KR20170073697A - Systems and methods for conforming device testers to integrated circuit device with pressure relief valve - Google Patents

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KR20170073697A
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치 와 호
조벤 알. 티엔조
옥사나 크랴첵
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에세, 아이엔씨.
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Abstract

본 발명은 집적 회로(IC) 디바이스 테스터에 사용되는 유체 관리 시스템 내에 과도한 압력이 생기는 것을 방지하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 상기 유체 관리 시스템 내에 과도한 압력이 생기는 것을 방지하는 것은 상기 유체 관리 시스템에 결합된 압력 경감 밸브를 사용하는 것에 기초한다.The present invention relates to a system and method for preventing excessive pressure from occurring in a fluid management system used in an integrated circuit (IC) device tester. Preventing excessive pressure in the fluid management system is based on using a pressure relief valve coupled to the fluid management system.

Figure P1020177014494
Figure P1020177014494

Description

압력 경감 밸브로 집적 회로 디바이스에 디바이스 테스터를 적응시키기 위한 시스템 및 방법{SYSTEMS AND METHODS FOR CONFORMING DEVICE TESTERS TO INTEGRATED CIRCUIT DEVICE WITH PRESSURE RELIEF VALVE}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a system and a method for adapting a device tester to an integrated circuit device using a pressure relief valve,

본 발명은 일반적으로 패키지된 반도체 칩과 같은 집적 회로(integrated circuit: IC) 디바이스를 테스트하는 것에 관한 것이다. 디바이스 테스터는 테스트 받는 집적 회로 디바이스(integrated circuit device under test: IC DUT)에 설정점 온도를 유지하면서 테스트 받는 IC 디바이스의 형상에 적응하도록 구성된다.The present invention generally relates to testing integrated circuit (IC) devices such as packaged semiconductor chips. The device tester is configured to adapt to the shape of the IC device being tested while maintaining the set point temperature in an integrated circuit device under test (IC DUT).

테스터는 열 제어 유닛(thermal control unit), 및 상기 열 제어 유닛에, 공압 작동, 냉각 및 결로 감소(condensation abating)를 위한 유체를 공급하도록 구성된 유체 관리 시스템을 포함한다. 이 유체는 열 제어 유닛의 서브-조립체 내에 가압 상태로 유지된다. 온도가 변함에 따라 유체가 과도하게 가압되어 이에 의해 열 제어 유닛의 서브-조립체에 손상이 일어날 수 있다.The tester includes a thermal control unit and a fluid management system configured to supply fluid to the thermal control unit for pneumatic actuation, cooling and condensation abating. This fluid remains pressurized within the sub-assembly of the thermal control unit. As the temperature changes, the fluid may be over-pressurized thereby causing damage to the sub-assembly of the thermal control unit.

따라서, 열 제어 유닛의 서브-조립체 내의 압력을 경감(relieving)시킴으로써 열 제어 유닛의 서브-조립체에 손상이 일어나는 것을 방지할 수 있는 개선된 디바이스 테스터를 설계하는 것이 절실히 요구된다.It is therefore highly desirable to design an improved device tester that can prevent damage to the sub-assembly of the thermal control unit by relieving the pressure within the sub-assembly of the thermal control unit.

전술된 바를 달성하기 위해, 본 발명에 따라, 테스트 받는 IC 디바이스(IC DUT)에 설정점 온도를 유지하면서 패키지된 반도체 칩과 같은 집적 회로(IC) 디바이스를 테스트하기 위한 시스템 및 방법이 제공된다.To achieve the foregoing, a system and method for testing an integrated circuit (IC) device, such as a packaged semiconductor chip, is provided in accordance with the present invention while maintaining a set point temperature in a tested IC device (IC DUT).

일 실시예에서, IC 디바이스 테스터는 열 제어 유닛, 및 상기 열 제어 유닛에, 공압 작동, 냉각 및 결로 감소를 위한 유체를 공급하도록 구성된 유체 관리 시스템을 구비함으로써 IC DUT에 설정점 온도를 유지하도록 구성된다. 상기 유체는 상기 열 제어 유닛의 서브-조립체, 즉 유체 관리 시스템 내에 가압 상태로 유지된다. 온도가 변함에 따라 유체가 과도하게 가압되는 것으로 인해 상기 열 제어 유닛의 상기 서브-조립체에 손상이 일어나는 것을 방지할 수 있는 압력 경감 밸브를 포함함으로써 상기 유체 관리 시스템이 과도하게 가압되는 것이 방지된다.In one embodiment, the IC device tester comprises a thermal control unit and a fluid management system configured to supply fluid to the thermal control unit for pneumatic actuation, cooling, and condensation reduction, thereby configuring the IC DUT to maintain a setpoint temperature do. The fluid remains pressurized within the sub-assembly of the thermal control unit, i.e., the fluid management system. The fluid management system is prevented from being overpressurized by including a pressure relief valve that can prevent damage to the sub-assembly of the thermal control unit due to excessive pressurization of the fluid as the temperature changes.

전술된 본 발명의 다양한 특징은 단독으로 또는 조합으로 실시될 수 있다는 것이 주목된다. 본 발명의 이들 및 다른 특징은 이하 도면과 함께 본 발명의 상세한 설명에서 아래에서 보다 상세히 설명될 것이다.It is noted that the various features of the invention described above may be implemented alone or in combination. These and other features of the present invention will be described in more detail below in the detailed description of the present invention with reference to the drawings.

본 발명이 보다 명확히 이해될 수 있도록 하기 위해, 첨부된 도면을 참조하여 일부 실시예가 이제 예로서 설명될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 측면에 따른 z-축 힘 균형 메커니즘(force balancing mechanism)을 포함하는 예시적인 열 제어 유닛의 측면도이다.
도 2는 도 1의 절단 라인 2-2를 따라 취해진 단면도이다;
도 3은 도 2의 절단 라인 3-3을 따라 취해진 다른 단면도이다;
도 4는 도 1 내지 도 4에 도시된 TCU의 z-축 힘 분배 시스템의 z-축 부하 분배기 액추에이터(load distributor actuator) 블록의 저면 사시도이다;
도 5는 스프링 장착된 짐벌(gimbal)과 조합된 라인 5-5를 따른 도 4에 도시된 부하 분배기 액추에이터 블록의 단면도이다;
도 6은 본 발명에 따른 열 제어 유닛의 다른 예시적인 실시예의 측면도이다.
도 7a는 도 6의 절단 라인 7A-7A를 따라 취해진 단면도이다.
도 7b는 도 7a의 분해도이다;
도 8은 도 7a의 절단 라인 8-8을 따라 취해진 다른 단면도이다;
도 9는 도 7a의 절단 라인 9-9를 따라 취해진 다른 단면도이다;
도 10a는 도 6 내지 도 9에 도시된 TCU(600)의 z-축 힘 분배 시스템을 위한 예시적인 z-축 부하 분배기 액추에이터 블록의 저면 사시도이다;
도 10b는 도 10a의 z-축 부하 분배기 액추에이터 블록의 대안적인 실시예의 저면 사시도이다;
도 11은 스프링 장착된 짐벌과 조합된 라인 11-11을 따른 도 10a에 도시된 부하 분배기 액추에이터 블록의 단면도이다;
도 12a는 테스트 전에 약간 만곡된(curved) IC 디바이스의 단면도이다;
도 12b는 테스트에 의해 변형된 IC 디바이스의 단면도이다;
도 13a 및 도 13b는 본 발명에 따른 받침대(pedestal), 기판 푸셔(substrate pusher) 및 테스트 소켓(test socket)의 실시예를 도시한 단면도이다;
도 13c 및 도 13d는 테스트 소켓 삽입물의 추가적인 실시예의 단면도이다;
도 13e는 도 13a의 실시예에 대한 테스트 소켓과 테스트 소켓 삽입물의 사시도이다;
도 13f 및 도 13g는 각각 휴지(rest) 상태 및 테스트 상태에서 도 13a의 실시예에 대한 서스펜션 핀(suspension pin) 및 테스트 핀을 도시하는 단면도이다;
도 14a 내지 도 14d는 본 발명의 일부 실시예에 따라 예시적으로 퓨즈에 연결된 히터(heater)를 도시하는 정면도, 상면도, 사시도 및 확대도이다;
도 15a 및 도 15b는 본 발명에 따른 열 제어 유닛(thermal control unit: TCU)의 다른 예시적인 실시예의 사시도 및 분해도이다;
도 16a 및 도 16b는 본 발명에 따른 흐름 관리 시스템(Flow Management System: FMS)의 사시도 및 분해도이다;
도 17a 및 도 17b는 열 헤드 유닛(thermal Head Unit: THU)의 사시도 및 분해도이다;
도 17c 및 도 17d는 짐벌 모듈의 사시도이다;
도 17e는 히터 조립체의 사시도이다;
도 17f, 도 17g 및 도 17h는 디바이스 키트 모듈(Device Kit Module)의 사시도 및 분해도이다;
도 17i는 열 교환기 판(저온 판)의 내부 구조의 사시도이다;
도 17j 및 도 17k는 열 헤드 유닛(THU)의 상면도 및 라인 17K-17K를 따른 단면도이다;
도 18은 가요성 케이블 체인 조립체의 사시도이다;
도 19a 및 도 19b는 결로 감소를 위한 건조 박스(dry box)를 구비한 열 제어 유닛(TCU)의 사시도 및 분해도이다;
도 20은 사용 상태 동안 열 전달 유체가 흐르고 있는 열 제어 유닛의 서브-조립체를 도시한다;
도 21은 도킹되지 않은 상태(undocked condition) 동안 열 전달 유체가 흐르고 있지 않는 열 제어 유닛의 서브-조립체를 도시한다;
도 22는 사용 상태 동안 압력 경감 밸브에 연결된 열 제어 유닛의 서브-조립체를 도시한다;
도 23은 도킹되지 않은 상태 동안 압력 경감 밸브에 연결된 열 제어 유닛의 서브-조립체를 도시한다;
도 24는 사용 상태 동안 내부 피스톤이 압력을 받고 있는 압력 경감 밸브의 단면도이다; 및
도 25는 도킹되지 않은 상태 동안 피스톤이 압력을 받고 있지 않고 있어서 유체가 팽창함에 따라 피스톤이 이동할 수 있는 압력 경감 밸브를 도시하는 단면도이다.
In order that the invention may be more clearly understood, some embodiments will now be described by way of example with reference to the accompanying drawings.
1 is a side view of an exemplary thermal control unit including a z-axis force balancing mechanism according to an aspect of the present invention.
Figure 2 is a cross-sectional view taken along the cutting line 2-2 of Figure 1;
3 is another cross-sectional view taken along the cutting line 3-3 of FIG. 2;
4 is a bottom perspective view of a z-axis load distributor actuator block of the z-axis force distribution system of the TCU shown in Figs. 1-4; Fig.
Figure 5 is a cross-sectional view of the load distributor actuator block shown in Figure 4 along line 5-5 in combination with a spring mounted gimbal;
Figure 6 is a side view of another exemplary embodiment of a thermal control unit according to the present invention.
7A is a cross-sectional view taken along the cutting line 7A-7A of FIG.
Figure 7b is an exploded view of Figure 7a;
FIG. 8 is another cross-sectional view taken along the cutting line 8-8 of FIG. 7A; FIG.
Figure 9 is another cross-sectional view taken along section line 9-9 of Figure 7a;
10A is a bottom perspective view of an exemplary z-axis load distributor actuator block for a z-axis force distribution system of TCU 600 shown in Figs. 6-9; Fig.
Figure 10B is a bottom perspective view of an alternate embodiment of the z-axis load distributor actuator block of Figure 10A;
11 is a cross-sectional view of the load distributor actuator block shown in FIG. 10A along line 11-11 in combination with a spring loaded gimbal;
12A is a cross-sectional view of an IC device that is slightly curved prior to testing;
12B is a cross-sectional view of an IC device modified by a test;
13A and 13B are cross-sectional views illustrating embodiments of a pedestal, a substrate pusher, and a test socket according to the present invention;
Figures 13c and 13d are cross-sectional views of a further embodiment of the test socket insert;
13E is a perspective view of the test socket and test socket insert for the embodiment of FIG. 13A; FIG.
13F and 13G are cross-sectional views showing a suspension pin and a test pin for the embodiment of FIG. 13A in the rest and test states, respectively;
FIGS. 14A-14D are a front view, a top view, a perspective view, and an enlarged view illustrating a heater that is illustratively connected to a fuse in accordance with some embodiments of the present invention; FIG.
15A and 15B are perspective and exploded views of another exemplary embodiment of a thermal control unit (TCU) in accordance with the present invention;
16A and 16B are a perspective view and an exploded view of a flow management system (FMS) according to the present invention;
17A and 17B are a perspective view and an exploded view of a thermal head unit (THU);
17C and 17D are perspective views of the gimbal module;
17E is a perspective view of the heater assembly;
17F, 17G and 17H are a perspective view and an exploded view of a device kit module;
Figure 17i is a perspective view of the internal structure of a heat exchanger plate (low temperature plate);
17J and 17K are a top view of the thermal head unit THU and a cross-sectional view along line 17K-17K;
18 is a perspective view of a flexible cable chain assembly;
19A and 19B are a perspective view and an exploded view of a thermal control unit (TCU) with a dry box for condensation reduction;
Figure 20 shows a sub-assembly of a thermal control unit through which heat transfer fluid flows during use;
Figure 21 shows a sub-assembly of a thermal control unit in which no heat transfer fluid is flowing during an undocked condition;
Figure 22 illustrates a sub-assembly of a thermal control unit connected to a pressure relief valve during use;
Figure 23 shows a sub-assembly of a thermal control unit connected to a pressure relief valve during an undocked condition;
Figure 24 is a cross-sectional view of a pressure relief valve in which the inner piston is under pressure during use; And
Figure 25 is a cross-sectional view showing a pressure relief valve through which the piston can move as the fluid is expanded as the piston is not under pressure during an undocked condition.

본 발명은, 이제, 첨부된 도면에 도시된 여러 실시예에 대하여 상세히 설명된다. 이하의 설명에서, 본 발명의 실시예의 완전히 이해를 위해 다수의 특정 상세들이 설명된다. 그러나, 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 특정 상세 중 일부 또는 전부 없이 실시예들이 실시될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 다른 예에서, 본 발명을 불필요하게 모호하게 하지 않기 위해 잘 알려진 공정 단계들 및/또는 구조들은 상세히 설명되지 않았다. 실시예의 특징 및 잇점은 이하의 도면 및 논의를 참조하여 더 잘 이해될 수 있을 것이다.The present invention will now be described in detail with reference to several embodiments shown in the accompanying drawings. In the following description, numerous specific details are set forth in order to provide a thorough understanding of embodiments of the invention. However, it will be understood by those skilled in the art that the embodiments may be practiced without some or all of these specific details. In other instances, well known process steps and / or structures have not been described in detail in order not to unnecessarily obscure the present invention. The features and advantages of the embodiments will be better understood with reference to the following drawings and discussion.

본 발명의 예시적인 실시예의 양태, 특징 및 잇점은 첨부된 도면(들)과 관련하여 다음의 상세한 설명을 참조하여 더 잘 이해될 수 있을 것이다. 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 본 명세서에 제공된 본 발명의 설명된 실시예는 단지 예시적인 것이어서 본 발명을 제한하는 것이 아니며, 단지 예로서 제시된 것임을 이해할 수 있을 것이다. 본 상세한 설명에 개시된 모든 특징은, 달리 명시적으로 언급되지 않는 한, 동일하거나 유사한 목적을 수행하는 대안적인 특징으로 대체될 수 있다. 따라서, 다수의 다른 변형 실시예들은 본 명세서에 한정된 본 발명의 범위 및 그 등가범위 내에 있는 것으로 고려된다. 그리하여, 절대적 용어 및/또는 순차적 용어, 예를 들어, "할 것이다", "하지 않을 것이다", "한다", "하지 않는다", "해야 한다", "해서는 안된다", "먼저", "초기에", "다음에", "이후", "전에", "후에", "마지막으로", 및 "최종적으로"라는 용어는 본 명세서에 개시된 실시예가 단지 예시적인 것이기 때문에 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 의도되지 않는다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The aspects, features and advantages of an exemplary embodiment of the present invention may be better understood with reference to the following detailed description in conjunction with the accompanying drawings, in which: Fig. Those skilled in the art will appreciate that the described embodiments of the invention provided herein are illustrative only and not restrictive of the invention and are presented by way of example only. All features disclosed in this specification may be substituted for alternative features that perform the same or similar purposes, unless explicitly stated otherwise. Accordingly, many other modifications and variations are considered to be within the scope of the invention as defined in the following claims and their equivalents. Thus, it is to be understood that the terms absolute and / or sequential, such as "will," "will not," "do," "not," "must," " The terms "after", "after", "before", "after", "last", and "finally" It is not intended to do.

또한, 본 명세서 및 첨부된 청구범위에 사용된 바와 같이, 사용되는 상황이 명백히 달리 지시하지 않는 한, 요소 및 "상기" 요소는 단수 및 복수의 요소를 모두 포함한다. 따라서, 예를 들어, "피스톤"이라는 언급은 단일 피스톤뿐만 아니라 복수의 스프링을 포함하고, "출구"라는 언급은 하나의 출구뿐만 아니라 출구의 집합 등을 포함한다.Also, as used in this specification and the appended claims, the elements and "above" include both singular and plural elements unless the context clearly indicates otherwise. Thus, for example, the phrase "piston" includes a single piston as well as a plurality of springs, and the term "outlet" includes not only one outlet but also a collection of outlets.

본 발명을 상세히 설명하기 전에, 본 발명은 본 명세서에 도시된 TCU로 제한되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 또한 본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 단지 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명을 제한하려고 의도된 것이 아닌 것으로 이해되어야 한다.Before describing the present invention in detail, it should be understood that the present invention is not limited to the TCU shown herein. It is also to be understood that the terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention.

일반적으로, 본 발명은 테스트 받는 IC 디바이스(IC DUT)에 설정점 온도를 유지하는데 사용될 수 있는 열 제어 유닛(TCU)에 관한 것이다. TCU는 전체 내용이 본 명세서에 병합된 미국 특허 7,663,388에 설명된 것과 공통인 특징을 적절히 포함할 수 있다. 이러한 특징은, z-축 적층된 배열에서, DUT와 접촉하고 열 센서를 포함하는 열 전도성 받침대, 유체 순환 블록, 및 이 열 전도성 받침대와 유체 순환 블록 사이에 DUT로부터 유체 순환 블록으로 열을 펌핑(또는 DUT로 열을 펌핑)하기 위한 열전 모듈(펠티에 소자(Peltier device)) 또는 히터를 포함할 수 있다. 공통 특징은 또한, z-적층된 배열에서, 유체 블록, 열전 모듈(thermoelectric module)(또는 히터) 및 열 전도성 받침대를 함께 단단히 유지하는 z-축 힘에 순응하는 힘을 가하기 위한 스프링 장착된 푸셔 메커니즘을 포함할 수 있다.Generally, the present invention relates to a thermal control unit (TCU) that can be used to maintain a setpoint temperature on an IC device under test (IC DUT). The TCU may suitably include features common to those described in U.S. Patent No. 7,663,388, the entire content of which is incorporated herein. This feature is achieved by pumping heat from the DUT to the fluid circulation block between the thermally conductive pedestal, the fluid circulation block, and the fluid circulation block in contact with the DUT and in the z-axis stacked arrangement, Or a thermoelectric module (Peltier device) or a heater for pumping heat to the DUT. Common features also include a spring-loaded pusher mechanism for applying a compliant force to the z-axis force that holds the fluid block, the thermoelectric module (or heater) and the thermally conductive pedestal together tightly in a z- . ≪ / RTI >

또한 본 발명은, 특히 IC 디바이스의 물리적 특성에 대하여 디바이스의 원래 사양(specification)을 보존하면서, 패키지된 반도체 칩(이는 또한 패키지된 다이(die)라고도 함)과 같은 IC 디바이스를 테스트하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention also relates to a system for testing an IC device, such as a packaged semiconductor chip (also referred to as a packaged die), in particular, while preserving the original specification of the device for the physical characteristics of the IC device and ≪ / RTI >

본 발명에 따른 TCU는 상이한 구조의 DUT에 사용될 수 있다. 예를 들어, TCU는 통합된 열 확산기(integrated heat spreader: IHS)를 사용하는 뚜껑 있는 패키지를 갖는 IC 디바이스와 함께 사용되거나, 또는 베어 다이 칩 패키지(bare die chip package)를 갖는 IC 디바이스와 함께 사용될 수 있다.The TCU according to the present invention can be used in a DUT having a different structure. For example, a TCU may be used with an IC device having a lidded package using an integrated heat spreader (IHS), or used with an IC device having a bare die chip package .

