KR20170073505A

KR20170073505A - 온도 제어 유닛용 써멀 클러치 및 그 방법

Info

Publication number: KR20170073505A
Application number: KR1020160170695A
Authority: KR
Inventors: 에이. 로페즈 크리스토퍼; 에이. 데이비스 릭
Original assignee: 센사타 테크놀로지스, 인크
Priority date: 2015-12-18
Filing date: 2016-12-14
Publication date: 2017-06-28
Also published as: EP3190423B1; US20170176515A1; EP3190423A1; US9921265B2; CN107039302A; CN107039302B; JP2017122719A

Abstract

집적 칩과 같은 전자소자를 테스트하기 위한 장치, 시스템 및 방법을 특징으로 한다. 이러한 테스트 방법은 열에너지를 흡수하는 가변 히트 싱크와 열에너지를 선택적으로 전달하는 열원 부재 사이에 써멀 클러치를 배치하는 것을 포함한다. 써멀 클러치가 제1 방식으로 작동할 때, 써멀 클러치는 가변 히트 싱크를 테스트 중인 전자소자(DUT)에 열적으로 접속시키고, 상기 써멀 클러치가 제2 방식으로 작동할 때, 써멀 클러치는 가변 히트 싱크를 DUT로부터 열적으로 분리시킨다. 써멀 클러치가 제2 방식으로 작동할 때, 열원 부재는 DUT에 열적으로 접속되고, 열적으로 접속된 DUT에 제공되는 열에너지를 발생시키도록 작동한다.

Description

온도 제어 유닛용 써멀 클러치 및 그 방법{THERMAL CLUTCH FOR THERMAL CONTROL UNIT AND METHODS RELATED THERETO}

본 발명은 집적 칩들(Integrated Chips: IC)과 같은 전자소자를 테스트하는 과정에서 전자소자의 온도를 제어하는 전자소자 테스트 방법, 시스템 및 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로 설명하면, 본 발명은 소정의 테스트 조건 하에서 냉각 부재를 전자소자, 특히 IC에 열적으로 접속하며 다른 테스트 조건 하에서는 전자소자 또는 IC를 냉각부재로부터 열적으로 분리시켜 전자소자가 이러한 온도 조건 하에서 테스트를 위해 가열될 수 있게 하는 써멀 클러치를 포함하는 방법, 시스템 및 장치에 관한 것이다.

집적 칩(IC)과 같은 전자소자는 이러한 소자의 제조 공정의 일부 뿐만 아니라 이러한 소자의 개발 과정에서 다양한 형태의 테스트를 수행하게 된다. 이러한 개발 테스트는 일정 범위의 주변 온도 조건과 같은 예측된 작동 조건 하에서 소자가 의도하는 방식으로 작동하는 가의 적합성 또는 성능을 측정하기 위한 테스트를 포함할 수 있다. 이러한 제조와 관련된 테스트는 소자의 작동 특성과 소자의 합격판정을 측정하기 위한 테스트와, 상이한 온도 조건 하에서 작동 성능을 확인하기 위한 테스트를 포함할 수 있다.

이러한 전자소자는 다른 전기/전자 부품과 함께 사용되어 특정 작동 소자를 구성하기 때문에, 특정 작동 소자의 고장에 대한 가능성을 최소화하기 위하여 다른 부품과 조합되기 전에 소정의 전기/전자 소자/부품의 기능적 합격판정을 측정하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 엔진 제어 모듈(Engine Control Module; ECU)이 불량품 IC로 거절될 수 있는 ECU의 개수를 최소화하도록, 조립되기 이전에 ECU에 사용하기 위한 IC의 작동 성능을 확인하기를 원할 수 있다. 또한, 사용목적에 대한 합격판정을 측정하기 위한 전자 소자/부품을 개발한 경우에 이러한 테스트를 실시할 수도 있다.

전술한 바와 같이, 이러한 테스트는 개발 테스트를 위하여 온도의 예측된 범위 또는 디자인 환경 범위, 제조 테스트를 위한 온도 범위, 그리고 전자소자의 작동 특성을 측정하기 위한 디자인 작동 온도를 커버하기 위하여 전자소자의 온도 조건을 제어하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들면, 일부 집적 칩은 IC 및/또는 다른 회로에 의하여 발생되는 열에너지를 소산하여 IC가 특정 온도에서 또는 그 이하에서 유지되도록 몇몇 형태의 냉각 수단(예를 들면, 팬)이 제공된다. 따라서, 특정 온도에서의 테스트가 작동 특성을 측정하기에 적합할 수 있다.

따라서, IC와 같은 전자소자의 온도를 제어하여 전자소자 또는 IC를 위한 디자인 환경 온도 조건을 시뮬레이션하기 위한 여러 가지의 장치 및/또는 방법이 개발되었다. 그 중 한가지 기술과 관련된 장치는 펠티어 효과(Peltier Effect)를 구체화하고 일정 온도 범위에 걸쳐 제어하는데 사용될 수 있는 열전기 제어기(Thermoelectric Controller; TEC) 또는 TEC 모듈을 사용하는 것을 포함한다. 보다 구체적으로 설명하면, TEC 모듈은 통상적으로 넓은 온도 범위를 제공하기 위하여 냉각판과 함께 사용된다. 그러나, TEC를 사용하면 필연적으로 고장을 일으키는 경향이 있을 뿐만 아니라 최대 열전달 성능을 제한한다. 게다가, TEC를 냉각과 가열 사이에서 절환하기 위하여 TEC 내에서의 DC 흐름을 절환하는 것이 필요하기 때문에, 가열과 냉각 사이에 시간 지연이 발생하는바, 시간 지연은 필연적으로 테스트 시간의 연장을 의미한다.

미국 특허 제5,821,505호는 전자소자와 접촉하는 제1 표면과 상기 제1 표면에 대향하는 제2 표면을 갖는 전자 히터와, 상기 전자소자로부터 히터의 제2 표면을 통해 열을 흡수하는 히터의 제2 표면에 접속된 히트 싱크와, 전자소자에 접속되어 소자 온도 T_d를 감지하는 온도 센서를 구비하는 온도 제어 시스템이 개시되어 있다. 제어 회로가 소자 온도 센서와 히터에 접속된다. 감지된 전자소자의 온도가 설정점 이상일 때 히터에 대한 전력을 감소시키고, 그 반대에는 증가시킨다. 히터 온도 T_h가 T_d 미만일 때, 열은 전자소자로부터 히터를 통해 히트 싱크(heat sink)로 흐른다. Td-Th가 증가할 때 열 유동율은 증가한다. T_h가 T_d 이상이면, 열은 히터로부터 전자소자로 흐른다. T_h-T_d가 증가할 때 열 유동율은 증가한다.

따라서, TEC 모듈을 사용하지 않고 넓은 온도 범위를 제어할 수 있는 새로운 온도 제어 유닛 또는 장치 및 그와 관련된 방법을 제공하는 것이 바람직하다. 냉각 장치를 테스트 중인 장치(Device Under Test; DUT)에 열적으로 접속시켜 DUT를 냉각시키고, DUT가 가열 모드에 있는 동안 냉각 장치를 DUT로부터 분리시켜 DUT의 테스트 중에 전체 온도 범위를 허용하는 선택적 열 접속/분리를 허용하는 써멀 클러치 메카니즘을 구비하는 장치 및 방법을 제공하는 것이 특히 바람직하다. 이러한 회수 장치는 종래 장치보다 구조적으로 복잡하지 않지만 종래 장치보다 상당히 고가일 수 있다. 또한, 이러한 방법은 종래 방법에 상당히 숙달된 사용자를 필요로 하거나 종래 장치를 이용하는 사용자를 필요로 한다.

본 발명은 집적 칩과 같은 전자소자를 테스트하기 위한 장치, 시스템 및 방법을 특징으로 한다. 이러한 테스트 방법은 열에너지를 흡수하는 가변 히트 싱크와 열에너지를 선택적으로 전달하는 열원 부재 사이에 써멀 클러치치(thermal clutch)를 배치하는 것을 포함한다. 상기 써멀 클러치가 제1 조건 또는 제1 구성에 있을 때, 써멀 클러치는 가변 히트 싱크를 테스트 중인 전자소자(DUT)에 열적으로 접속시키고, 상기 써멀 클러치가 제2 조건 또는 제2 구성에 있을 때, 써멀 클러치는 가변 히트 싱크를 DUT로부터 열적으로 분리시킨다. 상기 써멀 클러치가 열적으로 분리되어 있을 때, 열원 부재는 DUT에 열적으로 접속된다. 본원에 기술된 바와 같이, 또 다른 실시예에 있어서, 써멀 클러치는 열 접속의 양 또는 정도를 제어하여 가변 히트 싱크에 의하여 흡수되는 열에너지의 양을 제어하도록 작동한다.

