DE3914699A1 - Temperaturleitender traeger fuer kleine gegenstaende wie halbleiter-komponenten, sowie verfahren zur thermischen regelung unter verwendung dieses traegers - Google Patents

Description

Die Erfindung befaßt sich zunächst mit einem temperaturleitenden Träger für Wärmeprüfungen von kleinen Gegenständen, wie z.B. Halbleiter­ plättchen mit integrierten Schaltkreisen, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Temperaturleitende Träger der vorausgesetzten Art werden in Verbindung mit Prüfmaschinen oder punk­ ten von integrierten Schaltkreisen auf Plättchen oder Bausteinen oder gleichartigen elektronischen Komponenten wie den Hybridschaltkreisen verwendet. Der zu prüfende Bauteil wird auf dem Träger pla­ ziert, der eine zweifache Rolle spielt, nämlich einerseits einen vorbestimmten Temperatureinstell­ wert herbeizuführen und aufrecht zu erhalten und ihn andererseits mit Hilfe einer mechanisch regu­ lierbaren Plattform auf extrem genaue Art und Wei­ se gegenüber Prüfpunkten (Prüfstellen) zu posi­ tionieren.

Die bekannten temperaturleitenden Träger enthal­ ten üblicherweise eine Platte aus Aluminium. Diese weist zahlreiche Nachteile auf: Es ist schwierig, Teile aus Aluminium herzustellen, die genauen Toleranzen entsprechen, und zwar selbst bei sorgfältiger und teurer Herstellung. Außerdem ist Aluminium auf Wärme zurückzuführen­ den Verformungen unterworfen, was die mechanische Stabilität des Trägers beeinträchtigt. Ferner ist es aufgrund der mittelmäßigen Haltbarkeit des Alu­ miniums nicht möglich, das Demontieren und Wieder­ montieren eines Trägers ohne eine Wiederbearbei­ tung seiner Bauteile durchzuführen. Zum anderen ist Aluminium ein Metall, und es ist schwierig, einen großen Isolationswiderstand bei einer metallischen Platte zu erreichen, was darüber hinaus eine erhöhte Streukapazität verursacht, die die Qualität der elektrischen Messungen be­ einflussen kann, die an den elektronischen Bau­ teilen durchzuführen sind.

Darüber hinaus muß ein solcher temperaturleiten­ der Träger nicht nur vom mechanischen und Dimen­ sionierungs-Gesichtspunkt eine höhe Präzision aufweisen, sondern auch im Hinblick auf die Gleichförmigkeit und die Regulierungstoleranzen der Temperatur. Nun sind die notwendigen Regu­ lierungseigenschaften mit einer Trägerplatte aus Aluminium schwierig zu erreichen.

Die vorliegende Erfindung hat daher die Aufgabe, alle diese Nachteile zu beheben.

Erfindungsgemäß wird dies bei einem temperatur­ leitenden Träger, der im Oberbegriff des An­ spruches 1 vorausgesetzten Art durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 angegebenen Merk­ male erreicht.

Es können hierbei unterschiedliche Arten von Keramiken verwendet werden, wie etwa Aluminium­ nitrid, Siliziumkarbid oder Glaskeramik.

Die Verwendung eines keramischen Materiales für die Platte, das ohne große Kosten mit einer extremen Präzision (in der Größenordnung von Mikrometer) bearbeitet werden kann und das eine augezeichnete Abmessungsstabilität und einen geringen Wärmedehnungskoeffizienten besitzt, er­ laubt die Einhaltung enger mechanischer Toleran­ zen bei der Bearbeitung der wesentlichen Teile, und dies in einem großen Temperaturbereich, wobei die Gleichartigkeit der Ausdehnungskoeffizienten der Platte und der Fußplatte die von der Wärme herrührenden Verformungen des Trägers ausschalten. Ferner gestattet die große Haltbarkeit eines solchen Materiales das Abmontieren und Wieder­ montieren der Platte ohne eine Rückkehr zur Fer­ tigungsanlage des Trägers. Außerdem gibt es durch die isolierende Natur der Keramik keine elektri­ schen Isolationsprobleme der Prüfgegenstände auf dem Träger, und die Streukapazitäten sind stark herabgesetzt; diese Eigenschaft der Keramik er­ laubt andererseits die direkte Anwendung (auf einer Seite der Platte) eines elektrischen nicht isolierten Elements, wie z.B. eines Widerstandes in einer dünnen Schicht, wie es später noch prä­ zisiert wird.

Es kann auch vorgesehen werden, den Oberteil der Platte mit einer Schicht aus einem Material mit guter Wärmeleitfähigkeit zu versehen, eventuell, in den Fällen, in denen diese keine Nachteile bringt, auch mit elektrischer Leitfähigkeit, wie etwa einer Vergoldungsschicht.