본 발명의 일 양태는 칩 패키지의 상이한 부분들을 푸시하는 데 사용되는 상이한 푸셔들을 갖는 TCU에 관한 것이다. 본 발명의 이 양태에서, 상이한 푸셔들 사이에서 TCU의 상부로부터 인가되는 전체 z-축 힘을 제어 가능하게 분배하여, 상이한 푸셔들에 의해 가해지는 힘에 대해 원하는 균형이 달성될 수 있도록 하는 z-축 부하 분배 시스템이 제공된다. 예를 들어, 다이 푸셔/받침대와 기판 푸셔가 베어 다이 칩 패키지와 함께 사용될 때, 다이 푸셔/받침대에 가해지는 z-축 힘은 기판 푸셔에 의해 가해지는 푸시 힘에 대해 조정되어, 베어 다이 패키지의 기판과 다이 상의 부하와 균형을 이루도록 할 수 있다.One aspect of the invention relates to a TCU having different pushers used to push different portions of a chip package. In this aspect of the invention, the z-axis force applied from the top of the TCU between the different pushers is controllably distributed so that the desired balance can be achieved for the forces exerted by the different pushers, An axial load distribution system is provided. For example, when the die pusher / pedestal and the substrate pusher are used with a bare die package, the z-axis force applied to the die pusher / pedestal is adjusted for the push force exerted by the substrate pusher, Thereby balancing the load on the substrate and the die.

본 발명의 또 다른 별개의 양태에서, 유체 순환 블록을 위한 유체 입구 및/또는 유체 출구 중 적어도 하나, 바람직하게는 둘 모두는 바람직하게는 TCU의 z-축에 실질적으로 수직인 회전 축 주위로 회전 가능하다. 유체 입구와 유체 출구가 회전하는 능력은 온도 제어 유체 블록이 z-축 운동하는 것에 응답하여 열 제어 유닛이 불안정해지는 것을 감소시키는 역할을 한다.In yet another separate aspect of the present invention, at least one, and preferably both, of the fluid inlet and / or fluid outlet for the fluid circulation block is preferably rotated about an axis of rotation substantially perpendicular to the z- It is possible. The ability of the fluid inlet and fluid outlet to rotate serves to reduce the instability of the thermal control unit in response to the z-axis movement of the temperature control fluid block.

본 발명의 추가적인 별개의 양태에서, 결로를 감소시키는 수단이 제공된다. 이러한 수단은 결로-감소 가스 입구, 및 결로가 발생할 수 있는 열 제어 유닛의 표면 부근의 열 제어 유닛에 결로-감소 가스 운반 통로를 포함한다.In a further separate aspect of the present invention, means for reducing condensation are provided. This means includes a condensation-reducing gas inlet, and a condensation-reducing gas-carrying passage in the heat control unit near the surface of the heat control unit where condensation may occur.

본 발명에 따른 TCU의 예시적인 실시예가 도 1 내지 도 5에 도시되어 있다. An exemplary embodiment of a TCU according to the present invention is shown in Figs. 1-5.

열 제어 유닛(1)은 TCU의 z-축을 따라 적층된 관계로 배열된 다음 기본 구획, 즉: 도 1에서 화살표(F)로 표시된 z-축 힘을 이후 설명된 TCU의 DUT 접촉 푸셔로 전달하는 힘 전달 구획(10); 스프링 장착된 내부 푸셔 블록 구획(40); 유체 순환 블록 구획(50); 열전 모듈(이하, 펠티에 소자) 구획(60); 및 베어 다이 칩 패키지(100)의 다이(104)와 같은 IC 칩의 열 활성 중심 부분(thermally active central portion)과 접촉하고 이를 푸시하기 위해 온도 센서(78)를 포함하는 푸셔 단부(76)를 갖는 열 전도성 받침대 구획(72)을 포함한다. 외부 푸셔 구조물이 또한 제공된다. 도면 부호 80으로 표시된 이 푸셔 구조물은 강성의 바닥 푸셔 판(rigid bottom pusher plate)(81)을 포함하고, 강성을 위해 알루미늄과 같은 금속 재료로 적절히 제조된다. 바닥 푸셔 판은 열 전도성 받침대의 푸셔 단부가 푸셔 판을 통해 돌출될 수 있도록 중심 개구(center opening)를 갖는다. 제2 DUT 접촉 푸셔(82)는 푸셔 판의 바닥으로부터 이 중심 개구 주위로 연장된다. 이 제2 푸셔는 받침대의 푸셔 단부와 평행하게 z-축 방향으로 연장되고, 베어 다이 칩 패키지의 기판(102)과 같은 IC 칩의 다른 부분과 접촉하고 이를 푸시한다.The thermal control unit 1 transfers the z-axis force indicated by arrow F in Figure 1 to the DUT contact pusher of the TCU described below, arranged in stacked relationship along the z-axis of the TCU, i. A force transmission block (10); A spring-loaded inner pusher block section (40); A fluid circulation block section (50); A thermoelectric module (hereinafter referred to as Peltier element) section 60; And a pusher end 76 that includes a temperature sensor 78 to contact and push a thermally active central portion of the IC chip, such as the die 104 of the bare die chip package 100, And a thermally conductive pedestal section (72). An external pusher structure is also provided. This pusher structure, indicated at 80, includes a rigid bottom pusher plate 81 and is suitably made of a metallic material such as aluminum for rigidity. The bottom pusher plate has a center opening so that the pusher end of the thermally conductive pedestal can protrude through the pusher plate. A second DUT contact pusher 82 extends from the bottom of the pusher plate about this center opening. This second pusher extends in the z-axis direction parallel to the pusher end of the pedestal and contacts and pushes other portions of the IC chip, such as the substrate 102 of the bare die package.

외부 푸셔 구조물은, 바닥 푸셔 판(81)의 외부 둘레 주위에 고정되고 z-축 방향으로 상향 연장되는 스커트(skirt)(90)를 더 포함한다.The outer pusher structure further includes a skirt 90 secured around the outer periphery of the bottom pusher plate 81 and extending upwardly in the z-axis.

도 3을 참조하면, 유체 순환 블록 구획(50)은 블록의 본체(56)의 바닥에 하부 접촉 판(58)을 갖는 것으로 도시되어 있다. 이 하부 접촉 판은 구리와 같은 우수한 열 전도체로 만들어지고, 유체 순환 블록 구획과 열전 모듈(60) 사이에 효율적인 열 전도를 달성하도록 적절히 제공된다. 상부 구획(56)은 구리 또는 다른 금속뿐만 아니라 열을 전도하지 못하는 재료로 형성될 수 있다.Referring to FIG. 3, the fluid circulating block section 50 is shown having a bottom contact plate 58 at the bottom of the body 56 of the block. This lower contact plate is made of an excellent thermal conductor, such as copper, and is suitably provided to achieve efficient thermal conduction between the fluid circulation block section and the thermoelectric module 60. The upper compartment 56 may be formed of copper or other metals as well as a material that does not conduct heat.

TCU의 힘 전달 구획(10)은 힘 분배 블록(12)을 포함하고, 추가적으로 짐벌을 형성하기 위해 힘 분배 블록 위에 짐벌 어댑터(30)를 포함할 수 있다. 짐벌 어댑터(30)는 상부 표면과 하부 표면(32 및 34)을 갖는 상부 커플러 부분(32)을 포함하며, 커플러 부분의 상부 표면은 지시된 z-축 힘(F)을 수용하도록 위치된다. 짐벌 어댑터는 커플러 부분의 코너(corner)에서 짐벌 어댑터의 상부 커플러 부분의 하부 표면 아래에 위치된 스프링(36)을 더 포함한다. 스프링(36)은 어댑터의 커플러 부분과 힘 분배 블록(12)의 상부 표면(16) 사이에 압축 상태로 유지되어 프리로드(preload)로 짐벌 안정성을 제공한다.The force transmission section 10 of the TCU includes a force distribution block 12 and may further include a gimbal adapter 30 above the force distribution block to form a gimbal. The gimbal adapter 30 includes an upper coupler portion 32 having upper and lower surfaces 32 and 34 and the upper surface of the coupler portion is positioned to receive the indicated z-axis force F. [ The gimbal adapter further includes a spring (36) located at a corner of the coupler portion and below the lower surface of the upper coupler portion of the gimbal adapter. The spring 36 remains compressed between the coupler portion of the adapter and the upper surface 16 of the force distribution block 12 to provide gimbals stability in preload.

도 2에 가장 잘 도시된 바와 같이, 외부 푸셔 구조물은 힘 전달 샤프트(110)에 의해 힘 분배 블록(12)에 고정된다. 이들 샤프트는 스프링 장착된 내부 푸셔 블록 구획(40)과 유체 순환 블록 구획(50)에 있는 적절한 크기의 구멍(hole)을 자유롭게 통과한다. 이들 샤프트(110)의 바닥 단부(113)는 예를 들어 나사산으로 맞물리는 것에 의해 판의 외부 둘레 부근에서 푸셔 판(81)에 적절히 고정되어 있는 반면, 샤프트의 상부 단부(112)는 힘 분배 블록의 코너에 있는 개구(20)(도 4에 도시됨)를 통해 연장되고, 캡 너트(cap nut)(115) 또는 임의의 다른 고정(captive) 메커니즘에 의해 덮여 있어서, 이에 의해 z-운동시 힘 분배 블록이 샤프트 상에 유지될 수 있게 한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 힘 분배 블록은, 힘 분배 블록 아래 샤프트의 리세스된 부분(recessed portion) 주위에 제공되고 샤프트의 리세스된 부분에 의해 제공된 쇼울더(119)들 상에 설치된 스프링(117)에 순응하여 지지된다. 따라서, 힘 전달 구획(10)에 인가된 z-축 힘(F)은 외부 푸셔 구조물의 푸셔(82)에 전달되고, 이에 따라 베어 다이 칩 패키지(100)의 기판(102)에 순응하여 전달될 수 있다. 스프링은 힘 분배 블록을 스프링 장착된 내부 푸셔 블록(40)으로 프리로드하는데 사용될 수 있다.As best seen in FIG. 2, the outer pusher structure is secured to the force distribution block 12 by a force transmission shaft 110. These shafts pass freely through appropriately sized holes in the spring-loaded inner pusher block section 40 and the fluid circulation block section 50. The bottom end 113 of these shafts 110 is suitably secured to the pusher plate 81 in the vicinity of the outer perimeter of the plate, for example by threaded engagement, while the upper end 112 of the shaft, Extends through an opening 20 (shown in Fig. 4) at the corners of the body 10 and is covered by a cap nut 115 or any other captive mechanism, Allowing the distribution block to remain on the shaft. As shown in Figure 2, the force distribution block includes a spring (not shown) provided on the shoulders 119 provided around the recessed portion of the shaft under the force distribution block and provided by the recessed portion of the shaft 117). The z-axis force F applied to the force transfer section 10 is thus transmitted to the pusher 82 of the outer pusher structure and is thereby transmitted in compliance with the substrate 102 of the bare die package 100 . The spring may be used to preload the force distribution block to the spring loaded inner pusher block (40).

바닥 쇼울더(121)들이 각 힘 전달 샤프트(110)의 바닥 단부(113) 부근에 제공되는 것이 주목된다. 이들 쇼울더는 샤프트가 수직을 유지하기 위해 강성의 푸셔 판(81)에 놓인다.It is noted that floor shoulders 121 are provided near the bottom end 113 of each force transmission shaft 110. These shoulders are placed in a rigid pusher plate 81 to maintain the shaft in a vertical position.

z-축 힘(F)은 TCU의 적층된 열 제어 구획들, 즉 모두 서로 고정되어야 하는, 스프링 장착된 내부 푸셔 블록 구획(40), 유체 순환 블록 구획(50), 펠티에 소자(60) 및 열 전도성 받침대 구획(72)을 통해 베어 다이 칩 패키지(100)의 다이(104)로 전달된다. 도 2에 가장 잘 도시된 바와 같이, 유체 순환 블록 구획(50)은 나사 고정구(screw fastener)(41)와 같은 적절한 고정구에 의해 내부 푸셔 블록 구획에 미리 부착될 수 있다. 받침대 리테이너 링(retainer ring)(43)은 적층된 열 제어 구획들의 바닥에 제공될 수 있고, 받침대(72) 및 다른 열 제어 구획(40, 50 및 60)들을 함께 묶기 위해 나사 고정구(45)와 같은 리테이닝 고정구가 이 리테이너 링과 함께 사용될 수 있다. 미국 특허 번호 7,663,388에 일반적으로 설명된 바와 같이, 이것은 블록의 푸셔 판(49) 뒤 내부 푸셔 블록(40)에 캡처된 (도 3에 도시된 스프링(47)과 같은) 스프링에 의해 가해지는 순응하는 z-축 힘에 의해 열 제어 구획들의 적층된 조립체가 서로 단단히 열 접촉하며 유지되게 한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 받침대(72)는 절연 링(insulation ring)(73)의 상부에 리테이너 링(43) 내로 설치된다. 이 절연 링은 결로 감소 가스가 이하에서 설명된 절연 링을 통해 흐르도록 노치(notch) 또는 통로를 가질 수 있다.The z-axis force F comprises the stacked thermal control zones of the TCU, i.e., the spring-loaded inner pusher block segment 40, the fluid circulation block segment 50, the Peltier element 60 and the column And is transferred to the die 104 of the bare die package 100 through the conductive pedestal section 72. 2, the fluid circulation block section 50 may be pre-attached to the inner pusher block section by a suitable fastener such as a screw fastener 41. [ A pedestal retainer ring 43 may be provided at the bottom of the stacked thermal control compartments and may be provided with a screw fastener 45 and a fastener retainer ring 45 to tie the pedestal 72 and other thermal control sections 40, The same retaining fixture can be used with this retainer ring. As described generally in U.S. Patent No. 7,663,388, this is accomplished by a compliant spring (not shown) applied by a spring (such as spring 47 shown in Figure 3) captured in the inner pusher block 40 behind the pusher plate 49 of the block The z-axis force causes the stacked assembly of thermal control segments to remain in tight thermal contact with each other. 3, the pedestal 72 is installed in an upper portion of an insulation ring 73 in the retainer ring 43. As shown in Fig. This insulating ring may have a notch or passage so that the condensation reducing gas flows through the insulating ring described below.

받침대(72)의 푸셔 단부로 전달된 힘은 외부 푸셔 구조물 부분(80, 82)을 통해 DUT의 다른 부분으로 전달된 힘에 비해 받침대를 통해 DUT의 열 활성 부분으로 전달되는 힘을 변화시키도록 작동될 수 있는 힘 분배 블록(12) 내의 수단에 의해 고유하게 제어된다.The force transmitted to the pusher end of the pedestal 72 is actuated to change the force that is transmitted through the pedestal to the thermally active portion of the DUT relative to the force transmitted to the other portion of the DUT via the outer pusher structure portion 80, Lt; RTI ID = 0.0 > 12 < / RTI >

도 4 및 도 5를 참조하면, 힘 분배 블록을 위한 힘 변경 작동 수단은 z-축 힘 분배 블록(12)의 바닥 표면(14)에 자리 잡은(nested), 적어도 하나의, 바람직하게는 복수의 피스톤(18)의 형태로 제공될 수 있다. 바람직하게는 힘 분배 블록(12)의 바닥에서 중심이 맞추어진 그룹으로 균일하게 이격된 피스톤(18)들이 블록의 바닥에서 피스톤 구멍(17)으로부터 돌출하고, 피스톤 뒤의 유체 압력을 변화시킴으로써 z-축 방향으로 작동될 수 있다. 유체 압력은 힘 분배 블록(12)의 측벽(24)으로부터 돌출하는 입구(22)로부터 피스톤에 제공된다.4 and 5, the force varying actuation means for the force distributing block comprises at least one, preferably a plurality of, nested (not shown) nested in the bottom surface 14 of the z- May be provided in the form of a piston (18). Preferably, uniformly spaced pistons 18 in a centered group at the bottom of the force distribution block 12 protrude from the piston bore 17 at the bottom of the block and the z- And can be operated in the axial direction. Fluid pressure is provided to the piston from an inlet (22) projecting from the side wall (24) of the force distribution block (12).

도 5에 도시된 바와 같이, 입구(22)는 힘 분배 블록(12) 내 유체 통로(25)를 통해 피스톤(18)과 유체적으로 연통한다. 입구는 피스톤의 공압식 작동을 수행하기 위해 가압된 가스 또는 유체의 공급원에 연결될 수 있다. 가압 공기가 일반적으로 사용되지만, 가압 유체는 또한 비-가스상일 수 있다. 예를 들어, 오일, 물 또는 수용액이 피스톤을 작동시키는데 사용될 수 있다. 그 결과 피스톤은 즉시 조정될 수 있는 z-축 힘을 생성한다. 피스톤 뒤의 압력을 조정함으로써, 열 제어 유닛을 언로딩(unload)하거나 또는 분해하지 않고, DUT를 테스트하는 동안 외부 푸셔(82)로 전달되는 힘에 비해 열 전도성 받침대(72)로 전달되는 힘을 변경할 수 있다. 대안적으로, 조정가능한 피스톤은 사용 전에 미리 설정될 수 있다.As shown in FIG. 5, inlet 22 is in fluid communication with piston 18 through fluid passageway 25 in force distribution block 12. The inlet may be connected to a source of pressurized gas or fluid to effect the pneumatic actuation of the piston. While pressurized air is generally used, the pressurized fluid may also be non-gaseous. For example, oil, water or an aqueous solution can be used to operate the piston. As a result, the piston produces a z-axis force that can be adjusted immediately. By adjusting the pressure behind the piston, the force transferred to the thermally conductive pedestal 72 relative to the force transmitted to the outer pusher 82 during the testing of the DUT, without unloading or disassembling the thermal control unit, Can be changed. Alternatively, the adjustable piston can be preset before use.

z-축 힘 분배 블록(12)은 이 블록의 상부 표면(16)에 있는 리세스(15)에 끼워지는 상부 커버 판(13)을 제공함으로써 이 블록 내에 피스톤(18)을 용이하게 장착할 수 있도록 구성될 수 있다. 상부 커버 판(16)은 예를 들어 나사 고정구와 같은 임의의 적절한 수단에 의해 이 리세스에 고정될 수 있다. 피스톤 구멍(17)과 연통하는 유체 통로는 이 블록의 하측에 형성될 수 있다. 유체 입구(22)는 예를 들어 나사산이 형성된 부착물에 의해 상부 커버 판(13)의 유체 입구 연장부(19)에 부착된 유체 라인 커플러일 수 있다.The z-axis force distribution block 12 can be easily mounted within the block 18 by providing an upper cover plate 13 that fits into the recess 15 in the upper surface 16 of the block. . ≪ / RTI > The upper cover plate 16 may be secured to this recess by any suitable means, such as, for example, a screw fastener. A fluid passage communicating with the piston hole 17 may be formed on the lower side of this block. The fluid inlet 22 may be, for example, a fluid line coupler attached to the fluid inlet extension 19 of the top cover plate 13 by a threaded attachment.

유체 순환 블록(50)은, 미국 특허 번호 7,663,388에 설명된 바와 같이, 유체가 이 블록을 통해 순환하며 DUT의 열 활성 부분과 접촉하는 받침대로부터 열을 밖으로 전달할 수 있는 유체 통로를 구성한다. 본 발명의 일 양태에 따라, 유체는 일반적으로 유체 순환 블록의 위치에서 또는 이 위치 부근에서 TCU의 측면에 회전가능하게 부착된 유체 입구 아암(52)과 유체 출구 아암(54)에 의해 유체 순환 블록 내로 도입되고 유체 순환 블록으로부터 배출된다. 힘 분배 블록(12)과 코너 샤프트(110)를 순응하게 장착하고 유체 입구 아암과 유체 출구 아암을 회전가능하게 부착하면 TCU에 가해지는 외부 힘으로 인해, 및 특히 유체 순환 블록의 유체 입구와 유체 출구에 연결된 외부 호스에 의해 가해지는 바이어스 힘으로 인해, 열 제어 유닛이 불안정해지는 것을 감소시킬 수 있다. 도 1은 유체 출구(54)를 회전가능하게 부착하기 위한 예시적인 운동 범위를 도시한다. 입구 아암과 출구 아암은 바람직하게는 공통 회전 축(S)(도 2에 도시) 주위로 회전하고, 적절하게는 TCU의 z-축에 수직인 회전 축을 갖는다. 유체 입구 아암(52)과 유체 출구 아암(54)이 TCU의 양 측면들 상에 서로 반대쪽에 부착된 것으로 도시되어 있지만, 본 발명의 이러한 회전 아암 부착 양태는 회전 아암이 반대쪽에 있는 것으로 한정되는 것은 아닌 것으로 의도된다.The fluid circulation block 50 constitutes a fluid passage through which fluids circulate through the block and can transfer heat out of the pedestal in contact with the thermally active portion of the DUT, as described in U.S. Patent No. 7,663,388. According to one aspect of the present invention, the fluid is supplied to the fluid circulation block 52 by a fluid inlet arm 52 and a fluid outlet arm 54, which are rotatably attached to the side of the TCU, typically at or near the position of the fluid circulation block. And is discharged from the fluid circulation block. Due to the external forces exerted on the TCU when the power distribution block 12 and the corner shaft 110 are mounted compliantly and the fluid inlet arm and the fluid outlet arm are rotatably attached, The biasing force exerted by the outer hose connected to the heat exchanger can reduce the instability of the thermal control unit. FIG. 1 illustrates an exemplary range of motion for rotatably attaching fluid outlet 54. As shown in FIG. The inlet and outlet arms preferably rotate about a common axis of rotation S (shown in FIG. 2), and suitably have an axis of rotation perpendicular to the z-axis of the TCU. Although the fluid inlet arm 52 and the fluid outlet arm 54 are shown attached to opposite sides of the TCU on opposite sides, this embodiment of the rotating arm of the present invention is characterized in that the rotating arm is on the opposite side It is intended to be non-existent.

