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Dokumentenidentifikation DE19635325A1 12.03.1998
Titel Konstanttemperaturkammer in einem Handler für Halbleitervorrichtungs-Testgeräte
Anmelder Advantest Corp., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Fukumoto, Keiichi, Gyoda, Saitama, JP
Vertreter Hoffmann, E., Dipl.-Ing., Pat.-Anw., 82166 Gräfelfing
DE-Anmeldedatum 30.08.1996
DE-Aktenzeichen 19635325
Offenlegungstag 12.03.1998
Veröffentlichungstag im Patentblatt 12.03.1998
IPC-Hauptklasse G01R 31/303
IPC-Nebenklasse H01L 21/66   H01L 21/00   B01L 7/00   
Zusammenfassung Beschrieben wird eine Konstanttemperaturkammer in einem Handler für ein Halbleitervorrichtungs-Testgerät. Ein Drehtisch (5) ist am Boden der Konstanttemperaturkammer (11) drehbar montiert, um zu erhitzende Halbleitervorrichtungen aufzunehmen. Über dem mittleren Abschnitt des mit Gasdurchlässen versehenen Drehtisches (5) ist ein Axialventilator (2) angeordnet. Ein rohrartiges Strömungsgleichrichtungsglied (8) umgibt den Axialventilator (2). Oberhalb des Axialventilators befindet sich eine Wärmequelle (3). Durch diese Anordnung wird eine zirkulierende, gleichgerichtete Gasströmung gebildet, in der die Gase von dem Axialventilator (2) gegen den Boden der Konstanttemperaturkammer (11) gezwungen werden, um durch den zentralen Abschnitt des Drehtisches (5) hindurchzugehen und dann zwischen der Unterseite des Drehtisches (5) und der unteren Wand der Konstanttemperaturkammer (11) zurück zum Axialventilator (2) zu strömen.

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen sogenannten Handler, das heißt eine Vorrichtung zum Transport und Handhaben oder Verarbeiten von Halbleitervorrichtungen, mit dem Halbleitervorrichtungen zu einer Teststation transportiert werden, wo sie einem Test unterzogen werden, und nach Abschluß des Tests aus der Teststation herausgetragen und auf der Basis der Testergebnisse sortiert werden. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf den Aufbau einer Konstanttemperatur- oder Thermostatkammer zur Verwendung bei einem Handler der beschriebenen Art zum Vorheizen der zu messenden (zu testenden) Halbleitervorrichtungen auf eine vorgegebene Temperatur.

Viele Halbleitervorrichtungs-Testgeräte, sogenannte IC-Tester, zur Messung der elektrischen Charakteristika von Halbleitervorrichtungen durch Anlegen eines vorbestimmten Testmusters an die Halbleitervorrichtungen besitzen einen solchen Handler als integralen Bestandteil. Typische Vertreter von Halbleitervorrichtungen, die mit solch einem Testgerät getestet werden, sind integrierte Halbleiterschaltungen (ICs). Zur Vereinfachung wird nachfolgend von solchen ICs als Halbleitervorrichtungen ausgegangen, ohne daß damit irgendeine Beschränkung, das heißt ein Ausschluß der Anwendung der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit anderen Halbleitervorrichtungen beabsichtigt wäre.

Einer der Meßpunkte der elektrischen Eigenschaften der ICs ist ihre Temperaturcharakteristik. Zur Messung der Temperaturcharakteristik ist es erforderlich, einen zu testenden IC dadurch zu erwärmen, daß er auf einem Vorheiztisch innerhalb einer auf einer vorbestimmten Temperatur gehaltenen Konstanttemperatur- oder Thermostatkammer der Handlers Wärme ausgesetzt wird. Zum Verkürzen der Testdauer ist es erforderlich, eine Anzahl zu testender ICs, die auf dem Vorheiztisch angeordnet wurden, in solcher Weise zu erwärmen, daß sie gleichförmig in kurzer Zeit eine vorbestimmte Temperatur erreichen, bei der sie hinsichtlich ihrer Temperaturcharakteristika ausgemessen werden sollen.

