KR102130315B1

KR102130315B1 - 반도체 테스트 보드의 냉각 시스템

Info

Publication number: KR102130315B1
Application number: KR1020180171490A
Authority: KR
Inventors: 박종일; 박상혁; 김병수
Original assignee: 주식회사 엑시콘
Priority date: 2018-12-28
Filing date: 2018-12-28
Publication date: 2020-08-05

Abstract

반도체 테스트 보드의 냉각 시스템이 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 테스트 보드의 냉각 시스템은, 칠러와 회수 챔버 각 단부와 연결되고, 내부에 냉매공급유로와 냉매회수유로가 구획 형성된 매니폴드; 인스트루먼트 보드 표면과 마주보는 내주면에 구비된 복수개의 열 교환 그루브(groove)가 열 교환 유로를 형성하여 냉매가 상기 인스트루먼트 보드 표면에 직접 접촉하도록 열 교환시키는 쿨링 재킷; 및 상기 열 교환 유로가 각각 상기 냉매공급유로 및 상기 냉매회수유로와 각각 연통되도록, 상기 매니폴드와 상기 쿨링 재킷을 착탈 결합시키는 커플러 유닛을 포함하고, 상기 커플러 유닛은, 상기 열 교환 유로의 유입구와 연통되도록 마련된 제1 유입 커플러; 상기 열 교환 유로의 유출구와 연통되도록 마련된 제1 유출 커플러; 상기 냉매공급유로의 유입구와 연통되도록 마련되어, 상기 제1 유입 커플러와 암수 형태로 결합하는 제2 유입 커플러; 및 상기 냉매회수유로의 유출구와 연통되도록 마련되어, 상기 제1 유출 커플러와 암수 형태로 결합하는 제2 유출 커플러를 포함할 수 있다.

Description

반도체 테스트 보드의 냉각 시스템{COOLING SYSTEM OF SEMICONDUCTOR DEVICE TEST BOARD}

본 발명은 냉각 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로 반도체 테스트 동작 중 고온의 열이 발생하는 인스트루먼트 보드에 저온의 냉매를 공급, 회수하기 위한 반도체 테스트 보드의 냉각 시스템에 관한 것이다.

반도체 소자는 전기적 신뢰성을 확보하기 위하여 반도체 소자가 사용되는 환경조건에서 반도체 소자 실장 테스트를 받게 된다. 반도체 소자의 입출력 단자를 테스트 신호 발생 회로에 연결하여 반도체 소자에 대한 전기적 특성 검사, 기능 검사(function test), 신뢰성 평가 등 다양한 성능 테스트를 거치게 된다. 반도체 소자를 테스트함으로써 출하 전 결함이 발견된 반도체 소자를 검출, 제거함으로써 제품의 신뢰성을 보장하게 된다. 이러한 반도체 소자 테스트는 반도체 제조에 있어서 필수공정에 해당한다.

각종 테스트를 수행하기 위하여 테스터와 피검사 소자 사이에 인터커녁센 하기 위하여 인스트루먼트 보드가 구비된다. 인스트루먼트 보드에는 다양한 전기적 소자가 실장되어 동작한다. 전기적 소자들의 데이터 처리 속도가 증가함에 따라 요구되는 전력도 증가하고 그에 따라 반도체 테스트 도중 다량의 열이 발생한다. 테스트 도중 발생하는 열을 효과적으로 냉각시키지 못할 경우, 인스트루먼트 보드 및 주변 부품의 손상, 고장 등이 유발될 수 있다. 열로 인한 손상을 방지하기 위하여 반도체 소자 테스트 도중 인스트루먼트 보드를 냉각을 시키는 냉각 시스템이 사용된다.

종래의 반도체 테스트 보드의 냉각 시스템은, 기판을 감싸는 쿨링 재킷(200)에 나사 결합으로 착탈되는 체결구(12)와 체결구(12)의 단부에 호스(hose, 11)가 마련되었다.

도 1은 종래의 반도체 테스트 보드의 냉각 시스템을 보여주는 도면이다.

도 1을 참조하면 종래의 반도체 테스트 보드의 냉각 시스템에서 매니폴드(100)와 쿨링 재킷(200) 사이의 연결구는, 호스(11)와 호스(11)의 단부에 마련되어 작업자가 직접 쿨링 재킷(200)에 뺏다 꼈다 해야 하는 체결구(12)를 포함하여 이루어졌다.

반도체 테스트 보드에는 동시에 여러 피검사 소자(DUT)를 테스트하기 위해 복수개의 인스트루먼트 보드가 나란히 배열 마련된다. 이 경우 작업 공간이 협소하여 냉각 시스템을 인스트루먼트 보드에 착탈시키는 작업이 용이하지 않았다. 체결구(12)마다 일일이 착탈시켜야 하므로 작업이 번거롭고, 테스트 세팅 시간도 증가시키는 문제점이 있었다.

또한 작업자의 수작업에 의한 착탈 도중 냉매가 새거나 제대로 도킹되지 않아 누수 현상이 발생하는 등 고가의 냉매 손실로 이어져 비용을 증가시키는 문제점이 있었다.

한국 등록특허공보 제10-0660388호(2006.12.21.)

