DE10120631A1 - Kühlsystem für eine Burn-in-Einheit - Google Patents

Abstract

Eine Einbrenneinrichtung zum Einbrennen oder Prüfen mindestens eines zu prüfenden Bauelements, das auf einer Burn-in-Platine montiert ist, ist versehen mit einer Kammer, einer innerhalb der Kammer angebrachten Leiterplattenabstützung zum Abstützen einer Burn-in-Platine in einer installierten Position, einem Gebläse zum Erzeugen eines Umwälzgasstromes in der Kammer, einem Wärmetauscher, der während dem Einbrennen erzeugte Wärme abführt und mindestens einer Gasstromlinearisierungseinrichtung stromauf der Leiterplattenabstützung in dem Umwälzgasstrom. Die Linearisierungseinrichtung verfügt über eine erste Achse, die im wesentlichen parallel zu dem Umwälzgasstrom verläuft, und hat eine ausreichende Länge in Richtung der Achse, um den Umwälzgasstrom in der Nähe der installierten Burn-in-Platine im wesentlichen zu linearisieren.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Vorrichtungen und Verfahren zum Einbrennen (Burn-in) bzw. Voraltern und Prüfen elektronischer Komponenten und insbesondere Vorrich­ tungen und Verfahren zum Kühlen dieser zu prüfenden Bauelemente während den Einbrenn- und Testverfahren, mit denen sichergestellt werden soll, dass neu hergestellte Chips zum Gebrauch geeignet sind. Insbesondere betrifft die Erfindung Vorrichtungen und Verfahren zum Kühlen mehrerer zu prüfender Bauelemente, die auf einer Mehrzahl von Burn-in-Platinen (auch als Einbrenn-Platinen bezeichnet) und/oder Test- oder Leistungsplatten in einer Einbrenn­ kammer montiert sind, indem ein linearisierter Luftstrom über die Burn-in-Platinen geführt wird.

Bei der Chip-Herstellung ist es bekannt, verschiedenartige elektronische Komponenten zu prü­ fen und/oder "einzubrennen", bevor diese in einer größeren Vorrichtung eingebaut werden. Bei­ spielsweise werden Computerchips häufig individuell in einem Einbrenn- oder Testsystem ange­ schlossen, um sicherzustellen, dass alle der gewünschten elektronischen Schaltungen in jedem Chip funktionsfähig sind. Das Einbrenn/Testverfahren beschleunigt die Alterung der Chips und ermöglicht es dadurch, fehlerhafte Chips zu identifizieren und zu einem frühen Zeitpunkt des Herstellungsverfahrens zu beseitigen. Dies ist insofern zweckmäßig, als es dem Hersteller er­ möglicht, Ausgaben zu vermeiden, die andernfalls bei der Konstruktion einer größeren und kostspieligeren Vorrichtung vergeudet werden würden, die den defekten Chip enthält. Zusätz­ lich zum Einbrennen können Computerchips und andere integrierte Schaltungen verschiedenen anderen Testvorgängen unterworfen werden. Der Begriff "Prüfen", wie er vorliegend verwendet wird, ist so zu verstehen, dass er Einbrenn- und Testvorgänge umfasst und einschließt.

Bei einem typischen Einbrenn- oder Testvorgang wird jeder zu prüfende Chip, der nachstehend als zu prüfendes Bauelement bezeichnet wird, mit verschiedenen elektronischen Kontakten ver­ bunden. Diese Kontakte können die Form von "Lötkontakthügeln" oder Kabelanschlüssen haben, die aus dem zu prüfenden Bauelement austreten. Jeder Stecksockel für den Voralte­ rungstest, im folgenden als Testbuchse bezeichnet, verfügt über einen entsprechenden Satz von Kontakten. Jeder Baustein- oder Gehäusetyp für zu prüfende Bauelemente verfügt über einen unterschiedlichen Satz von Kontakten. Ein Baustein- oder Gehäusetyp nimmt die Form eines Feldes von kleinen Lötknöpfen an, die so angeordnet sind, dass sie den Buchsenzuleitungen an der Unterseite des zu prüfenden Bauelements entsprechen. Das zu prüfende Bauelement wird auf ein Feld von Anschlüssen in der Buchse plaziert, so dass eine elektrische Verbindung an jedem erwünschten Punkt erfolgt, und gewöhnlich wird es mittels einer Klemme oder einer ähn­ lichen Vorrichtung ortsfest auf der Buchse gehalten. Solche Vorrichtungen werden manchmal als ein Wärmeverteiler benutzt. Eine typische Einbrennplatine kann Burn-in-Stecksockel für 6 bis 18 zu prüfende Bauelemente für Hochleistungs-Mikroprozessor-Vorrichtungen oder 120 bis 256 zu prüfende Bauelemente für Speichervorrichtungen haben.

Einbrenn- und/oder Einbrenntest-Vorgänge werden typischerweise in einer Einbrennkammer ausgeführt. Jede Einbrennkammer enthält Montageanordnungen (Schübe und Anschlüsse) für mehrere Burn-in-Platinen, die wiederum mehrere zu prüfende Bauelemente abstützen. Die Burn- in-Platinen beinhalten elektrische Leitungen zum Verbinden des zu prüfenden Bauelements mit dem Einbrennsystem über die Burn-in-Platinen, und sie können ferner eine oder mehrere Kühl­ vorrichtungen, wie zum Beispiel Wärmesenken, aufweisen, um Wärme von den zu prüfenden Bauelementen abzuleiten.

