專利名稱：直接沖擊式溫度控制構(gòu)件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及溫度控制系統(tǒng)，尤其涉及用于確定、保持和控制一個(gè)裝置溫度的構(gòu)件。
例如集成電路等裝置已經(jīng)變得越來越小，同時(shí)這些裝置消耗的能量越來越多。這樣會(huì)導(dǎo)致裝置具有較低的熱質(zhì)量，其在工作期間往往會(huì)快速發(fā)熱。
另一方面，溫度控制構(gòu)件通常不具有低的熱質(zhì)量，這是由于所述構(gòu)件必須包括一個(gè)加熱設(shè)備和一個(gè)散熱裝置。例如，美國專利5,821,505披露了一種典型的溫度控制構(gòu)件，其使用了一種電涂層式加熱器，該加熱器具有第一和第二相對的表面。散熱裝置與電熱器的第一表面接觸，測試中的電子裝置與電熱器的第二表面接觸。這種方法形成了一種組裝式分層系列元件結(jié)構(gòu)，其中加熱器設(shè)置在測試中的電子裝置和散熱裝置之間。
將一個(gè)溫度傳感器連接至電子裝置上，將一個(gè)控制電路連接到溫度傳感器和加熱器上。溫度傳感器檢測裝置溫度Td，且當(dāng)電子裝置的檢測溫度高于設(shè)定值時(shí)，控制電路減少供給加熱器的能量，反之則增加。當(dāng)加熱器溫度Th比裝置溫度Td低時(shí)，那么熱量從電子裝置通過加熱器流動(dòng)到散熱裝置，而且當(dāng)Td-Th增加時(shí)熱流速增大。當(dāng)Th比Td大時(shí)，那么熱量就從加熱器流動(dòng)到電子裝置，而且當(dāng)Th-Td增加時(shí)，熱流速增大。僅通過電控?zé)崮?，就可以調(diào)節(jié)電子裝置的熱量流動(dòng)，從而調(diào)節(jié)該裝置溫度。
由于被加熱和冷卻的裝置具有比較低的熱質(zhì)量，而且其上設(shè)置有用于處理和/或測試的裝置的溫度控制構(gòu)件具有數(shù)倍于所述裝置的熱質(zhì)量，所以裝置本身不會(huì)太大影響系統(tǒng)的熱動(dòng)態(tài)特性。而系統(tǒng)的熱動(dòng)態(tài)特性由溫度控制構(gòu)件控制。因此，將裝置保持在特定溫度下的基本任務(wù)是伺服控制其上設(shè)有所述裝置的溫度控制構(gòu)件的溫度。
由于溫度控制構(gòu)件的熱質(zhì)量遠(yuǎn)大于所述裝置的熱質(zhì)量，在控制裝置溫度中熱響應(yīng)時(shí)間有一定的延遲。另外，由于溫度控制構(gòu)件具有數(shù)倍于所述裝置的熱質(zhì)量，所以在使用高熱質(zhì)量的溫度控制構(gòu)件加熱和/或冷卻低熱質(zhì)量的裝置中會(huì)浪費(fèi)大量的能量。
另外，如果加熱器使為以下類型，即包括一個(gè)電軌跡，該軌跡通過每側(cè)上的一層絕緣材料與周圍隔開，采用這種分層元件方案帶來的另一個(gè)問題是加熱器的絕緣層意味著金屬加熱元件和電子裝置及散熱裝置之間的熱阻。而且，加熱元件的絕緣層被反復(fù)加熱和冷卻，從而反復(fù)膨脹和收縮。因此，這些區(qū)域表明了由于溫度變化而造成絕緣層反復(fù)膨脹和收縮所引起的潛在的機(jī)械破壞區(qū)域。
因此，需要提供一種具有比較低的熱質(zhì)量的溫度控制構(gòu)件和系統(tǒng)，其容許裝置的溫度迅速變化。還需要提供這樣的一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)提供快的熱響應(yīng)，但一旦達(dá)到理想的溫度就會(huì)提供良好的溫度穩(wěn)定性。還希望提供一種結(jié)構(gòu)緊湊的溫度控制構(gòu)件，其能被用在較小的測試室中并容許與測試中的裝置形成良好的電接觸，而且其可以用在同時(shí)測試許多裝置的環(huán)境中。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用于對一個(gè)裝置進(jìn)行溫度控制的構(gòu)件，所述裝置利用直接沖擊的冷卻劑射流和激光束與之接觸。