CN1426595A - 用于快速测试的半导体取送机 - Google Patents

Abstract

公开了一种带状，引线框架的，或板型的用于测试半导体部件的取送装置。该取送装置具有嵌入的电阻加热器的热板组件。这些加热器分区单独控制，用来在高温测试时为整个板提供均匀温度。板中形成有冷却通道。该板还提供混合通道，以便使用不同类型的冷却流体以不同速率冷却，或以不同水平保持低温。该冷却通道也分区配备，以提高温度均匀性。在测试中用真空通道使半导体部件与热板紧密接触。

Description

用于快速测试的半导体取送机

相关申请

本申请要求保护系列号为XXX的临时申请的优先权，该临时申请的题目为“用于快速测试的半导体取送机”，作者为Andreas C.Pfahnl和John D.Moore，申请日为2000年4月25日。

技术领域

本发明一般涉及半导体器件的制造，尤其涉及热处理半导体器件并把所述器件送往测试系统的取送装置。

背景技术

在集成电路芯片制造中，芯片通常至少要测试一次。测试结果有多种用途：可以利用它们把合格芯片与不合格芯片区分开来；也可区分部件等级。例如，芯片通常以其能够运行的最大速率或能存储的数据量分级，具有较高速率或较大存储空间的芯片的售价较高。通常，芯片制造工艺的变化将导致某些芯片以较高速率运行或具有更有用的存储空间。测试结果允许具有更高容量的部件分级后的售价更高。某些情况下，可以使用激光修复工作站或类似装备修复芯片中的缺陷。芯片制造业中测试结果的另一个用途是指导芯片的修复。

自动测试设备通常用于测试。取送装置用于以自动方式把芯片送往自动测试系统。取送封装部件的取送装置通常被称为取送机。为全面测试芯片，通常以芯片额定运行范围内的多种温度运行测试。例如，许多芯片的测试温度在-55℃到+155℃范围内。取送机，除把芯片送往测试工作站和从测试工作站中取出，通常把部件加热或冷却到期望的测试温度。

现有测试取送机加热系统主要基于对流原理，其主要缺点在于变温(slew time)时间长(20到60分钟)和加热时间(soak time)长(大于2分钟)。“变温时间”指的是取送机达到期望操作温度所需的时间。“加热时间”指的是芯片在取送机中达到期望测试温度所需的时间。

较短的变温时间对于能够快速从堵塞或机器故障中恢复非常重要，尤其在冷冻测试中，机器必须经常通过再加热去除霜冻和冷凝，较短的变温时间特别重要。另外，变温时间和加热时间影响封装改变时间——为测试新型器件而重新配置机器所需的时间。因为当需要封装改变时，取送机必须恢复到环境水平温度，其硬件和软件配置也需要改动，然后产生期望的测试温度，这就是变温时间所起的一个作用。一旦机器达到温度，若系统速度没有被机械地限定，加热时间定义了第一个器件达到测试位置的时间，这就是起的作用加热时间。最终，若系统速度没有被机械地限定，在装载了许多新器件的情况下，加热时间起主导作用，并定义第一个器件测试所需的时间。因为新批量的器件的出现和封装改变的频率总在经常提高，变温时间和加热时间在描述机器的总效力或效率方面变得越来越加重要。

另外，许多基于传导机制的加热系统竖起来非常巨大，且用于严密控制温度的装置时有问题，尤其在高度并联测试的情况下。基于传导的加热系统过去被认为是用于测试。然而，这种系统不能提供满足高热回旋速率设计的要求的装置，不能满足测试温度范围(-55℃到155℃)和误差的要求(约±2℃)。如今，基于传导的热系统在测试中的最大用途在于探针应用(晶片测试)，其中的温控卡盘(热卡盘)对晶片上的IC进行支撑、传输、排列、温度控制以及测试。

商用热卡盘来自如加利弗尼亚州圣克拉拉市的Thermonics公司和马萨诸塞州牛顿市的Temptronic公司。该晶片卡盘在整个冷热测试温度范围具有有限的性能。特别地，其回旋速率性能由于使用净室操作所需的闭环机械冷却系统而受到限制。其回旋速率性能由于热卡盘的热容量太大也受到限制。