Was die Fußplatte anbelangt, so kann sie eben­ falls aus Keramik hergestellt werden, vorzugs­ weise wegen einer thermisch isolierenden Ver­ schiedenartigkeit, um Wärmeverluste gegen die Einrichtung, auf der der Träger montiert ist, zu reduzieren und um so die Qualität der Temperatur­ regelung zu verbessern.

In demselben Sinne kann die Fußplatte aus mehreren gesonderten Teilen hergestellt sein, um eine optimale thermische Isolation des Trägers sicher zu stellen.

Auf ganz einfache Weise kann die Platte die Form einer Scheibe besitzen, die zwei ebene und par­ allele Flächen besitzt, wobei die Fußplatte die Form einer Schale (Kupelle) aufweist, die die zuvor erwähnte innere Ausnehmung aufweist.

In vorteilhafter Weise enthält diese innere Aus­ nehmung ein Rohrsystem zur Zirkulation des flui­ den Wärmeübertragungsmittels, wobei sie dem letzteren einen Strömungsweg mit konstantem Quer­ schnitt bietet. Auf diese Weise kann man sowohl eine Flüssigkeit als auch ein Gas benutzen, ohne ein Risiko - im letzteren Falle - von lokalen Temperaturdifferenzen auf der Platte, die von Phänomenen einer Kompression oder einer Ent­ spannung des Gases herrühren.

Dieses Rohrsystem kann viele Leitungen enthalten, die einen konstanten Querschnitt besitzen, zwischen einer Eintrittskammer und einer Austritts­ kammer parallel nebeneinander liegen oder auch durch eine Leitung mit konstantem Querschnitt gebildet sind, die in Form einer doppelten Spirale in der Weise gebildet ist, daß zwei benachbarte Windungen in entgegengesetztem Sinne vom fluiden Wärmeübertragungsmittel durch strömt werden, was eine Homogenität der Tempera­ tur an allen Punkten der Platte begünstigt.

Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung kann das zuvor erwähnte Rohrsystem entweder direkt in der Platte oder in der Fußplatte oder inner­ halb einer in der inneren Ausnehmung plazierten Galette hergestellt sein, und zwar entweder mit Hilfe eines wirklichen Rohres, das in die Galette eingelassen ist, oder durch Ausbildung einer Rille in dieser letzten (durch Einarbeiten, Gravieren, Einformen usw.). Diese Galette kann eine Höhe leicht unterhalb der Tiefe der inneren Ausnehmung aufweisen, wobei Federn in der Fußplatte vorge­ sehen sind, um die Galette gegen die Innenseite der Platte zu drücken, die auf der Fußplatte fest­ gelegt ist, um einen vollkommenen thermischen Kontakt zwischen der Platte und der Galette auf deren ganzer Oberfläche sicher zu stellen. Mit demselben Ziel kann die Galette in einer Variante wenigstens teilweise aus einem elastischen Material gebildet sein und eine Dicke aufweisen, die geringfügig größer ist als die Tiefe der inneren Ausnehmung in der Weise, daß die in der letzteren plazierte Galette gegen die Innenseite der Platte gepreßt ist, die auf der Fußplatte festgelegt ist.

In vorteilhafter Weise ist die Platte des Trägers mit der Fußplatte durch Klammern fest verbunden, die die Ränder dieser beiden Elemente festspannen. In einer Variante können diese auch durch Ver­ kleben zusammengesetzt werden.

Vorzugsweise benutzt das thermometrische System als Temperaturfühler einen elektrischen Wider­ stand, deren spezifischer Widerstand (Resistivi­ tät) einen Temperaturkoeffizienten von nicht Null aufweist. Außerdem kann der Träger einen elektri­ schen Wärmewiderstand enthalten. Das thermo­ metrische System kann dabei als Temperatur­ fühler diesen Wärmewiderstand verwenden, der aus einem Material hergestellt ist, dessen Resistivi­ tät einen Temperaturkoeffizienten von nicht Null bietet.

Auf allgemeine Art und Weise ist der elektrische Widerstand, mit dem der Träger ausgestattet sein kann, vorteilhafterweise ein Widerstand, der in einer dünnen Schicht auf der Innenseite der Platte angeordnet ist. Wenn auf diese Weise der Wider­ stand die Messung der Temperatur oder der Erwär­ mung oder dieser beiden Funktionen gleichzeitig sicherstellt, dann werden die Temperaturschwan­ kungen der Regulierungsspanne auf der Außenseite, wo das Prüfobjekt plaziert ist, durch die ther­ mische Trägheit der Keramik gedämpft, die die Platte bildet. Außerdem liefert ein solcher Widerstand mit dünner Schicht, der entlang einer gewundenen Linie gebildet ist, die die ganze Nutz­ fläche der Innenseite der Platte bedeckt, prägnan­ tere Messungen und/oder eine homogenere Erwärmung, was kein punktförmiges Element kann.

