(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＩＣテストシステムに対して冷却装置の冷風を送風する可撓性ダクトにおいて、
ダクト内径を基準に螺旋状に巻回した金属製帯板からなる芯材(4) と、該芯材の間に張設された内装樹脂シート(3) と、該樹脂シートの外周面を被覆する断熱材(5) と、断熱材(5) の外周面を被覆する外装樹脂シート(6) とを有し、前記内装樹脂シートの側縁部(30)は、前記芯材の縁部の曲げ成形によって該縁部に堅固に挟持され、該内装樹脂シートの中間領域(31)は、前記芯材の縁部の曲げ成形によって該縁部に堅固に挟持され、前記断熱材は、前記内装樹脂シートの外周面に接し、前記外装樹脂シートは、前記断熱材の外周面に接し、該外装樹脂シートの継目は、溶着されることを特徴とする可撓性ダクト。
【請求項２】
硬質発泡樹脂の成形品からなる継手が、前記可撓性ダクトの端部に取付けられることを特徴とする請求項１に記載の可撓性ダクト。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、可撓性ダクトに関するものであり、より詳細には、ＩＣテストシステムに対して冷却装置の冷風を送風する可撓性ダクトに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体集積回路（ＩＣ）の性能及び品質を検査するＩＣテストシステム（半導体性能測定・検査装置）として、半導体チップをテストヘッドに供給するハンドラユニットが知られている。ハンドラユニットは、所定数の半導体チップをテストヘッドに供給し、テストヘッドは、一般には、−１０℃〜＋２５℃の温度範囲、所望により、−５０℃〜＋８０℃の温度範囲に亘って変動する半導体チップの性能試験環境を形成し、半導体チップの連続性能測定を継続的に実行する。
【０００３】
ハンドラユニット及びテストヘッド（以下、「試験装置」という。）を冷却する熱媒体として、低温窒素ガスが一般に使用される。低温窒素ガスの供給システムとして、二重管構造の配管によって窒素ガスを試験装置の近傍に給送し、窒素ガスを試験装置の所定部位に吹付ける配管方式の供給設備、或いは、液化窒素ガスの可搬式ボンベを各試験装置に隣接して配置し、ボンベの窒素ガスを試験装置の所定部位に吹付ける窒素ボンベ方式の供給設備のいずれかが、一般に採用されてきた。
【０００４】
しかし、上記配管方式の供給設備は、半導体製造施設の工事費を高額化するばかりでなく、比較的頻繁になされるハンドラユニット等の機器配置の変更に容易に対応し得ない難点があり、他方、窒素ボンベ方式は、ボンベ容量の制限のために長期連続試験を無人化し難く、しかも、頻繁なボンベ交換作業を要するなどの欠点を有する。加えて、窒素ガスを使用すること自体、ガスの室内流出の可能性を考慮すると、作業の安全性を確保する観点より望ましいものではない。このような事情により、本願出願人は、窒素ガスを用いない冷却システムとして、冷風循環方式の冷却装置を開発し、既に実用化に成功している。
【０００５】
冷風循環方式の冷却装置は、冷熱源及び強制循環ファンを内蔵した冷却装置本体と、冷風を試験装置に循環する給気ダクト及び還気ダクトとから概ね構成される。給気ダクト及び還気ダクトは、柔軟に変形可能なフレキシブルダクト又は可撓性ダクトからなり、試験装置の配置変更や、比較的自由なテストヘッドの運動を可能にする。この種の給気ダクト及び還気ダクトは、例えば、本願出願人による特願平９−２１１６６２号（特開平１１−５２０２２号）に開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
