JP2020122706A - 電子部品ハンドリング装置及び電子部品試験装置 - Google Patents

Abstract

【課題】試験中に急激な温度変化が生じるタイプのＤＵＴであっても、ＤＵＴの温度を適切な範囲内に制御することが可能な電子部品ハンドリング装置を提供する。【解決手段】電子部品ハンドリング装置５０は、ＤＵＴ９０の温度を調整する温度調整装置７０と、温度検出回路９２の検出結果に基づいてＤＵＴ９０の温度を演算する第１の演算部８６と、温度調整装置７０を制御する温度制御部８７と、温度制御部８７に第１の信号Ｓ１を出力する第１の制御部８８と、を備え、温度制御部８７が実行する温度制御は、第１の演算部８６によって演算されたＤＵＴ９０の温度に基づく第１の温度制御と、第１の温度制御とは別の第２の温度制御と、を含み、温度制御部８７は、第１の温度制御を開始した後に、第１の制御部８８から第１の信号Ｓ１が入力された場合に、ＤＵＴ９０の温度制御を第１の温度制御から前記第２の温度制御に切り替える。【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体集積回路素子等の被試験電子部品（以下、単に「ＤＵＴ」（Device Under Test）の試験に用いられる電子部品ハンドリング装置、及び、それを備えた電子部品試験装置に関するものである。

試験回路板に設置されたソケットにＤＵＴを取り付けて、当該ＤＵＴのチップダイに一体的に形成された温度センシングダイオードの信号を回路板上のコネクタを介してテスタが取得し、ＤＵＴの温度を示す信号をテスタが温度コントローラに供給する装置が知られている（例えば特許文献１参照）。この温度コントローラは、ＤＵＴの温度を示す信号を使用して、ＤＵＴの温度を所望の設定値に保つように冷却手段及び加熱手段を制御する。

特表２００４−５０３９２４号公報

しかしながら、短時間に急激な自己発熱等が生じるタイプのＤＵＴを試験する場合、リアルタイムにＤＵＴの温度を示す信号に基づく温度制御では、ＤＵＴの急激な温度変化によって、ＤＵＴの温度が所望の設定値から大きく外れてしまう場合があるという問題があった。

本発明が解決しようとする課題は、試験中に急激な温度変化が生じるタイプのＤＵＴであっても、ＤＵＴの温度を適切な範囲内に制御することが可能な電子部品ハンドリング装置及び電子部品試験装置を提供することである。

［１］本発明に係る電子部品ハンドリング装置は、温度検出回路を有するＤＵＴをハンドリングして、前記ＤＵＴを試験するテスタに電気的に接続されたソケットに前記ＤＵＴを押し付ける電子部品ハンドリング装置であって、前記ＤＵＴの温度を調整する温度調整装置と、前記温度検出回路の検出結果に基づいて前記ＤＵＴの温度を演算する第１の演算部と、前記温度調整装置を制御する温度制御部と、前記温度制御部に第１の信号を出力する第１の制御部と、を備え、前記温度制御部が実行する温度制御は、前記第１の演算部によって演算された前記ＤＵＴの温度に基づく第１の温度制御と、前記第１の温度制御とは別の第２の温度制御と、を含み、前記温度制御部は、前記第１の温度制御を開始した後に、前記第１の制御部から第１の信号が入力された場合に、前記ＤＵＴの温度制御を前記第１の温度制御から前記第２の温度制御に切り替える電子部品ハンドリング装置である。

［２］上記発明において、前記第２の温度制御は、前記第１の信号に基づき、前記ＤＵＴの冷却又は加熱を強制的に開始するように前記温度調整装置を制御することを含んでいてもよい。

［３］上記発明において、前記第１の信号は、前記第１の温度制御の開始から第１の所定時間後に前記温度制御部に入力され、前記第１の所定時間は、予め測定された温度プロファイルに基づいて設定されており、前記温度プロファイルは、前記第１の温度制御によって温度調整されながら前記テスタによって試験される前記ＤＵＴの温度の挙動を示すプロファイルであってもよい。

［４］上記発明において、前記第１の所定時間は、前記温度プロファイルにおける発熱ピークの前記試験開始からの経過時間と、前記発熱ピークにおける発熱量と、に基づいて設定されていてもよい。

［５］上記発明において、前記第１の所定時間は、前記温度プロファイルに加えて、前記温度調整装置の温度制御応答特性と、前記ＤＵＴの温度制御応答特性と、に基づいて設定されていてもよい。

［６］上記発明において、前記温度制御部は、前記第２の温度制御が完了した場合に、前記ＤＵＴの温度制御を前記第２の温度制御から前記第１の温度制御に戻してもよい。

［７］上記発明において、前記第２の温度制御は、前記第１の信号に基づき、前記ＤＵＴの冷却又は加熱を強制的に開始し、前記第２の温度制御の開始から第２の所定時間経過した後に、前記ＤＵＴの冷却又は加熱を停止して、前記ＤＵＴの加熱又は冷却を開始するように前記温度調整装置を制御することを含んでもよい。

［８］上記発明において、前記第１の制御部は、前記温度制御部にスタート信号を出力し、前記温度制御部は、前記第１の制御部から前記スタート信号が入力された場合に、前記第１の温度制御を開始してもよい。

［９］上記発明において、前記テスタから出力される前記ＤＵＴのジャンクション温度を示す第２の信号を受信する第１の受信部と、前記テスタから出力される前記温度検出回路の検出値を示す第３の信号を受信する第２の受信部と、を備え、前記第１の演算部は、前記第２の信号及び前記第３の信号を用いて前記ＤＵＴの温度を演算してもよい。

