JP4645373B2

JP4645373B2 - 電子部品の温度制御装置並びにハンドラ装置

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Publication number: JP4645373B2
Application number: JP2005258690A
Authority: JP
Inventors: 敏中村; 大輔桐原; 広明藤森
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2005-09-07
Filing date: 2005-09-07
Publication date: 2011-03-09
Anticipated expiration: 2025-09-07
Also published as: JP2007071680A

Description

本発明は、電子部品の特性検査などにおいて使用される電子部品の温度制御装置、並びにその温度制御装置を備えたハンドラ装置に関する。

ＩＣなどの電子部品の特性検査において、電子部品を所定の温度に保持した状態で検査をする温度負荷試験がある。この温度負荷試験においては、電子部品の自己発熱による温度変化を補完することにより、正確な温度負荷下で電子部品の検査を行う必要がある。特に昨今は、パソコンのＣＰＵに代表されるように、電子部品の高速化、高集積化、微細化が進み、その発熱量がますます増大する傾向にあるため、検査時に高いレベルの温度制御技術が求められている。このため、従来より電子部品の温度制御技術が種々開発されている（例えば、特許文献１〜３）。

特表２００１−５２６８３７号公報特表２００２−５２０６２２号公報特表２００４−５２７７６４号公報

特許文献１や特許文献２のような液体を循環させる方式では、電子部品の高い発熱量を冷却するために液体温度を零度以下に冷やす必要がある。その場合には、電子部品をハンドリングするハンドラ装置が設置された雰囲気の湿度によって、液体により冷やされた配管や流路構成部品などが露点以下に冷えるために結露してしまう。たとえば具体的なケースで説明すると、電子部品の内部集積回路チップの温度をTjとして、電子部品外装部材の表面の温度をTcとすると、TjとTcの間の熱抵抗は０．１〜０．３℃／Ｗ程度ある。また電子部品を検査ソケットに押し付けてテストするための測定ヘッドの温度をThとすると、ThとTcとの間の熱抵抗は大きい場合に０．２℃／Ｗ程度ある。これは接触面の密着具合によりミクロ的な空気層によって熱抵抗が大きくなるからである。そして最大の熱抵抗は０．５℃／Ｗとなる場合もある。この場合、電子部品の電気特性試験時に２００Ｗの発熱がある場合には、冷却しようとする測定ヘッドの温度Thと電子部品内部のTjとの間の温度差が、２００×０．５＝１００℃となる。よってTjの温度を８０℃で試験するケースでは、Thをマイナス２０℃にする必要がある。ハンドラ装置の設置した部屋の温度が２０℃、湿度５０％とすると露点は９．３℃となり、それ以下の温度では配管や流路構成部品などが結露し、氷点下の温度ではさらに霜が付く。そのため通常、配管や部品に断熱材を巻くなどして結露対策を施すが、動作する可動部の配管などは屈曲による耐久性劣化を避けるため断熱材を厚くできないので、現実には可動部の配管などの結露を防ぐことは困難である。また、冷却液体を循環させるためには大きなタンクを持った液体冷却装置（チラー）が必要となる。しかも、電子部品を冷却する稼動に入る前に、タンク内の冷却液を冷やすために多くの時間がかかってしまう。
また、電子部品に接触してそれを冷却するヒートシンクの内部に加熱用のヒータを配置した場合、ヒータの第一の面と第二の面の温度差が大きくなり、ヒータがその熱膨張と収縮による応力で破損してしまう場合がある。また、電子部品を検査する際に加える加圧力がすべてヒータに加わることとなり、ヒータのひび割れやヒータとヒートシンク間の接合材がひび割れを起こす不具合がある。
また、特許文献３に記載の圧縮機と凝縮器を備えた冷却システムにおいても、流体流ループの低温側で、露点以下になり、可動部配管に結露が生じる場合がある。
さらに、電子部品を搬送する機能と測定中の電子部品を冷却する機能を一体化したハンドラ装置の測定ハンドにおいて、電子部品を吸着する吸着パットが、熱伝導性を改善するために電子部品上面に塗布された熱伝導性液体を吸込んでしまう不具合もあった。

本発明は上記課題に鑑みてなされたもので、電子部品の特性検査などにおいて使用される電子部品の温度制御装置、またはその温度制御装置を備えたハンドラ装置の可動部配管の結露を防止することを目的とする。また、それらの装置の冷却開始までの時間を短縮することを目的とする。また、加圧力や温度差により温度制御装置の加熱器が破損し難い構造を得ることを目的とする。さらに、温度制御対象である電子部品を真空吸着する吸着パットを備えるものにおいて、吸着パット電子部品上面に吐出された熱伝導性液体材料を吸込んでしまう不具合を解決することを目的とする。加えて、熱伝導効率を高め、温度変化に対して応答性のよい温度制御装置を得ることも目的とする。

