KR100813139B1 - 전자 부품의 온도 제어 장치 및 핸들러 장치 - Google Patents

전자 부품의 온도 제어 장치 및 핸들러 장치 Download PDF

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사토시 나카무라
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세이코 엡슨 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 냉각 시 및 가열 시의 응답성이 우수한 전자 부품의 온도 제어 장치 및 핸들러 장치를 얻는 것을 과제로 한다.
본 발명은 압축기(1), 응축기(2), 팽창기(6) 및 증발기(7)를 순환하는 냉매 유로를 가진 냉각 사이클 장치와, 온도 제어 대상의 전자 부품과 접촉 가능한 외면(外面)(9A)을 갖고, 이 외면(9A)에 대응한 내면(9B)이 증발기(7)와 접촉/격리 가능하게 대향 배치된 열전도 블록(9)과, 열전도 블록(9)을 가열하는 적어도 1개의 제 1 가열기(10)와, 증발기(7)와 열전도 블록(9)의 대향면 사이에 이들을 격리시키는 압축 공기를 공급하는 압축 공기 공급 회로(90)를 구비한 전자 부품의 온도 제어 장치이다.
냉각 사이클 장치, 열전도 블록, 가열기, 증발기, 압축 공기 공급 회로

Description

전자 부품의 온도 제어 장치 및 핸들러 장치{TEMPERATURE CONTROLLER OF ELECTRONIC COMPONENTS AND HANDLING APPARATUS}
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 전자 부품의 온도 제어 장치의 전체 구성도.
도 2의 (a)는 도 1의 온도 제어 장치를 구성하는 전자 부품 냉각부의 단면도, (b)는 그 변형에 따른 단면도.
도 3의 (a)는 도 1의 온도 제어 장치를 구성하는 다른 전자 부품 냉각부의 평면도, (b)는 그 X-X 방향의 합성 단면도.
도 4는 본 발명의 실시예 2에 따른 핸들러 장치의 구성도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 : 압축기 2 : 응축기(凝縮器)
2A : 응축기 팬 3 : 스트레이너(strainer)
4 : 필터 드라이어(filter drier) 5 : 전자(電磁) 밸브
6 : 팽창기 7 : 증발기(히트 싱크(heat sink))
8, 8A : 흡착(吸着) 패드 9 : 열전도 블록
9A : 저부(底部) 외면 9B : 저부 내면
9C : 측벽 외면 9D : 측벽 내면
10 : 제 1 가열기 11 : 제 1 온도 센서
12 : 제 2 가열기 13 : 제 2 온도 센서
14: 서모스탯(thermostat) 17 : 냉매 공급측 배관(配管)
18 : 냉매 회수측 배관 19 : 스프링
20 : 틈 21 : O링
25 : 냉매 공급원 26 : 압력 조정 밸브
30 : 컨트롤러 40 : 전자 부품
50 : 열전도성 액체 51 : 액체 유로
60 : 측정 로봇부 60A : 측정 핸드
69 : 디스펜서(dispenser) 70 : 테스터
81 : 진공 처리(vacuuming) 회로 90 : 압축 공기 공급 회로(공기 유로)
91 : 공기압원(空氣壓源) 92 : 유량(流量) 제어기
93 : 드라이어(drier) 94 : 건조 공기 공급 회로
본 발명은 전자 부품의 특성 검사 등에서 사용되는 전자 부품의 온도 제어 장치, 및 그 온도 제어 장치를 구비한 핸들러 장치에 관한 것이다.
IC 등의 전자 부품의 특성 검사에서, 전자 부품을 소정의 온도로 유지한 상태에서 검사를 행하는 온도 부하(負荷) 시험이 있다. 이 온도 부하 시험에서는, 전자 부품의 자기(自己) 발열에 의한 온도 변화를 보완(補完)함으로써, 정확한 온도 부하 하에서 전자 부품의 검사를 행할 필요가 있다. 특히 최근에는 퍼스널 컴퓨터의 CPU로 대표되듯이 전자 부품의 고속화, 고집적화, 미세화가 진행되어, 그 발열량이 점점 증대되는 경향이 있기 때문에, 검사 시에 높은 레벨의 온도 제어 기술이 요구되고 있다. 따라서, 종래로부터 전자 부품의 온도 제어 기술이 다양하게 개발되고 있다(예를 들어 특허문헌 1 내지 3).
[특허문헌 1] 일본국 공표특허2001-526837호 공보
[특허문헌 2] 일본국 공표특허2002-520622호 공보
[특허문헌 3] 일본국 공표특허2004-527764호 공보
특허문헌 1이나 특허문헌 2와 같은 냉각 액체를 순환시키는 방식에서는, 냉각 액체를 순환시키기 위해 큰 탱크를 가진 액체 냉각 장치(칠러(chiller))가 필요하게 되고, 전자 부품을 냉각시키는 가동(稼動)에 들어가기 전에 탱크 내의 냉각액을 냉각시키기 위해 많은 시간이 소요된다.
또한, 특허문헌 3과 같은 압축기와 응축기를 구비한 냉각 시스템에서는, 냉각으로부터 가열로 전환했을 때의 가열 응답성 면에서 반드시 만족할 수는 없었다.
또한, 이러한 종래의 온도 제어 장치의 경우, 냉각에 기인하는 가동부 배관에 결로(結露)가 생기는 문제가 있었다.
또한, 전자 부품을 반송하는 기능과 측정 중인 전자 부품을 냉각시키는 기능을 일체화한 핸들러 장치의 측정 핸드에 있어서, 전자 부품을 흡착시키는 흡착 패 드가 열전도성을 개선하기 위해 전자 부품 상면에 도포된 열전도성 액체를 흡인하게 되는 결점도 있었다.
