(57)【要約】  電子デバイスのテスト中に電子デバイスの温度を制御するための温度制御システムは、テスト中に電子デバイスに接触するように構成されているデバイス接触面を有するサーマルヘッドと、電子デバイスの表面とサーマルヘッドのデバイス接触面の間の位置に流体熱界面材料（ＴＩＭ）を分配するように構成されている流体ＴＩＭディスペンサと、ＴＩＭディスペンサが電子デバイスのテストサイクル中に流体ＴＩＭを分配するように、ＴＩＭディスペンサを制御するように構成されている流体ＴＩＭディスペンサ制御部とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子デバイスのテスト中に前記電子デバイスの温度を制御するための温度制御システムであって、
テスト中に前記電子デバイスに接触するように構成されたデバイス接触面を有するサーマルヘッドと、
前記電子デバイスの表面と前記サーマルヘッドの前記デバイス接触面との間の位置に流体ＴＩＭを分配するように構成された流体熱界面材料（ＴＩＭ）ディスペンサと、
前記ＴＩＭディスペンサが前記電子デバイスのテストサイクル中に前記流体ＴＩＭを分配するように、前記ＴＩＭディスペンサを制御するように構成された流体ＴＩＭディスペンサ制御部と、
を備える温度制御システム。
【請求項２】
前記サーマルヘッドは、テスト中に前記電子デバイスに接触するように構成されている前記デバイス接触面を有するヒーターを備える、請求項１に記載の温度制御システム。
【請求項３】
前記サーマルヘッドは、前記ヒーターが取り付けられるヒートシンクをさらに備える、請求項２に記載の温度制御システム。
【請求項４】
前記ヒーターは、熱伝導性界面材料によって前記ヒートシンクに取り付けられている、請求項３に記載の温度制御システム。
【請求項５】
前記流体ＴＩＭディスペンサは、前記ヒーターを通って延びる少なくとも１つのチャネルを通じて、前記電子デバイスの前記表面と前記サーマルヘッドの前記デバイス接触面との間の前記位置に前記流体ＴＩＭを分配するように構成されている、請求項２に記載の温度制御システム。
【請求項６】
前記少なくとも１つのチャネルは、複数のチャネルを含む、請求項５に記載の温度制御システム。
【請求項７】
前記ヒーターの少なくとも一部は多孔質材料でできており、前記ＴＩＭディスペンサは前記多孔質材料の複数の孔を通じて、前記電子デバイスの前記表面と前記サーマルヘッドの前記デバイス接触面との間の前記位置に前記流体ＴＩＭを分配するように構成されている、請求項２に記載の温度制御システム。
【請求項８】
前記ＴＩＭディスペンサは、前記ヒートシンク及び前記ヒーターを通って延びる少なくとも１つのチャネルを通じて、前記電子デバイスの前記表面と前記サーマルヘッドの前記デバイス接触面との間の前記位置に前記流体ＴＩＭを分配するように構成されている、請求項３に記載の温度制御システム。
【請求項９】
前記ＴＩＭディスペンサは、前記電子デバイスの前記表面と前記サーマルヘッドの前記デバイス接触面との間の界面ギャップの周囲側を通じて、前記電子デバイスの前記表面と前記サーマルヘッドの前記デバイス接触面との間の前記位置に前記流体ＴＩＭを分配するように構成されている、請求項２に記載の温度制御システム。
【請求項１０】
前記電子デバイスの温度が設定値温度又はその近くで維持されるように、前記ヒーターを制御するように構成されたヒーター温度制御部をさらに備える、請求項２に記載の温度制御システム。
【請求項１１】
前記ＴＩＭディスペンサは、ぜん動ポンプ、パルス幅変調弁ポンプ、アナログ弁ポンプ又は流体弁である、請求項１に記載の温度制御システム。
【請求項１２】
前記ＴＩＭは、ヘリウム、水、水と不凍剤との混合物、熱伝導性の誘電材料、熱冷却液又は相変化物質である、請求項１に記載の温度制御システム。
【請求項１３】
前記ＴＩＭディスペンサ制御部は、タイマーを使用して前記ＴＩＭディスペンサを制御する、請求項１に記載の温度制御システム。
【請求項１４】
前記ＴＩＭディスペンサ制御部は、前記ＴＩＭディスペンサが予め定められた一定の比率で前記流体ＴＩＭを分配するように、前記ＴＩＭディスペンサを制御する、請求項１に記載の温度制御システム。
【請求項１５】
前記ＴＩＭディスペンサ制御部は、流体センサから受け取る信号に基づいて前記流体ＴＩＭを分配するように、前記ＴＩＭディスペンサを制御する、請求項１に記載の温度制御システム。
【請求項１６】
前記ＴＩＭディスペンサ制御部は、前記サーマルヘッド及び前記電子デバイスの少なくとも何れかの熱的、電気的又は機械的特性に基づいて前記流体ＴＩＭを分配するように、前記ＴＩＭディスペンサを制御する、請求項１に記載の温度制御システム。
【請求項１７】
