TW201712459A - 連續流體熱界面材料施配 - Google Patents

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山姆 克伯尼
杰里 伊霍爾 圖斯塔尼烏斯凱杰
詹姆斯 威特曼 巴布科克
湯瑪士 喬斯
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三角設計公司
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Abstract

本發明揭示一種用於在一電子器件之測試期間控制該電子器件之一溫度之溫度控制系統，其包含：一熱能頭，其具有一器件接觸面，該器件接觸面經構形以在測試期間與該電子器件接觸；一流體熱界面材料(TIM)施配器，其經構形將一流體TIM施配至該電子器件之一面與該熱能頭之該器件接觸面之間之一位置；及一流體TIM施配器控制器，其經構形以控制該TIM施配器，使得該TIM施配器在該電子器件之一測試循環期間施配該流體TIM。

Description

連續流體熱界面材料施配
本申請案主張2015年7月21日申請之美國臨時申請案第62/195,049號之優先權，該案之全部內容特此以引用的方式併入。
本章節意欲提供申請專利範圍中列舉之本發明之一背景或上下文。本文之描述可包含可求知之概念，但未必係先前已設想或求知之概念。因此，除非本文中特別指出，否則本章節中所描述之內容並非本申請案中之描述及申請專利範圍之先前技術且不允許為包含在本章節中之先前技術。
本發明大體上係關於諸如經歷電測試之一半導體晶圓或晶粒或可在使用中或經歷測試之其他器件的一電子器件(亦稱為一「待測器件」或「DUT」)之熱控制及/或調節之領域。更特定言之，本發明係關於一種用於此器件之熱控制及/或調節之裝置及方法。
已開發各種技術以將一半導體器件之溫度維持在一預定設定點溫度下或附近。例如，在美國專利第7,639,029號、美國專利第6,489,793號、美國專利第6,476,627號、美國專利第6,389,225號、美國專利第5,864,176號、美國專利第5,844,208號、美國專利第5,821,505號、美國專利第5,420,521號、美國專利第5,297,621號、美國專利第5,104,661號、美國專利第5,315,240號、美國專利第 5,205,132號、美國專利第5,125,656號、美國專利第5,309,090號、美國專利第5,172,049號及美國專利第4,734,872號中描述此等系統及方法，所有專利之全部內容特此以引用的方式併入。
需要在一恆定溫度附近測試之電子器件之兩個具體實例係封裝積體晶片或未封裝之裸晶片。諸如數位邏輯電路、記憶體電路或類比電路之任何類型之電路可整合至晶片。晶片中之電路可由諸如場效電晶體或雙極電晶體之任何類型之電晶體構成。
當測試一晶片時設法使該晶片之溫度保持恆定之一原因係該晶片操作之速度可係溫度相依。例如，由互補場效電晶體(CMOS電晶體)構成之一晶片通常晶片溫度中每下降1℃增加其操作速度達大約0.3%。
晶片工業中之一共同實踐係大量生產一特定類型之晶片，及接著對晶片快速分類且依一更高價格銷售更快操作晶片。依此方式處理CMOS記憶體晶片及CMOS微處理器晶片。然而，當執行速度測試時必須保持各晶片之溫度幾乎恆定以適當判定此等晶片之速度。
若當執行速度測試時晶片之瞬時功率消耗係恆定的或在一小範圍中變動，則將晶片溫度維持在一恆定設定點附近係簡單的。在該情況中，僅必須透過一固定熱阻值將晶片耦合至一熱質量，其處於一固定溫度下。例如，若最大晶片功率變動係十瓦特且晶片與熱質量之間的耦合係0.2℃/瓦特，則晶片溫度將變動2℃之一最大值。
然而，若當執行速度測試時晶片之瞬時功率消耗在一大範圍中上下變動，則將晶片溫度維持在一恆定設定點附近係非常困難。每次器件功率消耗改變，晶片之溫度及晶片之速度亦將改變。另外，功率消耗隨溫度增加，其可導致熱失控及晶片之破壞。
上述問題在CMOS晶片中係特別嚴重，此係因為當接通或斷開之CMOS電晶體之數目增加時CMOS晶片之瞬時功率消耗增加。在一 CMOS晶片之速度測試期間，經切換之電晶體之數目總是改變。因此，晶片之功率消耗、溫度及速度總是改變。另外，當更多電晶體整合至一單一晶片時，此等變化之量值增加，此係因為在任何特定瞬時下經切換之電晶體之數目將自全無變動至晶片上之所有電晶體。
在測試期間更快速提高或降低一電子器件之溫度之一方式係藉由在使用於測試之該電子器件與一熱能頭接觸之前將一流體熱界面材料(TIM)施配至晶片上。例如，美國專利第5,864,176號揭示將一液體(諸如水或水及乙二醇之一混合物)施配至電子器件上及接著抵靠電子器件按壓一加熱器之一表面，其中該液體位於電子器件與該加熱器之間。因此，一些液體自該加熱器與電子器件之間擠出，及剩餘液體填充存在於電子器件與該加熱器之間的微觀間隙。TIM降低晶片與熱能頭之間的熱阻值，其使得更易於使用熱能頭來升高及降低晶片之溫度。換言之，TIM引起晶片在溫度上更接近熱能頭之表面所控制之一溫度。
儘管在使一電子器件與加熱器接觸之前將一熱界面材料安置於該器件上係有益於許多應用，但在需要較長測試時間及/或較高測試溫度之測試期間，該熱界面材料可在完成測試之前蒸發。熱阻值中之所得增加可引起電子器件之溫度增加超出所要設定點或超出所要最大測試安全溫度。例如，使用水作為一熱界面材料可使得能在102℃下測試2或3秒或在95℃下測試20秒，但水一蒸發，電子器件之溫度可快速上升至140℃或150℃，其可引起器件測試失敗或可損壞器件。
本發明之某些實施例之一目的係提供對一電子器件內之功率消耗中之較大變動快速反應的一溫度控制系統及藉此當測試該器件時將器件溫度維持在一恆定設定點溫度下或附近。
根據一實施例，一種用於在一電子器件之測試期間控制該電子 器件之一溫度之溫度控制系統包含：一熱能頭，其具有一器件接觸面，該器件接觸面經構形以在測試期間與該電子器件接觸；一流體熱界面材料(TIM)施配器，其經構形將一流體TIM施配至該電子器件之一面與該熱能頭之該器件接觸面之間的一位置；及一流體TIM施配器控制器，其經構形以控制該TIM施配器使得該TIM施配器在該電子器件之一測試循環期間施配該流體TIM。
