JP4202492B2 - 電子部品試験装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ICチップなどの電子部品を所定の温度で試験する電子部品試験装置に係り、さらに詳しくは、試験時に電子部品が自己発熱しても、電子部品の温度を正確に制御し、所望の試験温度にて電子部品を試験することができる電子部品試験装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体装置などの製造課程においては、最終的に製造されたICチップなどの部品を試験する試験装置が必要となる。このような試験装置の一種として、常温または常温よりも低い温度条件で、ICチップを試験するための装置が知られている。ICチップの特性として、常温または低温でも良好に動作することが保証されるからである。
【0003】
このような試験装置においては、テストヘッドの上部をチャンバで覆い、内部を密閉空間とし、ICチップがテストヘッドの上に搬送され、そこで、ICチップをテストヘッドに押圧して接続し、チャンバ内部を一定温度範囲内の常温または低温状態にしながら試験を行う。このような試験により、ICチップは良好に試験され、少なくとも良品と不良品とに分けられる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、近年におけるICチップの高速化および高集積化に伴い、動作時の自己発熱が大きくなり、ICチップの試験においても自己発熱し、仮にチャンバの内部を一定温度に維持したとしても、本来の試験温度でICチップを試験することが困難になってきている。たとえばICチップの種類によっては、30ワットもの自己発熱を生じるものがある。このように自己発熱の大きなICチップを試験する場合には、いくらチャンバ内を一定温度にしても、チャンバ内周囲環境温度によりICチップを急激に冷却することは不可能であり、規定の試験温度でICチップを試験することが困難になってきている。
【0005】
本発明は、このような実状に鑑みてなされ、試験時に電子部品が自己発熱しても、電子部品の温度を正確に制御し、所望の試験温度にて電子部品を試験することができる電子部品試験装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る電子部品試験装置は、試験すべき電子部品が着脱自在に接続される接続端子を有するソケットと、前記電子部品を吸着して前記接続端子方向に押し付ける押圧具と、前記ソケットを介して前記電子部品を冷却する、ペルチェ素子からなる冷却装置と、前記接続端子に電気的に接続された配線ボードを加熱する加熱ボードとを有し、前記冷却装置は、前記ソケットの接続端子を冷却することにより前記電子部品を冷却する。
【0009】
本発明に係る電子部品試験装置では、試験時において電子部品が自己発熱したとしても、接続端子またはソケットを介して電子部品を冷却するので、電子部品の自己発熱による影響をキャンセルし、電子部品を、スペック通りの所定の温度で試験することができる。また、加熱ボードにより、配線ボードにおいて結露が発生することを有効に防止することができる。
【0010】
なお、電子部品の常温試験を行う場合には、試験用チャンバを不要にすることも期待できる。ただし、電子部品の低温試験を行う場合には、電子部品のみを低温状態に維持すると、結露が問題になることがあるので、試験用チャンバにより、電子部品が着脱自在に接続される前記接続端子の周囲を覆い、チャンバ内部の周囲雰囲気温度を一定の低温状態に維持することが好ましい。また、電子部品の高温試験を行う場合でも、電子部品の温度が所定の温度以上に上がり過ぎないように制御する観点からは、本発明は有効である。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。
【0012】
図1は本発明の1実施形態に係るICチップ部品試験装置の概略全体図、図2はICチップ部品試験装置の要部断面図、図3はICチップ部品試験装置の接続端子近傍を示す要部断面図、図4は本発明の他の実施形態に係るICチップ部品試験装置の接続端子近傍を示す要部断面図である。
