JP2008275512A - Aging device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自己発熱を生じる試料体のエージング処理（寿命加速試験）を行うエージング装置に関するものである。 The present invention relates to an aging apparatus that performs an aging process (lifetime acceleration test) of a sample body that generates self-heating.
試料体をエージング処理（寿命加速試験）する場合に、例えば半導体等の試料体のように、自己発熱を生じるものがある。このような自己発熱を生じる試料体のエージング処理を行う場合には、試料体を一定温度に保つ必要があることから、例えば、自己発熱を生じる試料体に冷却用プレートを接触させることにより、上記試料体を冷却して温度調整するエージング装置が用いられる。 When a sample body is subjected to an aging treatment (lifetime acceleration test), there are those that generate self-heating, such as a sample body such as a semiconductor. When performing the aging treatment of the sample body that generates such self-heating, since it is necessary to keep the sample body at a constant temperature, for example, by bringing the cooling plate into contact with the sample body that generates self-heating, the above-mentioned An aging device that cools the sample body and adjusts the temperature is used.
上記冷却用プレートとしては、例えば、水冷プレート又はペルチェ素子が一般的である。 As the cooling plate, for example, a water cooling plate or a Peltier element is generally used.
従来の水冷プレートとしては、例えば非特許文献１に開示された商品名「水冷式冷熱プレート（アクトロニクス株式会社製）」がある。この水冷プレートを用いたエージング装置１００では、図２に示すように、一定流量の冷却水(又は熱交換能力がある液体)が内部を流れる水冷プレート１０１を試料体１０２に接触させてその試料体を冷却し、チラー冷却機１０３を用いて冷却水の供給温度を調整して試料体１０２の温度を調整している。
As a conventional water-cooled plate, for example, there is a trade name “water-cooled cold / hot plate (manufactured by Actronics Co., Ltd.)” disclosed in Non-Patent Document 1. In the
なお、このエージング装置１００では、一定流量の冷却水が内部を流れる水冷プレート１０１を接触させて試料体１０２を冷却し、水冷プレート１０１内部の加熱ヒーター１０４で加熱して目標温度に調節することが可能となっている。
In the
一方、ペルチェ素子を用いたエージング装置としては、例えば非特許文献２に開示された商品名「マイクロクーラー水冷式ＴＫＧ−８０１０−１００（タコタ電機株式会社製）」がある。
On the other hand, as an aging apparatus using a Peltier element, for example, there is a trade name “Micro cooler water-cooled TKG-8010-100 (manufactured by Takota Electric Co., Ltd.)” disclosed in Non-Patent
上記非特許文献２に開示されたエージング装置２００は、図３に示すように、ペルチェ素子２０１を試料体２０２に密着させ、ペルチェ素子２０１の稼動を制御して試料体２０２とペルチェ素子２０１との熱交換能力を制御し、目標温度に調節している。上記ペルチェ素子２０１の放熱面の冷却は、空冷又は水冷で行う。同図では一定水量が供給される水冷式ヒートシンク２０３にて行っている。この場合、ペルチェ素子２０１は熱交換量の制御を行う。
しかしながら、上記従来のエージング装置では、以下の問題点を有している。 However, the conventional aging apparatus has the following problems.
すなわち、図２に示す水冷プレート１０１を用いたエージング装置１００では、試料体１０２の急激な発熱量の変化に追従できないという問題点を有している。また、加熱ヒーター１０４を搭載して補調する場合、チラー冷却機１０３にて水冷プレート１０１に循環される水量は一定であるため、無駄なエネルギーを消費していた。
That is, the
一方、図３に示すペルチェ素子２０１を用いる場合には、冷却能力の高いペルチェ素子２０１が必要であり、ペルチェ素子２０１自体が高価であるためにエージング装置２００のコストが高かった。また、単位当りの冷却能力が０．６Ｗ／ｍｍ２以下であり、要求される単位当りの冷却能力が例えば１２．５Ｗ／ｍｍ２のような接触面積が小さい試料体に対応できなかった。さらに、冷却効率が悪く無駄なエネルギーを消費していた。
On the other hand, when the Peltier
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、自己発熱を生じる試料体の温度変化に追従してその試料体の温度変化を低減し得るエージング装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to provide an aging apparatus capable of following the temperature change of the sample body that generates self-heating and reducing the temperature change of the sample body. There is.
本発明のエージング装置は、上記課題を解決するために、自己発熱を生じる試料体に、冷媒供給手段にて供給される冷媒にて熱交換される冷却用プレートを接触させることにより、上記試料体を冷却して温度調整するエージング装置において、上記試料体の温度を検出する温度検出手段と、上記温度検出手段による試料体の温度検出結果に基づいて、上記冷媒供給手段にて供給される冷媒の流量を調整する冷媒流量調整手段とが設けられていることを特徴としている。 In order to solve the above-described problems, the aging device of the present invention brings the sample body into contact with a sample body that generates self-heating by contacting a cooling plate that exchanges heat with the refrigerant supplied by the refrigerant supply means. In the aging device that cools the temperature of the sample body, the temperature detection means that detects the temperature of the sample body, and the refrigerant supplied by the refrigerant supply means based on the temperature detection result of the sample body by the temperature detection means Refrigerant flow rate adjusting means for adjusting the flow rate is provided.