根據另一實施例，一種在一電子器件之測試期間控制該電子器件之一溫度之方法包含：與抵靠一電子器件的一熱能頭之一器件接觸面接觸及測試該電子器件；及當與抵靠該電子器件的該熱能頭之該器件接觸面接觸及執行一測試循環時，將一流體熱界面材料施配至該電子器件之一面與熱能頭之該器件接觸面之間的一位置。
Pd‧‧‧電子器件之功率
Rdh‧‧‧熱阻值
Rdh-setpoint‧‧‧預定設定點熱阻值
Td‧‧‧電子器件之溫度
Th‧‧‧加熱器之溫度
藉由參考附圖來描述本發明之實施例，其中：
圖1係一溫度控制系統之一示意性側視圖，其中透過一插入加熱器來施配一液態熱界面材料(TIM)。
圖2係一溫度控制系統之一示意性側視圖，其中經由延伸穿過一散熱器、一熱界面及包含一台座之一插入加熱器之一通道來施配TIM。
圖3係一溫度控制系統之一示意性側視圖，其中經由一插入加熱器之一台座來施配TIM。
圖4係一溫度控制系統之一示意性側視圖，其中經由延伸穿過一被動散熱器之一通道來施配TIM。
圖5係一溫度控制系統之一示意性側視圖，其中透過一散熱器及一熱電器件來施配TIM。
圖6係一溫度控制系統之一示意性側視圖，其中透過側注入來施配TIM。
圖7係一溫度控制系統之一示意性側視圖，其中熱能頭與電子器件之間的界面間隙對一周圍環境開放。
圖8係一溫度控制系統之一示意性側視圖，其中熱能頭與電子器件之間的界面間隙係自一周圍環境密封。
圖9係一熱能頭之一器件接觸面之一示意性仰視圖，其中一親水性塗層係安置於該器件接觸面之一部分上。
圖10係一熱能頭之一器件接觸面之一示意性仰視圖，其中一疏水性塗層係安置於該器件接觸面之一部分上。
圖11係一熱能頭之一器件接觸面之一示意性仰視圖，其中一流體感測器係安置於該器件接觸面之一面之一部分上。
圖12係展示基於自圖11中展示之流體感測器接收之信號或基於電子器件與熱能頭之間之一熱阻值來控制一TIM施配器之一流程圖。
圖13係展示基於電子器件溫度、加熱器溫度及電子器件功率來控制一TIM施配器之一流程圖。
在以下描述中，為解釋而不是限制，闡述細節及描述以提供本發明之實施例之一全文理解。然而，熟習技術者當明白本發明可在背離此等細節及描述之其他實施例中實踐。
在圖1至圖12中描繪之一些實施例中，提供一種用於在一電子器件之測試期間將該電子器件之一溫度維持在一設定點溫度下或附近之溫度控制系統。該系統包含一熱能頭，其具有經構形以在測試期間與一電子器件接觸之一器件接觸面。該系統進一步包含：一流體TIM施配器，其經構形將一流體TIM施配至該電子器件之一面與該熱能頭之該面之間；及一流體TIM施配器控制器，其經構形以控制該TIM施配器，使得該TIM施配器在該電子器件之測試期間施配該流體TIM。
第一實施例
在圖1中描繪之一實施例中，該溫度控制系統包含一熱能頭，其包含一加熱器、一液體冷卻散熱器，及該加熱器與該散熱器之間之一熱界面。該系統進一步包含一流體TIM施配器，其經構形以經由延伸穿過該散熱器、該熱界面及該加熱器之一通道將一TIM施配至經構形以與一電子器件接觸之該熱能頭之一面。該系統包含：一流體TIM施配器控制器，其經構形以控制該流體TIM施配器；及一加熱器溫度控制器，其經構形以控制該加熱器之一溫度。該流體TIM施配器控制器及該加熱器溫度控制器可係相同控制器單元的部分，如藉由圖1中之虛線所指示。
熱能頭
在圖1中展示之實施例中，該熱能頭包含一加熱器，該加熱器具有經構形以在測試期間與該電子器件接觸之一面。當該加熱器之該面與該電子器件接觸時，該電子器件經測試且其溫度維持在一設定點下或附近。
在此實施例中，該加熱器係一薄、扁平電加熱器，其具有：一第一面，其經由該熱界面附接至該散熱器；及一第二曝露面，其經構形以在測試期間與該電子器件接觸。例如，該電加熱器可係由一氮化鋁陶瓷製成，其中電阻器(圖中未展示)經均勻地整合用於將電功率轉換成熱。
圖1之散熱器係具有一空心基座之一液體冷卻散熱器，其中安置散熱片(圖中未展示)。冷卻液自一第一管道進入該基座，及透過一第二管道離開該基座，如藉由圖1中之標記為「冷卻劑」之箭頭所展示。冷卻液透過該基座藉由一泵(圖中未展示)傳播及保持在低於一預定設定點溫度之一溫度下。該冷卻劑可依一恆定流率或依一可變流率透過該基座傳播。
加熱器經由熱界面附接至散熱器。熱界面允許加熱器附接至散 熱器，即使加熱器與散熱器之間的配合面並非完全扁平。熱界面可由(例如)一導熱環氧樹脂製成。加熱器與散熱器之間的熱界面之一厚度可係(例如)在50μm至250μm、及較佳地50μm至80μm之一範圍中。
在圖1之實施例中，一通道延伸穿過散熱器、熱界面及加熱器以允許流體TIM自流體TIM施配器流動至加熱器之電子器件接觸面。該通道自流體TIM施配器接收流體TIM。熱能頭可包含一個以上通道。例如，熱能頭可經由一單一管道自一單一通道中之流體TIM施配器接收流體TIM，及在測試期間該單一通道可在熱能頭中分流至各自允許流體TIM施配至加熱器之電子器件接觸面與電子器件之間的界面的複數個通道。替代地，加熱器或其部分可由一多孔材料製成，流體TIM可經由該多孔材料之孔自流體TIM施配器流動至電子器件接觸面。該多孔材料可係(例如)一多孔α-Al2O3材料、一多孔ZrO2材料或一多孔TiO2材料。該材料之一開孔孔隙度可係(例如)介於20%與50%之間，及較佳地介於28%與43%之間。該材料之一平均孔大小可係(例如)介於1μm與6μm之間，及較佳地介於1.8μm與5μm之間。作為另一替代方案，可經由加熱器之一表面中(例如，加熱器之一器件接觸面中)之通道或溝槽來施配TIM。
加熱器溫度控制器
加熱器溫度控制器經構形以控制加熱器之一溫度。美國專利第5,864,176號中描述可在本發明之系統中使用之一加熱器溫度控制器之一實例。在一實施例中，加熱器溫度控制器包含一功率調節器及一可變電源供應器。該功率調節器接收指示測試期間電子器件之現溫度之一溫度信號(例如，經由來自熱能頭及/或電子器件中之一或多個感測器之一或多個回饋線)，及接收指示測試期間電子器件之一所要設定點溫度之一設定點信號。基於此等兩個溫度及/或其等之變化速率，該功率調節器(圖中未展示)產生一控制信號，其指示應發送至加熱器 (例如，經由一控制線)以將電子器件之溫度保持在設定點溫度下之功率的量。該可變電源供應器自該功率調節器接收該控制信號，及基於該控制信號來將可自一供應電壓獲得之電力的一部分發送至加熱器。
