JP4789920B2 - バーンイン装置 - Google Patents

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Description

本発明は、各種電子部品に対してバーンイン試験を行うためのバーンイン装置に関し、特に、多数の電子部品に対して同時にバーンイン試験を行うことができるものに関する。
バーンイン(Burn-in)試験とは、スクリーニング試験の一種であり、半導体集積回路等の電子部品に高温の熱ストレスを長時間与えて電子部品の初期不良を検出し、初期故障品の除去を行う試験である。そして、このような試験を行うバーンイン装置としては、多数の被試験電子部品を装着したバーンインボードを収容して高温状態を維持するバーンインチャンバを有しており、当該バーンインチャンバ内で試験を行うものが知られている。
そして、最近、バーンイン装置として、多数の被試験電子部品が装着されたバーンインボードをバーンインチャンバ内の所定位置に収容した後、熱ストレスを与えると共に各被試験電子部品に温度調整アレイを接触させて個々の被試験電子部品の温度調節を行いながら被試験電子部品のバーンイン試験を行うものが提案されている(特願2004−79623)。
上記バーンイン装置は、バーンインチャンバ内に、一対一で被試験電子部品に接触させることができるだけの数の温度調整アレイを備えている。この温度調整アレイは、バーンインチャンバ内に昇降自在に設置された温度調整ボードに取り付けられている。そして、バーンイン試験では、複数の温度調整ボードを同時に昇降移動させて、各被試験電子部品に同時に温度調整アレイを接触させている。
上記バーンイン装置において、複数の温度調整ボードを同時に昇降させる方法としては、例えば、図11に示されるように、上下方向に移動する可動ロッド101aを備えたエアシリンダ101をバーンインチャンバ102の両側に設置し、これを用いて温度調整ボード103を昇降させることが考えられる。
ところが、同時に昇降させる温度調整ボードの数が多数あると、移動部全体を数千N(kg・m/s)の駆動力で一括して昇降駆動する必要がある。このため、大型のエアシリンダを用いる必要が生じ、高温状態を維持するバーンインチャンバが大型化するという難点が生ずる。
また、バーンイン装置においては、バーンインボードを確実にコネクタに挿し込んで、正確な位置に位置決めできることが望ましい。バーンインボードのコネクタへの挿し込みが不十分では電気的接続が不良となる。また、バーンインボードの位置決めが不十分であると、温度調整アレイと被試験電子部品との位置決めのガイドに不良が生じたり、周囲のソケットに当たるような不具合が生ずる。この点は、収容できるバーンインボードの数が多数になっても同様である。
図12に示されるように、従来、多数のバーンインボード111の収容が可能なバーンインチャンバ102を備えるバーンイン装置では、全てのバーンインボード111について一括して位置検知を行っている。例えば、バーンインチャンバ102は、その最上部に取り付けられたレーザ照射部112と最下部に取り付けられたレーザ受光部113とからなるセンサを備えている。また、バーンインチャンバ102に収容される各バーンインボード111の所定部位には位置検知用のスリット111aが形成されている。そして、全てのバーンインボード111を収容し、バーンインボード111側のコネクタをバーンイン装置側のコネクタに嵌合させた後、レーザ照射部112からレーザ光を照射し、全てのバーンインボード111のスリット111aを通過したレーザ光をレーザ受光部113で受光できたとき、全てのバーンインボード111の位置は正確であると検知している。このように、従来の検知手段では、レーザ光を複数の検知用スリット111aに通している。
ところが、各バーンインボードの収容部の形状等やコネクタの組みつけに製造ばらつきがあると、各バーンインボードをコネクタに嵌合させたときに、当該ばらつきに起因する位置ずれが各バーンインボードのスリット相互間で生ずることがある。この位置ずれは補正できないので、レーザ光を複数の検知用スリットに通す従来の検知手段では、レーザ照射部112やレーザ受光部113の位置調整や角度調整の対応では困難な場合がある。このような状況では、バーンインボード111の位置検知精度をより向上させることは難しく、特に、収容可能なバーンインボード111の数が多くなるほど、検知精度を向上させることは難しい。
バーンインボード111の位置がずれると、嵌合するコネクタの接続抵抗が増えて電源用端子が発熱したり劣化したりするという問題が生じ、また、バーンインボード111に装着された被試験電子部品に温度調整アレイを接触させるときに温度調整アレイがソケットに当たったり、ずれた状態で接触したりするため、被試験電子部品を加熱/冷却するときの温度制御にばらつきが生ずる可能性があり、試験品質を維持できないおそれがある。
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、小型化可能なバーンイン装置を提供すること、そして、バーンインチャンバ内に収容されたバーンインボードの位置決め精度がより向上されたバーンイン装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、第1に、本発明は、複数の被試験電子部品を装着したバーンインボードが収容されるバーンインチャンバと、前記各被試験電子部品に押圧接触させて前記各被試験電子部品を加熱/冷却する複数の温度調整アレイを有する温度調整ボードと、前記バーンインチャンバ内にて前記温度調整ボードを昇降移動させる昇降装置とを備えており、前記バーンインボードが前記バーンインチャンバ内に収容された後、前記温度調整ボードを前記バーンインボード方向へ移動させて前記温度調整アレイを被試験電子部品に押圧接触させて、バーンイン試験を行うバーンイン装置であって、前記昇降装置は、水平方向に進退移動する移動体を有するプッシュプル装置と、前記移動体の進退移動を昇降移動に変換して前記温度調整ボードを昇降させる、傾斜カムおよびカムフオロアからなるカム機構とを備えていることを特徴とするバーンイン装置を提供する(発明1)。
