KR100967960B1 - 반도체 소자 온도 조절 장치 - Google Patents

반도체 소자 온도 조절 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 반도체 소자 온도 조절 장치는 테스트 챔버에 로딩된 복수 개의 반도체 소자의 온도를 조절하는 반도체 소자 온도 조절 장치에 있어서, 상기 테스트 챔버 내부의 공기를 순환시키는 송풍 수단; 상기 반도체 소자에 송풍되는 상기 공기의 온도를 조절하는 온도 조절 수단; 및 상기 온도 조절 수단을 제어하여 상기 공기의 온도를 조절하고, 상기 송풍 수단을 제어하여 상기 공기의 순환을 조절하는 제어부를 포함하되, 상기 온도 조절 수단은, 매트릭스 형태로 배열되며, 상기 반도체 소자로 송풍되는 공기의 온도를 조절하는 복수 개의 온도 조절 모듈; 상기 공기를 상기 반도체 소자의 표면으로 유도하는 복수 개의 가이드 홀을 구비하는 매치 플레이트; 및 상기 매치 플레이트와 체결되며, 상기 반도체 소자의 표면과 접촉되어 상기 공기를 주입하는 복수 개의 인서트 팁을 포함하고, 상기 복수 개의 온도 조절 모듈 각각은, 제1 열전소자 및 제2 열전소자; 상기 제1 열전소자 및 제2 열전소자 사이에 삽입되어 상기 반도체 소자로 송풍되는 공기와 열교환을 수행하는 열교환 수단; 및 상기 열교환 수단을 통과한 공기의 온도를 감지하여 상기 제어부에 전송하는 온도 감지 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 반도체 소자 온도 조절 장치는 테스트 챔버에 로딩된 복수 개의 반도체 소자의 온도를 조절하는 반도체 소자 온도 조절 장치에 있어서, 상기 테스트 챔버 내부의 공기를 순환시키는 송풍 수단; 상기 반도체 소자에 송풍되는 상기 공기의 온도를 조절하는 온도 조절 수단; 및 상기 온도 조절 수단을 제어하여 상기 공기의 온도를 조절하고, 상기 송풍 수단을 제어하여 상기 공기의 순환을 조절하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

반도체 소자 온도 조절 장치{TEMPERATURE REGULATING APPARATUS FOR SEMICONDUCTOR DEVICE}
본 발명은 반도체 소자 온도 조절 장치에 관한 것으로, 특히 한 쌍의 열전소자를 이용하여 테스트 챔버 내부를 순환하는 공기의 온도를 조절하고 상기 테스트 챔버에 로딩된 복수 개의 반도체 소자의 표면과 일정 간격 이격된 인서트 팁을 통해 상기 공기를 직접 주입함으로써 정확하고 신속한 온도 조절을 수행할 수 있는 반도체 소자 온도 조절 장치에 관한 것이다.
일반적으로 생산 완료된 반도체 소자는 출하 전에 양품인지 혹은 불량품인지의 여부를 판별하기 위한 테스트를 수행한다.
최근에는 반도체 소자의 이용 환경이 다양화됨에 따라 반도체 소자가 상온뿐만 아니라 고온 또는 저온의 환경에서도 안정적인 동작을 수행하는지 테스트를 수행한다.
상기 테스트는 반도체 소자의 온도를 고온 또는 저온으로 만들어 수행할 수 있으며, 상기 테스트는 반도체 소자 온도 검사 장치를 이용하여 수행한다.
반도체 소자 테스트 장치는 챔버 내에 구비된 금속 부재를 이용하여 수행된 다. 즉, 상기 금속 부재를 테스트하고자 하는 온도로 설정한 후 반도체 소자에 접촉시켜, 상기 반도체 소자를 상기 테스트하고자 하는 온도로 변환시켜 수행하는 것이다.
하지만, 상기 반도체 소자 테스트 장치는 테스트 수행 시간이 길다는 단점이 있다. 예컨대, 상기 금속 부재가 고온이었다가 저온으로 변환해야 하는 경우, 상기 금속 부재가 고온에서 저온으로 변환하는데 걸리는 소요 시간과 저온으로 변환된 금속 부재가 상기 반도체 소자의 온도를 변환하는데 걸리는 소요 시간이 필요하다. 즉, 상기 금속 부재를 테스트하고자 하는 온도로 변환하는데 걸리는 소요 시간과 상기 금속 부재를 통해 반도체 소자가 테스트하고자 하는 온도로 변환하는데 걸리는 소요 시간이 필요하므로 신속하게 테스트를 수행할 수 없다.
상기 반도체 소자 테스트 장치는 테스트하고자 하는 온도로 변환된 금속 부재와 반도체 소자를 접촉시켜 상기 반도체 소자의 온도를 변환하므로 정확한 테스트를 수행할 수 없으며, 소요 시간에 따른 상기 금속 부재와 반도체 소자의 온도 변환 과정에서 발생하는 열손실로 인해 정확한 테스트를 수행할 수 없다.
