PT1495486E - Processo e dispositivo para o condicionamento de placas semicondutoras e/ou de híbridos - Google Patents

Processo e dispositivo para o condicionamento de placas semicondutoras e/ou de híbridos Download PDF

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PT1495486E PT03720475T PT03720475T PT1495486E PT 1495486 E PT1495486 E PT 1495486E PT 03720475 T PT03720475 T PT 03720475T PT 03720475 T PT03720475 T PT 03720475T PT 1495486 E PT1495486 E PT 1495486E
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Description

DESCRIÇÃO "PROCESSO E DISPOSITIVO PARA O CONDICIONAMENTO DE PLACAS SEMICONDUTORAS E/OU DE HÍBRIDOS" A presente invenção refere-se a um processo e a um dispositivo para o condicionamento de placas semicondutoras e/ou de híbridos.
Medições de teste em placas semicondutoras, como é conhecido, são tipicamente realizadas numa gama de temperatura entre - 200 °C e + 400 °C. Para a têmpera é colocada uma placa semicondutora sobre uma bancada de testagem que é aquecida e/ou refrigerada conforme a temperatura nominal. Neste caso há que atender ao facto da temperatura da placa semicondutora não descer abaixo do ponto de condensação do meio gasoso circundante, dado, de outro modo, ocorrer uma condensação de humidade sobre a superfície da placa ou uma formação de gelo que estorva ou impossibilita as medições de teste. A figura 5 mostra uma vista em secção transversal esquemática de um dispositivo de condicionamento para elucidação da problemática que está na base à presente invenção. A referência 1 designa na figura 4 um espaço num recipiente 5, no qual está prevista uma bancada 10 de testagem que pode ser temperada, sobre a qual pode ser colocada uma (não mostrada) placa semicondutora para fins de testagem. O volume do recipiente 5 situa-se usualmente entre 400 e 800 litros. 1 0 espaço 1 encontra-se no essencial fechado pelas paredes do recipiente 5 que apresentam passagens para condutas eléctricas e para condutas de alimentação com meios, assim como, eventualmente, passagens para sondas a serem colocadas no exterior, com as quais devem ser realizadas as medições de teste das placas semicondutoras mostradas. 0 espaço 1 não terá, dependendo contudo do caso de utilização, que ficar hermeticamente fechado pelo recipiente 5, mas terá pelo menos que ficar fechado de modo a que uma indesejada penetração de ar ambiente húmido possa ser evitada através da criação de uma sobrepressão interna. A bancada 10 de testagem (também designada por "chuck”) apresenta um isolamento 15 térmico através do qual a mesma está ligada a um pé 20 usualmente móvel. Um correspondente mecanismo de movimentação, não mostrado, apresenta em regra uma capacidade de regulação na direcção X, Y e Z. Caso o mecanismo de movimentação não se encontre no interior do recipiente, há que colocar uma vedação entre o pé e o recipiente.
Além disso, na bancada 10 de testagem encontra-se integrada uma instalação 90 de aquecimento que, para o aquecimento, pode ser alimentada pelo exterior com corrente eléctrica e que apresenta uma sonda de temperatura não mostrada. A referência 100 designa um sensor de ponto de condensação, mediante o qual pode ser determinado o ponto de condensação no interior do recipiente 5 e que pode emitir um correspondente sinal para um monitor 101 no exterior do recipiente 5. O sensor 100 de ponto de condensação serve particularmente para a segurança aquando da abertura do aparelho, para que, p. ex., possa ocorrer um contra-aquecimento, no sentido de se evitar uma 2 condensação.
