在连接器上方具有液体容纳室的测试系统

摘要

本发明公开了示例性测试系统，所述系统包括：歧管，所述歧管包括流体通道，其中所述流体通道用于盛装冷却剂；速断件，所述速断件机械联接到歧管，其中所述速断件包括用于在流体通道和测试板之间输送冷却剂的通道；容纳板，所述容纳板机械联接到所述歧管；覆盖件，所述覆盖件位于所述速断件的至少一部分上，其中所述覆盖件气密封到所述速断件和所述容纳板，从而形成容纳室。

说明书

技术领域

本专利申请整体涉及在连接器上方具有液体容纳室的测试系统。

背景技术

测试仪包括用于测试器件的电子器件。通常对电子器件进行冷却 以减少过热。可使用冷却剂诸如氢氟醚(HFE)来进行冷却。通常使用外 部固定组件(可包括贮存器、热交换器和泵)来进行液体冷却。通常 将这种组件连接到测试仪。

直接在仪器上使用液体冷却的当代测试仪不一定总是需要双重抑 制。这是因为所用的冷却剂(即HFE-7100)是不导电的。HFE-7100 具有若干其他有用的性质，例如不促进生物生长、溢出后不留下残余 物、不腐蚀铝或其他金属。

使用水或其他液体作为冷却剂有一些好处，但也有一些缺点。例 如，由于水具有导电性，水促进生物生长、腐蚀金属，并且会损坏设 备。现有的水冷测试仪通过材料选择和包含杀生物剂和抗蚀剂的经预 处理的水来解决这些问题。例如，可通过采用“硬管连接”的可靠流 体连接来解决渗漏问题。换句话讲，不存在常规的配接/非配接流体连 接，因为不存在对可拆卸仪表卡的直接冷却。

水冷测试仪可采用直接冷却和冷却板来实现冷却。安装和拆卸仪 表卡时，此类测试仪可采用速断件(QD)。虽然QD允许快速形成和断 开到仪表卡的液体连接，但许多QD采用O形环进行密封。如在QD 上采用的O形环密封件一样，O形环密封件易于因搬运受损、流体中 的污染或过度循环导致的磨损而发生泄露。鉴于在一些测试仪中使用 了大量的QD，因此可能发生渗漏。

发明内容

一个示例性测试系统可包括下列特征中的一个或多个：包括流体 通道的歧管，其中流体通道用于盛装冷却剂；机械联接到歧管的速断 件，其中速断件包括用于在流体通道和测试板之间输送冷却剂的通道； 机械联接到歧管的容纳板；位于速断件的至少一部分上的覆盖件，其 中覆盖件气密封到速断件和容纳板，从而形成容纳室。该示例性测试 系统也可包括下列特征中的一个或多个(单独地或组合地)。

速断件可为第一速断件；覆盖件可为第一覆盖件；并且容纳室可 为第一容纳室。该测试系统可包括第二速断件，其中第二速断件机械 联接到歧管，并且其中第二速断件包括用于在流体通道和测试板之间 输送冷却剂的通道。第二覆盖件可位于第二速断件的至少一部分上。 第二覆盖件可气密封到第二速断件和容纳板上，从而形成第二容纳室。 容纳板可包括连接第一容纳室和第二容纳室的一条或多条通道，从而 形成容纳区。歧管可包括来自容纳区的输出通道。

该示例性测试系统可包括与输出通道流体连通的分离器，其中输 出通道用于输送来自容纳区的冷却剂和气体，并且其中分离器用于将 冷却剂与气体分离。分离器可为螺旋插入管。管可机械联接到分离器， 以接纳冷却剂；传感器可感测管中的冷却剂；排放阀可排放管中的冷 却剂。真空发生器可被配置为通过抽气降低容纳区中的气压。真空发 生器可机械联接到分离器，以便使气体能够从分离器流动到真空发生 器。可加入压力监视器，以监视容纳区内的气压。

