Како полупроводнички хладилник са контролисаном температуром побољшава поузданост?

Зашто је топлотна стабилност од суштинског значаја за тачност и износ испитивања

Како топлотне промене испод степени узрокују лажне грешке и одступање мерења

У једном циклусу тестирања полупроводничког вафера, топлотне промене под 1 степен изазивају значајне проблеме. Ове промене могу довести до померања картице сонде. Када се карте сонде померају, електрични контакти могу се погрешно ускладити, што доводи до погрешног бацања истинских позитивних чипова. Истовремено, инструменти за мерење ће такође дрейфовати због промена топлотног отпора и почети да мере погрешно (насо-дрейф). На пример, одлазак од 0,5 °C утиче на пропад силицијумског трака до одласка од око 0,3%, што резултира погрешним мерењем скоро свих параметра које имамо. Због свих ових топлотних несагласности, тестови су успешни, а поузданост производа је значајно смањена. Зато произвођачи морају да уложију много новца у изузетно прецизне системе за топлотну контролу који обезбеђују стабилну температуру како би се избегле озбиљне и скупе грешке.

Емипиријски подаци су показали да када се стабилност температуре одржава у оквиру ± 0,1 °C, постоји повећање просечног приноса за 2,3% у тестирању 300мм логичких вафера.

Промишљене студије су показале да постоји корелација између стабилности температуре у просторији и нивоа перформанси вафера. Прошле године, часопис за тестирање полупроводника је указао да су објекти за тестирање 300мм логичких вафера забележили повећање добитника од 2,3% када је температура стабилизована у распону ± 0,1 ° Ц. Зашто се то дешава? Уженим распоном температура значи да постоји смањење лажно негативних резултата који се могу појавити. Процењено је да уз узрост од само 1% више вафера може се вратити производ вредан милионе долара у великим производним операцијама. Због тога компаније користе хладилере са контролисаном температуром за полупроводнике у процесу производње. Ови хладилице могу да подесу и одржавају температуру у року од 1 °C и да имају најзначајнији утицај на контролу квалитета (КК) и профит и губитак (П&Л) пословања.

Предности прве полупроводничке иновације за хладњак са контролисаном температуром

+/- 0,1°C Тачност са ПИД подешавањем у реалном времену и повратном информацијом двоструког сензора

Током тестирања са полупроводницима и сличном технологијом, флуктуације снаге могу да дају погрешне податке. Из тог разлога, тестови чврстог стања захтевају критичан фокус на температурну стабилност. Већина окружења за тестирање користи систем двоструке сензорске повратне информације. Овај систем користи и сензор са улаза и сензор са излаза. Поред тога, окружења за тестирање користе ПИД контролоре за прилагођавање у реалном времену. Ова технологија, у комбинацији са власничким методама тестирања, елиминише проблем топлотне одлагања за који инжењери трају сате. Прецизност контролера ПИД-а омогућава да температуре остану стабилне чак и при брзим променама у функционалности опреме за испитивање. Једна трећина грешке мерења у тестирању, измерена као одлазак мерења, била је резултат прецизности повратне информације двоструког сензора у поређењу са старијим системима. Поред повећане тачности испитивања, системи сензорске повратне информације и термо-лаг система повећавају животни век и функционалност њихове опреме за испитивање смањењем броја циклуса кроз које пролазе њихови компресори. Већина инжењера зна да се живот тестове јединице драстично смањује због температурних шипова који се јављају као резултат циклуса укључивања и искључивања компресора.

Побољшање резултата и дужи трајност алата је оно о чему се ради у овом уређењу.

Да би се спречило да се станице за тестирање мешају једна у другу због нежељене топлоте, користимо вишеканалну топлотну изолацију.

Када тестирамо плочице у оптом опсегу, користимо паралелно тестирање. Међутим, топлотне помере између тестових места могу довести до нетачних резултата испитивања. Трпелна изолација са више канала дизајнирана је тако да се избегне такво мешање осигуравањем да сваки тест-бај има своје пумпе, топлотни размениоце и контролоре протока. На тај начин, топлотне варијације на свакој станици за испитивање одржавају се на једној дефинисаној вредности и спречава се да се разликује топлотна крстова интерференција.

