KR102411068B1 - 피검사 디바이스의 온도 조절을 위한 온도 조절 장치 - Google Patents

Abstract

피검사 디바이스의 온도를 조절하는 온도 조절 장치가 제공된다. 온도 조절 장치는, 온도 조절기와, 진공 펌프와, 급수기를 포함한다. 온도 조절기는, 물이 분사되고 물이 진공압 하에서 수증기로 증발되는 증발 챔버 및 증발 챔버를 내부에 갖고 피검사 디바이스의 상면에 분리 가능하게 접촉되도록 구성되는 하우징을 포함한다. 진공 펌프는, 증발 챔버에 연통하며 진공압을 발생시킨다. 급수기는, 증발 챔버에 연통하며, 대기압 하에서 물을 증발 챔버에 공급하도록 구성된다.

Description

피검사 디바이스의 온도 조절을 위한 온도 조절 장치{TEMPERATURE ADJUSTMENT APPARATUS FOR ADJUSTING TEMPERATURE OF DEVICE UNDER TEST}

본 개시는 피검사 디바이스의 검사 시에 피검사 디바이스의 온도를 조절하기 위한 온도 조절 장치에 관한 것이다.

반도체 디바이스와 같은 피검사 디바이스의 제조 공정에서, 피검사 디바이스의 전기적 특성이 검사 장치에 의해 검사된다. 피검사 디바이스가 검사 장치의 검사 보드 상에 배치되어, 피검사 디바이스에 대한 검사가 행해진다. 검사 신호는 검사 보드로부터 피검사 디바이스로 전달될 수 있고, 피검사 디바이스의 응답신호가 검사 보드에 전달될 수 있다.

피검사 디바이스에 대한 검사는 고온 환경과 저온 환경에서 행해질 수 있다. 일부의 피검사 디바이스는 검사 시에 가열될 수 있다. 따라서, 피검사 디바이스의 검사 시에, 피검사 디바이스의 온도를 검사에 요구되는 적정 온도로 조절할 필요가 있다. 피검사 디바이스의 검사 시에 피검사 디바이스의 온도를 조절하기 위한 장치가 당해 분야에 알려져 있다. 일 예로, 대한민국 공개특허공보 제10-2018-0012592호는, 반도체 소자 테스트 장치의 검사 온도를 고온에서 저온으로 신속하게 냉각시킬 수 있는 온도 조절 장치를 개시한다.

대한민국 공개특허공보 제10-2018-0012592호

본 개시의 일 실시예는, 외부 환경의 영향 없이 피검사 디바이스로부터 대량의 열을 흡열하여 피검사 디바이스의 온도를 신속하게 조절하는 온도 조절 장치를 제공한다. 본 개시의 일 실시예는, 피검사 디바이스와 접촉되어 피검사 디바이스의 온도를 조절하는 온도 조절 장치를 제공한다. 본 개시의 일 실시예는, 피검사 디바이스의 온도를 고속으로 정밀하게 조절하는 온도 조절 장치를 제공한다.

본 개시의 실시예들은, 검사되는 피검사 디바이스의 온도를 조절하기 위한 온도 조절 장치에 관련된다. 일 실시예에 따른 온도 조절 장치는, 온도 조절기와, 진공 펌프와, 급수기를 포함한다. 온도 조절기는, 물이 분사되고 물이 진공압 하에서 수증기로 증발되는 증발 챔버 및 증발 챔버를 내부에 갖고 피검사 디바이스의 상면에 분리 가능하게 접촉되도록 구성되는 하우징을 포함한다. 진공 펌프는, 증발 챔버에 연통하며 진공압을 발생시킨다. 급수기는, 증발 챔버에 연통하며, 대기압 하에서 물을 증발 챔버에 공급하도록 구성된다.

일 실시예에 있어서, 하우징은 상벽부와 측벽부를 포함한다. 상벽부는, 급수기에 연통하고 증발 챔버로 물을 안내하는 유로를 갖는다. 측벽부는 상벽부와 결합된다. 상벽부의 하면과 측벽부의 내주면이 증발 챔버를 한정한다.

일 실시예에 있어서, 하우징은, 상벽부에 결합되고 유로를 개폐하도록 구성되는 분사 밸브와, 물이 증발 챔버로 분사되는 노즐 홀을 갖고 상벽부의 하면에 결합되는 분사부를 포함한다. 복수의 노즐 홀이 분사부에 구비될 수 있고, 복수의 노즐 홀은 증발 챔버를 향하여 증대되는 간격으로 분사부에 형성될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 하우징은 측벽부와 결합되는 바닥벽부를 포함하며, 바닥벽부는 피검사 디바이스의 상면과 열전달 가능하도록 피검사 디바이스의 상면에 밀착된다.

일 실시예에 있어서, 바닥벽부는 증발 챔버와 연통하도록 관통 형성된 흡착 홀을 가지며, 하우징은, 바닥벽부와 피검사 디바이스의 상면을 밀봉하는 씨일 부재를 포함한다.

일 실시예에 있어서, 온도 조절기는, 하우징의 바닥벽부에 설치되고 하우징의 온도를 검출하는 온도 센서를 포함할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 온도 조절기는, 하우징의 바닥벽부에 설치되고 피검사 디바이스를 가열하는 히터를 포함할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 하우징은, 증발 챔버가 피검사 디바이스의 상면의 위에 위치하고 측벽부의 하단면에서 피검사 디바이스의 상면에 접촉되도록 구성된다.

일 실시예에 있어서, 온도 조절 장치는 증발 챔버 및 진공 펌프에 연통하는 응축기를 포함한다. 응축기는 진공압을 증발 챔버에 전달하도록 구성된다.

일 실시예에 있어서, 응축기는 증발 챔버로부터 배기된 수증기를 응축하여 응축수를 배수하도록 구성된다. 급수기는, 응축기 및 진공 펌프에 연통하고 진공 펌프로부터의 진공압을 응축기에 공급하고 응축기로부터의 응축수를 저장하며 대기압과 진공압으로 전환되도록 구성된다.

일 실시예에 있어서, 급수기는, 제1 내지 제3 탱크를 포함한다. 제1 탱크는 응축기 및 진공 펌프에 연통한다. 제1 탱크는, 진공 펌프로부터의 진공압을 저장하고 응축기에 공급하며 응축기로부터 배수된 응축수를 저장 및 배수한다. 제2 탱크는 제1 탱크 및 진공 펌프에 연통한다. 제2 탱크는, 진공압 하에서 제1 탱크로부터 배수된 응축수를 저장하고 대기압 하에서 응축수를 배수한다. 제3 탱크는 제2 탱크 및 증발 챔버에 연통한다. 제3 탱크는, 대기압하에서 물을 증발 챔버에 공급하고 대기압 하에서 제2 탱크로부터 배수된 응축수를 저장한다.

일 실시예에 있어서, 급수기는 전환 밸브를 포함한다. 전환 밸브는, 진공 펌프와 제1 탱크를 연결하는 제1 관로로부터 분기되고 제2 탱크에 연결되는 제2 관로에 설치된다. 급수기는, 전환 밸브가 진공압으로 전환된 상태에서 진공압을 제1 탱크 및 제2 탱크로 공급하고 전환 밸브가 대기압으로 전환된 상태에서 제2 탱크가 제3 탱크로 응축수를 배수하고 제3 탱크가 물을 증발 챔버로 공급하도록 구성된다.

일 실시예에 있어서, 온도 조절 장치는, 온도 조절기의 작동 및 급수기의 작동을 제어하는 제어기를 포함한다.

본 개시의 일 실시예에 의하면, 피검사 디바이스와 접촉되는 온도 조절기 내부의 증발 챔버에서 물이 진공압 하에서 수증기로 증발한다. 따라서, 온도 조절기는 물의 증발 잠열을 이용하는 증발기로써 기능하며, 온도 조절 장치는 피검사 디바이스로부터 대량의 열을 흡열하여 신속하게 피검사 디바이스의 온도를 조절할 수 있다.

본 개시의 일 실시예에 의하면, 온도 조절기는, 증발 챔버를 한정하며 피검사 디바이스와 접촉되는 하우징을 갖는다. 따라서, 온도 조절 장치는 다양한 피검사 디바이스에 적용되도록 다양한 형상의 하우징을 가질 수 있다.