闭环冷却系统一般不能提供足够快速和足够大的冷却和加热源，从而在-55℃到155℃的全部温度范围内达到期望的较短的斜坡速率(ramp rate)(约5分钟)。另外，这种热卡盘全都是单区热系统，其中卡盘的加热和冷却由来自一个温度传感器的反馈所调节。然而，由于测试晶片的时间远远大于测试一组封装器件所需的时间，在探针应用中的回旋速率不象上边那样重要；一个晶片能拥有数百个IC。此外，所有IC都在数量非常有限的不同晶片上处理，不同之处仅在于直径，如200mm，300mm。因此，不同卡盘设计的数量非常有限，且所需的仅有的典型改变在于改变测试接口，探针接口部件，或软件/测试程序。最后，由于与传统封装器件的性能相比，晶片的表面光洁度和平面度极高以及硅的高热传导性，晶片的加热时间一般远快于封装器件的加热时间。因此，如果这样，并且由于加热时间影响力较小，探针不具有热调节缓冲性能。

基于对流的热系统已经应用于封装测试(取送机应用)，但主要用于在测试中大功率器件的有效温度控制，因此需要器件或器件模具(接合部)的温度反馈，见以前Jones(5,420,521)和Tustaniwskyi(5,821,505)的专利。许多IC，其功率相对较低(约小于10W)，不需要根据器件功率消耗进行有效温度控制这一功能，因此，这增加了不必要的成本和控制复杂性(每个器件都需要控制-反馈系统)。而且，通常仅在微处理器的高端器件具有内设的传感器，其在测试过程中可能会用于温度控制(5,821,505)。外部控制部件，如Jones(5,420,521)的专利，需要传感器与每个测试中的器件排齐并接触。由于器件类型繁多，达到温度传感器与每个器件类型/封装类型的排齐很困难，成本高，也耗费时间。最后，Jones(5,420,521)Tustaniwskyj(5,821,505)和Tustaniwskyj(5,844,208)的专利所描述的这些系统需要夹持动作来将器件夹在传导系统和电测试插座之间，从而达到器件和传导系统之间必须的压力。自动设备中，通常需要并优选使用真空来取放(拾起)并夹持这些器件。Tustaniwskyj(5,821,505)和Tustaniwskyj(5,844,208)的专利清楚表明了所述这些额外的质量改变了其发明，性能以及他们的发明的本质。

明尼苏达州圣保罗市的Micro Component公司的基于对流的设计(5,966,940)需要使用热-电部件。热-电部件指的是一种按一定方向通电时产生热量按相反方向通电制冷的装置。该装置提供局部冷和热温可调的装置，但太昂贵，易碎，大量组装困难(大冷/热容量时需要)，需要过多电流和更大的控制系统复杂程度，其加热/制冷容量有限。电热元件在制冷操作期间还需要一个散热器。现有技术中这种情况已经通过使用闭环加热/制冷系统克服了，所述系统倒置以提供大范围的温度控制。闭环制冷系统在整个-55℃到155℃的温度范围内一般达不到期望的5分钟的斜坡速率。

先前的取送机操作单个芯片，芯片通过取送机在轨道上滑动。随着装置越来越小，一些取送机开始使用舟状物来运送单个部件或一小部分部件。还有一些取送机使用盘状物运送大量松散器件并同时把多个器件送往测试点。美国专利6,024,526显示了盘型取送机的实例。

最近建议，取送机应该在从普通引线框架或电路板基底实际切断/分离器件之前就操作芯片。引线框架上组装和封装有限组的有引线的器件。典型的格栅阵列器件在柔性或刚性基底(电路板)上制造出来，称为带。引线框架和带一起经常被称为板。图15显示了引线框架116中的多个IC器件115。在芯片制造中提供引线框架或基底。引线框架或带的某些部分用于电引线和连接，其余部分用于机械固定器件就位。制造过程中，有用于切断电连接和机械连接的设备和处理。为测试仍然连接到引线框架或带上的装置，仅切断电连接。