Além disso, no recipiente estão previstos elementos 30 de difusão (sem limitar a generalidade, estão mostrados apenas dois), pelos quais, pelo exterior, pode ser introduzido, pela conduta rl, ar secado ou um fluido semelhante, como p. ex. nitrogénio, no recipiente, para que se expulse ar ambiente húmido do recipiente 5. Este ar é, primeiro, externamente aduzido a um secador 3 de ar, através de uma conduta rOO, e depois alimentado para a conduta rl. A armação 2 de comando de temperatura é uma unidade separada que se encontra ligada ao recipiente 5 por uma correspondente conduta 11 eléctrica e uma conduta r2 de alimentação com meios, apresentando as seguintes instalações. A referência 80 designa um controlador de temperatura que, através do aquecimento da instalação 90 de aquecimento, pode regular a temperatura da bancada 10 de testagem, sendo que a bancada 10 de testagem, simultânea ou alternativamente, pode ser perpassada com ar para a refrigeração, tal como abaixo é explicado mais em pormenor. A referência 70 designa uma instalação de têmpera à qual, pelas condutas rO e il, é aduzido ar seco, p. ex., a partir de uma garrafa de gás ou mesmo de um secador de ar e que apresenta um permutador 95 térmico que está ligado a agregados 71, 72 de refrigeração, através dos quais o mesmo pode ser levado para uma temperatura previamente determinada. O ar seco aduzido pelas condutas rO, il é conduzido através do permutador 95 térmico e em seguida, pela conduta r2 de 3 alimentação, conduzido para o recipiente 5 na bancada 10 de testagem, a qual perpassa através de correspondentes, não mostradas, serpentinas de refrigeração ou de tubos de refrigeração. O ar seco abandona a bancada 10 de testagem, a qual refrigerou, pela conduta r3, e é conduzido para a atmosfera para fora do recipiente 5.
Usualmente, vide p. ex. o documento US 5885353, o ar seco que para o condicionamento da atmosfera no recipiente 5 é conduzido através dos elementos 30 de difusão para o recipiente 1 é mantido à temperatura ambiente, de modo a que apenas a superfície da bancada 10 de testagem seja mantida à desejada temperatura de medição, por exemplo -20 °C, encontrando-se os restantes elementos no recipiente 5, contudo, aproximadamente à temperatura ambiente. Este ar seco, aduzido através dos elementos 30 de difusão, flui para fora do recipiente 5 através de, não mostradas, estrias ou fendas ou uma conduta de saída separada.
Como desvantajoso neste conhecido dispositivo para o condicionamento de placas semicondutoras comprovou-se o facto de ocorrer um consumo relativamente elevado de ar secado, dado o mesmo, por um lado, para o condicionamento da atmosfera e, por outro lado, para a refrigeração da bancada 10 de testagem, ser soprado para a atmosfera, através do recipiente 5. O consumo de ar secado é deste modo relativamente elevado. Uma falha do secador 3 de ar provoca também uma imediata congelação da placa testada a temperaturas correspondentes. O objectivo da presente invenção é como tal indicar um processo e um dispositivo para o condicionamento de placas semicondutoras e/ou de híbridos que possibilitam um 4 condicionamento mais eficiente. 0 processo de acordo com a invenção com as caracteristicas da reivindicação 1 ou o correspondente dispositivo de acordo com a reivindicação 9 apresentam, em comparação com o principio de solução conhecido, a vantagem de ser possivel um eficiente aproveitamento do gás seco, por exemplo, do ar secado. Outras vantagens encontram-se na elevada segurança de funcionamento e na garantia de não haver gelo ou condensação, dado o ar seco que abandona a instalação de recepção de placa/de hibrido se encontrar continuamente abaixo do ponto de condensação da temperatura ajustada à instalação de recepção de placa/de hibrido. A ideia na qual se baseia a presente invenção consiste no facto de pelo menos uma parte do gás que abandona a instalação de recepção de placa/de hibrido ser utilizado para o condicionamento da atmosfera no interior do espaço. Na presente invenção é portanto utilizado ar de refrigeração simultaneamente, pelo menos em parte, como ar seco. É vantajoso que essa parte do gás seja primeiro temperada e depois difundida no interior do espaço. A parte é, p. ex., temperada no exterior de um recipiente e depois novamente reconduzida para o recipiente. Uma vantagem particular deste exemplo reside no facto de através de uma correspondente recondução do ar da bancada de testagem para o exterior do recipiente, ser possibilitada uma maior eficiência de refrigeração. Por outras palavras, adicionalmente, o ar refrigerado reconduzido pode ser utilizado para a refrigeração prévia do ar seco alimentado ou para a refrigeração de determinados agregados e não apenas para a refrigeração da 5 instalação de recepção de placa/de híbrido.