Während den typischen Einbrenn- oder Testvorgängen wird Wärme erzeugt, indem durch jedes zu prüfende Bauelement Strom geleitet wird. Bisher waren zu prüfende Bauelemente weniger leistungsstark und entsprechend war die während dem Einbrennen eines Computerchips ver­ brauchte Strommenge relativ klein. Aus diesem Grund wurde eine derartige Wärmemenge erzeugt, dass die Einbrennvorrichtungen in den meisten Fällen mit Luft gekühlt werden konnten. Durch das Aufkommen von neueren, leistungsfähigeren Chips hat die während dem Einbrennen erzeugte Wärme um das Zehnfache von etwa 1 bis 5 Watt auf etwa 10 bis 50 Watt und mehr zugenommen. Es wird davon ausgegangen, dass manche Chips in naher Zukunft 100 Watt und mehr erzeugen können.

Außerdem haben die steigenden Kosten des Kapseln von Chips Hersteller motiviert, den Ein­ brennschritt nach vorne zu verlegen, so dass er vor dem anstatt nach dem endgültigen Kapseln ausgeführt wird. Dies erlaubt es den Herstellern, die Kosten des Kapselns eines defekten Chips einzusparen, bedeutet jedoch, dass der Einbrennvorgang an teilweise gekapselten Chips ausge­ führt werden muss, wo der Silikonformkörper selbst frei liegen kann. Teilgekapselte Chips sind weniger robust und für Schäden anfälliger als vollständig gekapselte Chips. Daher dürfen bei dem Einbrennvorgang keine übermäßigen oder ungleichmäßigen Kräfte auf die zu untersuchen­ den Bauelemente ausgeübt werden.

Da das Einbrennen bei einer kontrollierten Temperatur ausgeführt werden muss und da die Chips keinen Temperaturextremen ausgesetzt werden dürften, ist es zwingend erforderlich, dass die beträchtliche Wärme, die während dem Einbrenn- oder Testvorgang erzeugt wird, abgeführt wird. Luftkühlung erzeugt ohne eine sehr große Wärmesenke keine ausreichende Kühlung. Es wurden Versuche mit Flüssigkeitskühlung unter Verwendung eines elektrisch isolierenden Fluids gemacht, was sich jedoch als nicht realisierbar für zu prüfende Bauelemente mit sehr großer Leistung erwiesen hat. Gleichzeitig ergeben sich beim Einbrennen oder Prüfen eines teilweise gekapselten Chips neue Erwägungen gegenüber dem Einbrennen oder Prüfen eines vollständig gekapselten Chips. Beispielsweise sind teilgekapselte Chips typischerweise nicht in der Lage, Wärme mit der erforderlichen Rate abzuführen. Hinsichtlich des Vermögens, Wärme von jedem zu prüfenden Bauelement abzuführen, wurden verschiedene Fortschritte gemacht. Manche die­ ser Fortschritte sind in den anhängigen Anmeldungen WO 99/18764 und WO 99/18447 offenbart, auf die in vollem Umfang Bezug genommen wird. Hierbei wird die Wärme durch Ableitung in eine Wärmesenke, einen Wärmetauscher oder eine andere Kühlvorrichtung abgeführt.

Zusätzlich zu der Notwendigkeit, große Wärmemengen während dem Einbrennen abzuführen, erfordern die engen Toleranzen, auf die Chips zu fertigen sind, dass die Temperatur in der Ein­ brennkammer genau gesteuert wird. Spezifikationen für Einbrennkammern können erfordern, dass die Lufttemperatur innerhalb der Kammer in einem Bereich von ± 3°C gesteuert wird und dass die Temperaturdifferenz zwischen zwei beliebigen Punkten innerhalb der Kammer nicht mehr als 6°C beträgt.

Daher ist es erwünscht, eine Einbrennkammer bereitzustellen, die in der Lage ist, in gleichförmi­ ger Weise mindestens 10 bis 100 W Wärme von jedem einer Mehrzahl von Chips abzuführen, während die Temperatur eines jeden zu prüfenden Bauelements in einem engen gewünschten Bereich gehalten wird. Ferner sollte das bevorzugte System in der Lage sein, die zu prüfenden Bauelemente über die gesamte Einbrenneinheit bei der vorgeschriebenen Temperatur zu halten. Diese Aufgaben erfordern, dass das System in der Lage ist, jedem zu prüfenden Bauelement innerhalb der Einbrenneinheit eine adäquate und gleichförmige Kühlung zuzuführen und heiße oder kalte Stellen in der Nachbarschaft von zu prüfenden Bauelementen im wesentlichen zu eli­ minieren. Ferner ist es erwünscht, eine Einbrenneinheit bereitzustellen, die hinsichtlich Kosten, Arbeitsaufwand und Zuverlässigkeit kommerziell realisierbar ist.

