KR100777023B1 - 온도 제어 장치 및 온도 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

테스트 패턴에 의한 피시험 전자 부품(2)의 온도 변화 특성과 같거나 또는 비슷한 온도 변화 특성을 갖는 히터(112)를 피시험 전자 부품에 접촉시키면서 피시험 전자 부품을 콘택트 단자(132a,132b)에 밀착시키고, 그 상태에서 피시험 전자 부품에 테스트 패턴을 송출함과 아울러, 해당 테스트 패턴에 의한 피시험 전자 부품의 소비 전력과 히터 소비 전력의 총계가 일정치가 되도록 히터의 소비 전력을 제어한다.
온도 제어 장치, 온도 제어 방법

Description

온도 제어 장치 및 온도 제어 방법{TEMPERATURE CONTROL DEVICE AND TEMPERATURE CONTROL METHOD}
본 발명은 반도체집적회로소자 등의 각종 전자 부품(이하, 대표적으로 IC 칩이라고 칭한다)을 테스트하기 위한 전자 부품 시험 장치에 바람직하게 사용되는 온도 제어 장치 및 온도 제어 방법에 관한 것으로, 특히 테스트 시에 테스트 패턴에 의하여 전자 부품이 자기 발열되어도 목적으로 하는 정확한 온도에서 시험을 수행할 수 있는 온도 제어 장치 및 온도 제어 방법에 관한 것이다.
반도체 디바이스의 제조 과정에서는, 최종적으로 제조된 IC 칩 등의 전자 부품을 시험하는 시험장치가 필요하다. 이와 같은 시험 장치의 일종으로서, 상온 또는 상온보다 높은 온도 조건이나 낮은 온도 조건에서, IC 칩을 시험하기 위한 전자 부품 시험 장치가 알려져 있다. IC 칩의 특성으로서, 상온 또는 고온이나 저온에서도 양호하게 동작한다는 보증이 필요해지기 때문이다.
이러한 종류의 전자부품 시험 장치에서는, 시험 환경을 상온, 고온 또는 저온의 일정한 온도 환경으로 만든 다음, IC 칩을 테스트 헤드 위로 반송하고, 거기서 테스트 헤드의 콘택트 단자에 눌러서 전기적으로 접속시킴으로써 시험을 수행한다. 이와 같은 시험에 의해, IC 칩은 양호하게 시험되고, 적어도 양품과 불량품으 로 분류된다.
그런데, 근래에 IC 칩의 고속화 및 고집적화에 따라, 동작 시의 자기 발열량이 증가되는 경향이고, 시험중에도 이러한 자기 발열량은 증가하는 경향이 있다. 이를테면, IC 칩의 종류에 따라서는 수십 와트의 자기 발열을 발생하는 것이 있기 때문에, 자기 발열하지 않는 경우와 자기 발열한 경우의 온도 변동폭이 현저하게 크다.
이 때문에, 예를들면 150℃ 전후의 고온 시험을 수행하면, 이 열량에 더해져 자기 발열에 의한 열량이 IC 칩에 발생하고, 이것으로 인해 항온 환경에서 시험을 하고 있는데도 불구하고 정확한 시험 평가가 곤란해진다.
당연히, IC 칩의 온도를 검출하는 센서를 해당 IC 칩 가까이에 설치하고, 이 센서에서 검출된 IC 칩의 실제 온도를 온도 인가 장치에 피드백하는 것도 제안(특허 문헌1)되고 있으나, 온도 센서를 IC 칩 가까이에 설치하는데도 한계가 있어서 IC 칩과 온도 센서 사이의 열저항을 제로로 할 수는 없다. 따라서, 외부 센서를 사용하는 한 IC 칩의 실제 온도를 검출할 수 없다.
또한, 자기 발열에 의해 시시각각 변동하는 IC 칩의 온도를 목적으로 하는 시험온도 범위내에 유지하기 위한 기술로서, 히터 기능과 쿨러 기능을 겸비한 온도 제어 장치를 IC 칩에 접촉시키는 것이 제안(특허 문헌1)되고 있으나, 소형화 경향에 있는 IC 칩의 열용량과, 이 온도 제어 장치의 열용량이 극단적으로 다르기 때문에, 온도 제어 장치에서 피드백 제어하여도 IC 칩의 자기 발열에 의한 온도 변동을 따를 수 없다는 문제도 있었다.
특허 문헌1 : 미국 특허 제6, 476, 627호 공보
본 발명은, 테스트 시의 테스트 패턴에 의해 전자 부품이 자기 발열하고 이에 따라 전자 부품의 온도가 크게 변동해도, 목적으로 하는 정확한 온도에서 시험을 수행할 수 있는 온도 제어 장치, 온도 제어 방법, 전자 부품 시험용 핸들러, 전자 부품 시험 장치 및 전자 부품의 시험 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
(1) 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 제1 관점에 따르면, 피시험 전자 부품에 테스트 패턴을 송출하고, 그 응답 패턴을 검출함으로써 상기 피시험 전자 부품의 테스트를 실행하는 전자 부품 시험 장치에 사용되고, 상기 피시험 전자 부품에 접촉되도록 설치된 온도 조절기와, 상기 테스트 패턴에 의한 상기 피시험 전자 부품의 소비 전력과 상기 온도 조절기의 총전력이 일정치가 되도록, 상기 온도 조절기의 소비 전력을 제어하는 전력 제어 수단을 갖는 온도 제어 장치가 제공된다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 제2 관점에 따르면, 피시험 전자 부품에 테스트 패턴을 송출하고, 그 응답 패턴을 검출함으로써 상기 피시험 전자 부품의 테스트를 실행할 때, 상기 피시험 전자 부품에 온도 조절기를 접촉시키는 스텝과, 상기 피시험 전자 부품의 소비 전력과 상기 온도 조절기의 소비 전력의 총전력이 일정치가 되도록 상기 온도 조절기의 소비 전력을 제어하는 스텝을 갖는 온도 제어 방법이 제공된다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 제3 관점에 따르면, 테스트 패턴이 입력되는 콘택트 단자에 피시험 전자 부품을 밀착시키는 푸셔와, 상기 피시험 전자 부품에 접촉되도록 상기 푸셔에 설치된 온도 조절기를 갖고, 상기 테스트 패턴에 의한 상기 피시험 전자 부품의 소비 전력과 상기 온도 조절기의 소비 전력의 총전력이 일정치가 되도록 상기 피시험 전자 부품의 소비 전력이 제어되는 전자 부품 시험용 핸들러가 제공된다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 제4 관점에 따르면, 소정의 테스트 패턴을 생성하는 테스트 패턴 생성 수단과, 피시험 전자 부품의 단자가 밀착되는 콘택트 단자로 상기 테스트 패턴 생성 수단에서 생성된 테스트 패턴을 송출하는 테스트 패턴 송출 수단과, 상기 테스트 패턴의 응답 패턴에 의거하여 상기 피시험 전자 부품을 평가하는 판정 수단과, 상기 테스트 패턴에 의한 상기 피시험 전자 부품의 소비 전력과, 상기 피시험 전자 부품에 접촉되도록 설치된 온도 조절기의 소비 전력의 총전력이 일정치가 되도록, 상기 온도 조절기의 소비 전력을 제어하는 전력 제어 수단을 갖는 전자 부품 시험 장치가 제공된다.
상기 목적을 달성을 위해, 본 발명 제5 관점에 따르면, 피시험 전자 부품의 단자를 콘택트 단자에 밀착시킨 상태에서, 상기 콘택트 단자를 통하여 상기 피시험 전자 부품으로 소정의 테스트 패턴을 송출하고, 그 응답 패턴을 검출함으로써 피시험 전자 부품의 테스트를 실행하는 전자 부품의 시험 방법으로서, 상기 피시험 전자 부품에 온도 조절기를 접촉시키는 스텝과, 상기 테스트 패턴에 의한 상기 피시험 전자 부품의 소비 전력과 상기 온도 조절기의 소비 전력의 총전력이 일정치가 되도록 상기 온도 조절기의 소비 전력을 제어하는 스텝과, 상기 테스트 패턴의 응답 신호에 의거하여 상기 피시험 전자 부품의 평가를 수행하는 스텝을 갖는 전자 부품의 시험 방법이 제공된다.
상기 발명에 있어서, 상기 전력 제어 수단은, 상기 피시험 전자 부품으로 송출되는 테스트 패턴으로부터 상기 피시험 전자 부품에서의 소비 전력 패턴을 예측하는 소비 전력 패턴 예측부와, 상기 피시험 전자 부품에서의 소비 전력 패턴을 상쇄하는 소비 전력 상쇄 패턴을 생성하는 소비 전력 상쇄 패턴 생성부와, 상기 소비전력 상쇄 패턴을 상기 온도 조절기로 송출하는 소비 전력 상쇄 패턴 송출부를 가질 수 있다.
