专利名称：用于半导体器件的温度控制的直接流体接触微通道热传递装置、方法及其形成工艺的制作方法
技术领域：
微电子器件在使用期间处于可能影响性能的严重工作负荷下。当小型化继续遵循 摩尔定律时，这种器件所涉及的挑战包括测试性能。
为了理解得到实施例的方法，将参考附图给出上述简要描述的各种实施例的更详 细的说明。这些图描述了实施例，其不一定按比例绘制并且也不认为其限制范围。通过使 用这些附图，将对一些实施例的附加特征和细节进行说明和解释，其中图1是根据一实施例的用于半导体器件冷却装置的直接流体接触热块的底部图；图2是根据一示例实施例的从图1中描述的流体流阵列截取的所指示单位单元的 细节部分；图3是根据一实施例的图1中描述的直接流体接触热块的顶部图；图4是根据一实施例的包括图2中描述的、且沿剖线4-4截取的单位单元的横截 面详图；图5是根据一示例实施例的直接流体接触热块的部分正面透视图；图6a至6f示出了构成直接流体接触热块实施例的几个叠层类型；图7是根据一示例实施例的示出了直接流体接触热块的流速相对于泵压的曲线 图；图8是根据几个实施例的图7中描述的流范围中的热性能的曲线图；图9是根据几个实施例的与基准线比较的动态热响应的曲线图；图10a是根据一示例实施例的芯片测试系统的横截面正视图；图10b是根据一实施例的进一步处理后的图IOa中描述的芯片测试系统的横截面 正视图；图11是根据一示例实施例的芯片测试系统1100的一部分的正面透视图；图12是根据一示例实施例的芯片测试系统1200的底部透视图；图13是根据一示例实施例的嵌入到流体接触热块的叠层中的电阻加热器的顶部 图；图14是根据几个实施例的控制方法的示意图。
具体实施例方式现在将参考这些附图，其中类似的结构可以具有类似的参考标记尾标。为了更清 楚地示出各个实施例的结构，这里包括的附图是集成电路结构的图解化表示。因而，例如在 显微照片中，所制造的集成电路结构的实际外观可能看起来并不相同，但仍纳入所示实施 例的要求保护的结构。此外，这些附图可以只示出对于理解所示实施例有用的结构。为了 保持附图的清晰，本领域众所周知的附加结构可以不包括在内。
图1是根据一实施例的用于半导体器件冷却装置的直接流体接触热块100的底部 图。管芯(die)接触面110展示了具有多个单位单元的流体流阵列112，其中一个单位单元 用参考数字1指示。流体流阵列112也可以称作被测试器件(DUT)底座112，并且配置成近 似地匹配诸如处理器管芯的器件。在示出的实施例中，流体流阵列112包括由沿X轴的24个单位单元的维度112x 和沿Y轴的5个单位单元的维度112y限定的120个单位单元。该管芯接触面110是根据 一实施例构成直接流体接触热块100的多个叠置复合体的基面的一部分。提供多个顶部螺 栓孔，其中之一由参考数字114指示。图2是根据一示例实施例的从图1中描述的流体流阵列112截取的所指示单位单 元1的细节剖面图。在单位块2实施例中，单位单元1与两个其它单位单元组成一组。该 单位块2实施例涵盖管芯接触面110，并且在该实施例中包括9个用于流体流通的孔。如 图1所示，在单位块2实施例(图2)中，单位单元三个一组，并且各单位块2实施例编组成 8X5的微型通道的单位块阵列。单位块2实施例包括具有六个孔的流体供应结构和具有3个孔的流体返回结构。 该单位单元1配置为使得(各)流体供应孔的总横截面积比(各)流体返回孔的总横截面 积大。如图所示，由前流体供应孔116和后流体供应孔118实施比较大的流体供应孔横截 面(以下称为流体供应孔)，并且与单个流体返回孔120相对照。流体流动方向用箭头117 和119示出。图3是根据一实施例的图1中描述的直接流体接触热块101的顶面图。