본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는, 복수개의 인스트루먼트 보드를 마더보드에 안착시킴과 동시에 냉각 시스템에 일체로 착탈시킬 수 있는 반도체 테스트 보드의 냉각 시스템을 제공하는 데 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 반도체 테스트 보드의 냉각 시스템을 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 테스트 보드의 냉각 시스템은, 칠러와 회수 챔버 각 단부와 연결되고, 내부에 냉매공급유로와 냉매회수유로가 구획 형성된 매니폴드; 인스트루먼트 보드 표면과 마주보는 내주면에 구비된 복수개의 열 교환 그루브(groove)가 열 교환 유로를 형성하여 냉매가 상기 인스트루먼트 보드 표면에 직접 접촉하도록 열 교환시키는 쿨링 재킷; 및 상기 열 교환 유로가 각각 상기 냉매공급유로 및 상기 냉매회수유로와 각각 연통되도록, 상기 쿨링 재킷의 측면 하부에 마련되어 상기 매니폴드와 상기 쿨링 재킷을 착탈 결합시키는 커플러 유닛을 포함하고, 상기 커플러 유닛은, 상기 열 교환 유로의 유입구와 연통되도록 마련된 제1 유입 커플러; 상기 열 교환 유로의 유출구와 연통되도록 마련된 제1 유출 커플러; 상기 냉매공급유로의 유입구와 연통되도록 마련되어, 상기 제1 유입 커플러와 암수 형태로 결합하는 제2 유입 커플러; 및 상기 냉매회수유로의 유출구와 연통되도록 마련되어, 상기 제1 유출 커플러와 암수 형태로 결합하는 제2 유출 커플러를 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 제1 유입 커플러와 상기 제1 유출 커플러는 나란히 배열 마련될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 제1 유입 커플러는 상기 제2 유입 커플러에 도킹됨으로써 기밀 상태를 유지하며 상기 냉매공급유로와 상기 열 교환 유로를 개방시킬 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 제1 유입 커플러는, 제1 커플러 본체; 상기 제1 커플러 본체의 길이방향을 따라 관통 형성된 제1 유로; 상기 제1 유로에 삽입되여 상기 제1 유로를 개폐하는 제1 개폐부재; 및 상기 제1 유입 커플러가 전방 이동시 상기 제2 유입 커플러에 밀착 고정시키는 제1 고정지지부재를 포함하고, 상기 제2 유입 커플러는, 제2 커플러 본체; 상기 제2 커플러 본체의 길이방향을 따라 관통 형성된 제2 유로; 상기 제2 유로에 삽입되며 상지 제2 유로를 개폐하는 제2 개폐부재; 및 상기 제1 유입 커플러와 결합시 상기 제1 유입 커플러에 밀착 고정시키는 제2 고정지지부재를 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 인스트루먼트 보드가 이탈되지 않도록 고정 지지하는 스토퍼; 및 마더 보드의 일 단부에 돌출 마련되어 상기 인스트루먼트 보드의 이동 위치 결정하는 가이드 핀을 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 쿨링 재킷은 교대로 배열된 복수개의 인스트루먼트 보드를 사이에 두고 각각 마련되고, 상기 커플러 유닛은 상기 인스트루먼트 보드 단위로 상기 쿨링 재킷의 측면 하단부와 상기 매니폴드의 상단부에 마련될 수 있다.

본 발명의 다른 실시 예에 따른 전원전압 무결성을 확보하기 위한 반도체 소자 테스트 보드는, 열 교환 유로를 형성하는 열 교환 그루브를 갖는 쿨링 재킷; 냉매공급유로와 냉매회수유로가 서로 구획되어 형성된 매니폴드; 상기 쿨링 재킷의 측면 하부에 마련되고, 상기 냉매공급유로와 상기 열 교환 유로를 연통시키는 제1 유입 커플러와 제2 유입 커플러; 및 상기 제1 유입 커플러와 상기 제2 유입 커플러에 나란하게 배치되고, 상기 열 교환 유로와 상기 냉매회수유로를 연통시키는 제1 유출 커플러와 제2 유출 커플러를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 쿨링 재킷의 측면 하단과 매니폴드의 상단에 암수 결합하는 커플러 유닛을 맞닿게 위치시킴으로써, 인스트루먼트 보드에 중력 방향으로 힘을 가하면 그 힘에 의해 커플러 유닛이 결합되어 커플러 유닛의 착탈 결합이 용이한 이점이 있다.

본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 인스트루먼트 보드 단위의 제1 유출입 커플러와 제2 유출입 커플러 각각을 나란하게 인접 마련함으로써, 적은 힘으로도 커플러 유닛이 동시에 착탈되어 냉각 시스템의 결합을 용이하게 하는 이점이 있다.

본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 인스트루먼트 보드의 착탈시 커플러 유닛을 자동 개폐시켜 냉각 시스템을 작동시킬 수 있어, 작업능률을 향상시키고, 냉매 누수를 최소화해 냉매 사용량을 절감시킨 이점이 있다.

본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 쿨링 재킷은 기판 표면과 냉매를 직접 접촉시킴으로써, 냉각효율을 향상시킨 이점이 있다.

본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 냉매 이동 경로가 매니폴드와 커플러 유닛, 쿨링 재킷으로 짧아져 냉각 효율을 향상시키고, 점용공간을 최소화, 작업 효율 또한 향상시킨 이점이 있다.

도 1은 종래의 반도체 테스트 보드의 냉각 시스템을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 테스트 보드의 냉각 시스템을 보여주는 사시도이다.
도 3(a)와 도 3(b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 테스트 보드의 냉각 시스템의 착탈 전후를 보여주는 정면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 매니폴드의 구조를 보여주는 저면단면사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 쿨링 재킷의 구조를 보여주는 정단면도이다.
도 6(a)와 도 6(b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 커플러 유닛의 착탈 전후를 보여주는 정단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 테스트 보드의 냉각 시스템을 이용한 냉매 이동 경로를 보여주는 도면이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.

본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 형상 및 크기는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.

또한, 본 명세서의 다양한 실시 예들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서 어느 한 실시 예에 제 1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제 2 구성요소로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.

