JP2018080919A - 温度測定装置、検査装置、および制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】被測定体の内部温度を精度よく測定し、その推移を監視する技術を提供すること。
【解決手段】発熱温度を変更可能な熱源と、被測定体の中に収納された測定対象外の所定位置の温度を検出する温度センサーと、前記測定対象の温度、前記熱源の温度、および前記所定位置の温度の熱収支特性と、前記熱源の温度と、検出された前記所定位置の温度とに基づいて、前記測定対象の温度を算出する温度算出部と、を備えた温度測定装置である。
【選択図】図６

Description

本発明は、被測定体の内部温度を測定する温度測定装置等に関する。

ＩＣ（Integrated Circuit）等の電子部品の製造過程においては、初期不良を事前に低減させ、その信頼性を示すために、製造された電子部品の性能や機能の検査（バーンインテスト）を行う。その１つに、高温下で行う検査がある。例えば特許文献１には、検査用の電気信号を入出力するソケットに電子部品を搬送し、電子部品を加熱しながらソケットに押圧してそれらの端子を接続させ、電子部品の電気的特性を検査する電子部品検査装置が開示されている。

特開２０１４−７６５１９号公報

ところで、上記した高温下での検査は、検査に要求される温度（例えば１５０℃等）まで電子部品を加熱した状態で行う。電子部品の内部に温度測定デバイスを設置或いは挿入することはできないため、電子部品に実装されたダイオードやトランジスター等の温度特性を有する素子の動作状況から電子部品の内部温度を推定的に測定し、電子部品の内部温度が上記要求される温度（以下、「目標温度」という）となるように熱源を加熱制御する手法が知られていた。しかし、こうした従来の手法は、電子部品全体をブラックボックスと見立てた場合には適用できず、ましてや素子の動作状況から電子部品全体の内部温度を推定するには誤差があり、電子部品の個体差や周辺の熱環境の変動等に起因して実際の内部温度にばらつきが生じたり、電子部品を目標温度に加熱できない場合がある等の問題が起こり得た。また、検査の間、電子部品の内部温度を目標温度とする必要があるが、電子部品の内部温度を測定する手法としては、従来手法は必ずしも精度が高いとは言えなかった。

電子部品について説明したが、上述した問題は、内部温度を目標温度に加熱する必要がある検査等であれば、電子部品以外についても同様の問題が考えられる。すなわち、本発明は、こうした事情を鑑みてなされたものであり、被測定体の内部温度を精度よく測定し、その推移を監視することができる技術の提供を目的とする。

上記課題を解決するための第１の発明は、発熱温度を変更可能な熱源と、被測定体の中に収納された測定対象外の所定位置の温度を検出する温度センサーと、前記測定対象の温度、前記熱源の温度、および前記所定位置の温度の熱収支特性と、前記熱源の温度と、検出された前記所定位置の温度とに基づいて、前記測定対象の温度を算出する温度算出部と、を備えた温度測定装置である。

また、他の発明として、発熱温度を変更可能な熱源と、被測定体の中に収納された測定対象と、を備えた温度測定装置の制御方法であって、前記測定対象の温度、前記熱源の温度、および前記所定位置の温度の熱収支特性と、前記熱源の温度と、検出された前記所定位置の温度とに基づいて、前記測定対象の温度を算出すること、を含む制御方法を構成してもよい。

第１の発明等によれば、測定対象の温度、熱源の温度、および所定位置の温度の熱収支特性を用い、熱源の温度と、検出された所定位置の温度とから被測定体に収納された測定対象の温度を算出することができる。これによれば、被測定体の内部温度を精度よく測定し、その推移を監視することが可能となる。

また、第２の発明として、算出された前記測定対象の温度に基づいて、前記熱源の温度制御を行う制御部、を備えた第１の発明の温度測定装置を構成してもよい。

第２の発明によれば、測定対象の温度を所定の温度とするような熱源の温度制御が実現できる。

また、第３の発明として、前記被測定体を載置する載置部、を備えた第１又は第２の発明の温度測定装置を構成してもよい。また、第４の発明として、前記温度センサーは、前記載置部の温度を前記所定位置の温度として検出する、第３の発明の温度測定装置を構成してもよい。

第３の発明等によれば、被測定体を載置する載置部の温度を検出して用い、測定対象の温度を算出することができる。

また、第５の発明として、前記被測定体を保持して前記載置部へ運搬し、測定中は所定の停止位置で停止する運搬部、を備え、前記熱源は、前記運搬部に設けられた、第３又は第４の発明の温度測定装置を構成してもよい。

第５の発明によれば、被測定体を保持して載置部へと運搬し、測定の間所定位置で停止する運搬部によって、被測定体（測定対象）を加熱することができる。そして、測定の間、当該加熱された被測定体に収納された測定対象の温度を算出することができる。

また、第６の発明として、前記温度算出部は、熱環境に応じて前記熱収支特性を可変に設定する、第１〜第５の何れかの発明の温度測定装置を構成してもよい。

第６の発明によれば、熱環境に対応した熱収支特性を用い、測定対象の温度を算出することができる。

また、第７の発明として、前記温度算出部は、装置筐体内の温度および対流度合いのうちの何れかに基づく前記熱環境に応じて前記熱収支特性を可変に設定する、第６の発明の温度測定装置を構成してもよい。

