JP3577227B2 - 電子部品用環境試験装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はカセットに保持された半導体ウェーハ等の電子部品の環境試験を行う際に用いて好適な電子部品用環境試験装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、カセットに保持された電子部品に、温度負荷を与えて耐久試験や良否判定試験を行う電子部品用環境試験装置は知られている。この種の環境試験装置は、電子部品に試験信号を付与するドライブ回路を備え、このドライブ回路は高温を避けるために、通常、試験槽の外部に配するとともに、カセットを試験槽の内部に収容した際に、試験槽の内部に設けたコネクタを介して当該カセットとドライブ回路を接続していた。
【０００３】
従来、このような構成を有する環境試験装置は、特開平９−１５９７２３号公報で知られている。この環境試験装置は、カセット（電子部品）に一方のコネクタを設けるとともに、試験槽の内部に他方のコネクタを設け、カセットを試験槽に挿入した際に、当該カセットの挿入方向前端辺に設けた一方のコネクタを試験槽の奥に設けた他方のコネクタに接続していた。この場合、コネクタ同士の接続又は離脱は、試験槽の内部に設けた挿抜機構により行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来の電子部品用環境試験装置は、次のような解決すべき課題が存在した。
【０００５】
第一に、半導体ウェーハのように多数の半導体チップ部が連続する電子部品を試験する場合には、端子数の多いコネクタをかなりの数量必要とするが、上述した従来の環境試験装置は、コネクタをカセットの前端辺に設ける必要があるため、コネクタを配設するスペースが限定され、結果的に、コネクタ数量が制限されたり或いはカセットが大きくなったり小型の特殊コネクタを必要とするなど、汎用性に難があるとともに、装置全体の大型化やコストアップを招いてしまう。
【０００６】
第二に、カセットとドライブ回路を接続する配線が長くなるとともに、カセットにおける個々の電子部品とドライブ回路間の配線長さにバラつきを生じるため、試験信号が微電流の場合や正確な信号値が要求される場合には、精度の高い環境試験を行うことができない。
【０００７】
本発明はこのような従来の技術に存在する課題を解決したものであり、汎用性を高め、かつ装置全体の小型化及びコストダウンを図るとともに、精度の高い環境試験を行うことができる電子部品用環境試験装置の提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段及び実施の形態】
本発明は、カセット２に保持された半導体ウェーハＷ等の電子部品の環境試験を行う電子部品用環境試験装置１を構成するに際して、カセット２の裏面２ｒの所定位置に、一又は二以上の一側コネクタ３…を設けるとともに、試験装置本体４に、外部から挿入したカセット２を支持するカセット支持部５と、このカセット支持部５に支持されたカセット２の裏面２ｒに対面し、かつ所定位置に一側コネクタ３…に接続する一又は二以上の他側コネクタ６…を配設した接続部７と、カセット支持部５をカセット２の面直角方向Ｈに相対移動させることにより、カセット２を出し入れする出入位置Ｐｉ又は一側コネクタ３…を他側コネクタ６…に接続する接続位置Ｐｃに選択的に位置させる第一移動機構部８と、カセット支持部５に支持されたカセット２に接触又は近接して半導体ウェーハＷ（電子部品）を加熱するヒータ部１２を有し、かつヒータ部１２をカセット２の面直角方向Ｈに移動させる第二移動機構部１３を有する加熱機構部１１とを設けたことを特徴とする。
【０００９】