上記の発明によれば、試料体の温度を検出する温度検出手段を設けておき、この温度検出手段による試料体の温度検出結果に基づいて、冷媒供給手段にて供給される冷媒の流量が冷媒流量調整手段によって調整される。 According to the above invention, the temperature detection means for detecting the temperature of the sample body is provided, and the flow rate of the coolant supplied by the coolant supply means is determined based on the temperature detection result of the sample body by the temperature detection means. It is adjusted by the flow rate adjusting means.
したがって、試料体の温度が自己発熱により上昇しても、直ちに、冷媒の流量が冷媒流量調整手段によって調整される。これにより、冷却用プレートの内部における冷媒の試料体に対する熱交換量が変化する。 Therefore, even if the temperature of the sample body rises due to self-heating, the refrigerant flow rate is immediately adjusted by the refrigerant flow rate adjusting means. Thereby, the heat exchange amount with respect to the sample body of the refrigerant in the cooling plate changes.
その結果、自己発熱を生じる試料体の温度変化に追従してその試料体の温度変化を低減し得るエージング装置を提供することができる。 As a result, it is possible to provide an aging device capable of following the temperature change of the sample body that generates self-heating and reducing the temperature change of the sample body.
また、本発明のエージング装置では、前記冷媒流量調整手段は、冷却用プレートの出口側に流量調整弁を有していることが好ましい。 Moreover, in the aging apparatus of this invention, it is preferable that the said refrigerant | coolant flow volume adjustment means has a flow volume adjustment valve in the exit side of the cooling plate.
すなわち、冷却用プレートの入り口側で、流量調整弁にて冷媒流量の調整を行うと、流量調整弁から出た冷媒の流れが冷却用プレート内で乱流となる可能性があり、熱交換効率が低下するおそれがある。しかし、本発明では、冷却用プレートの出口側で流量調整弁にて冷媒流量の調整を行うことになるので、冷媒の流れは層流として安定している。逆に、乱流となることがないので、熱交換効率も高くなる。また、冷却用プレートの出口側で流量調整弁にて冷媒流量の調整を行うことによって、冷却用プレート内の流量変化の応答性が速くなる。さらに、冷却用プレートの出口側で流量調整弁にて冷媒流量の調整を行うことによって、冷却用プレート内では常に加圧状態かつ冷媒が満たされた状態となっている。したがって、冷却用プレート内の圧力変動が小さくなるので、場合によっては冷媒が冷却用プレート内において空になるという事故を防止することができる。 In other words, if the refrigerant flow rate is adjusted by the flow rate adjustment valve on the inlet side of the cooling plate, the refrigerant flow from the flow rate adjustment valve may become turbulent in the cooling plate, and the heat exchange efficiency May decrease. However, in the present invention, the refrigerant flow rate is adjusted by the flow rate adjusting valve on the outlet side of the cooling plate, so that the refrigerant flow is stable as a laminar flow. On the other hand, since there is no turbulent flow, the heat exchange efficiency is also increased. In addition, by adjusting the refrigerant flow rate with the flow rate adjustment valve on the outlet side of the cooling plate, the responsiveness of the flow rate change in the cooling plate is accelerated. Further, the refrigerant flow rate is adjusted by the flow rate adjusting valve on the outlet side of the cooling plate, so that the pressurized state and the refrigerant are always filled in the cooling plate. Therefore, since the pressure fluctuation in the cooling plate is reduced, it is possible to prevent an accident that the refrigerant is emptied in the cooling plate in some cases.
また、本発明のエージング装置では、前記冷媒供給手段は、冷媒を供給する供給ポンプと、上記供給ポンプにおける冷媒の供給圧力を調整する冷媒供給圧力調整手段とを有していると共に、上記冷媒供給圧力調整手段は、前記冷却用プレート内の圧力が一定圧力となるように冷媒の供給圧力を調整することが好ましい。 In the aging device of the present invention, the refrigerant supply means includes a supply pump for supplying the refrigerant and a refrigerant supply pressure adjusting means for adjusting a supply pressure of the refrigerant in the supply pump, and the refrigerant supply The pressure adjusting means preferably adjusts the supply pressure of the refrigerant so that the pressure in the cooling plate becomes a constant pressure.
すなわち、供給ポンプから供給される冷媒の圧力が高すぎると、冷媒供給経路に過負荷を与えることになり、冷媒流量調整手段での流量調整が困難になるおそれがある。また、冷却用プレートの耐圧にも影響する。この点、本発明では、冷媒供給圧力調整手段は、前記冷却用プレート内の圧力が一定となるように冷媒の供給圧力を調整するので、前記冷媒流量調整手段による冷媒の流量に関わらず、前記冷却用プレート内を一定圧力に保って、冷却用プレート内の圧力が高くならないようにすることができる。 That is, if the pressure of the refrigerant supplied from the supply pump is too high, an overload is applied to the refrigerant supply path, which may make it difficult to adjust the flow rate with the refrigerant flow rate adjusting means. It also affects the pressure resistance of the cooling plate. In this regard, in the present invention, the refrigerant supply pressure adjusting means adjusts the supply pressure of the refrigerant so that the pressure in the cooling plate is constant. The inside of the cooling plate can be kept at a constant pressure so that the pressure inside the cooling plate does not increase.