따라서, 본 발명의 이 양태에 따라, 테스트 사이클 동안 TCU의 유체 입구 아암(52)과 유체 출구 아암(54)에 연결된 호스로부터 임의의 제어되지 않은 힘이 발생하는 경우, TCU에 대해 유체 입구 아암(52)과 유체 출구 아암(54)이 회전하는 동작이 일어나서 이러한 힘을 경감시키고, TCU의 부분들의 z-축 정렬이 유지되게 한다.Thus, according to this aspect of the invention, when any uncontrolled force is generated from the hose connected to the fluid inlet arm 52 and the fluid outlet arm 54 of the TCU during the test cycle, the fluid inlet arm 52 and the fluid outlet arm 54 are caused to rotate to alleviate this force and maintain the z-axis alignment of the portions of the TCU.

다수의 유체 중 임의의 유체가 유체 순환 블록(50)을 통해 순환될 수 있다. 유체는 액체 형태로 제공되는 것이 바람직하지만, 가스상 유체가 때때로 사용될 수 있다. 비교적 높은 열용량을 갖는 액체가 특정 용도에 특히 유용하다. 또한, 온도 제어 유체는 원하는 조건에 따라 선택될 수 있다. 예를 들어, 주변 온도 또는 상승된 온도, 예를 들어, 20℃ 내지 약 65℃에서 DUT를 테스트하기 위해 물이 온도 제어 유체로 작용할 수 있다. 이와 달리, -20℃, -5℃, 0℃ 또는 이들 사이의 온도에서 DUT를 저온에서 테스트하는 것은 메탄올, 에틸렌 글리콜 또는 프로필렌 글리콜 또는 비-수성 액체를 함유한 수용액의 사용을 수반할 수 있다.Any of a plurality of fluids can be circulated through the fluid circulation block 50. [ While the fluid is preferably provided in a liquid form, a gas phase fluid may be used from time to time. Liquids having a relatively high heat capacity are particularly useful for certain applications. In addition, the temperature control fluid may be selected according to the desired conditions. For example, water can act as a temperature control fluid to test the DUT at ambient or elevated temperatures, for example, from 20 ° C to about 65 ° C. Alternatively, testing the DUT at low temperatures at temperatures of -20 DEG C, -5 DEG C, 0 DEG C, or between them may involve the use of an aqueous solution containing methanol, ethylene glycol or propylene glycol or a non-aqueous liquid.

본 발명의 또 다른 양태에서, 열 제어 유닛(1)은 결로-감소 시스템을 포함한다. 결로-감소 시스템은 TCU의 스프링 장착된 내부 푸셔 블록 구획(40)의 하나의 에지(edge)에 적절히 위치될 수 있는 결로-감소 가스 입구(42)를 포함한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 가스 입구(42)는 가스 운반 통로에 연결되고, 이 가스 운반 통로는 받침대(72) 주위로, 받침대와 받침대 리테이닝 링(43) 사이로, 및 받침대 리테이닝 링, 받침대 및 외부 푸셔 구조물(80) 사이로 연장된다. 가스 운반 통로는 도면 부호(44A, 44B, 44C, 44D, 46A, 46B 및 47)로 표시되어 있다. 이 결로-감소 시스템은 이하에서 더 설명된다.In another embodiment of the present invention, the thermal control unit 1 comprises a dew-reduction system. The dew condensation reduction system includes a condensation-reducing gas inlet 42 that can be suitably positioned at one edge of the spring-loaded internal pusher block section 40 of the TCU. 3, the gas inlet 42 is connected to a gas delivery passage which extends around the pedestal 72, between the pedestal and the retaining ring 43, and between the pedestal retaining ring, Extends between the pedestal and the outer pusher structure (80). The gas-carrying passages are indicated by reference numerals 44A, 44B, 44C, 44D, 46A, 46B and 47. [ This condensation-reduction system is further described below.

사용시, 예시된 열 제어 유닛(1)은 베어 다이 칩 다이 패키지(100)를 포함하는 테스트 소켓(도시되지 않음) 위에 배치될 수 있다. z-축 힘은 예를 들어 자동화된 칩 테스터의 공압 프레스에 의해 짐벌 어댑터(30)에 인가된다. z-축 힘은 자가 센터링 짐벌(self-centering gimbal)(10)의 힘 분배 블록(12)에 의해 받침대(72)로, 즉 열 제어 블록(40, 50 및 60)의 적층을 통해 열 전도 받침대(72)로 전달되고, 그리고 힘 전달 샤프트(110)를 통해 외부 푸셔 구조물(80)로 전달된다. 이 z-축 힘이 전달되는 2개의 푸셔는 베어 다이 칩 패키지의 다이(104)와 접촉하는 받침대의 푸셔 단부(76), 및 외부 푸셔 구조물의 기판 푸셔(72)이다. 가해지는 z-축 힘은 힘 분배 블록(12)에 의해 이들 푸셔들 사이에 제어 가능하게 분배된다. 기판에 가해지는 힘에 비해 다이에 가해지는 힘은 z-축 힘 작동 수단으로 작용하는, 힘 분배 블록의 피스톤(18) 뒤의 압력을 조정함으로써 조정될 수 있다. 다이 힘이 다이를 손상시키지 않는 것을 보장하기 위해 다이 힘이 원하는 또는 미리 결정된 상한을 초과하지 않도록 즉시 힘 분배를 미리 설정하거나 조정할 수 있다.In use, the illustrated thermal control unit 1 may be placed on a test socket (not shown) comprising a bare die die die package 100. The z-axis force is applied to the gimbal adapter 30, for example, by a pneumatic press of an automated chip tester. The z-axis force is transmitted to the pedestal 72 by the force distribution block 12 of the self-centering gimbal 10, i. e. through the lamination of the thermal control blocks 40, 50 and 60, And transmitted to the outer pusher structure 80 through the force transmission shaft 110. [ The two pushers to which this z-axis force is transmitted are the pusher end 76 of the pedestal contacting the die 104 of the bare die package and the substrate pusher 72 of the outer pusher structure. The applied z-axis force is controllably distributed between these pushers by the force distribution block 12. The force applied to the die relative to the force applied to the substrate can be adjusted by adjusting the pressure behind the piston 18 of the force distribution block, acting as the z-axis force actuation means. Immediate power distribution can be preset or adjusted so that the die force does not exceed a desired or predetermined upper limit to ensure that the die force does not damage the die.

테스트 소켓의 탐침(probe)과 DUT의 전기 패드 사이에 적절한 맞물림을 보장하기 위해 기판 힘이 원하는 또는 미리 결정된 하한 아래로 떨어지지 않는 것을 보장하기 위해 받침대 푸셔 단부(76)와 바닥 기판 푸셔 단부(82) 사이의 z-축 거리는 교정(calibrated)되어야 한다는 것이 주목된다. 예를 들어, 베어 다이 패키징에서 특정 IC 디바이스의 제조사는 기판에 적어도 55 파운드의 부하를 가한 상태에서 특정 IC 디바이스가 저온에서 테스트될 것을 지정할 수 있다. 그러나 이러한 지정은 또한 다이가 15 파운드 이상의 부하를 받는 것을 방지할 수 있다. 이러한 경우, 다이에 가해지는 부하가 15 파운드를 초과하지 않도록 제한하도록 조정된 다이 푸셔로 총 70 파운드의 부하를 DUT에 가할 수 있다.The pedestal pusher end 76 and the bottom substrate pusher end 82 are secured to ensure that the substrate force does not fall below a desired or predetermined lower limit to ensure proper engagement between the probe of the test socket and the electrical pad of the DUT. It should be noted that the z-axis distance between the two axes should be calibrated. For example, in bare die packaging, the manufacturer of a particular IC device may specify that a particular IC device is to be tested at a low temperature while applying a load of at least 55 pounds to the substrate. However, this designation can also prevent the die from being subjected to loads greater than 15 pounds. In this case, a total of 70 pounds of load can be applied to the DUT with the adjusted die pusher to limit the load on the die to not exceed 15 pounds.

그렇게 맞물릴 때, 테스트가 시작될 수 있다. 열 제어 유닛의 열 측정 및 제어 요소들은 DUT의 설정점 온도를 모니터링하고 유지하는 역할을 한다. DUT 온도는 받침대 푸셔 단부(76)에 있는 센서(78)에 의해 모니터될 수 있다. 원하는 전기 신호는 외부 전력 공급원으로부터 펠티에 소자(60)에 공급되고, 이 펠티에 소자에서 테스트 소켓에 있는 DUT에 원하는 설정점 온도를 유지하는데 필요한 열 흐름이 발생된다. 받침대와 유체 순환 블록(50) 사이의 열 전달은 센서(78)에 의해 검출된 DUT의 온도에 따라 조절될 수 있는데, DUT 온도를 낮추는 것이 요구될 때 받침대로부터 유체 블록(50)을 통해 순환되는 온도 제어 유체로 열이 제거되고, DUT 온도를 상승시킬 필요가 있는 경우 순환 유체로부터 받침대(72)로 열이 가해진다. 요약하면, 열은 유체 순환 블록(50) 내 유체 통로를 통과하는 온도 제어 유체에 의해 밖으로 운반되거나 공급된다.When so engaged, the test can begin. The thermal measurement and control elements of the thermal control unit serve to monitor and maintain the set point temperature of the DUT. The DUT temperature may be monitored by a sensor 78 at pedestal pusher end 76. The desired electrical signal is supplied from an external power source to the Peltier element 60, which generates heat flow necessary to maintain the desired set point temperature in the DUT in the test socket. The heat transfer between the pedestal and the fluid circulation block 50 can be adjusted in accordance with the temperature of the DUT detected by the sensor 78 so that when the lowering of the DUT temperature is required it is circulated from the pedestal through the fluid block 50 Heat is removed from the temperature control fluid, and heat is applied from the circulating fluid to the pedestal 72 when it is necessary to raise the DUT temperature. In summary, the heat is carried or fed out by the temperature control fluid passing through the fluid passageways in the fluid circulation block 50.

효율적인 계면(interface)을 달성하는 것을 돕기 위해, 열 그리스(thermal grease) 또는 호일(foil)과 같은 열 계면 재료(thermal interface material)가 받침대의 상부 표면(74)과 펠티에 소자(60) 사이 및 펠티에 소자와 유체 순환 블록(50) 사이에 선택적으로 제공된다.A thermal interface material such as thermal grease or foil may be applied between the top surface 74 of the pedestal and the Peltier element 60 and the Peltier element 60, And is selectively provided between the element and the fluid circulation block 50.

본 발명의 결로 감소 양태에 관하여, 본 발명의 DUT는 DUT를 저온 테스트하는데 사용될 수 있다. 이러한 저온 테스트 동안 온도 제어 유체는 0℃ 이하의 온도로 냉각될 수 있다. 이러한 테스트가 제어되지 않은 주변 조건에서 수행되면, TCU, DUT 및 테스트 소켓의 표면에 물 또는 얼음이 축적될 수 있다. 이러한 결로는 TCU, DUT 및 테스트 소켓의 전자 부품들이 올바르게 기능하는 것을 방해하거나 단락시킬 수 있다.With respect to the dew condensation aspect of the present invention, the DUT of the present invention can be used for cold testing a DUT. During this low temperature test, the temperature control fluid may be cooled to a temperature below 0 占 폚. If these tests are performed in uncontrolled ambient conditions, water or ice may accumulate on the surfaces of the TCU, DUT, and test sockets. This condensation can interfere with or short-circuit the correct functioning of the TCU, DUT and electronic components of the test socket.

저온 테스트와 관련된 결로 문제를 해결하기 위해 이 기술 분야에 알려진 다수의 기술이 사용되어 왔다. 예를 들어, IC 디바이스를 대용량(high-volume)으로 저온에서 테스트하는 것은 제어된 환경에서, 예를 들어, 낮은 레벨의 대기 습도를 갖는 룸에서 수행되었다. 일부 저용량으로 저온에서 테스트하는 설비에서 IC 디바이스는 낮은 습도를 유지하는 인클로저 내에서 테스트될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로 낮은 열 전도율을 갖는 플라스틱 형태의 다른 재료를 TCU의 표면에 적용하여, 저온 테스트에 맞물리는 TCU의 부품들이 냉각되는 것과 관련된 결로 문제를 해결할 수 있다.A number of techniques known in the art have been used to solve condensation problems associated with low temperature testing. For example, testing IC devices at high temperatures at high-volume was performed in a controlled environment, e.g., in a room with low levels of atmospheric humidity. In low-temperature, low-temperature testing equipment, IC devices can be tested in enclosures that maintain low humidity. Additionally or alternatively, other materials in the form of plastics having a low thermal conductivity can be applied to the surface of the TCU to solve the condensation problem associated with cooling the parts of the TCU engaged in the low temperature test.

본 발명의 결로 감소 양태에 따르면, TCU 및 이 TCU에 통합된 칩 표면 상의 결로를 감소시키기 위한 새롭고 효율적인 접근법을 제공한다. 결로-감소 가스는 가스 입구(42)를 통해 TCU 내로 압력 하에 도입된다. 결로 감소 가스는 결로가 발생하기 쉬운 표면 위를 통과하도록 TCU를 통해 분출(flush)된다. 특히, 도시된 실시예에서 및 도 3에 도시된 바와 같이, 입구(42)에 도입된 가스는 수평 통로(44A)로 흐르고 나서, 수직 통로(44B)를 통해 아래쪽으로 흐르고, 거기서부터 받침대 주위의 통로(44C 및 44D)(받침대 절연 링(73) 내 개구를 포함함)를 통해 분출되고 나서, 2개의 출구 경로를 통해, 즉 바람직하게는 스테인레스 스틸인 받침대 리테이너(43)와 외부 푸셔 구조물(80) 부분들 사이의 통로(46A, 46B)를 통해, 및 외부 푸셔 구조물의 기판 푸셔(82)와 받침대(72)의 푸셔 단부(76) 사이의 통로(47)를 통해, TCU를 빠져 나간다.According to the condensation reduction aspect of the present invention, a TCU and a new and efficient approach to reducing condensation on the chip surface integrated into the TCU is provided. The condensation-reducing gas is introduced under pressure through the gas inlet 42 into the TCU. The condensation reducing gas is flushed through the TCU to pass over condensation-prone surfaces. 3, the gas introduced into the inlet 42 flows into the horizontal passage 44A, then flows downward through the vertical passage 44B, and from there, Is ejected through passages 44C and 44D (including openings in the pedestal insulation ring 73) and then through two exit paths, i. E., A pedestal retainer 43, preferably stainless steel, and an outer pusher structure 80 Through the passageways 46A and 46B between the outer pusher structures and the pusher end 76 of the pedestal 72 and through the passageway 47 between the substrate pusher 82 of the outer pusher structure and the pusher end 76 of the pedestal 72. [

가스 통로는 도시된 것과는 다른 방식으로 제공될 수 있는 것으로 이해될 수 있다. 예를 들어, 통로(44A)는 통로(44B)와 유체 연통 방식으로 결합할 때까지 통로(44A)는 스프링 장착된 내부 푸셔 블록(40)을 통해 대체로 수평으로 연장된다. 통로(44B)는 블록(40)의 일부를 통해 z-축 방향으로 연장될 뿐만 아니라 유체 순환 블록(50)의 상부 구획(56)과 하부 구획(58)을 통해 연장된다. 통로(44C, 44D, 46A, 46B, 및 47)는 통로(44B)로부터 하류에 도시되고, 스커트(90)와 받침대(72) 사이에 위치된다. 선택적으로, 하나 이상의 추가적인 통로가 내부에 하나 이상의 채널이 형성된 제1 표면을 제2 표면에 배치함으로써 형성될 수 있고, 이들 표면은 조합하여 하나 이상의 추가적인 통로를 형성할 수 있다. 예를 들어, 결로 감소 가스 운반 통로는 본 발명의 TCU의 모듈 내에 통합되거나 모듈들 사이에 배치될 수 있다.It will be appreciated that the gas passages may be provided in a manner different from that shown. For example, passageway 44A extends generally horizontally through spring-loaded internal pusher block 40 until passageway 44A engages passageway 44B in fluid communication. The passage 44B not only extends in the z-axis direction through a part of the block 40 but also extends through the upper compartment 56 and the lower compartment 58 of the fluid circulation block 50. [ The passages 44C, 44D, 46A, 46B and 47 are shown downstream from the passageway 44B and are located between the skirt 90 and the pedestal 72. Optionally, one or more additional passageways may be formed by disposing a first surface on the second surface in which one or more channels are formed, and these surfaces may be combined to form one or more additional passageways. For example, the condensation reducing gas carrying passageway may be integrated within a module of the TCU of the present invention or disposed between the modules.

동작시, 결로-감소 가스 공급원(도시되지 않음)은 입구(42)와 연결될 수 있다. 결로-감소 가스는 입구(42)를 통해 도입되고, 전술된 바와 같이 가스 통로를 통해 분출되고, 결로가 발생할 수 있는 표면 위를 흐른다. 저온에서 테스트하는 동안 받침대(72)는 필연적으로 차갑기 때문에, 스커트(90)는 결로 감소 가스가 수분 또는 얼음이 수집되기 쉬운 받침대의 노출된 표면 위로 지향되도록 도와줄 수 있다.In operation, a condensation-reducing gas source (not shown) may be connected to the inlet 42. The condensation-reducing gas is introduced through the inlet 42, is ejected through the gas passage as described above, and flows over the surface where condensation may occur. Because the pedestal 72 is inevitably cold during testing at low temperatures, the skirt 90 can help the condensation reducing gas be directed over the exposed surface of the pedestal where moisture or ice is likely to be collected.

다수의 가스 중 임의의 가스가 사용될 수 있다. 예를 들어, 질소, 헬륨, 아르곤 등의 임의의 건조 불활성 가스가 사용될 수 있다. 특히, 상업적으로 이용가능하고 건조하고 오일이 없는 공기는 본 발명의 TCU 상에서 결로를 감소시키는 것으로 입증되었다. 결로를 감소시키는 전술된 통합 수단을 갖는 TCU는 제어되지 않은 대기 조건에서 저온 테스트 동안 결로 관련 문제를 나타내지 않는 반면, 결로 감소 가스가 사용되지 않을 때에는 동일한 TCU는 저온 테스트 동안 결로 관련 문제를 나타낼 수 있다.Any of a plurality of gases may be used. For example, any dry inert gas such as nitrogen, helium, argon, etc. may be used. In particular, commercially available, dry, oil-free air has been shown to reduce condensation on the TCU of the present invention. TCUs with integrated means as described above that reduce condensation do not exhibit condensation related problems during low temperature testing in uncontrolled atmospheric conditions, while the same TCU can exhibit condensation related problems during low temperature testing when no condensation reducing gas is used .

결로 감소 가스를 사용하는 것에 더하여, 열 전도성 문제를 해결하기 위한 적절한 조치가 취해져야 한다. 예를 들어, TCU에서 수분에 민감한 부품들이 냉각되는 것을 방지하기 위해 가능한 한 온도 제어 유닛의 여러 부품들을 서로 열적으로 분리해야 한다. 또한 가능한 한 열 전도율이 낮은 재료를 사용해야 한다. 예를 들어 열을 전도할 필요가 없는 부품들에 금속을 사용하는 것을 일반적으로 피해야 한다. 전술된 바와 같이, 효율적인 열 전도를 위해 온도 제어 유체 블록의 일부분을 구리와 같은 금속으로 만들 수 있다. 그러나, 온도 제어 유체 블록의 다른 부분, 예를 들어, 주변 주위 환경에 노출되는 부분은 그 위에 결로가 형성되는 것을 방지하기 위해 열을 전도하지 못하는 재료, 예를 들어, 플라스틱으로 형성될 수 있다.In addition to using condensation reducing gas, appropriate measures must be taken to solve the thermal conductivity problem. For example, the TCU must thermally isolate as many components of the temperature control unit from each other as possible to prevent moisture-sensitive components from cooling down. Materials with a low thermal conductivity should be used as well. For example, the use of metals in parts that do not require heat conduction should generally be avoided. As described above, a portion of the temperature control fluid block may be made of a metal such as copper for efficient thermal conduction. However, other portions of the temperature control fluid block, for example, the portions exposed to the surrounding environment, may be formed of a material that does not conduct heat, for example, plastic, to prevent condensation from being formed thereon.

