JP2007024702A5

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Filing date: 2005-07-19
Publication date: 2007-04-12
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Description

ヒータ機構を備える半導体検査用ソケット

本発明は、半導体デバイスの欠陥検出、信頼性試験、温度特性試験等に使用される半導体検査用ソケットに関し、特に、被試験デバイスを一定の温度条件下で試験又は測定するためのヒータ機構を備えるＤＵＴ（Device Under Test:被試験デバイス）ソケットに関する。

半導体デバイスに対し、試験又は測定のための恒温環境を提供するため、従来はサーモストリーマや恒温槽が用いられた。しかしながら、これらは、一般的に、高価であり、長期の占有使用が制限され、乾燥空気、窒素ガス等を供給するために比較的多いランニングコストを生じる。また、気体を媒介とする温度制御については、目標温度までの到達時間が長い、恒温精度が±３℃程度である等の短所がある。厳格な温度管理が要求される試験では、ＤＵＴソケットに恒温機構を組み込み、直接的にデバイスを加熱する方法が提案された。

図７は、従来のヒータ機構を組み込んだＤＵＴソケット３の正面断面図である。ヒータ機構２０は、高熱伝導性の素材から削りだした金属ブロックであり、その中にシース型ヒータ２２、シース型熱電対２１及び温度ヒューズ２３が組み込まれる。熱を半導体デバイス２に対しその底面から与えるため、ＤＵＴソケット３を搭載したヒータ補助板１４により基板１５上にヤグラを組み、その間にヒータ機構２０が配置される。ＤＵＴソケット３の信号配線は、絶縁された電線で基板１５に接続されねばならない。

図６は、従来のヒータ機構の電気回路を示す。図６の従来技術の回路において、温度制御機構３０は、ヒータ２２の温度を検出するシース型熱電対２１の出力信号に応答し交流電力調整器３１を作動させ、交流電流を温度ヒューズ２３を介しヒータ２２へ通電し発熱させる。従来のヒータ機構においては、温度ヒューズ２３は、安全のため必要である。

特許文献１（特開２００２−１９６０３４号公報）は、半導体部品の測定用ソケットに組み込むことが可能なヒーターブロックを開示する。この発明は、被測定部品の温度を調節するための設定時間を短縮し、測定回路レイアウトの自由度を上げることを課題とする。特許文献２（特開２００１−１６５９９２号公報）は、表面実装型の固体撮像素子をソケットで保持し、デバイスヒータで加熱して所定温度に維持しつつ固体撮像素子の素子特性を測定、検査する固体撮像素子用検査装置を開示する。特許文献３（特開２０００−３０４８０４号公報）は、複数の被測定デバイスの温度制御を個々に行うことが可能で、温度制御に対する被測定デバイスの温度変化の応答が速いバーンイン装置を開示する。この装置は、上面に被測定デバイスが収納される嵌合口が形成されたバーンインソケットと、嵌合口に脱着自在に嵌合し嵌合口に収納された被測定デバイスの上面に接触するヒートブロックと、ヒートブロックの内部に配設されたヒータと、ヒートブロック温度センサとを備える。

特許文献４（特開２０００−２２１２３４号公報）は、半導体装置毎に温度調節をするバーンイン装置を開示する。この装置は、半導体装置を収納する複数のソケットと、各ソケット毎に形成されたヒータと、ヒータの発熱量を制御する制御部とを有し、半導体装置毎に温度調節する。特許文献５（特開２０００−２８４０２０号公報）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するための半導体装置検査装置用ソケットを開示する。このソケットは、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、この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た端部と、この端部に対応して配設された接点部を含む。特許文献６（特開平５−２９４２８号公報）は、ＩＣソケットにヒータ、温度センサ及び標準温度センサを具備させた半導体素子の検査装置を開示する。温度センサと標準温度センサとの差を補正値としてＣＰＵに記憶させ、高精度に温度を設定する。
特開２００２−１９６０３４号公報特開２００１−１６５９９２号公報特開２０００−３０４８０４号公報特開２０００−２２１２３４号公報特開２０００−２８４０２０号公報特開平５−２９４２８号公報

ヒータ機構を組み込んだ半導体デバイス試験用のＤＵＴソケットは、これまで様々の提案がなされてきた。しかしながら、近年、半導体デバイスの小型化が著しく、ＤＵＴソケットも小型化し、従来の技術では、恒温機構をＤＵＴソケットに組み込むことが困難な状況となっている。従来の電熱ヒータを用いる方式では、外部制御回路が異常動作を起こした場合、ヒータが過熱する危険を内包し、この過熱の防止策としてヒータ近傍に温度ヒューズを設けることが必須であり、これがヒータの小型化を阻害する一因となっている。本発明の一般的目的は、従来の半導体検査用ソケットの問題を解消し、小型軽量化された恒温機構を備える半導体検査用ソケットを提供することである。