따라서, 상기 반도체 소자 테스트 장치는 다량의 반도체 소자를 테스트하기에 어려움이 많을 뿐더러, 시간이 많이 소요된다는 단점이 있다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로 한 쌍의 열전소자를 이용하여 테스트 챔버 내부를 순환하는 공기의 온도를 조절하고 상기 테스트 챔버에 로딩된 복수 개의 반도체 소자의 표면과 일정 간격 이격된 인서트 팁을 통해 상기 공기를 직접 주입함으로써 정확하고 신속한 온도 조절을 수행할 수 있는 반도체 소자 온도 조절 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명에 따른 반도체 소자 온도 조절 장치는 테스트 챔버에 로딩된 복수 개의 반도체 소자의 온도를 조절하는 반도체 소자 온도 조절 장치에 있어서, 상기 테스트 챔버 내부의 공기를 순환시키는 송풍 수단; 상기 반도체 소자에 송풍되는 상기 공기의 온도를 조절하는 온도 조절 수단; 및 상기 온도 조절 수단을 제어하여 상기 공기의 온도를 조절하고, 상기 송풍 수단을 제어하여 상기 공기의 순환을 조절하는 제어부를 포함하되, 상기 온도 조절 수단은, 매트릭스 형태로 배열되며, 상기 반도체 소자로 송풍되는 공기의 온도를 조절하는 복수 개의 온도 조절 모듈; 상기 공기를 상기 반도체 소자의 표면으로 유도하는 복수 개의 가이드 홀을 구비하는 매치 플레이트; 및 상기 매치 플레이트와 체결되며, 상기 반도체 소자의 표면과 접촉되어 상기 공기를 주입하는 복수 개의 인서트 팁을 포함하고, 상기 복수 개의 온도 조절 모듈 각각은, 제1 열전소자 및 제2 열전소자; 상기 제1 열전소자 및 제2 열전소자 사이에 삽입되어 상기 반도체 소자로 송풍되는 공기와 열교환을 수행하는 열교환 수단; 및 상기 열교환 수단을 통과한 공기의 온도를 감지하여 상기 제어부에 전송하는 온도 감지 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 송풍 수단은, 상기 테스트 챔버 내부의 공기를 상기 온도 조절 수단을 통해 상기 각 반도체 소자의 표면으로 송풍하는 공기 순환부; 및 상기 공기 순환부에 외기를 공급하는 외기 공급부를 포함할 수 있다.
상기 공기 순환부는, 상기 테스트 챔버 내부의 공기를 순환시키는 제1 순환팬; 및 상기 온도 조절 수단에 공급되는 공기의 양을 조절하는 제1 댐퍼를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 외기 공급부는, 외부의 공기를 흡입하여 상기 공기 순환부로 공급하는 제2 순환팬; 상기 제2 순환팬이 흡입한 외기의 온도를 조절하는 온도 조절 모듈; 및 상기 공기 순환부에 공급되는 외기의 양을 조절하는 제2 댐퍼를 포함할 수 있다.
삭제
상기 복수 개의 온도 조절 모듈 각각은 8개의 상기 가이드 홀과 대응하여 배치되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 복수 개의 온도 조절 모듈 각각은 유로를 구비하며, 인접한 두 개의 온도 조절 모듈 사이에 위치하여 상기 인접한 두 개의 온도 조절 모듈의 제1 열전소자 및 제2 열전소자의 일면에 부착되는 워터 자켓; 및 상기 유로를 따라 유체를 순환시키는 유체 순환 수단을 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 가이드 홀은 상기 반도체 소자와 일대일로 대응되는 것이 바람직하다.
상기 제1 열전소자 및 제2 열전소자는 각각 펠티어 소자일 수 있으며, 상기 유체는 상온의 냉각수를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 제어부는 상기 열교환 수단을 통과한 공기의 온도에 따라 상기 제1 열전소자 및 제2 열전소자에 인가되는 전류의 방향 및 전류의 양을 제어할 수 있다.
상기 온도 조절 모듈의 상기 열교환 수단은, 상기 제1 열전소자 및 제2 열전소자의 일면에 각각 부착되는 제1 금속판 및 제2 금속판; 및 상기 제1 금속판 및 제2 금속판 사이에 개재되어 서로 평행하게 배열되는 복수개의 냉각핀을 포함할 수 있으며, 상기 열교환 수단은 알루미늄 방열판 및 구리 방열판 중 어느 하나인 것이 바람직하다.
상기 복수 개의 인서트 팁 각각은, 상기 매치 플레이트에 구비된 체결 홀에 삽입되는 체결 부재; 상기 체결 부재에 의해 고정되며, 열교환을 수행한 공기를 각각의 반도체 소자의 표면으로 주입하는 주입구를 구비하는 몸체; 및 상기 반도체 소자의 표면에 접촉되며, 상기 몸체와 상기 반도체 소자의 표면 사이의 간격을 일정하게 유지시키는 돌기를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 복수 개의 인서트 팁 각각은, 상기 몸체와 상기 매치 플레이트 사이에 삽입되며, 상기 반도체 소자의 표면과 가압 접촉을 위한 탄성부재를 더 포함할 수 있다.
