JP2002286792A - 半導体デバイス搭載装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体デバイスの試験における加熱又は冷却
時の熱交換性能を向上させ、簡単で低コストの設備で半
導体デバイスの無風処理を可能にする。 【解決手段】 基板ユニット１００は、デバイス１が装
着されるソケット２を基板３に取り付けた装置であり、
ソケットの貫通部２２に装着された伝熱体４を有する。
伝熱体４は、デバイス１がソケット２に装着されたとき
に接触する接触面４１、中間部分４２、基板３から突出
した後端部分４３及び伝熱フィン４４、等を一体的に備
えている。 【効果】 接触面での直接接触熱伝達によって迅速に均
一に効率良くデバイスを冷却又は加熱できる。デバイス
と関係のない所において加熱又は冷却風の流速を自由に
選択して熱伝達でき、デバイスに風の影響を与えること
なく処理できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体デバイスが
装着されるソケットを基板に取り付けた半導体デバイス
試験用の半導体デバイス搭載装置に関し、特に半導体デ
バイスの加熱又は冷却技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体デバイスであるＩＣの生産におい
ては、ＩＣを通電状態で試験する工程がある。このとき
ＩＣが発熱するため、一定の温度以下になるようにＩＣ
の熱を放熱させる必要がある。又、ＩＣに温度ストレス
をかけて試験するために、これを一定の高い温度に保持
して試験する場合がある。そのため従来では、一般に、
ＩＣを基板上のソケットに装着し、これらをボードキャ
リアに積載して恒温槽に入れ、目的とする温度条件の空
気をＩＣに当てるように循環させていた。

【０００３】ところが、ＩＣの中には空気流を直接受け
ることが好ましくないものがある。又、空気流で冷却も
しくは加熱すると、ＩＣにおいて空気が直接当たる上流
側とそうでない下流側とで温度差が生じてこれが問題に
なる場合がある。そのため、多数のソケットに装着され
た状態のＩＣを全体的に覆うカバーを基板上に取り付
け、カバーの周囲に空気を流し、ＩＣを無風状態で加熱
できるようにした装置が提案されている（特開２０００
−１３７０５４号公報参照）。

【０００４】この装置によれば、無風処理の必要なＩＣ
を試験することができ、又、ＩＣに極めて精度の良い温
度条件を与えることができる。しかしながら、装置が大
掛かりになると共に、恒温槽にカバーの開閉機構が必要
になり、全体設備が複雑化してコスト高になるという問
題がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は従来技術に於
ける上記問題を解決し、半導体デバイスの試験における
加熱又は冷却時の熱交換性能を向上させると共に、簡単
で低コストの設備で半導体デバイスの無風処理を可能に
する半導体デバイス搭載装置を提供することを課題とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、請求項１の発明は、半導体デバイスが装着
されるソケットを基板に取り付けた半導体デバイス試験
用の半導体デバイス搭載装置において、前記ソケットに
は前記半導体デバイスが装着される側から前記基板の側
まで貫通するように貫通部が設けられ、前記基板には前
記貫通部と導通するように開口が設けられ、前記貫通部
に装着され前記半導体デバイスが前記ソケットに装着さ
れたときに接触する接触面と中間部分と前記開口から突
出した熱交換部とを一体的に備えた熱交換部材を設けた
ことを特徴とする。

【０００７】

【発明の実施の形態】図１は本発明を適用した半導体デ
バイス搭載装置である基板ユニット１００の構成例を示
す。基板ユニット１００は、半導体デバイス１（以下単
に「デバイス１」という）が装着されるソケット２を基
板３に取り付けた装置であり、通常、恒温槽に搬入・搬
出されたり常設される図３に示すようなボードキャリア
２００に着脱されて半導体デバイスの試験に用いられ
る。本例のデバイス１は、上下が平坦面になっているＩ
Ｃ１１の両端から入出力端子となる多数のリード１２が
導設されているＤＩＰ（dual in-line package) タイプ
のＩＣ及びＩＣソケットである。

【０００８】デバイス１のリード１２はソケット２のコ
ンタクトピン２１に着脱される。図１では１個だけを示
しているがこのようなソケット２は通常基板３に多数個
配置されている。それぞれのソケット２から導出された
上記コンタクトピン２１は、基板３の回路と接続されて
いて、更に基板３の一端側に形成され外部と信号をやり
取りするための図示しないエッジコネクタと導通してい
る。

