KR102438150B1 - 회오리바람 냉각판으로 집적 회로 장치에 시험 공구 세공을 적합하게 하기 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

회오리바람 냉각판으로 집적 회로 장치에 시험 공구 세공을 적합하게 하기 위한 시스템 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102438150B1
KR102438150B1 KR1020177033728A KR20177033728A KR102438150B1 KR 102438150 B1 KR102438150 B1 KR 102438150B1 KR 1020177033728 A KR1020177033728 A KR 1020177033728A KR 20177033728 A KR20177033728 A KR 20177033728A KR 102438150 B1 KR102438150 B1 KR 102438150B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
pedestal
fluid
pusher
dut
tornado
Prior art date
Application number
KR1020177033728A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20170132892A (ko
Inventor
나세르 바라비
치 와 호
조벤 알. 티엔조
옥사나 크리야첵
엘레나 브이. 나자로브
Original Assignee
에세, 아이엔씨.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 에세, 아이엔씨. filed Critical 에세, 아이엔씨.
Publication of KR20170132892A publication Critical patent/KR20170132892A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102438150B1 publication Critical patent/KR102438150B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/28—Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
    • G01R31/2851—Testing of integrated circuits [IC]
    • G01R31/2855—Environmental, reliability or burn-in testing
    • G01R31/2872—Environmental, reliability or burn-in testing related to electrical or environmental aspects, e.g. temperature, humidity, vibration, nuclear radiation
    • G01R31/2874—Environmental, reliability or burn-in testing related to electrical or environmental aspects, e.g. temperature, humidity, vibration, nuclear radiation related to temperature
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R1/00—Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
    • G01R1/02—General constructional details
    • G01R1/04—Housings; Supporting members; Arrangements of terminals
    • G01R1/0408—Test fixtures or contact fields; Connectors or connecting adaptors; Test clips; Test sockets
    • G01R1/0433—Sockets for IC's or transistors
    • G01R1/0441—Details
    • G01R1/0458—Details related to environmental aspects, e.g. temperature
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R1/00—Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
    • G01R1/02—General constructional details
    • G01R1/04—Housings; Supporting members; Arrangements of terminals
    • G01R1/0408—Test fixtures or contact fields; Connectors or connecting adaptors; Test clips; Test sockets
    • G01R1/0433—Sockets for IC's or transistors
    • G01R1/0441—Details
    • G01R1/0466—Details concerning contact pieces or mechanical details, e.g. hinges or cams; Shielding
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/28—Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
    • G01R31/317—Testing of digital circuits
    • G01R31/3181—Functional testing
    • G01R31/319—Tester hardware, i.e. output processing circuits
    • G01R31/31903—Tester hardware, i.e. output processing circuits tester configuration
    • G01R31/31905—Interface with the device under test [DUT], e.g. arrangements between the test head and the DUT, mechanical aspects, fixture
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/40—Mountings or securing means for detachable cooling or heating arrangements ; fixed by friction, plugs or springs
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/2039—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating characterised by the heat transfer by conduction from the heat generating element to a dissipating body
    • H05K7/20509—Multiple-component heat spreaders; Multi-component heat-conducting support plates; Multi-component non-closed heat-conducting structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/161—Disposition
    • H01L2224/16151—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/16221—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/16225—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/151—Die mounting substrate
    • H01L2924/153—Connection portion
    • H01L2924/1531—Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface
    • H01L2924/15311—Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface being a ball array, e.g. BGA
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/30—Technical effects
    • H01L2924/35—Mechanical effects
    • H01L2924/351—Thermal stress
    • H01L2924/3511—Warping

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Testing Of Individual Semiconductor Devices (AREA)

Abstract

본 발명은 시험 중인 집적 회로 장치에 대해 설정점 온도를 유지하기 위해 사용되는 열 제어 유닛에 관한 것으로, 이러한 열 제어 유닛은 시험 중인 장치가 효율적인 냉각을 요구하는 집적 회로들의 시험을 촉진하도록 구성된 적어도 하나의 냉각판을 가진다.