본 발명은 상기 과제를 감안하여 안출된 것으로서, 냉각 시 및 가열 시에 있어서, 응답성이 우수한 전자 부품의 온도 제어 장치 및 핸들러 장치를 얻는 것을 목적으로 한다. 또한, 냉각에 기인하는 가동부 배관으로의 결로를 방지한 온도 제어 장치 및 핸들러 장치를 얻는 것을 목적으로 한다. 또한, 온도 제어 대상인 전자 부품을 진공 흡착시키는 흡착 패드를 구비하는 것에 있어서, 흡착 패드가 전자 부품 상면에 토출된 열전도성 액체를 흡인하게 되지 않고 전자 부품을 흡착시킬 수 있는 온도 제어 장치 및 핸들러 장치를 얻는 것도 목적으로 한다.
본 발명에 따른 전자 부품의 온도 제어 장치는, 압축기, 응축기, 팽창기 및 증발기를 순환하는 냉매 유로(流路)를 가진 냉각 사이클 장치와, 온도 제어 대상의 전자 부품과 접촉 가능한 외면(外面)을 갖고, 상기 외면(外面)에 대응한 내면이 상기 증발기와 접촉/격리 가능하게 대향 배치된 열전도 블록과, 상기 열전도 블록을 가열하는 적어도 1개의 제 1 가열기와, 상기 증발기와 상기 열전도 블록의 대향면 사이에 이들을 격리시키는 압축 공기를 공급하는 압축 공기 공급 회로를 구비한 것이다.
이것에 의하면, 증발기와 열전도 블록을 접촉시킨 상태에서 전자 부품을 냉각시키고, 증발기와 열전도 블록 사이에 압축 공기를 공급하여 이들을 격리시킨 상태에서 전자 부품을 가열할 수 있기 때문에, 냉각 시 및 가열 시의 경우에 있어서 그 응답성이 향상된다.
상기 온도 제어 장치에 있어서, 상기 압축 공기 공급 회로에 상기 회로 내를 통과하는 압축 공기의 공급을 제어하는 유량 제어기를 구비하는 것이 바람직하다. 유량 제어기는 유로 개폐 및 유량 조정의 양쪽을 행할 수 있는 것이 바람직하다. 유량 제어기에 의해 압축 공기의 공급량을 제어함으로써, 증발기와 열전도 블록 사이의 격리량을 조정할 수 있다.
또한, 상기 압축 공기 공급 회로에 상기 회로 내를 통과하는 압축 공기를 건조시키는 장치를 구비하는 것이 바람직하다.
증발기와 열전도 블록 사이의 0링 또는 실(seal)을 없애 이들 사이에 건조 압축 공기를 공급함으로써, 열전도 블록과 증발기 사이의 적은 틈으로부터 건조 공기가 상방(上方)으로 누출되고, 증발기 주위를 건조 공기에 의해 충만(充滿)시킬 수 있다. 또한, 그 누출량을 상회(上回)하는 유량이나 하회(下回)하는 유량으로 되도록 유량 제어기를 제어함으로써, 증발기와 열전도 블록의 격리량을 조정하는 것이 가능해진다. 이와 같이, 증발기와 열전도 블록 사이에 건조 공기를 공급함으로써, 이들을 격리시켜 증발기와 가열기를 열분리할 수 있어 가열 시의 응답성이 더 향상된다. 또한, 건조 공기를 공급함으로써, 저온으로 되는 증발기의 결로를 방지할 수 있다.
또한, 상기 증발기와 상기 열전도 블록의 대향면 사이에 열전도성 액체를 공급하는 액체 유로(流路)를 구비하는 것이 바람직하다. 또한, 액체 유로는 압축 공기 공급 회로에 접속하여 압축과 동시에 열전도성 액체를 공급할 수도 있다. 냉각 시에는 증발기와 열전도 블록을 기본적으로 접촉시킨 상태로 하지만, 이들 사이에 열전도성 액체를 더 개재(介在)시킴으로써, 이들 사이의 밀착성이 향상되고, 냉각 시에서의 증발기와 전자 부품 사이의 냉각 효율이 개선된다. 물론, 액체 유로를 구비하지 않고, 조립 시에 열전도성이 열화(劣化)되기 어려운 액체(예를 들어 실리콘 오일, 폴리페닐에테르, 퍼플루오로알킬폴리에테르)를 미리 봉입(封入)할 수도 있다.
또한, 상기 열전도 블록은 상기 증발기를 포위(包圍)하는 형상을 갖고, 상기 전자 부품과 접촉 가능한 외면의 주위로부터 연장 설치된 상기 열전도 블록의 측벽이 상기 증발기와 틈을 두어 배치되며, 상기 틈과 상기 압축 공기 공급 회로가 연통(連通)되어 있는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 열전도 블록의 가열 시, 열전도 블록은 증발기의 냉열(冷熱) 영향을 저감할 수 있어 가열 응답성이 향상된다.
또한, 상기 제 1 가열기가 상기 열전도 블록의 측벽에 배치되어 있는 것이 바람직하다. 이것에 의하면, 냉각 시에서의 증발기와 전자 부품 사이의 열전도가 제 1 가열기를 통하지 않고 실행되기 때문에, 제 1 가열기에 의해 열전도율이 저하되지 않아 전자 부품 냉각의 응답성이 향상된다.
또한, 상기 증발기로부터 상기 압축기로 되돌아가는 배관을 가열하는 제 2 가열기를 구비하는 것이 바람직하다. 또한, 증발기와 제 2 가열기 사이의 거리가 짧을 경우에는, 증발기와 제 2 가열기 사이의 배관부에 단열재(斷熱材)를 배치하는 것이 좋다. 이것에 의해, 증발기와 함께 가동(可動)하는 가동 배관의 냉각 시에서의 결로를 방지할 수 있다.
