KR100777041B1

KR100777041B1 - 열 테스트를 위한 장치 및 방법

Info

Publication number: KR100777041B1
Application number: KR1020040084758A
Authority: KR
Inventors: 강춘성
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2004-10-22
Filing date: 2004-10-22
Publication date: 2007-11-16
Also published as: KR20060035317A; US20060086815A1

Abstract

본 발명은 열 테스트 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 회로기판의 설계단계에서 기판상의 칩의 과열을 방지하기 위해 외부온도변화에 따른 기판상의 칩 온도변화량를 검출하는 열 테스트 장치 및 방법에 관한 것이다.

본 발명에서는, 검사대상을 수용하는 수용부가 구비된 챔버; 상기 챔버의 수용부의 온도를 조절하는 온도조절부; 상기 온도조절부에 의해 단계적으로 조절되는 온도 하에서 상기 수용부에 수용된 검사대상의 온도분포를 각 단계별로 측정하기 위한 온도검출수단; 상기 온도검출수단으로부터 상기 각 단계별로 측정된 데이터를 수신하여 저장하고, 상기 검사대상의 각 부분에 대해 상기 단계간 온도차를 계산하는 제어부; 및 상기 제어부의 저장 및 계산결과를 표시하는 출력수단을 포함하는 열 테스트 장치가 개시된다.

본 발명에 따르면, 회로기판의 작동환경 온도에 따른 검사대상의 온도분포 및 온도변화를 용이하게 시각적으로 파악할 수 있다.

반도체, 회로기판, 온도, 과열, 검출

Description

열 테스트를 위한 장치 및 방법{Device and Method for Heat Test}

도 1은 본 발명에 따른 열 테스트 장치의 일 실시예를 나타내는 개략도,

도 2a 및 도 2b는 도 1에 의한 표시결과를 나타내는 사진,

도 3은 본 발명에 따른 열 테스트 장치의 다른 실시예를 나타내는 개략도,

도 4는 본 발명에 따른 열 테스트 방법의 일 실시예를 나타내는 순서도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1: 검사대상 10: 챔버

11: 수용부 12: 창

20: 온도조절부 30,35: 온도검출수단

31: 적외선 카메라 32: 변환기

36: 써모커플러 와이어 37: 타점 온도계

40: 제어부 50: 모니터

본 발명은 전자회로의 설계단계에서 회로기판에 대해 열 테스트를 수행하는 장치 및 열 테스트 방법에 관한 것으로서, 특히 외부온도변화에 따른 칩 온도 분포 를 시각적으로 쉽게 감지할 수 있도록 하여 회로기판의 열폭주 문제를 개선할 수 있도록 하는 열 테스트 장치 및 방법에 관한 것이다.

현재 일반적인 전자제품에는 작동제어를 위한 회로기판이 구비되어 있다. 이러한 회로기판은 다수의 반도체 부품을 포함하고 있으며, 그것이 적용된 전자제품의 사용환경이 다양함에 따라 일정 정도 이상의 내구성을 요하게 된다. 이를 위해서는 이러한 회로기판의 설계단계에서 갖가지 테스트를 행하게 되는 바, 이를 신뢰성 측정이라 한다.

설계된 회로기판의 신뢰성을 측정하는데 있어 중요한 부분 중 하나는 외부 온도변화에 따른 회로기판의 온도분포 및 변화를 측정하여 이를 다시 설계에 반영하는 것이다. 특히, 이러한 온도특성의 측정은 회로기판의 온도변화에 따라 이를 구성하는 반도체 부품의 열적 특성이 변화하고, 이에 의해 특정 부품에 열폭주가 발생할 수 있다는 점에서 중요한 부분이라 할 수 있다.

종래 회로기판의 온도특성 측정은 주로 회로기판을 일정온도까지 단계적으로 가열시켜 부품의 파손유무를 시각적으로 확인하는 것에 의해 이루어져 왔다. 즉, 측정대상 회로기판상의 특정 반도체 부품이 가열에 의해 파손되는 경우, 해당 부품에 열폭주 문제가 있는 것으로 판단하여 재설계 대상으로 하는 것이다.