上記発明(発明1)では、カムフォロアと傾斜カムとからなるカム機構を用いているので、移動体の移動距離に対する温度調整ボードの昇降距離の割合を小さくすることができ、昇降動作に必要な力が小さくてすむようになる。したがって、傾斜カム、特に傾斜角度が小さい傾斜カムを用いれば、垂直方向に動くプッシュプル装置を設ける場合と比較して、より小型のプッシュプル装置で同じ重量のものを昇降させることができる。つまり、本発明によれば、プッシュプル装置の小型化を図ることができ、バーンイン装置の小型化を図ることができる。
上記発明(発明1)において、前記カム機構の傾斜カムは、前記カムフォロアとの協働で進退移動を昇降移動に変換する溝カム傾斜部を有するものであり、前記溝カム傾斜部の両端のうち、昇降移動するカム機構の従動側部材が上限位置に位置するときに前記カムフォロアが位置する側の一端には、当該溝カム傾斜部の一端に連なって水平方向に延びる第1の水平部が形成されていることが好ましい(発明2)。
上記発明(発明2)によれば、カムフォロアが溝カム傾斜部の他端に位置する状態から、さらにカム機構の主動側部材を移動させることで、温度調整ボードを上限位置に保持しつつ、カムフォロアを溝カム傾斜部の他端に連なる第1の水平部に位置させることができる。カムフォロアを第1の水平部に位置させると、カム機構の構造上、プッシュプル装置からカム機構に何ら力を与えなくても、温度調整ボードを機械的に上限位置に保持できる。
温度調整ボードが上限位置に位置する状態とは、温度調整ボードの温度調整アレイがバーンインボード上の被試験電子部品から離隔している状態であり、例えばこの間にバーンインボードの抜き挿しを行うことができる。非試験時またはバーンインボードの抜き挿し時には、温度調整アレイを被試験電子部品から離隔させておく必要があるところ、カム機構の構造上、機械的に温度調整ボードを上限位置に保持できれば、プッシュプル装置が停止しても、離隔状態を保つことができる。また、プッシュプル装置の動作状態とは無関係に温度調整ボードを上限位置に支持できるので、停電対策を別途考える必要がなく好ましい。
上記発明(発明1)において、前記カム機構の傾斜カムは、前記カムフォロアとの協働で進退移動を昇降移動に変換する溝カム傾斜部を有するものであり、前記溝カム傾斜部の両端のうち、昇降移動するカム機構の従動側部材が下限位置に位置するときに前記カムフォロアが位置する側の一端には、当該溝カム傾斜部の一端に連なって水平方向に延びる第2の水平部が形成されていることが好ましい(発明3)。
上記発明(発明3)によれば、カムフォロアが溝カム傾斜部の一端に位置する状態から、さらにカム機構の主動側部材を移動させることで、温度調整ボードを下限位置に保持しつつ、カムフォロアを溝カム傾斜部の一端に連なる第2の水平部に位置させることができる。カムフォロアを第2の水平部に位置させると、カム機構の構造上、プッシュプル装置からカム機構に何ら力を与えなくても、温度調整ボードを機械的に下限位置に保持できる。
温度調整ボードが下限位置に位置する状態とは、温度調整ボードの温度調整アレイをバーンインボード上の被試験電子部品に押し付けて接触させ、バーンイン試験を行っている状態である。バーンイン試験では、温度調整アレイを被電子部品に一定時間接触させておく必要があるところ、カム機構の構造上、機械的に温度調整ボードを下限位置に保持できれば、プッシュプル装置が停止しても、温度調整アレイを被試験電子部品に押し付けた状態を保つことができ、試験を続行できる。また、プッシュプル装置の動作状態とは無関係に温度調整ボードを下限位置に支持できる。このため、被試験電子部品を押圧し冷却している温度調整アレイが不慮の停電により被試験電子部品から遊離して、被試験電子部品の急激な温度上昇を招く不具合が生じない。従って、停電等の対策を別途考える必要がなく好ましい。
上記発明(発明1)において、前記プッシュプル装置および前記カム機構は、前記バーンインチャンバの両側にそれぞれ設置されており、前記プッシュプル装置の移動体には、それぞれ、水平方向に進退移動する前記カム機構の主動側部材が1つ以上取り付けられており、一方の移動体に接続された主動側部材と他方の移動体に接続された主動側部材は、水平方向に進退移動可能に設置された連結部材によって相互に連結されていることが好ましい(発明4)。
この発明(発明4)では、ボードインチャンバの両側に位置しており、温度調整ボードを両側から挟むように位置する主動側部材が連結部材によって相互に連結されている。したがって、温度調整ボードの両側の主動側部材は同期して移動できる。温度調整ボードの両側の主動側部材を同期して移動させることができれば、温度調整ボードを安定した状態で昇降できる。また、バーンインチャンバは、通常、バーンインボードを水平方向に抜き挿しする構造であり、バーンインチャンバでは、水平方向に移動可能な連結部材を設置するスペースを確保しやすい。したがって、本発明(発明4)のように移動体が水平方向に移動する状態でプッシュプル装置を設置すると、水平方向に移動する連結部材を設けて、カム機構の主動側部材を相互に連結して同期させることができる。
上記発明(発明1)において、カム機構のカムフォロアとしては、傾斜カムの溝カムの表面に転がり接触するものが好ましい(発明5)。かかる発明によれば、カム機構によって進退移動を昇降移動に変換するときの摩擦が小さくなるので、温度調整ボードの昇降動作が安定する。また、摩擦が小さくなれば、駆動手段の出力を効率よく温度調整ボード側に伝達できるので、駆動手段の小型化を図ることができる。
第2に、本発明は、複数の被試験電子部品が装着されたバーンインボードが複数収容されるバーンインチャンバと、前記バーンインボードの位置検知を行う検知器と、上下方向に昇降自在である温度調整ボードと、前記温度調整ボードに取り付けられた複数の温度調整アレイとを備えており、前記バーンインチャンバ内に前記バーンインボードを収容した後、前記バーンインチャンバが所定位置に位置していることを前記検知器で検知し、その後、前記温度調整ボードを移動させて前記温度調整アレイを被試験電子部品に接触させるバーンイン装置であって、前記バーンインチャンバに収容される各バーンインボードに1対1で対応するように前記検知器が設けられており、各バーンインボードについて、それぞれ個別の検知器で位置検知が行われることを特徴とするバーンイン装置を提供する(発明6)。