또한, 상기 제 2 가열기가 미리 정한 온도 이상으로 되는 것을 방지하는 과승온(過昇溫) 방지기를 구비하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 제 2 가열기의 과도한 온도 상승이 방지된다.
또한, 상기 열전도 블록의 온도를 검출하는 적어도 1개의 제 1 온도 검출기와, 상기 제 1 온도 검출기의 검출값에 의거하여 상기 제 1 가열기 및 상기 압축 공기 공급 회로의 동작을 제어하는 컨트롤러를 구비하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 열전도 블록의 가열 제어를 양호한 응답성으로 자동 제어하는 것이 가능해진다. 또한, 열전도 블록의 온도를 다점(多点)에서 감시할 필요가 있을 경우는, 제 1 온도 검출기와 제 1 가열기를 각각 복수개 구비하도록 하는 것이 좋다.
또한, 상기 제 2 가열기의 온도를 검출하는 제 2 온도 검출기와, 상기 제 2 온도 검출기의 검출값에 의거하여 상기 제 2 가열기의 동작을 제어하는 컨트롤러를 구비하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 냉매 회수측 배관의 결로 방지를 자동 제어하는 것이 가능해진다. 또한, 이 컨트롤러는 제 1 가열기의 동작을 제어하는 컨트롤러를 이용할 수도 있다.
또한, 상기 온도 제어 장치에 있어서, 상기 열전도 블록의 외주(外周)에 상기 전자 부품을 진공 흡착시켜 상기 전자 부품을 상기 열전도 블록에 압접(壓接)하는 적어도 1개의 흡착 패드를 구비할 수도 있다. 이러한 흡착 패드를 구비하면, 전자 부품을 열전도 블록에 밀착 유지할 수 있기 때문에, 이들 사이의 열전도 효율이 향상되는 동시에, 전자 부품의 반송도 가능하다.
또한, 상기 흡착 패드는 신축(伸縮) 가능하게 구성되어 있으며, 비(非)흡착 시에는 상기 흡착 패드가 신장된 상태에서 그 선단(先端)이 상기 열전도 블록의 전자 부품 접촉면보다 돌출된 위치에 있고, 흡착 시에는 상기 흡착 패드가 축소된 상태로 변화되는 것인 것이 바람직하다. 이것에 의해, 전자 부품과 열전도 블록 사이에 열전도를 양호하게 하는 열전도성 액체를 적하(滴下)한 경우에도, 그 액체를 흡착 패드 내에 흡인하지 않는다.
또한, 절연성을 가진 열전도성 액체를 상기 열전도 블록에 압접되는 상기 전자 부품의 상면(上面)에 공급하는 열전도성 액체 공급 장치를 구비하는 것이 바람직하다. 이 액체 공급 장치를 이용하여 열전도 블록과 전자 부품 사이에 열전도성 액체를 개재시킴으로써, 냉각 시에서의 이들 사이의 열전도 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 핸들러 장치는, 전자 부품을 테스터에 누르는 로봇 핸드를 구비한 핸들러 장치에 있어서, 상기 중 어느 하나에 기재된 온도 제어 장치를 구비하고, 그 증발기 및 열전도 블록을 포함하는 전자 부품 냉각부를 상기 로봇 핸드에 배치한 것이다.
이 핸들러 장치에 의해, 냉각 시 및 가열 시의 경우에, 응답성이 우수한 전자 부품의 온도 제어 장치 및 핸들러 장치를 얻을 수 있다. 또한, 냉각에 기인하는 가동부 배관으로의 결로를 방지한 온도 제어 장치 및 핸들러 장치를 얻을 수 있다. 또한, 온도 제어 대상인 전자 부품을 진공 흡착시키는 흡착 패드를 구비하는 것에 있어서, 흡착 패드가 전자 부품 상면에 토출된 열전도성 액체를 흡인하게 되는 결점을 해결할 수 있다.
[실시예 1]
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 전자 부품의 온도 제어 장치의 전체 구성도이다. 또한, 도 2는 도 1의 온도 제어 장치의 전자 부품 냉각부(후술하는 증발기, 열전도 블록 및 흡착 패드 등으로 이루어지는 부분, 단, 흡착 패드가 없는 경우도 있음)의 단면도이다. 또한, 도 2의 (a)와 (b)의 주된 차이점은 증발기와 열전도 블록 사이에서의 O링의 유무(有無)에 있다.
이 온도 제어 장치는 압축기(1), 응축기(2), 팽창기(예를 들어 팽창 밸브)(6) 및 증발기(7)가 배관(17, 18)에 의해 연결된 냉매의 순환 회로를 구비하고 있으며, 이 냉매 순환 회로에 의해 냉각 사이클 장치가 구성되어 있다. 이 중의 증발기(7)가 히트 싱크로서 전자 부품(40)의 온도 제어에 직접 관여하게 된다. 증발기(7)에는 전자 부품(40)과 접촉하는 외면, 이 예에서는 저부(底部) 외면(9A)을 가진 열전도 블록(9)이 스프링(19) 등의 탄성체를 통하여 증발기(7)와 상대 이동 가능하게 감합(嵌合)되어 있다. 열전도 블록(9)에는 이것을 가열하기 위한 제 1 가열기(10)나, 열전도 블록(9) 또는 전자 부품(40) 상면의 온도를 검출하는 온도 검출기로서의 제 1 온도 센서(11)가 일체로 구성되어 있다. 제 1 온도 센서(11)는 컨트롤러(예를 들어 프로그래머블(programmable) 컨트롤러)(30)와 접속되어 있고, 컨트롤러(30)는 제 1 온도 센서(11)의 검출 온도에 따라 제 1 가열기(10)의 동작을 제어한다.
또한, 전자 부품(40)을 증발기(7)에 직접 접촉시키는 것이 아니라, 열전도 블록(9)을 통하여 접촉시키고 있는 것은, 상이한 형상의 제어 대상 전자 부품에 따 른 열전도 블록(9)을 교환하여 사용함으로써, 증발기(7)와 전자 부품(40) 사이의 열전도를 전자 부품의 종류에 관계없이 항상 양호한 상태로 하여 제어를 행하기 위함이다.