Description

회오리바람 냉각판으로 집적 회로 장치에 시험 공구 세공을 적합하게 하기 위한 시스템 및 방법
본 발명은 일반적으로 패키징된 반도체 칩(패키징된 다이(die)들이라고도 함)과 같은 IC 장치들의 시험에 관한 것으로, 더 구체적으로는 시험 중인 직접 회로(IC) 장치(DUT:devices under test)의 모양과 일치하게 구성된 장치 디바이스 테스터에 관한 것이다.
종래의 집적 회로 장치는 기판에 부착된 IC를 통합하는 다이를 포함한다. 이러한 다이는 땜납을 녹이고 에폭시를 경화하기에 충분한 상승된 온도에서 기판의 상부에 전기적으로(예컨대, 땜납) 그리고 물리적으로(예컨대, 에폭시) 접착된다.
처음에, 기판과 다이가 서로 접착되기 전에는, 기판과 다이가 모두 편평하다. 하지만 도 12a의 간략화되고 과장된 단면도(실제 비율로 그려지지 않은)에 예시된 것처럼, 가열된 접착 과정 후 냉각 과정 동안에는, 장치(1280A)가 약간 만곡되는데(약간 버섯의 상부처럼 활 모양으로 휘어짐), 이는 다이와 기판의 팽창 계수와 수축 계수의 부조화(mismatch) 때문이다.
실온(냉각 후)에서의 장치의 굴곡은 문제가 되어서는 안 되는데, 이는 마더보드에 장치를 조립하는 동안, 표면 실장 기술(SMT) 리플로우 오븐(reflow oven) 안쪽에서의 상승된 리플로우 온도에서(땜납 페이스트를 녹이기에 충분한), 재가열된 장치가 재차 실질적으로 편평해야 하고, 그로 인해 장치 패드와 마더보드 접점(contact) 사이의 만족스러운 전기적 접착이 보장되어야 하기 때문이다.
이상적으로, 장치의 굴곡은 마더보드로의 조립 전에 보존되어야 한다. 하지만, 이들 장치는 마더보드로의 조립 전에 상이한 온도들에서 적절한 기능성을 위해 테스트될 필요가 있다. 보통의 장치 테스터는 시험 중인 장치가 편평하다는 가정을 가지고 설계된다. 그 결과, 받침대(pedestal)의 편평한 프로필들, 기판 푸셔(pusher), 및 테스트 소켓은 시험 중에 만곡된 DUT, 특히 다이에 과도한 압력이 가해지게 한다.
이러한 과도한 압력 문제는 동일한 기판상에서 다이에 더하여 다른 성분들의 존재에 의해 악화된다. 그래소 보통의 테스터에서는, 받침대와 기판 푸셔만이 다이와 기판의 둘레와 각각 접촉하여, 다른 성분들이 존재하는 기판의 나머지 표면이 지지되지 않게 둔다.
그 결과, 시험 후, 장치의 표면은 받침대와 푸셔로부터의 과도한 압력으로 인해 어느 정도 평평해지고, DUT의 지지되는 표면과 지지되지 않는 표면 사이의 고르지 않은 압력으로 인해, 종종 평탄하지 않게 된다. 도 12b는 그러한 한 가지 전형적인 시험 후의 평탄하지 않은, 예컨대 기복 있는 장치(1280B)의 단순화되고 과장된 단면도(실제 비율로 그려지지 않은)이다.
따라서 DUT, 특히 스마트폰과 태블릿과 같은 소형의 휴대 가능한 전자 장치를 제조하기 위해 필요한 더 얇은 기판을 갖는 장치들을 과도하게 변형하지 않는 개선된 장치 테스터 설계에 관한 긴급한 필요성이 존재한다.
전술한 내용을 달성하기 위해, 그리고 본 발명에 따라서 시험 중인(DUT) IC 장치의 모양과 일치하면서, 패키징된 반도체 칩들과 같은 IC 칩들의 시험을 위한 시스템 및 방법이 제공된다.
일 구현예에서, 다이가 기판의 상면에 부착되는 기판을 가지는 DUT 상의 설정점 온도를 유지하고, 또한 DUT의 프로필과 일치하도록 구성된 IC 장치 테스터가 제공된다. 이러한 장치 테스터는 열적(thermal) 제어 유닛과 테스트 소켓 조립체를 포함한다.
열적 제어 유닛은 DUT의 다이와 접촉하게 구성된 바닥 단부(end)를 가지는 열전도성 받침대를 갖는 받침대 조립체, 온도 제어 유체 순환 블록, 가열 소자에 결합된 퓨즈(fuse)를 가지는 열적으로 전도성인 히터(heater), DUT의 기판과 접촉하게 구성된 기판 푸셔, 및 z축 힘을 받고, 받침대 조립체와 기판 푸셔 사이에서 그러한 z축 힘을 제어 가능하게 배분시키기 위한 제어 가능한 힘 배분기를 포함한다. 테스트 소켓 조립체는 DUT를 지지하기 위한 소켓 삽입물(insert)에 작동 가능하게 결합된 테스트 소켓을 포함한다. 소켓 삽입물은 DUT의 대응하는 프로필에 실질적으로 일치하는 모양을 갖는 프로필을 가진다.
몇몇 구현예에서는, 테스트 소켓 조립체가 소켓 삽입물을 지지하기 위한 복수의 스프링-로드된(spring-loaded) 서스펜션 지지 핀을 포함하는 엘리베이터(elevator) 메커니즘을 가진다. 테스트 소켓 조립체는 또한 복수의 스프링-로드된 테스트 핀을 포함할 수 있다. 지지 핀은 테스트 핀이 쉬는(rest) 상태 동안에는 들어가게 할수 있고, 또한 테스트 상태 동안에는 테스트 핀이 돌출할 수 있게 한다.
또 다른 구현예에서는, 인가된 힘들과 시험(testing)의 온도 측면에서 상이한 시험 요구 조건을 갖는 다수의 IC 칩을 가지는 기판을 DUT가 포함하는 집척 회로의 시험을 용이하게 하도록 구성된 적어도 유연(compliant) 받침대를 테스트 소켓 조립체가 가진다.
전술한 본 발명의 다양한 특징은 단독으로 또는 결합하여 실시될 수 있다는 점을 주목하라. 본 발명의 이들 및 다른 특징은 이후 본 발명의 상세한 설명에서 그리고 후속하는 도면과 함께 더 상세하게 설명된다.
이제 본 발명이 더 명확하게 확인될 수 있도록 하기 위해, 첨부 도면들을 참조하여 예를 통해 몇몇 구현예가 설명된다.
도 1은 본 발명의 일 양태에 따른 z축 힘 균형 잡기(balancing) 메커니즘을 포함하는 전형적인 열적 제어 유닛의 측면도.
도 2는 도 1의 절단선 2-2를 따라 단면이 취해진 단면도.
도 3은 도 1의 절단선 3-3를 따라 단면이 취해진 또 다른 단면도.
도 4는 도 1 내지 4에 도시된 TCU의 z축 힘 분배 시스템의 z축 로드 분배기 액추에이터 블록의 저면 사시도.
도 5는 스프링이 장전된 짐벌과 결합되어, 도 4의 선 5-5를 따라 단면이 취해진 로드 분배기 액추에이터 블록의 단면도.
도 6은 본 발명에 따른 열적 제어 유닛의 또 다른 전형적인 구현예의 측면도.
도 7a는 도 6에서 절단선인 7A-7A를 따라 단면이 취해진 단면도이고, 도 7b는 도 7a의 분해도.
도 8은 도 7a의 절단선인 8-8을 따라 단면이 취해진 또 다른 단면도.
도 9는 도 7a의 절단선인 9-9를 따라 단면이 취해진 또 다른 단면도.
도 10a는 도 6 내지 9에 도시된 TCU(600)의 z축 힘 분배 시스템에 관한 전형적인 z축 로드 분배기 액추에이터 블록의 저면 사시도.
도 10b는 도 10a의 z축 로드 분배기 액추에이터 블록의 대안적인 일 구현예의 저면 사시도.
도 11은 스프링이 장전된 짐벌과 결합되어, 도 10a의 선 11-11을 따라 단면이 취해진 로드 분배기 액추에이터 블록의 단면도.
도 12a는 시험 전에 약간 만곡된 IC 장치의 단면도.
도 12b는 시험에 의해 변형된 IC 장치의 단면도.
도 13a 및 도 13b는 본 발명에 따른 받침대, 기판 푸셔, 및 테스트 소켓의 구현예들을 예시하는 단면도들.
도 13c 및 도 13d는 테스트 소켓 삽입물의 추가적인 구현예들의 단면도들.
도 13e는 도 13a의 구현예에 관한 테스트 소켓과 테스트 소켓 삽입물의 사시도.
도 13f 및 도 13g는 각각 쉬는 상태와 테스트 상태에 있는, 도 13a의 구현예에 관한 서스펜션 핀과 테스트 핀을 예시하는 단면도들.
도 14a 내지 14d는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 전형적인 융합된 히터를 예시하는 정면도, 상면도. 사시도, 및 부풀려진(blown up) 도면.
도 15a 및 도 15b는 본 발명에 따른 열적 제어 유닛(TCU)의 또 다른 전형적인 구현예의 사시도와 분해도.
도 16a 및 도 16b는 본 발명에 따른 FMS(Flow Management System)의 사시도와 분해도.
도 17a 및 도 17b는 열적 헤드 유닛(THU)의 사시도와 분해도.
도 17c 및 도 17d는 짐벌 모듈의 사시도들.
도 17e는 히터 조립체의 사시도.
도 17f, 도 17g, 및 도 17h는 디바이스 키트 모듈(Device Kit Module)의 사시도와 분해도.
도 17i는 열 교환기 플레이트(냉각판)의 안쪽 구조의 사시도.
도 17j 및 도 17k는 열적 헤드 유닛(THU)의 선 17K-17K을 따라 단면이 취해진 상면도와 단면도.
도 18은 유연한 케이블 체인(chain) 조립체의 사시도.
도 19a 및 도 19b는 응결 감소를 위한 건조 상자들이 있는 열적 제어 유닛(TCU)의 사시도와 분해도.
도 20은 2개의 IC 칩을 가지는 단순화된 멀티-칩(multi-chip) 구조물을 도시하는 도면.
도 21은 받침대 조립체의 사시도.
도 22는 유연 받침대의 분해도.
도 23은 받침대 조립체의 상면도.
도 24a는 도 23의 선 24A-24A를 따라서 단면이 취해진 받침대 조립체의 단면도.
도 24b는 도 23의 선 24B-24B를 따라서 단면이 취해진 받침대 조립체의 단면도.
도 24c는 도 23의 선 24C-24C를 따라서 단면이 취해진 받침대 조립체의 단면도.
도 25a는 본 발명의 일 구현예에 따른 전형적인 열적 제어 유닛(TCU)의 단면도.
도 25b는 본 발명의 일 구현예에 따른 열적 제어 유닛(TCU)의 분해도.
도 25c는 도 25b의 선 C-C를 따라 단면이 취해진 열적 제어 유닛의 단면도.
도 26은 열적 헤드가 TCU 내에서의 시험 동안에 어떻게 작동 가능하게 결합되는지를 묘사하는 개략적인 구성을 예시하는 도면.
도 27은 전형적인 유체 관리 시스템을 개략적으로 예시하는 도면.
도 28a는 열 엔진 구조물의 사시도.
도 28b는 열 엔진 구조물의 투영도.
도 28c는 도 28b에서 축 A-A를 따라 단면이 취해진, 열 엔진 구조물의 단면도.
도 28d는 도 28c에서 원 B에 의해 정의된, 회오리바람 냉각판의 확대된 부분을 묘사하는 도면.
도 28e는 축(C-C)를 정의하는, 열 엔진 구조물의 투영도.
도 28f는 도 28e에서 축(C-C)을 따라 단면이 취해진, 열 엔진 구조물의 단면도.
도 28g는 도 28f에서 원 D에 의해 정의된, 회오리바람 냉각판의 확대된 부분을 묘사하는 도면.
도 29는 열 엔진 구조물의 대안 구성예의 사시도.
이제, 본 발명을 첨부 도면에 예시된 것처럼, 본 발명의 몇몇 구현예를 참조하여 상세히 설명한다. 이어지는 설명에서, 본 발명의 구현예들의 완전힌 이해를 제공하기 위해, 다수의 구체적인 세부 내용이 제시된다. 하지만, 구현예들은 이들 구체적인 세부 내용 일부 또는 전부 없이 실시될 수 있다는 점이 당업자에게 분명하게 된다. 다른 사례에서는, 본 발명을 불필요하게 모호하게 하지 않게 하기 위해 공지된 공정 단계들 및/또는 구조들은 상세하게 설명되지 않았다. 구현예들의 특징 및 장점은 후속하는 도면 및 토론을 참조하여 더 잘 이해될 수 있다.
본 발명의 전형적인 구현예들의 양태, 특징, 및 장점은 첨부 도면과 관련하여 후속하는 설명에 관해서 더 잘 이해될 것이다. 당업자라면 본 명세서에 제공된 본 발명의 설명된 구현예들은 예시적일분이고, 제한적이지 않으며, 오로지 예로서만 제시되었음을 명백히 알 것이다. 본 설명문에 개시된 모든 특징은 명백히 다르게 진술되지 않는 한, 동일하거나 유사한 목적의 역할을 하는 대안적인 특징들로 대치될 수 있다. 그러므로 본 발명의 수정예의 다수의 다른 구현예는 본 명세서에서 정의된 본 발명의 영역과 그것의 등가물 내에 있는 것으로 예측된다. 따라서, 예를 들면 "will", "will not", "shall", "shall not", "must", "must not", "first", "initially", "next", "subsequently", "before", "after", "lastly", 및 "finally"와 같은 절대적이고/이거나 연속적인 용어는 본 발명의 영역을 제한하려는 것이 아닌데, 이는 본 명세서에 개시된 구현예들이 단지 본보기적인 것이기 때문이다.
게다가, 본 명세서와 첨부된 청구항들에서 사용된 것처럼, 단수 관사 형태인 a"", "an", 및 "the"는 그것들을 사용하는 상황이 분명히 다르게 지시하지 않는 한, 단수 지시 대상물과 복수 지시 대상물 모두를 포함한다. 그러므로 예를 들면 "하나의 피스톤"이 가리키는 것은 단일 피스톤뿐만 아니라 복수의 스프링을 포함하고, "하나의 배출구"가 가리키는 것은 배출구들이 모인 것뿐만 아니라 단일 배출구를 포함한다.
본 발명을 상세하게 설명하기 전에, 본 발명은 본 명세서에서 예시된 TCU에 국한되지 않음이 이해되어야 한다. 또한 본 명세서에서 사용된 전문용어는 특별한 구현예만을 설명하기 위한 것이지, 그러한 구현예에만 제한되는 것으로 의도되는 것이 아님이 이해되어야 한다.
일반적으로, 본 발명은 IC DUT에서 설정점 온도를 유지하기 위해 사용될 수 있는 열적 제어 유닛(TCU)에 관한 것이다. TCU는 본 명세서에 그 전문이 참조로 통합되어 있는, 미국 특허 7,663,388에 기술된 것들과 공통인 특징들을 알맞게 포함할 수 있다. 그러한 특징들은 z축의 쌓인(stacked) 배치에서, DUT와 접촉하고 열 센서를 담고 있는 열 전도성 받침대, 유체 순환 블록, 및 DUT로부터 열을 퍼내서 유체 순환 블록으로 보내기 위해(또는 열을 DUT로 퍼내기 위한) 열 전도성 받침대와 유체 순환 블록 사이에 있는 열전기 모듈(펠티에(Peltier) 장치) 또는 히터를 포함한다. 공통 특징들에는 또한 z축의 쌓인(stacked) 배치에서, 유체 블록, 열전기 모듈(또는 히터), 및 열 전도성 받침대를 함께 단단히 붙잡는, z축 힘에 따르는 힘을 발휘하기 위한 스프링 로드된 푸셔 메커니즘이 포함된다.
본 발명은 또한, 특히 IC 장치들의 물리적 특징에 대해 장치의 본래의 사양을 보존하면서, 패키징된 반도체 칩들(패키징된 다이들이라고도 함)과 같은 IC 장치들의 시험을 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 TCU는 상이한 구성을 갖는 DUT들에서 사용될 수 있다. 예를 들면, IHS(integrated heat spreader)를 이용하는 뚜껑이 있는 패키지를 가지는 IC 장치들이나 아무것도 안 덮인 다이 칩 패키지를 가지는 IC 장치들에 TCU가 사용될 수 있다.
본 발명의 일 양태는 칩 패키지의 상이한 부품들에 맞닿아 밀기 위해 사용된 상이한 푸셔를 가지는 TCU들에 관한 것이다. 본 발명의 이러한 양태에서는, 상이한 푸셔에 의해 발휘된 것에 대한 원하는 균형이 이루어질 수 있도록, 상이한 푸셔들 사이의 TCU의 상부로부터 인가되는 전체 z축 힘을 제어 가능하게 분배하기 위한 z축 로드 분배 시스템이 제공된다. 예를 들면, 다이 푸셔/받침대 및 기판 푸셔가 아무것도 안 덮인 다이 칩 패키지와 함께 사용될 때에는, 다이 푸셔/받침대에 인가된 z축 힘들은 다이 상의 하중과 아무것도 안 덮인 다이 패키지의 기판의 균형을 맞추기 위해 기판 푸셔에 인가된 미는 힘에 관하여 조정될 수 있다.
본 발명의 또 다른 그리고 별개인 양태에서는, 유체 순환 블록에 관한 유체 입구 및/또는 유체 출구 중 적어도 하나 그리고 바람직하게는 둘 다가, 바람직하게는 TCU의 z축에 실질적으로 수직인 스위벨(swivel) 축 둘레에서 선회될 수 있다. 유체 입구 및 출구의 스위벨 특성은 온도 제어 유체 블록의 z축 움직임에 응하여 열정 제어 유닛의 불안정성을 감소시키는 작용을 한다.
본 발명의 추가적인 그리고 별개인 양태에서는, 응결을 감소시키기 위한 수단이 제공된다. 그러한 수단은 응결이 일어날 수 있는 열적 제어 유닛의 표면 부근의 열적 제어 유닛에서 응결 감소 기체 입구와 응결 감소 기체 운반 통로들을 포함한다.
본 발명에 따른 TCU의 전형적인 구현예가 도 1 내지 5에 예시되어 있다.
열적 제어 유닛(1)은 TCU의 z축을 따라 적층된 관계로 배치된 다음 기본 섹션(section)들을 포함하는데, 즉 이러한 섹션들에는 도 1에서 화살표(F)로 표시된 z축 힘을 이후 설명되는 것과 같은 TCU의 DUT 접촉 푸셔에 전달하기 위한 힘 전달 섹션(10); 내부 스프링 로드된 푸셔 블록 섹션(40); 유체 순환 블록 섹션(50); 열전기 모듈(이후 펠티에 장치) 섹션(60); 및 푸셔 단부(end)(76)를 가지는 열 전도성 받침대 섹션(72)이 있고, 이러한 열 전도성 받침대 섹션(72)은 아무것도 안 덮인 다이 칩 패키지(100)의 다이(104)와 같은 IC 칩의 열적 활성화(active) 중앙부에 맞닿아 접촉하고 밀기 위한 온도 센서(8)를 포함한다. 외부 푸셔 구조물이 또한 제공된다. 숫자(80)로 표시된 푸셔 구조물은 단단한 바닥 푸셔 플레이트(81)를 포함하고, 단단함을 위해 알루미늄과 같은 금속 재료로 알맞게 제작된다. 바닥 푸셔 플레이트는 열 전도성 받침대의 푸셔 단부가 푸셔 플레이트를 통해 돌출하는 것을 허용하기 위한 중앙 개구부(opening)를 가진다. 푸셔(82)와 접촉하는 제2 DUT는 이러한 중앙 개구 주위에서 푸셔 플레이트의 바닥으로부터 연장한다. 이러한 제2 푸셔는 받침대의 푸셔 단부와 평행하게 z축 방향으로 연장하고, 아무것도 안 덮인 다이 칩 패키지의 기판(102)과 같은 IC 칩의 또 다른 부분에 맞닿아 접촉하고 민다.
추가의 외부 푸셔 구조물은 바닥 푸셔 플레이트(81)의 외부 둘레 주위에 고착되고 z축 방향으로 위쪽으로 연장하는 스커트(skirt)(90)를 포함한다.
도 3을 참조하면, 유체 순환 블록 섹션(50)은 블록의 주 몸체(56)의 바닥에서, 하부 접촉 플레이트(58)를 가지는 것으로 나타나 있다. 이러한 하부 접촉 플레이트는 구리와 같은 양호한 열 전도체로 만들어지고, 유체 순환 블록 섹션과 열전기 모듈(60) 사이의 효율적인 열 전도를 이루기 위해 알맞게 제공된다. 상부 섹션(56)은 구리 또는 다른 금속들뿐만 아니라, 열을 전도하지 않는 재료로부터 형성될 수 있다.
TCU의 힘 전달 섹션(10)은 힘 분배 블록(12)을 포함하고, 추가로 짐벌을 형성하기 위해 힘 분배 블록 위에 짐벌 어댑터(30)를 포함할 수 있다. 이러한 짐벌 어댑터(30)는 상부 표면(32)과 하부 표면(34)을 가지는 상부 결합기(coupler) 부품(32)을 포함하고, 이 경우 결합기 부품의 상부면은 표시된 z축 힘(F)을 받도록 위치가 정해져 있다. 짐벌 어댑터는 또한 결합기 부품의 모서리들에서 짐벌 어댑퍼의 상부 결합기 부품의 하부면 바로 밑에 위치한 스프링(36)을 포함한다. 스프링(36)은 예비하중(preload) 짐벌 안정성을 위해 힘 분배 블록(12)의 상부면(16)과 어댑터의 결합기 부품 사이에서 압축된 상태로 붙들려 있다.