ＤＵＴソケットにヒータ機構を組み込む場合は、周囲の信号配線に対して配置の制約や電気的干渉を与えることは避けねばならない。例えば、信号配線がヒータ機構を迂回せざるを得ない場合、迂回による配線の延長により容量成分や誘導成分が加わり、被試験デバイスの電気的な特性計測の障害と成る。また、市販の電熱ヒータは、その殆どがＡＣ１００Ｖ以上で使用することが前提であり、これを流用したヒータ機構をＤＵＴソケットに組み込んだ場合、電熱ヒータへの通電で生ずる電磁誘導により、ＤＵＴソケット本来の目的である半導体デバイスの電気的特性試験に影響を与える場合が生じる。

本発明は、半導体温度特性試験において半導体パッケージ（半導体チップ等をプラスチック材料で包装したもの）等の半導体デバイスの温度を設定する恒温機構を備える半導体検査用ソケット、特にＤＵＴ（Device Under Test:被試験デバイス）ソケットを提供する。本発明の検査用ソケットは、ＰＴＣ（Positive
Temperature Coefficient: 正温度係数）ヒータを熱源とするヒータ及び熱伝導機構、半導体デバイス表面又はヒータ近傍の温度を計測する薄型の熱電対センサ、並びに熱伝導機構を半導体パッケージに密着するテンション機構から成る恒温機構を含む。本発明のＤＵＴソケットは、次の特徴を備えることができる。（１）本発明において使用されるＰＴＣヒータは、正温度係数を備え、温度ヒューズが不要である。（２）前記テンション機構は弾性材料により形成される。（３）前記熱伝導機構は熱伝導率２３６Ｗ／ｍ・Ｋ乃至４０３Ｗ／ｍ・Ｋの材料により形成される。（４）前記ＰＴＣヒータは直流電圧１．５Ｖ乃至２０．０Ｖを供給される。（５）前記ＰＴＣヒータは温度制御機構によりキューリー点以下に維持される。

本発明において使用されるＰＴＣヒータは、正温度係数を備え、温度ヒューズが不要である。好適には、ＰＴＣヒータは、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）を主成分とする半導体セラミックヒータの１種であり、製造時の材料組成により任意にキューリー点（磁気変態が起こる温度）を設定可能である。このＰＴＣヒータは、通電により温度がキューリー点に達すると電気抵抗が急激に増加する性質を有するので、ヒューズを必要としない安全性の高い定温発熱体である。

ＰＴＣヒータは、電熱線ヒータと異なり、薄い円盤状に加工することが可能である。円盤状のＰＴＣヒータは、その表裏面に形成された電極と高熱伝導率を有する銅などの金属を融着することにより、機械的強度が高く熱効率の良い小型軽量のヒータを実現可能である。また、円盤状のＰＴＣヒータは、小型軽量であるので、その保持機構を大幅に簡略化することが可能であり、例えば、硬化性シリコンゴム接着剤などで被測定デバイスの直下又は近傍に施設可能である。また硬化性シリコンゴム接着剤が弾性を有するから、ヒータを保持するだけでなく、ヒータ部と被測定デバイスを一定圧力で接触させるためのテンション機構を兼用させることができる。

本発明の半導体温度特性試験に使用される検査用ソケットは、台板により支持されるソケット本体、半導体デバイスを載置可能なトレイ、半導体デバイスの信号端子と接続可能なプローブピン、ＰＴＣヒータ、及び熱伝導機構を含む。本発明の検査用ソケットにおいて、トレイは、スプリングを介しソケット本体により支持され、半導体デバイスが載置されるとき下方へ弾性変位可能である。熱伝導機構は、水平方向に配置される板状部分及び板状部分から垂直方向へ伸長する柱状部分を含み、柱状部分がトレイを貫通して上方へ伸長し、板状部分が弾性支持体を介しソケット本体又は台板により垂直方向弾性変位可能に支持されると共にＰＴＣヒータに接触される。前記トレイに半導体デバイスが載置されて半導体デバイスの信号端子がプローブピンに接続されるとき、熱伝導機構の柱状部分の頭上部が半導体デバイスに押圧され密着される。