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是使一個(gè)或多個(gè)激光束與一個(gè)或多個(gè)膨脹氣體冷卻射流對準(zhǔn)，以便激光束和冷卻射流基本上沖擊裝置的相同區(qū)域。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種系統(tǒng)，其中加熱和冷卻作用直接發(fā)生在裝置的表面，而且該系統(tǒng)具有高于通過裝置和溫度控制表面之間機(jī)械接觸所得到的有效導(dǎo)熱系數(shù)的有效導(dǎo)熱系數(shù)。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供一種真空構(gòu)件，該構(gòu)件能使裝置以抽真空的方式牢牢地固定在控制所述裝置溫度的一個(gè)構(gòu)件上。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供一種溫度控制構(gòu)件，其包括有助于相對于溫度控制構(gòu)件的支承面導(dǎo)向和定位一個(gè)裝置到的導(dǎo)向和定位構(gòu)件，其中所述導(dǎo)向和定位構(gòu)件也是具有較輕質(zhì)量的絕緣體。
本發(fā)明的這些和其它目的是通過提供一種用于溫度控制一個(gè)裝置的構(gòu)件實(shí)現(xiàn)的，所述構(gòu)件包括一個(gè)使裝置暴露于其加熱/冷卻區(qū)域的主體，一個(gè)一端暴露于加熱/冷卻區(qū)域并設(shè)置在主體中的加熱通道，以及一個(gè)一端暴露于加熱/冷卻區(qū)域并設(shè)置在主體中的冷卻通道，其中加熱和冷卻通道設(shè)置在主體中以便在加熱通道中傳播的能量與在冷卻通道中傳播的氣體混合，因此熱能和冷卻氣體能直接沖擊裝置表面上。通過這種特殊結(jié)構(gòu)，提供了一種用于控制裝置溫度的構(gòu)件。加熱通道可以被設(shè)置為一種光學(xué)透明通道，而且加熱源可以被設(shè)置為激光源，其產(chǎn)生的激光通過光學(xué)透明通道并直接沖擊裝置上。冷卻通道可以被設(shè)置為一種氣體通道，而且冷卻源可以被設(shè)置為提供通過氣體通道的壓縮氣體的氣體源。氣體通過一個(gè)使氣體形成噴射流的噴嘴構(gòu)件進(jìn)入加熱/冷卻區(qū)域。當(dāng)氣體射流排出噴嘴時(shí)，氣體迅速膨脹。因此氣體提供了一種通過迅速膨脹氣體流過氣體通道并隨后直接沖擊到裝置上所產(chǎn)生的冷卻作用。激光和氣體基本上集中在裝置的相同區(qū)域中，以便加熱和冷卻源的沖擊區(qū)域相互混合。在一個(gè)最佳實(shí)施例中，氣體射流居中設(shè)置在加熱源(例如激光)中，從而加熱和冷卻流可以被當(dāng)作共軸流。由于加熱和冷卻源直接沖擊裝置上，所以使溫度控制系統(tǒng)的系統(tǒng)質(zhì)量和熱響應(yīng)時(shí)間降至最小。本發(fā)明的技術(shù)通過將加熱器和散熱裝置有效地組合為一個(gè)混合源而完全消除了在現(xiàn)有系統(tǒng)中必須包含的任何加熱器至散熱裝置的熱阻。取決于使用溫度控制構(gòu)件的特定系統(tǒng)和系統(tǒng)的工作要求，實(shí)現(xiàn)毫秒熱響應(yīng)時(shí)間是可能的。另外，由于加熱和冷卻源直接沖擊裝置本身上，所以其中固定有所述裝置的溫度控制構(gòu)件不必執(zhí)行散熱裝置的功能。因此，溫度控制構(gòu)件可以由具有較輕質(zhì)量的任何材料制成。因此，溫度控制構(gòu)件的質(zhì)量實(shí)際上小于裝置的質(zhì)量。
應(yīng)注意快速精確的溫度控制可以被用在許多用途中，包括但不局限于半導(dǎo)體工藝、印刷電路板制造和化學(xué)工藝。由于化學(xué)反應(yīng)對溫度變化及溫度變化率比較敏感，所以在一些實(shí)施例中，設(shè)置在溫度控制構(gòu)件中的裝置可以是一種組合化學(xué)芯片，其包含有不同的實(shí)驗(yàn)裝置。