该直接流 体接触热块101示出描述为热块101的顶表面的顶面108。还描述了供应流体进口 122和 返回流体出口 124。供应流体入口 122和返回流体出口 124通过分配通道耦合至位于底部 的在管芯接触面110 (图1)上的单位单元。提供多个顶部螺栓孔，用标号115列举其中之一。如下所述，在管芯接触面110 (或 基面110)和顶面108之间提供了供应和返回通道。图4是根据一实施例的包括图2中描述的、且沿剖线4-4截取的单位单元1的横 截面详图4。描述了包括基面110和作为被测试器件(DUT 126)待冷却或其它热控制的管 芯126的测试系统103。该DUT 126包括有效表面127和背面128。在一实施例中，该DUT 126是倒装芯片。基面110面对管芯126。在一实施例中，管芯126的背面128和基面之间的间距 111在20微米(μπι)至2毫米(mm)的范围内。在一实施例中，间距111是75 μ m。取决于 特定应用可以使用其它间距长度。在流体流阵列112 (图1)大约是1平方厘米(cm)的实 施例中，间距111大约是1_。在其它实施例中，取决于管芯尺寸以及所实现的可以为湍流 的传热流模式，间距在0. Imm至2mm范围内。在一实施例中，背面128是裸管芯背面。在一实施例中，管芯126具有构成背面 128的金属化层。在任一实施例中，背面128就温度控制流体在背面128造成直接流体接触 而言可被称为“裸管芯”。在单位单元1中，流体流117自前流体供应孔116向管芯126的背面128流出以 获得直接流体接触，随后流体流117需要流出单个流体返回孔120。可以看出，流体流119 也是自后流体供应孔118向管芯126的背面128流出以获得直接流体接触，随后流体流119也需要流出单个流体返回孔120。作为单位单元1(图2)的配置的结果，流体供应孔横截面 积大于流体返回孔横截面积。在一实施例中，引导流体流117和119是在管芯的背面上实现的，并且流体是液体 和气体的混合物。在一实施例中，流体流117和119是诸如制冷剂的可膨胀流体以实现两 相流动。例如，流体流117和119是液相流，但是流体流117和119的至少一部分在进入流 体返回孔120时是汽相或气相流。因此，汽化的潜在热量从管芯的背面1 转移至液相从 而导致出现汽相或气相。因此，薄片状液态流体流被中断并且因冷却剂的灌注而趋于形成 湍流。类似地，已湍急的液态流体流被中断并且因冷却剂的灌注而趋于形成更湍急的流。其它实施例可以包括流体供应孔横截面积比流体返回孔横截面积大的配置。在一 示例实施例中，借助于有相同横截面积的孔但提供比返回孔更多的供应孔，流体供应孔横 截面积大于流体返回孔横截面积。这可以从图2和4描述的具体实施例中看出。在一实施 例中，借助于供应孔大于返回孔，流体供应孔横截面积大于流体返回孔横截面积。也可以实 现其它实施例以实现使流体供应孔横截面积大于流体返回孔横截面积。在一实施例中，如图2和4所示，流是双侧周边供应流模式。流在单位单元1的两 个周边处是注入模式以及在单位单元1的中心处是流出模式。现在可以观察到在单位单元 内部的流主要由至少一个相邻的流体流单位单元来约束。例如，甚至在单位块2是流体流 阵列112中的角落块且单位单元1位于角落的情况下，由于其邻着三个单位单元，流主要由 至少一个相邻的流体流单位单元约束。当单位块2沿着流体流阵列112的边缘时，单位单 元1左边的单位单元由5个相邻单位单元约束。而当单位块2位于远离流体流阵列112的 边缘的任何位置时，单位单元1左边的单位单元由8个相邻单位单元约束。可以看出，直接流体接触热块的任何设备都不会触碰DUT 126。