EN
Af hverju er hitastöðugleiki nauðsynlegur fyrir nákvæmni prófunar og framleiðslu
Hvernig valdast ofurlitlir hitabreytingar ósannar mistök og hreyfing á mælingum
Innan einnar prófunarlykkju fyrir hálfleiðarplötu munu hitabreytingar undir 1 gráðu valda alvarlegum vandamálum. Þessar breytingar geta valdið því að prófunarkortin hreyfist. Þegar prófunarkortin hreyfist geta rafmagnstengingarnar misstillst, sem valdar því að réttar jákvæðar chips verði ranglega hent út. Á sama tíma munu mælitækin líka víkja vegna breytinga á hitamótustaðni og byrja að mæla ranglega (nósa-víkun). Til dæmis valdar víkun um 0,5 °C því að bandgap silíks víkur um rúmlega 0,3 %, sem leidir til rangra mælinga á næstum öllum þeim stikaprófum sem við höfum. Vegna allra þessa hituósamræmis er fjöldi árangursríkra prófa og áreiðanleiki vörurnar miklu minnkaður. Því þurfa framleiðendur að leggja mikla fjármuni í mjög nákvæmar hitastýringarkerfi sem tryggja jafn hitastig til að koma í veg fyrir alvarleg og kostnaðarsöm föll.
Reynslumikil gögn hafa sýnt að þegar stöðugleiki hitastigs er viðhaldið innan ±0,1 °C er meðalframleiðsla í prófun á 300 mm röðunarskífum aukin um 2,3%.
Iðnaðarskökur hafa bent á að til sé samband milli hitastöðugleika í herberginu og afurðarstöðu vefjanna. Á síðasta ári benti Tímarit um prófun á hálfleiðurum á því að prófunarstöðvar fyrir 300 mm röðunarfæri vefja skráðu 2,3% hækkun á framleiðsluhlutfalli þegar hitinn var stöðugur innan við ±0,1°C bils. Hvers vegna gerist þetta? Þéttari hitabili þýða minni fjöldi rangra neikvæðra niðurstaðna. Það hefur verið metið að aðeins 1% hækkun á framleiðsluhlutfalli vefjanna getur endurheimt milljónir dala af vöru í stórskala framleiðslu. Fyrirtæki nota hitastýrða kæliþættur fyrir hálfleiðura í framleiðsluprócessinum vegna þessa. Þessar kæliþættur geta stillt og viðhaldið hitastigi innan 1°C og hafa því mest áhrif á gæðastjórnun (QC) og á árangur og kostnað (P&L) fyrirtækisins.
Hagnæti fyrstu uppfinningarinnar á hitastýrðum kæliþætti fyrir hálfleiðura
+/- 0,1°C nákvæmni með rauntíma PID-stillingu og tvöfaldri gagnagjöf frá skynjara
Við prófun með hálfleiðurum og svipuðu tækni geta aflægiskipti gefið rangar upplýsingar. Af þessari ástæðu krefjast prófanir á staðfestum tækjum mikilla áhersla á hitastöðugleika. Flest prófunarmiljó notast við tvöfalt tilbakamálskerfi með snertifæri. Þetta kerfi notar bæði snertifæri frá innflæðis- og útflæðissíðunni. Auk þess notast prófunarmiljó við PID-stýrikerfi til að framkvæma rauntíma stillingar. Þessi tækni, í samspili við einkaleyfðar prófunaraðferðir, leysir vandamálið með hitadreglunni sem verkfræðingar eyða klukkutímum í að leysa. Nákvæmni PID-stýrikerfisins gerir það mögulegt að halda hitanum staðbundnum jafnvel við hröð breytingu á virkni prófunartækjanna. Ein þriðjungur alls villumáts við prófanir, mældur sem hreyfing á mælingum, var af því að tvöfalt tilbakamálskerfi með snertifæri var nákvæmra en eldri kerfi. Auk aukinnar nákvæmnar við prófanir auka snertifæra- og hitadreglukerfi líftíð og virkni prófunartækjanna með því að minnka fjölda umferða sem samþrýsturarnir fara í gegnum. Flestir verkfræðingar vita að líftíð prófunareiningar minnkar drastískt vegna hitahnappsins sem kemur fram vegna á-og-út skipta samþrýsturanna.
Bættar niðurstöður og lengri notkunartími tólanna eru það sem þessi uppsetning snýst öllu um.
Til að koma í veg fyrir áhrif óskaðrar hitaáhrif á prófunarstaði, notum við margrása hitaisoleringu.
Þegar prófuð eru vefur í miklum magni, notum við samsíðuprófun. Hins vegar geta hitaáhrif milli prófunarstaða valdið ónákvæmum prófunarniðurstöðum. Margrása hitaisolering er hannað til að koma í veg fyrir slík áhrif með því að tryggja að hver prófunarstaður hafi sína eigin pípurr, hitavexlara og rásstjóra. Þannig er hitabreytileiki á hverjum prófunarstaði viðhaldið á einum skilgreindum gildi og koma í veg fyrir breytilega hitaáhrif milli staða.