Wenn man insbesondere im Hinblick auf Versuche, die auf mikroelektronischen Komponenten geführt werden, wünscht, daß die Platte eine so gering wie mögliche Streukapazität einbringt, wird es vorgezogen, darauf zu verzichten, die Platte mit einem solchen elektrischen Widerstand auszu­ statten, und eine einzige thermische Regelung mit Hilfe des Wärmeübertragungsmittels zu verwirk­ lichen. Gegenstand der Erfindung ist auch ein Ver­ fahren zur thermischen Regelung, das einen temperaturleitenden Träger, wie er zuvor beschrie­ ben ist, verwendet, der eine Platte und eine Fuß­ platte enthält, die - miteinander befestigt - eine innere Ausnehmung (Vertiefung mit Hohlraum), begrenzen, in der ein fluides Wärmeübertragungs­ mittel im Hinblick auf die thermische Regelung der Platte unter Kontrolle eines thermometrischen Systems zirkuliert, das mit dem genannten Träger verbunden ist.

Dieses Verfahren besteht darin, die einzige Temperaturregelung mit Hilfe des fluiden Wärme­ übertragungsmittels selbst durchzuführen, indem seine Temperatur und/oder seine Leistung aus In­ formationen zur Anwendung kommen, die vom thermo­ metrischen System geliefert werden.

Wenn in einer Ausführungsvariante der Träger mit einem elektischen Widerstand ausgestattet ist, der auf der Innenseite der Platte angeordnet ist und mit einer Zuführungsquelle verbunden werden kann, um die Erwärmung der Platte um einen Joule-Effekt zu bewirken, während das Abkühlen des Trägers durch das fluide Wärmeträgermittel sichergestellt ist, im Hinblick auf die thermische Regelung der Platte unter Steuerung dieses thermometrischen Systems, besteht das Verfahren darin, daß durch die Zuführungsquelle des Widerstandes auf ununter­ brochene Weise eine konstante kontinuierliche Spannung angewendet wird, deren Größe als Funk­ tion der Temperatur des Einstellwertes gewählt wird, der für die Platte festgelegt ist, und ihre Temperaturregelung durchgeführt wird, in­ dem die Temperatur und/oder die Menge des fluiden Wärmeübertragungsmittels für die Abkühlung zur Anwendung kommt. Ein Hauptvorteil eines solchen Verfahrens besteht darin, daß der Wärmewiderstand keinen Schwankungen in der Zuführungsspannung unterworfen ist, die die elektrischen Messungen stören können, die an dem Prüfgegenstand ausge­ führt werden und insbesondere auf die sehr kleinen Ströme führen, deren Sitz die integrier­ ten Schaltungen sind.

Vorzugsweise ist es zweckmäßig, die Temperatur­ regelung durchzuführen, indem die ganze oder keine Menge des Abkühlungsmittels gesteuert wird, wenn die Temperatur der Platte, die durch die Thermometersonde angezeigt wird, hohe oder niedri­ ge Schwellenwerte erreicht, die den Temperatur­ einstellwert einschließen. Diese sehr einfache Regelart liefert eine ausgezeichnete Präzision, insbesondere wenn die Thermometersonde auf der Innenseite der Platte angeordnet ist, wobei die Temperaturschwankungen in diesem Niveau sich ab­ geschwächt im Niveau der äußeren Oberfläche der Platte wiederfinden, wie es weiter oben ange­ deutet ist.

Man kann als fluides Wärmeübertragungsmittel Luft verwenden, deren Abkühlung durch eine Einrichtung mit Wirbeleffekt sichergestellt ist.

Weitere Besonderheiten und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung von nicht begrenzenden Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Zeichnung deutlich.

Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Perspektivan­ sicht eines temperaturleitenden Trägers gemäß der Erfindung;

Fig. 2 einen Axialschnitt entlang der Linie II-II und Fig. 3, bei einer ersten Ausführungsform des Trägers;

Fig. 3 eine Schnittansicht des Trägers entsprechend der Linie III-III und Fig. 2;

Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Heizwiderstandes, mit dem der er­ findungsgemäße Träger versehen ist, sowie seine Speiseschaltung;

Fig. 5 eine grafische Darstellung (Dia­ gramm), die eine thermische Regel­ art veranschaulicht, die in dem erfindungsgemäßen Träger ausge­ führt ist;

Fig. 6 und 7 einerseits sowie 8 und 9 andererseits - ähnliche Darstellungen wie in den Fig. 2 und 3 von einem zweiten und einem dritten Ausführungsbei­ spiel des erfindungsgemäßen Trä­ gers.