本発明に係る電子部品の温度制御装置は、圧縮機、凝縮器、膨張器及び蒸発器を循環する冷媒流路を有した冷却サイクル装置と、前記蒸発器に結合され前記電子部品と接触可能な面を有する熱伝導ブロックと、前記熱伝導ブロックを加熱する少なくとも１つの第１加熱器と、前記蒸発器から前記圧縮機へ戻る配管を加熱する第２加熱器と、を備えた電子部品の温度制御装置であって、
絶縁性を有した熱伝導性液体を、前記熱伝導ブロックに圧接される前記電子部品の上面に供給する熱伝導性液体供給装置を備えたものである。
また、圧縮機、凝縮器、膨張器及び蒸発器を循環する冷媒流路を有した冷却サイクル装置と、前記蒸発器に結合され前記電子部品と接触可能な面を有する熱伝導ブロックと、前記熱伝導ブロックを加熱する少なくとも１つの第１加熱器と、前記蒸発器から前記圧縮機へ戻る配管を加熱する第２加熱器と、を備えた電子部品の温度制御装置であって、
前記熱伝導ブロックの外周に、前記電子部品を真空吸着して該電子部品を前記熱伝導ブロックに圧接する少なくとも１つの吸着パットを備え、前記吸着パットは伸縮自在に構成されており、非吸着時には前記吸着パットが伸びた状態でその先端が前記熱伝導ブロックの電子部品接触面より突出した位置にあり、吸着時には前記吸着パットが縮んだ状態へ変化するものである。
これによれば、熱伝導ブロックに接触させた電子部品を、冷凍サイクル装置の潜熱を利用して冷却することができるので、大きな液体タンクを用いることなく冷却度を上げることができる。また、冷却液を冷やすための時間も短縮できる。さらに、蒸発器での蒸発により、冷媒が蒸発器設置環境の気温より低温になった場合には、第２加熱器を動作させることで、可動部である蒸発器に繋がる配管の結露を防止することができる。
また、絶縁性を有した熱伝導性液体を、前記熱伝導ブロックに圧接される前記電子部品の上面に供給する熱伝導性液体供給装置を備えたので、電子部品と熱伝導ブロックとの密接性が向上し、それらの間の熱伝導効率が向上する。
さらに、本発明に係る電子部品の温度制御装置は、前記熱伝導ブロックの外周に、前記電子部品を真空吸着して前記熱伝導ブロックに圧接する少なくとも１つの吸着パットを備えたので、電子部品と熱伝導ブロックとが密接されて、それらの間の熱伝導効率が向上する。なお、前記吸着パットは伸縮自在に構成されており、非吸着時には前記吸着パットが伸びた状態でその先端が前記熱伝導ブロックの電子部品接触面より突出した位置にあり、吸着時には前記吸着パットが縮んだ状態へ変化する構造となっているものである。これにより、電子部品と熱伝導ブロックとの間に熱伝導を良好にする熱伝導性液体を滴下した場合にも、その液体を吸着パット内に吸い込むことがない。また、吸着パットを熱伝導ブロックの外周に環状に配置した場合には、熱伝導性液体を吸着パットで囲まれた部分以外に漏らすことも防止できる。

なお、前記熱伝導ブロックの温度を検出する少なくとも１つの第１温度検出器と、該第１温度検出器の検出値に基づいて前記第１加熱器の動作を制御するコントローラとを備えるのが好ましい。これにより熱伝導ブロックの加熱自動制御が可能となる。なお、熱伝導ブロックの温度を多点で監視する必要がある場合は、第１温度検出器と第１加熱器とをそえぞれ複数個備えるようにするとよい。

また、前記蒸発器と前記第２加熱器との間の配管部に、断熱材を配置するのが好ましい。第２加熱器を蒸発器と近い位置の配管上に配置した場合には、このように第２加熱器と蒸発器の間に断熱材を介在させることによって、蒸発器に熱が伝導しないようにするのがよい。
また、前記第２加熱器が予め定めた温度以上になるのを防止する過昇温防止器を備えるのが好ましい。これにより第２加熱器の過度の温度上昇が防止される。
また、前記第２加熱器の温度を検出する第２温度検出器と、該第２温度検出器の検出値に基づいて前記第２加熱器の動作を制御するコントローラとを備えるのが好ましい。これにより冷媒回収側配管の結露防止を自動制御することが可能となる。なお、このコントローラは第１加熱器の動作を制御するコントローラを利用してもよい。