도 2에서 가장 잘 보이듯이, 외부 푸셔 구조물은 힘 전달 샤프트(110)에 의해 힘 분배 블록(12)에 고착되어 있다. 이러한 샤프트는 내부 스프링 로드된 푸셔 블록(40)과 유체 순환 블록 섹션(50)에서 알맞게 크기가 정해진 구멍을 자유롭게 통과한다. 샤프트(110)의 바닥 단부(113)는 나삿니 맞물림에 의한 것처럼, 플레이트의 외부 둘레 부근에서 푸셔 플레이트(81)에 알맞게 고정되고, 샤프트의 상부 단부(112)는 힘 분배 블록의 모서리에서 개구(20)(도 4에 도시된)를 통해 연장하며, 샤프트 상에서 힘 분배 블록을 보유하기 위해 z 움직임을 허용하는 임의의 다른 고정된(captive) 메커니즘이나 캡 너트(cap nut)(115)에 의해 정상 부분이 덮여져 있다. 도 2에 도시된 것처럼, 힘 분배 블록은 그것의 바로 밑의 샤프트의 오목하게 들어간 부분 둘레에 제공되고, 샤프트의 오목하게 들어간 부분에 의해 제공된 숄더(shoulder)(119) 상에 놓인 스프링(117) 상에서 그에 따라 지지된다. 그러므로 힘 전달 섹션(10)에 인가된 z축 힘(F)은 외부 푸셔 구조물의 푸셔(82)와, 따라서 아무것도 안 덮인 다이 칩 패키지(100)의 기판(102)에 그에 따라 전달된다. 스프링들은 내부 푸셔 스프링 로드된 블록(40)에 힘 분배 블록을 미리 로드하기 위해 사용될 수 있다.
바닥 숄더(121)는 힘 전달 샤프트(110) 각각의 바닥 단부(113) 가까이에 제공된다는 점이 주목된다. 이들 숄더는 샤프트의 수직을 유지하기 위해, 단단한 푸셔 플레이트(81)에 기대어 놓여 있다.
z축 힘(F)은 TCU의 적층된 열적 제어 섹션들, 즉 내부 스프링 로드된 푸셔 블록 섹션(40), 유체 순환 블록 섹션(50), 펠티에 장치(60), 및 열 전도성 받침대 섹션(72)을 통해 아무것도 안 덮인 다이 칩 패키지(100)의 다이(104)에 전달되는데, 이들 섹션 모두는 함께 고정되어야 한다. 도 2에서 가장 잘 보여지듯이, 유체 순환 블록 섹션(50)은 나사 죔쇠(41)와 같은 알맞은 죔쇠에 의해 내부 푸셔 블록 섹션에 미리 부착될 수 있다. 적층된 열적 제어 섹션들의 바닥에는 받침대 리테이너 링(retainer ring)(43)이 제공될 수 있고, 받침대(72)와, 다른 열적 제어 섹션(40, 50, 60)을 함께 묶기 위해 나사 죔쇠(45)와 같은 보유 죔쇠가 이러한 리테이너 링과 함께 사용될 수 있다. 일반적으로 미국 특허 7,663,388에서 설명된 바와 같이, 이는 블록의 푸셔 플레이트(49) 뒤의 내부 푸셔 블록(40)에서 캡처된 스프링(도 3에 도시된 스프링(47)과 같은)들에 의해 발휘된 유연 z축 힘에 의해 서로 밀착되게 열 접촉한 채로 붙들려진 열적 제어 섹션들의 적층된 집합물을 생성한다. 도 3에 도시된 것처럼, 받침대(72)는 절연 고리(73)의 상부에서 리테이너 링(3) 내에 놓인다. 이러한 절연 고리는 응결 감소 기체가 이후 설명된 것처럼, 절연 고리를 통해 흐르는 것을 허용하는 노치(notch) 또는 통로를 가질 수 있다.
받침대(72)의 푸셔 단부에 전달된 힘은 힘 분배 블록(12)에서의 수단에 의해 독특하게 제어되고, 이러한 힘 분배 블록(12)은 외부 푸셔 구조 부품(80, 82)을 통해 DUT의 또 다른 부품에 전달된 힘에 비례하여 받침대를 통해 DUT의 열적으로 활동적인 부품에 전달된 힘을 변경하도록 활성화될 수 있다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 힘 분배 블록에 관한 힘 변경 작동 수단은 z축 힘 분배 블록(12)의 바닥 표면(14)에서 자리잡은 적어도 하나 그리고 바람직하게는 복수의 피스톤(18)의 형태로 제공될 수 있다. 힘 분배 블록(12)까지 바닥에서 집중된 그루핑(grouping)에서 바람직하게는 고르게 간격을 두고 배치된 피스톤(18)들은 블록의 바닥에서 피스톤 구멍(17)으로부터 돌출하고, 피스톤들의 뒤에서 유체 압력을 변경함으로써, z축 방향에서 움직이게 될 수 있다. 힘 분배 블록(12)의 측벽(24)으로부터 돌출하는 입구(22)로부터 피스톤들에 유체 압력이 제공된다.
도 5에 도시된 것처럼, 입구(22)는 힘 분배 블록(12) 내의 유체 통로(25)를 거쳐 피스톤(18)들과 유동적으로 통해 있다. 입구는 피스톤들의 압축 공기 작용을 초래하기 위해 압력이 가해진 기체 또는 유체의 소스에 연결될 수 있다. 비록 압력이 가해진 공기가 보통 사용되더라도, 압력이 가해진 유체는 또한 기체 상태의 것이 아닐 수 있다. 예를 들면, 기름, 물, 또는 수용액이 피스톤을 작동시키기 위해 사용될 수 있다. 그 결과는 상황에 따라 조정될 수 있는 z축 힘을 만드는 피스톤들이다. 피스톤 뒤의 압력들을 조정함으로써, 외측 푸셔(82)에 전달된 힘에 비례하여 열 전도성 받침대(72)에 전달된 힘은 열적 제어 유닛을 내려놓거나 해체하지 않고, DUT의 시험 동안에 수정될 수 있다. 대안적으로, 조정 가능한 피스톤들이 사용 전에 미리 설치될 수 있다.
z축 힘 분배 블록(12)은 블록의 상부 표면(16)에서 오목부(15)에 들어맞는 상부 커버 플레이트(13)를 제공함으로써, 블록에 피스톤(18)들을 넣는 것을 용이하게 하기 위해 구성될 수 있다. 상부 커버 플레이트(16)는 나사 죔쇠에 의한 것과 같이 임의의 알맞은 수단에 의해 이러한 오목부에서 고착될 수 있다. 피스톤 구멍(17)들과 통해 있는 유체 통로들은 블록의 하면에 형성될 수 있다. 유체 입구(22)는 나삿니가 있는 부착물에 의한 것과 같이, 상부 커버 플레이트(13)의 유체 입구 확장부(extension)(19)에 부착된 유체 라인 결합기일 수 있다.
유체 순환 블록(50)은 블록을 통해 유체가 순환될 수 있게 하는 유체 통로를 구성하였고, 미국 특허 7,663,388호에서 설명된 것처럼, DUT의 열적 활성화 부분과 접촉하는 받침대로부터의 열을 운반한다. 본 발명의 일 양태에 따르면, 유체는 일반적으로 유체 순환 블록의 위치에서 또는 그러한 위치 부근에서 TCU의 측면에 선회 가능하게 부착된 유체 입구 암(52) 및 유체 출구 암(54)에 의해 유체 순환 블록에 유입되고 유체 순환 블록으로부터 배출된다. 유체 입구 및 출구 암에 붙은 스위벨 부착물은 힘 분배 블록(12)과 모서리 샤프트(110)의 유연한(compliant) 설치와 함께 TCU상에 가해진 외부 힘들과, 특히 유체 순환 블록의 유체 입구 및 유체 출구에 연결된 외부 호스들에 의해 가해진 바이어싱(biasing) 힘들로 인해 열적 제어 유닛의 불안정성을 감소시킨다. 도 1은 유체 출구(54)의 스위벨 부착물에 관한 전형적인 이동 범위를 묘사한다. 입구 암 및 출구 암은 바람직하게는 공통 스위벨 축(S)(도 2에 도시된) 주위에서 바람직하게 선회하고, TCU의 z축에 수직인 스위벨 축을 알맞게 가진다. 유체 입구 암(52)과 유체 출구 암(54)이 TCU의 마주보는 변들에서 서로 마주보게 부착된 것으로 도시되어 있지만, 본 발명의 이러한 스위벨 암 부착 양태를 마주 바라보는 스위벨 암들로 국한하려고 의도되는 것은 아니다.
그러므로 본 발명의 이러한 양태에 따르면, 테스트 사이클 동안에, TCU의 유체 입구 암(52)과 유체 출구 암(54)에 연결된 호스들로부터 어떠한 제어되지 않은 힘들이 생기면 TCU에 대한 유체 입구 암(52)과 유체 출구 암(54)의 선회 행위는 이들 힘을 경감시키고, TCU의 부품들의 z축 정렬이 유지되게 한다.
여러 유체들 중 임의의 것이 유체 순환 블록(50)을 통해 순환될 수 있다. 바람직하게는 유체들이 액체 형태로 제공되지만, 기체 형태의 유체가 이따금 사용될 수 있다. 비교적 높은 열 용량을 가지는 액체는 특정 적용예에서는 특별히 유용하다. 게다가, 온도 제어 유체는 원하는 상태에 따라서 선택될 수 있다. 예를 들면, 주위 또는 상승된 온도에서 DUT를 시험하기 위해서는 예컨대 20℃에서부터 약 65℃까지의 물이 온도 제어 유체로서의 역할을 할 수 있다. 이것과는 대조적으로 -20℃, -5℃, 0℃에서 또는 그것들 사이의 온도에서의 DUT들의 냉각 시험(cold testing)은 메탄올, 에틸렌 글리콜, 또는 프로필렌 글리콜 또는 비수용성 액체를 함유하는 수용성 용액의 사용을 수반할 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태에서는, 열적 제어 유닛(1)이 응결 감소 시스템을 포함한다. 이러한 응결 감소 시스템은 TCU의 내부 스프링 로드된 푸셔 블록 섹션(40)의 하나의 가장자리에 알맞게 위치할 수 있는 응결 감소 기체 유입구(42)를 포함한다. 도 3에 도시된 것처럼, 기체 유입구(42)는 받침대와 받침대 보유 고리(43) 사이와, 받침대 보유 고리, 받침대, 및 외부 푸셔 구조물(80) 사이에 있고, 받침대(72) 둘레에서 연장하는 기체 운반 통로에 연결된다. 기체 운반 통로는 번호 44A, 44B, 44C, 44D, 46A, 46B, 및 47로 표시된다. 응결 감소 시스템은 아래에 더 설명된다.
사용시, 예시된 열적 제어 유닛(1)은 아무것도 안 덮인 다이 칩 패키지(100)를 담고 있는 테스트 소켓(미도시) 위에 놓일 수 있다. z축 힘은 자동화된 칩 테스터의 공기 프레스에 의한 것과 같이, 짐벌 어댑터(30)에 인가된다. z축 힘은 자가 집중(self-centering) 짐벌(10)의 힘 분배 블록(12)에 의해, 열적 제어 블록(40, 50, 60)을 통해서 받침대(72)에 전달되고, 힘 전달 샤프트(110)를 통해 열 전도성 받침대(72)와 외부 푸셔 구조물(80)에 전달된다. 이러한 z축 힘이 전달되는 2개의 푸셔는 아무것도 안 덮인 다이 칩 패키지의 다이(104)와 외부 푸셔 구조물의 기판 푸셔(72)와 접촉하는 받침대의 푸셔 단부(76)이다. 발휘된 z축 힘은 힘 분배 블록(12)에 의해 이들 푸셔 사이에서 제어 가능하게 분배된다. 기판상에 가해진 힘에 비례하여 다이에 가해진 힘은, z축 힘 작용 수단으로서 작용하는, 힘 분배 블록의 피스톤(18)들 뒤의 압력을 조정함으로써 조정될 수 있다. 그러한 힘 분배는 다이 힘이 그 다이에 손상을 가하지 않는 것을 보장하기 위해, 그러한 다이 힘이 원하거나 미리 결정된 상한을 초과하지 않도록 상황에 따라 미리 설정되거나 조정될 수 있다.
받침대 푸셔 단부(76)와 바닥 기판 푸셔 단부(82) 사이의 z축 거리는, DUT의 전기 패드들과 테스트 소켓의 프로브들 사이의 적절한 맞물림을 확실하게 하기 위해, 기판 힘이 원하는 또는 미리 결정된 하한 밑으로 떨어지지 않는 것을 보장하기 위해 조정되어야 한다는 점이 주목된다. 예를 들면, 아무것도 안 덮인 다이 패키징에서의 특별한 IC 장치의 제작자는, 특별한 IC 장치가 기판에 적어도 55파운드의 하중을 인가하여 냉각 시험(cold test)되어야 한다는 점을 명시할 수 있다. 하지만, 그러한 명시는 또한 다이가 15 파운드 이상인 하중을 부담하는 것을 금지할 수 있다. 그러한 경우, 다이에 인가된 하중이 15 파운드를 초과하지 않게 제한하도록 조정된 다이 푸셔를 가지고 DUT에 총 70 파운드의 하중이 인가될 수 있다.
그렇게 맞물릴 때, 시험이 시작될 수 있다. 열적 제어 유닛의 열적 측정 및 제어 소자들은 DUT의 설정점 온도를 감시하고 유지하도록 작용한다. DUT 온도는 받침대 푸셔 단부(76)에서 센서(78)에 의해 감시될 수 있다. 테스트 소켓에서 DUT에 관한 원하는 설정점 온도를 유지하기 위해 필요한 열 흐름을 발생시키기 위해, 외부 파워 소스로부터 원하는 전기 신호가 펠티에 장치(60)에 공급된다. 받침대와 유체 순환 블록(50) 사이의 열 전달은 센서(78)에 의해 검출될 때 DUT의 온도에 따라서 조절될 수 있고, 이 경우 받침대로부터 온도 제어 유체로 제거되는 열은 DUT 온도를 낮출 것이 요구될 때에는 유체 블록(50)을 통해 순환되고, 만약 DUT 온도가 올려질 필요가 있다면 순환 유체로부터 받침대(72)에 열이 더해지는 방식으로 행해진다. 요컨대, 열은 유체 순환 블록(50) 내에서 유체 통로를 통과하는 온도 제어 유체에 의해 운반되거나 공급된다.
효율적인 인터페이스를 달성하는 것을 돕기 위해, 열 그리스(grease) 또는 포일(foil)과 같은 열적 인터페이스 재료가 받침대의 상부 표면(74)과 펠티에 장치(60) 사이와, 펠티에 장치와 유체 순환 블록(50) 사이에 임의로 제공된다.
본 발명의 응결 감소 양태에 관해, 본 발명의 DUT가 DUT의 냉각 시험을 행하기 위해 사용될 수 있다. 그러한 냉각 시험 동안, 0℃ 이하까지 온도 제어 유체가 냉각될 수 있다. 만약 그러한 시험이 제어되지 않은 주변 상태하에서 행해진다면, 물 또는 얼음이 TCU, DUT, 및 테스트 소켓의 표면 상에 축적될 수 있다. 그러한 응결은 짧을 수 있거나 그렇지 않으면 TCU, DUT, 및 테스트 소켓의 전자 성분들의 적당한 기능을 하는 것과 충돌될 수 있다.
관련 분야에 공지된 많은 기술이 냉각 시험과 연관된 응결 문제들을 다루기 위해 사용되어 왔다. 예를 들면, IC 장치들의 고부피(high-volume) 냉각 시험이 제어된 환경, 예컨대 낮은 수준의 대기 습도를 가지는 방 내에서 행해졌다. 몇몇 낮은 부피의 냉각 시험 설비에서는, IC 장치들이 낮은 습도를 유지하는 인클로저(enclosure) 내에서 시험이 행해질 수 있다. 게다가, 또는 대안예에서는 낮은 열 전도도를 가지는 다른 재료의 플라스틱 형태가 TCU들의 표면에 적용되어 냉각 시험시 맞물린 TCU들의 성분들의 식히기(chilling)와 연관된 응결 문제들을 다룰 수 있다.
본 발명의 응결 감소 양태에 따르면, TCU와 그러한 TCU 내로 통합되는 칩 표면들 상의 응결의 감소에 대한 새롭고 효율적인 접근법이 제공된다. 기체 유입구(42)를 통해 TCU로 압축된 응결 감소 기체가 도입된다. 감소 기체는 응결이 일어날 것 같은 표면들 위르 지나가도록 TCU를 거쳐 분출한다. 특히, 예시된 실시예에서와 도 3에 도시된 것처럼, 유입구(42)에서 도입된 기체는 수평 통로(44A) 내로 흐르고 수직 통로(44B)를 통해서 아래로 흘러서 그곳에서 받침대(받침대 절연 고리(73)에서의 개구를 포함하는) 둘레에서 통로(44C, 44D)를 통해 분출하고, 2개의 출구 루트(exit route)를 통해 TCU를 빠져나오는데, 이러한 2개의 출구 루트 중 하나는 외부 푸셔 구조물(80)의 부품들과 받침대 보유기(43) 사이에 있고, 바람직하게는 스테인레스강으로 되어 있는 통로(46A, 46B)이고, 나머지 하나는 외부 푸셔 구조물의 기판 푸셔(82)와 받침대(72)의 푸셔 단부(76) 사이의 통로(47)이다.
기체 통로들은 도시된 것 외의 방식으로 제공될 수 있다는 점을 알게 된다. 예를 들면, 통로(44A)는 그것의 유체가 통하는 방식으로 통로(44B)와 만날 때까지 내부 스프링 로드된 푸셔 블록(40)을 통해 일반적으로 수평으로 연장한다. 통로(44B)는 유체 순환 블록(50)의 상부 섹션(56)과 하부 섹션(58) 모두뿐만 아니라, 블록(40)의 일 부분을 통해 z축 방향으로 연장한다. 통로(44C, 44D, 46A, 46B, 47)는 통로(44B)로부터 아래로 도시되어 있고 스커트(90)와 받침대(72) 사이에 위치한다. 임의로, 제2 표면에 맞닿아 내부에 하나 이상의 형성된 채널을 가지는 제1 표면을 둠으로써 하나 이상의 추가적인 통로가 형성될 수 있고, 이러한 표면들은 결합하여 하나 이상의 추가적인 통로를 구성한다. 예를 들면, 응결 감소 기체를 운반하는 통로는 본 발명의 TCU의 모듈들 내에 통합되거나 그러한 모듈들 사이에 개재될 수 있다.
작동시, 응결 감소 기체 소스(미도시)는 유입구(42)와 연결될 수 있다. 유입구(42)를 통해 응결 감소 기체가 도입되고, 전술한 바와 같이 기체 통로들을 통해 분출되며, 응결이 일어날 수 있는 표면들 위에서 흐른다. 받침대(72)가 냉각 시험 동안에 반드시 차기 때문에, 응결 감소 기체를 수분 또는 얼음을 모으는 경향이 있는 받침대의 노출된 표면들 위에서 향하게 하는 것에 스커트(90)가 도움을 줄 수 있다.
여러 기체들 중 어느 것이라도 사용될 수 있다. 예를 들면, 질소, 헬륨, 아르곤 등과 같은 임의의 건조한 불활성 기체가 사용될 수 있다. 특히, 상업적으로 이용 가능한 건조하고 오일이 없는 공기가 본 발명의 TCU 상에서 응결을 감소시키는 것을 입증하였다. 응결을 감소시키기 위한 전술한 통합된 수단은 제어되지 ㅇ낳는 대기 상태에서의 냉각 시험 동안에 응결에 관련된 문제를 겪지는 않는데 반해, 동일한 TCU는 응결 감소 기체가 사용되지 않을 때에는 냉각 시험 동안에 응결에 관련된 문제들을 겪을 수 있다.
응결 감소 기체를 사용하는 것 외에, 열 전도 이슈를 다루기 위해 적절한 조치가 취해져야 한다. 예를 들면, 온도 제어 유닛의 상이한 구성 성분은 TCU들의 문에 민감한 성분들의 냉각을 억제하기 위해 가능한 언제나 서로로부터 열적으로 고립되어야 한다. 게다가, 낮은 열 전도율을 갖는 재료가 가능한 언제나 사용되어야 한다. 예를 들면, 금속은 일반적으로 열을 전도해야 할 필요가 없는 성분들에 관해서는 일반적으로 회피되어야 한다. 위에서 논의된 바와 같이, 온도 제어 유체 블록의 부분들은 효율적인 열 전도를 위해 구리와 같은 금속으로 만들어질 수 있다. 하지만, 온도 제어 유체 블록의 다른 부분들, 예컨대 둘러싸는 주위 환경에 노출된 부분들은 응결이 형성되는 것을 방해하기 위해, 예컨대 플라스틱과 같은 열을 전도하지 않는 재료로 형성될 수 있다.
논의를 용이하게 하기 위해, 도 6 내지 11은 본 발명에 따른 열 제어 유닛(TCU: 600)의 또 다른 전형적인 구현예를 예시한다. 이러한 구현예의 장점들에는 대략 16㎜×16㎜인 시험 표면적을 가지는 IC DUT에 관해 초당 40℃인 빠른 열적 응답이 포함되고, 그 결과로서 생기는 와트 밀도는 제곱 인치 당 1000와트에 접근한다. 게다가, TCU(600)는 -60℃ 내지 160℃의 동작 온도를 가진다.
TCU(600)의 우수한 열적 성능은 열 전도성 재료, 유체 및 전기적 통로와 열 센서 위치들의 선택과 같은 몇몇 중요한 설계 특징들에 의해 가능해지고, 이들 설계 특징들은 아래에 더 상세히 설명된다. 요약하면, 도 6은 열적 제어 유닛(600)의 측면도이다. 도 7a는 도 6에서 절단선인 7A-7A를 따라 단면이 취해진 단면도이고, 도 7b는 힘 전송 조립체(610), 유체 순환 블록(열적으로 전도성인 플레이트가 있는 열 교환기)(650), 히터(660), 받침대(772), 및 기판 푸셔(690)를 포함하는, TCU(600)의 구성 성분들을 예시하는 도 7a의 분해도이다. 도 8 및 도 9는 도 7a에서 각각 분할선인 8-8과 9-9를 따라 단면이 취해진 단면도이다. 도 10a 및 도 10b는 TCU(600)의 z축 힘 분배 시스템에 관한 2개의 전형적인 z축 로드 분배기 액추에이터 블록의 저면 사시도이고, 도 11은 도 10a에서 선(11-11)을 따라 단면이 취해진 단면도이다.
도 6 내지 9에 도시된 것처럼, 열적 제어 유닛(TCU)(600)은 TCU(600)의 z축을 따라서 적층된 관계로 배치된 후속하는 기본 섹션들을 포함하는데, 이러한 기본 섹션들에는 이후 설명되는 것과 같은 푸셔들과 접촉하는 IC DUT에 화살표(F)(도 6 참조)로 표시된 z축 힘을 전송하기 위한 힘 전송 조립체(610); 유체 순환 블록(650); 히터(660); 및 푸셔 단부(776)를 가지는 열 전도성 받침대(772)가 있고, 이러한 열 전도성 받침대(772)는 아무것도 안 덮인 다이 칩 패키지(797)의 다이(799)와 같은 IC 칩의 열적으로 활동적인 중앙 부분에 맞닿아 접촉하여 밀기 위한 적어도 하나의 받침대 온도 센서를 포함한다.