또한, 상기 전력 제어 수단은, 일정 전류를 공급하는 정전류 공급 수단으로부터 병렬의 일측으로 분기되어 상기 피시험 전자 부품으로 전류를 공급하는 제1의 전력 공급 수단과, 상기 정전류 공급 수단으로부터 병렬의 타측으로 분기되어 상기 온도 조절기로 전류를 공급하는 제2 전력 공급 수단을 가질 수 있다.
상기 발명에 있어서, 상기 소비 전력을 제어하는 스텝은, 상기 피시험 전자 부품으로 송출되는 테스트 패턴으로부터 상기 피시험 전자 부품에서의 소비 전력 패턴을 예측하는 스텝과, 상기 피시험 전자 부품에서의 소비 전력 패턴을 상쇄하는 소비 전력 상쇄 패턴을 생성하는 스텝과, 상기 소비 전력 상쇄 패턴을 상기 온도 조절기로 송출하는 스텝을 가질 수 있다.
또한, 상기 소비 전력을 제어하는 스텝은, 일정 전류를 공급하는 정전류 공급 수단으로부터 병렬의 일측으로 분기되어 상기 피시험 전자 부품으로 전류를 공급하는 스텝과, 상기 정전류 공급 수단으로부터 병렬의 타측으로 분기되어 상기 온도 조절기로 전류를 공급하는 스텝을 가질 수 있다.
본 발명의 온도 제어 장치, 온도 제어 방법, 전자 부품 시험용 핸들러, 전자 부품 시험 장치 및 전자 부품 시험방법에서는 피시험 전자 부품으로 테스트 패턴을 송출하고, 그 응답 패턴을 검출함으로써 상기 피시험 전자 부품의 테스트를 실행하는데 있어서, 테스트 패턴에 의한 피시험 전자 부품의 소비 전력과 온도 조절기 소비 전력의 총전력이 일정치가 되도록, 온도 조절기의 소비 전력을 제어한다.
즉, 테스트 패턴의 입력이 있어도 피시험 전자 부품의 소비 전력과 온도 조절기의 소비 전력의 총계를 일정하게 제어하기 때문에, 피시험 전자 부품과 온도 조절기를 하나의 열계로서 보면 열량의 수지가 0이 된다. 이에 따라, 테스트 패턴의 입력에 따라 피시험 전자 부품의 온도가 변동되어도, 이 온도 변동에 의한 열은 온도 조절기와의 사이에서 상쇄되므로, 피시험 전자 부품의 온도를 일정하게 유지할 수 있다.
또한, 피시험 전자 부품으로 송출되는 테스트 패턴으로부터 피시험 전자 부품에서의 소비 전력 패턴을 예측하고, 이것을 상쇄하는 소비 전력 상쇄 패턴을 생성하여 온도 조절기로 송출하거나, 혹은 피시험 전자 부품에 공급되는 전력과 온도 조절기에 공급되는 전력과의 총계가 항상 일정해지도록 회로를 구성함으로써, 피시험 전자 부품의 실제 온도를 검출하는 센서를 설치할 필요없이 온도 변동을 제어할 수 있다. 특히, 온도 센서를 설치함에 따른 피시험 전자 부품의 온도 오차 발생과 피드백 제어에 의한 제어 지연을 방지할 수 있으므로, 피시험 전자 부품을 보다 좁은 온도 범위에서 유지 관리할 수 있다.
더욱이, 피시험 전자 부품의 전력 소비에 의한 온도 변화 특성과 같거나 또는 근사한 온도 변화 특성을 갖춘 온도 조절기를 사용하게 되면, 양 온도 변화 특성에 상관 관계 또는 공통점이 생기므로, 온도 조절기로 송출해야 하는 소비 전력 상쇄 패턴의 생성 작업이 용이해진다. 또한, 온도 변화 특성을 근사하게 함으로써 온도조절기의 온도를 제어했을 때의 응답성도 향상되고, 제어 지령치에 대한 피시험 전자 부품으로의 열량 인가가 곧바로 실행된다. 따라서, 피시험 전자 부품에 급격한 온도 변동이 일어나도 이것에 대하여 곧바로 대응할 수 있으며, 이에 따라 정확한 온도 환경에서 시험 평가를 수행할 수 있다.
(2) 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제6 관점에 따르면, 피시험 전자 부품으로 테스트 패턴을 송출하고, 그 응답 패턴을 검출함으로써 상기 피시험 전자 부품의 테스트를 실행하는 전자 부품 시험 장치에 사용되며, 상기 피시험 전자 부품을 동적으로 가열하는 히터와, 상기 피시험 전자 부품을 냉각 또는 가열하는 펠티에 소자로 구성된 쿨러와, 상기 쿨러에 열적으로 접속되어 상기 쿨러의 방열면을 냉각 또는 가열하는 히트싱크를 갖는 온도 제어 장치가 제공된다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제7 관점에 따르면, 피시험 전자 부품으로 테스트 패턴을 송출하고, 그 응답 패턴을 검출함으로써 상기 피시험 전자 부품의 테스트를 실행하는 전자 부품 시험 장치로서, 상기 온도 제어 장치와, 테스트 패턴이 입력되는 콘택트 단자에 피시험 전자 부품을 밀착시키는 푸셔와, 상기 피시험 전자 부품에 열적으로 접촉되도록 상기 푸셔에 설치되며, 상기 피시험 전자 부품을 냉각 또는 가열하는 펠티에 소자로 이루어지는 쿨러를 갖는 전자 부품 시험 장치가 제공된다.
상기 발명에 있어서, 테스트 패턴에 의한 피시험 전자 부품의 소비 전력에 의거하여, 상기 히터의 가열 능력을 동적으로 제어할 수 있다.
또한, 상기 발명에 있어서, 피시험 전자 부품에 설치된 온도 감응 소자로부터의 신호에 의거하여, 소비 전력 상쇄 패턴을 발생하고, 히터의 가열 능력을 동적으로 제어할 수 있다.
또한, 상기 발명에 있어서, 피시험 전자 부품에 설치된 온도 감응 소자로부터의 신호에 의거하여, 쿨러의 냉각 또는 가열을 제어할 수 있다.
또한, 상기 발명에 있어서, 피시험 전자 부품에 설치된 온도 감응 소자로부터의 신호 의거하여, 쿨러의 냉각 능력을 피드백 제어하는 제1 제어 수단과, 테스트 패턴에 의한 피시험 전자 부품의 소비 전력에 의거하여 히터의 가열 능력을 피드 포워드 제어하는 제2 제어 수단을 가질 수 있다.
본 발명의 온도 제어 장치 및 전자 부품 시험 장치에서는, 우선 피시험 전자 부품에 내장된 써멀 다이오드(Thermal Diode) 등의 온도 감응 소자로부터의 신호를 받고, 이 온도에 의거하여 쿨러의 냉각 능력을 제어하므로, 피시험 전자 부품과 접촉하는 부위의 열저항 등의 변화에 따른 영향을 받지 않고, 시험 온도(IC 디바이스의 접합 온도)에 아주 가까운 온도에 의거하여 시험할 수 있으며, 시험 결과의 신뢰성이 현저하게 높아진다.
또한, 쿨러에 펠티에 소자를 사용하므로 냉각 매체를 이용한 쿨러와 비교하여 응답성이 우수하며, 냉각 능력의 제어도 간단하고, 또한 냉각 매체의 온도를 동적으로 제어할 필요도 없다. 또한, 과냉각인 경우라도 인가 극성을 반전시키는 것만으로 가열할 수 있으며, 히터로서 사용할 수도 있다.
또한, 히터에 의한 피시험 전자 부품의 가열 능력은, 테스트 패턴에 의한 피시험 전자 부품의 소비 전력을 예측하고, 이것을 피드 포워드 제어하기 때문에, 피시험 전자 부품의 발열량과 히터 발열량의 총계를 항상 일정하게 유지할 수 있으며, 이에 따라 피드백 제어에 의한 제어 지연을 방지할 수 있으며, 피시험 전자 부품을 보다 좁은 온도 범위에서 유지 관리할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 실시 형태와 관계되는 전자 부품 시험 장치를 나타내는 블록도.
도 2 는 테스트 경과 시간에 대한 (A) 피시험 전자 부품의 소비 전력 패턴, (B) 피시험 전자 부품의 온도 변화 특성, (C) 소비 전력 상쇄 패턴, (D) 온도 조절기의 온도 변화 특성 및 (E) 온도 조절기를 구비한 경우의 피시험 전자 부품의 온도 변화 특성을 각각 나타낸 그래프.
도 3 은 본 발명의 다른 실시 형태와 관계되는 온도 제어 장치의 중요부를 나타내는 전기 회로도.
도 4 는 본 발명의 다른 실시 형태와 관계되는 전자 부품 시험 장치를 나타내는 블록도.
도 5 는 본 발명의 다른 실시 형태와 관계되는 전자 부품 시험 장치를 나타내는 블록도.
