TWI444634B - 電子裝置之動作試驗裝置、動作試驗方法、及電子裝置之製造方法 - Google Patents

Description

電子裝置之動作試驗裝置、動作試驗方法、及電子裝置之製造方法

本發明係關於一種動作試驗裝置、動作試驗方法、及如此之電子裝置之製造方法，其係例如在IC(Integrated Circuit：積體電路)與LSI(Large Scale Integration：大型積體電路)、或搭載有如主機板之半導體裝置之電子裝置中用以測定電磁場分佈等電性特性。

近年來，內置於電子裝置中之半導體裝置之高積體化、高速化顯著。半導體裝置一旦高積體化，運轉時流動之電流會增大，因此而產生之電磁波之影響將達不容忽視之程度。因此，有必要正確掌握電子裝置、尤其是各個半導體裝置及搭載該等之基板中之電磁場之產生狀況，使半導體裝置與零件之配置最佳化，從而極力抑制電磁波對周圍零件之影響。

然而，因動作時之電流增大，半導體裝置之消耗電力亦增大，由此所致之發熱量將增大。發熱量之增大對半導體裝置之正常動作亦會造成影響。因此，於通常之動作時，作為散熱對策，一般於半導體裝置中安裝風冷式或水冷式等之冷卻裝置，從而減緩熱之影響。

隨著發熱量增大，冷卻裝置需要較大者。又，亦有包含金屬而構成者。因此，在掌握正確之電磁性之產生狀況上，有冷卻裝置之存在會帶來障礙之情形。但，若欲卸除冷卻裝置而測定電磁性之產生狀況，則無法正確反映半導 體裝置之動作狀態。

另一方面，除了電磁性之產生狀況之外，由於只要可直接測定例如半導體裝置內之電流或電壓即可獲知半導體裝置內之實際動作時之電性狀態，故在製品開發上非常有用。

鑒於如此之狀況，關於在減緩發熱之影響之狀態下測定半導體裝置之動作時之電性特性之要求高漲。

對應如此之要求，專利文獻1中揭示有藉由對半導體裝置噴灑液體氮氣或液化碳酸氣體而進行冷卻之技術。又，專利文獻2中揭示有以液體氮氣冷卻收納半導體裝置之試料平台自身而測量該半導體裝置之電性特性之技術。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開平7-92223號公報

[專利文獻2]日本特開平7-29947號公報(段落0021)

如專利文獻1，在直接噴灑液體氮氣或液化碳酸氣體之技術中，必須在電性特性之測定中一直持續噴灑，因成本方面之問題故不適於長時間之測定。又，若將探針靠近半導體裝置，則探針會受所噴灑之氣體之影響而難以正確測定。

如專利文獻2，以液體氮氣冷卻試料平台之情形時，亦仍有測定時間若長則需要大量液體氮氣，從而在成本方面 產生問題。

本發明鑒於上述之問題，其主要課題在於提供一種動作試驗裝置，其不使用先前之冷卻裝置，而一方面冷卻運轉時之發熱會成為測定電性特性之阻礙因素之電子裝置，且容易測定電性特性。

解決以上課題之本發明之電子裝置之製造方法，其係運轉時之發熱會成為測定電性特性之阻礙因素之電子裝置之製造方法，且包含以下階段：使上述電子裝置以浸漬於在特定之容器內流動之惰性液體中之狀態運轉，且進行運轉中之上述電子裝置之電性特性之測定之階段；及上述電性特性之測定結果滿足特定條件時，自上述惰性液體取出上述電子裝置，於該電子裝置之特定部位安裝散熱裝置或電磁遮蔽構件之階段。

另，可行的是，於與上述惰性液體接觸之容器之特定部位設置接地電極，使上述惰性液體流動時產生之靜電通過上述接地電極發散至容器外。

在如此之本發明中，由於使電子裝置在浸漬於惰性液體中之狀態下運轉，故不會有運轉時之發熱成為測定電子裝置之電性特性之阻礙因素之狀況。

本發明之電子裝置之動作試驗裝置包含：容器，其儲存惰性液體；及循環閉路管，其使該容器內之惰性液體流出至容器外，且使流出之惰性液體再流入上述容器內。於上述容器中，形成有收納區域，其用以使運轉時會發熱之電 子裝置在浸漬於所儲存之惰性液體中之狀態下運轉，而能夠藉此測定運轉中之上述電子裝置之電性特性，於上述循環閉路管之附近介置冷卻機構，其使流通於該循環閉路管之惰性液體冷卻。

