JP2006234669A - 伝熱体、テストボード、及び試験装置 - Google Patents

Abstract

【課題】冷却装置及び被冷却装置との接続信頼性を向上させた伝熱板を提供する。
【解決手段】被冷却部材が発生する熱を冷却装置に伝導する伝熱体であって、それぞれ弾性を有し、積層して設けられる複数の伝熱板と、それぞれの伝熱板の間に設けられ、それぞれの伝熱板を摺動可能に保持する、熱伝導性を有する粘着部材とを備える伝熱体を提供する。それぞれの伝熱板は、略同一の形状を有することが好ましい。また、それぞれの伝熱板は、冷却装置に固着される冷却装置固定部と、冷却装置固定部からそれぞれ延伸して設けられ、被冷却部材にそれぞれが独立して固着される複数の延伸部とを有してよい。
【選択図】図５

Description

本発明は、被冷却部材が発生する熱を冷却装置に伝導する伝熱体、並びに伝熱体を用いたテストボード及び試験装置に関する。

従来、被冷却部材が発生する熱を冷却装置に伝導し、被冷却部材を冷却するための伝熱体として、例えば熱伝導率の高い金属を用いたものが知られている。当該伝熱体を用いて被冷却部材と冷却装置とを熱的に接続することにより、被冷却部材と冷却装置との間で熱交換を行わせ、被冷却部材を冷却している。

例えば、半導体回路等の電子デバイスを試験する試験装置においては、電子デバイスに供給するための信号を出力するテストボードに多数の集積回路が用いられており、テストボードの回路部が高温になる場合がある。当該回路部を冷却するために、従来の試験装置では、回路部を覆うように冷却装置を設け、水冷等の方法により回路部を冷却している。

テストボードは、電子デバイスを載置するテストヘッドとケーブルを介して接続される。また、テストボードとケーブルとは、コネクタを介して接続される。このため、テストボード側のコネクタは、冷却装置が覆う領域外に表出している必要がある。

関連する特許文献等は、現在認識していないため、その記載を省略する。

テストボードとテストヘッドとの間で高速に信号の授受を行う場合、テストボードとテストヘッドとの間を光ケーブルで接続することが考えられる。このような場合、テストボードには光コネクタが設けられる。

光コネクタは、受光素子、光電変換素子、発光素子等を有するため発熱する。しかし、前述したように光コネクタは冷却装置が覆う領域外に表出している必要がある。このため冷却装置によって直接冷却することができない。

このように冷却装置から離間した部材を冷却するために、上述した伝熱体を用いて、冷却装置と被冷却部材とを熱的に接続することが知られている。しかし、冷却装置と光コネクタとの高さが異なるような場合、従来の伝熱体は剛体であるため、冷却装置及び光コネクタと、伝熱体との接続が点接触となり、冷却効率が低下してしまう。また、このような場合には、冷却装置等と伝熱体との接続点に応力が生じてしまう。

伝熱体は、冷却装置及び光コネクタに、例えばビスによるネジ止め等により固着されるが、集積回路等の被冷却部材は、プリント基板等のボードに半田付けされる。このような状態で、冷却装置等と伝熱体との接続点に応力が生じると、半田付け部にストレスが掛かり、接続の信頼性が劣化してしまうという問題が生じる。

このため本発明は、上述した課題を解決することのできる伝熱体、テストボード、及び試験装置を提供することを目的とする。この目的は、請求の範囲における独立項に記載の特徴の組み合わせにより達成される。また従属項は本発明の更なる有利な具体例を規定する。

上記課題を解決するために、本発明の第１の形態においては、被冷却部材が発生する熱を冷却装置に伝導する伝熱体であって、それぞれ弾性を有し、積層して設けられる複数の伝熱板と、それぞれの伝熱板の間に設けられ、それぞれの伝熱板を摺動可能に保持する、熱伝導性を有する粘着部材とを備える伝熱体を提供する。