上記発明(発明6)では、各バーンインボードについて、それぞれ個別の検知器で位置検知が行われるので、各検知器は対応するバーンインボードの挿し込み位置だけ検知すればよい。検知対象が1つであると、その対象だけに合わせて検知器の位置等を設定することができ、より高精度の位置検知を行うことができる。例えば、バーンインチャンバのスロットに挿入され、コネクタに挿し込まれたバーンインボードの位置検知をより高精度で行おうとすると、各スロットの寸法やバーンインチャンバ側のコネクタとバーンインボードのコネクタとの嵌合量などの細かな違いまで考慮する必要が出てくる。この点、スロットごとに検知器を設ければ、それらの違いをスロットごとに個別に考慮しつつ検知器の位置調整を行うことができ、挿し込まれたバーンインボードの位置検知をより高精度で行うことができるようになる。これにより、温度調整アレイを被試験電子部品に押し付けるときに、温度調整アレイがDUTの周囲にあるソケットに干渉するようなことが防止されるなど、接触動作を安定した状態で確実に行うことができる。
上記発明(発明6)において、前記バーンインボードの挿し込み位置を検知する検知器は、投光部および受光部を備えるフォトマイクロセンサであることが好ましい(発明7)。フォトマイクロセンサは安価であるので、設置数が多数であっても低コストで検知器を設けることができる。
上記発明(発明6)において、前記フォトマイクロセンサは入光時オンタイプのものであることが好ましい(発明8)。所定数の被試験電子部品についてバーンイン試験を行うことができるバーンイン装置において、それよりも少ない数の被試験電子部品についてバーンイン試験を行う場合、全てのスロットにバーンインボードを挿し込む必要がない場合がある。この場合に、遮光時オンタイプのフォトマイクロセンサを用いていると、空きスロットの全てにダミーのボードを挿し込んで遮光状態をつくり、検知器に位置検知させる必要がある。この点、入光時オンタイプのフォトマイクロセンサを用いていれば、空きスロットのままでもオン状態になることから、使わないスロットについては空きのままでよく、バーンイン試験時の作業効率が向上する。なお、入光時オンタイプのフォトマイクロセンサを用いる場合は、バーンインボードの所定位置にスリットなどの貫通部を形成する。バーンインボードが正常に挿し込まれると、フォトマイクロセンサの投光部からの光が当該貫通部を通過して受光部に達し、フォトマイクロセンサがオン状態になり、バーンインボードが挿し込まれていない場合も、先に説明したようにやはりフォトマイクロセンサがオン状態になる。
上記発明(発明6)において、前記フォトマイクロセンサは、バーンインボードに形成された切り欠きの位置を検知することが好ましい(発明9)。かかる発明(発明9)によれば、簡単な構成でフォトマイクロセンサを適用することができる。
上記発明(発明6)において、検知器の位置としては、バーンインチャンバが有するバーンインボード用スロットの開口近傍が好ましい(発明10)。
上記発明(発明10)によれば、バーンインボードがいわゆる半挿しの状態のときには、確実に半挿しであることを検知できる。つまり、高精度でバーンインボードの位置検知を行うことができる。入光時オンタイプのフォトマイクロセンサである場合に、検知器の位置がバーンインボードの挿し込み方向の奥寄りの位置であると、挿し込み状態が不完全である場合にレーザ受光部がオンになることがある。検知器の取り付け位置が奥であるほど、このような誤りが生ずる可能性が高い。したがって、検知器の位置は、できるだけバーンインチャンバのスロットの開口近傍がよい。また、検知器が開口近傍であれば、検知器の着脱や位置調整が容易であり、メンテナンス性に優れるといった利点がある。
上記発明(発明6)において、前記検知器の位置調整が可能であるものが好ましい(発明11)。
検知器の位置調整が可能であれば、バーンイン装置や挿し込まれるバーンインボードの状態に応じて、検知器の位置をより適切な位置に位置決めでき、バーンインボードの位置決め精度が向上する。
上記発明(発明6)においては、前記検知ユニットに取り付けられるスライダと、前記スライダを進退方向に移動するように案内するガイド部材と、前記ガイド部材に対して進退移動方向に相対移動可能な状態で固定され得、前記検知ユニットに突き当てられる位置決め用の治具と、前記治具に向けて検知ユニットを付勢する付勢手段とを有する位置調整機構を備えており、前記検知ユニットに突き当てられた前記治具のガイド部材に対する相対位置を調整すると、前記検知ユニットの進退方向の位置が調整されることが好ましい(発明12)。
基準面を有する位置決め用治具を使用して検知器をその基準面に押し当てることで、検知器を位置決めすることも考えられるが、この方法では、治具の加工誤差やフォトマイクロセンサに対する外形誤差が影響し、高精度で位置決めできない。この点、上記発明(発明12)の位置調整機構は、検知ユニットを位置決め用の治具と付勢手段とで挟みつける構造であり、治具のガイド部材に対する相対位置を調整することによって簡単に検知ユニットを位置決めできる。なお、付勢手段としては、ばねやゴムなどを用いることができる。
上記発明(発明12)において、前記位置決め用の治具は、前記ガイド部材に螺合されており、先端が前記検知ユニットに突き当てられる送りねじであり、前記送りねじのガイド部材に対する螺合位置を調整すると、前記検知ユニットの進退方向の位置が調整されることが好ましい(発明13)。ねじ機構は、位置の微調整に適当な機構であり、位置決め用の治具として、送りねじを用いると、より高精度で検知ユニットを位置決めできる。検知ユニットを高精度で位置決めできると、バーンインチャンバに収容されるバーンインボードをより高精度で位置決めできる。