이하, 본 발명의 실시 형태를 도면에 의거하여 설명한다.
제1 실시 형태
본 실시 형태와 관계되는 전자 부품 시험 장치(1)는, 피시험 IC 칩(2)에 고온 또는 저온의 온도 스트레스를 부여한 상태 또는 온도 스트레스를 부여하지 않은 상온에서 피시험 IC 칩(2)이 적절하게 동작하는가를 시험하고, 시험 결과에 따라서 피시험 IC 칩(2)를 분류하는 장치이다. 도 1 에 도시한 전자 부품 시험 장치(1)는 피시험 IC 칩(2)을 차례 차례 테스트 헤드(13)에 설치된 콘택트 단자(132)로 반송하고, 시험을 종료한 피시험 IC 칩(2)을 테스트 결과에 따라 분류하여 소정의 트레이에 저장하는 핸들러(11)와, 소정의 테스트 패턴을 송출하여 그 응답 신호에 의거하여 피시험 IC 칩(2)를 시험 평가하는 테스터(12)와, 콘택트 단자(132)를 갖고 핸들러(11)와 테스터(12)의 인터페이스로서 기능하는 테스트 헤드(13)로 구성되어 있다. 테스터(12)와 테스트 헤드(13) 및 핸들러(11)와 테스터(12)는 케이블 등의 신호선을 통하여 전기적으로 접속되어 있다.
또한, 콘택트 단자(132)는, 피시험 IC 칩(2)의 구동 단자(21a)와 접촉하는 콘택트 단자(132a)와 피시험 IC 칩(2)의 입출력 단자(21b)와 접촉하는 콘택트 단자(132b)가 있으며, 이들을 총칭하여 콘택트 단자(132)라고도 한다. 또한, 콘택트 단자(132)는 테스트 헤드(13)에 설치된 소켓 및 배선 기판(131)을 통하여 테스터(12)로부터의 각종 신호를 입출력 한다.
핸들러(11)에는, 앞으로 시험할 테스트 IC 칩을 테스트 헤드(13)의 콘택트 단자(132) 상부로 반송하는 반송기가 설치되며, 이 반송기에 IC 칩(2)을 흡착 유지하여 콘택트 단자(132)로 밀착시키는 푸셔(111)가 설치되어 있다. 본 발명에 있어서는, 이들 반송기 및 푸셔(111)의 구성은 특별히 한정되지 않기 때문에 반송기의 도시는 생략함과 아울러 푸셔(111)도 모식적으로 도시한다.
또한, 핸들러 타입으로는 여러개의 IC 칩을 테스트 트레이에 탑재하고, 이것을 테스트 헤드(13)의 콘택트 단자(132)가 마주하도록 설치된 항온 챔버 내에 반입하여 여러개의 IC 칩을 동시에 테스트하는 타입의 것도, 미리 히트 플레이트를 이용하여 여러개의 IC 칩을 예열해 두고, 그 중에서 서너개의 IC 칩을 흡착 유지하여 차례차례로 테스트하는 타입의 것도 본 발명에 사용할 수 있다.
푸셔(111)는, 도시하지 않은 구동 기구에 의해 테스트 헤드(13)의 콘택트 단자(132)에 대하여 도시하는 화살표 방향으로 접근 이반 이동하는데, 그 끝에 히터 (112)와 쿨러(113)가 설치되어 있다. 또한 히터(112)와 쿨러(113) 배치의 상하 관계는 역이라도 좋다.
본 실시 형태와 관계되는 히터(112)는, 피시험 IC 칩(2)과 동등하거나 이것과 근사한 열용량으로 되어 있다. 이를테면, 피시험 IC 칩(2)이 중량 2g 정도의 에폭시 수지 패키지로 이루어진 경우에는, 히터(112)도 2g 정도의 에폭시 수지 패키지 안에 발열체(112a)를 채워서 구성된다. 다만, 본 발명과 관계되는 히터는, 열용량이 동등하거나 이것과 비슷한 것에 한정되지 않으며, 요컨대 피시험 IC 칩(2)의 온도 변화 특성과 같거나 이것과 비슷한 온도 변화 특성을 가진 것이면 좋고, 재질과 중량을 반드시 똑같게 할 필요는 없다.
또한, 히터(112)의 크기는 반드시 피시험 IC 칩(2)과 같을 필요는 없으나, 피시험 IC 칩(2)의 앞면 전체에 접촉할 수 있는 크기가 바람직하며, 이것에 의해 전열 효과가 보다 높아진다.
본 실시 형태와 관계되는 히터(112)는, 피시험 IC 칩(2)에 접촉하고 이 피시험 IC 칩(2)을 목적으로 하는 시험온도를 조절하는 기능을 담당하며, 본 발명과 관계되는 온도 조절기에 해당한다. 또한 발열체(112a)에 공급되는 전력은, 후술하는 소비 전력 상쇄 패턴 생성부(142)에서 생성된 소비 전력 상쇄 패턴에 의거한 것이며, 소비 전력 상쇄 패턴 송출부(143)를 통하여 입력된다.
본 실시 형태와 관계되는 쿨러(113)는 히터(112)나 피시험 IC 칩(2)과 비교하여 큰 열용량을 갖는 재료에 의해 구성할 수 있으며, 이를테면 냉각 매체가 순환됨으로써 히터(112)를 냉각한다. 이 쿨러(113)는, 목적으로 하는 시험 온도가 저온 또는 상온 일때에 사용되며, 시험 온도가 고온일 때에는 OFF가 된다.
히터(112)와 쿨러(113)는, 다음과 같이 하여 사용할 수 있다. 예를들면, 목적으로 하는 시험 온도가 저온에서 -60℃, 고온에서 150℃, 상온에서 20℃ 이며, 피시험 IC 칩(2)의 자기 발열에 의한 온도 상승이 각 시험 온도에 있어서 최대에서 10℃라고 하면, -60℃의 저온 시험을 할 경우에는, 쿨러(113)로 히터(112)를 -70℃로 냉각하고, 비례 배분한 10℃를 히터(112)에 의한 가열 또는 피시험 IC 칩(2)의 자기 발열에 의해 조절한다.
이에 대하여, 150℃ 고온 시험을 할 경우에는, 쿨러(113)를 OFF로 하고, 히터(112)의 포텐셜 설정 온도를 140℃로 하고, 비례 배분한 10℃에 대하여 피시험 IC 칩(2)의 자기 발열 또는 히터(112)에 의해 조절한다. 또한, 고온 시험을 할 경우에는 쿨러(113)를 대신하여, 히터(112)나 피시험 IC 칩(2) 보다 열용량이 큰 제2 히터를 설치하고, 이 제2 히터로 히터(112)를 140℃로 가열하고, 비례 배분한 10℃를 히터(112)에 의한 가열 또는 피시험 IC 칩(2)의 자기 발열에 의해 조절해도 된다.
덧붙여 말하면, 피시험 IC 칩(2)을 테스트 헤드(13)의 콘택트 단자(132)에 반송하기 위한 수단은 특별히 한정되지 않지만, 이를테면 히터(112)의 아랫 면에 진공 흡착 구멍을 형성하여 피시험 IC 칩(2)을 진공 흡착하거나, 피시험 IC 칩(2)을 테스트 트레이에 탑재하거나 하는 수단을 들 수 있다.
본 실시 형태와 관계되는 테스터(12)는, 소정의 테스트 패턴을 생성하는 테스트 패턴 생성 수단(121)과, 피시험 IC 칩(2)의 단자(21)(구동 단자(21a)와 입출력 단자(21b)를 총칭하여 단자(21)라고 한다.)를 콘택트 단자(132)에 밀착시킨 상태에서 테스트 패턴 생성 수단(121)으로 생성된 테스트 패턴을 콘택트 단자(132)로 송출하는 테스트 패턴 송출 수단(122)을 갖고 있다.
테스트 패턴 생성 수단(121)은, 피시험 IC 칩(2)의 구동 단자(21a)에 정전압 (+V)을 인가한 상태에서, 피시험 IC 칩(2)의 입출력 단자(21b)에 공급하는 테스트 패턴(논리 신호)을 생성하는 것이며, 시험 사양에 따라 테스트 패턴이 적절하게 설계된다.
더욱이, 본 실시 형태와 관계되는 테스터(12)는, 테스트 패턴 송출 수단(122)으로부터 콘택트 단자(132b)를 통하여 피시험 IC 칩(2)의 입출력 단자(21b)로 송출된 테스트 패턴의 응답 패턴을 삽입하고, 송출한 테스트 패턴과 비교함으로써 피시험 IC 칩(2)의 시험 평가를 하는 판정 수단(123)을 갖고 있다. 이 판정 수단(123)에 의한 시험 평가 결과가 핸들러(11)에 보내지고, 시험후 IC 칩(2)을 소정의 트레이에 분류한다.