상기 탄성부재는 상기 몸체의 각 모서리에 위치할 수 있으며, 상기 몸체와 상기 각각의 반도체 소자의 표면 사이의 간격은 20mm 내외인 것이 바람직하다.
상기 체결 부재는 상기 몸체의 각 모서리에 위치하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 반도체 소자 온도 조절 장치는 제1 열전소자 및 제2 열전소자 사이에 삽입된 열교환 수단을 통과한 공기를 반도체 소자와 일정 간격 이격된 인서트 팁을 통해 상기 반도체 소자의 표면으로 직접 주입함으로써 정확한 온도 테스트를 수행할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 제1 열전소자 및 제2 열전소자에 인가되는 전류의 방향 및 전류의 양을 조절하여 상기 열교환 수단을 통과하는 공기의 온도를 조절하므로 상기 공기의 온도를 용이하게 조절할 수 있으며, 상기 공기의 온도를 조절하는데 필요한 시간이 절감된다는 장점이 있다.
본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 반도체 소자 온도 조절 장치를 도시한 블럭도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 반도체 소자 테스트 장치는 송풍 수단(100), 온도 조절 수단(300) 및 제어부(500)를 포함한다.
송풍 수단(100)은 테스트 챔버(1000) 내부의 공기를 순환시킨다.
구체적으로는, 송풍 수단(100)이 테스트 챔버(1000) 내부의 공기를 온도 조절 수단(300)을 거쳐 반도체 소자(700)로 순환시키고, 반도체 소자(700)를 통과한 공기는 다시 송풍 수단(100)으로 유입된다.
송풍 수단(100)의 구체적인 구성은 다음과 같다.
도 1에 도시된 바와 같이, 송풍 수단(100)은 공기 순환부(110) 및 외기 공급부(130)를 포함한다.
공기 순환부(110)는 테스트 챔버(1000) 내부의 공기를 온도 조절 수단(300)을 거쳐 반도체 소자(700)로 송풍한다.
공기 순환부(110)는 날개의 회전에 의해 테스트 챔버(1000) 내부의 공기의 흐름을 발생시키는 제1 순환팬(111) 및 순환되는 상기 공기의 양을 조절하는 제1 댐퍼(113)를 포함한다.
구체적으로는, 제1 순환팬(111)에 의해 발생되는 공기의 흐름은 온도 조절 수단(300)을 통과하여 그 온도가 조절되고, 온도 조절 수단(300)에 의해 온도가 조절된 공기는 반도체 소자(700)의 표면으로 송풍된다. 반도체 소자(700)를 통과한 공기는 제1 순환팬(111)에 의해 다시 온도 조절 수단(300)으로 유입된다. 즉, 반도체 소자(700)를 통과한 공기는 제1 순환팬(111)에 의해 테스트 챔버(1000) 내부를 순환한다.
테스트 챔버(1000) 내부를 순환하는 공기의 온도가 온도 조절 수단(300)에 의해 고온에서 저온으로 급변하는 경우, 온도 차이로 인하여 결로가 생성될 수 있다. 따라서, 제1 순환팬(111)으로부터 온도 조절 수단(300)으로 송풍되는 공기에 건식 공기(dry air) 및 질소가스(N2)를 추가로 주입하는 가스(gas) 주입부(미도시)를 포함하는 것이 바람직하다.
제1 댐퍼(113)는 도 2a 내지 도 2c에 도시된 바와 같이 배플(baffle)(113- 1), 모터(113-2) 및 스토퍼(stopper)(113-3)를 포함한다.
모터(113-2)는 제어부(500)의 제어에 따라 배플(113-1)의 개폐 정도를 조절하여 상기 송풍되는 공기의 양을 조절한다.
예컨대, 온도 조절 수단(300)으로 송풍되는 공기의 양이 최대가 되어야 하는 경우, 제어부(500)는 모터(113-2)를 제어하여 도 2a에 도시된 바와 같이 배플(113-1)을 180°로 유지시켜 상기 송풍되는 공기의 양을 최대로 할 수 있다. 반대로, 상기 송풍되는 공기를 차단해야 하는 경우, 제어부(500)는 모터(113-2)를 제어하여 도 2b에 도시된 바와 같이 배플(113-1)을 90°로 유지시켜 상기 송풍되는 공기의 유입을 차단할 수 있다.
스토퍼(113-3)는 배플(113-1)의 회전 각도를 일정 범위 내로 제한한다.
또한, 도 2c에 도시된 바와 같이 제어부(500)는 모터(113-2)를 구동하여 배플(113-1)의 회전 각도를 제어함으로써 상기 송풍되는 공기의 양을 조절한다.
외기 공급부(130)는 외부의 공기(외기)를 흡입하여 공기 순환부(110)로 공급하며, 공기 순환부(110)로 공급된 외기는 제1 순환팬(111)에 의해 테스트 챔버(1000) 내부에서 순환된다.
