JP2006017738A - 半導体装置検査装置用ソケット - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、半導体装置のチップ部の温度を正確に検出し且つ正確に制御し得るようにした、半導体装置検査装置用ソケットを提供すること。
【解決手段】 半導体装置１６を収容するキャビティ１１ａを備えたソケット本体１１と、このキャビティ内に収容された半導体装置１６のチップ部と熱伝導性の高い部材により接続されている端部１６ａと、この端部に対応して配設されている接点部１２と、を含んでいる、半導体装置測定用ソケットであって、上記接点部の少なくとも一部分に対して、流動性媒体が接触するように通路１１ｂが設けられており、この流動性媒体が接触する接点部の温度が検出できるように温度検出部１３が設けられていることを特徴とする半導体装置検査装置用ソケット１０。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えばＩＣ等の半導体装置に関して各種測定を行なうための半導体装置検査装置で使用されるソケットに関し、装着される半導体装置の温度制御を行なうソケットに関するものである。

従来、このような半導体装置検査装置用ソケットは、例えば図７に示すように構成されている。

図７において、半導体装置検査装置用ソケット１は、装着されるＩＣのピンに対応する位置にピン挿入孔（図示せず）を備えたＩＣソケットとして構成されており、その上面中央部に設けられた温度センサ２と、冷却・加熱装置３と、制御装置４と、から構成されている。温度センサ２及び冷却・加熱装置３は、ソケット１内に内蔵されている。

冷却・加熱装置３は、温度センサ２の周囲に配設された冷却・加熱体３ａ，冷却・加熱体３ａの一端に接続された冷却・加熱伝導部材３ｂと、冷却・加熱体３ａの他端に接続された第二の冷却・加熱伝導部材３ｃと、二つの冷却・加熱伝導部材３ｂ及び３ｃを互いに接続し且つ温度センサ２で検出された温度情報に基づいて制御装置４で制御された温度の熱を出力する冷却・加熱回路３ｄから構成されている。

このような構成の半導体装置検査装置用ソケット１によれば、温度センサ２がＩＣソケット１に装着されたＩＣのパッケージ即ちモールド部分の表面温度を検出して、これを温度情報に変換して、制御装置４に送る。制御装置４は、受け取った温度情報に基づいて、ＩＣソケット１に内蔵されている冷却・加熱装置２に対して温度情報を送り、これにより冷却・加熱装置２がＩＣソケット１に装着されたＩＣの温度を調整するようになっている。

ところで、半導体装置の温度制御は、温度印加時のＩＣチップの動作特性を保証するため、特にチップ部分の温度制御が重要であるが、このチップ部分は一般にパッケージとしてモールド材料により封止され保護されていることから、熱伝導性があまり良くない。

従って、半導体装置のチップ部分とモールド部分は、実際にはある程度の温度差があるため、モールド部分の表面温度を測定しても、チップ部分の温度を正確に測定することはできず、またこのモールド部分を冷却・加熱装置２により温度調整しても、チップ部分の温度を正確に調整することはできない。

さらに、実際の検査工程では、ソケット内に常時半導体装置が装着されていないので、半導体装置が装着されていないときには、温度センサは空間の温度を検出することになる。従って、正確な温度制御が行なわれ得なくなってしまう。

これに対して、以下のような構成の半導体装置検査装置用ソケットも知られている。

即ち、ソケットの上面に設けられたキャビティ内にて、キャビティ底面に露出した複数個の接点部に対して半導体装置のピンをそれぞれ当接させた状態で、半導体装置をカバーにより覆うと共に、カバーから外部に露出した接点部に対して、所定温度の空気流を吹き付けることにより、接点部からピンを介して半導体装置内のチップに対して冷却または加熱を行なうようになっている。

しかしながら、このような構成の半導体装置検査装置用ソケットにおいては、ソケットの構造によっては、接点部が僅かにカバーの外側に露出している場合、冷却または加熱を十分に行なうことができない。