Die Fig. 3 und 4 zeigen den Aufbau einer bekannten Konstanttemperaturkammer in dem Handler, in welcher ein Vorheiztisch vorgesehen ist, um zu messenden ICs Wärme auszusetzen, bis sie eine vorbestimmte Solltemperatur erreicht haben, bei der ihre Temperaturcharakteristik gemessen werden soll. Wie dargestellt, ist die Konstanttemperaturkammer 11 von thermischen Isolationswänden 4, je mit einer Abmessung von etwa 600 mm × 600 mm umschlossen. Innerhalb der Konstanttemperaturkammer 11 befindet sich ein Drehtisch 5 zum Vorheizen der ICs. An der Oberseite des Drehtisches 5 ist ein Wechselhalter 12 (change kit) in der Form einer ringförmigen Scheibe angebracht, auf den die auf eine bestimmte Solltemperatur zu erhitzenden ICs geladen werden. Der Wechselhalter 12 kann abhängig von der Art, Konfiguration, etc. der zu testenden ICs (bzw. anderer Halbleitervorrichtungen) austauschbar sein.

Der Drehtisch 5 wird mittels einer Welle 9 mit einer vorbestimmten Drehzahl gedreht. Die Welle 9 ist in der Mitte des Drehtisches an diesem befestigt und wird mittels einer (nicht gezeigten) Antriebsquelle in Drehung versetzt, die oberhalb der Konstanttemperaturkammer 11 angeordnet ist. Unterhalb der Bodenwand und außerhalb der Konstanttemperaturkammer 11 befindet sich ein Gebläsemotor 1 für den Rotationsantrieb eines Axialventilators (Axialstromventilators) oder Axialgebläses 2, der innerhalb der Konstanttemperaturkammer 11 an deren Boden angeordnet ist. Die Anordnung ist so, daß eine Drehung des Ventilators 2 die Wärme von einem Spiralheizer 3, der oberhalb des Gebläses 2 angeordnet ist, zu dem darüberliegenden Drehtisch 5 richtet. Der Drehtisch 5 enthält eine zentral perforierte Platte 6 mit einer Anzahl von sich in Axialrichtung der Welle 9 (Vertikalrichtung in Fig. 3) erstreckenden Durchgangslöchern. Zu testende ICs 10 werden radial außerhalb der Perforation der Platte 6 auf dem Wechselhalter 12 angeordnet. Es stellen sich zirkulierende Gasströme (Luftströme) 7 ein, wie durch Pfeile angedeutet. Das heißt, das von dem Heizer 3 erhitzte Gas wird aufgrund der Drehung des Ventilators 2 gezwungen, die perforierte Platte 6 zu durchsetzen und wird dann gegen die zu testenden ICs 10 auf dem Drehtisch 5 in dessen äußerem Abschnitt gerichtet, wonach es um den äußeren Rand des Drehtisches 5 zurück zu dem Ventilator 2 strömt. Die ICs 10 auf dem Drehtisch 5 werden dadurch auf eine voreingestellte Temperatur erhitzt.

Nach Erreichen der voreingestellten Temperatur werden die ICs von dem Drehtisch 5 entfernt und zu einer nicht gezeigten Teststation innerhalb der Konstanttemperaturkammer 11 gefördert, um dort den notwendigen Tests (Messungen) unterzogen zu werden.