열전도 블록(9)은 열전도성이 양호한 금속(예를 들어 구리)으로 이루어지며, 전자 부품(40)과 접촉 가능한 저부 외면(9A)을 갖고, 상기 저부 외면(9A)에 대응한 저부 내면(9B)이 스프링(19)의 작용에 의해 증발기(7)와 접촉/격리 가능하게(바람직하게는 밀착/격리 가능하게) 대향 배치되어 있다. 그리고, 증발기(7)와 열전도 블록(9)의 대향면 사이에는 이들을 격리시키는 압축 공기를 공급하는 압축 공기 공급 회로(90)가 접속되어 있다. 압축 공기 공급 회로(90)는 압축 공기의 공급원인 공기압원(91)과, 공기압원(91)으로부터 증발기(7) 측으로의 공기 공급을 제어하는 유량 제어기(예를 들어 압축 공기 공급 밸브)(92)를 구비한다. 또한, 이들에 더하여, 압축 공기 공급 회로(90)에는 압축 공기를 건조시키는 장치(예를 들어 드라이어)(93)를 설치하는 것이 바람직하다.
또한, 열전도 블록(9)은 증발기(7)를 포위하는 형상 예를 들어 도 2에 나타낸 박스(box) 형상으로 하고, 그 박스 형상 중에 열전도 블록(9)에 대하여 스프링(19)에 의해 상대 이동 가능하게 감합 유지된 증발기(7)를 수용한 형태로 할 수 있다. 이 경우, 전자 부품과 접촉 가능한 저부 외면(9A)의 주위로부터 연장 설치된 열전도 블록(9)의 측벽을 증발기(7)와 미소한 틈을 두어 배치하고, 이 틈(20)에 압축 공기 공급 회로(90)를 연통시키는 것이 바람직하다. 또한, 이 경우, 제 1 가열기(10)를 열전도 블록(9)의 상기 측벽부에 배치하여, 증발기(7)와 전자 부품(40) 사이에 위치하는 열전도 블록(9)의 저부(底部)에는 제 1 가열기(10)를 개재시키지 않도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 열전도 블록(9)의 측벽 외면은 9C, 측벽 내면은 9D로 각각 나타내고 있다.
제 1 가열기(10)에는 알루미나 히터, 질화알루미늄 히터, 질화규소 히터, 탄화규소 히터, 질화붕소 히터 등을 채용할 수 있다.
또한, 제 1 온도 센서(11)가 반드시 필수적인 것은 아니다. 그 이유는, 전자 부품(40) 자체가 내부에 온도 센서 상당물을 구비하는 경우도 있으며, 그 경우에는, 전자 부품(40)의 온도 센서 상당물의 검출값을 컨트롤러(30)에 피드백함으로써, 제 1 가열기(10)의 동작을 제어할 수 있기 때문이다.
또한, 증발기(7)에는, 전자 부품(40)을 트레이 등으로부터 집어 올려 반송하거나 열전도 블록(9)에 압접하기 위한 수단으로서, 열전도 블록(9)의 외주에 적어도 1개, 바람직하게는 복수의 흡착 패드(진공 흡착 패드)(8)를 구비하는 것이 바람직하다. 흡착 패드(8)는 일단(一端)이 진공원(眞空源)에 연통된 진공 처리 회로(81)에 연락(連絡)되고, 타단(他端)(선단)이 전자 부품(40)을 진공 흡착시킬 수 있도록 개구(開口)된 유연성을 갖는 패드로 되어 있다.
또한, 열전도 블록(9)에는 구멍 또는 홈을 마련하고, 이들 구멍 또는 홈 중에 온도 센서(백금 저항체 등)를 열전도 재료(고열전도를 혼합한 열경화성 수지 등)에 의해 밀착 고정시킨다. 이것에 의해, 열전도 블록(9)과 제 1 온도 센서(11) 사이의 접촉 열저항의 불안정성이 해소되어, 측정 온도 정밀도가 크게 향상된다. 또한, 이렇게 함으로써, 전자 부품(40)을 검사 소켓(socket)에 꽉 누르는 힘을 가 한 경우에도, 그 열전도 재료가 완충재로 되어 제 1 온도 센서(11)에 큰 힘이 가해지지 않고, 그 파괴 방지에도 기여한다.
또한, 전자 부품(40)이 멀티코어(multicore) 타입으로서 발열 개소가 복수 개소 있을 경우에는, 전자 부품(40)의 온도를 이들 복수 개소에서 감시하도록 제 1 온도 센서(11)와 제 1 가열기(10)를 각각 복수개 장착하는 것이 바람직하다. 고속화, 고집적화된 CPU 등에서는 열밀도가 매우 높고, 전자 부품(40)의 표면에서는 온도 구배(句配)가 가능하다. 따라서, 전자 부품(40)이 발열하는 영역을 나누어 각각 개별적으로 온도 제어함으로써, 온도 구배를 감소시키는 동시에, 전자 부품(40)이 국소적으로 고온으로 되어 파손(破損)되는 결점에 대처할 수 있다.
압축기(1)로부터 응축기(2) 및 팽창기(6)를 경유하여 증발기(7)를 향하는 냉매 공급측 배관(17)에는 스트레이너(3), 필터 드라이어(4), 전자 밸브(5) 등을 설치할 수도 있다. 스트레이너(3)는 부하 변동에 의한 증발기(7) 내의 냉매량 변동을 흡수하는 작용을 수행한다. 필터 드라이어(4)는 냉매 중의 수분을 제거하는 건조제의 일종(실리카겔, 소바비드, 분자체(molecular sieve) 등)이 포함된 것이며, 프레온(Freon)과 같이 물을 용해시키지 않는 냉매를 사용하는 냉각 사이클 장치의 경우에는 이것을 설치하는 것이 바람직하다. 전자 밸브(5)는 냉매가 증발기(7)를 향하는 냉매 공급 유로를 개폐시키기 위한 것이다.