본 발명의 일태양에 따르면, 집적 칩과 같은 전자소자를 테스트하기 위한 방법을 특징으로 한다. 이러한 테스트 방법은 열에너지를 흡수하는 가변 히트 싱크와 열에너지를 선택적으로 전달하는 열원 부재 사이에 써멀 클러치를 배치하는 단계를 포함한다. 이러한 방법은 또한 상기 써멀 클러치를 제1 방식 또는 제2 방식으로 선택적으로 작동시키는 단계를 포함한다. 상기 써멀 클러치가 제1 방식으로 작동할 때, 써멀 클러치는 가변 히트 싱크를 DUT에 열적으로 접속시키고, 상기 써멀 클러치가 제2 방식으로 작동할 때, 써멀 클러치는 가변 히트 싱크를 DUT로부터 열적으로 분리시킨다. 또한, 상기 써멀 클러치가 제2 방식으로 작동할 때, 열원 부재는 DUT에 열적으로 접속되고, 열적으로 접속된 DUT에 제공되는 열에너지를 발생시키도록 작동한다.

또 다른 실시예에 있어서, 이러한 써멀 클러치를 제1 방식으로 선택적으로 작동시키는 것은 가변 히트 싱크에 의하여 흡수되는 열에너지의 양을 제어하기 위하여 히트 싱크와 DUT 사이의 열 접속(thermal coupling)의 양을 제어하는 것을 포함한다. 일실시예에 있어서, 이러한 제어는 예정된 양의 열 접속이 성취되도록 이러한 열 접속을 제어하는 것을 포함한다. 또 다른 실시예에 있어서, 이러한 제어는 상이한 양의 열 접속 중 어느 하나 이상이 성취되도록 이러한 열 접속을 가변적으로 제어하는 것을 포함한다. 또 다른 실시예에 있어서, 이러한 제어는 소정 온도를 얻기 위하여 이러한 열 접속과 관련된 온도를 모니터링하고 열 접속의 양을 가변시키는 것을 포함한다. 이러한 열 접속은, 예를 들면 시간의 흐름에 따라 제어식으로 단계적으로 변화하는 것과 같은 다수의 상이한 열 접속 중 어느 하나를 허용하도록 제어될 수 있다는 것을 인식하여야 한다.

또 다른 실시예에 있어서, 이러한 방법은 상기 써멀 클러치가 가변 히트 싱크를 DUT와 열원 부재로부터 분리시키는 동안 가변 히트 싱크의 작동을 유지하는 단계를 또한 포함한다. 또 다른 실시예에 있어서, 가변 히트 싱크가 DUT에 열적으로 접속될 때, 써멀 클러치는 가변 히트 싱크를 열원 부재에 열적으로 접속시키고, 상기 방법은 열에너지를 발생시키지 않도록 열원 부재를 구성하는 단계를 포함한다.

또 다른 실시예에 있어서, 가변 히트 싱크는 냉매 증발기를 구비하며, 상기 방법은 DUT의 온도를 제어하기 위하여 냉매 증발기를 제어하는 단계를 또한 포함한다.

또 다른 실시예에 있어서, 써멀 클러치는 가변 히트 싱크를 제1 방향으로 이동시켜 가변 히트 싱크와 DUT를 열적으로 접속시키도록 구성 및 배열된 제1 메카니즘과, 가변 히트 싱크를 제2 방향으로 이동시켜 가변 히트 싱크를 DUT로부터 열적으로 분리시키도록 구성 및 배열된 제2 메카니즘을 구비한다.

또 다른 실시예에 있어서, 써멀 클러치는 가변 히트 싱크를 제1 방향으로 이동시켜 가변 히트 싱크와 열원 부재를 열적으로 접속시키도록 구성 및 배열된 제1 메카니즘과, 가변 히트 싱크를 제2 방향으로 이동시켜 가변 히트 싱크를 열원 부재로부터 열적으로 분리시키도록 구성 및 배열된 제2 메카니즘을 구비한다.

또 다른 실시예에 있어서, 제1 메카니즘은 히트 싱크와 DUT 및/또는 열원 부재 사이의 열 접속의 양 또는 정도를 제어하여 히트 싱크에 의하여 흡수되는 열에너지의 양을 제어하기 위하여 히트 싱크를 선택적으로 이동시키도록 구성 및 배열된다. 일실시예에 있어서, 제1 메카니즘은 예정된 양의 열 접속이 얻어질 수 있도록 히트 싱크를 제1 방향으로 이동시키도록 구성 및 배열된다. 또 다른 실시예에 있어서, 제1 메카니즘은 상이한 양의 열 접속 중 어느 하나 이상이 얻어질 수 있도록 히트 싱크의 이동을 가변적으로 제어하도록 구성 및 배열된다. 또 다른 실시예에 있어서, 이러한 열 접속과 관련된 온도가 모니터링되고, 제1 메카니즘은 모니터링된 온도에 응답하여 열 접속의 양을 가변시켜, 이러한 열 접속으로부터 소정의 온도를 얻도록 구성 및 배열된다. 이러한 열 접속은 다수의 상이한 열 접속 중 어느 하나를 허용하도록 제어될 수 있는 것을 인식하여야 한다.

또 다른 실시예에 있어서, 이러한 방법은 DUT를 전자 테스트 장치와 전기적으로 접촉하도록 배치하여 DUT에 힘을 인가하는 단계를 또한 포함하며, 상기 인가되는 힘은 써멀 클러치에 의한 작용과 독립적이다.

또 다른 실시예에 있어서, 이러한 방법은 어댑터 부재를 열원 부재와 DUT에 열적으로 접속시키는 단계를 또한 포함하며, 상기 어댑터는 소정의 DUT에 열적으로 접속하도록 구성 및 배열된다.

또 다른 형태/실시예에 있어서, 상기 방법은 집적 칩인 DUT에 대하여 수행된다.

본 발명의 또 다른 형태/실시예에 따르면, 전자소자를 테스트하기 위한 장치를 특징으로 한다. 이러한 테스트 장치는 히트 싱크를 구비하는 가동형 부재와, 테스트되는 소자(DUT)에 열적으로 접속되도록 구성 및 배열되며, 열에너지를 DUT에 선택적으로 전달할 수 있는 열원을 구비하는 제2 부재를 포함한다. 이러한 테스트 장치는 또한 가동형 부재에 작동 가능하게 접속되는 이동 메카니즘을 구비하는 써멀 클러치를 포함한다. 써멀 클러치가 제1 방식으로 작동할 때, 이동 메카니즘에 의하여 가동형 부재가 가압되어 제2 부재와 접촉하도록, 그리고 써멀 클러치가 제2 방식으로 작동할 때, 이동 메카니즘에 의하여 가동형 부재가 이동하여 제2 부재와의 접촉을 해제하도록, 상기 이동 메카니즘이 구성 및 배열되어 있다.

또 다른 실시예에 있어서, 이동 메카니즘은 써멀 클러치가 제1 방식으로 작동할 때, 이동 메카니즘이 가동형 부재를 선택적으로 이동시켜, 히트 싱크와 제2 부재 사이의 열 접속의 양 또는 정도를 제어하여 히트 싱크에 의하여 흡수되는 열에너지의 양을 제어하도록 구성 및 배열되어 있다. 일실시예에 있어서, 이동 메카니즘은 예정된 양의 열 접속을 얻을 수 있도록 가동형 부재를 이동시키도록 구성 및 배열된다. 또 다른 실시예에 있어서, 이동 메카니즘은 하나 이상의 상이한 양의 열 접속 중 어느 하나를 얻을 수 있도록 가동형 부재의 이동을 가변적으로 제어하도록 구성 및 배열된다. 또 다른 실시예에 있어서, 이러한 열 접속과 관련된 온도가 모니터링되고, 이동 메카니즘은 모니터링된 온도에 응답하여 열 접속의 양을 가변시켜 이러한 열 접속으로부터 소정의 온도를 얻도록 구성 및 배열된다. 이러한 열 접속은 다수의 상이한 열 접속 중 어느 하나를 허용하도록 제어될 수 있는 것을 인식하여야 한다.

또 다른 실시예에 있어서, 이러한 테스트 장치는 히트 싱크와 열원의 작동을 제어하는 제어 메카니즘을 또한 포함하며, 상기 가동형 부재가 제2 부재와 접촉할 때, 제어 메카니즘은 히트 싱크에 의하여 흡수되는 열에너지의 양을 제어하기 위하여 열원이 열에너지를 발생시키지 않도록 구성 및 배열된다.

또 다른 실시예에 있어서, 이러한 제어 메카니즘은 또한 가동형 부재가 제2 부재와 접촉하지 않도록 이동할 때 히트 싱크가 작동 가능하게 유지되도록 제어되며 열원은 소정 양의 열에너지를 선택적으로 발생시키기 위하여 제어되도록 구성 및 배열된다.

또 다른 실시예에 있어서, 히트 싱크는 냉매 증발기(coolant evaporator)를 구비하며, 테스트 장치는 냉매 증발기를 제어하여 테스트 중에 DUT의 온도를 제어하도록 구성 및 배열된 증발기 제어 장치를 또한 포함한다.