第７の発明によれば、装置筐体内の温度又は装置筐体内の対流度合いに対応した熱収支特性を用い、測定対象の温度を算出することができる。

また、第８の発明として、前記測定対象が電子回路である第１〜第７の何れかの発明の温度測定装置、を備えた検査装置を構成してもよい。

第８の発明によれば、電子回路の検査装置において、検査対象の電子回路の温度を精度よく測定し、その推移を監視することができる。

また、第９の発明として、前記測定対象が電子回路であり、前記載置部が前記電子回路用のソケットを有して構成された請求項３〜５の何れか一項に記載の温度測定装置と、装置筐体内の所定空間に設置された、動作補償温度が前記熱源の温度より低く、前記ソケットと電線で接続された回路検査処理装置、および、前記回路検査処理装置を冷却するための冷却装置と、を具備し、前記温度算出部が、前記所定空間の熱環境に応じて前記熱収支特性を可変に設定する、検査装置を構成してもよい。

第９の発明によれば、熱源の温度よりも低い動作補償温度の回路検査処理装置が筐体内の所定空間に設置され、この回路検査処理装置が冷却装置によって冷却される。したがって、回路検査処理装置が設置される所定空間の熱環境が電子回路の温度に影響を及ぼし得るが、その所定空間の熱環境に対応した熱収支特性を用いるため、電子回路の温度の算出に当たって、その影響を考慮した算出を実現できる。

また、第１０の発明として、前記温度センサーは、前記ソケット内の電線近傍位置の温度を前記所定位置の温度として検出する、第９の発明の検査装置を構成してもよい。

第１０の発明によれば、熱源からの熱流が流れ易い位置で温度を検出して用い、電子回路の温度を算出することができる。

ＩＣテストハンドラーの全体構成例を示す概略斜視図。 検査ユニットの概略構成例を示す模式図。 熱流経路モデルを示す図。 熱収支特性テーブルのデータ構成例を示す図。 ＩＣ温度Ｔ_ＩＣの算出精度を説明する図。 制御装置の主要な機能構成例を示すブロック図。 制御装置が行う処理の流れを示すフローチャート。 変形例における熱収支特性テーブルのデータ構成例を示す図。 変形例における検査ユニットの概略構成例を示す模式図。

以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。以下では、被測定体を電子回路であるＩＣ（Integrated Circuit）とし、高温下でＩＣの電気的特性を検査するＩＣテストハンドラーを例示する。ＩＣテストハンドラーは、半導体製造工程の後工程（組み立てや検査／試験）を請け負う後工程受託メーカー（ＯＳＡＴ：Outsource Assembly and Test）等に設置されて使用される。なお、以下説明する実施形態によって本発明が限定されるものではなく、本発明を適用可能な形態が以下の実施形態に限定されるものでもない。また、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付す。

［全体構成］
図１は、検査装置１００であるＩＣテストハンドラー１の全体構成例を示す概略斜視図であり、図２は、ＩＣテストハンドラー１が具備する検査ユニット１０の概略構成例を示す模式図である。ＩＣテストハンドラー１は、略直方体状の筐体１１の上段を構成する検査ユニット１０と、この検査ユニット１０の動作を制御する制御装置３０と、検査ユニット１０の状態等を表示するための表示装置５０と、検査ユニット１０内の静電気を取り除くための複数の除電装置（イオナイザー）１３とを備える。また、ＩＣテストハンドラー１は、装置筐体内の所定空間として筐体１１の下段に設けられた収納空間１５を有しており、この収納空間１５に設置された回路検査処理装置６０と、冷却装置７０と、温度計８０とを備える。

検査ユニット１０は、主要な構成として、検査ユニット１０内の適所に設置されて検査対象（後述する内部温度の測定対象でもある）のＩＣ２２が収納されたＩＣパッケージ２０を載置する載置部１１０と、検査ユニット１０内を移動してＩＣパッケージ２０を順次載置部１１０へと運搬する運搬部としての吸着ハンド１２０とを備える。なお、図２では、吸着ハンド１２０がＩＣパッケージ２０を載置部１１０まで運搬した状態を示している。

吸着ハンド１２０は、不図示の吸引機構によって先端面側でＩＣパッケージ２０を吸着して保持し、ＩＣパッケージ２０を運搬する。この吸着ハンド１２０は、先端部分に加熱部１２１を有しており、ＩＣパッケージ２０（ＩＣ２２）を加熱しつつ保持することができる。加熱部１２１は、熱伝導体１２２の内部に熱源である発熱体（以下、「ハンドヒーター」という）１２３を埋設して構成される。

ハンドヒーター１２３は、所定の温度範囲で発熱温度を変更可能に構成され、制御装置３０を構成する温度制御部３７５によって発熱温度が制御される。このハンドヒーター１２３は、ＩＣ２２の温度を所定の目標温度（例えば１５０℃等）に加熱するためのものであり、変更可能な発熱温度の温度範囲は、例えば室温から１８０℃程度までとされる。

載置部１１０は、ＩＣパッケージ２０を着脱可能に保持し、回路検査処理装置６０とＩＣ２２との間で電気信号を通流させるソケット１１１を有する。ソケット１１１の上面には凹部１１２が形成されており、検査に際し吸着ハンド１２０によってＩＣパッケージ２０がソケット１１１に装着される。そして、ソケット１１１は、凹部１１２において一端部が露出し、凹部１１２に装着されたＩＣ２２の各端子２１と電気的に接続される複数のソケットピン（電線）１１３を配列して備える。各ソケットピン１１３の他端部は、ケーブルコネクター６１１を介して、対応するケーブル６１の電線の末端が接続され、回路検査処理装置６０と接続される。