한편, 증발기(7)로부터 압축기(1)를 향하는 냉매 회수측 배관(18)에는 니크롬선 히터 등의 제 2 가열기(12)가 설치되어 있다. 제 2 가열기(12)에 대해서는, 그 온도를 검출하는 온도 검출기로서의 제 2 온도 센서(13)를 일체로 구성하는 것 이 바람직하다. 제 2 온도 센서(13)는 컨트롤러(30)와 접속되어 있으며, 컨트롤러(30)는 제 2 온도 센서(13)의 검출 온도에 따라 제 2 가열기(12)의 동작을 제어한다. 또한, 제 2 가열기(12)가 미리 정한 온도 이상으로 되는 것을 방지하는 과승온 방지기로서, 서모스탯이나 온도 퓨즈를 구비하고 있는 것이 바람직하다. 이 예에서는 제 2 가열기(12)의 가열 회로에 서모스탯(14)을 배치하고 있다. 또한, 제 2 가열기(12)가 증발기(7)와 가까운 거리에 설치된 경우에는 제 2 가열기(12)의 열이 증발기(7)에 영향을 주지 않도록 제 2 가열기(12)와 증발기(7) 사이의 배관부에 단열재를 설치하는 것이 바람직하다.
또한, 도 2의 (a)에 나타낸 바와 같이, 증발기(7)와 열전도 블록(9)의 O링(21)보다 상부(上部) 공간에 연결되는 건조 공기 공급 회로(94)를 구비하여, 이 건조 공기 공급 회로(94)로부터 건조 공기를 그 공간에 공급하여 증발기(7)의 결로를 방지하도록 할 수도 있다.
또한, 증발기(7)에 의해 완전히 증발시킬 수 없었던 냉매액이 있는 경우에 그것을 분리하는 어큐뮬레이터(accumulator)(도시 생략)를 압축기(1) 앞쪽의 냉매 회수측 배관(18)에 설치할 수도 있다. 또한, 냉매 공급측 배관(17)과 냉매 회수측 배관(18) 사이에 열교환기(16)를 배치하여, 이들 배관 사이에서 열교환을 실행시키도록 할 수도 있다. 또한, 도 1 중의 부호 2A는 응축기(2)를 냉각시키는 응축기 팬을 나타내고 있다.
다음으로, 도 1에 나타낸 온도 제어 장치의 작용을 설명한다. 전자 부품(40)의 냉각은 도 1의 냉각 사이클 장치를 이용하여 실행된다. 즉, 압축기(1)로부터 나와 응축기(2)에 의해 상온(常溫) 고압의 액체로 응축된 냉매가 팽창기(6)에 의해 저압의 액체와 기체가 혼합된 유체(流體)로 되어 증발기(7)에 운반된다. 그리고, 증발기(7)에 의해 그 유체가 증발됨으로써, 열전도 블록(9)에 압접된 전자 부품(40)의 열을 빼앗아 전자 부품(40)을 냉각시킨다. 이 때, 증발기(7)와 열전도 블록(9)의 내면(9B)은 스프링(19)의 반발력에 의해 밀착 상태에 있다. 다만, 증발기(7)와 열전도 블록(9)의 접촉을 보다 밀착시키기 위해, 이들 사이에 액체 유로(51) 등으로부터 열전도성 액체를 미리 공급하여 둘 수도 있다. 이 경우의 열전도성 액체에는 열전도 그리스(grease), 열경화형 수지, 실리콘 오일 등의 액체로서, 200℃ 미만에서 기화(氣化)되지 않는 액체를 이용할 수 있다.
한편, 전자 부품(40)의 온도가 지나치게 저하된 경우나 고온 시험을 행할 경우에는, 컨트롤러(30)가 유량 제어기(92)에 작용하여 증발기(7)와 열전도 블록(9)의 저부 내면(9B) 사이에 압축 공기를 도입하여, 그 압력에 의해 증발기(7)와 열전도 블록(9)을 격리시킨다. 이것과 함께, 제 1 가열기(10)를 동작시켜 열전도 블록(9)을 가열하고, 이것에 의해 전자 부품(40)의 온도를 상승시킨다. 이렇게 증발기(7)와 열전도 블록(9)을 격리시킴으로써, 증발기(7)의 열전도 블록(9)에 대한 냉열의 영향이 저감되기 때문에, 가열 시의 응답성이 향상된다.
또한, 전자 부품(40)을 가열할 때에는, 상기에 더하여, 전자 밸브(5)를 오프(OFF)로 하여 냉매의 증발기(7)로의 공급을 차단하도록 할 수도 있다.
그 이외에, 증발기(7)에서의 증발에 의해 냉매가 증발기(7) 설치 환경의 기온보다 저온으로 되었을 경우에는, 컨트롤러(30)가 제 2 가열기(12)를 동작시켜 증 발기(7)로부터 연장되는 냉매 회수측 배관(18)을 가열하고, 그 결로를 방지한다. 또한, 증발기(7)는 전자 부품(40)으로부터의 열을 빼앗음으로써 냉매 회수측 배관(18)만큼 온도가 저하되지 않고, 증발기(7) 자체에는 비교적 용이하게 단열재를 장착할 수 있기 때문에, 이 온도 제어 장치에서는 냉매 회수측 배관(18)의 결로 대책이 특히 필요하게 된다.