第3に、本発明は、複数の被試験電子部品を装着し得る複数のバーンインボードと、前記各被試験電子部品に押圧接触させて前記各被試験電子部品を加熱/冷却する複数の温度調整アレイを有する温度調整ボードと、前記温度調整ボードを昇降移動させる昇降装置とを、バーンインチャンバに収容してバーンイン試験を行うバーンイン装置であって、前記温度調整アレイは、前記各被試験電子部品を個別に加熱/冷却し得るように、前記各被試験電子部品の配列に対応した配列で、前記各被試験電子部品に対向して前記温度調整ボードに配設されており、前記昇降装置は、駆動源により進退移動する移動体を有するプッシュプル装置と、前記移動体の進退移動方向の駆動力を変換するカム機構とを備えており、前記カム機構によって変換した駆動力により前記温度調整ボードを前記バーンインボード方向へ移動させて前記温度調整アレイを前記各被試験電子部品に押圧接触させる、ことを特徴とするバーンイン装置を提供する(発明14)。
上記発明(発明14)では、カム機構を用いているので、移動体の移動距離に対する温度調整ボードの昇降距離の割合を小さくすることができ、昇降動作に必要な力が小さくてすむ。したがって、カム機構に傾斜カム、特に傾斜角度が小さい傾斜カムを用いれば、垂直方向に動くプッシュプル装置を設ける場合と比較して、より小型のプッシュプル装置で、同じ重量のものを昇降させることができる。昇降される温度調整ボードには、各被試験電子部品に対応して多数の温度調整アレイが配設され、さらに温度調整ボードは通常複数実装されるため、複数の温度調整ボードを一括して昇降する駆動力は数千N(kg・m/s)にもなるが、その一方でプッシュプル装置の小型化が望まれる。上記発明(発明14)によれば、プッシュプル装置の小型化、ひいてはバーンイン装置の小型化を図ることができる。
上記発明(発明14)において、前記カム機構は、前記移動体の進退移動方向の駆動力を当該進退移動方向と直交する方向に変換し、変換した駆動力によって昇降プレートを駆動するものであり、前記昇降プレートは、前記温度調整ボードを前記バーンインボードに対して進退させることが好ましい(発明15)。
変換前の駆動力の方向と変換後の駆動力の方向とが直交していれば、カムの形状(例えば溝カムであれば溝の傾斜角度)の条件を変更することで、変換後に得られる駆動力は所望の力にでき、また昇降プレートの昇降速度は容易に変更できるという利点がある。
上記発明(発明14)においては、前記温度調整ボードと前記バーンインボードとを相互に位置決めするために、前記温度調整ボードには位置決めピンが設けられており、前記バーンインボードには前記位置決めピンを案内して嵌入するガイド孔が設けられていることが好ましい(発明16)。かかる発明によれば、温度調整アレイと被試験電子部品との位置決めをより確実に行うことができる。
上記発明(発明14)においては、前記温度調整ボードが前記バーンインボードに近接するときに、前記温度調整アレイが被試験電子部品を弾性的に押圧するように、前記温度調整ボードと前記温度調整アレイとの間には弾性体が設けられていることが好ましい(発明17)。弾性体としては、例えばコイルバネやゴムなどを挙げることができる。このような弾性体を設けることにより、各温度調整アレイの各被試験電子部品に対する押圧力の均一化を図ることができる。
上記発明(発明14)において、前記バーンインチャンバは、前記バーンインボードを所定の収容位置に案内するためのガイド溝と、収容された前記バーンインボードが電気的に接続し得る嵌合コネクタとを備えており、前記バーンインボードは、その両辺に前記ガイド溝によって案内されるつば部と、前記嵌合コネクタに嵌合されるコネクタとを備えており、前記つば部にはスリットが形成されており、前記バーンインチャンバに収容された前記バーンインボードの前記スリットを検出することによって、前記バーンインボードの前記コネクタが前記バーンインチャンバの前記嵌合コネクタに確実に嵌合したことを検知する検知器を備えていることが好ましい(発明18)。
上記発明(発明18)によれば、バーンインボードのコネクタがバーンインチャンバの嵌合コネクタに嵌合していることを、各バーンインボード毎に確実に検知することができる。
上記発明(発明18)において、前記検知器は、前記スリットの位置に対応して前記スリットの検出位置の調整が可能であることが好ましい(発明19)。かかる発明によれば、各バーンインボードの収容部の形状等やコネクタの組みつけに製造ばらつきがあったり、バーンインボードのスリット形成位置にずれがあったとしても、検出位置を的確な位置に設定することができ、スリット位置の検出精度を向上させることができる。
上記発明(発明14)において、前記温度調整アレイは、外部からの冷媒の流通により当該温度調整アレイを冷却する構造と、内蔵するヒータにより当該温度調整アレイを加熱する構造とを備えることが好ましい(発明20)。かかる発明によれば、温度調整アレイ、ひいては被試験電子部品の幅広い温度制御が可能である。
そして、上記発明(発明20)において、前記温度調整アレイは、温度センサを更に備えており、前記温度センサに基づいて前記ヒータおよび前記冷媒の流量、の一方又は両方を制御して、当該温度調整アレイが被試験電子部品と接触する部位の温度を所定温度に冷却又は加熱することが好ましい(発明21)。かかる発明によれば、温度調整アレイ、ひいては被試験電子部品の的確な温度制御が可能であり、多様な温度条件によるバーンイン試験ができる。
本発明のバーンイン装置によれば、温度調整ボードを昇降させるためのプッシュプル装置を小型化できるので、よりコンパクトなバーンイン装置を提供できる。また、バーンインチャンバに収容された各バーンインボードについて、それぞれ個別の検知器が最良の位置で位置検知を行うことができるので、バーンインチャンバ内に収容されたバーンインボードの安定した位置決めを実現できる。
