JPH07159484A - デバイス測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 接着剤等を用いることなく冷却用部材を測定
サンプルに着脱することのできるデバイス測定装置を提
供する。 【構成】 測定対象であると共に動作時の発熱が著しい
測定サンプル２を測定用の基板１に実装して電気的な測
定を行うデバイス測定装置であって、形状記憶合金によ
る放熱フィン３を測定サンプル２の表面に対面配置し、
測定サンプル２の温度上昇に伴って生じる放熱フィン３
の底部の変形により、放熱フィン３の底面と測定サンプ
ル２の表面が押圧接触するようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の電気的測定
を行うための技術、特に、動作時に温度上昇する半導体
装置の放熱及び固定を確実に行いながら測定を行うため
に用いて効果のある技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、試作段階にある半導体装置（測
定サンプル）の電気的特性を測定しようとする場合、デ
バイス測定装置の基板（この基板はデバイス測定装置に
複数のリード線で接続されている）に測定サンプルを直
接またはソケットを介して装着して行われる。

【０００３】そして、測定サンプルが通電に伴って放熱
が必要なレベルまで温度上昇をする場合（すなわち、高
消費電力の測定サンプルの場合）、適当な放熱を行わな
いと測定サンプルが熱により破壊する。そこで、特開平
１−１２４８９号公報に示されるように、ペルチェ素子
等の冷却用部材を用いてソケットを外部から強制的に冷
却して行っている。

【０００４】また、本発明者らの場合、測定前に測定サ
ンプルの表面に冷却用部材としての放熱フィンを接着剤
等で固定し、測定に際しては自然空冷で冷却を行うよう
にしている。また、放熱フィン等を用いない場合には、
測定現場に電動ファン等を設置して強制空冷を行いなが
ら測定を行っている。また、発熱が小さい場合には、冷
却用部材を手で押さえ付ける等して測定している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記の如く
冷却用部材を測定サンプルに接着剤等を用いて固定しな
ければならないため、冷却用部材の取り外し作業が伴っ
て煩わしいばかりでなく接着剤を除去することが難し
く、また、時間もかかるという問題のあることが本発明
者によって見い出された。さらに、電動ファン等を用い
た強制空冷では、設置スペースを必要とするほか、測定
作業もやり難い。

【０００６】そこで、本発明の目的は、接着剤等を用い
ることなく冷却用部材を測定サンプルに着脱することの
できる技術を提供することにある。

【０００７】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかにな
るであろう。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下の通りである。

【０００９】すなわち、測定対象であると共に動作時の
発熱が著しい半導体デバイスを測定用治具に実装して電
気的な測定を行うデバイス測定装置であって、前記半導
体デバイスの放熱面に接触可能な状態にして着脱自在に
放熱フィンを前記測定用治具に装着するようにしてい
る。

【００１０】

【作用】上記した手段によれば、測定中に発熱する半導
体デバイス（測定サンプル）の放熱が、測定サンプルの
表面に物理的な力によって密着状態に接触している放熱
フィンを介して行われる。したがって、半導体デバイス
の測定評価を簡単に行うことができ、半導体デバイスの
表面を汚すこともないので後始末に時間を要することが
ない。また、冷却の為に大型の装置を必要としないの
で、装置のコストダウンも可能になる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
しながら説明する。

【００１２】（実施例１）図１は本発明によるデバイス
測定装置の第１実施例を示す正面断面図である。また、
図２は図１のデバイス測定装置に対応する平面図であ
る。なお、以下の各実施例においては、測定サンプル
（半導体デバイス）として、フラットパッケージ（Ｆ
Ｐ）型の半導体装置を例にしている。

【００１３】セラミック等を素材に用いた基板１（測定
用治具）は、表面に配線パターン（不図示）が形成さ
れ、その所定位置には測定サンプル２が設置される。測
定サンプル２のリードの各々は、基板１の配線パターン
に対し、後記する放熱フィン３の押圧によって電気的に
接続され、或いは、はんだ付けにより接続される。ま
た、基板１の配線パターンの外部接続端子部分からは、
不図示のデバイス測定装置（所定の電源電圧及び測定信
号を測定サンプル２に印加し、出力信号及び所定の端子
の出力電圧を測定する機能を備えている）への複数のリ
ード線が接続されている。

【００１４】この測定サンプル２を覆うようにして、形
状記憶合金で作られた放熱フィン３が基板１に取り付け
られる。放熱フィン３を基板１に固定するに際しては、
図２に示すように、放熱フィン３の４隅に貫通孔４を設
けておき、この貫通孔４にねじを通してねじ止めする。
放熱フィン３は、その上部に、平行板が並んだ形状にな
るような複数の溝が形成され、放熱表面積が増大する形
状に加工され、放熱効果を高めている。