본 개시의 일 실시예에 의하면, 온도 조절기의 증발 챔버에는 극소량의 물이 분사될 수 있고 하우징이 피검사 디바이스에 직접 접촉되므로, 외부 환경의 영향을 배제시킬 수 있고, 피검사 디바이스의 온도를 정밀하게 조절할 수 있다.

본 개시의 일 실시예에 의하면, 대기압 상태의 급수기로부터 진공압 상태의 증발 챔버로 물이 공급되므로, 물이 증발 챔버에 원활하게 공급될 수 있고, 물의 분사량 제어에 의해 고속의 온도 조절이 실행될 수 있다.

본 개시의 일 실시예에 의하면, 증발 챔버에 공급되는 물의 순환에 의해 물의 재사용이 가능하며, 대기압 상태인 급수기에는 물이 용이하게 보충될 수 있다.

본 개시의 일 실시예에 의하면, 급수기는 진공압과 대기압으로 전환되도록 구성되며, 증발 챔버의 진공압 상태를 유지하면서 응축기로부터의 응축수를 대기압 하에서 저장할 수 있다.

도 1은 일 실시예에 따른 온도 조절 장치의 구성을 개략적으로 도시하는 블록도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 온도 조절기를 도시하는 사시도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 온도 조절기의 내부를 도시하는 부분 단면 정면도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 온도 조절기의 내부를 도시하는 부분 단면 사시도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 온도 조절기의 내부를 도시하는 또 하나의 부분 단면 사시도이다.
도 6은 도 2에 도시하는 하우징의 일부의 사시도이다.
도 7은 하우징 내에 배치되는 분사부를 도시하는 단면도이다.
도 8은 또 하나의 실시예에 따른 온도 조절기를 도시하는 단면도이다.
도 9는 도 8에 도시하는 온도 조절기를 도시하는 하방 사시도이다.
도 10은 또 다른 실시예에 따른 온도 조절기와 피검사 디바이스를 도시하는 단면 사시도이다.
도 11은 또 다른 실시예에 따른 온도 조절기가 피검사 디바이스에 부착되는 예를 도시하는 단면 사시도이다.
도 12는 또 하나의 실시예에 따른 온도 조절 장치의 구성을 개략적으로 도시하는 블록도이다.
도 13은 도 12에 도시하는 온도 조절 장치의 구성요소들을 개략적으로 도시한다.
도 14는 제어기를 포함하는 일 실시예에 따른 온도 조절 장치를 개략적으로 도시한다.

본 개시의 실시예들은 본 개시의 기술적 사상을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것이다. 본 개시에 따른 권리범위가 이하에 제시되는 실시예들이나 이들 실시예들에 대한 구체적 설명으로 한정되는 것은 아니다.

본 개시에 사용되는 모든 기술적 용어들 및 과학적 용어들은, 달리 정의되지 않는 한, 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해되는 의미를 가진다. 본 개시에 사용되는 모든 용어들은 본 개시를 더욱 명확히 설명하기 위한 목적으로 선택된 것이며 본 개시에 따른 권리범위를 제한하기 위해 선택된 것이 아니다.

본 개시에서 사용되는 '포함하는', '구비하는', '갖는' 등과 같은 표현은, 해당 표현이 포함되는 어구 또는 문장에서 달리 언급되지 않는 한, 다른 실시예를 포함할 가능성을 내포하는 개방형 용어(open-ended terms)로 이해되어야 한다.

본 개시에서 기술된 단수형의 표현은 달리 언급하지 않는 한 복수형의 의미를 포함할 수 있으며, 이는 청구범위에 기재된 단수형의 표현에도 마찬가지로 적용된다.

본 개시에서 사용되는 '제1', '제2' 등의 표현들은 복수의 구성요소들을 상호 구분하기 위해 사용되며, 해당 구성요소들의 순서 또는 중요도를 한정하는 것은 아니다.

본 개시에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결되어' 있다거나 '결합되어' 있다고 언급된 경우, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수 있거나 결합될 수 있는 것으로, 또는 새로운 다른 구성요소를 매개로 하여 연결될 수 있거나 결합될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.

첨부한 도면에 도시하는 예들을 참조하여, 실시예들이 설명된다. 첨부된 도면에서, 동일하거나 대응하는 구성요소에는 동일한 참조부호가 부여되어 있다. 또한, 이하의 실시예들의 설명에 있어서, 동일하거나 대응하는 구성요소를 중복하여 기술하는 것이 생략될 수 있다. 그러나, 구성요소에 관한 기술이 생략되어도, 그러한 구성요소가 어떤 실시예에 포함되지 않는 것으로 의도되지는 않는다.

이하에 설명되는 실시예들과 첨부된 도면에 도시하는 예들은, 피검사 디바이스의 검사 시에, 피검사 디바이스의 온도를 조절하는 장치(이하, 간단히 '온도 조절 장치'라고 한다)에 관련된다. 검사 장치가 상기 피검사 디바이스의 전기적 특성을 검사할 수 있다. 상기 피검사 디바이스의 검사 시에, 상기 피검사 디바이스의 온도는 적절한 수준으로 조정될 필요가 있다. 일 실시예에 따른 온도 조절 장치에 의해 상기 피검사 디바이스의 온도가 조정될 수 있다. 일 예로, 상기 피검사 디바이스는, 반도체 디바이스의 제조 공정 중 후공정에서 최종적인 검사를 받는 반도체 디바이스일 수 있지만, 상기 피검사 디바이스가 이에 한정되지는 않는다.

도 1은, 일 실시예에 따른 온도 조절 장치의 구성을 개략적으로 도시하는 블록도이다. 일 실시예에 따른 온도 조절 장치의 설명을 위해 도 1이 참조된다.

온도 조절 장치(10)는, 피검사 디바이스(20)의 검사 시에, 피검사 디바이스(20)의 온도를 조절한다. 피검사 디바이스(20)의 검사 시에, 피검사 디바이스(20)는 검사 장치의 검사 보드(30) 상에 배치된다. 피검사 디바이스(20)는 테스트 소켓(40)에 의해 검사 보드(30) 상에 위치된다. 테스트 소켓(40)은 검사 보드(30)에 교체 가능하게 장착될 수 있으며, 테스트 소켓(40)은 상하 방향으로 전기 신호를 전달하도록 구성된다. 피검사 디바이스(20)의 검사 시에, 피검사 디바이스(20)의 온도는 온도 조절 장치(10)에 의해 조절되다. 일 예로, 피검사 디바이스(20)는 온도 조절 장치(10)에 의해 냉각될 수 있다. 발열이 큰 비메모리 반도체를 갖거나 높은 온도 정밀도를 요구하는 피검사 디바이스(20)의 냉각을 위해 온도 조절 장치(10)가 사용될 수 있다. 또는, 빠른 온도 전환, 높은 신뢰성, 또는 저전력이 요구되는 피검사 디바이스(20)의 검사 시에, 온도 조절 장치(10)가 사용될 수 있다.

일 실시예의 온도 조절 장치(10)는, 온도 조절기(100)와, 진공 펌프(200)와, 급수기(300)를 포함할 수 있다.

온도 조절기(100)는 피검사 디바이스(20)와 접촉되며, 온도 조절기(100)와 피검사 디바이스(20) 간에 열전달이 행해진다. 이에 따라, 가열된 또는 발열하는 피검사 디바이스(20)는 온도 조절기(100)에 의해 냉각될 수 있다. 온도 조절기(100)는 내부에 증발 챔버(110)를 포함한다.

진공 펌프(200)와 급수기(300)가 증발 챔버(110)에 연통한다. 본 개시에 있어서, '연통한다'라는 용어는, 하나의 구성요소가 또 하나의 구성 요소에 유체(예컨대, 액체 또는 기체)가 유동 가능하도록 연결되는 것을 의미할 수 있다. 이와 관련하여, 상기 유체는 유로(예컨대, 파이프 또는 튜브와 같은 관로, 구성요소의 내부에 형성되는 통로 등)를 통해 유동할 수 있다. 따라서, 상기 하나의 구성요소가 상기 또 하나의 구성요소와 연통할 때, 상기 하나의 구성요소는 상기의 유로에 의해 상기 또 하나의 구성요소에 연결될 수 있다.