Die vorliegende Einbrennkammer ist in der Lage, mindestens 10 bis 100 W Wärme von jedem einer Mehrzahl von Chips in gleichförmiger Weise abzuführen, während die Temperatur jedes zu prüfenden Bauelements innerhalb eines engen erwünschten Bereichs gehalten wird. Die vorlie­ gende Vorrichtung ist darüber hinaus in der Lage, die zu prüfenden Bauelemente in gleichförmi­ ger Weise über die gesamte Einbrenneinheit bei der vorgeschriebenen Temperatur zu halten, in­ dem jedes zu prüfende Bauelement innerhalb der Einbrenneinheit gekühlt wird, während heiße oder kalte Stellen in der Nähe der zu prüfenden Bauelemente im wesentlichen eliminiert werden. Die vorliegende Einbrennkammer umfasst ein innerhalb der Kammer angeordnetes Laufrad zum Umwälzen eines Luftstroms durch die Einbrennkammer sowie eine Mehrzahl von Linearisierern, welche Turbulenzen innerhalb der Kammer reduzieren und somit einen konsistenten, gleich­ förmigen Luftstrom über die zu prüfenden Bauelemente gewährleisten.

Die in der hier vorgeschlagenen Kammer vorgesehenen Linearisierungsvorrichtungen umfassen gekrümmte Leitwände, die eine Richtungsänderung des Luftstroms oder eines anderen Gas­ stroms erleichtern, sowie mit Kanälen versehene Platten, die in Intervallen in dem umgewälzten Luftstrom angeordnet sind und die dazu dienen, Turbulenzen in dem Strom zu reduzieren. Eine Mehrzahl von Wärmetauschern ist ebenso in Intervallen über die Einbrennkammer angeordnet, um während dem Einbrennen erzeugte Wärme abzuführen und somit die Temperatur im wesentlichen gleichförmig über die Kammer zu halten.

Zum besseren Verständnis der bevorzugten Ausführungsformen wird nachstehend auf die bei­ gefügten Zeichnungen Bezug genommen, in welchen:

Fig. 1 eine Frontansicht eines gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kon­ struierten Schranks ist;

Fig. 2 eine Ansicht des Inneren des Schranks aus Fig. 1 ist;

Fig. 3 eine vergrößerte Ansicht eines bevorzugten Wärmetauschersystems zur Verwendung in dem Schrank aus Fig. 1 ist;

Fig. 4A und 4B eine vergrößerte Aufsicht bzw. eine vergrößerte isometrische Ansicht eines Teils einer Linearisierungsplatte zur Verwendung in dem Schrank aus Fig. 1 ist;

Fig. 5 eine zweite bevorzugte Ausführungsform des Inneren eines Schranks ist, der gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut zeigt;

Fig. 6 eine dritte bevorzugte Ausführungsform des Inneren eines Schranks gemäß der vorlie­ genden Erfindung veranschaulicht;

Fig. 7 eine vierte bevorzugte Ausführungsform des Inneren eines Schranks gemäß der vorlie­ genden Erfindung zeigt; und

Fig. 8 ein schematisches Diagramm einer alternativen Ausführungsform eines Flüssigkeits- Wärmetauschersystems gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.

Bestimmte in der nachfolgenden Beschreibung und den Ansprüchen verwendete Begriffe be­ zeichnen spezielle elektronische Bauelemente. Wie sich dem Fachmann versteht, werden Kom­ ponenten mit unterschiedlichen Namen bezeichnet. Vorliegend soll nicht zwischen Komponen­ ten unterschieden werden, die mit einem unterschiedlichen Namen bezeichnet werden, sich je­ doch nicht in ihrer Funktion unterscheiden. In der nachfolgenden Beschreibung und den An­ sprüchen sind die Begriffe "umfassen" und "versehen sein mit" in nicht beschränkender Weise zu verstehen und sollten verstanden werden als "umfassend, jedoch nicht beschränkt auf. . .".

Ferner sollen die Begriffe "elektronisches Bauteil", "Computerchip" und "Chip" eine Vielzahl von Bauelementen wie beispielsweise integrierte Schaltungen, Mikroprozessoren, Mikrochips, Speicherchips und jegliche anderen hierzu ähnlichen Bauelemente umfassen. Diese Begriffe werden, obwohl sie technisch unterscheidbar sind, im Rahmen dieser Schrift in gegeneinander austauschbarer Weise verwendet, sofern es nicht für eine spezifische Verwendung anderweitig angegeben ist. Ferner werden identische Bezugszeichen in den betreffenden Figuren zur Be­ zeichnung entsprechender Bauteile in jeder der Ausführungsformen verwendet.