논의를 용이하게 하기 위해, 도 6 내지 도 11은 본 발명에 따른 열 제어 유닛(TCU)(600)의 다른 예시적인 실시예를 도시한다. 이 실시예의 장점은 대략 16mm x 16mm의 테스트 표면적을 갖는 테스트 받는 IC 디바이스(IC DUT)에 대해 40 ℃/초의 빠른 열 응답을 포함하고 그 결과 와트 밀도는 제곱 인치(square inch)당 1000 와트에 근접한다. 또한 TCU(600)의 동작 범위는 -60 ℃ 내지 160 ℃이다.To facilitate discussion, Figures 6-11 illustrate another exemplary embodiment of a thermal control unit (TCU) 600 in accordance with the present invention. The advantage of this embodiment is that it includes a fast thermal response of 40 [deg.] C / second for a tested IC device (IC DUT) having a test surface area of approximately 16 mm x 16 mm, resulting in a wattage density approaching 1000 watts per square inch do. The operation range of the TCU 600 is -60 캜 to 160 캜.

TCU(600)의 우수한 열 성능은, 열 전도성 재료, 유체 및 전기 경로, 및 열 센서 위치의 선택과 같은 몇 가지 핵심 설계 특징에 의해 가능하게 이루어지고, 이들 설계 특징은 이하에서 보다 상세히 설명된다. 간단히, 도 6은 열 제어 유닛(600)의 측면도이다. 도 7a는 도 6의 절단 라인 7A-7A를 따라 취해진 단면도이고, 도 7b는, 힘 전달 조립체(610), 유체 순환 블록(열 전도성 판을 갖는 열 교환기)(650), 히터(660), 받침대(772) 및 기판 푸셔(690)를 포함하는 TCU(600)의 부품들을 도시하는 도 7b의 분해도이다. 도 8 및 도 9는 도 7a에서 절단 라인 8-8 및 9-9를 따라 각각 취해진 단면도를 도시한다. 도 10a 및 도 10b는 TCU(600)의 z-축 힘 분배 시스템을 위한 2개의 예시적인 z-축 부하 분배기 액추에이터 블록의 저면 사시도인 반면, 도 11은 도 10a의 라인 11-11을 따른 단면도이다.The excellent thermal performance of the TCU 600 is made possible by several key design features, such as the selection of thermally conductive materials, fluid and electrical paths, and thermal sensor locations, and these design features are described in more detail below. 6 is a side view of the thermal control unit 600. As shown in FIG. 7A is a cross-sectional view taken along the cutting line 7A-7A of FIG. 6, and FIG. 7B is a cross-sectional view taken along the line 7A-7A of FIG. 6, showing a force transfer assembly 610, a fluid circulation block (heat exchanger with heat conductive plate) 650, a heater 660, Figure 7B is an exploded view of Figure 7B showing the components of the TCU 600 including the substrate pusher 690 and the substrate pusher 690. [ Figures 8 and 9 show cross-sectional views taken along cutting lines 8-8 and 9-9, respectively, in Figure 7a. Figures 10a and 10b are bottom perspective views of two exemplary z-axis load distributor actuator blocks for a z-axis force distribution system of TCU 600, while Figure 11 is a cross-sectional view along line 11-11 of Figure 10a .

도 6 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 열 제어 유닛(TCU)(600)은 TCU(600)의 z-축을 따라 적층된 관계로 배열된 다음의 기본 구획들, 즉: 화살표(F)(도 6 참조)로 표시된 z-축 힘을 이후 설명된 TCU의 테스트 받는 IC 디바이스(IC DUT) 접촉 푸셔로 전달하는 힘 전달 조립체(610); 유체 순환 블록(650); 히터(660); 및 베어 다이 칩 패키지(797)의 다이(799)와 같은 IC 칩의 열 활성 중심 부분과 접촉하고 이를 푸시하기 위해 적어도 하나의 받침대 온도 센서를 포함하는 푸셔 단부(776)를 갖는 열 전도성 받침대(772)를 포함한다.6 through 9, a thermal control unit (TCU) 600 includes the following basic compartments arranged in a stacked relationship along the z-axis of TCU 600: arrow F A force transfer assembly 610 for transferring the z-axis force, shown in Fig. 6, to a test IC device (IC DUT) contact pusher of the TCU described below; A fluid circulation block 650; Heater 660; And a thermally conductive pedestal 772 having a pusher end 776 that includes at least one pedestal temperature sensor for contacting and pushing the thermally active center portion of the IC chip, such as die 799 of the bare die chip package 797, ).

외부 푸셔 구조물(780)이 또한 제공된다. 푸셔(780)는 강성의 바닥 푸셔 판(781)을 포함하고, 강성을 위해 알루미늄과 같은 금속 재료로 적절히 제조된다. 바닥 푸셔 판(781)은 열 전도성 받침대의 푸셔 단부가 푸셔 판을 통해 돌출될 수 있도록 중심 개구를 갖는다. 제2 DUT 접촉 푸셔(682)는 푸셔 판의 바닥으로부터 이 중심 개구 주위로 연장된다. 이 제2 푸셔(682)는 받침대의 푸셔 단부와 평행한 z-축 방향으로 연장되고, 베어 다이 칩 패키지(797)의 기판(798)과 같은 IC 칩의 다른 부분과 접촉하고 이를 푸시한다.An external pusher structure 780 is also provided. Pusher 780 includes a rigid bottom pusher plate 781 and is suitably made of a metallic material such as aluminum for rigidity. The bottom pusher plate 781 has a central opening so that the pusher end of the thermally conductive pedestal can protrude through the pusher plate. A second DUT contact pusher 682 extends from the bottom of the pusher plate about this central opening. This second pusher 682 extends in the z-axis direction parallel to the pusher end of the pedestal and contacts and pushes other portions of the IC chip, such as the substrate 798 of the bare die chip package 797.

도 7a를 참조하면, 유체 순환 블록(냉각기 블록이라고도 알려져 있음)(650)은 블록의 본체(656)의 바닥에 하부 접촉 판(758)을 갖는 것으로 도시되어 있다. 이 하부 접촉 판(758)은 구리와 같은 우수한 열 전도체로 만들어지고, 유체 순환 블록(650)과 히터(660) 사이에 효율적인 열 전도를 달성하도록 적절히 제공된다. 따라서, 블록의 본체(656)는 구리 또는 다른 금속뿐만 아니라 열을 전도하지 못하는 재료로 형성될 수 있다. 본체(656)에 적절한 재료는, TCU(600)의 다수의 빠른 가열/냉각 사이클 동안 반복되는 빠른 열 충격 사이클을 견딜 수 있고 또한 결로 감소 요구를 감소시킬 수 있는, PeekTM, UltemTM 또는 TorbnTM과 같은 열가소성 플라스틱을 포함한다.Referring to FIG. 7A, a fluid circulation block (also known as a cooler block) 650 is shown having a bottom contact plate 758 at the bottom of the body 656 of the block. This lower contact plate 758 is made of a superior thermal conductor such as copper and is suitably provided to achieve efficient thermal conduction between the fluid circulation block 650 and the heater 660. Thus, the body 656 of the block can be formed of copper or other metal as well as a material that does not conduct heat. Suitable materials for the body 656 include Peek , Ultem ™, or Torbn , which can withstand rapid thermal shock cycles repeated during multiple rapid heating / cooling cycles of the TCU 600, And the like.

TCU(600)로의 열 폭주(thermal runaway) 및 그로 인한 손상을 방지하기 위해, 유체 순환 블록(650)은, TCU(600)가 허용된 동작 범위가 초과되었을 때를 감지하고 적절한 열 차단을 트리거링할 수 있도록 적어도 하나의 냉각기 온도 센서를 포함하는 것이 바람직하다.To prevent thermal runaway and thus damage to the TCU 600, the fluid circulation block 650 detects when the TCU 600 has exceeded the allowed operating range and triggers the appropriate thermal shutdown It is preferable to include at least one cooler temperature sensor.

또한 도 6을 참조하면, TCU(600)의 힘 전달 조립체(610)는 힘 분배 블록(612)을 포함하고, 추가적으로 힘 전달 조립체(610)를 형성하기 위해 힘 분배 블록(612) 위에 짐벌 어댑터(630)를 포함할 수 있다. 짐벌 어댑터(630)는 상부 표면(632)과 하부 표면(634)을 포함하며, 상부 표면(632)은 표시된 z-축 힘(F)을 수용하도록 위치된다. 짐벌 어댑터(630)는 하부 표면(634) 아래에 위치된 스프링(636)을 더 포함한다. 스프링(636)은 짐벌 어댑터(630)와 힘 분배 블록(612)의 상부 표면(616) 사이에 압축 상태로 유지되어, 프리로드로 짐벌 안정성을 제공한다.6, the force transfer assembly 610 of the TCU 600 includes a force distribution block 612 and further includes a gimbal adapter 612 on the force distribution block 612 to form a force transfer assembly 610. [ 630). The gimbal adapter 630 includes a top surface 632 and a bottom surface 634 and the top surface 632 is positioned to receive the displayed z-axis force F. [ The gimbal adapter 630 further includes a spring 636 positioned below the lower surface 634. The spring 636 is held in compression between the gimbal adapter 630 and the upper surface 616 of the force distribution block 612 to provide gimbals stability with the preload.

도 7a, 도 7b, 도 9 및 도 10a에 도시된 바와 같이, 외부 푸셔 구조물(780)은 힘 전달 샤프트(710)에 의해 힘 분배 블록(612)에 고정된다. 이들 샤프트는 유체 순환 블록(650)에 있는 적당한 크기의 구멍을 자유롭게 통과한다. 이들 샤프트(710)의 바닥 단부(713)는 예를 들어 나사산으로 맞물리는 것에 의해 판의 외부 둘레 부근에서 푸셔 판(781)에 적절히 고정되어 있는 반면, 샤프트의 상부 단부(712)는 힘 분배 블록의 코너에 있는 개구(1020)(도 10a에 도시됨)를 통해 연장되고, 샤프트(710) 상에 힘 분배 블록을 유지하기 위해 캡 너트(715)에 의해 덮혀 있다.7A, 7B, 9, and 10A, the outer pusher structure 780 is secured to the force distribution block 612 by a force transmission shaft 710. As shown in FIG. These shafts pass freely through holes of the appropriate size in the fluid circulation block 650. The bottom end 713 of these shafts 710 is suitably secured to the pusher plate 781 near the outer perimeter of the plate by, for example, threading engagement, while the upper end 712 of the shaft is secured to the force distribution block < (Shown in FIG. 10A) at the corners of the shaft 710 and is covered by a cap nut 715 to retain the force distribution block on the shaft 710.

또한, 짐벌 블록(612)은 유체 순환 블록(650)의 상부 표면으로부터 수직으로 돌출하는 정렬 핀(757)의 대응하는 세트와 결합하기 위한 적절한 크기의 구멍(1077)을 더 포함한다.The gimbal block 612 further includes an appropriately sized hole 1077 for mating with a corresponding set of alignment pins 757 projecting vertically from the upper surface of the fluid circulation block 650.

도 7a 및 도 9는, 힘 분배 블록 아래 샤프트(710)의 리세스된 부분 주위에 제공되고 샤프트(710)의 리세스된 부분에 의해 제공된 쇼울더(719)들 상에 설치된 스프링(717) 상에 순응하여 지지된 힘 분배 블록(612)을 도시한다. 따라서, 힘 전달 조립체(610)에 인가된 z-축 힘(F)은 외부 푸셔 구조물의 푸셔(682)로 전달되고, 이에 따라 베어 다이 칩 패키지(797)의 기판(798)으로 순응하게 전달된다. 스프링(717)은 힘 분배 블록(짐벌 블록)(612)을 유체 순환 블록(650)의 본체(656)로 프리로드하는데 사용될 수 있다.Figures 7A and 9 illustrate a spring 710 that is provided around the recessed portion of the shaft 710 under the force distribution block and on a spring 717 mounted on the shoulders 719 provided by the recessed portion of the shaft 710 Lt; / RTI > shows a power distribution block 612 that is supported in compliance. Thus, the z-axis force F applied to the force transfer assembly 610 is transmitted to the pusher 682 of the outer pusher structure and is thereby transferred to the substrate 798 of the bare die chip package 797 . The spring 717 may be used to preload the force distribution block (gimbal block) 612 into the body 656 of the fluid circulation block 650.

바닥 쇼울더(721)들이 각 힘 전달 샤프트(710)의 바닥 단부(713) 부근에 제공되는 것이 주목된다. 이들 쇼울더는 샤프트가 수직을 유지하기 위해 강성의 푸셔 판(781)에 놓인다.It is noted that floor shoulders 721 are provided near the bottom end 713 of each force transmission shaft 710. These shoulders are placed in a rigid pusher plate 781 to keep the shaft vertical.

z-축 힘(F)은 TCU(600)의 적층된 열 제어 구획들, 즉 모두 함께 고정되어야 하는, 유체 순환 블록(650), 히터(660) 및 열 전도성 받침대(772)를 통해 베어 다이 칩 패키지(797)의 다이(799)로 전달된다. 받침대(772)의 푸셔 단부로 전달되는 힘은 외부 푸셔 구조물 부분(780, 682)을 통해 DUT의 다른 부분으로 전달되는 힘에 비해 받침대를 통해 DUT의 열 활성 부분으로 전달되는 힘을 변화시키도록 작동될 수 있는 힘 분배 블록(612) 내의 수단에 의해 고유하게 제어된다.The z-axis force F is applied to the bare die chip 600 through the stacked thermal control sections of the TCU 600, i.e., the fluid circulation block 650, the heater 660 and the thermal conductive pedestal 772, And transferred to the die 799 of the package 797. The force transmitted to the pusher end of the pedestal 772 acts to change the force that is transmitted through the pedestal to the thermally active portion of the DUT relative to the force transmitted to the other portion of the DUT via the external pusher structure portion 780, Lt; RTI ID = 0.0 > 612 < / RTI >

도 10a 및 도 11을 참조하면, 힘 분배 블록(612)(짐벌 블록이라고도 알려짐)을 위한 힘 변경 액추에이터는 z-축 힘을 분배하기 위해 짐벌 블록(612)의 바닥 표면(1014)에 자리 잡은, 적어도 하나의, 바람직하게는 복수의 피스톤(1018)의 형태로 제공될 수 있다. 바람직하게는 힘 분배 블록(612)의 바닥에서 중심이 맞추어진 그룹으로 균일하게 이격된 피스톤(1018)들이 짐벌 블록(612)의 바닥에서 피스톤 구멍(1117)으로부터 돌출하고, 피스톤(1018) 뒤의 유체 압력을 변화시킴으로써 z-축 방향으로 작동될 수 있다. 유체 압력은 짐벌 블록(612)의 측벽(1024)으로부터 돌출하는 유체 입구(622)로부터 피스톤에 제공된다.10A and 11, a force varying actuator for a force distribution block 612 (also known as a gimbals block) is located at the bottom surface 1014 of the gimbal block 612 to distribute the z- May be provided in the form of at least one, preferably a plurality of pistons 1018. Pistons 1018 preferably uniformly spaced in a centered group at the bottom of the force distribution block 612 protrude from the piston bore 1117 at the bottom of the gimbal block 612, It can be operated in the z-axis direction by changing the fluid pressure. Fluid pressure is provided to the piston from fluid inlet 622, which protrudes from side wall 1024 of gimbal block 612.

도 11에 도시된 바와 같이, 입구(622)는 짐벌 블록(612) 내 유체 통로(1125)를 통해 피스톤(1018)과 유체적으로 연통한다. 입구(622)는 피스톤(1018)의 공압 작동을 수행하기 위해 가압된 가스 또는 유체의 공급원에 연결될 수 있다. 가압 공기가 일반적으로 사용되지만, 가압 유체는 또한 비-가스상일 수 있다. 예를 들어, 오일, 물 또는 수용액이 피스톤(1018)을 작동시키는데 사용될 수 있다. 그 결과 피스톤은 즉시 조정될 수 있는 z-축 힘을 생성한다. 피스톤(1018) 뒤의 압력을 조정함으로써, 열 제어 유닛을 언로딩하거나 또는 분해하지 않고, 외부 푸셔(682)로 전달되는 힘에 비해 열 전도성 받침대(772)로 전달되는 힘을 DUT를 테스트하는 동안 변경할 수 있다. 대안적으로, 조정 가능한 피스톤은 사용 전에 미리 설정될 수 있다.As shown in FIG. 11, inlet 622 is in fluid communication with piston 1018 through fluid passageway 1125 in gimbal block 612. The inlet 622 may be connected to a source of pressurized gas or fluid to effect pneumatic actuation of the piston 1018. While pressurized air is generally used, the pressurized fluid may also be non-gaseous. For example, oil, water or an aqueous solution can be used to operate the piston 1018. As a result, the piston produces a z-axis force that can be adjusted immediately. By adjusting the pressure behind the piston 1018, the force transferred to the thermally conductive pedestal 772 relative to the force transmitted to the external pusher 682, without unloading or disassembling the thermal control unit, Can be changed. Alternatively, the adjustable piston can be preset before use.

짐벌 블록(612)은 블록(612)의 상부 표면(1116)의 리세스(1115)에 끼워지는 상부 커버 판(1113)을 제공함으로써 블록 내에 피스톤(1018)을 용이하게 장착할 수 있도록 구성될 수 있다. 상부 커버 판은 예를 들어 나사 고정구와 같은 임의의 적절한 수단에 의해 이 리세스(1115)에 고정될 수 있다. 피스톤 구멍(1117)과 연통하는 유체 통로는 블록(612)의 하측에 형성될 수 있다. 유체 입구(622)는 예를 들어 나사산이 형성된 부착물에 의해 상부 커버 판(1113)의 유체 입구 연장부(1119)에 부착된 유체 라인 커플러일 수 있다.The gimbal block 612 may be configured to facilitate mounting the piston 1018 within the block by providing an upper cover plate 1113 that fits into the recess 1115 of the upper surface 1116 of the block 612 have. The upper cover plate may be secured to this recess 1115 by any suitable means such as, for example, a screw fastener. A fluid passage communicating with the piston hole 1117 may be formed on the lower side of the block 612. The fluid inlet 622 may be, for example, a fluid line coupler attached to the fluid inlet extension 1119 of the top cover plate 1113 by a threaded attachment.

도 10b는 기계 나사 대신에 선회되는 래치(latch)(1090)를 사용하여 도구를 요구함이 없이 TCU(600)의 적층된 부품들을 서로 고정하는 짐벌 블록(1012)의 대안적인 실시예를 도시한다.10B shows an alternative embodiment of a gimbal block 1012 that locks the stacked components of the TCU 600 together without requiring a tool using a latch 1090 that is pivoted instead of a mechanical thread.

도 6 및 도 7a를 모두 참조하면, 유체 순환 블록(650)은, 미국 특허 번호 7,663,388에 설명된 바와 같이, 유체가 이 블록을 통해 순환하며 DUT의 열 활성 부분과 접촉하는 받침대로부터 열을 밖으로 전달할 수 있는 유체 통로를 구성하였다. 본 발명의 일 양태에 따라, 유체는 일반적으로 유체 순환 블록의 위치에서 또는 이 위치 부근에서 TCU(600)의 측면에 회전가능하게 부착된 유체 입구 아암(752)과 유체 출구 아암(654)에 의해 유체 순환 블록 내로 도입되고 유체 순환 블록으로부터 배출된다. 힘 분배 블록(612)과 코너 샤프트(710)를 순응하게 장착하고 유체 입구 아암과 유체 출구 아암을 회전가능하게 부착하면 TCU(600)에 가해지는 외부 힘으로 인해, 및 특히 유체 순환 블록의 유체 입구와 유체 출구에 연결된 외부 호스에 의해 가해지는 바이어스 힘으로 인해, 열 제어 유닛이 불안정해지는 것을 감소시킬 수 있다. 도 6은 유체 출구 아암(654)을 회전가능하게 부착하기 위한 예시적인 운동 범위를 도시한다. 입구 아암과 출구 아암(752, 654)은 바람직하게는 공통 회전 축(S)(도 7a에 도시) 주위로 회전하고, 적절하게는 TCU(600)의 z-축에 수직인 회전 축을 갖는다. 유체 입구 아암(752)과 유체 출구 아암(654)이 TCU(600)의 양 측면들 상에 서로 반대쪽에 부착된 것으로 도시되어 있지만, 본 발명의 이러한 회전 아암 부착 양태는 회전 아암이 반대쪽에 있는 것으로 한정되는 것은 아닌 것으로 의도된다.Referring to both Figures 6 and 7A, the fluid circulation block 650 is configured to transfer heat out of the pedestal in which the fluid circulates through the block and contacts the thermally active portion of the DUT, as described in U.S. Patent No. 7,663,388 Thereby forming a fluid passage. According to one aspect of the present invention, the fluid is generally supplied by a fluid inlet arm 752 and a fluid outlet arm 654, which are rotatably attached to the side of the TCU 600 at or near the position of the fluid circulation block Is introduced into the fluid circulation block and discharged from the fluid circulation block. Due to the external force exerted on the TCU 600 when the force distribution block 612 and the corner shaft 710 are complimentarily mounted and the fluid inlet arm and the fluid outlet arm are rotatably attached, And the biasing force exerted by the outer hose connected to the fluid outlet, can reduce the instability of the thermal control unit. 6 illustrates an exemplary range of motion for rotatably attaching the fluid outlet arm 654. The inlet and outlet arms 752 and 654 preferably rotate about a common axis of rotation S (shown in FIG. 7A) and suitably have an axis of rotation perpendicular to the z-axis of the TCU 600. Although the fluid inlet arm 752 and the fluid outlet arm 654 are shown attached to opposite sides on opposite sides of the TCU 600, such a swivel arm attachment embodiment of the present invention is characterized in that the swivel arm is on the opposite side But are not intended to be limiting.

