(57)【要約】  被試験機器の温度を制御するための温度制御システムは、流体供給源と、流体供給源によって供給された流体の温度を下げ、温度の下げられた流体を被試験機器に出力する冷却装置と、を含む。フィルタが被試験機器と冷却装置の間に設置されて、有意な電荷生成につながる氷粒子を除去することにより、被試験機器が静電荷生成に起因する高電圧に曝されないようにする。【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却用流体を供給する調温システムにおいて、
流体供給源と、
流体供給源によって供給される冷却用流体を冷却して冷却済みの冷却用流体を生成し、冷却済みの冷却用流体を出力する冷却装置と、
冷却装置からの冷却済みの冷却用流体を受け取るフィルタであって、冷却済みの冷却用流体内の氷粒子を捕捉するサイズのフィルタメッシュを有するフィルタと、
を含むことを特徴とする調温システム。
【請求項２】
請求項１に記載の調温システムにおいて、フィルタメッシュが、粒径が２μｍ以上の氷粒子を捕捉するサイズであることを特徴とする調温システム。
【請求項３】
請求項１に記載の調温システムにおいて、フィルタメッシュが、粒径が１０μｍ程度までの氷粒子を捕捉するサイズであることを特徴とする調温システム。
【請求項４】
請求項１に記載の調温システムにおいて、フィルタメッシュが、粒径が１００μｍ程度までの氷粒子を捕捉するサイズであることを特徴とする調温システム。
【請求項５】
請求項１に記載の調温システムにおいて、冷却用流体が空気を含むことを特徴とする調温システム。
【請求項６】
請求項１に記載の調温システムにおいて、冷却用流体が液体を含むことを特徴とする調温システム。
【請求項７】
請求項１に記載の調温システムにおいて、フィルタメッシュがステンレス鋼を含むことを特徴とする調温システム。
【請求項８】
請求項１に記載の調温システムにおいて、フィルタメッシュが畳織の構成であることを特徴とする調温システム。
【請求項９】
温度制御された流体を提供する温度制御システムにおいて、
流体供給源と、
流体供給源からの流体を受け取り、流体を冷却して温度制御された流体を生成し、温度制御された流体を出力する流体冷却器と、
温度制御された流体を受け取るフィルタであって、温度制御された流体内の氷粒子を捕捉するサイズのフィルタメッシュを有するフィルタと、
を含むことを特徴とする温度制御システム。
【請求項１０】
請求項９に記載の温度制御システムにおいて、前記フィルタメッシュが、粒径が２μｍ以上の氷粒子を捕捉するサイズであることを特徴とする温度制御システム。
【請求項１１】
請求項９に記載の温度制御システムにおいて、前記フィルタメッシュが、粒径が１０μｍ程度までの氷粒子を捕捉するサイズであることを特徴とする温度制御システム。
【請求項１２】
請求項９に記載の温度制御システムにおいて、前記フィルタメッシュが、粒径が１００μｍ程度までの氷粒子を捕捉するサイズであることを特徴とする温度制御システム。
【請求項１３】
請求項９に記載の温度制御システムにおいて、温度制御された流体が空気を含むことを特徴とする温度制御システム。
【請求項１４】
請求項９に記載の温度制御システムにおいて、温度制御された流体が液体を含むことを特徴とする温度制御システム。
【請求項１５】
請求項９に記載の温度制御システムにおいて、フィルタメッシュがステンレス鋼を含むことを特徴とする温度制御システム。
【請求項１６】
請求項９に記載の温度制御システムにおいて、フィルタメッシュが畳織の構成であることを特徴とする温度制御システム。
【請求項１７】
請求項９に記載の温度制御システムにおいて、温度制御された流体を加熱するためのヒータをさらに含むことを特徴とする温度制御システム。
【請求項１８】
請求項１７に記載の温度制御システムにおいて、ヒータがフィルタから温度制御された流体を受け取ることを特徴とする温度制御システム。
【請求項１９】