本発明は、以上の点に鑑み、半導体装置のチップ部の温度を正確に検出し且つ正確に制御し得るようにした、半導体装置検査装置用ソケットを提供することを目的としている。

上記目的は、請求項１の発明によれば、半導体装置を収容するキャビティを備えたソケット本体と、前記キャビティ内に収容された前記半導体装置のチップ部と、熱伝導性の高い部材により接続されている端部であるピンと、前記ピンに対応して配設されている接点部とを含んでいる半導体装置測定用ソケットであって、前記ソケット本体に設けられ、前記接点部を加熱冷却する流動性媒体を通すための通路と、該通路に露出して設けられた前記接点部と、前記流動性媒体が接触する前記接点部の温度を検出する温度検出部とを有することを特徴とする半導体装置検査装置用ソケットにより、達成される。

請求項１の構成によれば、上記半導体装置測定用ソケットの接点部は、キャビティ内に収容された半導体装置のチップ部と熱伝導性の高い部材により接続されている端部に対応して配設されているため、この接点部の温度と上記半導体装置のチップ部の温度差は、比較的小さいことになる。

したがって、上記接点部の温度を上記温度検出部で検出し、上記流動性媒体で温度制御することで、上記半導体装置のチップ部の温度を制御することができる。

上記目的は、請求項２の発明によれば、請求項１の構成において、上記温度検出部により検出された温度に基づいて温度制御を行う制御部と、この制御部の制御に基づいて加熱又は冷却を行う加熱又は冷却部と、を有し、この加熱又は冷却部により上記流動性媒体が供給されることを特徴とする半導体装置検査装置用ソケットである。

請求項２の構成によれば、上記温度検出部により検出された温度に基づいて温度制御を行う制御部と、この制御部の制御に基づいて加熱又は冷却を行う加熱又は冷却部と、を有し、この加熱又は冷却部により上記流動性媒体が供給されるため、より正確に上記接点部の温度及び上記半導体装置のチップ部の温度を制御することができる。

上記目的は、請求項３の発明によれば、請求項１又は請求項２の構成において、上記流動性媒体が、空気であることを特徴とする半導体装置検査装置用ソケットである。

また、上記目的は、請求項４の発明によれば、請求項１又は請求項２の構成において、上記流動性媒体が、絶縁性液体であることを特徴とする半導体装置検査装置用ソケットである。

請求項３又は請求項４の発明によれば、上記流動性媒体が空気又は絶縁性液体であるため、これらを加熱又は冷却することで、上記接点部を加熱又は冷却することができ、これにより上記半導体装置のチップ部を加熱又は冷却することができる。

上記目的は、請求項５の発明によれば、半導体装置が載置されるソケット本体と、前記ソケット本体上に収容された前記半導体装置のチップ部と、熱伝導性の高い部材により接続されている端部であるピンと、前記ピンに対応して配設されている接点部と、前記ソケット本体の表面を閉塞して前記半導体装置を収容するためのチャンバーを画成するカバーと、を含んでいる半導体装置検査装置用ソケットであって、前記ソケット本体に設けられた前記接点部を加熱冷却する流動性媒体を通すための通路と、該通路に露出して設けられた前記接点部と、前記チャンバー内と前記通路とを連結するように配設された熱伝導部材とを備え、前記チャンバー内の前記流動性媒体により前記接点部を加熱冷却し、前記チャンバー内の前記流動性媒体により前記半導体装置を加熱冷却すると共に、前記接点部から前記半導体装置の前記ピンを介して、熱伝導を利用して前記半導体装置を加熱冷却することを特徴とする、半導体装置検査装置用ソケットにより、達成される。

請求項５の発明によれば、上記チャンバーが半導体装置を包囲し、このチャンバーと上記熱伝導部材により上記ソケット本体の上記通路と連結されているため、半導体装置を包囲するチャンバー内の熱気または冷気が、この熱伝導部材を介して、ソケットの通路内に伝導される。