したがって、冷媒流量調整手段での流量調整が困難になることがなく、冷却用プレートの耐圧に影響することもなくなる。 Therefore, the flow rate adjustment by the refrigerant flow rate adjusting means does not become difficult, and the pressure resistance of the cooling plate is not affected.
また、本発明のエージング装置では、前記冷媒供給手段は、冷媒供給経路内の媒体を冷却する風量調節可能な冷却ファンを備えていると共に、上記冷却ファンは、上記温度検出手段による試料体の温度検出結果に基づいて風量調節されていることが好ましい。 In the aging device of the present invention, the refrigerant supply means includes a cooling fan capable of adjusting the air volume for cooling the medium in the refrigerant supply path, and the cooling fan is a temperature of the sample body by the temperature detection means. The air volume is preferably adjusted based on the detection result.
これにより、温度検出手段による試料体の温度検出結果に基づいて、冷却ファンが風量調節されているので、さらに、自己発熱を生じる試料体の温度変化に追従してその試料体の温度変化を低減し得るエージング装置を提供することができる。 As a result, the air flow of the cooling fan is adjusted based on the temperature detection result of the sample body by the temperature detection means, and further, the temperature change of the sample body is reduced following the temperature change of the sample body that causes self-heating. It is possible to provide an aging device that can be used.
また、本発明のエージング装置では、前記試料体は、２００Ｗ以上の自己発熱を生じていることが好ましい。 In the aging apparatus of the present invention, it is preferable that the sample body generates self-heating of 200 W or more.
すなわち、２００Ｗ以上の自己発熱が生じている場合に、試料体の温度を一定に保つことが困難であるので、本発明の自己発熱を生じる試料体の温度変化に追従してその試料体の温度変化を低減し得るエージング装置が必要となる。 That is, when self-heating of 200 W or more occurs, it is difficult to keep the temperature of the sample body constant. Therefore, the temperature of the sample body follows the temperature change of the sample body that causes self-heating of the present invention. An aging device that can reduce the change is required.
また、本発明のエージング装置では、前記試料体と冷却用プレートとの間には、介在部材が設けられていることが好ましい。 In the aging apparatus of the present invention, it is preferable that an interposition member is provided between the sample body and the cooling plate.
これにより、介在部材によって、試料体と冷却用プレートとの熱伝達率を向上することができ、適切に、冷媒流量調整手段にて、冷媒温度を制御することができる。 Accordingly, the heat transfer coefficient between the sample body and the cooling plate can be improved by the interposed member, and the refrigerant temperature can be appropriately controlled by the refrigerant flow rate adjusting means.
また、本発明のエージング装置では、前記冷媒は水であることが好ましい。 Moreover, in the aging apparatus of this invention, it is preferable that the said refrigerant | coolant is water.
これにより、冷媒として一般的な水を使用することによって、安価かつ簡便に冷媒供給手段を構成することができる。 Thereby, a refrigerant | coolant supply means can be comprised cheaply and simply by using common water as a refrigerant | coolant.
また、本発明のエージング装置では、前記冷媒供給手段は、冷媒供給経路内に冷媒を大気圧下で貯留させる冷媒貯留容器を備えていることが好ましい。 Moreover, in the aging apparatus of this invention, it is preferable that the said refrigerant | coolant supply means is equipped with the refrigerant | coolant storage container which stores a refrigerant | coolant under atmospheric pressure in a refrigerant | coolant supply path.
これにより、冷媒供給経路内を密閉系にするよりも、冷媒供給経路内の媒体の流れを安定させることができる。 As a result, the flow of the medium in the refrigerant supply path can be stabilized as compared with a closed system in the refrigerant supply path.
本発明のエージング装置は、以上のように、試料体の温度を検出する温度検出手段と、上記温度検出手段による試料体の温度検出結果に基づいて、冷媒供給手段にて供給される冷媒の流量を調整する冷媒流量調整手段とが設けられているものである。 As described above, the aging device of the present invention includes a temperature detection means for detecting the temperature of the sample body, and the flow rate of the refrigerant supplied by the refrigerant supply means based on the temperature detection result of the sample body by the temperature detection means. And a refrigerant flow rate adjusting means for adjusting.
それゆえ、自己発熱を生じる試料体の温度変化に追従してその試料体の温度変化を低減し得るエージング装置を提供するという効果を奏する。 Therefore, there is an effect of providing an aging device capable of following the temperature change of the sample body that generates self-heating and reducing the temperature change of the sample body.
本発明の一実施形態について図１に基づいて説明すれば、以下の通りである。 An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
本実施の形態のエージング装置１０は、図１に示すように、半導体集積回路（ＩＣ：Integrated Circuit）等の試料体１をエージング処理（寿命加速試験）する場合、或いはある温度条件下でのパラメータ検査する場合等に使用される。
As shown in FIG. 1, the
上記半導体集積回路（ＩＣ：Integrated Circuit）等の試料体１をエージング処理する場合等においては、半導体集積回路の電源をオンした状態で検査するので、必然的に、半導体集積回路の温度が例えば、約１２０℃にまで上昇する。すなわち、試料体１が自己発熱を生じる。したがって、このように、自己発熱を生じる試料体１のエージング処理を行う場合には、試料体１をできるだけ一定温度に保つ必要がある。 When the sample body 1 such as the above-mentioned semiconductor integrated circuit (IC) is subjected to an aging treatment, the semiconductor integrated circuit is inspected in a state where the power is turned on. The temperature rises to about 120 ° C. That is, the sample body 1 generates self-heating. Therefore, when performing the aging process of the sample body 1 that generates self-heating as described above, it is necessary to keep the sample body 1 at a constant temperature as much as possible.