前記ＴＩＭディスペンサ制御部は、前記電子デバイスと前記サーマルヘッドとの間の熱抵抗、電気抵抗又は静電容量の計算に基づいて前記流体ＴＩＭを分配するように、前記ＴＩＭディスペンサを制御する、請求項１に記載の温度制御システム。
【請求項１８】
前記電子デバイスの温度を検出するように構成された１つ以上の第１の温度センサと、前記サーマルヘッドの温度を検出するように構成された１つ以上の第２の温度センサとをさらに備える、請求項１７に記載の温度制御システム。
【請求項１９】
前記サーマルヘッドは台座を含むヒーターを備え、前記台座はテスト中に前記電子デバイスに接触するように構成されている前記デバイス接触面を有する、請求項１に記載の温度制御システム。
【請求項２０】
前記サーマルヘッドは、前記ヒーターが取り付けられているヒートシンクをさらに備え、前記ＴＩＭディスペンサは、前記ヒーターの前記台座を含んで前記ヒートシンク及び前記ヒーターを通って延びる、少なくとも１つのチャネルを通じて、前記電子デバイスの前記表面と前記サーマルヘッドの前記デバイス接触面との間の前記位置に前記流体ＴＩＭを分配するように構成されている、請求項１９に記載の温度制御システム。
【請求項２１】
前記ＴＩＭディスペンサは、前記ヒーターの前記台座を通って延びる少なくとも１つのチャネルを通じて、前記電子デバイスの前記表面と前記サーマルヘッドの前記デバイス接触面との間の前記位置に前記流体ＴＩＭを分配するように構成され、前記ＴＩＭは、前記台座の側面から前記台座に入り、前記台座の前記デバイス接触面から前記台座を出る、請求項１９に記載の温度制御システム。
【請求項２２】
前記サーマルヘッドは、テスト中に前記電子デバイスに接触するように構成されている前記デバイス接触面を有するヒートシンクを備える、請求項１に記載の温度制御システム。
【請求項２３】
前記サーマルヘッドは、テスト中に前記電子デバイスに接触するように構成されている前記デバイス接触面を有する熱電デバイスを備える、請求項１に記載の温度制御システム。
【請求項２４】
前記サーマルヘッドはテスト中に前記電子デバイスに接触するように構成されている前記デバイス接触面を有する熱制御チップを備え、前記熱制御チップは複数の独立した固体熱素子を備える、請求項１に記載の温度制御システム。
【請求項２５】
前記電子デバイスの前記表面と前記サーマルヘッドの前記デバイス接触面との間の界面ギャップの中心部の周囲を囲むように前記サーマルヘッドに取り付けられたシールをさらに備えている、請求項１に記載の温度制御システム。
【請求項２６】
親水性コーティングが前記サーマルヘッドの前記デバイス接触面の中心部に配置されている、請求項１に記載の温度制御システム。
【請求項２７】
疎水性コーティングが前記サーマルヘッドの前記デバイス接触面の中心部の周囲を囲むように前記サーマルヘッドの前記デバイス接触面の一部に配置されている、請求項１に記載の温度制御システム。
【請求項２８】
流体センサが前記サーマルヘッドの前記デバイス接触面の中心部の周囲を囲む前記サーマルヘッドの前記デバイス接触面の一部に配置されている、請求項１に記載の温度制御システム。
【請求項２９】
前記ＴＩＭディスペンサは、前記流体センサから受け取る信号に基づいて前記流体ＴＩＭを分配するように前記ＴＩＭディスペンサを制御する、請求項２８に記載の温度制御システム。
【請求項３０】
前記ＴＩＭは、前記サーマルヘッドの前記デバイス接触面における複数の溝を通じて分配される、請求項１に記載の温度制御システム。
【請求項３１】
電子デバイスのテスト中に前記電子デバイスの温度を制御する方法であって、
電子デバイスに対してサーマルヘッドのデバイス接触面を接触させて前記電子デバイスをテストすることと、
前記電子デバイスに対して前記サーマルヘッドの前記デバイス接触面を接触させてテストサイクルを実行する間、前記電子デバイスの表面とサーマルヘッドの前記デバイス接触面との間の位置に流体熱界面材料を分配することと、
を含む方法。
【請求項３２】
前記サーマルヘッドの前記接触面の温度を前記流体熱界面材料の沸点よりも高い設定値まで上昇させることをさらに含む、請求項３１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般に、電気的テストを受けている半導体のウェーハ若しくはダイ又は使用中若しくはテスト中でもよい他のデバイスなどの電子デバイス（また「テスト中のデバイス」又は「ＤＵＴ」と呼ばれる）の熱制御及び／又は調整の分野に関する。より詳しくは、本開示は、このようなデバイスの熱制御及び／又は調整のための装置及び方法に関する。
【０００２】
本出願は、２０１５年７月２１日に出願された米国仮出願第６２/１９５，０４９１号に優先権を主張し、その内容全体を完全に本願明細書に援用する。
【背景技術】
【０００３】