溫度控制構(gòu)件還可以包括一個(gè)穿過主體突出到加熱/冷卻區(qū)域中的管。管的第一端終止在支承面下方，管的第二端適于被連接到一個(gè)真空源。當(dāng)通過管抽真空時(shí)，產(chǎn)生真空力以將裝置固定到支承面上。另外，通過將真空管的頂面設(shè)置得稍低于支承面，真空管可以用作一個(gè)經(jīng)氣體通道進(jìn)入加熱/冷卻區(qū)域的膨脹冷卻氣體的排出裝置。
另外，溫度控制構(gòu)件可以包括一個(gè)導(dǎo)向構(gòu)件，其用于準(zhǔn)確地將裝置導(dǎo)引至溫度控制構(gòu)件的支承面上的特定位置處。在一個(gè)最佳實(shí)施例中，由主體的一個(gè)或多個(gè)楔形上表面提供導(dǎo)向構(gòu)件，其終止在溫度控制構(gòu)件的支承面上。因此，本發(fā)明的溫度控制構(gòu)件可以包括定位和真空夾緊構(gòu)件，它們用以定位并保持在測試和/或處理過程中進(jìn)行溫度控制的裝置。
最佳實(shí)施例的描述現(xiàn)在參照

圖1，用于控制裝置溫度的溫度控制系統(tǒng)10包括一個(gè)溫度控制構(gòu)件12，該構(gòu)件具有多個(gè)設(shè)置在其底面中的激光口12a-12h和多個(gè)設(shè)置在其一或多個(gè)側(cè)面中的氣體口13a-13d。為了便于觀察和說明，在圖1中只給出了三個(gè)激光口12a，12e和12f。激光源14與各個(gè)激光口12a-12h相連，氣體源16與各個(gè)氣體口13a-13d相連。應(yīng)該注意在一些實(shí)施例中，最好用另一種類型的能量產(chǎn)生裝置，例如產(chǎn)生能量集中束的裝置替代激光源14。
光學(xué)透明口13a-13d和氣體口12a-12h分別通向在下面將結(jié)合附圖2描述的光學(xué)和氣體通道。此處只要光源14和氣體源16能將光和氣體送入構(gòu)件12中以加熱和/或冷卻設(shè)置在構(gòu)件12中的裝置就夠了。下面還將結(jié)合附圖2描述完成上述的特定方式。
溫度控制構(gòu)件12包括一個(gè)具有全部標(biāo)以20的多個(gè)小孔20a-20h的基座18。應(yīng)理解，雖然此處所示的構(gòu)件12具有八個(gè)激光口12a-12h、四個(gè)氣體口13a-13d和八個(gè)小孔20a-20h，但構(gòu)件12也可以具有任意數(shù)目的激光口12a-12h、氣體口13a-13d或小孔20a-20h。用在特殊用途中的激光口12a-12h、13a-13d和小孔20a-20h的特定數(shù)目應(yīng)根據(jù)許多因素選擇，這些因素包括但不限于可利用的空間、加熱和冷卻要求。
側(cè)壁22突出至基座18之上。氣體口13b設(shè)置在支撐構(gòu)件12的側(cè)壁22中并通向設(shè)置在構(gòu)件12中的通道。構(gòu)件12可以由具有足夠強(qiáng)度以支撐設(shè)置在其上的裝置并具有較低熱傳導(dǎo)特性的任何材料制成。構(gòu)件12可以由包括但不限于如塑料或陶瓷材料形成。在一些實(shí)施例中，希望或必需用光學(xué)透明材料制造整個(gè)構(gòu)件。在圖1所示的特定實(shí)施例中，側(cè)壁22具有楔形上表面24，該表面終止在一個(gè)具有側(cè)表面25a和頂面26的凸臺(tái)25上。頂面26限定了一個(gè)支承面26。
下面將結(jié)合附圖2進(jìn)行描述，楔形側(cè)壁面24有助于精確地將裝置導(dǎo)引到支承面26上。支承面26具有選定的寬度W以便裝置的底面在支承面26上齊平。在一個(gè)實(shí)施例中，可以在支承面26上設(shè)置一個(gè)墊圈或密封材料以提高裝置和支承面26之間的密封性。在一些實(shí)施例中，墊圈最好由導(dǎo)電材料形成，而在其它實(shí)施例中，墊圈可以由非導(dǎo)電材料形成?；?8和凸臺(tái)側(cè)面25a限定了一個(gè)加熱/冷卻區(qū)域29。
