JP2007333435A - 温度特性評価用ソケット及びこれを備えた温度特性評価装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】被試験デバイスの保持性を維持しつつ、温度伝達特性を高めて被試験デバイスを効率よく加熱又は冷却することができる温度特性評価用ソケットを提供する。
【解決手段】本発明に係る温度特性評価用ソケット1は、被試験デバイス100を収容する収容部20aへ温度設定されたエア19を導入する導入通路26を蓋体21の保持部22の周囲に形成するとともに、導入通路26にエア19のガイド手段(調整板29)を設けることで、温度設定されたエア19を収容部20a内の被試験デバイス100の周面に沿って流すようにしている。この構成により、保持部22による被試験デバイス100上面に対する押圧保持特性を維持しながら、温度設定されたエア19と被試験デバイス100との間の接触面積を大きくすることができ、被試験デバイス100に対する温度伝達特性を高めて、被試験デバイスを所望の試験温度に短時間で到達させることが可能となる。
【選択図】図1

Description

本発明は、被試験デバイスに温度設定されたエアを吹き付けて被試験デバイスの温度特性評価を行うときに使用する温度特性評価用ソケット及びこれを備えた温度特性評価装置に関する。
例えば、半導体装置などの被試験デバイスの温度特性評価を行う際に、被試験デバイスを所望の試験温度に加熱又は冷却する方法として、被試験デバイスを試験温度に設定された恒温槽内に配置する方法と、サーモストリーマなどを使って、温度設定されたエアを被試験デバイスに直接吹き付ける方法が知られている。
被試験デバイスとしての半導体装置としては、半導体パッケージ部品が多く用いられている。半導体パッケージ部品には、図10に示すように外部リード101aがパッケージの周囲から突出しているQFP(Quad Flat Package) タイプの半導体パッケージ部品101と、図11に示すように裏面(実装面)にランド又はバンプ102aがアレイ状に配列されたLGA(Land Grid Array) /BGA(Ball Grid Array) タイプの半導体パッケージ部品102が知られている。
サーモストリーマは、図12に示すように、所望の温度にエアを調整する本体111を有しており、この本体111から、温度設定されたエアをチューブ112及び筒体113を介して、ノズル114に取り付けられたアダプタ115の内部へ導入する。アダプタ115の内部には、図13に示すように、被試験デバイス100として図10及び図11に示したような半導体パッケージ部品101,102を保持する温度特性評価用のソケット116が収容されている。ソケット116は、温度特性評価用の試験回路が形成された評価基板(テスト基板)117の上に搭載されている。そして、ノズル114から導入されたエア119をソケット116を介して被試験デバイス100へ吹き付けることで、被試験デバイス100を所望の試験温度に加熱又は冷却する。なお、アダプタ115には、導入されたエア119により内圧の過度な上昇を防ぐための脱気孔118が任意の数だけ形成されている。
図12に示した構成のサーモストリーマ110を用いて被試験デバイス100の温度特性評価を行う際、被試験デバイス100はソケット116を介して評価基板117と電気的に接続される。ソケット116は、被試験デバイス100と評価基板117上の端子部との間の導通を確保するための被試験デバイス100の位置決め保持具として用いられる。
ここで、図10に示したQFPタイプの半導体パッケージ部品101が被試験デバイス100である場合、パッケージの側方に突出している外部リード101aをソケット116で押さえることができるため、ソケット116の上部から被試験デバイス100の上面のほぼ全域を露出させることができる。よって、温度設定されたエア119を被試験デバイス100の上面のほぼ全域に吹き付けることが可能となり、被試験デバイス100を比較的短時間で所望の試験温度に加熱又は冷却することができる。
これに対して、図11に示したLGA/BGAタイプの半導体パッケージ部品102が被試験デバイス100である場合には、被試験デバイス100の上面をソケット116で押し付けることによって、被試験デバイス100と評価基板117との間の導通を確保する必要がある。以下、図14に示す従来のソケット116の構成例を参照して説明する。