流體TIM施配器及流體TIM施配器控制器
圖1之系統進一步包含：一流體TIM施配器，其經構形以將一流體TIM施配至電子器件之一面與熱能頭之該面之間；及一流體TIM施配器控制器，其經構形以控制該TIM施配器，使得在電子器件之測試期間，該TIM施配器施配該流體TIM。在一實施例中，該流體TIM施配器係經構形以將該流體TIM提供至熱能頭中之通道之一流體泵。例如，該TIM施配器可係一蠕動泵、一脈衝寬度調變(PWM)閥泵，或一類比閥泵。流體熱界面材料可係(例如)氦、水、水及防凍劑之一混合物、一導熱介電材料、一熱冷卻劑，或一相變材料。儘管在圖中用於施配TIM之通道及施配孔徑係展示位於熱能頭之一中心中，但用於施配TIM之通道及施配孔可係位於熱能頭中之其他位置處。
流體TIM施配器控制器可使用一定時器來控制TIM施配器。流體TIM施配器控制器可控制TIM施配器使得TIM施配器依一預定恆定速率施配流體TIM，或可控制TIM施配器使得TIM施配器依在測試期間增加或減少之一速率來施配流體TIM。流體TIM施配器控制器可控制TIM施配器以基於自一流體感測器接收之一信號來施配流體TIM，如下文就圖11及圖12所更詳細討論。
流體TIM施配器控制器可控制TIM施配器，以基於電子器件與熱能頭之間之一熱阻值、電阻或電容之一計算來施配流體TIM。在其他實施例中，TIM施配器控制器基於考量電子器件之類型、電子器件之溫度、加熱器之溫度及/或電子器件之功率之一演算法來控制TIM施配器。圖13係展示一TIM施配器之控制之一流程圖，其中該TIM施配器之控制係基於該流程圖。首先，量測電子器件之溫度Td、加熱器之溫 度Th及電子器件之功率Pd。接著，計算熱阻值。若經計算之熱阻值大於一預定設定點熱阻值Rdh-setpoint且TIM施配器經啟用，則施配TIM。若未啟用TIM施配器，則不施配TIM，即使經計算之熱阻值大於一預定設定點熱阻值Rdh-setpoint。
在其他實施例中，可經由由TIM施配器控制器控制之一流體閥來施配TIM。
可藉由將熱能頭之面之一溫度升高至高於流體熱界面材料之沸點之一設定點來移除流體熱界面材料。依此方式，由流體熱界面材料留下之任何殘餘的手動移除係非必要的。
第二實施例
在圖2中描繪之一第二實施例中，熱能頭之加熱器包含一台座，其包含經構形以在測試期間與電子器件接觸之器件接觸面。加熱器之台係座位於與散熱器相對置。美國專利第7,639,029號中描述可在本發明之系統中使用(或經修改以使用)之一台座之一實例。在一些實施例中，無修改係必要的，此係因為流體TIM透過側注入來供應(如下文就圖6所討論)。在其他實施例中，美國專利第7,639,029號中描述之保持器可藉由形成延伸穿過該台座之一通道或若干通道來修改以在測試期間經構形以經由該通道或若干通道將流體TIM供應至電子器件之一面與熱能頭之該面之間之一位置。
在該第二實施例中，該通道或若干通道延伸穿過散熱器、熱界面及加熱器(其包含該台座)。在圖2中，通道垂直延伸穿過熱能頭之此等組件，但本發明不限於該通道或若干通道之此一垂直構形。
如上文所討論，該第二實施例否則係類似於該第一實施例。
第三實施例
在圖3中展示之一第三實施例中，通道僅延伸穿過加熱器之台 座。在圖2中，通道包含一水平延伸部分、一彎曲部分及一垂直延伸部分。流體TIM首先進入及流動通過通道之該水平延伸部分、在該彎曲部分處轉向及接著流動通過該垂直延伸部分及流出至該台座之器件接觸面。
如上文所討論，該第三實施例否則係類似於該第二實施例。
第四實施例
在圖4中展示之一第四實施例中，熱能頭僅包含散熱器。在一些情況中，被動控制係足以將一電子器件保持在目標溫度下。例如，若一散熱器保持在一恆定溫度下、由TIM提供之熱阻值係足夠低且功率係足夠低，則可僅使用該散熱器將器件溫度中之變動保持在一可接受範圍內。在此一系統中，在測試期間散熱器之溫度可保持恆定。亦可當(例如)電子器件在測試之前已經受一熱浸泡及因此在測試之前及測試期間不需要藉由熱能頭經受額外加熱時使用此實施例。
第五實施例
在圖5中展示之一第五實施例中，該第一實施例之加熱器由一熱電器件或含有多個熱電器件之一熱控制晶片取代。例如，美國專利第6,825,681號及第6,985,000號中描述之固態熱控制器件可在本發明之系統中使用(或經修改以使用)。一熱電器件能夠迅速加熱及冷卻，且可更佳地適合於在測試期間將一電子器件維持在一設定點溫度下。例如，一熱控制晶片可包含複數個獨立固態熱元件，其等可補償該電子器件之功率消耗之不均勻性。在一些實施例中，無美國專利第6,825,681號及第6,985,000號之器件之修改係必要的，此係因為流體TIM透過側注入來供應(如下文相對於圖6所討論)。在其他實施例中，此等專利中揭示之器件經修改使得用於供應流體TIM之通道或若干通道以如相對於該第一實施例中之加熱器所描述之相同方式延伸穿過該熱電器件或熱控制晶片。
第六實施例
在圖6中展示之一第六實施例中，流體TIM施配器經構形以透過側注入將一流體TIM施配至電子器件之一面與熱能頭之該面之間，藉此消除一通道通過熱能頭之需要。
其他實施例
界面間隙
在所描述之修正之任一者中，熱能頭與電子器件之間的界面間隙可對一周圍環境開放，如圖7中所展示；或具有一障壁及/或經密封及與該周圍環境隔離，如圖8中所展示。
在圖8之實施例中，一障壁及/或密封件係安置於熱能頭與電子器件之間以圍封空間之一中心部分。該障壁及/或密封件抑制TIM將該空間之中心部分留在熱能頭與電子器件之間以防止TIM引起對系統及/或電子器件之損壞。密封件及/或熱能頭(例如，加熱器之台座)可具有含不允許液態TIM(例如，液態水)通過該密封件但允許氣態TIM(例如，蒸汽)通過該密封件的一孔口大小之孔口。密封件可由(例如)矽氧橡膠製成。