構(gòu)件12還包括一個(gè)裝置保持構(gòu)件30。在該特定實(shí)施例中，保持構(gòu)件30由真空管32形成，該真空管沿其中央縱向軸線具有一個(gè)真空孔34。真空管32穿過基座18設(shè)置并在基座18上伸出一定距離，以便真空管的頂面36稍低于裝置表面。在該特定實(shí)施例中，頂面36位于由支承面26限定的平面下方。通過這種方法，真空孔34能夠相對于支承面26保持所述裝置，同時(shí)用作膨脹/冷卻以下面所述方式通過小孔20a-20h進(jìn)入?yún)^(qū)域29的氣體的排出裝置。雖然保持構(gòu)件30在此處已經(jīng)被描述為一種真空構(gòu)件，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將意識(shí)到可以使用其它保持構(gòu)件。應(yīng)該注意，如圖2所示，裝置通常與試探電極陣列接觸，這些試探電極能防止在測試中的裝置由于氣體的沖擊射流作用力而從控制構(gòu)件12掉落。當(dāng)然本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)理解還可以使用其它技術(shù)和保持構(gòu)件，如夾子。
在基座18中還包括口13a，其通向延伸到構(gòu)件12中的光學(xué)透明通道40a-40h(圖2)。一個(gè)或多個(gè)通道40a-40h中的每個(gè)均具有終止在構(gòu)件12的加熱/冷卻區(qū)域29中相應(yīng)的一個(gè)小孔20a-20h的第一端。每一通道40a-40h的第二端終止在相應(yīng)的一個(gè)口12a-12h處，每一口均適于從激光源14接收激光信號。激光源14提供激光束或光，其尺寸和形狀最好基本滿足但不超過通道40a-40h的尺寸和形狀。例如，如果通道40a-40h具有特定直徑的圓形橫截面形狀，那么激光源14最好能提供具有圓形橫截面形狀的激光束，其直徑基本上與通道40a-40h的直徑相同。
還應(yīng)該注意每一通道40a-40h均不必具有相同的尺寸和/或形狀。例如，通過提供具有不同尺寸和/或形狀的通道40a-40h，在特定的應(yīng)用中可以實(shí)現(xiàn)有利的溫度控制特性。在這種情況中，可以選擇各激光束的尺寸和形狀以基本上與激光束將在其中傳播的通道40a-40h的尺寸和/或形狀匹配。
小孔20通向基座18的光學(xué)凹槽區(qū)域44中的基座18的第一表面。雖然此處所示的小孔20設(shè)置在一個(gè)凹槽區(qū)域中，但應(yīng)理解可以僅使小孔在基座18中齊平或者小孔20可以設(shè)置在立于基座18上的一個(gè)構(gòu)件(例如一根桿或其它豎起的構(gòu)件)中。凹槽區(qū)域不是必需的，而小孔也不需要齊平。應(yīng)該注意雖然小孔20的尺寸和/或形狀可以均與圖1中的相同，但各小孔的尺寸和/或形狀不必相同。
現(xiàn)在參照圖2，其中使與圖1中溫度控制構(gòu)件12的相同元件具有相同的參考標(biāo)號，構(gòu)件12具有設(shè)置在支承面26上的在測試中的裝置50。在該裝置被安裝就位的情況下，加熱/冷卻區(qū)域29形成一個(gè)氣體和光(例如激光束)可經(jīng)小孔20被導(dǎo)入的封閉腔。在該特定的例子中，裝置50包括呈球格陣列形式的接觸點(diǎn)，所述陣列由多個(gè)設(shè)置在裝置50表面上的球51形成，而且所述接觸點(diǎn)可以電連接至包含在裝置50內(nèi)的電子裝置和元件。