本発明によると、検査用ソケットは、以下の特徴を備えることができる。（６）ソケット本体の上部を覆う蓋体を更に含む。（７）前記ソケット本体は、側枠並びに互いにほぼ平行に配置される中板及び底板を有し、前記弾性支持体は板状部分の下面とソケット本体の底板の間に配置され、前記中板と前記熱伝導機構の板状部分の間に断熱板が配置される。（８）ＰＴＣヒータは板形状であり前記熱伝導機構の板状部分と断熱板の間に配置される。（９）前記ソケット本体は、側枠及び底板を有し、台板上に載置され、台板の下方に台板と平行のヒータ補助板が配置される。（１０）前記熱伝導機構の板状部分が、台板とヒータ補助板の間に配置される。（１１）前記熱伝導機構の板状部分とヒータ補助板の間に平板形状のＰＴＣヒータが板状部分に接触して配置される。（１２）平板形状のＰＴＣヒータとヒータ補助板の間に弾性支持体が配置される。

本発明の半導体温度特性試験に使用される検査用ソケットは、ソケット本体、ソケット本体の上部を覆う蓋体、半導体デバイスを載置可能なトレイ、半導体デバイスの信号端子と接続可能なプローブピン、ＰＴＣヒータ、及び熱伝導機構を含む。トレイは、スプリングを介しソケット本体により支持され、半導体デバイスが載置されるとき下方へ弾性変位可能であり、熱伝導機構は、垂直板状部分及び垂直板状部分から水平に伸長する水平板状部分を含み、ＰＴＣヒータ及び熱電対を担持すると共にトレイに弾力性のあるシリコンゴム接着剤により固着され、前記蓋体は開放位置から閉鎖位置へ移動されるとき半導体デバイスの上面に接触し半導体デバイスを下方へ移動させ、前記トレイに半導体デバイスが載置され半導体デバイスの信号端子がプローブピンに接続されるとき、熱伝導機構の水平板状部分がグラファイトシートを介し半導体デバイスに熱伝達する。好ましくは、ＰＴＣヒータは板形状であり前記熱伝導機構の垂直板状部分に平行に配置される。

本発明の半導体温度特性試験に使用される検査用ソケットは、ソケット本体、ソケット本体の上部を覆う蓋体、半導体デバイスの信号端子と接続可能なプローブピン、ＰＴＣヒータ、並びに上熱伝導板及び下熱伝導板を有する熱伝導機構を含む。前記ソケット本体は、側枠及び底板を有し、台板上に載置される。前記上伝導板は、垂直板状部分及び垂直板状部分から水平に伸長する水平板状部分を含み、平板形状のＰＴＣヒータが熱伝導機構の垂直板状部分に固着される。半導体デバイスが熱伝導機構の水平板状部分の上側に配置される。ＰＴＣヒータと台板との間に弾性支持体が配置される。熱伝導機構の水平板状部分が垂直方向弾性変位可能にされ、熱伝導機構の水平板状部分がグラファイトシートを介し半導体デバイスに熱伝達する。

本発明は、半導体検査用ソケットにおいて、ＰＴＣヒータ及び熱電対センサをソケット本体と組み合わせる構造を備えるため、恒温槽を用いる検査装置に比較し、設備費用及びランニングコストが低く、目標温度までの到達時間が短く、更に温度精度が良い等の利点がある。本発明において恒温機構は、薄く円盤状のＰＴＣヒータを使用し、また温度ヒューズ不要のＰＴＣヒータを使用するため、小型の半導体デバイスに適する恒温機構を備えた小型の検査用ソケットを提供することができる。薄く円盤状の小型のＰＴＣヒータを使用することにより、その保持構造を大幅に簡略化することができる。

本発明の検査用ソケットは、ＰＴＣヒータから熱伝導体を介し半導体デバイスに熱を伝達する構造を備えることにより、信号配線に電気的な干渉を与えることがなく、信号配線を迂回させ延長させる必要がない。本発明の検査用ソケットは、ＰＴＣヒータへ直流低電圧を供給するため、半導体デバイスの検査に電磁誘導による悪影響を及ぼさず、また電気的絶縁構造を簡単化することができる利点を有する。本発明において、熱伝導機構は、テンション機構により半導体デバイスに一定圧力で接触されるので、デバイス温度を短時間で均一にすることができる。本発明のその他の目的及び効果は、以下の説明及び図面並びに特許請求の範囲の記載において明らかにされる。

図８は、本発明のＤＵＴソケットの要部正面断面図であり、図７の従来のＤＵＴソケットと対比し、本発明の特徴を明瞭化するものである。図８のＤＵＴソケットにおいて、ＰＴＣヒータ９が薄い円盤状のヒータの両面に電極となるメッキが施され、ヒータの両面の熱伝導板６ａと６ｂとハンダで溶接される。２枚の熱伝導板６ａと６ｂが、熱伝導機構６を構成し、ヒータ９で発生した熱をデバイス２のパッケージ裏面へ導く。熱伝導板６ａと６ｂは、ヒータ９の電極としての役割を兼ね、温度制御機構により制御されたヒータ電力を導く。熱伝導板６ｂの裏には薄型熱電対１０が耐熱テープで絶縁された状態で接着され、ヒータ温度を温度制御機構へフィードバックする。弾性支持体１１（テンション機構）は、耐熱弾性材料で作られ、ヒータ機構を保持すると共に、一定の圧力でデバイスに接触させ、熱的な結合を高めている。