当建议取送机在带中的芯片上操作时，需要一种改进的带状取送机。

发明内容

考虑到上述背景，本发明的目的在于提供一种具有快速回旋速率和短加热时间的取送机。

本发明的一个目的在于提供一种能够在引线框架或带上操作的取送机。

为了实现上述和其他目的，取送机配备具有多个与待测芯片紧密接触的温度控制区间的盘。

在一个实施例中，该盘包括真空端口，用于从引线框架或带中取出芯片。

另一个实施例中，该盘具有多个加热或冷却区间。

附图说明

参考下面更详细的叙述和附图可以更好理解本发明。其中：

图1是示意图，显示了本发明的优选实施方案；

图2显示了本发明的热板的立体图；

图3显示了热板组件的流体分配组件的优选实施例的分解立体图；

图4显示了热板组件的流体分配组件的另一个实施例；

图5显示了热板组件的分配组件的另一个实施例；

图6显示了具有热传导加强叶片的分配组件的流体通道的截面图；

图7显示了具有热传导加强筋的分配组件的流体通道的截面图；

图8显示了具有热传导加强针状叶片的分配组件的流体通道的截面图；

图9显示了本发明的具有两个流体源的实施方案的设计示意图；

图10显示了使用两种混合但不混淆流体的热板组件的流体分配组件的优选实施例的分解立体图；

图11显示了具有两种流体分配组件的优选实施例的分解主体图；

图12显示了加热器组件的三区加热器的顶视图；

图13显示了热板组件的真空分配组件的优选实施例的分解主体图；

图14显示了本发明的具有用于制冷的液氮源，真空源，和两个压缩空气流的实施方案的示意性设计；

图15显示了现有技术的芯片的引线框架。

优选实施例说明

图1显示了本发明的优选实施例，其结构和操作将被详细叙述。优选实施例的主要部件包括：流体分配组件11；加热组件12；和基于真空的器件吸住组件13(这里的最后组件称为真空组件)，这些组件全都依次安装在另一个组件的顶部。组件11，12和13以任何方便的方式保持在一起，例如螺钉，但可以用其他方式保持在一起，例如钎焊或焊接。

控制系统34通过控制阀33和来自热板组件10的一个或多个传感器(图中没表示出)的温度反馈35调节冷却流体从冷却流体源35到流体组件11的流动。类似地，控制系统34调节加热组件12中产生的热量。用于产生的控制方案的实例是加热组件12中利用线性非开关直流电源，交流电源或开关直流电源110的加热器的开-关循环。

图1显示了冷却流体的流向36。控制阀33调节热传导流体的流动。控制阀33可以是可变控制阀或用于连续调节流速的螺线管阀。优选类型是螺线管阀，例如康涅狄格州新不列颠市Precision Dynamics公司生产的螺线管阀，它可以脉动调节流动。螺线管阀成本底，相对较小，在冷热温度操作范围内具有足够的可靠性。

图2显示了更详细的热板10。螺钉37把真空组件13的可互换的顶板38紧固到下边的真空板39上。可以安装在每个真空端口71的顶部的IC器件可通过真空被拉到顶部真空板38的上表面55。螺钉14(如图3所示)把流体分配组件11和加热组件12(在所示的实施例中它是很薄的多区电阻加热器)紧固到真空组件的下板39上。为以最小能量消耗达到热板10的快速温度改变，热板10的总热容量必须很小。但是，大量的热损失和热获取能够导致热板10中产生不利的温度梯度，其绝热问题还不能完全克服。因此，本发明使用分区加热和冷却来使热板10达到较高的温度均匀性(好于约2℃)。这样做减少甚至消除了绝热量，因此显著减少了材料成本和系统尺寸(封装)。分区加热也使得改变温度时温度稳定时间也更快。下面逐个详细描述三种主要组件11，12和13。

图3的分解图中显示了热板10的流体分配组件11(也称为流体组件)。流体分配组件内部形成有通道。优选实施例中，流体组件11包括由螺钉14夹在一起的两个板18和21。这两个板的功能在于为热交换流体提供流动路径，图中显示了流向19a和19b，其冷却整个热板10，并是冷温操作过程(亚环境)中温度控制的主要来源。下边的流体板18包括热交换流体出入的入口端15和出口端16。下边的板18也作为上板21中加工出的流体通道20的密封盖。这两个板18和21可以用螺钉14(如该实施例所示，它们拧到了下真空板39中)或根据选择的材料和设计意图而钎焊或粘接而装配并保持在一起。若这些板需要紧固在一起，则可在两者之间插入垫圈或密封圈，尤其是如果热传导流体的泄漏是个问题的话更需如此。选择的材料没有限制，但优选具有高热传导率和低热容量(低密度和比热)的材料。铝由于成本低，易于生产，并具有理想的热性能而属于首选。流体组件11也是该热板10的部件，支撑直立的结构或其他结构如机器人被装配在该结构上。特别地，装配面26可以有凸台或其他特征(图中没显示)来帮助装配。流体通道20的一般性设计遵循标准热交换设计实践，如热传导教科书中所述(例如：Rohsenow等著的热传导手册，此处作为参考资料引入)。下面还要叙述热设计中允许的本发明结构的灵活适应性。