【0013】
第1実施形態
図1に示すように、本実施形態に係るICチップ部品試験装置2は、試験すべき部品としてのICチップを、常温、低温または高温状態で試験するための装置であり、ハンドラ4と、図示省略してある試験用メイン装置とを有する。ハンドラ4は、試験すべきICチップを、順次テストヘッドに設けたICソケットに搬送し、試験が終了したICチップをテスト結果に従って分類して所定のトレイに格納する動作を実行する。
【0014】
本実施形態では、ハンドラ4には、チャンバ6が具備してあり、チャンバ6内のテストステージ8に、テストヘッド10の上部が露出している。テストヘッド10の上部を図2に示す。テストヘッド10の上部には、ソケット20が装着してある。ソケット20には、吸着ヘッド24により搬送された試験すべきICチップ22が着脱自在に順次装着されるように、ソケット20のチップ着脱口がチャンバ6の内部を向いている。
【0015】
テストヘッド10に設けたICソケット20は、ケーブルを通じて試験用メイン装置(図示省略)に接続してあり、ICソケット20に着脱自在に装着されたICチップ22をケーブルを通じて試験用メイン装置に接続し、試験用メイン装置からの試験用信号によりICチップ22をテストする。ICソケット20の詳細については後述する。
【0016】
図1に示すように、ハンドラ4は、これから試験を行なうICチップを格納し、また試験済のICチップを分類して格納するIC格納部30を有する。IC格納部30には、試験すべきICチップが搭載してあるローダ用トレイ32Aと、試験済みのICチップが分類されて搭載される分類用トレイ32B〜32Eと、空トレイ32Fと、オプショントレイ32Gとが配置してある。これらトレイ32A〜32Gは、X軸方向に沿って所定間隔で配置してあり、Z軸方向(高さ方向)に積み重ねられて配置してある。
【0017】
ローダ用トレイ32Aに搭載されたICチップは、ハンドラ4に装着してある第1XY搬送装置34を用いて、チャンバ6内部のソークステージ36上に搬送されるようになっている。また、テストヘッド10においてテストされた試験済みのICチップは、最終的に第2XY搬送装置35を用いて、IC格納部30の分類用トレイ32B〜32Eに分類されて搭載される。分類用トレイ32B〜32Eのうち、たとえばトレイ32Cが良品用のトレイであり、その他のトレイが不良品または再試験のためのトレイである。
【0018】
空トレイ32Fは、分類用トレイ32B〜32Eが試験済みのICチップで満杯になると、その上に、搬送されて積み重ねられ、分類用トレイとして利用される。オプション用トレイ32Gは、その他の用途に用いられる。
【0019】
チャンバ6の内部は、ICチップの受け渡し部がシャッタなどにより開平自在に構成してあることを除き、密閉構造であり、たとえば室温から160゜C程度の高温または室温から−60゜C程度の低温状態に維持可能にしてある。このチャンバ6の内部は、ソークステージ36と、テストステージ8と、出口ステージ40とに分けられている。
【0020】
ソークステージ36には、ターンテーブル38が配置してある。ターンテーブル38の表面には、ICチップが一時的に収容される凹部42が円周方向に沿って所定ピッチで配置してある。本実施形態では、ターンテーブル38の半径方向には2列の凹部42が形成してあり、2列の凹部42が、円周方向に沿って所定ピッチで配置してある。ターンテーブル38は、時計回りに回転する。第1XY搬送装置34により搭載位置44でターンテーブル38の凹部42内に搭載されたICチップは、ターンテーブル38が回転方向にインデックス送りされる間に、試験すべき温度条件まで熱ストレス(低温または高温)が加えられる。
【0021】