図８のＤＵＴソケットにおいて、ヒータ機構の配線は、ＤＵＴソケット本体３の角に開けられた穴を通して温度制御機構に接続される。ＤＵＴソケット本体３の信号配線は基板１５と最短で接続される。図８のＤＵＴソケットは、図７に示す従来のＤＵＴソケットに対し、その構造を大幅に単純化することが可能であり、ヒータ機構の組み込みが、デバイスの信号線などの他の配線へ影響させないことができる。

図５は、本発明のＤＵＴソケットに使用されるヒータ回路を示すブロック図であり、図６の従来技術のＤＵＴソケットに使用される電気回路を示すブロック図と対比し、本発明の特徴を明瞭化するものである。図５のヒータ回路において、温度制御機構３０は、ＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient: 正温度係数）ヒータ９の温度を検出するシース型熱電対１０の出力信号に応答し直流電力調整器３２を作動させ、直流電流をＰＴＣヒータ９により形成されるヒータへ通電し発熱させる。図５の本発明によるＤＵＴソケットにおいては、ＰＴＣヒータ９が直流電力調整器３２により調整された直流電流を供給されるので、ヒータ機構に温度ヒューズは不要である。これに対し、図６の従来のヒータ機構の回路は、安全のため温度ヒューズ２３が不可欠である。また、従来のヒータ機構においては１００ボルトの交流が使用されるが、図５の本発明によるＤＵＴソケットは、安全性の高い直流低電圧を用いることが可能である。次に図１乃至図４を参照し、本発明の実施例のＤＵＴソケットを説明する。本明細書及び図面において、同様な部材には共通の符号を付し、重複説明を省略する。

図１は、本発明の第１実施例のＤＵＴソケットを示し、図１Ａは、蓋及び半導体デバイスを分離した状態の正面断面図、図１Ｂ、図１Ｃ及び図１Ｄは、それぞれ熱伝導機構及び関連部品の上面図、側面図及び正面図である。図１において、半導体温度特性試験に使用されるＤＵＴソケットは、台板１５により支持されるソケット本体３、ソケット本体の上部を覆う蓋体１、半導体デバイス２を載置可能なトレイ４、半導体デバイス２の信号端子と接続可能なプローブピン５、ＰＴＣヒータ９、及び熱伝導機構６を含む。トレイ４は、スプリング８を介しソケット本体３により支持され、半導体デバイス２が載置されるとき下方へ弾性変位可能である。熱伝導機構６は、水平方向に配置される板状部分６ｃ及び板状部分から垂直方向へ伸長する柱状部分６ｄを含み、柱状部分６ｄがトレイ４を貫通して上方へ伸長する。板状部分６ｃは、弾性支持体１１を介しソケット本体３又は台板１５により垂直方向弾性変位可能に支持されると共にＰＴＣヒータ９に接触される。

図１のＤＵＴソケットにおいて、トレイ４に半導体デバイス２が載置されて半導体デバイスの信号端子がプローブピン５に接続されるとき、熱伝導機構６の柱状部分の頭上部６ｅが半導体デバイス２の下面に押圧され密着される。ソケット本体３は、側枠３ａ並びに互いにほぼ平行に配置される中板３ｂ及び底板３ｃを有する。弾性支持体１１は、板状部分６ｃの下面とソケット本体の底板３ｃの間に配置される。中板３ｂと熱伝導機構の板状部分６ｃとの間に断熱板７が配置される。ＰＴＣヒータ９は、板形状であり熱伝導機構の板状部分６ｃと断熱板７との間に配置される。図１のＤＵＴソケットにおいて、熱伝導機構６は、熱伝導率２３６Ｗ／ｍ・Ｋ乃至４０３Ｗ／ｍ・Ｋの材料により形成される。ＰＴＣヒータ９は、直流電圧１．５Ｖ乃至２０．０Ｖを供給され、温度制御機構によりキューリー点以下に維持される。