それぞれの伝熱板は、略同一の形状を有することが好ましい。それぞれの伝熱板は、冷却装置に固着される冷却装置固定部と、冷却装置固定部からそれぞれ延伸して設けられ、被冷却部材にそれぞれが独立して固着される複数の延伸部とを有してよい。

本発明の第２の形態においては、電子デバイスを試験する試験装置であって、電子デバイスを試験するために駆動する複数の回路部と、いずれかの回路部と、他の回路部とを接続するケーブルと、それぞれの回路部とケーブルとを接続するコネクタ部と、複数の回路部の少なくとも一部を冷却する冷却装置と、冷却装置と、冷却装置が冷却する回路部に対応して設けられたコネクタ部とを熱的に接続する伝熱体とを有し、伝熱体は、それぞれ弾性を有し、積層して設けられる複数の伝熱板と、それぞれの伝熱板の間に設けられ、それぞれの伝熱板を摺動可能に固定する、熱伝導性を有する粘着部材とを有する試験装置を提供する。

本発明の第３の形態においては、電子デバイスを試験する試験装置であって、電子デバイスと信号の授受を行うテストヘッドと、電子デバイスに供給するべき試験信号を生成し、テストヘッドに供給するテストボードと、テストヘッドとテストボードとを接続するケーブルとを備え、テストボードは、試験信号を生成する回路部と、回路部を冷却する冷却装置と、回路部とケーブルとの間で信号の授受を行うコネクタ部と、冷却装置とコネクタ部とを熱的に接続する伝熱体とを有し、伝熱体は、それぞれ弾性を有し、積層して設けられる複数の伝熱板と、それぞれの伝熱板の間に設けられ、それぞれの伝熱板を摺動可能に固定する、熱伝導性を有する粘着部材とを有する試験装置を提供する。

ケーブルは、テストヘッドとテストボードとを光接続する光ケーブルであり、冷却装置は、回路部を覆い、内部を循環する冷却液により回路部を冷却し、コネクタ部は、冷却装置が覆う領域外に設けられ、回路部とケーブルとを光接続し、伝熱体は、冷却装置と、接続部とを熱的に接続してよい。

それぞれの前記伝熱板は、略同一の形状を有してよい。それぞれの伝熱板は、冷却装置に固着される冷却装置固定部と、冷却装置固定部からそれぞれ延伸して設けられ、被冷却部材にそれぞれが独立して固着される複数の延伸部とを有してよい。コネクタ部は、ケーブルに接続される複数の光コネクタと、複数の光コネクタと回路部との間の信号の授受を行う複数の送信モジュール、受信モジュール、又は送受信モジュールとを有し、複数の延伸部は、複数の送信モジュール、受信モジュール、又は送受信モジュールに対応して設けられ、対応する送信モジュール、受信モジュール、又は送受信モジュールにそれぞれ熱的に接続されてよい。

本発明の第４の形態においては、電子デバイスに供給する信号を生成するテストボードであって、信号を生成する回路部と、回路部を冷却する冷却装置と、回路部とケーブルとの間で信号の授受を行うコネクタ部と、冷却装置とコネクタ部とを熱的に接続する伝熱体とを有し、伝熱体は、それぞれ弾性を有し、積層して設けられる複数の伝熱板と、それぞれの伝熱板の間に設けられ、それぞれの伝熱板を摺動可能に固定する、熱伝導性を有する粘着部材とを有するテストボードを提供する。

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、本発明の実施形態に係る試験装置１００の構成の一例を示す図である。試験装置１００は、半導体回路等の電子デバイス３００を試験する装置であって、メインフレーム１０、複数のケーブルユニット１６、及びテストヘッド１２を備える。本例においてメインフレーム１０とテストヘッド１２との間の信号の伝送は、光ケーブル１４を用いて行われる。