本セクションは、請求項において詳述される本発明に対する背景又は前後関係を提供することを目的とする。本願明細書における記述は遂行することができるが、必ずしも以前考えだされたか又は遂行されたというわけではない概念を含んでもよい。したがって、本願明細書において示されない限り、本セクションに記載されていることは本出願の記述及び請求項に対する従来技術ではなく、本セクションへの取り込みによって従来技術であると認めるものではない。
【０００４】
半導体デバイスの温度を予め定められた設定値温度又はその近くで維持するために、各種の技術が開発されてきた。例えば、このようなシステム及び方法は、米国特許第７，６３９，０２９号、米国特許第６，４８９，７９３号、米国特許第６，４７６，６２７号、米国特許第６，３８９，２２５号、米国特許第５，８６４，１７６号、米国特許第５，８４４，２０８号、米国特許第５，８２１，５０５号、米国特許第５，４２０，５２１号、米国特許第５，２９７，６２１号、米国特許第５，１０４，６６１号、米国特許第５，３１５，２４０号、米国特許第５，２０５，１３２号、米国特許第５，１２５，６５６号、米国特許第５，３０９，０９０号、米国特許第５，１７２，０４９号及び米国特許第４，７３４，８７２号に記載されており、これらすべては全体として本願明細書に援用する。
【０００５】
一定温度の近くでテストされることを必要とする電子デバイスの２つの具体例は、パッケージ化された集積チップ又はパッケージ化されていないベアチップである。デジタルロジック回路、メモリ回路又はアナログ回路のようにどのようなタイプの回路もチップに集積することができる。チップの回路は、電界効果トランジスタ又はバイポーラトランジスタのような、任意のタイプのトランジスタからなることができる。
【０００６】
チップがテストされる間にチップの温度を一定に保とうとする１つの理由は、チップが作動する速度が温度に依存し得るからである。例えば、概して相補型電界効果トランジスタ（ＣＭＯＳトランジスタ）からなるチップは、チップ温度の１°Ｃ低下当たりその動作速度を約０．３％増加させる。
【０００７】
チップ産業における一般的な方法では、特定のタイプのチップを大量生産し、次いでそれらを速度順にソートして、より高速な動作チップをより高い価格で売る。ＣＭＯＳメモリチップ及びＣＭＯＳマイクロプロセッサチップは、このような態様で処理される。しかしながら、そのようなチップの速度を適切に決定するためには、速度テストが実行される間、各チップの温度はほとんど一定に保たれなければならない。
【０００８】
速度テストが実行されている間にチップの瞬間的な消費電力が一定であるか又は小さい範囲で変化する場合は、一定の設定値の近くでチップ温度を維持することは簡単である。その場合、固定熱抵抗を介して、チップを固定温度にある熱質量に連結することが必要なだけである。例えば、最大チップ電力変動が１０ワットであり、そして、チップと熱質量との間の連結が０．２°Ｃ／ワットであるならば、チップ温度は最大で２°Ｃの変化となる。
【０００９】
しかしながら、速度テストが実行されている間にチップの瞬間的な消費電力が広範囲で上下に変化する場合、一定の設定値の近くでチップ温度を維持することは非常に困難である。デバイス消費電力が変化するたびに、その温度及びその速度は変化する。加えて、消費電力は温度とともに増加し、それは熱暴走及びチップの破壊に至る可能性がある。
【００１０】
上記の問題は、オン又はオフを切り替えるＣＭＯＳトランジスタの数が増加するにつれて瞬間的な消費電力が増加するため、ＣＭＯＳチップにおいては特に深刻である。ＣＭＯＳチップの速度テスト中に切替わるトランジスタの数は、常に変化している。このように、チップの消費電力、温度及び速度は、常に変化している。また、任意の特定の瞬間に切替わるトランジスタ数がゼロからチップ上のトランジスタの全数にまで変化するため、より多くのトランジスタがシングルチップに集積されるにつれてこれらの変化の大きさは増加する。
【００１１】
テスト中に電子デバイスの温度をより短時間で上昇させるか又は低下させる１つの方法は、電子デバイスがテストのためのサーマルヘッドと接触する前にチップ上へ流体熱界面材料（ＴＩＭ）を分配することによるものである。例えば、米国特許第５，８６４，１７６号は、電子デバイス上に水又は水及びエチレングリコールの混合物などの液体を分配し、次いで、当該液体を挟んでヒーターの表面を電子デバイスに対して押し付けることを開示している。その結果、液体の一部はヒーターと電子デバイスとの間からしぼり出され、残留する液体は電子デバイスとヒーターとの間に存在する微小なギャップを埋める。ＴＩＭはチップとサーマルヘッドとの間の熱抵抗を下げ、それはサーマルヘッドを使用してチップの温度を上下させることをより容易にする。言い換えれば、ＴＩＭは、チップを、サーマルヘッドの温度制御された表面により近い温度にする。