명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 또한, 본 명세서에서 "연결"은 복수의 구성 요소를 간접적으로 연결하는 것, 및 직접적으로 연결하는 것을 모두 포함하는 의미로 사용된다.

또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 테스트 보드의 냉각 시스템을 보여주는 사시도이고, 도 3(a)와 도 3(b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 테스트 보드의 냉각 시스템의 착탈 전후를 보여주는 정면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 매니폴드의 구조를 보여주는 저면단면사시도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 쿨링 재킷의 구조를 보여주는 정단면도이며, 도 6(a)와 도 6(b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 커플러 유닛의 착탈 전후를 보여주는 정단면도이다.

도 2 내지 도 3(b)를 참조하면 반도체 테스트 보드는, 외부 전원을 공급받아 피검사 소자(device under test, DUT)에 필요한 전원전압을 인가하여 피검사 소자(DUT)와 신호를 주고받으며 오픈/쇼트 테스트, 커패시터 용량 검사 등의 다양한 검사가 수행될 수 있다. 이러한 반도체 테스트 보드에서 인스트루먼트 보드(instrument board, B)는, 테스트 헤드(미도시) 내에 위치하며, 테스터(tester, 미도시)와 피검사 소자(DUT, 미도시) 사이를 인터커넥션(interconnection)한다.

인스트루먼트 보드(B)는, 마더 보드(M)의 상부에 착탈되도록 결합할 수 있다. 인스트루먼트 보드(D)의 상부에서 중력방향으로 힘을 가해 인스트루먼트 보드(B)를 커넥터(C)로 컨택하여 마더 보드(M)와 결합시킬 수 있다. 인스트루먼트 보드(B)는, 마더 보드(M) 상에서 복수개가 교대로 나란하게 배열되어 마련될 수 있다.

반도체 테스트 보드의 냉각 시스템은, 각각의 인스트루먼트 보드(B)마다 마련되어 반도체 테스트 동작 중에 인스트루먼트 보드(B)에서 발생하는 열을 저온의 냉매와 열 교환하여 냉각시킬 수 있다. 이러한 반도체 테스트 보드의 냉각 시스템은, 매니폴드(manifold, 100)와 쿨링 재킷(cooling jacket, 200), 커플러 유닛(coupler unit, 300)을 포함할 수 있다. 나아가 스토퍼(stopper, 410)와 가이드 핀(guide pin, 420), 가이드 블록(guide block, 430)을 더 포함할 수 있다.

매니폴드(100)

도 2 내지 도 4를 참조하면 매니폴드(100)는, 냉매공급유로(110) 및 냉매회수유로(120)로 구성된 각각의 독립된 유로를 형성하고 후술할 쿨링 재킷(200)으로 냉매의 흐름을 유도할 수 있다. 매니폴드(100)는, 칠러(미도시) 및 회수 챔버(미도시) 각 단부와 서로 연결될 수 있다. 이를 위하여 매니폴드(100)는, 내부에 냉매공급유로(110)와 냉매회수유로(120)가 구획 형성될 수 있다. 매니폴드(100)는, 쿨링 재킷(200)의 측면 하부 방향에 마련되어, 쿨링 재킷(200)의 측면 하부와 서로 마주보도록 배치될 수 있다.

다시 도 4를 참조하면 냉매공급유로(110)는, 저온의 냉매를 인스트루먼트 보드(B)에 공급하는 경로로, 칠러(미도시)와 쿨링 재킷(200)을 연통시킬 수 있다. 냉매공급유로(110)는, 유입포트(111)와 냉매공급유로의 유입구(inlet, 112)를 연결하며 그 사이영역을 따라 유로를 형성할 수 있다.

유입포트(111)는, 단부에 마련되고 칠러(미도시)와 연결되어, 칠러(미도시)로부터 냉매를 유입시킬 수 있다.

냉매공급유로의 유입구(112)는, 칠러(미도시)에서 유입된 냉매를 쿨링 재킷(200)에 공급할 수 있다. 냉매공급유로의 유입구(112)는, 매니폴드(100)의 일면 상에 적어도 하나 이상이 마련되는데, 복수개의 인스트루먼트 보드(B) 개수에 대응되는 개수로 구비될 수 있다.

일 실시예에 따르면 냉매공급유로의 유입구(112)는 냉매공급유로(110)와 연결되어, 매니폴드(100)의 상부면에 구비될 수 있다. 각각의 냉매공급유로의 유입구(112)는, 인스트루먼트 보드(B) 이격 거리만큼 이격된 채 구비될 수 있다. 냉매공급유로의 유입구(112)에는, 후술할 제1 유입 커플러(310)가 접속될 수 있다.

다시 도 4를 참조하면 냉매회수유로(120)는, 인스트루먼트 보드(B)를 냉각시킨 후 고온의 냉매를 회수하는 경로로, 쿨링 재킷(200)과 회수 챔버(미도시)를 연통시킬 수 있다. 냉매회수유로(120)는, 냉매회수유로의 유출구(outlet, 121)와 유출포트(122)를 연결하며 그 사이영역을 따라 유로를 형성할 수 있다.

냉매회수유로의 유출구(121)는, 쿨링 재킷(200)에서 회수 챔버(미도시) 방향으로 냉매를 유출시킬 수 있다. 냉매회수유로의 유출구(121)는, 매니폴드(100)의 일면 상에 적어도 하나 이상이 마련되는데, 복수개의 인스트루먼트 보드(B) 개수에 대응되는 개수로 구비될 수 있다.

일 실시예에 따르면 냉매회수유로의 유출구(121)는, 냉매회수유로(120)와 연결되어, 매니폴드(100)의 상부면에 구비될 수 있다. 냉매회수유로의 유출구(121)는, 냉매공급유로의 유입구(112)와 나란하게 쿨링 재킷(200)의 측단부 하부와 마주보도록 배치될 수 있다. 냉매회수유로의 유출구(121)에는, 후술할 제1 유출 커플러(320)가 접속될 수 있다.