因此，由于当传热 流体被迫进入可能湍急或流线化的(也称作薄片状的)的微型流动模式时，传热流体直接 接触器件，因此向DUT应用直接流体微通道(μ通道)冷却是一种使测试瞬时温度响应最 小化的有用方法。测试设备本身不会与DUT表面产生物理接触，而热量将会传入或传出该 DUT0由于在测试期间没有物理接触，制造良率损耗会降低。这种良率损耗可能来源于以 传统方式进行机械接触时造成的表面产品损伤，尽管物理损伤也可能是制造良率损耗的来 源。由图4可以看出，在基面110处没有分离壁的汇聚短环状通道流减少了管芯1 的背面1 上的停滞区域，从而改善了热传递。这种没有分离壁的汇聚短环状通道流可得 到较大的温度均勻性，同时提高生产力。图5是根据一示例实施例的直接流体接触热块500的部分正面透视图。顶面508 和基面510表示直接流体接触热块500在Z方向上的边界。顶部螺栓孔514表示为穿过基 面510但是没有穿破顶面508。四个顶部螺栓孔515 (已标记两个)表示为穿过顶面508但 是没有穿破基面510。用前流体供应孔516和后流体供应孔518连同单个流体返回孔520来指示一单 位单元。没有使用分离壁或挡板，因此流体流动方向是从流体供应孔516和518向流体返 回孔520处的中心的双侧周边流。数个单位单元排列在由沿X轴的维度51 和沿Y轴的 单位单元维度512y限定的流体流阵列512内。通过供应流体进口 522来实现向直接流体接触热块500的流体供应。如图所示，
7提供六个供应流体进口 522。通过五个返回流体出口 524来实现从直接流体接触热块500 的流体返回。供应流体进口 522和返回流体出口 524通过分配通道耦合至位于底部在管芯 接触面510上的单位单元。用流体供应分配器和流体返回收集器实现去往和来自数个单位单元的流体分配， 分配器之一用参考数字523指示，收集器之一用参考数字525指示。图6a至6f示出了构成直接流体接触热块实施例的几个叠层类型。在图6a中，第一叠层类型包括管芯接触面610。第一叠层类型6a示出具有进一步 编组为单位块的多个单位单元的流体流阵列，单位块之一由参考数字602示出。在示出的 实施例中，三个单位单元乘以40个单位块等于总计120个单位单元的微通道阵列。在一实施例中，第一叠层类型6a为5密耳(千分之一英寸，也就是127 μ m)厚且 为单层。根据一实施例，该管芯接触面610是形成直接流体接触热块的多个叠置复合体的 基面的一部分。提供多个顶部螺栓孔，其中之一由参考数字614指示。在图6b中，第二叠层类型包括有120个单位单元的流体流阵列612，其由沿X轴的 24个单位单元的维度612x和沿Y轴的5个单位单元的维度612y所限定。根据一实施例， 单位单元由供应孔和较少数量的返回孔构成。无论如何，各供应孔的总横截面积要大于各 返回孔的总横截面积。根据该实施例，第二叠层类型6b为5密耳厚(127 μ m)且总共包括 4层。在图6c中，第三叠层类型包括流体供应分配器，其中之一由参考数字623指示，且 包括流体返回收集器，其中之一由参考数字625指示。根据该实施例，第三叠层类型6c为 10密耳(254 μ m)厚且总共包括九层。提供多个顶部螺栓孔，其中之一由参考数字614表
7J\ ο在图6d中，第四叠层类型包括流体供应路由器626和流体返回路由器628，其耦合 至各自相应的流体供应分配器623和流体返回收集器625。根据该实施例，第四叠层类型 6d为10密耳(254 μ m)厚且总共包括九层。在图6e中，第五叠层类型包括流体供应增压室630和流体返回增压室632，其耦合 至各自相应的流体供应路由器626和流体返回路由器628。根据该实施例，第五叠层类型 6e为10密耳(254 μ m)厚且总共包括五层。在图6f中，第六叠层类型包括顶面608且是该直接流体接触热块实施例的顶面。 