KR102372074B1 - 압력 경감 밸브로 집적 회로 디바이스에 디바이스 테스터를 적응시키기 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

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.

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}

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

본 발명에 따른 TCU의 예시적인 실시예가 도 1 내지 도 5에 도시되어 있다.

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.

외부 푸셔 구조물은, 바닥 푸셔 판(81)의 외부 둘레 주위에 고정되고 z-축 방향으로 상향 연장되는 스커트(skirt)(90)를 더 포함한다.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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, Peek^TM, Ultem^TM 또는 Torbn^TM과 같은 열가소성 플라스틱을 포함한다.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

다양한 열 계면의 효율을 추가로 향상시키기 위해, 열 그리스 또는 호일, 예를 들어, Artic-Silver^TM 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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

서브-조립체(2010)에서 열 전달 유체의 예는 3M^TM Novec^TM 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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Claims (5)

1. 기판에 부착된 다이(die)를 갖는 테스트 받는 집적 회로 디바이스(device under test: DUT)에서 설정점 온도를 유지하도록 구성되는 집적 회로(IC) 디바이스 테스터로서:
   상기 테스터는 열 제어 유닛을 포함하고,
   상기 열 제어 유닛은,
   상기 DUT의 상기 다이와 접촉하도록 구성되는 열 전도성 받침대(heat-conductive pedestal)를 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(heat exchange plate);
   유체를 순환시키도록 구성되는 유체 입구와 유체 출구를 갖는 온도-제어 유체 순환 블록(temperature-control fluid circulation block)으로서, 상기 열 전도성 받침대와 z-축을 따라 적층된 관계에 있는 상기 유체 순환 블록;
   상기 열 교환 판을 통해 상기 받침대에 열을 제공하도록 구성되는 열 전도성 히터;
   상기 DUT의 상기 기판과 접촉하도록 구성되는 기판 푸셔(substrate pusher);
   z-축 힘을 수용하고, 상기 z-축 힘을 상기 받침대 조립체와 상기 기판 푸셔 사이에 제어 가능하게 분배하도록 구성되는 제어 가능한 힘 분배기;
   공압 작동(pneumatic actuation), 냉각, 및 결로 감소(condensation abating)를 위한 유체를 상기 열 제어 유닛에 공급하도록 구성되는 유체 관리 시스템; 및
   상기 열 제어 유닛 내의 유체의 압력을 경감시키도록 구성되는 압력 경감 밸브(pressure relief valve)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 집적 회로 디바이스 테스터.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 압력 경감 밸브는,
   원통형 커버로 덮이는 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 구성되는 결합 포트를 포함하는 것을 특징으로 하는, 집적 회로 디바이스 테스터.
3. 제1 항에 있어서,
   상기 압력 경감 밸브는,
   원통형 커버로 덮이는 원통형 몸체;
   상기 원통형 몸체 내에서 이동할 수 있는 다이아프램;
   입구 포트; 및
   상기 압력 경감 밸브를 상기 유체 관리 시스템에 결합시키도록 구성되는 결합 포트를 포함하는 것을 특징으로 하는, 집적 회로 디바이스 테스터.
4. 유체의 열 팽창으로 인해 유체 관리 시스템에 과도한 압력이 생기는 것을 방지하는 방법으로서:
   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, 과도한 압력이 생기는 것을 방지하는 방법.
5. 유체의 열 팽창으로 인해 유체 관리 시스템에 과도한 압력이 생기는 것을 방지하는 방법으로서:
   결합 포트를 통해 압력 경감 밸브를 상기 유체 관리 시스템에 결합시키는 단계;
   열 전달 유체의 동작 압력보다 더 높은 압력으로 가압되는 공기를 입구 포트를 통해 압력 경감 밸브로 공급하는 단계; 및
   상기 입구 포트를 통해 상기 압력 경감 밸브로 공급되는 상기 가압되는 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, 과도한 압력이 생기는 것을 방지하는 방법.

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