図１の実施例のＤＵＴソケットは、ＣＳＰ（Chip Size Package）デバイスに好適に用いられる。ソケット本体３の上部にデバイスを載せると、スプリング８で支持されたトレイ４が沈み込み、プローブピン５とデバイス２の信号端子が電気的に接続される。熱伝導機構６の柱状部分６ｄは、直径２．５ｍｍであり、ＰＴＣヒータ９を載せた上面Ｈ型の熱伝導機構６の中央に溶着される。熱伝導機構６の上面の大部分は弾性断熱部材７で覆われ、ソケット本体３への熱伝導が防止される。弾性支持体１１により形成されるテンション機構がデバイス装着時のデバイスの沈み込みを吸収することにより、熱伝導機構６の柱状部分の頭上部６ｅが半導体デバイス２の下面に一定圧力で押圧され密着される。熱電対センサ１０が熱伝導機構６の板状部分６ｃに密着するように固定される。図１の実施例のＤＵＴソケットは、ＰＴＣヒータ９をデバイス２の直下に置かないものであるので、「水平偏心内蔵式」と呼ぶことができる。

図２は、本発明の第２実施例の半導体温度特性試験に使用されるＤＵＴソケットを示し、図２Ａは、半導体デバイスを分離した状態の正面断面図、図２Ｂは、熱伝導機構及び関連部品の上面図、図２Ｃ及び図２Ｄは、それぞれ熱伝導機構及び関連部品の側面図及び正面図である。図２のＤＵＴソケットは、ソケット本体３、ソケット本体の上部を覆う蓋体１、半導体デバイス２を載置可能なトレイ４、半導体デバイス２の信号端子と接続可能なプローブピン５、ＰＴＣヒータ９、及び熱伝導機構６を含む。トレイ４は、スプリング８を介しソケット本体３より支持され、半導体デバイス２が載置されるとき下方へ弾性変位可能である。熱伝導機構６は、垂直板状部分６ｆ及び垂直板状部分から水平に伸長する水平板状部分６ｇを含み、ＰＴＣヒータ９及び熱電対センサ１０を担持すると共にトレイ４に弾力性のあるシリコンゴム接着剤により固着される。蓋体１は開放位置（図２Ａ）から閉鎖位置へ移動されるとき半導体デバイスの上面に接触し半導体デバイスを下方へ移動させる。

図２のＤＵＴソケットにおいて、トレイ４に半導体デバイス２が載置され、半導体デバイスの信号端子がプローブピン５に接続されるとき、熱伝導機構６の水平板状部分６ｇがグラファイトシート１２を介し半導体デバイス２へＰＴＣヒータ９からの熱を伝達する。図２のＤＵＴソケットにおいて、ＰＴＣヒータ９は、板形状であり熱伝導機構６の垂直板状部分６ｆに平行に配置される。図２のＤＵＴソケットにおいて、熱伝導機構６は、熱伝導率２３６Ｗ／ｍ・Ｋ乃至４０３Ｗ／ｍ・Ｋの材料により形成される。ＰＴＣヒータ９は、直流電圧１．５Ｖ乃至２０．０Ｖを供給され、温度制御機構によりキューリー点以下に維持される。

図２のＤＵＴソケットは、細ピッチのＤＵＴソケットとして好適であり、ＰＴＣヒータ９の保持手段及び熱伝導機構６の水平板状部分６ｇを半導体デバイス２へ押圧するテンション機構が、弾性材料（接着剤）により構成され、構成が簡単化されている。図２のＤＵＴソケットは、ＰＴＣヒータ９をデバイス２の直下に置く構造であるので、「垂直内蔵式」と呼ぶことができる。

図３は、本発明の第３実施例のＤＵＴソケットを示し、図３Ａは、蓋及び半導体デバイスを分離した状態の正面断面図、図３Ｂは熱伝導機構及び弾性体の平面図、図３Ｃは熱伝導機構及びプローブピンの平面図、図３Ｄは、熱伝導機構及び関連部品の正面図である。図３のＤＵＴソケットは、台板１５により支持されるソケット本体３、ソケット本体の上部を覆う蓋体１、半導体デバイス２を載置可能なトレイ４、半導体デバイス２の信号端子と接続可能なプローブピン５、ＰＴＣヒータ９、及び熱伝導機構６を含む。トレイ４は、スプリング８を介しソケット本体３の底板３ｃにより支持され、半導体デバイス２が載置されるとき下方へ弾性変位可能である。熱伝導機構６は、水平方向に配置される板状部分６ｃ及び板状部分から垂直方向へ伸長する柱状部分６ｄを含み、柱状部分６ｄがソケット本体３の底板３ｃ及びトレイ４を貫通して上方へ伸長する。板状部分６ｃとヒータ補助板１４の間に、ＰＴＣヒータ９、下熱伝導板６ｂ、弾性支持体１１が積層状態に配置される。ヒータ補助板１４は、台板１５に所定の間隔をあけて支持される。このような構造により、板状部分６ｃは、弾性支持体１１を介し台板１５により垂直方向弾性変位可能に支持されると共にＰＴＣヒータ９に接触される。