Der in Fig. 1 veranschaulichte temperaturleiten­ de Träger 1 ist dazu bestimmt, in ihrem Betriebs­ temperaturbereich die Prüfung von integrierten Schaltungen zu ermöglichen, die in einem kleinen Abschnitt, einer Scheibe oder einem Plättchen 2 aus Silizium oder anderer Halbleitermaterial aus­ gebildet sind. Er weist die Form eines kreisförmi­ gen Zylinders mit relativ geringer Höhe auf, dessen Außenseite ausgeführt ist, um ein solches Siliziumplättchen aufzunehmen, das dort durch Aspirationswirkung festgehalten wird, die durch Ringnuten 3 induziert wird, die mit einer Unter­ druckquelle über eine flexible Leitungsverbindung 4 verbunden ist, die an den Support bzw. Träger 1 angeschlossen ist. Die elektrischen Prüfungen, denen die integrierten Schaltungen der Silizium­ plättchen 2 unterworfen werden, werden mit Hilfe von Kontaktpunkten 5 durchgeführt, deren Position durch mikrometrische Regulierungsmittel 6 ge­ steuert werden, während die des Trägers durch Ver­ lagerung (Verschiebung) der Plattform regulierbar ist, auf der er montiert ist.

Wie die Schnittansicht der Fig. 2 zeigt, setzt sich der Träger aus einer Fußplatte 1 a in Form einer flachen Schale und einer Platte (Deckplatte) 1 b zusammen, die auf der Fußplatte 1 a plaziert ist und mit dieser eine innere Ausnehmung 7 be­ grenzt. Die Platte 1 b ist aus elektrisch iso­ lierender Keramik, jedoch mit guter Leitfähig­ keit für Wärme, hergestellt und weist zwei ebene und parallele Seiten auf, die mit großer Präzi­ sion bearbeitet sind. Was die Fußplatte 1 a anbe­ langt, so ist sie aus Keramik (oder anderem Material) hergestellt, das thermisch isolierend ist und einen Ausdehnungskoeffizienten bietet, der gleich dem der Keramik der Platte ist.

In der Aufnehmung 7 ist eine Galette 8 in Form einer kreisförmigen Scheibe mit demselben Durch­ messer wie die genannte Kammer bzw. Ausnehmung plaziert und ihr sind konzentrische Windungen 9 a eines Rohrsystems 9 (Fig. 3) hohl eingear­ beitet, die an einem Ende in eine Eintritts­ kammer 10 und an ihrem anderen Ende in eine Aus­ trittskammer 11 einmünden, die von der Kammer 10 durch eine radiale Wand 12 getrennt ist. Die Win­ dungen 9 a des Rohrsystems 9 und die Kammern 10 und 11 sind durch eine kreisförmige Platte 13 be­ grenzt, die die Seite der Galette 8, nach der die zuvor erwähnten Windungen und Kammern offen sind, vollkommen abdeckt.

Das so gebildete Rohrsystem 9, das die ganze Nutz­ fläche der Platte 1 b abdeckt, ist dazu bestimmt, von einem fluiden Wärmeübertragungsmittel geeig­ neter Temperatur durchströmt zu werden, das in die Kammer 10 eingeführt wird und durch die Kammer 11 durch den Umfang der Fußplatte 1 a aus­ tritt, mit dem Ziel, die gewünschte Temperatur des auf der Außenseite der Platte 1 b plazierten Siliziumplättchens herbeizuführen. Damit ein guter Kontakt der Zusammenordnung Galette 8 - Platte 13 gewährleistet ist, gibt man der Dicke der Galette 8, die zu der der Platte 13 vergrößert ist, einen Wert, der geringfügig unterhalb der Tiefe der Ausnehmung 7 liegt, was dazu führt, daß in deren Innenraum und entlang der Richtung der Achse 14 des Trägers 1 ein kleines Spiel für die Zusammenordnung Galette 8 - Platte 13 vorhanden ist, das es gestattet, diese letztere gegen die Innenseite der Platte 1 b zu drücken und zwar mittels Druckfedern 15, die in hohl ausgearbeite­ ten Sitzen (Ausnehmungen) im Boden der Fußplatte 1 a angeordnet sind.