図14に示すように、ソケット116は、被試験デバイス100を収容する収容部120aを備えたソケット本体120と、係合爪125の回動操作を介してソケット本体120に対し着脱自在に取り付けられ、収容部120aに収容された被試験デバイス100の上面を押圧保持する保持部122を備えた蓋体121とで構成されている。収容部120aは被試験デバイス100の外形形状に対応する形状を有しており、底部には評価基板117の端子部117aが露出している。
保持部122は、蓋体121の内面の略中央部に取り付けられており、ソケット本体120に蓋体121が装着された際にバネ部材123のバネ力によって、収容部120aに収容された被試験デバイス100の端子面を端子部117aに押し付ける。調整ネジ124は、保持部122による被試験デバイス100の押圧力を調整する。保持部122及び調整ネジ124の軸芯部には貫通孔がそれぞれ形成されており、温度設定されたエア119がこれらの各貫通孔で形成される導入通路126を介して被試験デバイス100の上面に吹き付けられる。
特開昭59−57463号公報
上述のような構成の従来の温度特性評価用ソケット116においては、導入通路126の孔径を大きくするほど被試験デバイス100へのエア導入量を増加させることができるため、被試験デバイス100の加熱・冷却処理の時間短縮を図ることが可能となる。しかし、被試験デバイス100が例えば5mm四方の平面寸法を有する場合、導入通路126の孔径としては、被試験デバイス100を端子部117aに均等な力で押圧保持するというソケットとしての本来の機能を確保するために、被試験デバイス100の外形サイズの半分程度の2〜3mmまでしか拡大できない。
従って、特に平面寸法の小さい被試験デバイス100では、エア119の導入通路126の孔径を広げることが困難であるために、被試験デバイス100に対するエア119の接触面積を増やすことができず、被試験デバイス100が試験温度に到達するまでに要する時間が長くなり、評価にかかる時間が増大してしまう。また、導入通路126に流入したエア119の抜け道が導入通路126それ自体しかなく、被試験デバイス100の上面で反射したエアによって新しく導入されたエアの流入が妨げられ、熱の伝達効率が悪いという問題もある。
一方、上記特許文献1には、図15及び図16に示すように、被試験デバイス100を押圧保持する保持部130の接触面にスリット132を形成した蓋体133が提案されている。図16において矢印で示すように、導入通路131を通ったエアは被試験デバイス100の上面に達すると、スリット132に沿って被試験デバイス100の上面上を流れる。これにより、導入通路131の孔径を大きくすることなく被試験デバイス100に対するエアの接触面積を高め、伝熱効率の向上を図れるようにしている。
しかしながら、保持部130にスリット132を設けても、保持部130による一定の保持性を確保する必要があるため、被試験デバイス100に対するエアの接触面積の増大には限度があり、従って、伝熱効率の大幅な向上を図ることは非常に困難である。
本発明は上述の問題に鑑みてなされ、被試験デバイスの保持性を維持しつつ、温度伝達特性を高めて被試験デバイスを効率よく加熱又は冷却することができる温度特性評価用ソケット及びこれを備えた温度特性評価装置を提供することを課題とする。
以上の課題を解決するに当たり、本発明の温度特性評価用ソケットは、被試験デバイスを収容する収容部を有するソケット本体と、ソケット本体に対して着脱自在に取り付けられ、収容部に収容された被試験デバイスの上面を押圧保持する保持部を有する蓋体と、保持部の周囲に配置され蓋体を貫通する導入通路と、導入通路に設けられ、収容部へ向けて温度設定されたエアを導くガイド手段とを備えている。
また、本発明の温度特性評価装置は、温度特性評価用の試験回路が形成された評価基板と、評価基板に搭載され、被試験デバイスを収容する収容部を有するソケット本体と、ソケット本体に対して着脱自在に取り付けられ、収容部に収容された被試験デバイスの上面を押圧保持する保持部を有する蓋体と、保持部の周囲に配置され蓋体を貫通する導入通路と、導入通路に設けられ、収容部へ向けて温度設定されたエアを導くガイド手段とを備えている。