따라서, 본 발명의 이 양태에 따라, 테스트 사이클 동안 TCU(600)의 유체 입구 아암(752)과 유체 출구 아암(654)에 연결된 호스로부터 임의의 제어되지 않은 힘이 발생하는 경우, TCU(600)에 대해 유체 입구 아암(752)과 유체 출구 아암(654)이 회전하는 동작이 일어나서 이러한 힘을 경감시키고 TCU의 부분들의 z-축 정렬이 유지되게 한다.Thus, in accordance with this aspect of the present invention, when any uncontrolled force is generated from the hose connected to fluid inlet arm 752 and fluid outlet arm 654 of TCU 600 during a test cycle, The fluid inlet arm 752 and the fluid outlet arm 654 rotate about the axis of rotation to alleviate this force and maintain the z-axis alignment of the portions of the TCU.

다수의 유체 중 임의의 유체가 유체 순환 블록(650)을 통해 순환될 수 있다. 유체는 액체 형태로 제공되는 것이 바람직하지만, 가스상 유체가 때때로 사용될 수 있다. 비교적 높은 열용량을 갖는 액체가 특정 용도에 특히 유용하다. 또한, 온도 제어 유체가 원하는 조건에 따라 선택될 수 있다. 예를 들어, 주변 온도 또는 상승된 온도에서, 예를 들어. 20℃ 내지 약 65℃에서 DUT를 테스트하기 위해, 물이 온도 제어 유체로 작용할 수 있다. 이와 달리, -20℃, -5℃, 0℃ 또는 이들 사이의 온도에서 DUT를 저온에서 테스트하는 것은 메탄올, 에틸렌 글리콜 또는 프로필렌 글리콜 또는 비-수성 액체를 함유한 수용액의 사용을 수반할 수 있다.Any of a number of fluids can be circulated through the fluid circulation block 650. [ While the fluid is preferably provided in a liquid form, a gas phase fluid may be used from time to time. Liquids having a relatively high heat capacity are particularly useful for certain applications. Also, the temperature control fluid can be selected according to the desired conditions. For example, at ambient or elevated temperatures, for example. To test the DUT at 20 ° C to about 65 ° C, water can act as a temperature control fluid. Alternatively, testing the DUT at low temperatures at temperatures of -20 DEG C, -5 DEG C, 0 DEG C, or between them may involve the use of an aqueous solution containing methanol, ethylene glycol or propylene glycol or a non-aqueous liquid.

본 발명의 또 다른 양태에서, 열 제어 유닛(TCU)(600)은 결로-감소 시스템을 포함한다. 저온에서 테스트하는 동안 온도 제어 유체는 0℃ 이하의 온도로 냉각될 수 있다. 이러한 테스트가 제어되지 않은 주변 조건에서 수행되면, TCU, DUT 및 테스트 소켓의 표면에 물 또는 얼음이 축적될 수 있다. 이러한 결로는 TCU, DUT 및 테스트 소켓의 전자 부품들이 올바르게 기능하는 것을 방해하거나 단락시킬 수 있다.In another aspect of the invention, the thermal control unit (TCU) 600 includes a dew-reduction system. During testing at low temperatures, the temperature control fluid can be cooled to a temperature below 0 ° C. If these tests are performed in uncontrolled ambient conditions, water or ice may accumulate on the surfaces of the TCU, DUT, and test sockets. This condensation can interfere with or short-circuit the correct functioning of the TCU, DUT and electronic components of the test socket.

따라서, 결로-감소 시스템은 유체 순환 블록(650)의 하나의 에지에 적절히 위치될 수 있는 결로-감소 가스 입구(668)를 포함한다. 도 6 및 도 7a에 도시된 바와 같이, 가스 입구(668)는 전술된 TCU(1)의 다른 실시예의 것과 유사한 방식으로 받침대(772) 주위로 연장되는 가스 운반 통로에 연결되어, 이에 의해 TCU(1)를 위해 전술된, TCU와 칩 표면 상의 결로를 감소시키기 위한 접근법이 TCU(600)에 통합될 수 있게 한다.Thus, the condensation-reduction system includes a condensation-reducing gas inlet 668 that can be suitably positioned at one edge of the fluid circulation block 650. 6 and 7A, the gas inlet 668 is connected to a gas delivery passage extending around the pedestal 772 in a manner similar to that of another embodiment of the TCU 1 described above, whereby the TCU 1, the TCU and the approach for reducing condensation on the chip surface, as described above, can be incorporated into the TCU 600.

결로 감소 가스를 사용하는 것에 더하여, 열 전도 문제를 해결하기 위한 적절한 조치가 취해져야 한다. 예를 들어, TCU에서 수분에 민감한 부품들이 냉각되는 것을 방지하기 위해 가능한 한 온도 제어 유닛의 여러 부품들을 서로 열적으로 분리해야 한다. 또한 가능한 한 열 전도율이 낮은 재료를 사용해야 한다. 예를 들어, 열을 전도할 필요가 없는 부품들에 금속을 사용하는 것을 일반적으로 피해야 한다. 전술된 바와 같이, 효율적인 열 전도를 위해 온도 제어 유체 블록의 일부분을 구리와 같은 금속으로 만들 수 있다. 그러나, 온도 제어 유체 블록의 다른 부분, 예를 들어, 주변 주위 환경에 노출되는 부분은 그 위에 결로가 형성되는 것을 방지하기 위해 열을 전도하지 못하는 재료, 예를 들어, 플라스틱으로 형성될 수 있다.In addition to using condensation reducing gas, appropriate measures must be taken to solve the heat conduction problem. For example, the TCU must thermally isolate as many components of the temperature control unit from each other as possible to prevent moisture-sensitive components from cooling down. Materials with a low thermal conductivity should be used as well. For example, the use of metals in parts that do not need to conduct heat should generally be avoided. As described above, a portion of the temperature control fluid block may be made of a metal such as copper for efficient thermal conduction. However, other portions of the temperature control fluid block, for example, the portions exposed to the surrounding environment, may be formed of a material that does not conduct heat, for example, plastic, to prevent condensation from being formed thereon.

사용시, 예시된 열 제어 유닛(600)은 베어 다이 칩 패키지(797)를 포함하는 테스트 소켓(도시되지 않음) 위에 배치될 수 있다. z-축 힘은 예를 들어 자동 칩 테스터의 공압 프레스에 의해 짐벌 어댑터(630)에 인가된다. z-축 힘은 자가 센터링 짐벌(610)의 힘 분배 블록(612)에 의해 받침대(772)로, 즉 열 제어 서브-조립체(650 및 660)들의 적층을 통해 열 전도성 받침대(772)로 전달되고, 그리고 힘 전달 샤프트(710)를 통해 외부 푸셔 구조물(780)로 전달된다. 이 z-축 힘이 전달되는 2개의 푸셔는 베어 다이 칩 패키지(799)의 다이(798)와 접촉하는 받침대의 푸셔 단부(776), 및 외부 푸셔 구조물의 기판 푸셔(690)이다.In use, the illustrated thermal control unit 600 may be disposed on a test socket (not shown) that includes a bare die chip package 797. The z-axis force is applied to the gimbal adapter 630 by, for example, a pneumatic press of an automatic chip tester. The z-axis force is transmitted to the thermally conductive pedestal 772 by the force distribution block 612 of the self-centering gimbals 610 to the pedestal 772, i. e. through the lamination of the thermal control sub-assemblies 650 and 660 And through the force transmission shaft 710 to the outer pusher structure 780. The two pushers to which this z-axis force is transmitted are the pusher end 776 of the pedestal contacting the die 798 of the bare die package 799 and the substrate pusher 690 of the outer pusher structure.

가해지는 z-축 힘은 힘 분배 블록(612)에 의해 이들 푸셔들 사이에 제어 가능하게 분배된다. 기판(798)에 가해지는 힘에 비해 다이(799)에 가해지는 힘은 z-축 힘 작동 수단으로 작용하는, 힘 분배 블록의 피스톤(1018) 뒤의 압력을 조정함으로써 조정될 수 있다. 다이 힘이 다이(799)를 손상시키지 않는 것을 보장하기 위해 다이 힘이 원하는 또는 미리 결정된 상한을 초과하지 않도록 즉시 힘 분배를 미리 설정하거나 조정할 수 있다. 다시 말해, 힘 분배 블록(612)에 의해 가해지는 총 z-축 힘은 기판(798) 상에 가해지는 힘과 다이(799) 상에 가해지는 힘의 합과 동일하다. 기판(798)과 다이(799) 사이의 이러한 힘 분배는, 테스트 동안 TCU(600)와 DUT 사이의 효율적인 열 전도성을 유지하면서, 유해한 굴곡 힘에 의해 야기된 과도한 내부 구조적 응력이 TCU(600)에 의해 DUT로 전달되지 않도록 주의 깊게 제어된다.The applied z-axis force is controllably distributed between these pushers by a force distribution block 612. The force applied to the die 799 relative to the force applied to the substrate 798 can be adjusted by adjusting the pressure behind the piston 1018 of the force distribution block, acting as the z-axis force actuation means. The instant force distribution can be preset or adjusted so that the die force does not exceed the desired or predetermined upper limit to ensure that the die force does not damage the die 799. [ In other words, the total z-axis force exerted by the force distribution block 612 is equal to the sum of the force exerted on the substrate 798 and the force exerted on the die 799. This force distribution between the substrate 798 and the die 799 is such that excessive internal structural stresses caused by the harmful bending forces are applied to the TCU 600 while maintaining effective thermal conductivity between the TCU 600 and the DUT during testing. Lt; RTI ID = 0.0 > DUT. ≪ / RTI >

테스트 소켓의 탐침과 DUT의 전기 패드 사이에 적절한 맞물림을 보장하기 위해 기판 힘이 원하는 또는 미리 결정된 하한 아래로 떨어지지 않는 것을 보장하기 위해 받침대 푸셔 단부(776)와 바닥 기판 푸셔 단부(682) 사이의 z-축 거리는 교정되어야 한다는 것이 주목된다. 예를 들어, 베어 다이 패키징에서 특정 IC 디바이스의 제조사는 기판(798)에 적어도 55 파운드의 부하를 가한 상태에서 특정 IC 디바이스가 저온에서 테스트될 것을 지정할 수 있다. 그러나, 이러한 지정은 또한 다이(799)가 15 파운드 이상의 부하를 받는 것을 방지할 수 있다. 이러한 경우, 다이에 가해지는 부하가 15 파운드를 초과하지 않도록 제한하도록 조정된 다이 푸셔(776)로 총 70 파운드의 부하를 DUT에 가할 수 있다.Between the pedestal pusher end 776 and the bottom substrate pusher end 682 to ensure that the substrate force does not fall below a desired or predetermined lower limit to ensure proper engagement between the probe of the test socket and the electrical pad of the DUT. - It is noted that the shaft distance has to be corrected. For example, in a bare die packaging, the manufacturer of a particular IC device may specify that a particular IC device is tested at a low temperature with a load of at least 55 pounds applied to the substrate 798. However, this designation can also prevent the die 799 from being subjected to a load of 15 pounds or more. In this case, a total of 70 pounds of load may be applied to the DUT with the adjusted die pusher 776 to limit the load applied to the die to not exceed 15 pounds.

그렇게 맞물릴 때, 테스트가 시작될 수 있다. 열 제어 유닛의 열 측정 및 제어 요소들은 DUT의 설정점 온도를 모니터링하고 유지하는 역할을 한다. DUT 온도는 받침대 푸셔 단부(776)에 있는 받침대 열 센서에 의해 모니터링될 수 있다.When so engaged, the test can begin. The thermal measurement and control elements of the thermal control unit serve to monitor and maintain the set point temperature of the DUT. The DUT temperature can be monitored by a pedestal thermal sensor at pedestal pusher end 776. [

원하는 전기 전류는 외부 전력 공급원으로부터 히터(660)에 공급되고, 이 히터에서 테스트 소켓에 있는 DUT에 원하는 설정점 온도를 유지하는데 필요한 열 흐름이 발생된다. 받침대(772)와 유체 순환 블록(650) 사이의 열 전달은 열 센서에 의해 검출된 DUT의 온도에 따라 조절될 수 있는데, DUT 온도를 낮추는 것이 요구될 때 받침대(772)로부터 유체 블록(650)을 통해 순환되는 온도 제어 유체로 열이 제거될 수 있다. 또한, DUT 온도를 빠르게 상승시킬 필요가 있는 경우, 순환 유체로부터 추가적인 열과 함께 히터(660)에 의해 생성된 보충적인 열을 받침대(772)로 추가하는 것이 가능하다. 요약하면, 열은 유체 순환 블록(650) 내 유체 통로를 통과하는 온도 제어 유체에 의해 밖으로 운반되거나 공급된다.The desired electric current is supplied to the heater 660 from an external power source, from which heat flow is generated to maintain the desired set point temperature in the DUT in the test socket. Heat transfer between the pedestal 772 and the fluid circulation block 650 can be adjusted according to the temperature of the DUT detected by the thermal sensor so that fluid block 650 can be removed from pedestal 772 when it is desired to lower the DUT temperature. The heat can be removed by the temperature control fluid circulated through the heat exchanger. It is also possible to add supplemental heat generated by the heater 660 to the pedestal 772 with additional heat from the circulating fluid if the DUT temperature needs to be raised quickly. In summary, the heat is carried or fed out by the temperature control fluid passing through the fluid passageways in the fluid circulation block 650.

전술된 바와 같이, 유체 순환 블록(650)은 결로를 감소시키기 위해 적절한 열가소성 플라스틱으로 만들어질 수 있지만, 열 전도성 판(758)은 우수한 열 전달 성능을 위해 니켈 도금된 구리와 같은, 비교적 얇고 (낮은 질량) 높은 전도성 재료로 만들어진다. 유사하게, 전기 저항성 히터(660)는 적절한 열 전도성을 갖는 AlN(질화 알루미늄)과 같은 세라믹 재료를 포함하는 적절한 재료로 만들어질 수 있다.As discussed above, the fluid circulation block 650 can be made of a suitable thermoplastic to reduce condensation, but the thermally conductive plate 758 can be made of a relatively thin (low-melting) material, such as nickel plated copper Mass) is made of high conductivity material. Similarly, the electrically resistive heater 660 may be made of any suitable material including a ceramic material such as AlN (aluminum nitride) having suitable thermal conductivity.

다양한 열 계면의 효율을 추가로 향상시키기 위해, 열 그리스 또는 호일, 예를 들어, Artic-SilverTM 열 화합물과 같은 적절한 열 계면 재료가 받침대의 상부 표면(774)과 히터(660) 사이에 그리고 유체 순환 블록(650)의 바닥에 위치된 열 전도성 판(758)과 히터(660) 사이에 제공될 수 있다. 일반적으로 약 1 mil 두께의 이러한 열 계면 재료는 작은 결함(imperfection)과 공극(void)을 채워서, 이에 의해 각 계면의 열 전도성과 효율을 향상시킨다. 또한, 열 계면 재료는 빠른 가열 사이클과 냉각 사이클 동안 상이한 재료들, 즉 판(758), 히터(660) 및 받침대(772)로 만들어진 대응하는 부품들의 상이한 팽창 계수를 수용한다.Between to further enhance the variety of thermal interface efficiency, thermal grease or foil, for example, Artic-Silver TM heat the top surface of a suitable thermal interface material base, such as Compound 774 with the heater 660 and the fluid May be provided between the heat conductive plate 758 located at the bottom of the circulation block 650 and the heater 660. These thermal interface materials, typically about 1 mil thick, fill small imperfections and voids, thereby improving the thermal conductivity and efficiency of each interface. The thermal interface material also accommodates different coefficients of expansion of the different materials made up of different materials, such as plate 758, heater 660, and pedestal 772 during the fast heating cycle and the cooling cycle.

일부 실시예에서, 받침대 푸셔 단부(776)와 다이(799) 사이의 계면의 열 효율을 향상시키기 위해, 적절한 액체 열 계면 재료(liquid thermal interface material: LTIM), 예를 들어, 물과 글리세린이 받침대 푸셔 단부(776)의 바닥에 위치된 하나 이상의 천공으로부터 받침대/다이 계면 안으로 압력 하에 주입된다. 이후, DUT를 테스트한 후에, 받침대 푸셔 단부(776)의 동일한 바닥 천공으로부터 흡입 하에 잔류 LTIM이 제거된다. LTIM은 도 6 및 도 9에 도시된 LTIM 입력과 출력(669)의 대응하는 세트를 통해 받침대 푸셔 단부(776)로 공급되고 이로부터 제거된다.In some embodiments, a suitable liquid thermal interface material (LTIM), e.g., water and glycerin, is applied to the pedestal tip 760 to improve the thermal efficiency of the interface between the pedestal pusher end 776 and the die 799. In some embodiments, Is injected under pressure from the at least one perforation located at the bottom of the pusher end 776 into the pedestal / die interface. Thereafter, after testing the DUT, the residual LTIM is removed from the same bottom hole of the pedestal pusher end 776 under suction. The LTIM is supplied to and removed from pedestal pusher end 776 via a corresponding set of LTIM inputs and outputs 669 shown in Figs.

전술된 바와 같이, 일반적인 디바이스 테스터는 테스트 받는 디바이스(DUT)가 편평하다는 가정 하에 설계된다. 그 결과, 받침대, 기판 푸셔 및 테스트 소켓의 편평한 프로파일에 의해, 테스트 동안 특히 다이 상의 받침대에 의해 만곡된 DUT에 과도한 압력이 가해지게 된다. 또한, 받침대와 기판 푸셔는 기판의 선택된 표면 영역에 압력을 가한다. 따라서, 테스트 후, 디바이스의 표면은 받침대와 푸셔로부터 과도한 압력으로 인해 다소 평탄하게 되고, 종종 DUT의 지지 표면과 비-지지 표면 사이의 불균일한 압력으로 인해 종종 고르지 않게 된다.As described above, a typical device tester is designed on the assumption that the device under test (DUT) is flat. As a result, due to the flat profile of the pedestal, the substrate pusher and the test socket, excessive pressure is applied to the DUT curved during the test, especially by the pedestal on the die. In addition, the pedestal and the substrate pusher apply pressure to selected surface areas of the substrate. Thus, after testing, the surface of the device becomes somewhat flat due to excessive pressure from the pedestal and the pusher and is often uneven due to uneven pressure between the support surface and the non-support surface of the DUT.

DUT 상의 압력이 불균일한 문제는 DUT의 지지된 상부 표면 영역을 증가시키려고 시도하는 조정 가능한 터치다운 커버리지를 도입함으로써 부분적으로 완화될 수 있다. 이것은 받침대와 기판 푸셔 사이, 즉 기판 상의 다이를 둘러싸는 주변 부품 상에, 예를 들어, 저항기, 커패시터 및 I/O 드라이버 상에 추가적인 표면 지지를 제공함으로써 달성된다. 그러나 조정 가능한 터치다운 범위는, 더 심각하고 바람직하지 않으며 의도하지 않은 디바이스 평탄화 문제를 해결하지는 못한다.The problem of uneven pressure on the DUT can be partially alleviated by introducing adjustable touchdown coverage attempting to increase the supported upper surface area of the DUT. This is accomplished by providing additional surface support, e.g., on resistors, capacitors, and I / O drivers, on peripheral components surrounding the die on the substrate, i.e. between the pedestal and the substrate pusher. The adjustable touchdown range, however, does not address the more severe and undesirable and unintended device flattening problems.

디바이스 평탄화 문제는 기판 두께가 감소함에 따라 더욱 두드러진다. 오늘날의 휴대용 디바이스의 경우 디바이스 기판 두께는 약 800 미크론(micron)으로부터 약 100-200 미크론으로 꾸준히 감소했다. 디바이스 테스터에 의해 평탄화된 후에 원래의 곡률을 다시 회복할 수 있는, 더 두꺼운, 예를 들어, 800 미크론의 디바이스와 달리, 오늘날 더 얇은 디바이스는 도 12b의 디바이스(1280B)에 의해 예시된 바와 같이 훨씬 더 영구적으로 변형될 가능성이 있다.The device planarization problem becomes more pronounced as the substrate thickness decreases. For today's portable devices, the device substrate thickness has steadily decreased from about 800 microns to about 100-200 microns. Unlike thicker, for example, 800 micron devices, which can recover their original curvature after being planarized by the device tester, today thinner devices are much smaller, as illustrated by device 1280B of FIG. 12B There is a possibility that it will be transformed more permanently.