该测试系统可包括压板，用于在第一覆盖件与容纳板之间以及在 第二覆盖件与容纳板之间形成气密封。第一覆盖件的至少一部分和第 二覆盖件的至少一部分可位于压板和容纳板之间。压板可包括连接到 容纳板的机械连接装置，用于将压板抵靠容纳板紧固。覆盖件可包含 有机硅，冷却剂可包含水。

另一个示例性测试系统可包括下列特征中的一个或多个：包括回 流通道和供应通道的结构，其中供应通道用于将液体冷却剂提供到测 试板，回流通道用于接纳来自测试板的液体冷却剂；与供应通道流体 连通的第一速断件；位于第一速断件的至少一部分上方的第一覆盖件， 其中第一覆盖件气密封到第一速断件和所述结构，从而形成第一容纳 室；与回流通道流体连通的第二速断件；位于第二速断件的至少一部 分上方的第二覆盖件，其中第二覆盖件气密封到第二速断件和所述结 构，从而形成第二容纳室。所述结构可包括与第一容纳室和第二容纳 室两者流体连通的输出通道。该示例性测试系统也可包括下列特征中 的一个或多个(单独地或组合地)。

所述结构可包括歧管和机械联接到歧管的容纳板，其中歧管包括 回流通道和供应通道，并且其中容纳板包括围绕第一速断件和第二速 断件的流体密封件。

该示例性测试系统可包括压板，用于在第一覆盖件与容纳板之间 以及在第二覆盖件与容纳板之间形成气密封。第一覆盖件的至少一部 分和第二覆盖件的至少一部分可位于压板和容纳板之间。压板可包括 连接到容纳板的机械连接装置，用于将压板抵靠容纳板紧固。容纳板 可包括连接第一容纳室和第二容纳室的一条或多条通道。

该示例性测试系统可包括与输出通道流体连通的分离器，其中输 出通道用于输送来自第一容纳室和第二容纳室中的至少一者的液体冷 却剂和气体，并且其中分离器用于将液体冷却剂与气体分离。分离器 可包括螺旋插入管。管可机械联接到分离器，以接纳液体冷却剂；传 感器可用于感测管中的液体冷却剂；排放阀可用于排放管中的液体冷 却剂。真空发生器可被配置为通过抽气降低第一容纳室和第二容纳室 中的气压。真空发生器可机械联接到分离器，以便使气体能够从分离 器流动到真空发生器。可加入压力监视器，以监视容纳区内的气压。 第一覆盖件和第二覆盖件各自可包含有机硅，冷却剂可为水。

本文所述(包括在此发明内容部分中)特征中的任何两个或更多 个可组合形成本文未具体描述的实施例。

上述部分内容可被实现为由指令构成的计算机程序产品，所述指 令存储在一个或多个非暂态机器可读存储介质上，并可在一个或多个 处理装置上执行。上述全部或部分内容可被实现为设备、方法或系统， 其可包括一个或多个处理装置以及存储用于实现功能的可执行指令的 存储器。