テストヘッド１２は、電子デバイス３００を載置し、電子デバイス３００と信号の授受を行う。例えばテストヘッド１２は、光ケーブル１４及びケーブルユニット１６を介してメインフレーム１０と接続され、メインフレーム１０から受け取る制御信号に基づいて、電子デバイス３００に試験パターンを印加する。またテストヘッド１２は、複数の電子デバイス３００と信号の授受を行ってよい。

メインフレーム１０は、制御信号を生成しテストヘッド１２に供給する。メインフレーム１０は、図２において後述する複数のテストボード２０を有する。それぞれのテストボード２０は、それぞれの機能に応じた制御信号を生成する。またそれぞれのテストボード２０には、複数のコネクタが設けられており、当該コネクタを介して、対応するケーブルユニット１６と接続する。本例において、それぞれのコネクタは、光ファイバケーブル用のコネクタである。

複数のケーブルユニット１６は、複数のテストボード２０と対応して設けられる。それぞれのケーブルユニット１６は、一端が対応するテストボード２０のコネクタに接続され、他端がテストヘッド１２に接続される。つまり、それぞれのケーブルユニット１６は、テストボード２０とテストヘッド１２とを光接続し、制御信号をテストヘッド１２へ伝送する。

図２は、テストボード２０の構成の一例を示す。テストボード２０は、回路基板２２、冷却装置２４、コネクタ部２７、及び伝熱体３０を有する。回路基板２２には、集積回路等を有する回路部（図示せず）が形成され、当該回路部は、テストヘッド１２に伝送するべき信号を生成し、またテストヘッド１２から受け取る信号を処理する。また、当該回路部は、コネクタ２６を介してケーブルユニット１６と信号の授受を行う。

冷却装置２４は、当該回路部の少なくとも一部を覆うように、回路基板２２に設けられる。例えば冷却装置２４は、当該回路部の全てを覆うように設けられてよく、回路部のうちの発熱量が多い領域を覆うように設けられていてもよい。冷却装置２４は、例えば内部を循環する冷媒により、回路部を冷却する。また冷却装置２４は、ビス３２等により、回路基板２２の表面に固定される。

コネクタ部２７は、テストボード２０の回路部と、ケーブルユニット１６との間の信号の授受を行う。コネクタ部２７は、モジュール３８、ケーブルユニット１６と接続されるコネクタ２６、及びコネクタ２６を回路基板２２の側面に固定し、モジュール３８とコネクタ２６とを光学的に接続するコネクタ保持部２８を有する。本例においてコネクタ２６は光コネクタである。また、モジュール３８は、コネクタ２６と、テストボード２０の回路部との間の信号の授受を行う送信モジュール、受信モジュール、又は送受信モジュールである。また、コネクタ部２７が設けられる回路基板２２の領域３４は、冷却装置２４に覆われていない。例えば、冷却装置２４は、コネクタ部２７が設けられる回路基板２２の領域に対応する領域が切り欠かれていてよい。

伝熱体３０は、一端がコネクタ部２７のモジュール３８に接続され、他端が冷却装置２４に接続され、モジュール３８が発生する熱を冷却装置２４に伝導する。ここで、冷却装置２４の上面の位置が、モジュール３８の上面の位置より高い場合には、冷却装置２４において、伝熱体３０が接続される領域３６は、他の領域に比べ、回路基板２２の表面に近い位置に設けられることが好ましい。つまり、領域３６の上面の高さは、冷却装置２４の他の領域の上面の高さより低いことが好ましい。例えば、領域３６の上面の高さは、モジュール３８の上面の高さと略等しい。このような構成により、冷却装置２４と離間して設けられたコネクタ部２７を冷却することができる。

図３は、伝熱体３０及びその周辺の拡大図である。前述したように、コネクタ部２７は、それぞれのコネクタ２６と回路部との間の信号の授受を行う複数のモジュール３８を有する。モジュール３８は、例えば受光素子、発光素子、光電変換素子等を含む回路である。それぞれのモジュール３８は、冷却装置２４に覆われていない回路基板２２の領域３４に設けられる。