Bei der Konstanttemperaturkammer 11 mit dem eingebauten Drehtisch 5 des voranstehend beschriebenen Standes der Technik treten auch von dem Ventilator 2 seitlich nach außen strömende Gasströme auf, wie durch Pfeile in Fig. 3 angezeigt. Dies führt zu einem ungleichförmigen Temperaturanstieg unter den ICs 10, die sich auf dem äußeren Abschnitt des Drehtisches 5 befinden. Abhängig also von der Lage auf dem Drehtisch 5 ist der Temperaturanstieg ungleichmäßig, das heißt die Temperatur der ICs kann nicht für alle gleichförmig angehoben werden. Dies hat zu dem Nachteil geführt, daß eine erheblich lange Zeit erforderlich war, bis alle ICs auf die voreingestellte Temperatur erhitzt und auf ihr stabilisiert sind.

Wenn ICs hinsichtlich ihrer Temperaturcharakteristika auszumessen sind, ist es erforderlich, daß sie unmittelbar vor der Messung zum Vorheizen auf den äußeren Abschnitt des Drehtisches 5 geladen werden und gleichförmiger Wärme ausgesetzt werden, so daß all ICs gleichförmig erhitzt werden. Zur Verringerung der Testdauer ist es ferner, wie oben erwähnt, nötig, alle zu testenden ICs, die auf den Drehtisch geladen wurden, gleichförmig und zuverlässig, aber doch in kurzer Zeit auf eine vorbestimmte Temperatur zu erhitzen. Es besteht daher Bedarf nach einer Konstanttemperaturkammer mit einem Aufbau, der es dem Axialventilator 2 ermöglicht, seine Eigenschaften möglichst effektiv zu nutzen, die zu testenden ICs der Wärme von dem Heizer auszusetzen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Konstanttemperaturkammer zur Verwendung in einem Handler für ein IC-Testgerät zu schaffen, die in der Lage ist, die Temperatur von zu testenden ICs (oder anderen Halbleitervorrichtungen) in kurzer Zeit, aber doch gleichförmig auf einen voreingestellten Wert anzuheben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Konstanttemperaturkammer mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist im Anspruch 2 gekennzeichnet.

Bei der vorliegenden Erfindung ist ein rohrartiger Kanal in der Nähe des äußeren Umfangs des Axialventilators vorgesehen, um wirksame zirkulierende Gas- oder Luftströme innerhalb der Konstanttemperaturkammer zu erzeugen und dadurch die Eigenschaften des Axialventilators bestmöglich zu nutzen. Der Drehtisch ist unterhalb des Ventilators innerhalb der Konstanttemperaturkammer an deren Boden angeordnet, während sich der Heizer an der Saugseite des Ventilators (über dem Ventilator) befindet, so daß die Wärme von dem Heizer durch den Ventilator als warme Luft von oben nach unten gegen den mittleren Abschnitt des Drehtisches gerichtet werden kann. Damit stellt sich ein Weg eines zirkulierenden Gasstroms ein, bei dem das vorgenannte Nach-Unten-Blasen von warmer Luft gegen den Drehtisch, die zur Unterseite des Drehtisches gerichtete warme Luft zwingt, zwischen der Unterseite des Drehtisches und der Bodenwand der Konstanttemperaturkammer nach außen zu strömen. Längs der Innenseite der thermischen Isolationswände steigen Wirbelströme nach oben und strömen zurück zur Saugseite des Ventilators.

Bei dem oben beschriebenen erfindungsgemäßen Aufbau wird ein geschlossener Strömungsweg gebildet, um die zirkulierende Gasströmung, die von dem Axialventilator erzeugt wird, so zu richten, daß sie in wirksamen gleichgerichteten bzw. in einer Richtung strömenden Strömen im wesentlichen ohne Störungen oder Turbulenzen strömt. Als Ergebnis werden die Gase innerhalb der Konstanttemperaturkammer, die von den thermischen Isolationswänden eingeschlossen sind, in dem gewünschten Maß bewegt, so daß die Temperatur der von dem eine Heizquelle aufweisenden Heizer erhitzten Gase gleichförmig wird. Dementsprechend hat sich herausgestellt, daß es möglich ist, zu testende ICs, die auf den Drehtisch geladen wurden, gleichförmig zu erwärmen, so daß alle ICs in kurzer Zeit gleichförmig eine bestimmte Temperatur erreichen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Querschnittsansicht des Aufbaus einer Ausführungsform der Konstanttemperaturkammer gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Konstanttemperaturkammer von Fig. 1, wobei der Teil der Kammer oberhalb des Heizers entfernt ist,