Alternativa ou adicionalmente também é possível que uma parte do gás, imediatamente após o abandono da bancada de testagem, seja difundida no interior do recipiente. Dado não ser apropriada uma difusão directa com todas as temperaturas, deveria estar prevista uma correspondente válvula de regulação para esta parte do gás.
Nas reivindicações dependentes encontram-se aperfeiçoamentos vantajosos e melhoramentos do objecto da invenção em causa.
De acordo com um aperfeiçoamento preferido, a instalação de condutas apresenta uma primeira conduta, pela qual o fluído pode ser conduzido do exterior do espaço para o interior da instalação de recepção de placa/de híbrido, uma segunda conduta, pela qual o fluído pode ser conduzido do interior da instalação de recepção de placa/de híbrido para o exterior do espaço, e uma terceira conduta, pela qual o fluído pode ser reconduzido do exterior do espaço para o interior do espaço. Entre a segunda e a terceira conduta está prevista uma instalação de têmpera.
De acordo com um outro aperfeiçoamento preferido, na extremidade da terceira conduta estão previstos elementos de difusão.
De acordo com um outro aperfeiçoamento preferido, a instalação de condutas apresenta uma primeira conduta, pela qual o fluído pode ser conduzido do exterior do espaço para o interior da instalação de recepção de placa/de híbrido, e uma quarta conduta, pela qual o fluído pode ser conduzido do interior da instalação de recepção de placa/de híbrido para o 6 interior do espaço.
De acordo com um outro aperfeiçoamento preferido, a instalação de condutas apresenta uma segunda conduta, pela qual o fluido pode ser conduzido do interior da instalação de recepção de placa/de hibrido para o exterior do espaço, uma terceira conduta, pela qual o fluido pode ser reconduzido do exterior do espaço para o interior do espaço. Entre a segunda e a terceira conduta está prevista uma instalação de têmpera.
De acordo com um outro aperfeiçoamento preferido está prevista uma válvula para a regulação da quarta conduta em termos de quantidade de fluxo.
De acordo com um outro aperfeiçoamento preferido, a instalação de têmpera apresenta uma instalação de aquecimento.
De acordo com um outro aperfeiçoamento preferido, a instalação de têmpera apresenta um permutador térmico para o qual pode ser conduzida pelo menos uma parte do fluido que abandona o espaço.
De acordo com um outro aperfeiçoamento preferido, o permutador térmico serve para a refrigeração prévia do fluido aduzido.
De acordo com um outro aperfeiçoamento preferido, a instalação de condutas está formada de tal modo que a parte que abandona o permutador térmico pode ser, pelo menos parcialmente, reconduzida para o interior do espaço para o condicionamento da atmosfera. 7
De acordo com um outro aperfeiçoamento preferido está prevista uma outra conduta, pela qual, adicionalmente, pode ser conduzido fluido seco directamente do exterior do espaço para o interior do espaço.
De acordo com um outro aperfeiçoamento preferido, o espaço está no essencial fechado através de um recipiente.
Exemplos de execução da invenção encontram-se representados nos desenhos e são explicados mais ao pormenor na seguinte descrição.
Mostram:
Fig. 1 uma representação esquemática de uma primeira forma de execução do dispositivo de condicionamento de acordo com a invenção;
Fig. 2 uma representação esquemática de uma segunda forma de execução do dispositivo de condicionamento de acordo com a invenção;
Fig. 3 uma vista em secção transversal esquemática de uma terceira forma de execução do dispositivo de condicionamento de acordo com a invenção;
Fig. 4 uma vista em secção transversal esquemática de uma quarta forma de execução do dispositivo de condicionamento de acordo com a invenção; e
Fig. 5 uma vista em secção transversal esquemática de um dispositivo de condicionamento para elucidação da problemática que está na base da presente invenção.