냉매 회수측 배관(18)의 결로를 방지하기 위한 가열에 관해서는, 온도 정밀도를 요구하지 않기 때문에, 제 2 가열기(12)의 제어는 서모스탯이나 온도 퓨즈 등 과승온 방지기에서의 온도 관리로도 충분하다. 다만, 제 1 가열기(10)와 동일한 제어, 제 2 온도 센서(13)를 이용하여 그 검출값을 컨트롤러(30)에 피드백하여, 컨트롤러(30)에 의해 제 2 가열기(12)를 제어할 수도 있다.
또한, 도 2의 (b)에 나타낸 바와 같이, 증발기(7)와 열전도 블록(9) 사이의 O링(21)을 없애, 이들 사이에 건조 압축 공기를 공급함으로써, 증발기(7)와 열전도 블록(9) 사이의 적은 틈으로부터 건조 공기가 상방으로 누출되고, 증발기(7) 주위를 건조 공기에 의해 충만시킬 수 있다. 또한, 그 누출량을 유량 제어기(92)에 의해 제어함으로써, 증발기(7)와 열전도 블록(9)의 격리량을 조정하는 것이 가능해진다. 이와 같이, 증발기(7)와 열전도 블록(9) 사이에 건조 공기를 공급함으로써, 이들을 격리시켜 증발기(7)와 제 1 가열기(10)를 열분리할 수 있어 가열 시의 응답성이 더 향상된다. 또한, 건조 공기를 공급함으로써, 저온으로 되는 증발기(7)의 결로를 방지할 수 있다.
도 3의 (a)는 도 1의 온도 제어 장치를 구성하는 또 다른 전자 부품 냉각부 의 평면도, 도 3의 (b)는 그 X-X 방향의 합성 단면도를 나타내고 있다. 도 3의 전자 부품 냉각부와 도 2의 전자 부품 냉각부의 주요한 차이점은 흡착 패드의 구조에 있다. 도 3의 흡착 패드(8A)는 그 흡착부를 주름상자(bellow) 형상 등으로 구성하여 신축 가능하게 하며, 비흡착 시에는 흡착 패드(8A)가 신장된 상태에서 그 선단이 열전도 블록(9)의 전자 부품 접촉면보다 돌출된 위치에 있고, 흡착 시에는 흡착 패드(8A)가 축소된 상태로 변화되는 구조로 되어 있다.
이 흡착 패드(8A)에서 전자 부품(40)을 흡착시키기 위해서는, 우선, 흡착 패드(8A)의 선단이 그 전자 부품(40)의 상면에 접촉하는 위치까지 흡착 패드(8A)를 포함하는 전자 부품 냉각부를 하강시킨다. 그리고, 흡착 패드(8A)의 선단이 전자 부품(40)의 상면에 접촉한 후, 흡착 패드(8A) 내에서 진공 처리(vacuuming)를 행하여 흡착 패드(8A)에 전자 부품(40)을 흡착시킨다. 이 진공 처리에 따라, 신축성을 갖는 흡착 패드(8A)가 전자 부품(40)을 흡착시킨 상태에서 축소된다. 전자 부품(40)을 단순히 반송하기 위한 것이라면, 흡착 패드(8A)는 전자 부품(40)을 흡착 유지할 수 있으면 되지만, 전자 부품(40)을 온도 제어하는 것까지 고려한 경우에는, 전자 부품(40)을 열전도 블록(9)에 압접시키도록 전자 부품(40)을 흡인하는 것이 바람직하다.
그런데, 열전도 블록(9)과 전자 부품(40) 사이의 밀착성을 높여 이들 사이의 열전도 효율을 개선하기 위해, 열전도 블록(9)과 전자 부품(40) 사이에 열전도성 액체를 도포하는 경우가 있다. 이 경우에는, 우선, 전자 부품(40)의 상면 중앙부에 열전도성 액체(50)의 액적을 적하하고, 그 액적이 적하된 전자 부품(40)의 상면 주위에 흡착 패드(8A)를 접촉시킨다. 그 후, 흡착 패드(8A) 내에서 진공 처리를 행하여, 흡착 패드(8A)에 전자 부품(40)을 흡착시키고, 전자 부품(40)을 열전도 블록(9)의 저부 외면(9A)에 압접시킨다. 전자 부품(40)과 열전도 블록(9)의 압접에 의해, 열전도성 액체(50)의 액적은 그 압접 부분에서 면 위로 확장된다. 다만, 이 압접 이전에 흡착 패드(8A)는 전자 부품(40)에 접촉하고 있었기 때문에, 흡착 패드(8A) 내에서 진공 처리를 행하여도, 열전도성 액체(50)가 흡착 패드(8A) 내에 흡인되지는 않는다.
또한, 여기서 사용되는 열전도성 액체(50)는 열전도성이 우수하고, 또한 전기적으로 절연성을 갖는 것(전기 저항이 1×1O10Ω 이상)이다. 이러한 것으로서, 예를 들어 불소계 불활성 액체가 시판(市販)되고 있다.
이 구성에 의해, 열전도 블록(9)과 전자 부품(40) 사이에 열전도성 액체(50)를 도포하여도, 그 액체(50)를 흡인하게 되지 않는다. 또한, 그 일련의 흡착 동작에 의해, 열전도성 액체(50)의 액적은 전자 부품의 표면에 얇은 막으로서 확장되기 때문에, 막으로 하는 다른 기구가 불필요하며, 전자 부품 표면에 그 액체를 얇은 막으로서 개재시키는 동작 택트(tact)도 짧게 할 수 있다. 또한, 열전도성 액체(50)는 전기 절연성을 갖고 있기 때문에, 전자 부품 위로부터 액체 열전도 재료가 넘치거나 비산(飛散)되어도, 전자 부품이나 테스터 측의 기판을 단락(short)시키지 않는다.