ターンテーブル38の回転中心を基準として、搭載位置44から回転方向に約240度の位置にある取り出し位置46では、ターンテーブル38の上に、3つのコンタクトアーム48の内の一つに装着してある吸着ヘッドが位置し、その位置で、吸着ヘッドにより凹部42からICチップを取り出し可能になっている。3つのコンタクトアーム48は、回転軸50に対して円周方向略等間隔の角度で装着してあり、回転軸50を中心として、時計回りの回転方向に120度ずつインデックス送り可能にしてある。なお、インデックス送りとは、所定角度回転後に停止し、その後、再度、所定角度回転することを繰り返すことである。コンタクトアーム48のインデックス送りに際して、アーム48が停止している時間は、テストヘッド10上のソケットにICチップが装着されて試験されている時間に、ICチップをソケットに着脱する時間を加えた時間に相当する。このインデックス送りの停止時間は、ターンテーブル38におけるインデックス送りの停止時間と同じであり、ターンテーブル38とコンタクトアーム48とは、同期してインデックス送りするように回転する。
【0022】
本実施形態では、三つのコンタクトアーム48の内の一つの吸着ヘッドが、ソークステージ36の取り出し位置46上に位置し、他のコンタクトアーム48の吸着ヘッドがテストステージ8のコンタクトヘッド10上に位置し、さらに他のコンタクトアーム48の吸着ヘッドが出口ステージ40の入り口52上に位置する。
【0023】
ターンテーブル38の搭載位置44でターンテーブル38の凹部42に搭載されたICチップは、搭載位置44から取り出し位置46までインデックス送りされる間に、所定の熱ストレスが印加され、取り出し位置46にて、コンタクトアーム48の吸着ヘッドに吸着される。吸着ヘッドに吸着されたICチップは、コンタクトアーム48が時計回りにインデックス送りされることにより、テストヘッド10の上に配置される。その位置で、図2に示すように、吸着ヘッド24により吸着保持されたICチップ22はソケット20に装着され、試験が行われる。
【0024】
テストヘッド10の上のソケット20に装着されて試験が済んだICチップ22は、吸着ヘッド24に再度吸着され、図1に示すコンタクトアーム48が時計回りにインデックス送りされることで、出口ステージ40の入り口52の上部に位置する。その位置で、試験済みのICチップは、矢印A方向に出口シフタにより出口位置54にスライド移動される。出口ステージ40の出口位置では、出口シフタ上に配置されたICチップは、試験時の温度である低温または高温から常温までに戻される。低温試験の場合には、この出口ステージ40において、ICチップを常温まで戻すことで、チャンバ6から取り出した直後のICチップに結露が生じることを有効に防止することができる。
【0025】
出口ステージ40の出口位置54で、出口シフタ上に配置されたICチップは、常温まで戻された後、図示省略してある出口アームにより矢印B方向にシフト移動され、受け位置56に配置してある出口ターンに移される。出口ターンは、矢印C方向に回動し、受け位置56と排出位置58との間で、往復移動可能になっている。出口ターンの排出位置58には、第2XY搬送装置35の吸着ヘッドが移動可能に構成してあり、出口ターンにより排出位置に配置された試験済みのICチップを、搬送装置35が、試験結果に基づき、分類用トレイ32B〜32Eのいずれかに搬送する。
【0026】
本実施形態に係る部品試験装置2では、ハンドラ4のチャンバ6内において、ソークステージ36の天井部に、ソークステージ用熱交換装置60が配置してあると共に、テストステージ8の側壁部にテストステージ用熱交換装置62が配置してある。これら熱交換装置60および62は、試験装置2が低温試験が可能なものであれば、冷媒として液体窒素などを用いた冷却装置と、チャンバ内に冷風を循環させる送風装置とを有する。試験装置が、高温試験が可能である場合には、これら熱交換装置60および62は、加熱装置と送風装置とを有する。試験装置が、低温試験および高温試験が可能である場合には、これら熱交換装置60および62は、冷却装置と加熱装置と送風装置とを有し、冷却装置と加熱装置とを切り換えて使用する。これら熱交換装置60および62は、温度制御装置70により制御される。温度制御装置70には、テストステージ8に配置された温度センサ72と、ソークステージ36に配置された温度センサ74と、その他のセンサからの出力信号が入力され、これらセンサからの出力信号に応じて、熱交換装置60および62の熱交換量(出力)を制御可能になっている。
【0027】