具有親水性及疏水性塗層之熱能頭
在所描述之實施例之任一者中，一親水性或疏水性表面/塗層可安置於熱能頭之器件接觸面之部分上。
在圖9中展示之實施例中，親水性塗層/表面經定位以促進減少熱阻值係所要的處之面/電子器件之部分處之濕潤。具體而言，親水性塗層係安置於在測試期間應由流體TIM接觸之器件接觸面之部分上。親水性塗層可係(例如)可自Evonic Industries獲得之諸如Aerosil® 90、Aerosil® 130、Aerosil® 150、Aerosil® 200、Aerosil® 255、Aerosil® 300、Aerosil® 380、Aerosil® OX 50、Aerosil® TT 600、Aerosil® 200F、Aerosil® 380F、Aerosil® 200 Pharma、Aerosil® 300 Pharma之一親 水性煙霧二氧化矽；或可自Lotus Leaf Coatings獲得之諸如HydroPhil之一微米/奈米級塗層。儘管親水性塗層在圖9中展示為位於器件接觸面之一中心中，但親水性塗層可安置於期望促進與TIM接觸之任何地方。
在圖10中展示之實施例中，疏水性塗層/表面經定位以排斥來自流體可引起損壞處之面/電子器件之部分之流體。例如，疏水性塗層可定位於熱能頭之器件接觸面之一周邊處以抑制流體從熱能頭與電子器件之間的界面離開。疏水性表面可(例如)如A.Y.Vorobyev及Chunlei Guo之名稱為「Multifunctional surfaces produced by femtosecond laser pulses」，117 J.App.Phys.033103(2015年1月20日)所描述形成。疏水性塗層可替代地係諸如(例如)Rust-oleum® NeverWet之一基於矽氧之抗液劑；諸如美國專利第8,178,004號中描述之一基於磷酸之塗層；或可自Lotus Leaf Coatings獲得之諸如HydroFoe之一次微米級塗層。儘管疏水性塗層在圖10中展示為位於器件接觸面之一周邊處，但疏水性塗層可安置於期望抑制與TIM接觸之任何地方。
TIM施配器控制
在所描述之實施例之任一者中，一流體感測器可安置於熱能頭之器件接觸面之部分上。該流體感測器可包含(例如)可經金屬化之平行導體或當與流體TIM接觸時短路之加熱器或其台座。在圖11中展示之實施例中，一流體感測器係安置於在測試期間應由流體TIM接觸之器件接觸面之部分周圍。該流體感測器經構形以產生指示是否已使得流體TIM與該流體感測器接觸之一信號。如圖12中所展示，該信號自該流體感測器輸出至流體TIM控制器，及該控制器經構形以基於該信號來控制流體TIM施配器。當TIM與該流體感測器接觸時，TIM施配器控制器斷開TIM施配器。若TIM不與該流體感測器接觸則TIM施配 器控制器接通TIM施配器及啟用TIM施配器。
替代地，TIM施配器控制器可基於電子器件與熱能頭之間的一熱阻值、電阻或電容以類似於圖13中展示之方式的一方式來控制TIM施配器。例如，電子器件之功率及溫度及加熱器溫度可經感測使得可計算電子器件與加熱器之間的熱阻值。一第一溫度感測器或第一複數個溫度感測器可用以感測電子器件之溫度。一第二溫度感測器或第二複數個溫度感測器可用以感測加熱器之溫度。若熱阻值高於一預定臨限值，則可施配額外TIM。一些測試構形不允許在主動測試期間量測器件溫度。確切而言，器件之溫度僅可落入一測試循環之子測試之間。在此一情況中，僅可在該測試循環之此等子測試之間完成TIM之施配。
已為了繪示及描述而呈現實施例之上述描述。上述描述不意欲具窮舉性或將本發明之實施例限於所揭示之精確形式，且根據上述教示修改及變動係可行的或可自各種實施例之實踐獲取。本文所討論之實施例經選擇及描述以解釋各種實施例及其實踐應用之原理及本質以使熟習技術者能夠利用在各種實施例中利用本發明及伴隨各種修改如適於所考量之特定用途。本文所描述之實施例之特徵可在方法、裝置、模組、系統及電腦程式產品之所有可能組合中組合。

Claims (32)

  1. 一種用於在一電子器件之測試期間控制該電子器件之一溫度之溫度控制系統，該系統包括：一熱能頭，其具有一器件接觸面，該器件接觸面經構形以在測試期間與該電子器件接觸；一流體熱界面材料(TIM)施配器，其經構形將一流體TIM施配至該電子器件之一面與該熱能頭之該器件接觸面之間之一位置；及一流體TIM施配器控制器，其經構形以控制該TIM施配器，使得該TIM施配器在該電子器件之一測試循環期間，施配該流體TIM。
  2. 如請求項1之溫度控制系統，其中該熱能頭包括一加熱器，其具有經構形以在測試期間與該電子器件接觸之該器件接觸面。
  3. 如請求項2之溫度控制系統，其中該熱能頭進一步包括該加熱器經附接至其之一散熱器。
  4. 如請求項3之溫度控制系統，其中該加熱器係經由一導熱界面材料附接至該散熱器。
  5. 如請求項2之溫度控制系統，其中該流體TIM施配器經構形以經由延伸穿過該加熱器之至少一通道，將該流體TIM施配至該電子器件之該面與該熱能頭之該器件接觸面之間之該位置。
  6. 如請求項5之溫度控制系統，其中該至少一通道包括複數個通道。
  7. 如請求項2之溫度控制系統，其中該加熱器之至少一部分係由一多孔材料製成，及該TIM施配器經構形以經由該多孔材料之孔，將該流體TIM施配至該電子器件之該面與該熱能頭之該器件接觸 面之間之該位置。
  8. 如請求項3之溫度控制系統，其中該TIM施配器經構形以經由延伸穿過該散熱器及該加熱器之至少一通道，將該流體TIM施配至該電子器件之該面與該熱能頭之該器件接觸面之間之該位置。
  9. 如請求項2之溫度控制系統，其中該TIM施配器經構形以經由該電子器件之該面與該熱能頭之該器件接觸面之間之一界面間隙之一周邊側，將該流體TIM施配至該電子器件之該面與該熱能頭之該器件接觸面之間之該位置。
  10. 如請求項2之溫度控制系統，進一步包括一加熱器溫度控制器，該加熱器溫度控制器經構形以控制該加熱器，使得該電子器件之一溫度維持在一設定點溫度下或附近。