외부 푸셔 구조물(780)이 또한 제공된다. 푸셔(780)는 단단한 바닥 푸셔 플레이트(781)를 포함하고, 단단함을 위해 알루미늄과 같은 금속 재료로 알맞게 제조된다. 바닥 푸셔 플레이트(781)는 열 전도성 받침대의 푸셔 단부가 푸셔 플레이트를 통해 돌출하는 것을 허용하기 위한 중앙 개구를 가진다. 이러한 중앙 개구 둘레에서는 제2 DUT 접촉 푸셔(682)가 푸셔 플레이트의 바닥으로부터 연장한다. 이러한 제2 DUT 접촉 푸셔(682)는 받침대의 푸셔 단부와 평행하게 z축 방향으로 연장하고, 아무것도 안 덮인 다이 칩 패키지(797)의 기판(798)과 같은, IC 칩의 또 다른 부분에 맞닿아 접촉하고 민다.
도 7a를 참조하면, 유체 순환 블록(칠러(chiller) 블록이라고도 알려진)(650)이 블록의 주 몸체(656)의 바닥에서 하부 접촉 플레이트(758)를 가지는 것으로 보인다. 이러한 접촉 플레이트(758)는 구리와 같은 양호한 열 전도체로 만들어지고, 유체 순환 블록(650)과 히터(660) 사이의 효율적인 열 전도를 달성하기 위해 알맞게 제공된다. 따라서 블록의 주 몸체(656)는 구리나 다른 금속뿐만 아니라 열을 전도하지 않는 재료로부터 형성될 수 있다. 주 몸체(656)에 관한 알맞은 재료들은 반복된 급속한 열 충격 사이클을 견딜 수 있고, 또한 TCU(600)의 다수의 신속한 가열/냉각 사이클 동안에 응결 감소 필요성을 감소시킬 수 있는 PeekTM, UltemTM 또는 TorbnTM과 같은 열가소성을 포함할 수 있다.
열 폭주(thermal run away)와 그로 인해 생기는 TCU(600)에 대한 손상을 방지하기 위해, 유체 순환 블록(650)은 바람직하게는 TCU(600)가 언제 허용된 동작 범위가 초과되었는지를 감지하게 할 수 있고, 적절한 열 차단(thermal cut off)을 유발시키게 할 수 있는 적어도 하나의 칠러(chiller) 온도 센서를 포함한다.
도 6을 또한 참조하면, TCU(600)의 힘 전송 조립체(610)는 힘 분배 블록(612)을 포함하고, 힘 전송 조립체(610)를 형성하기 위해 힘 분배 블록(612) 위에 짐벌 어댑터(630)를 추가로 포함할 수 있다. 짐벌 어댑터(630)는 상부 표면(632)과 하부 표면(634)을 포함하고, 이 경우 상부 표면(632)은 표시된 z축 힘(F)를 받도록 위치가 정해진다. 짐벌 어댑터(630)는 또한 하부 표면(634) 밑에 위치한 스프링(636)을 포함한다. 스프링(636)은 프리로드(preload) 짐벌 안정성을 위해 힘 분배 블록(612)의 상부 표면(616)과 짐벌 어댑터(630) 사이에서 압축되어 붙들려 있다.
도 7a, 9, 및 10a에 도시된 것처럼, 외부 푸셔 구조물(780)은 힘 전달 샤프트(710)에 의해 힘 분배 블록(612)에 고착된다. 이들 샤프트는 유체 순환 블록(650)에서 알맞게 크기가 정해진 구멍들을 자유롭게 통과한다. 샤프트(710)의 바닥 단부(713)는 나삿니 맞물림에 의한 것과 같이, 플레이트의 외부 둘레 부근의 푸셔 플레이트(781)에 알맞게 고정되고, 샤프트의 상부 단부(712)는 힘 분배 블록의 모서리들에서 개구(1020)(도 10a)에 도시된)를 통해 연장하고 샤프트(710) 상에 힘 분배 블록을 유지하기 위해 캡 너트(715)에 의해 덮여 있다.
게다가, 짐벌 블록(612)은 유체 순환 블록(650)의 상부 표면으로부터 수직으로 돌출하는 정렬 핀(757)들의 대응하는 세트와 결합하기 위해 알맞게 크기가 정해진 구멍(1077)들을 또한 포함한다.
도 7a와 도 9는 모두 힘 분배 블록 밑의 샤프트(710)의 오목한 부분 둘레에 제공된 스프링(717) 상에 부응하게 지지되고, 샤프트(710)의 오목한 부분에 의해 제공된 숄더(719) 상에 놓인 힘 분배 블록(612)을 보여준다. 그러므로 힘 분배 조립체(610)에 인가된 z축 힘(F)은 외부 푸셔 구조물의 푸셔(682)에 부응하게 전송되고, 따라서 아무것도 안 덮인 칩 패키지(797)의 기판(798)에 전송된다. 스프링(717)은 유체 순환 블록(650)의 주 몸체(656)에 힘 분배 블록(짐벌 블록)(612)을 미리 로드하기 위해 사용될 수 있다.
힘 전달 샤프트(710) 각각의 바닥 단부(713) 부근에는 바닥 숄더(721)가 제고된다는 점이 주목된다. 이들 숄더는 샤프트들의 수직성을 유지하기 위해 단단한 푸셔 플레이트(781)에 맞닿아 얹혀 있다.
z축 힘(F)은 TCU(600)의 적층된 열 제어 섹션들, 즉 유체 순환 블록(650), 히터(660), 및 열 전도성 받침대(772)를 통해 아무것도 안 덮인 칩 패키지(797)의 다이(799)에 전송되는데, 이들 섹션 모두는 함께 고정되어야 한다. 받침대(772)의 푸셔 단부에 전송된 힘은 힘 분배 블록(612)에서의 수단에 의해 독특하게 제어되고, 이러한 수단은 외부 푸셔 구조물 부품(780, 682)을 통해 DUT의 또 다른 부품에 전송된 힘에 비례하여 받침대를 통해 DUT의 열적으로 활발한 부품에 전송된 힘을 변경하기 위해 작용될 수 있다.
도 10a와 도 11을 참조하면, 힘 분배 블록(612)(짐벌 블록이라고도 알려진)에 관한 힘 변경 액추에이터는 z축 힘을 분배하기 위해 짐벌 블록(612)의 바닥 표면(1014)에서 차례로 포개진 적어도 하나의 피스톤, 바람직하게는 복수의 피스톤(1018)의 형태로 제공될 수 있다. 힘 분배 블록(612)까지 바닥에서 집중된 그룹화(grouping)시 바람직하게는 고르게 간격을 두고 배치되는 피스톤(1018)들은 짐벌 블록(612)의 바닥에서 피스톤 구멍(1117)들로부터 돌출하고, 피스톤(1018)들 뒤의 유체 압력을 변경함으로써 z축 방향에서 작동될 수 있다. 짐벌 블록(612)의 측벽(1024)으로부터 돌출하는 유체 유입구(622)로부터 피스톤들에 유체 압력이 제공된다.
도 11에 도시된 것처럼, 유입구(622)는 짐벌 블록(612) 내의 유체 통로(1125)를 거쳐 피스톤(1018)와 유체가 통하게 되어 있다. 유입구(622)는 피스톤(1018)의 공기식 작동을 실시하기 위해 압축된 기체 또는 유체의 소스에 연결될 수 있다. 비록 압축된 공기가 보통 사용되더라도, 압축된 유체 또한 비기체성인 것일 수 있다. 예를 들면, 기름, 물, 또는 수용성 용액이 피스톤(1018)을 작동시키기 위해 사용될 수 있다. 그 결과는 상황에 따라 조정될 수 있는 z축 힘을 만드는 피스톤들이다. 피스톤(1018) 뒤의 압력을 조정함으로써, 외부 푸셔(682)에 전달된 힘에 비례하여 열 전도성 받침대(772)에 전달된 힘은 열 제어 유닛을 언로드(unload)하거나 분해하지 않고, DUT의 시험 동안에 수정될 수 있다. 대안적으로, 조정 가능한 피스톤은 사용 전에 미리 설치될 수 있다.
짐벌 블록(612)은 블록(612)의 상부 표면(1116)에서 오목부(1115)에 꼭 맞게 되어 있는 상부 커버 플레이트(1113)를 제공함으로써, 블록에서 피스톤(1018)을 로드하는 것을 쉽게 하기 위해 구성될 수 있다. 상부 커버 플레이트(1113)는 나사 죔쇠들에 의한 것과 같은 알맞은 수단에 의해 오목부(1115)에서 고착될 수 있다. 피스톤 구멍(1117)과 통해 있는 유체 통로들은 블록(612)의 밑면에 형성될 수 있다. 유체 유입구(622)는 나삿니가 있는 부착물에 의한 것과 같이, 상부 커버 플레이트(1113)의 유체 유입구 연장부(1119)에 부착된 유체 라인 커플러(line coupler)일 수 있다.
도 10b는 짐벌 블록(1012)의 대안적인 구현예를 보여주고, 이 경우 기계 나사들 대신에, 도구들에 관한 필요성 없이 TCU(600)의 적층된 구성성분들을 서로 고착시키기 위해 피봇된 래치(1090)들이 사용된다.
도 6과 도 7a를 모두 참조하면, 유체 순환 블록(650)은 블록을 통해 유체들이 순환되게 할 수 있는 유체 통로들을 구성하였고, 미국 특허 7,663,388에서 설명된 것과 같이, DUT의 열적으로 활발한 부품과 접촉하는 받침대로부터의 열을 운반해 간다. 본 발명의 일 양태에 따르면, 일반적으로 유체 순환 블록의 위치에서 또는 그러한 위치 부근에서 TCU(600)의 사이드들에 회전 가능하게 부착된 유체 유입구 암(752)과 유체 배출구 암(654)에 의해 유체가 유체 순환 블록으로 들어오고 배출된다. 유체 유입구 암과 유체 배출구 암으로의 스위벨(swivel) 부착은 힘 분배 블록(612)과 모서리 샤프트(710)의 부응하는 설치와 함께, TCU(600)에 발휘된 외부 힘들과, 특히 유체 순환 블록의 유체 유입구 및 배출구에 연결된 외부 호스들에 의해 발휘된 바이어싱(biasing) 힘들로 인해 열 제어 유닛의 불안정성을 감소시킨다. 도 6은 유체 배출구 암(654)의 스위벨 부착에 관한 전형적인 움직임 범위를 도시한다. 유입구 암(752)과 배출구 암(654)은 바람직하게는 공통 스위벨 축(S)(도 7a에 도시된) 주위에서 선회하고, TCU(600)의 z축에 수직인 스위벨 축을 알맞게 가진다. 유체 유입구 암(754)과 유체 배출구 암(654)은 TCU(600)의 마주보는 사이드들에서 서로 마주보게 부착된 것으로 도시되지만, 본 발명의 이러한 스위벨 암 부착 양태는 마주보게 되어 있는 스위벨 암들로 국한하는 것으로 의도되지는 않는다.
그러므로 본 발명의 이러한 양태에 따르면, TCU(600)의 유입구 암(752)과 배출구 암(654)에 연결된 호스들로부터 임의의 제어되지 않은 힘들이 생긴다면, 테스트 사이클 동안, TCU(600)에 대한 유입구 암(752)과 배출구 암(654)의 스위벨 작용은 이들 힘을 경감시키고, TCU의 부품들의 z축 정렬이 유지되게 한다.
다수의 유체 중 어느 것이라도 유체 순환 블록(650)을 통해 순환될 수 있다. 바람직하게, 유체들은 액체 형태로 제공되지만, 기체 상태의 유체가 때때로 사용될 수 있다. 비교적 높은 열 용량을 가지는 액체들은 특히 특정 적용예들에서 유용하다. 게다가, 온도 제어 유체들은 바라는 상태에 따라 선택될 수 있다. 예를 들면, 20℃서부터 약 65℃까지의 주위 온도 또는 상승된 온도에서 DUT를 시험하기 위해서, 물이 온도 제어 유체로서의 역할을 할 수 있다. 이에 반해, -20℃, -5℃, 0℃ 또는 그것들 사이의 온도에서 DUT들의 냉각 시험은 메탄올, 에틸렌 글리콜, 또는 프로필렌 글리콜을 함유하는 수용성 용액 또는 비수용성 액체들의 사용을 수반할 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태에서는, TCU(600)이 응결 감소 시스템을 포함한다. 냉각 시험 동안에, 온도 제어 유체는 0℃ 이하의 온도까지 냉각될 수 있다. 만약 그러한 시험이 제어되지 않은 주위 상태하에서 행해진다면, 물이나 얼음이 TCU, DUT, 및 테스트 소켓들의 표면상에 쌓일 수 있다. 그러한 응결은 짧거나 또는 그렇지 않으면 TCU, DUT, 및 테스트 소켓들의 전자 성분들이 적절히 기능을 하는 것과 간섭할 수 있다.
따라서, 응결 감소 시스템은 응결 감소 기체 유입구(668)를 포함하고, 이러한 유입구(668)는 유체 순환 블록(650)의 하나의 가장자리에 알맞게 위치할 수 있다. 도 6과 도 7a에 도시된 것처럼, 기체 유입구(668)는 전술한 TCU(1)의 다른 구현예의 것과 비슷한 방식으로, 받침대(772) 둘레에서 연장하는 기체 운반 통로들에 연결되어, 그로 인해 TCU(1)이 TCU(600) 내로 통합되게 하기 위해, 전술한 칩 표면들과 TCU상의 응결의 감소로의 해결 방법을 가능하게 한다.
응결 감소 기체를 사용하는 것 외에, 열 전도 이슈를 다루기 위해 적절한 조치가 취해져야 한다. 예를 들면, TCU들의 물에 민감함 성분들의 냉각을 억제하는 것이 가능할 때는 언제나 온도 제어 유닛의 상이한 성분들이 서로로부터 열적으로 격리되어야 한다. 게다가, 낮은 열 전도성을 가지는 재료는 가능한 한 언제나 사용되어야 한다. 예를 들면, 금속들은 열을 전도할 필요가 없는 구성성분들에 대해서는 일반적으로 회피되어야 한다. 위에서 논의된 것처럼, 온도 제어 유체 블록의 부분들은 효율적인 열 전도를 위해 구리와 같은 금속으로부터 만들어질 수 있다. 하지만, 둘러싸는 주위 환경에 노출되는 것들과 같이, 온도 제어 유체 블록의 다른 부분들은 응결이 형성되는 것을 방해하기 위해 플라스틱과 같은 열을 전도하지 않는 재료로부터 형성될 수 있다.
사용시, 예시된 열 제어 유닛(600)은 아무것도 안 덮인 다이 칩 패키지(797)를 담고 있는 테스트 소켓(미도시) 위에 놓일 수 있다. z축 힘은 자동화된 칩 테스터의 공기 프레스에 의한 것과 같이, 짐벌 어댑터(630)에 인가된다. 그러한 z축 힘은 열 전도 받침대(772)까지 열 제어 부조립체(subassembly)(650, 660)가 적층된 것을 통해 받침대(772)로, 그리고 힘 절단 샤프트(710)를 통해 외부 푸셔 구조물(780)에 자동적으로 중심으로 되돌아가는 짐벌(610)의 힘 분배 블록(612)에 의해 전달된다. z축 힘이 전달되는 2개의 푸셔는 아무것도 안 덮인 다이 칩 패키지(799)의 다이(798)와 접촉하는 받침대의 푸셔 단부(776)와 외부 푸셔 구조물의 기판 푸셔(690)이다.
발휘된 z축 힘은 힘 분배 블록(612)에 의해 이들 푸셔 사이에서 제어 가능하게 분배된다. 기판(798) 상에 발휘된 힘에 비례하여 다이(799)상에 발휘된 힘은 z축 힘 활성화 수단을 작용시키는 힘 분배 블록의 피스톤(1018)들 위의 압력을 조정함으로써 조정될 수 있다. 힘 분배는 다이 힘이 다이(799)에 손상을 가하지 않는 것을 보장하기 위해 바라거나 미리 결정된 상한을 초과하지 않도록, 상황에 따라 미리 설정되거나 조정될 수 있다. 즉, 힘 분배 블록(612)에 의해 발휘된 총 z축 힘은 기판(798)에 발휘된 힘과 다이(799)에 발휘된 힘을 더한 합과 같다. 기판(798)과 다이(799) 사이의 힘 분배는 해로운 휘는 힘들에 의해 야기된, 과도한 내부 구조적 스트레스가 TCU(600)에 의해 DUT에 전송되지 않으면서, 테스트 동안에 TCU(600)와 DUT 사이의 효율적인 열전도율을 유지하도록 주의깊게 제어된다.
기판 힘이 DUT의 전기 패드들과 테스트 소켓의 탐침들 사이의 적절한 맞물림을 보장하도록, 기판 힘이 바라는 또는 미리 결정된 하한 아래로 떨어지지 않도록 하기 위해, 받침대 푸셔(776)와 바닥 기판 푸셔 단부(682) 사이의 z축 거리가 조정되어야 한다는 점이 주목된다. 예를 들면, 아무것도 안 덮인 다이 패키징에서의 특별한 IC 장치의 제작자는 그러한 특별한 IC 장치가 기판(798)으로의 적어도 55파운드의 하중의 인가로 냉각 시험되는 것을 명시할 수 있다. 하지만, 그러한 명시는 또한 다이(799)가 15파운드 이상의 하중을 겪는 것을 금지할 수 있다. 그러한 경우, 다이에 인가된 하중을 제한하기 위해 조정된 다이 푸셔(776)가 15파운드를 초과하지 않게 70파운드의 총 하중이 DUT에 인가될 수 있다.
그렇게 맞물릴 때 시험이 시작될 수 있다. 열 측정 및 열 제어 유닛의 제어 소자들은 DUT의 설정점 온도를 감시하고 유지하는 작용을 한다. DUT 온도는 받침대 부셔 단부(776)에서 받침대 열 센서에 의해 감시될 수 있다.
테스트 소켓에서의 DUT에 관한 바라는 설정점 온도를 유지하기 위해 피리요한 열 흐름을 발생시키기 위해, 외부 전원으로부터 히터(660)에 바라는 전류가 공급된다. 받침대(772)와 유체 순환 블록(650) 사이의 열 전달은 열 센서에 의해 탐지된 DUT의 온도에 따라 조절될 수 있고, 이 경우 받침대(772)로부터 온도 제어 유체로 제거되는 열은 DUT 온도를 낮추는 것이 요망될 때 유체 블록(650)을 통해 순환된다. 만약 DUT 온도가 빠르게 상승될 필요가 있다면 순환하는 유체로부터의 추가적인 열을 가지고, 히터(660)에 의해 발생된 보충 열을 받침대(772)에 추가하는 것도 가능하다. 간략히 말하자면, 열은 유체 순환 블록(650) 내의 유체 통로를 통과하는 온도 제어 유체에 의해 운반되거나 공급된다.
위에서 논의된 것처럼, 비록 응결을 감소시키기 위해 적당한 열가소성 재료로부터 유체 순환 블록(650)이 만들어질 수 있을지라도, 우수한 열 전달 성능을 위해, 니켈 도금된 구리와 같이, 비교적 얇고(낮은 질량) 전도성이 높은 재료로 열 전도성 플레이트(758)가 만들어진다. 비슷하게, 전기적으로 저항성인 히터(660)는 알맞은 열적 전도성 성질을 가지는 AIN(질화 알루미늄)과 같은 세라믹 재료들을 포함하는 알맞은 재료들로부터 만들어질 수 있다.
다양한 열적 인터페이스의 효율을 더 향상시키기 위해, 예컨대 "Artic-SilverTM" 써멀 컴파운드(thermal compound)와 같은 써멀 그리스(grease) 또는 포일(foil)과 같은 알맞은 열적 인터페이스 재료가 받침대의 상부 표면(774)과 히터(660)의 사이와, 유체 순환 블록(650)의 바닥에 위치한 열 전도성 플레이트(758)와 히터(660) 사이에 제공될 수 있다. 보통 두께가 약 1㎜인 이러한 열적 인터페이스 재료는 경미한 결함과 빈 공간(void)들을 채움으로써 각각의 인터페이스의 열 전도성과 효율성을 증대시킨다. 게다가, 이러한 열정 인터페이스 재료는 빠른 가열 및 냉각 사이클 동안에, 상이한 재료들로부터 만들어진 대응하는 구성 성분들, 즉 플레이트(758), 히터(660), 및 받침대(772)의 상이한 팽창 계수들을 수용할 수도 있다.
몇몇 구현예에서는 받침대 푸셔 단부(776)와 다이(799) 사이의 계면의 열적 효율성을 향상시키기 위해, 물과 글리세린과 같은 알맞은 LTIM(liguid thermal interface material)이 받침대 푸셔 단부(776)의 바닥에 위치한 하나 이상의 구멍으로부터 받침대/다이 계면으로 압축되어 주입된다. 그 후, DUT의 시험 후, 잔여 LTIM이 받침대 푸셔 단부(776)의 동일한 바닥 구멍들로부터 흡입되어 제거된다. 도 6과 도 9에 도시된 LTIM 입력 및 출력(669)의 대응하는 세트를 거쳐 받침대 푸셔 단부(776)로 LTIM이 공급되고, 받침대 푸셔 단부(776)로부터 LTIM이 제거된다.
위에서 논의된 것처럼, 보통의 장치 테스터는 DUT가 편평하다는 가정하에 설계된다. 그 결과, 받침대, 기판 푸셔, 및 테스트 소켓의 편평한 프로필들은, 특히 시험 중에 다이 상의 받침대에 의해, 만곡된 DUT 상에 과도한 압력이 가해지게 한다. 게다가, 받침대와 기판 푸셔는 기판의 선택된 표면 영역에 압력을 가한다. 따라서 시험 후에는, 받침대와 푸셔로부터의 과도한 압력으로 인해 장치의 표면이 어느 정도 편평해지고, DUT의 지지된 표면과 지지되지 않은 표면 사이의 고르지 않은 압력으로 인해 종종 고르지 않다.
DUT 상에서의 고르지 않은 압력 문제는 DUT들의 지지된 상부 표면 영역을 증가시키려고 시도하는 조정 가능한 터치다운(touchdown) 적용 범위(coverage)를 도입하여 부분적으로 완화될 수 있다. 이는 받침대와 기판 푸셔 사이, 즉 저항기, 커패시터, 및 I/O 드라이버와 같이, 기판상에서 다이를 에워싸는 둘러싸는 성분들 상에 추가적인 표면 지지체를 제공함으로써 달성된다. 하지만, 조정 가능한 터치다운 적용 범위는 더 심각하고, 원치 않으며 의도되지 않은 장치 평평화 문제를 해결하지 않는다.