还描述了供应流体进口 622和返回流体出口 624。供应流体进口 622和返回流体出口 624 耦合至各自相应的流体供应增压室630和流体返回增压室632。因此，供应流体进口 622和 返回流体出口 624通过数个分配通道耦合至位于底部的在管芯接触面610上的单位单元。 在该实施例中，第六叠层类型6f为10密耳(254 μ m)厚且总共包括两层。这几个叠层类型可以由各种材料制得。在一实施例中，这几个叠层类型由不锈钢 制成。在一实施例中，这几个叠层类型由陶瓷制成。在一实施例中，这几个叠层类型由塑料 制成。在热传导系数比普通钢低的情况下，促进传热流体中的温度稳定性。在一实施例中， 这几个叠层类型的材料由具有小于不锈钢的热传导系数的材料制得。直接流体接触热块的制造可通过三维设计技术诸如使用计算流程动态软件来完 成。在制造期间也可以考虑所选材料的蚀刻和接合质量。在一实施例中，生陶瓷叠层类型 被部分地固化，组装成完整的块，并且之后诸如通过烧制完全固化。在一实施例中，使用直接激光融化来构建这几个叠层类型。在一实施例中，用加热接合技术来组装并粘接热塑型 层压件。根据所选的应用也可以使用其它技术。图7是根据一示例实施例的用于直接流体接触热块的流速相对于泵压的曲线图。 该示例实施例用在通过每分钟0. 5公升至2公升之间的体积流范围来测试的IcmX Icm的
管芯上。图8是图7中描述的流范围中的热性能的曲线图。所指示的热性能数据是用水作 为冷却流体。用从最大到最小的流速得到这些数据。图9是与基准线比较的动态热响应的曲线图。底部热响应线910是由水在1. 5L/ min(分钟)下得到的。相邻的热响应线912是由水在lL/min下得到的。接下来相邻的热 响应线914是由水在0. 4L/min下得到的。接下来相邻的热响应线916是由水在0. lL/min 下得到的。接下来相邻的热响应线918是由丙二醇(propendiol)得到的。并且接下来相 邻的热响应线920是使用传统技术得到的。在一实施例中，冷却响应提高了比传统解决方 案快2-5倍。因而，对电阻-电容(RC)响应的热模拟也提高了 200%至500%。图IOa是根据一示例实施例的芯片测试系统1000的横截面正视图。描述了具有 有效表面1027和背面10 的被测试器件1(^6(以下称为DUT 1026)。DUT1(^6也可以称 作管芯或半导体器件。在一实施例中，该DUT 10 是处理器，诸如由加利福尼亚州圣克拉 拉的htel公司制造的 、i5 、i7 系列处理器。在一实施例中，该DUT 10 是片上 系统(SOC)，如Intel制造的SOC0在一实施例中，该DUT 1026是存储器芯片，如Intel制 造的NAND存储器芯片。其它芯片也可以用作DUT 1(^6。在一实施例中，用封装材料1052将该DUT 10 粘贴到安装衬底1050上，留下背 面10 作为裸管芯。作为具有管芯接触面1010的直接流体接触热块1001的一部分的内 部密封剂IOM接触该封装材料1052。与图1、3、5和6所示的直接流体接触热块101相比， 以简化形式描述该直接流体接触热块1001。在DUT 1026的背面10 和管芯接触面1010之间示出一内部腔体1056。可以对 该内部腔体1056减压以防止不希望的冷却流体排出和堵塞该DUT 1026周围的结构。用封装密封块1058和热流体端口块1060将该直接流体接触热块1001保持在适 当的位置上。该封装密封块1058配置成将加压流体1062接纳到加压外部腔体1064中。内 部腔体1056和加压外部腔体1064之间的压力差防止不希望的冷却流体接触DUT 1026的 其它部分。用多个垫圈诸如密封块0型环1066和1068将该加压外部腔体1064密封至封装 密封块1058。