  11. 如請求項1之溫度控制系統，其中該TIM施配器係一蠕動泵、一脈衝寬度調變閥泵、一類比閥泵，或一流體閥。
  12. 如請求項1之溫度控制系統，其中該TIM係氦、水、水及防凍劑之一混合物、一導熱介電材料、一熱冷卻劑，或一相變材料。
  13. 如請求項1之溫度控制系統，其中該TIM施配器控制器使用一定時器來控制該TIM施配器。
  14. 如請求項1之溫度控制系統，其中該TIM施配器控制器控制該TIM施配器，使得該TIM施配器依一預定恆定速率來施配該流體TIM。
  15. 如請求項1之溫度控制系統，其中該TIM施配器控制器控制該TIM施配器，以基於自一流體感測器接收之一信號來施配該流體TIM。
  16. 如請求項1之溫度控制系統，其中該TIM施配器控制器控制該TIM施配器，以基於該熱能頭及該電子器件之至少一者之一熱、電或機械性質來施配該流體TIM。
  17. 如請求項1之溫度控制系統，其中該TIM施配器控制器控制該TIM施配器，以基於該電子器件與該熱能頭之間之一熱阻值、電阻或電容之一計算來施配該流體TIM。
  18. 如請求項17之溫度控制系統，進一步包括：一或多個第一溫度感測器，其經構形以偵測該電子器件之一溫度；及一或多個第二溫度感測器，其經構形以偵測該熱能頭之一溫度。
  19. 如請求項1之溫度控制系統，其中該熱能頭包括包含一台座之一加熱器，該台座具有經構形以在測試期間與該電子器件接觸之該器件接觸面。
  20. 如請求項19之溫度控制系統，其中該熱能頭進一步包括該加熱器經附接至其之一散熱器，其中該TIM施配器經構形以經由延伸穿過該散熱器及該加熱器(包含該加熱器之該台座)之至少一通道，將該流體TIM施配至該電子器件之該面與該熱能頭之該器件接觸面之間之該位置。
  21. 如請求項19之溫度控制系統，其中該TIM施配器經構形以經由延伸穿過該加熱器之該台座之至少一通道，將該流體TIM施配至該電子器件之該面與該熱能頭之該器件接觸面之間之該位置，該TIM在該台座之一側面處進入該台座，及在該台座之該器件接觸面處離開該台座。
  22. 如請求項1之溫度控制系統，其中該熱能頭包括一散熱器，其具有經構形以在測試期間與該電子器件接觸之該器件接觸面。
  23. 如請求項1之溫度控制系統，其中該熱能頭包括一熱電器件，其具有經構形以在測試期間與該電子器件接觸之該器件接觸面。
  24. 如請求項1之溫度控制系統，其中該熱能頭包括一熱控制晶片，其具有經構形以在測試期間與該電子器件接觸之該器件接觸面，該熱控制晶片包括複數個獨立固態熱元件。
  25. 如請求項1之溫度控制系統，進一步包括一密封件，該密封件經附接至該熱能頭，使得該密封件環周圍地圍封該電子器件之該面與該熱能頭之該器件接觸面之間之一界面間隙之一中心部分。
  26. 如請求項1之溫度控制系統，其中一親水性塗層係安置於該熱能頭之該器件接觸面之一中心部分上。
  27. 如請求項1之溫度控制系統，其中一疏水性塗層係安置於環周圍地包圍該熱能頭之該器件接觸面之一中心部分之該熱能頭之該器件接觸面的一部分上。
  28. 如請求項1之溫度控制系統，其中一流體感測器係安置於環周圍地包圍該熱能頭之該器件接觸面之一中心部分之該熱能頭之該器件接觸面的一部分上。
  29. 如請求項28之溫度控制系統，其中該TIM施配器控制器控制該TIM施配器，以基於自該流體感測器接收之一信號來施配該流體TIM。
  30. 如請求項1之溫度控制系統，其中經由該熱能頭之該器件接觸面中之複數個溝槽來施配該TIM。
  31. 一種在一電子器件之測試期間控制該電子器件之一溫度之方法，該方法包括：與抵靠一電子器件之一熱能頭之一器件接觸面接觸，及測試該電子器件；及當與抵靠該電子器件之該熱能頭之該器件接觸面接觸及執行一測試循環時，將一流體熱界面材料施配至該電子器件之一面與該熱能頭之該器件接觸面之間之一位置。
  32. 如請求項31之方法，進一步包括將該熱能頭之該接觸面之一溫度升高至高於該流體熱界面材料之該沸點之一設定點。
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11549981B2 (en) 2020-10-01 2023-01-10 Advantest Test Solutions, Inc. Thermal solution for massively parallel testing
US11567119B2 (en) 2020-12-04 2023-01-31 Advantest Test Solutions, Inc. Testing system including active thermal interposer device
US11573262B2 (en) 2020-12-31 2023-02-07 Advantest Test Solutions, Inc. Multi-input multi-zone thermal control for device testing
US11587640B2 (en) 2021-03-08 2023-02-21 Advantest Test Solutions, Inc. Carrier based high volume system level testing of devices with pop structures
US11656273B1 (en) 2021-11-05 2023-05-23 Advantest Test Solutions, Inc. High current device testing apparatus and systems
US11674999B2 (en) 2020-11-19 2023-06-13 Advantest Test Solutions, Inc. Wafer scale active thermal interposer for device testing