請求項１８に記載の温度制御システムにおいて、温度制御された流体が被試験機器へと誘導されて、被試験機器内の温度を制御することを特徴とする温度制御システム。
【請求項２０】
請求項９に記載の温度制御システムにおいて、温度制御された流体が被試験機器へと誘導されて、被試験機器内の温度を制御することを特徴とする温度制御システム。
【請求項２１】
チャックのための温度制御システムにおいて、
冷却済み流体を生成する循環流体冷却器であって、
システムおよびチャックを通して流体を循環させるポンプと、
流体を冷却して冷却済み流体を生成し、冷却済み流体をチャックに出力する熱交換器と、
を含む循環流体冷却器と、
熱交換器とチャックの間のフィルタであって、冷却済み流体の中の氷粒子を捕捉するサイズのフィルタメッシュを有するフィルタと、
を含むことを特徴とする温度制御システム。
【請求項２２】
請求項２１に記載の温度制御システムにおいて、前記フィルタメッシュが、粒径が２μｍ以上の氷粒子を捕捉するサイズであることを特徴とする温度制御システム。
【請求項２３】
請求項２１に記載の温度制御システムにおいて、前記フィルタメッシュが、粒径が１０μｍ程度までの氷粒子を捕捉するサイズであることを特徴とする温度制御システム。
【請求項２４】
請求項２１に記載の温度制御システムにおいて、前記フィルタメッシュが、粒径が１００μｍ程度までの氷粒子を捕捉するサイズであることを特徴とする温度制御システム。
【請求項２５】
請求項２１に記載の温度制御システムにおいて、冷却済み流体が空気を含むことを特徴とする温度制御システム。
【請求項２６】
請求項２１に記載の温度制御システムにおいて、冷却済み流体が液体を含むことを特徴とする温度制御システム。
【請求項２７】
請求項２１に記載の温度制御システムにおいて、フィルタメッシュがステンレス鋼を含むことを特徴とする温度制御システム。
【請求項２８】
請求項２１に記載の温度制御システムにおいて、フィルタメッシュが畳織の構造であることを特徴とする温度制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
本願は、２０１１年１０月１７日に米国特許商標庁に出願された米国特許出願第１３／２７４，９６７号の優先権を主張するものであり、同出願を参照によって本願に援用する。
【０００２】
本開示は、不純物フィルタを備える調温システムに関する。より詳しくは、本発明は、調温システム内を循環するか、調温システムによって供給される流体内の電荷収集および電圧発生を除去するための不純物フィルタを備える調温システムに関する。
【背景技術】
【０００３】
電子機器の試験において、より小型の低電力機器の開発に伴い、被試験機器は環境要素の影響を受けやすくなった。機器の試験では多くの要素を考慮に入れる必要がある。このような環境要素としては、温度、湿度、流体特性および、流動帯電、すなわち静電荷への曝露等がある。環境要素が適正に調整されないと、機器の損傷または破壊につながりかねない。しかしながら、このような環境要因に対応できるように試験環境を調整することは、機器の適正な試験にとって不利となりうる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第６０１９１６４号明細書
【特許文献２】米国特許第６０７３６８１号明細書
【特許文献３】米国特許第６３２８０９６号明細書
【特許文献４】米国特許第６７０００９９号明細書
【特許文献５】芸国特許第６７４４２７０号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
１つの態様によれば、本開示は、冷却用流体を供給する調温システムに関する。この調温システムは、流体供給源と、流体供給源から供給される冷却用流体を冷却して冷却済みの流体を生成し、この冷却済みの冷却用流体を出力する冷却装置と、を含む。フィルタが冷却装置からの冷却済みの冷却用流体を受け取る。このフィルタは、冷却済みの冷却用流体の中の氷粒子を捕捉するサイズのフィルタメッシュを含む。
【０００６】