複数のモジュール３８の上面には、熱伝導のための金属板４４が設けられる。伝熱体３０は、それぞれのモジュール３８に設けられた金属板４４と、冷却装置２４とを熱的に接続する。伝熱体３０は、例えばビス４０及びビス４２により、モジュール３８及び冷却装置２４に固着される。このとき、ビス４０は、伝熱体３０、金属板４４、及びモジュール３８を一括して固定してよい。

図４は、伝熱体３０及びその周辺の断面図である。本例におけるモジュール３８は送信モジュールであり、集積回路５８及び発光素子３９を有する。また、モジュール３８が受信モジュールである場合、モジュール３８は、発光素子３９に代えて受光素子を有し、送受信モジュールである場合、モジュール３８は、集積回路５８、発光素子３９、及び受光素子を有する。前述したように、伝熱体３０は、一端がモジュール３８の上面に固着され、他端が冷却装置２４の上面に固着される。また、集積回路５８及び発光素子３９は、伝熱体３０の当該端部と熱的に接続される。このような場合、伝熱体３０のそれぞれの端部が固着される面の高さは等しいことが好ましいが、設計上の問題等により、それぞれの面の高さを等しくできない場合がある。また、冷却装置２４に冷却水等の冷媒を循環させた場合に、冷却装置２４の上面の高さが変動してしまう場合もある。本例における伝熱体３０は、当該高さの違いにより接続点に生じる応力を低減し、伝熱体３０の接続信頼性を向上させた構成を有する。このような構成により、モジュール３８における集積回路５８や発光素子３９等の発熱体を冷却することができる。次に、伝熱体３０の構成について説明する。

図５は、伝熱体３０の断面の拡大図である。伝熱体３０は、複数の伝熱板４６、及び粘着部材４８を有する。複数の伝熱板４６は、それぞれ弾性を有し、積層して設けられる。それぞれの伝熱板４６は、例えば弾性を有するように十分に薄く形成された銅等の金属板であってよい。

粘着部材４８は、それぞれの伝熱板４６の間に設けられ、それぞれの伝熱板４６を摺動可能に保持する。また、粘着部材４８は、高い熱伝導性を有することが好ましい。つまり、それぞれの伝熱板４６は、垂直方向に積層され、それぞれ水平方向に摺動可能に保持される。粘着部材４８は、例えば高熱伝導率の金属粒子が混入されたグリスであってよい。

このような構成により、伝熱体３０が固着される面の高さが異なる場合であっても、伝熱体３０の湾曲により応力を分散し、接続点にかかるストレスを低減することができる。つまり、伝熱体３０を、コネクタ部２７及び冷却装置２４の接続面に接触させた場合、当該接続面の高さの違いに応じて、それぞれの伝熱板４６が摺動し、湾曲による応力を分散する。そして、伝熱板４６が摺動した状態で、ビス等により固着されるため、モジュール３８と、回路基板２２との半田付け部にかかるストレスを低減した状態で、伝熱板４６を固着することができる。このため、半田付け部の接続信頼性を向上させることができる。

また、図５においては、粘着部材４８が全体に塗布されているが、粘着部材４８の熱伝導率は、銅板等を用いた伝熱板４６の熱伝導率より低いため、他の例においては、伝熱板４６の表面の一部に粘着部材４８が塗布されていてもよい。また、粘着部材４８は、できるだけ薄く塗布されることが好ましい。また、粘着部材４８は、非固形化の材料で形成されることが好ましい。また、粘着部材４８は、伝熱体３０の外部に拡散しないように形成されることが好ましい。

図６（ａ）及び図６（ｂ）は、伝熱体３０が有する伝熱板４６の上面図の例を示す。図６（ａ）に示すように、伝熱板４６は、上面が略長方形であってよい。また、それぞれの伝熱板４６は、略同一の形状を有し、それぞれの端部には、被冷却部材及び冷却装置に固着するためのビス穴５０及びビス穴５２が設けられる。