특히 본 실시 형태의 테스터(12)에는, 테스트 패턴에 의한 피시험 IC 칩(2)의 소비 전력 패턴을 예측하는 소비 전력 패턴 예측부(141)와, 이 소비 전력 패턴을 상쇄하는 소비 전력 상쇄 패턴을 생성하는 소비 전력 상쇄 패턴 생성부(142)와, 이 소비 전력 상쇄 패턴을 히터(112)로 송출하는 소비 전력 상쇄 패턴 송출부(143)를 구비하고 있다. 이들 소비 전력 패턴 예측부(141), 소비 전력 상쇄 패턴 생성부 (142) 및 소비 전력 상쇄 패턴 송출부(143)가 본 발명과 관계되는 전력 제어 수단 (14)을 구성한다.
소비 전력 패턴 예측부(141)는, 테스터(12)의 테스트 패턴 생성 수단(121)으로 생성된 테스트 패턴을 피시험 IC 칩(2)으로 송출했을 때에 해당 피시험 IC 칩(2)에서 소비되는 전력을, 해당 테스트 패턴을 통하여 예측한다. 즉 시험을 하는 IC 칩(2)의 회로 구성은 이미 알기 때문에, 피시험 IC 칩(2)의 입출력 단자(21b)에 입력되는 논리 신호에 의해 피시험 IC 칩(2) 내부 회로에 흐르는 전류를 미리 구할 수 있다. 또한, 여기에서 생성되는 소비 전력 패턴은, 테스트 패턴 생성 수단(121)으로 생성된 테스트 패턴과 시간적으로 동기된 패턴으로서 구해질 수 있게 된다.
소비 전력 상쇄 패턴 생성부(142)는, 소비 전력 패턴 예측부(141)에서 구해 진 소비 전력 패턴을 상쇄하는 소비 전력 상쇄 패턴을 생성한다. 이 소비 전력 상쇄 패턴은 소비 전력 패턴과 시간적으로 동기된 패턴으로서 생성되므로, 테스트 패턴 생성 수단(121)으로 생성된 테스트 패턴과도 시간적으로 동기된 패턴이 된다.
이미 설명한 것처럼, 피시험 IC 칩(2)에 테스트 패턴을 입력하면, IC 칩(2) 내부 회로에서 소비되는 전력에 의해 IC 칩(2)이 자기 발열하고, 이것이 목적으로 하는 시험 온도의 변동을 초래하지만, 본 실시 형태에서는 이 자기 발열의 주요인이 되는 소비 전력을 상쇄하는 패턴을 히터(112)의 발열체(112a)에 입력함으로써, 피시험 IC 칩(2)의 소비 전력과 히터(112)(발열체(112a))의 소비 전력 총계를 일정하게 유지하며, 이것에 의해 피시험 IC 칩(2)의 온도 변동을 억제한다.
즉, IC 칩(2)에 테스트 패턴을 입력하면, 도 2(A)에 도시한 바와 같이 IC 칩(2)의 내부 회로에 대소 전류(0, ira, imax, imin)가 흐르며, 이와 같은 대소 전류가 흐름으로서 도 2(B)에 도시한 바와 같이 피시험 IC 칩(2)은 다른 열량으로 자기 발열하기도 하고 발열하지 않기도 하며 이것에 의해 IC 칩 자체의 온도가 변동한다. 이 때문에 본 실시 형태와 관계되는 소비 전력 상쇄 패턴 생성부(142)는 피시험 IC 칩(2)에 있어서 소비 전력과 히터(112)의 소비 전력 총계가 항상 일정치가 되도록 소비 전력 상쇄 패턴을 결정한다. 도 2(C)에 상쇄 패턴의 일례를 나타낸다.
특히 본 실시 형태와 관계되는 히터(112)는 피시험 IC 칩(2)과 같거나 이것과 근사한 열용량이기 때문에 피시험 IC 칩(2)의 소비 전력 패턴으로부터 소비 전력 상쇄 패턴을 생성할 때에 계산식이 단순해져서 프로그램 작성 작업이 매우 간단해진다.
이와 같이 해서 소비 전력 상쇄 패턴부(142)에서 생성된 소비 전력 상쇄 패턴은 소비 전력 상쇄 패턴 송출부(143)로 송출되고, 여기에서 히터(112)의 발열체(112a)로 전력(정전압으로 했을 경우에는 전류)으로서 공급된다. 이 소비 전력 상쇄 패턴에 의한 히터(112)의 온도는 도 2(D)에 도시한 바와 같이 변동하고, 이것과 도 2(B)에 도시한 피시험 IC 칩(2)의 온도 변화를 합성하면 도 2(E)에 도시한 바와 같이 일정 온도가 된다.
다음으로 작용을 설명한다.
이하의 예에 있어서는 도 2 를 참조하면서 본 실시 형태와 관계되는 피시험 IC 칩(2)에 대하여 150℃의 고온 동작 시험을 할 경우에 대하여 설명한다. 이 피시험 IC 칩(2)은 테스트 패턴을 입력함으로써 최대 10℃의 자기 발열을 하는 것으로 보면 이 피시험 IC 칩(2)은 도 2(B)에 도시한 바와 같이 자기 발열하지 않은 상태의 온도(T0)와 비교하여 최대 10℃ 온도 상승하고, 테스트 중에는 T0~T0+10℃ 사이를 변동하게 된다. 따라서, 히터(112)의 기준 설정 온도 T1(도 2(D) 참조)을 목적으로 하는 시험 온도 150℃ 보다 10℃ 낮은 140℃로 하고, 나머지 10℃분을 피시험 IC 칩(2)에 입력되는 테스트 패턴에 따라 변동시킨다.
도 2 를 참조하면서 좀 더 구체적으로 설명하면 피시험 IC 칩(2)의 입출력 단자(21b)에는 구동 단자(21a)에 정전압(V)이 인가된 상태에서 테스트 패턴 생성 수단(121)에서 생성된 소정의 테스트 패턴이 입력되고, 이것에 의해 피시험 IC 칩(2) 내부 회로에 도 2(A)에 도시한 전류가 흐르는 것으로 한다. 시간 0~t1, t2~t3, t4~t5가 각각 테스트 패턴 정지 상태, 시간 t1~t2가 테스트 패턴 1(im), 시간 t3~t4가 테스트 패턴 2(imax), 시간 t5~t6가 테스트 패턴 3(imin)이다.
이와 같이 피시험 IC 칩(2)의 전류가 증가하기도 하고 감소하기도 하며 전류가 증가할 경우에도 대전류(imax)가 흐르기도 하고 소전류(imin)가 흐르기도 하므로 피시험 IC 칩(2) 자체의 온도는 이 소비 전력 패턴에 따라서 도 2(B)에 도시한 바와 같이 T0~T0+10℃ 사이를 변동한다. 특히 소형화된 IC 칩(2)은 열용량이 작으므로 전류의 증감에 대하여 예민하게 온도 변동하게 된다.
이에 대하여 히터(112)에 공급하는 전류로서는 히터(112)의 온도가 시험 온도 150℃ 보다 10℃ 낮은 140℃가 되는 포텐셜 전류(i0)를 설정하고 여기에 도 2(C)에 도시한 소비 전력 상쇄 패턴에 의한 전류를 가산한다.
즉, 도 2(A)에 도시한 시간 0~t1, t2~t3, t4~t5와 같이 소비 전력 패턴의 소비 전력이 작을 때는 피시험 IC 칩(2)은 거의 자기 발열하지 않으므로 포텐셜 전류(i0)에 i′max을 더한 전류를 히터(112)에 공급하고, 해당 히터(112)의 온도가 150℃에 도달하도록 한다. 이에 따라 도 2(E)에 도시한 바와 같이 피시험 IC 칩(2)도 시험 온도인 150℃가 되고, 목적으로 하는 시험 온도에서 테스트를 실행할 수 있다.
또한, 도 2(A)에 도시한 시간 t1~t2가 테스트 패턴 1(im), 시간 t3~t4가 테스트 패턴 2(imax), 시간 t5~t6가 테스트 패턴 3(imin)과 같이 소비 전력이 0이 아니라 그 절대치가 다를 경우에는 각각의 소비전력에 따른 전류 i′m, i′min을 포텐셜 전류(i0)에 더한 전류를 히터(112)에 공급하고, 해당 히터(112)의 온도가 150℃에 도달하도록 한다. 이에 따라 도 2(E)에 도시한 바와 같이 피시험 IC 칩(2)도 시험 온도인 150℃가 되고, 목적으로 하는 시험 온도에서 테스트를 실행할 수 있다.
이와 같이 본 실시 형태와 관계되는 전자 부품 시험 장치, 온도 제어 장치 및 전자 부품의 시험 방법에서는 테스트 패턴의 입력에 의해 피시험 IC 칩(2) 자체의 온도가 변동되어도 온도 변동에 의한 열은 히터(112)와의 사이에서 상쇄되므로 피시험 IC 칩(2)의 온도를 일정하게 유지할 수 있다.