在裝置50上方設(shè)有一個(gè)具有多個(gè)測試探頭54的測試器52。為清楚起見，在圖2中僅示出測試器52的一部分。測試探頭54與裝置50的電觸點(diǎn)51形成物理和電接觸。測試探頭54通過觸點(diǎn)51在裝置50上提供了一個(gè)力，該力足以將裝置50保持在支承面26上，同時(shí)膨脹氣體沖擊暴露于加熱/冷卻區(qū)域29的裝置50的表面。應(yīng)注意這種設(shè)計(jì)容許使用探頭54或其它任何較短的電線與球51接觸。因此，在裝置50和測試器52之間形成了良好的電接觸。
側(cè)壁22的楔形上表面24有助于將裝置50導(dǎo)向并定位到支承面26上，以便裝置的底面部分50a緊靠在支承面26上平齊。因此，當(dāng)通過真空管32抽真空時(shí)，可以產(chǎn)生真空力以使裝置50推到或保持到支承面26上。另外，通過使真空管32的頂面36稍低于支承面26，真空孔32可以用作經(jīng)過小孔20進(jìn)入?yún)^(qū)域29的膨脹冷卻氣體的排出裝置。另外，在真空管32不能用作膨脹氣體的排出裝置的情況下(例如，由于真空管32沒有低于由支承面26限定的平面)，可以在構(gòu)件12的側(cè)壁22中設(shè)置一個(gè)或多個(gè)泄放通道33以容許氣體從區(qū)域29排出。此處示出了兩個(gè)泄放通道33，但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)理解可以使用足以容許氣體從區(qū)域29排出的任何數(shù)量的通道或開口。
每一光學(xué)透明孔12a-12h均設(shè)有通向相應(yīng)通道40a-40h第一端的開口。透明的密封窗52a-52h設(shè)置在每一通道40a-40h的第一端，透明的密封窗57a-57h設(shè)置在通道40a-40h的第二端。所述窗57a-57h的頂面形成了凹槽區(qū)域44的底面(圖1)。在該特定的例子中，由于激光源14(圖1)將光從一外部激光源導(dǎo)入通道40a-40h內(nèi)，因此，每一透明密封窗52均作為一個(gè)光學(xué)透明塞，其能夠在通道40a-40h的第一端提供氣密密封。設(shè)置在通道40a-40h第二端中的透明窗57a-57h具有通向小孔20a-20h的孔56a-56h。應(yīng)注意圖2中僅示出了兩條通道40a，40e。
如圖2所示，光學(xué)透明塞57a-57h中的孔56a-56h包括通向尺寸減小的通路59的變窄區(qū)域58，它們一起形成噴嘴構(gòu)件60。噴嘴構(gòu)件60使氣體形成從小孔20a-20h排入加熱/冷卻區(qū)域29的噴射流。因此，氣體噴射流通過膨脹孔56a-56h并從小孔20a-20h排出。
每一氣體口12a-12h均設(shè)有通向相應(yīng)通道54a-54d的第一端的開口。每一氣體通道均包括一個(gè)通向預(yù)定的一個(gè)小孔20a-20h的通路。應(yīng)注意圖2中僅給出了氣體通道54a，54e。
應(yīng)注意雖然通道54a-54h的尺寸和/或形狀與圖2中的通道相同，但是每一通道54a-54h的尺寸和/或形狀不必相同。例如，通過提供具有不同尺寸和/或形狀的通道54a-54h，在特定的應(yīng)用中可以實(shí)現(xiàn)理想的溫度控制特性。在這種情況下，可以選擇各噴嘴60的尺寸、形狀和/或指向以提供特定的冷卻特性。
一個(gè)或多個(gè)通道40a-40h中每一個(gè)通道的至少一部分均與一個(gè)氣體通道54a-54d的至少一部分相交。如圖2所示，例如，通道40a和40e分別與氣體通道54a和54d相交，因此通過氣體通道13c，13d的每一個(gè)口供給的氣體經(jīng)過透明窗57a-57h中的孔56a-56h并可以通過暴露于加熱/冷卻區(qū)域29的膨脹氣體小孔20a，20e排出。設(shè)置在通道40端部的透明塞52a-52h防止氣體從通道40a-40h的第二端排出。
