| 【発明の名称】 |
半導体検査装置の冷却方式 |
| 【発明者】 |
【氏名】廣井 肇
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| 【要約】 |
【課題】測定ユニットの動作状態ごとの発熱量に応じた適正な風量が得られるように、ファンの回転数を制御すると共に、ファンの無駄な電力消費を防止する半導体検査装置の冷却方式を提供することにある。
【解決手段】直流モータ２２Ａの回転により、測定ユニット４０Ａを冷却するファン２０Ａと、ファン２０Ａによって冷却される測定ユニット４０Ａの温度を測定する温度センサ１０Ａと、温度センサ１０Ａから送られて来る温度情報Ｔを監視する温度制御・電力供給部３０を備えている。温度制御・電力供給部３０は、直流モータ２２Ａの電圧Ｖを制御することにより、発熱量Ｑa に応じて測定ユニット４０Ａを冷却するのに必要な風量を得るように、ファン２０Ａの回転数Ｎｄｃの最適制御を行う。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 半導体検査装置の測定ユニット（４０Ａ）を冷却する方式において、直流モータ（２２Ａ）の回転により、測定ユニット（４０Ａ）を冷却するファン（２０Ａ）と、ファン（２０Ａ）によって冷却される測定ユニット（４０Ａ）の温度を測定する温度センサ（１０Ａ）と、温度センサ（１０Ａ）から送られて来る温度情報（Ｔ）を監視し、測定ユニット（４０Ａ）の動作状態ごとの発熱量（Ｑa ）に応じてファン（２０Ａ）の回転数（Ｎｄｃ）の最適制御を行う温度制御・電力供給部（３０）を備えたことを特徴とする半導体検査装置の冷却方式。
【請求項２】 前記温度制御・電力供給部（３０）は、測定ユニット（４０Ａ）の温度が異常温度領域に属さない場合には、発熱量（Ｑa ）に応じて測定ユニット（４０Ａ）を冷却するのに必要な風量を得るように、ファン（２０Ａ）の回転数（Ｎｄｃ）を制御すると共に、測定ユニット（４０Ａ）に所定の電力（Ｐ）を供給し、測定ユニット（４０Ａ）の温度が異常温度領域に属する場合には、測定ユニット（４０Ａ）への電力（Ｐ）の供給を停止すると共に、ファン（２０Ａ）を最高回転数で回転させて冷却する請求項１記載の半導体検査装置の冷却方式。
【請求項３】 前記温度制御・電力供給部（３０）は、直流モータ（２２Ａ）の電圧（Ｖ）を制御することにより、ファン（２０Ａ）の回転数（Ｎｄｃ）を制御する請求項１記載の半導体検査装置の冷却方式。
【請求項４】 前記測定ユニット（４０）と、ファン（２０）と、温度センサ（１０）が２つ以上設けられ、共通の温度制御・電力供給部（３０）が１つ設けられている請求項１記載の半導体検査装置の冷却方式。
【請求項５】 前記測定ユニット（４０）と、ファン（２０）と、温度センサ（１０）が２つ以上設けられ、これらに対応して温度制御・電力供給部（３０）も２つ以上設けられている請求項１記載の半導体検査装置の冷却方式。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は半導体検査装置の冷却方式、特に直流モータで駆動するファンを使用することにより、測定ユニットの発熱量に応じた風量が得られるようにファンの回転数を制御し、無駄な電力を消費しないようにした半導体検査装置の冷却方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、半導体検査装置は、図３（Ａ）に示すように、本体２００とテストヘッド３００を備え、本体２００の制御により、テストヘッド３００に装着された被測定デバイスの電気的特性を検査する。
【０００３】このような半導体検査装置において、本体２００やテストヘッド３００の一部である測定ユニット８０Ａを冷却する場合（図４）、従来は、図４に示す方式を使用していた。
【０００４】即ち、図４において、測定ユニット８０Ａに隣接してファン６０Ａを設置し、このファン６０Ａの三相交流モータ６２Ａを回転させることにより、測定ユニット８０Ａの発熱により温められた空気を吸い出す。