As mesmas referências designam, nas figuras, componentes iguais ou de função igual. A figura 1 mostra uma representação esquemática de uma primeira forma de execução do dispositivo de condicionamento de acordo com a invenção.
Em seguida, no sentido de se evitarem repetições, não são novamente descritos componentes que já tenham sido descritos acima em relação à figura 5.
Com a referência 80' está designado um controlador de temperatura modificado que pode não só, através de aquecimento da instalação 90 de aquecimento, regular a temperatura da bancada 10 de testagem, mas também, através de uma conduta 12, está acoplado ao sensor 100 de ponto de condensação e desse modo pode iniciar um contra-aquecimento automático aquando de um perigo de condensação/de congelação.
Na primeira forma de execução de acordo com a figura 1, adicionalmente integrado na instalação 70 de têmpera, encontra-se uma instalação 105 de aquecimento, a qual não se encontra em contacto directo com o permutador 95 térmico. Em vez de terminar na atmosfera circundante, a conduta r3 é conduzida para a instalação 105 de aquecimento, de modo a que o ar seco que abandona a bancada 10 de testagem seja de certo modo reconduzido para a armação 2 de comando de temperatura e após percorrer a instalação 105 de aquecimento seja novamente conduzido, pela conduta r4, para o recipiente 5, no qual o mesmo, através de elementos 40 de difusão, é difundido no espaço 1 para o 9 condicionamento da atmosfera. A referência 4 designa um sensor de temperatura para a determinação da temperatura no espaço 1 que emite um correspondente sinal de temperatura TS à instalação 70 de têmpera, o qual é utilizado para a regulação da temperatura mediante a instalação 105 de aquecimento.
Através desta disposição, o ar secado pode cumprir uma função dupla, nomeadamente, primeiro a refrigeração da bancada 10 de testagem e depois o condicionamento da atmosfera no espaço 1, antes do mesmo, através de aberturas do recipiente 5, ser novamente reconduzido para a atmosfera circundante e, desse modo, ser utilizado de modo mais eficaz. A figura 2 mostra uma representação esquemática de uma segunda forma de execução do dispositivo de condicionamento de acordo com a invenção.
Na segunda forma de execução de acordo com a figura 2 ramifica-se, a partir da conduta r2, imediatamente antes da bancada 10 de testagem, uma conduta r5 que é igualmente conduzida, através da bancada 10 de testagem, em forma de uma serpentina de refrigeração ou de um tubo de refrigeração, mas depois abandona a bancada 10 de testagem num outro local do que a conduta r3 e a partir dai, através de uma válvula 45 de saida que pode ser comandada, conduz o correspondente ar secado, após o abandono da bancada 10 de testagem, directamente para o recipiente 5.
Dado isto com temperaturas muito baixas, aquando de determinados casos de utilização, poder levar a problemas, esta 10 opção da condução do gás seco, pela conduta r5, para o recipiente 1, é regulável, através da válvula 45 de saída. A regulação pode ocorrer de modo usual, por exemplo, através de comando à distância ou comando por cabo.
No restante, a segunda forma de execução é de construção idêntica à primeira forma de execução acima descrita. A figura 3 mostra uma vista em secção transversal esquemática de uma terceira forma de execução do dispositivo de condicionamento de acordo com a invenção.
Com a referência 80' está designado um outro controlador de temperatura ainda mais modificado que comanda também a instalação 70 de têmpera, através da conduta de comando ST, e, desse modo, toma o papel de um comando de temperatura central.
Na terceira forma de execução, de acordo com a figura 3, uma parte do ar seco reconduzido pela conduta r3 é ramificada, antes da instalação 105 de aquecimento, por uma conduta i3 e conduzida através do permutador 95 térmico, onde o mesmo contribui, tal como o ar seco, fresco, que é aduzido pelas condutas rO, il, para a refrigeração. O ar seco abandona o permutador 95 térmico pela conduta i4 e é directamente atrás da instalação 105 de aquecimento juntado ao ar que fluiu através da instalação 105 de aquecimento. A partir do correspondente ponto de junção, este ar seco, exactamente como na primeira forma de execução, é conduzido pela conduta r4 e pelos elementos 40 de difusão para o recipiente 5 para o condicionamento da atmosfera do mesmo.