장치 평평화 문제는 기판 두께가 감소함으로써 더 분명해진다. 오늘날의 휴대 가능한 장치에서는, 장치 기판 두께가 약 800미크론에서부터 약 100 내지 200미크론까지 꾸준히 감소하였다. 장치 테스터에 의해 편평하게 된 후 그것의 최초 곡률을 회복할 수 있는, 예컨대 더 두꺼운 800미크론 장치들과는 달리, 오늘날의 더 얇은 장치들은 도 12b의 장치(1280B)에 의해 예증된 것처럼 훨씬 더 영구적으로 변형되기 쉽다.
이러한 바람직하지 않은 평평화 문제를 최소화하기 위해, 도 13a(실제 비율로 그려지지 않은)에 의해 예시된 것과 같은 장치 테스터들의 몇몇 구현예에서는, 받침대(1360), 기판 푸셔(1370), 및 테스트 소켓(1390)의 소켓 삽입물(1392)은 만곡된 장치(1380)를 수용하게 구성된다. 따라서 받침대(1360)의 푸셔 단부(1366)는 장치(1380)의 다이(1384)의 표면의 곡률에 실질적으로 부합되게 하기 위해 약간 오목하게 되어 있다. 비슷하게, 소켓 삽입물(1392)의 상부 표면은 장치(1380)의 기판(1380)의 바닥의 곡률에 실질적으로 부합되게 하기 위해 약간 볼록하게 되어 있다.
예시 목적으로, 도 13b는 단순화되고 과장된(실제 비율대로 그려지지 않은) 것으로, 받침대 푸셔 단부(1366), 다이(1384), 기판 푸셔 단부(1372, 1374), 기판(1382), 및 소켓 삽입물(1392)의 각각의 만곡된 프로필을 더 상세하게 보여주는 단면도이다.
따라서, DUT의 사이즈와 두께에 따라서, 원형, 타원형, 구형, 깎은 면이 있는(깎아 다듬은 보석과 같은), 및 혼합된 형상, 및 이들이 결합된 모양과 같이, 소켓 삽입물 및/또는 푸셔 단부가 단독으로 또는 결합되어 있는 매우 다양한 만곡된 형상들이 예측된다. 함몰 및/또는 융기와 같은 불규칙성들이 또한 특별한 DUT 프로필과 구성에 따라서 소켓 삽입물 및/또는 푸셔 단부의 선택된 부분(들)으로 의도적으로 도입될 수도 있다는 점도 알아야 한다.
도 13e는 복수의 서스펜션 지지 핀(1396)을 보여주는 테스트 소켓 삽입물(1392)과 테스트 소켓(1390)의 사시도이고, 도 13f와 도 13g는 각각 휴지(rest) 상태와 테스트 상태를 예시하는 단면도이다. 이 구현예에서는 소켓 삽입물(1396)을 지지하고 안정화시키는 삽입물(1392)(다 합해서 16개의 지지 핀)의 4개의 변(side) 각각을 따라 4개의 지지 핀(1396)이 존재한다.
서스펜션 지지 핀(1396)은 테스트 소켓(1390)의 오목한 표면 위의 높아진 위치(도 13f 참조)에서 소켓 삽입물(1392)을 지지하고, 하나 이상의 스프링이 로드된 테스트 핀(1398)이 휴지 상태 동안에 소켓 삽입물(1392)의 상부 표면 위로 돌출하지 않게 한다. 그 결과, 소켓 삽입물(1392)의 상부 표면은 실질적으로 매끈하고 방해가 되는 어떠한 돌출물도 없어서, 테스트 소켓(1390)과 소켓 삽입물(1392)에 관한 장치(1380)의 적절한 정렬 및 배치를 용이하게 한다.
계속해서, 도 13g에 예시된 것처럼, 테스트 상태 동안에는 장치(1380)가 소켓 삽입물(1392)과 테스트 소켓(1390)에 관하여 적절히 자리를 잡은 후에는, 테스트 핀(들)(1398)이 기판 바닥 장치(1380)에 위치한 대응하는 패드(들)에 노출되고 그러한 패드(들)와 접촉한다.
보통의 DUT는 대략 14㎟ 내지 50㎟의 범위를 가지는 정사각형 DUT와 대략 22㎜×25㎜ 내지 24㎜×42㎜의 범위를 가지는 직사각형 DUT를 포함한다는 점을 주목하라. 보통의 DUT의 곡률은 사이즈, 두께, 및/또는 기판과 다이의 종횡비와 같은 인자들에 따라 달라진다. 예를 들면, 50㎜ 정사각형 기판은 기판의 사이드들보다 기판의 가운데에서 약 250㎜ 더 높은 프로필을 가진다. 이 예에서, 대응하는 소켓 삽입물은 사이드들에서보다 가운데에서 약 120㎜ 더 높은 프로필을 가짐으로써, 시험하는 동안에 테스트 핀들이 그것들의 동작상 압축 범위와 팽창 범위 내에서 기능을 하는 것을 허용하면서 평평하게 되는 문제를 실질적으로 감소시킨다.
전술한 장치 테스터들에 대한 많은 수정예와 추가예 또한 가능하다. 예를 들면, 테스트 소켓 삽입물의 상이한 부분들의 두께 및/또는 프로필은 변할 수 있어서 소켓 삽입물이 하나의 방식으로(예컨대, 소켓 삽입물을 차별적으로 가로지르는) 구부러지고 적합하게 할 수 있고, 이로 인해 DUT들 상에 실질적으로 종합적인 스트레스를 적게 발생시키는, 즉 평평해지는 효과가 덜 발생되게 한다(도 13c와 도 13d의 과장된 단면도를 보라). 테스트 소켓 삽입물은 DUT들에 따라서 다양한 강성 및/또는 유연성을 갖는 재료들로부터 또한 만들어질 수 있다.
2가지 금속으로 된 스트립과 비슷한 방식으로, DUT들의 온도와 관련된 프로필 변화에 실질적으로 부합하는 2개 이상의 접합된 재료들을 사용하여 소켓 삽입물을 제작하고 그로 인해 DUT들에 대한 종합적인 스트레스를 감소시키는 것이 또한 가능하다. 또한, 테스트 소켓들도 온도 차이를 최소화하기 위해 가열 및/또는 냉각될 수 있다.
이제, 전술한 장치 테스터의 몇몇 구현예들에 관한 전형적인 히터(1460)를 예시하는 정면도, 상면도, 사시도, 및 부풀려진(blown up) 도면인 도 14a 내지 14d를 참조한다. 히터(1460)는 장치 테스터의 받침대에 동작 가능하게 결합되게 구성된다. 히터(1460)는 열적으로 및/또는 전기적으로 융합될 수 있다. 예를 들면, 도 14b에 도시된 것처럼, 히터 소자(1464, 1466)는 퓨즈(1468)에 의해 연결되어 있고, 그로 인해 전도성 도선(lead)(1461), 히터 소자(1466), 퓨즈(1468), 히터 소자(1464), 및 전도성 도선(1462)을 포함하는 퓨즈 회로를 완성한다. 퓨즈(1468)는 히터 몸체(1469)의 열린 가장자리를 따라 위치하고, 따라서 조립, 재구성, 및/또는 유지 동안에 즉시 접근이 이루어질 수 있다. 전형적인 퓨즈(1468)는 대략 300℃인 알맞은 용융점을 갖는 재료로부터 만들어질 수 있어서, 테스터 손상 및/또는 자연 연소과 같은 화재 위험요소의 위험성을 사실상 감소시킨다.
요약하면, 전술한 구현예는 장치 본래의 사양을 보존하면서, 패키징된 반도체 칩들과 같은 IC 장치들을 시험하기 위한 시스템 및 방법을 예증한다. 장점들에는 시험 중인 IC 장치(DUT)의 변형을 최소화함으로써, 마더보드와의 후속 결합 동안에 물리적인 손상 및/또는 빈약한 접촉 정렬로 인한 손실을 감소시키는 것이 포함된다.
당업자에게는 본 발명은 다양한 형태로 구현될 수 있다는 점이 분명해진다. 예를 들면, IC 장치 시험을 위해 요구된 힘들과 온도들에서의 적절한 성분이 기능을 하는 것을 보장하기 위해, 본 명세서에 포함된 개시물을 당업자가 리뷰하게 되면 열 제어 유닛의 성분들을 제작하기 위해 사용된 재료들이 즉시 분명해진다. 비슷하게, 본 명세서에 포함된 개시물을 리뷰하고 일상적인 실험을 통해, 당업자는 상이한 상황에 관한 본 발명의 중대한 요소들과 임의의 요소들을 구별할 수 있게 된다. 예를 들면, 당업자라면 본 발명이 몇몇 경우들에서는 하나의 푸셔만을 요구할 수 있지만, 다른 경우에서는 복수의 푸셔를 요구할 수 있다는 점을 알아내게 될 것이다.
앞의 설명은 본 발명의 범주를 국한하려는 것이 아니고 예시하기 위해 의도된 것임이 이해되어야 한다. 예를 들면, 위 설명은 아무것도 안 덮인 다이 패키징을 갖는 IC 장치들에 관한 TCU에 초점을 맞추고 있지만, 본 발명은 그러한 패키징에 국한되는 것은 아니다. 따라서, 전술한 피스톤들, 선회 가능한 유입구 암과 배출구 아마, 그리고 전술한 바와 같은 응결 감소 수단은 아무것도 안 덮인 다이 패키지뿐만 아니라 뚜껑이 씌워진 다이 패키지들을 시험하기 위해 구성된 TCU들에 관해 사용될 수 있다. 게다가, 본 발명은 도면에 도시된 것과 같은 구성을 가지는 힘 제공 수단에 국한되지 않는다. 당업자라면 본 명세서에 담겨진 개시물을 리뷰하게 되면, 전체 z축 힘을 받고, IC 패키지들의 상이한 부품들 상에 전체 z축 힘을 제어 가능하게 분배하기 위한 다양한 상이한 힘 제공 수단을 고안할 수 있다. 어느 경우든, 본 발명의 상이한 구현예의 양태들은 다른 구현예들에 포함되거나 다른 구현예들로부터 배제될 수 있다. 본 발명의 범주 내의 다른 양태, 장점, 및 수정예는 본 발명이 속하는 분야의 당업자에게 분명하게 될 것이다.
본 발명에 따른 열적 제어 유닛(TCU)(1500)의 전형적인 구현예는, 도 15a 및 도 15b에 예시되어 있다. 이러한 구현예의 장점에는 시험중인 IC 장치(DUT)에 관해 대략 40℃/초인 빠른 열적 응답, 대략 30㎜×30㎜인 테스트 표면적을 가지는 것, 및 약 -60℃와 160℃ 사이의 범위의 온도에 걸쳐 테스트할 수 있는 것이 포함된다.
본 구현예의 또 다른 중요한 특징은 DUT의 온도를 제어하고, 그러한 DUT를 사용하여 시험을 하는 동안 내내 실질적으로 안정적인 온도로 고정된 채로 유지하기 위해 피드백 메커니즘을 사용하는 것이다.
도 15a와 도 15b에 예시된 것처럼, 열적 제어 유닛(TCU)(1500)은 3개의 주된 서브시스템, 즉 유체 관리 시스템(FMS)(1600), 열적 헤드 유닛(THU)(1700), 및 유연한 케이블 체인(chain) 조립체(1800)를 포함한다. 유체 관리 시스템(FMS)(1600)은 압축 공기 작동을 위해 유체(액체 또는 기체)를 공급하는 열적 헤드 유닛(THU)(1700)에 대한 지지 및 연결과, 냉각 및 온도 제어, 그리고 응결 감소를 제공한다. 유연한 케이블 체인 조립체(1800)는 유연한 체인에서 필요로 하는 케이블이 수용된 상태로, 열적 헤드 유닛(1700)에 전기적인 접속을 제공하는 케이블들을 결합시킨다. 서브-시스템(sub-system)(1600, 1700, 1800)은 아래에 상세하게 설명된다.
도 16a와 도 16b에서는 유체 관리 서브시스템(1600)이 도시되어 있다. 이러한 유체 관리 서브시스템(1600)은 내부 매니폴드(1610)와 외부 매니폴드(1620)를 포함한다. 설치 타워(1611)는 열적 헤드 유닛(1700)에 관한 대(mount)를 제공한다. 설치 타워 각각은 TCU 베이스(1613)에 고정되게 조여져 있는 3개의 지지 기둥(column) 상에서 지지된다. U자 모양의 호스(1614)들이 냉가된 냉각 유체를 운반하고, 시험하는 동안에 열적 헤드 유닛(1700)을 불안정하게 하는 것을 피하기 위해 U자 모양의 형상을 가진다. 튜브(1615)가 LTIM을 열적 헤드 유닛(1700)까지 운반한다. LTIM의 기능은 열적 헤드 유닛(1700)의 세부 내용이 주어질 때 나중에 논의된다. 튜브(1616, 1617)는 외부 매니폴드에 갈고리로 걸린다. 냉각된 유체는 튜브(1616)를 통해 들어가고 튜브(1617)를 통해 내부 매니폴드(1610)를 떠나서 외부 매니폴드(1620)로 흘러간다. 연결기(1618)는 응결 감소를 위한 건조 기체를 제공하기 위해 보조 유입구 포트(port)를 제공한다. 연결기(1619)는 건조한 기체를 위한 보조 배출구 포트를 제공 다.
외부 매니폴드(1620)에서는, 포트(1621)가 냉각된 유체를 위한 유입구이고, 포트(1622)는 냉각된 유체를 위한 배출구이다. 포트(1623)는 튜브(1616)에 갈고리를 걸어 냉각된 유체의 내부 매니폴드로의 흐름을 제공한다. 포트(1624)는 튜브(1617)에 갈고리를 걸어 냉각된 유체가 내부 매니폴드로부터 외부 매니폴드(1620)로 바깥쪽으로 흐른다. 외부 매니폴드(1620)에서의 흐름은 흐름 제어 밸브(1625)에 의해 제어된다. 튜브(1626)는 내부 매니폴드에서 정체된 흐름을 가지는 것을 피하기 위해, 유입구 포트로부터 배출구 포트로 직접 냉각된 유체가 흐르는 것을 허용하는 유입구-배출구 우회로(bypass)를 제공한다.
열적 헤드 유닛(1700)은 도 17a에서의 사시도에서 보여진다. 열적 헤드 유닛(1700)에 관한 분해도는 도 17b에 도시되어 있다. THU는 연결기 유닛(1701), 유체 순환 블록(1703), 짐벌 모듈(1710), 히터 조립체(1720), 및 받침대 조립체(1740)와 푸셔 조립체(1750)으로 이루어지는 장치 키트 모듈(kit module)(1730)로 이루어진다.
연결기 유닛(1701)은 유체 순환 블록(1703)에 부착된다. 연결기 유닛(1701)은 연결기 단자(1702)로부터 오고 연결기 단자(1702)로 전파되는 전기 신호를 전달한다.
몇몇 구현예에서는, 유체 유입구 연결기(1704)에 의해 유체가 유체 순환 블록(1703)으로 들어가고 유체 배출구 연결기(1705)에 의해 유체 순환 블록(1703)으로부터 배출된다. 작동시, 유체 연결기(1704, 1705)는 시험하는 동안 냉각된 냉각 유체를 열적 헤드 유닛(1700)에 운반하는 U자 모양의 호스(1614)(도 16b)에 단단히 결합된다.
짐벌 모듈(1710)(짐벌이라고도 부르는)은 도 17c(상면도)와 도 17d(저면도)에 도시되어 있고, 이러한 짐벌 모듈(1710)은 받침대 조립체(1740)와 푸셔 조립체(1750)에 전송되는 화살표(F)에 의해 표시된 z축 힘을 제공한다. 짐벌 어댑터(1711)는 힘 분배 블록(1712) 상에 설치되고, 신속한 해제(quick-release) 클립(1714)이 제공되는 회전하는 결합기(1713)를 이용함으로써, 임의의 도구를 사용할 필요없이 쉽게 적소에 맞게 끼워진다. 유입구(1715)는 짐벌 모듈(1710)에서의 압축 공기식 작용을 실행하기 위해 압축된 유체를 제공한다. 그것은 압축된 유체의 소스에 연결될 수 있다. 비록 압축된 공기가 보통 사용되더라도, 압축된 유체는 공기 이외의 기체이거나 유체일 수 있다. 예를 들면 알맞은 기름, 물, 또는 당업자에게 알려진 수용성 용액이 압축 공기식 작용을 위해 사용될 수 있다. 핀(1716)들은 힘 분배 블록(1712)에 대한 짐벌 어댑터(1711)의 정확한 정렬을 보장한다. 신속한 해제 클립(1717)은 짧은 시간에 쉽게 그리고 임의의 도구들을 사용할 필요없이 푸셔 조립체(1750)의 설치 및 분해를 쉽게 한다.
도 17c 및 도 17d를 참조하면, z축 힘 분배 블록(1712)의 바닥 표면(1719)에서 차례로 포개어진 적어도 하나의 그리고 바람직하게는 복수의 피스톤(1718)의 형태로 힘 분배 블록을 위한 힘 변경 액추에이터가 제공될 수 있다. 그룹화(grouping)시 바람직하게 고르게 간격을 두고 배치된 피스톤(1718)들은 힘 분배 블록(1712)까지 바닥에서 집중되었고, 피스톤들 뒤의 유체 압력을 바꿈으로써, z축 방향으로 작용될 수 있다. 유체 압력은 유입구(1715)로부터 피스톤들에 제공된다.
히터 조립체(1720)가 도 17e에 도시되어 있다. 히터(1721)는 격리체 판(1722) 내에서 지지된다. 히터는 알맞은 열적으로 전도성 성질들을 가지는 질화알루미늄(AIN)과 같은 세라믹을 포함하는 알맞은 재료에서 구현된 저항을 통한 전류 흐름의 흐름 결과로서 열이 발생되는 전자-열적(electro-thermal) 히터이다. 전류는 히터 전기 리드(lead)(1723)를 통해 공급된다. 퓨즈(1724)는 저항 회로에서 삽입된다. 퓨즈는 납(lead)과 같은 비교적 낮은 온도의 녹는점을 가지는 재료로 만들어질 수 있다. 그것은 온도 도망(runaway)에 맞서 보호한다. 핀(1725)은 열적 헤드 유닛(1700) 내에서의 히터 조립체의 정렬을 보장한다. 격리기 플레이트(1722)는 플라스틱과 같은 낮은 열 전도율을 갖는 재료로 만들어질 수 있다. 고랑(furrow)(1726)은 장치 키트 모듈(1730)과의 정렬을 위한 설비이다.
도 17g, 17f, 및 17h는 장치 키트 모듈(1730)과 그것의 2가지 성분, 즉 받침대 조립체(1740)와 기판 푸셔 조립체(1750)를 예시한다. 받침대 조립체(1740)는 DUT의 다이와 접촉하게 구성된 바닥 단부를 가지는 열 전도성 받침대(1741)를 포함한다. 받침대의 상부 사이드는 우수한 열적 전도율을 위해 구리로 만들어진 얇은 판인 냉각판(1742)이라고 알려진 열 교환 판과 직접 접촉한다. 냉각판(1742)에서의 구리는 내구성과 산화 보호를 위해 니켈로 도금된다. 냉각판(1742)은 냉각판(1742)과 히터(1721) 사이 그리고 냉각판(1742)과 열 전도성 받침대(1741) 사이의 열 전도율을 증대시키기 위해 LTIM을 운반하는 채널(1743)들에 의해 둘러싸인다. LTIM은 포트(1744)들을 통해 채널(1743)과 유체가 통하게 되어 있다.
작동시, 냉각판(1742)은 한쪽에서는 히터(1721)와 직접 접촉하게 구성되고, 다른 한쪽에서는 열 전도성 받침대(1741)과 직접 접촉하게 구성된다. RTD(resistive thermal device)(1745)는 냉각판(1742)의 온도를 탐지하고, 탐지된 온도를 외부 온도 제어 시스템(미도시)에 피드백하는 온도 센서이다.
기판 푸셔 조립체(1750)는 DUT의 기판과 접촉하게 구성된다. 이러한 푸셔 조립체(1750)는 단단한 푸셔 플레이트(1751)를 포함하고, 단단함을 위해 알루미늄과 같은 금속 재료로 알맞게 제조된다. 바닥 푸셔 플레이트는 열 전도성 받침대(1741)의 푸셔 단부가 푸셔 플레이트를 통해 돌출하는 것을 허용하기 위해, 중앙 개구(1752)를 가진다. 푸셔 조립체(1750)는 열 전도성 받침대(1741)를 통해 DUT의 다이에, 그리고 단단한 푸셔 플레이트(175)에 의해 DUT의 기판에 z축 부응 힘(F)을 가하기 위해 로드된 스프링이다. 핀(1753)들은 보통 압축 상태로 유지되는 미리 로드된 스프링(1754)을 사용하여, 기판 푸셔 조립체(1750), 받침대 조립체(1740), 및 히터 조립체(1720)를 단단히 함께 붙잡고 있다. 장치 키트 모듈(1730)의 적절한 정렬을 보장하기 위해, 받침대 조립체(1740)에서 핀(1753)들이 구멍(1746)들과 정렬된다. 작동시, 핀(1755)들은 장치 키트 모듈(1730)을 DUT를 지지하는 소켓 조립체에 정렬시킨다.
도 17i는 냉각판(1742)의 내부 구조에 관한 2가지 상이한 구성을 보여준다. 냉각판(1742)의 열 교환 효율을 증대시키기 위해, 구성(1747)에서는 내부 구조물이 평행한 채널들의 나선의 패턴을 따른다. 구성(1748)에서는, 내부 구조가 마이크로-채널들의 배열(array)들로 구성된다.