本発明では、被試験デバイスを収容する収容部へ温度設定されたエアを導入する導入通路を蓋体の保持部の周囲に形成するとともに、導入通路にエアのガイド手段を設けることで、温度設定されたエアを収容部内の被試験デバイスの周面に沿って流すようにしている。この構成により、保持部による被試験デバイス上面に対する押圧保持特性を維持しながら、温度設定されたエアと被試験デバイスとの間の接触面積を大きくすることができ、被試験デバイスに対する温度伝達特性を高めて、被試験デバイスを所望の試験温度に短時間で到達させることが可能となる。
本発明において、ガイド手段は、導入通路内において回動自在に配置されるとともに収容部に対するエアの導入角度を調整可能な調整板とすることができる。この調整板を回動調整することで、被試験デバイスに対するエアの導入角度の調整を容易に行うことが可能となる。調整板は、導入通路内に複数設けられていてもよい。
なお、ガイド手段は、上記調整板で構成される場合に限らず、例えば、導入通路の内壁面の一部で構成されてもよい。
また、一端が収容部に連絡し他端がソケット本体の外部に開口する排気通路をソケット本体に設けることで、ソケット本体に導入され被試験デバイスと熱交換されたエアを効率よくソケット本体の外部へ排気することができるようになる。これにより、被試験デバイスへ常に新しいエアを供給することで被試験デバイスを所定の試験温度に迅速に到達させることができる。なお、ソケット本体に代えて、評価基板に上記排気通路を設ける構成としてもよい。
導入通路は、蓋体に対して一箇所にのみ形成する場合に限らず、複数設けることができる。この場合、各導入通路は、保持部を挟むようにして設けることができる。また、被試験デバイスの上面を押圧保持する上記保持部の接触面に、導入されたエアが通る格子状の溝を形成することで、被試験デバイスの周面だけでなく上面にもエアを流すことが可能となるので、被試験デバイスのエアとの接触面積を大きくして温度伝達特性の向上を図ることができる。
以上述べたように、本発明によれば、保持部による被試験デバイス上面に対する押圧保持特性を維持しながら、温度設定されたエアと被試験デバイスとの間の接触面積を大きくすることができ、被試験デバイスに対する温度伝達特性を高めて、被試験デバイスを所望の試験温度に短時間で到達させることが可能となる。
以下、本発明の各実施形態について図面を参照して説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されることはなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。
(第1の実施形態)
図1A,Bは、本発明の第1の実施形態による温度特性評価用ソケット10の概略構成を示しており、Aは平面図、Bは側断面図である。
本実施形態の温度特性評価用ソケット1は、被試験デバイス100を収容する収容部20aを有するソケット本体20と、ソケット本体21に対して着脱自在に取り付けられた蓋体21とを備えている。ソケット本体20は、被試験デバイス100の温度特性評価用の試験回路が形成されたプリント配線基板からなる評価基板11の上に搭載されている。これら温度特性評価用ソケット1と評価基板11とにより、温度特性評価装置が構成されている。
ソケット本体20は、温度設定されたエア19が導入される導入空間27が形成された熱伝導性のプラスチック樹脂材料の射出成形或いは切削加工からなる。収容部20aは、ソケット本体20の底部を貫通する貫通孔で形成されており、その外形形状は、被試験デバイス100の外形形状に対応している。収容部20aの底部には、評価基板11の表面に形成された複数の端子部11aが露出しており、収容部20aに収容された被試験デバイス100の各端子と電気的に接続可能に構成されている。なお、本実施形態では、被試験デバイス100として図11に示したようなLGA/BGAタイプの半導体パッケージ部品が用いられている。
また、ソケット本体20には、図2に示すように、一端が収容部20aに連絡し他端がソケット本体20の外部に開口する排気通路20bが設けられている。更に、被試験デバイス100の上面を押圧保持する保持部22の接触面22aには、図3に示すように、導入空間27に導入されたエア19が通る格子状の溝22bが形成されている。
蓋体21は、熱伝導性のプラスチック樹脂材料の射出成形或いは切削加工からなり、その側部にはソケット本体20に対して係合可能な係合爪25,25が回動軸25aのまわりに回動自在に設けられている。なお、回動軸25aには図示せずともトーションバネが取り付けられており、ソケット本体20の側周部に形成された係合溝28と係合する回動方向に係合爪25を付勢している。