実施形態にかかるバーンイン装置全体を示す正面図。 図1のバーンイン装置全体を示す側面図。 DUTが装着されたバーンインボードを示す平面図。 図1のバーンイン装置の一部を拡大して示す正面図。 バーンインチャンバ内に設置された温度調整ボードの要部を拡大して示す正面図。 図1のバーンイン装置のバーンインチャンバ内に設置された温度調整ボードを昇降させる機構を示す側面図。 温度調整ボードを昇降させる機構を示す分解斜視図。 図1のバーンイン装置の検知器が設置されている部分を拡大して示す正面図。 図1のバーンイン装置の検知器を示す分解斜視図。 バーンイン装置のシステム構成の概略を示す概念図。 従来の温度調整ボードの昇降機構の概略構成を示す概念図。 従来の検知器の概略構成を示す概念図。
符号の説明
1 バーンイン装置
10 バーンインチャンバ
11 スロット
17 エアシリンダ(プッシュプル装置)
17a ロッド(移動体)
19 連結部材
20 バーンインボード
30 温度調整ボード
40 温度調整アレイ
50 カムフォロア(カム機構の主動側部材)
60 傾斜カム(カム機構の従動側部材)
61a 溝カム傾斜部
61b 第1水平部(第1の水平部)
61c 第2水平部(第2の水平部)
70 検知器
71 検知ユニット(フォトマイクロセンサ)
80 位置調整機構
81 スライダ
82 ガイド部材
83 送りねじ(位置決め用治具)
85 コイルばね(付勢手段)
DUT 被試験電子部品
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図1および図2に示されるように、本実施形態に係るバーンイン装置1は、前面に開閉可能なドア(図示せず)を有するバーンインチャンバ10を備えている。バーンインチャンバ10のドアを開閉することでバーンインボード20(図3参照)を出し入れできる。なお、バーンインボード20は、バーンイン試験の対象であるICデバイスなどに代表されるDUT(Device Under Test、被試験電子部品)が複数個装着されるものである。
図3に示されるように、バーンインチャンバ10に挿し込まれるバーンインボード20は、耐熱性を有する素材からなる四角形のボード本体21を有する。ボード本体21にはDUTの装着先であるソケット22が例えば20個(4行×5列)備えられている。ボード本体21の奥側の外縁には、外部電源との接続や制御信号の入出力に用いられるエッジコネクタ23が設けられている。そして、ボード本体21には、ソケット22とエッジコネクタ23とを電気的に接続する信号配線/電源配線(不図示)が設けられている。また、バーンインボード20は、その両側縁に、ボード本体21を保持して数十kgの押圧を支持する強固なつば部24を有する。そして、一方のつば部24には、バーンインチャンバ10内での位置検知に用いられるスリット24aが形成されている。スリット24aの位置は、エッジコネクタ23が設けられた奥側の側縁とは反対の前側の側縁に近い位置、すなわちバーンインチャンバ10の開口近傍である。なお、DUTのソケット22への装着や交換作業は、図示しない挿抜機、インサータリムーバ、ローダアンローダなどが用いられる。
図1および図4に示されるように、バーンインチャンバ10は、バーンインボード20が抜き挿し自在に挿し込まれる複数のスロット11を有する(図4はスロットにバーンインボードが挿し込まれた状態)。バーンインチャンバ10の両側板12の各スロット11に対応する位置には、スロット11に挿し込まれたバーンインボード20の側縁部(つば部24)を支持するガイド溝13が形成されている。ガイド溝13は水平方向に延びており、バーンインチャンバ10の前面側から挿し込まれたバーンインボード20を強固に支持する。なお、図1の具体例に示されるように、スロット11は16段×2列設けられており、合計32枚のバーンインボード20を収容できる。そして、バーンインチャンバ10は、所定温度に制御されたエアをチャンバ内にて循環させるようになっている。なお、温度調整ボード30のみでDUTの温度制御が可能な場合には、エア循環によるチャンバ内の温度制御を省略してもよい。
また、バーンインチャンバ10の背板の各スロット11に対応する位置には、スロット11に挿し込まれたバーンインボード20のエッジコネクタ23が接続されるコネクタ14(図2および図10参照)が設けられている。このコネクタ14は、DUT用電源90およびバーンインコントローラ91に電気的に接続されているので、コネクタ14にバーンインボード20のエッジコネクタ23を接続すると、バーンインボード10に装着されているDUTに対して電力供給でき、バーンイン試験の制御信号等の入出力できるようになる。なお、電気的接続については、全てのバーンインボード20について同様であるので、図10では一つについてのみ示し、他については省略する。
図4に示されるように、バーンインチャンバ10には、スロット11の上側に位置するように、温度調整ボード30が設置されている。図5に示されるように、温度調整ボード30には、ばね31を介して温度調整アレイ40が取り付けられており、温度調整アレイ40は温度調整ボード30に対して近接・離隔可能になっている。温度調整アレイ40は、バーンイン試験においてDUTの温度調整に用いられるものであり、加熱ブロック、冷媒を流通する冷却ブロックおよび温度センサブロック(いずれも不図示)を備えている。また、温度調整アレイ40は、挿入されたバーンインボード20に装着されたDUTの直上に位置するように配置されている(図5参照)。そして、バーンイン試験のとき、温度調整アレイ40は、所定の押圧力でDUTに押し付けられ接触した状態でDUTの加熱または冷却の温度制御を行う。
温度調整ボード30の両端には、位置決め用のピン32が設けられており、このピン32がバーンインボード20に形成された孔にガイドされながら挿入されることにより、温度調整ボード30とバーンインボード20との位置決めがなされる。
図10に示されるように、温度調整アレイ40は、ヒータ用電源92およびバーンインコントローラ91に電気的に接続されている。また、温度調整アレイ40の各ブロックの支持構造や冷却ブロックとチラー93との間の冷媒供給経路等については説明を省略する。そして、電気的接続の状態は、全ての温度調整ボード40について同様であるので、図10では一つについてのみ示し、他については省略する。