진공 펌프(200)는 진공압을 발생시키고 진공압을 공급하도록 구성된다. 급수기(300)는 대기압 하에서 증발 챔버(110)에 물을 공급하도록 구성된다. 급수기(300)는, 대기에 연통하고 대기압 하에서 물을 저장하고 공급하는 탱크를 포함할 수 있다.

진공 펌프(200)로부터의 진공압이 증발 챔버(110)에 공급된다. 이에 따라, 증발 챔버(110)가 대기압보다 낮은 압력으로 감압된다. 증발 챔버(110)에 상기 진공압이 공급된 상태에서, 급수기(300)로부터 공급되는 물이 증발 챔버(110)에 분사된다. 증발 챔버(110)가 상기 진공압으로 감압된 상태이므로, 증발 챔버(110) 내에서의 물의 비등점은 대기압 하에서의 비등점보다 낮다. 그러므로, 분사된 물은 상기 진공압 하에서 수증기로 증발 및 기화하면서, 상변화를 일으킨다. 액체 상태의 물이 기체 상태로 상변화할 때, 큰 잠열이 작용한다. 온도 조절기(100)와 피검사 디바이스(20)가 열교환하므로, 피검사 디바이스(20)의 열이 온도 조절기(100)에 전달된다. 온도 조절기(100)에 전달된 피검사 디바이스(20)의 열이 상기 잠열로 이용되므로, 이에 따라 피검사 디바이스(20)가 냉각된다.

본 개시에 있어서, 상기 진공압은 대기압보다 매우 낮은 압력을 의미할 수 있다. 일 예로, 진공 펌프(200)가 발생시키는 상기 진공압은, -95kPa 내지 -98kPa일 수 있다. 물의 비등점은 외부의 압력에 따라 변화한다. 증발 챔버(110)에 상기 진공압이 공급된 상태에서, 증발 챔버(110) 내부의 압력은 대기압보다 매우 낮다. 급수기(300)가 대기압 하에서 작동하므로, 증발 챔버(110)에는 대기압 하에서 물이 공급된다. 증발 챔버(110)가 대기압보다 낮은 압력으로 감압되므로, 급수기(300)로부터의 물은 압력차에 의해 증발 챔버(110)로 분사된다. 증발 챔버(110)가 상기 진공압에 의해 감압되어 있으므로, 증발 챔버(110)에 분사된 물은 대기압 하에서의 비등점보다 낮은 비등점에서 증발한다. 일 예로, 증발 챔버(110)의 내부 압력이 -95kPa일 경우, 물의 비등점은 37.2℃로 떨어질 수 있다. 이와 같이, 증발 챔버(110)에 상기 진공압이 공급된 상태에서, 증발 챔버(110)로 분사된 물이 수증기로 상변화하며, 피검사 디바이스(20)로부터 전달된 열이 상변화에 수반되는 잠열로써 온도 조절기(100)에 흡수된다.

도 2는 일 실시예에 따른 온도 조절기를 도시하는 사시도이다. 도 3은 일 실시예에 따른 온도 조절기의 내부를 도시하는 부분 단면 정면도이다. 도 4와 도 5는 일 실시예에 따른 온도 조절기의 내부를 도시하는 부분 단면 사시도이다. 도 6은 도 2에 도시하는 하우징의 일부의 사시도이다. 도 7은 하우징 내부에 배치되는 분사부를 도시하는 단면도이다. 일 실시예에 따른 온도 조절기의 설명을 위해 도 1 내지 도 7이 참조된다.

일 실시예의 온도 조절기(100)는, 증발 챔버(110)와 증발 챔버(110)를 내부에 갖는 하우징(120)을 포함한다. 하우징(120)은 피검사 디바이스(20)의 상면에 분리 가능하게 접촉되도록 구성된다. 하우징(120)과 피검사 디바이스(20) 사이에 열전달이 행해지며, 증발 챔버(110) 내의 물의 상변화에 의해, 피검사 디바이스(20)가 냉각될 수 있다.

하우징(120)은 육면체의 형상을 가질 수 있지만, 하우징(120)의 형상이 이에 한정되지는 않는다. 일 실시예의 하우징(120)은, 상벽부(121)와, 측벽부(122)와, 바닥벽부(123)를 포함할 수 있다. 다른 실시예의 하우징(120)은, 상벽부(121)와 측벽부(122)를 포함할 수 있다.

상벽부(121)는 하우징(120)의 상부를 구성한다. 상벽부(121)의 하면이 증발 챔버(110)의 일부를 한정한다. 상벽부(121)는, 내부에 증발 챔버(110)로 공급되는 물이 지나는 유로(130)를 갖는다. 유로(130)는 급수기(300)에 연통하며, 증발 챔버(110)로 상기 물을 안내하도록 형성되어 있다. 유로(130)는, 상벽부(121)의 내부에서 수평 방향으로 연장하는 수평 유로(131)와, 수평 유로(131)와 연통하고 상벽부(121)의 중앙에 위치하는 공동(132)과, 공동(132)으로부터 증발 챔버(110)로 수직 방향으로 연장하는 수직 유로(133)를 갖는다. 수평 유로(131)에 급수 포트(141)가 결합되며, 수평 유로(131)는 급수 포트(141)를 통해 급수기(300)에 연통한다. 상벽부(121)의 측면에 수평 유로(131)의 일단이 형성되어 있고, 수평 유로(131)의 일단에 플러그(134)가 결합된다. 또한, 상벽부(121)는, 증발 챔버(110)에서 발생된 수증기가 배기되는 배기공(124)(도 4 참조)을 갖는다. 배기공(124)은 증발 챔버(110)와 연통하도록, 상벽부(121)에 형성되어 있다. 배기공(124)에 배기 포트(142)가 결합되며, 배기 포트(142)는 진공 펌프(200)와 연통할 수 있다. 진공 펌프(200)의 상기 진공압이, 배기 포트(142)와 배기공(124)을 통해 증발 챔버(110)에 공급된다.

측벽부(122)는 상벽부(121)의 하측에 배치되며, 증발 챔버(110)를 둘러싸도록 형성되어 있다. 측벽부(122)는 상벽부(121)와 결합된다. 이에 따라, 상벽부(121)의 하면과 측벽부(122)의 내주면이 증발 챔버(110)를 한정한다. 도 6에 도시하는 바와 같이, 측벽부(122)의 내주면은 대략 사각형으로 형성되며, 사각형 형상의 각 모서리는 곡면으로 형성되어 있다.

일 실시예에 있어서, 하우징(120)은, 측벽부(122)와 결합되어 있는 바닥벽부(123)를 포함할 수 있다. 바닥벽부(123)는 하우징(120)의 하부를 구성한다. 따라서, 바닥벽부(123)의 상면이, 상벽부(121)의 하면과 측벽부(122)의 내주면과 함께, 증발 챔버(110)를 한정할 수 있다. 도 6에 도시하는 바와 같이, 측벽부(122)와 바닥벽부(123)는 일체로 형성되는 구조물일 수 있다. 또는, 바닥벽부(123)는 측벽부(122)와 결합될 수 있는 별개의 부재일 수도 있다.

하우징(120)은 바닥벽부(123)를 통해 피검사 디바이스(20)로부터 흡열할 수 있다. 즉, 온도 조절기(100)가 피검사 디바이스(20)에 배치될 때, 바닥벽부(123)는 피검사 디바이스(20)의 상면과 밀착되며, 바닥벽부(123)와 피검사 디바이스(20) 사이에 열전달이 행해질 수 있다. 하우징(120)의 일부는 열전도율이 높은 금속 재료를 포함할 수 있다. 예컨대, 측벽부(122)와 바닥벽부(123)는, 금, 은, 구리, 알루미늄과 같은 열전도율이 높은 금속 재료로 이루어질 수 있으며, 전술한 금속 재료에 한정되지는 않는다.

바닥벽부(123)의 하면은 피검사 디바이스(20)의 상면과 밀착된다. 바닥벽부(123)의 하면은 평평한 표면을 갖는다. 바닥벽부(123)의 하면과 피검사 디바이스(20)의 상면이 면 대 면으로 접촉한 상태에서, 피검사 디바이스와 하우징 간에 열전달이 행해진다. 바닥벽부(123)의 하면과 피검사 디바이스(20)의 상면에, 표면 거칠기로 인한 열접촉저항을 감소시키고 열전도를 향상시키기 위해, 써멀 그리스(thermal grease)가 개재될 수도 있거나 인듐을 포함하는 접촉재가 개재될 수도 있다.

