一种用于探针台的气冷式温控系统的制作方法

本发明涉及半导体检测领域，特别涉及一种用于探针台的气冷式温控系统。

背景技术：

1、随着半导体产业的飞速发展，人们对人工智能，自动驾驶，大数据，电力电子和无线通信关联领域的智能传感器，功率器件，射频微波器件等芯片的稳定性，可靠性要求越来越高。芯片需具有更宽的温度工作范围，更高的温度稳定性，适应更多的应用场景。企业为加快产品上市在研发阶段开始芯片高低温性能进行建模测试验证。芯片生产厂为降低成本，逐步将高低温检测从封装提前到晶圆级。

2、目前市面上晶圆测试高低温设备主要分为液冷冷却型和气体冷却型两种。液冷型卡盘高低温设备存在如下不足：1、冷媒会蒸发需定期的加入冷媒保持降温效果；2、有管道泄漏损坏设备电路板；3、致冷液和冷媒虽无毒性，但若泄漏将污染大气的问题。而市面上的气冷型设备主要是用于化学化工或者民用生活方面，温度精度低，稳定性不好无法满足半导体芯片的生产测试工艺要求。且现有卡盘高低温设备普遍存在对用户厂务空气露点要求高，用气量大，系统温度控制不稳定或控制慢和能源利用率低等缺点。

技术实现思路

1、本发明提供了一种用于探针台的气冷式温控系统，其目的是为了解决现有的气冷型半导体检测设备存在的露点要求高，温度控制不准确的问题。

2、为了达到上述目的，本发明的实施例提供了一种用于探针台的气冷式温控系统，包括：

3、密闭腔室；

4、卡盘结构，设置在密闭腔室内，所述卡盘结构自下而上的包括气冷盘、加热盘和卡盘，所述卡盘内设置有用于检测卡盘温度的第一温度传感组件；

5、控制器，与所述加热盘信号连接并控制加热盘的温度；

6、低温制冷器，用于对气冷盘进行温度调节，所述低温制冷器还信号连接于控制器；

7、所述低温制冷器包括循环气路，所述循环气路包括进气口和排气口，所述进气口用于连通外部气源，所述排气口与所述气冷盘连通；

8、所述进气口还连通有回热器组，所述回热器组连通有加热器，所述加热器连通排气口，所述排气口与加热器之间还设置有第二温度传感组件；

9、所述低温制冷器还包括回流气路，所述回流气路包括回气口和回气排出口，所述回气口与所述气冷盘连通，所述回气排出口连通密闭腔室，所述回气口和回气排出口之间设置有第三回热器和第三温度传感组件，所述第三温度传感组件靠近回气口；

10、所述控制器与所述回热器组、加热器、第二温度传感器、第三回热器和第三温度传感器信号连接。

11、优选地，所述循环气路还包括空气干燥器，所述空气干燥器连通有第一流量控制单元，所述第一流量控制单元与所述回热器组连通；

12、在所述进气口和空气干燥器之间还连通有气压传感器；

13、所述空气干燥器、第一流量控制单元和气压传感器分别于所述控制器信号连接。

14、优选地，所述回热器组与所述加热器之间开设有循环气支路，所述循环气支路的下游连通于第三温度传感组件和第三回热器之间，所述循环气支路上设置有第二流量控制单元。

15、优选地，所述回热器组包括一级回热器和二级回热器，所述一级回热器和二级回热器连通，所述一级回热器与第一流量控制器连通，所述二级回热器与加热器连通；

16、所述低温制冷器还包括一级热交换系统和二级热交换系统，所述一级热交换系统包括一级压缩机，所述一级压缩机与二级回热器连通，二级回热器连通有冷凝蒸发器，所述冷凝蒸发器连通有第一过滤器，所述第一过滤器连通有冷凝器，所述冷凝器与所述一级压缩机连通；

17、所述二级热交换系统包括二级压缩机，所述二级压缩机与所述一级回热器连通，所述一级回热器与所述冷凝蒸发器连通，所述冷凝蒸发器连通有第二过滤器，所述第二过滤器与所述第三回热器连通，所述第三回热器与所述冷凝器连通，所述冷凝器连通与所述二级压缩机。