由於使電子裝置在浸漬於容器內之惰性液體中之狀態下運轉，故無需使用如先前之冷卻裝置，而可測定電子裝置之實際運轉狀態之電性特性。由於惰性液體經由循環閉路管藉由冷卻機構予以冷卻，故不會有電子裝置被異常加熱至運轉之程度之狀況。

又，藉由於接觸於上述惰性液體之容器之特定部位設置接地電極，可抑制因惰性液體之循環所致之靜電之產生。上述惰性液體使用例如介電率為2[F/m]以下者，可防止對電子裝置之正常之高速動作造成影響。

本發明之電子裝置之動作試驗方法係運轉時之發熱會成為測定電性特性之阻礙因素之電子裝置之動作試驗方法，且包含以下階段：將上述電子裝置可運轉地配線且收納於特定之容器內之階段；以浸漬所收納之上述電子裝置之方式，使惰性液體流入上述容器內之階段；及使上述惰性液體流動而一方面冷卻上述電子裝置冷卻並使其運轉，且進行運轉中之上述電子裝置之電性特性之測定之階段。在如此之動作試驗方法中，不使用先前之冷卻裝置，而可以惰性液體冷卻電子裝置，並測定運轉中之電性特性。

另，可行的是，於接觸於上述惰性液體之容器之特定部位設置接地電極，使上述惰性液體流動時產生之靜電通過 上述接地電極而發散至容器外。

又，藉由使上述惰性液體流出至上述容器外、且使所流出之惰性液體以特定之冷卻機構冷卻並再流入上述容器內，可使惰性液體始終為一定之溫度，從而有效冷卻電子裝置。

在本發明之動作試驗裝置中，由於在使電子裝置浸漬於惰性液體中之狀態下測定該電子裝置之電性特性，故不使用先前之冷卻裝置，而容易正確測定電子裝置本體之電性特性。

以下，參照圖式說明本發明之實施形態。

圖1係本實施形態之動作試驗裝置之概觀圖。

動作試驗裝置1具備：容器10，其收納運轉時之發熱成為測定電性特性之阻礙因素之電子裝置2；熱交換機20，其用以冷卻容器10內所儲存之冷卻液3；泵30，其用以使冷卻液3在容器10與熱交換機20之間循環；及試驗機40，其用以進行電子裝置2之動作試驗。

於容器10與泵30之間配管冷卻液排出管4，於泵30與熱交換機20之間配管熱交換管5，於熱交換機20與容器10之間配管冷卻液注入管6。

電子裝置2係單體之半導體裝置，或搭載有1個以上半導體裝置之基板。冷卻液3係非導電性者，且宜為介電率2[F/m]以下之惰性液體。其原因為，若介電率升高，則於 電子裝置2內傳送之高速信號之波形減弱，從而會對正常之高速動作帶來障礙。冷卻液3，可使用例如氟系惰性液體、3M氟化液Fluorinert、純水、苯、矽油、及礦物油等。

圖2係用以說明容器10之詳細之構成之A-A剖面圖。

於容器10中儲存之冷卻液3僅動作試驗時浸漬電子裝置2之量。於容器10內，以收納面自容器10之底面12成為特定之高度之方式，設置用以收納電子裝置2之收納台11。於容器10內接觸於冷卻液3之部位設置接地電極13。在圖2之例中，於收納台11下之容器10之底面12設置有接地電極13。於接地電極13連接有延伸至容器10外部之導線14，且經由該導線14在容器10之外部接地。

藉由設置收納台11而於動作試驗時於其上收納電子裝置2，使電子裝置2自所有方向藉由冷卻液3冷卻。無收納台11之情形時，電子裝置2直接置於底面12上，因此無法充分進行來自電子裝置2之底側之冷卻，從而相較於收納於收納台11上之情形，冷卻效率較差。於收納台11上之電子裝置2之附近設置溫度感測器15。藉由溫度感測器15，可測定電子裝置2附近之溫度。

另，亦可於收納台11對應於電子裝置2之各輸入端子設置電極，且於收納台11上之特定之位置收納電子裝置2，藉此施加電子裝置2運轉所需之電源、信號。設置於收納台11之電極連接於在容器10外部準備之電源裝置、及信號產生裝置等電子裝置運轉所需之各種裝置。在如此之構成 中，由於只要將電子裝置2搭載於收納台11之特定位置即可運轉，故可有效進行動作試驗。對複數個不同的電子裝置進行動作試驗之情形時，有必要準備與各個電子裝置2對應之收納台11。