온도 조절기(100)는, 증발 챔버(110)로 분사되는 물의 분사량을 조절하도록 구성된다. 이에 관련하여, 일 실시예에 있어서, 하우징(120)은, 상벽부(121)에 결합되고 유로(130)를 개폐하도록 구성되는 분사 밸브(150)를 포함한다. 다른 예로써, 분사 밸브는 급수기(300)로부터 증발 챔버(110)까지의 관로에 설치될 수도 있다.

분사 밸브(150)는 공동(132)을 덮도록 상벽부(121)에 결합될 수 있다. 분사 밸브(150)는 전동식으로 작동될 수 있다. 일 예로, 분사 밸브(150)는 솔레노이드 밸브(solenoid valve)를 포함할 수 있지만, 이에 한정되지는 않는다. 솔레노이드 밸브로 구성되는 분사 밸브(150)는 내부에, 수직 유로(133)를 개폐할 수 있는 밸브부(미도시)를 가질 수 있다. 이러한 밸브부는 전자석을 포함하며, 분사 밸브(150) 내에서 상하로 고속으로 이동될 수 있다.

분사 밸브(150)가 수직 유로(133)를 개방하면, 물은 수직 유로(133)로부터 증발 챔버(110)로 분사된다. 급수기(300)로부터의 물은 대기압 하에서 증발 챔버(110)로 공급되다. 온도 조절기(100)의 작동 시, 증발 챔버(110)가 상기 진공압으로 감압되므로, 물은 대기압과 진공압의 압력 차에 의해 증발 챔버(110)로 분사될 수 있다. 하우징(120)은, 물을 증발 챔버(110)로 원활하게 분사시키기 위해, 노즐 홀(161)을 갖는 분사부(160)를 포함할 수 있다.

분사부(160)는 상벽부(121)의 하면에 결합되며, 노즐 홀(161)이 수직 유로(133)에 연통하도록 배치된다. 분사부(160)는 판 형상으로 형성될 수 있다. 급수 포트(141)를 통해 유로(130)로 공급된 물은, 노즐 홀(161)에서 증발 챔버(110)로 분사된다. 하나의 노즐 홀(161)이 수직 방향으로 분사부(160)를 관통해 형성될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 복수의 노즐 홀(161)이 분사부(160)를 관통해 형성될 수 있다. 노즐 홀(161)은 약 100㎛의 직경을 가질 수 있다. 복수의 노즐 홀(161)은, 도 7에 도시하는 바와 같이, 증발 챔버를 향하여 증대되는 간격(SD)으로 분사부(160)에 형성될 수 있다. 이에 따라, 복수의 노즐 홀(161)은, 수직 방향으로 형성되는 제1 노즐 홀(162)과, 제1 노즐 홀(162)에 대해 경사진 제2 노즐 홀(163)들로 구성될 수 있다. 일 예로, 5개의 노즐 홀이 분사부(160)에 제공될 수 있지만, 노즐 홀의 개수가 이에 한정되지는 않는다. 노즐 홀 간의 각도와 상기 간격(SD)은, 물이 증발 챔버(110)로 고르게 분사되도록 정해질 수 있다.

일 실시예에 따른 온도 조절기(100)는, 하우징(120) 내에 증발 챔버(110)를 갖는다. 온도 조절기(100)의 자체가 증발기로써 기능하고 하우징(120)을 통해 피검사 디바이스와 직접 접촉할 수 있으므로, 온도 조절기(100)는 가열된 피검사 디바이스로부터 대량의 열을 흡수하여 피검사 디바이스를 고효율로 냉각시킬 수 있다. 또한, 온도 조절기(100)는 하우징(120)을 통해 피검사 디바이스에 접촉되므로, 온도 조절기(100)는 하나의 냉각 모듈로써 구성될 수 있고 다양한 유형의 피검사 디바이스에 용이하게 적용될 수 있다. 또한, 물이 상시 온도 조절기(100)에 담겨 있는 것이 아니라 온도 조절기(100)가 물을 분사하도록 구성되므로, 극소량의 물의 분사를 통해 0.1℃ 내지 2℃의 단위로 온도 조절을 실행할 수 있다. 또한, 온도 조절기(100)는 분사 밸브(150)와 하우징(120)을 포함하는 구조물로 구성되므로, 피검사 디바이스의 검사 현장에 피검사 디바이스의 온도 조절을 위해 용이하게 적용될 수 있다.

도 3 및 도 4에 도시하는 온도 조절기(100)는 피검사 디바이스를 가압하도록 구성되어, 하우징(120)과 피검사 디바이스(20) 간의 접촉 열저항을 감소시킬 수 있다. 온도 조절기(100)에 의한 피검사 디바이스의 가압은, 인력으로 행해지거나, 검사 장치에 구비되는 푸셔 장치에 의해 행해질 수 있다. 피검사 디바이스의 검사 시에, 피검사 디바이스를 테스트 소켓에 적절한 가압력으로 밀착시키기 위해, 상기 푸셔 장치가 검사 장치에 구비될 수 있다. 온도 조절기(100)는 상기 푸셔 장치에 설치되어, 피검사 디바이스의 가압 및 피검사 디바이스의 온도 조절을 위해 사용될 수 있다. 일 예로, 상기 푸셔 장치에 의해 피검사 디바이스로 온도 조절기(100)가 가압될 때, 접촉 열저항은 0.08K/W@16cm2(16cm2의 면적 내에서의 열저항)일 수 있다.

도 3을 참조하면, 일 실시예에 있어서, 온도 조절기(100)는 온도 센서(170)를 포함할 수 있다. 온도 센서(170)는 하우징(120)의 바닥벽부(123)에 설치될 수 있으며, 하우징(120)의 온도를 검출하도록 구성될 수 있다. 바닥벽부(123)에는 수평 방향으로 센서 장착공(171)이 형성될 수 있고, 온도 센서(170)는 센서 장착공(171)에 장착된다.

도 3을 참조하면, 일 실시예에 있어서, 온도 조절기(100)는 피검사 디바이스(20)를 가열하도록 구성되는 히터(180)를 포함할 수 있다. 히터(180)는 하우징(120)의 바닥벽부(123)에 설치될 수 있다. 바닥벽부(123)에 수평 방향으로 히터 장착공(181)이 형성될 수 있다. 히터 장착공(181)은, 센서 장착공(171)에 수평 방향으로 대향하도록 위치할 수 있다. 히터(180)는 히터 장착공(181)에 장착된다. 저전력에서 작동하는 피검사 디바이스는, 요구되는 온도 조건까지 발열하지 않을 수도 있다. 이러한 피검사 디바이스를 히터(180)에 의해 가열함으로써, 피검사 디바이스는 요구되는 온도 조건으로 가열될 수 있고, 그후 온도 조절기(100)에 의해 정밀하게 온도가 조절될 수 있다.

도 8과 도 9는 온도 조절기의 또 하나의 실시예를 도시한다. 도 8은 또 하나의 실시예에 따른 온도 조절기를 도시하는 단면도이고, 도 9는 도 8에 도시하는 온도 조절기를 도시하는 하방 사시도이다.

도 8과 도 9에 도시하는 온도 조절기(100)는 피검사 디바이스에 가압되지 않으며, 피검사 디바이스와 접촉되어 피검사 디바이스의 온도를 조절하는 하나의 모듈로서 사용될 수 있다. 하우징(120)의 바닥벽부(123)는, 증발 챔버(110)와 연통하도록 바닥벽부(123)를 관통해 형성된 흡착 홀(125)을 갖는다. 바닥벽부(123)의 하면에는, 흡착 홀(125)로부터 연장하는 흡착 홈(126)이 형성되어 있다. 튜브(127)가 증발 챔버(110)와 바닥벽부(123)의 하면을 연통시키도록 흡착 홀(125)에 설치될 수 있다. 또한, 하우징(120)은, 바닥벽부(123)와 피검사 디바이스(20)의 상면을 밀봉하는 씨일 부재(191)를 포함할 수 있다. 씨일 부재(191)는 탄성 재료로 형성될 수 있으며, 바닥벽부(123)의 하면의 가장자리를 따라 바닥벽부(123)에 부착될 수 있다.