そこで、本実施の形態のエージング装置１０は、冷媒供給手段としての冷媒供給装置２０を備えており、自己発熱を生じる試料体１に、冷媒供給装置２０にて供給される冷媒にて熱交換される冷却用プレートとしての水冷プレート２５を接触させることにより、試料体１を冷却して温度調整するようになっている。水冷プレート２５の面積は、例えば２５ｃｍ×３６ｃｍである。ただし、必ずしもこの寸法に限らない。
Therefore, the aging
上記試料体１である半導体集積回路（ＩＣ）は、同図に示すように、ソケット２を介して試料用電源装置３に接続されている。
The semiconductor integrated circuit (IC) which is the sample body 1 is connected to a sample power supply device 3 via a
本実施の形態では、試料体１である半導体集積回路（ＩＣ）は、２００Ｗ以上の発熱量があることが好ましい。２００Ｗ以上の発熱量がある試料体１の場合には、冷媒供給装置２０がなければ試料体１を一定温度に保つことが困難であるため、本実施の形態の冷媒供給装置２０が有効となるためである。ただし、必ずしも、２００Ｗ以上の発熱量がなければならないということではない。具体的には、例えば、半導体集積回路（ＩＣ）１個当たり２００Ｗ〜３ｋＷの発熱が生じる。本実施の形態においては、複数個の半導体集積回路（ＩＣ）をソケット２に取り付けてエージング試験を行うので、一つの水冷プレート２５当たり例えば１０〜２０ｋＷの発熱量となる。
In the present embodiment, the semiconductor integrated circuit (IC) that is the sample body 1 preferably has a calorific value of 200 W or more. In the case of the sample body 1 having a calorific value of 200 W or more, it is difficult to maintain the sample body 1 at a constant temperature without the
上記試料体１は、冷媒供給装置２０の水冷プレート２５に、例えば、シリコングリースやシート等の介在部材４を介して接触している。すなわち、試料体１と水冷プレート２５との間に介在部材４を介することによって、介在部材４が存在せずに隙間となっているよりも熱伝達率が向上する。また、試料体１又は水冷プレート２５が必ずしも平面とは限らず凹部が存在する場合もあるので、介在部材４が試料体１又は水冷プレート２５の凹部に入り込むようにすることにより、部分的に隙間ができるよりも熱伝達率が向上する。
The sample body 1 is in contact with the water cooling plate 25 of the
上記水冷プレート２５は、冷媒供給装置２０にて供給される冷媒にて熱交換されるようになっている。なお、冷媒として、本実施の形態では水を使用しているが、必ずしもこれに限らず、他の液状の冷媒を使用できるほか、気体の冷媒でもよい。
The water cooling plate 25 is configured to exchange heat with the refrigerant supplied by the
上記冷媒供給装置２０の構成について、以下に説明する。
The configuration of the
冷媒供給装置２０は、同図に示すように、冷媒供給経路２１内に設けられた、供給ポンプとしてのポンプ２２、冷却ファン２４を備えたクーラー２３、上記水冷プレート２５、比例流量調整弁２６、及び冷媒貯留容器としてのリザーバー２７を備えている。
As shown in the figure, the
上記ポンプ２２は、冷媒を冷媒供給経路２１内に送り出すものである。本実施の形態では、冷媒として水を使用している。ただし、必ずしもこれに限らず、蓄熱能力（比熱の大きい流動体）や潜熱能力（融解潜熱の大きい流動体）を有する粘性の低い流動体を使用することも可能である。
The pump 22 pumps the refrigerant into the
また、本実施の形態のポンプ２２は、冷媒供給圧力調整手段としての冷却水供給圧力調整部４２によって、冷却水の供給圧力が調整できるようになっている。すなわち、本実施の形態では、ポンプ２２は、冷媒供給経路２１内に圧力をかけて冷却水を供給する一方、比例流量調整弁２６にてその冷却水の流量を調整するようになっている。したがって、ポンプ２２の供給圧力が高すぎると、冷媒供給経路２１に過負荷を与えることになり、比例流量調整弁２６での流量調整が困難になるおそれがある。また、水冷プレート２５の耐圧にも影響する。
Moreover, the pump 22 of this Embodiment can adjust the supply pressure of a cooling water by the cooling water supply
そこで、本実施の形態では、冷却水供給圧力調整部４２が、水冷プレート２５内の圧力が一定となるように水の供給圧力を調整するようになっている。このため、比例流量調整弁２６による水の流量に関わらず、水冷プレート２５内を一定圧力に保って、水冷プレート２５内の圧力が高くならないようにすることができる。具体的には、冷却水供給圧力調整部４２は、温度１５〜３０℃において、供給圧力が０．１５〜０．２５ＭＰａとなるように調整する。
Therefore, in the present embodiment, the cooling water supply
この結果、比例流量調整弁２６での流量調整が困難になることがなく、水冷プレート２５の耐圧に影響することもなくなる。また、冷媒供給経路２１への負荷が増大するということもなくなる。
As a result, the flow rate adjustment by the proportional flow rate adjustment valve 26 does not become difficult, and the pressure resistance of the water cooling plate 25 is not affected. In addition, the load on the
また、本実施の形態では、水冷プレート２５の出口側で、比例流量調整弁２６にて流量を調整し、水冷プレート２５の冷却水による冷却と発熱試料の熱とがバランスするように制御する。したがって、ポンプ２２は、出口の水量の変化を許容するようなタイプが望ましい（例えば、空回りするような構造）。 In the present embodiment, the flow rate is adjusted by the proportional flow rate adjustment valve 26 on the outlet side of the water cooling plate 25 so that the cooling of the water cooling plate 25 by the cooling water and the heat of the exothermic sample are balanced. Therefore, it is desirable that the pump 22 be of a type that allows a change in the amount of water at the outlet (for example, a structure that rotates idly).