この種の冷却装置の可撓性ダクトとして、二重管構造の可撓性管の採用が検討され、その実用化試験が実施された。試験に供された可撓性管は、グラスウールを内装した塩化ビニル製チューブの内部に一般的なスパイラルダクトを挿入した構造のものである。スパイラルダクトは、螺旋状に巻回した鋼線の外面に樹脂シートを張着した形式の汎用の可撓性管又は可撓性ダクトからなり、グラスウールは、可撓性管の中間断熱層を構成する。
【０００７】
しかしながら、機器配置に相応して屈曲し且つ変形した可撓性ダクトに対して、１００mmAqに達する強制循環ファンの循環圧力が作用し、しかも、可撓性ダクトは、半導体試験に従事する作業員又は研究者等によって予想以上に動かされ、或いは、踏まれることから、スパイラルダクトの内側管壁（樹脂シート）の破断ないし亀裂が、比較的早期に発生することが判明した。このような内挿管（スパイラルダクト）の破断又は亀裂が生じると、内挿管内を流通する冷風は、破断部又は亀裂部分を介して中間断熱層に漏出し、断熱層にて内部結露し且つ氷結し、かくして、断熱層を構成するグラスウールは凍結してしまう。
【０００８】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、半導体試験装置の冷却システムに使用される可撓性ダクトにおいて、所望の可撓性を備えるとともに、優れた耐圧性能、耐久性能及び断熱性能を発揮し得る可撓性ダクトを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段及び作用】
本発明は、上記目的を達成すべく、ＩＣテストシステムに対して冷却装置の冷風を送風する可撓性ダクトにおいて、
ダクト内径を基準に螺旋状に巻回した金属製帯板からなる芯材(4) と、該芯材の間に張設された内装樹脂シート(3) と、該樹脂シートの外周面を被覆する断熱材(5) と、断熱材(5) の外周面を被覆する外装樹脂シート(6) とを有し、前記内装樹脂シートの側縁部(30)は、前記芯材の縁部の曲げ成形によって該縁部に堅固に挟持され、該内装樹脂シートの中間領域(31)は、前記芯材の縁部の曲げ成形によって該縁部に堅固に挟持され、前記断熱材は、前記内装樹脂シートの外周面に接し、前記外装樹脂シートは、前記断熱材の外周面に接し、該外装樹脂シートの継目は、溶着されることを特徴とする可撓性ダクトを提供する。
【００１０】
上記構成の可撓性ダクトによれば、ダクトは、芯材及び樹脂シートの変形によって所望のダクト経路に相応して屈曲するとともに、芯材の剛性によって冷風流路の内径を維持し且つダクトの屈曲形状を保持する。芯材による中間領域の支持によって支点を分割した内装樹脂シートは、高圧のダクト内圧及び作業員等の踏圧に耐え、優れた耐圧性能及び耐久性能を発揮する。この結果、内装樹脂シートの亀裂又は破断等が発生せず、ダクト内の冷風の漏出による断熱層内の結露現象、即ち、内部結露が生起せず、ダクトは、良好な所期の断熱性能を長期に亘って維持する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の好適な実施形態によれば、硬質発泡樹脂の成形品からなる継手が、上記可撓性ダクトの端部に取付けられる。好ましくは、継手は、可撓性ダクト同士を相互接続可能なフランジ継手からなり、更に好ましくは、フランジ継手は、冷却装置及びハンドラユニットの冷風給気ポート及び排気ポートに接続可能な構造を有する。
【００１２】
本発明の好適な実施形態において、上記芯材は、板厚０．２〜０．３ mm のステンレス製帯板からなり、内装樹脂シート３は、シリコンコーティングアラミド繊維（厚さ０．２〜０．４mm) を素材とする補強シートからなる。芯材の縁部は、カシメ具による曲げクランプ成形により折れ曲がり、内装樹脂シートの側縁部及び中間領域を芯材の基板部に強圧し、側縁部及び中間領域を基板部上に堅固に保持する。
【００１３】