ここで、１つのＩＣ２２の検査に係る検査ユニット１０の動作について簡単に説明すると、先ず、吸着ハンド１２０が検査対象のＩＣ２２が収納されたＩＣパッケージ２０を吸着して保持し、載置部１１０まで運搬してソケット１１１の凹部１１２に装着する。このとき、吸着ハンド１２０は、図２の位置よりも下降してＩＣパッケージ２０を凹部１１２に押圧することでＩＣ２２の各端子２１を対応するソケットピン１１３と接触させてＩＣパッケージ２０をソケット１１１に装着し、当該下降した位置を停止位置として所定時間停止する。この停止している間、検査が行われるが、検査に際して、加熱部１２１においてハンドヒーター１２３が所定の発熱温度で発熱し、ＩＣパッケージ２０と接する熱伝導体１２２を介してＩＣパッケージ２０を加熱する。なお、加熱は、ＩＣパッケージ２０をソケット１１１に装着する前から開始してもよい。これにより、ＩＣ２２の内部が目標温度に加熱された状態となる。そして、吸着ハンド１２０が停止している間に回路検査処理装置６０が検査処理を実行し、検査対象のＩＣ２２の電気的特性を検査する。検査を終えると、吸着ハンド１２０はＩＣパッケージ２０を載置部１１０から搬出し、次のＩＣ２２に係る検査に移る。

以上のように動作する検査ユニット１０において、吸着ハンド１２０は、加熱部１２１の温度を検出するための第１の測温体１２５を備える。第１の測温体１２５の設置位置は、加熱部１２１の内部や表面等、加熱部１２１の任意の位置としてよい。

また、載置部１１０は、ＩＣ２２外の所定位置の温度を検出する温度センサーである第２の測温体１１５を備える。第２の測温体１１５の設置位置は、ソケット１１１内の任意の位置としてよいが、ＩＣパッケージ２０よりも下方（熱流方向下流側）であって、いずれかのソケットピン１１３の近傍位置に設置するのが好ましい。後述するように、ハンドヒーター１２３からの熱流は、図２中に矢印で示す熱流方向へと流れ、ソケット１１１を通って下側の収納空間１５（外気）へと放熱される。そして、温度制御部３７５は、このハンドヒーター１２３から収納空間１５へと流れる熱流経路モデルを用いてＩＣパッケージ２０の中に収納されたＩＣ２２の温度（以下、「ＩＣ温度」という）Ｔ_ＩＣを算出（推定）する。一方ソケット１１１は、本体がＰＥＥＫ（PolyEtherEtherKetone）樹脂等の熱伝導率の低い素材で形成されることから、ソケット１１１内を伝達する熱流は、主として熱伝導率の高い導体であるソケットピン１１３に集中する。そのため、後述するソケット温度Ｔ_ＳＫＴとしてソケットピン１１３の温度を用いた方が、本体部分の温度を用いるよりもＩＣ温度Ｔ_ＩＣを精度よく算出できる。

制御装置３０は、ＩＣ２２の検査に係る検査ユニット１０の動作を制御する。この制御装置３０において、温度制御部３７５は、検査対象のＩＣ温度Ｔ_ＩＣを算出して用い、ＩＣ温度Ｔ_ＩＣが目標温度となるようにハンドヒーター１２３の発熱温度を随時制御する。

回路検査処理装置６０は、コンピューター等で構成され、検査対象のＩＣ２２に対する電気信号の入出力を行い、当該ＩＣ２２の電気的特性を検査する処理（検査処理）を実行する。具体的には、回路検査処理装置６０は、ソケットを介してＩＣ２２に検査用の電気信号を出力する。そして、これに応答してＩＣ２２から入力された電気信号を解析することでその電気的特性の良否を判定し、良品／不良品を選別する。

冷却装置７０は、回路検査処理装置６０を冷却するためのものであり、例えばファンを用いて室内の空気を収納空間１５に取り込み、収納空間１５内の空気を排気することで収納空間１５を空冷する。回路検査処理装置６０の動作保障温度は室温程度であるところ、上記したように、収納空間１５には、ハンドヒーター１２３からの熱流が放熱される。冷却装置７０は、このようにして収納空間１５に放出された熱を放散させて、回路検査処理装置６０の温度上昇を防止する。この冷却装置７０により、収納空間１５の温度は概ね室温（２４℃〜２５℃程度）に保たれる。なお、空冷式に限らず、ファンレスタイプや水冷式の冷却装置を用いてもよい。また、熱媒体を用いて冷却するエアーコンディショナーを冷却装置７０として用いてもよい。

温度計８０は、収納空間１５の温度を検出し、制御装置３０に出力する。

［原理］
本実施形態では、ハンドヒーター１２３の温度は１５０℃等の高温とされる一方、検査ユニット１０の下側は回路検査処理装置６０等が設置される収納空間１５となっており、収納空間１５の温度はハンドヒーター１２３の発熱温度よりも低い。冷却装置７０が駆動していれば、収納空間１５の温度は室温程度である。したがって、ハンドヒーター１２３からの熱流は、図２中に矢印で示すように下方へと流れ、ソケット１１１およびケーブル６１を通って収納空間１５へと放熱される。そのため、ここでは、所定の熱源位置Ｐ_Ｈから収納空間１５内の任意の位置（以下、「内部空間位置」という）Ｐ_ＯＵＴへと流れる熱流経路として、熱源位置Ｐ_Ｈから測定対象である（検査対象でもある）ＩＣ２２の内部位置（以下、「ＩＣ内位置」という）Ｐ_ＩＣを通って内部空間位置Ｐ_ＯＵＴに至る熱流経路（第１熱流経路）と、熱源位置Ｐ_Ｈからソケット１１１の所定位置（以下、「ソケット位置」という）Ｐ_ＳＫＴを通って内部空間位置Ｐ_ＯＵＴに至る熱流経路（第２熱流経路）の２つを考える。熱源位置Ｐ_Ｈは例えば第１の測温体１２５の設置位置であり、ソケット位置Ｐ_ＳＫＴは第２の測温体１１５の設置位置である。

