ITMI20121157A1

ITMI20121157A1 - Test di dispositivi elettronici con riscaldatori disposti tra scheda di test e dispositivi elettronici da testare

Info

Publication number: ITMI20121157A1
Application number: IT001157A
Authority: IT
Inventors: Fabrizio Scocchetti
Original assignee: Eles Semiconductor Equipment S P A
Priority date: 2012-06-29
Filing date: 2012-06-29
Publication date: 2013-12-30
Also published as: EP2867686A1; EP2867686B1

Description

DESCRIZIONE

1. Acronimi.

DUT (Device Under Test): Dispositivo a semiconduttore inserito all’interno di package di varia natura (BGA, LGA, QFP, ecc.) comunemente chiamato circuito integrato.

DLTC (Dut Locai Temperature Control): Sistema di condizionamento termico del DUT, che applicato sul lato TOP del package del circuito integrato sotto test (attuali soluzioni commerciali), permette di riscaldare o raffreddare il dispositivo fino a portare la sua giunzione interna alla temperatura desiderata.

DLTCBS (Dut Locai Temperature Control): Sistema di condizionamento termico del DUT, Bottom Side che applicato sul lato Bottom del package del circuito integrato sotto test (soluzione proposta in questo documento), permette di riscaldare o raffreddare il dispositivo fino a portare la sua giunzione interna alla temperatura desiderata.

SOCKET : Interfaccia principale di interconnessione tra DUT e sistema di test 2. Scopo del documento

Il seguente documento ha lo scopo di descrivere la possibilità di condizionare termicamente dispositivi elettronici (DUT) durante le attività di test, qualifica o collaudo fino al raggiungimento della temperatura di giunzione desiderata, applicando l’elemento riscaldante o refrigerante sul lato bottom del dispositivo quando esso è inserito all’interno del socket.

Questa particolare modalità di condizionamento del dispositivo, è da ritenersi innovativa rispetto a sistemi di controllo locale della temperatura (LTC) già presenti sul mercato che hanno il medesimo scopo, ma l’azione dell’elemento che effettua il condizionamento termico è applicato sul lato Top del dispositivo. 3. Limiti della soluzione DLTC attualmente sul mercato.

Tale soluzione, è tipicamente costituita da un dissipatore applicato sul lato superiore del dispositivo equipaggiato da uno o più elementi riscaldanti e da un sensore di temperatura, a loro volta connessi ad un sistema di controllo che permette di impostare e regolare nel tempo la temperatura del singolo DUT.

Questo sistema ha il vantaggio di garantire che tutti i DUT, anche se inseriti all’ interno di un forno con una temperatura non uniforme, vengono stressati nelle medesime condizioni termiche.

Inoltre, vi sono dei DUT che per loro natura dissipano in calore potenze diverse e durante il funzionamento raggiungono quindi temperature del corpo diverse. Anche in questo caso, il DLTC, rileggendo la temperatura di ogni dispositivo, è in grado di compensare le differenze termiche.

In Fig.l è riportata una immagine esplicativa del concetto su cui si basano le soluzioni attualmente in commercio.

1 Dissipatore

2 Circuito stampato

3 Socket per la contattazione del DUT

4 DUT

5 Elemento riscaldante

6 Sensore per la lettura locale della temperatura sul corpo del DUT

7 Scheda di gestione del riscaldatore e rilettura della temperature per il controllo locale

La soluzione attualmente commercializzata descritta sopra, ha i seguenti svantaggi: 1) Il DUT è posizionato all’interno del socket e non è estraibile o inseribile da sistemi di caricamento automatici (BLU), ma l’operazione può avvenire solo manualmente dopo aver rimosso il dissipatore.

2) La struttura di questo sistema di condizionamento termico dall’alto, fa sì che il dispositivo venga quasi totalmente schermato dall’aria dell’ambiente o dalla ventilazione forzata presente all’ interno dei vani climatici, per questo motivo tutto il suo corpo, compresi i terminali di contattazione, raggiungono la stessa temperatura del DUT, o superiore a causa del loro riscaldamento per effetto Joule.

3) L’elevata temperatura dei terminali del componente, unitamente alla forza applicata sugli stessi delle molle di contatto del socket, innesca fenomeni di migrazione dei metalli che ne costituiscono la finitura deteriorando la resistenza di contatto del socket.

4. Vantaggi della soluzione proposta DLTCBS.

La soluzione proposta ha i medesimi scopi descritti per la soluzione DLTC, ma il controllo locale della temperatura del dispositivo (quindi il suo riscaldamento fino alla temperatura di test richiesta dal Cliente), avviene riscaldando il dispositivo dal lato bottom, introducendo all’interno del socket, un elemento in grado di flottare sull’asse Z o per mezzo di un apposito cinematismo attivato durante l’apertura e chiusura del socket, o per mezzo di altre tipologie di attuatori. Ad esempio, è possibile avere attuatori che utilizzano magneti permanenti (che abbassano i riscaldatori quando la scheda di test è appoggiata su un piano metallico), solenoidi, molle di contrasto standard o realizzate per mezzo di leghe a memori di forma (che abbassano i riscaldatori a temperatura ambiente e li alzano una volta raggiunta una temperatura predefinita nel forno).

In Fig.2, è riportata una immagine esplicativa del concetto di condizionamento termico del DUT effettuato dal lato bottom.

1 Socket

2 Circuito stampato

3 Elemento Riscaldante

4 Scheda di gestione del riscaldatore e rilettura della temperature per il controllo locale

5 DUT

6 Sensore per la lettura locale della temperatura sul corpo del DUT.

In Fig.3 è riportata una foto di un prototipo, realizzato integrando un riscaldatore all’ interno di un socket tradizionale.

I vantaggi di tale soluzione sono esplicitati di seguito:

1) Il Dut è accessibile dal lato TOP del socket e può quindi essere caricato e scaricato da sistemi automatici senza lo smontaggio di parti meccaniche.

2) Il dispositivo ha la superficie superiore esposta all’aria ambiente o alla ventilazione del vano climatico, in questo modo la superficie superiore del corpo del componente raggiunge temperature inferiori rispetto alla temperatura della superficie inferiore (internamente più vicina alla parte attiva del componente che deve essere soggetta a stress termico). Questo comporta una diminuzione della temperatura generale dei terminali di contattazione, concentrando il riscaldamento del componente nel punto più vicino alla parte attiva (vedi termografia in Fig.4, che mostra una termografia di un dispositivo inserito all’interno del socket equipaggiato con riscaldatore sul lato bottom - Test veicle in Fig.3)

3) I terminali ed i contatti del componente, operando a temperature sensibilmente più basse rispeto alla soluzione standard, sono meno soggeti ad usura e quindi ad aumento della resistenza di contatto (vedi termografie in Fig.5 e FIG.6, che mostrano diverse termografie di un dispositivo inserito all’interno del socket equipaggiato con riscaldatore sul lato bottom, Test veicle in Fig.3, con puntatore sulla parte centrale del componente (Temp. Letta 144°C) e sulla zona dei terminali di contatazione (Temp. Leta 83,6°C), rispetivamente).

Fig.7 mostra un esempio di implementazione della soluzione proposta.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Una scheda di test per testare dispositivi elettronici, per ogni dispositivo elettronico la scheda di test comprendendo uno zoccolo per montare il dispositivo elettronico ed un condizionatore disposto per condizionare termicamente una superfìcie del dispositivo elettronico affacciata alla scheda di test.