［１０］本発明に係る電子部品試験装置は、上記の電子部品ハンドリング装置と、ソケットが電気的に接続されていると共に前記ＤＵＴを試験するテスタと、を備えており、前記テスタは、前記温度検出回路の検出値から前記ＤＵＴのジャンクション温度を演算する第２の演算部と、前記第２の演算部の演算結果を第２の信号として送信する第１の送信部と、前記温度検出回路の検出値を第３の信号として送信する第２の送信部と、を含む電子部品試験装置である。

本発明では、第１の演算部によって演算されたＤＵＴの温度に基づく第１の温度制御と、当該第１の温度制御とは別の第２の温度制御と、により、ＤＵＴの温度を制御するため、急激な自己発熱等が生じるタイプのＤＵＴであっても、ＤＵＴの温度を適切な範囲内に制御することが可能となる。

図１は、本発明の実施形態における電子部品試験装置の構成を示すブロック図である。 図２は、本発明の実施形態におけるＤＵＴ温度Ｔ_ｊ’の算出方法を示す図である。 図３は、本発明の実施形態における第１の温度制御及び第２の温度制御を説明するための図である。 図４は、本発明の実施形態におけるＤＵＴ温度Ｔ_ｊ’の算出方法の変形例を示す図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は本実施形態における電子部品試験装置の構成を示すブロック図、図２は本実施形態におけるＤＵＴ温度Ｔ_ｊ’の算出方法を示す図、図３は本実施形態における第１の温度制御及び第２の温度制御を説明するための図、図４は本実施形態におけるＤＵＴ温度Ｔ_ｊ’の算出方法の変形例を示す図である。

本実施形態における電子部品試験装置１は、半導体集積回路素子等のＤＵＴ９０の電気的特性を試験する装置である。本実施形態におけるＤＵＴ９０は、図１に示すように、テスタ１０の試験対象である主回路９１に加えて、ＤＵＴ９０の温度を検出する温度検出回路９２を備えている。

本実施形態における温度検出回路９２は、例えば、サーマルダイオードを含む回路であり、主回路９１が形成された半導体基板に形成されている。この温度検出回路９２は、ＰＮ接合の温度依存性を利用することでＤＵＴ９０の温度を検出する。なお、温度検出回路９２の構成は、特に上記に限定されない。例えば、温度に依存した抵抗特性やバンドギャップ特性を有する素子を用いて温度検出回路９２を構成してもよい。或いは、温度検出回路９２として、熱電対をＤＵＴ９０に埋設してもよい。

本実施形態における電子部品試験装置１は、図１に示すように、テスタ１０と、電子部品ハンドリング装置５０（以下単にハンドラ５０と称する。）と、を備えている。

テスタ１０には、ソケット２０が装着されている。ハンドラ５０によってＤＵＴ９０がソケット２０に押し付けられることで、ソケット２０を介して、当該ＤＵＴ９０とテスタ１０が電気的に接続される。そして、テスタ１０は、ソケット２０を介して、ＤＵＴ９０の主回路９１に試験信号を入出力することで、ＤＵＴ９０の試験を実行する。また、ＤＵＴ９０の温度検出回路９２の検出電圧信号は、ソケット２０を介して、テスタ１０に取り込まれる。

ハンドラ５０は、ＤＵＴ９０をハンドリングする装置であり、試験前のＤＵＴ９０をソケット２０に供給して当該ソケット２０に押し付けたり、試験後のＤＵＴ９０を試験結果に応じて分類したりするように構成されている。テスタ１０とハンドラ５０は、ケーブル３０を介して接続されており、テスタ１０とハンドラ５０との間で信号の授受が可能となっている。なお、テスタ１０とハンドラ５０は、赤外線などを用いた光無線通信を用いて信号の授受を行ってもよく、この場合にはケーブル３０を省略してもよい。

また、このテスタ１０には、ソケット２０が実装されている。このソケット２０は、ＤＵＴ９０の入出力端子９３に対応するように配置された接触子２１を有している。ハンドラ５０によりＤＵＴ９０がソケット２０に押し付けられると、ＤＵＴ９０の入出力端子９３がソケット２０の接触子２１と接触することで、当該ＤＵＴ９０とソケット２０とが電気的に接続される。

テスタ１０は、図１に示すように、第１のスイッチ１１と、第２の演算部１２と、第１の送信部１４と、第２の送信部１５と、第３の送信部１６と、第２の制御部１７と、第４の受信部１８と、を備えている。

第１のスイッチ１１の入力端１１ａは、ソケット２０に電気的に接続されている。また、この第１のスイッチ１１の一方の出力端１１ｂは、第２の演算部１２に電気的に接続されている。一方、第１のスイッチ１１の他方の出力端１１ｃは、第２の送信部１５に電気的に接続されている。第１のスイッチ１１は、テスタ１０の第２の制御部１７からの制御信号に従って、出力先を第２の演算部１２と第２の送信部１５に選択的に切り替えるように構成されている。第２の制御部１７の一例としては、ワークステーションを例示することができる。この第２の演算部１２及び第２の送信部１５のそれぞれには、ソケット２０及び第１のスイッチ１１を介して、温度検出回路９２の検出電圧信号が入力される。この温度検出回路９２の検出電圧信号は、アナログ信号である。

第２の演算部１２は、温度検出回路９２の検出電圧信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換機能を有していると共に、検出電圧信号に対して所定の補正処理を行うことでジャンクション温度Ｔ_ｊを求める演算機能を有している。この第２の演算部１２は、ジャンクション温度Ｔ_ｊを示す第２の信号Ｓ_２を生成して、当該第２の信号Ｓ_２を第２の制御部１７に出力すると共に、第１の送信部１４に出力する。このジャンクション温度Ｔ_ｊは、ＤＵＴ９０内の半導体基板の温度である。

第１の送信部１４は、第２の演算部１２で生成された第２の信号Ｓ_２を、ハンドラ５０の第１の受信部８２に送信する。この第１の信号は、デジタル信号であり、特に限定されないが、例えば、Ｉ２Ｃ（Inter-Integrated Circuit）バスを通じて伝送される。