도 17k는 DUT를 지지하는 소켓 삽입물(1770)과 소켓 조립체(1760)와 함께 z축을 따라서 적층된 관계에 있는 열적 헤드 유닛(THU)(1700)을 포함하는 구성 성분들을 통하여 구분된 17K-17K(도 17j)를 보여준다. 케이블들 연결 유닛(1701)의 돌출부 다음에는 짐벌 어댑터(1711)가 온다. 핀(1716)들은 회전 결합기(1713)에서 짐벌 어댑터(1711)의 정렬을 보장한다. 짐벌 어댑터(1711)는 힘 분배 블록(1712) 상에 설치되고, 신속한 해제 클립(1714)이 제공되는 회전 결합기(1713)를 이용함으로써, 임의의 도구를 사용할 필요 없이 적소에 쉽게 그리고 독특하게 맞게 끼워진다. 핀(1706)들은 회전 결합기(1713)에서 짐벌 어댑터(1711)에 하드-스톱(hard-stop)을 제공한다. 힘 분배 블록(1712)은 오목부(1708)에서 맞게 끼워지는 상부 커버(1707)를 가진다. 채널(1709)은 피스톤(1718)에서 압축 공기 작용을 실행하기 위해 압축된 유체를 위한 통로이다. 피스톤(1718)은 힘 분배 블록(1712)에 바닥에서 집중된다. 연결기(1704, 1705)는 유체 순환 블록(1703)으로의 유입구와 배출구이다. 냉각된 유체는 유체 순환 블록(1703)에서 끼워넣어진 유체 통로(1719)를 통해 변환된다. 히터(1721)는 열 전도성 받침대(1741) 위에 견고하게 적층된 냉각판(1742)의 상부에서 직접 접촉한다. 바닥 푸셔 플레이트는 푸셔 플레이트(1751)에서 중앙 개구(1752)를 통해 열 전도성 받침대(1741)의 푸셔 단부가 돌출하는 것을 허용해야 한다. 푸셔 조립체(1750)는 DUT(1781)의 다이와 같이, IC 칩의 열적으로 활발한 중앙 부분에 맞닿아 접촉하는 열 전도성 받침대(1741)를 통해 DUT의 다이에 그리고 단단한 푸셔 플레이트(1751)에 의해 DUT(1782)의 기판에 z축 부응 힘(F)을 발휘하기 위해 로드된 스프링이다.
작동시, DUT의 온도는 온도 피드백 메커니즘을 이용하는 시험 특정된(specified) 값으로 유지된다. RTD 센서(1745)는, 열적 제어 유닛(TCU)(1500)에서, 탐지된 온도의 값을 히터(1721)의 온도와 냉각된 유체의 흐름 모두를 제어하는 외부 제어기에 보낸다. 히터(1721)의 온도는 히터 전기 리드(1723)를 통해 히터(1721)로 흐르는 전류를 조정함으로써 변경된다. 냉각된 유체의 흐름은 흐름 제어 밸브(1625)로 흐르는 전류를 변경함으로써 제어된다.
도 18은 유연한 케이블 체인 조립체(1800)를 보여주는 것으로, 이러한 체인 조립체 안에서는 도구들의 사용 없이 연결기(1702)에 연결하기 위해 신속한 해제 특징을 가지는 전기 연결기(1810)를 통해 열적 헤드 유닛(THU)(1700)에 전기 케이블이 연결되어 있다. 따라서, 그러한 체인은 그러한 체인의 유연성을 제공하기 위해, 부착된 분리된 세그먼트(1812)들의 조립체일 수 있고, 그로 인해 시험 동안에 열적 헤드 유닛(THU)(1700)의 안정성을 실질적으로 증대시킨다.
또 다른 구현예에서는, 응결을 감소하기 위한 설계가 제공된다. 그러한 방법은 응결 감소 기체 유입구와, 응결 감소 기체 운반 통로를, 응결이 일어날 수 있는 열적 제어 유닛(TCU)(1500)의 표면들 부근의 열적 헤드 유닛(THU)(1700)에 포함한다. 응결을 감소시키기 위한 또 다른 수단(1900)이 도 19a와 도 19b에 도시되어 있다. 열적 제어 유닛(TCU)(1500)은 응결 감소 기체로 채워진 내포된 건조한 환경을 제공하는 2개의 건조한 상자(1910, 1920)에서 둘러싸여 있다. 더 작은 상자(1910)는 열적 헤드 유닛(THU)(1700)을 덮고, 더 큰 상자(1920)는 유체 관리 시스템(1600) 둘레에 건조한 환경을 내포하고 있다.
집적 회로(IC)를 시험할 때, 테스트 중인 장치(DUT)는 시험 온도와 인가된 힘 측면에서, 상이한 높이와 시험 요구 사항을 가지는 다수의 IC 칩을 가지는 기판일 수 있다. 부응 받침대의 일 구현예가 여기에 설명된다.
도 20에 도시된 것처럼, DUT(2000)는 멀티-칩 기판(2020) 상에 적어도 2개의 IC 칩(2040, 2060)을 가진다. IC 칩(2040)은 동일한 멀티-칩 기판(2020) 상에 있는 IC 칩(2060) 시험의 온도와 인가된 힘들에 있어서의 시험 요구 사항과는 상이한 시험의 온도와 인가된 힘들에 있어서의 시험 요구 사항을 가진다. 이러한 이유로, 도 21에 도시된 받침대 조립체(2100)는 멀티-칩 기판(2020)을 시험하는데 있어서 유익하게 된다. 받침대 조립체(2100)는 적어도 2개의 분리된 받침대, 즉 부응 받침대(2140)와 정지된 받침대(2160)를 가지고, 이들은 받침대 베이스(2120)에 기초하는 받침대 지지체(2110)에 수용된다. 부응 받침대(2140)는 로드된 스프링 또는 작동된 유체일 수 있고, IC 칩(2040)과 접촉하게 구성되며, 이에 반해 정지된 받침대(2160)는 고정된 높이를 가지고 IC 칩(2040)과 IC 칩(2060) 모두의 동시 시험 동안에 IC 칩(2060)과 접촉하게 구성된다.
도 22는 부응 받침대(2140)의 분해도가 있는 받침대 조립체(2100)를 보여준다. 부응 받침대(2140)는 시험 동안에 DUT와 직접 접촉하게 구성되는 접촉 표면(2240)에 의해 끝나는 부응 받침대 헤드(2210), 오(O)-링(2220), 및 다수의 코일 스프링(2230)으로 이루어진다.
오-링(2220)은 받침대 지지체(2110)의 구멍(bore) 내에서 부응 받침대 헤드(2210)를 정렬된 채로 유지시키고, 부응 받침대(2140)에서의 열 전도를 증대시키기 위해 사용된 임의의 써멀 컴파운드가 새는 것으로부터 보호하기 위한 씰(seal)로서의 역할을 한다.
특정된 힘을 부응 받침대(2140)에 인가하도록 다수의 코일 스프링(2230)이 구성되어, 부응 받침대(2140)에 의해 접촉하게 구성되는 IC 칩에 발휘된 힘이 이러한 특정 IC 칩에 관해 요구된 힘이 되는 것을 보장한다. 다수의 코일 스프링(2230)의 스프링 작용은 시험이 완료된 후 부응 받침대(2140)가 그것의 로드되지 않은 위치로 복귀하는 것을 보장한다.
부응 받침대(2140)와 정지된 받침대(2160) 모두의 온도는 외부 온도 제어 시스템(미도시)에 의해 제어된다. 저항성 열적 장치(RTD)(2250)는 받침대 조립체(2100)의 온도를 탐지하고, 탐지된 온도를 외부 온도 제어 시스템에 피드백하는 온도 센서이다.
RTD(2250)는 받침대 조립체(2100)에서 그것의 리셉터클(receptacle) 홀(미도시)에서 RTD의 중심을 맞추는 것에 도움을 주고 RTD(2100)를 포팅(potting) 재료의 열적 팽창으로부터의 불필요한 긴장 상태로부터 보호하는 오-링(2260)에 의해 둘러싸인다. RTD로부터의 신호는 케이블(2290)을 통해 전송된다.
부응 받침대(2140)는 나사(2270)에 의해 지지된다. 나사(2270)는 부응 받침대(2140)와 함께 이동한다. 나사(2270)에 관한 또 다른 기능은 시험이 완료된 후 부응 받침대(2140)의 로드되지 않은 위치를 정하는 것이다. 이러한 위치는 나사(2270)의 정확한 길이를 고름으로써 결정된다.
나사(2270)는 나사 커버(2275)에 위치하고, 이러한 나사 커버(2275)는 적어도 2개의 보유 나사(2280)를 사용하여 받침대 베이스(2120) 내로 고정된다.
받침대 조립체(2100)의 세부 사항을 더 명료하게 하기 위해, 도 23, 24a, 24b, 및 24c를 포함시킨다.
도 24a는 도 23에서 선(24A-24A)을 따라 받침대 조립체(2100)로의 자른 면의 상세도를 보여준다. 받침대 지지체(2110)에서의 홀(2410)은 부응 받침대(2140)의 움직임을 활성화하기 위해 압축된 기체와 같은 유체에 관한 통로를 제공한다. 부응 받침대(2140)의 외부 표면과 받침대 지지체(2110)의 내부 표면 사이에 빈틈없는 공간이 존재한다(미도시). 부응 받침대(2140)의 양호한 열 전도와 매끄러운 움직임을 보장하기 위해, 써멀 컴파운드(미도시)가 이러한 빈틈없는 공간에서 제공될 수 있다. 사용될 수 있는 써멀 컴파운드의 일 예는 써멀 그리스(grease)이다.
도 24b는 도 23에서 선(24B-24B)을 따라 받침대 조립체(2100)로의 자른 면의 상세도를 보여준다. 코일 스프링(2230)들 중 2개가 로드되지 않은 위치(휴지 위치)에 도시되어 있다. 도 24b에는 또한 RTD로부터의 신호를 외부 온도 제어 시스템(미도시)에 전송하는 케이블(2290)의 외부 부품이 도시되어 있다.
도 24c는 도 23에서 선(24C-24C)을 따라 받침대 조립체(2100)로의 자른 면의 상세도를 보여준다. 이러한 자른 면은 부응 받침대(2140)와 정지된 받침대(2160) 모두로 잘라진다. 도 24c는 나사(2270)가 어떻게 나사 커버(2275)에 위치하는지를 예시하고, 이러한 나사 커버(2275)는 적어도 2개의 보유 나사(2280)에 의해 받침대 베이스(2120) 내로 고정된다.
일부 IC 시험에서는 동일한 멀티-칩 기판상에서 상이한 IC 칩들을 시험하는 온도 요구 사항이 상이할 수 있다는 점이 주목되어야 한다. 위에서 설명된 본보기 경우에서는, 멀티-칩 기판(2020) 상의 적어도 2개의 IC 칩(2040, 2060)이 상이한 시험 온도 요구 사항을 가질 수 있다. 이러한 이유 때문에, 부응 받침대(2140)는 정지된 받침대(2160)를 위한 온도 제어와는 별개인 온도 제어 시스템을 가질 수 있다. 위에서 설명된 부응 조립체(2100)의 구현예에 대한 유익한 대안예는, 부응 받침대와 정지된 받침대 각각에 관하여 별개인 RTD를 가지는 것이다.
시험 중에 받침대가 IC와 접촉한 채로 유지되기 때문에, 받침대의 접촉 표면들과 IC는 서로 점착될 수 있고, 시험이 끝날 때에는 맞물림이 풀리는 것에 있어서 일부 어려움을 야기할 수 있다는 점이 주목되어야 한다. 접촉하는 받침대와 IC 사이의 이러한 점착은 일부 테스트가 시험하는 동안, 예컨대 신뢰할 수 있는 전기적 접촉(들)을 보장하기 위해, 힘을 인가하는 것을 요구한다는 사실로부터 초래될 수 있다. 더욱이, 일부 IC 테스트는 임의의 표면 점착 문제를 악화시킬 수 있는 상승된 온도에서 행해진다. 받침대와 IC의 급격한 온도 변경으로 인한 응결이 또한 점착 문제에 기여할 수 있다.
따라서, DUT의 맞물림 해제를 더 쉽게 하기 위해서는, 받침대 조립체에 추가적인 핀들이 추가될 수 있다. 이들 핀은 DUT의 기판을 받침대로부터 멀어지게 밀기 위해 테스트의 끝에서 작용될 수 있고, 따라서 맞물림 해제를 촉진하고 DUT에 손상이 가해지는 위험을 최소화한다. 핀들의 작용은 자동화될 수 있는데, 예컨대 핀들은 스프링 로드될 수 있다.
DUT의 방출을 촉진하기 위해 사용될 수 있는 다른 메커니즘들은 압축된 공기와 같은 압축된 유체, 기계적 진동의 사용 및/또는 DUT의 기판을 멀어지게 밀기 위해 활성화될 수 있는 전자석의 사용을 포함할 수 있어, 비교적 제어된 방식으로 맞물림 해제를 촉진한다.
본 발명에 따른 열적 제어 유닛(TCU)(2500)의 전형적인 구현예가 도 25a, 25b, 및 25c에 예시된다. 이러한 구현예들의 장점은 IC DUT에 관한 우수한 냉각 효율과 대략 40℃/초인 빠른 열적 응답이고, 이러한 IC DUT는 대략 40㎜×40㎜인 테스트 표면 영역을 가지고, 약 -60℃ 내지 160℃인 온도 범위에 걸쳐 시험을 행할 수 있다는 것이다.
도 25b는 전형적인 구현예에 따른 전형적인 열적 제어 유닛(TCU)(2500)의 분해도를 보여준다. 이러한 열적 제어 유닛(TCU)(2500)은 작용 조립체(2510), 매니폴드 모듈(2520), LTM(liquid thermal interface dispense module)(2530), 열적 헤드(TH)(2540), 및 DUT 푸셔 조립체(2550)로 이루어진다.
TCU(2500)의 구성을 더 예시하기 위해, 축(C-C)을 따라 단면이 취해진 TCU(2500)의 단면도가 도 25c에 도시되어 있다.
도 26은 열적 헤드(TH)(2540)가 시험 동안에 어떻게 작용 조립체(2510), 매니폴드 모듈(2520), LTM(2530), 및 열정 제어 카드(2610)에 작동 가능하게 결합되는지를 묘사하는 개략적인 구성(2600)을 예시한다. 연관된 제어, 전기 기계적인, 그리고 유체 인터페이스들이 또한 도 26에 개략적으로 예시되어 있다.
도 27은 전형적인 열적 제어 유닛에서 통합되는 전형적인 유체 관리 시스템(2700)을 개략적으로 예시한다. 유입구 포트(2720)를 통해 유입구 매니폴드(2710) 내로 냉각제가 공급된다. 유입구 매니폴드(2710)는 2개의 분리되고 독립적인 열적 존(zone)을 분리되고 독립적인 유입구 채널(2730, 2735)을 통해 열적 헤드(TH)(2540)에서 공급한다. 열적 헤드(2540)로부터의 냉각제 유체를 위한 복귀 유체 통로들이 분리되고 독립적인 배출구 채널(2740, 2745)을 통해 배출구 매니폴드(2750) 내로 제공된다. 배출구 매니폴드(2750)는 배출구 포트(2760)에 작동 가능하게 결합된다. 냉각제 유체를 위한 우회로(2780)가 도 27에 예시된 것처럼 제공된다.
또 다른 구현예에서는, 열적 헤드(TH)(2540)에서의 더 많은 독립적인 열적 존들에 제공하기 위해 유체 관리 시스템(2700)이 확장될 수 있다. 예를 들면, 위에서 설명되고 도 27에 예시된 2개의 존 구성 대신, 유입구 매니폴드(2710)가 4개의 분리되고 독립적인 유입구 채널을 공급할 수 있다. 이에 대응하게, 열적 헤드(2540)로부터의 냉각제 유체를 위한 복귀 통로가 4개의 분리되고 독립적인 배출구 채널을 통해 제공될 수 있다.
독립적인 유입구 채널들로의 냉각제 흐름을 제어하기 위해, 독립적인 흐름 제어 밸브(2770, 2775)가 유입구 매니폴드(2710)에 결합된다. 도 27은 전술한 바와 같은 유체 관리 시스템(2700)의 확장 능력을 더 설명하기 위한 일 예로서 4개의 독립적인 흐름 제어 밸브(2770, 2775, 2776, 2777)를 보여준다는 것이 주목되어야 한다.
또 다른 구현예에서는, 열적 헤드(2540)에 과열(over-temperature) 보호 능력을 제공하기 위해 열 센서(미도시)가 열적 헤드(2540)에 결합될 수 있다.
또 다른 구현예에서는, 여압(pressurization)에 대한 보호를 제공하기 위해, 유체 관리 시스템(2700)에 압력 방출(pressure relief) 밸브가 통합될 수 있다.
냉각제 유체의 일 예는, 비교적 높은 열용량을 가지는 양호한 열 전달 유체로서의 HFE(Hydrofluoroether C4F9OC2H5)일 수 있다. HFE는 전기 비전도 유체이고, 따라서 누설이 있는 경우에는 전자 장치들을 단락(short circuit)시키지 않는다. 그것은 불연성이고 따라서 사용하기에 안전하다. 이러한 특성들은 HFE를 열적 헤드(2540)에서 사용될 수 있는 유리한 유체로 만든다.
시험이 이루어질 집적 회로들 중 많은 경우가 시험 동안에 가열보다는 더 많은 냉각을 요구한다. 이들 IC의 예로는 서버 장치들에서 사용된 고전력(high-power) 전자 칩들이다. 이러한 타입의 DUT는 상당히 빠른 램프 레이트(ramp rate)을 가진 효율적인 냉각뿐만 아니라 높은 냉각 능력을 요구한다.
효율적인 냉각을 달성하기 위해 냉각 유체로서 HFE를 사용하는 것 외에, 열적 헤드(2540)가 흐르는 냉각 유체와 둘러싸는 고체 재료들 사이의 열 전달을 위한 열적 저항을 감소시키는 구조를 가지는 것이 중요하다.
위 도전적인 요구 사항을 만족시키기 위해, 열적 헤드(2540)는 전형적인 열 엔진 구조물(2800)를 통합한다. 열 엔진 구조물(2800)의 사시도가 도 28a에 도시된다. 냉각제 유체가 유입구 포트(2820, 2825)를 통해 유입구 매니폴드(2810) 내로 공급된다. 유입구 매니폴드(2810)는 회오리바람 냉각판(2830)에 결합된다. 냉각제 유체를 위한 복귀 유체 통로가 배출구 매니폴드(2840)와 2개의 배출구 포트(2850, 2855)를 통해 제공된다. 히터(2860)와 받침대 표면(미도시)으로부터의 열 전달을 최대화하면서 질량을 감소시키기 위해, 선형 커트(cut)(2835)들의 배열이 회오리바람 냉각판(2830)에 임베드되어 있다.
히터(2860)는 열적 임피던스를 감소시키고 따라서 TCU의 냉각 능력을 향상시키기 위해 냉각제를 받침대와 따라서 시험 중인 장치(미도시)에 더 가깝게 가져가기 위해 회오리바람 냉각판(2830)의 상부에 위치한다. 적절한 히터 파워와 회오리바람 냉각판(2830)의 기하학적 최적화를 가지고, 매우 빠른 응답 시간을 달성할 수 있다. 그러한 최적화의 부분은 회오리바람 냉각판(2830)에 임베드되는(embedded) 선형 커트(2835)들의 배열이다.
도 28b는 열 엔진 구조물(2800)의 투영도를 보여준다. 축(A-A)을 따라 단면이 취해진 단면도가 복수의 마이크로-채널(2832) 중 하나가 회오리바람 냉각판(2830)에 임베드되는 회오리바람 냉각판(2830)에서의 단면을 보여주는 도 28c에 예시되어 있다. 원(B)에 의해 정해진 세그먼트(2870)는 도 28d에 확대되어 도시되어 있다.
마이크로 채널(2832)들이 임베드되는 회오리바람 냉각판(2830)의 전형적인 설계는 마이크로 채널(2832)들에서 흐르는 냉각 유체와 둘러싸는 냉각판(2830) 고체 재료 사이의 열적 저항을 상당히 감소시키는 장점을 가진다.
도 28d에 도시된 것처럼, 마이크로 채널(2832)은 축이 마이크로 채널(2832)의 축과 일치하는 홈이 형성된 나선(2836)을 가진다. 홈이 형성된 나선(2836)은 냉각제 유체가 마이크로 채널(2832)에서 흐르게 함으로써 회오리바람 타입의 흐름을 확립한다. 이러한 회오리바람 흐름은 난류를 늘리고 냉각판 표면으로의 유체의 경계 층을 깨뜨리는 유체의 표면 속도를 늘리며, 열 전달 속도(rate)를 상당히 향상시켜 더 빠른 냉각 램프 레이트와 우수한 냉각 효율을 제공하기 위해 제공하는 열적 저항을 감소시킨다.
일 구현예에서는, 압력, 흐름, 및 공간 예산과 같은 주어진 제약을 가지고 바라는 성과를 달성하기 위해, 마이크로 채널(2835)에서의 홈이 형성된 나선(2836)의 피치(pitch)는 최적화될 수 있다.
회오리바람 냉각판(2830) 내에서의 마이크로 채널(2835)의 위치들을 더 예시하기 위해, 도 28e에서의 축(C-C)을 따라 단면이 취해진 단면도가 도 28f에 예시된다. 원(D)에 의해 정해진 회오리바람 냉각판(2830)의 세그먼트(2880)는 도 28g에서 확대되어 도시된다.
또 다른 구현예에서는, 마이크로 채널(2835)에서 흐르는 냉각제 유체의 표면 속도와 난류를 더 최적화하기 위해 동일한 채널에서 마이크로 채널(2835)이 다수의 홈이 형성된 나선을 가지고 있을 수 있다.
또 다른 구현예에서는, 일정한 시험 상태에서 필요로 할 때 DUT의 더 빠른 가열 속도를 위해 DUT에 히터(2960)를 더 가깝게 움직이기 위해, 회오리바람 채널(2832)들 밑의 회오리바람 냉각판(2830) 상에 히터(2960)가 위치할 수 있다.
전술한 구현예들로부터, 회오리바람 냉각판의 구조에서의 회오리바람 접근법을 이용하는 것이 우수한 냉각 효율을 제공한다는 점이 명백하다.
본 발명이 몇몇 구현예들의 측면에서 설명되었지만, 변경예, 수정예, 교환예, 및 대용 등가물이 존재하고, 이들은 모두 본 발명의 범주 내에 있다. 비록 본 발명의 설명을 거들기 위해 서브섹션(sub-section) 제목들이 제공되었지만, 이들 제목은 단지 예시적인 것이고 본 발명의 범주를 국한하려는 의도는 없다.
또한, 본 발명의 방법 및 장치를 구현하는 많은 대안 방식이 존재한다는 점이 주목되어야 한다. 그러므로 후속하는 첨부된 청구항들은, 본 발명의 진정한 취지와 범주 내에 있는 한 모든 그러한 변경예, 수정예, 교환예, 및 대용 등가물을 포함하는 것으로 해석되는 것으로 의도된다.

