(57)【要約】【課題】  好適に半導体チップの温度変化試験を行うことができる温度変化試験装置を提供する。【解決手段】  半導体チップの温度変化試験装置１０であって、半導体チップに対して少なくとも３点で接触可能であり、それらの接触箇所にパイプ内外を連通する連通孔１２ｄが形成されているバキュームパイプ１２と、バキュームパイプ１２内の気体を吸引する吸引手段１８と、半導体チップがバキュームパイプ１２と接触したときに、半導体チップと近接する位置に配設されている高温パイプ１４と、高温パイプ１４内に液体を流通させる第１流通手段２０と、半導体チップがバキュームパイプ１２と接触したときに、半導体チップと近接する位置に配設されている低温パイプ１６と、低温パイプ１６内に高温パイプ１４内の液体より温度が低い液体を流通させる第２流通手段２２を有している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップの温度変化試験装置であって、
半導体チップに対して少なくとも３点で接触可能であり、それらの接触箇所にパイプ内外を連通する連通孔が形成されているバキュームパイプと、
バキュームパイプ内の気体を吸引する吸引手段と、
半導体チップがバキュームパイプと接触したときに、半導体チップと近接する位置に配設されている高温パイプと、
高温パイプ内に液体を流通させる第１流通手段と、
半導体チップがバキュームパイプと接触したときに、半導体チップと近接する位置に配設されている低温パイプと、
低温パイプ内に高温パイプ内の液体より温度が低い液体を流通させる第２流通手段と、
を有していることを特徴とする温度変化試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体チップの温度変化試験装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体チップの温度特性や温度耐性の評価のために、例えば冷熱衝撃試験等の半導体チップを温度変化に曝す温度変化試験が行われる。温度変化試験を行う際には、試験装置内に半導体チップを固定して設置する。半導体チップは小型であるため、試験時の固定方法は限られる。従来、半導体チップを固定する方法として、半導体チップをはんだや接着剤によって治具に固定する方法、治具上に載置した半導体チップをゲル等により封入して固定する方法、半導体チップを半導体チップと同等のサイズの収容空間を有する収容ケースに入れて固定する方法等が知られている。
なお、特許文献１には、ＩＣを専用の収容ボードに入れて固定して、温度変化試験を行う装置が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平５−２９４１９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
はんだ、接着剤、または、ゲルを用いて半導体チップを固定する方法では、はんだ、接着剤、または、ゲルの耐熱温度以上の温度で試験を行うことができないという問題があった。また、はんだ、または、接着剤で固定する方法では、はんだや接着剤の温度による膨張（または収縮）が試験結果に影響を与えてしまうという問題があった。また、ゲルで固定する方法では、ゲルの熱容量が大きいために、半導体チップが所望の温度に達するまでに時間がかかるという問題があった。
また、半導体チップを収容ケースに入れて固定する方法では、半導体チップを完全に固定することができない。収容空間の壁面と半導体チップの間には隙間が存在する。このため、試験中に収容ケース内で半導体チップが動いてしまうという問題があった。特に、高温状態と低温状態の切換時には試験装置内に気流が生じるので、その気流によって半導体チップが動いてしまう。その結果、半導体チップが収容空間の壁面と衝突し、半導体チップに欠けやキズが生じてしまうという問題があった。
【０００５】
本発明は、上述した実情に鑑みて創作されたものであり、より好適に半導体チップの温度変化試験を行うことができる温度変化試験装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の半導体チップの温度変化試験装置は、半導体チップに対して少なくとも３点で接触可能であり、それらの接触箇所にパイプ内外を連通する連通孔が形成されているバキュームパイプと、バキュームパイプ内の気体を吸引する吸引手段と、半導体チップがバキュームパイプと接触したときに、半導体チップと近接する位置に配設されている高温パイプと、高温パイプ内に液体を流通させる第１流通手段と、半導体チップがバキュームパイプと接触したときに、半導体チップと近接する位置に配設されている低温パイプと、低温パイプ内に高温パイプ内の液体より温度が低い液体を流通させる第２流通手段を有している。