또 다른 실시예에 있어서, 이러한 이동 메카니즘은 가동 부재를 제1 방향으로 이동시켜 가동 부재를 제2 부재 및 DUT와 열적으로 접속시키도록 구성 및 배열된 제1 메카니즘을 구비한다. 이러한 이동 메카니즘은 또한 가동 부재를 제2 방향으로 이동시켜 제2 부재와 접촉을 해제시켜 가동형 부재를 DUT로부터 열적으로 분리시키도록 구성 및 배열된 제2 메카니즘을 구비한다. 또 다른 실시예에 있어서, 제2 부재는 소정의 DUT에 열적으로 접속하도록 구성 및 배열된 어댑터 부재를 또한 구비한다.

또 다른 형태/실시예에 있어서, DUT는 집적 칩이다.

본 발명의 또 다른 형태/실시예에 따르면, 전자소자를 테스트하기 위한 시스템을 특징으로 한다. 이러한 시스템은 테스트 중인 소자(DUT)를 히트 싱크 또는 열원에 선택적으로 그리고 제어 가능하게 열적으로 접속하도록 구성 및 배열된 테스트 장치를 포함한다. 히트 싱크 또는 가변 히트 싱크는 DUT의 테스트 중에 열에너지를 흡수하기 위하여 테스트 장치에 작동 가능하게 접속된 열 흡수 장치(예를 들면, 냉매 증발기)를 포함한다. 이러한 시스템은 또한 DUT의 테스트 중에 열에너지를 제공하기 위하여 테스트 장치에 작동 가능하게 접속된 열 발생 장치를 포함한다. 본원에 기술된 바와 같이, 이러한 시스템은 DUT의 온도를 제어하기 위하여 열에너지를 선택적으로 흡수하도록 또는 열에너지를 선택적으로 공급하도록 작동된다. 구체예에서, DUT는 집적 칩이다.

이러한 테스트 장치는 히트 싱크를 구비하는 가동형 부재와, 테스트되는 소자(DUT)에 열적으로 접속되도록 구성 및 배열되며, 열에너지를 DUT에 선택적으로 전달할 수 있는 열원을 구비하는 제2 부재와, 상기 가동형 부재에 작동 가능하게 접속되는 이동 메카니즘을 구비하는 써멀 클러치를 포함한다. 써멀 클러치가 제1 방식으로 작동할 때, 이동 메카니즘에 의하여 가동형 부재가 가압되어 제2 부재와 접촉하도록, 그리고 써멀 클러치가 제2 방식으로 작동할 때, 이동 메카니즘에 의하여 가동형 부재가 이동하여 제2 부재와의 접촉을 해제하도록, 상기 이동 메카니즘이 구성 및 배열된다.

또 다른 형태/실시예에 있어서, 이러한 시스템은 열 흡수 장치와 열 발생 장치의 작동을 제어하는 제어 메카니즘을 또한 포함한다. 가동형 부재가 제2 부재와 접촉할 때, 제어 메카니즘은 열 흡수 부재에 의하여 흡수되는 열에너지의 양을 제어하기 위하여 열 발생 장치가 열에너지를 발생시키지 않도록 구성 및 배열된다.

또한, 이러한 제어 메카니즘은 가동형 부재가 제2 부재와 접촉하지 않도록 이동할 때 열 흡수 장치가 작동 가능하게 유지되도록 제어되며, 열 발생 장치는 소정 양의 열에너지를 선택적으로 발생시키기 위하여 제어되도록 구성 및 배열된다. 또 다른 실시예에 있어서, 이러한 열 흡수 장치는 냉매 증발기를 구비하며, 테스트 시스템은 냉매 증발기를 제어하여 테스트 중에 DUT의 온도를 제어하도록 구성 및 배열된 증발기 제어 장치를 또한 포함한다.

또 다른 실시예에 있어서, 이동 메카니즘은 가동 부재를 제1 방향으로 이동시켜 가동 부재를 제2 부재 및 DUT와 열적으로 접속시키도록 구성 및 배열된 제1 메카니즘과, 가동 부재를 제2 방향으로 이동시켜 제2 부재와 접촉을 해제시켜 가동형 부재를 DUT로부터 열적으로 분리시키도록 구성 및 배열된 제2 메카니즘을 구비한다. 또 다른 실시예에 있어서, 제2 부재는 소정의 DUT에 열적으로 접속하도록 구성 및 배열된 어댑터 부재를 또한 구비한다.

기타 본 발명의 형태 및 실시예를 후술하기로 한다.

정 의

본 발명은 하기의 정의를 참조하면 보다 명확히 이해될 것이다.

USP는 미국 특허 번호를 의미하는 것으로 이해하여야 하며, 미국 공보 번호는 공개된 미국 특허 출원 번호를 의미하는 것으로 이해하여야 한다.

본원 명세서 및 특허청구의 범위에서 사용된 “포함한다” 및 “구비한다”라는 용어는 확장 가능한 형태로 사용되는 것이므로, 구비하는 것으로 해석되어야 하며, 그것에 제한되지 않는다. 또한, “접속하다”라는 용어는 간접 접속 또는 직접 접속 모두를 의미하는 것으로 해석되어야 한다. 따라서, 제1 부품이 제2 부품에 접속되어 있는 경우에, 그 접속은 직접 접속을 통하거나, 다른 부품, 장치 및 접속부를 경유한 간접 접속을 통할 수도 있다. 또한, “축방향” 및 “축방향으로”라는 용어는 중심축 또는 종축을 따라 또는 거의 평행한 것을 의미하고, “방사상” 또는 “방사상으로”라는 용어는 중심축 또는 종축에 대하여 직각인 것을 의미한다.

또한, “위”, “아래”, “상부”, “하부” 등과 같은 방향을 지시하는 용어는 첨부 도면을 참조하면서 편의상 사용되는 것이다. 일반적으로, “위”, “상부”, “상방” 및 그와 유사한 용어는 계기, 소자, 장치 또는 시스템의 기단부를 향하는 방향을 나타내며, “아래”, “하부”, “하방” 및 그와 유사한 용어는 계기, 소자, 장치 또는 시스템의 말단부를 향하는 방향을 나타내지만, 이는 예시적인 목적을 나타내는 것으로, 상기 용어가 본 명세서를 제한하는 것을 의미하지는 않는다.

DUT는 테스트 중인 소자를 의미하는 것으로 이해하여야 하며, 통상 테스트 중인 제작된 제품을 의미하는데 사용되는 용어이다. DUT는 또한 테스트 중인 장비(Equipment Under Test; EUT) 및 테스트 중인 유닛(Unit Under Test; UUT)으로도 공지되어 있다. DUT라는 용어는 전자 업계에서 테스트 중인 전자 조립체를 나타내는 것으로 사용되는바, 예를 들면, 개별 칩이 초기에 테스트되는 것과 동일한 방식으로 조립 라인에서 나온 셀폰도 최종 테스트를 수행하게될 수도 있다. DUT는 네일 테스터 베드(bed of nails tester) 또는 포고 핀(pogo pin)을 사용하는 테스트 장비에 연결된다. 반도체 테스트에 있어서, 테스트 중인 소자는 웨이퍼 다이 또는 최종적으로 패킹된 부품이다. 접속 시스템은 통상적으로 그 부품을 자동 또는 수동 테스트 설비에 연결하는데 사용되는 것이다. 테스트 설비는 그 부품에 전력을 인가하고, 자극 신호를 공급하고, 그 소자로부터의 최종 출력을 측정 및 평가한다. 웨이퍼로서 패킹되면, 자동 테스트 설비는 바늘과 같은 미세한 커넥터 한 셋트를 사용하여 개별 유닛에 접속할 수 있다. 칩이 개별화(개별 절단)되어 패킹되면, 테스트 설비는 다른 수단(예를 들면, ZIF 소켓 또는 커넥터)을 사용하여 칩에 접속할 수도 있다.

DUT 보드는 자동 집적 회로 테스트에서 사용되는 보드를 의미하거나 나타내는 것으로 이해하여야 하며, 여기에서 DUT라는 용어는 테스트 중인 소자를 나타내는 것이며 또한 테스트 중인 회로를 언급하는 것이다. DUT 보드는 통상 인쇄 회로판이며, 테스트될 집적 회로와 테스트 헤드 사이의 인터페이스로써, 자동 테스트 설비(Automatic Test Equipment; ATE)에 부착된다. 이러한 DUT 보드는 특정 칩의 기계적 및 전기적 필요조건과, 사용되는 특정 테스트 설비의 기계적 및 전기적 필요조건 모두를 만족하도록 구성되는 것이 일반적이다. 예를 들면, 실리콘 웨이퍼가 자유 절단 및 패킹되기 전에 실리콘 웨이퍼의 개별 다이 또는 다이스를 테스트하는 것에 있어서 어느 한가지 유형의 DUT 보드가 사용될 수 있으며, 패킹된 집적 회로를 테스트하기 위하여 다른 유형의 DUT 보드가 사용될 수 있다. 또한 DUT 보드는 종종 DIB 또는 소자 인터페이스 보드라고도 공지되어 있다.