피검사 디바이스의 검사 환경에 따라, 온도 조절기(100)가 피검사 디바이스(20)의 상면에 밀착되도록 배치될 수 있다. 또는, 피검사 디바이스가 검사 보드에 부착된 상태에서의 검사 시에, 온도 조절기(100)가 피검사 디바이스의 상면에 밀착되도록 배치될 수 있다. 이와 같이, 온도 조절기(100)는 피검사 디바이스의 온도 조절을 위해 피검사 디바이스에 부착되는 하나의 모듈로서 구성될 수 있다. 증발 챔버(110)에 진공압이 공급되고 흡착 홀(125)이 증발 챔버(110)와 연통하므로, 상기 진공압은 흡착 홀(125)을 통해 바닥벽부(123)의 하면으로 전해진다. 이에 따라, 하우징(120)의 바닥벽부(123)가 피검사 디바이스(20)의 상면에 밀착될 수 있으며, 열전도성을 높일 수 있다.

도 10과 도 11은 온도 조절기의 또 다른 실시예를 도시한다. 도 10은 또 다른 실시예에 따른 온도 조절기를 도시하는 단면 사시도이고, 도 11은 또 다른 실시예에 따른 온도 조절기가 피검사 디바이스에 부착되어 있는 예를 도시하는 단면 사시도이다.

도 10 및 도 11을 참조하면, 온도 조절기(100)의 하우징(120)은 전술한 바닥벽부를 구비하지 않는다. 하우징(120)은, 증발 챔버(110)가 피검사 디바이스(20)의 상면의 위에 위치하고 측벽부(122)의 하단면에서 피검사 디바이스(20)의 상면에 접촉되도록 구성된다. 이에 따라, 증발 챔버(110)와 피검사 디바이스(20)의 상면의 사이에 직접 열전달이 행해진다. 측벽부(122)의 하단면에는 씨일 부재(192)가 배치될 수 있다. 측벽부(122)는 그 하단면에서, 피검사 디바이스(20)와 접촉된다. 증발 챔버(110)에 공급되는 진공압이, 하우징(120)과 피검사 디바이스(20) 간의 흡착 부착을 실현한다. 온도 조절기(100)는 하우징의 바닥벽부를 갖지 않으므로, 바닥벽부와 피검사 디바이스 간의 접촉 열저항을 배제할 수 있다. 피검사 디바이스의 검사 시에 피검사 디바이스의 온도 조절을 행할 때, 분사부(160)로부터 분사되는 물의 양은 매우 미소하다. 따라서, 분사된 물의 대부분은 피검사 디바이스의 상면에 닿기 전에 수증기로 증발될 수 있다.

실시예에 의하면, 온도 조절 장치(10)는, 온도 조절기(100), 진공 펌프(200) 및 급수기(300)로 구성될 수도 있다. 예컨대, 급수기(300)는 하우징(120)의 급수 포트를 통해 증발 챔버(110)와 직접 연통하도록 구성될 수 있고, 진공 펌프(200)는 하우징(120)의 배기 포트를 통해 증발 챔버(110)와 직접 연통하도록 구성될 수 있다. 이러한 예에서, 진공 펌프의 진공압을 증발 챔버에 전달 하고 진공 펌프의 진공압을 유지하며 증발 챔버로부터 수증기를 수용하는 탱크가 증발 챔버(110)와 진공 펌프(200)의 사이에 설치될 수 있다. 또 다른 예로써, 전술한 탱크는 급수기(300)에 구비될 수도 있으며, 이에 따라, 진공 펌프(200)는 급수기(300)에 구비된 탱크를 통해 증발 챔버(110)에 연통할 수도 있다.

실시예에 의하면, 증발 챔버로부터 수증기를 받아 응축시키고 진공 펌프의 진공압을 증발 챔버에 전달하는 응축기가 온도 조절기와 진공 펌프의 사이에 설치될 수 있다. 즉, 도 1에 도시하는 바와 같이, 일 실시예의 온도 조절 장치(10)는, 온도 조절기(100)의 증발 챔버(110) 및 진공 펌프(200)에 연통하는 응축기(400)를 포함할 수 있다.

급수기(300)는 온도 조절기(100)의 증발 챔버(110), 응축기(400) 및 진공 펌프(200)와 연통하도록 구성된다. 급수기(300)는 대기압 하에서 온도 조절기의 증발 챔버(110)에 물을 공급하도록 구성된다. 또한, 급수기(300)는, 진공 펌프(200)로부터의 진공압을 응축기(400)에 공급하도록 구성된다. 따라서, 진공 펌프(200)로부터의 진공압은, 급수기(300)를 통해 응축기(400)로 공급되고, 응축기(400)를 통해 온도 조절기의 증발 챔버(110)로 공급된다.

응축기(400)는 진공 펌프(200)로부터의 진공압을 온도 조절기(100)의 증발 챔버(110)로 전달하도록 구성된다. 하우징(120)의 배기 포트와 응축기(400)가 관로에 의해 연결될 수 있고, 응축기(400)와 급수기(300)가 관로에 의해 연결될 수 있다. 이에 따라, 진공 펌프(200)의 진공압은, 급수기(300)를 통해 응축기(400)로 공급되고, 응축기(400)를 통해 온도 조절기(100)의 증발 챔버(110)에 공급된다.

증발 챔버(110) 내에서 상변화로 발생되는 수증기는 진공압 하에서 응축기(400)로 유입될 수 있다. 응축기(400)는 증발 챔버(110)로부터 배기된 상기 수증기를 응축하도록 구성된다. 일 예로, 응축기(400)는, 증발 챔버(110)와 연통하고 방열판이 구비된 관로와, 상기 관로를 냉각시키기 위한 쿨러를 구비할 수 있다.

응축기(400)는 응축수를 급수기(300)로 배수하도록 구성될 수도 있고, 급수기(300)는 응축기(400)로부터의 응축수를 저장하도록 구성될 수도 있다. 급수기(300)가 저장하는 응축수는, 대기압 하에서 증발 챔버(110)로 냉각을 위해 공급되는 물로써 사용될 수 있다. 이와 같이, 급수기(300)는, 진공 펌프의 진공압을 응축기로 전달하고 진공압 하에서 응축기로부터 응축수를 저장하며 대기압 하에서 증발 챔버에 물을 공급할 수 있다. 따라서, 급수기(300)는, 대기압과 진공압으로 전환되도록 구성될 수 있다.

급수기(300)에는, 진공 펌프(200)의 진공압을 응축기(400)에 전달하고 진공압을 유지하며 응축수를 저장하는 탱크가 설치될 수도 있다. 이러한 탱크는 응축기(400)에 설치될 수도 있다.

도 12는 또 다른 실시예에 따른 온도 조절 장치의 구성을 개략적으로 도시하는 블록도이고, 도 13은 도 12에 도시하는 온도 조절 장치의 구성요소들을 개략적으로 도시한다. 도 1 내지 도 11을 참조하여 설명한 실시예의 구성요소와 동일한 이 실시예의 구성요소는 전술한 설명으로부터 이해될 수 있다.

급수기(300)는, 온도 조절기의 증발 챔버(110), 응축기(400) 및 진공 펌프(200)와 연통한다. 급수기(300)는 대기압 하에서 증발 챔버(110)에 물을 공급한다. 급수기(300)는 진공 펌프(200)로부터의 진공압을 응축기(400)에 전달한다. 응축기(400)는 증발 챔버(110)로부터 배기된 수증기를 응축하고 응축수를 배수한다. 증발 챔버(110)로부터의 수증기는, 응축기(400) 내부에 설치되고 쿨러에 의해 냉각되는 관로를 지나면서 비등점 이하로 냉각되며, 응축수로 액화한다. 급수기(300)는 응축기(400)로부터의 응축수를 저장한다. 급수기(300)는, 대기압 하에서 작동하고 진공압 하에서 작동하도록, 대기압과 진공압으로 전환된다. 급수기(300)는, 제1 탱크(310), 제2 탱크(320) 및 제3 탱크(330)를 포함한다. 제1 내지 제3 탱크(310, 320, 330)는, 각 탱크 간에 높이 차가 있도록 배치될 수 있다. 제1 탱크(310)는 응축기(400) 및 진공 펌프(200)에 연통한다. 제2 탱크(320)는 제1 탱크(310) 및 진공 펌프(200)에 연통한다. 제3 탱크(330)는 제2 탱크(320) 및 증발 챔버(110)에 연통한다.