於容器10中設置有自熱交換機20注入冷卻液3之注入口16、及藉由泵30排出冷卻液3之排出口17。於注入口16連接冷卻液注入管6。於排出口17連接冷卻液排出管4。

圖3係用以說明熱交換機20之構成之圖。

熱交換機20於液槽21內具有散熱器22。於液槽21中儲存足以浸漬散熱器22之量之2次冷卻液23。於散熱器22中設置連接熱交換管5之注入口24、及連接冷卻液注入管6之排出口25。於散熱器22中，藉由泵30自注入口24注入冷卻液3。又，冷卻液3自排出口25排出至容器10。

在熱交換機20中，自泵30注入之冷卻液3藉由在散熱器22中與2次冷卻液23熱交換而冷卻。因此，2次冷卻液23相較於冷卻液3始終設定更低溫度。

<運用形態>

於動作試驗之開始時，對收納於容器10之收納台11之電子裝置2進行動作試驗所需之配線，且蓄積足以浸漬電子裝置2之量之冷卻液3。冷卻液3可自容器10之上部直接供給，亦可將例如冷卻液注入管6連接於冷卻液3之供給裝置(未圖示)，而自該供給裝置經由注入口16供給。

動作試驗一旦開始，冷卻液3藉由泵30自容器10之排出口17排出，而被輸送至熱交換機20。在熱交換機20中經冷 卻之冷卻液3自熱交換機20經由容器10之注入口16注入容器10。

如此般，藉由於由冷卻液排出管4、泵30、熱交換管5、熱交換機20之散熱器22、及冷卻液供給管6構成之循環閉路管內循環，冷卻液3經冷卻而返回至容器10。

電子裝置2可不使用先前之冷卻裝置，而在容器10內一方面藉由冷卻液3冷卻，並測定運轉中之電性特性。

另，藉由電子裝置2加熱之冷卻液3與2次冷卻液23之溫度差較大之情形時，雖可設想即使不使用泵30，冷卻液3仍會對流而於循環閉路管內循環，但若考量冷卻效率，則以泵30強制循環者對電子裝置2之冷卻更有效果。

冷卻液3除了於循環閉路管內循環，亦在容器10內對流。非導電性之冷卻液3中，有因循環及對流而產生靜電之狀況。所產生之靜電有可能破壞電子裝置2。接地電極13藉由排除如此之靜電，而降低因靜電所致之對電子裝置2之影響。

<具體例>

試驗機40為測定電子裝置2之表面之電磁場分佈之裝置之情形，藉由上述之動作試驗裝置1，即使為發熱量較大之電子裝置2，仍可一方面以冷卻液3進行冷卻，並測定通常運轉時之電磁場分佈。測定電磁場分佈後，可對有會對電子裝置2之其他電子機器造成影響之虞之部分實施對策。

圖4係使用搭載有複數個半導體裝置之印刷基板50作為 電子裝置之情形之電磁場分佈之測定結果之例示圖。於該印刷基板50上，搭載CPU(Central Processing Unit：中央處理器)51、GPU(Graphic Processing Unit：圖形處理器)52、兩個RAM(Random Access Memory：隨機存取記憶體)53、54、及VRAM(Video Random Access Memory：視訊隨機存取記憶體)55作為半導體裝置。各半導體裝置係藉由配線11~14連接。又，於印刷基板50上，除了半導體裝置之外，為了雜訊對策等，直接配置有電容器等零件p1~p3。

將如此之印刷基板50收納於容器10之收納台11上，並浸漬於冷卻液3。在該狀態下對各半導體裝置施加電源電壓，並與實際動作時同樣輸入輸入信號，藉此使印刷基板50運轉。在運轉狀態下，藉由試驗機40進行電磁場分佈之測定。此時，以使產生最強電磁場之方式給與輸入信號之圖案，而觀測電磁場分佈之變化之點亦有用。

在近年來之半導體裝置中，由於自設計時在某種程度上考慮電磁場分佈，又，封包技術有所提高，故因其自身而產生之電磁場，與直接配置於印刷基板50上之零件p1~p3與配線11~14之電磁場相比較弱。因此，如圖4所示，檢測出藉由零件p1~p3與配線11~14產生之電磁場較強。

結束動作試驗後，自容器10取出印刷基板50。測定結果滿足特定條件之情形時，電子裝置2經乾燥而於特定部位安裝散熱裝置，且按照所測定之電磁場分佈安裝電磁遮蔽構件等。如此之動作試驗後之電子裝置2成為可作為製品出貨者。