Unter anfänglicher Bezugnahme auf Fig. 1 weist eine gemäß einer bevorzugten Ausführungs­ form aufgebaute Einbrennvorrichtung einen Schrank 20 und ein Kühlsystem 70 auf. Der Schrank 20 umfasst einen Instrumentierungs- und Energie-Versorgungsbereich 12 und einen temperaturgesteuerten Kammerbereich 11. Der Kammerbereich 11 umfasst eine Kammer 10 (Fig. 2), die im allgemeinen auf sechs Seiten von Kammerwänden 13 umschlossen ist, die vor­ zugsweise aus einem thermisch isolierenden Werkstoff hergestellt sind. Der vordere Teil der Wand 13 verfügt über mindestens eine und vorzugsweise mindestens zwei Zugangsöffnungen 15, 17, die einen Zugriff in das Innere der Kammer 10 erlauben. Die Zugangsöffnungen 15, 17 werden mittels Türen 19 bzw. 21 verschlossen, so dass bei geschlossenen Türen 19, 21 die Kammer 10 im wesentlichen thermisch gegenüber der Umgebung außerhalb des Schranks 20 isoliert ist.

Das Kühlsystem 70 umfasst vorzugsweise eine geschlossene Flüssigkeits-Kühlschleife 72 und eine Anlagenkühlschleife 74. Von Flüssigkeit in der geschlossenen Schleife 72 in dem Schrank 20 absorbierte Wärme wird dann auf Flüssigkeit in der Anlagenkühlschleife 74 in einem Flüssig­ keits/Flüssigkeits-Wärmetauscher 75 (Fig. 3) übertragen, wobei hierfür eine jede geeignete Wärmeaustauschtechnik verwendet werden kann. Das Kühlsystem 70 wird nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 3 detailliert erläutert.

Unter besonderer Bezugnahme auf Fig. 2 ist die Kammer 10 mittels einer durch die Mitte der Kammer verlaufende Wand 50, die sich im wesentlichen senkrecht durch die Mitte der Kammer 10 erstreckt, in einen linken Abschnitt 46 und einen rechten Abschnitt 48 unterteilt. Die Wand 50 erstreckt sich über die gesamte Tiefe der Kammer 10, wobei das obere Ende der Wand 50 unterhalb der Oberseite der Kammer 10 endet, um so einen oberen Kanal 58 zu bilden, und wo­ bei die Unterseite der Wand 50 oberhalb des Bodens der Kammer 10 endet, um so einen unteren Kanal 56 zu bilden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird der obere Kanal 58 von einer Kammerdachplatte 59 gebildet, und der untere Kanal 56 wird durch eine Kammerbodenplatte 57 bestimmt. In dem oberen Kanal 58 ist vorzugsweise mindestens eine Heizeinrichtung 24 ange­ ordnet. Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind Heizeinrichtungen 24 sowohl in dem obe­ ren Kanal 58 als auch in dem unteren Kanal 56 angeordnet.

Eine Mehrzahl von Leiterplattenstützen 27, 28, 29, 30, 31 und 32 ist innerhalb der Kammer 10 montiert, wobei diese vorzugsweise an der hinteren Kammerwand 13 angebracht sind und sich über diese erstrecken. Die Leiterplattenstützen 27, 28, 29, 30, 31 und 32 können jeweils eine Mehrzahl von Burn-in-Platinen 51 (die in gestrichelten Linien dargestellt sind) in einer festen Position innerhalb der Kammer 10 abstützen, so dass diese in Abstand von den Kammerwänden 13 und der durch die Mitte der Kammer verlaufenden Wand 50 sowie in Abstand voneinander angeordnet sind, so dass Luft zwischen diesen hindurch strömen kann. Die Leiterplattenstützen 27 bis 32 stellen ferner (nicht gezeigte) Verbindungen zum elektrischen Verbinden der Burn-in- Platinen mit den Steuer- und Stromversorgungseinrichtungen bereit. Die Leiterplattenstützen 27 bis 32 sind vorzugsweise identisch zueinander und in gleichförmigem Abstand zueinander über den mittleren Bereich der Kammer 10 angeordnet.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind eine Mehrzahl von Wärmetauschern 600 sowie eine Mehrzahl von Gasstromlinearisierungseinrichtungen 500 zwischen benachbarten Reihen von Leiterplattenstützen angeordnet. Es wird bevorzugt, einen Wärmetauscher stromab jeder Leiterplattenstütze vorzusehen und eine Linearisierungseinrichtung mindestens stromauf und vorzugsweise sowohl stromauf als auch stromab eines jeden Wärmetauschers vorzusehen.