これに対し、第２の送信部１５は、第３の信号Ｓ_３として、温度検出回路９２の検出電圧信号をアナログ信号のまま、ハンドラ５０の第２の受信部８３に送信する。

ここで、第２の信号Ｓ_２が示すジャンクション温度Ｔ_ｊは、第２の演算部１２によって高い精度で算出されたＤＵＴ９０の温度である。これに対し、第３の信号Ｓ_３が示す検出温度（Ｔ_ｊ＋ｃ）は、補正等の演算がなされておらず、温度検出回路９２の出力そのものである。このような補正処理の有無が異なったり信号経路の距離に差があったりするため、第３の信号Ｓ_３が示す検出温度（Ｔ_ｊ＋ｃ）は、ジャンクション温度Ｔ_ｊに対して誤差ｃを含んでいる（図２参照）。

また、本実施形態では、第２の制御部１７が、第３の送信部１６に対して、第４の信号Ｓ_４を出力することが可能となっている。第４の信号Ｓ_４は、ハンドラ５０の温度制御部８７の第２のスイッチ８７１を切り替えるための切替信号である。

第４の受信部１８は、ハンドラ５０から出力されるスタート信号Ｓ_ｓｔを受信し、スタート信号Ｓ_ｓｔを第２の制御部１７に出力する。このスタート信号Ｓ_ｓｔが第２の制御部１７に入力されると、第２の制御部１７がＤＵＴ９０の試験を開始するとともに、第１のスイッチ１１の出力先を第２の送信部１５に切り替える。

本実施形態におけるハンドラ５０は、図１に示すように、プッシャ６０と、温度調整装置７０と、制御装置８０と、を備えている。プッシャ６０は、ＤＵＴ９０の試験を実行するためにＤＵＴ９０をソケット２０に押し付けて、ＤＵＴ９０とソケット２０を電気的に接続させる。温度調整装置７０は、プッシャ６０がＤＵＴ９０と伝熱可能に接触している状態で、冷媒と温媒を用いてプッシャ６０の温度を制御することで、ＤＵＴ９０の温度を調整する。制御装置８０は、テスタ１０から送信される第２及び第３の信号Ｓ_２，Ｓ_３を用いてＤＵＴ９０の温度Ｔ_ｊ’を算出し、当該算出結果Ｔ_ｊ’に基づいて温度調整装置７０を制御する。

プッシャ６０は、ハンドラ５０がＤＵＴ９０をソケット２０に押し付ける際に、ＤＵＴ９０に伝熱可能に接触する部材である。このため、プッシャ６０は、温度調整装置７０から冷媒及び温媒が供給される内部空間６１を有している。また、このプッシャ６０には、温度センサ６２が埋設されている。この温度センサ６２の検出信号は、温度制御部８７に出力される。

温度調整装置７０は、流量調整部７１と、冷媒供給部７２と、温媒供給部７３と、を備えている。プッシャ６０の内部空間６１は、流量調整部７１を介して、冷媒供給部７２と温媒供給部７３に連通している。冷媒供給部７２は、特に図示しないが、例えば、液体の冷媒をプッシャ６０の内部空間６１に供給すると共に当該冷媒を内部空間６１から回収するための循環路を有していると共に、当該循環路上に設けられたポンプ及びチラー等を有している。同様に、温媒供給部７３も、特に図示しないが、例えば、液体の温媒をプッシャ６０の内部空間６１に供給すると共に当該温媒を内部空間６１から回収するための循環路を有していると共に、当該循環路上に設けられたポンプ及びボイラー等を有している。

流量調整部７１は、バルブ７１１を開閉することで、冷媒供給部７２からプッシャ６０の内部空間６１に供給される冷媒の流量と、温媒供給部７３からプッシャ６０の内部空間６１に供給される温媒の流量と、を任意に調整することが可能となっている。このバルブ７１１は、モータ等のアクチュエータ７１２に連結されており、アクチュエータ７１２によってバルブ７１１を回転させることで、当該バルブ７１１の開閉動作が行われる。そして、プッシャ６０がＤＵＴ９０に接触している状態で、制御装置８０が当該アクチュエータ７１２を駆動させて冷媒と温媒のそれぞれの流量を調整することで、ＤＵＴ９０の温度を調整することが可能となっている。

こうした温度調整装置７０の具体例としては、例えば、米国特許出願第１２／７４２，１７８（米国特許出願公開第２０１１／０１２６９３１号明細書）に記載された装置を例示することができる。なお、温度調整装置の構成は、上記に特に限定されない。例えば、上記のバルブ７１１及びアクチュエータ７１２に代えて、ソレノイドバルブを用いて冷媒及び温媒の流量をそれぞれ調整してもよい。こうした構成を有する温度調整装置の具体例としては、例えば、米国特許出願第１４／４７２，３９８（米国特許出願公開第２０１５／０２６８２９５号明細書）に記載の装置を例示することができる。或いは、冷媒及び温媒として気体を用いたサーモストリーマやヒータ等を温度調整装置としても用いてもよい。

ハンドラ５０の制御装置８０は、図１に示すように、第１の受信部８２と、第２の受信部８３と、第３の受信部８４と、変換部８５と、第１の演算部８６と、温度制御部８７と、第１の制御部８８と、第４の送信部８９と、を備えている。

第１の受信部８２は、テスタ１０の第１の送信部１４から第２の信号Ｓ_２を受信し、第１の演算部８６に出力する。第２の受信部８３は、テスタ１０の第２の送信部１５から第３の信号Ｓ_３を受信し、変換部８５に出力する。この変換部８５は、受信した第３の信号Ｓ_３をＡＤ変換して、その変換後のデジタル信号を第１の演算部８６に出力する。なお、上述のテスタ１０の第２の演算部１２は、ＡＤ変換機能に加えて演算機能を有しているのに対し、このハンドラ５０の変換部８５は、第３の信号Ｓ_３を単にデジタル変換するだけの機能しか備えていない。