【００１２】
デバイスをヒーターに接触させる前に電子デバイス上に熱界面材料を付着することは多くの用途に対して有益である一方で、長いテスト時間及び／又は高いテスト温度を必要とするテスト中テストが完了する前に、熱界面材料が蒸発する可能性がある。結果として生じる熱抵抗の増加は、所望の設定値を超えて又はテストに安全な所望の最大温度を超えて、電子デバイスの温度を増加させることがあり得る。例えば、熱界面材料としての水を使用することで１０２°Ｃで２若しくは３秒間又は９５°Ｃで２０秒間のテストをすることが可能になるが、水が蒸発するとすぐに電子デバイスの温度が１４０°Ｃ又は１５０°Ｃまで短時間で上昇し得るので、それによってデバイスがテストに不合格となる可能性又はデバイスに損傷を与える可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の特定の実施態様の１つの目的は、電子デバイス内での消費電力の大きい変化にすぐに反応し、このことによりデバイスがテストされている間、一定の設定値温度又はその近くで、デバイス温度を維持する温度制御システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
一実施態様によれば、電子デバイスのテスト中に電子デバイスの温度を制御するための温度制御システムは、テスト中に電子デバイスに接触するように構成されたデバイス接触面を有するサーマルヘッドと、電子デバイスの表面とサーマルヘッドのデバイス接触面との間の位置に流体熱界面材料（ＴＩＭ）を分配するように構成された流体ＴＩＭディスペンサと、電子デバイスのテストサイクル中にＴＩＭディスペンサが流体ＴＩＭを分配するように、ＴＩＭディスペンサを制御するように構成された流体ＴＩＭディスペンサ制御部とを備える。
【００１５】
別の実施態様によれば、電子デバイスのテスト中に電子デバイスの温度を制御するための方法は、電子デバイスに対してサーマルヘッドのデバイス接触面を接触させて、電子デバイスをテストすることと、電子デバイスに対してサーマルヘッドのデバイス接触面を接触させてテストサイクルを実行する間、電子デバイスの表面とサーマルヘッドのデバイス接触面との間の位置に流体熱界面材料を分配することとを含む。
【００１６】
本発明の実施形態は、添付図面を参照することによって記載される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】介在ヒーターを通って液体熱界面材料（ＴＩＭ）が分配される、温度制御システムの模式的な側面図である。
【図２】ヒートシンク、熱界面部及び台座を含む介在ヒーターを通って延びるチャネルを経てＴＩＭが分配される、温度制御システムの模式的な側面図である。
【図３】介在ヒーターの台座を経てＴＩＭが分配される、温度制御システムの模式的な側面図である。
【図４】受動的なヒートシンクを通って延びるチャネルを経てＴＩＭが分配される、温度制御システムの模式的な側面図である。
【図５】ヒートシンク及び熱電デバイスを通ってＴＩＭが分配される、温度制御システムの模式的な側面図である。
【図６】側部注入によってＴＩＭが分配される、温度制御システムの模式的な側面図である。
【図７】サーマルヘッドと電子デバイスと間の界面ギャップが周囲環境に開放されている、温度制御システムの模式的な側面図である。
【図８】サーマルヘッドと電子デバイスと間の界面ギャップが周囲環境からシールされている、温度制御システムの模式的な側面図である。
【図９】親水性コーティングが一部のデバイス接触面に配置されているサーマルヘッドのデバイス接触面の概略下面図である。
【図１０】疎水性コーティングが一部のデバイス接触面に配置されているサーマルヘッドのデバイス接触面の概略下面図である。
【図１１】流体センサがデバイス接触面の一部の表面に配置されているサーマルヘッドのデバイス接触面の概略下面図である。
【図１２】図１１において示される流体センサから受け取る信号に基づく又は電子デバイスとサーマルヘッドと間の熱抵抗に基づくＴＩＭディスペンサの制御を示すフローチャートである。
【図１３】電子デバイス温度、ヒーター温度及び電子デバイス電力に基づくＴＩＭディスペンサの制御を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下の記載では、限定ではなく説明のために、本発明の実施形態の完全な理解を提供するために詳細及び説明を記載する。しかしながら、これらの詳細及び説明から逸脱する他の実施形態において本発明が実施されてもよいことは、当業者にとって明らかであろう。
【００１９】