一方、上記クーラー２３は、フィンを有しており、冷却ファン２４によって、効率よく冷媒供給経路２１の冷却水の温度を低減できるようになっている。
On the other hand, the cooler 23 has fins, and the cooling fan 24 can efficiently reduce the temperature of the cooling water in the
本実施の形態では、上記冷却ファン２４には風量調節部４１が設けられており、この風量調節部４１にて、冷却ファン２４の風量が調節できるようになっている。したがって、比例流量調整弁２６の流量調整によって、流量が増加した場合等には、風量調節部４１にて冷却ファン２４の風量を増加させることにより、冷媒供給経路２１の冷却水との熱交換を効率的に行い、冷媒供給経路２１の冷却水の温度を効率よく低減することができるようになっている。
In the present embodiment, the cooling fan 24 is provided with an air
次に、上記比例流量調整弁２６は、本実施の形態では、試料体１の温度を検出する例えば熱伝対等の温度センサ３１にて検出した試料体１の温度に基づいて、冷却水の流量を調整するようになっている。なお、同図においては、温度センサ３１は試料体１に設けられ、直接の試料体１の温度を検知するようになっているが、必ずしもこれに限らず、例えば、水冷プレート２５の温度を測ることによって、間接的に試料体１の温度を測ることも可能である。 Next, in the present embodiment, the proportional flow rate adjustment valve 26 detects the temperature of the sample body 1 based on the temperature of the sample body 1 detected by a temperature sensor 31 such as a thermocouple. To be adjusted. In the figure, the temperature sensor 31 is provided on the sample body 1 and directly detects the temperature of the sample body 1. However, the temperature sensor 31 is not necessarily limited to this. For example, the temperature of the water cooling plate 25 is measured. Thus, the temperature of the sample body 1 can be measured indirectly.
すなわち、本実施の形態では、試料体１の温度を検出する温度検出手段としての温度センサ３１及び温度測定回路３２と、冷媒流量調整手段としての演算回路３３、コントローラ３４及び流量調整弁としての比例流量調整弁２６とが設けられている。上記温度測定回路３２、演算回路３３及びコントローラ３４は、制御基板３０に設けられている。
That is, in the present embodiment, the temperature sensor 31 and the
したがって、温度センサ３１にて検知された試料体１の温度信号は、温度測定回路３２にて検出され、演算回路３３にて温度に換算される。演算回路３３は、試料体１の温度に基づいて、適切な流量を演算し、コントローラ３４に出力する。そして、コントローラ３４は、演算回路３３からの出力に基づいて、比例流量調整弁２６に制御信号Ｓｉｎを出力する。これにより、比例流量調整弁２６にて冷媒供給経路２１内の冷却水流量Ｓｏｕｔが変更されるようになっている。
Therefore, the temperature signal of the sample body 1 detected by the temperature sensor 31 is detected by the
次に、上記リザーバー２７は、冷媒供給経路２１内において冷却水を貯留するものである。本実施の形態のリザーバー２７は、冷却水を大気圧下で貯留させるようになっている。これにより、冷媒供給経路２１内において、キャビテーション等が発生するのを防止することができる。すなわち、冷媒供給経路２１が密閉系であると、比例流量調整弁２６にて、弁を絞って流量を小さくしたときに、負圧になるおそれがあり、冷媒供給経路２１での層流が維持できなくなる可能性がある。しかし、本実施の形態ではリザーバー２７において、冷却水が大気圧となっているので、そのような心配がない。
Next, the reservoir 27 stores cooling water in the
上記構成のエージング装置１０にて試料体１のエージング処理を行うときの、動作を説明する。
An operation when the aging process of the sample body 1 is performed by the aging
まず、試料用電源装置３から電流が供給された試料体１は自己発熱する。このとき、試料体１には、水冷プレート２５密着しているので、試料体１の熱量Ｗ０が水冷プレート２５に伝達される。なお、本実施の形態では、試料体１と水冷プレート２５との間に、シリコングリースやシート等の介在部材４が挟みこまれているので、熱伝達が高められる。 First, the sample body 1 supplied with current from the sample power supply device 3 self-heats. At this time, since the water cooling plate 25 is in close contact with the sample body 1, the heat quantity W0 of the sample body 1 is transmitted to the water cooling plate 25. In the present embodiment, since the interposition member 4 such as silicon grease or a sheet is sandwiched between the sample body 1 and the water cooling plate 25, heat transfer is enhanced.