Bezugnehmend auf Fig. 3 weist jeder Wärmetauscher 600 vorzugsweise eine über einen Ver­ teiler angeschlossene Reihe von Kühlfluidschleifen 602 auf. Jede Schleife 602 umfasst einen Zulaufschenkel 604 und einen Rücklaufschenkel 606, die über ein U-förmiges Umkehrstück 605 miteinander verbunden sind. Vorzugsweise sind der Zulaufschenkel 604 und der Rücklaufschen­ kel 606 zueinander ausgerichtet sind und so angeordnet, dass sie senkrecht zu der Richtung des Luftstroms innerhalb der Kammer 10 ausgerichtet sind. Die Zulaufschenkel 604 und Rücklauf­ schenkel 606 sind über Verteiler 608 bzw. 610 angeschlossen, und die Verteiler 608 und 610 wiederum sind mit einem geschlossenen Kühlmittelkreislauf 72 verbunden. Die Verwendung der Zulaufschenkel 604 und Rücklaufschenkel 606 führt dazu, dass die mittlere Temperatur über die Breite jedes Wärmetauschers 600 im wesentlichen gleichförmig ist. Es wird bevorzugt, dass die einzelnen Wärmetauscher 600 wie gezeigt parallel in dem Kühlkreislauf 72 angeschlossen sind, so dass das Kühlmittel, das in alle Rücklaufschleifen 606 in der Kammer 10 strömt, bei der glei­ chen Temperatur liegt. Es wird ferner bevorzugt, ein Ventil 101 entweder an der Rücklaufseite oder der Zulaufseite jedes Wärmetauschers 600 vorzusehen. Die Ventile 101 werden vorzugs­ weise in Ansprechen auf eine Temperaturrückkopplungssteuerschleife (nicht gezeigt) gesteuert. In die Steuerschleife einzugebende Temperaturmessungen können mittels Sensoren erfolgen, welche die Temperatur des den Wärmetauscher 600 verlassenden Wassers messen, oder mittels Sensoren, die innerhalb der Kammer angeordnet sind, um die Lufttemperatur in der Nähe der Burn-in-Platinen zu messen. Es versteht sich, dass das vorstehend erläuterte Kühlmittel­ strömungssystem modifiziert werden kann, ohne vom Rahmen der vorliegenden Erfindung ab­ zuweichen.

Bezugnehmend auf die Fig. 4A und 4B handelt es sich bei den bevorzugten Linearisierungs­ einrichtungen 500 um Platten, die eine Mehrzahl von hexagonalen Zellen 502 aufweisen. Jede Zelle bildet einen von Hindernissen freien Durchlass entlang der Länge der Linearisierungsein­ richtung. Die Zellen sorgen für ein wesentliches Eliminieren von Turbulenzen in dem Luftstrom und vermindern daher merklich Wirbel und Kanäle, die Druckschwankungen hervorrufen kön­ nen und/oder die heiße oder kalte Stellen in der Kammer 10 verursachen können. Die Länge der Linearisierungseinrichtungen 500, gemessen in der Richtung des Luftstroms, kann gemäß dem verfügbaren Raum oder je nach den physikalischen Anforderungen des zum Kühlen der zu prü­ fenden Bauelemente verwendeten Gases variieren. Bis zu einem gewissen Punkt gilt, je länger die Linearisierungseinrichtungen sind, desto effektiver werden diese Turbulenzen eliminieren. Gleichzeitig verhindern Raumbeschränkungen die Verwendung von Linearisierungseinrichtun­ gen, die länger als etwa 10 cm sind. Bei einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die Länge jeder Linearisierungseinrichtung etwa 5 cm. Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Kammerdachplatte 59 und die Kammerbodenplatte 57 aus dem gleichen zellulären Werkstoff aufgebaut, um als zusätzliche Linearisierungseinrichtungen zu dienen.

Die bevorzugten Wärmetauscher 600 sind stromab jeder Leiterplattenstütze angeordnet und dienen einer gleichförmigen Ableitung der während dem Einbrennen erzeugten Wärme. Vor­ zugsweise stehen die Wärmetauscher 600 ff. in thermischem Kontakt mit einem (nicht gezeig­ ten) Temperatursensor und ist der Kühlmittelstrom durch jeden Wärmetauscher individuell ein­ stellbar, um einen Temperaturgradienten von nicht mehr als 6°C zwischen jeden zwei beliebigen Punkten innerhalb der Kammer 10 zu gewährleisten. Als Kühlmittel werden vorzugsweise ge­ kühltes Wasser oder Salzlösung verwendet. Obschon es bevorzugt ist, dass das Kühlmittel für jeden Wärmetauscher 600 von einem geschlossenen Kühlmittelkreislauf 72 bereitgestellt wird, versteht es sich, dass andere Konfigurationen ebenso geeignet sind, wie z. B. mehrere Kühlmit­ telsysteme sowie serielle statt parallele Kühlmittelschleifen.

Unter erneuter Bezugnahme auf Fig. 2 ist innerhalb des unteren Kanals 56 vorzugsweise ein Laufrad 26 untergebracht, das für die treibende Kraft für eine erwünschte Luftbewegung durch den Schrank 20 sorgt. Das Laufrand 26 umfasst vorzugsweise ein Zentrifugalgebläse, welches in dem unteren Kanal 56 angeordnet ist, um Luft seitlich über den Boden des Schranks 20, nach oben durch den linken Abschnitt 46, an der Heizeinrichtung 24 vorbei, durch den oberen Kanal 58 und wieder nach unten durch den rechten Abschnitt 48 der Kammer 10 zu bewegen. Min­ destens ein, vorzugsweise zwei oder mehr gekrümmte Leitwände 53 dienen dazu, den Luftstrom in dem unteren Kanal 56 so zu führen, dass dieser seine Richtung sanft und mit einem Minimum an Turbulenzen ändert. Falls erwünscht, können zusätzliche Leitwände (nicht gezeigt) in dem oberen Kanal 58 vorgesehen werden. Vorzugsweise bewegt die Pumpe 26 die Luft mit einer Geschwindigkeit von näherungsweise 7,1 bis 10,2 m/s. Diese Geschwindigkeit des Luftstroms, gekoppelt mit den Linearisierungseinrichtungen 500 und den Wärmetauschern 600, wird nor­ malerweise ausreichend sein, um einen engen Temperaturgradienten selbst in einer beladenen Kammer beizubehalten, d. h. einer Kammer, die vollständig mit Komponenten beladen ist, die einem Einbrennvorgang unterzogen werden.