蓋体21の内面略中央部には、収容部20aに収容された被試験デバイス100の上面を押圧保持する保持部22が設けられている。保持部22は、蓋体21がソケット本体20に装着された際にバネ部材23のバネ力によって、収容部20aに収容された被試験デバイス100の端子面を端子部11aに押し付ける。調整ネジ24は、保持部22による被試験デバイス100の押圧力を調整する。
蓋体21には、保持部22の周囲から収容部20a内の被試験デバイス100へ温度設定されたエアを導入するための導入通路26,26が貫通形成されている。本実施形態では、導入通路26は、被試験デバイス100の辺に沿った長孔形状を有しており、保持部22を挟む位置に一対設けられている。そして、これら導入通路26の内部には、ソケット本体20の上方から吹き付けられるエア19を効率良く被試験デバイス100へ導くための調整板29がそれぞれ設けられている。
調整板29は、導入通路26の内部に設置できる大きさの長方形状の板材からなり、蓋体21に挿通される軸部材30の回転により、導入通路26に対する調整板29の設置角度が可変となっている。本実施形態では、調整板29の角度調整は軸部材30の手動回転で行うようにしているが、モータ等の駆動源を用いて調整板29の角度調整を電気的に調整するようにしてもよい。なお、調整板29は、本発明に係る「ガイド手段」に対応する。
以上のように構成される本実施形態の温度特性評価用ソケット1は、収容部20aに被試験デバイス100を収容し、サーモストリーマ等の温度試験装置、ポイントクーラー等の携帯型冷却スプレーあるいはブロワー等で生成された所定温度のエア19をソケット1に吹き付け、ソケット本体20の熱伝導及びソケット本体20の内部に導入されたエア19からの温度伝達により、被試験デバイス100を所定の試験温度に加熱又は冷却する。そして、評価基板10に所定の電気信号を入力し、被試験デバイス100の電気的特性の検査が行われる。被試験デバイス100の温度は、被試験デバイス100の上面に設置した熱電対などの温度センサ(図示略)を介して外部から監視されている。
温度特性評価用ソケット1に吹き付けられたエア19は、蓋体21の各導入通路26を介してソケット本体20の導入空間27に導入され、収容部20a内の被試験デバイス100に到達する。このとき、導入通路26に設置された調整板29の設置角度を適宜調整することによって、導入通路26に導入されたエア19を収容部20a内の被試験デバイス100の側周部へ導かれる。これにより、被試験デバイス100の側周部に対してエア19が直接吹き付けられて、被試験デバイス100への温度伝達効率が高められる。
また、導入空間27に導入され被試験デバイス100に吹き付けられたエア19は、ソケット本体20の排気通路20bを介してソケット本体20の外部へ排気される。これにより、被試験デバイス100に対して常に新しいエア19を吹き付けることが可能となるので、被試験デバイス100の周面に沿ったエア19の流れが形成され、被試験デバイス100との熱交換作用を効率良く行うことができる。
従って、本実施形態によれば、保持部22による被試験デバイス100の押圧保持特性を維持しながら、被試験デバイス100のエアとの接触面積を大きくすることができ、被試験デバイス100に対する温度伝達特性を高めて、被試験デバイス100を所望の試験温度に短時間で到達させることが可能となる。また、被試験デバイス100の温度特性評価工程を短時間で行うことが可能となる。
また、本実施形態によれば、ソケット1に吹き付けられるエア19の流量や風向などの特性に応じて調整板29の設置角度を調整することで、被試験デバイス100に向かうエア19の流れを最適化することができる。
また、本実施形態の温度特性評価用ソケット1においては、被試験デバイス100の上面を押圧保持する保持部22の接触面22aに、図3に示したように格子状の溝22bが形成されているので、被試験デバイス100に向けて吹き付けられたエア19を被試験デバイス100の周面だけでなくその上面をも通過させることができるので、被試験デバイス100に対する温度伝達特性の更なる向上を図ることができる。
なお、各導入通路26の調整板29の設置角度は任意に調整できる。すなわち、図1に示すように、いずれの導入通路26からもエア19を被試験デバイス100へ向けて調整板29の設置角度を設定する場合に限らずに、例えば図4に示すように、一方の導入通路26を調整板29で塞ぎ、もう一方の導入通路26からのみエア19をソケット本体20の内部へ導くことができる。これにより、ソケット本体20の内部においてエア19の対流を生じさせることなく、エア19の流れ方向を一方向に制御することが可能となる。