以下の説明では、試験装置2が、高温試験と低温試験との双方が可能な試験装置であり、その装置を用いて、主として低温試験を行う場合について説明する。図2に示すように、テストステージ8では、断熱材などで構成されたチャンバ6の底部およびチャンバ6を保持するメインベース80の一部が切り欠かれており、そこにテストヘッド10上に保持されたソケット20が装着される。
【0028】
ソケット20は、ソケットガイド82に保持してある。ソケットガイド82は、ベースリング88に取り付けてある。ベースリング88は、固定ベース90に装着してあり、チャンバ開口部92を構成している。固定ベース90は、チャンバ6と同様に断熱性を有し、チャンバ6およびメインベース80の底部開口部に着脱自在に固定される。
【0029】
ソケット20の背面(チャンバの外側)には、低温用ソケットアダプタ98が接続してあり、ソケット20の端子と電気的に接続してある。アダプタ98は、配線ボード100の略中央部表面に固定してあり、ソケット20の端子と配線ボード100との電気的接続を図っている。配線ボード100の下面には、テストヘッド10が装着してある。なお、配線ボード100は、パフォーマンスボードとも呼ばれる。
【0030】
テストヘッド10は、図示省略してある試験用メイン装置からの駆動信号を受け取り、配線ボード100およびアダプタ98を介してソケット20に装着してあるICチップ22に試験用駆動信号を送信する。
【0031】
本実施形態では、図2に示すように、固定ベース90の背面(チャンバの外側)には、断熱材およびシール部材を兼ねた取り付け板150を介して、中央部に開口を持つ加熱ボード106がボルトなどにより固定してある。加熱ボード106は、HIFIXヒータとも称され、ラバーヒータなどの面状発熱体108をアルミニウム板などで挟み込んだものである。加熱ボード106の下面には、第1シール部材112が予め装着してある。第1シール部材112は、たとえばシリコンスポンジゴムシートなどの弾力性を持つシートで構成してある。
【0032】
本実施形態では、テストボードとしての配線ボード100の略中央部に装着してあるソケットアダプタ98をソケット20に対して接続して固定する際に、配線ボード100の外周表面が加熱ボード106の下面に第1シール部材112を介して直接接触し、配線ボード100aが加熱ボード106により直接加熱される。
【0033】
加熱ボード106には、放射状乾燥用通路110が形成してあり、ソケットガイド82と配線ボード100との間に形成された第1密閉空間118に乾燥ガスを封入可能になっている。第1密閉空間118の内部に封入するための乾燥ガスとしては、たとえば露点温度がチャンバ6の内部温度よりも低い乾燥空気が用いられる。たとえばチャンバ6の内部が−55゜C程度である場合には、乾燥用通路110を通して第1密閉空間118aの内部に封入される乾燥空気の露点温度は、−60゜C程度であることが好ましい。乾燥空気の温度は、たとえば室温程度である。
【0034】
図3に示すように、本実施形態では、ソケット20には、上下方向に弾性変形可能な接続端子21が装着してあり、この接続端子21の下端が配線ボード100に対して接続してある。接続端子21の上端には、ICチップ22の端子22aが押圧されて電気的に接続される接触部21aが形成してある。
【0035】
本実施形態では、吸着ヘッド24が押圧具を兼ねており、ICチップ22の試験に際しては、真空吸着孔25に吸着されたICチップ22を、接続端子21方向に押圧し、端子22aと接続端子21の接触部21aとの電気的接続を確保している。
【0036】
吸着ヘッド24の下端には、ICチップ22の端子22aの上面に接触し、これらの端子22aを接続端子21の接触部21aに対して押し付ける押圧パッド26が装着してある。押圧パッド26は、合成樹脂などの絶縁性部材で構成してある。
【0037】