그러나, 이러한 종래의 온도특성 측정방법에 의하면, 회로기판상의 부품 파손이 발생할 경우에 한하여 기판의 문제점이 확인되므로 기판의 손실이 발생한다는 문제가 있었다.

또한, 회로기판의 파손이 발생하기 전에는 문제가 발생할 가능성이 있는 부 분을 전혀 예측할 수 없으므로, 열에 대해 보다 안전한 회로설계가 불가능하다는 문제가 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 회로기판의 온도특성 측정시 검사대상의 온도분포 및 온도변화를 용이하게 시각적으로 파악할 수 있도록 함으로써, 회로기판을 파손시키지 않고도 검사대상의 이상유무 및 문제발생 가능성 유무를 쉽게 확인 가능하도록 하는 열테스트 장치 및 방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 검사대상을 수용하는 수용부가 구비된 챔버; 상기 챔버의 수용부의 온도를 조절하는 온도조절부; 상기 온도조절부에 의해 단계적으로 조절되는 온도 하에서 상기 수용부에 수용된 검사대상의 온도분포를 각 단계별로 측정하기 위한 온도검출수단; 상기 온도검출수단으로부터 상기 각 단계별로 측정된 데이터를 수신하여 저장하고, 상기 검사대상의 각 부분에 대해 상기 단계간 온도차를 계산하는 제어부; 및 상기 제어부의 저장 및 계산결과를 표시하는 출력수단을 포함하는 열 테스트 장치를 제공한다.

여기서, 상기 온도검출수단은, 적외선 카메라와 상기 적외선 카메라에 의해 촬영된 영상을 수신하여 이를 출력데이터로 변환하는 변환기를 포함하는 것으로 할 수 있다. 또는, 상기 온도검출수단은, 상기 수용부에 수용되는 검사대상의 표면에 부착되는 다수의 써모커플러 와이어(Thermocoupler Wire)와 상기 각 써모커플러 와이어가 부착된 검사대상의 온도를 측정하는 타점 온도계(Hybrid Recorder) 및 상기 타점온도계로부터 데이터를 수신하여 이를 출력데이터로 변환하는 변환기를 포함하는 것으로 할 수도 있다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 구동 회로를 포함하는 검사대상에 대한 열 테스트 방법에 있어서, 상기 검사대상을 구동시키는 단계; 복수의 설정온도 하에서 각각 상기 검사대상의 온도분포를 측정하는 단계; 상기 각 설정온도 하에서의 온도분포를 저장하고, 상기 검사대상의 각 부분에 대해 상기 설정온도간 온도차를 계산하는 단계; 상기 저장 및 계산결과를 표시하는 단계; 및 상기 온도차를 비교하여 상기 온도차가 가장 큰 하나 이상의 부분을 검토 대상으로 선정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 열 테스트 방법을 제공한다.

여기서, 상기 온도분포는 상기 검사대상의 적외선 촬영을 통해 측정되는 것으로 할 수 있다. 또는, 상기 온도분포는 상기 검사대상의 표면에 부착하는 다수의 써모커플러 와이어(Thermocoupler Wire)를 통해 측정되는 것으로 할 수도 있다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 열 테스트 장치의 일 실시예는, 도 1에 도시된 바와 같이 내부에 수용부(11)가 구비된 챔버(10), 챔버(10)의 수용부(11) 온도를 조절하기 위한 온도조절부(20), 수용부(11)에 수용되는 검사대상(1)의 온도분포를 측정하기 위한 온도검출수단(30)에 해당하는 적외선 카메라(31)와 변환기(32), 변환기(32)로부터 영상데이터를 수신하여 저장 및 계산하는 제어부(40), 상기 제어부(40)로부터 데이터를 수신하여 저장된 온도분포 및 계산결과를 표시하는 모니터(50)로 이루어져 있다.

챔버(10)는 외부에서 내부를 관망할 수 있도록 일측벽이 창(12)으로 이루어져 있으며, 적외선 카메라(31)가 창(12)을 통해 챔버(10) 내부를 촬영한다. 여기서, 적외선 카메라(31)는 챔버(10)에 내장되도록 할 수도 있다.