用多个垫圈诸如热块0型环1070将该直接流体接触热块1001密封至热流体 端口块1060。用箭头1017示出了温度控制流体流方向朝向大致描述的供应流体进口 1022，并 且用箭头1020示出了返回流体流方向离开大致描述的返回流体出口 10M。该直接流体接触热块1001被描述为处于来自热流体端口块1060的压力密封1070 下。弹簧承载肩螺栓1072将热流体端口块1060引导到直接流体接触热块1001上并且弹 簧1074允许在施加压力之后弹回。图IOb是根据一实施例的进一步处理后的图IOa中描述的芯片测试系统的横截 面正视图。由于弹簧1074的弹回，热流体端口块1060缩回以致该热流体端口块1060接近该肩螺栓1072。示出了在DUT 1026的背面10 和管芯接触面1010之间的内部腔体1056 比图IOa示出的大。还可以看出，直接流体接触热块1001已随着热流体端口块1060 —起缩回。在所示 的动作期间，可能在该内部腔体1056内施以负压。在该方法实施例中，测试后可以通过吸 取来移动和传送DUT 1(^6。方向箭头1090示出了分别在内部腔体1056和外部腔体1064 内拉动低压环境时的空气流方向。图11是根据一示例实施例的芯片测试系统1100的一部分的正面透视图。描述了 具有暴露的背面11 的被测试器件11沈。用封装材料1152将DUT 1126粘贴到安装衬底 1150上，留下暴露的背面10 作为裸管芯。内部密封IlM接触该封装材料1152。内部密封IlM可以称为管芯接触面1152。 该管芯接触面1152是不渗透液体的材料，其既密封管芯背面又防止液体溢出。根据一实施 例，该内部密封IlM包括阻挡法兰1180、轴环壁1182和器件法兰1184。根据一实施例，器 件法兰1184邻接封装材料1152但不接触DUTl 126。因此，该DUT 11 背面11 可以整个 暴露于温度控制流体而不存在堵塞或物理损伤DUT 1126的风险，且保护周围结构免于接 触该热控制流体。在一实施例中，轴环壁1182的高度对法兰1180和1184中任一个的宽度的纵横比 (高度比宽度)是1 1。在一实施例中，纵横比在1.1 1至2 1的范围内。随着纵横 比的增加，可允许直接流体接触热块向下运动更多以在DUT 1126的背面11 和直接流体 接触热块的基面之间得到更有用的间距。在测试期间为了同时得到更可靠的密封和更有用 的间距，可在围绕该DUT 1126的封装材料1152上施加明显足够的压力。图12是根据一示例实施例的芯片测试系统1200的底部透视图。可以看出直接流 体接触热块1201连同用来直接接触DUT的微通道阵列1212。提供多个顶部螺栓孔，其中之 一用参考数字1214指示。内部腔体1256区域和加压外部腔体1264区域由内部密封12M分开，并且还由密 封块0型环1266围绕。可以对该内部腔体1256减压以防止不希望的冷却流体排出。可以通过多个压力端口实现压力控制，压力端口之一由参考数字1274指示。用封 装密封块和热流体端口块1260将直接流体接触热块1201保持在适当的位置上。弹簧承 载肩螺栓1272将热流体端口块1260引导到直接流体接触热块1201上。图13是根据一示例实施例的嵌入到流体接触热块的叠层1300中的电阻加热器的 顶部图。描述了具有可接近管芯接触面的流体流阵列1312的叠层类型1380。但是现在将 会理解，电阻加热器可以设置在几个叠层类型处的流体流孔的空隙中。电阻加热器1382位于电气端子1384和1385之间，并且为了向通过微通道的流体 进行导热传输，电阻加热器1382呈波浪形穿过流体流阵列1312。在一实施例中，陶瓷插入 取代至少一个叠层类型层，诸如图6a至6f描述的所示叠层类型。