외기 공급부(130)의 구체적인 구성은 도 1에 도시된 바와 같이 제2 순환팬(131), 온도 조절 모듈(132) 및 제2 댐퍼(133)를 포함한다.
제2 순환팬(131)은 날개의 회전에 의해 외기를 흡입하고, 흡입된 외기를 공기 순환부(110)로 공급한다.
제2 순환팬(131)은 흡입한 외기를 온도 조절 모듈(132)로 송풍하며, 송풍된 외기는 온도 조절 모듈(132)에 의해 그 온도가 조절되어 공기 순환부(110)로 유입된다.
온도 조절 모듈(132)은 공기 순환부(110)로 공급되는 외기의 온도를 조절한다.
구체적으로는, 제2 순환팬(131)이 흡입한 외기와 테스트 챔버(1000) 내부를 순환하는 공기 사이에 온도 차이가 존재하는 경우, 온도 조절 모듈(132)은 제2 순환팬(131)이 흡입한 외기를 가열 또는 냉각하여 상기 흡입한 외기의 온도가 테스트 챔버(1000) 내부를 순환하는 공기의 그것과 실질적으로 동일하도록 조절한다.
온도 조절 모듈(132)은 후술하는 온도 조절 수단(300)의 온도 조절 모듈(310)의 구성과 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
제2 댐퍼(133)는 온도 조절 모듈(132)을 통해 온도 조절이 된 외기의 양을 조절하여 공기 순환부(110)로 공급한다.
제2 댐퍼(133)는 배플(baffle)(113-1), 모터(113-2) 및 스토퍼(stopper)(113-3)를 포함하며, 본 발명에 따른 제2 댐퍼(133)의 구성은 제1 댐퍼(113)의 그것과 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
온도 조절 수단(300)은 송풍 수단(100)으로부터 송풍되는 공기의 온도를 조절하며, 온도 조절 수단(300)을 통해 온도가 조절된 공기는 반도체 소자(700)의 표면으로 송풍된다.
도 3은 본 발명에 따른 온도 조절 수단(300)을 도시한 사시도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 온도 조절 수단(300)은 하나 이상 의 온도 조절 모듈(310), 매치 플레이트(350) 및 하나 이상의 인서트 팁(370)을 포함한다.
하나 이상의 온도 조절 모듈(310)은 매트릭스 형태로 배열되며, 반도체 소자(700)의 표면으로 송풍되는 공기의 온도를 조절한다.
도 4은 본 발명에 따른 하나 이상의 온도 조절 모듈(310)을 도시한 평면도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 하나 이상의 온도 조절 모듈(310)은 매트릭스 형태로 배열되며, 인접한 두 개의 온도 조절 모듈(310) 사이에 위치한 워터 자켓(317) 및 유체 순환 수단(미도시)를 더 포함할 수 있다.
도 5는 도 4에 도시된 온도 조절 모듈(310)을 도시한 사시도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 온도 조절 모듈(310)은 제1 열전소자(311a), 제2 열전소자(311b), 열교환 수단(313) 및 온도 감지 수단(315)을 포함한다.
본 발명에 따른 온도 조절 모듈(310)은 한 쌍의 열전소자, 즉 제1 열전소자(311a) 및 제2 열전소자(311b)를 포함하며, 제1 열전소자(311a) 및 제2 열전소자(311b)의 구성은 서로 동일하므로 제1 열전소자(311a)의 구성에 대해서만 상세히 설명한다.
일반적으로 열전소자는 서미스터(thermistor) 및 펠티어 소자(Peltier) 등을 총칭하는 것이다. 본 발명에 따른 열전소자는 펠티어 소자인 것이 바람직하다.
제1 열전소자(311a)는 주위의 열을 흡수하여 발열면에 전달하는 흡열면 및 흡열면이 흡수한 열을 주위로 방출하는 발열면을 구비한다. 제1 열전소자(311a)에 인가되는 전류의 방향에 따라 상기 흡열면 및 발열면이 서로 전환된다.
제1 열전소자(311a)에 인가되는 전류의 양에 따라 상기 흡열면이 주위로부터 흡수하는 열의 양이 증가하므로 상기 흡열면 및 발열면의 온도 차이는 커진다.
열교환 수단(313)은 반도체 소자(700)로 송풍되는 공기와 열교환을 수행한다.
열교환 수단(313)은 제1 열전소자(311a) 및 제2 열전소자(311b) 사이에 접촉되도록 삽입되며, 반도체 소자(700)로 송풍되는 공기, 즉 열교환 수단(313)으로 유입되는 공기와 열교환을 수행한다.
구체적으로는, 열교환 수단(313)이 제1 열전소자(311a)의 발열면 및 제2 열전소자(311b)의 발열면과 접촉되는 경우, 제1 열전소자(311a)의 흡열면은 주위의 열, 즉 워터 자켓(317)을 순환하는 유체로부터 열을 흡열하여 제1 열전소자(311a)의 발열면에 전달한다. 제1 열전소자(311a)의 발열면에 전달된 열은 열교환 수단(313)과 열교환을 수행하여 열교환 수단(313)의 온도를 상승시키고, 열교환 수단(313)으로 유입되는 공기는 열교환 수단(313)과 열교환을 수행하여 유입 당시의 온도보다 상승되어 배출된다.