また、前記第１加熱器は前記熱伝導ブロックより平面積が小さくされて、前記蒸発器と前記熱伝導ブロックとの間に配置され、かつ前記蒸発器と隙間を介し配置されているのが好ましい。この構造によれば、電子部品をテスタの検査ソケットに押し付け電気的に接続する場合に、コンタクト圧力が第１加熱器に直接かからないため、第１加熱器がひび割れたり、接合材がひび割れたりすることが回避される。
また、前記熱伝導ブロックは前記蒸発器との間で前記第１加熱器を非介在とした部分を有するのが好ましい。電子部品の発熱量の多い部分を、この第１加熱器を非介在とした部分に対応させて接触させることにより、電子部品の冷却を効率よく行うことができる。
なお、前記熱伝導ブロックの前記第１加熱器を非介在とした部分は近傍の前記第１加熱器と断熱材で仕切られているのが好ましい。これにより、熱伝導ブロックの第１加熱器を非介在とした部分では、第１加熱器の影響が低減されて冷却効率が一層向上する。

また、前記圧縮機から前記凝縮器を経由しないで前記膨張器へ繋がるバイパス流路を備え、さらに前記圧縮機から前記凝縮器を経由して前記膨張器へ繋がる通常流路と前記バイパス流路とを選択的に切り換える流路切換器を備えたものである。
これにより、電子部品の温度が低下しすぎた場合などにおいて電子部品を加熱する際に、第１加熱器によりに加熱するとともに、冷媒の流れを通常流路からバイパス流路に切り換えて、高圧高温冷媒蒸気を気化器へ導くことにより、効率よく熱伝導ブロックを加熱できる。またこのように加熱時でも冷媒の流れを止めないようにすることにより、圧縮機への負担を減らすことができる。

また、前記冷媒流路に接続された冷媒供給源と、前記冷媒流路と前記冷媒供給源との接続流路に配置された圧力調整器とを備え、前記圧力調整器は、前記冷媒流路の圧力が低下した場合には前記冷媒供給源から冷媒を前記冷媒流路に供給し、前記冷媒流路の圧力が上昇した場合には前記冷媒流路から冷媒を前記冷媒供給源に回収するものである。
これにより、冷凍サイクル装置の冷媒の量を常に一定に保つことができ、安定した温度制御が可能となる。

本発明に係るハンドラ装置は、電子部品を保持して該電子部品を所定位置に位置決めするロボットハンドを備えたハンドラ装置において、上記いずれかに記載の温度制御装置を備え、その蒸発器及び熱伝導ブロックを含む電子部品冷却部を前記ロボットハンドの電子部品保持部に配置したものである。
このハンドラ装置により、可動部である蒸発器に繋がる配管の結露を防止することができる。また、冷凍サイクル装置の潜熱を利用して冷却を行うことで、冷却開始までの時間を短縮することができる。また、冷凍サイクル装置を構成する蒸発器と熱伝導ブロックを加熱する第１加熱器との間に隙間を設けたことにより、加圧力や温度差に起因する第１加熱器の破損を抑制することができる。その他、この構成により熱伝導効率が改善されたハンドラ装置、あるいは温度変化に対して応答性のよいハンドラ装置を得ることができる。

実施形態１
図１は本発明の実施形態１に係る電子部品の温度制御装置の全体構成図である。この温度制御装置は、圧縮機１、凝縮器２、膨張器（例えば膨張弁）６及び蒸発器７が配管１７，１８で繋がれた冷媒の循環回路を備えており、この冷媒循環回路により冷凍サイクル装置が構成されている。このうちの蒸発器７がヒートシンクとして電子部品４０の温度制御に直接関与することになる。蒸発器７には、電子部品４０と直接接触する熱伝導ブロック９が締結されており、熱伝導ブロック９には、それを加熱するための第１加熱器１０や、熱伝導ブロック９の温度を検出する温度検出装置としての第１温度センサ１１が組み込まれている。第１温度センサ１１はコントローラ(例えばプログラマブルコントローラ）３０と接続されており、コントローラ３０は第１温度センサ１１の検出温度に応じて、第１加熱器１０の動作を制御する。なお、電子部品４０を蒸発器７に直接接触させるのではなく、熱伝導ブロック９を介して接触させるのは、異なる形状の制御対象電子部品に応じた熱伝導ブロック９を交換して使用することで、蒸発器７と電子部品４０との間の熱伝導を電子部品の種類にかかわらず常に良好な状態にして、電子部品４０の温度制御を行うためである。
また、第１温度センサ１１はかならずしも必須のものではない。その理由は、電子部品４０自体が内部に温度センサ相当物を備える場合もあり、その場合には、電子部品４０の温度センサ相当物の検出値をコントローラ３０にフィードバックすることで、第１加熱器１０の動作を制御することができるからである。