이러한 바람직하지 않은 평탄화 문제를 최소화하기 위해, 도 13a(축척에 맞지 않음)에 도시된 바와 같이 디바이스 테스터의 일부 실시예에서, 받침대(1360), 기판 푸셔(1370) 및 테스트 소켓(1390)의 소켓 삽입물(1392)은 만곡된 디바이스(1380)를 수용하도록 구성된다. 따라서, 받침대(1360)의 푸셔 단부(1366)는 디바이스(1380)의 다이(1384)의 표면의 곡률과 실질적으로 일치(match)하도록 약간 오목하게 되어 있다. 유사하게, 소켓 삽입물(1392)의 상부 표면은 디바이스(1380)의 기판(1380)의 바닥의 곡률과 실질적으로 일치하도록 약간 볼록하다.To minimize this undesirable planarization problem, in some embodiments of the device tester as shown in Figure 13a (not to scale), the sockets of the pedestal 1360, the substrate pusher 1370, and the test socket 1390 The insert 1392 is configured to receive the curved device 1380. The pusher end 1366 of the pedestal 1360 is slightly recessed to substantially match the curvature of the surface of the die 1384 of the device 1380. [ Similarly, the top surface of the socket insert 1392 is slightly convex so as to substantially coincide with the curvature of the bottom of the substrate 1380 of the device 1380.

예시적인 목적으로, 도 13b는 받침대 푸셔 단부(1366), 다이(1384), 기판 푸셔 단부(1372, 1374), 기판(1382), 및 소켓 삽입물(1392)의 각각의 만곡된 프로파일을 보다 상세히 도시하는 단순화되고 과장된 (축척에 맞지 않는) 단면도이다.13B illustrates the curved profile of each of pedestal pusher end 1366, die 1384, substrate pusher ends 1372, 1374, substrate 1382, and socket insert 1392 in more detail Is a simplified and exaggerated cross-section.

따라서, DUT의 크기와 두께에 따라, 소켓 삽입물 및/또는 푸셔 단부에 대한 만곡된 형상의 다양한 변형, 예를 들어, 원형, 타원형, 구형, (컷 보석(cut jewel)과 같은) 면상형(faceted) 및 화합물 형태 및 이들의 조합을 포함하는 여러 형상이 단독 또는 조합으로 고려될 수 있다. 또한 함몰부(depression) 및/또는 범프(bump)와 같은 불규칙성이 또한 특정 DUT 프로파일 및 구조에 따라 소켓 삽입물 및/또는 푸셔 단부의 선택된 부분(들)에 의도적으로 도입될 수 있음을 이해해야 한다.Thus, depending on the size and thickness of the DUT, various variations of the curved shape for the socket insert and / or pusher end, such as circular, elliptical, spherical, faceted (such as cut jewel) ) And compound forms, and combinations thereof, may be considered, alone or in combination. It should also be appreciated that irregularities such as depressions and / or bumps may also be intentionally introduced into the selected portion (s) of the socket insert and / or the pusher end depending on the particular DUT profile and structure.

도 13e는 복수의 서스펜션 지지 핀(1396)을 보여주는 테스트 소켓(1390)과 테스트 소켓 삽입물(1392)의 사시도인 반면, 도 13f 및 도 13g는 휴지 상태 및 테스트 상태를 각각 도시하는 단면도이다. 이 실시예에서, 소켓 삽입물(1396)을 지지하고 안정화시키기 위해 삽입물(1392)의 4개의 측면들 각각을 따라 4개의 지지 핀(1396)(총 16개의 지지 핀)이 있다.13E is a perspective view of a test socket 1390 and a test socket insert 1392 showing a plurality of suspension support pins 1396 while FIGS. 13F and 13G are cross-sectional views respectively showing a rest state and a test state. In this embodiment, there are four support pins 1396 (16 total support pins in total) along each of the four sides of the insert 1392 to support and stabilize the socket insert 1396.

서스펜션 지지 핀(1396)은 테스트 소켓(1390)의 리세스 표면 위 상승된 위치(도 13f 참조)에서 소켓 삽입물(1392)을 지지하고, 하나 이상의 스프링-장착된 테스트 핀(1398)이 휴지 상태 동안 소켓 삽입물(1392)의 상부 표면 위로 돌출하지 않는 것을 보장한다. 그 결과, 소켓 삽입물(1392)의 상부 표면은 실질적으로 평활하고 방해되는 돌출부가 전혀 없어서, 이에 의해 테스트 소켓(1390)과 소켓 삽입물(1392)에 대해 디바이스(1380)가 적절히 정렬되고 배치되는 것을 용이하게 한다.The suspension support pin 1396 supports the socket insert 1392 in an elevated position (see FIG. 13F) above the recessed surface of the test socket 1390, while one or more spring-loaded test pins 1398 are in a rest state And does not protrude above the top surface of the socket insert 1392. As a result, the top surface of the socket insert 1392 is substantially smooth and there are no protrusions that are disturbed, thereby facilitating proper alignment and placement of the device 1380 relative to the test socket 1390 and socket insert 1392 .

이후, 도 13g에 도시된 바와 같이, 테스트 상태 동안, 디바이스(1380)가 소켓 삽입물(1392)과 테스트 소켓(1390)에 대해 적절히 안착된 후에, 테스트 핀(들)(1398)이 기판 바닥 디바이스(1380)에 위치된 대응하는 패드(들)에 노출되어 이 패드와 접촉한다.Thereafter, as shown in FIG. 13G, the test pin (s) 1398 are placed on the substrate bottom device (s) 1380 after the device 1380 has been properly seated against the socket insert 1392 and the test socket 1390 during the test state (S) located on the pad (s) 1380 and contacts the pad.

일반적인 DUT는 약 14 mm 정사각형 내지 50 mm 정사각형(square)에 이르는 정사각형 DUT, 및 약 22 mm x 25 mm 내지 24 mm x 42 mm에 이르는 직사각형 DUT를 포함하는 것이 주목된다. 일반적인 DUT의 곡률은 기판과 다이의 크기, 두께 및/또는 종횡비와 같은 인자에 의존한다. 예를 들어, 50 mm 정사각형 기판은 기판의 측면보다 기판의 중간에서 약 250 mil 더 높은 프로파일을 갖는다. 이 예에서, 대응하는 소켓 삽입물은 측면보다 중간에서 약 120 mil 더 높은 프로파일을 가져야 하는데, 이에 의해서 테스트 핀이 테스트 동안 동작하는 압축 및 팽창 범위 내에서 기능할 수 있으면서 평탄화 문제를 실질적으로 감소시킬 수 있다.It is noted that a typical DUT includes a square DUT ranging from about 14 mm square to 50 mm square and a rectangular DUT ranging from about 22 mm x 25 mm to 24 mm x 42 mm. The curvature of a typical DUT depends on factors such as substrate and die size, thickness, and / or aspect ratio. For example, a 50 mm square substrate has a profile about 250 mil higher in the middle of the substrate than a side of the substrate. In this example, the corresponding socket insert should have a profile about 120 mils higher in the middle than the side, thereby allowing the test pin to function within the compression and expansion range that it operates during the test while substantially reducing the planarization problem have.

전술된 디바이스 테스터에 대한 많은 변경 및 추가가 또한 가능하다. 예를 들어, 테스트 소켓 삽입물의 상이한 부분들의 두께 및/또는 프로파일은 변경되어, 소켓 삽입물이 (예를 들어, 소켓 삽입물에 걸쳐 차등적으로) 구부러지고 적응하여, DUT 상에 상당히 더 적은 전체 응력, 즉 더 적은 평탄화 효과를 생성할 수 있다(도 13c 및 도 13d의 과장된 단면도 참조). 테스트 소켓 삽입물은 또한 DUT에 따라 다양한 강성(stiffness) 및/또는 유연성을 갖는 재료로 만들어질 수 있다.Many modifications and additions to the device tester described above are also possible. For example, the thickness and / or profile of the different portions of the test socket insert may be varied such that the socket insert flexes and adapts (e.g., differentially across the socket insert), resulting in significantly less total stress on the DUT, I. E., Produce less planarization effects (see the exaggerated cross-sectional views of Figures 13c and 13d). The test socket insert may also be made of a material having varying stiffness and / or flexibility depending on the DUT.

바이메탈 스트립과 유사한 방식으로 DUT의 온도 관련 프로파일 변화와 실질적으로 일치하는 2개 이상의 접합된 재료를 사용하여 소켓 삽입물을 제조함으로써 DUT에 대한 전체 응력을 감소시키는 것도 가능할 수 있다. 또한, 테스트 소켓은 온도 차이를 최소화하기 위해 가열되거나 및/또는 냉각될 수 있다.It may also be possible to reduce the overall stress on the DUT by fabricating the socket insert using two or more bonded materials that substantially match the temperature-related profile changes of the DUT in a manner similar to the bimetallic strip. In addition, the test socket can be heated and / or cooled to minimize temperature differences.

이제 도 14a 내지 도 14d를 참조하면, 전술된 디바이스 테스터의 일부 실시예에 대한 예시적인 히터(1460)를 도시하는 정면도, 상면도, 사시도 및 확대도가 도시되어 있다. 히터(1460)는 디바이스 테스터의 받침대에 동작 가능하게 결합되도록 구성된다. 히터(1460)는 열적으로 및/또는 전기적으로 퓨즈에 연결될 수 있다. 예를 들어 도 14b에 도시된 바와 같이, 히터 요소(1464, 1466)는 퓨즈(1468)에 의해 연결되어, 전도성 리드(1461), 히터 요소(1466), 퓨즈(1468), 히터 요소(1464) 및 전도성 리드(1462)를 포함하는 퓨즈 회로를 완성한다. 퓨즈(1468)는 히터 몸체(1469)의 개방 에지를 따라 위치되어서, 조립, 재구성 및/또는 유지 보수 동안 쉽게 접근될 수 있다. 예시적인 퓨즈(1468)는 약 300 ℃의 적절한 용융점을 갖는 재료로 만들어질 수 있어서, 테스터 손상 및/또는 자발적 연소와 같은 화재의 위험성을 상당히 감소시킬 수 있다.Referring now to FIGS. 14A-14D, there is shown a front view, a top view, a perspective, and an enlarged view illustrating an exemplary heater 1460 for some embodiments of the device tester described above. The heater 1460 is configured to be operatively coupled to the pedestal of the device tester. The heater 1460 may be thermally and / or electrically connected to the fuse. 14B, the heater elements 1464 and 1466 are connected by a fuse 1468 to electrically connect the conductive leads 1461, the heater element 1466, the fuse 1468, the heater element 1464, And a conductive lead 1462. The fuse circuit of Fig. Fuse 1468 is positioned along the open edge of heater body 1469 and can be easily accessed during assembly, reconfiguration and / or maintenance. The exemplary fuse 1468 can be made of a material having a suitable melting point of about 300 DEG C, which can significantly reduce the risk of fire, such as tester damage and / or spontaneous combustion.

요약하면, 상기 실시예들은 디바이스의 원래의 사양을 보존하면서 패키징된 반도체 칩과 같은 IC 디바이스를 테스트하는 시스템 및 방법을 예시한다. 이들 장점은 테스트 받는 IC 디바이스(IC DUT)의 변형을 최소화함으로써 마더보드(motherboard)와의 후속 조립 동안 물리적 손상 및/또는 불량한 접촉 정렬로 인한 손실을 줄이는 것을 포함한다.In summary, the above embodiments illustrate a system and method for testing an IC device, such as a packaged semiconductor chip, while preserving the original specifications of the device. These advantages include reducing physical damage during subsequent assembly with the motherboard and / or loss due to poor contact alignment by minimizing deformation of the IC device under test (IC DUT).

이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명이 다양한 형태로 구현될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면, 본 명세서에 포함된 개시 내용을 검토하면, 예를 들어, IC 디바이스 테스트에 필요한 힘과 온도 하에서 부품들이 적절히 기능하는 것을 보장하기 위해 열 제어 유닛의 부품들을 제조하는데 사용되는 재료를 쉽게 이해할 수 있을 것이다. 유사하게, 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면, 본 명세서에 포함된 개시 내용을 검토할 때 및 일상적인 실험을 통해, 상이한 상황에서 본 발명에서 선택적 요소와 중요한 요소를 서로 구별할 수 있을 것이다. 예를 들어, 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명이 일부 경우에 단 하나의 푸셔만을 요구할 수 있지만, 다른 경우에는 복수의 푸셔를 요구할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.It will be understood by those skilled in the art that the present invention may be embodied in various forms. Those skilled in the art will be able to review the teachings contained herein to determine the components of a thermal control unit, for example, to ensure that the components function properly under the force and temperature required for IC device testing Lt; RTI ID = 0.0 > materials. ≪ / RTI > Similarly, those of ordinary skill in the art will be able, upon reviewing the disclosure contained herein and through routine experimentation, to distinguish between optional and critical elements in the present invention in different contexts will be. For example, one of ordinary skill in the art will appreciate that the present invention may require only one pusher in some cases, but may require a plurality of pushers in other cases.

전술된 설명은 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐 본 발명의 범위를 제한하려고 의도된 것이 아닌 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, 상기 설명은 베어 다이 패키징을 갖는 IC 디바이스용 TCU에 초점을 맞추었지만, 본 발명은 이러한 패키징으로 국한되지 않는다. 따라서, 전술된 피스톤, 회전 가능한 입구 아암과 출구 아암, 및 전술된 결로 감소 수단은 베어 다이 패키지뿐만 아니라 뚜껑이 있는 다이 패키지를 테스트하기 위해 구성된 TCU에 사용될 수 있다. 또한, 본 발명은 도면에 도시된 바와 같은 구조를 갖는 힘 제공 수단으로 한정되지 않는다. 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면, 본 명세서에 포함된 개시 내용을 검토할 때, 총 z-축 힘을 수신하고 총 z-축 힘을 IC 패키지의 상이한 부분들에 제어 가능하게 분배하기 위한 다양한 상이한 힘 제공 수단을 고안할 수 있을 것이다. 어느 경우이든, 본 발명의 상이한 실시예의 양태는 다른 실시예에 포함되거나 다른 실시예로부터 배제될 수 있다. 본 발명의 범위 내에 있는 다른 양태, 잇점 및 변경은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 명백할 것이다.It is to be understood that the foregoing description is intended to illustrate and not limit the scope of the invention. For example, while the above description has focused on TCUs for IC devices with bare die packaging, the present invention is not limited to such packaging. Thus, the above-described piston, rotatable inlet and outlet arms, and the aforementioned condensation reducing means can be used in a TCU configured to test a bare die package as well as a die package with a lid. Further, the present invention is not limited to the force providing means having the structure as shown in the drawings. Those of ordinary skill in the art will appreciate that when reviewing the disclosure contained herein, it will be appreciated that one skilled in the art will appreciate that when receiving the total z-axis force and controllably distributing the total z-axis force to different parts of the IC package It will be possible to devise a variety of different means of providing force. In either case, aspects of the different embodiments of the invention may be included in other embodiments or excluded from the other embodiments. Other aspects, advantages, and modifications within the scope of the invention will be apparent to those skilled in the art to which the invention pertains.

본 발명에 따른 열 제어 유닛(TCU)(1500)의 예시적인 실시예가 도 15a 및 도 15b에 도시된다. 이 실시예의 장점은 테스트 표면적이 약 30 mm x 30 mm이고 약 -60 ℃ 내지 160 ℃의 온도 범위에서 테스트할 수 있는 테스트 받는 IC 디바이스(IC DUT)에 대해 약 40 ℃/초의 빠른 열 응답을 포함한다.An exemplary embodiment of a thermal control unit (TCU) 1500 according to the present invention is shown in Figures 15A and 15B. The advantages of this embodiment include a fast thermal response of about 40 占 폚 / sec for a tested IC device (IC DUT) that can be tested at a test surface area of about 30 mm x 30 mm and a temperature range of about -60 占 폚 to 160 占 폚 do.

이 실시예의 또 다른 중요한 특징은 피드백 메커니즘을 사용하여 테스트 받는 디바이스(DUT)의 온도를 제어하고 이 온도를 TCU를 사용하는 테스트 기간 전체에 걸쳐 실질적으로 안정된 온도에 고정 유지하는 것이다.Another important feature of this embodiment is to use a feedback mechanism to control the temperature of the device under test (DUT) and to maintain this temperature at a substantially stable temperature throughout the test period using the TCU.

도 15a 및 도 15b에 도시된 바와 같이, 열 제어 유닛(TCU)(1500)은 3개의 주 서브시스템, 즉 유체 관리 시스템(fluid management system: FMS)(1600), 열 헤드 유닛(THU)(1700), 및 가요성 케이블 체인 조립체(1800)로 구성된다. 유체 관리 시스템(FMS)(1600)은 열 헤드 유닛(THU)(1700)에 지지 및 연결을 제공하고, 이 열 헤드 유닛에, 공압 작동, 냉각 및 온도 제어 및 결로 감소를 위한 유체(액체 및 가스)를 공급한다. 가요성 케이블 체인 조립체(1800)는 열 헤드 유닛(1700)에 전기적 연결을 제공하는 케이블을 가요성 체인에 수용된 필요한 케이블과 통합한다. 서브-시스템(1600, 1700 및 1800)은 이하에서 상세히 설명된다.15A and 15B, the thermal control unit (TCU) 1500 includes three main subsystems: a fluid management system (FMS) 1600, a thermal head unit (THU) 1700 ), And a flexible cable chain assembly 1800. A fluid management system (FMS) 1600 provides support and connection to a thermal head unit (THU) 1700 to which fluid for pneumatic actuation, cooling and temperature control and condensation reduction ). The flexible cable chain assembly 1800 incorporates a cable that provides an electrical connection to the thermal head unit 1700 with the required cable contained in the flexible chain. The sub-systems 1600, 1700 and 1800 are described in detail below.

유체 관리 서브시스템(1600)은 도 16a 및 도 16b에 도시된다. 이 유체 관리 서브시스템은 내부 매니폴드(1610)와 외부 매니폴드(1620)로 구성된다. 장착 타워(1611)는 열 헤드 유닛(1700)을 위한 장착부를 제공한다. 장착 타워들 각각은 TCU 베이스(1613)에 견고하게 고정된 3개의 지지 컬럼(1612) 상에 지지된다. U 형상 호스(1614)는 냉각된 냉각 유체를 운반하고, 테스트 동안 열 헤드 유닛(THU)(1700)을 불안정하게 하는 것을 방지하기 위해 U 형상으로 형성된다. 튜브(1615)는 액체 열 계면 재료(LTIM)를 열 헤드 유닛(1700)에 운반한다. LTIM의 기능은 열 헤드 유닛(1700)의 상세가 주어질 때 차후 논의된다. 튜브(1616 및 1617)는 외부 매니폴드(1620)에 후크 결합된다. 냉각된 유체는 1616을 통해 진입하고, 내부 매니폴드(1610)를 떠나 튜브(1617)를 통해 외부 매니폴드(1620)로 빠져 나간다. 커넥터(1618)는 결로를 감소시키기 위해 건조 가스를 제공하는 보조 입구 포트를 제공한다. 커넥터(1619)는 건조 가스를 위한 보조 출구 포트를 제공한다.Fluid management subsystem 1600 is shown in Figures 16A and 16B. The fluid management subsystem comprises an internal manifold 1610 and an external manifold 1620. Mounting tower 1611 provides a mount for thermal head unit 1700. Each of the mounting towers is supported on three support columns 1612 rigidly secured to the TCU base 1613. The U-shaped hose 1614 is formed in a U-shape to convey the cooled cooling fluid and prevent the thermal head unit (THU) 1700 from becoming unstable during testing. The tube 1615 carries the liquid thermal interface material (LTIM) to the thermal head unit 1700. The function of the LTIM will be discussed later when details of the thermal head unit 1700 are given. Tubes 1616 and 1617 are hooked to external manifold 1620. The cooled fluid enters through 1616, leaves internal manifold 1610 and exits through tube 1617 to external manifold 1620. The connector 1618 provides a secondary inlet port that provides drying gas to reduce condensation. Connector 1619 provides a secondary outlet port for dry gas.