第１熱流経路や第２熱流経路を熱流が流れる際には、その過程において、外部からの熱の流入および外部への熱の流出の影響を受ける。本実施形態では、この熱の交換のことを「熱収支」と呼ぶ。この熱収支を考慮して第１熱流経路および第２熱流経路を電気回路的にモデル化すると、図３のような熱流経路モデルを構築することができる。なお、熱源位置Ｐ_ＨからＩＣ内位置Ｐ_ＩＣまでの経路やＩＣ内位置Ｐ_ＩＣから内部空間位置Ｐ_ＯＵＴまでの経路、熱源位置Ｐ_Ｈからソケット位置Ｐ_ＳＫＴまでの経路、ソケット位置Ｐ_ＳＫＴから内部空間位置Ｐ_ＯＵＴまでの経路には、様々な経路が考えられる。図３の熱流経路モデルでは、これらの各経路が１つの熱抵抗として表されている。それぞれの熱抵抗の値は未知である。

図３の熱流経路モデルにおいて、第１熱流経路を流れる熱流Ｑ_１は、熱源位置Ｐ_Ｈの温度（以下、「熱源温度」という）Ｔ_Ｈと、ＩＣ内位置Ｐ_ＩＣの温度であるＩＣ温度Ｔ_ＩＣと、内部空間位置Ｐ_ＯＵＴの温度（以下、「内部空間温度」という）Ｔ_ＯＵＴと、熱源位置Ｐ_ＨとＩＣ内位置Ｐ_ＩＣとの間の熱抵抗Ｒ_ａ１と、ＩＣ内位置Ｐ_ＩＣと内部空間位置Ｐ_ＯＵＴとの間の熱抵抗Ｒ_ａ２とを用いて次式（１）で表すことができる。また、第２熱流経路を流れる熱流Ｑ_２は、熱源温度Ｔ_Ｈと、ソケット位置Ｐ_ＳＫＴの温度（以下、「ソケット温度」という）Ｔ_ＳＫＴと、内部空間温度Ｔ_ＯＵＴと、熱源位置Ｐ_Ｈとソケット位置Ｐ_ＳＫＴとの間の熱抵抗Ｒ_ｂ１と、ソケット位置Ｐ_ＳＫＴと内部空間位置Ｐ_ＯＵＴとの間の熱抵抗Ｒ_ｂ２とを用いて次式（２）で表すことができる。

式（１）をＩＣ温度Ｔ_ＩＣについて解くと次式（３）のようになり、式（２）をソケット温度Ｔ_ＳＫＴについて解くと次式（４）のようになる。

次に、ＩＣ温度Ｔ_ＩＣを算出するため、式（３）および式（４）から内部空間温度Ｔ_ＯＵＴの項を消去する。そのために、式（３）における内部空間温度Ｔ_ＯＵＴの係数を次式（５）のように置き換え、式（４）における内部空間温度Ｔ_ＯＵＴの係数を次式（６）のように置き換える。

係数ａは、第１熱流経路の全熱抵抗に対する熱抵抗Ｒ_ａ１の割合として表される。これは、第１熱流経路を流れる熱流が熱抵抗Ｒ_ａ１によって受ける熱収支の影響を表しており、ＩＣ内位置Ｐ_ＩＣにおける熱収支特性を表す係数と考えることができる。係数ｂも同様であり、係数ｂは、ソケット位置Ｐ_ＳＫＴにおける熱収支特性を表す係数と考えられる。

このとき、式（３）および式（４）は、それぞれ次式（７）および次式（８）のように書き換えることができる。

したがって、式（７）および式（８）から、熱源温度Ｔ_Ｈは、例えば次式（９）で表すことができる。

ここで、式（５）で定義した係数ａと、式（６）で定義した係数ｂとの比として、次式（１０）で表される熱収支相対係数Ｄを導入する。

熱収支相対係数Ｄを用いて、式（９）は次式（１１）のように書き換えることができる。

そして、次式（１１）をＩＣ温度Ｔ_ＩＣについて解くと、次式（１２）のようになる。

式（１２）において、熱源温度Ｔ_Ｈは第１の測温体１２５によって検出可能であり、ソケット温度Ｔ_ＳＫＴは第２の測温体１１５によって検出可能であるため、何れも既知である。しかし、熱抵抗Ｒ_ａ１，Ｒ_ａ２，Ｒ_ｂ１，Ｒ_ｂ２は未知であるため、熱収支相対係数Ｄの値も未知である。そこで、本実施形態では、熱収支相対係数Ｄを校正する。

式（１２）を熱収支相対係数Ｄについて解くと、次式（１３）のようになる。

ここで、ＩＣ温度Ｔ_ＩＣは求める温度であり、その値は不明である。しかし、ＩＣ温度Ｔ_ＩＣの基準値（以下、「基準ＩＣ温度」という）Ｔ_ＩＣ０を別途測定できれば式（１３）から熱収支相対係数Ｄが求まるため、熱収支相対係数Ｄを校正することができる。