쿨링 재킷(200)

도 2 내지 도 3(b), 도 5를 참조하면 쿨링 재킷(200)은, 커버로써 전기 소자를 보호 지지하며, 인스트루먼트 보드(B)에 냉매 순환 경로를 제공할 수 있다. 쿨링 재킷(200)은, 복수개의 인스트루먼트 보드(B)마다 각각 마련되어, 인스트루먼트 보드(B)를 사이에 두고 양쪽에서 대칭되어 마주보도록 배치될 수 있다. 쿨링 재킷(200)은, 마주보며 인스트루먼트 보드(B)의 양쪽 표면과 마주보며 인스트루먼트 보드(B)를 감싸도록 설치 결합될 수 있다. 쿨링 재킷(200)은, 볼팅 결합으로 체결시킬 수 있다. 쿨링 재킷(200)은, 기판 커버부(210)와 유출입 커플러 체결부(220, 230)를 포함할 수 있고, 나아가 분기 홀(240)과 가이드 핀(250)을 더 포함할 수 있다. 쿨링 재킷(200)은, 알루미늄 재질로 이루어질 수 있다.

기판 커버부(210)는, 인스트루먼트 보드(B) 표면과 마주보도록 마련되어, 열 교환이 이루어지는 영역일 수 있다. 기판 커버부(210)는, 내부의 인스트루먼트 보드(B)와 일정 간격으로 이격되어 결합될 수 있다. 기판 커버부(210)는, 인스트루먼트 보드(B)에 냉매를 직접 접촉시켜 열 교환시킬 수 있다. 기판 커버부(210)는, 냉매가 내부 공간을 따라 흐르는 열 교환 그루브(groove, 211)와 그 열 교환 그루브(211)를 형성하도록 돌출 형성된 열 교환 핀(fin, 212)이 결합된 구조로 이루어질 수 있다.

열 교환 그루브(211)는, 기판 커버부(210)를 따라 흐르는 열 교환 유로(213)를 형성할 수 있다. 열 교환 그루브(211)의 단면은, 반구 형상, 타원 형상 또는 다각형 형상을 가질 수 있다. 열 교환 그루브(211)는, 2 이상의 굴곡부(211a)가 구비되어 열 교환 유로를 따라 지그재그 형태로 유로 흐름을 변환시킬 수 있다. 굴곡부(211a)는, 열 교환 유로(213)를 통과하는 냉매에 와류를 제공하여, 인스트루먼트 보드(B) 내 특정 위치에서의 정체시간을 지연시켜 냉각 효과를 극대화시킬 수 있다. 또한 열 교환 그루브(211)은, 각 구간 별 열 교환 유로(213)의 형상을 달리함으로써 냉매의 유속을 조절할 수 있다.

열 교환 핀(212)은, 기판 커버부(210)의 내주면에 마련되어 요철(凹凸) 형태를 가질 수 있다. 열 교환 핀(212)은, 열 교환 그루브(211)에 대응되는 형상으로 임의 간격으로 배열된다. 열 교환 핀(212)은, 열 교환 유로의 유입구(213a)에서 열 교환 유로의 유출구(213b) 방향으로 나란하게 마련될 수 있다.

분기 홀(240)은, 냉매를 인스트루먼트 보드(B) 양쪽 표면으로 분기시키기 위해 기판 커버부(210)에 마련될 수 있다.

열 교환 유로(213)는, 인스트루먼트 보드(B)와 냉매가 열 교환이 일어나는 경로로, 냉매공급유로(110) 및 냉매회수유로(120) 사이에 마련되어 연통될 수 있다. 열 교환 유로(213)는, 열 교환 유로의 유입구(213a)와 열 교환 유로의 유출구(213b)를 연결하며, 그 사이영역을 따라 유로를 형성할 수 있다. 열 교환 유로(213)는, 지그재그 형태로 냉매를 유동시킬 수 있다. 열 교환 유로(213)는, 인스트루먼트 보드(B) 표면을 따라 냉매를 순환시킬 수 있다.

유입 커플러 체결부(220)와 유출 커플러 체결부(230)는, 기판 커버부(210)와 각각 독립적으로 연통되나 서로 간에는 유출입되지 않도록 구획될 수 있다.

유입 커플러 체결부(220)의 일단부에는 열 교환 유로의 유입구(213a)가 마련되고, 타단부는 기판 커버부(210)의 열 교환 유로(213)와 연통될 수 있다. 유입 커플러 체결부(220)의 일단부에는 후술할 제1 유입 커플러(310)가 연통되도록 결합될 수 있다.

유출 커플러 체결부(230)는, 가압에 의한 후술할 커플러 유닛(300)의 착탈이 용이하도록, 유입 커플러 체결부(220)와 길이방향으로 나란하게 배치 마련될 수 있다. 유출 커플러 체결부(230)의 일단부에는 열 교환 유로의 유출구(213b)가 마련되고, 타단부는 기판 커버부(210)의 열 교환 유로(213)와 연통될 수 있다. 유출 커플러 체결부(230)의 일단부에 마련된 열 교환 유로의 유출구(213b)에는 후술할 제1 유출 커플러(320)가 연통되도록 결합될 수 있다.