図３のＤＵＴソケットにおいて、トレイ４に半導体デバイス２が載置されて半導体デバイスの信号端子がプローブピン５に接続されるとき、熱伝導機構６の柱状部分の頭上部６ｅが半導体デバイス２の下面に押圧され密着される。ＰＴＣヒータ９は、板形状であり熱伝導機構の板状部分６ｃとヒータ補助板１４との間に配置される。図３のＤＵＴソケットにおいて、熱伝導機構６は、熱伝導率２３６Ｗ／ｍ・Ｋ乃至４０３Ｗ／ｍ・Ｋの材料により形成される。ＰＴＣヒータ９は、直流電圧１．５Ｖ乃至２０．０Ｖを供給され、温度制御機構によりキューリー点以下に維持される。

図３のＤＵＴソケット本体３は、側枠３ａ及び底板３ｃを有し、台板１５上に載置され、台板１５の下方に台板と平行のヒータ補助板１４が配置される。熱伝導機構６の板状部分６ｃが、台板１５とヒータ補助板１４の間に配置される。板状部分６ｃとヒータ補助板１４との間に平板形状のＰＴＣヒータ９が板状部分６ｃに接触して配置され、平板形状のＰＴＣヒータ９とヒータ補助板１４の間に、下熱伝導板６ｂ、熱電子対センサ１０、及び弾性支持体１１が配置される。

図３のＤＵＴソケットは、半導体デバイス２裏面の中心部分にプローブピンのない細ピッチのＤＵＴソケットとして好適に構成される。図３のＤＵＴソケットにおいては、ヒータ機構を台板１５の下方に設け、熱伝導機構６の柱状部分６ｄが、台板１５並びにソケット本体３の底板３ｃ及びトレイ４を貫通して上方へ伸長し、デバイス２の裏面に接触し加熱する。図３のＤＵＴソケットは、ＰＴＣヒータ９を台板１５の下方に水平に置く構造であるので、「水平外装式」と呼ぶことができる。

図４は、本発明の第４実施例のＤＵＴソケットを示し、図４Ａは、蓋及び半導体デバイスを分離した状態の正面断面図、図４Ｂは、熱伝導機構及びプローブピンの上面図、図４Ｃ、図４Ｄ及び図４Ｅは、それぞれ熱伝導機構及びＰＴＣヒータの左側面図、正面図及び右側面図である。図４に示すＤＵＴソケットは、ソケット本体３、ソケット本体３の上部を覆う蓋体１、半導体デバイス２の信号端子と接続可能なプローブピン５、ＰＴＣヒータ９、並びに上熱伝導板６ａ及び下熱伝導板６ｂを有する熱伝導機構６を含む。ソケット本体３は、側枠３ａ及び底板３ｃを有し、台板１５上に載置される。上熱伝導板６ａは、垂直板状部分６ｆ及びそれから水平方向に伸長する水平板状部分６ｇを含む。平板形状のＰＴＣヒータ９が上熱伝導板６ａの水平板状部分６ｇと下熱伝導板６ｂの水平板状部分との間に配置される。

図４のＤＵＴソケットにおいて、グラファイトシ−ト１２が上熱伝導板６ａの水平板状部分６ｇの上面に配置され、半導体デバイス２がグラファイトシ−ト１２の上側に配置可能にされる。上熱伝導板６ａの水平板状部分６ｅが、垂直方向弾性変位可能にされ、グラファイトシート１２を介し半導体デバイス２に熱伝達する。図４のＤＵＴソケットにおいて、熱伝導機構６は、熱伝導率２３６Ｗ／ｍ・Ｋ乃至４０３Ｗ／ｍ・Ｋの材料により形成される。ＰＴＣヒータ９は、直流電圧１．５Ｖ乃至２０．０Ｖを供給され、温度制御機構によりキューリー点以下に維持される。

図４のＤＵＴソケットは、ＰＬＣＣ（Plastic leaded Chip Carrier）パッケージデバイスに適用される。図４のＤＵＴソケットにおいて、デバイス２の信号端子は、ソケット蓋１によってプローブピン５と圧接され電気的に接続する。ヒータ機構１６は、上から順に、グラファイトシ−ト１２、熱電対センサ１０、Ｌ字形の上熱伝導板６ａの水平板状部分６ｅ、ＰＴＣヒータ９、並びにＬ字形の下熱伝導板６ｂの水平板状部分が積層された構造を有する。図４のＤＵＴソケットは、ソケット本体３内に水平方向のＰＴＣヒータ９を内蔵するので、「水平内蔵式」と呼ぶことができる。