基準ＩＣ温度Ｔ_ＩＣ０は、事前に別途の測定方法でＩＣ２２の温度の真値を測定することで定められる。そして、当該真値を測定したときの第１の測温体１２５の検出温度を基準熱源温度Ｔ_Ｈ０とし、第２の測温体１１５の検出温度を基準ソケット温度Ｔ_ＳＫＴ０とすると、式（１３）を利用して、次式（１４）のように熱収支相対係数Ｄを算出することができる。

ただし、ＩＣ内位置Ｐ_ＩＣから内部空間位置Ｐ_ＯＵＴまでの熱流経路に係る熱抵抗Ｒ_ａ２や、ソケット位置Ｐ_ＳＫＴから内部空間位置Ｐ_ＯＵＴまでの熱流経路に係る熱抵抗Ｒ_ｂ２には、収納空間１５の熱環境が影響する。そして、この熱環境は、収納空間１５の対流度合いによって変動する。そこで、本実施形態では、冷却装置７０の駆動状態と、除電装置１３の駆動状態との組合せによって収納空間１５の対流度合いを定義し、当該対流度合い毎に該当する熱環境下（つまり該当する冷却装置７０および除電装置１３の駆動状態下）で基準ＩＣ温度Ｔ_ＩＣ０や基準熱源温度Ｔ_Ｈ０、基準ソケット温度Ｔ_ＳＫＴ０を取得して熱収支相対係数Ｄを算出・校正しておく。

図４は、校正した熱収支相対係数Ｄを設定した熱収支特性テーブルのデータ構成例を示す図である。図４に示すように、熱収支特性テーブルには、「強対流」「弱対流」「自然対流」の３段階の対流度合いと対応付けて、熱収支相対係数Ｄの値が格納される。図４の例では、冷却装置７０を構成するファンの風量として「強」又は「弱」を選択可能な場合を想定しており、「強対流」は、冷却装置７０が駆動している場合であってファンの風量設定が「強」の場合で、且つ除電装置１３が駆動している場合に該当する。「弱対流」は、冷却装置７０が駆動している場合であってファンの風量設定が「弱」の場合で、且つ除電装置１３が駆動している場合に該当する。「自然対流」は、冷却装置７０および除電装置１３がいずれも停止している場合に該当する。

以上のようにして熱収支相対係数Ｄを校正した後は、熱源温度Ｔ_Ｈおよびソケット温度Ｔ_ＳＫＴを随時検出し、それらと熱収支相対係数Ｄとを用いてＩＣ温度Ｔ_ＩＣを式（１２）に従って算出する。算出したＩＣ温度Ｔ_ＩＣは、適宜表示装置５０に表示してユーザーに提示する構成としてもよい。

図５は、ＩＣ温度Ｔ_ＩＣの算出精度を説明する図であり、熱収支相対係数Ｄを固定値として用いてＩＣ温度Ｔ_ＩＣを算出した場合と、冷却装置７０および除電装置１３の駆動状態を変えながらその対流度合いに応じた熱収支相対係数Ｄを熱収支特性テーブルから読み出して用い、ＩＣ温度Ｔ_ＩＣを算出した場合の推定誤差をプロットして示している。推定誤差は、ＩＣ温度Ｔ_ＩＣの真値を併せて測定することで求めた。図５に示すように、ＩＣ温度Ｔ_ＩＣは、例えば収納空間１５の対流度合いをその熱環境として考慮し熱収支相対係数Ｄを可変に設定（補正）することで、より高精度にＩＣ温度Ｔ_ＩＣを測定することができる。

［機能構成］
図６は、制御装置３０の主要な機能構成例を示すブロック図である。図６に示すように、制御装置３０は、操作入力部３１と、表示部３３と、通信部３５と、制御部３７と、記憶部４０とを備え、検査ユニット１０や温度計８０とともに温度測定装置を構成する。

操作入力部３１は、ユーザーによる各種操作入力を受け付け、操作入力に応じた操作入力信号を制御部３７へ出力する。ボタンスイッチやレバースイッチ、ダイヤルスイッチ、タッチパネル等により実現できる。

表示部３３は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、ＯＥＬＤ（Organic Electroluminescence Display）、電子ペーパーディスプレイ等の表示装置によって実現され、制御部３７からの表示信号に基づく各種表示を行う。図１では、表示装置５０がこれに該当する。

通信部３５は、制御部３７の制御のもと、外部との間でデータを送受するための通信装置である。例えば、制御装置３０は、通信部３５を介して回路検査処理装置６０と必要なデータを送受することができる。この通信部３５の通信方式としては、無線通信を利用して無線接続する形式や、所定の通信規格に準拠したケーブルを介して有線接続する形式、クレイドル等と呼ばれる充電器と兼用の中間装置を介して接続する形式等、種々の方式を適用可能である。

制御部３７は、各機能部との間でデータの入出力制御を行い、所定のプログラムやデータ、操作入力部３１からの操作入力信号、第１の測温体１２５から随時入力される検出温度、第２の測温体１１５から随時入力される検出温度、温度計８０から随時入力される収納空間１５の温度等に基づき各種の演算処理を実行して、ＩＣ２２の検査に係る検査ユニット１０の動作を制御する。例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等のマイクロプロセッサーや、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＩＣメモリー等の電子部品によって実現できる。