如图3的实施例所示的流体通道20是单绕通道。流体组件11还可以具有多个通道，如图4所示。在此实施例中，下边的流体板23把上流体板22的通道60和61密封起来，并包括每个通道的入口端62a和62b，以及出口端63a和63b。然后，图5显示了具有多个通道64a，64b，64c，64d，64e，64f的流体组件11的另一个实施例，该通道都被加工成上板24，它们来源于相同供应端口65并流到相同出口端66。

流体通道20可以具有任何截面形状，但优选形状是矩形或正方形，因为这是使用典型端铣刀将通道加工到上流体板21，22或24里的结果。通道20也能具有叶片或延伸到流体通道的其它延伸物，以便通过加强或引发混合，或通过增大暴露的表面积来加强热传导。

图6显示了具有叶片增加热传导的实施例。图6显示了流体通道20的截面，该通道20被加工到上流体分配板21，22或24中，但还具备与流向28对齐的叶片27。这些叶片27通过增加通道20的暴露在流经通道20的流体中的内部表面积而加速热传导。

图7显示了可选择的实施例，其中流体通道20被加工到上流体分配板21，22或24中，具有垂直于流向28的肋部件30。这些肋通过前述两种加强方法也增加热传导。当然还存在其他热传导加强方法，但此处不进行深入讨论。对于热交换领域的技术人员(如见Rohsenow等著的热传导手册)，叶片或其他深入到流体通道以加速热传导的突出物的设计是一般性实践知识。作为本发明的一部分的流体分配组件13的板型结构提供包含了上述优良特征的装置。

通道20可以设计为单相流动(强制对流)或多相流动(强制对流及其中液体，例如水、制冷剂、或冷冻剂的沸腾)。若使用制冷剂，举例来说，则流体通道可以使用多种类型的流体，如图9所示。本发明的这种特征使热板10容易适应不同用户爱好和系统及工厂的要求。

不要求流体分配系统中使用的流体必须是液体。空气或其他气体也可以是用于本发明的目的的流体。图9的实施例中，流体分配组件使用压缩空气源101提供的由阀133控制的和在室温到160℃使用的室温空气132(下面将提到的嵌入的加热器提供高温操作的能力)。压缩空气通常在许多生产操作中提供，并能以任何已知方式提供，例如把压缩机建在取送机中或来自连接着取送机的设备内的系统。

液氮源LN2如真空瓶136提供的液氮(LN2)流134为亚室温操作被激活，并由阀135控制。LN2也用在许多工业装置中，并可来自任何方便来源。

热板10类似于前一实施例，具有真空组件13加热器组件12、和流体分配组件11。利用控制器34使用来自热板10的温度反馈35以和先前描述的相似的机制控制阀133和135。这种安排有助于最少使用昂贵的液氮。商业可以得到的开关(螺线管型)或与控制系统相连的比例控制阀133和135根据来自热板10的温度反馈调节流体流动。需要注意的是，不可能根据热传导性能，压力下降性能，通道几何学和长度来设计最优的通道，但这种系统仍然可以运行良好。

当需要或期望使用第二个流体源进行补充冷却时，但在流体不能混合的情况下，可以改进热板10，使其具有混合流分配组件或堆叠的流体分配系统。“混合”指的是通道相互靠近着运行，并不必须意味着每个通道的流体混合起来。

需要多种流体源的一种情况是在不同温度范围内使用不同类型的流体来实现冷却。例如，当热板10处于高温时，可以使用压缩空气作为冷却流体，以便把热板10快速冷却到室温。也可以反过来使用压缩空气，迅速升高热板10的温度。然而，若需要冷却到亚室温，可能使用LN2。或者若需要稍微降低温度，则可以使用冷却剂。