【０００９】この基板ユニット１００では、ソケット２
にデバイス１が装着される側である図において上方から
基板３の側まで貫通するように貫通部２２が設けられ、
基板３に貫通部２２と導通するように開口３１が開けら
れていて、貫通部２２に装着され開口３１から突出する
ように構成された熱交換部材としての伝熱体４が設けら
れている。

【００１０】伝熱体４は、デバイス１がソケット２に装
着されたときに接触する平坦な接触面４１、中間部分４
２、開口３１から突出した熱交換部である後端部分４３
及びこの部分の表面積を拡大するように通常設けられる
伝熱フィン４４、等を一体的に備えていて、デバイス１
と熱交換可能なように構成されている。伝熱フィン４４
はＥリングやＣリング状のもので嵌め込みによって装着
されてもよい。伝熱体４は図１（ｂ）に示すデバイス１
の長さ方向に本例では３組設けられている。伝熱体４は
銅やアルミニウム等の熱伝導率の良い金属製である。な
お、伝熱体４は適当に分割されていてネジや嵌め込みに
よって一体化されていていもよい。図１（ｂ）は（ａ）
より縮小されたサイズになっている。

【００１１】接触面４１は、熱伝達率を良好にするため
に、鏡面加工されるか又は図において二点鎖線で示す如
く伝熱シート４１ａを貼り付けたものにされることが望
ましい。伝熱シート４１ａとしては、厚みが０．２〜
０．５ｍｍ程度で例えば２．５Ｗ／ｍ°Ｋ程度の十分高
い熱伝導率を持つシリコンゴム製のものが好都合に使用
される。

【００１２】図２はデバイス１がＱＦＪ(Quad Flat J-l
eaded package)タイプのＩＣ及びＩＣソケットである場
合の基板ユニット１００等の構成例を示す。このタイプ
のデバイス１は（ｂ）に示す如く等辺又はそれに近い四
角形状になっていて、リード１２は周囲から突出してい
て、（ｃ）に示すようなソケット２に装着される。この
種のデバイス用の基板ユニットも図１のものと同様の構
造であるが、ソケット１個に対して伝熱体４が１組だけ
設けられている。なお、本例のものでは、後端部分４３
が中間部分４２にネジ込みによって結合されている。な
お、図１のように一体であってもよく、又、図１でも中
間部分と後端部分とが前述の如く図２のようにねじ込み
結合式になっていてもよい。

【００１３】図３は、以上のような基板ユニット１００
を用いてデバイス１の試験を行うときに使用可能なボー
ドキャリア２００の概略構造の一例を示す。本例のボー
ドキャリア２００は、四隅に配置された支柱２０１、基
板ユニット１００を多段に搭載可能なように幅Ｘ方向の
両側の支柱に挿抜方向であるＹ方向に延設された溝状の
支持台２０２、基板ユニット１００の伝熱体４の下方に
位置するように設けられた仕切板２０３、少なくとも一
方の側面において支持台２０２の上方で仕切板２０３と
の間に設けられた邪魔板２０４、等によって構成されて
いる。

【００１４】このような構成により、Ｘ方向に導通して
いる風路２０５が図１及び図３において大きい矢印で示
す如く主たる空気流路となり、その上下のスペースがデ
バイス１及びソケット２の配置されたデバイス配置空間
２０６になる。邪魔板２０４としては、空気流を遮断す
る板や多数の小孔の明いた多孔板等が使用される。邪魔
板２０４を多孔板にしたときには、図において小さい矢
印で示す如くデバイス配置空間２０６には微風が流れ
る。なお、デバイス１の種類等によっては、仕切板２０
３や邪魔板２０４の設けられていない通常の構造のボー
ドキャリアに本発明の基板ユニットを使用してもよい。

【００１５】以上のような基板ユニット１００次のよう
に使用されその作用効果を発揮する。まず基板ユニット
１００のソケット２にロボット等によってデバイス１が
装着される。即ち、デバイス１のリード１２をソケット
２のコンタクトピン２１に差込みつつ、デバイス１の底
面を伝熱体４の接触面４１に押し当てる。このとき、上
記差込み部分には弾力性があるので、デバイス１の底面
と接触面４１との間にある程度の接触圧が生ずるように
両者間を密着させることができる。なお、接触面４１が
伝熱シート４１ａになっている場合には、密着性を一層
良好にすることができる。

【００１６】基板３上の全てのソケットにデバイスが装
着されると、基板ユニット１００をボードキャリア２０
０に搭載する。即ち、溝状の支持台２０２に基板ユニッ
ト１００の両端をＹ方向に挿入する。全ての段に基板ユ
ニット１００が搭載されると、そのボードキャリア２０
０は、フォークリフト等によって図示しない恒温槽まで
搬送され、恒温槽に通常設けられているローラ及びガイ
ドによって恒温槽内の所定位置に設置される。このと
き、Ｙ方向の奥では、基板ユニット１００のエッジコネ
クタが通常恒温槽に取り付けられている中継コネクタに
挿入される。中継コネクタは恒温槽の外部のテストボー
ドに接続されている。なお、ボードキャリア２００が恒
温槽内に常設されている場合には、基板ユニット１００
が直接そのようなボードキャリア２００に搭載される。

【００１７】恒温槽には、通常、槽内で空気を循環させ
る送風機、加熱器、外気導入排出用のダクト及びダン
パ、必要に応じて装備される冷却器、等が設けられ、デ
バイス１の試験の種類に対応した温度の空気が槽内を循
環又は通過するように流される。ボードキャリア２００
は、図３の矢印で示すように空気流れがＸ方向になるよ
うに恒温槽内に位置決めされている。

【００１８】デバイス１を装着した基板ユニット１００
及びこれを搭載したボードキャリア２００が恒温槽に設
置され、デバイス１に通電して例えば常温でその動作試
験を行うときには、恒温槽で送風機を運転し、ボードキ
ャリア２００をＸ方向に通過するように外気を導入して
排出する。これにより、デバイス１からの発熱を良好に
取り去り、目的とする温度範囲の下で通電試験を行うこ
とができる。

【００１９】即ち、デバイス１は通電によって発熱し、
自然放熱によるのみではその温度が例えば１００℃以上
にもなって試験条件を満たすことができないが、ボード
キャリア２００の風路２０５に速い流速で低温の空気を
流し、これを伝熱体４の主として伝熱フィン４４及び直
接後端部分４３に当てることにより、これらの部分がほ
ぼ常温に維持され、中間部分４２から接触面４１を介し
てデバイス１の熱を順次伝達して逃がすことができる。
この場合には、上方から下方に熱が伝達され温度勾配が
生ずることになるが、胴体が固体からなる熱伝導体であ
るため、対流がなく熱伝導に支障は生じない。なお、接
触面が伝熱シート４１ａになっていれば、全面的に均一
接触が得られるので、熱の発散が一層良好になる。

【００２０】このようなデバイス１の冷却によれば、直
接接触による熱伝導を利用するので冷却効果が高い。そ
の結果、デバイス１を容易に且つ迅速に目的とする温度
以下にすることができる。又、デバイス１に空気流を当
てる冷却方法でないので、上流側で空気の直接当たる部
分と他の部分とで生ずるようなデバイス１内における温
度分布が生じない。その結果、精度の良い温度条件で通
電試験を行うことができる。又、デバイス１の部分に空
気を流す必要がないので、特に空気流を当てることが適
当でない場合を含みデバイスの試験環境を良くすること
ができる。

【００２１】なお、デバイス配置空間２０６を通常完全
に閉鎖する必要はないが、仮に閉鎖されていても、デバ
イス１の発熱の殆どが接触冷却によって取り去られるこ
とと、配置空間２０６はその両側の常温の風路２０５に
よって間接的に冷却されるので、熱がこもって内部が高
温になるというようなことはない。

【００２２】本発明の基板ユニット１００を用いて恒温
槽内を例えば１３０℃程度の温度にしてデバイス１のバ
ーンイン試験を行うときにも、前記と同様の運転がされ
る。この場合には、恒温槽内で送風機と加熱器が運転さ
れ、温度制御された熱風が槽内を循環する。

【００２３】そして、今度は風路２０５を流れる熱風の
熱が伝熱フィン４３と後端部分４３が吸収し、中間部分
４２及び接触面４１又は接触面を形成する伝熱シート４
１ａを介してデバイス１に伝達する。又、槽内を熱風が
循環しているため、デバイス配置空間２０６もこれに近
い温度になっていて、デバイス１の表面からの放熱が防
止される。その結果、迅速に且つ温度分布良くデバイス
１を加熱することができる。なお、風路２０５とデバイ
ス配置空間２０６とを区別しない通常のボードキャリア
を使用する場合にも、本発明の基板ユニット１００を使
用することにより、迅速な加熱昇温による試験能率の向
上と温度分布の改善を図ることができる。

【００２４】デバイス１を低温にする特殊な試験を行う
場合には、恒温槽に蒸発器や冷水クーラ等が設けられ、
−３０℃程度までの低温空気が循環される。このときに
も、本発明の基板ユニット１００を使用することによ
り、常温及び高温時と同様の作用効果を得ることができ
る。

【００２５】

【発明の効果】以上の如く本発明によれば、ソケットに
は半導体デバイスが装着される側から基板の側まで貫通
するように貫通部を設け、基板にこの貫通部と導通する
ように開口を設け、貫通部に熱交換部材を設け、熱交換
部材を、半導体デバイスがソケットに装着されたときに
接触する接触面と中間部分と開口から突出した熱交換部
とを一体的に備えた構成にするので、熱交換性能及び半
導体デバイスの試験時の環境条件を良くすることができ
る。

【００２６】即ち、半導体デバイスは上下が平坦な面に
なっていて端にソケットに装着されるリードを備えたも
のであるから、これをソケットに装着したときにその底
面を熱交換部材の接触面に沿わせて接触させることがで
きる。その結果、接触面で迅速に効率良く均一的に熱移
動を行わせることができる。

【００２７】この接触面は中間部分を介して熱交換部と
一体的に構成されているので、結局半導体デバイスと熱
交換部との間で熱移動させることができる。そして、熱
交換部が基板の開口から突出するように設けられている
ので、熱交換部を目的とする温度にするように半導体デ
バイスとは基板の反対側になっていて関係のない位置で
自由に加熱又は冷却することができる。

【００２８】その結果、前記の熱移動性能の向上等の効
果に加えて、熱交換用の空気等を直接当てることが好ま
しくないような半導体デバイスを無風又は微風状態で処
理できるという効果を得ることができる。

【００２９】そして、このような作用効果を発揮できる
半導体デバイス搭載装置は、熱交換部材を例えばフィン
付きのき棒状体のように形成し、これをソケットの貫通
部に差し込むことにより製作可能なものであるから、構
造が簡単で製造が容易で低コストのものである。又、半
導体デバイスを無風状態で処理する場合にソケット及び
デバイスを囲うケースやケース開閉機構が不要であるた
め、試験設備としての構造の簡素化、低コスト化や試験
能率の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した半導体デバイス搭載装置であ
る基板ユニットの一部分の構成例を示し、（ａ）は側断
面図で（ｂ）は正面図である。

【図２】（ａ）は基板ユニットの他の例を示す説明図
で、（ｂ）及び（ｃ）は半導体デバイス及びソケットの
概略構成を示す斜視図である。

【図３】上記基板ユニットが装着されるボードキャリア
の構成例を示し、（ａ）は正面図で（ｂ）は側面図であ
る。

【符号の説明】

１ デバイス（半導体デバイス） ２ ソケット ３ 基板 ４ 伝熱体（熱交換部材） ２２ 貫通部 ３１ 開口 ４１ 接触面 ４１ａ 伝熱シート（接触面） ４２ 中間部分 ４３ 後端部分（熱交換部） ４４ フィン（熱交換部） １００ 基板ユニット（半導体デバイス搭載
装置）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体デバイスが装着されるソケットを
   基板に取り付けた半導体デバイス試験用の半導体デバイ
   ス搭載装置において、 前記ソケットには前記半導体デバイスが装着される側か
   ら前記基板の側まで貫通するように貫通部が設けられ、
   前記基板には前記貫通部と導通するように開口が設けら
   れ、前記貫通部に装着され前記半導体デバイスが前記ソ
   ケットに装着されたときに接触する接触面と中間部分と
   前記開口から突出した熱交換部とを一体的に備えた熱交
   換部材を設けたことを特徴とする半導体デバイス搭載装
   置。