これにより、外気温の影響を受けることなく、正確に上記接点部の温度調整を行うことができる。

以下、この発明の好適な実施形態を図１乃至図５を参照しながら、詳細に説明する。

尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。

（第１の実施の形態）
図１乃至図５は、本発明による半導体装置検査装置用ソケットの第１の実施形態の構成を示している。

図１乃至図２において、半導体装置検査装置用ソケット１０は、ソケット本体１１と、ソケット本体１１のキャビティ１１ａ（後述）内にて、収容される半導体装置（図示の場合、例えばＢＧＡタイプのＩＣ）の端部であるピンに対応して配設された複数の接点部１２と、温度検出部１３（図５参照）と、温度検出部１３により検出された温度に基づいて温度制御を行なう制御部１４（図５参照）と、制御部１４の制御に基づいて加熱または冷却を行なう加熱・冷却装置１５（図５参照）と、を含んでいる。

上記ソケット本体１１は、絶縁材料から構成されていると共に、検査すべき半導体装置を収容し得るキャビティ１１ａと、このキャビティ１１ａの下方にてソケット本体１１を横方向（水平方向）に貫通する通路１１ｂと、を備えている。 この通路１１ｂは、図１の斜線部分であり、接点部１２を含む部分である。

ここで、キャビティ１１ａは、図３に示すように、検査すべき半導体装置１６が収容され得る大きさを有している。この半導体装置１６の内部にはチップ部であるチップが収納されており、このチップは、熱伝導性の高い部材よりピン１６ａと接続されている。このピン１６ａも熱伝導性の高い導電性材料から形成されている。

また、ソケット本体１１の通路１１ｂは、図１に示すように、入口部１１ｃ及び出口部１１ｄを有している。

上記接点部１２は、図４に示すように、熱伝導性の高い導電性材料から構成されており、その一端１２ａが、ソケット本体１１のキャビティ１１ａの底面にて、半導体装置１６のピン１６ａに対応するように露出していると共に、他端１２ｂが、図示の場合ソケット本体１１の底面から外部に露出している。

上記温度検出部１３は、公知の構成であって、例えば図４及び図５に示すように、そのセンサ部１３ａが上記通路１１ｂ内に露出した少なくとも一つの接点部１２の中間部分に取り付けられ、この中間部分の温度を検出するようになっている。

上記制御部１４は、図５に示すように、温度センサ１３の検出信号が入力され、この検出信号から温度情報を得て、この温度情報に基づいて、検査に適した温度となるように、加熱・冷却装置１５を駆動制御するようになっている。

上記加熱・冷却装置１５は、制御部１４により駆動制御されて、ソケット本体１１の通路１１ｂに対して、入口部１１ｃから加熱または冷却した流動性媒体である例えば、空気を送り込んで、この空気を通路１１ｂ内に露出した各接点部１２に接触させ、各接点部１２を加熱または冷却するようになっている。

ここで、通路１１ｂ内に送り込まれた空気は、各接点部１２の間を通過した後、出口部１１ｄから外部に流出するようになっている。このとき、空気は図１に示す接点部１２を含む斜線部分全体を通過することになる。

本発明の実施の形態による半導体装置検査装置用ソケット１０は、以上のように構成されており、以下のように動作する。

先づ、図３に示すように、ソケット本体１１のキャビティ１１ａ内に、検査すべき半導体装置１６が収容され、その各ピン１６ａが、それぞれキャビティ１１ａの底面に露出する対応する接点部１２の一端１２ａに当接することにより、半導体装置１６が装着される。

この状態から、図示しない検査装置の接続端子が、接続コード等を介してソケット本体１１の底面に露出する各接点部１２の他端１２ｂに電気的に接続され、検査装置による検査が行なわれる。

その際、図５に示すように、温度検出部１３が、そのセンサ部１３ａにより、通路１１ｂ内に露出した接点部１２の温度を検出して、検出信号を制御部１４に出力する。これにより、制御部１４は、この温度検出部１３からの検出信号に基づいて、温度情報を得る。

この場合、得られた温度情報は、接点部１２の温度を示すものであるが、接点部１２に半導体装置１６のピン１６ａが当接しているので、接点部１２は半導体装置１６の熱伝導率の高いピン１６ａを介して半導体装置１６のチップ部分（図示せず）と熱的に接続されていることになり、接点部１２は半導体装置１６のチップ部分と殆ど温度差のない状態になっている。