いくつかの例示的実施形態において、フィルタメッシュは、粒径が２μｍ以上の氷粒子を捕捉するサイズである。いくつかの例示的実施形態において、フィルタメッシュは、粒径が１０μｍ程度までの氷粒子を捕捉するサイズである。いくつかの例示的実施形態において、フィルタメッシュは、粒径が１００μｍ程度までの氷粒子を捕捉するサイズである。
【０００７】
いくつかの例示的実施形態において、冷却用流体は空気を含む。いくつかの例示的実施形態において、冷却用流体は液体を含む。
【０００８】
いくつかの例示的実施形態において、フィルタメッシュはステンレス鋼を含む。
【０００９】
いくつかの例示的実施形態において、フィルタメッシュは畳織の構成である。
【００１０】
他の態様によれば、本開示は温度制御された流体を供給する温度制御システムに関する。この温度制御システムは、流体供給源と、供給源からの流体を受け取り、流体を冷却して温度制御された流体を生成し、この温度制御された流体を出力する流体冷却器と、を含む。フィルタが温度制御された流体を受け取る。このフィルタは、温度制御された流体の中の氷粒子を捕捉するサイズのフィルタメッシュを含む。
【００１１】
いくつかの例示的実施形態において、フィルタメッシュは、粒径が２μｍ以上の氷粒子を捕捉するサイズである。いくつかの例示的実施形態において、フィルタメッシュは、粒径が１０μｍ程度までの氷粒子を捕捉するサイズである。いくつかの例示的実施形態において、フィルタメッシュは、粒径が１００μｍ程度までの氷粒子を捕捉するサイズである。
【００１２】
いくつかの例示的実施形態において、冷却用流体は空気を含む。いくつかの例示的実施形態において、冷却用流体は液体を含む。
【００１３】
いくつかの例示的実施形態において、フィルタメッシュはステンレス鋼を含む。
【００１４】
いくつかの例示的実施形態において、フィルタメッシュは畳織の構成である。
【００１５】
いくつかの例示的実施形態において、温度制御システムは、温度制御された流体を加熱するヒータをさらに含む。いくつかの例示的実施形態において、このヒータはフィルタからの温度制御された流体を受け取る。
【００１６】
いくつかの例示的実施形態において、温度制御された流体は、被試験機器（ＤＵＴ（ｄｅｖｉｃｅ  ｕｎｄｅｒ  ｔｅｓｔ））に誘導されて、ＤＵＴ内の温度を制御する。
【００１７】
他の態様によれば、本開示は、チャックのための温度制御システムに関する。この温度制御システムは、冷却済み流体を生成する循環流体冷却器を含む。この循環流体冷却器は、システムとチャックを通して流体を循環させるポンプと、流体を冷却して冷却済み流体を生成し、この冷却済み流体をチャックへと出力する熱交換器と、を含む。フィルタが熱交換器とチャックの間に設置される。このフィルタは、冷却済み流体の中の氷粒子を捕捉するサイズのフィルタメッシュを含む。
【００１８】
いくつかの例示的実施形態において、フィルタメッシュは粒径が２μｍ以上の氷粒子を捕捉するサイズである。いくつかの例示的実施形態において、フィルタメッシュは粒径が１０μｍ程度までの氷粒子を捕捉するサイズである。いくつかの実施形態において、フィルタメッシュは粒径が１００μｍ程度までの氷粒子を捕捉するサイズである。
【００１９】
いくつかの例示的実施形態において、冷却用流体は空気を含む。いくつかの例示的実施形態において、冷却用流体体は液体を含む。
【００２０】
いくつかの例示的実施形態において、フィルタメッシュはステンレス鋼を含む。
【００２１】
いくつかの例示的実施形態において、フィルタメッシュは畳織の構成である。
【００２２】
本開示の上記および他の特徴と利点は、本開示の好ましい実施形態に関する以下の詳細な説明から明らかとなり、好ましい実施形態は添付の図面に示され、異なる図面を通じて、同様の参照番号は同様の部品を指す。図面は必ずしも正確な縮尺ではなく、その代わりに本開示の原理を説明することに重点が置かれている。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】いくつかの例示的実施形態による調温システムを示す概略ブロック図である。