외부 매니폴드(1620)에서, 포트(1621)는 냉각된 유체를 위한 입구이고, 포트(1622)는 냉각된 유체를 위한 출구이다. 포트(1623)는 튜브(1616)에 후크 결합되어 내부 매니폴드에 냉각 유체의 흐름을 제공한다. 포트(1624)는 튜브(1617)에 후크 결합되어 냉각된 유체가 내부 매니폴드로부터 바깥쪽 외부 매니폴드(1620)로 흐른다. 외부 매니폴드(1620) 내의 흐름은 솔레노이드 밸브(1625)에 의해 제어된다. 튜브(1626)는 내부 매니폴드에서 흐름이 정체되는 것을 피하기 위해 냉각 유체가 입구 포트로부터 출구 포트로 직접 흐르게 하는 입구-출구 바이패스를 제공한다.In external manifold 1620, port 1621 is the inlet for the cooled fluid and port 1622 is the outlet for the cooled fluid. Port 1623 is hooked to tube 1616 to provide a flow of cooling fluid to the internal manifold. Port 1624 is hooked into tube 1617 to allow cooled fluid to flow from the inner manifold to the outer manifold 1620 from the outside. The flow in the external manifold 1620 is controlled by the solenoid valve 1625. The tube 1626 provides an inlet-outlet bypass that allows cooling fluid to flow directly from the inlet port to the outlet port to avoid stagnation of flow in the internal manifold.

열 헤드 유닛(THU)(1700)은 도 17a에서 사시도로 도시된다. 열 헤드 유닛(THU)(1700)의 분해도가 도 17b에 도시되어 있다. THU는 커넥터 유닛(1701), 유체 순환 블록(1703), 짐벌 모듈(1710), 히터 조립체(1720), 및 받침대 조립체(1740)와 푸셔 조립체(1750)로 구성된 디바이스 키트 모듈(1730)로 구성된다.The thermal head unit (THU) 1700 is shown in a perspective view in Figure 17A. An exploded view of the thermal head unit (THU) 1700 is shown in Fig. 17B. The THU is composed of a connector kit 1701, a fluid circulation block 1703, a gimbal module 1710, a heater assembly 1720, and a device kit module 1730 composed of a pedestal assembly 1740 and a pusher assembly 1750 .

커넥터 유닛(1701)은 유체 순환 블록(1703)에 부착된다. 이 커넥터 유닛은 커넥터 단자(1702)로부터 오는 전기 신호를 전달하고 이 커넥터 단자(1702)로 전파되는 전기 신호를 전달한다.The connector unit 1701 is attached to the fluid circulation block 1703. The connector unit transmits an electric signal from the connector terminal 1702 and transmits an electric signal propagated to the connector terminal 1702.

일부 실시예에서, 유체는 유체 입구 커넥터(1704)와 유체 출구 커넥터(1705)에 의해 유체 순환 블록(1703) 내로 유입되고 유체 순환 블록(1703)으로부터 배출된다. 동작시, 유체 커넥터(1704 및 1705)들은 U 형상 호스(1614)(도 16b)에 고정 결합되고 이 호스는 테스트 동안 냉각된 냉각 유체를 열 헤드 유닛(THU)(1700)으로 운반한다.In some embodiments, the fluid enters the fluid circulation block 1703 and is discharged from the fluid circulation block 1703 by the fluid inlet connector 1704 and the fluid outlet connector 1705. In operation, fluid connectors 1704 and 1705 are fixedly coupled to a U-shaped hose 1614 (FIG. 16B), which carries the cooled cooling fluid to the thermal head unit (THU) 1700 during testing.

짐벌 모듈(1710)(이는 짐벌이라고도 함)은 도 17c(상면도) 및 도 17d(저면도)에 도시되어 있으며, 이 짐벌 모듈은 화살표(F)로 표시된 z-축 힘을 제공하고 이 힘은 받침대 조립체(1740)와 푸셔 조립체(1750)로 전달된다. 짐벌 어댑터(1711)는 힘 분배 블록(1712) 상에 장착되고, 신속 해제 클립(quick-release clip)(1714)이 제공된 회전식 커플러(rotary coupler)(1713)를 사용함으로써 임의의 공구를 사용할 필요 없이 제 자리에 쉽게 끼워진다. 입구(1715)는 짐벌 모듈(1710)에서 공압 작동을 수행하도록 가압 유체를 제공한다. 이 입구는 가압 유체의 공급원에 연결되어야 한다. 일반적으로 가압된 공기가 사용되지만, 가압된 유체는 공기 또는 액체가 아닌 가스일 수 있다. 예를 들어, 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자에 알려진 적절한 오일, 물 또는 수용액이 공압 동작을 위해 사용될 수 있다. 핀(1716)은 힘 분배 블록(1712)에 대해 짐벌 어댑터(1711)가 정확히 정렬되는 것을 보장한다. 신속 해제 클립(1717)은 짧은 시간에 그리고 임의의 공구를 사용할 필요 없이 푸셔 조립체(1750)를 장착하고 분리하는 것을 용이하게 제공한다.The gimbal module 1710 (also referred to as a gimbals) is shown in Figures 17c (top view) and Figure 17d (bottom view), which provides a z-axis force indicated by arrow F, To the pedestal assembly (1740) and the pusher assembly (1750). The gimbal adapter 1711 is mounted on the force distribution block 1712 and can be rotated without using any tool by using a rotary coupler 1713 provided with a quick-release clip 1714 It easily fits in place. Inlet 1715 provides pressurized fluid to perform pneumatic actuation in gimbal module 1710. This inlet must be connected to a source of pressurized fluid. Generally, pressurized air is used, but the pressurized fluid may be air or a non-liquid gas. For example, a suitable oil, water or aqueous solution known to those skilled in the art can be used for pneumatic operation. The pin 1716 ensures that the gimbal adapter 1711 is correctly aligned with respect to the force distribution block 1712. The quick release clip 1717 facilitates mounting and dismounting of the pusher assembly 1750 in a short period of time and without the need to use any tools.

도 17c 및 도 17d를 참조하면, 힘 분배 블록을 위한 힘 변경 액추에이터는 z-축 힘 분배 블록(1712)의 바닥 표면(1719)에 자리 잡은, 적어도 하나의, 바람직하게는 복수의 피스톤(1718)의 형태로 제공될 수 있다. 바람직하게는 힘 분배 블록(1712)의 바닥에 중심이 맞추어진 그룹으로 균일하게 이격된 피스톤(1718)들이 피스톤 뒤의 유체 압력을 변경시킴으로써 z-축 방향으로 작동될 수 있다. 유체 압력은 입구(1715)로부터 피스톤에 제공된다.Referring to Figures 17c and 17d, the force varying actuator for the force distribution block includes at least one, preferably a plurality of pistons 1718, located at the bottom surface 1719 of the z-axis force distribution block 1712, As shown in FIG. The pistons 1718, which are uniformly spaced, preferably in a group centered on the bottom of the force distribution block 1712, can be operated in the z-axis direction by changing the fluid pressure behind the piston. Fluid pressure is provided from the inlet 1715 to the piston.

히터 조립체(1720)가 도 17e에 도시되어 있다. 히터(1721)는 절연체 판(isolator plate)(1722) 내에 지지된다. 히터는 적절한 열 전도성을 갖는 질화 알루미늄(AlN)과 같은 세라믹을 포함하는 적절한 재료로 구현된 저항을 통해 전기 전류가 흘러서 열이 발생되는 전열 히터이다. 전류는 히터 전기 리드(1723)를 통해 공급된다. 퓨즈(1724)가 저항 회로 내에 삽입된다. 이 퓨즈는 납과 같은 비교적 낮은 온도의 용융점을 갖는 재료로 만들어질 수 있다. 이 퓨즈는 온도 폭주를 방지한다. 핀(1725)은 열 헤드 유닛(1700) 내에 히터 조립체가 정렬되는 것을 보장한다. 절연체 판(1722)은 플라스틱과 같은 열 전도성이 낮은 재료로 만들어질 수 있다. 홈(1726)은 디바이스 키트 모듈(1730)과 정렬하기 위한 부분이다.The heater assembly 1720 is shown in Figure 17e. The heater 1721 is supported in an isolator plate 1722. A heater is an electrothermal heater in which electric current flows to generate heat through a resistor implemented in a suitable material including ceramics such as aluminum nitride (AlN) having an appropriate thermal conductivity. The electric current is supplied through the heater electrical lead 1723. A fuse 1724 is inserted in the resistor circuit. The fuse may be made of a material having a melting point of a relatively low temperature such as lead. This fuse prevents temperature runaway. The pin 1725 ensures that the heater assembly is aligned within the thermal head unit 1700. The insulator plate 1722 may be made of a material with low thermal conductivity, such as plastic. The groove 1726 is a portion for aligning with the device kit module 1730.

도 17g, 도 17f 및 도 17h는 디바이스 키트 모듈(1730) 및 그 2개의 부품, 즉 받침대 조립체(1740)와 기판 푸셔 조립체(1750)를 도시한다. 받침대 조립체(1740)는 DUT의 다이와 접촉하도록 구성된 바닥 단부를 갖는 열 전도성 받침대(1741)를 포함한다. 받침대의 상부 면은, 열 전도율이 우수한 구리로 만들어진 얇은 판인, 저온 판(cold plate)(1742)으로 알려진, 열 교환 판과 직접 접촉한다. 저온 판(1742)의 구리는 내구성 및 산화 방지를 위해 니켈로 도금된다. 저온 판(1742)은 저온 판(1742)과 히터(1721) 사이 및 저온 판(1742)과 열 전도성 받침대(1741) 사이의 열 전도성을 향상시키기 위해 액체 열 계면 재료(LTIM)를 운반하는 채널(1743)에 의해 둘러싸여 있다. LTIM은 포트(1744)를 통해 채널(1743)로 유체적으로 전달된다.Figs. 17g, 17f and 17h show the device kit module 1730 and its two parts, pedestal assembly 1740 and substrate pusher assembly 1750. Fig. Pedestal assembly 1740 includes a thermally conductive pedestal 1741 having a bottom end configured to contact a die of the DUT. The upper surface of the pedestal is in direct contact with the heat exchange plate, known as cold plate 1742, which is a thin plate made of copper with a good thermal conductivity. The copper of the low temperature plate 1742 is plated with nickel for durability and oxidation prevention. The low temperature plate 1742 includes a channel (not shown) that carries a liquid thermal interface material (LTIM) to improve the thermal conductivity between the low temperature plate 1742 and the heater 1721 and between the low temperature plate 1742 and the thermally conductive pedestal 1741 1743). The LTIM is fluidly communicated to the channel 1743 through port 1744.

동작시에, 저온 판(1742)은, 일 측면 상의 히터(1721)와 직접 접촉하고 다른 측면 상의 열 전도성 받침대(1741)와 직접 접촉하도록 구성된다. 저항성 열 디바이스(resistive thermal device: RTD)(1745)는, 저온 판(1742)의 온도를 검출하고 검출된 온도를 외부 온도 제어 시스템(도시되지 않음)으로 피드백하는 온도 센서이다.In operation, the low temperature plate 1742 is configured to be in direct contact with the heater 1721 on one side and in direct contact with the thermally conductive pedestal 1741 on the other side. A resistive thermal device (RTD) 1745 is a temperature sensor that detects the temperature of the low temperature plate 1742 and feeds the detected temperature back to an external temperature control system (not shown).

기판 푸셔 조립체(1750)는 DUT의 기판과 접촉하도록 구성된다. 이 푸셔 조립체(1750)는 강성의 푸셔 판(1751)을 포함하고, 강성을 위해 알루미늄과 같은 금속 재료로 적절히 제조된다. 바닥 푸셔 판은 열 전도성 받침대(1741)의 푸셔 단부가 푸셔 판을 통해 돌출할 수 있도록 중심 개구(1752)를 갖는다. 푸셔 조립체(1750)에는 스프링이 장착되어, z-축에 순응하는 힘(F)을 열 전도성 받침대(1741)를 통해 DUT의 다이에 가하고 또 강성의 푸셔 판(1751)에 의해 DUT의 기판에 가한다. 핀(1753)은 기판 푸셔 조립체(1750), 받침대 조립체(1740) 및 히터 조립체(1720)를 일반적으로 압축 상태로 유지되는 프리로드된 스프링(1754)을 사용하여 함께 단단히 유지시킨다. 핀(1753)은 디바이스 키트 모듈(1730)이 적절히 정렬되는 것을 보장하기 위해 받침대 조립체(1740)의 구멍(1746)과 정렬된다. 동작시, 핀(1755)은 디바이스 키트 모듈(1730)을 DUT를 지지하는 소켓 조립체에 정렬시킨다. The substrate pusher assembly 1750 is configured to contact the substrate of the DUT. This pusher assembly 1750 includes a rigid pusher plate 1751 and is suitably made of a metallic material such as aluminum for rigidity. The bottom pusher plate has a central opening 1752 so that the pusher end of the thermally conductive pedestal 1741 can protrude through the pusher plate. The pusher assembly 1750 is spring loaded to apply a force F conforming to the z-axis to the die of the DUT via the thermal conductive pedestal 1741 and to the substrate of the DUT by a rigid pusher plate 1751 do. The pins 1753 hold the substrate pusher assembly 1750, the pedestal assembly 1740 and the heater assembly 1720 together tightly using a preloaded spring 1754 that is kept in a generally compressed state. The pins 1753 are aligned with the holes 1746 of the pedestal assembly 1740 to ensure that the device kit module 1730 is properly aligned. In operation, pin 1755 aligns the device kit module 1730 with the socket assembly that supports the DUT.

도 17I는 저온 판(1742)의 내부 구조에 대한 2개의 상이한 구성을 도시한다. 저온 판(1742)의 열 교환 효율을 향상시키기 위해, 구조(1747)에서, 내부 구조는 평행한 채널들의 나선형 패턴을 따른다. 구성(1748)에서, 내부 구조는 마이크로 채널의 어레이(array)로 구성된다.Figure 17I shows two different configurations for the internal structure of the low temperature plate 1742. To improve the heat exchange efficiency of the low temperature plate 1742, in structure 1747, the internal structure follows a spiral pattern of parallel channels. In an arrangement 1748, the internal structure consists of an array of microchannels.

도 17k는 소켓 조립체(1760), 및 DUT를 지지하는 소켓 삽입물(1770)과 함께 z-축을 따라 적층된 관계에 있는 열 헤드 유닛(THU)(1700)을 포함하는 부품들을 통해 절단된 17K-17K(도 17j)를 도시한다. 케이블 커넥터 유닛(1701)의 돌출부에는 짐벌 어댑터(1711)가 뒤따른다. 핀(1716)은 짐벌 어댑터(1711)가 회전식 커플러(1713)에 정렬되는 것을 보장한다. 짐벌 어댑터(1711)는 힘 분배 블록(1712) 상에 장착되고, 신속 해제 클립(1714)이 제공된 회전식 커플러(1713)를 사용함으로써 임의의 공구를 사용할 필요 없이 쉽고 고유하게 제 자리에 끼워질 수 있다. 핀(1706)은 짐벌 어댑터(1711)가 회전식 커플러(1713)에 하드 스톱(hard-stop)하는 것을 제공한다. 힘 분배 블록(1712)은 리세스(1708)에 끼워지는 상부 커버(1707)를 구비한다. 채널(1709)은 가압 유체가 피스톤(1718)에 공압 작동을 수행하기 위한 통로이다. 피스톤(1718)은 힘 분배 블록(1712)의 바닥의 중심에 위치된다. 커넥터(1704)와 커넥터(1705)는 유체 순환 블록(1703)의 입구와 출구이다. 냉각된 유체는 유체 순환 블록(1703)에 내장된 유체 통로(1719)를 통해 변형된다. 히터(1721)는 열 전도성 받침대(1741) 상에 견고하게 적층된 저온 판(1742)의 상부에 직접 접촉한다. 바닥 푸셔 판은 열 전도성 받침대(1741)의 푸셔 단부가 푸셔 판(1751)의 중심 개구(1752)를 통해 돌출할 수 있도록 해야 한다. 푸셔 조립체(1750)에는 스프링이 장착되어, z-축에 순응하는 힘(F)을, DUT(1781)의 다이와 같은 IC 칩의 열 활성 중심 부분과 접촉하고 이를 푸시하는 열-전도성 받침대(1741)를 통해 DUT의 다이에 가하고, 또 강성의 푸셔 판(1751)에 의해 DUT(1782)의 기판에 가한다.17K is a perspective view of a 17K-17K (not shown) cut through parts including a thermal head unit (THU) 1700 in a stacked relationship along the z-axis with a socket assembly 1760 and a socket insert 1770 supporting the DUT. (Fig. 17J). A gimbal adapter 1711 follows the protruding portion of the cable connector unit 1701. The pin 1716 ensures that the gimbal adapter 1711 is aligned with the rotatable coupler 1713. The gimbal adapter 1711 is mounted on the force distribution block 1712 and can be easily and uniquely fitted into place without the need to use any tools by using the rotatable coupler 1713 provided with the quick release clip 1714 . The pin 1706 provides for the gimbal adapter 1711 to hard-stop the rotary coupler 1713. The force distribution block 1712 has an upper cover 1707 that fits into the recess 1708. [ The channel 1709 is a passageway for the pressurized fluid to perform a pneumatic actuation on the piston 1718. The piston 1718 is located at the center of the bottom of the force distribution block 1712. The connector 1704 and the connector 1705 are the inlet and the outlet of the fluid circulation block 1703. The cooled fluid is deformed through the fluid passage 1719 embedded in the fluid circulation block 1703. The heater 1721 directly contacts the top of the low temperature plate 1742 which is solidly stacked on the thermally conductive pedestal 1741. The bottom pusher plate should be such that the pusher end of the thermally conductive pedestal 1741 can protrude through the central opening 1752 of the pusher plate 1751. The pusher assembly 1750 is spring loaded to bias the force F conforming to the z-axis into a thermally conductive pedestal 1741 that contacts and pushes the thermally active center portion of the IC chip, such as the die of the DUT 1781, To the die of the DUT, and to the substrate of the DUT 1782 by the pusher plate 1751 of rigidity.

동작시, DUT의 온도는 온도 피드백 메커니즘을 사용하여 테스트에 지정된 값으로 유지된다. 열 제어 유닛(TCU)(1500) 내의 RTD 센서(1745)는 검출된 온도의 값을 외부 제어기로 송신하고, 이 외부 제어기는 히터(1721)의 온도와 냉각된 유체의 흐름을 모두 제어한다. 히터(1721)의 온도는 히터 전기 리드(1723)를 통해 히터(1721)로 흐르는 전기 전류를 조절함으로써 변경된다. 냉각된 유체의 흐름은 솔레노이드 밸브(1625)로 흐르는 전기 전류를 변화시킴으로써 제어된다.In operation, the temperature of the DUT is maintained at the value specified in the test using the temperature feedback mechanism. The RTD sensor 1745 in the thermal control unit (TCU) 1500 sends the value of the detected temperature to the external controller which controls both the temperature of the heater 1721 and the flow of the cooled fluid. The temperature of the heater 1721 is changed by adjusting the electric current flowing to the heater 1721 through the heater electrical lead 1723. [ The flow of the cooled fluid is controlled by varying the electric current flowing to the solenoid valve 1625.

도 18은 공구를 사용하지 않고 커넥터(1702)에 연결하기 위해 신속 해제 특성을 갖는 전기 커넥터(1810)를 통해 열 헤드 유닛(THU)(1700)에 전기 케이블을 연결하는 가요성 케이블 체인 조립체(1800)를 도시한다. 따라서, 체인은 체인에 가요성을 제공하여 테스트 동안 열 헤드 유닛(THU)(1700)의 안정성을 실질적으로 향상시키도록 부착된 개별 세그먼트(1812)들의 조립체일 수 있다.18 shows a flexible cable chain assembly 1800 that connects an electrical cable to a thermal head unit (THU) 1700 via an electrical connector 1810 with quick release characteristics for connection to a connector 1702 without the use of a tool ). Thus, the chain may be an assembly of individual segments 1812 attached to provide flexibility to the chain to substantially improve the stability of the thermal head unit (THU) 1700 during testing.

또 다른 실시예에서, 결로를 감소시키기 위한 방식이 제공된다. 이러한 방법은 결로-감소 가스 입구, 및 결로가 발생할 수 있는 열 제어 유닛(TCU)(1500)의 표면 부근의 열 헤드 유닛(THU)(1700)에 결로-감소 가스 운반 통로를 포함한다. 결로를 감소시키기 위한 다른 수단(1900)은 도 19a 및 도 19b에 도시되어 있다. 열 제어 유닛(TCU)(1500)은 2개의 건조 박스(1910 및 1920)에 둘러싸여 있어서, 이들 박스는 결로-감소 가스로 채워진 건조한 환경을 제공한다. 작은 박스(1910)는 열 헤드 유닛(THU)(1700)을 덮고, 큰 박스(1920)는 유체 관리 시스템(1600) 주위에 건조 환경을 포함한다.In yet another embodiment, a method for reducing condensation is provided. This method includes a condensation-reducing gas inlet, and a condensation-reducing gas carrying passage in a thermal head unit (THU) 1700 near the surface of a thermal control unit (TCU) 1500 where condensation may occur. Other means 1900 for reducing condensation are shown in Figures 19A and 19B. A thermal control unit (TCU) 1500 is surrounded by two drying boxes 1910 and 1920, which provide a dry environment filled with dew condensation-reducing gas. The small box 1910 covers the thermal head unit (THU) 1700 and the large box 1920 includes a drying environment around the fluid management system 1600.