因此，取决于叠层类型， 电阻加热器将呈波浪形位于诸如收集器、增压室和分配器等结构之间。电阻加热器1382紧邻包括前流体供应孔1316和后流体供应孔1318以及单个流 体返回孔1320的单位单元经过。在一实施例中，电阻加热器1382配置为覆盖流体流阵列1312的小部分。例如，电 阻加热器1382通过在点1386处离开阵列1312，电阻加热器1382可以覆盖流体流阵列1312的一半，以使阵列1312x的一半由电阻加热器1382覆盖，并且阵列1312y全部被覆盖。在 这种配置中，电阻加热器1382从点1386离开阵列1312并且连接到端子1385。因此，在测 试期间，当阵列1312的平衡可能处于冷却或逆差时，阵列1312的小部分可对DUT施加电阻 加热。这种小部分阵列布局对于仅对DUT的一部分进行温度控制是有用的。图14是根据几个实施例的控制方法的示意图1400。通过在反馈环路中循环冷却 流体404来部分地对DUT 1402进行温度控制。对DUT的温度控制包括监测温度控制流体的进口温度1410以及出口温度1412。 还监测DUT 1402在管芯结处的温度即温度1414。在一实施例中，冷却剂类型1416是水。在一实施例中，冷却剂类型1416是丙二醇。 取决于给出的测试要求，可以使用其它的冷却剂。在反馈环路内设置冷却器1418，并且由泵1420驱动流体流。在一实施例中，由H 桥1428实现泵控制。该控制方法包括泵1420，其中由连接到H桥1428的脉冲宽度调制控 制1430控制泵的速度。通过控制泵1420的速度，该直接流体接触热块的热阻发生改变，并 因此可以控制管芯温度。流模式可由流过滤器1422控制且可用流量计1424来监控。流模式控制借助于H 桥1428，其提供翻转泵的马达方向以及应用马达制动/减速以快速改变通过冷却板的流速 并因此控制管芯温度的能力。对泵马达的输入进行脉冲宽度调制允许精确控制泵速从而进 行流速控制。当管芯热流量增加因此导致管芯温度增加时，增加泵速以提供附加的冷却。同 样地，当管芯热流量降低时，降低泵速以保持恒定的管芯温度。另一控制方法将叠层类型(如叠层类型1380，诸如陶瓷板，带有内部的电阻加热 迹线1382)集成到直接流体接触热块的基底中，这使得能够对管芯进行调节和动态控制。在一实施例中，由列式直接液态冷却微通道取代电阻加热迹线1382，该微通道与 电阻薄膜加热器或热电冷却器中任一者组合以向直接液体冷却微通道主动控制进口流体 温度设置点。对进口流体温度设置点的控制提供了瞄准管芯的额定温度的能力。回到图14，提供电源1432以驱动泵1420和其它装置。该电源1432也连接到可 以为能够响应于测试条件的比例-积分-微分(PID)控制器1426的控制器。其它控制方 法可以包括伺服(用户导向)控制。在一实施例中，使用比例控制。在一实施例中，使用积 分控制。在一实施例中，使用微分控制。在一实施例中，使用各控制方法的组合。该控制器 1426也可以通过使用如本公开中阐述的内部电阻加热迹线在加热模式下操作。尽管被测试器件可以指处理器芯片，也可能在同一句子中提及处理器芯片或存储 器芯片，但是不应解释为它们是等同结构。贯穿本公开提及的“一个实施例”或“一实施例” 意思是结合该实施例描述的特定特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施例中。 贯穿本公开各处出现短语“在一个实施例中”或“在一实施例中”并不需要全部都涉及同一 实施例。此外，在一个或更多的实施例中，可以以任意适合的方式组合这些特定特征、结构 或特性。术语如“上部的，，和“下部的，，、“上面的”和“下面的”可以参考示出的X-Z坐标来 理解，并且术语如“邻近的”可以参考X-Y坐标或非Z坐标来理解。根据37C. F. R. § 1. 72(b)要求将使读者快速地确定本技术公开的本质和要点的 摘要而提供了摘要。应理解，其将不用于解释或限制权利要求的范围和含义。