Изолацијска стратегија Утјецај температурних промена на принос

Уједно петље > 1,0°C 3 5% губитак

Вишеканални < 0,05°C 1,2% повећање

Студија која се фокусирала на топлотну управљање полупроводницима спроведена 2023. године показала је да је топлотна управљање изолационим каналом током вишестопског тестирања у објектима за тестирање довело до 19% мање лажних неуспеха. Осим тога, дизајн изолованих канала за топлотну управљање спречава усмерна интерференција и поједностављава одржавање, омогућавајући да се канал за топлотну управљање сервисира појединачно без заустављања целог производњег процеса.

Хладилници са контролисаном температуром полупроводника морају имати добру конструктивну чврстоћу како би се избегла појединачна точка неуспјеха која би могла да уништи систем усред испитивања. Тренд у индустрији је да имају двоструке пумпе и двоструке компресоре, тако да ако нешто не иде у реду са главном компонентом, резервна се појављује и спречава те предносне температурне клање. Такође, у хладилницима постаје норма предвиђање одржавања. Они могу анализирати вибрације и проток оперативних течности и идентификовати проблеме пре него што се појаве. Неке фабрике извештавају да је 30% смањење непланираног времена простора од овог надзора. Осим тога, стабилно оперативно стање је од кључног значаја за предвиђачко одржавање хладилника. Имају посебне контролне вентили да би одржавали температуру до једне десетине степени Целзијуса, и могу да мењају подешавања за контролу ПИД-а на лету како би се брзо променила оптерећење. Бројне заштитне мере које су уграђене у хладилнике заиста продужују живот опреме и минимизују негативан утицај лажних негатива на производњу, као што је документовано у извештајима индустрије о здрављу опреме.

Полупроводнички хладилници са контролисаном температуром и утицај смањења топлотног стреса на трајање рада хардвера

Деградација зонди картица је смањена за 37% медијан

Пробања вафера резултира брзим и екстремним променама температуре које доводе до топлотне цикличне уморности на картицама сонде и брзом механичком слому сондационих зглобова. Међутим, у комбинацији са механичким хладницима који се посебно користе за полупроводнике, смањују се проблеми повезани са топлотним циклусом и механичким разломом спојавача, умор и пукотине у сондама и жицама. Живот компоненте често се објављује, а у вашем случају, просечан живот компоненти повећава се за 100% када се оперативна температура смањује за 10 степени Целзијуса. Што се тиче зондиних картица, радни живот је много већи од циклуса замене. Хладници који одржавају топлотну стабилност у распону од +/- 0,1 степени Целзијуса пружају повратак инвестиције због повећаног радног живота зондичких картица. У подацима о теренским испитивању са локацијама за логичко тестирање великих количина наведено је да се повећава експлоатациони век опреме за испитивање као резултат смањења топлотне цикличне уморности. Са правом опремом, радни век опреме за испитивање може се повећати за 37%. Осим тога, са смањеном умором топлотних циклуса, потребно је мање рекалибрирања опреме, што резултира побољшаном оперативном конзистенцијом опреме.

Често постављене питања

Какав утицај има топлотна стабилност у проценкама полупроводника?
У смислу процене полупроводника, топлотна стабилност је од суштинског значаја у проценама полупроводника јер омогућава исправно позиционирање електричних контаката, добијање стабилних мерења и избегавање одбацивања добрих чипова као дефектних.

Какав је утицај прецизности температуре на приносе вафера?
Побољшање прецизности у контроли температуре, посебно у распону од ± 0,1 °C, један је од најважнијих фактора за побољшање приноса, јер олакшава забринутост од одступања мерења и лажне негативности. Побољшање приноса на 300 мм логичким плочама пријављено је као високо као 2,3%.

Која је сврха редукције у хладницима са контролисаном температуром?
У хладилицама, редуктивност омогућава да се рад настави непрекидно путем употребе резервних система као што су двојне пумпе и двојни компресори. Ово смањује вероватноћу изненадних промена температуре узрокованих неуспехом система.