【０００５】このとき、空気が吸い出された部分に負圧が生じるので、この部分に、ファン６０Ａと対向位置に設けられた測定ユニット８０Ａの開放部分を介して、外部の冷たい空気が取り込まれる。
【０００６】その結果、測定ユニット８０Ａの放熱が行われ、その測定ユニット８０Ａは冷却される。
【０００７】この場合、ファン６０Ａを駆動させる三相交流モータ６２Ａの回転数は、モータの交流電源の周波数と、モータの回転磁界の極数により、決定される。この事から、三相交流モータ６２Ａの回転数は、一般には、特定の固定値となる。
【０００８】即ち、三相交流モータ６２Ａにおいて、回転数をＮａｃ（単位：ｒ．ｐ．ｓ）、交流電源の周波数をＦ（単位：Ｈｚ）、回転磁界の極数をｐとすれば、よく知られているように、下記の関係式が成立する。
Ｎａｃ＝２Ｆ／ｐ・・・・・・・■■式において、交流電源の周波数Ｆは、一般に５０Ｈｚ、又は６０Ｈｚであり、また回転磁界の極数ｐは、モータを製造するときに決まる固定値である。
【０００９】従って、■式より、三相交流モータ６２Ａの回転数Ｎａｃは、固定値となる。
【００１０】また、測定ユニット８０Ａを冷却するのに必要な風量は、既述した三相交流モータ６２Ａの回転数Ｎａｃと、ファン６０Ａの断面積により、決定される。
【００１１】更に、図４において、温度センサ５０Ａは、一般に、特定温度以上（異常温度領域）になると動作するサーマルリレータイプであり、リレーの動作状況（ＯＮ／ＯＦＦ）は、信号ケーブル５１Ａにより電源コントローラ７０へ伝達される。
【００１２】これにより、電源コントローラ７０は、電源ケーブル８１Ａを介して測定ユニット８０Ａへ供給している電源を遮断する。
【００１３】即ち、従来は、三相交流モータ６２Ａを用いたファン６０Ａにより測定ユニット８０Ａを冷却すると共に、測定ユニット８０Ａの周囲の温度が異常温度領域に到達した場合には、電源を遮断していた。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】既述したように、従来技術においては（図４）、測定ユニット８０Ａを冷却するのに必要な風量は、三相交流モータ６２Ａの回転数Ｎａｃと、ファン６０Ａの断面積により、決定される。
【００１５】ところが、■式から明らかなように、三相交流モータ６２Ａの回転数Ｎａｃは、固定値であり、またファン６０Ａの断面積も一定であることから、三相交流モータ６２Ａを使用した場合には、測定ユニット８０ＡがＳｔａｎｄ−ｂｙ状態（発熱量Ｑa が少）にあるか、Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ状態（発熱量Ｑa が多）にあるかに関係なく、冷却用の風量は不変である。
【００１６】例えば、図３（Ａ）に示す半導体検査装置の測定ユニットをＵ１、Ｕ２、Ｕ３とし、Ｓｔａｎｄ−ｂｙ状態を×、Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ状態を○で表し、図３（Ｂ）に示す動作状態があるとする。
【００１７】このうち、ａの場合は、全ての測定ユニットＵ１〜Ｕ３がＯｐｅｒａｔｉｏｎ状態にあり、ｂの場合は、２つの測定ユニットＵ２、Ｕ３がＯｐｅｒａｔｉｏｎ状態で、他の測定ユニットＵ１がＳｔａｎｄ−ｂｙ状態にあり、ｃの場合は、１つの測定ユニットＵ１がＯｐｅｒａｔｉｏｎ状態で、他の測定ユニットＵ２、Ｕ３がＳｔａｎｄ−ｂｙ状態にあり、ｄの場合は、全ての測定ユニットＵ１〜Ｕ３がＳｔａｎｄ−ｂｙ状態にある。
【００１８】従って、図３（Ｂ）に示す場合、発熱量Ｑa については、最も多い場合がａであり、ｂ、ｃの順に少なくなり、最も少ないのがｄである。即ち、半導体検査装置内（図３（Ａ））の使用デバイスにより、測定ユニットがＯｐｅｒａｔｉｏｎ状態とＳｔａｎｄ−ｂｙ状態によって消費する電力、即ち、発熱量が異なる場合がある。
【００１９】しかし、従来は、三相交流モータ６２Ａで駆動するファン６０Ａを使用していることが起因し、冷却に必要な風量を、発熱量Ｑa に応じて変えることができない。