마찬가지로, 제2 열전소자(311b)의 흡열면은 워터 자켓(317)을 순환하는 유체로부터 열을 흡열하여 제2 열전소자(311b)의 발열면에 전달한다. 제2 열전소자(311b)의 발열면에 전달된 열은 열교환 수단(313)과 열교환을 수행하여 열교환 수단(313)의 온도를 상승시키고, 열교환 수단(313)으로 유입되는 공기는 열교환 수단(313)과 열교환을 수행하여 유입 당시의 온도보다 상승되어 배출된다.
또한, 열교환 수단(313)이 제1 열전소자(311a)의 흡열면 및 제2 열전소자(311b)의 흡열면과 접촉되는 경우, 제1 열전소자(311a)의 흡열면은 주위의 열, 즉 열교환 수단(313)으로부터 열을 흡수하여 제1 열전소자(311a)의 발열면에 전달한다. 제1 열전소자(311a)의 발열면에 전달된 열은 워터 자켓(317)을 순환하는 유체와 열교환을 수행하고, 상기 열교환을 통해 워터 자켓(317)을 순환하는 유체의 온도를 하강시킨다. 또한, 제1 열전소자(311a)의 흡열면으로부터 열을 빼앗긴 열교환 수단(313)은 유입되는 공기와 열교환을 수행하고, 유입되는 공기의 온도는 유입 당시의 온도보다 하강되어 배출된다.
마찬가지로, 제2 열전소자(311b)의 흡열면은 열교환 수단(313)으로부터 열을 흡수하여 제2 열전소자(311b)의 발열면에 전달한다. 제2 열전소자(311b)의 발열면에 전달된 열은 워터 자켓(317)을 순환하는 유체와 열교환을 수행하고, 상기 열교환을 통해 워터 자켓(317)을 순환하는 유체의 온도를 하강시킨다. 또한, 제2 열전소자(311b)의 흡열면으로부터 열을 빼앗긴 열교환 수단(313)은 유입되는 공기와 열교환을 수행하고, 유입되는 공기의 온도는 유입 당시의 온도보다 하강되어 배출된다.
배출된 공기는 반도체 소자(700)의 표면으로 송풍된다.
열교환 수단(313)은 도 6에 도시된 바와 같이 제1 금속판(313-1a) 및 제2 금속판(313-1b)과 복수 개의 냉각핀(313-3)을 포함할 수 있다. 제1 금속판(313-1a) 및 제2 금속판(313-1b)은 제1 열전소자(311a) 및 제2 열전소자(311b)의 일면에 각각 부착되며, 복수 개의 냉각핀(313-3)은 제1 금속판(313-1a) 및 제2 금속판(313- 1b) 사이에 개재되어 서로 평행하게 배열된다. 이때, 제1 금속판(313-1a) 및 제2 금속판(313-1b)과 복수 개의 냉각핀(313-3)은 일체형으로 구성하는 것이 바람직하다.
비록, 본 발명에 따른 열교환 수단(313)은 평행하게 배열되는 복수 개의 냉각핀(313-3)을 포함하고 있으나, 이에 한정되지 않는다. 예컨대, 복수 개의 냉각핀(313-3)은 격자 형상으로 배열될 수 있다.
열교환 수단(313)은 알루미늄 방열판 또는 구리 방열판일 수 있다.
온도 감지 수단(315)은 인접한 두 개의 온도 조절 모듈(310) 사이에 구비되는 고정부재(314) 내에 설치되며, 열교환 수단(313)을 통해 배출되는 공기의 온도를 감지하고, 상기 공기의 온도를 전기적 신호로 변환하여 제어부(500)로 전송한다.
워터 자켓(317)은 인접한 두 개의 온도 조절 모듈(310) 사이에 위치하여 상기 두 개의 온도 조절 모듈(310)의 제1 열전소자(311a) 및 제2 열전소자(311b)의 일면에 부착되며, 유체가 순환하는 유로를 구비한다.
워터 자켓(317)은 상기 유체를 통해 제1 열전소자(311a) 및 제2 열전소자(311b)와 열교환을 수행한다.
예컨대, 워터 자켓(317)이 제1 열전소자(311a)의 발열면 및 제2 열전소자(311b)의 발열면과 접촉하는 경우, 상기 유체는 제1 열전소자(311a) 및 제2 열전소자(311b)로부터 방출되는 열을 흡수한다. 제1 열전소자(311a) 및 제2 열전소자(311b)로부터 열을 흡수한 상기 유체의 온도는 상승한다.
또한, 워터 자켓(317)이 제1 열전소자(311a)의 흡열면 및 제2 열전소자(311b)의 흡열면과 접촉되는 경우, 상기 유체는 제1 열전소자(311a)의 흡열면 및 제2 열전소자(311b)의 흡열면에 열을 빼앗긴다. 제1 열전소자(311a)의 흡열면 및 제2 열전소자(311b)의 흡열면으로부터 열을 빼앗긴 상기 유체의 온도는 하강한다.