가이드 핀(250)은, 인스트루먼트 보드(B)를 마더보드(M)에 도킹시킬 때 정확한 위치로 이동하여 결합시키기 위해 인스트루먼트 보드(B)의 이동 방향을 가이드할 수 있다. 가이드 핀(250)은, 인스트루먼트 보드(B)를 내리 누를 때 인스트루먼트 보드(B)의 이동 위치를 결정할 수 있다. 가이드 핀(250)은, 쿨링 재킷(200)의 단부에 돌출 마련될 수 있다. 가이드 핀(250)은, 쿨링 재킷(200)이 후술할 스토퍼(410)에 결합되어 지지될 때, 스토퍼(410)의 지지턱에 인입되어 결합될 수 있다.

커플러 유닛(300)

도 2 내지 도 3(b), 도 6(a)와 도 6(b)을 참조하면 커플러 유닛(300)은, 냉매가 흐를 수 있도록 매니폴드(100)와 쿨링 재킷(200)의 단부를 서로 연결시킬 수 있다. 커플러 유닛(300)은, 매니폴드(100)와 쿨링 재킷(200)을 착탈 결합시킬 수 있다. 커플러 유닛(300)은, 열 교환 유로(213)를 냉매공급유로(110) 및 냉매회수유로(120)와 각각 연통시킬 수 있다. 적어도 하나 이상의 커플러 유닛(300)이 마련되는데, 인스트루먼트 보드(B) 단위로 마련될 수 있다. 커플러 유닛(300)은, 인스트루먼트 보드(B)의 개수와 배열 방식에 따라 개수를 달리할 수 있다.

커플러 유닛의 착탈되는 결합 방법을 살펴보면 아래와 같다.

도 3(a)와 도 3(b)와 같이 인스트루먼트 보드(B)는, 마더 보드(M)에 착탈되도록 결합할 수 있다. 이 경우 인스트루먼트 보드(B)를 결착시키는 동시에, 중력방향으로 가하는 힘을 이용해 쿨링 재킷(200)과 매니폴드(100)에 구비된 커플러 유닛(300)을 손쉽게 결합시킬 수 있다. 즉 이를 위해 커플러 유닛(300)은, 쿨링 재킷(200)의 측면 하단과 매니폴드(100)의 상단에 마련될 수 있다. 이에 대응하여, 인스트루먼트 보드(B)를 마더 보드(M)에서 분리시키는 경우, 그 힘에 의해 커플러 유닛(300)을 손쉽게 서로 분리시킬 수 있다.

도 3(a)와 도 3(b)를 참조할 경우 커플러 유닛(300)은, 쿨링 재킷(200)에 마련된 제1 유출입 커플러(310, 320)와, 매니폴드(100)에 마련된 제2 유출입 커플러(330, 340)를 포함할 수 있다.

제1 유출입 커플러(310, 320)는, 쿨링 재킷(200)의 측면 하부에 나란히 마련될 수 있다.

도 6(a)와 도 6(b)를 참조할 경우 제1 유입 커플러(310)는, 제2 유입 커플러(330)와 암수 형태로 결합할 수 있다. 일 실시예에 따르면 제1 유입 커플러(310)는 암 커플러(coupler plug)이고, 제2 유입 커플러(330)는 숫 커플러(coupler socket)일 수 있다. 다른 실시예에 따르면 제1 유입 커플러(310)는 숫 커플러이고, 제2 유입 커플러(330)는 암 커플러일 수 있다. 이하에서는 제1 유입 커플러(310)는 암 커플러이고, 제2 유입 커플러(330)는 숫 커플러인 경우를 상정하여 설명하기로 한다.

제1 유입 커플러(310)는, 제2 유입 커플러(330)에 도킹될 수 있다. 제1 유입 커플러(310)와 제2 유입 커플러(330)는 서로 도킹되어 기밀 상태를 유지하고 냉매공급유로(110)와 열 교환 유로(213)를 개방시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 커플러 유닛(300)은 서로 암수 결합시키는 동시에, 제1 유입 커플러(310)와 제2 유입 커플러(330), 제1 유출 커플러(320)와 제2 유출 커플러(340) 각각을 개방시킬 수 있다. 이에 대응하여 커플러 유닛(300)이 서로 분리되는 동시에, 제1 유입 커플러(310)와 제2 유입 커플러(330), 제1 유출 커플러(320)와 제2 유출 커플러(340) 각각은 유로를 차폐시킬 수 있다.

제1 유입 커플러(310)는, 열 교환 유로의 유입구(213a)를 개폐, 연통되도록 마련될 수 있다. 제1 유입 커플러(310)는, 제1 커플러 본체(311)와 제1 유로(312), 제1 개폐부재(313), 제1 고정지지부재(314)를 포함할 수 있다. 나아가 밸브 가이드를 더 포함할 수 있다.

제1 유로(312)는, 제1 커플러 본체(311)의 길이방향을 따라 관통 형성될 수 있다.

제1 개폐부재(313)는, 제1 커플러 본체(311)에 삽입되고, 길이방향을 따라 이동하며 제1 유로(312)를 개폐할 수 있다. 제1 개폐부재(313)는, 제1 유로(312)에서 전방으로 탄성 지지되도록 구비될 수 있다. 제1 개폐부재(313)는, 제1 유로(312)의 전방으로 밀착되도록 탄성 지지하는 제1 스프링 부재를 포함할 수 있다. 제1 개폐부재(313)는, 제1 유입 커플러(310)와 후술할 제2 유입 커플러(330)의 결합에 의해 제1 유로(312)를 개방시킬 수 있다. 즉, 제1 개폐부재(313)는, 제2 개폐부재(333)와 마주보며 면접촉하여 칠러에서 유입되는 냉매의 유압과 후술할 제2 개폐부재(333)의 가압에 의해 후방으로 밀리면서 제1 유로(312)를 개방시킬 수 있다. 이와 반대로, 제1 개폐부재(313)는, 제1 유입 커플러(310)와 제2 유입 커플러(330)를 분리시킬 경우, 제1 유로(312)를 차폐시킬 수 있다. 즉, 제1 개폐부재(313)는, 냉매의 유압이 차단되면 제1 스프링 부재의 복원력에 의해 전방으로 이동하며 제1 유로(312)를 차폐시킬 수 있다.