この制御部３７は、熱収支特性校正部３７１と、熱環境設定部３７３と、温度制御部３７５とを含む。

熱収支特性校正部３７１は、検査に先立ち基準ＩＣ温度Ｔ_ＩＣ０を取得するとともに、同時に第１の測温体１２５により検出された検出温度を基準熱源温度Ｔ_Ｈ０とし、第２の測温体１１５により検出された検出温度を基準ソケット温度Ｔ_ＳＫＴ０として取得する。そして、式（１４）に従って熱収支相対係数Ｄを算出することで、熱収支相対係数Ｄの校正を行う。より詳細には、熱収支特性校正部３７１は、収納空間１５の対流度合いを変えながら基準ＩＣ温度Ｔ_ＩＣ０、基準ソケット温度Ｔ_ＳＫＴ０、および基準熱源温度Ｔ_Ｈ０を取得して熱収支相対係数Ｄを算出し、複数の対流度合い毎に熱収支相対係数Ｄを校正して熱収支特性テーブル４３を生成する。

熱環境設定部３７３は、実際の収納空間１５の対流度合いを設定する。例えば、冷却装置７０の駆動状態と、除電装置１３の駆動状態とを設定した対流度合いデータを生成する。冷却装置７０の駆動状態は、駆動しているか否か（駆動／停止）の設定と、ファンの風量設定（「強」又は「弱」）とを含む。除電装置１３については、駆動しているか否か（駆動／停止）を設定する。そして、熱環境設定部３７３は、冷却装置７０および除電装置１３の駆動状態が変更されるたびに、対流度合いデータ４５を更新する。

温度制御部３７５は、ＩＣ温度Ｔ_ＩＣが目標温度となるようにハンドヒーター１２３の発熱温度を制御する。この温度制御部３７５は、内部温度算出部３７７と、発熱温度算出部３７９とを備える。

内部温度算出部３７７は、熱収支相対係数Ｄと、熱源温度Ｔ_Ｈと、ソケット温度Ｔ_ＳＫＴとを用い、式（１２）に従ってＩＣ温度Ｔ_ＩＣを算出する。その際、熱収支相対係数Ｄは、対流度合いデータ４５に従い、対応する熱収支相対係数Ｄの値を熱収支特性テーブル４３から読み出して用いる。

発熱温度算出部３７９は、内部温度算出部３７７が算出したＩＣ温度Ｔ_ＩＣと目標温度との差に基づいて、ハンドヒーター１２３の発熱温度を算出する。

記憶部４０は、ＩＣメモリーやハードディスク、光学ディスク等の記憶媒体により実現されるものである。この記憶部４０には、制御装置３０を動作させ、制御装置３０が備える種々の機能を実現するためのプログラムや、当該プログラムの実行中に使用されるデータ等が予め格納され、あるいは処理の都度一時的に格納される。なお、制御部３７と記憶部４０との接続は、装置内の内部バス回路による接続に限らず、ＬＡＮ（Local Area Network）やインターネット等の通信回線で実現してもよい。その場合、記憶部４０は、制御装置３０とは別の外部記憶装置により実現されるとしてもよい。

また、記憶部４０は、メインプログラム４１と、熱収支特性テーブル４３と、対流度合いデータ４５と、検出温度データ４７と、算出内部温度データ４９とを記憶する。

制御部３７は、メインプログラム４１を読み出して実行することにより、ＩＣ２２の検査に係る検査ユニット１０の動作を制御する。このメインプログラム４１は、制御部３７を熱収支特性校正部３７１、熱環境設定部３７３、および温度制御部３７５として機能させるための温度制御プログラム４１１を含む。なお、これらの各部は、制御部３７が温度制御プログラム４１１を読み出して実行することによりソフトウェア的に実現されるものとして説明するが、各部専用の電子回路を構成してハードウェア的に実現することも可能である。

熱収支特性テーブル４３は、熱収支特性校正部３７１が校正した対流度合い毎の熱収支相対係数Ｄの値を記憶する（図４を参照）。

対流度合いデータ４５は、熱環境設定部３７３が設定した収納空間１５の対流度合いを記憶する。

検出温度データ４７は、熱源温度データ４７１と、ソケット温度データ４７３とを含む。熱源温度データ４７１は、第１の測温体１２５により随時検出される熱源温度Ｔ_Ｈを時系列で記憶する。ソケット温度データ４７３は、第２の測温体１１５により随時検出されるソケット温度Ｔ_ＳＫＴを時系列で記憶する。

算出内部温度データ４９は、内部温度算出部３７７により随時算出されるＩＣ温度Ｔ_ＩＣを時系列で記憶する。

［処理の流れ］
図７は、制御装置３０が行う処理の流れを示すフローチャートである。ここで説明する処理は、制御部３７が記憶部４０から温度制御プログラム４１１を含むメインプログラム４１を読み出して実行し、ＩＣテストハンドラー１の各部を動作させることで実現できる。

先ず、熱収支特性校正部３７１が、予め定義される複数の対流度合い毎に基準ＩＣ温度Ｔ_ＩＣ０を取得し、基準熱源温度Ｔ_Ｈ０と基準ソケット温度Ｔ_ＳＫＴ０とを検出して式（１４）により熱収支相対係数Ｄを算出・校正する（ステップＳ１）。算出した対流度合い毎の熱収支相対係数Ｄは、熱収支特性テーブル４３として記憶部４０に格納される。また、熱環境設定部３７３が、実際の冷却装置７０の駆動状態と除電装置１３の駆動状態とを随時取得し、収納空間１５の対流度合いとして設定する処理を開始する（ステップＳ３）。ここでの処理により、対流度合いデータ４５が生成・更新される。

その後、制御部３７は、検査ユニット１０の動作を制御してＩＣ２２の検査を開始する（ステップＳ５）。そして、吸着ハンド１２０が検査対象となる新たなＩＣ２２が収納されたＩＣパッケージ２０を吸着して載置部１１０に載置させるごとに、ステップＳ７〜ステップＳ１５の処理を繰り返し行って、ステップＳ５で開始した検査において順次検査対象とされるＩＣ温度Ｔ_ＩＣが目標温度となるように、ハンドヒーター１２３を発熱させる。