Die thermische Regelung eines Siliziumplättchens 2, das auf der Außenseite der Platte 1 b ange­ ordnet ist, kann dadurch herbeigeführt werden, daß in die Eintrittskammer 10 ein Fluid mit einer Temperatur, die dem Temperatureinstellwert des Siliziumplättchens 2 entspricht, unter Steuerung einer Thermometersonde, die der Platte 1 b zuge­ ordnet ist, eingeführt (eingeblasen) wird. Dieses Fluid wird ausgewählt und thermisch behandelt in der Weise, daß die Erwärmung oder die Abkühlung des Siliziumplättchens 2 sichergestellt ist. Es kann sich um eine Flüssigkeit (Wasser oder Meta­ nol) oder, vozugsweise, ein Gas (Luft oder Stick­ stoff) handeln. Ein gasförmiges Fluid erzeugt hier, ebenso wie eine Flüssigkeit, eine gleich­ förmige Temperatur über die ganze Nutzfläche der Platte 1 b, weil die Dimensionierung der Kammern 10 und 11 und der Leitung der Rohr­ zusammenordnung (Rohrsystem) 9 derart ist, daß dem eingeblasenen Gas ein konstanter Strömungs­ querschnitt in der Weise angeboten wird, daß es weder eine Kompression noch eine Entspannung erleidet, die seine Temperatur lokal modifizieren würden.

Man kann auf der Innenseite der Platte 1 b, durch Ablagerung einer dünnen Schicht aus Metall (Platin, Nickel oder Gold) , einen elektrischen Widerstand 16 bilden (Fig. 2 und 4). Dieser wird gespeist durch einen elektrischen Strom von einer Quelle 18, über Leiter, die durch die flexible Leitungs­ verbindung 4 hindurchgehen, und durch diesen Widerstand wird die Erwärmung des Plättchens 2 quer durch die Dicke der Platte 1 b sicherge­ stellt. In diesem Falle hat das in den Träger 1 eingeblasene Fluid die einzige Funktion, das Plättchen 2 abzukühlen. Man kann daher ein abge­ kühltes Gas verwenden, vorzugsweise mittels einer statischen Einrichtung mit Wirbeleffekt. Wie Fig. 4 zeigt, weist der Widerstand 16 die Form einer doppelten Spirale auf, die sich über die ganze Oberfläche der Platte 1 b erstreckt, um diese auf gleichförmige Weise zu erwärmen. Dies ist nur ein Beispiel, und jede andere Form des Widerstandes kann verwendet werden, um diese Gleichförmigkeit sicherzustellen.

Wenn man unter diesen Bedingungen wünscht, die Temperatur T der Platte 1 b auf einem bestimmten Einstellwert Tc aufrechtzuerhalten, dann wendet man am Erwärmungswiderstand 16 eine kontinuier­ liche elektrische Spannung V mit konstantem Wert an, der als Funktion der Temperatur Tc (durch Vor-Eichung) gewählt wird und um so größer ist, als diese Temperatur erhöht ist. Es wird kein Ab­ kühlungsfluid eingeblasen, und die Platte 1 b er­ wärmt sich von Umgebungstemperatur Ta, bis es die Temperatur Tc mit einer Größe Δ T übersteigt (vergleiche Fig. 5).

Das Erreichen dieser oberen Schwelle (Schwellen­ wert), das durch die der Platte 1 b zugeordnete Thermometersonde festgestellt wird, löst das Ein­ blasen des Abkühlungsfluids in den Träger 1 der­ art aus, daß die Temperatur der Innenseite der Platte 1 b rasch auf einen Wert Tc-Δ T absinkt, der einer unteren Temperaturschwelle (Schwell­ wert) entspricht. Das Einleiten des Abkühlungs­ fluids wird dann gestoppt und die Temperatur der Platte 1 b nimmt unter der Wirkung des Heiz­ widerstandes 16 wieder zu, der auf ununterbrochene Weise die konstante Spannung V zugeführt wird. Die Temperatur der Platte 1 b schwankt auf diese Weise gemäß einer sägezahnförmigen Kurve um den Einstellwert Tc in einem Amplitudenbereich ± Δ T. Es handelt sich dort noch genauer um die Tempera­ tur der Innenseite der Platte 1 b, wo sich der Heizwiderstand 16 und die Termometersonde befin­ den. Was die Außenseite der Platte anbelangt, die das Plättchen 2 trägt, so schwankt deren Temperatur ebenfalls, jedoch gemäß einer Wellen­ linie von geringerer Amplitude und abgemildeter Form aufgrund der thermischen Trägheit des kera­ mischen Materiales dieser Platte. In der Praxis ist es zweckmäßig, den Wert der Spannung V in der Weise zu wählen, daß die Erwärmungsgeschwin­ digkeit im Bereich des gewünschten Temperatur-Ein­ stellwertes Tc in der Größenordnung von 0,5°C pro Minute in Abwesenheit von Abkühlungsfluid liegt. Es sei außerdem festgestellt, daß falls die Temperaturregelung mit ± 0,5°C nahe bei­ spielsweise auf der Innenseite der Platte ausge­ führt wird, die Regelspanne (Regelbereich) sich auf ± 0,1°C etwa auf der Außenseite der Platte beschränkt, und zwar durch die thermische Träg­ heit der Keramik. Dies begründet die Annahme der Art der impulsförmigen Regelung, wie sie oben beschrieben ist, wonach das Abkühlungsfluid während kurzer Zeitabschnitte eingeblasen wird.