第１の演算部８６は、第１の受信部８２から入力された第２の信号Ｓ_２（ジャンクション温度Ｔ_ｊ）と、変換部８５から入力された第３の信号Ｓ_３（検出温度Ｔ_ｊ＋ｃ）を用いて、下記の（１）式に従って、現在のＤＵＴ９０の温度Ｔ_ｊ’（以下単に「ＤＵＴ温度Ｔ_ｊ’」とも称する）を算出する（図２参照）。図２は、下記の（１）式に従ったＤＵＴ温度Ｔ_ｊ’の算出方法を説明する図である。

但し、上記の（１）式において、Ｔ_ｊは、第１のスイッチ１１をオンする直前のジャンクション温度を示し、（Ｔ_ｊ＋ｃ）は、直近にサンプリングされる検出温度を示し、ｚ^−１（Ｔ_ｊ＋ｃ）は、その一回前にサンプリングされた検出温度を示し、ΣΔＴ_ｊは、初回から直近までにサンプリングされた検出温度から算出されたΔＴ_ｊの総和を示す。

温度制御部８７は、図１に示すように、第２のスイッチ８７１と、第３の演算部８７２と、を備えている。

第２のスイッチ８７１の一方の入力端８７１ａは、第１の演算部８６に電気的に接続されている。そして、この第２のスイッチ８７１の出力端８７１ｃは、第３の演算部８７２に電気的に接続されている。なお、図１に示すように、第１の演算部８６により算出されたＤＵＴ温度Ｔ_ｊ’に対して、任意のオフセット値Ｔ_{ｊ＿ｏｆｆｓｅｔ}を加算できる機能を温度制御部８７が有してもよい。

第２のスイッチ８７１の入力端８７１ａが第１の演算部８６に電気的に接続されている場合、温度制御部８７は、第１の温度制御と、第２の温度制御と、を切り替えながら温度調整装置７０を制御する。

第１の温度制御は、ハンドラ５０の第１の制御部８８から出力されたスタート信号Ｓ_ｓｔが第３の演算部８７２に入力された場合に開始される。また、この第１の温度制御は、第２の温度制御が開始された場合には一旦中断されるが、ＤＵＴ温度Ｔ_ｊ’の演算は継続されており、第２の温度制御が終了すると第１の温度制御が再開される。

第１の制御部８８から出力されるスタート信号Ｓ_ｓｔは、ＤＵＴ９０の試験を開始させる信号でもあり、第１の制御部８８がスタート信号Ｓ_ｓｔを第４の送信部８９を介してテスタ１０に出力することでＤＵＴ９０の試験が開始される。よって、ＤＵＴ９０の試験が開始された直後は第１の温度制御によって温度調整装置７０が制御される。

この第１の温度制御では、第３の演算部８７２により、第１の演算部８６により算出された上述のＤＵＴ温度Ｔ_ｊ’と、目標温度であるセットポイントＴ_ＳＰとの差が最小となるように、温度調整装置７０によってＤＵＴ９０の温度が調整される（以下単に「Ｔｊ‘フィードバック制御」と称する。）。

具体的には、温度調整装置７０は、第１の演算部８６により算出されたＤＵＴ温度Ｔ_ｊ’に基づいて流量調整部７１のアクチュエータ７１２を制御して、プッシャ６０に流入する冷媒及び温媒の流量を調整することでプッシャ６０の温度を制御する。ＤＵＴ９０の温度は、プッシャ６０からの伝熱によってＤＵＴ９０が加熱又は冷却されることで調整される。第３の演算部８７２が実行する具体的な制御方式としては、例えば、ＰＩＤ（Proportional-Integral-Differential）制御などを例示することができる。

一方で、第２の温度制御は、第１の制御部８８から送信された第１の信号Ｓ_１が、第３の演算部８７２に入力された場合に開始される。すなわち、ハンドラ５０は、ＤＵＴ９０のテスト中に、第１の制御部８８により第１の温度制御と第２の温度制御とを切り替えながら、ＤＵＴ９０の温度を調整する。

この第２の温度制御は、第１の温度制御とは異なる方法による制御であり、第１の温度制御の実行中に、第１の信号Ｓ_１が第３の演算部８７２に入力されると第１の温度制御を一旦中断して強制的に開始される温度制御である。本実施形態において、第２の温度制御は、現在のＤＵＴ９０の温度Ｔ_ｊ’に関わらず、ＤＵＴ９０の急速冷却又は急速加熱を強制的に開始するように温度調整装置７０を制御する。

ここで、図３の破線は、短時間で急激に自己発熱するタイプのＤＵＴに、第１の温度制御のみを用いて試験を実施した場合のＤＵＴの温度プロファイルＰ_ｔｅｍｐである。試験中にＤＵＴが急激に自己発熱した場合、現在のＤＵＴ温度Ｔ_ｊ’に基づく第１の温度制御のみでは、ＤＵＴの温度調整が追い付かず、ＤＵＴの温度が急上昇してしまう。すなわち、第１の温度制御では、ＤＵＴの自己発熱に対応できず、セットポイントＴ_ＳＰに対してオーバーシュートしてしまう。

一方で、テスタ１０は、ハンドラ５０を介して、実際のテストを通じてＤＵＴ９０の温度の挙動を示す温度プロファイルＰ_ｔｅｍｐ（例えば、図３の破線）を予め取得することができるため、同じ品種のＤＵＴ９０に関しては、試験中にＤＵＴ９０の温度が高くなる温度ピークＴ_ｐｅａｋを予測することができる。なお、テスタ１０が、ＤＵＴ９０の温度プロファイルＰ_ｔｅｍｐを、ＤＵＴ９０の設計値に基づくシミュレーション等で予め取得してもよい。