본 발명의 일 실시예는, 서브-조립체가 도킹되어 있지 않고 분리되어 있어 서브-조립체에 유체가 흐르고 있지 않을 때 열 전달 유체를 호스팅(hosting)하는 열 제어 유닛의 서브-조립체 내에 압력이 상승하는 문제를 해결한다. One embodiment of the present invention is directed to a method of controlling the temperature of a fluid in a sub-assembly of a thermal control unit that houses a heat transfer fluid when the sub-assembly is not docked and separated, Solve the problem.

도 20은 사용 상태 동안 열 전달 유체가 서브-조립체(2010)를 통해 흐르고 있는 서브-조립체(2010)를 포함하는 구성(2000)을 도시한다. 사용 상태 동안, 열 전달 유체는 입구 포트(2020)로부터 서브-조립체(2010)와 유체 전송 라인(2040)을 통해 출구 포트(2030)로 흐른다. 이 상태에서, (입구 포트(2020)에 있는) 흐름 밸브(2025)와 (출구 포트(2030)에 있는) 흐름 밸브(2035)가 모두 개방되어, 열 전달 유체의 열 팽창으로 인한 압력 상승이 없다.Figure 20 illustrates a configuration 2000 that includes a sub-assembly 2010 in which heat transfer fluid is flowing through sub-assembly 2010 during use. During use, heat transfer fluid flows from inlet port 2020 through sub-assembly 2010 and fluid transmission line 2040 to outlet port 2030. In this state, both the flow valve 2025 (at the inlet port 2020) and the flow valve 2035 (at the outlet port 2030) are both open and there is no pressure rise due to thermal expansion of the heat transfer fluid .

도 21은 흐름 밸브(2025)와 흐름 밸브(2035)가 폐쇄되어 있어서, 도킹되어 있지 않은 상태 동안 열 전달 유체가 서브-조립체(2010)를 통해 흐르고 있지 않는 구성(2100)을 도시한다. 이 상태에서, 열 전달 유체는 서브-조립체(2010)와 유체 전송 라인(2040)에 갇혀 있다. 온도가 저온으로부터 실온으로 상승함에 따라, 열 전달 유체는 열 팽창으로 인해 팽창하고 열 전달 유체의 압력이 상승된다. 그 결과 과도한 압력이 생겨 서브-조립체(2010)를 손상시킬 수 있다.Figure 21 illustrates a configuration 2100 in which flow valve 2025 and flow valve 2035 are closed such that heat transfer fluid does not flow through sub-assembly 2010 during an undocked condition. In this state, the heat transfer fluid is trapped in the sub-assembly 2010 and the fluid transmission line 2040. As the temperature rises from low to room temperature, the heat transfer fluid expands due to thermal expansion and the pressure of the heat transfer fluid rises. As a result, excessive pressure can occur and damage the sub-assembly 2010.

서브-조립체(2010)에서 열 전달 유체의 예는 3MTM NovecTM 엔지니어링 유체(Engineered Fluid) HFE-7500이다. HFE-7500 유체의 열팽창 계수는 0.00129/K이다. 온도가 저온으로부터 실온으로 상승함에 따라 HFE-7500 유체는 열 팽창으로 인해 팽창하여 HFE-7500 유체의 압력이 상승한다. 그 결과 과도한 압력이 생겨 서브-조립체(2010)를 손상시킬 수 있다. 따라서 온도가 상승함에 따라 압력을 경감할 필요가 있다.An example of a heat transfer fluid in sub-assembly 2010 is 3M TM Novec TM Engineered Fluid HFE-7500. The thermal expansion coefficient of HFE-7500 fluid is 0.00129 / K. As the temperature rises from low to room temperature, the HFE-7500 fluid expands due to thermal expansion and the pressure of the HFE-7500 fluid rises. As a result, excessive pressure can occur and damage the sub-assembly 2010. Therefore, it is necessary to reduce the pressure as the temperature rises.

본 발명의 일 실시예는 서브-조립체(2010)에 과도한 압력이 생기는 전술된 문제를 해결한다. 도 22의 구성(2200)에 도시된 바와 같이, 압력 경감 밸브(2260)는 유체 전송 라인(2040)에 부착된다. 열 전달 유체가 입구 포트(2020)로부터 서브-조립체(2010)와 유체 전송 라인(2040)을 통해 출구 포트(2030)로 흐르고 있는 사용 상태를 도시한다. 이 상태에서, (입구 포트(2020)에 있는) 흐름 밸브(2025)와 (출구 포트(2030)에 있는) 흐름 밸브(2035)는 모두 개방되어, 열 전달 유체의 열 팽창으로 인한 압력의 상승이 없다. 입구 포트(2020)에서 열 전달 유체의 압력은 약 90 psi이다. 출구 포트(2030)에서 열 전달 유체의 압력은 대략 10 psi 내지 20 psi이다. 가압된 공기는 대략 80 psi 내지 100 psi의 압력에서, 또는 열 전달 유체의 동작 압력보다 더 높은 일부 다른 압력 값에서, 밸브 입구 포트(2261)를 통해 압력 경감 밸브(2260) 내로 공급된다. 따라서, 압력 경감 밸브(2260) 내의 공기 압력은 압력 경감 밸브(2260) 내의 피스톤 또는 다이아프램(도시되지 않음)이 하부 위치(2263)에 유지하기에 충분하다.One embodiment of the present invention solves the above-mentioned problem of excessive pressure on the sub-assembly 2010. [ As shown in configuration 2200 of FIG. 22, pressure relief valve 2260 is attached to fluid transmission line 2040. Assembly 2010 and fluid delivery line 2040 to outlet port 2030. The heat transfer fluid flows from inlet port 2020 to sub- In this state, both the flow valve 2025 (at the inlet port 2020) and the flow valve 2035 (at the outlet port 2030) are both open so that the pressure rise due to the thermal expansion of the heat transfer fluid none. The pressure of the heat transfer fluid at the inlet port 2020 is about 90 psi. The pressure of the heat transfer fluid at the outlet port 2030 is approximately 10 psi to 20 psi. The pressurized air is fed into the pressure relief valve 2260 through the valve inlet port 2261 at a pressure of about 80 psi to 100 psi or at some other pressure value that is higher than the operating pressure of the heat transfer fluid. Thus, the air pressure in the pressure relief valve 2260 is sufficient to keep the piston or diaphragm (not shown) in the pressure relief valve 2260 in the lower position 2263.

열 제어 유닛의 서브-조립체에 과도한 압력이 생기는 것을 방지하는데 압력 경감 밸브를 추가하는 것의 잇점은 도 23을 참조하여 보다 잘 설명된다. 구성(2300)에서, (입구 포트(2020)에 있는) 흐름 밸브(2025)와 (출구 포트(2030)에 있는) 흐름 밸브(2035)는 모두 닫혀 있다. 서브-조립체는 도킹되어 있지 않다(입구 포트(2020)와 출구 포트(2030)에서 모두 분리되어 있다). 서브-조립체(2010)의 온도가 상승함에 따라, 열 전달 유체가 팽창한다. 그러나, 압력 경감 밸브(2260)는 결합 포트(2262)를 통해 유체 전송 라인(2040)에 동작 가능하게 연결된다. 이러한 상태에서, 그 입력 포트(2261)에서 압력 경감 밸브(2260)로 공급되는 공기는 거의 제로(0)이다. 따라서, 압력 경감 밸브(2260) 내의 피스톤 또는 다이아프램(도시되지 않음)은 팽창된 열 전달 유체의 압력 하에서 상부 위치(2363)로 이동한다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 압력 경감 밸브(2260)는 열 제어 유닛의 서브-조립체에 과도한 압력이 생기는 것을 방지하고, 서브-조립체에 과도한 압력이 생기는 것으로 인해 밀봉된 챔버 및 그 밀봉재가 손상되는 것을 방지한다.The advantage of adding a pressure relief valve to prevent excessive pressure from occurring in the sub-assembly of the thermal control unit is better illustrated with reference to Fig. In configuration 2300, both the flow valve 2025 (at the inlet port 2020) and the flow valve 2035 (at the outlet port 2030) are closed. The sub-assemblies are not docked (they are all separate at the inlet port 2020 and the outlet port 2030). As the temperature of the sub-assembly 2010 rises, the heat transfer fluid expands. However, pressure relief valve 2260 is operatively connected to fluid transmission line 2040 via engagement port 2262. In this state, the air supplied to the pressure relief valve 2260 at its input port 2261 is almost zero. Thus, the piston or diaphragm (not shown) in the pressure relief valve 2260 moves to the upper position 2363 under the pressure of the expanded heat transfer fluid. Thus, according to one embodiment of the present invention, the pressure relief valve 2260 prevents excessive pressure from being created in the sub-assembly of the thermal control unit and, due to the occurrence of excessive pressure in the sub-assembly, To prevent damage.

압력 경감 밸브(2260)를 보다 상세히 설명하기 위해, 도 24 및 도 25를 사용한다. 도 24는 사용 상태 동안 축 A-A를 따른 압력 경감 밸브(2260)의 단면도를 도시한다. 압력 경감 밸브(2260)는 원통형 몸체(2265)와 원통형 커버(2266) 내에서 움직일 수 있는 피스톤(2264)으로 구성된다. 피스톤(2264)은 2 세트의 O-링 밀봉재(2267)를 수용하기 위해 2개의 리세스된 홈(groove)을 갖는다. 2개의 추가적인 O-링 밀봉재 세트가 압력 경감 밸브(2260)에 포함된다. 상부 O-링 밀봉재(2268)와 하부 O-링 밀봉재(2269)가 있다. 도 24의 구성(2400)이 사용 상태를 설명하기 때문에, 피스톤(2264)은 원통형 몸체(2265) 내부의 공기 압력이 압력 경감 밸브(2260)의 연결 포트(2262)에서 열 전달 유체의 압력보다 동작가능하게 더 크기 때문에 하부 위치에 있는 것으로 이해된다.To describe the pressure relief valve 2260 in more detail, FIGS. 24 and 25 are used. Figure 24 shows a cross-sectional view of the pressure relief valve 2260 along axis A-A during use. Pressure relief valve 2260 is comprised of a cylindrical body 2265 and a piston 2264 movable within a cylindrical cover 2266. The piston 2264 has two recessed grooves for receiving two sets of O-ring seals 2267. Two additional sets of O-ring seals are included in the pressure relief valve 2260. There are an upper O-ring sealing material 2268 and a lower O-ring sealing material 2269. The piston 2264 is configured such that the air pressure inside the cylindrical body 2265 is greater than the pressure of the heat transfer fluid at the connection port 2262 of the pressure relief valve 2260 because the configuration 2400 of FIG. It is understood that it is in the lower position because it is possibly larger.

이와 달리, 도 25는 도킹되어 있지 않은 상태 동안 축 B-B를 따른 압력 경감 밸브(2260)의 단면도를 도시한다. 이 상태에서, 그 입력 포트(2261)에서 압력 경감 밸브(2260)로 공급되는 공기는 거의 제로이다. 따라서, 피스톤(2264)은 압력 경감 밸브(2260)의 연결 포트(2262)에서 열 전달 유체의 압력 하에서 상방으로 자유롭게 움직일 수 있다. 따라서, 압력 경감 밸브(2260)는 열 제어 유닛의 서브-조립체 내에 압력이 상승하는 것을 방지하는 역할을 한다. 따라서, 압력 경감 밸브(2260)는, 과도한 압력이 생기는 것을 방지하고, 서브-조립체의 임의의 열 팽창과 과도한 압력으로 인해 밀봉된 챔버와 그 밀봉재가 손상되는 것을 방지하는데 효과적이다.25 shows a cross-sectional view of pressure relief valve 2260 along axis B-B during an undocked condition. In this state, the air supplied from the input port 2261 to the pressure relief valve 2260 is almost zero. Thus, the piston 2264 is free to move upward under the pressure of the heat transfer fluid at the connection port 2262 of the pressure relief valve 2260. Accordingly, pressure relief valve 2260 serves to prevent pressure build-up within the sub-assembly of the thermal control unit. Thus, the pressure relief valve 2260 is effective in preventing excessive pressure from occurring and preventing any damage to the sealed chamber and its seal due to any thermal expansion and excessive pressure of the sub-assembly.

본 발명의 대안적인 실시예에서, 도 25를 참조하면, 피스톤(2264)은 다이아프램(도시되지 않음)으로 대체될 수 있으며, 이 다이아프램은, 피스톤과 유사하게, 압력 경감 밸브(2260)의 결합 포트(2262)에서 열 전달 유체의 압력 하에서 상방으로 자유로이 이동할 수 있는 것으로 이해된다. 따라서, 다이아프램을 갖는 압력 경감 밸브는 열 제어 유닛의 서브-조립체 내에 압력이 상승하는 것을 방지하는 역할을 한다. 따라서, 다이아프램을 갖는 압력 경감 밸브는, 과도한 압력이 생기는 것을 방지하고, 서브-조립체의 임의의 열 팽창과 과도한 압력으로 인해 밀봉된 챔버와 그 밀봉재가 손상되는 것을 방지하는데 효과적이다.25, the piston 2264 may be replaced by a diaphragm (not shown), which is similar to a piston, such that the pressure relief valve 2260 is in fluid communication with the pressure relief valve 2260. In an alternative embodiment of the present invention, Is understood to be free to move upwardly under the pressure of the heat transfer fluid at the coupling port 2262. [ Thus, the pressure relief valve with the diaphragm serves to prevent pressure build-up within the sub-assembly of the thermal control unit. Thus, a pressure relief valve with a diaphragm is effective to prevent excessive pressure from occurring and prevent any damage to the sealed chamber and its seal due to any thermal expansion and excessive pressure of the sub-assembly.

따라서, 본 발명은 일부 실시예에 관하여 설명되었지만, 본 발명의 범위 내에 있는 여러 변경, 변형, 치환 및 등가물이 존재할 수 있다. 또한, 본 발명의 방법 및 장치를 구현하는 많은 대안적인 방법이 있음을 알아야 한다. 따라서, 첨부된 청구범위는 본 발명의 진정한 사상과 범위 내에 있는 그러한 모든 변경, 변형, 치환 및 등가물을 포함하는 것으로 해석되어야 하는 것으로 의도된다.Thus, while this invention has been described in terms of some embodiments, there may be many variations, modifications, permutations, and equivalents that fall within the scope of the invention. It should also be noted that there are many alternative ways of implementing the method and apparatus of the present invention. Accordingly, it is intended that the appended claims be interpreted as including all such alterations, modifications, permutations, and equivalents as fall within the true spirit and scope of the present invention.

Claims (5)

기판에 부착된 다이(die)를 갖는 테스트 받는 직접 회로 디바이스(device under test: DUT)에 설정점 온도를 유지하도록 구성된 집적 회로(IC) 디바이스 테스터로서,
상기 테스터는 열 제어 유닛을 포함하고,
상기 열 제어 유닛은,
상기 DUT의 상기 다이와 접촉하도록 구성된 열 전도성 받침대를 포함하는 받침대 조립체;
상기 열 전도성 받침대로 및 상기 열 전도성 받침대로부터 열 전도를 용이하게 하고 상기 온도를 모니터링하기 위해 부착된 온도 센서를 구비하는 열 교환 판;
유체를 순환시키도록 구성된 유체 입구와 유체 출구를 갖는 온도-제어 유체 순환 블록으로서, 상기 열 전도성 받침대와 z-축을 따라 적층된 관계에 있는 상기 유체 순환 블록;
상기 열 교환 판을 통해 상기 받침대에 열을 제공하도록 구성된 열 전도성 히터;
상기 DUT의 상기 기판과 접촉하도록 구성된 기판 푸셔;
z-축 힘을 수용하고, 상기 z-축 힘을 상기 받침대 조립체와 상기 기판 푸셔 사이에 제어 가능하게 분배하도록 구성된 제어 가능한 힘 분배기;
공압 작동, 냉각 및 결로 감소를 위한 유체를 상기 열 제어 유닛에 공급하도록 구성된 유체 관리 시스템; 및
상기 열 제어 유닛 내의 유체의 압력을 경감시키도록 구성된 압력 경감 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 집적 회로 디바이스 테스터.
1. An integrated circuit (IC) device tester configured to maintain a set point temperature in a device under test (DUT) having a die attached to the substrate,
The tester comprising a thermal control unit,
The thermal control unit includes:
A pedestal assembly including a thermally conductive pedestal configured to contact the die of the DUT;
A heat exchange plate having a thermally conductive pedestal and a temperature sensor attached thereto for facilitating thermal conduction from the thermally conductive pedestal and monitoring the temperature;
A temperature-controlled fluid circulation block having a fluid inlet and a fluid outlet configured to circulate the fluid, the fluid circulation block being in a stacked relationship with the thermally conductive pedestal along the z-axis;
A thermally conductive heater configured to provide heat to the pedestal through the heat exchange plate;
A substrate pusher configured to contact the substrate of the DUT;
a controllable force distributor configured to receive a z-axis force and to controllably distribute the z-axis force between the pedestal assembly and the substrate pusher;
A fluid management system configured to supply fluid to the thermal control unit for pneumatic actuation, cooling, and condensation reduction; And
And a pressure relief valve configured to relieve the pressure of the fluid in the thermal control unit.
제1항에 있어서, 상기 압력 경감 밸브는,
원통형 커버로 덮인 원통형 몸체;
상기 원통형 몸체 내에서 이동할 수 있고, 2개의 O-링 밀봉재 세트를 수용하는 2개의 리세스된 홈(recessed groove)을 구비하는 피스톤;
입구 포트; 및
상기 압력 경감 밸브를 상기 유체 관리 시스템에 결합시키도록 구성된 결합 포트를 포함하는 것을 특징으로 하는 집적 회로 디바이스 테스터.
The pressure reducing valve according to claim 1,
A cylindrical body covered with a cylindrical cover;
A piston movable within the cylindrical body and having two recessed grooves for receiving two sets of O-ring seals;
Inlet port; And
And a coupling port configured to couple the pressure relief valve to the fluid management system.
제1항에 있어서, 상기 압력 경감 밸브는,
원통형 커버로 덮인 원통형 몸체;
상기 원통형 몸체 내에서 이동할 수 있는 다이아프램;
입구 포트; 및
상기 압력 경감 밸브를 상기 유체 관리 시스템에 결합시키도록 구성된 결합 포트를 포함하는 것을 특징으로 하는 집적 회로 디바이스 테스터.
The pressure reducing valve according to claim 1,
A cylindrical body covered with a cylindrical cover;
A diaphragm movable within the cylindrical body;
Inlet port; And
And a coupling port configured to couple the pressure relief valve to the fluid management system.
유체의 열 팽창으로 인해 유체 관리 시스템에 과도한 압력이 생기는 것을 방지하는 방법으로서, 상기 과도한 압력이 생기는 것을 방지하는 방법은,
결합 포트를 통해 압력 경감 밸브를 상기 유체 관리 시스템에 결합시키는 단계;
열 전달 유체의 동작 압력보다 더 높은 압력으로 가압된 공기를 입구 포트를 통해 상기 압력 경감 밸브로 공급하는 단계; 및
상기 입구 포트를 통해 상기 압력 경감 밸브로 공급되는 상기 가압된 공기의 압력 및 상기 유체 관리 시스템 내의 상기 유체의 압력 하에서 상기 압력 경감 밸브 내의 피스톤이 자유로이 이동하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
A method for preventing excessive pressure from occurring in a fluid management system due to thermal expansion of the fluid,
Coupling a pressure relief valve through the coupling port to the fluid management system;
Supplying pressurized air to the pressure relief valve through the inlet port at a pressure greater than the operating pressure of the heat transfer fluid; And
Wherein the piston in the pressure relief valve is free to move under the pressure of the pressurized air supplied to the pressure relief valve through the inlet port and the pressure of the fluid in the fluid management system.
유체의 열 팽창으로 인해 유체 관리 시스템에 과도한 압력이 생기는 것을 방지하는 방법으로서, 상기 과도한 압력이 생기는 것을 방지하는 방법은,
결합 포트를 통해 압력 경감 밸브를 상기 유체 관리 시스템에 결합시키는 단계;
열 전달 유체의 동작 압력보다 더 높은 압력으로 가압된 공기를 입구 포트를 통해 압력 경감 밸브로 공급하는 단계; 및
상기 입구 포트를 통해 상기 압력 경감 밸브로 공급되는 상기 가압 공기의 압력 및 상기 유체 관리 시스템 내의 상기 유체의 압력 하에서 상기 압력 경감 밸브 내의 다이아프램이 자유로이 이동하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
A method for preventing excessive pressure from occurring in a fluid management system due to thermal expansion of the fluid,
Coupling a pressure relief valve through the coupling port to the fluid management system;
Supplying pressurized air to the pressure relief valve through the inlet port at a pressure greater than the operating pressure of the heat transfer fluid; And
Wherein the diaphragm in the pressure relief valve is free to move under the pressure of the pressurized air supplied to the pressure relief valve through the inlet port and the pressure of the fluid in the fluid management system.
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