也可以使用不同流体来提供较少的操作成本或提供快速回旋速率。例如，用开环方式快速把热板10冷却到亚室温温度时，可以使用LN2或一些其他制冷剂。然而，一旦达到期望的温度，可以使用闭环制冷剂来维持期望的温度。混合通道允许使用不同类型的流体控制温度。

图10显示了在具有加工到上板45内的混合流体通道40和41的实施例中的流体分配组件11。入口端46a和46b出口端47a和47b是下板48的一部分，用螺钉14把其与上板45和热板10的其余组件夹在一起。如图10所示，闭环制冷系统(图中未显示)能够提供第一个冷却流体，其流向如图中42所示。该冷却流体是一种能够承受冷和热温度的典型热传导油，如特拉华州新方舟市的Dow化学公司生产的Syltherm。某些应用中也可以是普通制冷剂。第二个流体通道41与第一个通道40处于同一高度，并因此被称为混合。第二个通道41提供了极冷流体，其流向如图中43所示，该低温流体首选流经流体分配组件11的象液氮类型的制冷剂。第二个流体43的温度比第一个流体42要低的多，最好约100℃或更多。仅当用来辅助冷却主要流体42时才激活第二个流体43。必要原因在于大多数闭环机械冷却系统一般不能把流体冷却到足够低的温度，并传递足够高的流速，以便在期望的5分钟之内快速改变热板10的温度。这种类型的系统一般被限定在约-40℃的流体温度，其中制冷剂能够低于-195℃。因此，通过热板10的温度极低的第二个流体43(例如液氮，其可由压缩真空瓶中供应)能够把热板10更迅速地冷却并转变到更低的温度。

为在流体分配组件11中使用不同类型的流体，混合通道不需要在同一板中形成。图11显示了另一个实施例，其中有两个流体分配组件，它们是整个热板10的一部分，前边被称为堆叠方案。这种情况下，第一个流体分配组件80仅仅是具有机器加工的流体通道81的板。第二个流体分配组件82包括上板83和机器加工的流体通道85和下板84。下板84具有入口端86a和87a，出口端86b和87b。两个流体的每个流向如图中88和89所示。螺钉14把所有三个板和全部热板10的其他组件(图中没给出)夹在一起。由于没有混合流体88和89，由另外的热分配组件80引入额外容量，其能够降低系统改变温度的速度，但因为容易制造可能是期望的。

图11显示了第一个分配组件80下面的第二个流体分配组件82。这两个流体组件80和82连接的顺序不固定，其中一个可以在另一个的上边。

图3中热板10的加热器组件12是柔性加热器型，图12单独地显示了该部件。首选类型是Kapton蚀刻箔型加热器，由于该加热器热容量小，仅0.01英寸厚，生产成本低，并且商业上可以得到。该加热器可以是单片单元并仍然具有多种电路，可为热板10提供分区加热。另一个能使用的加热器类型具有蚀刻薄膜电路或线绕电路，被称为“柔性硅”。首选Kapton型是因为其具有最高的操作温度-高达200℃-并提供最大功率密度水平。另一种能使用的加热器类型是基于厚膜技术的加热器，如密苏里州圣路易斯市的Watlow公司的产品。最后，加热器可以在晶片上制造，这是半导体芯片可以作为加热源使用的方式。

图12显示了3区或3电路加热器。两末端区50和51的温度控制热板组件10的末端，因为有较大的表面积以及装置和连接的位置，组件10遭受了较大的热损失和热获取。第三区52位于中间。每个加热器具有电连接53。孔54使得螺钉14(例如图3所示)能够穿过而到达真空分配部件。可以通过线性非开关直流电源，交流电源，或开关直流电源110控制加热器，而这些电源由控制器34(见图1)或任何其他方便方式调节。温度传感器优先集成在热板10中，用于向控制系统34提供反馈信号，这是本领域中的习惯作法。热板10的每个区域最好配备至少一个温度传感器。

为达到理想性能并避免加热器烧坏，加热器必须与流体部件11和真空板部件13都处于良好热接触之中(如图3所示)。因此，优选的连接方式是把加热器卡在真空部件13和流体分配部件11之间。加热器也可以放在流体分配部件11之下，并与单独的加热器卡盘卡在一起。

