高级热控接口制造技术

本发明专利技术涉及一种控制设备温度的装置，具体而言，涉及一种高级热控接口。所述装置包括主体(500)，其具有以所述主体(500)的轴为基准基本上对称地隔开的多个腔(630)，其中多个腔(630)的每一个腔均包括上膜片(635)和下膜片(640)。所述装置还包括热传输元件(515)，该热传输元件(515)通过所述多个腔(630)连接在所述主体(500)上，以使所述多个腔(630)与所述热传输元件(515)流体连通。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及温度控制领域，更具体地说，涉及提供一种通过加热和/或制冷电子设备或器件，尤其是测试状态下的电子设备或器件，来维持设定点温度的接口。
技术介绍
固态电子设备或器件，例如，半导体，通常随温度的不同会表现出不同的特性。具有代表性的是，例如，这些电子设备在运行过程中会产生热量(即自发热)，并因此随内部温度升高，器件性能发生改变。并且固态电子设备用于各种不同的环境中，极可能经历较大范围内的温度变化。为了保证电子设备表现出恒定的特性，需要将电子设备保持在相对恒定的温度。 这在对电子设备的功能性测试中显得尤为重要，这些功能性测试主要是为了保证正常运行并且能够满足设计规范。例如，被称为被测试设备(DUT)的电子设备，可能经过耐久性程序，比如，通过短路测试以及老化测试对各种设备特性进行观察。在这些测试中，为了测试结果有意义，被测试设备(DUT)的温度需要保持在相对恒定的预定测试温度，或者保持在设定点温度。换句话说，测试者必须能够确认特定的所观察的电子特性取决于改变温度之外的其他因素。为了保持恒定温度，现有的温控设备能够例如通过散热器来进行散热，还能例如通过电加热器来进行升温。散热器包含温度远低于DUT的测试温度的液体。加热器放置在 DUT与散热器之间，并对加热器进行供电，将加热器的表面温度加热到例如DUT测试所需的测试温度。散热器会抵消任何多余的热量，并且能够在自发热使设备温度升高到超过测试温度的情况下，将DUT在测试过程中产生的热量散发掉。功率的波动通常会导致显著并且相对短暂的自发热产生，因此就需要热控器能够迅速并准确地反应，从而对不需要的温度上升进行散热。散热器(或加热器，若使用)接触DUT的接口对维持DUT在恒温来说尤为重要。例如，当散热器(或加热器)的表面与DUT的表面大体上不共面时，在DUT的表面上可能存在非均勻的热传输，这会在DUT上引起不期望的热梯度。为此，一些传统系统在散热器(或加热器)与DUT的表面之间提供了热接口材料。例如，液体(例如，水和酒精的混合物)可以放置在散热器(或加热器)与DUT之间。该液体填充散热器(或加热器)与DUT之间的任何气隙，从而提供散热器(或加热器)之间的更均勻的热连接。然而，液体作为热接口材料的使用也带来了其它的缺陷。例如，设备测试通常在宽范围的温度和压力下进行，包括传统热接口液体的冰点温度之下的一些温度。当散热器 (或加热器)与DUT之间的液体冻结时，接口的热均勻性经常变得不理想，在DUT上导致不期望的热梯度。此外，液体作为热接口材料的使用同样在更高的测试温度下带来缺陷。例如，在一些测试条件下，液体热接口材料将陶瓷散热器(或加热器)的部分表面转化成微观浆体，这将使DUT产生不期望的磨损。此外，即使液体对于填充散热器(或加热器)与DUT之间的气隙有用，但是液体不会完全消除热梯度。这是因为散热器(或加热器)与DUT之间的液体的不同厚度具有不同的热阻系数，其中不同厚度可能发生在接口表面不共面的微观层次。例如，如图IA所示， DUT 10和/或散热器(或加热器)15可具有非平面的表面17、18，这会导致接口上的液体 19厚度不同。液体19的厚度可以在第一位置20是Ομπι，在第二位置25是50μπι。因为液体的热阻系数随液体厚度改变，所以当给DUT提供功率时存在热梯度，如图IB所示。除了散热器(或加热器)与DUT之间的材料外，散热器(或加热器)15和DUTlO 之间的接口也可以被散热器(或加热器)15和/或DUT 10所附接的结构所影响。