Fig. 3 eine schematische Querschnittsansicht des Aufbaus einer bekannten Konstanttemperaturkammer in einem Handler für ein IC-Testgerät,

Fig. 4 eine Draufsicht auf die Konstanttemperaturkammer von Fig. 3, und

Fig. 5 eine Draufsicht ähnlich Fig. 2, die die Anordnung von neun ICs zeigt.

Fig. 1 zeigt den Aufbau eines Ausführungsbeispiels der Konstanttemperaturkammer gemäß der vorliegenden Erfindung in einem Handler für ein IC-Testgerät. Fig. 2 ist eine Draufsicht von oben auf die in Fig. 1 gezeigte Kammer, wobei der Teil der Kammer oberhalb des Heizers entfernt wurde.

Wie in Fig. 1 gezeigt, ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein Ventilatormotor 1 oberhalb und außerhalb der Konstanttemperaturkammer 11 angeordnet. Ein Ringheizer 3 ist in der Konstanttemperaturkammer zwischen einem Axialventilator 2 und der oberen thermischen Isolationswand der Konstanttemperaturkammer 11 angeordnet. Der Ventilator 2 ist an der Welle des Ventilatormotors 1 befestigt. Ein Drehtisch 5 befindet sich am Boden der Konstanttemperaturkammer 11. Außerdem ist ein zylindrischer Kanal vorgesehen, der den Ventilator 2 umgibt, wobei ein schmaler Spalt zwischen dem Kanal und dem äußeren Umfang des Ventilators gebildet wird.

An der Oberseite des Drehtisches 5 ist ein ringförmiger, plattenartiger Wechselhalter 12 angebracht, auf dem zu testende ICs angeordnet werden. Die Mitte und der radial äußere Abschnitt des Drehtisches 5 sind bei diesem Beispiel mittels sechs Speichen (Rahmen) verbunden, die nicht gezeigt sind, so daß Gasströme im wesentlichen ungehindert zwischen den Speichen hindurchströmen können. Der mittlere Abschnitt des Drehtisches 5 kann eine perforierte Platte umfassen, wie dies unter Bezug auf den Stand der Technik beschrieben wurde. Der Drehtisch 5 wird mittels einer Welle 9 mit vorbestimmter Drehzahl gedreht. Die Welle 9 wird von einer geeigneten (nicht gezeigten) Antriebsquelle über eine Riemenscheibe 15 angetrieben, die außerhalb der Konstanttemperaturkammer 11 an der Welle 9 befestigt ist.

Bei diesem Aufbau hat sich herausgestellt, daß die Drehung des Ventilators 2 zirkulierende Gasströme 7 hervorruft, wie durch Pfeile angedeutet. Die Gasströme werden von dem Ventilator 2 durch die mittlere Öffnung des Drehtisches 5 zu dessen Unterseite gezwungen, wonach sie um den äußeren Umfang des Drehtisches nach oben strömen, das Innere des Ringheizers 3 durchsetzen und zum Ventilator 2 zurück gelangen. Genauer gesagt hat sich bestätigt, daß die mittels des Ventilators 2 nach unten geblasenen Gasströme infolge des den Ventilator 2 umschließenden Kanals 8 als gleichgerichtete Ströme im wesentlichen ohne Turbulenzen zur Unterseite des Drehtisches 5 gerichtet werden. Diese Gasströme werden dann gezwungen, radial nach außen zu strömen, wobei sie zwischen der Unterseite des Drehtisches und der unteren thermischen Isolationswand 4 der Konstanttemperaturkammer 11 hindurchströmen. Diese Gasströme werden dann zu Wirbelströmen längs der Innenseite der thermischen Isolationsumfangswände 4 und strömen durch den Raum, in welchem der Heizer 3 angeordnet ist, zurück zur Saugseite des Axialventilators 2, um den Zirkulationsfluß gleichgerichteter Gasströme zu schließen.