【図２Ａ】いくつかの例示的実施形態によるフィルタを示す概略斜視図である。
【図２Ｂ】いくつかの例示的実施形態による図２Ａのフィルタを示す概略断面図である。
【図３】他の例示的実施形態による調温システムを示す概略ブロック図である。
【図４】他の例示的実施形態による調温システムを示す概略ブロック図である。
【図５】いくつかの例示的実施形態によるチャックの概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
品質保証、特徴評価、故障解析および生産試験用の冷熱環境試験システムは、機器、ＰＣＢ、モジュールおよび他のコンポーネント（本明細書ではこれらをまとめて被試験機器（ＤＵＴ）と呼ぶ）がその機器寿命を通じて曝露される可能性のある、例えば−９０℃〜２２５℃の温度環境をシミュレートする。このような試験システムは、迅速で、簡便な冷熱試験および冷熱サイクル生産試験、設計検証、および品質保証を提供する。試験システムは、温度制御された空気等の流体の供給源を含んでいてもよく、これは例えば、米国マサチューセッツ州マンスフィールドのＴｅｍｐｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから製造販売され、ＴＨＥＲＭＯＳＴＲＥＡＭ（登録商標）の商標で販売される、例えばモデルＴＰ０４３００、ＴＰ０４３１０、ＴＰ４５００または他のこれに類するシステムであり、温度制御のための開ループまたは閉ループ型温度供給源として使用される。本願はまた、閉ループ型の温度制御を提供するのではなく、冷却された空気等の流体の供給源である開ループ型調温システムにも応用可能である。このような供給源は例えば、上述のＴＨＥＲＭＯＳＴＲＥＡＭ（登録商標）温度制御装置に接続される冷却ユニットとすることができる。これは機器試験環境で使用できるが、本開示によれば、必ずしもそのように利用されなくてよい。
【００２５】
本開示による調温システムは、電子機器の試験に使用できる。これらの電子機器は、静電荷生成の結果として発生する電圧等の高電圧に曝露させてはならない。これは、そのような曝露によって機器が損傷または破壊する可能性があるからである。このようなシステムでは、より小型で低電力の機器の開発によって、ＤＵＴの故障は静電荷の生成から生じている。望ましくない静電荷はまた、試験環境に関係なく、開ループ型冷却器の出力でも発生しうる。
【００２６】
静電荷生成の１つの原因は、流動帯電現象と決定付けられている。流動帯電には、２つの異なる材料間の界面における電荷の交換が関わっている。流動帯電は、管路内を流れる低導電性流体の中で発生しうる。流体が帯電を維持する能力は、その導電性に依存する。管路内を低い導電性の流体が流れるか、機械的に振動されると、接触誘起電荷分離、すなわち流動帯電が発生する。電荷生成は、流体速度がより速く、管路径がより大きくなると増大する。多くの半導体デバイスは、特に流動帯電の影響を受けやすい。稲妻は、初期電荷分離、すなわち流動帯電が氷の粒子と嵐雲との間の接触に関係する自然界の静電放電の例である。
【００２７】
温度制御装置を使用する試験中、または冷却された流体の出力の生成中に、湿った空気で大量の静電気が発生し、露点またはそれ以下の温度になると流動帯電が静電気を発生させる。具体的には、冷却器内の湿った空気が氷の結晶を生成し、この氷の結晶が流動帯電を誘発する。氷の結晶は、雷雨のように、動き回って電荷を収集する。
【００２８】
本開示の冷却システムにおいて、氷の結晶または氷の粒子は、流体冷却装置、例えば冷却器からの流体の温度がその露点に到達すると生成される。氷の結晶の生成の結果、静電気が発生する。流体内の電荷発生度は流速に比例する。すなわち、流体の流速が速いほど電荷の蓄積が速い。常用温度がより高いと電荷の蓄積が減少するが、これは氷の結晶が融けて、電荷の蓄積が中和されることを示している。氷の結晶による電荷生成の問題は、空気流れの中の、電荷生成の原因となりうるあらゆる粒子、例えば油の小滴や乾燥機から漏れる乾燥剤の細粉等にも当てはまる。