それぞれの伝熱板４６に設けられるビス穴５０及びビス穴５２は、伝熱板４６が長手方向に摺動した場合であっても、複数の伝熱板４６を一括して固着できる形状を有することが好ましい。例えば、伝熱板４６の長手方向におけるビス穴５０及びビス穴５２の幅は、伝熱板４６の短手方向におけるビス穴５０及びビス穴５２の幅より大きくてよい。

また、図６（ｂ）に示すように、伝熱板４６は、冷却装置２４に固着されるべき冷却装置固定部５４、及び複数の被冷却部材に固着されるべき複数の延伸部５６を有していてもよい。複数の延伸部５６は、冷却装置固定部５４からそれぞれ延伸して設けられており、それぞれが離間して設けられる。つまり、複数の延伸部５６は櫛状に設けられる。そして、複数の延伸部５６は、それぞれが独立して、対応する被冷却部材に固着される。

このような構成により、複数の被冷却部材と冷却装置２４とを一括して熱的に接続することができる。また、複数の延伸部５６が離間して設けられることにより、複数の被冷却部材の上面の高さが異なる場合であっても、高低差を吸収することができる。例えば、図３に示したように、複数の延伸部５６は、コネクタ部２７が有する複数のモジュール３８に対応して設けられ、対応するモジュール３８にそれぞれ熱的に接続される。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

例えば、図３において伝熱体３０は、テストボード２０における回路部とコネクタ部２７とを熱的に接続するために用いられているが、伝熱体３０は、試験装置１００の他の箇所にも用いることができる。つまり、試験装置１００は、電子デバイスを試験するために駆動する複数の回路部と、これらの回路部を接続するケーブルと、それぞれの回路部とケーブルとを接続するコネクタ部と、複数の回路部の少なくとも一部を冷却する冷却装置とを備えており、伝熱体３０は、冷却装置と、当該冷却装置が冷却する回路部に対応して設けられたコネクタ部とを熱的に接続する。例えば、伝熱体３０は、テストヘッド１２において用いられていてもよい。

以上から明らかなように、本発明によれば、冷却装置及び被冷却装置との接続信頼性を向上させた伝熱板を提供することができる。

本発明の実施形態に係る試験装置１００の構成の一例を示す図である。 テストボード２０の構成の一例を示す図である。 伝熱体３０及びその周辺の拡大図を示す。 伝熱体３０及びその周辺の断面図を示す。 伝熱体３０の断面の拡大図を示す。 図６（ａ）及び図６（ｂ）は、伝熱体３０の上面図の例を示す。

符号の説明

１０・・・メインフレーム、１２・・・テストヘッド、１４・・・光ケーブル、１６・・・ケーブルユニット、２０・・・テストボード、２２・・・回路基板、２４・・・冷却装置、２６・・・コネクタ、２７・・・コネクタ部、２８・・・コネクタ保持部、３０・・・伝熱体、３２・・・ビス、３４、３６・・・領域、３８・・・モジュール、３９・・・発光素子、４０、４２・・・ビス、４４・・・金属板、４６・・・伝熱板、４８・・・粘着部材、５０、５２・・・ビス穴、５４・・・冷却装置固定部、５６・・・延伸部、５８・・・集積回路、１００・・・試験装置、３００・・・電子デバイス

Claims (10)