온도검출수단(30)은 적외선 카메라(31)에 의해 검사대상(1)의 온도분포를 촬영하고, 변환기(32)에 의해 촬영된 온도분포를 데이터화한다.

제어부(40)는 변환기(32)로부터 온도분포 데이터를 입력받아 이를 저장하는 한편, 여러 단계를 통해 측정 및 저장된 온도분포를 통해 검사대상(1)의 각 부분에 대한 단계간 온도차를 계산하는 기능을 한다. 또한, 제어부(40)는 상기 계산된 온도차를 갖는 검사대상(1)의 각 부분을 리스트화 또는 도식화하거나, 검사대상(1)에서 상기 온도차가 가장 크게 나타나는 하나 이상의 부분을 리스트화 또는 도식화하는 기능을 포함한다.

모니터(50)는 제어부(40)의 저장 및 계산결과를 표시하는 디스플레이 수단으로서 프린터, 플로터 등으로 대체될 수 있다. 이 경우, 상기 제어부(40)는 각 디스플레이 수단에 필요한 데이터를 생성하여야 한다.

이상과 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 열 테스트 장치의 일 실시예의 작동순서는 도 1 및 도 4를 참고하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 챔버(10)의 수용부(11)에 온도분포를 측정할 검사대상(1)을 위치시키고 이를 구동시킨다(S110). 온도조절부(20)를 조절하여 검사대상이 위치된 수용부(11)를 가열하여 소정의 설정온도가 되도록 하고, 일정시간이 지난 후 검사대상(1)이 골고루 일정하게 가열된 상태에서 적외선 카메라(31)로 검사대상(1)을 촬영하 고, 수용부(11)의 온도를 단계적으로 높여가며 각 단계마다 적외선 카메라(31)로 검사대상(1)을 촬영하며, 상기 촬영된 적외선 영상은 변환기(32)에 의해 데이터화됨으로써 온도분포가 측정된다(S120). 제어부(40)는 변환기(32)로부터 전송받은 데이터를 저장하고, 온도단계별로 저장된 데이터간의 차이값을 계산하여 검사대상(1)의 각 부분별로 상기 단계간 온도차를 계산한다(S130). 또한, 제어부(40)는 상기 검사대상(1)의 해당 부분별로 상기 단계간 온도차를 도표화 내지 도식화하거나, 검사대상(1)에서 상기 온도차가 가장 높은 부분을 하나 이상 찾아내어 이를 도표화 내지 도식화한다.

모니터(50)는 제어부(40)로부터 입력받은 저장 및 계산결과를 화면에 표시한다(S140). 마지막으로 상기 계산결과로부터 상기 온도차가 가장 크게 나타나는 부분을 문제발생의 가능성이 높은 부분으로 선정하여 검토대상으로 삼게 된다(S150). 여기서, 상기 검토대상의 선정은 제어부(40)가 상기 계산결과를 기초로 자동으로 산출하는 것으로 할 수도 있고, 사용자가 직접 모니터(50)의 표시내용을 바탕으로 선정하는 것으로 할 수도 있다.

도 2a 및 도 2b는 상기 적외선 카메라(31)로 촬영한 회로기판의 일부 온도분포가 모니터(50)로 표시된 것이다. 도 2a는 상온(25℃)에서 촬영하여 표시된 온도분포이고, 도 2b는 고온(65℃)에서 촬영하여 표시된 온도분포이다. 각 도면에서 온도분포는 왼쪽의 세로로 표시된 바형태의 색분포도를 참고한다. 도 2a 및 도 2b의 그림을 비교하면 회로기판상의 사각형으로 표시된 부품이 고온(65℃)상태에서 주위의 부품보다 더 높은 온도로 가열되어 있음을 알 수 있다. 따라서, 이 부분이 열폭 주로 인한 부품의 파손이 발생될 가능성이 높음을 알 수 있으며, 이 부분을 재설계 대상으로 정할 수 있게 된다.

