des Ventils 524 zeigt. Insbesondere zeigt 10,
dass der kombinierte Durchfluß bei
einer konstanten Geschwindigkeit von annähernd zwei Litern pro Minute
liegt; die Fachleute werden jedoch verstehen, dass diese Geschwindigkeit
größer oder geringer
als zwei Liter pro Minute sein kann und variiert werden kann, anstatt
konstant zu sein.
-
8 zeigt,
dass aufgetroffenes Fluid aus der Rückleitung 505R über eine
Sollwertfluidrückleitung 505sR zu
der Sollwertfluidquelle 513 zurückgeführt wird und ebenfalls über eine
kalte Fluidrückleitung 505aR zu
der kalten Fluidquelle 510 zurückgeführt wird. Mit anderen Worten,
während
der thermische Chuck mit drei Fluidzufuhrleitungen 505a, 505s, 505b versorgt
wird, können
von dem thermischen Chuck nur zwei Fluidrückleitungen 505aR, 505sR (oder 505aR, 505bR;
oder 505sR, 505bR) zugeführt werden. 11 zeigt
jedoch eine schematische perspektivische Ansicht des thermischen
Chucks 500 mit drei dem thermischen Chuck zugeführten Fluideinspeiseleitungen 505a, 505s, 505b und
drei von dem thermischen Chuck zugeführten Rückleitungen 505aR, 505sR, 505bR.
Die Fachleute werden verstehen, dass in alternativen Ausführungsformen
lediglich eine Fluidrückleitung
von dem thermischen Chuck zugeführt
sein mag. Ferner besteht, nachdem das kombinierte Fluid auf die
Wärmesenke 515 aufgetroffen
ist, kaum ein Temperaturunterschied zwischen dem Sollwertfluid und
dem heißen
Fluid, so dass die Sollwertfluidrückleitung 505sR neben
der heißen
Fluidrückleitung 505bR auf
dem oberen Abschnitt des thermischen Chucks 500 angeordnet
ist, so dass kaum ein thermischer Verlust auftritt. Zusätzlich könnte die
oben erwähnte
kombinierte Fluidrückführung entweder
intern in oder extern zu dem Chuck 500 durchgeführt werden.
-
Obwohl
die kalten Fluidquelle 510 und die Sollwertquelle 513 vorzugsweise
Fluid bei annähernd
konstanten 30 Litern pro Minute umwälzen können, wird es von den Fachleuten
verstanden, dass andere geeignete unterschiedliche Fluidumwälzgeschwindigkeiten
eingesetzt werden können, und
dass die Umwälzgeschwindigkeit
variiert werden kann, anstatt konstant zu sein. Ferner sind, wie
bei den zuvor beschriebenen Ausführungsformen,
kalte, Sollwert- und
heiße
Leitungen beispielsweise einstellbar, so dass ein Mengenverhältnis des
in jede der kalten, Sollwert- und heißen Leitungen eintretenden gemisch ten
Fluidteils dem Mengenverhältnis
der aus den Leitungen austretenden eintretenden kalten, Sollwert-
oder heißen
Fluidteilen entspricht.
-
Es
wird angemerkt, dass in der vorliegenden Erfindung eine Mehrzahl
von thermischen Chucks 400, 500 (mit einer Mehrzahl
von Wärmesenken 415, 515)
in einer in 3 gezeigten Weise verwendet werden
kann, und das dadurch hindurchtretende Fluid kann seriell oder parallel
verbunden sein. Diesbezüglich
zeigt 8 schematisch einen Block zusätzlicher thermischer Chucks 500n zum
Anschließen
an den thermischen Chuck 500.
-
Bei
vielen Verwendungen ist es gebräuchlich,
mehr als einen thermischen Chuck 400, 500 in einem
System zu verwenden, um austauschbar nacheinander DUTs 506 an
einer Prüfstelle
auf einem Substrat 508 an einer Prüfstelle zu prüfen, um
ein schnelles Ersetzen des DUT zu gestatten. 12 zeigt
ein solches System mit zwei thermischen Chucks 500A, 500B,
wobei ein thermischer Chuck 500A aktiv ein DUT 506 an
der Prüfstelle
(Position A) prüft,
während
ein weiterer thermischer Chuck 500B darauf wartet, dass
der thermische Chuck 500A das Prüfen des DUT beendet (d. h.,
der thermische Chuck wartet auf das Ende der Prüfung, oder EOT (end of test),
an Position B), woraufhin der thermische Chuck 500A in
eine Halteposition C bewegt werden wird und der thermische Chuck 500B in
die Position A bewegt werden wird, um das nächste DUT zu prüfen. Sobald
der thermische Chuck 500B das Prüfen des nächsten DUT abgeschlossen hat,
wird der thermische Chuck 500A von der Halteposition C zurück in die
Position A bewegt werden, um ein weiteres DUT zu prüfen. So
setzt sich der Prozess fort, bis alle DUTs geprüft sind.