또한, 피시험 IC 칩(2)에 송출되는 테스트 패턴에 의해 피시험 IC 칩(2)에서 소비되는 소비 전력 패턴을 예측하고 이것을 상쇄하는 소비 전력 상쇄 패턴을 생성하므로 피시험 IC 칩(2)의 실제 온도를 검출하는 센서를 설치할 필요없이 자기 발열에 의한 온도 변동을 억제할 수 있다. 특히, 온도 센서를 설치하는데 따른 피시험 IC 칩(2)의 온도 오차와 피드백 제어에 의한 제어 지연을 방지할 수 있으므로 피시험 IC 칩(2)을 보다 작은 온도 범위에서 유지 관리할 수 있다.
더욱이, 피시험 IC 칩(2)에 열용량이 같거나 근사한 열용량의 히터(112)를 접촉시키고 있으므로 소비 전력 상쇄 패턴의 생성 작업이 간소화되고, 또한 해당 히터(112)의 온도를 제어했을 때의 응답성이 향상되며, 제어 지령치에 대한 피시험 IC 칩(2)로의 열량 인가가 즉석에서 실행된다. 따라서, 피시험 IC 칩(2)에 급격한 온도 변동이 발생해도 이것에 대하여 즉시 대응할 수 있으며, 이것에 의해 적확한 온도 환경에서 시험 평가할 수 있다.
제2 실시 형태
도 3 은 본 발명의 다른 실시 형태와 관계되는 온도 제어 장치의 중요부를 나타내는 전기 회로도이다. 상술한 실시 형태에서는 전력 제어 수단(14)을 소비 전력 패턴 예측부(141), 소비 전력 상쇄 패턴 생성부(142) 및 소비 전력 상쇄 패턴 송출부(143)로 구성했으나 본 실시 형태에서는 정전류 공급 회로(144)(본 발명과 관계되는 정전류 공급 수단에 해당된다)와 제1의 전력 공급 회로(145)(본 발명과 관계되는 제1의 전력 공급 수단에 해당된다)와 제2의 전력 공급 회로(146)(본 발명과 관계되는 제2의 전력 공급 수단에 해당된다)로 구성되어 있다.
동 도면에 도시한 바와 같이 피시험 IC 칩(2)의 구동 단자(21a)에는 +V 전압이 인가되는데, 이 인가 라인(152)의 인가 전압은 센싱 라인(153)을 통하여 오퍼레이션(151)의 입력 단자에 접속되어 가변 전원(150)으로부터의 입력(+V)에 의해 오퍼레이션(151)의 출력 단자가 트랜지스터(154) 및 트랜지스터(146)를 통하여 구동단자(21a)에는 일정 전압(V)이 인가되게 된다.
본 실시 형태와 관계되는 정전류 공급 회로(144)는 전원 단자(+VA)에 트랜지스터(144a) 및 저항(144b)과 제너 다이오드(144c) 및 저항(144d)이 병렬로 접속되는 것에 의해 구성되며, 이것에 의해 전원 단자(+VA)로부터 분기점(147)에 이르는 라인에는 정전류(i1)가 흐르게 된다.
정전류가 공급되는 라인 분기점(147)에는 상술한 바와 같이 피시험 IC 칩(2) 의 구동 단자(21a)가 접속되어 있는데, 이것과 병렬로 트랜지스터(146a)와 저항 (112a)으로 이루어진 히터(112)가 접속되어 있다. 이 분기점(147)으로부터 피시험 IC 칩(2)에 이르는 라인이 본 실시 형태의 제1 전력 공급 회로(145)를 구성하고, 분기점(147)으로부터 히터(112)에 이르는 라인이 본 실시 형태 제2의 전력 공급 회로(146)를 구성한다. 또한, 목적으로 하는 전류를 흘릴 수 있는 트랜지스터이면, 이 트랜지스터(146a) 자체를 히터(112)로서 구성할 수도 있다.
본 실시 형태에서는 피시험 IC 칩(2)의 입출력 단자(21b)에 테스트 패턴이 입력되면 전원 단자(+VA)로부터 정전류(i1)가 공급되며, 분기점(147)으로부터 라인 (152)을 통하여(제1의 전력 공급 회로(145)를 통하여) 구동 단자(21a)로부터 피시험 IC 칩(2) 내부 회로에 전류(i2)가 흐르는데, 나머지 전류 i3=i1-i2는 분기점(147)로부터 트랜지스터(146)를 통하여 저항(112a)으로 흐르게 된다.
따라서, 피시험 IC 칩(2)과 히터(112)로 흐르는 총 전류치는 일정(i1)하게 되고, 인가 전압이 일정하기 때문에 총 소비 전력도 일정해진다. 이것에 의해 피시험 IC 칩(2)에서 발생하는 열량과 히터(112)에서 발생하는 열량 총계가 항상 일정해진다.
이와 같이 구성된 본 실시 형태와 관계되는 전자 부품 시험 장치, 온도 제어 장치 및 전자 부품의 시험 방법에서도 테스트 패턴의 입력에 의해 피시험 IC 칩(2) 자체의 온도가 변동되어도 이 온도 변동에 의한 히터(112)와의 사이에서 상쇄되므로 피시험 IC 칩(2)의 온도를 일정하게 유지할 수 있다.
또한, 피시험 IC 칩(2)에 공급되는 전력(전류(i2))과 히터(112)에 공급되는 전력(전류(i3))의 총계가 항상 일정(i1)하게 되는 회로를 구성했기 때문에, 피시험 IC 칩(2)의 실제 온도를 검출하는 센서를 설치할 필요없이 자기 발열에 의한 온도 변동을 억제할 수 있다. 특히, 온도 센서를 설치하는데 따르는 피시험 IC 칩(2)의 온도 오차와 피드백 제어에 의한 제어 지연을 방지할 수 있기 때문에, 피시험 IC 칩(2)을 보다 작은 온도 범위에서 유지 관리할 수 있다.
더욱이 상술한 실시 형태와 비교하여 하드웨어로 소비 전력의 총계를 일정하게 하므로 테스트 패턴부터 피시험 IC 칩(2)의 소비 전력을 예측하는 작업이 불필요해지고, 특히 테스트 패턴이 복잡한 경우나 여러 종류의 테스트 패턴에 대응할 경우에는 유리해진다.
제3 실시 형태
도 4 는 본 발명의 다른 실시 형태와 관계되는 전자 부품 시험 장치(1)를 도시한 블록도이다. 본 실시 형태와 관계되는 전자 부품 시험 장치(1)도 도 1 에 도시한 바와 마찬가지로 피시험 IC 칩(2)에 고온 또는 저온의 온도 스트레스를 부여한 상태 또는 온도 스트레스를 부여하지 않은 상온에서 피시험 IC 칩(2)이 적절하게 동작하는지를 시험하고 해당 시험 결과에 따라 피시험 IC 칩(2)을 분류하는 장치이다.
도 4 에 도시한 전자 부품 시험 장치(1)는 피시험 IC 칩(2)을 순차적으로 테스트 헤드(13)에 설치된 콘택트 단자(132)로 반송하고, 시험을 종료한 피시험 IC 칩(2)을 테스트 결과에 따라 분류하여 소정의 트레이에 저장하는 핸들러(11)와 소정의 테스트 패턴을 송출하고 그 응답신호에 근거하여 피시험 IC 칩(2)을 시험 평가하는 테스터(12)와 콘택트 단자(132)를 갖고 핸들러(11)와 테스터(12)의 인터페이스로서 기능하는 테스트 헤드(13)로 구성되어 있다. 테스터(12)와 테스트 헤드(13) 및 핸들러(11)와 테스터(12)는 케이블 등의 신호선을 통하여 전기적으로 접속되어 있다.
또한, 콘택트 단자(132)는 피시험 IC 칩(2)의 구동 단자(21a)와 접촉하는 콘택트 단자(132)와 피시험 IC 칩(2)의 입출력 단자(21b)와 접촉하는 콘택트 단자(132b)가 있으며, 이들을 총칭하여 콘택트 단자(132)라고도 한다. 또한, 콘택트 단자(132)는 테스트 헤드(13)에 설치된 소켓 및 배선 기판(131)을 통하여 테스터(12)로부터의 각종 신호를 입출력한다.
핸들러(11)에는 이제부터 시험할 IC 칩을 테스트 헤드(13)의 콘택트 단자(132)의 상부로 반송하는 반송기가 설치되며, 이 반송기에는 IC 칩(2)을 흡착 유지하여 콘택트 단자(132)로 밀착시키는 푸셔(111)가 설치되어 있다. 본 발명에 있어서는 반송기 및 푸셔(111)의 구성은 특별히 한정되어 있지 않으므로 반송기의 도시는 생략함과 아울러 푸셔(111)도 모식적으로 도시한다.