Além disso, esta forma de execução prevê uma válvula 46 de 11 mistura que pode ser comandada e uma conduta rlO bypass, através da qual o permutador 95 térmico pode ser contornado. A vantagem particular nesta forma de execução reside no facto de um "resto de frio" do ar secado que reflui da bancada 10 de testagem, poder ser utilizado para a refrigeração do permutador térmico e simultaneamente poder ser reconduzido de modo aquecido para o recipiente 5.
No restante, a segunda forma de execução é de construção idêntica à primeira forma de execução acima descrita. A figura 4 mostra uma vista em secção transversal esquemática de uma quarta forma de execução do dispositivo de condicionamento de acordo com a invenção. A referência 85 na figura 4 designa um controlador de temperatura de gás adicional ao qual, pelas condutas rO, i2, é aduzido gás seco, por exemplo, ar secado, da mesma fonte de gás do que a do permutador 95 térmico, o qual este leva para uma temperatura previamente determinada e depois, pela conduta rl, pelos elementos 30 de difusão, conduz para o interior do recipiente 5. A adução directa de ar secado para o recipiente 5 pelos elementos 30 de difusão está, portanto ainda, adicionalmente prevista nesta forma de execução, mas pode ser formada de modo a poder-se desligar, se a quantidade de fluxo através da bancada 10 de testagem for completamente suficiente para o condicionamento da atmosfera no interior do recipiente 5.
Lisboa, 21 de Dezembro de 2006 12

Claims (20)

  1. REIVINDICAÇÕES 1. Processo para o condicionamento de placas semicondutoras e/ou de hibridos com os passos: disponibilização de um espaço (1) pelo menos parcialmente fechado com uma instalação (10) de recepção de placa/de híbrido que se encontra no interior do mesmo para a recepção de uma placa semicondutora e/ou de um híbrido; e condução de um fluído seco através da instalação (10) de recepção de placa/de híbrido para temperar a instalação (10) de recepção de placa/de híbrido; sendo que pelo menos uma parte do fluído que abandona a instalação (10) de recepção de placa/de híbrido é utilizada para o condicionamento da atmosfera no interior do espaço (D ·
  2. 2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o espaço (1), no essencial, estar fechado através de um recipiente (5) .
  3. 3. Processo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por a parte do fluído que abandona 0 dispositivo (10) de recepção de placa/de híbrido ser em primeiro lugar do espaço (1). temperada e, depois, difundida no interior
  4. 4 . Processo de acordo com a reivindicação 1, 2 ou 3, caracterizado por a parte do fluído que abandona 0 1 dispositivo (10) de recepção de placa/de híbrido ser temperada no exterior do espaço (1) e, depois, novamente reconduzida para o espaço (1).
  5. 5. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a parte do fluído que abandona o dispositivo (10) de recepção de placa/de híbrido imediatamente após o abandono da instalação (10) de recepção de placa/de híbrido ser difundida no interior do espaço (1).
  6. 6. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por uma primeira parte do fluído que abandona a bancada (10) de testagem ser em primeiro lugar temperada e, depois, difundida no interior do espaço (1) e uma segunda parte ser difundida no interior do espaço (1) imediatamente após o abandono da instalação (10) de recepção de placa/de híbrido.
  7. 7. Processo de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por, pelo menos uma, a primeira ou a segunda parte, ser regulável em termos de quantidade de fluxo.
  8. 8. Processo de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por a parte do fluído que abandona o dispositivo (10) de recepção de placa/de híbrido ser temperada pelo facto da mesma para a refrigeração prévia, particularmente para a refrigeração prévia do fluído, ser utilizada no exterior do espaço (1), antes da mesma ser difundida no interior do espaço (1).