US11808812B2 (en) 2020-11-02 2023-11-07 Advantest Test Solutions, Inc. Passive carrier-based device delivery for slot-based high-volume semiconductor test system
US11821913B2 (en) 2020-11-02 2023-11-21 Advantest Test Solutions, Inc. Shielded socket and carrier for high-volume test of semiconductor devices
US11841392B2 (en) 2020-06-22 2023-12-12 Advantest Test Solutiions, Inc. Integrated test cell using active thermal interposer (ATI) with parallel socket actuation

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180088193A (ko) * 2017-01-26 2018-08-03 삼성전자주식회사 적응적 열 저항 및 열 용량을 사용하는 열 관리 장치 및 방법

Family Cites Families (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4734872A (en) 1985-04-30 1988-03-29 Temptronic Corporation Temperature control for device under test
FR2631433B1 (fr) * 1988-05-10 1990-08-24 Sagem Perfectionnements apportes aux dispositifs permettant d'ajuster la temperature d'un element par soufflage d'un gaz a la temperature appropriee
US5297621A (en) 1989-07-13 1994-03-29 American Electronic Analysis Method and apparatus for maintaining electrically operating device temperatures
US5104661A (en) 1989-08-14 1992-04-14 Technology Unlimited, Inc. Reverse loading of liposomes
US5001423A (en) * 1990-01-24 1991-03-19 International Business Machines Corporation Dry interface thermal chuck temperature control system for semiconductor wafer testing
US5309090A (en) 1990-09-06 1994-05-03 Lipp Robert J Apparatus for heating and controlling temperature in an integrated circuit chip
JP2544015Y2 (ja) 1990-10-15 1997-08-13 株式会社アドバンテスト Ｉｃ試験装置
US5164661A (en) 1991-05-31 1992-11-17 Ej Systems, Inc. Thermal control system for a semi-conductor burn-in
US5125656A (en) 1992-01-03 1992-06-30 Fabanich John P Bowling ball
US5205132A (en) 1992-06-12 1993-04-27 Thermonics Incorporated Computer-implemented method and system for precise temperature control of a device under test
US5420521A (en) 1992-10-27 1995-05-30 Ej Systems, Inc. Burn-in module
US6489793B2 (en) 1996-10-21 2002-12-03 Delta Design, Inc. Temperature control of electronic devices using power following feedback
US6476627B1 (en) 1996-10-21 2002-11-05 Delta Design, Inc. Method and apparatus for temperature control of a device during testing
US5864176A (en) * 1997-04-04 1999-01-26 Unisys Corporation Electro-mechnical subassembly having a greatly reduced thermal resistance between two mating faces by including a film of liquid, that evaporates without leaving any residue, between the faces
US5821505A (en) 1997-04-04 1998-10-13 Unisys Corporation Temperature control system for an electronic device which achieves a quick response by interposing a heater between the device and a heat sink