직류(DC)라는 용어는 전하의 단향성 흐름을 나타내는데 사용된다. DC가 직류를 의미하는 것이지만, DC는 종종 일정한 양극성을 나타내기도 한다. 이러한 정의 하에서, DC 전압은 정류기의 비가공 출력 또는 전화선 상에서의 파동 음성 신호에서 알 수 있는 바와 같이 시간에 따라 변화할 수 있다. 직류는 배터리, 전원 장치, 열전지, 태양 전지 또는 다이나모와 같은 소스에 의하여 발생된다. 직류는 와이어와 같은 도체에서 흐를 수 있지만, 반도체 절연체를 통해 흐를 수도 있거나, 심지어 전자 또는 이온 빔에서와 같이 진공을 통해서 흐를 수 있다. 전류는 일정한 방향으로 흐르는바, 이는 교류와 구별된다. 이러한 유형의 전류 흐름에 대하여 사용되는 종래 용어는 갈바닉 전류(galvanic current)였다. 몇몇 형태의 DC(전압 조정기에 의하여 발생된 것과 같은)는 전압의 변화가 거의 없지만, 여전히 출력 및 전류의 변화가 있다. 직류에 대한 일반적인 용례 또는 용도는 전자 시스템용 전원 장치와 같은 배터리의 충전이 있다. 대부분의 자동차 용례는 DC(예를 들면, 12V DC)를 발생시키기 위하여 정류기를 사용하는 교류발전기(AC 장치)에 의한 DC를 이용한다. DC라는 약어는 전류와 전압을 한정하기 위하여 형용사로서 사용되는 경우에서와 같이 간단히 직접을 의미하는 것으로 사용된다.

전자공학에 있어서, DC 회로는 DC로 작동하는 회로를 의미하지만, DC 회로로서, 배터리와 같은 DC 전압원 또는 DC 출력 장치의 출력에 의하여 작동되는 회로를 나타내는 것이 일반적이다. 보다 구체적으로 설명하면, 직류 회로는 일정한 전압원, 일정한 전류원 및 저항기의 어느 조합체로 구성되어 있는 전기 회로이다.

도 1은 본 발명에 따른 온도 제어 유닛을 구비하는 기능 부재, 특히 온도 제어 유닛과 같은 냉각 및 가열 부재에 대한 써멀 클러치의 관계를 나타내는 개략도.
도 2a는 본 발명의 온도 제어 유닛의 부등각투영도.
도 2b는 도 2a의 온도 제어 유닛의 측단면 부등각투영도.
도 3은 도 2a 및 도 2b에서 도시된 바와 같은 온도 제어 유닛의 분해도.
도 4는 도 2a 및 도 2b의 온도 제어 유닛의 또 다른 단면 부등각투영도.
도 5는 냉각 부재가 써멀 플레이트와 접촉하는 온도 제어 유닛의 측단면도.
도 6은 냉각 부재가 써멀 플레이트로부터 이격되어 있는 것을 도시하는 온도 제어 유닛의 또 다른 측단면도.
도 7은 본 발명의 온도 제어 유닛을 구비하는 제어 시스템의 구체적인 블록 다이어그램.
도 8a는 본 발명의 온도 제어 유닛을 구비하는 구체적인 테스트 장치의 도면.
도 8b는 도 8a의 구체적인 테스트 장비의 측단면도.

본 발명의 본질과 소정의 목적을 보다 완벽하게 이해하기 위하여, 첨부 도면을 참조한 하기의 상세한 설명을 참조하기로 하며, 여기에서 동일한 참조부호는 다수의 도면에 걸쳐 대응하는 부품을 지시한다.

이하 동일한 참조부호가 동일한 부품을 나타내는 다수의 도면을 참조하면, 도 1은 본 발명에 따른 온도 제어 유닛(100)을 구비하는 기능 부재, 특히 온도 제어 유닛과 같은 냉각 및 가열 기구(300 및 400)에 대한 써멀 클러치(200)의 관계를 나타내는 개략도이다. 이러한 온도 제어 유닛(100)은 테스트 중인 소자(DUT; 10)를 선택적으로 가열 및 냉각하도록 특별히 구성되어 있다. 아래에서 DUT를 집적 회로(IC)로서 설명하지만, 이에 제한되지는 않으며, 상이한 온도(고온 또는 저온) 하에서 테스트 수행중인 DUT가 이러한 IC를 다수 포함하는 실리콘 웨이퍼, IC 팩키지 및 기타 다른 전자 소자를 포함하는 것도 본 발명의 범위 내에 속하는 것이다.

특정 형태에 있어서, 이러한 온도 제어 유닛(100)은 냉각 소스(300) 또는 가변 히트 싱크를 DUT(10)에 어느 한 작동 모드 또는 조건으로 선택적으로 접속하기 위하여, 그리고 가열 소스를 DUT에 선택적으로 접속하도록 구성 및 배열되어 있으며, 여기에서 냉각 소스는 다른 작동 모드 또는 조건으로 DUT로부터 열적으로 분리된다. 상기 방식에 있어서, 그리고 종래 온도 제어 부재 모듈과 반대로, DUT는 이러한 종래의 온도 제어 부재 모듈을 이용하여 달성될 수 있는 것보다 본 발명의 온도 제어 유닛을 이용하면, 보다 넓은 온도 범위에 걸쳐 선택적으로 가열 또는 냉각될 수 있다. 또한 종래 모듈과 대조적으로, 냉각 소스는 이러한 종래 온도 제어 부재 모듈을 이용하는 것이 필요한 것과 같이 DUT를 가열하는 동안 정지 또는 완료될 필요가 없다. 또 다른 실시예에 있어서, 온도 제어 유닛(100)은 냉각 소스(300) 또는 가변 히트 싱크와 DUT 사이에서 상당한 양 또는 정도의 열 접속을 제어하여, 냉각 소스에 의하여 흡수되는 열에너지의 양을 제어하도록 작동한다.

또 다른 특정 형태에 있어서, 이러한 온도 제어 유닛(100)은 냉각 소스(300)와 히터 또는 열원(400) 사이에 위치하는 써멀 클러치(200)를 구비한다. 이러한 써멀 클러치(200)는 도 2 내지 도 6을 참조하여 아래에서 설명된 바와 같이 두 개의 작동 모드 중 어느 하나로 작동되도록 구성 및 배열되어 있다. 어느 하나 또는 제1 작동 모드(예를 들면, 냉각 모드)에 있어서, 써멀 클러치(200)는 냉각 소스(300)가 DUT(10)에 열적으로 접속되도록 작동되며, 냉각 소스는 DUT가 소정의 테스트 온도 또는 대략 그 온도로 유지되도록 DUT의 온도를 제어하도록 작동한다. 이러한 작동 모드에서 히터 소스(400)를 구비하는 히터 또는 가열 부재는 작동하지 않는다. 환언하면, 히터 소스의 작동 모드에서는 열에너지가 발생되지 않고 DUT로 분배되지 않는다.

소정의 테스트 온도는 DUT가 정상적으로 작동될 때를 기준으로 한 DUT에 대한 소정의 작동 온도일 수 있다. 또한 소정의 테스트 온도는, 가능한 환경 조건, 예를 들면 DUT가 실제로 경험하거나 또는 예상된 용도에서 경험할 수 있는 극단적인 저온 작동 환경을 반영하는 온도 또는 온도의 범위일 수 있다. 소정의 테스트 온도는 또한 설정 또는 디자인 작동 필요조건(예를 들면, 설정된 시간 주기 내에 소정의 전압에서 출력 신호를 제공)을 충족할 수 있는 가능성을 측정하기 위하여 DUT를 테스트하기 위한 예정된 온도 또는 온도 범위일 수 있다.

제1 작동 모드로 작동할 때, 이렇게 써멀 클러치를 선택적으로 작동시키는 것은 또한 냉각 소스(300) 또는 히트 싱크와 DUT(10) 사이에서 열 접속의 양 또는 정도를 제어하여 냉각 소스 또는 가변 히트 싱크에 의하여 흡수된 열에너지의 양을 제어하는 것을 포함한다. 일실시예에 있어서, 이러한 제어는 예정된 양의 열 접속이 이루어지도록 이러한 열 접속을 제어하는 것을 포함한다. 또 다른 실시예에 있어서, 이러한 제어는 하나 이상의 상이한 양의 열 접속이 이루어지도록 이러한 열 접속을 선택적으로 그리고 가변적으로 제어하는 것을 포함한다. 또한, 이러한 제어는 소정의 레벨, 정도 또는 양의 열 접속과 관련된 소정의 온도를 얻기 위하여 열 접속과 관련된 온도를 모니터링하는 것과 열 접속의 양을 가변하는 것을 포함한다. 이러한 열 접속은, 예를 들면 시간의 흐름에 따라 제어식으로 단계적으로 변화하는 것과 같은 다수의 상이한 열 접속 중 어느 하나를 허용하도록 제어될 수 있다는 것을 인식하여야 한다.

또 다른 작동 모드 또는 제2 작동 모드(예를 들면, 가열 모드)에 있어서, 써멀 클러치(200)는 냉각 소스(300)가 DUT(10)로부터 열적으로 분리되도록 작동되고, 가열 소스(400)는 DUT가 소정의 테스트 온도에서 또는 대략 그 온도로 유지되도록 DUT의 온도를 제어하도록 작동한다. 이러한 작동 모드에서 히터 또는 가열 소스(400)는 DUT를 소정의 테스트 온도까지 가열하기에 충분한 열에너지를 생성하도록 작동한다.

