[发明专利]用于半导体测试的自由活塞斯特林冷却器温度控制系统

说明书

本发明涉及用于半导体装置测试的便携式冷却系统和设备，其包括自由活塞斯特林冷却器。这消除了对诸如冷却装置、压缩机、冷却剂存储设备、软管和软管连接等繁琐的远程设备的需求。电力线路和空气供应线路从头部控制单元路由到便携式系统控制单元。头部控制单元通过可调节框架结构定位，以将斯特林冷却器竖直地直接定位在被测半导体装置上方。头部控制单元包括热适配器系统，其被配置在自由活塞斯特林冷却器和被测半导体装置之间。

技术领域

本公开涉及制冷和冷却系统领域，并且更具体地涉及用于在自动测试期间控制半导体装置的温度的系统。

背景技术

在半导体测试行业中用于控制被测半导体装置温度的现有存在的温度控制系统包括使用冷却剂(例如空气、水、乙二醇混合物和其他特殊热传递流体)的相变直接制冷系统。在这些系统中，通常使用冷却装置制冷剂单元来二次控制主要冷却剂流体的温度。一些现有存在的温度控制系统包括直接制冷剂冷却系统，其将一次制冷剂直接用作主要冷却剂流体。

现有的用于半导体测试的温度控制系统中使用的相变直接制冷系统，甚至直接制冷剂冷却系统，涉及使用诸如远程压缩机、蒸发器、冷板部件和底架硬件之类的繁琐和复杂的部件。另外，现有存在的用于半导体测试的冷却系统通常被配置为远离被测半导体装置定位。这些系统通常将大体积冷却剂控制器硬件远离被测半导体装置定位，并涉及将冷却剂、空气和电力的流动提供给头部控制单元(HCU)的脐带线路的布线。这涉及使用多个软管和软管连接来输送制冷剂，并且增加了制冷剂泄漏的风险。

发明内容

本公开的各方面包括用于半导体装置测试的便携式冷却系统和设备。所公开的便携式冷却系统基于自由活塞斯特林冷却器，而不是传统的基于冷却剂的冷却系统。

在所公开的便携式冷却系统和设备中使用自由活塞斯特林冷却器消除了对传统半导体冷却系统中使用的诸如冷却装置、压缩机、冷却剂存储设备、软管和软管连接等繁琐的远程设备的需求。所公开的系统不涉及典型地用于控制典型的现有半导体冷却系统中的一次冷却剂的温度的设备，并且不需要通常用于现有存在的标准制冷剂系统中的热电冷却器装置来将被测半导体装置处的温度降低到低于典型制冷剂冷却剂的温度，以实现例如低于-40℃的温度。在所公开的便携式冷却系统和设备中，只有电力线路和空气供应线路从HCU路由到便携式系统控制单元(SCU)。

通过消除传统半导体冷却系统中使用的许多繁琐的硬件，所公开的便携式冷却系统和设备可以被配置为靠近或紧邻被测半导体装置定位。所公开的系统和设备容易在被测半导体装置处提供低于-100℃的极低的接触温度。这解决了在低于-70℃的温度下测试半导体装置的行业目标。

本公开的各方面还包括结合了专门用于半导体测试应用的关键特征的FSPC热适配器系统。例如，所公开的热适配器系统的实施例包括适应性热离合器压力装置，以允许被测半导体装置的受控加热以及受控冷却。所公开的热适配器系统的实施例还允许使用SDUT进行自动压力致动。

附图说明

并入本说明书并构成本说明书的一部分的附图示出了本文描述的一个或多个实施例，并且与说明书一起解释了这些实施例。在附图中：

图1是根据本公开的一个方面的便携式半导体冷却设备的图示。

图2是根据本公开的一个方面的便携式半导体冷却设备中的头部控制单元的图示。

图3是根据本公开的一个方面的热适配器系统的示意图。

图4是示出根据本公开的一个方面的用于冷却被测半导体装置的方法的工艺流程图。

具体实施方式