蒸発器７にはさらに、電子部品４０をトレイなどから取り上げて熱伝導ブロック９に圧接するための手段として、熱伝導ブロック９の外周に、少なくとも１つ、好ましくは複数の吸着パット（真空吸着パット）８を備えている。吸着パット８は一端が真空源（図示せず）に連通し、他端（先端）が電子部品４０を真空吸着できるように開口した柔軟性を有するパットからなっている。この吸着パット８は、蛇腹状などに構成して伸縮自在とし、非吸着時には吸着パット８が伸びた状態でその先端が熱伝導ブロック９より突出した位置にあり、吸着時には吸着パット８が縮んだ状態へ変化する構造となっている。従って、吸着パット８は例えばゴムやシリコンなどから構成するのがよい。
なお、蒸発器７、吸着パット８、熱伝導ブロック９、第１加熱器１０などから構成される電子部品の冷却に直接関わる部分を、以下では「電子部品冷却部」と称する。

圧縮機１から凝縮器２および膨張器６を経由して蒸発器７に向かう冷媒供給側の配管１７には、フィルタドライヤ４、電磁弁５などを設けてもよい。フィルタドライヤ４は冷媒中の水分を取り除く乾燥剤の一種（シリカゲル、ソバビード、モレキュラシープなど）が入ったものであり、フロンのように水を溶解しない冷媒を用いる冷凍サイクル装置の場合にはこれを設けるのが特に好ましい。電磁弁５は冷媒の供給流路を開閉するためのものである。さらに、凝縮器２の後にストレーナ（図示せず）を取り付け、負荷変動による蒸発器７内の冷媒量の変動を吸収するようにしてもよい。

一方、蒸発器７から圧縮機１に向かう冷媒回収側の配管１８にはニクロム線ヒータなどの第２加熱器１２が設けられている。第２加熱器１２に対しては、その温度を検出する温度検出装置としての第２温度センサ１３が組み込まれている。第２温度センサ１３はコントローラ３０と接続されており、コントローラ３０は第２温度センサ１３の検出温度に応じて、第２加熱器１２の動作を制御する。また、第２加熱器１２が予め定めた温度以上になるのを防止する過昇温防止器として、サーモスタットや温度ヒュー度を備えているのが好ましい。この例では第２加熱器１２の加熱回路にサーモスタット１４を配置している。なお、第２加熱器１２が蒸発器７と近い距離に設けられた場合には、第２加熱器１２の熱が蒸発器７に影響しないように、第２加熱器１２と蒸発器７の間の配管部に断熱材２１を設けるのが好ましい。その場合、図２に示すように蒸発器７に接して断熱材２１を設けてもよい。

また、蒸発器７で蒸発しきれなかった冷媒液がある場合にそれを分離するアキュムレータ１５を、圧縮機１の手前の冷媒回収側の配管１８に設けてもよい。さらに、冷媒供給側の配管１７と冷媒回収側の配管１８との間に熱交換器１６を配して、それらの配管間で熱交換を行わせるようにしてもよい。なお、図１中の符号３は、凝縮器２を冷却する凝縮器ファン３を表している。

次に、図１に示した温度制御装置の作用を説明する。電子部品４０の冷却は図１の冷凍サイクル装置を利用して行われる。すなわち、圧縮機１から出て凝縮器２により常温高圧の液体に凝縮された冷媒が、膨張器６によって低圧の液体と気体の混じった流体になって蒸発器７に運ばれる。そして、蒸発器７で流体が蒸発することにより、熱伝導ブロック９に圧接された電子部品４０の熱を奪って電子部品４０を冷却する。この際、圧縮機１をインバータ制御などをすることにより、蒸発器７の冷却能力を調整することも可能である。熱伝導ブロック９の温度は第１温度センサ１１からコントローラ３０にフィードバックされ、電子部品４０の温度が低下しすぎた場合には、コントローラ３０が第１加熱器１０を動作させて熱伝導ブロック９を加熱し、それにより電子部品４０の温度を上昇させる。以上のようにして電子部品４０の温度制御が実行される。また、電子部品４０を高温に保持する場合にも、第１温度センサ１１を動作させて電子部品４０を所定の温度にする。
なお、電子部品４０の温度が低下しすぎた場合などにおいて、電子部品４０を加熱する際には、第１加熱器１０に電流を流すとともに、電磁弁５をＯＦＦにして冷媒の流路を遮断して熱伝導ブロック９を加熱すると、電子部品４０の温度上昇に要する時間が短縮できる。