そこで、本実施形態では、図３に示すように、ＤＵＴ９０の冷却を強制的に開始するように、ハンドラ５０の第１の制御部８８が第３の演算部８７２に第１の信号Ｓ_１を出力する。そして、第３の演算部８７２は、現在のＤＵＴ９０の温度Ｔ_ｊ’に関わらず、この第１の信号Ｓ_１に基づいて、ＤＵＴ温度Ｔ_ｊ’に基づく制御が冷却を開始するよりも早いタイミングで、ＤＵＴ９０の冷却を強制的に開始するように温度調整装置７０を制御する。このとき、温度調整装置７０は、ＤＵＴ９０の急速冷却を強制的に開始してＤＵＴ９０の急激な自己発熱に対応するために、最高出力でプッシャ６０を冷却する（以下単に「強制冷却制御」と称する。）。

こうしたプレトリガ機能（pre-trigger function）によって、ＤＵＴ９０が短時間で急激に自己発熱するタイプであっても、図３において実線で示すように、ＤＵＴ９０の温度変化を抑制することができ（すなわち、ＤＵＴ９０の温度プロファイルがＰ_ｔｅｍｐ’に変わり）、ＤＵＴ９０の温度調整を適切に実行することができる。

本実施形態において、第２の温度制御は、ＤＵＴ９０の試験開始から第１の所定時間ｔ_１が経過した時点で開始される。換言すれば、第１の信号Ｓ_１は、ＤＵＴ９０の試験開始から第１の所定時間ｔ_１が経過した時点で第３の演算部８７２に入力される。

この第１の所定時間ｔ_１は、ＤＵＴ９０の試験開始から発熱ピークＴ_ｐｅａｋに達するまでの時間ｔ_ｐｅａｋよりも小さい値であり（ｔ_１＜ｔ_ｐｅａｋ）、当該時間ｔ_ｐｅａｋと、当該発熱ピークＴ_ｐｅａｋにおける発熱量と、に基づいて設定することができる。なお、発熱ピークＴ_ｐｅａｋとは、温度プロファイル中のＤＵＴ９０の自己発熱によって急激に大きくなる傾きを有する凸形状（すなわち、ＤＵＴ９０の単位時間当たりの自己発熱量が、温度調整装置７０の単位時間当たりの最大冷却能力を超えている凸形状）において、ＤＵＴ９０の温度が上昇から下降に転じている点のことを言う。この際の時間ｔ_ｐｅａｋは、予め取得した温度プロファイル（図３の破線参照）から求めることができる。また、発熱ピークＴ_ｐｅａｋにおける発熱量は、Ｔ_ｐｅａｋの値やＤＵＴ９０の熱容量などから計算することで求めることができる。

時間ｔ_ｐｅａｋと発熱ピークＴ_ｐｅａｋにおける発熱量とを考慮することで、最高出力でプッシャ６０を冷却した場合の適切な冷却開始時間（第１の所定時間ｔ_１）及び冷却継続時間を設定することが可能である。

さらに、第１の所定時間ｔ_１の設定には、温度調整装置７０の温度制御応答特性と、ＤＵＴ９０の温度制御応答特性も用いる。温度調整装置７０の温度制御応答特性とは、温度調整装置７０の伝熱に影響を与えるパラメータであり、具体的には、プッシャ６０のサイズ及び材質、並びに、温媒及び冷媒の種類などである。また、ＤＵＴ９０の温度制御応答特性とは、ＤＵＴ９０の伝熱に影響を与えるパラメータであり、具体的には、ＤＵＴ９０の種類、サイズ、厚さなどである。

これらの温度制御応答特性により、温度調整装置７０による温度制御がＤＵＴ９０に伝達するまでの遅れ時間ｔ_ｌａｔｅが生じるため、この遅れ時間ｔ_ｌａｔｅの分だけ早く第２の温度制御を開始することが好ましい。なお、例えば、温度調整装置７０によるＤＵＴ９０の冷却又は加熱開始からＤＵＴ９０の温度変化が始まるまでの時間を実際に測定することで、遅れ時間ｔ_ｌａｔｅを計測することもできる。

図３に示すように、本実施形態では、第１の所定時間ｔ_１を、時間ｔ_ｐｅａｋよりもΔｔ秒早い時間に設定しており（Δｔ＝ｔ_ｐｅａｋ−ｔ_１）、このΔｔの値は、発熱ピークＴ_ｐｅａｋにおける発熱量と、遅れ時間ｔ_ｌａｔｅと、に基づいて算出されている。なお、例えば、温度制御応答特性が優れている場合（すなわち、温度調整装置７０によるＤＵＴ９０の冷却又は加熱開始からＤＵＴ９０の実際の温度変化が始まるまでの時間が極めて短い場合）は、第１の所定時間ｔ_１の設定に、温度調整装置７０の温度制御応答特性やＤＵＴ９０の温度制御特性を考慮しなくてもよい。

また、本実施形態における第２の温度制御では、第２の温度制御の開始（ＤＵＴ９０の強制的な冷却の開始）から第２の所定時間ｔ_２が経過した後に、ＤＵＴ９０の強制的な冷却を停止してＤＵＴ９０の強制的な加熱を開始するように温度調整装置７０を制御する。つまり、図３に示すように、プッシャ６０を強制的に冷却する強制冷却制御を停止し、プッシャ６０を強制的に加熱する（プッシャ６０の温度を上昇させる）強制加熱制御を開始する。