好ましくは、上記断熱材は、厚さ５０mm程度のガラス繊維マット又はガラス繊維成形品、或いは、ウレタンフォーム等の発泡樹脂成形品からなり、ガラス繊維又は発泡樹脂は、内装樹脂シートの外周面に密着する。更に好ましくは、上記外装樹脂シートは、厚さ０．３〜０．４mm程度の気密溶着可能な塩化ビニル樹脂シート、例えば、塩ビターポリン等からなり、所望により、引張強度を増大する補強繊維を含有する。
【００１４】
【実施例】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施例について詳細に説明する。図１は、半導体試験装置の全体構成を示す概略側面図、平面図及び正面図である。
【００１５】
テストヘッドTH、ハンドラユニットHU及びテスターユニットTUが、所定の温度範囲、例えば、２５±５℃の室内雰囲気に空調制御された半導体製造施設のクリーンルーム内に配置される。ハンドラユニットHUは、テストヘッドTHのチップ投入口１００に所定数のＩＣデバイスを自動供給する。テストヘッドTHは、ガイドレール１０１によって移動可能に支持され、ケーブルダクト（図示せず）を介してテスターユニットTUに接続される。ハンドラ冷却装置１及びテストヘッド冷却装置２が、これらの試験機器TH、HU、TUと関連する位置に配置される。
【００１６】
冷却装置１の給気ダクト１１及び還気ダクト１２が、ハンドラユニットHUに接続され、冷却装置２の吸気ダクト２１が、テストヘッドTHの排気誘引フード２２に接続される。冷却装置１は、低温の熱媒体が循環する冷却器（図示せず）と、冷却器にて冷却された冷風をハンドラユニットHUに送風する強制循環ファン（図示せず）とを内蔵する。給気ダクト１１及び還気ダクト１２は、ハンドラユニットHUを循環する冷風の循環回路を形成し、冷却装置１によって所定の温度域（例えば、−１０℃程度の低温域）に調温された冷風は、給気ダクト１１によってハンドラユニットHUに送風される。ハンドラユニットHUにて昇温した冷風は、還気ダクト１２を介して冷却装置１に還流し、冷却装置１の冷却器と熱交換して再冷却し、強制循環ファンの給気押込み圧力下に給気ダクト１１によってハンドラユニットHUに送風される。
【００１７】
強制循環ファンの循環圧力は、一般に１００mmAq程度に達し、所望により、１２０mmAq程度の高圧に設定されることがある。また、冷風の給気温度は、−１０℃程度の低温域に設定され、所望により、−２５℃程度の極低温域に設定される場合があり、冷風温度と室内温度との温度差が比較的大きく生じることから、給気ダクト１１及び還気ダクト１２の外表面に結露が発生し易い。このため、ダクト１１、１２は、強制循環ファンの循環圧力に耐える耐圧性を備えるとともに、ダクト外面の結露現象を防止し得る良好な防露性能又は断熱性能を備える。ダクト１１、１２は更に、試験機器TH、HU、TUの配置変更時に容易に変形し得る可撓性を備えるとともに、半導体性能試験に従事する研究員又は作業員等によって踏まれたときに、その踏圧に耐える耐久性を有する。
【００１８】
冷却装置２は、低温の熱媒体が循環する冷却器（図示せず）と、排気誘引フード２２からテストヘッドTHの排気を吸引する排気誘引形式の送風機（図示せず）とを内蔵する。テストヘッドTHの排気口１０２から吐出される比較的高温の排気は、送風機の誘引圧力下に排気誘引フード２２及び吸気ダクト２１に吸引され、冷却装置２の冷却器によって冷却され、しかる後、クリーンルーム内に吐出する。テストヘッドTHは、ガイドレール５０によって移動可能に支持され、ガイドレール５０は、流体シリンダ装置等のテストヘッド移動装置（図示せず）を備える。テストヘッドTHは、半導体チップの受入れ時及び性能測定時にハンドラユニットHUの下部開放領域の作動位置（実線で示す）に位置し、ハンドラユニットHUから自動供給される所定数のＩＣデバイスをチップ投入口１００に受入れ、性能測定を実施する。他方、ハンドラユニットHUは、ＩＣデバイスの品種交換時に前方突出位置（仮想線で示す）に移動する。吸気ダクト２１は、塩化ビニル製チューブを鋼線等の金属線で補強した一般的構造の可撓性ダクトからなり、テストヘッドTHの運動に追随して変形可能な可撓性を有する。