又，在本實施形態之動作試驗裝置1中，因不於電子裝置2上設置散熱裝置等，故可測定運轉中之電子裝置2之各部之動作。例如，連接複數個半導體裝置而構成電子裝置2之情形時，可容易監視各半導體裝置之輸出入信號。在圖4所示之印刷基板50中，可容易監視藉由配線11~14傳送之信號。

電子裝置2為半導體裝置之情形時，可監視藉由形成於半導體裝置內之配線傳送之信號。可以如此之方式進行動作試驗，且將試驗結果反饋至電子裝置2之製造。

1‧‧‧動作試驗裝置

2‧‧‧電子裝置

3‧‧‧冷卻液

4‧‧‧冷卻液排出管

5‧‧‧熱交換管

6‧‧‧冷卻液注入管

10‧‧‧容器

11‧‧‧收納台

11~14‧‧‧配線

12‧‧‧底面

13‧‧‧接地電極

14‧‧‧導線

15‧‧‧溫度感測器

16‧‧‧注入口

17‧‧‧排出口

20‧‧‧熱交換機

21‧‧‧液槽

22‧‧‧散熱器

23‧‧‧2次冷卻液

24‧‧‧注入口

25‧‧‧排出口

30‧‧‧泵

40‧‧‧試驗機

50‧‧‧印刷基板

51‧‧‧CPU

52‧‧‧GPU

53‧‧‧RAM

54‧‧‧RAM

55‧‧‧VRAM

p1~p3‧‧‧零件

圖1係本實施形態之電子裝置之動作試驗裝置之概觀圖。

圖2係用以說明容器之詳細之構成之A-A剖面圖。

圖3係用以說明熱交換機之構成之圖。

圖4係電磁場分佈之測定結果之例示圖。

1‧‧‧動作試驗裝置

2‧‧‧電子裝置

3‧‧‧冷卻液

4‧‧‧冷卻液排出管

5‧‧‧熱交換管

6‧‧‧冷卻液注入管

10‧‧‧容器

16‧‧‧注入口

17‧‧‧排出口

20‧‧‧熱交換機

30‧‧‧泵

40‧‧‧試驗機

Claims (5)

1. 一種電子裝置之製造方法，其係運轉時之發熱會成為測定電性特性之阻礙因素之電子裝置之製造方法，且包含以下階段：使上述電子裝置以浸漬於在特定之容器內流動之非導電性之惰性液體中之狀態運轉，且進行運轉中之上述電子裝置之電性特性之測定之階段；於接觸上述惰性液體之容器之特定部位設置接地電極，使上述惰性液體流動時產生之靜電通過上述接地電極而發散至容器外之階段；及上述電性特性之測定結果滿足特定條件時，自上述惰性液體取出上述電子裝置，於該電子裝置之特定部位安裝散熱裝置或電磁遮蔽構件之階段。
2. 一種電子裝置之動作試驗裝置，其包含：容器，其儲存非導電性之惰性液體；及循環閉路管，其使該容器內之惰性液體流出至容器外，且使流出之惰性液體再流入上述容器內；且於上述容器中，形成有收納區域，其用以使運轉時發熱之電子裝置在浸漬於所儲存之惰性液體中之狀態下運轉，而能夠藉此測定運轉中之上述電子裝置之電性特性；於上述循環閉路管之附近介置冷卻機構，其使流通於該循環閉路管之惰性液體冷卻；於接觸上述惰性液體之容器之特定部位設置有接地電 極，其使上述惰性液體流動時產生之靜電發散至上述容器外。
3. 如請求項2之動作試驗裝置，其中上述惰性液體其介電率為2[F/m]以下。
4. 一種電子裝置之動作試驗方法，其係運轉時之發熱會成為測定電性特性之阻礙因素之電子裝置之動作試驗方法，且包含以下階段：將上述電子裝置可運轉地配線且收納於特定之容器內之階段；以浸漬所收納之上述電子裝置之方式，使非導電性之惰性液體流入上述容器內之階段；於接觸上述惰性液體之容器之特定部位設置接地電極，使上述惰性液體流動時產生之靜電通過上述接地電極而發散至容器外之階段；及使上述惰性液體流動而一方面冷卻上述電子裝置並使其運轉，且進行運轉中之上述電子裝置之電性特性之測定之階段。
5. 如請求項4之動作試驗方法，其中進而包含使上述惰性液體流出至上述容器外、且使所流出之惰性液體以特定之冷卻機構冷卻並再流入上述容器內之階段。