【００２９】
１つの可能な解決策は、流入流体、例えば空気、窒素、または他の熱伝達媒体を非常に低い露点に調整することによって、氷の結晶の生成を防止することである。しかしながら、多くの状況において、システムの内の流体を電荷生成の防止に必要な程度に低い露点に調整することはできない。それは、そのようにすることによって試験システムと一体の空気乾燥システムが故障し、これが冷却機内に高い露点の空気を流入させることになるからである。高い露点の空気が冷却機に入ると、氷の結晶が形成され、これが静電荷を発生させる。流体流れの中で形成された氷の結晶は、流体冷却装置の出力からの移動中および、システムの出力での流体の供給地点において電荷を収集しうる。それによって供給地点での電荷収集が起こり、これが静電放電と損傷の原因となる可能性がある。
【００３０】
従来の試験システムでは、静電放電による損傷を防止するために、静電気を伝導するドレイン線が流体流路内に敷かれ、静電気拡散性の配管が流体流路として使用される。しかしながら、これらの技術は、調温システム内で循環する流体の中の電荷収集と電圧生成の排除に有効であるとは証明されていない。
【００３１】
本開示によれば、フィルタが、システム内の流体を冷却する温度制御装置、例えば冷却器と、流体を例えば被試験機器（ＤＵＴ）への流体供給地点の間のある地点に設置される。このフィルタは、流体出口点での電荷蓄積を防止するために、特定の大きさ以上の氷の結晶をフィルタで除去する、すなわち捕捉するのに十分なサイズである。いくつかの例示的実施形態において、本開示のフィルタは、粒径が２．０μｍ以上の粒子を捕捉することができ、それによって有意に電荷生成につながる氷粒子の大部分が除去される。いくつかの具体的な例示的実施形態において、本開示のフィルタは、粒径が１０．０μｍ程度までの粒子を捕捉するサイズである。
【００３２】
本開示のフィルタは、冷却器と流体供給地点の間の流路内で形成される氷の結晶を捕捉する。本開示において、機械的フィルタが流路内に挿入されて、流路内で電荷を発生する氷粒子を捕捉する。粒径１００μｍ程度までの氷粒子を捕捉するフィルタで、電荷生成の防止が始まり、すなわち、電荷生成のある程度の減少が見られる。捕捉粒子径が１．０μｍ程度までのフィルタは、流路内で電荷を生成する粒子を捕捉するのに好ましい。しかしながら、コスト上の制約と、フィルタを挟んだ両側間の圧力低下による流量の制限が、１μｍ程度までのフィルタ除去を妨げる。いくつかの具体的な例示的実施形態によれば、十分な断面積の２〜１０μｍのメッシュフィルタが、帯電粒子を除去し、静電荷の発生を容認可能なレベルまで制限することにおいて有効である。フィルタは、冷却装置の下流の流路、すなわち流体の冷却経路内のどこに配置してもよい。
【００３３】
フィルタの挿入により、例えば冷却器出力経路内の低温流体における氷の結晶による静電荷生成が排除され、または実質的に減少する。これは、電荷生成の可能性を排除し、または実質的に低減させ、したがって、損傷を与えるような電圧の生成を防止する。本開示は、例えば、冷却器、冷却器と温度制御装置、または冷却器と工作物チャックを有するシステム、または単に、本明細書に詳しく記載したような流体を冷却する冷却器、または他のこのようなシステムにも適用可能である。
【００３４】
図１は、いくつかの例示的実施形態による調温システムを示す概略的ブロック図である。この調温システムは例えば、商標ＴＨＥＲＭＯＳＴＲＥＡＭ（登録商標）の下、米国マサチューセッツ州マンスフィールドのＴｅｍｐｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎにより販売される温度制御装置であってよい。図１において、流体供給部２は、流体、例えば周囲空気を流路６に沿って冷却器４へと出力する。冷却器４は、冷却済み流体を流路８に沿って氷粒子フィルタ１０に出力する。冷却器４からの流体の温度がその露点に到達すると氷の結晶が生成される。粒子フィルタ１０は、冷却器４における流体の冷却によって形成された氷粒子と、流体流れにおける電荷生成の原因となりうる他の粒子を除去、すなわち捕捉する。濾過された流体は、流路１２に沿って制御ヒータ１４に供給される。制御ヒータ１４は、冷却済み流体をＤＵＴ１６の温度設定に必要なだけ加熱し、この流体をＤＵＴ１６に供給する。ＤＵＴ１６に出力される流体の温度を変化させたい場合、制御ヒータ１４の動作は選択的に、流体温度を上げるようにオンにされ、または温度を下げるようにオフにされる。