この場合、好適な実施の形態により、カセット支持部５はフレーム構成し、カセット２の左右端辺部２ｐ，２ｑが挿入するスリット部１５ｐ，１５ｑと、このスリット部１５ｑ，１５ｑに挿入したカセット２を規制する位置決め部１６ｐ，１６ｑを有する。また、接続部７には半導体ウェーハＷに試験信号を付与するドライブ回路１７を備え、この接続部７は他側コネクタ６…を配設したコネクタ基板部１８と、このコネクタ基板部１８に対面し、かつドライブ回路１７を配設した回路基板部１９を備える。
【００１０】
これにより、半導体ウェーハＷを保持するカセット２を、試験装置本体４の出入位置Ｐｉに位置するカセット支持部５に挿入すれば、カセット２は当該カセット支持部５に位置決めされて支持される。一方、カセット支持部５は第一移動機構部８によりカセット２の面直角方向Ｈに相対移動せしめられ、接続位置Ｐｃでは、カセット２の裏面２ｒの所定位置に配設した一側コネクタ３…と接続部７の所定位置に配設した他側コネクタ６…が接続される。この場合、各コネクタ３…及び６…はカセット２における裏面２ｒの面内及び対面する接続部７にそれぞれ配設されるため、各コネクタ３…及び６…を設けるスペースはカセット２の端辺に設ける場合に比べて飛躍的に拡大する。また、試験装置本体４には、カセット２に接触又は近接して半導体ウェーハＷを加熱するヒータ部１２を有する加熱機構部１１を備える。これにより、カセット２のみが局部的に加熱されるため、半導体ウェーハＷに試験信号を供給するドライブ回路１７は、高温にならない試験槽の内部に配設することができる。したがって、ドライブ回路１７をカセット２に対面する接続部７に配設すれば、カセット２とドライブ回路１７を接続する配線は短縮化され、かつカセット２における個々の半導体チップ部（電子部品）とドライブ回路１７間の配線長さのバラつきは大幅に減少する。
【００１１】
【実施例】
次に、本発明に係る好適な実施例を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。
【００１２】
まず、本実施例に係る電子部品用環境試験装置１の構成について、図１〜図８を参照して説明する。
【００１３】
図２は、同環境試験装置１における試験装置本体４の外観を示す。試験装置本体４は正面パネル２０に形成した七段の出入口２１…を有する。各出入口２１…の内方には棚状に配した水平な仕切プレート２２…により仕切られた七段の試験槽２３…が各出入口２１…に対応して設ける。また、試験装置本体４の右側には試験槽２３…とは隔離された機器ボックス２４を設け、この機器ボックス２４の正面パネル２５にはディスプレイ２６と操作パネル２７を配するとともに、下部にはコンピュータ等の収容部２８を設ける。なお、２９…は各出入口２１…の横に配した各試験槽２３…単位の設定表示部である。
【００１４】
一方、図３は、一枚の半導体ウェーハ（電子部品）Ｗを保持するカセット２であり、このカセット２を試験装置本体４に収容して目的の環境試験を行う。カセット２は最下部に四角形に形成したカセットベース７１を有し、このカセットベース７１の下面周縁部には補強フレーム７２…を固着する。この場合、特に、カセットベース７１の左右に設ける補強フレーム７２，７２は断面Ｌ形に形成し、これにより、後述するカセット支持部５に設けたスリット部１５ｐ，１５ｑに挿入する左右端辺部２ｐ，２ｑを設ける。また、カセット２の裏面２ｒとなるカセットベース７１の下面の所定位置には、複数の一側コネクタ（例えば、インレット）３…を配設する。実施例は二個のみを示すが、通常、六十端子のコネクタが十〜二十個配される。さらに、カセットベース７１の上面には、サブヒータを内蔵する円盤形のコンタクタ７３を取付けるとともに、このコンタクタ７３と円盤形のウェーハトレイ７４間に半導体ウェーハＷを挟んで保持する。この場合、コンタクタ７３は半導体ウェーハＷの回路に接触する多数の接触子を有するガラス基板であり、各接触子は一側コネクタ３…に接続される。
【００１５】