このような強制加熱制御により、以下に説明するように、ＤＵＴ９０の温度のアンダーシュートを抑制することができる。すなわち、図３の破線に示すように、第１の温度制御のみを用いた試験では、ＤＵＴの急激な温度上昇の後に、温度上昇に応じたＤＵＴの冷却が開始される。このとき、ＤＵＴの温度上昇幅が大きいことに起因して温度調整装置７０の冷却出力が必要以上に大きくなり、ＤＵＴの温度が急激に低下してしまう場合がある。すなわち、セットポイントＴ_ＳＰに対してアンダーシュートしてしまう場合がある。

また、図３の一点鎖線は、短時間で急激に自己発熱するタイプのＤＵＴに、第１の温度制御と、第２の温度制御の強制冷却制御と、のみを用いて試験を実施した場合のＤＵＴの温度プロファイルＰ_ｔｅｍｐ’’である。図３の一点鎖線に示すように、第１の温度制御と、第２の温度制御の強制冷却制御と、のみを用いた試験でも、強制冷却制御によりＤＵＴの温度が下がりすぎる場合がある（図３の一点鎖線の温度Ｔ_{ｖａｌｌｅｙ}参照）。すなわち、セットポイントＴ_ＳＰに対してアンダーシュートしてしまう場合がある。

これに対して、本実施形態では、図３の実線に示すように、上述のような強制加熱制御により、ＤＵＴ９０の温度のアンダーシュートを抑制することが可能となっている。なお、アンダーシュートが極めて小さい場合には、上述の強制加熱制御は行わなくてよい。

第２の所定時間ｔ_２は、上記の温度プロファイルＰ_ｔｅｍｐ’’と、温度調整装置７０との温度制御応答特性と、ＤＵＴ９０との温度制御応答特性などに基づいて設定することができる。第２の所定時間ｔ_２を、温度プロファイルＰ_ｔｅｍｐ’’における温度Ｔ_{ｖａｌｌｅｙ}（ＤＵＴ９０の温度が下降から上昇に転じている点）に達する時間よりも時間Δｔ’だけ前に設定し、プッシャ６０を加熱してプッシャ６０の温度を適切に上昇させることで、自己発熱終了後にＤＵＴ９０の温度が下がりすぎることがない。このとき、温度制御応答特性に起因する遅れ時間ｔ_ｌａｔｅも考慮して第２の所定時間ｔ_２を設定する。ここでいう温度調整装置７０の温度制御応答特性及びＤＵＴ９０の温度制御応答特性は、上記と同様である。なお、例えば、温度制御応答特性が優れている場合は、第２の所定時間ｔ_２の設定に、温度調整装置７０の温度制御応答特性やＤＵＴ９０の温度制御特性を考慮しなくてもよい。

図１に戻り、第２のスイッチ８７１の入力端８７１ｂは、プッシャ６０に設けられた温度センサ６２に電気的に接続されている。この第２のスイッチ８７１は、第３の受信部８４と接続されており、テスタ１０からの第４の信号Ｓ_４に従って、第３の演算部８７２への入力元を、第１の演算部８６、又は、温度センサ６２に選択的に切り替えるように構成されている。すなわち、テスタ１０は、この第２のスイッチ８７１を切り替えることで、温度調整装置７０の温度制御に用いる温度を、第１の演算部８６により算出されたＤＵＴ温度Ｔ_ｊ’、又は、温度センサ６２により検出された検出結果Ｔ_ｐに切り替えることが可能となっている。

通常の試験時には、第１の演算部８６で算出されたＤＵＴ温度Ｔｊ’を用いてＤＵＴ９０の温度制御を行うため、第２のスイッチ８７１は、第３の演算部８７２に第１の演算部８６を接続している。

これに対し、温度検出回路９２を診断する場合や、ＤＵＴ９０とソケット２０との接触診断をする場合には、温度検出回路９２から検出電圧信号を取得することができない。そのため、温度検出回路９２の診断やＤＵＴ９０とソケット２０との接触診断を実行する場合に、テスタ１０は、第３の送信部１６及び第３の受信部８４を介して、温度制御部８７に対して第４の信号Ｓ_４を出力する。第２のスイッチ８７１は、この第４の信号Ｓ_４に基づいて、温度制御部８７の入力元を温度センサ６２に切り替える。

また、ジャンクション温度Ｔ_ｊが異常値を示す場合にも、第１の演算部８６がＤＵＴ温度Ｔ_ｊ’を正確に算出することができない。そのため、テスタ１０は、温度検出回路９２から検出されたジャンクション温度Ｔ_ｊが所定の閾値を超えている場合に、温度制御部８７に第４の信号Ｓ_４を出力し、第２のスイッチ８７１が温度制御部８７の入力元を温度センサ６２に切り替える。

或いは、ＤＵＴ９０が急激に自己発熱しないタイプである場合に、テスタ１０が温度制御部８７に第４の信号Ｓ_４を出力し、第２のスイッチ８７１が温度制御部８７の入力元を温度センサ６２に切り替えてもよい。

なお、第２のスイッチ８７１によって温度制御部８７の入力元が温度センサ６２に切り替えられている場合には、第３の演算部８７２は、当該温度センサ６２の検出結果Ｔ_ｐとセットポイントＴ_ＳＰとの差が最小となるように温度調整装置７０を制御する。

以下に、本実施形態における電子部品試験装置１の動作について説明する。

ハンドラ５０によってＤＵＴ９０がソケット２０に載置されると、プッシャ６０によってＤＵＴ９０がソケット２０に押し付けられて、ＤＵＴ９０とソケット２０が電気的に接続される。そして、テスタ１０がＤＵＴ９０の試験を実行する。

テスタ１０は、ＤＵＴ９０のテストが実行されていない間（すなわち、テストの合間）は、ソケット２０が第２の演算部１２に接続されるように第１のスイッチ１１を切り替える。これにより、温度検出回路９２の検出電圧信号が第２の演算部１２に入力される。