온도가 상승한 유체 또는 하강한 유체는 유체 순환 수단(400)에 의해서 순환되며, 도시되지 않은 외부의 열교환 장치에 의해 일정 온도로 유지될 수 있다.
이때, 상기 유체는 삽입구(319a)를 통해 유입되어 유출구(319b)를 통해 배출되며, 상온의 냉각수인 것이 바람직하다.
유체 순환 수단(미도시)는 상기 유체를 상기 유로를 따라 순환시킨다.
상기 유체 순환 수단은 상기 유체를 순환시키기 위한 펌프와 상기 유체를 일정 온도로 유지하기 위한 라디에이터를 포함할 수 있다.
도 3에 도시된 매치 플레이트(350)는 열교환 수단(313)으로부터 배출된 공기를 반도체 소자(700)의 표면으로 유도한다.
매치 플레이트(350)는 하나 이상의 온도 조절 모듈(310)과 반도체 소자(700) 사이에 개재되며, 상기 배출된 공기를 복수 개의 반도체 소자(700)의 표면으로 유도하는 복수 개의 가이드 홀(351)을 포함한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 각 온도 조절 모듈(310)마다 8개의 가이드 홀(351)이 대응하도록 매치 플레이트(350)를 구성하는 것이 바람직하다. 각 가이드 홀(351)은 반도체 소자(700)와 일대일로 대응될 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 하나 이상의 인서트 팁(370)은 매치 플레이트(350)와 체결되며, 반도체 소자(700)의 표면에 접촉되어 가이드 홀(351)을 통해 열교환 수단(313)으로부터 배출된 공기를 반도체 소자(700)의 표면으로 주입한다.
인서트 팁(370)의 구성을 도 8a 내지 도 8d를 참조하여 상세히 설명한다.
도 8a 내지 도 8d는 각각 본 발명에 따른 인서트 팁(370)의 일 실시예를 도시한 사시도, 저면도, 분해 사시도 및 분해 투시도이며, 도 9는 본 발명에 따른 인서트 팁(370)이 매치 플레이트(350)와 체결된 상태의 일 실시예를 도시한 도면이다.
도 8a 내지 도 8d에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 인서트 팁(370)은 몸체(371), 체결 부재(373) 및 돌기(375)를 포함한다. 본 발명에 따른 인서트 팁(370)은 탄성부재(377)를 더 포함할 수 있다.
몸체(371)는 각 모서리에 체결 부재(373)가 삽입되는 체결부재 삽입홀(374)을 구비하며, 체결부재 삽입홀(374) 사이에 돌기(375)가 삽입되는 돌기 삽입홀(376)을 구비한다. 돌기 삽입홀(376)은 몸체(371)의 대향변에 각각 구비되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 몸체(371)는 몸체(371) 일면에서 연장되어 주입구(379)를 형성하는 에어 가이드(air guide)(372)를 구비한다. 에어 가이드(372)의 일단은 도 9에 도시된 바와 같이 가이드 홀(351)에 삽입되며, 가이드 홀(351)을 통과한 공기가 반도체 소자(700)의 표면으로 주입되도록 가이드한다.
체결 부재(373)는 종단에 숫나사산을 구비한 넥 볼트(neck bolt) 형상인 것이 바람직하다.
체결 부재(373)는 체결부재 삽입홀(374)을 관통하여 매치 플레이트(350)에 구비된 체결 홀(미도시)의 암나사산과 체결되며, 몸체(371)가 체결 부재(373)의 길이 방향으로 자유롭게 움직일 수 있도록 한다.
돌기(375)는 돌기 삽입홀(376)에 삽입되어 몸체(371)와 반도체 소자(700)의 표면 사이의 간격을 일정하게 유지시킨다. 몸체(371)와 반도체 소자(700) 상부 사이의 간격은 20mm 내외인 것이 바람직하다.
탄성부재(377)는 몸체(371)와 매치 플레이트(350) 사이에 삽입되어 프리텐션(pre-tension)을 제공한다.
상기 프리텐션을 이용하여 몸체(371)가 반도체 소자(700)의 표면에 가압 접촉된다.
구체적으로는, 다수의 반도체 소자(700)를 동시에 가열 또는 냉각하기 위해서는 매치 플레이트(350)의 면적이 커져야 한다. 탄성부재(377)가 없는 경우에는, 상기 면적이 넓어짐에 따라 일부 반도체 소자에 인서트 팁(370)이 완벽하게 접촉할 수 없다. 따라서, 탄성부재(377)가 제공하는 상기 프리텐션이 필요하다.
반도체 소자(700)의 표면에 인서트 팁(370)을 가압 접촉시키면, 탄성부재(377)가 제공하는 프리텐션에 의해 반도체 소자(700)에 대한 접촉도가 증가할 뿐만 아니라 압력에 따른 반도체 소자(700)의 손상도 줄일 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 제어부(500)는 상기 열교환을 수행한 공기의 온도에 따라 온도 조절 수단(300)을 제어하며, 송풍 수단(100)을 제어하여 상기 테스트 챔버 내부의 공기의 순환을 제어한다.