他方、図４〜図８は試験装置本体４の内部構造を示す。まず、各仕切プレート２２…の上面には接続部７を配設する。接続部７は支持脚３１…を介して設けた回路基板部１９と、この回路基板部１９の上に補強フレーム３２を介して設けたコネクタ基板部１８を備える。コネクタ基板部１８はカセット支持部５に支持されたカセット２の裏面２ｒに対面し、かつ上面の所定位置には一側コネクタ３…に接続する複数の他側コネクタ（例えば、アウトレット）６…を配設する。また、回路基板部１９には、半導体ウェーハＷに試験信号を供給するドライブ回路１７を配設する。
【００１６】
一方、接続部７の左右横方には、図５及び図６に示すように、片側四本、計八本のガイドロッド３５ａ…，４０ａ…を仕切プレート２２…に対して直角に配設する。外側に位置する四本のガイドロッド３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄには、それぞれリニアベアリング３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄをスライド自在に装填し、各リニアベアリング３６ａ…はコネクタ基板部１８の上方に配したカセット支持部５の四隅近傍にそれぞれ固定する。カセット支持部５は、左フレーム１４ｐ，右フレーム１４ｑ，左フレーム１４ｐと右フレーム１４ｑの前端同士を連結する前フレーム１４ｆ及び左フレーム１４ｐと右フレーム１４ｑの後端同士を連結する後フレーム１４ｒにより四角形状にフレーム構成する。そして、左フレーム１４ｐ及び右フレーム１４ｑの内面には、それぞれ前述したカセット２の左端辺部２ｐ及び右端辺部２ｑが挿入するスリット部１５ｐ及び１５ｑを設ける。スリット部１５ｐ，１５ｑは図６に示すように、前端を外広がりに形成してカセット２が挿入し易いように考慮するとともに、後端は各フレーム１４ｐ，１４ｑの後部途中まで設けることにより、挿入したカセット２の位置を規制する位置決め部１６ｐ，１６ｑとなる。なお、後フレーム１４ｒの上面にはカセット２の挿入を検出する検出スイッチ３７を配設する。
【００１７】
さらに、左側に配した前側のガイドロッド３５ａと後側のガイドロッド３５ｂ間の中央に位置する仕切プレート２２上にはカセット昇降シリンダ３８ｐを配設し、このカセット昇降シリンダ３８ｐの駆動ロッドは、リンク部３９ｐを介して左フレーム１４ｐの上面に結合するとともに、右側に配した前側のガイドロッド３５ｄと後側のガイドロッド３５ｃ間の中央に位置する仕切プレート２２上にはカセット昇降シリンダ３８ｑを配設し、このカセット昇降シリンダ３８ｑの駆動ロッドは、リンク部３９ｑを介して右フレーム１４ｑの上面に結合する。この場合、カセット昇降シリンダ３８ｐ，３８ｑ、ガイドロッド３５ａ…、リニアベアリング３６ａ…は、第一移動機構部８を構成し、カセット昇降シリンダ３８ｐ，３８ｑを駆動することにより、カセット支持部５を、出入口２１から当該カセット支持部５に対してカセット２を出し入れ可能な上方に位置する出入位置Ｐｉ又は一側コネクタ３…を他側コネクタ６…に接続する下方に位置する接続位置Ｐｃに、選択的に移動させることができる。
【００１８】
他方、カセット支持部５の上方には加熱機構部１１を備える。内側に位置する四本のガイドロッド４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄには、それぞれリニアベアリング４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄをスライド自在に装填し、各リニアベアリング４１ａ…は、カセット支持部５の上方に配したヒータ支持板４２の四隅近傍に設けた取付孔にそれぞれ取付ける。ヒータ支持板４２は長方形状に形成し、中央にヒータ部１２を取付ける。ヒータ部１２は上側の温調プレート４３と下側のアダプタ４４からなる。このアダプタ４４は円盤形に形成し、温調プレート４３の下面に取付けることにより、加熱面を前述したコンタクタ７３の受熱面に適合させる。
【００１９】