【００３５】
１つの実施形態において、ＤＵＴ１６は後述のような工作物チャックによって支持される。
【００３６】
図２Ａは、いくつかの例示的実施形態によるフィルタ１０の概略斜視図である。図２Ａを参照すると、フィルタ１０は本体を含み、これは中央部１２と２つの端部１３を含む。いくつかの具体的な例示的実施形態において、フィルタ本体はスピニング加工された銅材の管から形成された外郭で形成される。銅のスピニング工程により、端部１３が形成される。
【００３７】
図２Ｂは、いくつかの例示的実施形態による図２Ａのフィルタ１０の概略断面図である。図２Ｂを参照すると、フィルタ１０は、フィルタ１０の端部１３に終端部１１を含み、これが流路の管に連結される。フィルタ１０はフィルタメッシュ３７を含み、これは、本開示に従って氷の結晶を捕捉するように構成される。前述のように、いくつかの例示的実施形態において、フィルタメッシュは、粒径２．０μｍ以上の氷粒子を捕捉するように構成され、またはそのようなサイズとされる。いくつかの例示的実施形態におい、フィルタメッシュは、粒径が１０．０μｍ程度までの氷粒子を捕捉するように構成され、またはそのようなサイズとされる。いくつかの例示的実施形態において、フィルタメッシュは粒径が１００．０μｍ程度までの氷粒子を捕捉するように構成され、またはそのようなサイズとされる。フィルタメッシュ３７は、リング３９によって、フィルタ１０の本体の中央部１２の内径に取り付けられる。いくつかの例示的実施形態において、リング３９をかしめてフィルタメッシュ３７の縁辺が捕捉されるようにすることができ、その後、フィルタ１０の中央部１２の内径に押し嵌められる。リング３９は、例えば真鍮等の金属で作製できる。
【００３８】
いくつかの具体的な例示的実施形態において、フィルタメッシュ３７はステンレス鋼製であり、多層畳織構成とされる。いくつかの具体的な例示的実施形態において、これは、米国カリフォルニア州バークレイのＴＷＰ，Ｉｎｃ．が製造し、その部品番号２３５Ｘ２３００ＴＬ００１４Ｗ４８Ｔとして販売するワイヤメッシュのタイプとすることができる。本開示によれば、フィルタメッシュ３７は、図２Ｂに示されるように凹状のバスケット型となるように構成される。凹状のバスケットメッシュのこのような形状と大きさは、フィルタ１０を挟む両側間の全体的な圧力差が好ましいレベルとなるようにフィルタメッシュ３７の総表面積が定まるように選択される。フィルタ１０を挟む両側の圧力差に影響を与える他の要素としては、フィルタの直径がある。いくつかの具体的な例示的実施形態において、フィルタを挟んだ所望の最大圧力差は２０ｐｓｉ（１３８ｋＰａ）またはそれ以下である。したがって、本開示において、フィルタ１０は直径約２．０インチ（約５．０８ｃｍ）、長さ約７．０インチ（約１７．７８ｃｍ）である。本開示によれば、特定の用途および／またはフィルタ１０を挟む両側間の所望の最大圧力差に基づいて、他のメッシュサイズと表面積、および他のフィルタの直径と長さも選択できる。
【００３９】
図３は、例示的実施形態による調温システムを示す概略的ブロック図である。図３の温度制御システムは、図２Ａと２Ｂの粒子フィルタ１０を含む。図３において、流体供給部１２は、流体、例えば周囲空気を流路２１に沿って冷却器１５に出力する。冷却器１５は、流体を冷却して、この冷却済み流体を流路１８に沿って氷粒子フィルタ１０に出力する。冷却器１５からの流体の温度が露点に到達すると、氷の結晶が生成される。氷粒子フィルタ１０は、冷却器１５の中の流体の冷却によって形成された氷粒子と、流体流れの中の電荷生成の原因となりうる他の粒子を除去する。濾過された流体は流路２２に沿ってＤＵＴ２６に出力される。いくつかの実施形態において、ＤＵＴ２６は本明細書に記載されているもののような工作物チャックによって支持されてもよい。