EP1016337B1 (en) * 1997-04-04 2008-05-21 Delta Design, Inc. Temperature control system for an electronic device
US5844208A (en) 1997-04-04 1998-12-01 Unisys Corporation Temperature control system for an electronic device in which device temperature is estimated from heater temperature and heat sink temperature
KR100681981B1 (ko) * 1998-07-14 2007-02-15 델타 디자인, 인코포레이티드 전자소자들에 대해 액체기반, 광역, 고속응답하는 온도순환 제어를 하는 장치, 방법 및 시스템
US6744270B2 (en) * 2000-07-21 2004-06-01 Temptronic Corporation Temperature-controlled thermal platform for automated testing
US6771086B2 (en) * 2002-02-19 2004-08-03 Lucas/Signatone Corporation Semiconductor wafer electrical testing with a mobile chiller plate for rapid and precise test temperature control
US6825681B2 (en) 2002-07-19 2004-11-30 Delta Design, Inc. Thermal control of a DUT using a thermal control substrate
US6857283B2 (en) * 2002-09-13 2005-02-22 Isothermal Systems Research, Inc. Semiconductor burn-in thermal management system
US7114556B2 (en) * 2002-12-17 2006-10-03 Micro Control Company Burn-in oven heat exchanger having improved thermal conduction
JP3677767B1 (ja) * 2004-06-07 2005-08-03 株式会社アドバンテスト ヒータ電力制御回路およびこれを用いたバーイン装置
WO2006076315A1 (en) 2005-01-14 2006-07-20 Delta Design, Inc. Heat sink pedestal with interface medium chamber
JP4667158B2 (ja) * 2005-08-09 2011-04-06 パナソニック株式会社 ウェーハレベルバーンイン方法
JP2007066923A (ja) * 2005-08-29 2007-03-15 Matsushita Electric Ind Co Ltd ウェーハレベルバーンイン方法およびウェーハレベルバーンイン装置
US7567090B2 (en) * 2006-10-23 2009-07-28 International Business Machines Corporation Liquid recovery, collection method and apparatus in a non-recirculating test and burn-in application
US20080191729A1 (en) * 2007-02-09 2008-08-14 Richard Lidio Blanco Thermal interface for electronic chip testing
CN101017024A (zh) * 2007-03-12 2007-08-15 河北工业大学 一种空气加热器
US8178004B2 (en) 2008-06-27 2012-05-15 Aculon, Inc. Compositions for providing hydrophobic layers to metallic substrates
JP5242340B2 (ja) * 2008-10-31 2013-07-24 住友電工デバイス・イノベーション株式会社 デバイス試験装置およびデバイス試験方法
US9347987B2 (en) * 2009-11-06 2016-05-24 Intel Corporation Direct liquid-contact micro-channel heat transfer devices, methods of temperature control for semiconductive devices, and processes of forming same
US8410802B2 (en) * 2009-12-24 2013-04-02 Intel Corporation System including thermal control unit having conduit for dispense and removal of liquid thermal interface material
JP2012185184A (ja) * 2012-07-02 2012-09-27 Seiko Epson Corp 電子部品の温度制御装置並びにハンドラ装置
US9791501B2 (en) * 2012-09-24 2017-10-17 Intel Corporation Compliant thermal contact device and method