根據(jù)許多因素來選擇口12a-12h，13a-13d，通道40a-40h，氣體通道41a-41和孔20a-20h的直徑，這些因素包括但不局限于裝置的特定尺寸、影響裝置的溫度范圍、必須將裝置保持至一定溫度范圍內(nèi)某一特定溫度的精確度、供給至系統(tǒng)的合適的氣體流速和壓力及合適的激光能量。真空口32的尺寸和形狀也是根據(jù)許多因素選擇的，這些因素包括但不局限于例如通過機(jī)械手將裝置從一個(gè)位置移到另一個(gè)位置時(shí)用來將裝置保持到表面26上的力等。這種運(yùn)動(dòng)能夠產(chǎn)生通過機(jī)械手或其它輸送構(gòu)件的加速和減速而在裝置上產(chǎn)生足夠大的力。
氣體源16(圖1)通過氣體口13a，13b，13c，和13d提供在一定壓力下足以冷卻裝置的氣體。氣體經(jīng)氣體通道54a-54d(在圖2中僅示出通道54a和54d)向上行進(jìn)，在圖1中總共有四個(gè)這樣的通道(每個(gè)氣體口一個(gè))。導(dǎo)入氣體通道54內(nèi)的氣體不能從通道40底部排出，這是由于光學(xué)透明塞52a-52h的緣故。
當(dāng)氣體從小孔20a-20h排出時(shí)，氣體在區(qū)域29中膨脹并迅速冷卻，同時(shí)直接沖擊裝置50的表面。這樣便導(dǎo)致被認(rèn)為是較高的導(dǎo)熱系數(shù)，較高是與如現(xiàn)有技術(shù)中通過任何固體或液體傳導(dǎo)所實(shí)現(xiàn)的導(dǎo)熱系數(shù)相比較而言的。
為了調(diào)節(jié)冷卻或提供加熱，激光源14(圖1)產(chǎn)生激光束，該激光束穿過光學(xué)透明窗52a-52h和光學(xué)透明膨脹孔56a-56h以在基本上與膨脹氣體相同的區(qū)域中沖擊裝置50的表面50a。其結(jié)果導(dǎo)致產(chǎn)生相互混合或同軸的加熱和冷卻源的直接沖擊。
氣體的沖擊射流的使用會(huì)產(chǎn)生這樣一個(gè)導(dǎo)熱系數(shù)，即其大于由平行于裝置50下側(cè)的氣流所獲得的導(dǎo)熱系數(shù)。另外，利用膨脹氣體的熱動(dòng)力特性的膨脹孔的使用會(huì)產(chǎn)生局部冷卻效果。這又會(huì)產(chǎn)生較快的熱響應(yīng)。應(yīng)該注意，由氣體源16(圖1)供給的氣體可以在環(huán)境溫度下被輸送或者氣體可以在比環(huán)境溫度低的溫度(例如較冷的溫度)下被冷卻并被輸送到氣體口13a-13d(圖1)。
本發(fā)明中直接沖擊的設(shè)計(jì)消除了加熱和冷卻源之間的軸向熱阻通路。由于在加熱和冷卻源之間沒有軸向熱阻通路，所以系統(tǒng)具有較快的熱響應(yīng)時(shí)間而且不存在由于機(jī)械構(gòu)件的反復(fù)加熱和冷卻所引起的可能熱疲勞區(qū)域。
雖然此處所示的噴嘴構(gòu)件被設(shè)置在溫度控制構(gòu)件12的基座中，但應(yīng)理解在一些實(shí)施例中希望或必須以與所示不同的方式來定位噴嘴構(gòu)件。在不脫離能夠確保提供混合式加熱和冷卻源的直接沖擊的本發(fā)明的思想和范圍的情況下，可以以任何方式來定位噴嘴構(gòu)件。
因此，此處所引用的所有參考均可作為整體在本申請中參考使用。
雖然已描述了本發(fā)明的最佳實(shí)施例，但是，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解可以使用包含這些最佳實(shí)施例概念的其它實(shí)施例。
例如，在一些申請中需要升高真空構(gòu)件32在支承面26上方的高度以便將裝置設(shè)置在真空管32的頂面36上。在這種情況下，可以不需要真空泄放管33，而且在通過溫度控制構(gòu)件檢測之前可以使所述裝置正確對準(zhǔn)并與測試器接觸。另外，測試器可以具有一調(diào)整構(gòu)件以確保裝置與測試器正確對準(zhǔn)。