加热器也可以配备集成的温度传感器，例如热电偶。使用上述类型加热器时常这样做。但是，本发明中，优先把温度传感器放置在紧靠上表面55(见图2)的地方，这也是测试中器件紧密接触的地方。理想的位置是嵌入下面的真空板39中。其他加热部件类型，如放热元件型加热器可以铸造在一个板中，并卡在真空分配部件13和流体分配部件11之间。然而，由于这种类型的加热器具有相当大的热容量，且增加了将其铸入的板的质量，这种加热器不是本申请的优先选择。

加热器(一个或多个)能够以两种方式运行，从而防止全部加热器的峰值功率消耗超出已经在许多生产装置中方便使用的功率源。关于图2所描述的热板10，整体的几何尺寸大约是254mm×63.5mm×12.7mm。典型取送机最多含有10个这种热板10。由于这种几何尺寸，在不到5分钟之内加热板所需的加热容量大约是600w。但其稳态最大运行负载仅大约是250w。因此，为减少或限制峰值功率消耗(许多生产机器被限制在208V和30A，或大约6kW)，加热器可以使用电开关单元运行。开关单元111，作为加热器功率源110的可选择部件(如图12所示)，能够改变到加热器的电压源。在两种电压源的情况下，第一种可以是208V，第二种是120V，如图12所示。因此，当机器空闲时(如电机或执行机构处于静止状态)，提供给机器的近似全部功率可以被加热器使用，因此，热板10的温度能够快速改变。系统工作时(如电机和执行机构在运行)，系统为加热器提供较低的电压，加热器以较低功率容量运行，并以较低速率保持或改变温度。这种技术使加热器和其他系统能够一起运行，而不超出典型峰值功率限制。

也可以使用其他方式达到功率控制，例如，通过把第二个加热器组件连接到热板10的流体分配组件13上。当需要快速改变温度时(当系统空闲时-电机或执行机构不运行)，激励大功率加热器组件。常规操作中运行小功率加热器。本方法(非首选实施方案)的发展趋势必然是，第二个加热器组件增加了整个热板部件10的热容量，并提高了所需的总加热器功率和冷却容量。

使用已知技术的控制系统34，能够控制峰值功率的使用。控制系统，例如，可能降低当电机或执行机构正在吸取功率时加热器专用的功率。另一方面，当加热器单元吸取峰值功率时，控制系统34可以禁止电机或执行机构操作。

图13显示了真空分配组件13。该实施例中，真空组件13包括两个板，上真空板38和下真空板39，它们分别地向夹持就位的每个器件分配流体。上板38优先通过方便拆卸的方式紧固在下板39上。在所示的实施例中，使用一系列螺钉37达到可拆卸的连接。下真空板39作为集合营起作用，并提供主要真空区70。这允许不同的上真空板38与一个共用的下真空板39结合起来使用。上真空板38具有机器加工的孔71的阵列，这些孔由较小通道72连接，这些通道72也加工到上真空板中。真空端口71与样品引线框架116的每个器件115对齐(如图15所示)，因此，器件的引线框架被拉出并紧靠在上真空板38上。当真空板38和39被堆叠起来并紧固在一起时，然后，这些通道72把孔71连接到主真空区70上。通过这种方式，可以轻易移动拆除上板38，并将其与具有不同孔71配置的另一个板交换。上真空板38也可以是一块多孔材料，例如由俄亥俄州湖木市的先进陶瓷公司生产的泡沫铝，这使得其与器件形状或器件阵列的配置无关。某些情况下，无论带孔或作为多孔材料的上板38都具有完整表面特征，或作为独立实体提供定位器件或支撑例如带有引线的器件的部件。