제어부(500)는 열교환 수단(313)으로부터 배출된 공기의 온도를 온도 감지 수단(315)으로부터 수신받아 제1 열전소자(311a) 및 제2 열전소자(311b)에 인가되는 전류의 방향 및 전류의 양을 제어한다.
구체적으로는, 온도 감지 수단(315)이 감지한 공기의 온도를 전기적 신호로 변환하여 상기 제어 수단으로 전송한다.
상기 배출되는 공기가 설정 온도보다 높은 경우, 제어부(500)는 제1 열전소자(311a) 및 제2 열전소자(311b)에 인가되는 전류의 방향을 전환하여 제1 열전소자(311a) 및 제2 열전소자(311b)의 흡열면 및 발열면을 서로 전환시킴으로써 열교환 수단(313)을 통해 배출되는 공기의 온도를 낮출 수 있다. 또한, 제어부(500)는 제1 열전소자(311a) 및 제2 열전소자(311b)에 인가되는 전류의 양을 감소시켜 제1 열전소자(311a) 및 제2 열전소자(311b)의 발열면의 온도가 하강하면, 열교환 수단(313)을 통해 배출되는 공기의 온도를 낮출 수 있다.
반대로, 상기 배출되는 공기가 설정 온도보다 낮은 경우, 제어부(500)는 제1 열전소자(311a) 및 제2 열전소자(311b)에 인가되는 전류의 방향을 전환하여 제1 열전소자(311a) 및 제2 열전소자(311b)의 흡열면 및 발열면을 서로 전환시킴으로써 열교환 수단(313)을 통해 배출되는 공기의 온도를 높일 수 있다. 또한, 제어부(500)는 제1 열전소자(311a) 및 제2 열전소자(311b)에 인가되는 전류의 양을 증가시켜 제1 열전소자(311a) 및 제2 열전소자(311b)의 발열면의 온도가 상승하면, 열교환 수단(313)을 통해 배출되는 공기의 온도를 높일 수 있다.
또한, 제어부(500)는 제1 댐퍼(113) 및 제2 댐퍼(133)를 통해 공기 순환 부(110) 및 외기 공급부(130)로부터 유입되는 공기의 양을 조절함으로써 상기 테스트 챔버 내부의 공기의 흐름을 제어한다.
구체적으로는, 상기 테스트 챔버 내부를 순환하는 공기의 유량을 감소 또는 증가시켜야 하는 경우, 제어부(500)는 배플(113-1)(133-1)의 개폐 정도를 조절하여 공기 순환부(110) 및 외기 공급부(130)로부터 유입되는 공기의 양을 조절한다.
따라서, 상기 공기의 온도 및 공기의 흐름을 정확하고 용이하게 제어할 수 있다.
이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 여타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 보호 범위는 이하의 특허청구범위에 의해서 정해 할 것이다.
따라서 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 사상과 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 범위는 아래의 청구범위에 의해 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 반도체 소자 테스트 장치를 도시한 블럭도.
도 2a는 본 발명에 따른 제1 댐퍼(111)의 일 실시예를 도면.
도 2b는 본 발명에 따른 제1 댐퍼(111)의 다른 실시예를 도면.
도 2c는 본 발명에 따른 제1 댐퍼(111)의 또 다른 실시예를 도면.
도 3는 본 발명에 따른 온도 조절 수단(300)를 도시한 사시도.
도 4은 본 발명에 따른 복수 개의 온도 조절 모듈(310)를 도시한 평면도.
도 5는 본 발명에 따른 온도 조절 모듈(310)을 도시한 사시도.
도 6는 본 발명에 따른 열교환 수단(313)의 일 실시예를 도시한 평면도.
도 7는 본 발명에 따른 온도 조절 모듈(310)와 매치 플레이트(350)를 대응시킨 일 실시예를 도시한 사시도.
도 8a는 본 발명에 따른 인서트 팁(370)을 도시한 사시도.
도 8b는 본 발명에 따른 인서트 팁(370)을 도시한 저면도.
도 8c는 본 발명에 따른 인서트 팁(370)을 도시한 분해 사시도.
도 8d는 본 발명에 따른 인서트 팁(370)을 도시한 분해 투시도.