Claims (9)

  1. 집적 회로(IC) 장치 시험기와 연관하여 유용한 열 엔진 구조물로서,
    유입구 매니폴드(inlet manifold);
    배출구 매니폴드(outlet manifold);
    회오리바람 냉각판(whirlwind cold plate); 및
    상기 회오리바람 냉각판에 결합된 히터(heater)를 포함하고,
    상기 회오리바람 냉각판은,
    상기 회오리바람 냉각판에 임베드되는(embedded) 복수의 마이크로 채널들과,
    상기 회오리바람 냉각판에서 홈이 형성된 선형 커트(linear cut)들의 배열을 포함하는, 열 엔진 구조물.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 회오리바람 냉각판에 임베드되는 복수의 마이크로 채널들 중 적어도 하나는 홈이 형성된 나선(grooved helix)을 포함하는, 열 엔진 구조물.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 홈이 형성된 나선의 축은 상기 적어도 하나의 마이크로 채널의 축과 정렬되어 있는, 열 엔진 구조물.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 마이크로 채널에서 홈이 형성된 나선의 피치는, 냉각 유체 압력, 유량(flow rate), 및 상기 회오리바람 냉각판 내의 이용 가능한 공간 중 적어도 하나를 위해 목표 성능(desired performance)을 달성하도록 설정되고,
    상기 냉각 유체 압력은 냉각 유체를 액체 상태로 유지하는 성능인, 열 엔진 구조물.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 마이크로 채널은 상기 적어도 하나의 마이크로 채널에서 흐르는 냉각 유체의 난류(turbulence)와 표면 속도(surface velocity)를 증가시키도록 구성되는 복수의 홈이 형성된 나선들을 포함하는, 열 엔진 구조물.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 회오리바람 냉각판에서 홈이 형성된 상기 선형 커트들은, 냉각 유체로의 열 전달을 최대로 하면서 상기 회오리바람 냉각판의 질량을 감소시키도록 설정되는, 열 엔진 구조물.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 회오리바람 냉각판에 홈이 형성된 상기 선형 커트들은 상기 열 엔진 구조물의 빠른 응답을 위해 설정되는, 열 엔진 구조물.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 회오리바람 냉각판에 홈이 형성된 상기 선형 커트들은 상기 열 엔진 구조물로부터의 열 전달을 최대로 하기 위해 상기 회오리바람 냉각판에 임베드되는 상기 마이크로 채널들과 정렬되어 있는, 열 엔진 구조물.
  9. 제1 항에 있어서,
    적어도 하나의 열 센서를 더 포함하고,
    상기 적어도 하나의 열 센서는 상기 히터에 결합되어, 상기 열 엔진 구조물에 과열 보호 능력(over-temperature protection capability)을 제공하는, 열 엔진 구조물.
KR1020177033728A 2015-04-23 2016-04-23 회오리바람 냉각판으로 집적 회로 장치에 시험 공구 세공을 적합하게 하기 위한 시스템 및 방법 KR102438150B1 (ko)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201562151963P 2015-04-23 2015-04-23
US62/151,963 2015-04-23
US15/136,768 2016-04-22
US15/136,768 US10126356B2 (en) 2009-11-30 2016-04-22 Systems and methods for conforming test tooling to integrated circuit device with whirlwind cold plate
PCT/US2016/029073 WO2016172648A1 (en) 2015-04-23 2016-04-23 Systems and methods for conforming test tooling to integrated circuit device with whirlwind cold plate