Die Thermometersonde braucht nicht durch ein Element gebildet zu sein, das wie eine Thermo­ kupplung aufgebaut ist, sondern kann durch den Heiz­ widerstand 16 selbst gebildet sein. Es reicht hierfür, diesen als Vorsichtsmaßnahme aus einem Material herzustellen, dessen Resistivität mit der Temperatur genügend variiert (Gold kann hier angebracht sein), um die Intensität I des elek­ trischen Stromes, zu messen und seinen Wider­ stand R = V/I zu berechnen, dann davon mit Hilfe einer vorherigen Eichung, seine Temperatur abzu­ leiten,von der der Widerstand R eine direkte Funktion ist.

Die Fig. 6 und 7 zeigen eine Ausführungsvarian­ te, bei der dieselben Bezugszeichen entsprechende Elemente angeben. Man erkennt daher die hohl aus­ gearbeitete Fußplatte 1 a, die durch die Platte 1 b aus Keramik abgeschlossen ist, wobei diese auf ihrer Innenseite den Heizwiderstand 16 enthält, der gleichzeitig als Thermometersonde dient. In der hohl ausgearbeiteten Fußplatte 1 a ist eine Galette 8 plaziert, die jedoch einen unterschied­ lichen Aufbau zur Galette der ersten Ausführungs­ form (Fig. 2 und 3) aufweist. Sie ist in der Tat aus zwei Schichten 8 a, 8 b zusammengesetzt, das heißt, auf der Seite der Innenseite der Platte 1 b befindet sich eine Schicht 8 a, die aus Harz (Kunstharz) oder aus wärmeleitendem Fett (Schmier­ mittel) hergestellt ist, und auf der entgegenge­ setzten Seite eine Schicht 8 b aus nachgiebigem und thermisch isolierendem Harz (Kunstharz). Um das Rohrsystem 9 herzustellen, ist zwischen diesen beiden Schichten ein Rohr 17 eingebettet, vorzugsweise aus einem wärmeleitenden Material (Kupfer oder Aluminium), das eine Schlange mit doppelter Spirale bildet, die die ganze Aus­ dehnung der Galette 8 bedeckt und die bei der Benutzung von Abkühlungsfluid durchströmt wird. Diese besondere Formgebung des Rohres 17 weist den Vorteil auf, daß die Strömungsrichtung des Fluids in zwei einander benachbarten Windungen 9 b, 9 c umgekehrt ist und daß das Mittel ihrer Tempera­ turen überall gleich ist, was eine ausgezeichnete Gleichförmigkeit der Temperatur über die ganze Oberfläche der Galette mit sich bringt. Dadurch, daß das Rohr 17 einen konstanten Querschnitt aufweist, ist es außerdem möglich, ein gasförmiges Fluid zu wählen, ohne die Beeinträchtigung wie im Falle der ersten Ausführungsform.

Außerdem ist die Dicke dieser Galette 8 gering­ fügig größer als die Tiefe der inneren Ausnehmung der Fußplatte 1 a. Wenn infolgedessen die Platte 1 b an ihrem Platz auf der Fußplatte 1 a angeordnet ist, die die Galette 8 enthält, dann drückt sich deren elastische Schicht 8 b leicht zusammen und sie bewirkt durch ihre Elastizität ein optimales Anlegen der Fläche der anderen Schicht 8 a gegen die Innenseite der Platte 1 b. Diese Anordnung macht es überflüssig, Druckfedern, wie die Federn 15 in der Ausführung gemäß den Fig. 2 und 3 zu verwenden.

Fig. 9 zeigt eine etwas andere Formgebung, die man dem Rohr 17 geben kann. Hier enthält eine Schlange mit doppelter Spirale zwei ineinanderge­ schachtelte Spiralelemente 9 b, 9 c, von denen sich jede vom Umfang der Galette 8 bis zu ihrem Zen­ trum erstreckt. Das Umfangsende jedes Spiralele­ ments ist mit dem zentralen Ende des anderen Elements in der Weise verbunden, das in den aufeinanderfolgenden Windungen der Schlange Fluid in entgegengesetztem Sinne strömt, wie bei der Ausführungsform der Fig. 7. Gemäß Fig. 8 ist die Schlange in die obere Schicht 8 a der Galette 8 eingebettet, wobei diese obere Schicht aus einem wärmeleitenden Material hergestellt ist, und die beiden Teile 17 a zum Verbinden der bei­ den Spiralelemente 9 b, 9 c befinden sich darunter in der unteren Schicht 8 b der Galette, wobei diese untere Schicht aus thermisch isolierendem Material hergestellt ist.

