JP2007051959A - Semiconductor testing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自己発熱する半導体を試験する半導体試験装置に関する。本発明の対象となる半導体試験装置は、完成品の電気的特性試験を行なうICハンドラ、半導体製造工程でのウェーハの電気的特性試験を行なうウェーハ・プローバ等に適用される。 The present invention relates to a semiconductor test apparatus for testing a self-heating semiconductor. The semiconductor test apparatus that is the subject of the present invention is applied to an IC handler that performs electrical characteristic tests on finished products, a wafer prober that performs electrical characteristic tests on wafers in a semiconductor manufacturing process, and the like.
図3は、ICハンドラに適用された従来の半導体試験装置の一例を示す機能ブロック図である。1は所定の試験温度環境を提供するチャンバーである。2はチャンバー底部に形成されるテスト・ボード(図示せず)上に配置されたソケット、3は、このソケットに装着される試験対象となる半導体集積回路(以下、IC)である。
FIG. 3 is a functional block diagram showing an example of a conventional semiconductor test apparatus applied to an IC handler.
IC3は、ハンドラ4に形成されたコンタクト・ヘッド41に吸引固定されて所定のストック場所から搬送され、ソケット2に装着される。42は、ハンドラ4及びコンタクト・ヘッド41内に形成された吸引管であり、真空吸引装置(図示せず)に導かれており、搬送中のIC3をコンタクト・ヘッド41に吸引固定する。
The
5はテスターであり、適当なコネクタ51,52を介してソケット2に電気的に接続され、ソケット2に装着されたIC3の電気的特性試験を実行する。その後、コンタクト・ヘッド41によりIC3がソケット2より取り除かれる。取り除かれたICは、ハンドラ4によってテスト結果に従った分類(良品/不良品)が実施される。以下、このサイクルを繰返して、ICの特性試験が順次実施される。
ICの電気的特性試験を実行する環境は、常温(25℃)環境のほか、高温環境(例:70℃)内で実施する場合も一般的であり、高温環境で試験を実施すると、特性不良近傍のICをスクリーニングすることができる。チャンバー1はこのような高温環境を提供するための空間である。6は温度センサであり、チャンバー1内の温度を検出し測定値PVを温度調節手段7に入力する。
The environment in which the electrical characteristics test of the IC is performed is not only normal temperature (25 ° C) environment but also high temperature environment (eg 70 ° C). Nearby ICs can be screened. The
温度調節手段7は、測定値PVと設定値SVとの偏差に基づく操作信号MVをヒータエアブロー8に出力し、チャンバー1内に吹き込むヒートエアHの流量を制御し、チャンバー1内の温度を設定値SVに調節する。
The temperature adjusting means 7 outputs an operation signal MV based on the deviation between the measured value PV and the set value SV to the heater air blow 8, controls the flow rate of the heat air H blown into the
特許文献1には、半導体素子を温度制御しながら特性検査する半導体検査装置が記載されている。
このような構成の半導体試験装置では、次のような問題点があった。
ICの機能性能向上に伴う端子数増加は、消費電流を増加させている。例えば、ペンティアム(登録商標)に代表される高速・高性能ICでは、動作時に大量の熱を発生するため、通常の使用時にはクーラの設置が必須となっている。
The semiconductor test apparatus having such a configuration has the following problems.
The increase in the number of terminals accompanying the improvement in the functional performance of the IC increases the current consumption. For example, in a high-speed and high-performance IC represented by Pentium (registered trademark), a large amount of heat is generated during operation, so that a cooler is required during normal use.
この様なICの特性試験をクーラの設置なしで実施する場合、ICの自己発熱を何らかの手段で吸熱しないとICが熱暴走して破壊する危険があり、正常な動作状態での試験ができない。しかしながら、従来の半導体試験装置では、こうしたICの自己発熱を吸熱する手段・機能を有していないため、正しい特性試験を行なうことが困難であった。 When such an IC characteristic test is performed without installing a cooler, there is a risk that the IC will be thermally runaway and destroyed unless the IC's self-heating is absorbed by some means, and a test in a normal operating state cannot be performed. However, since the conventional semiconductor test apparatus does not have a means / function for absorbing the self-heating of the IC, it is difficult to perform a proper characteristic test.