同樣，支承面26可以具有不同的形狀。例如，如果在測試中的裝置的周邊對應(yīng)于特定的熱產(chǎn)生或溫度變化區(qū)域，那么支承面的形狀應(yīng)使在測試中的裝置基本上或完全支撐在其中央?yún)^(qū)域，以使裝置的周邊區(qū)域暴露。以這種方式，膨脹氣體和激光能量可以直接沖擊裝置中那些與測試中的裝置的熱產(chǎn)生或溫度變化區(qū)域?qū)?yīng)的周邊區(qū)域。通過這種方法，能夠?qū)⒗鋮s氣體和加熱激光導(dǎo)引至所關(guān)注的區(qū)域，從而更好地控制裝置溫度。
同樣，由于裝置本身會(huì)具有特定的溫度極端區(qū)域(即所謂的“熱點(diǎn)”或“冷點(diǎn)”)，所以可以選擇氣體射流和激光束的方向以便膨脹氣體和/或激光束能夠沖擊裝置的特定區(qū)域。改變氣體射流和激光束方向的一種方法是提供所述通道40或部分通道40，它們以不垂直于裝置表面的一定角度通向區(qū)域29。
因此，應(yīng)認(rèn)識(shí)到，這些實(shí)施例不應(yīng)限制于所披露的實(shí)施例，而應(yīng)該僅由所附權(quán)利要求的思想和范圍限定。
權(quán)利要求
1.一種可設(shè)置一個(gè)裝置的溫度控制構(gòu)件，所述溫度控制構(gòu)件包括一個(gè)主體，其具有一個(gè)接收所述裝置的支承面和一個(gè)加熱/冷卻區(qū)域；一個(gè)或多個(gè)延伸到所述主體中的氣體通道，每一個(gè)所述氣體通道均具有適于接收一個(gè)氣體源的第一口；一個(gè)或多個(gè)延伸到所述主體中的光學(xué)透明通道，所述一個(gè)或多個(gè)光學(xué)透明通道中的每一個(gè)通道均具有終止在所述主體的加熱/冷卻區(qū)域中一個(gè)小孔處的第一端以及適于接收激光信號的第二端，其特征在于所述一個(gè)或多個(gè)光學(xué)透明通道中每一個(gè)通道的至少一部分均與一個(gè)所述氣體通道的至少一部分相交，以便經(jīng)所述氣體通道的第一口供給的氣體能經(jīng)一個(gè)孔口排出以使氣體膨脹并冷卻而進(jìn)入加熱/冷卻區(qū)域，同時(shí)容許所述激光通過。
2.如權(quán)利要求1所述的構(gòu)件，其特征在于整個(gè)構(gòu)件由一整塊透明材料制成。
3.如權(quán)利要求1所述的構(gòu)件，其還包括一個(gè)用以將裝置保持在主體支承面上的保持構(gòu)件。
4.如權(quán)利要求3所述的構(gòu)件，其特征在于保持構(gòu)件為一種真空構(gòu)件。
5.如權(quán)利要求4所述的構(gòu)件，其特征在于所述真空構(gòu)件包括一個(gè)經(jīng)所述主體伸出的管，所述管具有一個(gè)第一端和一個(gè)第二端，該第一端具有一個(gè)位于支承面下方的表面和所述第二端適于連接到一個(gè)真空源。
6.如權(quán)利要求1所述的構(gòu)件，其特征在于所述主體包括一個(gè)導(dǎo)引構(gòu)件，其用于準(zhǔn)確地將裝置導(dǎo)引到支承面上的一個(gè)特定位置處。
7.如權(quán)利要求6所述的構(gòu)件，其特征在于所述導(dǎo)引構(gòu)件由終止在所述支承面上的所述主體的一個(gè)或多個(gè)楔形上表面形成。
8.如權(quán)利要求1所述的構(gòu)件，其特征在于每一所述光學(xué)透明通道均具有一個(gè)形成噴嘴的區(qū)域，以便膨脹氣體的噴射流能從加熱/冷卻區(qū)域中的小孔排出。
9.如權(quán)利要求8所述的構(gòu)件，其特征在于每一所述光學(xué)透明通道均具有一個(gè)圓錐形的部分。
10.如權(quán)利要求1所述的構(gòu)件，其特征在于所述加熱/冷卻區(qū)域與由多個(gè)側(cè)壁和一個(gè)基座限定的所述主體的一個(gè)凹槽區(qū)域?qū)?yīng)，其中所述光學(xué)透明通道的小孔設(shè)置在所述基座中。
11.如權(quán)利要求1所述的構(gòu)件，其特征在于所述基座包括多個(gè)凹槽區(qū)域，在這些凹槽區(qū)域中設(shè)有所述光學(xué)透明通道的小孔。
12.如權(quán)利要求1所述的構(gòu)件，其特征在于所述支承面由從所述主體的一個(gè)側(cè)壁伸出的凸臺(tái)限定。