図4に示されるように、温度調整ボード30は、その両側縁を、昇降自在に設置されている昇降プレート15によって支持されている。両昇降プレート15は、バーンインチャンバ10の両側に設置されたエアシリンダ17によって昇降移動されるものであり、昇降ガイド16にガイドされてバーンインチャンバ10に対して昇降移動可能になっている。
図6に示されるように、エアシリンダ17は、エアで駆動されるロッド17a(移動体)がバーンインチャンバ10の前面の開口側(図6中右側)に向けて突き出す状態で設置されており、ロッド17aは前後方向に進退移動できるようになっている。そして、図7に示されるように、ロッド17aは、進退移動可能に設置された進退プレート18に接続されている。この進退プレート18の進退移動がカムフォロア50と傾斜カム60とからなるカム機構によって昇降移動に変換され、昇降プレート15を昇降できるようになっている。なお、両エアシリンダ17の設置状態は同様であるので、他方についての説明を省略する。ここで、所望により、エアシリンダ以外の他の駆動源、例えば油圧シリンダやアクチュエータ等を適用することも可能である。
図7に示されるように、2個のカムフォロア50は、ボールベアリングを内蔵し、進退プレート18に取り付けられている。また、傾斜カム60は、昇降プレート15に取り付けられている。本実施形態では、エアシリンダ17によってカムフォロア50を進退移動させており、昇降移動される傾斜カム60によって昇降プレート15を昇降させているので、カムフォロア50がカム機構の主動側部材であり、傾斜カム60がカム機構の従動側部材である。
傾斜カム60は溝カム61を有する。溝カム61は、傾斜した状態である傾斜部(溝カム傾斜部)61aと、傾斜部61aの下側の端部に連なる第1水平部(第1の水平部)62bと、上側の端部に連なる第2水平部(第2の水平部)62cとを有する。このうち、傾斜部61aは、前方(バーンインチャンバの前面開口側)に向けて上り勾配になっている。傾斜部61aの傾斜角度は、エアシリンダ17の駆動力が所望の駆動倍率、例えば5〜10倍以上となる角度に形成する。本実施形態では、このように駆動力を大きくできることから、小型のエアシリンダ17を適用することができる。
他方、溝カム61内を移動するカムフォロア50は、円筒形状であるとともに進退プレート18に回転自在に取り付けられており、溝カム61内を回転しながら移動する。かかるカムフォロア50を用いると、カムフォロア50の進退移動を傾斜カム60の昇降移動に効率よくスムーズに変換できる。したがって、プッシュプル装置であるエアシリンダ17として、より小型のものを用いることができる。小型のエアシリンダを用いることにより、エアシリンダ17を含むバーンインチャンバ10の省スペース化を図ることができるため、バーンイン装置の小型化を図ることができる。また、傾斜カムの昇降移動がスムーズであるので、昇降プレートがスムーズに昇降する。
このように傾斜カム60の傾斜部61aが前方に向けて上り勾配になっているカム機構では、カムフォロア50が前進移動(前方に移動)すると、傾斜カム60が下降移動し、昇降プレート15およびこれに支持された複数の温度調整ボード30が一括して下降移動する。したがって、カムフォロア50が第1水平部61bに位置するとき、昇降プレート15および温度調整ボード30は上限位置に位置する。そして、カムフォロア50が第2水平部61cに位置するとき、昇降プレート15および温度調整ボード30は下限位置に位置する。
ところで、図4に示されるように、エアシリンダ17、カムフォロア50と傾斜カム60とからなるカム機構および進退プレート18は、それぞれバーンインチャンバ10の両側に設置されている。このうち両側の進退プレート18は、バーンインチャンバ10の底部に配置されている連結部材19によって相互に連結されている。したがって、両エアシリンダ17のロッド17aの動作にずれが生じても、両進退プレート18の両カムフォロア50は同期して進退移動する。両カムフォロア50が同期して移動すると、傾斜カム60および昇降プレート15が安定した状態で昇降し、温度調整ボード30をより安定した状態で昇降させることができる。
図6および図8に示されるように、バーンインチャンバ10の各ガイド溝13には、スロット11に挿し込まれたバーンインボード20の位置検知を行う検知器70が埋設されている。つまり、本実施形態のバーンイン装置1では、検知器は70、挿し込まれるバーンインボード20ごとに設置されている。そして、図6に示されるように、検知器70は、バーンインボード20の前面寄りの位置に設置されており、バーンインボード20のつば部24に形成されたスリット24a(図3参照)を検知することでバーンインボード20の位置を検知する。
図8および図9に示されるように、検知器70は先端部が二股に分かれている検知ユニット71を備えている。この検知ユニット71は投光部および受光部を備える、入光時オンタイプのフォトマイクロセンサである。したがって、バーンインチャンバ10のスロット11にバーンインボード20が挿し込まれている状態では、バーンインボード20のスリット24aの位置が投光部からの光路位置と一致し、光がスリット24aを通過して受光部に達したときにフォトマイクロセンサはオン状態になる。また、バーンインボード20が挿し込まれていない状態では、常にフォトマイクロセンサはオン状態である。
図9に示されるように、検知器70は、検知ユニット71の位置調整機構80を有する。この位置調整機構80は、バーンインボード20の挿し込み方向すなわち進退移動方向について、検知ユニット71の位置調整に用いられるものであり、検知ユニット71に取り付けられた一対のスライダ81と、スライダ81を進退移動方向に移動可能に案内するガイド部材82とを有する。スライダ81は、検知ユニット71の進退移動方向の前面側および後面側の両方に取り付けられた平面視L字形の部材である。このスライダ81は、縦向きに配置されたスライド板81aを有しており、スライド板81aの上縁および下縁は進退移動方向に延びている。そして、ガイド部材82は、スライド板81aの上下端に摺動可能に接触するガイド部82aを有する。このように、検知ユニット71は、このスライダ81およびガイド部材82によって、進退移動方向に移動自在な状態で支持されている。