18、优选地，所述一级压缩机并联有第一压力保护开关，所述二级回热器与冷凝蒸发器之间连通有第一膨胀阀。

19、优选地，所述冷凝蒸发器还并联有热气旁通阀，所述热气旁通阀连通于冷凝蒸发器的上游和下游。

20、优选地，所述二级压缩机并联有第二压力保护开关。

21、优选地，所述二级压缩机的上游和下游、一级压缩机的上游和下游分别设置有充气阀。

22、优选地，所述密闭腔室内还设置有露点传感器，所述露点传感器与所述控制器信号连接。

23、本发明的上述方案有如下的有益效果：

24、在本申请中，采用低温制冷器和/或加热层对卡盘进行控温，同时密闭腔室能够有效的隔绝外部的空气，防止大量的水蒸气液化形成滴露，形成干燥的工作环境；循环气路和回流气路连通，对气路中的气体进行循环利用，减少了能量的损失。

25、本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

技术特征：

1.一种用于探针台的气冷式温控系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的用于探针台的气冷式温控系统，其特征在于：所述循环气路还包括空气干燥器(416)，所述空气干燥器(416)连通有第一流量控制单元(417)，所述第一流量控制单元(417)与所述回热器组连通；

3.根据权利要求2所述的用于探针台的气冷式温控系统，其特征在于：所述回热器组与所述加热器(414)之间开设有循环气支路，所述循环气支路的下游连通于第三温度传感组件(424)和第三回热器(423)之间，所述循环气支路上设置有第二流量控制单元(431)。

4.根据权利要求3所述的用于探针台的气冷式温控系统，其特征在于：所述回热器组包括一级回热器(4131)和二级回热器(4132)，所述一级回热器(4131)和二级回热器(4132)连通，所述一级回热器(4131)与第一流量控制器(3)连通，所述二级回热器(4132)与加热器(414)连通；

5.根据权利要求4所述的用于探针台的气冷式温控系统，其特征在于：所述一级压缩机(441)并联有第一压力保护开关(445)，所述二级回热器(4132)与冷凝蒸发器(442)之间连通有第一膨胀阀(446)。

6.根据权利要求5所述的用于探针台的气冷式温控系统，其特征在于：所述冷凝蒸发器(442)还并联有热气旁通阀(447)，所述热气旁通阀(447)连通于冷凝蒸发器(442)的上游和下游。

7.根据权利要求5所述的用于探针台的气冷式温控系统，其特征在于：所述二级压缩机(451)并联有第二压力保护开关(453)。

8.根据权利要求7所述的用于探针台的气冷式温控系统，其特征在于：所述二级压缩机(451)的上游和下游、一级压缩机(441)的上游和下游分别设置有充气阀(6)。

9.根据权利要求8所述的用于探针台的气冷式温控系统，其特征在于：所述密闭腔室(1)内还设置有露点传感器(5)，所述露点传感器(5)与所述控制器(3)信号连接。

技术总结
本发明提供了一种用于探针台的气冷式温控系统，包括：密闭腔室；卡盘结构，设置在密闭腔室内，卡盘结构包括气冷盘、加热盘和卡盘，卡盘内设置有检测卡盘温度的第一温度传感组件；控制器控制加热盘的温度；低温制冷器对气冷盘调节温度，低温制冷器还信号连接于控制器；低温制冷器包括循环气路，循环气路的进气口用于连通外部气源，排气口与气冷盘连通；进气口还连通有回热器组，回热器组连通有加热器，加热器连通排气口，排气口与加热器之间还设置有第二温度传感组件；低温制冷器还包括回流气路，回流气路的回气口与气冷盘连通，回气排出口连通密闭腔室，回气口和回气排出口之间设置有第三回热器和第三温度传感组件，第三温度传感组件靠近回气口。

技术研发人员：肖宇,肖霞
受保护的技术使用者：长沙翼望半导体有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13