附图和以下具体实施方式阐述了一个或多个例子的细节。根据说 明书、附图和权利要求书，其他特征、方面和优点将变得显而易见。

附图说明

图1为用于测试头的冷却系统的图表。

图2为连接到歧管的速断件(QD)的横截面。

图3为连接到歧管的速断件(QD)的等尺寸拼合横截面图。

图4为QD及其覆盖件的透视图。

图5为示出QD及其覆盖件如何连接到歧管的分解图。

图6为水分离器的侧视图。

图7为水分离器和管的侧视图。

图8为管的螺旋插入件的侧视图。

具体实施方式

本文描述的是冷却剂分配歧管，其被构造成减少液体冷却剂在自 动测试设备的测试头(也可互换地称为“测试仪”)内的渗漏的可能 性。在一些示例中，冷却剂分配歧管包括用于将液体冷却剂提供到仪 表板的流体供应通道，以及用于将液体冷却剂从冷却的仪表板输送返 回的回流通道。液体冷却剂通过QD输送至通道/从通道通过QD输送。 在一些示例中，液体冷却剂为水，然而，作为水的代替或除水之外， 也可使用其他类型的冷却剂。在发生渗漏时，渗漏的冷却剂先被限制 到测试头中的腔室，然后通过使用真空装置或其他机构抽出。每个腔 室都至少部分地由相应QD上方的覆盖件限定，如将在下文更详细描述 的那样。传感器检测渗漏并触发电子通知系统，从而提醒操作者发生 了渗漏。这样，可使用液体冷却剂，同时也降低了重复连接/断开循环 导致渗漏的威胁。

在一些示例中，每个腔室(称为“容纳室”)由覆盖件(例如有 机硅模制罩)限定，覆盖件形成到每个QD的至少一部分(其为在仪表 板和测试仪之间的机械连接件的一部分)的气密封且位于每个QD的至 少一部分上方。这种密封与QD和容纳板一起形成容纳室。从QD渗漏 的冷却剂盛放在容纳室内，因而无论测试头取向如何，都可减少到电 子仪器的渗漏。在一些示例中，QD对的容纳室通过歧管中的机加工通 道互连，以形成容纳区。渗漏的冷却剂驻留在这个容纳区内。可通过 真空装置将渗漏的冷却剂从容纳区内移除，如下文所述。下文还描述 了检测渗漏以便在发生系统损坏之前关闭冷却剂泵的方法。

下文描述了包括测试仪的测试系统的示例，该测试仪使用液体(例 如，水)冷却剂，并实施上文所述的技术以容纳渗漏的冷却剂并移除 渗漏的冷却剂。

就这一点而言，器件制造商，诸如存储器制造商和其他半导体制 造商，通常在不同的生产阶段测试器件。在制造期间，在单个硅片上 加工大量的集成电路。每个晶片切割成称为晶粒的单个集成电路。每 个晶粒可加载到框架中，并且可附接键合线，以将晶粒连接到从框架 延伸的引线。被加载的框架封装在塑料或另一封装材料中，以生成成 品。制造商出于经济上的刺激而要在制造工艺中尽可能早地检测并丢 弃有缺陷元件。因此，许多制造商在将晶片切割成晶粒之前在晶片级 测试集成电路。在封装之前标记缺陷电路并通常将其丢弃，从而节省 封装缺陷晶粒的成本。作为最后的检查，许多制造商在运输之前测试 每个成品。

为测试元件的数量，制造商通常使用测试仪。响应于测试程序中 的指令，测试仪自动产生将被施加给集成电路的输入信号，并监测输 出信号。测试仪将输出信号与期望的响应作比较，确定被测器件(或 “DUT”)是否有缺陷。

通常，元件测试仪被设计在两个不同的部分中。第一部分称为“测 试头”，其包括可靠近DUT设置的电路，例如驱动电路、接收电路以 及短的电路径有益的其他电路。第二部分称为“测试仪主体”，其经 由线缆连接到测试头，并包含不可靠近DUT的电子器件。在一些具体 实施中，专用机器连续地移动器件并以机械方式和电气方式将其连接 到测试仪。“探测仪”用于移动半导体晶片级的器件。“操纵器”用 于移动封装器件级的器件。探测仪、操纵器以及用于将DUT相对于测 试仪定位的其他装置通常称作“外围设备”。外围设备通常位于DUT 为了测试而定位的位点处。外围设备将DUT供应至测试位点，测试仪 测试DUT，外围设备将DUT从测试位点移走，从而可测试另一DUT。

测试头和外围设备可为独立机械构件，通常具有独立支撑结构。 因此，在测试开始之前，可将测试头和外围设备附接在一起。通常， 通过朝外围设备移动测试头，调准测试头，然后将测试头闩锁到外围 设备便可做到这一点。一旦完成闩锁，对接机构将测试头和外围设备 拉在一起，导致在测试头与外围设备之间的弹黄支承接触件压缩，并 在测试仪与DUT之间形成电连接。