Wie oben erläutert, sind Hilfsheizeinrichtungen 24 zum Erwärmen der Luft und von Bauteilen innerhalb der Kammer 10 vorgesehen, wenn es erwünscht ist, das Einbrennsystem bei einer Temperatur zu betreiben, die über der Umgebungstemperatur liegt. Bei einer bevorzugten Aus­ führungsform umfassen die Heizeinrichtungen 24 keramische drahtgewickelte Heizeinrichtun­ gen. Diese und andere geeignete Arten von Heizeinrichtungen sind in der Technik bekannt und untereinander austauschbar.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform strömt bei dem Betrieb der Vorrichtung Luft von dem Laufrad 26 entlang den Leitwänden 53 durch die Kammerbodenplatte 57 durch die linke Seite 46, über die Leiterplattenstützen 27, durch den ersten Wärmetauscher 600, durch eine erste Linearisierungseinrichtung 500, über die Leiterplattenstütze 28 hinweg und durch zusätzli­ che Wärmetauscher, Linearisierungseinrichtungen und Leiterplattenstützen, bis sie in den oberen Kanal 58 gelangt. Die Luft wird über die Oberseite des Schranks 20 durch den oberen Kanal 58 geleitet. Wenn die Luft nach unten durch die rechte Seite 48 strömt, strömt sie durch eine ent­ sprechende Reihe von Linearisierungseinrichtungen, Wärmetauschern und Leiterplattenstützen. Die Luft tritt dann in den unteren Kanal 56 ein und wird umgewälzt.

Bezugnehmend auf Fig. 5 weist eine alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im wesentlichen die gleichen Komponenten wie die in Fig. 2 gezeigte Ausführungsform auf, je­ doch sind die Komponenten etwas unterschiedlich konfiguriert. Insbesondere wird Luft, wenn diese von dem Laufrad 26 angetrieben wird, durch eine Heizeinheit 24 erwärmt, bevor sie von Leitwänden 53 nach oben durch den linken Abschnitt 46 umgelenkt wird. Wenn die Luft durch den oberen Kanal 58 strömt, wird sie durch obere Leitwände 100 nach unten umgelenkt und strömt nach unten durch den rechten Abschnitt 48. Gemäß Fig. 5 ist ferner eine Mehrzahl von Temperatursteuereinrichtungen 110 vorgesehen, um die Temperatur in jedem entsprechenden Quadranten der Kammer zu überwachen und/oder zu steuern. Die Temperatursteuergeräte 110 sind vorzugsweise einstellbar, um einen Temperaturgradienten von nicht mehr als 6°C zwischen zwei beliebigen Punkten innerhalb der Kammer zu gewährleisten.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 6 ist ähnlich der Ausführungsform gemäß Fig. 5, umfasst je­ doch eine zweite Hilfsheizeinrichtung 24 in dem oberen Kanal 58. Die Hilfsheizeinrichtung 24 kann, falls erforderlich, die Luft erwärmen, bevor diese nach unten durch den rechten Abschnitt 48 strömt.

Bezugnehmend auf Fig. 7 wird kurz noch eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfin­ dung erläutert. In Fig. 7 ist die Kammer 10 mittels einer in der Mitte der Kammer plazierten Wand 50, die sich im wesentlichen senkrecht durch die Mitte der Kammer 10 erstreckt, in einen linken Abschnitt 46 und einen rechten Abschnitt 48 unterteilt, wobei die Wand 50 als Abstand­ halter zwischen dem linken und dem rechten Abschnitt 46 bzw. 48 dient. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform sind Heizeinrichtungen 24 sowohl in dem oberen Kanal 58 als auch in dem unteren Kanal 56 vorgesehen.

Wie zuvor, ist eine Mehrzahl von Leiterplattenstützen (nicht gezeigt) innerhalb der Kammer 10 montiert, wobei jede derselben eine Mehrzahl von Burn-in-Platinen 51 in einer festen Position innerhalb der Kammer 10 abstützen kann, so dass diese in Abstand von den Kammerwänden 13 und der durch die Mitte der Kammer verlaufenden Wand 50 sowie in Abstand zueinander ange­ ordnet sind, so dass Luft zwischen diesen hindurch strömen kann. Ferner sorgen (nicht gezeigte) Leiterplattenstützen für (nicht gezeigte) Verbindungen zum elektrischen Verbinden der Burn-in- Platinen mit den Steuereinrichtungen und der Stromversorgung.