最后，图14中显示了热板10的优选实施例，用于把制冷剂的用量减少到最低限度。真空部件13用真空源103提供的由螺线管阀控制的真空96进行操作。优先的情况是，热板10的流体分配部件11的设计意图在于利用在低于室温操作中通过LN2源(例如真空瓶104)提供的并由螺线管阀91控制的液氮90运行。为在室温到160℃范围内进行测试，一般不希望使用任何液氮。但是，为能够在室温到160℃范围内快速冷却以及加热热板10，希望使用液氮。从高温冷却到室温并达到非常短的冷却倾斜时间(约5分钟)，一般采用的方法是使用压缩空气。压缩空气在许多工厂都可得到。当得不到时，可以在取送机中使用例如低成本的HVLP(大体积低压力)单元，例如马萨诸赛州阿灵顿市的Lexaire公司生产的URBODRYER，安装压缩空气源。在低温操作中，液氮90和加热器组件12控制热板10的温度。气流92和93由压缩空气源105和106提供，并由阀94和95分别控制。这种情况下，阀94和95没有激励。在室温到热的操作中，若希望提高温度控制性能，气流92可以被激励。在冷却过程中，加热器组件12的加热器被关闭，同时，真空96，气流92和93都被激励。对于热交换设计的技术人员来说，热板10的响应将依赖正在供应的压缩空气93和93的温度和通过板的净流速是众所周知的。

按照上述内容制造的取送机具有几种重要优点。一个优点是其能够提供快速的变温时间，快速的加热时间，即使对于相对较小的占地面积(footprint)亦是如此。因为半导体生产设备的占地面积成本(squarefoot cost)较高，较小的占地面积对于半导体取送机非常重要。对流热传导系统的热传导容量能够为器件提供30秒数量级的加热时间，与此相比，传统取送机类型的系统是大约120秒。还期望能够提供小于5分钟的变温时间，与此相比，传统系统的时间为约20到60分钟。通过多区加热/冷却安排(该安排允许很低的热容量)和能够控制往系统增加或从系统去除热量的系统可以实现这些优点。

虽然可以使用热-电元件加热和冷却，但即使不使用它们，前述系统能够非常方便有效地运行。

而且，当取送机的机械部件在吸取功率或有其他功率控制机构时，这种系统通过向加热部件提供低电压电平而降低了峰值功率。

已经描述了一个实施例，还可以对其进行许多代替或改变。例如，没有描述控制器34所使用的特定控制机构。然而，这种控制系统众所周知。虽然，一般来说，当热板10的温度小于期望的温度设定点附近的某些“界限”时，将启动加热器来提供热量。相反，当温度高于预设点附近的界限时，将增加冷却流体的流动。优选实施例中，界限大约是4℃或更小，这表示测试中部件的温度将被控制在期望的温度的±2℃内。当热板10处于界限中时，理想情况是不进行任何加热或冷却。

通过减少冷却流体的流动，而不是增加热量，或减少热量，而不是增加冷却流体，都可以实现温度控制。

同样，优选实施例描述了流体流动被用于冷却的情况。还可以使用流体流动来加热板10。可以提供加热流体的独立通道。另一方面，可以使用单个通道，使通道中的流体根据适当情况交替地加热或冷却。通过热或冷流体的独立执库可以提供快速温度改变。

同样，没有明确表明使用热板10的取送系统的细节。本发明希望热板10能够用于所有种类的取送机。希望热板10能够装配在活塞部件上，它将热板10的上表面的半导体部件压到用于测试的接触器上。

当前的优选实施例是带状或引线框架类型取送机，也称为平板取送机。在热板10的上表面定位半导体部件带需要机械机构。利用真空部件13抽吸真空将确保部件和热板之间的良好接触，并保证部件处于需要的温度。搬运器中的有孔并把器件的下表面暴露在热板10中的部件可以使用类似安排。

在一个取送机中可以使用多种热板。例如，一些板可以用作浸泡区。在达到期望的测试温度之前，部件可以放在浸泡板上。然后，将加温部件传输到测试点下面的活塞上的板上。活塞上的板将保持部件的温度。然后，把部件转移到非加热区(de-soak area)中另一组热板中的一个热板上。在达到安全处理温度之前，部件将呆在非浸泡区域的板上。

同样，使用真空来把部件保持在热板101上。可使用机械方式来强制部件与热板10处于良好热接触之中。例如，可以在两个热板10之间压住部件。

因此，本发明仅可由所附的权利要求书的精神和范围所限定。

Claims (20)

