EN
Test Doğruluğu ve Verim İçin Neden Termal Kararlılık Hayati Öneme Sahiptir?
Dereceden daha küçük termal değişimlerin nasıl yanlış reddetmelere ve ölçüm kaymalarına neden olduğu
Bir yarı iletken wafersi için tek bir test döngüsü içinde 1 dereceden daha küçük termal değişimler önemli sorunlara neden olur. Bu değişimler, prob kartlarının yer değiştirmesine yol açabilir. Prob kartları yer değiştirdiğinde elektriksel bağlantılar hizalanamaz ve doğru pozitif sonuç veren çipler yanlışlıkla reddedilebilir. Aynı zamanda ölçüm aletleri de termal direnç değişiklikleri nedeniyle kaymaya başlar ve yanlış ölçüm yapmaya başlar (burun-kayması). Örneğin, 0,5 °C’lik bir kayma, silisyum bant aralığının yaklaşık %0,3 oranında kaymasına neden olur; bu da yaptığımız neredeyse tüm parametre testlerinin yanlış ölçülmesine yol açar. Tüm bu termal tutarsızlıklar nedeniyle test başarı oranı ve ürünün güvenilirliği büyük ölçüde azalır. Bu nedenle üreticiler, ciddi ve maliyetli hataları önlemek amacıyla sabit bir sıcaklığı sağlamak için son derece hassas termal kontrol sistemlerine büyük miktarlarda yatırım yapmak zorundadır.
Ampirik veriler, sıcaklık kararlılığının ±0,1 °C aralığında tutulduğunda 300 mm mantık yongası testlerinde ortalama verimde %2,3'lük bir artış olduğunu göstermiştir.
Sektör çalışmaları, odadaki sıcaklığın sabitliği ile yonga performans seviyesi arasında bir korelasyon olduğunu göstermiştir. Geçen yıl, Yarı İletken Test Dergisi, 300 mm mantık yongalarının test tesislerinde sıcaklık ±0,1 °C aralığında sabit tutulduğunda verim oranında %2,3'lük bir artış kaydedildiğini bildirmiştir. Bunun nedeni nedir? Daha dar sıcaklık aralıkları, yanlış negatif sonuçların oluşma olasılığını azaltır. Büyük ölçekli üretim operasyonlarında yalnızca %1'lik bir yonga verimi artışı, milyonlarca dolarlık ürün değerinin geri kazanılmasını sağlayabilmektedir. Bu nedenle şirketler, yarı iletken üretim sürecinde kalite kontrolü (QC) ve işletme kar-zarar (P&L) tablosu üzerinde en büyük etkiyi yaratabilmek için sıcaklık kontrollü soğutucular kullanmaktadır. Bu soğutucular, sıcaklığı 1 °C içinde ayarlayıp sabit tutabilmektedir.
İlk Yarı İletken Sıcaklık Kontrollü Soğutucu Yeniliğinin Avantajları
+/- 0,1 °C Doğruluk, Gerçek Zamanlı PID Ayarı ve Çift Sensör Geri Bildirimi
Yarı iletkenler ve benzeri teknolojilerle yapılan testler sırasında güç dalgalanmaları yanlış verilere neden olabilir. Bu nedenle katı hal testleri, sıcaklık kararlılığına kritik düzeyde odaklanma gerektirir. Çoğu test ortamı, çift sensörlü geri bildirim sistemi kullanır. Bu sistem, girişten ve çıkıştan alınan iki ayrı sensörü içerir. Buna ek olarak, test ortamları gerçek zamanlı ayarlamalar yapmak için PID kontrolörleri kullanır. Bu teknoloji, özel test yöntemleriyle birleştirildiğinde, mühendislerin saatlerini harcadığı termal gecikme sorununu ortadan kaldırır. PID kontrolörünün hassasiyeti, test ekipmanının işlevselliğinde hızlı değişiklikler yaşanmasına rağmen sıcaklıkların sabit kalmasını sağlar. Ölçüm kayması olarak ölçülen test ölçüm hatasının üçte biri, eski sistemlere kıyasla çift sensörlü geri bildirim sisteminin hassasiyetinden kaynaklanmaktadır. Artan test doğruluğunun yanı sıra, sensör geri bildirimi ve termal gecikme sistemleri, kompresörlerin geçirdiği çevrim sayısını azaltarak test ekipmanlarının ömrünü ve işlevselliğini artırır. Çoğu mühendis, kompresörlerin aç-kapa çevrimleri sonucu oluşan sıcaklık sıçramalarının bir test ünitesinin ömrünü büyük ölçüde azalttığını bilir.
Bu kurulumun tamamı, araçların daha iyi sonuçlar vermesini ve daha uzun ömürlü olmasını sağlamaya yöneliktir.
İstenmeyen ısı nedeniyle test istasyonlarının birbirleriyle etkileşime girmesini önlemek için çok kanallı termal izolasyon kullanıyoruz.
Yongaları büyük hacimde test ederken paralel test yöntemini kullanıyoruz. Ancak test bölmeleri arasındaki termal çapraz etkileşim, test sonuçlarının yanlış çıkmasına neden olabilir. Çok kanallı termal izolasyon, her test bölümüne ayrı pompalar, ısı değiştiriciler ve akış kontrolörleri sağlayarak bu tür etkileşimleri önlemek amacıyla tasarlanmıştır. Bu sayede her test istasyonundaki termal değişkenlikler tek bir tanımlı değerde tutulur ve termal çapraz etkileşimden kaynaklanan değişimler önlenir.