测试期间，测试头内可能会产生热量。冷却系统可用于冷却其内 包含的电子器件，从而降低这些电子器件变得过热的可能性。一些冷 却方法采用液体冷却剂诸如水或HFE来冷却测试头和电子器件，例如 可连接到测试头/从测试头断开的电路板。

就这一点而言，本文描述的是用于测试器件的设备(例如，具有 测试头的测试仪)。该设备包括可在测试期间旋转的结构，以及连接 到该结构的用于测试器件的电子器件。冷却系统也连接到该结构，以 使用液体冷却电子器件。冷却系统包括贮存器和泵系统，其中贮存器 用于存储液体，泵系统包括到该贮存器的接口，用于将液体从贮存器 输送出来，以冷却电子器件。可对贮存器中的液体加压，使得在该结 构旋转期间，无论测试头的取向为何，液体保持基本上与接口齐平。

在一些具体实施中，测试头可包括在测试头的内部而不是外部的 冷却系统。图1显示了此类测试头冷却系统10的示例。测试头冷却系 统10包括泵系统12、热交换器14，以及用于存储液体冷却剂(诸如 水)的贮存器16。在一些示例中，泵系统12包括在贮存器16与电子 器件18之间连接的一个或多个泵。然而，泵系统12并不局限于以此 方式连接的泵，并且可包括以任何合适的串联和/或并联构型连接的一 个泵或一个以上的泵。

在操作中，贮存器16存储液体冷却剂。泵系统12将液体冷却剂 从贮存器16中输送出来，通过路径20(包括例如歧管中的分配通道) 泵送液体冷却剂来冷却电子器件18。之后冷却剂沿合适的路径返回到 热交换器14。此时，路径22中的冷却剂比贮存器16中的冷却剂热。 因此冷却剂流过热交换器14，热交换器14降低冷却剂的温度。此后， 在该闭环系统中，降低了温度的冷却剂流入贮存器16或通过泵系统12 回流。之后重复前述过程，以便使电子器件保持在预定的温度范围内。 在一个示例中，可通过监测器件等装置(未示出)测量电子器件的温 度，并报告给控制冷却系统(例如，泵系统)运行的处理器件，以调 节电子器件18的温度。

在其他具体实施中，冷却剂贮存器无需位于测试头本身上，而是 可以位于测试头的外部。在此类具体实施中，液体冷却剂可从外部贮 存器输送到测试头，并以类似于或不同于上述方式的方式运送到电子 器件18。

电子器件18可通过下文所述类型的一个或多个QD以机械方式连 接到测试头。参见图2和图3，液体冷却剂通过歧管26中的流体供应 通道25输送到电子器件18，并通过歧管中的回流通道27从电子器件 18输送回去。QD 29和30可用于在歧管26和电子器件18之间实施机 械连接。在一些示例中，如图2和图3所示，QD可成对布置，每个连 接的每条供应/回流路径布置一对。如下文所述，QD对中发生的渗漏 可被限制到共用容纳区31，并通过在歧管中形成的通道33被移除。在 一些示例中，每个QD是NS4QD；然而，也可使用其他商用QD或定 制QD。可使用QD以外的连接器。

参见图4，示例性QD 29包括在其至少一部分上方的覆盖件35， 在该示例中为有机硅罩。由于有机硅是不透水的，因此在一些具体实 施中使用了有机硅；然而，作为另外一种选择或除有机硅之外，也可 使用其他材料。如下文所述，覆盖件35气密封到QD 29和容纳板36 (参见图2和图3)，QD 51安装到容纳板36上的流体歧管26。如图 2和图3所示，容纳板36包括孔37、39，相应的QD通过所述这两个 孔安装和固定到下面的歧管26。容纳板36内的O形环40提供相对于 QD的流体密封。