これに対し、ＤＵＴ９０のテストが実行されている間は、テスタ１０は、ソケット２０が第２の送信部１５に接続されるように第１のスイッチ１１を切り替える。これにより、温度検出回路９２の検出電圧信号が第２の送信部１５に入力される。

ＤＵＴ９０のテスト時間は、当該テストの合間の時間よりも長い。そのため、図２に示すように、第１のスイッチ１１をオンしている時間ｔ_ｏｎ（すなわち第３の信号Ｓ_３がテスタ２０から送信される時間）は、第１のスイッチ１１をオフしている時間ｔ_ｏｆｆ（すなわち第２の信号Ｓ_２がテスタ２０から送信される時間）よりも長くなっている。

図１に戻り、第２の演算部１２は、ソケット２０及び第１のスイッチ１１を介して入力された検出電圧信号をデジタル信号にＡＤ変換すると共に、当該検出電圧信号に対して所定の補正処理を行うことで第２の信号Ｓ_２（ジャンクション温度Ｔ_ｊ）を生成する。この第２の信号Ｓ_１は、第１の送信部１４及び第１の受信部８２を介して、ハンドラ５０側の第１の演算部８６に入力される。

一方、ソケット２０及び第１のスイッチ１１を介して第２の送信部１５に入力された検出電圧信号は、アナログ信号のまま、第２の受信部８３を介して変換部８５に入力される。変換部８５は、第３の信号Ｓ_３をＡＤ変換して、その変換後のデジタル信号を第１の演算部８６に入力する。

第１の演算部８６は、変換部８５から第３の信号Ｓ_３が入力される度に、上記の（１）式に従って、現在のＤＵＴ温度Ｔ_ｊ’を演算する。本実施形態では、上記の（１）式に従うことで、第３の信号Ｓ_３（検出温度Ｔ_ｊ＋ｃ）を用いて第２の信号Ｓ_２（ジャンクション温度Ｔ_ｊ）を逐次補正する。

ここで、上述のようにＤＵＴのテスト時間はテストの合間の時間よりも長いため、ＤＵＴが、例えばＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等の急激に自己発熱するタイプである場合、試験中にＤＵＴの温度が大きく変化しているにも関わらずその温度を測定することができない場合がある。

これに対し、本実施形態における第１の温度制御では、図２に示すように、第３の信号Ｓ_３（検出温度Ｔ_ｊ＋ｃ）の時系列から得られる累積的な誤差（ΣΔＴ_ｊ）を、第２の信号Ｓ_２（ジャンクション温度Ｔ_ｊ）に対して加えることで、第２の信号Ｓ_２を基準としてＤＵＴ温度Ｔ_ｊ’を演算する。これにより、図２中の実線で示すように、ほぼリアルタイムにＤＵＴ９０の温度Ｔ_ｊ’を高い精度で把握することができる。

なお、第１の演算部８６は、第２の演算部１２から第２の信号Ｓ_２が入力される度（すなわち、第１の演算部１２によってジャンクション温度Ｔ_ｊが算出される度）に、上記の（１）式中のジャンクション温度Ｔ_ｊを再設定すると共に累積誤差（ΣΔＴ_ｊ）を初期化してから、上記（１）式を演算する。

また、第１の温度制御では、上記の（１）式に代えて、下記の（２）式に従って、第１の演算部８６がＤＵＴ温度Ｔ_ｊ’を算出してもよい。この変形例では、下記の（２）式に従うことで、第２の信号Ｓ_２（ジャンクション温度Ｔ_ｊ）を用いて第３の信号Ｓ_３（検出温度Ｔ_ｊ＋ｃ）を逐次補正する。なお、図４は、下記の（２）式に従ったＤＵＴ温度Ｔ_ｊ’の算出方法を説明する図である。

但し、上記の（２）式において、（Ｔ_ｊ＋ｃ）は、直近にサンプリングされる検出温度を示し、Ｔ_ｊは、第１のスイッチ１１がオンする直前のジャンクション温度を示し、ｚ^−ｋ（Ｔ_ｊ＋ｃ）は、第１のスイッチ１１がオンした直後にサンプリングされた検出温度を示す。

本例の場合、図４に示すように、第１のスイッチ１１をオンする直前の第２の信号Ｓ_２（ジャンクション温度Ｔ_ｊ）と、第１のスイッチ１１をオンした直後の第３の信号Ｓ_３（ｚ^−ｋ（Ｔ_ｊ＋ｃ））との差分を算出し、その差分を直近の第３の信号Ｓ_３（検出温度Ｔ_ｊ＋ｃ）に加えることで、第３の信号Ｓ_３を基準としてＤＵＴ温度Ｔ_ｊ’を演算する。これにより、図４中の実線で示すように、ほぼリアルタイムにＤＵＴ９０の温度Ｔ_ｊ’を高い精度で把握することができる。

また、上述のように、ＤＵＴ９０が、急激に自己発熱するタイプである場合、ＤＵＴ９０の急激な温度変化に第１の温度制御が追従できない場合がある。これに対して本実施例では、予め取得した温度プロファイルＰ_ｔｅｍｐ（図３参照）に基づき、自己発熱によるＤＵＴ９０の温度上昇を予測してＤＵＴ９０を強制冷却する第２の温度制御を行う。そして、第２の制御が終了した後は、中断していた第１の制御を再開する。

以上のように、本実施形態では、ＤＵＴ温度Ｔ_ｊ’に基づく第１の温度制御のみでは対応できないＤＵＴ９０の温度変化に対して、第１の温度制御とは異なる第２の温度制御を行うことで、試験中に急激な温度変化が生じるタイプのＤＵＴ９０であっても、温度を適切な範囲内に制御することが可能となる。

なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

例えば、第１の温度制御のみを用いた試験において、ＤＵＴ９０の温度が短時間で急激に降下するような温度プロファイルが得られる場合、第２の制御においてＤＵＴ９０を強制的に加熱するように温度調整装置７０を制御してもよい。この場合、第２の制御において、ＤＵＴ９０を強制的に加熱するような温度調整装置７０の制御を停止した後に、ＤＵＴ９０を強制的に加熱するような温度調整装置７０の制御を開始してもよい。

１…電子部品試験装置
１０…テスタ
１１…第１のスイッチ
１１ａ…入力端
１１ｂ，１１ｃ…出力端
１２…第２の演算部
１４〜１６…第１〜第３の送信部
１７…第２の制御部
１８…第４の受信部
２０…ソケット
２１…接触子
３０…ケーブル
５０…ハンドラ
６０…プッシャ
６１…内部空間
６２…温度センサ
７０…温度調整装置
７１…流量調整部
７１１…バルブ
７１２…アクチュエータ
７２…冷媒供給部
７３…温媒供給部
８０…制御装置
８２〜８４…第１〜第３の受信部
８５…変換部
８６…第１の演算部
８７…温度制御部
８７１…第２のスイッチ
８７１ａ，８７１ｂ…入力端
８７１ｃ…出力端
８７２…第３の演算部
８８…第１の制御部
８９…第４の送信部
９０…ＤＵＴ
９１…主回路
９２…温度検出回路
９３…入出力端子

Claims (10)

1. 温度検出回路を有するＤＵＴをハンドリングして、前記ＤＵＴを試験するテスタに電気的に接続されたソケットに前記ＤＵＴを押し付ける電子部品ハンドリング装置であって、
   前記ＤＵＴの温度を調整する温度調整装置と、
   前記温度検出回路の検出結果に基づいて前記ＤＵＴの温度を演算する第１の演算部と、
   前記温度調整装置を制御する温度制御部と、
   前記温度制御部に第１の信号を出力する第１の制御部と、を備え、
   前記温度制御部が実行する温度制御は、
   前記第１の演算部によって演算された前記ＤＵＴの温度に基づく第１の温度制御と、
   前記第１の温度制御とは別の第２の温度制御と、を含み、
   前記温度制御部は、前記第１の温度制御を開始した後に、前記第１の制御部から第１の信号が入力された場合に、前記ＤＵＴの温度制御を前記第１の温度制御から前記第２の温度制御に切り替える電子部品ハンドリング装置。
2. 請求項１に記載の電子部品ハンドリング装置であって、
   前記第２の温度制御は、前記第１の信号に基づき、前記ＤＵＴの冷却又は加熱を強制的に開始するように前記温度調整装置を制御することを含む電子部品ハンドリング装置。
3. 請求項１又は２に記載の電子部品ハンドリング装置であって、
   前記第１の信号は、前記第１の温度制御の開始から第１の所定時間後に前記温度制御部に入力され、
   前記第１の所定時間は、予め測定された温度プロファイルに基づいて設定されており、
   前記温度プロファイルは、前記第１の温度制御によって温度調整されながら前記テスタによって試験される前記ＤＵＴの温度の挙動を示すプロファイルである電子部品ハンドリング装置。
4. 請求項３に記載の電子部品ハンドリング装置であって、
   前記第１の所定時間は、
   前記温度プロファイルにおける発熱ピークの前記試験開始からの経過時間と、
   前記発熱ピークにおける発熱量と、に基づいて設定されている電子部品ハンドリング装置。
5. 請求項３又は４に記載の電子部品ハンドリング装置であって、
   前記第１の所定時間は、前記温度プロファイルに加えて、前記温度調整装置の温度制御応答特性と、前記ＤＵＴの温度制御応答特性と、に基づいて設定されている電子部品ハンドリング装置。
6. 請求項１〜５の何れか一項に記載の電子部品ハンドリング装置であって、
   前記温度制御部は、前記第２の温度制御が完了した場合に、前記ＤＵＴの温度制御を前記第２の温度制御から前記第１の温度制御に戻す電子部品ハンドリング装置。
7. 請求項１〜６の何れか一項に記載の電子部品ハンドリング装置であって、
   前記第２の温度制御は、前記第１の信号に基づき、前記ＤＵＴの冷却又は加熱を強制的に開始し、前記第２の温度制御の開始から第２の所定時間経過した後に、前記ＤＵＴの冷却又は加熱を停止して、前記ＤＵＴの加熱又は冷却を開始するように前記温度調整装置を制御することを含む電子部品ハンドリング装置。
8. 請求項１〜７の何れか一項に記載の電子部品ハンドリング装置であって、
   前記第１の制御部は、前記温度制御部にスタート信号を出力し、
   前記温度制御部は、前記第１の制御部から前記スタート信号が入力された場合に、前記第１の温度制御を開始する部品ハンドリング装置。
9. 請求項１〜８の何れか一項に記載の電子部品ハンドリング装置であって、
   前記テスタから出力される前記ＤＵＴのジャンクション温度を示す第２の信号を受信する第１の受信部と、
   前記テスタから出力される前記温度検出回路の検出値を示す第３の信号を受信する第２の受信部と、を備え、
   前記第１の演算部は、前記第２の信号及び前記第３の信号を用いて前記ＤＵＴの温度を演算する電子部品ハンドリング装置。
10. 請求項１〜９の何れか一項に記載の電子部品ハンドリング装置と、
    ソケットが電気的に接続されていると共に前記ＤＵＴを試験するテスタと、を備えており、
    前記テスタは、
    前記温度検出回路の検出値から前記ＤＵＴのジャンクション温度を演算する第２の演算部と、
    前記第２の演算部の演算結果を第２の信号として送信する第１の送信部と、
    前記温度検出回路の検出値を第３の信号として送信する第２の送信部と、を含む電子部品試験装置。

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