Die vorliegende Erfindung unterscheidet sich damit vom Stand der Technik dadurch, daß der Drehtisch 5 am Boden der Konstanttemperaturkammer 11 angeordnet ist, während sich der Axialventilator 2 oberhalb des Drehtisches 5 befindet und der Heizer 3 als Heizquelle oberhalb des Ventilators 2 angeordnet ist. Die Anordnung ist derart, daß die warme Luft von dem Ventilator 2 gegen die Mitte des Drehtisches 5 gerichtet wird. Darüberhinaus ist der zylindrische Kanal 8 vorgesehen, der den äußeren Umfang des Ventilators 2 eng umschließt und das Auftreten von Turbulenzen in der Nähe des Umfangs des Ventilators 2 verhindert sowie die warme Gasströmung intensiviert, die von dem Ventilator 2 gegen den Boden der Konstanttemperaturkammer gerichtet wird.

Aufgrund der Gestaltung der Konstanttemperaturkammer, die völlig anders als die herkömmlich Konstanttemperaturkammer ist, in Verbindung mit dem zusätzlichen Kanal 8 ist die vorliegende Erfindung in der Lage, das Auftreten von Turbulenzen in der Nachbarschaft der Umgebung des Axialventilators 2 zu verhindern und doch den warmen Luftstrom zu intensivieren, wodurch ein umlaufender Weg des gleichgerichteten zirkulierenden Gasstrom 7 gebildet wird, beginnend an dem mittleren Abschnitt des Drehtisches 5 zum und durch den Raum zwischen dem Drehtisch und der unteren thermischen Isolationswand 4, dann zum Raum zwischen der thermischen Isolationswand 4 und der Oberseite des Kanals 8 und dann durch die Zone des Heizers 3 zurück zur Saugseite des Ventilators 2.

Es hat sich gezeigt daß der Aufbau der vorliegenden Erfindung, sowie er oben beschrieben wurde, ermöglicht, daß die Gase in der Konstanttemperaturkammer 11 im Zusammenwirken mit der Rotation des Drehtisches 5 ausreichend und gleichmäßig umgewälzt werden, daß alle auf dem Wechselhalter 12 über dem radial äußeren Abschnitt des Drehtisches 5 angeordneten ICs gleichförmig und schnell nach Ablauf einer vorbestimmten kurzen Zeit der Drehung des Drehtisches 5 eine voreingestellte Temperatur erreichen, wobei im wesentlichen keine Ungleichmäßigkeit in der erreichten Temperatur in bezug auf die voreingestellte Temperatur oder die Zeit auftritt, in der die voreingestellte Temperatur erreicht wird.

Bei einem Test wurden neun ICs unter Verwendung der Konstanttemperaturkammer 11 mit dem oben unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 beschriebenen Aufbau erhitzt. Diese ICs waren auf dem Wechselhalter 12 an Positionen P1 bis P9 angeordnet, die durch schwarze Punkte in Fig. 5 kenntlich gemacht sind. Die so angeordneten ICs wurden nacheinander auf vier Temperaturen von 50°C, 75°C, 100°C und 125°C erhitzt. Die Ergebnisse sind Tabelle 1 aufgeführt. Tabelle 1



Wie aus Tabelle 1 hervorgeht ist die Konstanttemperaturkammer 11 gemäß der vorliegenden Erfindung in der Lage, ICs ungeachtet der Position, an der sie sich auf dem Wechselhalter 12 befinden, gleichförmig zu erwärmen. Es dauerte fünf Minuten, zehn Minuten fünfzehn Minuten bzw. fünfundzwanzig Minuten zum Erhitzen der ICs von Raumtemperatur auf 50°C, 75°C, 100°C bzw. 125°C. Dies verdeutlicht, daß die Konstanttemperaturkammer 11 der vorliegenden Erfindung in der Lage ist, zu testende ICs in kurzer Zeit unabhängig von der Position, wo sie sich auf dem Wechselhalter 12 befinden mögen, gleichförmig zu erhitzen.