蒸発器７での蒸発により冷媒が蒸発器７の設置環境の気温より低温になった場合には、第２加熱器１２を動作させて蒸発器７から延びる回収側の配管１８を加熱し、その結露を防止する。なお、蒸発器７は電子部品４０からの熱を奪うことにより回収側の配管１８ほど温度が下がらないことと、蒸発器７自体には比較的容易に断熱材を装着できることから、この温度制御装置においては回収側の配管１８の結露対策が特に必要とされる。
なお、回収側の配管１８の結露を防止するための加熱に関しては、温度精度を要求しないので、第２加熱器１２の制御はサーモスタットや温度ヒューズなど過昇温防止器での温度管理でも十分である。ただし、第１加熱器１０と同様の制御、すなわち第２加熱器１２の近傍に第２温度センサ１３を配置し、その検出値をコントローラ３０にフィードバックして、コントローラ３０により第２加熱器１２を制御してもよい。さらに、過昇温防止器と第２温度センサ１３の両方を備えるようにしてもよい。

次に、蒸発器７、吸着パット８、熱伝導ブロック９、第１加熱器１０などから構成される電子部品冷却部（図１の測定ハンド部）の構造について更に詳述する。
蒸発器７と熱伝導ブロック９はごく薄い熱伝導材料（熱伝導グリス、熱硬化型樹脂、シリコンオイルなどの液体であって２００℃未満で気化しない液体）を介在して、ねじなどで締結される。これにより、蒸発器７と熱伝導ブロック９とが確実に密着し、蒸発器７と熱伝導ブロック９との間の熱伝導性が向上する。なお、熱伝導ブロック９は電子部品４０の形状などに応じて交換して使用される。
また、図２に示すように、第１加熱器１０は熱伝導ブロック９より平面積が小さくされて、蒸発器７と熱伝導ブロック９との間に配置され、かつ蒸発器７と隙間２０を介して配置されている。これにより、電子部品４０をテスタの検査ソケットに押し付けて電気的に接続する場合に、コンタクト圧力が第１加熱器１０に直接加わらなくなり、第１加熱器１０がひび割れたり、接合材がひび割れたりすることがない。

さらに、熱伝導ブロック９には穴または溝をあけ、それらの穴または溝の中に、温度センサ（白金抵抗体など）を熱伝導材料（高熱伝導を混合した熱硬化性樹脂など）で密着固定する。これにより、熱伝導ブロック９と第１温度センサ１１間の接触熱抵抗の不安定さが解消され、測定温度精度が大きく向上する。またこのようにすることで、電子部品４０を検査ソケットに押し付ける力を加えた場合にも、その熱伝導材料が緩衝材となって第１温度センサ１１に大きな力が加わらず、その破壊防止にも寄与する。
また、温度制御対象の電子部品４０がマルチコアタイプで発熱箇所が複数箇所ある場合には、電子部品４０の温度をそれらの複数箇所で監視すべく、第１温度センサ１１と第１加熱器１０をそれぞれ複数個装着するのが好ましい。高速化、高集積化されたＣＰＵなどでは非常に熱密度が高く、電子部品の表面では温度勾配ができるため、電子部品４０の発熱するエリアを分けて個々に温度制御することにより、温度勾配を減らすと共に、電子部品４０が局所的に高温になって破損する不具合を対策することができる。

電子部品冷却部に用いられる第１加熱器１０には、アルミナヒータ、チッ化アルミヒータ、チッ化珪素ヒータ、炭化珪素ヒータ、チッ化硼素ヒータなどを採用することができる。これらの熱伝導率としては２０〜２００Ｗ／ｍ・Ｋ程度であり、銅系材料（３９８Ｗ／ｍ・Ｋ）の約１／２０〜１／２である。従って、求められる冷却能力を確保するためには、蒸発器７と電子部品４０との間に第１加熱器１０を介在させることなく、銅系材料のみを経由させて熱伝導する部分を持たせることが効果的である。すなわち、熱伝導ブロック９を銅系材料から構成し、その熱伝導ブロック９中に熱抵抗が大きくなる第１加熱器１０を介在させないで熱伝導する部分を持たせ、この第１加熱器１０を介在させない熱伝導ブロック９の部分に、電子部品４０のなかで他の部分より発熱の多い部分を接触させるようにすれば、電子部品４０の冷却が効率良く行える。なお、これに加えて、熱伝導ブロック９の第１加熱器１０を非介在とした部分を、近傍の第１加熱器１０と断熱材で仕切るとその部分の冷却効率がより向上する。

図２及び図３は、図１の温度制御装置の電子部品冷却部の拡大図である。図２は吸着パット８が真空引きされていない状態で、吸着パット８の先端が電子部品に単に接触している状態を表し、図３は吸着パット８が真空引きされた状態で、吸着パット８が電子部品を吸着している状態を表している。
電子部品４０を熱伝導ブロック９に圧接するための吸着パット８は、吸着パット８内で真空引きが行われていない間は、先端が熱伝導ブロック９の電子部品接触面より突出した状態となっている。電子部品４０を吸着する際には、吸着パット８の先端がその電子部品４０の上面に接触する位置まで、吸着パット８を含む電子部品冷却部を降下させる。そして、吸着パット８の先端が電子部品４０の上面に接触したら、吸着パット８内で真空引きを行って、吸着パット８に電子部品４０を吸着させる。この真空引きに伴って、伸縮性を有する吸着パット８が電子部品４０を吸着させた状態で縮む。電子部品４０を単に搬送するだけの目的であれば、吸着パット８は電子部品４０を吸着保持できるだけでよいが、電子部品４０を温度制御することまで考慮した場合には、吸着パット８による電子部品４０の吸引時に、電子部品４０が熱伝導ブロック９に圧接するようにするのが好ましい。