(第2の実施形態)
図5A,Bは本発明の第2の実施形態による温度特性評価用ソケット2の概略構成を示す平面図及び側断面図である。なお、図において上述の第1の実施形態と対応する部分については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
本実施形態では、温度特性評価用ソケット2が搭載される評価基板11の端子部11aの形成領域に、ソケット本体20の内部に導入され被試験デバイス100と熱交換を行ったエア19を外部へ導くための排気通路11bを備えている。この構成によっても、エア19の入れ替えを容易に行うことができ、被試験デバイス100に対する温度伝達効率の向上を図ることができる。なおこの場合、ソケット本体20に対して排気通路20b(図1)の形成を省略することができるが、勿論、この排気通路20bを併用することも可能である。
(第3の実施形態)
図6A,Bは本発明の第3の実施形態による温度特性評価用ソケット3の概略構成を示す平面図及び側断面図である。なお、図において上述の第1の実施形態と対応する部分については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
本実施形態の温度特性評価用ソケット3は、蓋体21に設けた一対の導入通路26A,26Bのうち、一方の導入通路26Aをエア入口用の導入通路とし、他方の導入通路26Bをエア出口用の導入通路としている。これにより、ソケット本体20に排気通路20b(図1)を形成したり評価基板11に排気通路11B(図5)を形成することなく、ソケット本体20の内部において被試験デバイス100の周面に沿ったエア19の流れを形成でき、被試験デバイス100に対するエアの温度伝達を効率よく行うことができる。
(第4の実施形態)
図7は本発明の第4の実施形態による温度特性評価用ソケット4の概略構成を示す側断面図である。なお、図において上述の第1の実施形態と対応する部分については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
本実施形態の温度特性評価用ソケット4は、各導入通路26にそれぞれ4枚の調整板29を設置した構成を有している。各調整板29の調整角度はすべて同一である場合に限らず、任意に調整可能とすることができる。調整板29を複数枚設置することで、導入通路26を流れるエアの向きの微調整を行うことができる。また、導入通路26の開口面積を大きく形成してもソケットの大型化を抑制することができる。
(第5の実施形態)
図8は本発明の第5の実施形態による温度特性評価用ソケット5の概略構成を示す平面図である。なお、図において上述の第1の実施形態と対応する部分については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
図8に示す温度特性評価用ソケット5は、導入通路26を保持部22(調整ネジ24)の周囲に等角度間隔で4箇所形成した例を示している。各導入通路26A〜26Dは、軸部材30A〜30Dで支持された調整板29A〜29Dが設置されている。このように、導入通路26を複数形成することで、ソケット本体20の内部へエア19を大量に導入することができるようになる。また、各調整板29の設置角度を適宜調整することで、被試験デバイス100の温度伝達効率を容易に調整することができるようになる。
(第6の実施形態)
図9は本発明の第6の実施形態による温度特性評価用ソケット6の概略構成を示す側断面図である。なお、図において上述の第1の実施形態と対応する部分については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
本実施形態の温度特性評価用ソケット6は、各導入通路26の外側内壁面26wがテーパー状に形成されており、これらのテーパー状の内壁面26wによってエア19を被試験デバイス100へ導くように構成されている。内壁面26wは本発明に係る「ガイド手段」に対応する。この構成によっても、上述の各実施形態と同様な効果を得ることができる。