1.一种具有热板的半导体取送系统，该系统包括：

(a)上表面，其中具有多个孔；

(b)内部区域，其具有：

i)其中形成的真空通道，该真空通道连与孔连接；

ii)嵌在内部区域的电阻加热器；以及

iii)一个通道，它具有流体入口和流体出口，所述通道嵌在内部区域中。

2.根据权利要求1所述的半导体取送系统，该系统用于控制带中多个半导体器件的温度，其中多个孔与带中的半导体装置对齐。

3.根据权利要求1所述的半导体取送系统，该系统另外包括冷却流体源，所述流体源可开关地结合在通道的流体入口上。

4.根据权利要求3所述的半导体取送系统，其中，冷却流体源是液氮。

5.根据权利要求3所述的半导体取送系统，其中，冷却流体源是空气。

6.根据权利要求3所述的半导体取送系统，该系统另外包括第二个通道，该通道具有嵌在内部区域中的流体入口和流体出口。

7.根据权利要求6所述的半导体取送系统，该系统另外包括与所述的一个通道连接的冷却流体源和与第二个通道连接的第二个冷却流体源。

8.根据权利要求7所述的半导体取送系统，其中，冷却流体源提供闭环制冷剂。

9.根据权利要求8所述的半导体取送系统，其中，第二个冷却流体源提供的冷却流体是制冷流体。

10.根据权利要求7所述的半导体取送系统，该系统还包括：

a)流体控制阀，它连接在冷却流体源和所述通道之间；

b)第二个流控制阀，其与第二个冷却流体源和第二个通道相连；

c)控制器，它与第一个流体控制阀和第二个流体控制阀相连，该控制器操作以开启第二个流体控制阀，以把热板的温度降低到低温操作所需的温度。

11.根据权利要求10所述的半导体取送系统，其中，第二个冷却流体源提供液氮。

12.根据权利要求11所述的半导体取送系统，其中，冷却流体源提供闭环制冷剂。

13.根据权利要求10所述的半导体取送系统，其中，冷却流体源提供压缩空气。

14.根据权利要求1所述的半导体取送系统，该系统还另外包括多个伸出到通道中的突出物。

15.一种半导体取送系统，该系统的热板拥有至少两个与其产生热接触的电阻加热器，其中电阻加热器具有功率输入端和取送系统，该系统还包括：

a)电-机械部件，它具有功率输入端，该部件用于在取送系统中移动半导体；

b)开关单元，它连接在至少两个电阻加热器的功率输入端和电-机械部件的功率输入端上，该开关单元用于为电-机械部件开关功率，使半导体能够在取送系统中移动，以及以至少较高水平和较低水平为电阻加热器切换功率，其中当功率切换到电-机械部件以实现移动时，禁止较高水平操作。

16.根据权利要求15所述的半导体取送系统，该系统根据如下方式运行：

a)操作取送系统，包括以第一个温度来操作电-机械部件，关闭一部分电阻加热器；

b)当禁止电-机械部件操作来把热板的温度提高到第二个温度时，开启另外的电阻加热器；以及

c)运行取送系统，包括以第二个温度来操作电-机械部件，关闭一部分电阻加热器。

17.一种使用其中具有热板的半导体取送系统制造半导体芯片的方法，该方法包括以下步骤：

a)通过所述板中抽取真空，以便吸引半导体芯片靠近板；

b)通过以下方法，控制板的温度，这些方法包括：

i)利用与热板的热接触的电阻性加热器把温度提高到期望的设定点；

ii)利用通过至少一个热板中形成的通道的流体流动把温度降低到期望的设定点。

18.根据权利要求17所述的半导体芯片的生产方法，该方法另外还包括步骤：在取送系统中使用电-机械装置移动半导体或芯片；并且其中提高所述板温度的步骤包括：当期望的温升超出期望的温度阈值时，把电阻性加热器吸收的功率提高到超出其功率阈值从而提高板温度，以及当电阻性加热器吸收的功率超出功率阈值时，不运行电-机械装置。

19.根据权利要求17所述的生产半导体芯片的方法，其中降低温度的步骤包括：

a)当期望的设定点小于当前温度一个期望的温度阈值时，通过所述板中的通道以第一流速流动第一种类型的流体，通过所述板中的通道以第二流速流动第二种类型的流体；以及

b)当期望的设定点小于当前温度第二个期望的温度阈值时，把第一种类型的流体的速度降为第三种流速。

20.根据权利要求19所述的方法，其中，第三种流速约为0。

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