ところで、熱伝導ブロック９と電子部品４０との間の密着性を高めてそれらの間の熱伝導効率を改善するために、熱伝導ブロック９と電子部品４０との間に液体熱伝導材料を塗布することが好ましい。その場合には、まず、電子部品４０の上面中央部に液体熱伝導材料５０の液滴を滴下し、その液滴が載せられた電子部品４０の上面周囲に吸着パット８を接触させる（図２の状態）。その後、吸着パット８内で真空引きを行って、吸着パット８に電子部品４０を吸着させ、電子部品４０を熱伝導ブロック９に圧接させる。この電子部品４０と熱伝導ブロック９との圧接により、液体熱伝導材料５０の液滴はその圧接部分において面上に拡がる（図３の状態）。ただし、この圧接以前に吸着パット８は電子部品４０に接触していたので、吸着パット８内で真空引きを行っても、液体熱伝導材料５０が吸着パット８内に吸引されることはない。
なお、ここで使用される液体熱伝導材料５０は熱伝導性に優れ、しかも電気的に絶縁性を有するもの（気抵抗が１×１０¹⁰Ω以上）である。このようなものとして、例えばフッ素系不活性液体が市販されている。

この構成により、熱伝導ブロック９と電子部品４０との間に液体熱伝導材料５０を塗布しても、吸着パット８がその液体５０を吸込んでしまうことがなくなる。また、その一連の吸着動作により、液体熱伝導材料５０の液滴は電子部品の表面に薄い膜として広がるため、膜にする別な機構が不要で、電子部品表面に熱伝導材料を薄い膜として介在させる動作タクトも短くできる。しかも、液体熱伝導材料５０は電気絶縁性を有しているため、ハンドラ装置中で液体熱伝導材料５０を使用しても、電子部品上から液体熱伝導材料５０がこぼれたり飛び散ったりしても、電子部品やテスタ側の基板をショートさせてしまうことがない。

以上のような構成の温度制御装置によれば、可動部である電子部品冷却部から延びる冷媒回収側の配管に断熱材を設けることなく、あるいは断熱材を薄くしても、その部分での結露が防止できる。従って、この温度制御装置により、その電子部品冷却部の耐久性の向上が図れる。
また、回収側の配管１８を常に常温または室温以上とすることで、冷媒を必ず気化させることができるので、その場合にはアキュムレータが不要で、コンプレッサの弁などの損傷を防ぐこともできる。

実施形態２
図４は本発明の実施形態２に係る電子部品の温度制御装置の全体構成図である。実施形態２の温度制御装置は、図１の温度制御装置に、圧縮機１から凝縮器２を経由しないで膨張器６へと繋がるバイパス流路２２を備え、さらに圧縮機１から凝縮器２を経由して膨張器６へ流れる通常流路（配管１７による流路）とバイパス流路２２とを選択的に切り換える流路切換器である電磁弁２３，２４を備えている点で、実施形態１と相違している。
このよう選択的に利用可能なバイパス流路２２を備えたことで、電子部品４０の温度が低下しすぎた場合などにおいて電子部品を加熱する際に、第１加熱器１０によりに加熱するとともに、冷媒を凝縮器２を通さないで圧縮機１から膨張器６に流れるバイパス流路２２に切り換え、高圧高温冷媒蒸気を蒸発器７へ導くことにより、効率的に熱伝導ブロック９を加熱することが可能となる。またこのように加熱時でも冷媒の流れを止めないようにすることにより、圧縮機１への負担を減らすことができる。

実施形態２の温度制御装置は、また、冷凍サイクル装置を構成する冷媒流路に接続された冷媒供給源２５と、該冷媒流路と冷媒供給源２５との接続流路に配置された圧力調整器としての圧力調整弁２６を備えている点で、実施形態１と相違している。この場合、圧力調整弁２６は、冷媒流路の圧力が低下した場合には冷媒供給源２５から冷媒を冷媒流路に供給し、冷媒流路の圧力が上昇した場合には冷媒流路から冷媒を冷媒供給源２５に戻すように調整される。これにより、冷凍サイクル装置を構成する冷媒流路の冷媒圧力が一定に保たれ、精度の高い温度制御が可能となる。なお、冷媒供給源２５及び圧力調整弁２６は、図１に示した温度制御装置に付加してもよい。