従って、接点部１２の温度を検出することにより、半導体装置１６のチップの温度がほぼ正確に検出されることになる。

そして、制御部１３は、この温度情報に基づいて、接点部１２そして半導体装置１６のチップ部分を検査に適した温度に設定するように、加熱・冷却装置１５を駆動制御することにより、チップ部分の温度が変化した場合にも、接点部分からの熱の供給、除去によりチップ温度を補正することが可能になる。

すなわち、制御部１３は、接点部１２の温度を上昇させる場合には、加熱・冷却装置１５から熱気を送出し、また接点部１２の温度を下降させる場合には、加熱・冷却装置１５から冷気を送出するように、制御を行なう。

これにより、加熱・冷却装置１５から熱気または冷気が送出されると、この熱気または冷気は、入口部１１ｃからソケット本体１１の通路１１ｂ内に進入し、通路１１ｂ内に露出した各接点部１２の中間部分を加熱または冷却する。

このようにして、加熱・冷却装置１５による加熱または冷却によって、通路１１ｂ内に露出した接点部１２は、加熱または冷却され、検査に適した温度に調整される。

その際、接点部１２と半導体装置１６のチップとは、内部のリードフレームやピン１６ａ等の熱伝導率の高い材料を介して熱的に接続されていることから、半導体装置１６のチップ部分も検査に適した温度に調整され得ることになる。

この場合、半導体装置１６の温度検出及び温度調整は、そのピン１６ａが当接し且つ半導体装置１６のチップと熱伝導率の高い材料により熱的に接続されたソケット１０の接点部１２を介して行なわれるので、従来のような半導体装置１６のパッケージ即ちモールド部分の表面を介して行なわれる場合に比較して、より正確に且つ効率良く行なわれ得る。

このように本実施の形態にかかる半導体装置検査装置用ソケット１０によれば温度検出部１３が、通路１１ｂ内に露出している接点部１２の温度を検出する。ここで、この接点部１２は、半導体装置１６のピン１６ａから熱伝導率の高いリード，ハンダボール等を介して半導体装置１６の内部のチップに対して接続されていることから、半導体装置１６のチップ部分と接点部１２との温度差が比較的小さい。従って、温度検出部１３により半導体装置１６のチップの温度がより正確に、しかも熱伝導率が高いことから変動があった場合も素早く、検出され得る。

また、加熱・冷却装置１５が、ソケット本体１１の通路１１ｂ内に露出した接点部１２に対して加熱または冷却した例えば空気や，フロン等の絶縁性液体を流すことにより、接点部１２を加熱または冷却し、この加熱または冷却が接点部から半導体装置１６のピン１６ａを介してチップに伝導されるので、半導体装置１６のチップがより効率的に且つより正確に所定温度に調整され得ることになる。

また、本実施の形態による半導体装置検査装置用ソケット１０によれば、検査すべき半導体装置１６がソケット本体１１に装着された状態で、検査に必要な温度に正確に調整され得るので、より正確な検査が行なわれ得ることになる。

この場合、検査すべき半導体装置１６自体の温度を検出するのではなく、ソケット本体１１の接点部１２の温度を検出するようになっているので、実際の検査作業の際に、常時温度を検出することが可能であり、半導体装置１６が装着されていなくても、より正確で且つ安定した温度制御が行なわれ得る。

（第２の実施の形態）
図６は、本発明による半導体装置検査装置用ソケットの第２の実施形態を示している。

図６において、半導体装置検査装置用ソケット２０は、ソケット本体２１と、ソケット本体２１のキャビティ２１ａ内にて、収容される半導体装置２６（図示の場合、ＱＦＰタイプのＩＣ）の端部であるピンに対応して配設された複数の接点部２２と、キャビティ２１ａを閉塞してチャンバー２３を画成するカバー２４と、熱伝導部材としてのヒートパイプ２５と、を含んでいる。