在前述的详细说明中，出于本公开的连贯性的目的将各个特点都集中在单个的实 施例中。这种公开方式不解释为反映本发明所要求保护的实施例要求比在每项权利要求中 清楚列举的更多的特征的意图。相反，如所附权利要求所反映的，发明主题在于少于单个所 公开实施例的所有特征。因此将所附权利要求合并到详细说明中，每项权利要求自身可作 为单独的优选实施例而存在。本领域技术人员将很容易理解，可对为了解释本发明的本质而说明和示出的部件 的细节、材料和排布以及方法步骤进行各种其它改变，而不脱离如所附权利要求中所表达 的本发明原理和范围。
权利要求
1.一种对半导体器件进行温度控制的装置，包括基面，其中该基面包括至少一个传热流体单位单元，该至少一个传热流体单位单元包括流体供应结构，其包括供应孔横截面；和流体返回结构，其包括返回孔横截面，并且其中该供应孔横截面大于该返回孔横截面；以及管芯接触面，其中该管芯接触面为不渗透液体的材料。
2.如权利要求1所述的装置，其中该供应孔横截面是多个孔。
3.如权利要求1所述的装置，其中该供应孔横截面由前供应孔和后供应孔组成，并且 其中所述前供应孔和所述后供应孔由所述返回孔横截面间隔开。
4.如权利要求1所述的装置，其中该管芯接触面具有在1.1 1到2 1之间的纵横 比(高度比宽度)。
5.如权利要求1所述的装置，进一步其中该基面是直接流体接触热块的一部分，并且 其中包括该供应孔横截面的该流体供应结构和包括该返回孔横截面的该流体返回结构是 设置在所述基面中的供应孔和返回孔的阵列中的一个单位单元。
6.如权利要求1所述的装置，进一步其中该基面是直接流体接触热块的一部分，并且 其中包括该供应孔横截面的该流体供应结构和包括该返回孔横截面的该流体返回结构是 设置在所述基面中的供应孔和返回孔的阵列中的一个单位单元且为单位块的三分之一。
7.如权利要求1所述的装置，其中所述基面是形成直接流体接触热块的多个叠层类型 的层叠结构的一部分。
8.如权利要求1所述的装置，其中所述基面是形成直接流体接触热块的多个平面的层 叠结构的一部分，并且其中包括该供应孔横截面的该流体供应结构和包括该返回孔横截面 的该流体返回结构是设置在所述基面中的供应孔和返回孔的阵列中的单位单元的三分之ο
9. 一种对半导体器件进行温度控制的装置，包括 第一叠层类型，其包括多个单位块周边；基面第二叠层类型，其中该基面第二叠层类型包括至少一个传热流体单位单元，该至 少一个传热流体单位单元包括流体供应结构，其包括供应孔横截面；和流体返回结构，其包括返回孔横截面，并且其中该供应孔横截面大于该返回孔横截第三叠层类型，其包括耦合至该流体供应结构的流体供应分配器和耦合至该流体返回 结构的流体返回收集器；第四叠层类型，其包括流体供应路由器和流体返回路由器，它们耦合至各自相应的流 体供应分配器和流体返回收集器；第五叠层类型，其包括流体供应增压室和流体返回增压室，它们耦合至各自相应的流 体供应路由器和流体返回路由器；以及第六叠层类型，其包括该直接流体接触热块的顶面并包括供应流体进口和返回流体出 口，它们分别耦合至各自相应的流体供应增压室和流体返回增压室。
10.如权利要求9所述的装置，进一步其中该第一叠层类型为5密耳(千分之一英寸)厚且为单层；该第二叠层类型包括120个单位单元的流体流阵列，其中这120个单位单元由沿X轴 的M个单位单元维度和沿Y轴的5个单位单元维度所限定，并且其中所述第二叠层类型为 5密耳厚且总共包括4层；该第三叠层类型为10密耳厚且总共包括9层； 该第四叠层类型为10密耳厚且总共包括9层； 该第五叠层类型为10密耳厚且总共包括5层；且 该第六叠层类型为10密耳厚且总共包括2层。