いくつかの実施形態では、図１〜図１２に描かれているように、電子デバイスのテスト中に設定値温度又はその近くで電子デバイスの温度を維持するために、温度制御システムが提供される。当該システムは、テスト中の電子デバイスに接触するように構成されたデバイス接触面を有するサーマルヘッドを含む。当該システムは、電子デバイスの表面とサーマルヘッドの表面との間に流体ＴＩＭを分配するように構成された流体ＴＩＭディスペンサと、電子デバイスのテスト中にＴＩＭディスペンサが流体ＴＩＭを分配するように、ＴＩＭディスペンサを制御するように構成された流体ＴＩＭディスペンサ制御部とをさらに含む。
第１実施形態
【００２０】
一実施形態において、図１に描かれているように、温度制御システムは、ヒーターと、液冷ヒートシンクと、ヒーターとヒートシンクとの間の熱界面部とを含むサーマルヘッドを含む。当該システムは、ヒートシンク、熱界面部及びヒーターを通って延びるチャネルを経て、電子デバイスに接触するように構成されているサーマルヘッドの表面にＴＩＭを分配するように構成されている、流体ＴＩＭディスペンサをさらに含む。当該システムは、流体ＴＩＭディスペンサを制御するように構成された流体ＴＩＭディスペンサ制御部と、ヒーターの温度を制御するように構成されたヒーター温度制御部とを含む。図１の破線によって示されるように、流体ＴＩＭディスペンサ制御部及びヒーター温度制御部は、同じ制御ユニットの一部であってもよい。
サーマルヘッド
【００２１】
図１に示される実施形態では、サーマルヘッドは、テスト中に電子デバイスに接触するように構成された表面を有するヒーターを含む。ヒーターの表面が電子デバイスに接触している間、電子デバイスはテストされ、その温度は設定値又はその近くで維持される。
【００２２】
本実施形態において、ヒーターは、薄い平坦な電気ヒーターであり、熱界面部を介してヒートシンクに取り付けられた第１の表面と、テスト中に電子デバイスに接触するように構成された第２の露出した表面とを有する。例えば、電気ヒーターは、電力を熱に変換するために電気抵抗器（図示せず）が均一に集積された窒化アルミニウムセラミックからできていてもよい。
【００２３】
図１のヒートシンクは、冷却フィン（図示せず）が配置されている中空ベースを有する液冷ヒートシンクである。冷却液は、図１の「冷却液」なるラベルが付けられた矢印により示されるように、第１のチューブからベースに入り、第２のチューブを通ってベースを出る。冷却液は、ポンプ（図示せず）によりベースを通って循環し、予め定められた設定値温度よりも低い温度に保たれる。冷却液は、一定の流量又は可変的な流量でベースを通って循環されてもよい。
【００２４】
ヒーターは、熱界面部によってヒートシンクに取り付けられている。ヒーターとヒートシンクとの間の接合面が完全に平坦でない場合であっても、熱界面部はヒーターがヒートシンクに取り付けられることを許容する。熱界面部は、例えば、熱伝導性のエポキシでできていてもよい。ヒーターとヒートシンクとの間の熱界面部の厚みは、例えば、５０μｍから２５０μｍまでの範囲、好ましくは５０μｍから８０μｍまでの範囲であってもよい。
【００２５】
図１の実施形態では、チャネルは、ヒートシンク、熱界面部及びヒーターを通って延び、それにより流体ＴＩＭが流体ＴＩＭディスペンサからヒーターの電子デバイス接触面へと流れることを許容する。チャネルは、流体ＴＩＭディスペンサから流体ＴＩＭを受け取る。サーマルヘッドは、２つ以上のチャネルを含んでもよい。例えば、サーマルヘッドは、流体ＴＩＭディスペンサから流体ＴＩＭを単一のチューブを通じて単一のチャネルで受け取ってもよく、その単一のチャネルは、サーマルヘッドにおいて複数のチャネルに分岐し、それぞれがテスト中にヒーターの電子デバイス接触面と電子デバイスとの間の界面に流体ＴＩＭが分配されることを許容するようにしてもよい。あるいは、ヒーター又はその部分が多孔質材料でできていてもよく、流体ＴＩＭは多孔質材料の孔を経て流体ＴＩＭディスペンサから電子デバイス接触面へと流れてもよい。多孔質材料は、例えば、多孔性α−Ａｌ２Ｏ３材料、多孔性ＺｒＯ２材料又は多孔性ＴｉＯ２材料でもよい。材料の開放気孔率は、例えば、２０％と５０％との間、好ましくは２８％と４３％との間にあってもよい。材料の平均孔径は、例えば、１μｍと６μｍとの間、好ましくは１．８μｍと５μｍとの間にあってもよい。他の方法として、ＴＩＭは、ヒーターの表面の（例えば、ヒーターのデバイス接触面の）チャネル又は溝を通じて分配されてもよい。
ヒーター温度制御部
【００２６】