1. 被冷却部材が発生する熱を冷却装置に伝導する伝熱体であって、
   それぞれ弾性を有し、積層して設けられる複数の伝熱板と、
   それぞれの前記伝熱板の間に設けられ、それぞれの前記伝熱板を摺動可能に保持する、熱伝導性を有する粘着部材と
   を備える伝熱体。
2. それぞれの前記伝熱板は、略同一の形状を有する
   請求項１に記載の伝熱体。
3. それぞれの前記伝熱板は、
   前記冷却装置に固着される冷却装置固定部と、
   前記冷却装置固定部からそれぞれ延伸して設けられ、前記被冷却部材にそれぞれが独立して固着される複数の延伸部と
   を有する請求項２に記載の伝熱体。
4. 電子デバイスを試験する試験装置であって、
   前記電子デバイスを試験するために駆動する複数の回路部と、
   いずれかの前記回路部と、他の前記回路部とを接続するケーブルと、
   それぞれの前記回路部と前記ケーブルとを接続するコネクタ部と、
   前記複数の回路部の少なくとも一部を冷却する冷却装置と、
   前記冷却装置と、前記冷却装置が冷却する前記回路部に対応して設けられた前記コネクタ部とを熱的に接続する伝熱体と
   を有し、
   前記伝熱体は、
   それぞれ弾性を有し、積層して設けられる複数の伝熱板と、
   それぞれの前記伝熱板の間に設けられ、それぞれの前記伝熱板を摺動可能に固定する、熱伝導性を有する粘着部材と
   を有する試験装置。
5. 電子デバイスを試験する試験装置であって、
   前記電子デバイスと信号の授受を行うテストヘッドと、
   前記電子デバイスに供給するべき試験信号を生成し、前記テストヘッドに供給するテストボードと、
   前記テストヘッドと前記テストボードとを接続するケーブルと
   を備え、
   前記テストボードは、
   前記試験信号を生成する回路部と、
   前記回路部を冷却する冷却装置と、
   前記回路部と前記ケーブルとの間で信号の授受を行うコネクタ部と、
   前記冷却装置と前記コネクタ部とを熱的に接続する伝熱体と
   を有し、
   前記伝熱体は、
   それぞれ弾性を有し、積層して設けられる複数の伝熱板と、
   それぞれの前記伝熱板の間に設けられ、それぞれの前記伝熱板を摺動可能に固定する、熱伝導性を有する粘着部材と
   を有する試験装置。
6. 前記ケーブルは、前記テストヘッドと前記テストボードとを光接続する光ケーブルであり、
   前記冷却装置は、前記回路部を覆い、内部を循環する冷却液により前記回路部を冷却し、
   前記コネクタ部は、前記冷却装置が覆う領域外に設けられ、前記回路部と前記ケーブルとを光接続し、
   前記伝熱体は、前記冷却装置と、前記コネクタ部とを熱的に接続する
   請求項５に記載の試験装置。
7. それぞれの前記伝熱板は、略同一の形状を有する
   請求項５に記載の試験装置。
8. それぞれの前記伝熱板は、
   前記冷却装置に固着される冷却装置固定部と、
   前記冷却装置固定部からそれぞれ延伸して設けられ、前記コネクタ部にそれぞれが独立して固着される複数の延伸部と
   を有する請求項６に記載の試験装置。
9. 前記コネクタ部は、
   前記ケーブルに接続される複数の光コネクタと、
   前記複数の光コネクタと前記回路部との間の信号の授受を行う複数の送信モジュール、受信モジュール、又は送受信モジュールと
   を有し、
   前記複数の延伸部は、前記複数の送信モジュール、前記受信モジュール、又は前記送受信モジュールに対応して設けられ、対応する前記送信モジュール、前記受信モジュール、又は前記送受信モジュールにそれぞれ熱的に接続される
   請求項８に記載の試験装置。
10. 電子デバイスに供給する信号を生成するテストボードであって、
    前記信号を生成する回路部と、
    前記回路部を冷却する冷却装置と、
    前記回路部と外部のケーブルとの間で信号の授受を行うコネクタ部と、
    前記冷却装置と前記コネクタ部とを熱的に接続する伝熱体と
    を有し、
    前記伝熱体は、
    それぞれ弾性を有し、積層して設けられる複数の伝熱板と、
    それぞれの前記伝熱板の間に設けられ、それぞれの前記伝熱板を摺動可能に固定する、熱伝導性を有する粘着部材と
    を有するテストボード。

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