さらに、左側に配した後側のガイドロッド４０ｂに隣接する仕切プレート２２上にはヒータ昇降シリンダ４５ｐを配設し、このヒータ昇降シリンダ４５ｐの駆動ロッドはヒータ支持板４２の下面に当接可能にするとともに、右側に配した前側のガイドロッド４０ｄに隣接する仕切プレート２２上にはヒータ昇降シリンダ４５ｑを配設し、このヒータ昇降シリンダ４５ｑの駆動ロッドはヒータ支持板４２の下面に当接可能にする。この場合、ヒータ昇降シリンダ４５ｐ，４５ｑ、ガイドロッド４０ａ…、リニアベアリング４１ａ…は、第二移動機構部１３を構成し、ヒータ昇降シリンダ４５ｐ，４５ｑを駆動することにより、ヒータ部１２を上昇（カセット２の面直角方向Ｈに移動）させることができる。
【００２０】
また、５０は出入口開閉機構部を示す。図７は出入口開閉機構部５０の右側の構成のみを示し、左側の構成を省略したが、左側も右側に対して左右対称となる点を除いて同一構成となる。まず、出入口開閉機構部５０は、仕切プレート２２上の左右に起設した一対のブラケット部５１…を有する。各ブラケット部５１…は、リニアベアリング３６ｄ（３６ａ）よりも外方かつ後方に位置させ、各ブラケット部５１…によりアーム部５２…の後端部を回動自在に支持する。各アーム部５２…は図７に示すように前部を内側に折曲し、先端に出入口カバー５３の左右端部を結合する。出入口カバー５３は出入口２１よりも若干大きい形状とし、かつ前面の周縁にはゴム等の柔軟材で形成したシーリング部材５４を固着する。図８中、５５は三角形状の補強板を示す。他方、右フレーム１４ｑ（左フレーム１４ｐ）には左右方向外方にそれぞれ突出した係合ピン５６…を固着し、各係合ピン５６…は対応するアーム部５２…の下方に位置させる。これにより、カセット支持部５が前記出入位置Ｐｉまで上昇すれば、図８に実線で示すように、一体に上昇する係合ピン５６…がアーム部５２…を押上げるため、出入口カバー５３は上方へ変位して出入口２１を開く。一方、カセット支持部５が前記接続位置Ｐｃまで下降すれば、図８に仮想線で示すように、一体に下降する係合ピン５６…に伴ってアーム部５２…は自重により下降するため、出入口カバー５３は下方へ変位して出入口２１を閉じる。
【００２１】
次に、本実施例に係る環境試験装置１の使用方法及び各部の動作について、各図を参照しつつ図９のフローチャートに従って説明する。
【００２２】
非使用時における試験装置本体４は、各カセット支持部５…が下降し、全ての出入口２１…が出入口カバー５３…により閉じられている。また、ヒータ支持板４２…は上昇位置で停止している。
【００２３】
一方、使用時には、操作パネル２７の開始スイッチをオンすることにより（ステップＳ１）、カセット昇降シリンダ３８ｐ，３８ｑが駆動され、カセット支持部５は出入位置Ｐｉまで上昇して停止する（ステップＳ２）。この際、係合ピン５６…もカセット支持部５と一体に上昇するため、アーム部５２…を押上げ、出入口カバー５３は上方へ変位して出入口２１を開く（ステップＳ３）。この状態を図４に示す。そして、予め用意した図３に示すカセット２を出入口２１から試験槽２３の内部に入れ、カセット２の左右端辺部２ｐ，２ｑをカセット支持部５のスリット部１５ｐ，１５ｑに挿入する（ステップＳ４）。図４中、仮想線はカセット支持部５に挿入したカセット２を示す。
【００２４】
カセット２をカセット支持部５に完全に挿入すれば、カセット２は位置決め部１６ｐ，１６ｑに係止して位置決めされるとともに、検出スイッチ３７がオンする（ステップＳ５）。この結果、所定のインターバル時間が経過した後、カセット昇降シリンダ３８ｐ，３８ｑが駆動され、カセット支持部５は接続位置Ｐｃまで下降して停止する（ステップＳ６，Ｓ７）。この際、カセット支持部５の一側コネクタ３…は、接続部７の他側コネクタ６…に接続される（ステップＳ８）。同時に、係合ピン５６…の下降によりアーム部５２…及び出入口カバー５３が自重により下降し、出入口カバー５３により出入口２１が閉じられる（ステップＳ９）。次いで、ヒータ昇降シリンダ４５ｐ，４５ｑが駆動され、同シリンダ４５ｐ，４５ｑの駆動ロッドが下降する。これにより、ヒータ支持板４２は自重により下降し、ヒータ部１２のアダプタ４４がカセット２のウェーハトレイ７４上に載って接触する（図１参照）。