온도 조절 장치(10)에 있어서, 진공 펌프(200)와 제1 탱크(310)는 제1 관로(611)에 의해 연결된다. 진공 펌프(200)는 진공 레귤레이터(210)를 가지며, 제1 관로(611)는 진공 레귤레이터(210)로부터 연장한다. 제2 탱크(320)는 진공 펌프(200)와 연통하며, 제1 관로(611)로부터 분기되는 제2 관로(612)가 제1 관로(611)와 제2 탱크(320)를 연결한다. 제1 탱크(310)와 제2 탱크(320)는 제3 관로(613)에 의해 연결되고, 제2 탱크(320)와 제3 탱크(330)는 제4 관로(614)에 의해 연결된다.

제3 탱크(330)와 온도 조절기(100)는 급수 관로(615)에 의해 연결된다. 급수 관로(615)는 하우징(120)에 설치된 급수 포트(141)에 연결된다. 증발 챔버(110)와 응축기(400)는 수증기 관로(616)에 의해 연결된다. 수증기 관로(616)는, 하우징(120)에 설치된 배기 포트(142)와 응축기(400) 내부의 관로에 연결된다. 응축기(400)와 제1 탱크(310)는 응축수 관로(617)에 의해 연결되며, 응축기(400)의 응축수가 응축수 관로(617)를 통해 제1 탱크(310)로 배수된다.

온도 조절 장치(10)에 있어서, 전술한 관로들에 관로를 개폐하기 위한 개폐 밸브가 설치된다. 제1 관로(611)에는 제1 개폐 밸브(341)가 설치되고, 제3 관로(613)에는 제2 개폐 밸브(342)가 설치되며, 제4 관로(614)에는 제3 개폐 밸브(343)가 설치된다. 또한, 급수기(300)의 대기압과 진공압 간의 전환을 위해, 급수기(300)는 제2 관로(612)에 설치되고 진공압과 대기압을 전환시키도록 구성되는 전환 밸브(350)를 포함한다. 전환 밸브(350)로부터 대기압 관로(351)가 연장한다. 전환 밸브(350)의 전환 작동에 의해, 제2 탱크(320)에 대기압이 공급되거나, 진공 펌프(200)로부터 진공압이 공급된다.

제1 탱크(310)는, 제1 관로(611)를 통해 진공 펌프(200)로부터의 진공압을 저장하고, 응축수 관로(617)를 통해 진공압을 응축기(400)에 공급한다. 제1 탱크(310)는 응축기(400)로부터 배수된 응축수를 진공압 하에서 응축수 관로(617)를 통해 저장하고 진공압 하에서 제3 관로(613)를 통해 제2 탱크(320)로 배수한다. 제2 탱크(320)는, 진공압 하에서 제1 탱크(310)로부터 배수된 응축수를 제3 관로(613)를 통해 저장하고 대기압 하에서 응축수를 제4 관로(614)를 통해 제3 탱크(330)로 배수한다. 제2 탱크(320)는, 내부의 상측에 제1 수위 센서(321)를 갖고, 내부의 하측에 제2 수위 센서(322)를 갖는다. 제3 탱크(330)는 대기압 하에서 제2 탱크(320)로부터 배수된 응축수를 제4 관로(614)를 통해 저장한다. 제3 탱크(330)는 대기압하에서 물을 증발 챔버(110)에 급수 관로(615)를 통해 공급한다.

온도 조절 장치(10)의 작동 시, 제1 개폐 밸브(341)가 제1 관로(611)를 개방하고, 진공 펌프(200)로부터 제1 탱크(310)에 진공압이 공급되고, 진공압은 제1 탱크(310)로부터 응축기(400)와 증발 챔버(110)에 공급된다. 따라서, 온도 조절 장치(10)의 작동 시, 증발 챔버(110), 응축기(400) 및 제1 탱크(310)는 상시 진공압 상태에 있으며, 제1 탱크(310)는 진공압을 유지하도록 기능한다. 진공압 상태에서, 응축기(400)로부터의 응축수가 제1 탱크(310)로 낙하한다.

전환 밸브(350)의 작동에 의해, 제2 탱크(320)에 진공압과 대기압이 선택적으로 공급된다. 전환 밸브(350)가 진공압으로 전환된 상태에서, 제1 개폐 밸브(341)와 제2 개폐 밸브(342)는 개방되어 있고, 제3 개폐 밸브(343)는 폐쇄되어 있다. 따라서, 제2 탱크(320)는 제1 탱크(310)와 동일한 진공압으로 유지되며, 제1 탱크(310)에 모인 응축수가 자연적으로 제2 탱크(320)로 낙하하여 제2 탱크(320)에 저장된다.

제2 탱크(320) 내에 응축수가 소정량으로 차면, 전환 밸브(350)가 대기압으로 전환되고 제2 탱크(320) 내부에 대기압이 공급된다. 또한, 제1 개폐 밸브(341)와 제2 개폐 밸브(342)가 폐쇄되고, 제3 개폐 밸브(343)가 개방된다. 따라서, 증발 챔버(110), 응축기(400) 및 제1 탱크(310)가 진공압 상태로 된 상태에서, 제2 탱크(320) 내의 응축수는 제3 탱크(330)로 대기압 하에서 낙하하여 제3 탱크(330)에 저장된다.

제2 탱크(320) 내의 응축수가 제3 탱크(330)로 배수되면, 제3 개폐 밸브(343)가 폐쇄되고 전환 밸브(350)가 진공압으로 전환된다. 이에 따라, 제2 탱크(320)에 진공 펌프(200)로부터 진공압이 공급된다. 또한, 제1 및 제2 개폐 밸브(341, 342)가 개방되어, 증발 챔버(110), 응축기(400), 제1 탱크(310) 및 제2 탱크(320)는 진공압 상태로 된다.

제3 탱크(330)는 상시 대기압 상태에 있다. 따라서, 온도 조절기(100)의 증발 챔버(110)로 물이 자연적으로 공급될 수 있다. 또한, 제3 탱크(330) 내에서 자연적으로 감소되는 물은 상시 보충될 수 있다.

이와 같이, 급수기(300)는, 전환 밸브(350)가 진공압으로 전환된 상태에서 진공압을 제1 및 제2 탱크(310, 320)로 공급하도록 구성된다. 또한, 급수기(300)는, 전환 밸브(350)가 대기압으로 전환된 상태에서, 제2 탱크(320)가 제3 탱크(330)로 응축수를 배수하고 제3 탱크(330)가 물을 증발 챔버(110)로 공급하도록 구성된다.

도 12 및 도 13을 참조하여, 일 실시예의 온도 조절 장치의 작동 예를 설명한다. 일 예로, 온도 조절 장치(10)는 온도 조절 모드와 배수 모드로 작동될 수 있다.

상기 온도 조절 모드에서는, 증발 챔버(110)에 진공압이 공급되고, 증발 챔버(110) 내에서의 물의 상변화에 의해 피검사 디바이스의 온도가 조절된다. 분사 밸브(150) 및 제3 개폐 밸브(343)가 폐쇄되고 제1 및 제2 개폐 밸브(341, 342)가 개방되며 전환 밸브(350)가 진공 펌프(200)의 방향으로 개방된 상태에서, 진공 펌프(200)가 작동된다. 진공 펌프(200)로부터의 진공압은, 제1 및 제2 탱크(310, 320)에 공급되고, 제1 탱크(310)로부터 응축기(400)와 증발 챔버(110)에 공급된다. 이에 따라, 증발 챔버(110), 응축기(400), 제1 탱크(310) 및 제2 탱크(320)는 진공압 상태로 된다.