上記ソケット本体２１は、絶縁材料から構成されていると共に、検査すべき半導体装置２６が載置される載置面２１ａと、この載置面２１ａの下方にてソケット本体２１を横方向（水平方向）に貫通する通路２１ｂと、を備えている。

上記接点部２２は、導電性材料から構成されており、その一端２２ａが、ソケット本体２１の載置面２１ａ上にて、半導体装置のピンに対応するように露出していると共に、他端２２ｂが、図示の場合ソケット本体２１の底面から外部に露出している。

上記チャンバー２３は、ソケット本体２１及びカバー２４によって密閉されており、検査時には、例えば１２５℃程度の温度になる。

上記ヒートパイプ２５は、公知の構成であって、極めて高い熱伝導率を備えており、上記チャンバー２３の内部空間とソケット本体２１の通路２１ｂを熱的に連結するように、配設されている。

このような構成の半導体装置検査装置用ソケット２０によれば、ソケット本体２１の載置面２１ａ上に、検査すべき半導体装置２６が載置され、その各ピン２６ａが、それぞれ載置面２１ａ上に露出する対応する接点部２２の一端２２ａに当接することにより、半導体装置２６が装着される。

この状態から、図示しない検査装置の接続端子が、接続コード等を介してソケット本体２１の底面に露出する各接点部２２の他端２２ｂに電気的に接続され、検査装置による検査が行なわれる。

その際、チャンバー２３内は、例えば１２５℃に保持されており、このチャンバー２３内の温度が、ヒートパイプ２５を介して、ソケット本体２１の通路２１ｂ内に伝達され、通路２１ｂ内に露出している接点部２２の中間部分を加熱することになる。

ヒートパイプ２５がない場合、接点部２２の他端２２ｂが外部に露出していることから、この接点部２２の他端２２ｂから熱が外部に放出されることになり、接点部２２そして半導体装置２６のピン２６ａは、例えば５０℃程度まで温度が低下するが、ヒートパイプ２５があることによって、接点部２２そして半導体装置２６のピン２６ａは、ほぼ１２５℃程度まで加熱され、接点部２２から半導体装置２６のピン２６ａを介して、半導体装置２６のチップ部分もチャンバー２３内と同じほぼ１２５℃の温度に調整され得ることになる。

この場合、半導体装置２６は、チャンバー２３内にて、パッケージのモールド部分の表面から加熱されると共に、ピン２６ａを介してチップ部分が直接に加熱されることから、全体が検査に適した温度に調整され得ることになる。

このように本実施の形態によれば、半導体装置２６を包囲するチャンバー２３内の熱気または冷気が、ヒートパイプ２５を介して、ソケット本体２１の通路２１ｂ内に伝導される。

これにより、一般にはソケットの接点部が外部に露出しており、外気温の影響を受けて、半導体装置のチップ部分の温度が変化しやすいが、上述のように、接点部２２にチャンバー２３内の熱気または冷気から熱伝導が行なわれるので、ソケット本体２１の接点部２２を介して外部に熱が逃げたり、外部から熱が内部に進入することがなく、正確な温度調整が可能になる。

このようにして、ソケット本体２１の接点部２２を介して温度検出及び温度調整が行なわれるので、例えば最近増加している高速ＣＰＵ（中央演算ユニット）等の半導体装置において、高密度化，高速化による装置内の発熱量の増加に伴って、チップ温度が急激に上昇している場合でも、ＣＰＵ付属の冷却ファンによる雰囲気温度による冷却に加えて、ソケットの接点部からピンを介してチップ部分の冷却を行なうことが可能となり、より大きな冷却効果が得られ、確実な温度調整が可能になる。

尚、上述した実施形態においては、通路１１ｂ内に露出した接点部１２の加熱または冷却は、加熱・冷却装置１５により加熱または冷却された空気を使用して行なわれるようになっているが、これに限らず、他の熱媒体、例えばフッ素等の絶縁性液体も使用され得ることは明らかである。