【００２５】
以上により、カセット２は試験装置本体４にセットされ、目的の環境試験が実行される（ステップＳ１０）。具体的には、半導体ウェーハＷはメインヒータとなるヒータ部１２とコンタクタ７３に内蔵するサブヒータによって、１２５℃に加熱されるとともに、不図示の送風ファン及び換気ダクトにより試験槽２３内は４５℃に維持される。また、ドライブ回路１７から試験信号が一側コネクタ６…及び他側コネクタ３…を介して半導体ウェーハＷに付与され、予め設定した試験時間だけ環境試験が行われる。
【００２６】
一方、環境試験の終了により、ヒータ昇降シリンダ４５ｐ，４５ｑが駆動され、ヒータ昇降シリンダ４５ｐ，４５ｑの駆動ロッドが上昇する。これにより、ヒータ支持板４２は図４に示す上昇位置まで押し上げられて停止する。また、カセット昇降シリンダ３８ｐ，３８ｑが駆動され、カセット支持部５は出入位置Ｐｉまで上昇して停止する（ステップＳ１１）。この際、一側コネクタ３…は他側コネクタ６…から離脱するとともに、出入口カバー５３は上方に変位して出入口２１を開く（ステップＳ１２，Ｓ１３）。そして、カセット２をカセット支持部５から引き出し、出入口２１を通して試験装置本体４の外部に取り出す（ステップＳ１４）。これにより、検出スイッチ３７がオフし、所定のインターバル時間が経過した後、カセット昇降シリンダ３８ｐ，３８ｑが駆動され、カセット支持部５は接続位置Ｐｃまで下降して停止する（ステップＳ１５，Ｓ１６，Ｓ１７）。また、出入口カバー５３は自重により下降し、出入口２１が閉じられる（ステップＳ１８）。
【００２７】
このように、本実施例に係る環境試験装置１によれば、カセット２における裏面２ｒの面内に一側コネクタ３…を配設するとともに、この裏面２ｒに対面する接続部７に他側コネクタ６…を配設したため、各コネクタ３…及び６…を設けるスペースはカセット２の端辺に設ける場合に比べて飛躍的に拡大する。また、カセット２のみが局部的に加熱されるため、半導体ウェーハＷに試験信号を供給するドライブ回路１７は、高温にならない試験槽の内部、特に、カセット２に対面する接続部７に配設することができ、カセット２とドライブ回路１７を接続する配線を著しく短縮化できるとともに、半導体ウェーハＷにおける個々の半導体チップ部とドライブ回路１７間の配線長さのバラつきを大幅に減少させることができる。
【００２８】
以上、実施例について詳細に説明したが、本発明はこのような実施例に限定されるものではなく、細部の構成，形状，素材，数量，数値等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で任意に変更，追加，削除することができる。
【００２９】
例えば、電子部品は半導体ウェーハＷを例示したが、製品化された半導体チップや回路基板あるいはコンデンサ等の任意の回路素子であってもよい。また、ヒータ部１２はカセット２に接触させる場合のみならず近接する場合でもよい。なお、カセット支持部５を相対移動させるとはカセット支持部５を固定した状態において接続部７側を移動させる場合も含む概念である。さらに、回路基板部１９を設けることなく、ドライバ回路１７をコネクタ基板部１８の下面に配設してもよい。
【００３０】
【発明の効果】
このように本発明に係る電子部品用環境試験装置は、カセットの裏面の所定位置に一側コネクタを設けるとともに、試験装置本体に、外部から挿入したカセットを支持するカセット支持部と、このカセット支持部に支持されたカセットの裏面に対面し、かつ所定位置に一側コネクタに接続する他側コネクタを配設してなる接続部と、カセット支持部を相対移動させることにより、カセットを出し入れする出入位置又は一側コネクタを他側コネクタに接続する接続位置に選択的に位置させる第一移動機構部と、カセット支持部に支持されたカセットに接触又は近接して電子部品を加熱するヒータ部を有し、かつこのヒータ部をカセットの面直角方向に移動させる第二移動機構部を有する加熱機構部とを備えるため、次のような顕著な効果を奏する。