물이 제3 탱크(330)로부터 증발 챔버(110)로 공급되고, 물의 증발 잠열을 이용하여 온도 조절기(100)에 의해 피검사 디바이스의 온도가 조절된다. 제3 탱크(330)는 상시 대기압 상태에 있다. 증발 챔버(110)의 진공압 상태에서, 분사 밸브(150)가 개방된다. 이에 따라, 제3 탱크(330)로부터 급수 관로(615)를 통해 공급된 물은 하우징(120)의 상벽부를 통해 증발 챔버(110)로 분사된다. 증발 챔버(110)의 진공압 상태에서, 물의 비등점은 낮아진다. 따라서, 증발 챔버(110)로 분사된 물은 낮은 비등점에서 수증기로 증발한다. 온도 조절기의 하우징(120)이 피검사 디바이스의 상면에 접촉 또는 부착되어 있으므로, 피검사 디바이스의 열이 하우징(120)을 통해 증발 챔버(110)로 전달되고 증발 챔버(110) 내의 물이 증발하기 위한 잠열의 열원으로서 작용한다. 물이 증발 챔버(110) 내에서 증발함에 따라, 피검사 디바이스의 열이 하우징(120)으로 흡수되고 피검사 디바이스가 냉각된다. 피검사 디바이스의 검사 도중에, 분사 밸브(150)의 개폐에 따라, 피검사 디바이스가 냉각되면서 피검사 디바이스의 온도가 요구되는 수준으로 조절된다.

분사 밸브(150)의 개폐에 의해 피검사 디바이스의 온도를 조절하는 상황에서, 응축기(400)와 제1 탱크(310)는 지속적으로 진공압 상태에 있다. 따라서, 증발 챔버(110)의 수증기는 수증기 관로(616)를 통해 응축기(400)로 들어가고, 응축기(400) 내에서 응축된다. 응축기(400)에서 응축된 응축수는, 진공압 상태에 있는 제1 탱크(310)로 낙하하고, 제1 탱크(310) 내에 일시적으로 저장된다. 진공 펌프(200)로부터의 진공압이 작용하는 상황에서 제2 개폐 밸브(342)가 개방되어 있고 전환 밸브(350)는 진공 펌프(200)의 방향으로 개방되어 있으므로, 제2 탱크(320) 내부는 진공압 상태에 있다. 제1 탱크(310) 내에 저장된 응축수는 제2 탱크(320)로 낙하하여 제2 탱크(320) 내에 저장된다. 응축수가 응축기(400)로부터 제1 탱크(310)를 통해 제2 탱크(320)로 배수되는 때에, 온도 조절기(100)에 의해 피검사 디바이스의 온도는 지속적으로 조절된다.

상기 배수 모드에서는, 제2 탱크(320) 내의 응축수가 제3 탱크(330)로 전달된다. 제2 탱크(320) 내에 저장되는 응축수가 소정의 수위에 도달하면, 제2 탱크(320) 내의 응축수는 제3 탱크(330)로 배수된다. 상기 수위는, 제2 탱크의 제1 수위 센서(321)에 의해 검출될 수 있다. 제2 탱크(320) 내의 응축수를 배수하기 위해, 제1 및 제2 개폐 밸브(341, 342)가 폐쇄되고, 전환 밸브(350)는 대기압 관로(351)의 방향으로 개방된다. 제1 및 제2 개폐 밸브(341, 342)가 폐쇄됨에 따라, 증발 챔버(110), 응축기(400) 및 제1 탱크(310)는 진공압 상태를 지속적으로 유지한다. 전환 밸브(350)가 대기압으로 전환되므로, 제2 탱크(320) 내부에 대기압 관로(351)로부터 대기압이 공급된다. 이에 따라, 제2 탱크(320)는 대기압 상태로 되며, 제3 개폐 밸브(343)가 개방된다. 그러므로, 제2 탱크(320) 내의 응축수는 상시 대기압 상태에 있는 제3 탱크(330)로 낙하하고 제3 탱크(330) 내에 저장된다. 이와 같이, 제2 탱크(320)는 전환 밸브(350)에 의해 대기압과 진공압을 선택적으로 공급받는다. 제2 탱크(320)에 대기압이 공급될 때, 제2 개폐 밸브(342)가 폐쇄되어 있으므로, 증발 챔버(110), 응축기(400) 및 제1 탱크(310)의 진공압 상태는 그대로 유지되고, 온도 조절기(100)의 정상 작동이 손상되지 않는다. 제2 탱크(320)로부터 제3 탱크(330)로 응축수를 배수하는 때에, 온도 조절기(100)에 의해 피검사 디바이스의 온도는 지속적으로 조절된다.

제2 탱크(320) 내의 응축수의 저수위는, 제2 탱크(320) 내의 제2 수위 센서(322)에 의해 검출될 수 있다. 제2 탱크(320) 내의 응축수의 수위가 저수위로 낮아지면, 제3 탱크(330)로의 응축수 배수는 완료될 수 있다. 그러면, 제3 개폐 밸브(343)가 폐쇄되고, 전환 밸브(350)는 진공 펌프(200)의 방향으로 개방된다. 이에 따라, 제2 탱크(320)에 진공압이 다시 공급되고, 제2 탱크(320)는 진공압 상태로 된다. 그 후, 제1 및 제2 개폐 밸브(341, 342)가 개방되고, 온도 조절 장치(10)의 작동은 상기 온도 조절 모드로 되돌아 간다. 상기 배수 모드에 있어서, 온도 조절기(100)에 의해 피검사 디바이스의 온도는 지속적으로 조절된다.

응축기(400)가 응축한 응축수가 제1 탱크(310)에 저장되며, 증발 챔버(110)에 공급되는 물로서 사용된다. 이와 같이, 온도 조절 장치(10)에서는, 증발 챔버(110)에 공급되는 물이, 응축기(400)와 제1 내지 제3 탱크(310, 320, 330)를 통해 순환된다. 제3 탱크(330) 내의 물은 자연적으로 감소될 수 있지만, 제3 탱크(330)가 상시 대기압 상태에 있으므로, 제3 탱크(330) 내에 물을 상시 보충할 수 있다.

일 실시예의 온도 조절 장치는, 온도 조절기의 작동과 급수기의 작동을 제어하도록 구성된 제어기를 포함할 수 있다. 도 14는 제어기를 포함하는 일 실시예의 온도 조절 장치를 개략적으로 도시한다.

도 14를 참조하면, 제어기(500)는 온도 조절기(100)를 제어하는 온도 제어부(510)와, 급수기를 제어하는 급수 제어부(520)를 포함할 수 있다. 온도 제어부(510)는 분사 밸브(150)의 개폐 작동을 제어하도록 구성된다. 급수 제어부(520)는 진공압을 유지하면서 응축수를 배수하도록 구성된다. 제어기(500)는 MCU(micro controller unit)로 구성될 수 있다. 온도 제어부(510)와 급수 제어부(520)는 별개의 또는 하나의 MCU로 구성될 수 있다.

온도 제어부(510)는, 실시간으로 온도 센서(170)로부터, 하우징(120)의 온도를 입력받는다. 온도 제어부(510)는, 입력된 온도 값을 목표 온도와 대조하고, 소정의 연산을 하여, 분사 밸브(150)를 고속으로 제어한다. 이에 따라, 피검사 디바이스(20)의 온도가 정밀하게 조절될 수 있다.

일 예로, 온도 제어부(510)는 3ms(0.03초)당 1회로 온도 센서(170)로부터 온도 값을 입력받을 수 있다. 온도 제어부(510)는, 온도 값이 목표 온도보다 낮으면, 분사 밸브(150) 폐쇄시킨다. 하우징(120)의 온도가 피검사 디바이스의 요구 온도의 근사치에 도달하면, 온도 제어부(510)는 미적분 연산을 통해 분사 밸브(150)를 고속으로 개방 및 폐쇄시켜, 피검사 디바이스(20)의 온도를 유지할 수 있다. 일 예로, 분사 밸브(150)는 3ms당 1회 개방하도록 제어할 수 있다. 분사 밸브(150)가 1회 개방되면, 증발 챔버(110)로 0.017ml 내지 0.023ml의 물이 분사될 수 있다. 이에 따라, 1분당 10ml 내지 14ml의 물의 양으로 피검사 디바이스의 500W의 발열을 연속적으로 억제할 수 있다. 일 예로, 증발 챔버(110)의 횡단면의 면적은 1600mm2일 수 있다. 증발 챔버(110)가 -95kPa의 진공압으로 감압되는 경우, 40℃@20W의 최저 냉각량과 84℃@500W의 최대 냉각량의 범위에서, 160℃@500W까지 온도 조절이 정밀하게 행해질 수 있다.