すなわち先ず、ステップＳ７では、内部温度算出部３７７が、対流度合いデータ４５に従って対応する熱収支相対係数Ｄを熱収支特性テーブル４３から読み出す。続いて、内部温度算出部３７７は、第１の測温体１２５によって検出された検出温度を熱源温度Ｔ_Ｈとし、第２の測温体１１５によって検出された検出温度をソケット温度Ｔ_ＳＫＴとして取得する（ステップＳ９）。そして、内部温度算出部３７７は、ステップＳ７で読み出した熱収支相対係数Ｄと、ステップＳ９で取得した熱源温度Ｔ_Ｈおよびソケット温度Ｔ_ＳＫＴとを用い、式（１２）によりＩＣ温度Ｔ_ＩＣを算出する（ステップＳ１１）。

ＩＣ温度Ｔ_ＩＣを算出したならば、発熱温度算出部３７９が、ＩＣ温度Ｔ_ＩＣと目標温度との差に基づいてハンドヒーター１２３の発熱温度を算出する（ステップＳ１３）。そして、温度制御部３７５が、算出した発熱温度に従ってハンドヒーター１２３を制御する（ステップＳ１５）。

その後は、検査対象のＩＣ２２が無くなり、本処理を終了するまでの間は（ステップＳ１７：ＮＯ）、ステップＳ７に戻って上記した処理を繰り返す。

以上説明したように、本実施形態によれば、基準ＩＣ温度Ｔ_ＩＣ０と、基準熱源温度Ｔ_Ｈ０と、基準ソケット温度Ｔ_ＳＫＴ０とを事前に取得して算出・校正した熱収支相対係数Ｄを各温度の熱収支特性として用い、第１の測温体１２５によって随時検出される熱源温度Ｔ_Ｈと、第２の測温体１１５によって随時検出されるソケット温度Ｔ_ＳＫＴとからＩＣ温度Ｔ_ＩＣを算出することができる。またその際、収納空間１５の対流度合いを考慮し、熱収支相対係数Ｄを可変に設定することができる。これによれば、ＩＣ２２の温度を精度よく測定し、その推移を監視することができる。

また、算出したＩＣ温度Ｔ_ＩＣと目標温度との差に基づいてハンドヒーター１２３の発熱温度を算出し、ＩＣ温度Ｔ_ＩＣが目標温度となるようにハンドヒーター１２３の発熱温度を制御することができる。ここで、ハンドヒーター１２３を同じ発熱温度で発熱させたとしても、例えば表面粗さ等のＩＣパッケージ２０の個体差や、収納空間１５等の筐体１１内の熱環境の変動等に起因して実際のＩＣ２２の温度にはばらつきが生じ得る。その他、吸着ハンド１２０によるＩＣパッケージ２０の吸着位置のずれによってもＩＣ２２の温度がばらつく場合がある。これに対し、本実施形態によれば、ＩＣ温度Ｔ_ＩＣを算出しながら随時ハンドヒーター１２３を制御することができる。したがって、ＩＣ２２を目標温度に適正に加熱した状態で検査が行えるため、信頼性の向上が図れる。

［変形例］
なお、ＩＣパッケージ２０の加熱方式は、ハンドヒーター１２３を備えた加熱部を接触させてＩＣパッケージ２０を加熱する方式に限らず、内部が所定温度に制御されたチャンバー（恒温槽）内にＩＣパッケージ２０を搬入して目標温度に加熱する方式でもよい。

また、上記した実施形態では、冷却装置７０の駆動状態と、除電装置１３の駆動状態との組合せによって収納空間１５の対流度合いを定義し、対流度合い毎に熱収支相対係数Ｄを算出して熱収支特性テーブル４３を設定しておくこととした。そして、実際の冷却装置７０および除電装置１３の駆動状態に合致する対流度合いの熱収支相対係数Ｄを用いてＩＣ温度Ｔ_ＩＣを算出することとした。これに対し、収納空間１５に風速計を設置して随時収納空間１５の風速を検出し、対流度合いを特定するようにしてもよい。そして、特定した対流度合いに対応する熱収支相対係数Ｄを用いるとしてもよい。この場合は、収納空間１５の風速を変えながら熱収支相対係数Ｄの校正を行い、熱収支特性テーブルを生成しておけばよい。

また、対流度合いにかえて筐体１１内の温度を用い、熱収支相対係数Ｄを可変に設定する構成としてもよい。この場合は、収納空間１５の温度を変えながら熱収支相対係数Ｄの校正を行い、熱収支特性テーブルを生成しておく。そして、温度計８０によって検出された収納空間１５の温度を随時取得し、対応する熱収支相対係数ＤをＩＣ温度Ｔ_ＩＣの算出に用いる。これによれば、収納空間１５の温度をその熱環境として考慮し、熱収支相対係数Ｄを可変に設定できるので、精度よくＩＣ温度Ｔ_ＩＣを測定することができる。図８は、本変形例における熱収支特性テーブルのデータ構成例を示す図である。図８に示すように、本変形例の熱収支特性テーブルには、段階的な温度範囲と対応付けて、熱収支相対係数Ｄの値が格納される。