ヒーター温度制御部は、ヒーターの温度を制御するように構成されている。本システムで使用されてもよいヒーター温度制御部の例は、米国特許第５，８６４，１７６号に記載されている。一実施形態において、ヒーター温度制御部は、電力調整器と、可変電源とを含む。電力調整器は、テスト中に電子デバイスの現在の温度を示す（例えば、サーマルヘッド及び／又は電子デバイスの１つ以上のセンサからの１つ以上のフィードバック線を経て）温度信号を受信して、テスト中に電子デバイスの所望の設定値温度を示す設定値信号を受信する。これらの２つの温度及び／又はそれらの変化率に基づいて、電力調整器（図示せず）は、電子デバイスの温度を設定値温度で保つためにヒーターに（例えば、制御線を経て）送られるべき電力量を示す、制御信号を生成する。可変電源は、電力調整器から制御信号を受信して、制御信号に基づいて供給電圧からの入手可能な電力の一部をヒーターへ送る。
流体ＴＩＭディスペンサ及び流体ＴＩＭディスペンサ制御部
【００２７】
図１のシステムは、電子デバイスの表面とサーマルヘッドの表面との間に流体ＴＩＭを分配するように構成された流体ＴＩＭディスペンサと、電子デバイスのテスト中にＴＩＭディスペンサが流体ＴＩＭを分配するように、ＴＩＭディスペンサを制御するように構成された流体ＴＩＭディスペンサ制御部と、をさらに含む。一実施形態において、流体ＴＩＭディスペンサは、流体ＴＩＭをサーマルヘッドのチャネルに供給するように構成された流体ポンプである。例えば、ＴＩＭディスペンサは、ぜん動ポンプ、パルス幅変調（ＰＷＭ）弁ポンプ又はアナログ弁ポンプであってもよい。流体熱界面材料は、例えば、ヘリウム、水、水と不凍剤との混合物、熱伝導性の誘電体、熱冷却液又は相変化物質であってもよい。図ではＴＩＭを分配するためのチャネル及び分配穴がサーマルヘッドの中央にあることを示しているが、それらはサーマルヘッドの他の位置にあってもよい。
【００２８】
流体ＴＩＭディスペンサ制御部は、タイマーを使用してＴＩＭディスペンサを制御してもよい。流体ＴＩＭディスペンサ制御部は、ＴＩＭディスペンサが予め定められた一定の比率で流体ＴＩＭを分配するようにＴＩＭディスペンサを制御してもよく、又は、テスト中に増減する比率でＴＩＭディスペンサが流体ＴＩＭを分配するようにＴＩＭディスペンサを制御してもよい。流体ＴＩＭディスペンサ制御部は、図１１及び図１２に関して以下により詳しく説明するように、流体センサから受け取る信号に基づいて流体ＴＩＭを分配するように、ＴＩＭディスペンサを制御してもよい。
【００２９】
流体ＴＩＭディスペンサ制御部は、電子デバイスとサーマルヘッドとの間の熱抵抗、電気抵抗又は静電容量の計算に基づいて流体ＴＩＭを分配するように、ＴＩＭディスペンサを制御してもよい。他の実施形態において、ＴＩＭディスペンサ制御部は、電子デバイスの種類、電子デバイスの温度、ヒーターの温度及び／又は電子デバイスの電力を考慮するアルゴリズムに基づいて、ＴＩＭディスペンサを制御する。図１３は、ＴＩＭディスペンサの制御を示す、ＴＩＭディスペンサの制御の基となるフローチャートである。最初に、電子デバイスの温度Ｔｄ、ヒーターの温度Ｔｈ及び電子デバイスの電力Ｐｄが測定される。次に、熱抵抗Ｒｄｈ＝（Ｔｄ−Ｔｈ）／Ｐｄが計算される。計算された熱抵抗が予め定められた設定値熱抵抗Ｒｄｈ−ｓｅｔｐｏｉｎｔよりも大きく、かつ、ＴＩＭディスペンサが有効にされている場合、ＴＩＭは分配される。ＴＩＭディスペンサが有効にされていない場合、例え計算された熱抵抗が予め定められた設定値熱抵抗Ｒｄｈ−ｓｅｔｐｏｉｎｔよりも大きくても、ＴＩＭは分配されない。
【００３０】
他の実施形態において、ＴＩＭは、ＴＩＭディスペンサ制御部によって制御される流体弁を通じて分配することができる。
【００３１】
流体熱界面材料は、サーマルヘッドの表面の温度を流体熱界面材料の沸点を超える設定値まで上げることによって除去されてもよい。このように、流体熱界面材料によって残ったいかなる残留物の手動除去は必要ない。
第２実施形態
【００３２】
第２実施形態では、図２に示すように、サーマルヘッドのヒーターは、テスト中に電子デバイスに接触するように構成されているデバイス接触面を含む台座を含む。ヒーターの台座は、ヒートシンクの反対側に位置している。本システムで使用する（又は使用のために改造する）ことができる台座の例は、米国特許第７，６３９，０２９号に記載されている。いくつかの実施形態では、流体ＴＩＭが（図６に関して後述するように）側部注入によって供給されるため、改造は必要ない。他の実施形態において、米国特許第７，６３９，０２９号に記載されているリテーナは、チャネル又は複数チャネルを通じてテスト中に電子デバイスの表面とサーマルヘッドの表面との間の位置に流体ＴＩＭを供給するよう構成されているように、台座を通って延びるチャネル又は複数チャネルを形成することによって改造されてもよい。
【００３３】
第２実施形態では、チャネル又は複数チャネルは、ヒートシンク、熱界面部及びヒーター（台座を含む）を通って延びている。図２においてチャネルはサーマルヘッドのこれらのコンポーネントを通って垂直に延びているが、本発明はチャネル又は複数チャネルのこのような垂直構成に限定されない。
【００３４】