Isoleringarstefna – Hitabreytileiki – Áhrif á framleiðslu
Einn lykkja > 1,0°C – tap á 3–5%
Margrása < 0,05°C – vinningur á 1,2%
Rannsókn sem var framkvæmd árið 2023 og fókuseraði á hitastjórnun hálfleiðara sýndi að hitastjórnun í einangrunarrautum við margstaða prófun á prófunarstöðum leiddi til 19% færri ranga mistaka. Þar að auki kynnstu einangruðu hitastjórnunarrauturnar því að krossáhrif eru komin í veg og viðhald einfaldast með því að hægt er að starfa á hitastjórnunarrautunni sjálfstæðislega án þess að stöðva allan framleiðsluferlið.
Halldælismældar kæliþurrkunarvélir verða að hafa góða hönnunargæði og vera áreiðanlegar til þess að koma í veg fyrir einstaka villa punkta sem gætu valdið kerfisfalli á miðjum prófi. Iðjuhugtakið er að nota tvö pípulag og tvo samþrýnivélir, svo að ef eitthvað fer úrskeiðis með aðalhlutann, taki viðbótin við og kalli í veg fyrir þá óþægilegu hitabreytingar. Auk þess er forspárlögð viðhaldsstarfsemi orðin algeng í kæliþurrkunarvélum. Þær geta greint skjálfta og streymi starfsvökva og auðkennt vandamál áður en þau komast upp. Sumar framleiðslustöðvar skýra 30% lækkun á óáætluðu stöðunni vegna þessara ávaxta. Þar að auki er staðlað starfsstöð mikilvæg fyrir forspárlögð viðhaldsstarfsemi í kæliþurrkunarvélum. Þær hafa sérstakar stjórnunaropnur til þess að halda hitastigi innan tíundu hluta af gráðu Celsius og geta breytt PID-stjórnunarstillingum í rauntíma til að veita hröð breytingu á álagi. Margföld verndarárrangsanir sem eru innbyggðar í kæliþurrkunarvélirnar framlengja raunverulega líftíma búnaðarins og lágmarka neikvæða áhrif falsa negatíva á framleiðsluferla, eins og lýst er í iðjufræðilegum skýrslum um heilsu búnaðar.
Halldælur með hitastýringu og áhrif minnkaðs þermískt álags á líftíma tæknisins
Afbrotni prófspjaldanna er minnkað um 37 % miðgildi
Prófun á vefjum leiðir til hratt breytandi og ekstraðar hitastigsbreytinga sem valda þyrmunarskemmdum á prófunarkortunum og hröðum mekanískum brotum á prófunarfæribúnaðinum. Þó svo, í samstarfi við mekaníska kæliþættur sem eru sérstaklega notaðar fyrir hálfleiðara, minnka vandamál tengd hitasveiflum og mekanískum brotum á veiðum, þyrmun og sprungum í prófunarpinnunum og röndunum. Lýst er oft um líftíma hlutanna og í þínu tilfelli aukast meðaltal líftíma hlutanna um 100 % þegar reksturshitastigið er lækkað um 10 gráður Celsius. Í tengslum við prófunarkort eru rekstrarlíftímar langt lengri en skiptitímar. Kæliþættur sem halda hitastöðugleika innan +/− 0,1 gráðu Celsius gefa ávöxtun á investeringu vegna aukins rekstrarlíftíma prófunarkortanna. Aukning í rekstrarlíftíma prófunarbúnaðar sem afleiðing er af lækkun þyrmunarskemmda vegna hitasveifla er vísað til í reyndargögn frá stórskala röðunaprófunarstaðum. Með réttum búnaði má auka rekstrarlíftíma prófunarbúnaðar um 37 %. Þá er einnig minni endurkæling á búnaðinum nauðsynleg vegna lækkunar á þyrmunarskemmdum vegna hitasveifla, sem leidir til betri rekstrarstöðugleika búnaðarins.
Algengar spurningar
Hver er áhrifin af þyrmistöðugleika í mat á hálfleiðurum?
Í tengslum við mat á hálfleiðurum er þyrmistöðugleiki mikilvægur vegna þess að hann gerir kleift að setja rafmagnstengingarnar rétt, fá stöðug mæligildi og koma í veg fyrir að gott chips verði hent út sem skemmt.
Hver er áhrifin af nákvæmni hitastigs á framleiðslu hlutfalls vefja?
Bættri nákvæmni í hitastýringu, sérstaklega innan bilsins ±0,1°C, er ein af mikilvægustu þáttum til að bæta framleiðslu hlutfalli, því að það minnkar áhyggjur af hreyfingu mælinga og rangri neitun. Bæting á framleiðslu hlutfalli á 300 mm röðunarvefjum hefur verið tilkynnt sem upp í 2,3%.
Hver er tilgangurinn með endurtekningu (redundancy) í hitastýrðum kælikerfum?
Í kölduvinnslum gerir endurtekning (redundancy) kleift að halda áfram rekstri án áföll með því að nota viðbótarkerfi eins og tvö pípulás- og tvo kæliþéttingarkerfi. Þetta minnkar líkurnar á skyndilegum hitastigsbreytingum sem orsakast af kerfisbilunum.