【００３１】
▲１▼ カセットの裏面内に一側コネクタを配設し、かつカセットの裏面に対面する接続部に他側コネクタを配設するため、各コネクタを設けるスペースはカセットの端辺に設ける場合に比べて飛躍的に拡大し、汎用性を高めることができるとともに、装置全体の小型化及びコストダウンを図ることができる。
【００３２】
▲２▼ 好適な実施の形態により、カセット支持部に対面する接続部に、電子部品に試験信号を付与するドライブ回路を配設すれば、カセットとドライブ回路を接続する配線を著しく短縮化でき、しかも、カセットにおける個々の電子部品とドライブ回路間の配線長さのバラつきを大幅に減少させることができるため、精度の高い環境試験を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る環境試験装置の要部を示すカセットを挿入した状態における試験装置本体内部の一部断面正面構成図、
【図２】同試験装置本体の外観正面図、
【図３】同環境試験装置におけるカセットの一部断面正面図、
【図４】同環境試験装置の要部を示すカセットを挿入する前の状態における試験装置本体内部の一部断面正面構成図、
【図５】同環境試験装置の要部を示す試験装置本体内部の一部断面右側面構成図、
【図６】同環境試験装置の要部を示す試験装置本体内部の一部断面平面構成図、
【図７】同環境試験装置の要部を示す試験装置本体内部における出入口開閉機構部の一部破断正面構成図、
【図８】同出入口開閉機構部の右側面構成図、
【図９】同環境試験装置の使用方法及び各部の動作を順に示すフローチャート、
【符号の説明】
１ 電子部品用環境試験装置
２ カセット
２ｒ カセットの裏面
２ｐ 左端辺部
２ｑ 右端辺部
３… 一側コネクタ
４ 試験装置本体
５ カセット支持部
６… 他側コネクタ
７ 接続部
８ 移動機構部（第一移動機構部）
１１ 加熱機構部
１２ ヒータ部
１３ 第二移動機構部
１５ｐ スリット部
１５ｑ スリット部
１６ｐ 位置決め部
１６ｑ 位置決め部
１７ ドライブ回路
１８ コネクタ配設部
１９ 回路配設部
Ｗ 半導体ウェーハ（電子部品）
Ｈ カセットの面直角方向
Ｐｉ 出入位置
Ｐｃ 接続位置

Claims (5)

1. カセットに保持された電子部品の環境試験を行う電子部品用環境試験装置において、前記カセットの裏面の所定位置に、一又は二以上の一側コネクタを設けるとともに、試験装置本体に、外部から挿入した前記カセットを支持するカセット支持部と、このカセット支持部に支持された前記カセットの裏面に対面し、かつ所定位置に前記一側コネクタに接続する一又は二以上の他側コネクタを配設した接続部と、前記カセット支持部を前記カセットの面直角方向に相対移動させることにより、前記カセットを出し入れする出入位置又は一側コネクタを他側コネクタに接続する接続位置に選択的に位置させる移動機構部（第一移動機構部）と、前記カセット支持部に支持された前記カセットに接触又は近接して前記電子部品を加熱するヒータ部を有し、かつこのヒータ部を前記カセットの面直角方向に移動させる第二移動機構部を有する加熱機構部とを設けたことを特徴とする電子部品用環境試験装置。
2. 前記カセット支持部はフレーム構成し、前記カセットの左右端辺部が挿入するスリット部と、このスリット部に挿入した前記カセットを規制する位置決め部を有することを特徴とする請求項１記載の電子部品用環境試験装置。
3. 前記接続部には前記電子部品に試験信号を付与するドライブ回路を備えることを特徴とする請求項１記載の電子部品用環境試験装置。
4. 前記接続部は前記他側コネクタを配設したコネクタ基板部と、このコネクタ基板部に対面し、かつ前記ドライブ回路を配設した回路基板部を備えることを特徴とする請求項３記載の電子部品用環境試験装置。
5. 前記電子部品は半導体ウェーハであることを特徴とする請求項１記載の電子部品用環境試験装置。

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