第２実施形態は、その他の点では上述の第１実施形態と類似している。
第３実施形態
【００３５】
第３実施形態では、図３に示すように、チャネルは、ヒーターの台座を通ってのみ延びている。図２において、チャネルは、水平に延びる部分と、曲がった部分と、垂直方向に延びる部分とを含む。流体ＴＩＭは、最初にチャネルの水平に延びる部分の中に入って流れ、曲がった部で曲がって、それから垂直方向に延びる部分を通って流れて台座のデバイス接触面に流れ出る。
【００３６】
第３実施形態は、その他の点では上述の第２実施形態と類似している。
第４実施形態
【００３７】
第４実施形態では、図４に示すように、サーマルヘッドは、ヒートシンクのみを含む。いくつかの状況において、受動的制御は、電子デバイスをターゲット温度に保つのに十分である。例えば、ヒートシンクが一定温度に保たれる場合、ＴＩＭにより供給される熱抵抗は十分に低く、電力は十分に低く、デバイス温度における変化はヒートシンクのみを使用して許容範囲内に保つことができる。このようなシステムにおいてヒートシンクの温度はテスト中に一定に保たれてもよい。例えば、この実施形態は電子デバイスがテストの前に熱浸透を受けて、したがって、テストの前とテスト中とにサーマルヘッドによって外部加熱の影響下に置かれる必要がない場合に使われてもよい。
第５実施形態
【００３８】
第５実施形態では、図５に示すように、第１実施形態のヒーターが複数の熱電素子を含む熱電デバイス又は熱制御チップに置き換えられている。例えば、米国特許第６，８２５，６８１号及び第６，９８５，０００号に記載されている固体熱制御デバイスは、本システムで使用（又は使用のために改造）されてもよい。熱電デバイスは、急速な加熱冷却が可能であり、テスト中に電子デバイスを設定値温度に維持するためにより良く適しているものであってもよい。例えば、熱制御チップは複数の独立した固体熱素子を含んでもよく、これにより電子デバイスの消費電力の不均質性を補償することができる。いくつかの実施形態では、流体ＴＩＭは側部注入（図６に関して後述するように）によって供給されるため、米国特許第６，８２５，６８１号及び第６，９８５，０００号のデバイスの改造は必要でない。他の実施形態において、これらの特許において開示されているデバイスは、上記のチャネル又は第１実施形態のヒーターについて記載した同様の方法で熱電デバイス若しくは熱制御チップを通って延びる、流体ＴＩＭを供給するためのチャネルのように改造される。
第６実施形態
【００３９】
第６実施形態では、図６に示すように、流体ＴＩＭディスペンサは、側部注入によって電子デバイスの表面とサーマルヘッドの表面との間に流体ＴＩＭを分配するように構成されており、それによって、サーマルヘッドの中を通るチャネルの必要性が除かれている。
他の実施形態
界面ギャップ
【００４０】
記載された修正の何れにおいても、サーマルヘッドと電子デバイスとの間の界面ギャップは、図７に示すように、周囲環境に開放されていてもよく、又は、図８に示すように、バリアを有し及び／又はシールされて、周囲環境から隔離されていてもよい。
【００４１】
図８の実施形態において、バリア及び／又はシールは、スペースの中心部を囲むように、サーマルヘッドと電子デバイスとの間に配置されている。バリア／シールは、ＴＩＭがシステム及び／又は電子デバイスに損傷を与えないように、ＴＩＭがサーマルヘッドと電子デバイスとの間の空間の中央部分を離れることを防止する。シール及び／又はサーマルヘッド（例えば、ヒーターの台座）は、液体ＴＩＭ（例えば液状の水）がシールを通過するのを許容しないが、気体状のＴＩＭ（例えば蒸気）がシールを通過するのを許容するオリフィス寸法のオリフィスを有することができる。シールは、例えば、シリコーンゴムでできていてもよい。
親水性及び疎水性コーティングを有するサーマルヘッド
【００４２】
記載された実施形態の何れにおいても、親水性又は疎水性の表面／コーティングは、サーマルヘッドのデバイス接触面の部分に配置されてもよい。
【００４３】
図９に示す実施形態では、親水性コーティング／表面は、減少した熱抵抗が要求される表面／電子デバイスの部分で濡れを促進するように置かれている。具体的に、親水性コーティングは、テスト中に流体ＴＩＭによって接触されるべきデバイス接触面の部分に配置されている。親水性コーティングは、例えば、エボニック  インダストリーズから入手可能な、Aerosil（登録商標）90、Aerosil（登録商標）130、Aerosil（登録商標）150、Aerosil（登録商標）200、Aerosil（登録商標）255、Aerosil（登録商標）300、Aerosil（登録商標）380、Aerosil（登録商標）OX50、Aerosil（登録商標）TT600、Aerosil（登録商標）200F、Aerosil（登録商標）380F、Aerosil（登録商標）200 Pharma、Aerosil（登録商標）300 Pharmaなどの親水ヒュームドシリカ、又は、ロータス  リーフ  コーティングスから入手可能なHydroPhilなどのマイクロ／ナノスケールのコーティングであってもよい。図９では親水性コーティングがデバイス接触面の中央にあるように示されているが、親水性コーティングはＴＩＭとの接触を促進することが望まれる場合はどこに配置されていてもよい。