또한, 핸들러(11)의 타입으로는 여러개의 IC 칩을 테스트 트레이에 탑재하고, 이것을 테스트 헤드(13)의 콘택트 단자(132)가 마주하도록 설치한 항온 챔버 내로 반입하여 여러개의 IC 칩을 예열해 두고, 그 중에서 서너개의 IC 칩을 흡착 유지하여 차례로 테스트를 하는 타입의 것도 본 발명에 사용할 수 있다.
푸셔(111)는 도시하지 않은 구동 기구에 의해 테스트 헤드(13)의 콘택트 단자(132)에 대하여 도시하는 화살표 방향으로 접근 이반 이동하는데 그 끝에 히터(112)와 쿨러(113)가 설치되어 있다. 히터(112)와 쿨러(113)의 배치 상하 관계는 역이더라도 좋다.
본 실시 형태와 관계되는 히터(112)는 상술한 실시 형태와 같이 피시험 IC 칩(2)과 동등 또는 이것과 근사한 열용량으로 하는 것과 피시험 IC 칩(2)의 온도 변화 특성과 같거나 이것과 근사한 온도 변화 특성을 갖는 것이 바람직하나 반드시 이들에 한정되지 않는다. 또한, 발열체(112a)의 전열 특성으로서는 쿨러(113)쪽으로 직접적으로 전열되지 않는 구조로 하고, 피시험 IC 칩(2)으로는 효율적으로 가열하는 구조로 형성하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 도 4 에 도시한 발열체(112a)의 상부쪽에 열저항이 큰 저열 전도부재(112b)를 개재시키거나 공동 공간을 형성시킴으로써 실현할 수 있다. 더욱이, 피시험 IC 칩(2)의 동적 온도 제어가 가능해지도록 가열 응답 시간이 최단시간이 되는 구조의 발열체(112a) 및 저열 전도부재(112b)를 형성하는 것이 바람직하다. 발열체(112a)에서 발생하는 열원의 경로는, 바로 밑의 전열면으로 열전도되고, 전열면에서 피시험 IC 칩(2)을 접촉 가열하면서 횡방향으로 열전도되고, 히터(112) 주변부에서 상부의 쿨러(113)쪽으로 열전도 된다. 이러한 구조에 의해 피시험 IC 칩(2)을 급속 가열 가능한 발열 구조체로 할 수 있다.
본 실시 형태와 관계되는 히터(112)는 피시험 IC 칩(2)에 접촉하고 이 피시험 IC 칩(2)을 목적으로 하는 시험 온도를 조절하는 동적 온도 제어 기능을 담당한 다. 또한 발열체(112a)에 공급되는 전력은 나중에 설명하는 소비 전력 상쇄 패턴 생성부(142)에서 생성된 소비 전력의 상쇄 패턴에 근거한 것이며, 소비 전력 상쇄 패턴 송출부(143)를 통하여 입력되며, 피드 포워드 제어가 실행된다.
본 실시 형태와 관계되는 쿨러(113)는 한쪽의 전면이 흡열면(113a), 다른쪽의 전면이 방열면(113b)인 펠티에 소자로 이루어지며, 제1 제어 수단(155)으로부터의 제어 신호에 의해 도면 밖의 전원으로부터 공급되는 전류치가 제어되도록 되어 있다. 또한 전류 방향을 교체함으로써 냉각과 가열 겸용이 가능하다. 그 결과, 히트싱크(114)를 흐르는 냉매 온도는 동적으로 제어할 필요성을 없앨 수 있다. 또한, 피시험 IC 칩의 설정 온도를 -60℃에서 +150℃까지의 광범위한 온도 범위에 대하여 비교적 용이하게 실현할 수 있는 잇점도 있다.
또한, 동 도면에 도시한 쿨러(113)를 구성하는 펠티에 소자는 아랫면이 흡열면(113a)이 되며 히터(112)를 냉각함으로써 히터(112)와 IC 칩(2)의 접촉면 온도, 나아가서는 IC 칩(2)의 접합 온도(Tj)를 원하는 온도로 유지하지만, 과냉각했을 경우에는 도면 이외의 전원으로부터의 인가 극성을 반전시켜 아랫면을 방열면으로 변경함으로써 히터(112)의 온도 저하를 억제할 수 있다.
이 쿨러(113)에 대해서는 나중에 설명하는 IC 칩(2)의 써멀 다이오드(21c)로 부터의 온도에 근거한 피드백 제어가 실행된다.
히터(112)와 쿨러(113)는 다음과 같이 하여 사용할 수 있다. 예컨대, 목적으로 하는 시험 온도가 저온에서 -60℃, 고온에서 150℃, 상온에서 20℃이며, 피시험 IC 칩(2)의 자기 발열에 의한 온도 상승이 각 시험 온도에서 최대 10℃라고 하면 -60℃의 저온 시험을 할 경우에는 쿨러(113)로 히터(112)를 -70℃로 냉각하고, 비례 배분한(차이분) 10℃를 히터(112)에 의한 가열 또는 피시험 IC 칩(2)의 자기 발열에 의해 조절한다.
이것에 대하여 150℃의 고온 시험을 할 경우에는 쿨러(113)를 OFF로 하고 히터(112)의 포텐셜 설정 온도를 140℃로 하고 온도 차이 10℃에 대하여 피시험 IC 칩(2)의 자기 발열 또는 히터(112)에 의해 조절한다. 또한, 150℃의 고온 시험을 할 경우에는 앞서 설명한 상온 시험과 마찬가지로 쿨러(113)로 히터(112)를 냉각하고, 온도 차이 10℃를 히터(112)에 의한 가열 또는 피시험 IC 칩(2)의 자기 발열에 의해 조절해도 된다.
그것과 관련하여, 피시험 IC 칩(2)을 테스트 헤드(13)의 콘택트 단자(132)로 반송하기 위한 수단은 특별히 한정되는데, 예컨대 히터(112)의 아랫면에 진공흡착공을 형성하여 피시험 IC 칩(2)을 진공 흡착하거나 피시험 IC 칩(2)을 테스트 트레이에 탑재하는 수단을 들 수 있다.
본 실시 형태와 관계되는 테스터(12)는 소정의 테스트 패턴을 생성하는 테스트 패턴 생성 수단(121)과 피시험 IC 칩(2)의 단자(21)(구동 단자(21a)와 입출력 단자(21b)를 총칭하여 단자(21)라고 한다.)를 콘택트 단자(132)로 밀착시킨 상태에서 테스트 패턴 생성 수단에서 생성된 테스트 패턴을 콘택트 단자(132)로 송출하는 테스트 패턴 송출 수단(122)을 갖는다.
테스트 패턴 생성 수단(121)은 피시험 IC 칩(2)의 구동 단자(21a)에 정전압 (+V)을 인가한 상태에서 피시험 IC 칩(2)의 입출력 단자(21b)에 공급하는 테스트 패턴(이른바 논리신호)을 생성하는 것이며, 시험 사양에 따라 그 테스트 패턴이 적절하게 설계된다.
더욱이, 본 실시 형태와 관계되는 테스터(12)는 테스트 패턴 송출 수단(122)으로부터 콘택트 단자(132b)를 통하여 피시험 IC 칩(2)의 입출력 단자(21b)에 송출된 테스트 패턴의 응답 패턴을 삽입하고, 송출한 테스트 패턴과 비교함으로써 피시험 IC 칩(2)을 시험 평가하는 판정 수단(123)을 갖는다. 이 판정 수단(123)에 의한 시험 평가 결과가 핸들러(11)로 보내지고, 시험후 IC 칩(2)을 소정의 트레이에 분류한다.
특히 본 실시 형태에서는 테스트 패턴에 의한 피시험 IC 칩(2)의 소비 전력 패턴을 예측하는 소비 전력 패턴 예측 수단(161)과 이 소비 전력 패턴을 상쇄하는 소비 전력 상쇄 패턴을 생성하는 소비 전력 상쇄 패턴 생성 수단(162)과 이 소비 전력 상쇄 패턴을 히터(112)로 송출하는 제2 제어 수단(163)을 구비하고 있다.
소비 전력 패턴 예측 수단(161)은 테스터(12)의 테스트 패턴 생성 수단(121)에서 생성된 테스트 패턴을 피시험 IC 칩(2)에 송출했을 때에 해당 피시험 IC 칩(2)에서 소비되는 전력을 해당 테스트 패턴으로부터 예측한다. 즉, 시험하는 IC 칩(2)의 회로 구성은 이미 알고 있기 때문에 피시험 IC 칩(2)의 입출력 단자(21b)에 입력되는 논리 신호에 의해 피시험 IC 칩(2)의 내부 회로에 흐르는 전류는 미리 구할 수 있다. 또한, 여기에서 생성되는 소비 전력 패턴은 테스트 패턴 생성 수단(121)으로 생성된 테스트 패턴과 시간적으로 동기된 패턴으로서 구해지게 된다.