ガイド部材82は、検知ユニット71を前後から挟むように配置される前板82bおよび後板82cを有する。そして、前板82bにはねじ穴82dが形成されている。このねじ穴82dには、検知ユニット71に突き当てる送りねじ(位置決め用の治具)83が螺合されている。また送りねじ83には位置固定用のナット84が取り付けられており、送りねじ83を任意の位置に固定できるようになっている。また、送りねじ83の先端はとがり先になっている。他方、後板82cには、ガイド穴82eが形成されている。このガイド穴82eには、検知ユニット71の後側のスライダ81に固定されたシャフト81bが摺動自在に挿し込まれており、シャフト81bにはコイルばね85が外挿されている。コイルばね85は、検知ユニット71の後側のスライダ81とガイド部材82の後板82cとによって圧縮された状態で挟まれており、検知ユニット71を前方に付勢している。
このように、検知ユニット71は、前側の送りねじ83と後側のコイルばね85とによって挟まれており、送りねじ83の設定位置に位置決めされるようになっている。そして、送りねじ83の捩じ込み位置を調整することで、検知ユニット71の進退移動方向の位置を調整できるようになっている。なお、先に説明したように、フォトマイクロセンサ71は、投光部と受光部とが一体的になっているものであるので、光の投光方向と受光部の位置関係を調整する必要はない。
次に、温度調整アレイ40をDUTに接触させるときのバーンイン装置1の動作を説明する。なお、温度調整アレイ40をDUTに接触させた状態で行われるバーンイン試験についての説明は省略する。
まず、エアシリンダ17を温度調整ボード30がバーンインボード20を押圧しない状態とし、バーンインチャンバ10(図1参照)のドアを開き、DUTが装着されたバーンインボード20をバーンインチャンバ10のスロット11に挿し込む。なお、DUTの数が少なく、全てのスロット11を使用しない場合でも、本実施形態の検知器70は入光時オンタイプのフォトマイクロセンサであるので、使用しないスロット11にダミーのバーンインボードを挿し込む必要はない。
バーンインボード20を挿し込んでバーンインチャンバの10ドアを閉じると、検知器70によってバーンインボード20の位置検知が行われる。検知器70は、バーンインボード20のスリット24aの位置を検知するものである。また、検知器70は、入光時オンタイプのフォトマイクロセンサである。したがって、検知器70は、スリット24aを通過した投光部からの光を受光部で受光したときオン信号を送信する。オン信号を発信しない検知器70がある場合、対応するバーンインボード20がいわゆる半挿し状態である可能性がある。そこで、その場合は、対応するバーンインボード20の挿し込み状態を確認し、確実に挿し込む。
なお、本実施形態に係るバーンイン装置では、各検知器70からの信号を検知して、全ての検知器70からオン信号が発信された場合のみエアシリンダ17の駆動が可能になっており、したがって検知器70は安全装置としても機能している。全ての検知器70からオン信号が発信され、エアシリンダ17の駆動が可能になると、操作スイッチの投入により、上限位置に位置させていた全ての温度調整ボード30はエアシリンダ17によって下降移動する。この結果、温度調整ボード30に取り付けられた全ての温度調整アレイ40は、対向する全てのDUTにばね31を介して押圧接触される。
ここで、温度調整ボード30の昇降動作について具体的に説明する。バーンインボード20の挿し込みが終了した状態では、温度調整ボード30は非押圧状態の上限位置に位置している(図5参照)。そして、その状態では、両エアシリンダ17のロッド17aは、バーンインチャンバ10の背面方向に後退した状態になっている。
この状態から両エアシリンダ17の両ロッド17aを前進移動させて両進退プレート18の両カムフォロア50を前進移動させる。両進退プレート18は連結プレート19で一体的に連結されており、両カムフォロア50は同期した状態でスムーズに前進移動する。すると、カムフォロア50が傾斜カム60の表面を転がりながら水平方向に前進移動し、傾斜カム60は下降移動する。
カムフォロア50と傾斜カム60は転がり接触であり、摩擦が小さいので、エアシリンダ17の出力は効率良く昇降プレート15側に伝達される。また、傾斜カム60の上昇移動距離は、カムフォロア50の前進移動距離よりも短くなっている。このように、カムフォロア50の動きをカム機構を用いて減速変換しつつ伝達すると、昇降プレート15および温度調整ボード30をより安定した状態で昇降させることができる。また、減速させるカム機構を用いると、小さい駆動力を大きな力に変換して昇降させることができるので、小型のエアシリンダを使用することができ、その結果、バーンイン装置を小型化することができる。
傾斜カム60が下降移動すると、傾斜カム60に固定されている昇降プレート15が一体的に下降移動し、温度調整ボード30が下降移動する。そして、カムフォロア50が溝カム傾斜部61aの前端に達する少し手前で、温度調整アレイ40がDUTに接触する。温度調整アレイ40はばね31を介して温度調整ボード30に支持されており、片当たりすることなくDUTに接触する。この状態から、さらにカムフォロア50を前進移動させて、カムフォロア50を第2水平部61cのところまで移動させる。カムフォロア50を第2水平部61cまで移動させると、温度調整アレイ40はDUTに押し付けられた状態になる。バーンイン試験は、このように温度調整アレイ40をDUTに押し付けた状態で行われる。
ここで、カムフォロア50を第2水平部61cに位置させると、水平状態のカム機構の構造上、温度調整アレイ40をDUTに押し付ける状態を機械的に保持できる。従って、エアシリンダ17へ供給する空気圧がゼロとなる不具合が発生しても、上記のようにDUTの押圧状態を維持でき、高い信頼性を確保できる。