【００４４】
図１０に示す実施形態では、疎水性コーティング／表面は、流体が損傷を引き起こし得る表面／電子デバイスの部分から流体をはじくように置かれている。例えば、疎水性コーティングは、流体がサーマルヘッドと電子デバイスとの間の界面に存在することを防止するように、サーマルヘッドのデバイス接触面の周辺に置かれてもよい。疎水性の表面は、例えば、A. Y. Vorobyev及びChunlei Guo、「Multifunctional surfaces produced by femtosecond laser pulses」、117 J. App. Phys. 033103（２０１５年１月２０日）に記載されているように形成されてもよい。あるいは、疎水性コーティングは、例えば、Rust-oleum（登録商標）NeverWetなどのシリコーン系液体除去剤、米国特許第８，１７８，００４号に記載されるようなリン酸系コーティング又はロータス  リーフ  コーティングスから入手可能なHydroFoeのようなサブミクロンスケールのコーティングでもよい。図１０では疎水性コーティングがデバイス接触面の周辺にあることが示されているが、疎水性コーティングはＴＩＭとの接触を防止するために望ましい場合にはどこに配置されていてもよい。
ＴＩＭディスペンサ制御
【００４５】
記載された実施形態の何れにおいても、流体センサは、サーマルヘッドのデバイス接触面の部分に配置されてもよい。流体センサは、例えば、流体ＴＩＭと接触するときに短絡するヒーター又はその台座の上に、金属化されてもよい並列導体を含んでもよい。図１１に示す実施形態では、流体センサは、テスト中に流体ＴＩＭによって接触されるデバイス接触面の部分の周辺に配置されている。流体センサは、流体ＴＩＭが流体センサと接触したか否かを示す信号を生成するように構成されている。図１２に示すとおり、信号は流体センサから流体ＴＩＭ制御部への出力であり、当該制御部はその信号に基づいて流体ＴＩＭディスペンサを制御するように構成されている。ＴＩＭディスペンサ制御部は、ＴＩＭが流体センサに接触するとＴＩＭディスペンサをオフにする。ＴＩＭが流体センサに接触せずかつＴＩＭディスペンサが有効にされている場合、ＴＩＭディスペンサ制御部はＴＩＭディスペンサをオンにする。
【００４６】
あるいは、ＴＩＭディスペンサ制御部は、図１３に示されるのと同様の方法で、電子デバイスとサーマルヘッドとの間の熱抵抗、電気抵抗又は静電容量に基づいてＴＩＭディスペンサを制御してもよい。例えば、電子デバイスの電力及び温度並びにヒーター温度は感知することができるので、電子デバイスとヒーターとの間の熱抵抗を計算することができる。第１の温度センサ又は第１の複数の温度センサは、電子デバイスの温度を感知するために用いられてもよい。第２の温度センサ又は第２の複数の温度センサは、ヒーターの温度を感知するために用いられてもよい。熱抵抗が予め定められた閾値よりも高い場合、追加のＴＩＭを分配することができる。いくつかのテスト構成は、能動的なテストをしている間、デバイス温度を測定することが許容されない。むしろ、デバイスの温度は、テストサイクルのサブテストの間にのみ存在し得る。この場合、ＴＩＭの分配は、テストサイクルのこれらのサブテストの間のみで行われる。
【００４７】
前述の実施形態の説明は、実例及び説明のためになされたものである。前述の説明は、網羅的であること又は本発明の実施形態を開示された厳密な形態に限定することを意図するものではなく、改造及び変更は前述の教示を考慮して可能であり又は様々な実施形態の慣例から得られてもよい。本願明細書において論じた実施形態は、種々の実施形態の原理及び特質並びに種々の実施形態において当業者に本発明を利用することを可能にする実用的な応用を説明するために選択され、記載されたものであり、企図される特定の用途に適した様々な変更を伴って実施することができる。本願明細書において記載された実施形態の特徴は、方法、装置、モジュール、システム及びコンピュータプログラム製品のすべての可能な組み合わせに組み込まれてもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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