-
Das
schnelle aufeinanderfolgende Prüfen von
DUTs (z. B. in Situationen, bei denen mehrere thermische Chucks 500 zu
verwenden sind) erfordert im allgemeinen die Aufwendung einer beträchtlichen Energiemenge,
die als Folge eines wiederholten Heizens und Kühlens der Wärmesenke verloren wird. Wie
es in dem Fachgebiet bekannt ist, ist der Energieverlust um so größer, je
größer die
Temperaturdifferenz zwischen den gemischten Fluiden ist. In der oben
beschriebenen Konfiguration lässt
der thermische Chuck 500B an Position B ausschließlich Sollwertfluid
ausströmen,
so dass ausschließlich
Sollwertfluid auf die Wärmesenke 515 auftrifft
(d. h., das Ventil 524 ist ausschließlich auf die Position der
90° der
Drehung eingestellt), wodurch die Wärmesenke des thermischen Chucks 500B an
der Position B auf einer allgemein konstanten Temperatur gehalten
wird und das Erfordernis des Mischens von Fluiden verschiedener
Temperaturen vermieden wird, wodurch die Energieaufwendungen auf
der Ebene des Systems beträchtlich
verringert werden. Ferner werden, da die Wärmesenke des thermischen Chucks 500B an
der Position B auf einer allgemein konstanten Sollwerttemperatur
gehalten wird und ein Mischen von Fluiden vermieden wird, am Beginn
einer Prüfung hervorgerufene
Temperaturgradienten über
die Wärmesenke 515 und
auf dem DUT beträchtlich
verringert. Außerdem
kann für
eine erhöhte
Energieeffizienz die Verwendung einer Kühleinrichtung für das Prüfen von
DUTs bei einem niedrigen Sollwert vermieden werden.
-
Weil
keine Heizeinrichtung vorhanden ist, die direkt die Wärmesenke
beheizt, um die obigen Verfahren der Temperatursteuerung durchzuführen, verbessern
die offenbarten Ausführungsformen,
wie oben beschrieben wurde, die Wärmewiderstandseigenschaften
und beseitigen hervorgerufene Gradienten, wodurch die Verwendung
extremer Delta T's
ermöglicht
wird, die von herkömmlichen
Systemen nicht unterstützt
werden. Ferner bewirken die offenbarten Ausführungsformen eine erhöhte Energiedissipation
und schnellere Antwortzeiten. Ein Ergebnis ist, dass die offenbarten
Ausführungsformen
strengere Prüfungen
von elektronischen Bauelementen ermöglichen und Prüfungen jenseits
der effektiven Grenze von 500 Watt der herkömmlichen Geräte handhaben
können,
z. B. bis zu 1.500 Watt. Weiter wird die Temperatursteuerung von
elektronischen Bauelemente in jeder Umgebung (Prüfung und/oder Betrieb) erheblich
verbessert.
-
Obwohl
die Erfindung beschrieben wurde unter Bezugnahme auf verschiedene
exemplarische Ausführungsformen,
die in jeder geeigneten Weise kombiniert werden können, versteht
es sich, dass die verwendeten Worte Worte der Beschreibung und Veranschaulichung
sind, und nicht Worte der Beschränkung. Änderungen
können
vorgenommen werden innerhalb des Bereichs der beigefügten Ansprüche, wie
sie gegenwärtig
angegeben sind und wie abgeändert,
ohne von dem Umfang und dem Geist der Erfindung in ihren Aspekten
abzuweichen. Obwohl die Erfindung unter Bezug auf bestimmte Mittel,
Materialien und Ausführungsformen
beschrieben wurde, ist es nicht beabsichtigt, die Erfindung auf
die offenbarten Einzelheiten zu beschränken. Vielmehr erstreckt sich
die Erfindung auf alle funktional äquivalenten Strukturen, Verfahren
und Verwendungen, wie sie im Umfang der beigefügten Ansprüche liegen.
-
Zusammenfassung
-
Eine
Vorrichtung steuert eine Temperatur eines Bauelements (406)
durch Umwälzen
eines Fluids durch eine Wärmesenke
(415) in thermischem Kontakt mit dem Bauelement (406).
Die Vorrichtung umfaßt
einen einstellbaren kalten Eingang (410), der einen kalten
Teil des Fluids mit einer ersten Temperatur zuführt, und einen einstellbaren
heißen
Eingang (420), der einen heißen Teil des Fluids mit einer
zweiten Temperatur zuführt,
die höher
ist als die erste Temperatur. Die Vorrichtung umfaßt weiter
eine Kammer (417), die mit dem kalten Eingang (410)
und dem heißen
Eingang (420) verbunden ist und in der die kalten und heißen Teile
des Fluids sich in einem kombinierten Fluidteil mischen, der auf
die Wärmesenke (415)
auftrifft. Der kombinierte Fluidteil hat eine kombinierte Temperatur,
die eine Temperatur der Wärmesenke
(415) unmittelbar beeinflußt. Der kalte Eingang (410)
und der heiße
Eingang (420) sind eingestellt, um die kombinierte Temperatur
dynamisch zu steuern, wodurch es ermöglicht wird, dass die Temperatur
der Wärmesenke Änderungen
der Temperatur des Bauelements (406) ausgleicht und eine
Sollwerttemperatur des Bauelements (406) im wesentlichen
aufrechterhält.