冷媒供給装置２０におけるリザーバー２７に貯留された冷却水は、ポンプ２２の送水力によって加圧されて、クーラー２３の送られ、冷却ファン２４が発生する風によって大気との熱交換が行われて低温になり、水冷プレート２５に供給される。
The cooling water stored in the reservoir 27 in the
水冷プレート２５では、冷却水が、試料体１からの熱量Ｗ０で加熱されて、昇温する。この冷却水は、水冷プレート２５から押し出されて、比例流量調整弁２６を通って、リザーバー２７に戻る。 In the water cooling plate 25, the cooling water is heated by the amount of heat W 0 from the sample body 1 to increase the temperature. This cooling water is pushed out of the water cooling plate 25, passes through the proportional flow rate adjustment valve 26, and returns to the reservoir 27.
このような、通常動作において、試料体１の温度が上昇した場合には、試料体１に設置した温度センサ３１による温度信号を制御基板３０に設けた温度測定回路３２にて検出して、演算回路３３に送る。演算回路３３では、試料体１の温度を求めると共に、温度上昇に対する最適流量を演算する。そして、演算回路３３からの出力は、コントローラ３４に送られ、コントローラ３４では、上記演算回路３３の出力に基づいた冷却水流量Ｓｏｕｔとなるように、比例流量調整弁２６を調整させる。
In such a normal operation, when the temperature of the sample body 1 rises, a temperature signal from the temperature sensor 31 installed on the sample body 1 is detected by the
上記比例流量調整弁２６にて冷却水流量Ｓｏｕｔが調整されると、水冷プレート２５内の冷却水流量も変化する。これにより、試料体１と水冷プレート２５内の冷却水との熱交換量が変化して冷媒供給経路２１の冷却能力が変化する。この作用によって、試料体１の温度を調整する。
When the cooling water flow rate Sout is adjusted by the proportional flow rate adjusting valve 26, the cooling water flow rate in the water cooling plate 25 also changes. Thereby, the heat exchange amount between the sample body 1 and the cooling water in the water cooling plate 25 changes, and the cooling capacity of the
すなわち、比例流量調整弁２６の弁を開くと、水冷プレート２５内の冷却水の循環量が多くなり、クーラー２３からの温度の低い冷却水が大量に混入して、水冷プレート２５内の冷却水の温度が降下し、試料体１と水冷プレート２５内の冷却水の熱交換量が増大する。一方、比例流量調整弁２６の弁を閉じると、水冷プレート２５内の冷却水の循環量が少なくなり、クーラー２３からの温度の低い冷却水の混入が少なくなって、水冷プレート２５内の冷却水の温度が上昇し、試料体１と水冷プレート２５内の冷却水の熱交換量が減少する。 That is, when the proportional flow rate adjustment valve 26 is opened, the circulation amount of the cooling water in the water cooling plate 25 increases, and a large amount of cooling water having a low temperature from the cooler 23 is mixed, so that the cooling water in the water cooling plate 25 is mixed. , The amount of heat exchange between the sample body 1 and the cooling water in the water cooling plate 25 increases. On the other hand, if the valve of the proportional flow rate adjustment valve 26 is closed, the circulation amount of the cooling water in the water cooling plate 25 is reduced, the mixing of the cooling water having a low temperature from the cooler 23 is reduced, and the cooling water in the water cooling plate 25 is reduced. , And the heat exchange amount of the cooling water in the sample body 1 and the water cooling plate 25 decreases.
このように、本実施の形態のエージング装置１０では、冷媒供給経路２１内に比例流量調整弁２６を設置して、冷媒供給経路２１内を流れる冷却水の流量を制御することによって、試料体１の熱量Ｗ０とクーラー２３の排熱量Ｗ１とを制御し、試料体１の温度を高精度に調整するようになっている。
As described above, in the aging
すなわち、冷却水の流量は、冷媒供給経路２１内のいずれにおいても同時に変化するので、試料体１の発熱量が急激に変化しても冷却能力の調整の追従が可能である。したがって、単位当りの冷却能力が高く、要求される冷却能力１２．５Ｗ／ｍｍ２以上の冷却も可能となる。
That is, since the flow rate of the cooling water changes simultaneously in any of the
また、従来では、水冷プレートの温度が下がり過ぎた場合のことを考慮して加熱器が設けられていたが、本実施の形態では、比例流量調整弁２６により水量を調整して水冷プレート２５の温度を適切にコントロールするので、加熱器がなくてもよい。 Conventionally, the heater is provided in consideration of the case where the temperature of the water cooling plate is excessively lowered. However, in the present embodiment, the amount of water is adjusted by the proportional flow rate adjustment valve 26 and the water cooling plate 25 is adjusted. Since the temperature is controlled appropriately, there is no need for a heater.
さらに、水冷プレート２５の温度が適切にコントロールされるので、無駄な冷却及び過熱がなく、省エネルギー化を図ることができる。 Furthermore, since the temperature of the water cooling plate 25 is appropriately controlled, there is no unnecessary cooling and overheating, and energy saving can be achieved.
また、従来では、水冷プレートへの水量調節ができなかったので、試料体１の温度調節も充分ではなかったが、本実施の形態では、水冷プレート２５への水量調節ができるので、試料体１の温度制御が容易である。 Conventionally, since the amount of water to the water-cooled plate could not be adjusted, the temperature of the sample body 1 could not be adjusted sufficiently. However, in this embodiment, the amount of water to the water-cooled plate 25 can be adjusted. The temperature control is easy.