Außerdem ist in den Fig. 6 und 8 eine Art der Befestigung der Platte 1 b auf der Fußplatte 1 a mit Hilfe von elastischen Klemmen 18 gezeigt, die die Ränder dieser beiden Elemente fest zusammen­ spannen, in die fortlaufende Aussparungen oder Falze 19 eingearbeitet sind, um diese Klemmen aufzunehmen. Ein solches Befestigungssystem bietet zu den klassischen Systemen mit Schraube den Vorteil einer erleichterten Montage und De­ montage der Zusammenordnung. Tatsächlich er­ fordern die Befestigungssysteme mit Schraube einen ganzen Kontrollvorgang der Spannkupplungen, die daran angebracht sind, der besonders fein­ fühlig im Falle von keramischen Teilen sein muß, wobei eine zu stark angezogene Schraube das Risi­ ko mit sich bringt, daß die Keramik aufgrund von Dehnungen bricht, die Temperaturänderungen mit sich bringen. Mit dem vorgeschlagenen Befesti­ gungssystem werden die auf den Träger in der Dicke und Breite einwirkenden Wärmedehnungen ohne das Risiko von Sprüngen oder Brüchen auto­ matisch kompensiert. Ein analoges System kann in vorteilhafter Weise verwendet werden, um den Trä­ ger aus Keramik auf der Plattform der Maschine festzulegen, mit der er verwendet werden soll.

In einer Variante können die Platte 1 b und die Fußplatte 1 a durch Kleben zusammengebaut werden. Darüber hinaus kann der Träger, den sie bilden und der nach der vorhergehenden Beschreibung eine kreisförmige Kontur hat, auch eine rechteckige bzw. eine quadratische Kontur besitzen.

In dem Falle, in dem das Wärmeübertragungsfluid ein trockenes Gas ist (z. B. Luft oder Stickstoff) ist es vorteilhaft, den Austrittsstrom dieses Gases außerhalb des Rohrsystems 9 zu benutzen, um ein Blasen auf die Oberfläche der Platte 1 b zu verwirklichen. Dies vermeidet eine Kondensation der Umgebungsfeuchtigkeit auf die letztere, wenn sie abgekühlt wird auf eine niedrige Temperatur (z.B. minus 50°C) was ihr komplementäre Kalorien zuführt, die ihr Abkühlen begünstigen.

Claims (21)

1. Temperaturleitender Träger für Wärmeprüfungen von kleinen Gegenständen wie Halbleiterplätt­ chen mit integrierten Schaltungen, enthaltend eine Platte und eine Fußplatte, die die Platte aufnimmt, wobei diese beiden Teile in der Weise angepaßt sind, daß sie im zusammengebauten Zu­ stand eine innere Ausnehmung aufweisen, die von einem Wärmeübertragungsfluid durchströmbar ist, durch das die Platte für eine Temperaturrege­ lung des auf der Platte angeordneten Gegen­ standes entsprechend den Anzeigen eines ther­ mometrischen Systems erwärmbar oder abkühlbar ist, das einen dem Träger zugeordneten Tem­ peraturfühler enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (1 b) aus einer elektrisch iso­ lierenden und thermisch leitenden Keramik und die Fußplatte (1 a) aus einem Material herge­ gestellt ist, daß einen Wärmedehnungskoeffi­ zienten aufweist, der etwa gleich dem der Keramik von der Platte (1 b) ist.

2. Träger nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Fußplatte (1 a) aus einer thermisch isolierenden Keramik hergestellt ist.

3. Träger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Platte (1 b) die Form einer Scheibe besitzt, die zwei ebene und parallele Flächen aufweist, und daß die Fuß­ platte (1 a) die Form einer Schale aufweist.

4. Träger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Aus­ nehmung (7) ein Rohrsystem (9) zur Zirkulation des Wärmeübertragungsfluids enthält, das dem für das letztere einen Strömungsweg von im wesentlichen konstantem Querschnitt bietet.

5. Träger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß das Rohrsystem (9) mehrere Leitungen (9 a) von konstantem Querschnitt enthält, die parallel nebeneinander liegen.

6. Träger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß das Rohrsystem (9) durch eine Leitung von konstantem Querschnitt gebildet ist, die in Form einer doppelten Spirale derart ange­ ordnet ist, daß zwei benachbarte Windungen im entgegengesetzten Sinne von dem Wärmeübertra­ gungsfluid durchströmt werden.

7. Träger nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrsystem direkt in der Platte (1 b) oder in der Fuß­ platte (1 a) ausgebildet ist.

8. Träger nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrsystem (9) innerhalb einer Galette (8) hergestellt ist, die in der inneren Ausnehmung (7) pla­ ziert ist.