以上、本発明に係る温度制御装置を実施形態に即して説明したが、本発明に係る温度制御装置は以下のような変更も可能である。すなわち、実施形態１，２では、第１加熱器１０と第２加熱器１２を同じコントローラ３０で制御したが、それらは別々のコントローラで制御してもよい。また、流路開閉や流路切換を行う電磁弁５，２３，２４、および圧力調整弁２６の制御は、個別に設けたコントローラでそれぞれ制御してもよく、あるいは１つの共通のコントローラで制御してもよい。また、電磁弁５，２３，２４、および圧力調整弁２６の制御を、第１加熱器１０と第２加熱器１２を制御するコントローラ３０で行うようにしてもよい。
さらに、電磁弁５，２３，２４や圧力調整弁２６は、同様の作用を果たす他の機器、例えば流量制御装置などで代用してもよい。

実施形態３
図５は本発明の実施形態３に係るハンドラ装置の構成図である。このハンドラ装置は、電子部品（デバイスを含む）を所定の温度に保持して、ハンドラ装置とは別体のテスタに押圧し、電子部品の特性検査を行うことが可能な電子部品のハンドリング装置である。このハンドリング装置は、検査対象である電子部品の温度制御のために、実施形態１または実施形態２で説明した温度制御装置を備える。なお、図５で表されている符号１，２，１７，１８は実施形態１または実施形態２の同じ符号に対応する。また、図５で表されている測定ロボット部６０を構成する測定ハンド６０Ａが、実施形態１または実施形態２の電子部品冷却部に対応している。以下では、検査対象の電子部品をＩＣ（ただし図示せず）として実施形態３のハンドラ装置を利用したＩＣの検査工程を説明する。

まず、未検査のＩＣトレイ６１から供給ロボット部６２の供給ハンド６３が真空吸着によりＩＣを吸着保持し、供給シャトル６４の上へ搬送する。続いて、供給シャトル６４は載せられた未検査ＩＣを熱伝導性液体供給装置であるディスペンサ６９の下まで搬送し、そこでディスペンサ６９からＩＣの上面に熱伝導性液体を吐出させた後、さらに測定ロボット部６０まで搬送する。次に、測定ロボット部６０は搬送された供給シャトル６４から測定ハンド６０Ａの吸着パットを利用してＩＣを吸着保持し、テスタ７０の検査ソケット（図示せず）に搬送する。そこで測定ロボット部６０はＩＣを検査ソケットに押し付けて電気的に接続した後、テスタ７０によりＩＣの電気特性検査を実施する。電気特性検査時に、ＩＣが発熱した場合には、測定ハンド６０Ａを構成する蒸発器を利用して冷却を行い、目標温度範囲内に維持するようコントローラ（図示せず）により制御する。また、高温検査時には測定ハンド６０Ａを構成する第１加熱器、及び／又は、図４で示したバイパス流路２２を利用して目標温度範囲内に維持するよう加熱制御する。ＩＣの発熱に変動がある場合には、測定ハンド６０Ａを冷却加熱制御して、ＩＣを目標温度範囲内に維持するようコントローラにより制御する。電気特性検査終了後、測定ロボット部６０は検査済みＩＣを検査ソケットから測定ハンド６０Ａの吸着パットにより吸着保持し、回収シャトル６５の上に搬送する。回収シャトル６５は検査済みＩＣを測定ロボット部６０から回収ロボット部６６へ搬送する。さらに、電気特性検査の結果の信号をテスタ７０から受け取り、その結果によって回収ロボット部６６の回収ハンド６７が回収シャトル６５からＩＣを吸着保持し、検査結果に応じた検査済みＩＣトレイ６８に分類収納する。以上により、ＩＣの特性検査工程が終了する。

実施形態３のハンドラ装置によれば、可動する測定ハンド６０Ａから延びる冷媒回収側配管の結露を防止することが可能となる。また、冷凍サイクル装置の潜熱を利用して冷却を行うことで、冷却開始までの時間を短縮することができる。また、冷凍サイクル装置を構成する蒸発器と熱伝導ブロックを加熱する第１加熱器との間に隙間を設けているため、加圧力や温度差に起因する第１加熱器の破損を低減することができる。さらに、この構成により蒸発器と電子部品との間の熱伝導効率が改善され、応答性に優れたハンドラ装置を得ることができる。

本発明の実施形態１に係る電子部品の温度制御装置の全体構成図。図１の電子部品冷却部の電子部品非吸着時の拡大図。図１の電子部品冷却部の電子部品吸着時の拡大図。本発明の実施形態２に係る電子部品の温度制御装置の全体構成図。本発明の実施形態３に係るハンドラ装置の構成図。