【００２０】このため、測定ユニット８０ＡがＳｔａｎｄ−ｂｙ状態であっても、最大発熱量状態の測定ユニット８０Ａを冷却するのと同じだけの風量が必要となる。例えば、図３（Ｂ）のｄの状態であっても（すべての測定ユニットがＳｔａｎｄ−ｂｙ状態）、ａの状態（すべての測定ユニットがＯｐｅｒａｔｉｏｎ状態）と同じ風量が必要となる。
【００２１】従って、その分だけファン６０Ａの回転数も多くなり、必要以上の電力を消費することになり、無駄な電力を消費していた。
【００２２】この発明の目的は、測定ユニットの動作状態ごとの発熱量に応じた適正な風量が得られるように、ファンの回転数を制御すると共に、ファンの無駄な電力消費を防止する半導体検査装置の冷却方式を提供することにある。
【００２３】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するために、この発明によれば、半導体検査装置の測定ユニット４０Ａを冷却する方式において、直流モータ２２Ａの回転により、測定ユニット４０Ａを冷却するファン２０Ａと、ファン２０Ａによって冷却される測定ユニット４０Ａの温度を測定する温度センサ１０Ａと、温度センサ１０Ａから送られて来る温度情報Ｔを監視し、測定ユニット４０Ａの動作状態ごとの発熱量Ｑa に応じてファン２０Ａの回転数Ｎｄｃの最適制御を行う温度制御・電力供給部（３０）を備えている。
【００２４】従って、この発明の構成によれば、ファン２０Ａが直流モータ２２Ａにより駆動するので、例えば、直流モータ２２Ａの電圧Ｖを制御することにより（■式）、測定ユニット４０Ａ（図１）の動作状態ごとの発熱量Ｑa に応じた適正な風量が得られるように、ファン２０Ａの回転数Ｎｄｃを制御することができるので、ファン２０Ａの無駄な電力消費が防止される。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、この発明を実施形態により添付図面を参照して説明する。図１は、この発明の第１実施形態を示す図であり、参照符号１０Ａは温度センサ、２０Ａはファン、３０は温度制御・電力供給部、４０Ａは測定ユニットである。
【００２６】測定ユニット４０Ａは、半導体検査装置（図３（Ａ））の本体２００やテストヘッド３００の一部であって、電力が供給されることにより発熱し、冷却が必要な部分である。
【００２７】温度センサ１０Ａは、測定ユニット４０Ａの周囲の空気の温度を測定し、その温度情報Ｔを、信号ケーブル１１Ａを介して、後述する温度制御・電力供給部３０へ伝送する。
【００２８】ファン２０Ａは、測定ユニット４０Ａに隣接して設置され、直流モータ２２Ａが回転することにより、測定ユニット４０Ａの発熱により温められた空気を吸い出し、外部からの冷たい空気により測定ユニット４０Ａを冷却する。
【００２９】このファン２０Ａを駆動する直流モータ２２Ａの回転数は、次式で表される。
【００３０】即ち、直流モータ２２Ａにおいて、回転数をＮｄｃ（単位：ｒ．ｐ．ｓ）、モータの直流電源の電圧をＶ（単位：Ｖ）、モータの電機子回路の抵抗をｒ（単位：Ω）、モータの電機子電流をＩ（単位：Ａ）、毎極の磁束数をΦ（単位：Ｗｂ）、モータの構造により決まる定数をＫとすると、よく知られているように、下記の関係式が成立する。
Ｎｄｃ＝Ｋ（Ｖ−ｒＩ）／Φ・・・・・■この■式において、回転数Ｎｄｃを制御する方法としては、直流電源の電圧Ｖ、電機子回路の抵抗ｒ、毎極の磁束数Φのいずれかを変える方法がある。
【００３１】このうち、一般的には、直流電源の電圧Ｖを制御する方法が取られている。従って、本実施形態においても、直流モータ２２Ａを使用したファン２０Ａを、電力ケーブル２１Ａを介して、温度制御・電力供給部３０に接続し、電圧Ｖを制御することにより、ファン２０Ａの回転数を制御することにした。
【００３２】温度制御・電力供給部３０には、既述したように、信号ケーブル１１Ａを介して温度センサ１０Ａが、電力ケーブル２１Ａを介してファン２０Ａがそれぞれ接続されていると共に、測定ユニット４０Ａが電力ケーブル４１Ａを介して接続されている。