제1 고정지지부재(314)는, 제1 유입 커플러(310)와 후술할 제2 유입 커플러(330)와 결합시 제1 유입 커플러(310)를 지지하여 냉매의 누수를 막을 수 있다. 제1 고정지지부재(314)는, 제2 유입 커플러(330)와의 결합 기밀성을 높일 수 있는 오링일 수 있다. 오링은, 탄성 소재로 이루어져, 제1 유입 커플러(310)와 제2 유입 커플러(330)가 면접촉하여 결합시 탄성에 의한 부피변화로 이음매를 밀폐시킬 수 있다. 오링은, 원형 또는 사각 단면의 환형의 형상을 가질 수 있다. 제1 고정지지부재(314)는, 제1 유입 커플러(310)와 제2 유입 커플러(330)의 결합력을 높일 수 있다.

제1 밸브 가이드는, 제1 커플러 본체(311)에 삽입되고, 제1 유로(312)의 일부 영역에 마련될 수 있다. 제1 밸브 가이드는, 제1 유입 커플러(310)와 제2 유입 커플러(330)의 결합에 따른 유로 형성시 제1 개폐부재(313)의 이동을 가이드, 지지할 수 있다. 또한 제1 밸브 가이드는, 제1 유로(312)의 일부 유로를 형성하여 유로를 가이드할 수 있다.

제1 유출 커플러(320)는 열 교환 유로의 유출구(213b)와 연통되도록 마련될 수 있다. 제1 유출 커플러(320)의 구조와 형상 등은 제1 유입 커플러(310)와 동일하므로, 이에 관한 설명은 생략하기로 한다.

제2 유입 커플러(330)는 냉매공급유로의 유입구(112)를 개폐, 연통되도록 마련될 수 있다. 제2 유입 커플러(330)는, 제1 유입 커플러(310)와 마주보도록, 수직방향에서 제1 유입 커플러(310)의 하부에 마련될 수 있다. 제2 유입 커플러(330)는, 제2 커플러 본체(331)와 제2 유로(332), 제2 개폐부재(333), 제2 고정지지부재(334)를 포함할 수 있다.

제2 유로(332)는, 제2 커플러 본체(331)의 길이방향을 따라 관통 형성될 수 있다.

제2 개폐부재(333)는, 제2 커플러 본체(331)에 삽입되고, 길이방향을 따라 이동하며 제2 유로(332)를 개폐할 수 있다. 제2 개폐부재(333)는, 제2 유로(332)에서 전방으로 탄성 지지되도록 구비될 수 있다. 제2 개폐부재(333)는, 제2 밸브 스템(valve stem)과 제2 슬라이드 밸브(slide valve), 제2 스프링 부재를 포함할 수 있다.

제2 밸브 스템은, 제1 개폐부재(313)와 면접촉한 채로 전방으로 밀며 제1 유로(312)와 제2 유로(332)를 개방시킬 수 있다.

제2 슬라이드 밸브는, 제2 커플러 본체(331)에 삽입되고, 제2 유로(332)의 일부 영역에 마련될 수 있다. 제2 슬라이드 밸브는, 제2 커플러 본체(331)의 길이방향을 따라 제2 유로(332)에서 슬라이딩 이동할 수 있다. 제2 슬라이드 밸브는, 제2 유로(332)를 따라 슬라이딩 이동하며 제1 유입 커플러(310)와 제2 유입 커플러(330)를 개폐할 수 있다. 제2 슬라이드 밸브가 전방으로 이동시 제2 유로(332)는 차폐될 수 있다. 제2 슬라이드 밸브가 후방으로 이동시 제2 유로(332)는 개방될 수 있다.

제2 스프링 부재는, 제1 유입 커플러(310)와 제2 유입 커플러(330)가 분리될 경우, 제2 슬라이드 밸브를 전방으로 밀어줄 수 있다. 제2 스프링 부재가 제2 슬라이드 밸브를 전방으로 밀어줌으로써, 제2 슬라이드 밸브와 제2 밸브 스템이 서로 맞물려 제2 유로(332)를 차폐시킬 수 있다.

제2 고정지지부재(334)는, 제1 유입 커플러(310)와 제2 유입 커플러(330)가 결합시 제1 유입 커플러(310)와 제2 유입 커플러(330)의 이음매를 밀폐시켜 냉매의 누수를 막을 수 있다. 제2 고정지지부재(334)는, 제1 유입 커플러(310)와의 결합 기밀성을 높일 수 있는 오링일 수 있다.

제2 유출 커플러(340)는 냉매회수유로의 유출구(121)와 연통되도록 마련될 수 있다. 제2 유출 커플러(340)는 제1 유출 커플러(310)와 암수 형태로 결합할 수 있다. 제2 유출 커플러(340)의 구조와 형상 등은 제2 유입 커플러(330)와 동일하므로, 이에 관한 설명은 생략하기로 한다.