9. Träger nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich­ net, daß die Galette (8) eine Höhe aufweist, die etwas niedriger ist als die Tiefe der inneren Ausnehmung (7), und daß Federn (15) in der Fußplatte (1 a) vorgesehen sind, um die Galette (8) gegen die Innenseite der auf der Fußplatte festgelegten Platte (1 b) zu drücken.

10. Träger nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Galette (8) wenigstens in einem Teil aus einem elastischen Material (8 b) gebildet ist und eine Dicke aufweist, die etwas größer ist als die Tiefe der inneren Aus­ nehmung (7) in der Weise, daß die in der inneren Ausnehmung plazierte Galette (8) gegen die Innenseite der auf der Fußplatte (1 a) be­ festigten Platte (1 b) gedrückt ist.

11. Träger nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (1 b) mit der Fußplatte (1 a) durch Klemmen fest ver­ bunden ist, die die Ränder dieser beiden Ele­ mente zusammenspannen.

12. Träger nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (1 b) und die Fußplatte (1 a) durch Verkleben zu­ sammengebaut sind.

13. Träger nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das thermometrische System als Temperaturfühler einen elektrischen Widerstand benutzt, dessen Resistivität einen Temperaturkoeffizienten von nicht Null auf­ weist.

14. Träger nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß er einen elektri­ schen Heizwiderstand (16) enthält.

15. Träger nach den Ansprüchen 13 und 14, da­ durch gekennzeichnet, daß das thermometrische System als Temperaturfühler den elektrischen Heizwiderstand (16) benutzt, der aus einem Material hergestellt ist, dessen Resistivität einen Temperaturkoeffizienten von nicht Null aufweist.

16. Träger nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Widerstand ein solcher Widerstand ist, der als dünne Schicht auf der Innenseite der Platte (1 b) abgelagert ist.

17. Verfahren zur thermischen Regelung unter Ver­ wendung eines temperaturleitenden Trägers ge­ mäß einem der Ansprüche 1 bis 13 und 16, der eine Platte und eine Basisplatte enthält, die, als Zusammenordnung miteinander befestigt, eine innere Ausnehmung begrenzen, in der ein Wärmeübertragungsfluid für die thermische Rege­ lung der Platte unter Kontrolle eines diesem Träger zugeordneten thermometrischen Systems zirkuliert, dadurch gekennzeichnet, daß es die Temperaturregelung einzig mit Hilfe des Wärmeübertragungsfluids selbst durchführt, in­ dem dessen Temperatur und/oder Menge aufgrund von durch das thermometrische System geliefer­ ten Informationen zur Anwendung kommt.

18. Verfahren zur thermischen Regelung unter Ver­ wendung eines temperaturleitenden Trägers ge­ mäß einem der Ansprüche 14 bis 16, der eine Platte und eine Fußplatte enthält, die als Zusammenordnung miteinander befestigt, eine innere Ausnehmung begrenzen, in der ein Wärmeübertragungsfluid zirkuliert, wobei ein auf der Innenseite der Platte angeordneter elektrischer Widerstand mit einer Zuführungs­ quelle verbunden werden kann, um eine Erwär­ mung durch einen Joule-Effekt der Platte zu bewirken, während ihre Abkühlung durch das Wärmeübertragungsfluid für die thermische Regelung der Platte unter der Steuerung eines dem Träger zugeordneten thermometrischen Systems sichergestellt wird, dadurch gekenn­ zeichnet, daß durch die Zuführungsquelle (18) des Widerstandes (16) ununterbrochen eine konstante kontinuierliche Spannung V angelegt wird, deren Wert als Funktion des Temperatur- Einstellwertes (Tc) gewählt wird, der für die Platte (1 b) fixiert ist und daß die Regelung von dessen Temperatur durchgeführt wird, indem die Temperatur und/oder Menge des Wärmeüber­ tragungsfluids von der Abkühlung zur Anwendung kommt.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Temperaturregelung dort durch die ganze oder gar keine Menge des Ab­ kühlungsfluids gesteuert wird, wenn die Tem­ peratur der Platte (1 b), die durch das ther­ mometrische System angezeigt wird, hohe und niedrige Schwellenwerte erreicht, die den Temperatureinstellwert (Tc) begrenzen.

20. Verfahren nach Anspruch 18 und/oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmeübertra­ gungsfluid Luft ist, deren Abkühlung durch eine Einrichtung mit Wirbeleffekt sicherge­ stellt wird.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärme­ übertragungsfluid ein trockenes Gas ist und daß man den Ausgang dieses Fluids verwendet, um die Oberfläche der Platte (1 b) in der Weise zu beblasen, daß jede Kondensation auf ihr vermieden wird.