【００４０】
留意すべき点として、本開示によれば、出力された冷却済み空気はＤＵＴに誘導されなくてもよい。すなわち、本開示は、いずれの試験環境とも関係なく、冷却済み空気が出力されるあらゆる構成に適用可能である。
【００４１】
図４は、例示的実施形態による調温システムを示す概略ブロック図である。図４の調温システムは、図２Ａと図２Ｂの氷粒子フィルタ１０を含む。図４は、冷却対象機器３６を通して流体を循環させる調温システムを示す。いくつかの例示的実施形態において、冷却対象機器３６はＤＵＴを支持していてもよい。循環流体冷却器３４は、流体貯蔵部４２と、熱交換器４４と、ポンプ４０と、を含む。流体貯蔵部４２は、調温システムのための流体を貯蔵する。流体貯蔵部４２は、調温システムの広い動作温度範囲にわたる流体の膨張と収縮に対応できるように十分な流体を保持する。ポンプ４０は、システム内で流体を循環させる。熱交換器４４は流体を冷却する。循環流体冷却器３４は、冷却済み流体を氷粒子フィルタ１０に出力する。循環流体冷却器３４がシステム内を循環する流体の露点に到達すると、氷の結晶が生成される。氷粒子フィルタ１０は、循環流体冷却器３４の中の流体冷却によって形成された氷粒子と、流体流れの中の電荷生成の原因となりうる他の粒子を除去する。濾過された流体は、流路３２に沿って冷却対象機器３６に供給される。冷却対象機器３６は、例えば工作物チャックまたはウェハチャックとすることができる。流体は、機器３６の中で循環され、流路３８に沿って循環流体冷却器３４に戻る。
【００４２】
前述のように、１つの実施形態において、図４の冷却対象機器３６は、図５に関連して以下に詳しく説明するようなＤＵＴを支持できる工作物チャックである。
【００４３】
冷熱試験システムでは、工作物チャックまたはウェハチャックを使って、試験中に半導体ウェハ等の工作物を保持できる。一般的なシステムにおいて、ウェハは、底面がホスト機械の支持構造に保持されるウェハチャックの上面に載置される。真空、静電、または他の種類のウェハ保持システムが一般的にチャックに接続される。
【００４４】
チャックは、ウェハの所望の温度スクリーニングを実行する際の要求に応じて、チャック表面およびウェハの温度を昇降させる温度制御システムを含んでいてもよい。このような試験の精度には、ウェハの温度、およびそれゆえ、チャック表面の温度をできるだけ正確に制御することが重要である。
【００４５】
温度制御のために各種の手法が取られてきた。ウェハ回路の温度スクリーニングを可能にするために、チャックはウェハを所望の温度まで加熱するためのヒータと、必要に応じてウェハを冷却するヒートシンクと、を含んでいてもよい。すると、チャックと連結された試験手段を使って、所定の温度範囲内の様々な温度でウェハ回路の性能を解析できる。
【００４６】
チャックは、ヒータと、冷却用流体がその中で循環される循環システムと、を含むことができる。あるいは、温度制御された流体とチャックヒータを使って工作物の温度を制御できる。あるいは、流体だけを使って工作物の温度を制御することもできる。
【００４７】
試験システムの中で循環される流体は、例えば空気、窒素、または他の熱伝達媒体であってもよい。
【００４８】