真空吸着孔25の下端周囲に位置する吸着ヘッド24の内部には、ICチップ27に直接または絶縁部材を介して間接的に接触し、これを冷却する冷却装置27が埋め込んである。冷却装置27は、たとえばペルチェ素子、ボルテックスチューブ、ヒートパイプ、冷却用熱交換部などで構成してある。ペルチェ素子は、通電により冷却可能な素子である。ボルテックスチューブは、圧縮空気を送り込むことにより、冷却可能な冷却装置である。ヒートパイプは、パイプ内部の流体移動を利用し吸熱を行う装置である。熱交換部としては、液体窒素などの冷媒を循環させる通路や、冷凍サイクルからの冷却液を循環させる通路などを例示することができる。なお、冷却装置27として、ペルチェ素子やヒートパイプを用いる場合には、冷却する側と逆の位置が放熱部となるので、図3に示すように、冷却フィン29を冷却装置27に対して接続しても良い。また、吸着ヘッド24自体が伝熱性に優れている場合には、吸着ヘッドの外周面を凹凸状に加工し、放熱フィンとしても良い。また、冷却装置27としては、上述した以外のその他の冷却装置であっても良い。
【0038】
冷却装置27の近傍には、温度センサ28が配置してあり、冷却装置27により冷却されたICチップ22の温度を直接または間接的に計測可能になっている。温度センサ28としては、特に限定されないが、白金センサなどの熱電対、その他の温度センサを用いることができる。温度センサ28により計測された温度信号は、制御装置により入力され、試験中におけるICチップ22の自己発熱をキャンセルするように、冷却装置27による冷却出力を制御し、ICチップ22が常に所定温度に維持されるように制御する。
【0039】
このような本実施形態に係るICチップ部品試験装置2では、試験時においてICチップ22が自己発熱したとしても、冷却装置27がICチップ22を冷却するので、ICチップ22の自己発熱による影響をキャンセルし、ICチップ22を、スペック通りの所定の低温度で試験することができる。
【0040】
また、本実施形態に係る電子部品試験装置では、内部が常温以下の温度に冷却されたチャンバ6のチャンバ開口部92aの周囲に加熱ボード106が取り付けられ、配線ボード100を伝熱により直接に加熱するように構成してある。このため、ソケット20の背面に位置する配線ボード100が、その雰囲気ガスの露点以上の温度に加熱される。このため、ソケット背面の配線ボード100において結露が発生することを有効に防止することができる。
【0041】
また、本実施形態に係るIC試験装置では、特殊なスペーシングフレームなどの断熱構造を採用しないので、製造コストも安価になる。さらに、配線ボード100とソケット20との距離が著しく近いので、ソケット20から配線ボード100aまでの電気経路(配線ケーブルなど)を短くすることができ、ノイズが入り込み難くなり、試験の信頼性が向上する。
【0042】
さらに、本実施形態に係るIC試験装置では、ソケットガイド82の配線ボード側に第1密閉空間118を形成するように、配線ボード100を加熱ボード106に接触させ、この第1密閉空間118へ乾燥ガスを送り込むための乾燥用通路110を加熱ボード106に形成することで、第1密閉空間118が乾燥ガスで満たされる。このことにより、ソケットガイド82の背面での結露を、さらに有効に防止することができる。
【0043】
第2実施形態
図4に示すように、本発明の第2実施形態では、吸着ヘッド24a側には冷却装置を装着せず、ソケット20の側に冷却装置27aまたは27bを装着してある。冷却装置27aまたは27bの配置位置は、特に限定されないが、たとえば図4に示すように、ソケット20とソケットアダプタ98との間、あるいは接続端子21の下端位置に配置させる。
【0044】
ソケット20とソケットアダプタ98との間に冷却装置27aを配置する場合には、接続端子21との短絡を防止するために、隙間を形成することが好ましい。この場合には、冷却装置27aは、ソケット20を介して、ICチップ22を冷却し、ICチップ22の自己発熱をキャンセルさせ、ICチップ22を、スペック通りの低温度で試験することができる。
【0045】
冷却装置27bを接続端子21の下端位置に配置する場合には、接続端子21との短絡を防止するために、プラスチックなどの絶縁部材29を介して、接続端子21の下端部に冷却装置27bを取り付ける。この場合には、冷却装置27bは、絶縁部材29および接続端子21を介して、ICチップ22を冷却し、ICチップ22の自己発熱をキャンセルさせ、ICチップ22を、スペック通りの低温度で試験することができる。