【００１９】
図２及び図３は、給気ダクト１１及び還気ダクト１２を構成する可撓性ダクトの内部構造を示す管長方向及び管径方向の断面図である。
ダクト１１、１２は、ダクト内径を基準に螺旋状に巻回した帯板状の芯材４と、芯材４の間に延在する内装樹脂シート３と、樹脂シート３の外周面を被覆する断熱材５と、断熱材５の外周面を被覆する外装樹脂シート６とから構成される。樹脂シート３及び芯材４によって画成されたダクト内領域１０は、ハンドラユニットHUを循環する冷風又はテストヘッドTHの排気を送風可能な流路を構成する。芯材４は、板厚約２．５mmのステンレス製帯板の曲げ変形により屈曲した両縁部４０にて内装樹脂シート３の側縁部３０を挟持する構成のものであり、樹脂シート３は、芯材４の間に張設される。樹脂シート３は、シリコンコーティングアラミド繊維を素材とする厚さ約０．３mm程度の軟質樹脂シートからなり、高圧の管内流体に対する十分な耐久性及び耐圧性を有する。樹脂シート３は、所望により、引張強度を増大する補強繊維を含有する。断熱材５は、厚さ５０mmのグラスウール（２４kg/m3)からなり、グラスウールの内面は、樹脂シート３に密着する。外装樹脂シート６は、溶着可能な軟質塩化ビニル樹脂シート、例えば、塩ビターポリン（厚さ０．３５mm）からなり、所望により、引張強度を増大する補強繊維を含有する。隣接する樹脂シート６同士を部分的に重合した樹脂シート６の継目７は、熱溶着手段によって気密に溶着される。
【００２０】
芯材４の部分拡大断面が図２に示されている。芯材４は、帯板の両縁部４０をカシメ具にて曲げクランプ成形され、屈曲した各縁部４０は、周方向に延びる樹脂シート３の側縁部３０を強度のクランプ圧の下で挟持し、縁部４０によって側縁部３０を基板部４１上に堅固に保持する。各樹脂シート３の幅は、芯材４の間隔の概ね２乃至４倍の幅を有し、樹脂シート３の両側の側縁部３０を挟持する芯材４、４の中間領域には、１乃至３本の芯材４が配置される。中間領域に位置する樹脂シート３は、曲げ成形された芯材４の内側に袋状に延入し、袋状の延入部３１が、芯材４の基板部４１の略全域に拡開する。カシメ具にて曲げクランプ成形された両側の縁部４０は、強度のクランプ圧の下で延入部３１を挟持し、延入部３１を基板部４１上に堅固に保持する。
【００２１】
図４は、ダクト１１、１２を構成する可撓性ダクトの側面図である。
ダクト１１、１２の接続部は、硬質ウレタンフォームの成形品からなるフランジ継手８を介して相互接続され、或いは、フランジ継手８によって冷却装置１の給気ポート又は排気ポート（図示せず）に接続される。フランジ継手８の流路８０は、芯材３及び樹脂シート４によって形成される流路１０の直径と実質的に一致する直径を有する。小径管部８１の外周面は、樹脂シート６によって被覆され、大径の着座部８０は、ボルト等の係止具８２の締結によって同様なダクトのフランジ継手８に接合され、或いは、冷却装置１の給気ポート又は排気ポートに設けられたフランジ継手と接合される。
【００２２】
図５は、このように構成された可撓性ダクトを使用した断熱性能試験の試験結果を示す線図である。
本願出願人は、目標室温３０℃：目標湿度６０％に空調した比較的高温多湿の雰囲気の室内において断熱性能試験を実施した。断熱性能試験において、ダクト内流路の冷風温度（送風温度）を約＋２０℃〜約−１５℃の温度範囲内で強制的に変動させ、可撓性ダクトの外表面の温度を測定した。
【００２３】