参见图2至图4，覆盖件35被配置为安装在QD 29的至少一部分 上方并且具有凸缘43，该凸缘形成对容纳板的密封。QD 30具有相同 或基本上相同的覆盖件和构型。可使用汽车行业中常用的热收缩钳将 覆盖件密封到QD上。与也可使用的其他夹钳(例如，压接型oetiker 钳)相比，这种密封通常是永久性的，对于操作者而言更符合人体工 程学。覆盖件上的凸缘被构造为贴合到容纳板36中的接纳压盖内。连 接QD时，该凸缘自由落入压盖内，并且其顶部上方受到压板47的挤 压。这在QD周围形成液体密封和空气密封。

图5为分解图，其示出了流体歧管26、QD 51、容纳板36、压板 50、以及QD主体(具有覆盖件)52如何互连以形成到待冷却电子仪 器的接口。

在一些示例中，使用螺钉和O形环将容纳板36固定并密封到歧管 26。在一些示例中，容纳板36具有铣入其下侧(或其他位置)中的隔 离通道，该隔离通道与相应QD对的容纳室互连，形成容纳区。穿过歧 管26的输出通道33(例如，螺纹孔)提供回流通道，以进入、监测和 排放每个对应的容纳区。输出通道33可与止回阀55(图2和图3)配 合，该止回阀被布置为降低一个容纳区内的渗漏液跨越进入另一个容 纳区内的可能性。这可帮助操作者在系统被触发时确定是哪个具体配 件发生了渗漏。

在发生渗漏的情况下，流体(例如，渗漏的液体冷却剂)被限制 在容纳区31内，通过真空装置或其他机构被抽出。就这一点而言，可 将多个(例如，十个)止回阀连接到流体歧管并将它们组合放在离开 测试头的真空管路内。

流体歧管也具有其他特性。在每个流体分配通道的任一端上使用 面密封O形环可允许以端对端方式附接任何数量的这些歧管。这可提 高生产量，因为相同的部分可针对多种测试仪配置在测试头内重复多 次。这种设计也适用于任何合适数量的位点。面密封端还允许歧管配 接任何合适的各种分配端盖，所述分配端盖可将液流分到多个回路中 并在不同的方向上提供入口或出口。

在测试仪的支撑柜(未示出)内，真空管路在分离器处终止。图 6示出了此类分离器60的示例。分离器将从容纳区抽出的液体(例如， 水)与气体分离。分离器的运行可降低水被吸入真空泵中的可能性， 同时也可使液体漏入输出(例如，透明)管61中(图7)。管61连接 到光学传感器62，该光学传感器被配置为检测液体(诸如，水)的存 在。该管也用作排放装置，以便可将渗漏的冷却剂通过阀64从柜中移 除。

在一些示例中，任何数量的积聚冷却剂都将触发系统紧急机器关 闭(EMO)系统，该系统可向操作者提醒渗漏状态。可将螺旋式钣金插入 件并入到分离器60内。图8示出了该插入件68的示例。当安装到分 离器的底部中时，该插入件破坏水的表面张力，在管被液体充满时为 空气提供逸出路径。在发生渗漏的情况下，需要排出测试头内的液体 并更换有故障的QD。

形成和断开这些连接的便捷性缩短维修时间。在具体实施中，可 使用螺丝刀将压板固定到罩凸缘上。在其他具体实施中，可仅通过操 作者的手来形成和断开这些连接，并在所用时间内紧固面板固定螺钉。

在只有若干小液滴流出QD的轻微渗漏情况下，这些小液滴可能 不可能到达检测管并触发EMO。在容纳室和真空软管的下部区域内可 形成较小的水沉积物。

在操作中，每次断开每个QD连接时，都会有少量的液体冷却剂 (例如，水)沉积在NS4插入件的顶端上。虽然液体量太少，不能形 成足以凭借其自身重量而分离的液滴，但其仍然是流出容纳区的冷却 剂。