Während beim dargestellten Ausführungsbeispiel der zylindrische Kanal 8 als Element vorgesehen ist, um den vom Axialstrom-Ventilator 2 geblasenen Gasstrom gleichzurichten, wird für Fachleute ersichtlich sein, daß andere geeignete Strömungsgleichrichtungsglieder verwendet werden können. Ferner ist darauf hinzuweisen, daß die Konfiguration und die Konstruktion des Axialventilators 2, des Heizers 3, des Drehtisches 5, etc. sowie der Antriebseinrichtung für den Drehtisch 5 nach Bedarf modifiziert oder variiert werden können. Es sei nach einmal darauf hingewiesen, daß in der voranstehenden Beschreibung ICs lediglich als Beispiel für verschiedenste Arten von Halbleitervorrichtungen angesprochen wurden und die Erfindung gleichermaßen in Verbindung mit anderen Halbleitervorrichtungen einsetzbar ist.

Schließlich ist hervorzuheben, daß lediglich der Zusatz eines einfachen Strömungsgleichrichtungsglieds sowie die andere Anordnung der Komponenten der Konstanttemperaturkammer erforderlich sind, um einen Strömungskreis für die Zirkulation der Gase in der Konstanttemperaturkammer als gleichgerichtete Strömung zu bilden, wodurch die Konstanttemperaturkammer mit der oben beschriebenen ausgezeichneten Leistungsfähigkeit mit äußerst geringen Anfangskosten und ohne Notwendigkeit wesentlicher Extrakosten erreichbar ist. Bei der gleichgerichteten Strömung treten keine gegenläufigen Strömungen auf, wie in Fig. 1 dargestellt sind.


Anspruch[de]
  1. 1. Konstanttemperaturkammer in einem Handler für ein Halbleitervorrichtungs-Testgerät, umfassend:

    einen Drehtisch (5), der am Boden der Konstanttemperaturkammer (11), welche von thermischen Isolationswänden (4) umschlossen ist, drehbar montiert ist, wobei der Drehtisch (5) in einer im wesentlichen horizontalen Ebene mit darauf angeordneten zu messenden Halbleitervorrichtungen drehbar ist,

    einen über dem mittleren Abschnitt des Drehtisches (5), welcher mit Gasdurchlässen versehen ist, angeordneten Axialventilator (2), welcher von einer Antriebsquelle drehbar ist, um innerhalb der Konstanttemperaturkammer (11) einen zirkulierenden Gasstrom zu bewirken,

    ein rohrartiges Strömungsgleichrichtungsglied (8), das den Axialventilator (2) in der Nähe von dessen äußerem Umfang umgebend angeordnet ist, und

    eine oberhalb des Axialventilators angeordnete Wärmequelle (3) zum Erhöhen der Temperatur der Halbleitervorrichtungen auf eine voreingestellte Temperatur,

    wobei eine zirkulierende, gleichgerichtete Gasströmung gebildet wird, in der die Gase von dem Axialventilator (2) gegen den Boden der Konstanttemperaturkammer (11) gezwungen werden, um durch den zentralen Abschnitt des Drehtisches (5) hindurchzugehen und dann zwischen der Unterseite des Drehtisches (5) und der unteren thermischen Isolationswand der Konstanttemperaturkammer (11) zurück zum Axialventilator (2) zu strömen.
  2. 2. Konstanttemperaturkammer nach Anspruch 1, bei der das Strömungsgleichrichtungsglied (8) ein rohrartiger Kanal ist.






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