図５には、概ね直線的に延びる可撓性ダクトの直管部分、可撓性ダクトを意図的に曲げた部分（曲げ部）、更には、可撓性ダクト同士の連結部分（継手部）の各部における外面温度の測定値が示されている。図５に示す測定結果によれば、可撓性ダクトの外面温度（外装樹脂シートの表面温度）は、冷風温度が極めて大きく変動するにもかかわらず、ほぼ均等な温度域において安定しており、これは、本発明に係る可撓性ダクトが、優れた断熱性能を発揮することを意味する。殊に直管部分の外面温度は、約２７℃〜２８℃の温度において非常に安定しており、断熱性能に関する極めて良好な試験結果が得られた。他方、曲げ部及び継手部においては、外面温度が約１８℃〜２２℃程度の温度範囲内で変動しており、直管部の測定結果と対比すると、外面温度が低下し且つ外面温度の変動幅が比較的大きく顕れている。これは、ダクト外形の変形等に伴う断熱材の伸縮又は局所的な圧縮により断熱性能が局部的に低下することに起因すると考えられる。しかしながら、直管部、曲げ部及び継手部の外面温度は、いずれも、室内空気の露点温度よりも遙に高温域にあり、可撓性ダクト外面の結露は、ダクトの全長に亘って全く発生せず、ダクトの内部結露（断熱材の結露）及び凍結現象は、全く観察されなかった。
【００２４】
かくして、上記断熱性能試験の結果によれば、上記構成の可撓性ダクトは、極めて良好な断熱性能を発揮し、低温又は極低温の冷風をハンドラユニットHU等の半導体試験装置に送風するダクトとして、所望の如く使用し得る。
【００２５】
他の性能試験として、上記構成の可撓性ダクトの耐圧試験を実施した。耐圧試験の結果、芯材４及び内装樹脂シート３からなる内装管は、約１．５Kgf/cm2 までの内圧（空気圧）に耐え、同内圧に達したときに破断した。かかる試験結果は、本発明の可撓性ダクトが半導体試験装置の冷却装置用ダクトに要求される耐圧性能を遙に上回る耐圧性能を発揮し得ることを示している。
【００２６】
更に、上記可撓性ダクトの繰返し屈曲試験を実施した。屈曲試験は、左右９０°の角度に可撓性ダクトを強制的に屈曲させる動作（１サイクル）を２０サイクル／分の速度で２０００サイクル連続的に実行した後、ダクトの外観を目視検査する試験方法で実施した。屈曲試験の結果、上記構成の可撓性ダクトには、全く異常が観られず、上記可撓性ダクトが良好な耐久性能を発揮することが実証された。
【００２７】
なお、上記実施例においては、冷却装置２の吸気ダクト２１を汎用の可撓性樹脂ダクトにより構成したが、吸気ダクト２１は、ダクト１１、１２と同じく、本発明の可撓性ダクトにより構成して良い。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明した如く、本発明によれば、半導体試験装置の冷却システムに使用される可撓性ダクトにおいて、所望の可撓性を備えるとともに、優れた耐圧性能、耐久性能及び断熱性能を発揮し得る可撓性ダクトを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１(A)(B)及び(C) は夫々、半導体試験装置の全体構成を示す概略側面図、平面図及び正面図である。
【図２】図１に示す各ダクトの内部構造を示す可撓性ダクトの管長方向の縦断面図である。
【図３】図３の III−III 線における可撓性ダクトの断面図である。
【図４】可撓性ダクトの外観及び相互接続形態を示す側面図である。
【図５】図２乃至図４に示す可撓性ダクトを使用した断熱性能試験の試験結果を示す線図である。
【符号の説明】
１、２  冷却装置
３  内装樹脂シート
４  芯材
５  断熱材
６  外装樹脂シート
７  継目
８  フランジ継手
１０  ダクト内領域（流路）
１１  給気ダクト
１２  還気ダクト
２１  吸気ダクト
３０  側縁部
４０  縁部
４１  基板部
HU    ハンドラユニット
TH    テストヘッド
TU    テスターユニット
【図１】
0004151866.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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