【００１５】放熱フィン３の底部は“ロ”の字形の縁を
有し、その断面は逆凹形を成している。この部分に面す
るようにプラスチック板等の絶縁材による絶縁シート５
が配設され、金属製の放熱フィン３と測定サンプル２の
リードとの電気的な接続が生じないようにしている。

【００１６】通常、パワートランジスタ等では放熱効果
を高めるためにシリコングリス等が放熱フィンとの間の
接触面に塗布される。しかし、本発明では、測定後に除
去作業等を伴う不便さがあることから、この種の放熱促
進部材は用いず、形状記憶合金を用いて接触性を向上さ
せている。すなわち、放熱フィン３の取り付け時には、
放熱フィン３の下面と測定サンプル２の表面との間に
は、図１のように隙間が生じているが、この隙間が放熱
フィン３の加熱変形によって零になるようにし、シリコ
ングリス等を不要にしている。

【００１７】本実施例は、測定サンプル２に押圧するた
めの治具と放熱媒体とを一体化した放熱フィン３とし、
その材料に形状記憶合金を用いたことで、測定サンプル
２に通電され、時間の経過に伴って測定サンプル２が加
熱されると、放熱フィン３はその凹部中央が降下するよ
うに湾曲し、測定サンプル２の表面と放熱フィン３の下
面が密着し、測定サンプル２の温度が放熱フィン３に伝
熱され、放熱が行われる。

【００１８】例えば、使用条件がＴｊ（測定サンプルの
接合温度）＜１１０℃、消費電力＝３Ｗ、放熱フィンが
無い時の測定サンプル内から空気までの熱抵抗≒３０℃
／Ｗの測定サンプルを測定する場合、Ｔａ（雰囲気温
度）＝室温（２５℃）のとき、Ｔｊ＝１１５℃となり、
使用条件を満たさないため、放熱フィン以外の冷却手段
を設けないと測定不可能になる。

【００１９】しかし、本発明のデバイス測定装置を用い
た場合、放熱フィン３が機能し、測定サンプル２内から
空気までの熱抵抗≒２０℃／Ｗ、Ｔｊ＝８０℃となり、
放熱フィン３以外の冷却手段を設けなくとも測定評価が
行えるようになる。

【００２０】（実施例２）図３は本発明によるデバイス
測定装置の第２実施例を示す正面断面図である。また、
図４は図３の保持部材の一部を断面で示す斜視図であ
る。なお、図３においては、図１及び図２に示したと同
一であるものには同一引用数字を用いたので、以下にお
いては重複する説明を省略する。

【００２１】本実施例は、前記実施例における放熱フィ
ン３と同一機能を有する放熱フィン６を用い、これを内
嵌した状態で保持部材７（例えば、四角形の枠体）によ
って固定するようにしたところに特徴がある。実装状態
としては、測定サンプル２の上面に放熱フィン６の下面
が接し、更に保持部材７の底面が絶縁シート５に接する
ように配設される。

【００２２】前記実施例においては、放熱フィン３の下
端部に周辺を“Ｌ”字形に曲げ加工が施され、その下面
が絶縁シート５に接していたのに対し、本実施例では、
放熱フィン６の下端部を平板状に突出させた形状とし、
この突出部の上面と放熱フィン６の凹部内の側壁との間
に弾性部材８を介在させている。

【００２３】放熱フィン６が保持部材７に摺動可能に内
嵌された構成になっているため、放熱フィン６と保持部
材７は上下方向に相対移動でき、両者は弾性部材８によ
って離間する方向へ常時附勢されている。この弾性部材
８は、温度によって弾性状態が変化（または屈伸）する
弾性部材、例えばバイメタル、形状記憶合金等を用いて
作られた板ばねである。

【００２４】本実施例では、測定が開始され、測定サン
プル２の温度が上昇するに伴って弾性部材８は伸びる方
向に変化し、放熱フィン６は測定サンプル２側へ押圧さ
れる。これにより、放熱フィン６の下面は測定サンプル
２の表面（上面）に密接し、断熱層が形成されないの
で、測定サンプル２の熱は放熱フィン６へ伝導し、放熱
が行われる。

【００２５】（実施例３）図５は本発明によるデバイス
測定装置の第３実施例を示す正面断面図である。なお、
図５においては、上記各実施例に示したと同一であるも
のには同一引用数字を用いたので、以下においては重複
する説明を省略する。