また、上記した実施形態では、第２熱流経路を流れる熱流Ｑ_２として、ソケット位置Ｐ_ＳＫＴを流れる熱流を例にし、ソケット温度Ｔ_ＳＫＴを用いて説明した。これに対し、図９に示すように、ソケット温度Ｔ_ＳＫＴにかえて、ＩＣパッケージ２０の表面温度Ｔ_ＰＫＧを用いてもよい。この場合、ＩＣパッケージ２０の表面温度Ｔ_ＰＫＧは、適所に設置された赤外放射温度計等の非接触温度計１１７を用いて検出してもよい。非接触温度計１１７の設置位置は特に限定されないが、例えば、ＩＣパッケージ２０が装着されるソケット１１１等に設置できる。図９においては、ＩＣパッケージ２０がソケット１１１に装着されたときにＩＣパッケージ２０の側面が測定対象位置となるように、非接触温度計１１７が位置決めされている。

また、上記した実施形態では、基準ソケット温度Ｔ_ＳＫＴ０およびソケット温度Ｔ_ＳＫＴとして、第２の測温体１１５により検出された検出温度を用いた。これに対し、赤外線放射温度計等の接触温度計によりソケット１１１の表面温度又は底面温度を測定し、基準ソケット温度Ｔ_ＳＫＴ０およびソケット温度Ｔ_ＳＫＴとして用いてもよい。

また、上記した実施形態では、第１の測温体１２５により加熱部１２１の温度を検出し、これを熱源温度Ｔ_ＨとしてＩＣ温度Ｔ_ＩＣを算出することとした。これに対し、発熱温度算出部３７９が算出するハンドヒーター１２３の発熱温度を熱源温度Ｔ_Ｈとして用い、ＩＣ温度Ｔ_ＩＣを算出する構成としてもよい。

また、上記した実施形態では、被測定体である電子回路としてＩＣを例示し、ＩＣを検査するためのＩＣテストハンドラーについて説明したが、電子部品（電子デバイス）や電子部品モジュール等の電気的特性を検査する検査装置にも同様に適用できる。

また、上記した実施形態では、制御装置３０を回路検査処理装置６０とは別体の装置として説明したが、双方の機能を有する一体の装置として構成してもよい。

１００…検査装置、１…ＩＣテストハンドラー、１０…検査ユニット、１１０…載置部、１１１…ソケット、１１３…ソケットピン、１１５…第２の測温体、１１７…非接触温度計、１２０…吸着ハンド、１２１…加熱部、１２３…ハンドヒーター、１２５…第１の測温体、３０…制御装置、３１…操作入力部、３３…表示部、３５…通信部、３７…制御部、３７１…熱収支特性校正部、３７３…熱環境設定部、３７５…温度制御部、３７７…内部温度算出部、３７９…発熱温度算出部、４０…記憶部、４１…メインプログラム、４１１…温度制御プログラム、４３…熱収支特性テーブル、４５…対流度合いデータ、４７…検出温度データ、４７１…熱源温度データ、４７３…ソケット温度データ、４９…算出内部温度データ、１３…除電装置、６０…回路検査処理装置、７０…冷却装置、８０…温度計、１１…筐体、１５…収納空間、２０…ＩＣパッケージ、２１…端子、２２…ＩＣ

Claims (11)

1. 発熱温度を変更可能な熱源と、
   被測定体の中に収納された測定対象外の所定位置の温度を検出する温度センサーと、
   前記測定対象の温度、前記熱源の温度、および前記所定位置の温度の熱収支特性と、前記熱源の温度と、検出された前記所定位置の温度とに基づいて、前記測定対象の温度を算出する温度算出部と、
   を備えた温度測定装置。
2. 算出された前記測定対象の温度に基づいて、前記熱源の温度制御を行う制御部、
   を備えた請求項１に記載の温度測定装置。
3. 前記被測定体を載置する載置部、
   を備えた請求項１又は２に記載の温度測定装置。
4. 前記温度センサーは、前記載置部の温度を前記所定位置の温度として検出する、
   請求項３に記載の温度測定装置。
5. 前記被測定体を保持して前記載置部へ運搬し、測定中は所定の停止位置で停止する運搬部、
   を備え、
   前記熱源は、前記運搬部に設けられた、
   請求項３又は４に記載の温度測定装置。
6. 前記温度算出部は、熱環境に応じて前記熱収支特性を可変に設定する、
   請求項１〜５の何れか一項に記載の温度測定装置。
7. 前記温度算出部は、装置筐体内の温度および対流度合いのうちの何れかに基づく前記熱環境に応じて前記熱収支特性を可変に設定する、
   請求項６に記載の温度測定装置。
8. 前記測定対象が電子回路である請求項１〜７の何れか一項に記載の温度測定装置、
   を備えた検査装置。
9. 前記測定対象が電子回路であり、前記載置部が前記電子回路用のソケットを有して構成された請求項３〜５の何れか一項に記載の温度測定装置と、
   装置筐体内の所定空間に設置された、動作補償温度が前記熱源の温度より低く、前記ソケットと電線で接続された回路検査処理装置、および、前記回路検査処理装置を冷却するための冷却装置と、
   を具備し、
   前記温度算出部が、前記所定空間の熱環境に応じて前記熱収支特性を可変に設定する、
   検査装置。
10. 前記温度センサーは、前記ソケット内の電線近傍位置の温度を前記所定位置の温度として検出する、
    請求項９に記載の検査装置。
11. 発熱温度を変更可能な熱源と、被測定体の中に収納された測定対象外の所定位置の温度を検出する温度センサーと、を備えた温度測定装置の制御方法であって、
    前記測定対象の温度、前記熱源の温度、および前記所定位置の温度の熱収支特性と、前記熱源の温度と、検出された前記所定位置の温度とに基づいて、前記測定対象の温度を算出すること、
    を含む制御方法。

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