また、上述した実施形態においては、半導体装置１６、２６として例えばＢＧＡタイプまたはＱＦＰタイプのＩＣの検査を行なう検査装置用ソケットについて説明したが、これに限らず、他のタイプのＩＣや他の種類の半導体装置のための検査装置用ソケットに対して本発明を適用し得ることは明らかである。
〔発明の効果〕

以上述べたように、請求項１の発明によれば、半導体装置のチップ部の温度を正確に検出し且つ正確に制御し得るようにした、半導体装置検査装置用ソケットを提供することができる。

請求項２の発明によれば、より正確に上記接点部の温度及び上記半導体装置のチップ部の温度を制御し得る半導体装置検査装置用ソケットを提供することができる。

請求項３及び請求項４の発明によれば、空気又は絶縁性液体を加熱又は冷却することで、上記接点部を加熱又は冷却することができる。

請求項５の発明によれば、より外気温の影響を受けることなく正確に温度調整をすることができる。

本発明による半導体装置検査装置用ソケットの第１の実施形態の構成を示す概略平面図である。 図１の半導体装置検査装置用ソケットの第２の実施形態の構成を示す概略側面図である。 図１の半導体装置検査装置用ソケットにおける半導体装置の収容状態を示す概略側面図である。 図１の半導体装置検査装置用ソケットの図１におけるＡ−Ａ線拡大断面図である。 図１の半導体装置検査装置用ソケットの全体構成を示すブロック図である。 本発明による半導体装置検査装置用ソケットの第２の実施形態の構成を示す概略断面図である。 従来の半導体装置検査装置用ソケットの一例を示す概略斜視図である。

符号の説明

１０・・・半導体装置検査装置用ソケット
１１・・・ソケット本体
１１ａ・・・キャビティ
１１ｂ・・・通路
１２・・・接点部
１３・・・温度検出部
１４・・・制御部
１５・・・加熱・冷却装置
１６・・・半導体装置
１６ａ・・・ピン
２０・・・半導体装置検査装置用ソケット
２１・・・ソケット本体
２１ａ・・・表面、
２１ｂ・・・通路
２２・・・接点部
２３・・・チャンバー
２４・・・カバー
２５・・・ヒートパイプ

Claims (5)

1. 半導体装置を収容するキャビティを備えたソケット本体と、前記キャビティ内に収容された前記半導体装置のピンに対応して配設されている接点部とからなる半導体装置測定用ソケットであって、
   前記ソケット本体に設けられ、前記接点部を加熱冷却する流動性媒体を通すための通路と、該通路に露出して設けられた前記接点部と、前記流動性媒体が接触する前記接点部の温度を検出する温度検出部とを有することを特徴とする半導体装置検査装置用ソケット。
2. 前記温度検出部により検出された温度に基づいて温度制御を行う制御部と、前記制御部の制御に基づいて加熱又は冷却を行う加熱又は冷却部とを有し、前記加熱又は冷却部により前記流動性媒体が供給されることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置検査装置用ソケット。
3. 前記流動性媒体が、空気であることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の半導体装置検査装置用ソケット。
4. 前記流動性媒体が、絶縁性液体であることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の半導体装置検査装置用ソケット。
5. 半導体装置が載置されるソケット本体と、前記ソケット本体上に収容された前記半導体装置のピンに対応して配設されている接点部と、前記ソケット本体の表面を閉塞して前記半導体装置を収容するためのチャンバーを画成するカバーとからなる半導体装置検査装置用ソケットであって、
   前記ソケット本体に設けられた前記接点部を加熱冷却する流動性媒体を通すための通路と、該通路に露出して設けられた前記接点部と、
   前記チャンバー内と前記通路とを連結するように配設された熱伝導部材とを備え、前記チャンバー内の前記流動性媒体により前記接点部を加熱冷却し、
   前記チャンバー内の前記流動性媒体により前記半導体装置を加熱冷却すると共に、前記接点部から前記半導体装置の前記ピンを介して、前記半導体装置を加熱冷却することを特徴とする、半導体装置検査装置用ソケット。
   
   

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