DUT가 가열될 때의 소정의 테스트 온도는 DUT가 정상적으로 작동될 때를 기준으로 한 DUT에 대한 소정의 작동 온도일 수 있다. 또한 소정의 테스트 온도는, 가능한 환경 조건, 예를 들면 DUT가 실제로 경험하거나 또는 예상된 용도에서 경험할 수 있는 극단적인 고온 작동 환경을 반영하는 온도 또는 온도의 범위일 수 있다. 소정의 테스트 온도는 또한 설정 또는 디자인 작동 필요조건(예를 들면, 설정된 시간 주기 내에 소정의 전압에서 출력 신호를 제공)을 충족할 수 있는 가능성을 측정하기 위하여 DUT를 테스트하기 위한 예정된 온도 또는 온도 범위일 수 있다.

제2 작동 모드(예를 들면, 가열 모드)로 작동할 때, 냉각 소스(300)는 다수의 작동 모드 중 어느 하나로 작동될 수 있다. 예를 들면, 냉각 소스는 대기 조건, 오프 조건 또는 이외의 적정한 기타 다른 온도 조건에서 유지되도록 작동될 수 있다. 대기 또는 다른 온도 조건에 있어서, 냉각 소스(300)가 써멀 클러치에 의하여 DUT에 직접 열적으로 접속되지 않기 때문에, 냉각 소스는 DUT로부터 열에너지를 제거하지 않고, 따라서 DUT를 냉각시키지 않는다. 그러므로, 냉각 소스는 냉각 소스가 턴오프되어 있을 때 발생할 수 있는 바람직하지 않은 작동 특성 뿐만 아니라 테스트 시간을 줄이기 위하여 또 다른 테스트 주기를 예상하고, 이러한 조건 하에서 작동될 수 있다. 예를 들면, 증발형 냉각 소스를 이용하면, 유닛이 턴오프될 때와 다시 턴온될 때 사이의 작동 시간 지연이 존재할 수 있다.

본원에 기술된 바와 같이, 실제로 냉각 소스(300)는 DUT의 온도를 제어하기 위하여 DUT(10)로부터 상이한 양의 열에너지를 흡수하도록 조정될 수 있는 가변 히트 싱크를 형성한다. 예를 들면, 냉각 소스(300)는 발생되는 열에너지를 흡수하여 DUT를 소정의 작동 온도로 유지하도록 작동될 수 있거나, 냉각 소스는 DUT가 보다 저온의 온도에서 작동하도록 작동될 수 있다. 특정 실시예에 있어서, 가열 소스는 당업계에 공지된 바와 같은 다수의 냉각 장치 중 어느 하나(300)를 구비한다. 보다 구체적으로 설명하면, 냉각 소스는 당업계에 공지된 바와 같은, 그리고 사용 목적에 적합한 냉매 증발기이다.

또한 본원에 기술된 바와 같이, 이러한 히터 또는 가열 소스(400)는 선택적으로 냉각 소스(300)가 DUT(10)에 열적으로 접속되고, 또한 그로부터 열적으로 분리되도록 써멀 클러치(200)와 협력하도록 설계 및 구성된 인터페이스 플레이트(520) 및/또는 써멀 플레이트(401) 등을 구비한다. 또한 본원에 기술된 바와 같이, 열에너지 소스를 구비하는 가열 부재(410)가 제공되는데, 발생되는 열에너지가 DUT에 분배될 수 있도록, 상기 가열 부재는 써멀 플레이트(401) 및/또는 인터페이스 플레이트(520) 내부에 배치된다. 특정 실시예에 있어서, 하나 이상의, 특히 다수의 가열 부재(410)는 써멀 플레이트(401) 내에 배치된다. 또 다른 특정 실시예에 있어서, 가열 소스는 2개 또는 4개의 가열 부재를 구비한다(도 3 및 도 8b 참조).

이하 도 2 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 온도 제어 유닛(100a), 보다 구체적으로 설명하면, 이러한 온도 제어 유닛을 포함하는 써멀 클러치(200), 냉각 소스(300) 및 가열 소스(400)의 여러 가지 도면이 도시되어 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 본 발명의 형태/실시예에 따른 온도 제어 유닛(100a)의 부등각투영도가 도시되어 있다(도 2a). 이러한 온도 제어 유닛(100a)의 측단면 부등각투영도가 도시되어 있다(도 2b). 이러한 온도 제어 유닛의 분해도가 도시되어 있다(도 3). 이러한 온도 제어 유닛의 또 다른 단면 부등각투영도가 도시되어 있다(도 4). 냉각 부재가 써멀 플레이트와 접촉하는 온도 제어 유닛의 측단면도가 도시되어 있다(도 5). 냉각 부재가 써멀 플레이트로부터 이격되어 있는 것을 도시하는 온도 제어 유닛의 또 다른 측단면도가 도시되어 있다(도 6). 보다 구체적으로 설명하면, 이러한 온도 제어 유닛(100a)은 하우징 또는 케이스(500)를 구비하며, 그 특징은 상기 케이스 내부에 배치되는 써멀 클러치(200), 냉각 소스(300) 및 가열 소스(400)를 구비한다. 본 발명의 온도 제어 유닛(100 및 100a)을 구비하는 시스템(600)의 구체적인 블록 다이어그램을 제공하는 도 7을 참조하기로 한다.

이러한 케이스(500)는 써멀 플레이트(400)와 인터페이스 플레이트(520)를 DUT와 열적으로 접촉하게 하도록 구성 및 배열된 포스 실린더 조립체(force cylinder assembly)를 구비한다. 케이스(500)는 챔버(502) 또는 그 내부에 격실을 포함하도록 구성 및 배열되며, 챔버 또는 격실 내부에는 피스톤까지 축방향으로 연장하는 부재(512)(예를 들면, 로드형 부재)를 갖는 피스톤(510)이 이동 가능하게 수납된다. 도 2b 및 도 4에 도시된 바와 같이, 축방향으로 연장하는 부재(511)는 냉각 소스(300)의 플레이트(302)에 형성된 개구(304)를 통해 연장하며, 써멀 플레이트(402)의 상부면에 결합한다. 특히 구체예에 있어서, 써멀 플레이트(402)는 축방향 연장 부재(511)에 결합하는 상방으로 연장하는 부재를 구비한다.

전형적인 실시예에 있어서, 챔버(502)는 당업자에게 알려진 다수의 메카니즘/기술 중 어느 하나를 이용하여 유체 소스(예를 들면, 가압 유체)에 유체 유동식으로 접속되며, 그리고 피스톤(510)이 일방향으로 선택적으로 이동하여 축방향 연장 부재(511)가 써멀 플레이트(402)를 향하여 하방으로 이동할 수 있는 방식으로, 그리고 피스톤(510)이 제2 방향으로 선택적으로 이동하여 축방향 연장 부재가 상방으로 이동하여 써멀 플레이트로 부터 멀어지는 또 다른 방식으로 접속된다. 상기 방식에 있어서, 피스톤(510)이 써멀 플레이트(402)를 향하여 하방으로 이동할 때, 축방향 연장 부재(511)는 써멀 플레이트 상에 하방을 향하는 힘을 부과하여 써멀 플레이트(402) 및/또는 인터페이스 플레이트(520)를 DUT와 접촉하게 한다. 이와 대응하여, 피스톤(510)이 상방으로 이동하여 써멀 플레이트(402)로 부터 멀어질 때, 축방향 연장 부재(511)는 써멀 플레이트 상에 하방을 향하는 힘을 더 이상 부과하지 않아, 써멀 플레이트(402) 및/또는 인터페이스 플레이트(520)는 더 이상 DUT와 접촉하지 않는다. 구체예에 있어서, 가압 유체는 하방으로 향하는 힘을 생성하기 위하여 챔버(502)의 상부(512)(도 5 참조)에 주입된다.

써멀 클러치(200)는 냉매 플레이트(302)와 써멀 플레이트(402)를 선택적으로 열적으로 접속 또는 분리하기 위하여 하나 이상의 방향으로의 냉매 플레이트(302)의 이동을 제어하도록 구성 및 배열된 하나 이상의 써멀 클러치 브릿지 조립체(210)를 구비한다. 이러한 써멀 클러치(200)는 또한 후술된 바와 같이 냉매 플레이트(302)를 제2 방향으로 이동시켜 냉매 플레이트(302)를 써멀 플레이트(402)로부터 열적으로 분리시키기 위하여 하나 이상의 써멀 클러치 블릿지 조립체(210)와 협동하는 하나 이상의 이동 메카니즘(220)(예를 들면, 스프링)을 구비한다.

또 다른 실시예에 있어서, 써멀 클러치(200)는 하나 이상의, 특히 다수의 써멀 클러치 브릿지 조립체(210)를 구비하며, 써멀 클러치 브릿지 조립체 각각은 써멀 클러치 브릿지(214)를 가지며, 상기 써멀 클러치 브릿지(214)는 냉매 플레이트 상방에 폭방향으로 연장하여 냉매 플레이트(302)를 가로지르는 대략 U형 구조를 형성하고, 그 레그부는 하방으로 연장하여 써멀 플레이트(402)에 부착된다.