스토퍼(410), 가이드 핀(420)

다시 도 2 내지 도 3(b)를 참조하여 스토퍼(410)와 가이드 핀(420)을 설명하기로 한다. 마더 보드(M)에 인스트루먼트 보드(B)를 도킹시킬 때 인스트루먼트 보드(B)에 중력방향으로 힘을 가한다. 이 때 스토퍼(410)는, 인스트루먼트 보드(B)가 더 이상 내려오지 않도록 내려올 위치를 결정할 수 있다. 스토퍼(410)는, 인스트루먼트 보드(B)를 마더보드(M)에 도킹할 때 인스트루먼트 보드(B)를 상부 방향으로 들어 올리는 역할을 한다. 스토퍼(410)는, 커넥터(C)와 커플러(300) 등이 고중량 인스트루먼트 보드(B) 등의 하중에 의한 손상을 막기 위해 일정 높이 범위에서만 누를 수 있도록 지지한다. 나아가 스토퍼(410)는, 인스트루먼트 보드(B)가 이탈되지 않도록 고정 지지할 수 있다.

가이드 핀(420)은, 인스트루먼트 보드(B)를 마더보드(M)에 도킹시킬 때 정확한 위치로 이동하여 결합시키기 위해 인스트루먼트 보드(B)의 이동 방향을 가이드할 수 있다. 가이드 핀(420)은, 인스트루먼트 보드(B)를 내리 누를 때 인스트루먼트 보드(B)의 이동 위치를 결정할 수 있다. 가이드 핀(420)은, 마더 보드(M)의 일 단부에 돌출 마련될 수 있다. 가이드 핀(420)은, 인스트루먼트 보드(B)의 크기와 면적에 따라 개수를 달리하여 마련될 수 있다.

가이드 블록(430)은, 스토퍼(410)의 단부에 마련되어 서로 마주보며 쿨링 재킷(200)을 측면 방향에서 지지 고정할 수 있다.

이하에서는, 반도체 테스트 보드의 냉각 시스템의 착탈 방법과 냉매 순환 경로를 살펴보기로 한다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 테스트 보드의 냉각 시스템을 이용한 냉매 이동 경로를 보여주는 도면이다.

펌프(미도시) 작동으로 일정압에 의해 칠러(미도시)는 냉매를 계속적으로 공급할 수 있다.

중력방향으로 인스트루먼트 보드(B)에 힘을 가하면, 인스트루먼트 보드(B)가 마더 보드(M)에 도킹된다. 이때 제1 유입 커플러(310)와 제2 유입 커플러(330), 제1 유출 커플러(320)와 제2 유출 커플러(340)도 서로 결합한다. 제1 유입 커플러(310)와 제2 유입 커플러(330)를 결합할 경우, 제1 개폐부재(313)는, 제2 개폐부재(333)와 접촉시 제2 개폐부재(333)가 가하는 힘에 의해 후방으로 밀리면서 제1 유로(312)를 개방시킬 수 있다. 마찬가지로 제2 유로(332)도 개방되어 커플러 유닛(300)은 냉각 시스템의 냉각 유로를 개방시킨다. 제1 유출 커플러(320)와 제2 유출 커플러(340)도 동일한 방식으로 개방된다.

도 7을 참조하면 칠러(미도시)에서 매니폴드(100)의 유입포트(111)를 거쳐 냉매가 유입된다. 냉매공급유로(110)와 제2 유입 커플러(330), 제1 유입 커플러(310)를 거쳐 쿨링 재킷(200)의 열 교환 유로의 유입구(213a)로 냉매가 유입된다.

이 경우 유입 커플러 체결부(220)를 거쳐 분기 홀(240)을 통해 인스트루먼트 보드(B)의 양면에 마련된 기판 커버부(210)의 열 교환 유로(213)로 냉매가 분기된다. 열 교환 유로(213)를 따라 흐른 냉매가 인스트루먼트 보드(B)의 열을 빼앗아 다시 열 교환 유로의 유출구(213b)를 거쳐 유출 커플러 체결부(230)로 유출된다.

이는 제1 유출 커플러(320), 제2 유출 커플러(340)를 거쳐 매니폴드(100)의 냉매회수유로의 유출구(121)로 고온의 냉매가 유출된다. 다시 유출포트(122)를 거쳐 회수 챔버(미도시)로 냉매가 회수된다.

회수 챔버(미도시)는, 회수한 냉매를 다시 냉각시킬 수 있다. 회수된 냉매는 다시 칠러(미도시)를 거쳐 반도체 테스트 보드의 냉각 시스템에 재공급될 수 있다.

이 경우 중력 반대방향으로 인스트루먼트 보드(B)에 힘을 가하면, 마더 보드(M)가 커넥터(C)와 분리된다. 이때 제1 유입 커플러(310)와 제2 유입 커플러(330), 제1 유출 커플러(320)와 제2 유출 커플러(340)는 서로 분리된다. 제1 유입 커플러(310)와 제2 유입 커플러(330)를 분리시킬 경우, 제1 개폐부재(313)는 제1 유로(312)를 차폐시킬 수 있다. 즉, 제1 개폐부재(313)는, 외력에 의해 전방으로 이동하며 제1 유로(312)를 차폐시킬 수 있다. 마찬가지로 제2 유로(332)도 차폐되어 제1 유입 커플러(310)와 제2 유입 커플러(330)는 냉각 시스템의 유로를 차폐시킨다. 제1 유출 커플러(320)와 제2 유출 커플러(340)도 동일한 방식으로 차폐된다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.