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170132892A KR20170132892A (ko) 2017-12-04
KR102438150B1 true KR102438150B1 (ko) 2022-08-29

Family

ID=57143677

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020177033728A KR102438150B1 (ko) 2015-04-23 2016-04-23 회오리바람 냉각판으로 집적 회로 장치에 시험 공구 세공을 적합하게 하기 위한 시스템 및 방법

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10126356B2 (ko)
KR (1) KR102438150B1 (ko)
WO (1) WO2016172648A1 (ko)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014208362A1 (de) * 2014-05-05 2015-11-05 MAHLE Behr GmbH & Co. KG Kombinierter Ein- und Auslasssammler für eine thermoelektrische Temperiereinrichtung
CN108682660B (zh) * 2018-05-18 2020-03-27 中国电子科技集团公司第二十九研究所 一种微型冷却单元及其集成方法和装置
CN210959284U (zh) * 2019-12-06 2020-07-07 阳光电源股份有限公司 散热器及电气设备
US11454666B2 (en) * 2020-04-20 2022-09-27 Aem Singapore Pte Ltd Thermal test head for an integrated circuit device
US11493551B2 (en) 2020-06-22 2022-11-08 Advantest Test Solutions, Inc. Integrated test cell using active thermal interposer (ATI) with parallel socket actuation
US11549981B2 (en) 2020-10-01 2023-01-10 Advantest Test Solutions, Inc. Thermal solution for massively parallel testing
US11808812B2 (en) 2020-11-02 2023-11-07 Advantest Test Solutions, Inc. Passive carrier-based device delivery for slot-based high-volume semiconductor test system
US11821913B2 (en) 2020-11-02 2023-11-21 Advantest Test Solutions, Inc. Shielded socket and carrier for high-volume test of semiconductor devices
US20220155364A1 (en) 2020-11-19 2022-05-19 Advantest Test Solutions, Inc. Wafer scale active thermal interposer for device testing
US11567119B2 (en) 2020-12-04 2023-01-31 Advantest Test Solutions, Inc. Testing system including active thermal interposer device
US11573262B2 (en) 2020-12-31 2023-02-07 Advantest Test Solutions, Inc. Multi-input multi-zone thermal control for device testing
US11587640B2 (en) 2021-03-08 2023-02-21 Advantest Test Solutions, Inc. Carrier based high volume system level testing of devices with pop structures
US11791239B2 (en) * 2021-03-16 2023-10-17 Google Llc Cooling heatshield for clamshell BGA rework
DE102021119213B4 (de) 2021-07-25 2023-02-09 Fachhochschule Kiel, Körperschaft des öffentlichen Rechts Helix-Kanal-Kühler-Einheit
US11656273B1 (en) 2021-11-05 2023-05-23 Advantest Test Solutions, Inc. High current device testing apparatus and systems
TWI803266B (zh) * 2022-03-31 2023-05-21 品捷精密股份有限公司 校正治具

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110011564A1 (en) * 2007-07-06 2011-01-20 Kim Tiow Ooi heat transfer device

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4118944A (en) * 1977-06-29 1978-10-10 Carrier Corporation High performance heat exchanger
JPH07180984A (ja) 1993-12-21 1995-07-18 Sanden Corp 熱交換器及びその製造方法
US6360544B1 (en) 2000-12-19 2002-03-26 Intel Corporation Anticyclone powered active thermal control unit
US7166944B2 (en) 2005-02-18 2007-01-23 Visteon Global Technologies, Inc. Cooling plate for alternator rectifier
US7374518B2 (en) 2005-08-16 2008-05-20 Jeffrey Bruce Ratner Collapsible rotary torso exercise machine
US7336487B1 (en) 2006-09-29 2008-02-26 Intel Corporation Cold plate and mating manifold plate for IC device cooling system enabling the shipment of cooling system pre-charged with liquid coolant
US7663388B2 (en) 2007-03-30 2010-02-16 Essai, Inc. Active thermal control unit for maintaining the set point temperature of a DUT
US20080238460A1 (en) 2007-03-30 2008-10-02 Lothar Kress Accurate alignment of semiconductor devices and sockets
US7988018B2 (en) 2007-09-24 2011-08-02 Automatic Bar Controls, Inc. Sliding and tilting heated fluid dispenser having an insulated product package roller and holder
US20090321901A1 (en) 2008-06-25 2009-12-31 Antares Advanced Test Technologies, Inc. Thermally balanced heat sinks
US8508245B1 (en) 2009-11-30 2013-08-13 Essai, Inc. Thermal control unit used to maintain the temperature of IC devices under test
US8981802B2 (en) 2009-11-30 2015-03-17 Essai, Inc. Systems and methods for conforming device testers to integrated circuit device profiles
US9229049B2 (en) 2009-11-30 2016-01-05 Essai, Inc. Systems and methods for conforming test tooling to integrated circuit device profiles with compliant pedestals
US20140290929A1 (en) 2013-03-26 2014-10-02 Ge Energy Power Conversion Technology Ltd Heat pipe heat sink with heating unit

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110011564A1 (en) * 2007-07-06 2011-01-20 Kim Tiow Ooi heat transfer device

Also Published As

Publication number Publication date
US20160313390A1 (en) 2016-10-27
US10126356B2 (en) 2018-11-13
WO2016172648A1 (en) 2016-10-27
KR20170132892A (ko) 2017-12-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102438150B1 (ko) 회오리바람 냉각판으로 집적 회로 장치에 시험 공구 세공을 적합하게 하기 위한 시스템 및 방법
US10908207B2 (en) Systems and methods for conforming device testers to integrated circuit device with pressure relief valve
US9279852B2 (en) Systems and methods for conforming test tooling to integrated circuit device profiles with sockets having secured and replaceable bushings
US9804223B2 (en) Systems and methods for conforming test tooling to integrated circuit device with heater socket
US8981802B2 (en) Systems and methods for conforming device testers to integrated circuit device profiles
KR102372074B1 (ko) 압력 경감 밸브로 집적 회로 디바이스에 디바이스 테스터를 적응시키기 위한 시스템 및 방법
US7663388B2 (en) Active thermal control unit for maintaining the set point temperature of a DUT
US8508245B1 (en) Thermal control unit used to maintain the temperature of IC devices under test
US6744269B1 (en) Burn-in board with adaptable heat sink device
US6069483A (en) Pickup chuck for multichip modules
CN113533932A (zh) 用于集成电路器件的热测试头
US11076502B1 (en) Apparatus, system, and method for cooling multi-chip modules via clustered fluid-cooled plates
KR20010024445A (ko) 높은 열 방출 능력을 갖는 번인 보드
US9229049B2 (en) Systems and methods for conforming test tooling to integrated circuit device profiles with compliant pedestals
US9007080B2 (en) Systems and methods for conforming device testers to integrated circuit device profiles with feedback temperature control
US20150022226A1 (en) Systems and methods for conforming test tooling to integrated circuit device profiles with coaxial socket
KR102200697B1 (ko) 테스트핸들러용 가압장치
US9494642B2 (en) Systems and methods for conforming test tooling to integrated circuit device profiles with ejection mechanisms
WO2016160730A1 (en) Systems and methods for conforming test tooling to integrated circuit device with heater socket
US9557373B2 (en) Systems and methods for conforming test tooling to integrated circuit device profiles with convex support structure
US7986155B2 (en) Method of manufacturing a heat sink pedestal device with interface medium chamber
US8653842B2 (en) Systems and methods for thermal control of integrated circuits during testing
CN110749783A (zh) 高低温测试设备及其测试方法
KR102289105B1 (ko) 테스트핸들러용 가압장치
IE980828A1 (en) Burn-in board with adaptable heat sink device

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant