JP2005156172A - ミドルパワー及びハイパワーｉｃ用テストバーンイン装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ミドルパワー（３０Ｗ〜５０Ｗないしは７０Ｗ）及びハイパワー（５１Ｗないしは７１Ｗ〜１５０Ｗ、ないしはそれ以上）ＩＣ（被測定デバイス）等の半導体素子（ＤＵＴ）をエージングし、初期不良を排出させるテストバーンイン装置を提供すること。
【解決手段】 サーマル（冷却）ヘッドをバーンインボードの被測定デバイス（ＤＵＴ）と同じマトリックスで並べ、サーマルアレイとし、昇降機能を持ち、下降時には密着して個別にＤＵＴを冷却／加熱、温度コントロールする。バーンインボードは多数の被測定デバイスＤＵＴを持ち、さらにバーンインボードとサーマルアレイも、恒温槽内に段状に複数持つ。装置は、ＤＵＴを指定された温度に個別にコントロールし、良品／不良品の判定試験をする。サーマルアレイの上昇時に、バーンインボードは抜き差しされ、被測定デバイスＤＵＴを交換する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ミドルパワー及びハイパワーＩＣ等の半導体素子（ＤＵＴ）をエージングし初期不良の不良品の排出を行うため、ＩＣ等（被測定デバイス）を冷却、又は加熱し温度コントロールするテストバーンイン装置に関するものである。

半導体メモリをはじめとして、全てのＩＣ等（ここでは、半導体デバイス、ＤＵＴ、被測定デバイス、被測定デバイスＤＵＴと言う）の半導体素子は、必ず初期不良が出てくる。これをユーザーに渡してから不良が発生した場合は致命的な問題になるので、この初期不良素子を取り除くためにエージングを行っている。

半導体素子の使用時間と不良発生率との関係を、使用時間を横軸に、不良発生率を縦軸にとってグラフに示すと、そのグラフの曲線は、ちょうど風呂桶の形となるので、この曲線をバスタブ曲線と言っている。このようなバスタブ曲線から分かるように、一般的に、半導体素子は、常温（２５℃〜３０℃）で使用していると、１０００時間までの間に初期不良が現出し、３０万時間ぐらい以上で、本当の寿命が来る。

従って、常温にて半導体デバイスのエージングを行うのでは、そのエージングのためにほぼ１０００時間というような長い時間を要してしまうことになる。そこで一般に行われているエージングは、メモリやロジック、エーシック（ＡＳＩＣ）、画像用チップ、マイクロプロセッサー（ＭＰＵ・ＣＰＵ）の場合で８５℃、又は１２５℃で行われており、１０００時間で無く、約１時間から９０時間くらいで済んでいる。半導体デバイスは、その製造後出荷前に、デバイスの各々に対して種々の品質試験（良／不良判定試験、機能試験、収束判定試験）を行うことが必要である。中でも駆動電流の測定は重要である。通常、駆動電流の測定は、エージングによって行われる。エージングによる測定は、例えば−６５℃や１５０℃といった異常温度に設定されたエージング槽において半導体デバイスを駆動し、この時の駆動電流を測定することによって行われる。（特許文献１：特開平７−１３４１６１号公報、特許文献２：特開平６−１３８１７４号公報）

コンピューターのＣＰＵに代表される記憶や演算をする素子の配線幅は０．１μｍに近づき、年々大容量化・高速化が図られている。一方、パッケージの上面表面積当たりの発熱量はペンティアムIV（登録商標）を例にとれば、消費電力は速度とほぼ比例して増大し、消費電力が１．５ＧＨｚのときに５７．９Ｗ、２ＧＨｚのときに７５．３Ｗであり、そのときのパッケージ中心部表面温度の許容最高温度をそれぞれ７３℃、７６℃と定めている。半導体業界では３０Ｗ〜５０Ｗ（又は７０Ｗ）をミドルパワー、５１Ｗ（又は７１Ｗ）〜１５０Ｗ（又はそれ以上）をハイパワーと呼んでいる。将来、２００Ｗ、３００Ｗ、５００Ｗ、それ以上のハイパワーのＣＰＵも生まれるかもしれない。発熱量の大きいＣＰＵを使用するパソコンやサーバー機は、このＣＰＵの温度上昇を抑制し冷却するのに、ＩＣ用ソケットに大型のフィンを設備しファン冷却、液冷却、ガス冷却、ペルチェ冷却している。ミドルパワー、ハイパワーのＣＰＵなどの半導体デバイスは、単位面積当たりの発熱量は、５Ｗ／ｃｍ²以上で家庭用のアイロンの表面温度と同程度である。（特許文献３：特開２００３−２２９５２５号公報）

情報処理装置等に用いられるマイクロプロセッサー（ＭＰＵ・ＣＰＵ）等の半導体デバイスは性能向上し、特に、その動作周波数は日に日に高速化の一途をたどっている。このような高性能の半導体デバイスを実装した情報処理装置を製品化する場合、半導体デバイスの冷却（放熱）が技術的課題の一つとなっている。従来から、マイクロプロセッサー等の近傍や筐体の一部に冷却ファン（換気扇）を配置して、放熱を行うことが知られている。ただ半導体デバイスの動作時に多量の熱が放出されるため、従来のファンを用いた空気冷却方法では冷却能力が不十分となる。高冷却能力を提供できる技術として、ＣＰＵ半導体等の発熱部に装着された冷却ジャケットと放熱部との間を熱媒体として液体や冷媒（冷却液、温調冷却水を含む）を循環させて効率良く発熱部の発生熱を外部に輸送・放熱することで、大きな冷却能力を実現可能とする液体冷却式の冷却方法を採用している。（特許文献４：特開２００３−２９８７９号公報）

Ｎ社のＣＰＵ半導体等の動作時発熱を冷却する液体冷却式の冷却方法を用いる液冷バ−ンイン用のソケットは、放熱するフィン（羽状）を持つヒートシンクを上部に位置し、ソケット部との間に液流路を持つ。（特許文献５：特開平５−２６４６５２号公報）

ＨＰ社の半導体デバイスのヒートシンクは、従来の押出しアルミ製から、折曲げフィン（羽状）式銅製とし、アコーディオン形状に折り曲げ、アルミ製より薄く容易に広い表面積とし、半導体デバイスより発生する高い熱を消散させる。（特許文献６：特開平１０−９２９８６号公報）

Ｎ社のペルチェ素子エレメントによる半導体デバイス（熱源）の温度分布を均一化する冷却装置では、ペルチェ素子エレメントの上部に、基板、半導体デバイス、の順の構造である。（特許文献７：特開２００２−３０５２７５号公報）

特開平１０−１２５８３８号公報（特許文献８）「高電力半導体モジュールのための液冷却装置」によると、冷却液の循環するハウジング（容器）があり、ここを多数のピンが貫通し、上記ハウジングの上に、高電力半導体モジュール（複数のデバイス）が並ぶ。

特開２００１−１２４８１９号公報（特許文献９）によれば、温度センサー内臓のバーンインボードであるが、従来は恒温槽（エージング槽、チャンバー、炉）の数箇所の「雰囲気温度」（炉内の空気の温度）の計測であったものが、バーンインボード単位で、基板中心位置に温度センサーが耐熱テープによって固定されている。又は、温度センサーはバーンインボードに内臓をしている。

特開２００３−１８５７１２号公報（特許文献１０）によれば、半導体デバイスのチップ内の温度を正確に制御して、最適なバーンイン加速試験（エージング）を行う方法として、バーンイン槽内に赤外線センサーを設け、半導体デバイスの表面温度を上記センサーにて測定する。

アメリカのバーンイン装置製造企業が集まって作った団体のホームページの「ハイワッテージデバイス」の項目に、Ｕ社の「ハイパワーエレクトロニックデバイスのバーンイン装置のＤＵＴ（被測定デバイス）の冷却機構」の説明があり図５に示す。この構造は、図の上側に、冷却液の供給部を示し、冷却液が供給される冷却部（コールドサーマルインターフェース）により、電源供給部（パワーサプライボード）とソケットのＤＵＴを冷却し、バーンボード下側（図の下側）のホットサーマルインターフェースに温水が供給され、ＤＵＴを指定された温度にコントロールする。（非特許文献１）

図６は、上記と同じく、アメリカのホームページによるが、半導体デバイスの上にヒーターを接触させ、ヒーターの上にヒートシンクベースがあり、このヒートシンクにクーラント（冷却液）が供給・排出され、半導体デバイスの温調をする。ヒートシンクを貫通するエレクトリカルリードにより半導体デバイス及びヒーターに電源が供給される。又は、半導体デバイスへの電源供給方法は省略されているのかもしれない。（非特許文献１）

図７は、上記と同じく、アメリカのホームページによるが、Ｉ社のハイパワーバーンイン・トレイの詳細構造である。箱状構造の奥側にファン（換気扇）が並び、冷風を箱内に強制的に送風し、多数のフィン（羽状）放熱構造の、半導体デバイスのソケット構造物が整列、被測定半導体デバイスの過熱を防止している。（非特許文献２）

従来の技術において、ミドルパワー及びハイパワーＩＣ等の半導体デバイスのテストバーンインを想定していない装置の場合、１２５℃などのエージングでは、被測定デバイスは、その温度以上に過熱し、目的が達せられない。又は、個々の被測定デバイスの温度調節ができないために、先に説明した初期不良発生バスタブ曲線の、安定期の底の部分に達する前か、又は、著しく消耗させてしまうか、バラついて目的が達せられない。

従来の技術において、ミドルパワー及びハイパワーＩＣ等のテストバーンイン装置では、図５の装置の場合、バーンインボード全体をホットとコールドの２種の冷媒を供給する構造で、同じバーンインボードの被測定デバイス全体の温度調節をする。個々の被測定デバイス単位で、温度計が無いこと、及び、個々の被測定デバイス単位で冷却又は加熱するシステムでないことで、個々の被測定デバイス単位での正確な温度のテストバーンインができない。しかしながら、図では個々の被測定デバイス単位での冷却又は加熱する構造を示していないとし、個々にそれぞれのバルブと温度計を設備し、個々に温度調節をしているとすれば、複雑な構造となり、コスト的に上昇する。（非特許文献１）

図６のミドルパワー及びハイパワーＩＣ等のテストバーンイン装置では、被測定デバイス単位で、冷却用冷媒の供給と加熱するヒーターがあり温度調節する。しかしながら個々の被測定デバイス単位での温度計が示されていないので、個々の被測定デバイス単位での温度調節はできないと思われる。もし、温度計が省略されていたとしたら、個々の温度調節は可能と思われるが、被測定デバイスの温度測定方法と位置、被測定デバイスの保持方法、被測定デバイスの交換方法、多数の被測定デバイスを同時にテストバーンインする方法、被測定デバイスの温度調節のシステムは不明である。（非特許文献１）

図７のハイパワーバーンイン構造では、被測定デバイスのソケット単位で、冷却し易いようにフィンと冷却ファンを持つ構造だが、個々の被測定デバイス単位で温度調節する構造とは思われない。又、冷媒を用いた構造でないと、被測定デバイスの発生する熱に対する冷却能力に限界がある。（非特許文献２）
特開平７−１３４１６１号公報 特開平６−１３８１７４号公報 特開２００３−２２９５２５号公報 特開２００３−２９８７９号公報 特開平５−２６４６５２号公報 特開平１０−９２９８６号公報 特開平２００２−３０５２７５号公報 特開平１０−１２５８３８号公報 特開２００１−１２４８１９号公報 特開２００３−１８５７１２号公報 Ａ ＬＡＲＧＥ ＣＡＰＡＣＩＴＹ ＡＮＤ ＨＩＧＨ−ＰＥＲＯＲＭＡＮＣＥ ＢＵＲＮ−ＩＮ ＡＮＤ ＴＥＳＴＳＹＳＴＥＭ ＦＯＲ ＨＩＧＨ−ＰＯＷＥＲ ＤＩＳＳＩＰＡＴＩＮＧ ＣＯＭＰＯＮＥＮＴ ＵＮＩＳＹＳ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ ＭＡＲＣＨ ３−６， ２００２ ＢＵＲＮ−ＩＮ ＰＯＷＥＲ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＰＲＯＧＲＥＳＳＩＯＮ ２００１／ＩＢＭ ＭＩＣＲＯＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ

上記のような状況から、本発明はなされたもので、その目的を以下に整理すると、
１．ミドルパワー及びハイパワーのＩＣ等（被測定デバイス）に対応すること。
２．被測定デバイス個々に温度調節がされること。
３．被測定デバイス単位で温度調節する構造が単純で安価であること。
４．被測定デバイス単位での温度調節が正確であること。
５．被測定デバイスの温調システムにランニングコストがかからないこと。
６．被測定デバイスの交換が容易であること。
７．被測定デバイスの性能・構造により保持方法がクラムシェルタイプのテストソケットからオープントップのテストソケットに変更されても可能であること。
８．バーンインボード単位での交換と着脱が容易で短時間であること。
９．同じテストバーンイン装置でミドルパワーからハイパワーの被測定デバイスに変更されても、そのまま使用できるか、又は、チェンジキット化か、大きな改造でなく短時間で安価に変更できること。
１０．及び逆の変更が容易であること。
１１．総合的にはミドルパワーとハイパワーのＩＣ等（半導体）の製造とテストの効率を向上させること。
などが挙げられる。

本発明の一つの観点によれば、バーンインボード（ＢＩＢ）のクラムシェルソケット又はオープントップソケットの被測定デバイス（ＤＵＴ）を冷却させ、指定されたバーンイン温度に温度コントロールするサーマルヘッド（冷却ヘッド）を持つミドルパワー及びハイパワーＩＣ用テストバーンイン装置が提供される。

本発明の別の観点によれば、バーンインボードのソケットの被測定デバイスを冷却させ、指定されたバーンイン温度に温度コントロールするサーマルヘッドを、バーンインボードのコネクタ部との着脱時は上昇させ、冷却時（バーンインテスト時）には密着のために下降させる機構を持つミドルパワー及びハイパワーＩＣ用テストバーンイン装置が提供される。

本発明のさらに別の観点によれば、バーンインボードの被測定デバイスを冷却し、指定された温度に温度コントロールさせるためのサーマルヘッドの被測定デバイスとの接触位置に、熱電対温度センサーとヒーターの順に設備するミドルパワー及びハイパワーＩＣ用テストバーンイン装置が提供される。

本発明のさらに別の観点によれば、バーンインボードの被測定デバイスを冷却し指定された温度に温度コントロールするサーマルヘッドに濾水センサーを設備し、サーマルヘッドへ温調し供給される冷媒の配管及び被測定デバイスとヒーターにより温められ戻る冷媒の配管の継手より濾水した場合は、直ちにテストを停止させることができる機能を持ち、又、筐体の底に除湿水を受けるパンと排水用のドレンパイプを持つミドルパワー及びハイパワーＩＣ用テストバーンイン装置が提供される。

本発明のさらに別の観点によれば、バーンインボードの被測定デバイスを冷却し、指定された温度に温度コントロールさせるために、サーマルヘッドに温調冷却水、又は添加物を含む水、又はフロリナート、又はガルデン等を供給し循環させるポンプとサーマルコントローラとヒーター・リレーボックス（ＢＯＸ）を持つミドルパワー及びハイパワー用テストバーンイン装置が提供される。

本発明のさらに別の観点によれば、バーンインボードのソケットの被測定デバイスを冷却させるサーマルヘッドを、恒温槽又は密閉構造内に、バーンインボードのソケットと同数並べ、その並べたブロックを、サーマルアレイ（ユニット）とし、試験するバーンインボードと同数のサーマルアレイを持つミドルパワー及びハイパワーＩＣ用テストバーンイン装置が提供される。

本発明のさらに別の観点によれば、バーンインボードのソケットの被測定デバイスを冷却させるサーマルヘッドを多数並べサーマルアレイと呼び、バーンインボードのソケット実装と同じマトリックス配列させたミドルパワー及びハイパワーＩＣ用テストバーンイン装置が提供される。

本発明のさらに別の観点によれば、バーンインボードのソケットの被測定デバイスを冷却させるため、上昇又は下降するサーマルヘッドを含むサーマルアレイにて、被測定デバイスに密着させ押し圧を１ｋｇｆ〜数ｋｇｆまで調節させ得る上下スライド機構と、サーマルヘッドの上下位置関係のバッファ機能としてのスプリングを持つミドルパワー及びハイパワーＩＣ用テストバーンイン装置が提供される。

本発明のさらに別の観点によれば、バーンインボードのソケットの被測定デバイスを冷却させるサーマルヘッドの水温・水量・ヒーター温度制御し、被測定デバイスとの接触位置に設備された温度センサーにより指定された温度にサーマルヘッド個別に温度コントロールする機能を持つミドルパワー及びハイパワー用テストバーンイン装置が提供される。

本発明のさらに別の観点によれば、バーンインボードのソケットの被測定デバイスを冷却させ、温度コントロールするサーマルヘッド及びサーマルアレイとテストソケットと被測定デバイスを結露させないために、除湿させる機能と密閉構造を持つミドルパワー及びハイパワーＩＣ用テストバーンイン装置が提供される。

本発明によれば、ミドルパワー例えば３０Ｗの被測定デバイスＤＵＴを６４０個同時に、及びハイパワー例えば８０Ｗの被測定デバイスＤＵＴを３８４個同時に、例えば１６０Ｗの被測定デバイスＤＵＴを同時に１９２個の発熱を冷却し、又は加熱し、被測定デバイス単位で、温度を計測し、個別温度調節する構造により、例えば８５℃から１５０℃内で、例えば温度制御精度を±５℃以内とし、半導体デバイスを損傷・消耗させず初期不良を正確に排出できる。

次に、添付図面を参照して、本発明の実施の形態および実施例について、本発明をより詳細に説明する。

本発明のテストバーンイン装置では、図１のように被測定デバイス、ディーユーティー（ＤＵＴ、Ｄｅｖｉｃｅ Ｕｎｄｅｒ Ｔｅｓｔ）１３を個々に温度調節するサーマルヘッド８を持つ。サーマルヘッド（Ｔｈｅｒｍａｌ Ｈｅａｄ）８には温度調節された冷却水１１、又は冷媒（水＋添加物、又はフロリナート、又はガルデン等）が供給され温水（ワームウオーター、Ｗａｒｍ Ｗａｔｅｒ、冷水が温度上昇して温水となる）９となって循環する。サーマルヘッド（Ｔｈｅｒｍａｌ Ｈｅａｄ）８には、ヒーター（Ｈｅａｔｅｒ）１２と、温度センサー（Ｓｅｎｓｅｒ）１０を持つ。サーマルヘッドは、上下に昇降するので、被測定デバイスとの密着する強さが必要で、上下方向のバネ（スプリング）を設備する（図示していない）。このバネを交換することで、密着する押し圧の強さを変更できる。例えば、押し圧は１ｋｇｆ〜数ｋｇｆと調節できる。及びサーマルアレイの上下方向の位置誤差もバッファとして吸収する。このサーマルヘッド（Ｔｈｅｒｍａｌ Ｈｅａｄ）８が被測定デバイスを保持するバーンインボード（ＢＩＢ、Ｂｕｒｎ−Ｉｎ−Ｂｏａｒｄ）６のテストソケットと同じマトリックスで並びサーマルアレイ（Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｒｒａｙ）７となる。サーマルアレイは、テストソケットの被測定デバイスＤＵＴ１３の交換時には、バーンインボード単位で交換着脱されるが、その際には上下方向に昇降し、被測定デバイスと密着し温調していたサーマルヘッドが、テストソケットから離脱し干渉しない機構を持つ。バーンインボード６は、パワーコネクター（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｎｅｃｔｏｒ、大電流用コネクター）５により、ＤＵＴパワーサプライボード（ＤＵＴ ＰＳ Ｂｏａｒｄ、被測定デバイスに供給する電源）１、ドライバーコンパレータボード（被測定デバイスに電気信号を与えるドライバー、ＤＲＶ／ＣＭＰ ＢＯＡＲＤ）２、マザーボード（１に電気信号や電源を供給したりそれぞれの基板出力信号を４に信号伝達する、Ｍｏｔｈｅｒ Ｂｏａｒｄ）３、エクステンションボード（１と２から出力された電気信号をバーンインボードに伝達、Ｅｘｔｅｎｔｉｏｎ Ｂｏａｒｄ）４と接続する。このサーマルアレイ（Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｒｒａｙ）７及びバーンインボード６は、図では、縦方向に８段、横方向に２列を示しているが、被測定デバイスの性能・構造により容易に変更できる。図は、段数を省略しているが、最大１６×２ｓｌｏｔ（スロット）、合計３２段である。この図により、被測定デバイスを個々に温度調節するため、温度センサーで被測定デバイスの温度を計測し、被測定デバイスの発生する熱を冷却し、又は、加熱し、大量に同時にテストバーンインする被測定デバイスＤＵＴ周辺の温度調節する手段を説明している。

図２では、被測定デバイスＤＵＴの周辺は、その数量を省略しサーマルヘッドのヒーター（Ｈｅａｔｅｒ）１２、ＤＵＴ（被測定デバイス、Ｄｅｖｉｃｅ Ｕｎｄｅｒ Ｔｅｓｔ）１３、ソケット（測定するデバイスのテスト用ソケット）２８をＡ部として一つ紹介している。このＡ部は、サーマルコントローラ（温度調節）３５との間に冷媒により温度変化する温度計測値とヒーターへの電源供給／電源供給停止が循環し、被測定デバイスの温度調節をする。又、サーマルコントローラ３５のサーマルヘッドとの冷媒の循環を示す。サーマルコントローラ３５は、熱交換器３３とサーマルヘッドとの冷媒の循環と、ポンプ２１と温度計３０とタンク（ＴＡＮＫ）３４と供給冷却水３２のバルブ３１とコントローラー２９とも連動し、サーマルヘッドの温度調節する。多数のサーマルヘッドを並べたサーマルアレイは、恒温槽（チャンバー）に収容されるが、恒温槽でなくても可能である。サーマルヘッドへの冷媒の供給温度が室温以上でも被測定デバイスにより温度調節が可能の場合は必要ない。室温以下の場合、大きく低温にしなくても温度調節が可能の場合は、庫外と容易に空気が循環しない簡単な密閉構造にて除湿だけする構造でも良い。図２では、チャンバーとし、送風機（ファン）と、冷媒（冷却するための媒体）１９と温度計３０とコントローラー２２と冷凍機２５と供給冷却水（工場より供給される冷却水）３２にて温度調節する構造を示す。又、図２では、計装ラック１４内のデバイス電源１５（図１では１）、ドライバー（ＤＲＶ）ボード１６（図１では２）などの過熱を防止、又はその働きを正常にするために庫内の温度調節をする構造を示す。その構造は、チャンバー内の温度調節と同じである。これは、被測定デバイスの性能・構造により冷却構造でなく送風機のみでも可能の場合がある。

上記の冷却構造は、ミドルパワー及びハイパワー被測定デバイスの発熱量の違いがあっても、ミドルパワーとハイパワーの違いへの対応は、「被測定デバイス数×個々の発熱量」で、被測定デバイス数の変更で対処できる。具体的には、バーンインボード当たりのソケット数の違い、及びバーンインボード数とサーマルアレイの数量の違いである。違う言い方をすれば、同じテストバーン装置の同じ冷却装置でミドルパワーとハイパワーの共通化である。

図３の説明をする。バーンインボードに並んだソケット２８に、サーマルヘッドの冷媒の継ぎ手より濾水する虞がある場合には濾水センサー（水漏れの感知センサー）３７を設備し、（濾水センサーは必ずしも必要としない）濾水を感知した場合は停止する。熱電対温度計センサー４０、ヒーター１２を含むヒーターブロック３６、サーマルヘッド８に温調冷却水３８が供給され、サーマルコントローラ３５とヒータ・リレーＢＯＸ（ヒーターをオン／オフさせるリレーの箱）３９により、被測定デバイス（図示していない）の発熱を温度調節し、被測定デバイスＤＵＴを指定される一定温度にするシステムの説明である。筐体の底には、除湿水を受けるパンとドレンパイプを持つ（図示していない）。

図４の説明をする。上記でもバーンインボードの簡単な説明をしているが、ミドルパワー及びハイパワー被測定デバイスの専用のバーンインボード構造である。ここでは例として、３×４の１２個のＤＵＴ（テスト）ソケットが並び当該ソケットに被測定デバイスＤＵＴが挿入されている。ＤＵＴソケットにはサブボードが装置されている（サブボードは必ずしも必要とは限らない）。バーンインボードは、コネクタによりテストバーンイン装置本体と接続する。バーンインボードは、テストバーンイン装置に出し入れされ、ＤＵＴソケットへの被測定デバイスの挿入、又は抜き取りされる。テスト前に挿入し、テスト後に抜き取り、テスト結果により良品と、初期不良による不良品を分別する。及び、機能試験、信頼性試験を行う場合もある。不良品の場合は、不良の種類により分別する。分別は人手による場合と専用の自動機による。この専用の自動機は、ＩＣ自動挿抜機、ＩＣインサータ・ソータ、ＩＣローダー・アンローダーとも言う。

図８の説明をする。テストバーンイン装置の置かれている部屋の室温２６℃から２７℃、冷媒としての水量０．５Ｌ（リットル）／ｍｉｎ（分）、水温（冷媒）２２℃〜２５℃で、加熱するコントロールヒーター８０Ｗである。各５０Ｗ、１００Ｗ、１５０Ｗの被測定デバイスのヒーター加熱をＯＮの場合のグラフである。ヒーターにより約５℃の上昇が可能で、逆にヒーターがＯＦＦで、上記の条件で冷却されている温度は、５０Ｗの被測定デバイスで約５０℃、１００Ｗで約７５℃、１５０Ｗで約９５℃である。上記の条件の室温、水温、水量で、冷却能力は十分であり、８０Ｗのヒーターの補正範囲確認グラフである。

図９の説明をする。上記との違いは、冷却水の水量を０．２L／ｍｉｎに減らしたグラフである。ヒーターＯＦＦの場合で、５０Ｗの被測定デバイスにて約５５℃、１００Ｗで約８０℃、１５０Ｗで１１０℃となり、ヒーターＯＮで、補正量１０℃が可能との確認グラフである。

図１０の説明をする。５０Ｗ、１００Ｗ、１５０Ｗの被測定デバイスの、冷却水の流量を０．１Ｌ／ｍｉｎから１．０Ｌ／ｍｉｎへ０．１Ｌ／ｍｉｎずつ増加させた場合の各デバイスの温度変化確認グラフである。

図１１の説明をする。５０Ｗ、１００Ｗ、１５０Ｗの各被測定デバイス、水温を１２℃、６５℃、８０℃、水量を０．１Ｌ／ｍｉｎ、０．２Ｌ／ｍｉｎ、０．５Ｌ／ｍｉｎ、ヒーター制御を８０Ｗ、１２０Ｗと変化させた場合のデバイス温度と制御温度範囲である確認グラフである。

図１２の説明をする。約１００Ｗ（９０W〜１１０W）の被測定デバイスを、８０Ｗ、１２０Ｗのヒーター制御、水量０．１Ｌ／ｍｉｎ、０．２Ｌ／ｍｉｎ、水温２５℃、３５℃にて、テストバーンインで指定される温度の８５℃と１２５℃での制御が可能、の確認グラフである。

図１３の説明をする。１５０Ｗの被測定デバイスを、水温２０℃、水量０．０５L／ｍｉｎ、コートロールヒーター８０Ｗ、室温２５℃から２６℃にて、テストバーンで指定される１２５℃±５℃範囲で制御可能の確認グラフである。

バーンインボードと各種ボードとサーマルヘッドとサーマルアレイを示す図である。 計装ラックとチャンバーとサーマルヘッドの冷却装置を示す図である。 バーンインボードとサーマルヘッドと冷却水の温調システムを示す図である。 ＢＩＢ（バーンインボード）構造を示す図である。 Ｕ社のサーマルヘッド構造（Ａ）を示す図である。 Ｕ社のサーマルヘッド構造（Ｂ）を示す図である。 Ｉ社のサーマルヘッド及びボード（トレイ）構造 単体発熱負荷での冷却能力とヒーター補正範囲の確認（水量０．５Ｌ／ｍｉｎ）のグラフである。 単体発熱負荷での冷却能力とヒーター補正範囲の確認（水量０．２Ｌ／ｍｉｎ）のグラフである。 冷却水量変化による冷却能力の確認（水量０．１Ｌ／ｍｉｎ増加）のグラフである。 評価結果により単体発熱量に対する制御条件の考察のグラフである。 発熱負荷１００Ｗ±１０Ｗ時の８５、１２５℃±５℃制御の確認のグラフである。 発熱負荷１５０Ｗ時の１２５℃±５℃制御を確認のグラフである。

符号の説明

１ ディーユーティー（ＤＵＴ）パワーサプライボード
２ ドライバー／コンパレータボード
３ マザーボード
４ エクステンションボード
５ パワーコネクター
６ バーンインボード
７ サーマルアレイ
８ サーマルヘッド
９ ワームウオーター
１０ 温度センサー
１１ コールドウオーター
１２ ヒーター
１３ ディーユーティー（ＤＵＴ）
１４ 計装ラック
１５ デバイス電源
１６ ドライバー（ＤＲＶ）ボード
１７ 送風機
１８ 冷水コイル
１９ 冷媒
２０ 温度計
２１ ポンプ
２２ コントローラー
２３ 冷却装置
２４ 水量調節用弁
２５ 冷凍機
２６ 熱交換機（コンデンサー）
２７ チャンバー（恒温槽）
２８ ソケット
２９ コントローラー
３０ 温度計
３１ ポンプ
３２ 供給冷却水
３３ 熱交換機
３４ タンク
３５ サーマルコントローラ
３６ ヒーターブロック
３７ 濾水センサー
３８ 温調冷却水
３９ ヒータ・リレーＢＯＸ
４０ 熱電対

Claims (10)

1. バーンインボード（ＢＩＢ）のクラムシェルソケット又はオープントップソケットの被測定デバイス（ＤＵＴ）を冷却させ、指定されたバーンイン温度に温度コントロールするサーマルヘッド（冷却ヘッド）を持つミドルパワー及びハイパワーＩＣ用テストバーンイン装置。
2. バーンインボードのソケットの被測定デバイスを冷却させ、指定されたバーンイン温度に温度コントロールするサーマルヘッドを、バーンインボードのコネクタ部との着脱時は上昇させ、冷却時（バーンインテスト時）には密着のために下降させる機構を持つミドルパワー及びハイパワーＩＣ用テストバーンイン装置。
3. バーンインボードの被測定デバイスを冷却し、指定された温度に温度コントロールさせるためのサーマルヘッドの被測定デバイスとの接触位置に、熱電対温度センサーとヒーターの順に設備するミドルパワー及びハイパワーＩＣ用テストバーンイン装置。
4. バーンインボードの被測定デバイスを冷却し指定された温度に温度コントロールするサーマルヘッドに濾水センサーを設備し、サーマルヘッドへ温調し供給される冷媒の配管及び被測定デバイスとヒーターにより温められ戻る冷媒の配管の継手より濾水した場合は、直ちにテストを停止させることができる機能を持ち、又、筐体の底に除湿水を受けるパンと排水用のドレンパイプを持つミドルパワー及びハイパワーＩＣ用テストバーンイン装置。
5. バーンインボードの被測定デバイスを冷却し、指定された温度に温度コントロールさせるために、サーマルヘッドに温調冷却水、又は添加物を含む水、又はフロリナート、又はガルデン等を供給し循環させるポンプとサーマルコントローラとヒーター・リレーボックス（ＢＯＸ）を持つミドルパワー及びハイパワー用テストバーンイン装置。
6. バーンインボードのソケットの被測定デバイスを冷却させるサーマルヘッドを、恒温槽又は密閉構造内に、バーンインボードのソケットと同数並べ、その並べたブロックを、サーマルアレイ（ユニット）とし、試験するバーンインボードと同数のサーマルアレイを持つミドルパワー及びハイパワーＩＣ用テストバーンイン装置。
7. バーンインボードのソケットの被測定デバイスを冷却させるサーマルヘッドを多数並べサーマルアレイと呼び、バーンインボードのソケット実装と同じマトリックス配列させたミドルパワー及びハイパワーＩＣ用テストバーンイン装置。
8. バーンインボードのソケットの被測定デバイスを冷却させるため、上昇又は下降するサーマルヘッドを含むサーマルアレイにて、被測定デバイスに密着させ押し圧を１ｋｇｆ〜数ｋｇｆまで調節させ得る上下スライド機構と、サーマルヘッドの上下位置関係のバッファ機能としてのスプリングを持つミドルパワー及びハイパワーＩＣ用テストバーンイン装置。
9. バーンインボードのソケットの被測定デバイスを冷却させるサーマルヘッドの水温・水量・ヒーター温度制御し、被測定デバイスとの接触位置に設備された温度センサーにより指定された温度にサーマルヘッド個別に温度コントロールする機能を持つミドルパワー及びハイパワー用テストバーンイン装置。
10. バーンインボードのソケットの被測定デバイスを冷却させ、温度コントロールするサーマルヘッド及びサーマルアレイとテストソケットと被測定デバイスを結露させないために、除湿させる機能と密閉構造を持つミドルパワー及びハイパワーＩＣ用テストバーンイン装置。

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