本発明の第1の実施形態による温度特性評価用ソケットの概略構成を示す図であり、Aは平面図、BはAの[B]−[B]線方向断面図である。 図1に示す温度特性評価用ソケットのソケット本体の要部断面図である。 図1に示す温度特性評価用ソケットにおける保持部の接触面の構成を示す裏面図である。 図1に示す温度特性評価用ソケットの他の作用を説明する図であり、Aは平面図、BはAの[B]−[B]線方向断面図である。 本発明の第2の実施形態による温度特性評価用ソケットの概略構成を示す図であり、Aは平面図、BはAの[B]−[B]線方向断面図である。 本発明の第3の実施形態による温度特性評価用ソケットの概略構成を示す図であり、Aは平面図、BはAの[B]−[B]線方向断面図である。 本発明の第4の実施形態による温度特性評価用ソケットの概略構成を示す側断面図である。 本発明の第5の実施形態による温度特性評価用ソケットの概略構成を示す平面図である。 本発明の第6の実施形態による温度特性評価用ソケットの概略構成を示す側断面図である。 被試験デバイスとしてQFPタイプの半導体装置を示す概略斜視図である。 被試験デバイスとしてLGA/BGAタイプの半導体装置を示す概略斜視図である。 サーモストリーマの概略構成図である。 サーモストリーマを用いた半導体装置の温度特性評価方法を説明する図である。 従来の温度特性評価用ソケットの概略構成を示す側断面図である。 従来の他の温度特性評価用ソケットにおける被試験デバイスの保持部の構成を示す斜視図である。 図15に示した従来のソケットの一作用を説明する側面図である。
符号の説明
1,2,3,4,5,6…温度特性評価用ソケット、11…評価基板、11a…端子部、11b…排気通路、19…エア、20…ソケット本体、20a…収容部、20b…排気通路、21…蓋体、22…保持部、22a…接触面、22b…格子溝、23…バネ部材、24…調整ネジ、25…係合爪、26…導入通路、27…導入空間、29…調整板、30…軸部材、100…被試験デバイス

Claims (7)

  1. 被試験デバイスを収容する収容部を有するソケット本体と、
    前記ソケット本体に対して着脱自在に取り付けられ、前記収容部に収容された被試験デバイスの上面を押圧保持する保持部を有する蓋体と、
    前記保持部の周囲に配置され前記蓋体を貫通する導入通路と、
    前記導入通路に設けられ、前記収容部へ向けて温度設定されたエアを導くガイド手段とを備えた
    ことを特徴とする温度特性評価用ソケット。
  2. 前記ガイド手段は、前記導入通路内において回動自在に配置されるとともに前記収容部に対する前記エアの導入角度を調整可能な調整板である
    ことを特徴とする請求項1に記載の温度特性評価用ソケット。
  3. 前記ソケット本体には、一端が前記収容部に連絡し他端が前記ソケット本体の外部に開口する排気通路が設けられている
    ことを特徴とする請求項1に記載の温度特性評価用ソケット。
  4. 前記導入通路は、前記保持部を挟む位置に複数設けられている
    ことを特徴とする請求項1に記載の温度特性評価用ソケット。
  5. 前記被試験デバイスの上面を押圧保持する前記保持部の接触面には、導入されたエアが通る格子状の溝が形成されている
    ことを特徴とする請求項1に記載の温度特性評価用ソケット。
  6. 温度特性評価用の試験回路が形成された評価基板と、
    前記評価基板に搭載され、被試験デバイスを収容する収容部を有するソケット本体と、
    前記ソケット本体に対して着脱自在に取り付けられ、前記収容部に収容された被試験デバイスの上面を押圧保持する保持部を有する蓋体と、
    前記保持部の周囲に配置され前記蓋体を貫通する導入通路と、
    前記導入通路に設けられ、前記収容部へ向けて温度設定されたエアを導くガイド手段とを備えた
    ことを特徴とする温度特性評価装置。
  7. 前記評価基板は、前記収容部に導入されたエアを外部へ導くための排気通路を有する
    ことを特徴とする請求項6に記載の温度特性評価装置。


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KR101823865B1 (ko) * 2016-04-18 2018-03-14 (주)유니테스트 테스트 챔버의 온도제어 장치 및 방법
WO2021132488A1 (ja) * 2019-12-25 2021-07-01 株式会社エンプラス 風案内部材、試験装置ユニット、試験装置、電気部品用ソケット及び該電気部品ソケットを複数有する試験装置

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