  9. 9. Processo para o condicionamento de placas semicondutoras e/ou de híbridos com: 2 um espaço (1) pelo menos parcialmente fechado com uma instalação de recepção (10) de placa/de híbrido que se encontra no interior do mesmo para a recepção de uma placa semicondutora e/ou de um híbrido; e uma instalação (r2, r3, r4, r5, i3, i4) de condutas para a condução de um fluído seco através da instalação (10) de recepção de placa/de híbrido para temperar a instalação (10) de recepção de placa/de híbrido e para a condução de pelo menos uma parte do fluído que abandona a instalação (10) de recepção de placa/de híbrido para o espaço (1) para o condicionamento da atmosfera no espaço (1).
  10. 10. Dispositivo de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por a instalação (r2, r3, r4, r5, i3, i4) de condutas apresentar: uma primeira conduta (r2) , pela qual o fluído pode ser conduzido do exterior do espaço (1) para o interior da instalação (10) de recepção de placa/de híbrido; uma segunda conduta (r3) , pela qual o fluído pode ser conduzido do interior da instalação (10) de recepção de placa/de híbrido para o exterior do espaço (1); e uma terceira conduta (r4) , pela qual o fluído pode ser reconduzido do exterior do espaço (1) para o interior do espaço (1); sendo que entre a segunda e a terceira conduta (r3, r4) está prevista uma instalação (70; 70, 80") de têmpera.
  11. 11. Dispositivo de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por na extremidade da terceira conduta (r4) estarem previstos elementos (40) de difusão. 3
  12. 12. Dispositivo de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por a instalação (r2, r3, r4, r5, i3, i4) de condutas apresentar: uma primeira conduta (r2), pela qual o fluido pode ser conduzido do exterior do espaço (1) para o interior da instalação (10) de recepção de placa/de híbrido; e uma quarta conduta (r5), pela qual o fluido pode ser conduzido do interior da instalação (10) de recepção de placa/de híbrido para o interior do espaço (1).
  13. 13. Dispositivo de acordo com a reivindicação 12, caracterizado por a instalação (r2, r3, r4, r5, i3, i4) de condutas apresentar: uma segunda conduta (r3) pela qual o fluído pode ser conduzido do interior da instalação (10) de recepção de placa/de híbrido para o exterior do espaço (1); e uma terceira conduta (r4), pela qual o fluído pode ser reconduzido do exterior do espaço (1) para o interior do espaço (1); sendo que entre a segunda e a terceira conduta (r3, r4) está prevista uma instalação (70; 70, 80") de têmpera.
  14. 14. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 ou 13, caracterizado por estar prevista uma válvula (45) para a regulação da quarta conduta (r5) em termos de quantidade de fluxo.
  15. 15. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 14, caracterizado por a instalação (70; 70, 80") de 4 têmpera apresentar uma instalação (105) de aquecimento.
  16. 16. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 15, caracterizado por a instalação (70/ 70, 80") de têmpera apresentar um permutador (95) térmico para o qual pode ser conduzida pelo menos uma parte do fluido que abandona o espaço (1).
  17. 17. Dispositivo de acordo com a reivindicação 16, caracterizado por o permutador (95) térmico servir para a refrigeração prévia do fluido aduzido.
  18. 18. Dispositivo de acordo com a reivindicação 16, caracterizado por a instalação (r2, r3, r4, r5, i3, i4) de condutas ser de tal modo formada que a parte que abandona o permutador (95) térmico pode ser pelo menos parcialmente reconduzida para o interior do espaço para o condicionamento da atmosfera.
  19. 19. Dispositivo de acordo com qualquer uma das revindicações 9 a 18, caracterizado por estar prevista uma outra conduta (rl), pela qual, adicionalmente, pode ser conduzido fluido seco directamente do exterior do espaço (1) para o interior do espaço (1).
  20. 20. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 19, caracterizado por o espaço (1) estar no essencial fechado através de um recipiente (5). Lisboa, 21 de Dezembro de 2006 5
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