カムフォロア50を第2水平部61cまで移動させておけば、DUTが温度調整アレイ40を上方に押し返す力は、カム機構のところでは、傾斜カム60がカムフォロア50を上向きに押す力として全てカムフォロア50に加わることになる。つまり、カムフォロア50を進退移動方向に移動させる力がカムフォロア50に加わることはなく、エアシリンダ17からカムフォロア50に力を常時付与しておく必要がなくなる。このように、温度調整ボード30の位置を保持するときに、エアシリンダ17の力が不要であれば、試験実行中に誤ってエアシリンダ17のエア供給がオフになったような場合でも、温度調整ボード30は正常にDUTを押圧しているので、DUTの異常な温度上昇によるDUTの破損や不正な試験結果を招くことがなくなり、バーンイン装置1の信頼性が向上する。また、バーンイン試験は、通常、数時間から数十時間連続的に行われるが、この間、エアシリンダ17の駆動を停止しても、試験に支障をきたすことがない。
長時間のバーンイン試験終了後、エアシリンダ17のスイッチを操作して、エアシリンダ17を作動させてカムフォロア50を後退移動させる。これにより、傾斜カム60が上昇移動し、温度調整ボード30が上昇移動する。すると、温度調整アレイ40が上昇移動してDUTから離れる。この状態からさらにカムフォロア50を後退させて、カムフォロア50を第1水平部61bのところまで移動させる。すると、昇降プレート15および温度調整アレイ40が上限位置に位置する。そしてエアシリンダ17のスイッチをオフにする。カムフォロア50を第1水平部61bまで移動させておけば、カム機構の構造上、エアシリンダ17からカムフォロア50に力を与えなくても、昇降プレート15は機械的に上限位置に保持され、安全性が確保される。
上記のように、溝カム傾斜部61aの両端部には水平部61b,61cが設けられているので、ここにカムフォロア50を位置させることで、エアシリンダ17のスイッチをオフにしてエア圧力をゼロにしても、温度調整アレイ40をDUTに押し付ける状態や、上限位置に保持する状態を各々維持することができる。
次に、バーンイン装置における検知器の検知ユニットの位置調整について説明する。
検知器70の検知ユニット71の位置調整を行う場合は、バーンイン試験で用いるバーンインボード20を、位置調整しようとしている検知ユニット71が取り付けられているバーンインチャンバ10のスロット11に確実に挿し込む。この状態で、まず、送りねじ83をガイド部材82に対して固定するためのナット84を緩める。次に、スリット24aの溝の中央位置または所望の位置で、検知器70がオン信号を発信するように、送りねじ83の捩じ込み位置を調整する。
検知ユニット71はコイルばね85からの付勢力を受けているので、検知ユニット71は送りねじ83の先端との接触状態を維持しつつ進退移動方向に移動する。このように、本実施形態では検知ユニット71の位置を微調整することができるので、各スロット毎に最適な位置に検知ユニット71を位置決めできる。また、この実施形態のように、送りねじの先端をとがり先とし、当該とがり先を検知ユニット側に形成した凹部に収まる状態で検知ユニット側に接触させておくと、より微調整しやすい。これらの方法によって、フォトマイクロセンサである検知ユニット71の位置を調整した後、ナット84で送りねじ83をガイド部材82に締め付けて、検知ユニット71の位置を固定する。
上記のように検知ユニット71の位置決めを行うことにより、各スロット毎に検知ユニット71を所望の位置に配置できるので、バーンインボード20の位置検知を確実に行うことが可能となる。
本発明は、複数の温度調整ボードを一括して昇降させるバーンイン装置に極めて有用である。

Claims (8)

  1. 複数の被試験電子部品が装着されたバーンインボードが複数収容されるバーンインチャンバと、前記バーンインボードの位置検知を行う検知器と、上下方向に昇降自在である温度調整ボードと、前記温度調整ボードに取り付けられた複数の温度調整アレイとを備えており、前記バーンインチャンバ内に前記バーンインボードを収容した後、前記バーンインチャンバが所定位置に位置していることを前記検知器で検知し、その後、前記温度調整ボードを移動させて前記温度調整アレイを被試験電子部品に接触させるバーンイン装置であって、
    前記バーンインチャンバに収容される各バーンインボードに1対1で対応するように前記検知器が設けられており、各バーンインボードについて、それぞれ個別の検知器で位置検知が行われることを特徴とするバーンイン装置。
  2. 前記バーンインボードの挿し込み位置を検知する検知器は、投光部および受光部を備えるフォトマイクロセンサである請求項1に記載のバーンイン装置。
  3. 前記フォトマイクロセンサは入光時オンタイプのものである請求項2に記載のバーンイン装置。
  4. 前記フォトマイクロセンサは、バーンインボードに形成された切り欠きの位置を検知する請求項2に記載のバーンイン装置。
  5. 前記検知器の設置位置は、前記バーンインチャンバが有するバーンインボード用スロットの開口近傍である請求項1に記載のバーンイン装置。
  6. 前記検知器の位置調整が可能である請求項1に記載のバーンイン装置。
  7. 前記検知器は、検知ユニットと、位置調整機構とを備えており、
    前記位置調整機構は、前記検知ユニットに取り付けられるスライダと、前記スライダを進退方向に移動するように案内するガイド部材と、前記ガイド部材に対して進退移動方向に相対移動可能な状態で固定され得、前記検知ユニットに突き当てられる位置決め用の治具と、前記治具に向けて検知ユニットを付勢する付勢手段とを有
    前記検知ユニットに突き当てられた前記治具のガイド部材に対する相対位置を調整すると、前記検知ユニットの進退方向の位置が調整される請求項1に記載のバーンイン装置。
  8. 前記位置決め用の治具は、前記ガイド部材に螺合されており、先端が前記検知ユニットに突き当てられる送りねじであり、前記送りねじのガイド部材に対する螺合位置を調整すると、前記検知ユニットの進退方向の位置が調整される請求項に記載のバーンイン装置。
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