소비 전력 상쇄 패턴 생성 수단(162)은, 소비 전력 패턴 예측 수단(141)에서 구해진 소비 전력 패턴을 상쇄하는 소비 전력 상쇄 패턴을 생성한다. 이 소비 전력 상쇄 패턴은 소비 전력 패턴과 시간적으로 동기된 패턴으로서 생성되므로 테스트 패턴 생성 수단(121)에서 생성된 테스트 패턴과도 시간적으로 동기된 패턴이 된다.
이미 설명한 바와 같이 피시험 IC 칩(2)에 테스트 패턴을 입력하면 IC 칩(2)의 내부 회로에서 소비되는 전력에 의해 IC 칩(2)이 자기 발열하며, 이것이 목적으로 하는 시험온도의 변동을 초래하지만 본 실시 형태에서는 이 자기 발열의 주요인이 되는 소비 전력을 상쇄하는 패턴을 히터(112)의 발열체(112a)에 입력함으로써 피시험 IC 칩(2)의 소비전력과 히터(112)(발열체(112a))의 소비 전력 총계를 일정하게 유지하며, 이것에 의해 피시험 IC 칩(2)의 온도 변동을 억제한다.
이 구성은 상술한 시험 형태와 똑같으며, IC 칩(2)에 테스트 패턴을 입력하면 도 2(A)에 도시한 바와 같이 IC 칩(2)의 내부 회로에 대소의 전류(0,im, imax, i min)가 흐르고, 이와 같은 대소의 전류가 흐름으로써 도 2(B)에 도시한 바와 같이 피시험 IC 칩(2)은 다른 열량으로 자기 발열하기도 하고 자기 발열하지 않기도 하며, 이것에 의해 IC 칩 자체의 온도가 변동한다. 이 때문에, 본 실시 형태와 관계되는 소비 전력 상쇄 패턴 생성 수단(162)은 피시험 IC 칩(2)의 소비 전력과 히터(112)의 소비 전력 총계가 항상 일정치가 되도록 소비 전력 상쇄 패턴을 결정한다. 도 2(C)에 상쇄 패턴의 일례를 나타낸다.
여기서 히터(112)의 열용량을 피시험 IC 칩(2)과 동등하거나 근사한 열용량으로 함으로써 피시험 IC 칩(2)의 소비 전력 패턴으로부터 소비 전력 상쇄 패턴을 생성할 때의 계산식을 단순화할 수 있으며 프로그램 작성 작업이 매우 간단해진다.
이와 같이 하여 소비 전력 상쇄 패턴 생성 수단(162)으로 생성된 소비 전력 상쇄 패턴은 제2 제어 수단(163)으로 송출되며, 여기부터 히터(112)의 발열체(112a)에 전력(정전압으로 한 경우에는 전류)으로서 공급된다. 이 소비 전력 상쇄 패턴에 의한 히터(112)의 온도는 도 2(D)에 도시한 바와 같이 변동하며, 이것과 도 2(B)에 도시한 피시험 IC 칩(2)의 온도 변화를 합성하면 도 2(E)에 도시한 바와 같이 일정 온도가 된다.
또한, 히터(112)에는 온도 센서(115)가 설치되며, 히터(112)의 실제 온도가 제2 제어 수단(163)으로 송출되어 히터(112)의 부위 온도가 원하는 온도 인가를 감시하며, 필요에 따라 쿨러(113)의 냉각/가열 능력 또는 냉매 온도 조절기(114c)의 냉각 능력을 제어한다. 또한, 히터(112)의 과열 방지 검출용으로도 사용할 수 있다. 또한, 써멀 다이오드(21c)가 설치되지 않은 IC 칩(2)을 피시험 전자 부품으로 했을 경우에는 이 온도 센서(115)의 검출 신호를 제1 제어 수단(165)으로 송출하고, 히터(112)의 실제 온도에 의거하여 쿨러(113)의 온도를 제어한다.
특히 본 실시 형태의 전자 부품 시험 장치(1)는 IC 칩(2) 내부에 만들어 넣은 써멀 다이오드(21c)(본 발명과 관계되는 온도 감응 소자에 해당한다.)를 이용하여 IC 칩(2)을 테스트 할 때의 실제 온도, 특히 접합 온도(Tj)(IC 칩 접합부 온도)를 검출하는 것으로 되어 있다.
예컨대, 써멀 다이오드 등의 소자는 온도에 대한 신호 특성이 일의적으로 정해지는 온도 감응 소자이므로 테스터(12)에 의한 응답 신호 판독 등에 이 써멀 다 이오드(21c)와 전기적으로 접속된 입출력 단자(21b)(접지 단자를 포함한다)로부터의 출력 신호도 판독하고, 이것에 의해 IC 칩(2)의 실제 온도를 연산한다.
이 때문에, 테스트 헤드(13)의 콘택트 단자(132)로부터 써멀 다이오드(21c)에 대응하는 입출력 단자(21b)의 전기 신호를 Tj 온도 연산 수단(164)으로 입력한다. Tj 온도 연산 수단(164)에는 IC 칩(2)의 써멀 다이오드(21c)의 다이오드 특성으로부터 실제 온도를 연산하는 연산 프로그램이 저장되어 있으며, 이것에 의해 구해진 IC 칩(2)의 실제 온도를 제1 제어 수단(165)으로 송출한다.
또한, 테스트 헤드(13)로부터 Tj 온도 연산 수단(164)으로의 써멀 다이오드(21c)에 관한 전기 신호의 입력은 테스터(12)에 설정되는 테스트 프로그램 중에 해당 써멀 다이오드(21c)의 전기 신호 입력 코멘드를 추가함으로써 달성되므로 하드웨어 변경 등을 동반하지 않고 실시할 수 있다.
제1 제어 수단(165)에 입력된 온도 데이터는 IC 칩(2)의 접합 온도에 한정되지 않고 근사 온도이므로, 이 온도가 테스트 조건으로 되어 있는 온도 범위에 있는지 여부를 판단하고, 만약 그 온도 조건에서 벗어나 있을 때에는 쿨러(113)의 펠티에 소자에 대하여 온도 조건 내에 들어가는 인가 전압으로 조절(피드백 제어)한다.
본 실시 형태에서는 쿨러(113)에 펠티에 소자를 사용하기 때문에 그 방열면 (113b)으로부터 열을 배제시키기 위한 히트싱크(114)를 구비하고 있다. 이 히트싱크(114)는 플로리나트(불소계 불활성 액체) 등의 냉매를 입구(114a)를 통하여 도입하여 출구(114)로부터 배출하고, 이것을 냉매 온도 조절기(114c)에 의해 순환시킴으로써 히트싱크(114)를 온도적인 접지부로 삼고 있다. 이 히트싱크(114)의 온도 제어는 제1 제어 수단(165)으로 송출된 써멀 다이오드(21c)로부터의 온도에 의거한 피드백 제어가 실행된다.
이상과 같이 본 실시 형태에서는 우선 IC 칩(2)에 내장된 써멀 다이오드(21c) 등의 온도 감응 소자로부터의 신호를 입력하고 이 온도에 의거하여 쿨러(113)의 냉각 능력을 피드백 제어하므로 IC 칩(2)과 압박 접촉하는 부위의 열저항 등의 변화 영향 등을 받지 않고 시험 온도(IC 디바이스(2)의 접합 온도 Tj)에 아주 가까운 온도에 의거하여 시험할 수 있으며, 시험 결과의 신뢰성이 현저하게 높아진다.
또한, 쿨러(113)에 펠티에 소자를 사용하고 있으므로 냉각 매체를 사용한 쿨러와 비교하여 응답성이 좋고 냉각 능력의 제어도 간단하다. 또한, 과냉각인 경우라도 인가 극성을 반전시키는 것만으로 가열할 수 있으며, 히터(112)로서 기능하게도 된다. 또한, 쿨러(113)에 펠티에 소자를 사용하고 있으므로 냉각 매체의 냉매 온도를 동적으로 제어할 필요성이 없어진다.
또한, 히터(112)에 의한 IC 칩(2)의 가열 능력은 테스트 패턴에 의해 IC 칩(2)의 소비 전력을 예측하고 이것을 피드 포워드 제어하므로 IC 칩(2)의 발열량과 히터(112)의 발열량 총계를 항상 일정하게 유지할 수 있으며, 이것에 의해 피드백 제어에 의한 제어 지연을 방지할 수 있으며, IC 칩(2)보다 작은 온도 범위에서 유지 관리할 수 있다.
그런데, 상기 도 4 의 블록도에서는 써멀 다이오드(21c)에서 검출한 온도 신호에 의거하여 제1 제어 수단(165)이 쿨러(113)를 제어한다고 하는 구체적인 예로 본 발명을 설명하였지만, 발열체(112a)도 동시에 제어하도록 해도 된다. 이 경우에는, 응답 특성이 빠른 발열체(112a)에 의해 보다 양호한 온도 제어가 가능하다.