각각의 써멀 플레이트 브릿지(214)는 또한 피스톤 수납 부재(212)를 구비하도록 구성 및 배열되어 있다. 피스톤 수납 부재(212)는 내부에 피스톤(220)을 이동 가능하게 수납하도록, 그리고 그 피스톤을 중심으로 연장하도록 구성 및 배열되어 있다. 피스톤(220) 각각은 또한 당업자에 공지된 다수의 기술 중 어느 하나를 이용하여 냉매 플레이트(302)에 결합하도록 배열되어 있다. 구체예에 있어서, 온도 제어 유닛(100a)이 조립될 때, 피스톤이 피스톤 수납 부재로 연장하기 위하여, 냉매 플레이트(302)는 피스톤을 그 상부면에 구비하도록 구성 및 배열된다.

피스톤 수납 부재(212) 각각은 당업자에 공지된 다수의 메카니즘/기술 중 어느 하나를 이용하여, 그리고 피스톤(220)이 일방향으로 선택적으로 이동하여 냉매 플레이트(302)가 써멀 플레이트(402)에 열적으로 접속하는 방식으로 유체 소스(예를 들면, 가스와 같은 가압 유체 또는 액체)에 유동식으로 접속된 챔버를 형성한다. 보다 구체적으로 설명하면, 온도 제어 유닛(100a)이 냉각 모드로 유지하도록 배열되는 경우에, 피스톤은 냉매 플레이트(302)를 써멀 플레이트(402)와 접촉하도록 밀어, 냉매 플레이트가 DUT에 의하여 발생된 열에너지를 도 5에 도시된 바와 같은 써멀 플레이트를 통해 흡수할 수 있다. 구체예에 있어서, 가압 유체는 챔버의 상부(216)(도 5 참조)에 주입되어 상방으로 향상하는 힘을 생성하여 냉매 플레이트가 써멀 플레이트와 열적으로 접촉하게 된다.

본원에 기술된 바와 같이, 써멀 클러치(200)는 냉각 소스(300)와 DUT(10) 사이, 특히 냉매 플레이트(302)와 써멀 플레이트(402) 사이에서의 열 접속의 양 또는 정도를 제어하도록 선택적으로 작동되어, 냉각 소스에 의하여 흡수되는 열에너지의 양을 제어한다. 특히, 써멀 클러치 브릿지 조립체(210)는 써멀 플레이트를 제어 가능하게 이동시켜 냉매 플레이트와 써멀 플레이트 사이의 결합의 양을 제어하기 위하여 하나 이상의 이동 메카니즘(220)과 협력하여 작동한다.

특정 실시예에 있어서, 써멀 플레이트 브릿지 조립체(210)는 냉매 플레이트와 써멀 플레이트 사이에서 소정의 열 접속의 양을 얻기 위하여 예정된 힘을 냉매 플레이트에 부과하도록 제어된다. 또 다른 실시예 또는 제2 실시예에 있어서, 써멀 플레이트 브릿지 조립체는 브릿지 조립체에 의하여 하나 이상의 힘이 냉매 플레이트에 부과되어 냉매 플레이트와 써멀 플레이트 사이에서 결합의 양 또는 정도를 제어하여 냉매 플레이트와 써멀 플레이트 사이에서의 열 접속을 제어할 수 있도록 제어된다. 이러한 제어는 또한 냉매 플레이트와 써멀 플레이트 사이에서 가변적이고 선택적인 열 접속이 이루어지도록 부과되는 힘을 선택적으로 그리고 가변적으로 제어하는 것을 포함한다. 또 다른 특정 실시예에 있어서, 이러한 써멀 플레이트 브릿지 조립체(210)의 제어는 또한 온도 또는 압력 센서를 제공하고, 써멀 플레이트 브릿지 조립체에 의하여 부과되는 압력 또는 이러한 열 접속과 관련된 온도를 모니터링하며, 써멀 플레이트 브릿지 조립체 의하여 부과되는 압력을 가변시켜 열 접속의 레벨, 정도 또는 양을 제어하는 것을 포함한다. 이러한 열 접속은, 예를 들면 시간의 흐름에 따라 제어식으로 단계적으로 변화하는 것과 같은 다수의 상이한 열 접속 중 어느 하나를 허용하도록 제어될 수 있다는 것을 인식하여야 한다.

냉매 플레이트(302)가 써멀 플레이트(402)로부터 열적으로 분리되는 경우에, 예를 들면, 온도 제어 유닛이 가열 모드에 있는 경우에, 냉매 플레이트(302)와 피스톤(220)은 이동 메카니즘(230)에 의하여 제2 방향으로 선택적으로 이동하여, 냉매 플레이트가 상방으로 이동하여 써멀 플레이트로부터 멀어진다. 구체예에 있어서, 이동 메카니즘(230)이 챔버의 상부(216)가 가압될 때 피스톤 상에 부과되는 하방으로 향하는 힘에 의하여 제지되지 않도록, 상부(216)의 압력은 해제된다(당업자에게 공지된 다수의 기술 중 어느 하나를 이용).

특정 실시예에 있어서, 이동 메카니즘(230)은 써멀 플레이트와 냉매 플레이트가 상호 접촉할 때 압축되는 것이 바람직하고, 냉매 플레이트를 가압하여 써멀 플레이트로부터 멀어지게 하는 스프링 또는 다른 구조체를 구비한다. 또 다른 실시예에 있어서, 써멀 플레이트(402)와 냉매 플레이트(302)의 대향 표면에는 오목부 또는 원통형 개구가 마련되고, 그 내부에는 이동 메카니즘 또는 스프링의 일부 또는 단부가 수납된다. 이러한 오목부 또는 원통형 개구는 온도 제어 유닛이 조립될 때 이동 메카니즘 또는 스프링을 개구/오목부 내부에 보유하기 위하여, 또한 이동 메카니즘 또는 스프링이 압축 또는 이완될 때 이동 메카니즘 또는 스프링이 측방향으로 이동하는 것을 제한하도록 구성된다. 본원에 기술된 바와 같이, 가변력이 냉매 플레이트(302)에 인가되어 냉매 플레이트와 써멀 플레이트 간의 결합의 양 또는 정도와 열 접속을 제어할 수 있다.

냉매 플레이트(302)와 피스톤(220)이 써멀 플레이트(402)로부터 상방으로 멀리 이동할 때, 써멀 플레이트 및/또는 인터페이스 플레이트(520)는 냉매 플레이트(302)와 더 이상 열적으로 접촉하지 않는다. 특정 실시예에 있어서, 써멀 플레이트(402)에 대한 냉매 플레이트(302)의 이동은 도 6에 도시된 바와 같은 이동 이후에 냉매 플레이트가 써멀 플레이트로부터 예정된 간극(314)으로 이격되도록 제어된다. 상기 간극(314)은, 냉매 플레이트가 가열 부재(410)의 열원에 의하여 발생된 상당량의 열에너지를 흡수하지 않도록, 냉매 플레이트를 써멀 플레이트로부터 열적으로 분리하기에 충분하다.

본원에 기술된 바와 같이, 제2 작동 모드(예를 들면, 가열 모드)에 있어서, 냉각 소스(300)는 다수의 작동 모드 중 어느 하나로 작동될 수 있다. 예를 들면, 냉각 소스(300)는 대기(standby) 조건, 오프(off) 조건 또는 이외의 적정한 기타 다른 온도 조건에서 유지되도록 작동될 수 있다. 대기 또는 다른 온도 조건에 있어서, 냉각 소스(300)가 써멀 클러치에 의하여 DUT에 직접 열적으로 접속되지 않기 때문에, 냉각 소스는 DUT로부터 열에너지를 제거하지 않고, 따라서 DUT를 냉각시키지 않는다. 그러므로, 냉각 소스는 냉각 소스가 턴오프되어 있을 때 발생할 수 있는 바람직하지 않은 작동 특성 뿐만 아니라 테스트 시간을 줄이기 위하여 또 다른 테스트 주기를 예상하고 이러한 조건 하에서 작동될 수 있다. 예를 들면, 증발형 냉각 소스를 이용하면, 유닛이 턴오프될 때와 다시 턴온될 때 사이의 작동 시간 지연이 존재할 수 있다.

본원에 기술된 바와 같이, 구체예에 있어서, 냉매 플레이트(302)는 열에너지를 흡수하고, 그 흡수된 열에너지를 대기와 같은 히트 싱크로 분배하기 위하여 증발 매체 또는 유체를 이용하는 냉매 증발 시스템의 일부이다. 따라서, 냉각된 증발 매체가 유입구(340a)에 유입되고, 냉매 플레이트를 통과하면서 열에너지를 흡수하도록, 그리고 가열된 매체는 배출구(340b)를 통해 증발기 시스템의 일부로 다시 배출되도록, 냉매 플레이트(302)는 냉매 증발기에 적절히 접속되며, 상기 증발 시스템에 있어서 흡수된 열에너지는 배출되고, 증발 매체는 냉매 플레이트에 복귀하기 전에 압축되는 것이 일반적이다. 또 다른 구체예에 있어서, 유입구(340a)와 배출구(340b)는 케이스(500)에 형성된 개구를 통과한다.