従って本発明が解決しようとする課題は、試験状態のICに発生する自己発熱を、試験装置自体で吸熱することができる半導体試験装置を実現することにある。 Accordingly, the problem to be solved by the present invention is to realize a semiconductor test apparatus that can absorb self-heating generated in an IC in a test state by the test apparatus itself.
このような課題を達成するために、本発明の構成は次の通りである。
(1)自己発熱する半導体を試験する半導体試験装置において、
前記半導体の温度を測定する温度センサと、
前記温度の測定値と試験環境において許容される前記半導体の上限温度に基づいて前記半導体に吹き付ける冷却媒体の流量を制御する温度調節手段と、
を備えたことを特徴とする半導体試験装置。
In order to achieve such an object, the configuration of the present invention is as follows.
(1) In a semiconductor test apparatus for testing a self-heating semiconductor,
A temperature sensor for measuring the temperature of the semiconductor;
Temperature adjusting means for controlling the flow rate of the cooling medium sprayed on the semiconductor based on the measured value of the temperature and the upper limit temperature of the semiconductor allowed in a test environment;
A semiconductor test apparatus comprising:
(2)前記温度センサは、前記半導体に内蔵されるサーマル・ダイオードであることを特徴とする(1)に記載の半導体試験装置。 (2) The semiconductor test apparatus according to (1), wherein the temperature sensor is a thermal diode built in the semiconductor.
(3)前記半導体は、前記冷却媒体が吹き付けられるサーマル・フィンに接触されていることを特徴とする(1)又は(2)に記載の半導体試験装置。 (3) The semiconductor test apparatus according to (1) or (2), wherein the semiconductor is in contact with a thermal fin to which the cooling medium is sprayed.
(4)前記冷却媒体は、流体であることを特徴とする(1)乃至(3)のいずれかに記載の半導体試験装置。 (4) The semiconductor test apparatus according to any one of (1) to (3), wherein the cooling medium is a fluid.
以上説明したことから明らかなように、本発明によれば、試験状態のICに発生する自己発熱を、試験装置自体で吸熱することができる半導体試験装置を実現できるので、常温環境及び所定温度の高温環境下で、自己発熱により熱暴走するおそれのあるICを通常のICと同一の試験環境下で安全に試験をすることが可能となる。 As is apparent from the above description, according to the present invention, a semiconductor test apparatus capable of absorbing the self-heating generated in the test IC by the test apparatus itself can be realized. It is possible to safely test an IC that may be subject to thermal runaway due to self-heating in a high temperature environment under the same test environment as a normal IC.
以下、本発明を図面により詳細に説明する。図1は本発明を適用した半導体試験装置の一実施形態を示す機能ブロック図である。図3で説明した従来装置と同一要素には同一符号を付して説明を省略する。以下、本発明の特徴部につき説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a functional block diagram showing an embodiment of a semiconductor test apparatus to which the present invention is applied. The same elements as those of the conventional apparatus described with reference to FIG. Hereinafter, the characteristic part of the present invention will be described.