또한, 발열체(112a)로부터의 열원이 피시험 IC 칩(2) 내부에 도달하기까지 예컨대 수십미리 초 정도의 열전달 지연 시간이 걸린다. 그래서, 테스트 패턴 생성 수단(121)이 열전달 지연 시간에 해당하는 시간만큼 빠른 소비 전력 상쇄 패턴을 발생하여 소비 전력 패턴 예측 수단(161)에 공급하도록 해도 된다. 이것에 의해, 한층 응답 특성이 뛰어난 온도 제어가 가능하다.
또한, 상기 도 4 의 블록도에서는 소비 전력 패턴 예측 수단(161)과 소비 전력 상쇄 패턴 생성 수단(162)을 구비하는 구성인데, 도 5 에 도시한 바와 같이 이것을 생략하고 써멀 다이오드(21c)에서 피시험 IC 칩(2)의 접합 온도를 검출하고, 이것에 의거하여 쿨러(113)와 발열체(112a) 양쪽을 동시에 제어하는 구성으로 해도 된다. 양자의 역할 담당은 쿨러(113)가 완만한 온도 변화의 상쇄를 담당하고, 발열체(112a)가 급격한 온도 변화의 상쇄를 담당하는 것이 바람직하다. 이 경우에는 소비 전력 상쇄 패턴의 생성이 불필요해진다.
또한, 다른 구성 예로 써멀 다이오드(21c)가 검출하는 온도 변화의 변화량에 의거하여 발열체(112a)로 공급하는 가열 전력량을 미분적으로 가산 부여/감산 부여 하는 수단을 추가해도 된다. 예컨대, 접합 온도의 하강을 검출하면 가열 전력을 미분적으로 증가시키고, 접합 온도의 상승을 검출하면 가열 전력을 미분적으로 감소시킨다. 이것에 의하여 열전달 응답 특성을 보정할 수 있기 때문에, 보다 더 응답 특성이 우수한 온도 제어가 가능하다.
또한, 이상 설명한 실시 형태는 본 발명의 이해를 용이하게 하기 위하여 기재된 것으로 본 발명을 한정하기 위해 기재된 것은 아니다. 따라서, 상기 실시 형태에 설명된 각 요소는 본 발명의 기술적 범위에 속하는 모든 설계 변경과 균등물을 포함하는 취지이다.

Claims (24)

  1. 피시험 전자 부품에 테스트 패턴을 송출하고, 그 응답 패턴을 검출함으로써 상기 피시험 전자 부품의 테스트를 실행하는 전자 부품 시험 장치에 사용되고,
    상기 피시험 전자 부품에 접촉되도록 설계된 온도 조절기와,
    상기 테스트 패턴에 의한 상기 피시험 전자 부품의 소비 전력과 상기 온도 조절기의 소비 전력과의 총전력이 일정치가 되도록, 상기 온도 조절기의 소비 전력을 제어하는 전력 제어 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 온도 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전력 제어 수단은,
    상기 피시험 전자 부품으로 송출되는 테스트 패턴으로부터 상기 피시험 전자 부품에서의 소비 전력 패턴을 예측하는 소비 전력 패턴 예측부와,
    상기 피시험 전자 부품에서의 소비 전력 패턴을 상쇄하는 소비 전력 상쇄 패턴을 생성하는 소비 전력 상쇄 패턴 생성부와,
    상기 소비 전력 상쇄 패턴을 상기 온도 조절기로 송출하는 소비 전력 상쇄 패턴 송출부를 갖는 것을 특징으로 하는 온도 제어 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 전력 제어 수단은,
    일정 전류를 공급하는 정전류 공급 수단으로부터 병렬의 일측으로 분기되어 상기 피시험 전자 부품으로 전류를 공급하는 제1의 전력 공급 수단과,
    상기 정전류 공급 수단으로부터 병렬의 타측으로 분기되어 상기 온도 조절기로 전류를 공급하는 제2의 전력 공급 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 온도 제어 장치.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 온도 조절기의 전력 소비에 의한 온도 변화 특성이, 상기 피시험 전자 부품의 전력 소비에 의한 온도 변화 특성과 같은 것을 특징으로 하는 온도 제어 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 온도 조절기의 열용량이 상기 피시험 전자 부품의 열용량과 같은 것을 특징으로 하는 온도 제어 장치.
  6. 피시험 전자 부품으로 테스트 패턴을 송출하고, 그 응답 패턴을 검출함으로써 상기 피시험 전자 부품의 테스트를 실행할 때에,
    상기 피시험 전자 부품에 온도 조절기를 접촉시키는 스텝과,
    상기 피시험 전자 부품의 소비 전력과 상기 온도 조절기의 소비 전력과의 총전력이 일정치가 되도록 상기 온도 조절기의 소비 전력을 제어하는 스텝을 갖는 것 을 특징으로 하는 온도 제어 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 소비 전력을 제어하는 스텝은,
    상기 피시험 전자 부품으로 송출되는 테스트 패턴으로부터 상기 피시험 전자 부품에서의 소비 전력 패턴을 예측하는 스텝과,
    상기 피시험 전자 부품에서의 소비 전력 패턴을 상쇄하는 소비 전력 상쇄 패턴을 생성하는 스텝과,
    상기 소비 전력 상쇄 패턴을 상기 온도 조절기로 송출하는 스텝을 갖는 것을 특징으로 하는 온도 제어 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 소비 전력을 제어하는 스텝은,
    일정 전류를 공급하는 정전류 공급 수단으로부터 병렬의 일측으로 분기되어 상기 피시험 전자 부품으로 전류를 공급하는 스텝과,
    상기 정전류 공급 수단으로부터 병렬의 타측으로 분기되어 상기 온도 조절기로 전류를 공급하는 스텝을 갖는 것을 특징으로 하는 온도 제어 방법.
  9. 테스트 패턴이 입력되는 콘택트 단자에 피시험 전자 부품을 밀착시키는 푸셔와,
    상기 피시험 전자 부품에 접촉되도록 상기 푸셔에 설치된 온도 조절기를 갖고,
    상기 테스트 패턴에 의한 상기 피시험 전자 부품의 소비 전력과 상기 온도 조절기의 소비 전력과의 총전력이 일정치가 되도록 상기 온도 조절기의 소비 전력을 제어하는 것을 특징으로 하는 전자 부품 시험용 핸들러.
  10. 소정의 테스트 패턴을 생성하는 테스트 패턴 생성 수단과,
    피시험 전자 부품의 단자가 밀착되는 콘택트 단자로 상기 테스트 패턴 생성 수단에서 생성된 테스트 패턴을 송출하는 테스트 패턴 송출 수단과,
    상기 테스트 패턴의 응답 패턴에 의거하여 상기 피시험 전자 부품의 평가를 수행하는 판정 수단과,
    상기 테스트 패턴에 의한 상기 피시험 전자 부품의 소비 전력과, 상기 피시험 전자 부품에 접촉되도록 설치된 온도 조절기의 소비 전력의 총전력이 일정치가 되도록, 상기 온도 조절기의 소비 전력을 제어하는 전력 제어 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 전자 부품 시험 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 전력 제어 수단은,
    상기 피시험 전자 부품으로 송출되는 테스트 패턴으로부터 상기 피시험 전자 부품에서의 소비 전력 패턴을 예측하는 소비 전력 패턴 예측부와,
    상기 피시험 전자 부품에서의 소비 전력 패턴을 상쇄하는 소비 전력 상쇄 패턴을 생성하는 소비 전력 상쇄 패턴 생성부와,
    상기 소비 전력 상쇄 패턴을 상기 온도 조절기로 송출하는 소비 전력 상쇄 패턴 송출부를 갖는 것을 특징으로 하는 전자 부품 시험 장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 전력 제어 수단은,
    일정 전류를 공급하는 정전류 공급 수단으로부터 병렬의 일측으로 분기되어 상기 피시험 전자 부품으로 전류를 공급하는 제1의 전력 공급 수단과,
    상기 정전류 공급 수단으로부터 병렬의 타측으로 분기되어 상기 온도 조절기로 전류를 공급하는 제2의 전력 공급 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 전자 부품 시험 장치.
  13. 피시험 전자 부품의 단자를 콘택트 단자에 밀착시킨 상태에서, 상기 콘택트 단자를 통하여 상기 피시험 전자 부품으로 소정의 테스트 패턴을 송출하고, 그 응답 패턴을 검출함으로써 피시험 전자 부품의 테스트를 실행하는 전자 부품 시험 방법으로서,
    상기 피시험 전자 부품에 온도 조절기를 접촉시키는 스텝과,
    상기 테스트 패턴에 의한 상기 피시험 전자 부품의 소비 전력과 상기 온도 조절기의 소비 전력의 총전력이 일정치가 되도록 상기 온도 조절기의 소비 전력을 제어하는 스텝과,
    상기 테스트 패턴의 응답 패턴에 의거하여 상기 피시험 전자 부품의 평가를 수행하는 스텝을 갖는 것을 특징으로 하는 전자 부품의 시험 방법.
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