한편, 본 발명에 따른 열 테스트 장치의 다른 실시예는, 도 3에 도시된 바와 같이 온도검출수단(35)이 다수의 써모커플러 와이어(Thermocoupler Wire, 36), 타점 온도계(Hybrid Recorder, 37) 및 변환기(32)로 이루어져 있다. 여기서, 상기 일 실시예의 경우와 중복되는 부분의 설명은 생략하고, 일 실시예와 공통되는 구성요소에 대해서는 동일부호로 표기하기로 한다.

다수의 써모커플러 와이어(Thermocoupler Wire, 36)는 검사대상(1)의 온도를 측정하고자 하는 표면 각부에 부착된다. 또한, 타점온도계(37)는 각 써모커플러(37)가 부착된 검사대상의 표면온도를 측정하고, 변환기(32)에 의해 측정된 온도분포를 데이터화하여 제어부(40)로 송신한다.

이상과 같은 구성을 갖는 본 발명의 다른 실시예에 의하면, 검사대상(1)의 관심대상인 표면, 즉 문제발생이 예상되는 반도체 부품의 온도분포 및 변화량을 알 수 있으며, 이를 모니터(40) 기타 출력수단을 통해 도식화 내지 그래프화하여 나타낼 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 열 테스트 장치 및 열 테스트 방법에 의하면, 회로기판의 온도특성 측정시 검사대상의 온도분포 및 온도변화를 시각적으로 쉽게 파악할 수 있다는 효과가 있다. 또한, 회로기판을 파손시키지 않고도 고온에서의 이상유무를 쉽게 시각적으로 파악할 수 있다는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 열 테스트 장치 및 열 테스트 방법에 의하면, 검사대상의 이상유무 뿐 아니라 문제발생 가능성 유무의 확인까지 겸할 수 있어 회로기판이 안정적인 상태에서 작동할 수 있도록 설계하는 것이 가능하다는 효과가 있다.

Claims

검사대상을 수용하는 수용부가 구비된 챔버;

상기 챔버의 수용부의 온도를 조절하는 온도조절부;

상기 온도조절부에 의해 단계적으로 조절되는 온도 하에서 상기 수용부에 수용된 검사대상의 온도분포를 각 단계별로 측정하기 위한 온도검출수단;

상기 온도검출수단으로부터 상기 각 단계별로 측정된 데이터를 수신하여 저장하고, 상기 검사대상의 각 부분에 대해 상기 단계간 온도차를 계산하는 제어부;

상기 제어부의 저장 및 계산결과를 표시하는 출력수단을 포함하는 열 테스트 장치.
제 1항에 있어서,

상기 온도검출수단은, 적외선 카메라와 상기 적외선 카메라에 의해 촬영된 영상을 수신하여 이를 출력데이터로 변환하는 변환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 열 테스트 장치.
제 1항에 있어서,

상기 온도검출수단은, 상기 수용부에 수용되는 검사대상의 표면에 부착되는 다수의 써모커플러 와이어(Thermocoupler Wire)와 상기 각 써모커플러 와이어가 부착된 검사대상의 온도를 측정하는 타점 온도계(Hybrid Recorder) 및 상기 타점온도 계로부터 데이터를 수신하여 이를 출력데이터로 변환하는 변환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 열 테스트 장치.
구동 회로를 포함하는 검사대상에 대한 열 테스트 방법에 있어서,

상기 검사대상을 구동시키는 단계;

복수의 설정온도 하에서 각각 상기 검사대상의 온도분포를 측정하는 단계;

상기 각 설정온도 하에서의 온도분포를 저장하고, 상기 검사대상의 각 부분에 대해 상기 설정온도간 온도차를 계산하는 단계;

상기 저장 및 계산결과를 표시하는 단계;

상기 온도차를 비교하여 상기 온도차가 가장 큰 하나 이상의 부분을 검토 대상으로 선정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 열 테스트 방법.
제 4항에 있어서,

상기 온도분포는 상기 검사대상의 적외선 촬영을 통해 측정되는 것을 특징으로 하는 열 테스트 방법.
제 4항에 있어서,

상기 온도분포는 상기 검사대상의 표면에 부착하는 다수의 써모커플러 와이어(Thermocoupler Wire)를 통해 측정되는 것을 특징으로 하는 열 테스트 방법.