도 9은 본 발명에 따른 인서트 팁(370)이 매치 플레이트(350)와 체결된 상태의 일 실시예를 도시한 사시도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1000 : 챔버
100 : 송풍 수단 110 : 공기 순환부
111 : 제1 순환팬 113 : 제1 댐퍼
131 : 제2 순환팬 132 : 온도 조절 모듈
133 : 제2 댐퍼 130 : 외기 공급부
300 : 온도 조절 수단 310 : 온도 조절 모듈
311a : 제1 열전소자 311b : 제2 열전소자
313 : 열교환 수단 314 : 고정부재
315 : 온도 감지 수단 317 : 워터 자켓
350 : 매치 플레이트 351 : 가이드 홀
370 : 인서트 팁 371 : 몸체
373 : 체결 부재 375 : 돌기
377 : 탄성부재 500 : 제어부

Claims (19)

  1. 테스트 챔버에 로딩된 복수 개의 반도체 소자의 온도를 조절하는 반도체 소자 온도 조절 장치에 있어서,
    상기 테스트 챔버 내부의 공기를 순환시키는 송풍 수단;
    상기 반도체 소자에 송풍되는 상기 공기의 온도를 조절하는 온도 조절 수단; 및
    상기 온도 조절 수단을 제어하여 상기 공기의 온도를 조절하고, 상기 송풍 수단을 제어하여 상기 공기의 순환을 조절하는 제어부
    를 포함하되,
    상기 온도 조절 수단은,
    매트릭스 형태로 배열되며, 상기 반도체 소자로 송풍되는 공기의 온도를 조절하는 복수 개의 온도 조절 모듈;
    상기 공기를 상기 반도체 소자의 표면으로 유도하는 복수 개의 가이드 홀을 구비하는 매치 플레이트; 및
    상기 매치 플레이트와 체결되며, 상기 반도체 소자의 표면과 접촉되어 상기 공기를 주입하는 복수 개의 인서트 팁을 포함하고,
    상기 복수 개의 온도 조절 모듈 각각은,
    제1 열전소자 및 제2 열전소자;
    상기 제1 열전소자 및 제2 열전소자 사이에 삽입되어 상기 반도체 소자로 송풍되는 공기와 열교환을 수행하는 열교환 수단; 및
    상기 열교환 수단을 통과한 공기의 온도를 감지하여 상기 제어부에 전송하는 온도 감지 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 온도 조절 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 송풍 수단은,
    상기 테스트 챔버 내부의 공기를 상기 온도 조절 수단을 통해 상기 각 반도체 소자의 표면으로 송풍하는 공기 순환부; 및
    상기 공기 순환부에 외기를 공급하는 외기 공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 온도 조절 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 공기 순환부는,
    상기 테스트 챔버 내부의 공기를 순환시키는 제1 순환팬; 및
    상기 온도 조절 수단에 공급되는 공기의 양을 조절하는 제1 댐퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 온도 조절 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 외기 공급부는,
    외부의 공기를 흡입하여 상기 공기 순환부로 공급하는 제2 순환팬;
    상기 제2 순환팬이 흡입한 외기의 온도를 조절하는 온도 조절 모듈; 및
    상기 공기 순환부에 공급되는 외기의 양을 조절하는 제2 댐퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 온도 조절 장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 복수 개의 온도 조절 모듈 각각은 8개의 상기 가이드 홀과 대응하여 배치되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 온도 조절 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 가이드 홀은 상기 반도체 소자와 일대일로 대응되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 온도 조절 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 열전소자 및 제2 열전소자는 각각 펠티어 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 온도 조절 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    유로를 구비하며, 인접한 두 개의 온도 조절 모듈 사이에 위치하여 상기 인접한 두 개의 온도 조절 모듈의 제1 열전소자 및 제2 열전소자의 일면에 부착되는 워터 자켓; 및
    상기 유로를 따라 유체를 순환시키는 유체 순환 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 온도 조절 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 유체는 상온의 냉각수를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 온도 조절 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 열교환 수단을 통과한 공기의 온도에 따라 상기 제1 열전소자 및 제2 열전소자에 인가되는 전류의 방향 및 전류의 양을 제어하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 온도 조절 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 열교환 수단은,
    상기 제1 열전소자 및 제2 열전소자의 일면에 각각 부착되는 제1 금속판 및 제2 금속판; 및
    상기 제1 금속판 및 제2 금속판 사이에 개재되어 서로 평행하게 배열되는 복수개의 냉각핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 온도 조절 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 열교환 수단은 알루미늄 방열판 및 구리 방열판 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 온도 조절 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 복수 개의 인서트 팁 각각은,
    상기 매치 플레이트에 구비된 체결 홀에 삽입되는 체결 부재;
    상기 체결 부재에 의해 고정되며, 열교환을 수행한 공기를 각각의 반도체 소자의 표면으로 주입하는 주입구를 구비하는 몸체; 및
    상기 반도체 소자의 표면에 접촉되며, 상기 몸체와 상기 반도체 소자의 표면 사이의 간격을 일정하게 유지시키는 돌기를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 온도 조절 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 몸체와 상기 매치 플레이트 사이에 삽입되며, 상기 반도체 소자의 표면과 가압 접촉을 위한 탄성부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 온 도 조절 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 탄성부재는 상기 몸체의 각 모서리에 위치하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 온도 조절 장치.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 몸체와 상기 각각의 반도체 소자의 표면 사이의 간격은 20mm 내외인 것을 특징으로 하는 반도체 소자 온도 조절 장치.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 체결 부재는 상기 몸체의 각 모서리에 위치하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 온도 조절 장치.
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