図５は、いくつかの例示的実施形態による工作物チャックの１つの実施形態の概略図である。チャック１は、台座９に載置された下板１９を含む。チャック１は例えば、２０００年２月１日に発行され、Ｔｅｍｐｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎに譲渡された、「工作物チャック」と題する米国特許第６，０１９，１６４号（その全体を参照によって本願に援用する）と、２０００年６月１３に発行され、Ｔｅｍｐｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎに譲渡された、「工作物チャック」と題する米国特許第６，０７３，６８１号（その全体を参照によって本願に援用する）と、２００１年１２月１１日に発行され、Ｔｅｍｐｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎに譲渡された、「工作物チャック」と題する米国特許第６，３２８，０９６号（その全体を参照によって本願に援用する）と、２００１年７月６日に発行され、Ｔｅｍｐｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎに譲渡された米国特許６，７００，０９９号（その全体を参照によって本願に援用する）と、２００４年６月１日に発行され、Ｔｅｍｐｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎに譲渡された、「自動試験用温度制御サーマルプラットフォーム」と題する米国特許第６，７４４，２７０号（その全体を参照によって本願に援用する）に記載されているような種類のもの、および／またはＴｅｍｐｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎが製造販売するあらゆるチャックであってもよい。
【００４９】
チャック１の上面３は、加工中に半導体ウェハ等の平坦な工作物またはＤＵＴ２０を保持するために使用できる。温度昇降を実行するために、流体を循環させることのできるヒートシンク５と電気ヒータ７を使ってウェハ２０を加熱できる。温度制御システムは、ヒータ７と、ヒートシンク５の中の流体の温度と流量を制御して、チャックの温度、およびしたがって、被試験ウェハ２０の温度を制御できる。流体は、供給ライン１３を介してヒートシンク５に供給され、回帰ライン１７を介してヒートシンク５から排出される。流体は、液体または空気であってよい。
【００５０】
図１と３に関して、ＤＵＴ１６ＤＵＴ２６は、図５に関連して説明したような工作物チャックによって支持されてもよい。
【００５１】
図１と図３において、１つの実施形態において、ＤＵＴ１６とＤＵＴ２６は、参照により本開示に援用する、２００４年６月１日に発行され、Ｔｅｍｐｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎに譲渡された、「自動試験用温度制御サーマルプラットフォーム」と題する米国特許第６，７４４，２７０号に記載されているような種類のチャックによって支持されていてもよく、同特許では伝熱プレートが多孔質の熱伝導材料で作製されている。この実施形態において、図１の制御ヒータ１４と図３の流路２２から出力された温度制御された流体は、伝熱プレートの多孔質材料に入り、その中で放射状に広がる。ＤＵＴ１６とＤＵＴ２６の温度は、伝熱プレートを通過する流体の温度を制御することによって制御される。
【００５２】
本開示の例示的実施形態によれば、流動帯電が実質的に低減される。冷却器と流体の供給地点の間の流路内で形成される氷の結晶が捕捉され、それによって有意な電荷生成につながる粒子が除去される。氷の結晶は、氷の結晶と電荷を発生しうる他の粒子を捕捉するサイズである。フィルタは、静電荷の収集を排除する。それゆえ、流体が出力される時、供給地点は静電荷生成による高い電圧に曝されない。
【００５３】
本発明を、特にその好ましい実施形態に関して図示し、説明したが、当業者にとっては当然のことながら、付属の特許請求の範囲に定義されている本発明の主旨と範囲から逸脱することなく、形態および細部における様々な変更を加えることができる。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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