11.一种测试管芯的方法包括从流体流单位单元向管芯背面引导流体流，该流体流单位单元包括 管芯接触面；有第一横截面积的流体供应孔；和有第二横截面积的流体返回孔，其中所述第一面积大于所述第二面积； 并且其中该流体流主要由至少一个相邻的流体流单位单元约束。
12.如权利要求11所述的方法，其中所述流体流单位单元包括两个供应孔和一个返回 孔，并且其中流体流为周边供应。
13.如权利要求11所述的方法，进一步包括用与该管芯接触面平行配置的电阻加热器 来加热该流体流。
14.如权利要求11所述的方法，其中引导该流体流包括在向该管芯背面引导该流体流 之前对该流体流进行温度控制。
15.如权利要求11所述的方法，进一步包括 监控管芯结的第一温度变化；并且其中引导该流体流引起所述管芯结处的第二温度变化。
16.如权利要求11所述的方法，其中该流体流单位单元包括两个供应孔和一个返回 孔，其中流体流为周边供应，该方法进一步包括用与该管芯接触面平行配置的电阻加热器来加热该流体流；监控管芯结的第一温度变化；并且其中引导该流体流引起所述管芯结处的第二温度变化。
17.如权利要求11所述的方法，其中引导该流体流包括引导有液体和气体的流体。
18.如权利要求11所述的方法，其中引导该流体流包括引导包括液相的制冷剂流体并 允许气相排出该流体返回孔。
19.一种芯片测试系统，包括被测试器件(DUT)底座，其位于包括有效表面和背面的直接流体接触热块上； 内部密封，其粘贴于所述直接流体接触热块，其中该内部密封配置为与DUT的封装材 料啮合以形成加压内部腔；垫圈，其粘贴于容纳该直接流体接触热块的封装密封块上，其中该垫圈实现围绕该加 压内部腔的加压外部腔；以及热流体端口块，其能使所述直接流体接触热块密封到DUT上且能通过吸取将DUT移除。
20.如权利要求19所述的芯片测试系统，其中该直接流体接触热块包括基面，其中该基面包括至少一个传热流体单位单元，该至少一传热流体单位单元包括流体供应结构，其包括供应孔横截面； 流体返回结构，其包括返回孔横截面；并且 其中该供应孔横截面大于该返回孔横截面；以及 管芯接触面，其中该管芯接触面是所述内部密封。
21.如权利要求19所述的芯片测试系统，进一步包括布置在安装衬底上并用封装材料 粘贴至所述安装衬底的半导体器件(该DUT)。
22.如权利要求19所述的芯片测试系统，进一步包括布置在所述直接流体接触热块中 的电阻加热器。
23.如权利要求19所述的芯片测试系统，进一步包括控制器，其中该控制器包括脉冲 宽度调制H桥泵控制。
24.如权利要求19所述的芯片测试系统，进一步包括控制器，其中该控制器包括比例、 积分和微分控制及其组合。
25.如权利要求19所述的芯片测试系统，进一步包括控制器，其中该控制器包括伺服 控制。
26.如权利要求19所述的芯片测试系统，进一步包括为两相制冷剂的冷却剂流体。
全文摘要
一种用于测试半导体器件的装置，其包括保持至少一个传热流体单位单元的基面。该至少一个传热流体单位单元包括有供应孔横截面的流体供应结构，还包括有返回孔横截面的流体返回结构。该供应孔横截面大于该返回孔横截面。还包括为不渗透液体的材料的管芯接触面。
文档编号H01L23/34GK102148207SQ201010575938
公开日2011年8月10日 申请日期2010年9月26日 优先权日2009年11月6日
发明者A·X·古普塔, C·R·施罗德, C·W·阿克曼, I·索西尤克, J·C·希普雷, J·G·玛维蒂, M·L·鲁廷格里欧, T·阿奇克林 申请人:英特尔公司