İzolasyon Stratejisi: Sıcaklık Değişimi ile Verim Üzerindeki Etki
Tek Döngü > 1,0 °C %3 – %5 kayıp
Çok Kanallı < 0,05 °C %1,2 kazanç
2023 yılında gerçekleştirilen, yarı iletkenlerin ısı yönetimi üzerine odaklanan bir çalışma, test tesislerinde çoklu nokta testi sırasında izole kanalların ısı yönetiminin yanlış arızalarda %19'luk bir azalmaya yol açtığını göstermiştir. Ayrıca, izole ısı yönetim kanallarının tasarımı çapraz etkileşimi önler ve ısı yönetim kanalının tam üretim sürecini durdurmadan bireysel olarak bakımı yapılabilmesini sağlayarak bakım işlemlerini basitleştirir.
Yarı iletken sıcaklık kontrollü soğutucular, sistemin test sırasında devre dışı kalmasına neden olabilecek tek nokta arızalarından kaçınmak için iyi bir tasarım seviyesi ve dayanıklılığa sahip olmalıdır. Endüstrideki eğilim, ana bileşende bir sorun oluştuğunda yedek sistem devreye girerek istenmeyen sıcaklık dalgalanmalarını önleyebilen çift pompa ve çift kompresör kullanımı yönündedir. Ayrıca, soğutucularda tahmin edici bakım artık standart hâline gelmektedir. Bu sistemler, işletme sıvılarının titreşimi ve akışını analiz ederek sorunları önceden tespit edebilir. Bazı fabrikalar, bu izleme sayesinde plansız duruş sürelerinde %30'luk bir azalma bildirmektedir. Üstelik, soğutucularda tahmin edici bakım için sabit bir işletme durumu kritik öneme sahiptir. Sıcaklıkları onda bir santigrat derece içinde tutabilen özel kontrol vanalarına sahiptirler ve yükte hızlı değişiklikler sağlamak amacıyla PID kontrol ayarlarını anında değiştirebilirler. Soğutuculara entegre edilen çok sayıda koruma önlemi, ekipmanların ömrünü gerçekten uzatmakta ve endüstri raporlarında ekipman sağlığı üzerine belgelenen şekilde, yanlış negatif sonuçların üretim süreçlerine verdiği olumsuz etkiyi en aza indirmektedir.
Yarı İletken Sıcaklık Kontrollü Soğutucular ve Donanım Ömrü Üzerindeki Azaltılmış Isıl Gerilimin Etkisi
Prob kartlarının bozulması medyan değerine göre %37 azaltılır
Wafere yapılan testler, prob kartlarında termal çevrim yorgunluğuna ve prob montajlarının hızlı mekanik arızasına neden olan ani ve aşırı sıcaklık değişimlerine yol açar. Ancak yarı iletkenler için özel olarak kullanılan mekanik soğutucularla birlikte bu durum, lehim eklemelerindeki termal çevrimle ilgili sorunları, yorgunluğu ve prob ile tellerdeki çatlakları azaltır. Bileşen ömürleri genellikle yayımlanır ve sizin durumunuzda çalışma sıcaklığı 10 °C düşürüldüğünde bileşenlerin ortalama ömrü %100 artar. Prob kartları açısından bakıldığında, işletme ömrü değiştirme döngüsünden çok daha uzundur. ±0,1 °C aralığında termal kararlılığı sağlayan soğutucular, prob kartlarının artırılmış işletme ömrü sayesinde yatırım getirisi sağlar. Termal çevrim yorgunluğunun azaltılması sonucu test ekipmanlarının işletme ömründeki artışlar, yüksek hacimli mantık test sitelerinden alınan saha test verilerinde belirtilmiştir. Doğru ekipman kullanıldığında test ekipmanlarının işletme ömrü %37 oranında artırılabilir. Ayrıca termal çevrim yorgunluğunun azalmasıyla ekipmanın yeniden kalibre edilmesi daha az sıklıkta gereklilik duyulur; bu da ekipmanın işletme tutarlılığının iyileşmesini sağlar.
SSS
Termal kararlılık, yarı iletken değerlendirmelerinde ne tür bir etkiye sahiptir?
Yarı iletken değerlendirmeleri açısından bakıldığında termal kararlılık, elektriksel bağlantıların doğru konumlandırılmasını sağlamak, kararlı ölçüm değerleri elde etmek ve iyi kalitedeki yongaların kusurlu olarak reddedilmesini önlemek için hayati öneme sahiptir.
Sıcaklık hassasiyetinin wafere dayalı verim oranları üzerindeki etkisi nedir?
Sıcaklık kontrolünde artan hassasiyet, özellikle ±0,1 °C aralığında, verim oranlarının artırılmasında en önemli faktörlerden biridir; çünkü bu durum ölçüm kaymaları ve yanlış negatif sonuçlar gibi endişeleri azaltır. 300 mm mantık waferlerinde elde edilen verim artışı %2,3’e kadar ulaşmıştır.
Sıcaklık kontrollü soğutucularda yedekliliğe sahip olmanın amacı nedir?
Soğutucularda yedekleme, çift pompalar ve çift kompresörler gibi yedek sistemlerin kullanılmasıyla işletmenin kesintisiz devam etmesini sağlar. Bu, sistem arızaları nedeniyle ani sıcaklık değişimlerinin meydana gelme olasılığını azaltır.