본원에 기술된 바와 같이, 가열 소스(400)는 써멀 플레이트(402)를 구비하며, 또한 인터페이스 플레이트(520) 또는 때때로 받침대라 불리는 것을 구비할 수도 있다. 써멀 플레이트는 인터페이스 플레이트를 통해 DUT로 또는 그로부터 열에너지를 열전도하기 위하여 제공되는 열 전도성 재료로 제조된다. 예를 들면, 온도 제어 유닛이 냉각 모드로 작동할 때, 열에너지는 DUT로부터 흡수되어, 써멀 플레이트를 통해 냉매 플레이트(302)로, 그리고 냉각 소스(300)로 열전도된다.

또 다른 실시예에 있어서, 써멀 플레이트 및/또는 인터페이스 플레이트는 히터(410) 또는 가열 부재를 구비하도록 구성되어 있다. 히터(410)는 당업자에 공지된 다수의 기술 중 어느 하나 또는 사용목적에 적합한 기술을 사용하여 써멀 플레이트(402) 및/또는 인터페이스 플레이트(520) 내부에 배치된다. 구체예에 있어서, 히터(410) 또는 가열 부재는 원통형이며(도 3에 도시된 바와 같이), 써멀 플레이트 및/또는 인터페이스 플레이트는 내부에 히터를 수납하기 위하여 하나 이상의 개구(415) 또는 원통형 개구(히터당 하나)를 갖는다. 또 다른 전형적인 실시예에 있어서, 히터(410)는 히터를 포함하는 저항 부재를 통해 흐르는 전류에 즉각 반응하여 열에너지를 발생시키는 전기저항식 히터이다.

특정 실시예에 있어서, 써멀 플레이트(402) 및/또는 인터페이스 플레이트(520) 내부에는 하나 이상의, 특히 다수의 히터(410)가 배치된다. 또 다른 특정 실시예에 있어서, 가열 소스(400)는 특히 2개 또는 4개의 가열 부재를 구비한다(예를 들면, 도 3 및 도 8b 참조).

인터페이스 플레이트(520)는 열에너지가 인터페이스 플레이트와 써멀 플레이트를 통해 DUT에 전달될 수 있도록, 또는 냉매 플레이트(302)에 의하여 흡수될 수 있도록 열전도성 재료로 구성된다. 인터페이스 플레이트(520)는 또한 테스트를 위하여 DUT의 대향 표면에 상보형으로 결합하는 표면을 제공하도록 구성 및 배열된다. 상기 방식에 있어서, 소정의 테스트 장치용 써멀 플레이트에 열적으로 접속될 수 있도록 구성된 소정의 DUT에 적합한 인터페이스 플레이트를 사용하여 상이한 DUT를 테스트할 수 있다.

이하, 도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 온도 제어 유닛(100 및 100a)을 구비하는 제어 시스템의 구체적인 블록 다이어그램이 도시되어 있다. 이러한 시스템은 적정 피스톤-챔버 조립체(220/212; 510 및 502)에 접속될 수 있는 가압 가스원 또는 가압 유체 소스와 같은 가압 유체 소스(20)를 구비하는데, 피스톤은 본원에 기술된 바와 같은 소정의 힘을 발생시키기 위하여 이동될 수 있다. 본원에 기술된 바와 같이, 냉매 플레이트(302)는 가변 히트 싱크 또는 냉매 증발기(390)에 유동식으로 접속되어, 냉매가 냉매 플레이트에 전달되어 열에너지를 흡수할 수 있으며, 가열된 매체는 냉매 증발기(390)로 복귀하여 흡수된 열에너지가 대기 또는 다른 유체 매체(예를 들면, 공기/물)와 같은 히트 싱크로 소산될 수 있다. 전형적인 실시예에 있어서, 냉매 플레이트에 전달되는 냉매는 열에너지를 흡수할 때 가스 상태로 변화하는 액체 상태이다. 가스 매체가 냉매 증발기(390)에 복귀할 때, 가스 매체는 흡수된 열에너지를 제공하며, 액체 상태로 복귀하도록 압축되는 것이 일반적이다.

온도 제어 유닛(100 및 100a)은 다수의 작동 파라미터 중 어느 하나를 측정하기 위하여, 그리고 그 출력을 제어기(610)에 공급하기 위하여 온도 제어 유닛 및/또는 DUT 내부에 적절히 위치하는 하나 이상의 센서(560)를 구비한다. 제어기(610)는 가압 유체 소스, 냉각 소스(300) 또는 냉매 증발기(390) 및, 히터(410)를 갖는 온도 제어 유닛의 작동을 제어한다. 제어기(610)는 또한 다수의 디지털 처리 유닛, 마이크로프로세서 제어 장치, 또는 하드웨어 및/또는 소프트웨어를 이용하여 이러한 기능성을 제어하는 당업계에 공지된 바와 같은 특정 집적 회로 중 어느 하나이다. 이러한 작동 파라미터는 DUT 온도, 피스톤 상에 작용하는 유체의 압력 및, 냉매 증발기로부터의 작동 출력을 포함하지만, 이것에 제한받지 않는다.

다른 특정 실시예에 있어서, 온도 제어 유닛(100 및 100a)은 써멀 플레이트 브릿지 조립체(210)를 제어하도록(예를 들면, 가변 제어) 구성 및 배열되어 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 온도 제어 유닛은 열 접속과 관련된 온도 및/또는 냉매 플레이트 상의 써멀 플레이트 브릿지 조립체에 의하여 부과되는 압력 또는 그것과 관련된 압력을 모니터링하기 위한 온도 및/또는 압력 센서(560)를 구비한다. 이러한 입력에 응답하는 온도 제어 유닛은 써멀 플레이트 브릿지 조립체를 제어하여, 냉매 플레이트 상의 써멀 플레이트 브릿지 조립체에 의하여 부과되는 압력 또는 힘을 제어한다. 또 다른 실시예에 있어서, 온도 제어 유닛은 가변적인 힘을 냉매 플레이트에 인가하여 냉매 플레이트와 써멀 플레이트(402) 사이의 열 접속의 레벨, 정도 또는 양을 제어하기 위하여 써멀 플레이트 브릿지 조립체를 선택적으로 그리고 가변적으로 제어한다. 또 다른 특정 실시예에 있어서, 열 접속의 양은 소정의 집적 칩 또는 DUT에 대한 테스트 과정 중에 제어 가능하게 가변된다.

이하 도 8a 및 도 8b를 참조하면, 본 발명의 온도 제어 유닛(100 및 100a)을 구비하는 구체적인 테스트 장치(700)의 도면(도 8a)과, 구체적인 테스트 장비의 측단면도, 특히 테스트 장치에 제공되는 온도 제어 유닛을 도시하는 도면(도 8b)이 도시되어 있다. 이러한 테스트 장치용 인터페이스 플레이트(520)는 본원에 기술된 바와 같이 DUT와 온도 제어 유닛(100 및 100a)에 열적으로 접속되어, 소정의 작동 파라미터를 측정하기 위하여 테스트 장치가 작동 파라미터(예를 들면, 전압과 전류와 같은 작동 파라미터와 온도 조건)를 제어할 수 있다. 이와 관련하여, 테스트 장치는 또한 회로 및/또는 부품의 전기적 작동 파라미터 또는 특성을 측정 및/또는 모니터링하기 위하여 전기 회로와 부품을 접속하도록 DUT 보드 또는 다른 인터페이스 보드를 구비할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예를 특정 실시예를 이용하여 설명하였지만, 이러한 설명은 단지 예시적인 목적을 위한 것이며, 특허청구의 범위로부터 벚어나지 않고 다양한 수정 및 변경이 이루어질 수 있음을 알 수 있다.

참조문헌의 원용

본원에 공개된 모든 특허, 공표된 특허 출원 및 기타 참조문헌은 그 전체가 본원에 참조로서 원용된다.

균등물

당업자는 단지 통상적인 실험을 이용하여 본원에 기술된 본 발명의 특정 실시예를 인식하거나 확인할 수 있다. 이러한 균등물은 특허청구의 범위에 의하여 포함되는 것을 의미한다.