【0046】
冷却装置27aおよび27bは、前述した冷却装置27と同様な冷却装置で構成してある。なお、冷却装置27aまたは27b自体が、絶縁性を有する場合には、これら冷却装置27aまたは27bを接続端子21に直接に接触させても良い。冷却装置27aまたは27bには、冷却のために必要であれば放熱フィン29aまたは29bを具備させても良い。
【0047】
その他の実施形態
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変することができる。
【0048】
たとえば、本発明に係る電子部品試験装置により試験される部品としては、ICチップに限定されず、その他の電子部品であっても良い。
【0049】
また、上述した実施形態では、主として低温試験を行うICチップ部品試験装置2について説明したが、本発明の装置を用いて電子部品の常温試験を行っても良い。その場合には、試験用チャンバ6およびその内部に装着してある温度制御装置を不要にすることも期待できる。試験用チャンバ6および内部温度制御装置がなくても、冷却装置27,27aおよび/または27bのみで、ICチップ22を所定の常温に制御することができれば、チャンバ6および内部温度制御装置は不要となる。
【0050】
ただし、ICチップ22の低温試験を行う場合には、ICチップ22のみを低温状態に維持すると、結露が問題になることがあるので、試験用チャンバ6を用い、テストステージ8の周囲を覆い、チャンバ6内部の周囲雰囲気温度を一定の低温状態に維持することが好ましい。
【0051】
また、ICチップ22の高温試験を行う場合でも、ICチップ22の温度が所定の温度以上に上がり過ぎないように制御する観点からは、本発明は有効である。
【0052】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明に係る電子部品試験装置によれば、試験時に電子部品が自己発熱しても、電子部品の温度を正確に制御し、所望の試験温度にて電子部品を試験することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は本発明の1実施形態に係るICチップ部品試験装置の概略全体図である。
【図2】 図2はICチップ部品試験装置の要部断面図である。
【図3】 図3はICチップ部品試験装置の接続端子近傍を示す要部断面図である。
【図4】 図4は本発明の他の実施形態に係るICチップ部品試験装置の接続端子近傍を示す要部断面図である。
【符号の説明】
2… 電子部品試験装置
4… ハンドラ
6… チャンバ
8… テストステージ
10… テストヘッド
20… ソケット
21… 接続端子
21a… 接触部
22… ICチップ(電子部品)
24… 吸着ヘッド
25… 真空吸着孔
26… 押圧パッド
27,27a,27b… 冷却装置
28… 温度センサ
29… 絶縁部材
30… IC格納部
32A〜32G… トレイ
34… 第1XY搬送装置
35… 第2XY搬送装置
36… ソークステージ
38… ターンテーブル
40… 出口ステージ
48… コンタクトアーム

Claims (3)

  1. 試験すべき電子部品が着脱自在に接続される接続端子を有するソケットと、前記電子部品を吸着して前記接続端子方向に押し付ける押圧具と、
    前記ソケットを介して前記電子部品を冷却する、ペルチェ素子からなる冷却装置と、前記接続端子に電気的に接続された配線ボードを加熱する加熱ボードとを有し、
    前記冷却装置は、前記ソケットの接続端子を冷却することにより前記電子部品を冷却する電子部品試験装置。
  2. 前記ソケット及び接続端子は移動不可能に固定され、前記押圧具は前記接続端子に対して移動可能に設けられている請求項1に記載の電子部品試験装置。
  3. 前記電子部品が着脱自在に接続される前記接続端子の周囲雰囲気温度を一定にするためのチャンバをさらに有する請求項1又は2に記載の電子部品試験装置。
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