11 : 호스 12 : 체결구
100 : 매니폴드 110 : 냉매공급유로
120 : 냉매회수유로
200 : 쿨링 재킷 210 : 기판 커버부
211 : 열 교환 그루브 212 : 열 교환 핀
213 : 열 교환 유로
220 : 유입 커플러 체결부 230 : 유출 커플러 체결부
240 : 분기 홀 250 : 가이드 핀
300 : 커플러 유닛 310 : 제1 유입 커플러
311 : 제1 커플러 본체 312 : 제1 유로
313 : 제1 개폐부재 314 : 제1 고정지지부재
320 : 제1 유출 커플러 321 : 제1 커플러 본체
322 : 제1 유로 323 : 제1 개폐부재
324 : 제1 고정지지부재
330 : 제2 유입 커플러 331 : 제2 커플러 본체
332 : 제2 유로 333 : 제2 개폐부재
334 : 제2 고정지지부재
340 : 제2 유출 커플러 341 : 제2 커플러 본체
342 : 제2 유로 343 : 제2 개폐부재
344 : 제2 고정지지부재
410 : 스토퍼 420 : 가이드 핀
B : 인스트루먼트 보드 M : 마더 보드
C : 커넥터

Claims

칠러와 회수 챔버 각 단부와 연결되고, 내부에 냉매공급유로와 냉매회수유로가 구획 형성된 매니폴드;
인스트루먼트 보드를 감싸되, 냉매가 상기 인스트루먼트 보드와 직접 접촉하여 열 교환이 이뤄지도록 내주면에 복수개의 열 교환 그루브(groove)가 구비되어 열 교환 유로를 형성하는 기판 커버부와, 상기 열 교환 유로와 연통되도록 상기 기판 커버의 일단부에 마련되어 상기 열 교환 유로의 유입구를 형성하는 유입 커플러 체결부, 상기 열 교환 유로와 연통되고 상기 유입 커플러 체결부와 나란하게 배치 마련되어 상기 열 교환 유로의 유출구를 형성하는 유출 커플러 체결부를 가지는 쿨링 재킷; 및
상기 열 교환 유로가 각각 상기 냉매공급유로 및 상기 냉매회수유로와 각각 연통되도록, 상기 쿨링 재킷의 측면 하부에 마련되어 상기 매니폴드와 상기 쿨링 재킷을 착탈 결합시키는 커플러 유닛을 포함하고,
상기 커플러 유닛은,
상기 열 교환 유로의 유입구와 연통되도록 마련된 제1 유입 커플러;
상기 열 교환 유로의 유출구와 연통되도록 마련된 제1 유출 커플러;
상기 냉매공급유로의 유입구와 연통되도록 마련되어, 상기 제1 유입 커플러와 암수 형태로 결합하는 제2 유입 커플러; 및
상기 냉매회수유로의 유출구와 연통되도록 마련되어, 상기 제1 유출 커플러와 암수 형태로 결합하는 제2 유출 커플러를 포함하며,
상기 매니폴드는 상기 인스트루먼트 보드에 중력 방향으로 가한 힘에 의해 상기 커플러 유닛과 결합하는, 반도체 테스트 보드의 냉각 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 유입 커플러와 상기 제1 유출 커플러는 상기 유입 커플러 체결부와 상기 유출 커플러 체결부의 하단에 각각 나란히 배열 마련된, 반도체 테스트 보드의 냉각 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 유입 커플러는 상기 제2 유입 커플러에 도킹됨으로써 기밀 상태를 유지하며 상기 냉매공급유로와 상기 열 교환 유로를 개방시키는, 반도체 테스트 보드의 냉각 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 유입 커플러는,
제1 커플러 본체;
상기 제1 커플러 본체의 길이방향을 따라 관통 형성된 제1 유로;
상기 제1 유로에 삽입되여 상기 제1 유로를 개폐하는 제1 개폐부재; 및
상기 제1 유입 커플러가 전방 이동시 상기 제2 유입 커플러에 밀착 고정시키는 제1 고정지지부재를 포함하고,
상기 제2 유입 커플러는,
제2 커플러 본체;
상기 제2 커플러 본체의 길이방향을 따라 관통 형성된 제2 유로;
상기 제2 유로에 삽입되며 상지 제2 유로를 개폐하는 제2 개폐부재; 및
상기 제1 유입 커플러와 결합시 상기 제1 유입 커플러에 밀착 고정시키는 제2 고정지지부재를 포함하는, 반도체 테스트 보드의 냉각 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 인스트루먼트 보드가 이탈되지 않도록 고정 지지하는 스토퍼; 및
마더 보드의 일 단부에 돌출 마련되어 상기 인스트루먼트 보드의 이동 위치 결정하는 가이드 핀을 포함하는, 반도체 테스트 보드 냉각 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 쿨링 재킷은 교대로 배열된 복수개의 인스트루먼트 보드를 사이에 두고 각각 마련되고,
상기 커플러 유닛은 상기 인스트루먼트 보드 단위로 상기 쿨링 재킷의 측면 하단부와 상기 매니폴드의 상단부에 마련된, 반도체 테스트 보드 냉각 시스템.
냉매가 인스트루먼트 보드 표면에 직접 접촉하여 열 교환이 이뤄지도록 내주면에 복수개의 열 교환 그루브가 구비되어 열 교환 유로를 형성하는 기판 커버부와, 상기 열 교환 유로와 연통되도록 상기 기판 커버의 일단부에 마련되어 상기 열 교환 유로의 유입구를 형성하는 유입 커플러 체결부, 상기 열 교환 유로와 연통되고 상기 유입 커플러 체결부와 나란하게 배치 마련되어 상기 열 교환 유로의 유출구를 형성하는 유출 커플러 체결부를 가지는 쿨링 재킷;
냉매공급유로와 냉매회수유로가 서로 구획되어 형성된 매니폴드;
상기 쿨링 재킷의 측면 하부에 마련되고, 상기 냉매공급유로와 상기 열 교환 유로를 연통시키는 제1 유입 커플러와 제2 유입 커플러; 및
상기 제1 유입 커플러와 상기 제2 유입 커플러에 나란하게 배치되고, 상기 열 교환 유로와 상기 냉매회수유로를 연통시키는 제1 유출 커플러와 제2 유출 커플러를 포함하는, 반도체 테스트 보드 냉각 시스템.