【００２６】本実施例の放熱フィン９は、空気等の冷媒
を通す貫通孔１０が水平に形成されており、更に、この
貫通孔１０に連通させて垂直方向に複数のサンプル吸引
孔１１が設けられている。また、放熱フィン９の下部は
逆凸部形に加工され、図３に示した保持部材７上に載置
された状態で位置ずれを生じることなくセットされる。
なお、保持部材７の固定は、保持部材７の下部の四隅に
雌ねじを形成しておき、基板１の下側からビス１２で固
定すればよい。この場合、保持部材７と放熱フィン９と
の固定は、後処理作業を簡単にするため、ねじ止め等に
よる機械的な取り付けは行わない。

【００２７】本実施例では、測定サンプル２及び保持部
材７をセットした後、保持部材７内に放熱フィン９の下
部を挿入する。この状態で貫通孔１０の一方から、少な
くとも室温程度のエアーを圧送する。これにより、サン
プル吸引孔１１内には負圧が形成される。この負圧は、
測定サンプル２の表面との間の隙間を埋めるように作用
し、放熱フィン９と測定サンプル２を相対接近させ、放
熱面に空気層が形成されるのを防止し、放熱フィン９に
よる放熱が支障なく行えるようになる。

【００２８】以上、本発明者によってなされた発明を実
施例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例
に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲
で種々変更可能であることは言うまでもない。

【００２９】例えば、前記各実施例においては、放熱フ
ィンと測定サンプルとの間には、シリコングリス等の塗
布を行わず、両者を密接させる手段によって熱伝導が阻
害されないようにしたが、上記手段に代え、例えば、熱
伝導性及び耐熱性に優れ、かつ弾力性を備えた導電ゴム
等の弾性材料を両者間に介在させてもよい。このように
すれば、例えば図１の構成を例にとると、放熱フィン３
にアルミニウム等の一般的な金属を用いることができ
る。

【００３０】また、上記実施例では、測定サンプル２を
基板１に直接に実装する形にしたが、基板１にソケット
を取り付け、このソケットに測定サンプル２を装着する
ようにしてもよい。

【００３１】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下の通りである。

【００３２】すなわち、測定対象であると共に動作時の
発熱が著しい半導体デバイスを測定用の治具に実装して
電気的な測定を行うデバイス測定装置であって、前記半
導体デバイスの放熱面に接触可能な状態にして着脱自在
に放熱フィンを前記治具に装着するようにしたので、冷
却部材の装着に時間を要したり測定後の処理に時間を取
られることなく、半導体デバイスの測定評価を簡単に行
うことができる。また、冷却の為にファン等の大型の装
置を必要としないので、装置のコストダウンも可能にな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるデバイス測定装置の第１実施例を
示す正面断面図である。

【図２】図１のデバイス測定装置に対応する平面図であ
る。

【図３】本発明によるデバイス測定装置の第２実施例を
示す正面断面図である。

【図４】図３の保持部材の一部を断面で示す斜視図であ
る。

【図５】本発明によるデバイス測定装置の第３実施例を
示す正面断面図である。

【符号の説明】

１ 基板 ２ 測定サンプル ３ 放熱フィン ４ 貫通孔 ５ 絶縁シート ６ 放熱フィン ７ 保持部材 ８ 弾性部材 ９ 放熱フィン １０ 貫通孔 １１ サンプル吸引孔 １２ ビス

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 測定対象であると共に動作時の発熱が著
   しい半導体デバイスを測定用治具に実装して電気的な測
   定を行うデバイス測定装置であって、前記半導体デバイ
   スの放熱面に接触可能な状態にして着脱自在に放熱フィ
   ンを前記測定用治具に装着することを特徴とするデバイ
   ス測定装置。
2. 【請求項２】 前記放熱フィンが、形状記憶合金である
   ことを特徴とする請求項１記載のデバイス測定装置。
3. 【請求項３】 前記放熱フィンを相対移動が可能なよう
   に保持する保持部材を設けると共に、温度上昇に伴って
   伸張する弾性部材を前記放熱フィンと前記保持部材の間
   に介在させることを特徴とする請求項１記載のデバイス
   測定装置。
4. 【請求項４】 前記放熱フィン内に冷却媒体の流通する
   貫通孔を設けると共に、前記貫通孔と前記半導体デバイ
   スの放熱面とに連通する少なくとも１つの吸引用貫通孔
   を設けることを特徴とする請求項１記載のデバイス測定
   装置。