また、ポンプ２２の圧力が常にかかっているので、流量変化への追従が早く、試料体１の温度の急変にも対応できる。 Further, since the pressure of the pump 22 is always applied, the follow-up to the change in the flow rate is quick, and it is possible to cope with a sudden change in the temperature of the sample body 1.
以上のように、本実施の形態のエージング装置１０では、試料体１の温度を検出する温度センサ３１、温度測定回路３２及び演算回路３３を有する温度検出手段を設けておき、この温度検出手段による試料体１の温度検出結果に基づいて、冷媒供給装置２０にて供給される冷媒の流量が演算回路３３、コントローラ３４及び比例流量調整弁２６を有する冷媒流量調整手段によって調整される。
As described above, in the aging
したがって、試料体１の温度が自己発熱により上昇しても、直ちに、冷媒の流量が演算回路３３、コントローラ３４及び比例流量調整弁２６によって調整される。これにより、水冷プレート２５の内部における水の試料体１に対する熱交換量が変化する。
Therefore, even if the temperature of the sample body 1 increases due to self-heating, the flow rate of the refrigerant is immediately adjusted by the
その結果、自己発熱を生じる試料体１の温度変化に追従してその試料体１の温度変化を低減し得るエージング装置１０を提供することができる。
As a result, it is possible to provide the aging
また、本実施の形態のエージング装置１０では、冷媒流量調整手段は、水冷プレート２５の出口側に比例流量調整弁２６を有していることが好ましい。
Further, in the aging
すなわち、水冷プレート２５の入り口側で、比例流量調整弁２６にて冷媒流量の調整を行うと、比例流量調整弁２６から出た水の流れが水冷プレート２５内で乱流となる可能性があり、熱交換効率が低下するおそれがある。しかし、本実施の形態では、水冷プレート２５の出口側で比例流量調整弁２６にて水量の調整を行うことになるので、水の流れは層流として安定している。逆に、乱流となることがないので、熱交換効率も高くなる。また、流量調整も容易である。 That is, if the refrigerant flow rate is adjusted by the proportional flow rate adjustment valve 26 on the inlet side of the water cooling plate 25, the flow of water from the proportional flow rate adjustment valve 26 may become turbulent in the water cooling plate 25. The heat exchange efficiency may be reduced. However, in the present embodiment, the amount of water is adjusted by the proportional flow rate adjustment valve 26 on the outlet side of the water cooling plate 25, so that the water flow is stable as a laminar flow. On the other hand, since there is no turbulent flow, the heat exchange efficiency is also increased. Moreover, the flow rate can be easily adjusted.
さらに、水冷プレート２５の出口側で比例流量調整弁２６にて冷媒流量の調整を行うことによって、水冷プレート２５内の水が急に流れ出すことになり、水冷プレート２５内の流量変化の応答性が速くなる。 Furthermore, by adjusting the refrigerant flow rate with the proportional flow rate adjustment valve 26 on the outlet side of the water cooling plate 25, the water in the water cooling plate 25 suddenly flows out, and the response of the flow rate change in the water cooling plate 25 is improved. Get faster.
また、水冷プレート２５の出口側で比例流量調整弁２６にて水量の調整を行うことによって、水冷プレート２５内では常に加圧状態かつ冷媒が満たされた状態となっている。したがって、水冷プレート２５内の圧力変動が小さくなるので、場合によっては冷却水が水冷プレート２５内において空になるという事故を防止することができる。 Further, by adjusting the amount of water at the outlet side of the water cooling plate 25 with the proportional flow rate adjustment valve 26, the water cooling plate 25 is always in a pressurized state and filled with the refrigerant. Therefore, since the pressure fluctuation in the water cooling plate 25 is reduced, an accident that the cooling water is emptied in the water cooling plate 25 in some cases can be prevented.
また、本実施の形態では、冷却水供給圧力調整部４２が、水冷プレート２５内の圧力が一定となるように水の供給圧力を調整するようになっていることが好ましい。これにより、比例流量調整弁２６での流量調整が困難になることがなく、水冷プレート２５の耐圧に影響することもなくなる。また、冷媒供給経路２１への負荷が増大するということもなくなる。
In the present embodiment, it is preferable that the cooling water supply
また、本実施の形態のエージング装置１０では、冷媒供給装置２０は、冷媒供給経路２１内の水を冷却すべく、風量調節部４１にて風量調節可能な冷却ファン２４を備えていると共に、冷却ファン２４は、温度センサ３１による試料体１の温度検出結果に基づいて風量調節されていることが好ましい。
Further, in the aging
これにより、温度検出手段による試料体１の温度検出結果に基づいて、冷却ファン２４が風量調節されているので、さらに、自己発熱を生じる試料体１の温度変化に追従してその試料体１の温度変化を低減し得るエージング装置１０を提供することができる。
Thus, since the cooling fan 24 is adjusted in the air volume based on the temperature detection result of the sample body 1 by the temperature detection means, the temperature of the sample body 1 following the temperature change of the sample body 1 that causes self-heating is further increased. An aging
また、本実施の形態のエージング装置１０では、試料体１は、２００Ｗ以上の自己発熱を生じていることが好ましい。
Moreover, in the aging
すなわち、２００Ｗ以上の自己発熱が生じている場合に、試料体１の温度を一定に保つことが困難であるので、本実施の形態の、自己発熱を生じる試料体１の温度変化に追従してその試料体１の温度変化を低減し得るエージング装置１０が必要となる。
That is, when self-heating of 200 W or more occurs, it is difficult to keep the temperature of the sample body 1 constant. Therefore, following the temperature change of the sample body 1 that causes self-heating according to the present embodiment. An aging
また、本実施の形態のエージング装置１０では、試料体１と水冷プレート２５との間には、介在部材４が設けられていることが好ましい。
Moreover, in the aging
これにより、介在部材４によって、試料体１と水冷プレート２５との熱伝達率を向上することができ、適切に、冷媒流量調整手段にて、冷媒温度を制御することができる。 Thus, the heat transfer coefficient between the sample body 1 and the water cooling plate 25 can be improved by the interposing member 4, and the refrigerant temperature can be appropriately controlled by the refrigerant flow rate adjusting means.