급수 제어부(520)는 전환 밸브(350) 및 제1 내지 제3 개폐 밸브(341, 342, 343)를 제어하도록 구성된다. 급수 제어부(520)에는 제1 및 제2 수위 센서(321, 322)로부터 수위 값이 입력된다. 또한, 급수 제어부(520)에는, 진공도를 검출하는 진공 센서로부터 실시간으로 진공도가 입력된다. 이러한 진공 센서로서, 진공 레귤레이터(210) 부근에 설치되는 제1 진공 센서, 제2 탱크(320)에 설치되는 제2 진공 센서, 및 온도 조절기(100)에 설치되는 제3 진공 센서가 채용될 수 있다. 상기 제1 진공 센서로부터 진공 펌프(200)의 현재의 진공 값이 급수 제어부(520)로 입력된다. 상기 제2 진공 센서로부터의 입력 값에 따라, 급수 제어부(520)는 제2 탱크(320)의 진공압 상태 또는 대기압 상태를 판단한다. 상기 제3 진공 센서로부터의 입력 값에 따라, 급수 제어부(520)는 온도 조절기의 증발 챔버(110)가 요구하는 진공압에 도달하는지를 판단한다. 제1 수위 센서(321)가 고수위를 검출하면, 급수 제어부(520)는 제2 탱크(320)로부터 제3 탱크(330)로의 배수를 위한 밸브 작동을 제어한다. 제2 수위 센서(322)가 저수위를 검출하면, 급수 제어부(520)는 제2 탱크(320)로부터 제3 탱크(330)로의 배수를 중지시키기 위한 밸브 작동을 제어한다. 이와 같이, 급수 제어부(520)는 실시간으로 진공 센서들로부의 입력 값에 따라, 온도 조절기(100)의 진공압 상태와 제2 탱크(320)의 진공압 상태 또는 대기압 상태를 판단한다. 또한, 급수 제어부(520)는 수위 센서들의 입력 값에 따라 제1 내지 제3 개폐 밸브(341, 342, 342)의 작동과 전환 밸브(350)의 작동을 제어하여, 제2 탱크(320)의 진공압 상태 및 대기압 상태를 제어한다.

이상 일부 실시예들과 첨부된 도면에 도시하는 예에 의해 본 개시의 기술적 사상이 설명되었지만, 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이해할 수 있는 본 개시의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 치환, 변형 및 변경이 이루어질 수 있다는 점을 알아야 할 것이다. 또한, 그러한 치환, 변형 및 변경은 첨부된 청구범위 내에 속하는 것으로 생각되어야 한다.

10: 온도 조절 장치, 20: 피검사 디바이스, 100: 온도 조절기, 110: 증발 챔버, 120: 하우징, 121: 상벽부, 122: 측벽부, 123: 바닥벽부, 125: 흡착 홀, 130: 유로, 150: 분사 밸브, 160: 분사부, 161: 노즐 홀, 170: 온도 센서, 180: 히터, 191: 씨일 부재, 200: 진공 펌프, 300: 급수기, 310: 제1 탱크, 320: 제2 탱크, 330: 제3 탱크, 350: 전환 밸브, 611: 제1 관로, 612: 제2 관로, 400: 응축기, 500: 제어기

Claims (14)

1. 피검사 디바이스의 온도를 조절하기 위한 온도 조절 장치이며,
   물이 분사되고 상기 물이 진공압 하에서 수증기로 증발되는 증발 챔버 및 상기 증발 챔버를 내부에 갖고 상기 피검사 디바이스의 상면에 분리 가능하게 접촉되도록 구성되는 하우징을 포함하는 온도 조절기와,
   상기 증발 챔버에 연통하고 상기 진공압을 발생시키는 진공 펌프와,
   상기 증발 챔버에 연통하고 대기압 하에서 상기 물을 상기 증발 챔버에 공급하도록 구성되는 급수기와,
   상기 증발 챔버 및 상기 진공 펌프에 연통하고 상기 진공압을 상기 증발 챔버에 전달하도록 구성되고 상기 증발 챔버로부터 배기된 상기 수증기를 응축하여 응축수를 배수하도록 구성되는 응축기를 포함하고,
   상기 급수기는, 상기 응축기 및 상기 진공 펌프에 연통하고 상기 진공 펌프로부터의 상기 진공압을 상기 응축기에 공급하고 상기 응축기로부터의 상기 응축수를 저장하며 상기 대기압과 상기 진공압으로 전환되도록 구성되고,
   상기 급수기는,
   상기 응축기 및 상기 진공 펌프에 연통하고 상기 진공 펌프로부터의 상기 진공압을 저장하고 상기 응축기에 공급하며 상기 응축기로부터 배수된 상기 응축수를 저장 및 배수하는 제1 탱크와,
   상기 제1 탱크 및 상기 진공 펌프에 연통하고 상기 진공압 하에서 상기 제1 탱크로부터 배수된 상기 응축수를 저장하고 상기 대기압 하에서 상기 응축수를 배수하는 제2 탱크와,
   상기 제2 탱크 및 상기 증발 챔버에 연통하고 상기 대기압하에서 상기 물을 상기 증발 챔버에 공급하고 상기 대기압 하에서 상기 제2 탱크로부터 배수된 상기 응축수를 저장하는 제3 탱크를 포함하는,
   온도 조절 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 하우징은, 상기 급수기에 연통하고 상기 증발 챔버로 상기 물을 안내하는 유로를 갖는 상벽부와, 상기 상벽부와 결합되는 측벽부를 포함하고,
   상기 상벽부의 하면과 상기 측벽부의 내주면이 상기 증발 챔버를 한정하는,
   온도 조절 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 하우징은, 상기 상벽부에 결합되고 상기 유로를 개폐하도록 구성되는 분사 밸브와, 상기 물이 상기 증발 챔버로 분사되는 노즐 홀을 갖고 상기 상벽부의 상기 하면에 결합되는 분사부를 포함하는,
   온도 조절 장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 노즐 홀은 복수의 노즐 홀을 포함하고, 상기 복수의 노즐 홀은 상기 증발 챔버를 향하여 증대되는 간격으로 상기 분사부에 형성되는,
   온도 조절 장치.
5. 제2항에 있어서,
   상기 하우징은, 상기 측벽부와 결합되고 상기 피검사 디바이스의 상기 상면과 열전달 가능하도록 상기 상면에 밀착되는 바닥벽부를 포함하는,
   온도 조절 장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 바닥벽부는 상기 증발 챔버와 연통하도록 관통 형성된 흡착 홀을 갖고,
   상기 하우징은, 상기 바닥벽부와 상기 피검사 디바이스의 상기 상면을 밀봉하는 씨일 부재를 포함하는,
   온도 조절 장치.
7. 제5항에 있어서,
   상기 온도 조절기는, 상기 바닥벽부에 설치되고 상기 하우징의 온도를 검출하는 온도 센서를 포함하는,
   온도 조절 장치.
8. 제5항에 있어서,
   상기 온도 조절기는, 상기 바닥벽부에 설치되고 상기 피검사 디바이스를 가열하는 히터를 포함하는,
   온도 조절 장치.
9. 제2항에 있어서,
   상기 하우징은 상기 증발 챔버가 상기 피검사 디바이스의 상기 상면의 위에 위치하고 상기 측벽부의 하단면에서 상기 피검사 디바이스의 상면에 접촉되도록 구성되는,
   온도 조절 장치.
10. 삭제
11. 삭제
12. 삭제
13. 제1항에 있어서,
    상기 급수기는, 상기 진공 펌프와 상기 제1 탱크를 연결하는 제1 관로로부터 분기되고 상기 제2 탱크에 연결되는 제2 관로에 설치되고 상기 진공압과 상기 대기압을 전환시키도록 구성되는 전환 밸브를 포함하고,
    상기 급수기는, 상기 전환 밸브가 상기 진공압으로 전환된 상태에서 상기 진공압을 상기 제1 탱크 및 상기 제2 탱크로 공급하고 상기 전환 밸브가 상기 대기압으로 전환된 상태에서 상기 제2 탱크가 상기 제3 탱크로 상기 응축수를 배수하고 상기 제3 탱크가 상기 물을 상기 증발 챔버로 공급하도록 구성되는,
    온도 조절 장치.
14. 제1항에 있어서,
    상기 온도 조절기의 작동 및 상기 급수기의 작동을 제어하는 제어기를 더 포함하는
    온도 조절 장치.

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