또한, 상기 온도 제어 장치는 냉각 사이클 장치를 구성하는 냉매 유로에 접 속된 냉매 공급원(25)과, 상기 냉매 유로와 냉매 공급원(25)의 접속 유로에 배치된 압력 조정기로서의 압력 조정 밸브(26)를 구비하는 것이 바람직하다. 이 경우, 압력 조정 밸브(26)는, 냉매 유로의 압력이 저하된 경우에는 냉매 공급원(25)으로부터 냉매를 냉매 유로에 공급하고, 냉매 유로의 압력이 상승한 경우에는 냉매 유로로부터 냉매를 냉매 공급원(25)으로 되돌리도록 조정된다. 이것에 의해, 냉각 사이클 장치를 구성하는 냉매 유로의 냉매 압력이 일정하게 유지되어, 정밀도 높은 온도 제어가 가능해진다.
이상과 같은 구성의 온도 제어 장치에 의하면, 전자 부품(40)의 냉각 시 및 가열 시에 있어서, 그 응답성이 우수하며, 신속한 온도 설정이 가능해진다. 또한, 냉각에 기인하는 가동부 배관(18)에서의 결로가 방지된다. 또한, 온도 제어 대상인 전자 부품(40)을 진공 흡착시키는 흡착 패드(8A)를 구비하는 것에 있어서는, 흡착 패드(8A)가 전자 부품 상면에 토출된 열전도성 액체를 흡인하게 되지 않고, 전자 부품을 흡착 유지할 수 있다.
이상 본 발명에 따른 온도 제어 장치를 실시예에 의거하여 설명했지만, 본 발명에 따른 온도 제어 장치는 이하와 같은 변경도 가능하다. 즉, 상기 실시예에서는 제 1 가열기(10)와 제 2 가열기(12)를 동일한 컨트롤러(30)에 의해 제어했지만, 이들은 각각의 컨트롤러에 의해 제어할 수도 있다. 또한, 유로 개폐나 유량 제어를 행하는 전자 밸브(5), 압력 조정 밸브(26) 및 유량 제어기(92)는 각각 개별적으로 설치한 컨트롤러에 의해 각각 제어할 수도 있고, 또는 1개의 공통된 컨트롤러에 의해 제어할 수도 있다. 또한, 전자 밸브(5), 압력 조정 밸브(26) 및 유량 제어기(93)의 제어를 제 1 가열기(10)와 제 2 가열기(12)를 제어하는 컨트롤러(30)에 의해 행하도록 할 수도 있다.
또한, 압축기(1)를 인버터 제어함으로써, 증발기(7)의 냉각 능력을 조정하는 것도 가능하다.
[실시예 2]
도 4는 본 발명의 실시예 2에 따른 핸들러 장치의 구성도이다. 이 핸들러 장치는 전자 부품(디바이스를 포함)을 소정의 온도로 유지하여 핸들러 장치와는 별체(別體)인 테스터에 누르고, 전자 부품의 특성 검사를 행하는 것이 가능한 전자 부품의 핸들링 장치이다. 이 핸들링 장치는, 검사 대상인 전자 부품의 온도 제어를 위해, 실시예 1에서 설명한 온도 제어 장치를 구비한다. 또한, 도 4에서 도시되어 있는 부호 1, 2, 17, 18은 실시예 1의 동일한 부호에 대응한다. 또한, 도 4에서 도시되어 있는 측정 로봇부(60)를 구성하는 측정 핸드(60A)가 실시예 1의 전자 부품 냉각부에 대응하고 있다. 이하에서는, 검사 대상의 전자 부품을 IC(다만 도시 생략)로 하여, 실시예 2의 핸들러 장치를 이용한 IC의 검사 공정을 설명한다.
우선, 미(未)검사의 IC 트레이(61)로부터 공급 로봇부(62)의 공급 핸드(63)가 진공 흡착에 의해 IC를 흡착 유지하여, 공급 셔틀(shuttle)(64) 위로 반송한다. 이어서, 공급 셔틀(64)은 탑재된 미검사 IC를 열전도성 액체 공급 장치인 디스펜서(69) 아래까지 반송하고, 그곳에서 디스펜서(69)로부터 IC의 상면에 열전도성 액체(50)를 토출시킨 후, 다시 측정 로봇부(60)까지 반송한다. 다음으로, 측정 로봇부(60)는 반송된 공급 셔틀(64)로부터 측정 핸드(60A)를 이용하여 IC를 흡착 유지하 여, 테스터(70)의 검사 소켓(도시 생략)으로 반송한다. 그곳에서 측정 로봇부(60)가 IC를 검사 소켓에 꽉 눌러 전기적으로 접속한 상태에서 테스터(70)에 의해 IC의 전기 특성 검사를 실시한다. 전기 특성 검사 시에, IC가 발열한 경우에는, 측정 핸드(60A)를 구성하는 증발기를 이용하여 냉각을 행하고, 목표 온도 범위 내로 유지하도록 IC를 냉각 제어한다. 또한, 고온 검사 시에는, 압축 공기를 측정 핸드(60A)를 구성하는 증발기와 열전도 블록 사이에 도입하여 이들을 격리시키면서, 제 1 가열기를 이용하여 목표 온도 범위 내로 유지하도록 IC를 가열 제어한다. IC의 발열에 변동이 있을 경우에는, 측정 핸드(60A)를 이용하여 IC를 목표 온도 범위 내로 유지하도록 냉각 가열 제어한다. 전기 특성 검사 종료 후, 측정 로봇부(60)는 그 측정 핸드(60A)를 이용하여 검사 완료 IC를 검사 소켓으로부터 흡착 유지하여, 회수(回收) 셔틀(65) 위로 반송한다. 회수 셔틀(65)은 검사 완료 IC를 측정 로봇부(60)로부터 회수 로봇부(66)로 반송한다. 또한, 전기 특성 검사의 결과 신호를 테스터(70)로부터 수취하고, 그 결과에 의해 회수 로봇부(66)의 회수 핸드(67)가 회수 셔틀(65)로부터 IC를 흡착 유지하여, 검사 결과에 따른 검사 완료 IC 트레이(68)에 분류 수납한다. 이상의 공정에 의해, IC의 특성 검사가 종료된다.