また、本実施の形態のエージング装置１０では、冷媒は水であることが好ましい。
Moreover, in the aging
これにより、冷媒として一般的な水を使用することによって、安価かつ簡便に冷媒供給装置２０を構成することができる。
Thereby, the refrigerant |
また、本実施の形態のエージング装置１０では、冷媒供給装置２０は、冷媒供給経路２１内に水を大気圧下で貯留させるリザーバー２７を備えていることが好ましい。
Moreover, in the aging
これにより、冷媒供給経路２１内を密閉系にするよりも、冷媒供給経路２１内の水の流れを安定させることができる。
Thereby, the flow of water in the
本発明は、半導体集積回路（ＩＣ：Integrated Circuit）等の試料体をエージング処理（寿命加速試験）する場合、或いはある温度条件下でのパラメータ検査する場合等を行うエージング装置に適用可能である。 The present invention can be applied to an aging apparatus that performs an aging process (lifetime acceleration test) on a sample body such as a semiconductor integrated circuit (IC) or a parameter inspection under a certain temperature condition.
１ 試料体
４ 介在部材
１０ エージング装置
２０ 冷媒供給装置（冷媒供給手段）
２１ 冷媒供給経路
２２ ポンプ（供給ポンプ）
２３ クーラー
２４ 冷却ファン
２５ 水冷プレート（冷却用プレート）
２６ 比例流量調整弁（流量調整弁、冷媒流量調整手段）
２７ リザーバー（冷媒貯留容器）
３０ 制御基板
３１ 温度センサ（温度検出手段）
３２ 温度測定回路（温度検出手段）
３３ 演算回路（冷媒流量調整手段）
３４ コントローラ（冷媒流量調整手段）
４１ 風量調節部
４２ 冷却水供給圧力調整部（冷媒供給圧力調整手段）
Ｓｏｕｔ 冷却水流量
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Sample body 4
21 Refrigerant supply path 22 Pump (supply pump)
23 Cooler 24 Cooling fan 25 Water cooling plate (cooling plate)
26 Proportional flow rate adjustment valve (flow rate adjustment valve, refrigerant flow rate adjustment means)
27 Reservoir (refrigerant storage container)
30 Control board 31 Temperature sensor (temperature detection means)
32 Temperature measurement circuit (temperature detection means)
33 Arithmetic circuit (refrigerant flow rate adjusting means)
34 Controller (refrigerant flow rate adjusting means)
41 Air
Sout Cooling water flow rate
Claims (8)
上記試料体の温度を検出する温度検出手段と、
上記温度検出手段による試料体の温度検出結果に基づいて、上記冷媒供給手段にて供給される冷媒の流量を調整する冷媒流量調整手段とが設けられていることを特徴とするエージング装置。 In the aging device for cooling the sample body and adjusting the temperature by bringing the cooling plate that is heat-exchanged with the refrigerant supplied by the refrigerant supply means into contact with the sample body that generates self-heating,
Temperature detecting means for detecting the temperature of the sample body;
An aging apparatus comprising: a refrigerant flow rate adjusting unit configured to adjust a flow rate of the refrigerant supplied by the refrigerant supply unit based on a temperature detection result of the sample body by the temperature detection unit.
上記冷媒供給圧力調整手段は、前記冷却用プレート内の圧力が一定圧力となるように冷媒の供給圧力を調整することを特徴とする請求項１又は２記載のエージング装置。 The refrigerant supply means has a supply pump for supplying the refrigerant, and a refrigerant supply pressure adjusting means for adjusting the supply pressure of the refrigerant in the supply pump,
3. The aging apparatus according to claim 1, wherein the refrigerant supply pressure adjusting means adjusts the supply pressure of the refrigerant so that the pressure in the cooling plate becomes a constant pressure.
上記冷却ファンは、上記温度検出手段による試料体の温度検出結果に基づいて風量調節されていることを特徴とする請求項１、２又は３記載のエージング装置。 The refrigerant supply means includes a cooling fan capable of adjusting the air volume for cooling the medium in the refrigerant supply path, and
The aging device according to claim 1, 2, or 3, wherein the cooling fan is air volume adjusted based on a temperature detection result of the sample body by the temperature detecting means.
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