例如，散热器(或加热器)15通常由热控制器30携载，如图2所示。例如，热控制器30可包括用于将不同温度液体(即加热和制冷的水)运送至散热器15来将DUT 10维持在所需温度的管道。包括散热器(或加热器)15和管道的热控制器30—般在垂直于DUT 10的轴向方向上是可移动的(箭头“Α”的方向)。按照这种方式，多个DUT可被移动至经过热控制器30 (在箭头“B”的方向)，热控制器30与每个连续的DUT接触以进行测试。然而，携载散热器(或加热器)15的结构的硬度经常使散热器(或加热器)15与 DUT 10的表面不能并排排列。这就是说，热控制器30的硬度使表面17、18在接口处排列成共面变得相当困难。这种情形如图3所示，从中可以看出，散热器(或加热器)15的表面 18与DUT 10的表面17是呈一定角度的，这样在接口处表面17、18不共面。在这种情形下， 不仅在接口处可能存在热梯度，而且施加给DUT 10的力(例如，扭矩、力矩等等)也可能不均勻。特别地，当DUT 10的测试需要向DUT 10施加轴向力(例如，高达100磅)时，由于非共面的表面，这种不均勻的力会导致对散热器(或加热器)和/或DUT的损坏(例如，破裂)ο因此，本领域中需要克服以上所述的不足和限制。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供了一种控制设备温度的装置。所述装置包括主体，其包括以所述主体的纵轴为基准基本上对称地隔开的多个腔，其中多个腔的每个腔均包括上膜片和下膜片。所述装置还包括热传输元件，其借助于所述多个腔连接在所述主体上，使得所述多个腔与所述热传输元件流体连通。在实施例中，所述热传输元件的温度补偿所述设备的温度变化，并基本上维持所述设备的设定点温度。所述设备包括半导体设备。此外，所述热传输元件可相对于所述设备移动。例如，所述热传输元件可在六个自由度上相对于所述设备移动。另外，所述热传输元件可以相对所述主体轴向地移动。此外，所述热传输元件向所述设备施加力，所述力可基本上垂直于所述设备的接口表面。在实施例中，所述主体包括连接至所述多个腔的每个腔的上部的气压总管 (pneumatic manifold)。所述气压总管可与外部气压或真空源流体连通。按照这种方式， 当向所述多个腔的每个腔的上部供应正压力时，所述热传输元件沿纵轴方向远离所述主体移动。相反地，当向所述多个腔的每个腔的上部供应真空时，所述热传输元件沿纵轴方向朝4所述主体移动。此外，正压力被供应到所述多个腔的每个腔的上部时，所述热传输元件向所述设备施加力。在另一实施例中，所有上膜片大致相互共面地延伸，所有下膜片大致相互共面地延伸，并且所有上膜片和下膜片可以在大致与所述主体的纵轴成直角的方向上延伸。同样， 上膜片可大致相互共面地沿上膜片平面，所述下膜片可大致相互共面地沿下膜片平面，并且所述上膜片平面与所述下膜片平面大致相互平行。此外，所述多个腔的各腔的所述上膜片与下膜片可以具有共同的中心轴。在更进一步的实施例中，每个所述上膜片与每个所述下膜片均包括滚动膜片，例如，基本上无静摩擦的滚动膜片。并且，单个上膜片构件可一体地包括每个各自的所述上膜片。所述单个上膜片构件被夹在所述主体的气压总管与流体总管之间。在又一实施例中，所述多个腔的每个腔进一步包括上腔部分，其设置在所述上膜片的上方；中腔部分，其设置在所述上膜片与所述下膜片之间；及下腔部分，其设置在所述下膜片的下方。所述上腔部分可操作地连接至气压源。所述中腔部分限定了所述主体的流体总管与热传输元件之间的流体通道。所述中腔部分与热传输元件之间的流体通道中可设置阀。此外，至少所述散热器可选择性地从所述底部移除。例如，所述散热器可通过以下方式中的一种来选择性拆除摩擦配合、卡本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：拉里·斯塔基，
申请(专利权)人：株式会社爱德万测试，
类型：发明
国别省市：