실시예 2의 핸들러 장치는 실시예 1에서 설명한 온도 제어 장치를 구비하고, 검사 대상 부품을 테스터(70)에 꽉 누르거나, 또는 검사 대상 부품을 유지하여 테스터(70)에 꽉 누르는 측정 핸드에 실시예 1의 전자 부품 냉각부를 배치했기 때문에, 이 핸들러 장치에서도 그것에 대응한 효과가 얻어지게 된다.
즉, 전자 부품(40)의 냉각 및 가열의 경우에 있어서, 응답성이 우수한 핸들 러 장치를 얻을 수 있다. 또한, 냉각에 기인하는 가동부 배관으로의 결로를 방지한 핸들러 장치를 얻을 수 있다. 또한, 온도 제어 대상인 전자 부품을 진공 흡착시키는 흡착 패드(8A)를 구비한 경우에는, 흡착 패드(8A)가 전자 부품 상면에 토출된 열전도성 액체를 흡인하게 되지 않고, 전자 부품을 흡착시킬 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 냉각 시 및 가열 시에 있어서, 응답성이 우수한 전자 부품의 온도 제어 장치 및 핸들러 장치를 얻을 수 있다. 또한, 냉각에 기인하는 가동부 배관으로의 결로를 방지한 온도 제어 장치 및 핸들러 장치를 얻을 수 있다. 또한, 온도 제어 대상인 전자 부품을 진공 흡착시키는 흡착 패드를 구비하는 것에 있어서, 흡착 패드가 전자 부품 상면에 토출된 열전도성 액체를 흡인하게 되지 않고 전자 부품을 흡착시킬 수 있는 온도 제어 장치 및 핸들러 장치를 얻을 수 있다.

Claims (14)

  1. 압축기, 응축기, 팽창기 및 증발기를 순환하는 냉매 유로(流路)를 가진 냉각 사이클 장치와,
    온도 제어 대상의 전자 부품과 접촉 가능한 외면(外面)을 갖고, 상기 외면에 대응한 내면(內面)이 상기 냉각 사이클 장치의 상기 증발기와 접촉/격리 가능하게 대향 배치된 열전도 블록과,
    상기 열전도 블록을 가열하는 적어도 1개의 제 1 가열기와,
    상기 냉각 사이클 장치의 상기 증발기와 상기 열전도 블록의 대향면 사이에 이들을 격리시키는 압축 공기를 공급하는 공기압원 및 공기 유로를 구비한 전자 부품의 온도 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 압축 공기의 공기 유로에 상기 회로 내를 통과하는 압축 공기의 공급을 제어하는 유량(流量) 제어기를 구비한 전자 부품의 온도 제어 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 압축 공기의 공기 유로에 상기 회로 내를 통과하는 압축 공기를 건조시키는 장치를 구비한 전자 부품의 온도 제어 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 증발기와 상기 열전도 블록의 대향면 사이에 열전도성 액체를 공급하는 액체 유로를 구비한 전자 부품의 온도 제어 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 열전도 블록은 상기 증발기를 포위(包圍)하는 형상을 갖고, 상기 전자 부품과 접촉 가능한 외면의 주위로부터 연장 설치된 상기 열전도 블록의 측벽이 상기 증발기와 틈을 두어 배치되며, 상기 틈과, 상기 공기압원 및 상기 공기 유로가 연통(連通)되어 있는 전자 부품의 온도 제어 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 가열기가 상기 열전도 블록의 측벽에 배치되어 있는 전자 부품의 온도 제어 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 증발기로부터 상기 압축기로 되돌아가는 배관(配管)을 가열하는 제 2 가열기를 구비한 전자 부품의 온도 제어 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 2 가열기가 미리 정한 온도 이상으로 되는 것을 방지하는 과승온(過昇溫) 방지기를 구비한 전자 부품의 온도 제어 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 열전도 블록의 온도를 검출하는 적어도 1개의 제 1 온도 검출기와, 상기 제 1 온도 검출기의 검출값에 의거하여 상기 제 1 가열기와, 상기 공기압원 및 상기 공기 유로의 동작을 제어하는 컨트롤러를 구비한 전자 부품의 온도 제어 장치.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 2 가열기의 온도를 검출하는 제 2 온도 검출기와, 상기 제 2 온도 검출기의 검출값에 의거하여 상기 제 2 가열기의 동작을 제어하는 컨트롤러를 구비한 전자 부품의 온도 제어 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 열전도 블록의 외주(外周)에 상기 전자 부품을 진공 흡착시켜 상기 전자 부품을 상기 열전도 블록에 압접(壓接)하는 적어도 1개의 흡착 패드를 구비한 전자 부품의 온도 제어 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 흡착 패드는 신축(伸縮) 가능하게 구성되어 있으며, 비(非)흡착 시에는 상기 흡착 패드가 신장된 상태에서 그 선단(先端)이 상기 열전도 블록의 전자 부품 접촉면보다 돌출된 위치에 있고, 흡착 시에는 상기 흡착 패드가 축소된 상태로 변 화되는 전자 부품의 온도 제어 장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    절연성을 가진 열전도성 액체를 상기 열전도 블록에 압접되는 상기 전자 부품의 상면에 공급하는 디스펜서를 구비한 전자 부품의 온도 제어 장치.
  14. 전자 부품을 테스터에 누르는 로봇 핸드를 구비한 핸들러 장치에 있어서, 제 1 항에 기재된 온도 제어 장치를 구비하고, 그 증발기 및 열전도 블록을 포함하는 전자 부품 냉각부를 상기 로봇 핸드에 배치한 핸들러 장치.
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