本発明の第１実施例のＤＵＴソケットを示し、図１Ａは、蓋及び半導体デバイスを分離した状態の正面断面図、図１Ｂ、図１Ｃ及び図１Ｄは、それぞれ熱伝導機構及び関連部品の上面図、側面図及び正面図である。本発明の第２実施例のＤＵＴソケットを示し、図２Ａは、半導体デバイスを分離した状態の正面断面図、図２Ｂは、熱伝導機構及び関連部品の上面図、図２Ｃ及び図２Ｄは、それぞれ熱伝導機構及び関連部品の側面図及び正面図である。本発明の第３実施例のＤＵＴソケットを示し、図３Ａは、蓋及び半導体デバイスを分離した状態の正面断面図、図３Ｂは熱伝導機構及び弾性体の平面図、図３Ｃは熱伝導機構及びプローブピンの平面図、図３Ｄは、熱伝導機構及び関連部品の正面図である。本発明の第４実施例のＤＵＴソケットを示し、図４Ａは、蓋及び半導体デバイスを分離した状態の正面断面図、図４Ｂは、熱伝導機構及びプローブピンの上面図、図４Ｃ、図４Ｄ及び図４Ｅは、それぞれ熱伝導機構及びＰＴＣヒータの左側面図、正面図及び右側面図である。本発明のＤＵＴソケットに使用されるヒータ機構の電気回路を示すブロック図である。従来技術のＤＵＴソケットに使用されるヒータ機構の電気回路を示すブロック図である。従来技術のＤＵＴソケットの正面断面図である。本発明のＤＵＴソケットの要部正面断面図である。

符号の説明

１：蓋、２：半導体デバイス、３：ソケット本体、３ａ：側枠、３ｂ：中板、３ｃ：底板、４：トレイ、５：プローブピン、６：熱伝導機構、６ａ：上熱伝導板、６ｂ：下熱伝導板、６ｃ：板状部分、６ｄ：柱状部分、６ｅ：頭上部、６ｆ：垂直板状部分、６ｇ：水平板状部分、７：弾性体、８：スプリング、９：ＰＴＣヒータ、１０：熱電対センサ、１１：弾性支持体（テンション機構）、１２：グラファイトシート、１３：絶縁板、１４：ヒータ補助板、１５：基板、１６、２０：ヒータ機構、２１：シース型熱電対、２２：シース型電熱ヒータ、２３：温度ヒューズ、２４：迂回配線、３０：外部温度調整機構、３１：交流電力調整機構、３２：直流電力調整機構。