10: DUT
100, 100a: 온도 제어 유닛
20: 가압 유체 소스
200: 써멀 클러치
300: 냉각 소스
390: 냉각 소스/증발기
400: 가열 소스
610: 제어기

Claims

집적 칩과 같은 전자소자를 테스트하기 위한 방법에 있어서,
열에너지를 흡수하는 가변 히트 싱크와 열에너지를 선택적으로 전달하는 열원 부재 사이에 써멀 클러치를 배치하는 단계와;
상기 써멀 클러치를 제1 방식 또는 제2 방식으로 선택적으로 작동시키는 단계를 포함하며,
상기 써멀 클러치가 제1 방식으로 작동할 때, 써멀 클러치는 가변 히트 싱크를 테스트 중인 전자소자(DUT)에 열적으로 접속시키고, 상기 써멀 클러치가 제2 방식으로 작동할 때, 써멀 클러치는 가변 히트 싱크를 DUT로부터 열적으로 분리시키며,
상기 써멀 클러치가 제2 방식으로 작동할 때, 열원 부재는 DUT에 열적으로 접속되고, 열적으로 접속된 DUT에 제공되는 열에너지를 발생시키도록 작동하는 것을 특징으로 하는 전자소자 테스트 방법.
제1항에 있어서,
상기 써멀 클러치가 가변 히트 싱크를 DUT와 열원 부재로부터 분리시키는 동안 가변 히트 싱크의 작동을 유지하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자소자 테스트 방법.
제1항에 있어서,
상기 가변 히트 싱크가 DUT에 열적으로 접속될 때, 써멀 클러치는 가변 히트 싱크를 열원 부재에 열적으로 접속시키고, 상기 방법은 열에너지를 발생시키지 않도록 열원 부재를 구성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자소자 테스트 방법.
제1항에 있어서,
상기 가변 히트 싱크는 냉매 증발기를 구비하며, 상기 방법은 DUT의 온도를 제어하기 위하여 냉매 증발기를 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자소자 테스트 방법.
제1항에 있어서,
상기 써멀 클러치는 가변 히트 싱크를 제1 방향으로 이동시켜 가변 히트 싱크와 DUT를 열적으로 접속시키도록 구성 및 배열된 제1 메카니즘과, 가변 히트 싱크를 제2 방향으로 이동시켜 가변 히트 싱크를 DUT로부터 열적으로 분리시키도록 구성 및 배열된 제2 메카니즘을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자소자 테스트 방법.
제3항에 있어서,
상기 써멀 클러치는 가변 히트 싱크를 제1 방향으로 이동시켜 가변 히트 싱크와 열원 부재를 열적으로 접속시키도록 구성 및 배열된 제1 메카니즘과, 가변 히트 싱크를 제2 방향으로 이동시켜 가변 히트 싱크를 열원 부재로부터 열적으로 분리시키도록 구성 및 배열된 제2 메카니즘을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자소자 테스트 방법.
제1항에 있어서,
상기 DUT를 전자 테스트 장치와 전기적으로 접촉하도록 배치하여 DUT에 힘을 인가하는 단계를 더 포함하며, 상기 인가되는 힘은 써멀 클러치에 의한 작용과 독립적인 것을 특징으로 하는 전자소자 테스트 방법.
제1항에 있어서,
어댑터 부재를 열원 부재와 DUT에 열적으로 접속시키는 단계를 더 포함하며, 상기 어댑터는 소정의 DUT에 열적으로 접속하도록 구성 및 배열되는 것을 특징으로 하는 전자소자 테스트 방법.
제1항에 있어서,
상기 DUT는 집적 칩인 것을 특징으로 하는 전자소자 테스트 방법.
전자소자를 테스트하기 위한 장치에 있어서,
히트 싱크를 구비하는 가동형 부재와;
테스트되는 소자(DUT)에 열적으로 접속되도록 구성 및 배열되며, 열에너지를 DUT에 선택적으로 전달할 수 있는 열원을 구비하는 제2 부재와;
상기 가동형 부재에 작동 가능하게 접속되는 이동 메카니즘을 구비하는 써멀 클러치를 포함하며,
상기 써멀 클러치가 제1 방식으로 작동할 때, 이동 메카니즘에 의하여 가동형 부재가 가압되어 제2 부재와 접촉하도록, 그리고 써멀 클러치가 제2 방식으로 작동할 때, 이동 메카니즘에 의하여 가동형 부재가 이동하여 제2 부재와의 접촉을 해제하도록, 상기 이동 메카니즘이 구성 및 배열되는 것을 특징으로 하는 전자소자 테스트 장치.
제10항에 있어서,
상기 히트 싱크와 열원의 작동을 제어하는 제어 메카니즘을 더 포함하며, 상기 가동형 부재가 제2 부재와 접촉할 때, 제어 메카니즘은 히트 싱크에 의하여 흡수되는 열에너지의 양을 제어하기 위하여 열원이 열에너지를 발생시키지 않도록 구성 및 배열되는 것을 특징으로 하는 전자소자 테스트 장치.
제11항에 있어서,
상기 제어 메카니즘은, 또한 상기 가동형 부재가 제2 부재와 접촉하지 않도록 이동할 때 히트 싱크가 작동 가능하게 유지되도록 제어되고, 열원은 소정 양의 열에너지를 선택적으로 발생시키기 위하여 제어되도록 구성 및 배열되는 것을 특징으로 하는 전자소자 테스트 장치.
제10항에 있어서,
상기 히트 싱크는 냉매 증발기를 포함하며, 상기 테스트 장치는 냉매 증발기를 제어하여 테스트 중에 DUT의 온도를 제어하도록 구성 및 배열된 증발기 제어 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자소자 테스트 장치.
제10항에 있어서,
상기 이동 메카니즘은 가동 부재를 제1 방향으로 이동시켜 가동 부재를 제2 부재 및 DUT와 열적으로 접속시키도록 구성 및 배열된 제1 메카니즘과, 가동 부재를 제2 방향으로 이동시켜 제2 부재와 접촉을 해제시켜 가동형 부재를 DUT로부터 열적으로 분리시키도록 구성 및 배열된 제2 메카니즘을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자소자 테스트 장치.
제10항에 있어서,
상기 제2 부재는 소정의 DUT에 열적으로 접속하도록 구성 및 배열된 어댑터 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자소자 테스트 장치.
제10항에 있어서,
상기 DUT는 집적 칩인 것을 특징으로 하는 전자소자 테스트 장치.
전자소자를 테스트하기 위한 시스템에 있어서,
테스트 중인 소자(DUT)를 히트 싱크 또는 열원에 선택적으로 그리고 제어 가능하게 열적으로 접속하도록 구성 및 배열된 테스트 장치와;
DUT의 테스트 중에 열에너지를 흡수하기 위하여 테스트 장치에 작동 가능하게 접속된 열 흡수 장치와;
DUT의 테스트 중에 열에너지를 제공하기 위하여 테스트 장치에 작동 가능하게 접속된 열 발생 장치를 포함하며,
상기 테스트 장치는
히트 싱크를 구비하는 가동형 부재와;
테스트되는 소자(DUT)에 열적으로 접속되도록 구성 및 배열되며, 열에너지를 DUT에 선택적으로 전달할 수 있는 열원을 구비하는 제2 부재와;
상기 가동형 부재에 작동 가능하게 접속되는 이동 메카니즘을 구비하는 써멀 클러치를 포함하며,
써멀 클러치가 제1 방식으로 작동할 때, 이동 메카니즘에 의하여 가동형 부재가 가압되어 제2 부재와 접촉하도록, 그리고 써멀 클러치가 제2 방식으로 작동할 때, 이동 메카니즘에 의하여 가동형 부재가 이동하여 제2 부재와의 접촉을 해제하도록, 상기 이동 메카니즘이 구성 및 배열되는 것을 특징으로 하는 전자소자 테스트 시스템.
제17항에 있어서,
상기 열 흡수 장치와 열 발생 장치의 작동을 제어하는 제어 메카니즘을 더 포함하며, 상기 가동형 부재가 제2 부재와 접촉할 때, 제어 메카니즘은 열 흡수 부재에 의하여 흡수되는 열에너지의 양을 제어하기 위하여 열 발생 장치가 열에너지를 발생시키지 않도록 구성 및 배열되는 것을 특징으로 하는 전자소자 테스트 시스템.
제18항에 있어서,
상기 제어 메카니즘은, 또한 상기 가동형 부재가 제2 부재와 접촉하지 않도록 이동할 때 열 흡수 장치가 작동 가능하게 유지되도록 제어되고, 열 발생 장치는 소정 양의 열에너지를 선택적으로 발생시키기 위하여 제어되도록 구성 및 배열되는 것을 특징으로 하는 전자소자 테스트 시스템.
제17항에 있어서,
상기 열 흡수 장치는 냉매 증발기를 포함하며, 상기 테스트 시스템은 냉매 증발기를 제어하여 테스트 중에 DUT의 온도를 제어하도록 구성 및 배열된 증발기 제어 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자소자 테스트 시스템.
제17항에 있어서,
상기 이동 메카니즘은 가동 부재를 제1 방향으로 이동시켜 가동 부재를 제2 부재 및 DUT와 열적으로 접속시키도록 구성 및 배열된 제1 메카니즘과, 가동 부재를 제2 방향으로 이동시켜 제2 부재와 접촉을 해제시켜 가동형 부재를 DUT로부터 열적으로 분리시키도록 구성 및 배열된 제2 메카니즘을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자소자 테스트 시스템.
제17항에 있어서,
상기 제2 부재는 소정의 DUT에 열적으로 접속하도록 구성 및 배열된 어댑터 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자소자 테스트 시스템.
제17항에 있어서,
상기 DUT는 집적 칩인 것을 특징으로 하는 전자소자 테스트 시스템.