为减少排出水的量，可在断开连接时使系统减压。除了减少排出 液体的量之外，也可用挡板将歧管与电子器件插件箱隔离。这样，在 应形成液滴并让液滴从NS4插入件掉落的情况下，液滴将不会掉落到 感测区域上。相反，液滴将顺利地蒸发或可被擦掉。在处于非填充位 置的情况下，可使用空塞子确保每个配合的双重抑制。

使用适当的输送技术和刚性的高硬度真空软管，可消除软管扭结 的可能性。也可监测容纳室中的真空度。如果它与支撑柜中形成的真 空度不一致，则说明系统中存在渗漏或扭结。操作者可获得这种情况 的提醒并且这种情况将采用手动方式解决。抑制密封可以足够牢靠， 以操纵任何似乎合理的系统压力。

在发生不可预知渗漏的情况下，也可通过水敏检测绳保护仪器的 敏感区域。如果一些不可预见事件导致了无法由双重抑制系统检测的 渗漏，还可依靠另一个层面的检测。

本文描述的冷却系统可为闭环的，在闭环内，系统将液体冷却剂 输送到电子器件，接着让液体冷却剂通过热交换器，然后将液体冷却 剂输送回贮存器并且/或者输送返回电子器件。然而，冷却系统没有必 要一定是闭环的。相反,可根据需要从外部源将新冷却剂送入贮存器中。 在该示例中，循环的冷却剂不必用于补充贮存器。

本文所述的控制功能(例如，测试头、真空控制装置、检测器控 制装置、水流控制装置等的控制)可至少部分地通过计算机程序产品 来实现，例如有形地体现在一个或多个信息载体中(如，一个或多个 有形的非暂态机器可读存储介质中)，由数据处理设备(如，一个或 多个可编程处理器、计算机或多个计算机)执行或控制所述数据处理 设备运算的计算机程序产品。

计算机程序可采用任何形式的编程语言编写，包括编译或解释语 言，并且其可被以任何形式配置，包括作为独立程序或作为模块、部 件、子程序或适用于计算环境中的其他单元。计算机程序可被配置在 一台计算机上或者在一个站点处或分布在多个站点并且通过网络互连 的多台计算机上执行。

与实现所述控制特征相关的动作可通过一个或多个可编程处理器 进行，所述可编程处理器执行一个或多个计算机程序来完成校准过程 的功能。全部或部分处理可作为专用逻辑电路如FPGA(现场可编程门 阵列)和/或ASIC(专用集成电路)来实现。

适用于计算机程序执行的处理器包括(举例来说)通用和专用微 处理器两者，以及任何种类数字计算机的任何一个或多个处理器。通 常，处理器将从只读存储区或随机存取存储区或这二者接收指令和数 据。计算机(包括服务器)的元件包括用于执行指令的一个或多个处 理器以及用于存储指令和数据的一个或多个存储区装置。通常，计算 机还将包括(或者可操作地连接以从其接收数据或向其传输数据或既 从其接收数据\又向其传输数据)一个或多个机器可读存储介质，例如 用于存储数据的大容量存储装置，如，磁盘、磁光盘或光盘。适于实 施计算机程序指令和数据的机器可读存储介质包括所有形式的非易失 性存储区，包括(以举例的方式)半导体存储区装置，如，EPROM、 EEPROM和快闪存储区装置；磁盘，如内部硬盘或可移动盘；磁光盘； 以及CD-ROM和DVD-ROM盘。

本文所述的不同具体实施的元素可组合在一起以形成未在上面具 体阐明的其他实施例。元素可被排除在本文所述的结构之外而不对其 运行产生不利影响。此外，各单独元素可组合为一个或多个独立元素 来执行本文所述的功能。

上述的具体实施主要使用水作为液体冷却剂。然而，可使用任何 类型的液体冷却剂来实现所述具体实施，包括HFE和其他水基液体和 非水基液体。

本文所述的不同具体实施的元素可组合在一起以形成未在上面具 体阐明的其他具体实施。未在本文中具体描述的其他具体实施同样在 以下权利要求书的范围内。