符号の説明

１圧縮機、２凝縮器、３凝縮器ファン、４フィルタドライヤ、５電磁弁、６膨張器、７蒸発器（ヒートシンク）、８吸着パット、９熱伝導ブロック、１０第１加熱器、１１第１温度センサ、１２第２加熱器、１３第２温度センサ、１４サーモスタット、１７冷媒供給側の配管、１８冷媒回収側の配管、２０隙間、２１断熱材、２２バイパス流路、２３電磁弁、２４電磁弁、２５冷媒供給源、２６圧力調整弁、３０コントローラ、４０電子部品、５０液体熱伝導材料、６０測定ロボット部、６０Ａ測定ハンド、６９デイスペンサ、７０テスタ。

Claims

圧縮機、凝縮器、膨張器及び蒸発器を循環する冷媒流路を有した冷却サイクル装置と、
前記蒸発器に結合され前記電子部品と接触可能な面を有する熱伝導ブロックと、
前記熱伝導ブロックを加熱する少なくとも１つの第１加熱器と、
前記蒸発器から前記圧縮機へ戻る配管を加熱する第２加熱器と、
を備えた電子部品の温度制御装置であって、
絶縁性を有した熱伝導性液体を、前記熱伝導ブロックに圧接される前記電子部品の上面に供給する熱伝導性液体供給装置を備えた電子部品の温度制御装置。
圧縮機、凝縮器、膨張器及び蒸発器を循環する冷媒流路を有した冷却サイクル装置と、
前記蒸発器に結合され前記電子部品と接触可能な面を有する熱伝導ブロックと、
前記熱伝導ブロックを加熱する少なくとも１つの第１加熱器と、
前記蒸発器から前記圧縮機へ戻る配管を加熱する第２加熱器と、
を備えた電子部品の温度制御装置であって、
前記熱伝導ブロックの外周に、前記電子部品を真空吸着して該電子部品を前記熱伝導ブロックに圧接する少なくとも１つの吸着パットを備え、
前記吸着パットは伸縮自在に構成されており、非吸着時には前記吸着パットが伸びた状態でその先端が前記熱伝導ブロックの電子部品接触面より突出した位置にあり、吸着時には前記吸着パットが縮んだ状態へ変化する電子部品の温度制御装置。
前記熱伝導ブロックの温度を検出する少なくとも１つの第１温度検出器と、該第１温度検出器の検出値に基づいて前記第１加熱器の動作を制御するコントローラとを備えた請求項１又は２に記載の電子部品の温度制御装置。
前記蒸発器と前記第２加熱器との間の配管部に断熱材が配置された請求項１〜３のいずれか１項に記載の電子部品の温度制御装置。
前記第２加熱器が予め定めた温度以上になるのを防止する過昇温防止器を備えた請求項１〜４のいずれか１項に記載の電子部品の温度制御装置。
前記第２加熱器の温度を検出する第２温度検出器と、該第２温度検出器の検出値に基づいて前記第２加熱器の動作を制御するコントローラとを備えた請求項１〜５のいずれか１項に記載の電子部品の温度制御装置。
前記第１加熱器は前記熱伝導ブロックより平面積が小さくされて、前記蒸発器と前記熱伝導ブロックとの間に配置され、かつ前記蒸発器と隙間を介して配置されている請求項１〜６のいずれか１項に記載の電子部品の温度制御装置。
前記熱伝導ブロックは前記蒸発器との間で前記第１加熱器を非介在とした部分を有する請求項７に記載の電子部品の温度制御装置。
前記熱伝導ブロックの前記第１加熱器を非介在とした部分は、近傍の前記第１加熱器と断熱材で仕切られている請求項８に記載の電子部品の温度制御装置。
前記圧縮機から前記凝縮器を経由しないで前記膨張器へ繋がるバイパス流路を備え、さらに前記圧縮機から前記凝縮器を経由して前記膨張器へ繋がる通常流路と前記バイパス流路とを選択的に切り換える流路切換器を備えた請求項１〜９のいずれか１項に記載の電子部品の温度制御装置。
前記冷媒流路に接続された冷媒供給源と、前記冷媒流路と前記冷媒供給源との接続流路に配置された圧力調整器とを備え、前記圧力調整器は、前記冷媒流路の圧力が低下した場合には前記冷媒供給源から冷媒を前記冷媒流路に供給し、前記冷媒流路の圧力が上昇した場合には前記冷媒流路から冷媒を前記冷媒供給源に回収するものである請求項１〜１０のいずれか１項に記載の電子部品の温度制御装置。
電子部品を保持して該電子部品を所定位置に位置決めするロボットハンドを備えたハンドラ装置において、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の温度制御装置を備え、その蒸発器及び熱伝導ブロックを含む電子部品冷却部を前記ロボットハンドの電子部品保持部に配置したハンドラ装置。