【００３３】この構成により、温度制御・電力供給部３０は、温度センサ１０Ａからの温度情報Ｔに基づいて、測定ユニット４０Ａを冷却するのに必要な風量を得るように、直流モータ２２Ａの電圧Ｖを制御することにより、ファン２０Ａの回転数を制御する。
【００３４】更に、温度制御・電力供給部３０は、測定ユニット４０Ａに電力Ｐを供給すると共に、測定ユニット４０Ａの温度が、ファン２０Ａでは冷却不可能な異常温度領域に到達した場合には、測定ユニット４０Ａへ電力Ｐの供給を停止すると共に、ファン２０Ａを最高回転数で回して冷却する。
【００３５】図２は、この発明の第２実施形態を示す図であり、測定ユニットが２つの例を示している。
【００３６】即ち、図１の測定ユニット４０Ａと同様の構成を備えたもう１つの測定ユニット４０Ｂが設けられ、測定ユニット４０Ｂの温度を測定する温度センサ１０Ｂ、及び直流モータ２２Ｂが回転することにより、測定ユニット４０Ｂを冷却するファン２０Ｂがそれぞれ設けられている。
【００３７】そして、測定ユニット４０Ｂは、電力ケーブル４１Ｂを介して、温度センサ１０Ｂは、信号ケーブル１１Ｂを介して、またファン２０Ｂは、電力ケーブル２１Ｂを介して、共通の温度制御・電力供給部３０にそれぞれ接続されている。
【００３８】この図２の例では、共通の温度制御・電力供給部３０が使用されているが、温度制御・電力供給部を、測定ユニット４０Ａと測定ユニット４０Ｂに対応してそれぞれ別々に設けてもよい。また、図２では、測定ユニットが２つの場合について説明したが、これに限定されず、測定ユニットは３つ以上設けられていてもよい。
【００３９】以下、前記構成を備えたこの発明の作用を説明する。
【００４０】１．測定ユニットが１つの場合の作用この場合は、図１において、測定ユニット４０Ａから発生する熱により温められた空気を、直流モータ２２Ａにより回転するファン２０Ａで吸い出し、測定ユニット４０Ａを冷却する。
【００４１】このとき、温度センサー１０Ａにより、測定ユニット４０Ａの現在の温度を測定し、この温度情報Ｔを、信号ケーブル１１Ａを介して、温度制御・電力供給部３０に送信する。
【００４２】温度制御・電力供給部３０は、前記温度センサ１０Ａから送信された来る温度情報Ｔを常に監視している。
【００４３】そして、測定ユニット４０Ａの温度が異常温度領域に属さない場合には、発熱量Ｑa に応じて、測定ユニット４０Ａを冷却するために必要な風量を得るように、ファン２０Ａの回転数Ｎｄｃに必要な電圧Ｖを（■式）、温度制御・電力供給部３０から、電力ケーブル２１Ａを介して、ファン２０Ａに印加する。
【００４４】即ち、測定ユニット４０ＡがＳｔａｎｄ−ｂｙ状態のときは、発熱量Ｑa が少なく、ファン２０Ａの回転数Ｎｄｃ（■式）も小さくてよいので、温度制御・電力供給部３０からファン２０Ａに印加される電圧Ｖも小さくする。
【００４５】しかし、測定ユニット４０ＡがＯｐｅｒａｔｉｏｎ状態のときは、発熱量Ｑaが多く、ファン２０Ａの回転数Ｎｄｃ（■式）を大きくしなければならないので、温度制御・電力供給部３０からファン２０Ａに印加される電圧Ｖも大きくする。
【００４６】また、測定ユニット４０Ａの温度が異常温度領域に属さない場合には、温度制御・電力供給部３０から、電力ケーブル４１Ａを介して、測定ユニット４０Ａへ所定の電力Ｐを供給する。
【００４７】反対に、温度制御・電力供給部３０が温度情報Ｔを監視することにより、測定ユニット４０Ａの温度が異常温度領域に属する場合には、温度制御・電力供給部３０は、測定部４０Ａへの電力供給を停止すると共に、ファン２０Ａを最高回転数で回転させるのに必要な電圧Ｖを、電力ケーブル２１Ａを介して、ファン２０Ａに印加する。
【００４８】このように、測定ユニット４０Ａが、発熱量Ｑa が少ないＳｔａｎｄ−ｂｙ状態から、発熱量Ｑa が多いＯｐｅｒａｔｉｏｎ状態の間において、発熱量Ｑa が変化した時は、上記に示した順で同様な動作を繰り返し行うことにより、発熱量に応じて、測定ユニット４０Ａを冷却をするために必要な風量を得るように、ファン２０Ａの回転数Ｎｄｃの最適制御を行う。
【００４９】２．測定ユニットが２つの場合の作用この場合は、図２において、測定ユニット４０Ａに関しては、ファン２０Ａと温度センサ１０Ａと温度制御・電力供給部３０が、前記と同じ動作を行う。