Claims

半導体温度特性試験において半導体パッケージ（２）の温度を設定する半導体検査用ソケットであって、半導体パッケージを受け入れ可能なソケット本体（３）、ヒータ（９）、熱伝導機構（６）、及び熱伝導機構をソケット本体内の半導体パッケージに密着させるテンション機構（１１）を含む半導体検査用ソケット。
前記ヒータに正温度係数を備えるＰＴＣヒータを使用することで、温度ヒューズを不要とした請求項１の半導体検査用ソケット。
前記テンション機構は弾性材料により形成される請求項１又は２の半導体検査用ソケット。
前記熱伝導機構（６）は熱伝導率２３６Ｗ／ｍ・Ｋ乃至４０３Ｗ／ｍ・Ｋの材料により形成される請求項１乃至３のいずれか１項に記載の半導体検査用ソケット。
前記ＰＴＣヒータ（９）は直流電圧１．５Ｖ乃至２０．０Ｖを供給される請求項１乃至４のいずれか１項に記載の半導体検査用ソケット。
前記ＰＴＣヒータ（９）は温度制御機構によりキューリー点以下に維持される請求項１乃至５のいずれか１項に記載の半導体検査用ソケット。
半導体温度特性試験に使用される半導体検査用ソケットであって、
台板（１５）により支持されるソケット本体（３）、半導体デバイス（２）を載置可能なトレイ（４）、半導体デバイス（２）の信号端子と接続可能なプローブピン（５）、ＰＴＣヒータ（９）、及び熱伝導機構（６）を含み、
トレイ（４）は、スプリング（８）を介しソケット本体により支持され、半導体デバイス（２）が載置されるとき下方へ弾性変位可能であり、
熱伝導機構（６）は、水平方向に配置される板状部分（６ｃ）及び板状部分から垂直方向へ伸長する柱状部分（６ｄ）を含み、柱状部分（６ｄ）がトレイ（４）を貫通して上方へ伸長し、板状部分（６ｃ）が弾性支持体（１１）を介しソケット本体（３）又は台板（１５）により垂直方向弾性変位可能に支持されると共にＰＴＣヒータ（９）に接触され、
前記トレイ（４）に半導体デバイス（２）が載置されて半導体デバイスの信号端子がプローブピン（５）に接続されるとき、熱伝導機構の柱状部分の頭上部（６ｅ）が半導体デバイス（２）に押圧され密着されることを特徴とする半導体検査用ソケット。
前記ソケット本体の上部を覆う蓋体（１）を更に含み、前記ソケット本体は、側枠（３ａ）並びに互いにほぼ平行に配置される中板（３ｂ）及び底板（３ｃ）を有し、前記弾性支持体（１１）は板状部分（６ｃ）の下面とソケット本体の底板（３ｃ）の間に配置され、前記中板（３ｂ）と前記熱伝導機構の板状部分（６ｃ）の間に断熱板（７）が配置され、ＰＴＣヒータ（９）は板形状であり前記熱伝導機構の板状部分（６ｃ）と断熱板（７）の間に配置される請求項７の半導体検査用ソケット。
前記ソケット本体の上部を覆う蓋体（１）を更に含み、前記ソケット本体は、側枠（３ａ）及び底板（３ｃ）を有し、台板（１５）上に載置され、台板（１５）の下方に台板と平行のヒータ補助板（１４）が配置され、前記熱伝導機構（６）の板状部分（６ｃ）が、台板（１５）とヒータ補助板（１４）の間に配置され、前記熱伝導機構（６）の板状部分（６ｃ）とヒータ補助板（１４）の間に平板形状のＰＴＣヒータ（９）が板状部分（６ｃ）に接触して配置され、平板形状のＰＴＣヒータ（９）とヒータ補助板（１４）の間に弾性支持体（１１）が配置される請求項７の半導体検査用ソケット。
半導体温度特性試験に使用される半導体検査用ソケットであって、
ソケット本体（３）、ソケット本体の上部を覆う蓋体（１）、半導体デバイス（２）を載置可能なトレイ（４）、半導体デバイス（２）の信号端子と接続可能なプローブピン（５）、ＰＴＣヒータ（９）、及び熱伝導機構（６）を含み、
トレイ（４）は、スプリング（８）を介しソケット本体により支持され、半導体デバイス（２）が載置されるとき下方へ弾性変位可能であり、
熱伝導機構（６）は、垂直板状部分（６ｆ）及び垂直板状部分から水平に伸長する水平板状部分（６ｇ）を含み、ＰＴＣヒータ（９）及び熱電対（１０）を担持すると共にトレイ（４）に弾力性のあるシリコンゴム接着剤により固着され、
前記蓋体（１）は開放位置から閉鎖位置へ移動されるとき半導体デバイスの上面に接触し半導体デバイスを下方へ移動させ、
前記トレイ（４）に半導体デバイス（２）が載置され半導体デバイスの信号端子がプローブピン（５）に接続されるとき、熱伝導機構の水平板状部分（６ｅ）がグラファイトシート（１２）を介し半導体デバイス（２）に熱伝達することを特徴とする半導体検査用ソケット。
前記ＰＴＣヒータ（９）は板形状であり前記熱伝導機構の垂直板状部分（６ｆ）に平行に配置される請求項１０の半導体検査用ソケット。
半導体温度特性試験に使用される半導体検査用ソケットであって、
ソケット本体（３）、ソケット本体の上部を覆う蓋体（１）、半導体デバイス（２）の信号端子と接続可能なプローブピン（５）、ＰＴＣヒータ（９）、並びに上熱伝導板（６ａ）及び下熱伝導板（６ｂ）を有する熱伝導機構（６）を含み、
前記ソケット本体は、側枠（３ａ）及び底板（３ｃ）を有し、台板（１５）上に載置され、
前記上伝導板（６ａ）は、垂直板状部分（６ｆ）及び垂直板状部分から水平に伸長する水平板状部分（６ｇ）を含み、平板形状のＰＴＣヒータ（９）が上熱伝導板の水平板状部分（６ｇ）と下熱伝導板（６ｂ）の水平板状部分との間に配置され、グラファイトシ−ト（１２）が上熱伝導板の水平板状部分（６ｇ）の上面に配置され、
半導体デバイス（２）がグラファイトシ−ト（１２）の上側に配置可能であり、ＰＴＣヒータ（９）と台板（１５）との間に弾性支持体（１１）が配置され、熱伝導機構の水平板状部分（６ｅ）が垂直方向弾性変位可能にされ、熱伝導機構の水平板状部分（６ｅ）がグラファイトシート（１２）を介し半導体デバイス（２）に熱伝達することを特徴とする半導体検査用ソケット。