Gemäß der bevorzugten Ausführungsform von Fig. 7 sind die Wärmetauscher 600 und die Gasstromlinearisierungseinrichtungen 500 nahe dem Boden des rechten Abschnittes 46 stromauf der Leitwand 53 sowie nahe der Oberseite des rechten Abschnittes 48 angeordnet, um den Luft­ strom zu kühlen und zu linearisieren, wenn dieser in dem linken Abschnitt nach oben und durch den rechten Abschnitt 48 nach unten strömt. Für jeden Wärmetauscher sind Temperatursteuer­ einrichtungen 110 vorgesehen, um die Temperatur der über die Wärmetauscher 600 strömenden Luft zu überwachen und das Volumen des durch jeden Wärmetauscher 600 strömenden Wassers zu steuern. Die Temperatursteuereinrichtungen sind vorzugsweise einstellbar, um einen Tempe­ raturgradienten von nicht mehr als 6°C zwischen zwei beliebigen Punkten innerhalb der Kam­ mer zu gewährleisten.

Wie vorstehend unter Bezugnahme auf Fig. 3 erläutert wurde, ist das Kühlsystem vorzugsweise ein Kühlsystem 70 mit geschlossener Schleife, das Luft/Flüssigkeits-Wärmetauscher 600 auf­ weist, durch die ein flüssiges Kühlmittel zirkuliert wird. Bezugnehmend auf Fig. 8 umfasst eine alternative Ausführungsform eines bevorzugten Flüssigkeits-Kühlsystems einen geschlossenen Kühlmittelkreislauf 72, der eine Pumpe 88, einen oder mehrere Luft/Flüssigkeits-Wärmetau­ scher 600, Sensoren 84 bis 86 sowie einen Anlagenkühlmittelkreislauf 74 aufweist, der einen Drucksensor 80 sowie eine Notabschaltung 81 umfasst. Zwischen dem Kühlmittelkreislauf 72 und dem Anlagenkühlmittelkreislauf 74 erfolgt in einem Flüssigkeits/Flüssigkeits-Wärmetau­ scher 75 ein Wärmeaustausch. Vorzugsweise umfassen die Sensoren 84 bis 86 einen Strö­ mungsverlustsensor 84, einen Überdrucksensor 85 und einen Übertemperatursensor 86, die verwendet werden, um festzustellen, ob der Kühlmittelstrom nachgelassen oder abgenommen hat, ob der Druck zu groß ist bzw. ob die Temperatur zu groß ist. Darüber hinaus ist vorzugs­ weise ein Druckentlastungs-Notventil 87 in dem Kreislauf 72 vorgesehen, um im Falle eines über dem erwünschten Druck liegenden Druckes eine Druckminderung zu ermöglichen. Eine jegliche Flüssigkeit, welche die Schleife über das Druckminderungsnotventil 87 verlässt, wird von dem Notflüssigkeitsbehälter 83 aufgenommen, der einen Fluidsensor 82 aufweist, um zu bestimmen, ob das Druckminderungsnotventil 87 betätigt wurde.

Obschon sich die hier erläuterte beschriebene Vorrichtung als in höchstem Maße zufriedenstel­ lend erwiesen hat, versteht es sich, dass im Rahmen der vorliegenden Erfindung zahlreiche Abänderungen möglich sind, sofern diese in den Umfang der nachfolgenden Schutzansprüche fallen.

Claims (21)

1. Einbrennvorrichtung zum Durchführen eines Einbrenn-(Burn-in-)vorgangs bei einem zu prüfenden Bauelement, das auf einer Burn-in-Platine montiert ist, versehen mit:
einer Kammer;
einer innerhalb der Kammer angebrachten Leiterplattenabstützung, um die Burn-in-Platine in einer installierten Position abzustützen;
einem Gebläse zum Erzeugen eines zirkulierenden Gasstromes innerhalb der Kammer;
einem Wärmetauscher zum Abziehen von während dem Einbrennen erzeugter Wärme; und
einer Gasstromlinearisierungseinrichtung stromauf der Leiterplattenabstützung in dem umgewälzten Gasstrom,
wobei die Linearisierungseinrichtung eine erste Achse im wesentlichen parallel zu dem umgewälzten Gasstrom hat und in Richtung der ersten Achse mindestens so lang ist, dass der umgewälzte Gasstrom in der Nähe der installierten Burn-in-Platine im wesentlichen linearisiert ist.

2. Einbrennvorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher der Wärmetauscher stromab der installierten Burn-in-Platine angeordnet ist.

3. Einbrennvorrichtung nach Anspruch 1, ferner versehen mit einer Mehrzahl von innerhalb der Kammer angebrachten Leiterplattenabstützungen.

4. Einbrennvorrichtung nach Anspruch 3, ferner versehen mit einem Wärmetauscher entspre­ chend jeder Leiterplattenabstützung.

5. Einbrennvorrichtung nach Anspruch 3, bei welcher eine Linearisierungseinrichtung strom­ auf jeder Leiterplattenabstützung angeordnet ist.

6. Einbrennvorrichtung nach Anspruch 3, bei welcher jeder Wärmetauscher stromab der ent­ sprechenden Leiterplattenabstützung angeordnet ist.

7. Einbrennvorrichtung nach Anspruch 3, bei welcher die Leiterplattenabstützung ausgelegt ist, eine Mehrzahl von Burn-in-Platinen abzustützen.

8. Einbrennvorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die Gasstromlinearisierungseinrichtung eine Mehrzahl von linearisierenden Zellen umfasst.

9. Einbrennvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner versehen mit min­ destens einer gekrümmten Leitwand zwischen dem Gebläse und den Leiterplattenabstüt­ zungen.

10. Einbrennvorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die Kammer derart konfiguriert ist, dass sie einen umgewälzten Luftstrom von dem Gebläse über die Platine und den Wärme­ tauscher bewirkt und mindestens einen Kanal zum Umlenken des Stromes aufweist.

11. Einbrennvorrichtung nach Anspruch 10, ferner versehen mit mindestens einer gekrümmten Leitwand in dem Umlenkkanal.

12. Verfahren zum Bereitstellen einer im wesentlichen gleichförmigen Kühlung für eine Mehr­ zahl von zu prüfenden Bauelementen, die auf Burn-in-Platinen montiert sind, welche innerhalb einer Einbrennvorrichtung angeordnet sind, wobei im Zuge des Verfahrens:

• a) ein Gasstrom über die entsprechenden Burn-in-Platinen bereitgestellt wird;
• b) eine Gasstromlinearisierungseinrichtung mit einer ersten Achse bereitgestellt wird, wobei die Gasstromlinearisierungseinrichtung stromauf einer Burn-in-Platine ange­ ordnet ist, so dass der Gasstrom durch die Gasstromlinearisierungseinrichtung im wesentlichen parallel zu der ersten Achse strömt und wobei die Gasstromlinearisie­ rungseinrichtung eine in Richtung der ersten Achse gemessene Länge aufweist, die hinreichend ist, um den Gasstrom in der Nähe der Burn-in-Platine im wesentlichen zu linearisieren; und
• c) entsprechend jeder Burn-in-Platine ein Wärmetauscher bereitgestellt wird, der in thermischem Kontakt mit jeder Leiterplatte steht, um während dem Einbrennen erzeugte Wärme abzuführen.

13. Verfahren nach Anspruch 12, bei welcher jeder Wärmetauscher stromauf einer entspre­ chenden Einbrenneinheit vorgesehen ist.

14. Einbrennvorrichtung nach Anspruch 12, bei welcher die Gasstromlinearisierungseinrich­ tung eine Mehrzahl von linearisierenden Zellen aufweist.

15. Anordnung zum im wesentlichen gleichförmigen Kühlen einer Mehrzahl von zu prüfenden Bauelementen während eines Einbrenn-(Burn-in-)vorgangs, wobei jedes zu prüfende Bau­ element auf einer Burn-in-Platine montiert ist, versehen mit:
einer Kammer;
einer Anordnung zum Abstützen einer Mehrzahl von Burn-in-Platinen innerhalb der Kammer;
einer Anordnung zum Erzeugen eines Umwälzgasstroms durch die Kammer;
einer Anordnung zum Abführen von Wärme von den Burn-in-Platinen während dem Ein­ brennen; und
einer Anordnung zum Linearisieren des Umwälzgasstroms über jede Burn-in-Platine.

16. Vorrichtung zum gleichförmigen Kühlen einer Mehrzahl von zu prüfenden Bauelementen, die an Burn-in-Platinen innerhalb einer Einbrenneinheit angebracht sind, versehen mit:
einer Mehrzahl von Leiterplattenabstützungen zur Aufnahme der Burn-in-Platinen;
einer Pumpe zum Erzeugen eines Gasstroms über die Burn-in-Platinen;
einer Gasstromlinearisierungseinrichtung mit einer ersten Achse, wobei die Gasstromlinea­ risierungseinrichtung stromauf der Burn-in-Platine derart angeordnet ist, dass der Gas­ strom durch die Gasstromlinearisierungseinrichtung im wesentlichen in Richtung der ersten Achse strömt, und wobei die Gasstromlinearisierungseinrichtung eine ausreichende Länge in Richtung der ersten Achse hat, um den Gasstrom im wesentlichen zu linearisie­ ren; und
einem Wärmetauscher in thermischem Kontakt mit und entsprechend jeder Burn-in-Platine zum Abführen von während dem Einbrennen erzeugter Wärme.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, bei welcher der Wärmetauscher eine Kühlmittelschleife aufweist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 16, bei welcher jeder Wärmetauscher eine Kühlmittelschleife aufweist und die Kühlmittelschleifen an ein gemeinsames Verteilersystem und parallel über ein Kühlsystem angeschlossen sind.

19. Vorrichtung nach Anspruch 16, bei welcher die Gasstromlinearisierungseinrichtung eine Mehrzahl von Zellen aufweist.

20. Einbrennkammer für das im wesentlichen gleichförmige Kühlen einer Mehrzahl von zu prüfenden Bauelementen, die an einer Mehrzahl von Burn-in-Platinen angebracht sind, versehen mit:
einer Mehrzahl von Leiterplattenabstützungen zum Abstützen der Leiterplatten innerhalb der Kammer; und
einem Laufrad zum Erzeugen eines Umwälzluftstromes innerhalb der Kammer;
wobei der Druck des umgewälzten Luftstromes um nicht mehr als 1,5 kPa zwischen zwei beliebigen Punkten innerhalb der Kammer variiert.

21. Kammer nach Anspruch 20, bei welcher die Geschwindigkeit des umgewälzten Luft­ stromes mindestens 7,1 m/s beträgt.