13.如權(quán)利要求1所述的構(gòu)件，其特征在于所述支承面設(shè)置在加熱/冷卻區(qū)域中小孔上方的一定距離處，以便通過小孔傳播的激光束和氣體在裝置中基本相同的區(qū)域中沖擊裝置。
14.如權(quán)利要求1所述的構(gòu)件，其還包括一個(gè)連接到每一所述光學(xué)透明通道的所述第二端的激光源；和一個(gè)連接到每一所述氣體通道的第一端的氣體源。
15.一種用于控制裝置溫度的構(gòu)件，所述構(gòu)件包括(a)一個(gè)具有加熱/冷卻區(qū)域的主體；(b)一個(gè)設(shè)置在所述主體中的加熱通道，所述加熱通道的一端暴露于所述主體中的加熱/冷卻區(qū)域；(c)一個(gè)設(shè)置在所述主體中的冷卻通道，所述冷卻通道的一端暴露于所述主體中的加熱/冷卻區(qū)域，其中，所述加熱和冷卻通道被設(shè)置在所述主體中，以便在加熱通道中傳播的能量與在所述冷卻通道中傳播的氣體混合并直接沖擊到裝置上。
16.如權(quán)利要求15所述的構(gòu)件，其特征在于每一所述光學(xué)透明通道均具有這樣一種形狀，即氣體的射流從加熱/冷卻區(qū)域中的小孔排出。
17.如權(quán)利要求15所述的構(gòu)件，其特征在于每一所述光學(xué)透明窗均具有一個(gè)變窄區(qū)域，該區(qū)域形成了一個(gè)噴嘴以使所述氣體膨脹從而容許它能夠冷卻所述空間。
18.如權(quán)利要求16所述的構(gòu)件，其特征在于所述加熱/冷卻區(qū)域與由多個(gè)側(cè)壁和一個(gè)基座限定的所述主體的一個(gè)凹槽區(qū)域?qū)?yīng)，所述光學(xué)透明通道的小孔設(shè)置在所述基座中。
19.如權(quán)利要求18所述的構(gòu)件，其特征在于所述基座包括多個(gè)凹槽區(qū)域，在這些凹槽區(qū)域中設(shè)有所述光學(xué)透明通道的小孔。
20.一種用于控制裝置溫度的溫度控制系統(tǒng)，包括一個(gè)在其中設(shè)有加熱/冷卻區(qū)域的構(gòu)件，一個(gè)激光通道和一個(gè)氣體通道；一個(gè)連接到用以傳送光的所述激光通道的激光源，其中，所述激光通道是這樣設(shè)置的，即從所述激光源發(fā)出的光直接沖擊裝置；一個(gè)氣體源，其被連接到用以將氣體導(dǎo)入所述構(gòu)件內(nèi)的所述氣體通道，其中，所述激光通道和氣體通道是這樣設(shè)置的，即通過所述激光通道傳播的激光信號與通過所述氣體通道傳播的氣流相互混合。
21.如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中，氣體在進(jìn)入冷卻區(qū)域時(shí)膨脹，從而通過絕熱膨脹冷卻。
全文摘要
一種控制裝置溫度的構(gòu)件和系統(tǒng),所述構(gòu)件包括使裝置暴露于其加熱/冷卻區(qū)域的主體,一端暴露于加熱/冷卻區(qū)域并設(shè)置在主體中的加熱通道,以及一端暴露于加熱/冷卻區(qū)域并設(shè)置在主體中的冷卻通道。加熱和冷卻通道設(shè)置在主體中以便在加熱通道中傳播的能量與在冷卻通道中傳播的氣體混合,且加熱和冷卻源在加熱區(qū)域中直接沖擊裝置。由于加熱和冷卻源直接沖擊裝置,所以溫度控制系統(tǒng)可具有較低的熱質(zhì)量,且裝置溫度可在較熱溫度和較冷溫度之間迅速變化。另外,由于加熱和冷卻源直接沖擊裝置,所以裝置提供了快速的熱響應(yīng),但熱性能良好。另外,溫度控制構(gòu)件包括真空系統(tǒng),其將裝置保持在溫度控制構(gòu)件上,同時(shí)容許與用于測試的裝置良好地電接觸。
文檔編號G05D23/185GK1390320SQ00815754
公開日2003年1月8日 申請日期2000年10月2日 優(yōu)先權(quán)日1999年10月8日
發(fā)明者安德烈亞斯·C·普凡勒, 亞歷山大·H·斯洛克姆 申請人:泰拉丁公司