図1において、100は熱伝導率の高い金属(AL6063,Cu,Ag等)で構成されたサーマル・フィンであり、コンタクト・ヘッド41の底面より延長して形成されている。検査状態において、このサーマル・フィンの底面100aは、検査対象のIC3の上面に密着して接触し、IC3で発生する自己発熱を効率よくコンタクト・ヘッド41に伝達する。
In FIG. 1,
このように、コンタクト・ヘッド41に延長してサーマル・フィン100を形成した構成では、吸引管41はコンタクト・ヘッド41の底面よりサーマル・フィン100の底面100aまで延長され、搬送時に検査対象ICを吸引固定する。
As described above, in the configuration in which the
101は筒状の送風手段であり、サーマル・フィン100の上方に、コンタクト・ヘッド41及びハンドラ4の内部を貫通して形成されている。この送風手段の頂部は、チャンバー1の頂部を貫通して外部に延長され、冷却用のエアーAの導入孔101aが形成されている。冷却用のエアーAは、検査環境にインフラとしてあるエアーコンプレッサー手段等より容易に供給が可能である。
Reference numeral 101 denotes a cylindrical air blowing means, which is formed above the
102は、チャンバー1内において送風手段101の途中に設けられた電磁弁であり、この電磁弁の開閉操作によりエアーAのコンタクト・ヘッド41への吹きつけ流量が制御される。
Reference numeral 102 denotes an electromagnetic valve provided in the
103は、IC3が標準機能として内臓しているサーマル・ダイオードである。このサーマル・ダイオードによるIC3の内部温度の測定値PVtは、ソケット2に接続される適当なコネクタ(図示せず)、又はテスター5のコネクタ51,52を介して温度調節手段104に入力される。IC3が標準機能としてサーマル・ダイオード内臓していない場合には、表面温度センサを用いることができる。
Reference numeral 103 denotes a thermal diode incorporated in the
IC3の内部温度の測定に、内蔵のサーマル・ダイオード103を使用する場合は、予め校正するVF温度曲線での補正、或いは異なる定電流を印加した際の電圧差を用いた換算式での温度算出を行なう。
When the built-in thermal diode 103 is used to measure the internal temperature of the
温度調節手段104は、温度の測定値PVtと試験環境において許容される検査対象ICの上限温度に関する温度設定条件(例えば90℃±10℃)Pに基づいて操作信号MVtを出力して電磁弁102を開閉制御し、冷却媒体であるエアAの流量を制御する。 The temperature adjusting means 104 outputs an operation signal MVt based on the temperature measurement value PVt and a temperature setting condition (for example, 90 ° C. ± 10 ° C.) P regarding the upper limit temperature of the inspection target IC allowed in the test environment, and outputs the operation signal MVt. Is controlled to control the flow rate of air A as a cooling medium.
温度調節手段104は、IC3の内部温度が一定以上の温度になると電磁弁102の開放を行い、エアーAをコンタクト・ヘッド41へ吹きつけ、サーマル・フィン100を介してIC3の温度を低下させる。又、IC3の温度が一定以下になった場合には、電磁弁102を閉じエアーAの吹き付けを停止し、自己発熱中のIC3の上限温度が安全範囲に維持されるように調節する。
The temperature adjusting means 104 opens the electromagnetic valve 102 when the internal temperature of the
エアーAの送風の開始/停止に関する温度設定条件は、ICの種類で個別に設定が可能とし、試験開始前に作業者が予め登録される品種条件より選択を行い、ICの種類に関わらず最適な温度制御を実施する。 The temperature setting conditions related to the start / stop of air A blow can be set individually for each IC type, and the operator selects from the product type conditions registered in advance before starting the test, and is optimal regardless of the IC type. Implement proper temperature control.
図2は、本発明を適用した試験環境でICを擬似的に定周期で発熱させた場合の温度計測結果を記録した特性図である。特性曲線C1は、ICの内部温度変化、特性曲線C2は、ICの表面温度変化を示している。この試験環境では、チャンバー1内は、高温環境70℃に管理されている。
FIG. 2 is a characteristic diagram in which temperature measurement results are recorded when an IC is heated in a pseudo-periodic manner in a test environment to which the present invention is applied. A characteristic curve C1 indicates a change in the internal temperature of the IC, and a characteristic curve C2 indicates a change in the surface temperature of the IC. In this test environment, the inside of the
時刻t1より試験がスタートし、時刻t2近傍までは自己発熱の少ない試験のために発熱量も小さく、内部温度も70℃よりゆっくりと上昇して80℃程度を維持する。時刻t2より自己発熱を伴なう試験がスタートすると、内部温度が急激に上昇し始める。 The test starts at time t1, and until near time t2, the amount of heat generated is small because of the test with little self-heating, and the internal temperature rises slowly from 70 ° C. and maintains about 80 ° C. When a test with self-heating starts from time t2, the internal temperature starts to rise rapidly.