KR20150095727A (ko) * 2012-12-12 2015-08-21 마벨러스 테크놀로지 피티이 엘티디 시험중인 장치를 위한 써멀 헤드 및 시험중인 장치의 온도를 제어하기 위한 방법

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11841392B2 (en) 2020-06-22 2023-12-12 Advantest Test Solutiions, Inc. Integrated test cell using active thermal interposer (ATI) with parallel socket actuation
TWI789928B (zh) * 2020-10-01 2023-01-11 美商前進測試解決股份有限公司 用於大規模平行測試之熱解決技術
US11549981B2 (en) 2020-10-01 2023-01-10 Advantest Test Solutions, Inc. Thermal solution for massively parallel testing
US11940487B2 (en) 2020-10-01 2024-03-26 Advantest Test Solutions, Inc. Thermal solution for massively parallel testing
US11821913B2 (en) 2020-11-02 2023-11-21 Advantest Test Solutions, Inc. Shielded socket and carrier for high-volume test of semiconductor devices
US11808812B2 (en) 2020-11-02 2023-11-07 Advantest Test Solutions, Inc. Passive carrier-based device delivery for slot-based high-volume semiconductor test system
US11674999B2 (en) 2020-11-19 2023-06-13 Advantest Test Solutions, Inc. Wafer scale active thermal interposer for device testing
US11754620B2 (en) 2020-12-04 2023-09-12 Advantest Test Solutions, Inc. DUT placement and handling for active thermal interposer device
US11846669B2 (en) 2020-12-04 2023-12-19 Advantest Test Solutions, Inc. Active thermal interposer device
US11774492B2 (en) 2020-12-04 2023-10-03 Advantest Test Solutions, Inc. Test system including active thermal interposer device
US11609266B2 (en) 2020-12-04 2023-03-21 Advantest Test Solutions, Inc. Active thermal interposer device
US11567119B2 (en) 2020-12-04 2023-01-31 Advantest Test Solutions, Inc. Testing system including active thermal interposer device
US11852678B2 (en) 2020-12-31 2023-12-26 Advantest Test Solutions, Inc. Multi-input multi-zone thermal control for device testing
US11573262B2 (en) 2020-12-31 2023-02-07 Advantest Test Solutions, Inc. Multi-input multi-zone thermal control for device testing
US11587640B2 (en) 2021-03-08 2023-02-21 Advantest Test Solutions, Inc. Carrier based high volume system level testing of devices with pop structures
US11742055B2 (en) 2021-03-08 2023-08-29 Advantest Test Solutions, Inc. Carrier based high volume system level testing of devices with pop structures
US11656273B1 (en) 2021-11-05 2023-05-23 Advantest Test Solutions, Inc. High current device testing apparatus and systems

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Publication number Publication date
EP3326043A1 (en) 2018-05-30
KR20180033223A (ko) 2018-04-02
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