【００５０】また、測定ユニット４０Ｂに関しては、その測定ユニット４０Ｂから発生する熱により温められた空気を、直流モータ２２Ｂにより回転するファン２０Ｂで吸い出し、測定ユニット４０Ｂを冷却する。
【００５１】このとき、温度センサ１０Ｂにより、測定ユニット４０Ｂの現在の温度を測定し、この温度情報Ｔb を、信号ケーブル１１Ｂを介して、温度制御・電力供給部３０に送信する。
【００５２】温度制御・電力供給部３０は、前記温度センサ１０Ｂから送信されて来る温度情報Ｔb を常に監視している。
【００５３】そして、測定ユニット４０Ｂの温度が異常温度領域に属さない場合には、発熱量Ｑb に応じて、測定ユニット４０Ｂを冷却するために必要な風量を得るように、ファン２０Ｂの回転数Ｎｄｃに必要な電圧Ｖｂを（■式）、温度制御・電力供給部３０から、電力ケーブル２１Ｂを介して、ファン２０Ｂに印加する。
【００５４】即ち、測定ユニット４０ＢがＳｔａｎｄ−ｂｙ状態のときは、発熱量Ｑb が少なく、ファン２０Ｂの回転数Ｎｄｃ（■式）も小さくてよいので、温度制御・電力供給部３０からファン２０Ｂに印加される電圧Ｖｂも小さくする。
【００５５】しかし、測定ユニット４０ＢがＯｐｅｒａｔｉｏｎ状態のときは、発熱量Ｑbが多く、ファン２０Ｂの回転数Ｎｄｃ（■式）を大きくしなければならないので、温度制御・電力供給部３０からファン２０Ｂに印加される電圧Ｖb も大きくする。
【００５６】また、測定ユニット４０Ｂの温度が異常温度領域に属さない場合には、温度制御・電力供給部３０から、電力ケーブル４１Ｂを介して、測定ユニット４０Ｂへ所定の電力Ｐb を供給する。
【００５７】反対に、温度制御・電力供給部３０が温度情報Ｔb を監視することにより、測定ユニット４０Ｂの温度が異常温度領域に属する場合には、温度制御・電力供給部３０は、測定部４０Ｂへの電力供給を停止すると共に、ファン２０Ｂを最高回転数で回転させるのに必要な電圧Ｖb を、電力ケーブル２１Ｂを介して、ファン２０Ｂに印加する。
【００５８】このように、測定ユニット４０Ｂが、発熱量Ｑb が少ないＳｔａｎｄ−ｂｙ状態から、発熱量Ｑb が多いＯｐｅｒａｔｉｏｎ状態の間において、発熱量Ｑb が変化した時は、上記に示した順で同様な動作を繰り返し行うことにより、発熱量に応じて、測定ユニット４０Ｂを冷却をするために必要な風量を得るように、ファン２０Ｂの回転数Ｎｄｃ（■式）の最適制御を行う。尚、測定ユニットが３つ以上の場合にも、前記測定ユニットが２つ以上の場合と同様の動作が行われる。
【００５９】
【発明の効果】前記のとおり、この発明によれば、半導体検査装置の冷却方式を、直流モータで回転して測定ユニットを冷却するファンと、測定ユニットの温度を測定する温度センサと、温度センサから送られて来る温度情報を監視する温度制御・電力供給部で構成したことにより、測定ユニットの動作状態ごとの発熱量に応じた適正な風量が得られるように、ファンの回転数を制御すると共に、ファンの無駄な電力消費を防止するという効果がある。
【００６０】
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００１１７７４４
【氏名又は名称】安藤電気株式会社
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| 【出願日】 |
平成９年（１９９７）６月３０日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】齊藤 明
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| 【公開番号】 |
特開平１１−２３６７１ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）１月２９日 |
| 【出願番号】 |
特願平９−１９０４０７ |
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