ICの内部温度が85℃以上になると、コンタクト・ヘッド41を介してサーマル・フィン100へのエアーAの吹き付けを開始(エアーブローオン)している。ICの自己発熱が開始すると、ICの温度が上昇する。発熱量が更に増大するとIC温度も関連して上昇するが、エアーの吹き付けにより、温度上昇は100℃近傍まで上昇後に下降していることが判る。
When the internal temperature of the IC reaches 85 ° C. or higher, the air A starts to be blown onto the
時刻t3で試験が終了すると、内部温度は70℃以下に急激に低下する。時刻t3経過後の適当な時刻で電磁弁102を閉じて送風を停止する。C2で示す表面温度は、時刻t2までは65℃を維持し、時刻t2以降はエアーAの吹き付けにより低下し、時刻t3では40℃
近傍まで下がる。
When the test is completed at time t3, the internal temperature rapidly decreases to 70 ° C. or lower. At an appropriate time after the elapse of time t3, the electromagnetic valve 102 is closed to stop blowing. The surface temperature indicated by C2 is maintained at 65 ° C. until time t2, is decreased by blowing air A after time t2, and is 40 ° C. at time t3.
Go down to near.
以上説明した実施形態では、ICから自己発熱する熱を吸収する手段として、送風手段によりサーマル・フィンを介してエアーの吹き付け制御する構成を示したが、サーマル・フィン上に設置する循環冷却水の流量制御でも同等の効果が期待することができる。 In the embodiment described above, the air blowing control is performed by the air blowing means through the thermal fin as the means for absorbing the heat generated by the IC itself. However, the circulating cooling water installed on the thermal fin is used. The same effect can be expected with flow control.
以上説明した実施形態では、本発明をICハンドラに適用した半導体試験装置の構成を示したが、半導体製造の電気的特性試験工程でウェーハを測定するための搬送装置(ウェーハ・プローバ)においても、同一原理で本発明を適用することが可能である。 In the embodiment described above, the configuration of the semiconductor test apparatus in which the present invention is applied to the IC handler is shown, but also in the transfer apparatus (wafer prober) for measuring the wafer in the electrical property test process of semiconductor manufacturing, The present invention can be applied on the same principle.
1 チャンバー
2 ソケット
3 IC
4 ハンドラ
41 コンタクト・ヘッド
42 吸引管
5 テスター
51,52 コネクタ
6 温度センサ
7 温度調節手段
8 ヒータエアブロー
100 サーマル・フィン
100a 底面
101 送風手段
101a エア導入孔
102 電磁弁
103 温度センサ
104 温度調節手段
1 Chamber 2
4 handler 41 contact head 42
Claims (4)
前記半導体の温度を測定する温度センサと、
前記温度の測定値と試験環境において許容される前記半導体の上限温度に基づいて前記半導体に吹き付ける冷却媒体の流量を制御する温度調節手段と、
を備えたことを特徴とする半導体試験装置。 In semiconductor testing equipment for testing self-heating semiconductors,
A temperature sensor for measuring the temperature of the semiconductor;
Temperature adjusting means for controlling the flow rate of the cooling medium sprayed on the semiconductor based on the measured value of the temperature and the upper limit temperature of the semiconductor allowed in a test environment;
A semiconductor test apparatus comprising:
The semiconductor test apparatus according to claim 1, wherein the cooling medium is a fluid.
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JP2015031686A (en) * | 2013-08-02 | 2015-02-16 | サムソン エレクトロ−メカニックス カンパニーリミテッド. | Inspection device for physical quantity sensor |
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