この温度変化試験装置の使用時には、バキュームパイプの接触箇所上に半導体チップを接触させ、吸引手段によってバキュームパイプ内の気体を吸引する。これによって、連通孔で半導体チップが吸着され、固定される。半導体チップは、高温パイプ及び低温パイプに近接した位置で固定される。第１流通手段によって液体を高温パイプ内に流通させると、半導体チップが高温パイプ内の液体に対応する温度に保持される。第２流通手段によって液体を低温パイプ内に流通させると、半導体チップが低温パイプ内の液体に対応する温度（高温流通手段を作動させたときよりも低い温度）に保持される。第１流通手段と第２流通手段を交互に動作させることによって、半導体チップを温度変化に曝すことができる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の温度変化試験装置は、半導体チップを吸着して固定する。はんだや接着剤等を用いないので、はんだや接着剤の耐熱温度を考慮することなく試験を行うことができる。また、半導体チップを吸着するので、試験中に半導体チップが動いてしまうこともない。好適に温度変化試験を実施することができる。また、半導体チップが、高温パイプと低温パイプに近接した位置で固定されるので、半導体チップの温度を目的の温度に短時間で正確に制御することができる。また、高温パイプと低温パイプがそれぞれ独立に設けられているので、半導体チップを急激な温度変化に曝すことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施形態に係る冷熱衝撃試験装置について説明する。図１は、本実施形態の冷熱衝撃試験装置１０を上側から見た平面図を示している。冷熱衝撃試験装置１０は、バキュームパイプ１２と、高温パイプ１４と、低温パイプ１６と、バキュームポンプ１８と、高温制御装置２０と、低温制御装置２２を備えている。なお、図１では、図の見易さを考慮して、高温パイプ１４を斜線模様で示し、低温パイプ１６を縦線模様で示している。
【０００９】
図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線断面図を示している。図２に示すように、バキュームパイプ１２は、パイプ本体１２ａとパイプ本体１２ａの外表面を覆う樹脂１２ｂにより構成されている。パイプ本体１２ａは、中空のパイプである。パイプ本体１２ａは、セラミックス、金属、または、耐熱性硬質樹脂で形成されている。樹脂１２ｂは、耐熱性が高く、弾力性が高い樹脂（本実施例ではシリコン樹脂）である。図１に示すように、バキュームパイプ１２は、円弧形状に屈曲されている。バキュームパイプ１２の一方の端部１２ｃは閉塞されている。バキュームパイプ１２の他方の端部は、バキュームポンプ１８に接続されている。バキュームパイプ１２の上面（バキュームパイプ１２の円弧形状を含む平面に対して垂直方向上側）には、４つの連通孔１２ｄが形成されている。図２に示すように、連通孔１２ｄは、バキュームパイプ１２の内部と外部を連通している（すなわち、パイプ本体１２ａと樹脂１２ｂを貫通している）。
【００１０】
バキュームポンプ１８は、バキュームパイプ１２内の空気を吸引する。バキュームポンプ１８が吸引することで、外気が各連通孔１２ｄからバキュームパイプ１２内に吸い込まれる。
【００１１】
図２に示すように、高温パイプ１４は、中空のパイプである。図１に示すように、高温パイプ１４は、バキュームパイプ１２の円弧形状と同一平面内において、バキュームパイプ１２の半径方向内側で、渦巻状に巻回されている。高温パイプ１４の外周側（渦巻の外周側）の端部は、高温制御装置２０に接続されている。高温パイプ１４の内周側（渦巻の内周側）の端部は、高温パイプ１４及び低温パイプ１６の渦巻部分の下方を通して外周側に引き出され、高温制御装置２０に接続されている。
【００１２】
高温制御装置２０は、チラー液を加熱し、加熱したチラー液を高温パイプ１４内に流通させる。高温制御装置２０は、高温パイプ１４内に流通させるチラー液の温度と流量を制御することができる。
【００１３】
図２に示すように、低温パイプ１６は、中空のパイプである。図１に示すように、低温パイプ１６は、バキュームパイプ１２の円弧形状と同一平面内において、バキュームパイプ１２の半径方向内側で、渦巻状に巻回されている。低温パイプ１６は、高温パイプ１４と干渉しないように巻回されている。低温パイプ１６の外周側（渦巻の外周側）の端部は、低温制御装置２２に接続されている。低温パイプ１６の内周側（渦巻の内周側）の端部は、高温パイプ１４及び低温パイプ１６の渦巻部分の下方を通して外周側に引き出され、低温制御装置２２に接続されている。
【００１４】
低温制御装置２２は、チラー液を冷却し、冷却したチラー液を低温パイプ１６内に流通させる。低温制御装置２２は、低温パイプ１６内に流通させるチラー液の温度と流量を制御することができる。
【００１５】
冷熱衝撃試験装置１０によって半導体チップの冷熱衝撃試験を実施する際には、バキュームパイプ１２上に半導体チップを載置する。そして、バキュームポンプ１８を作動させて、バキュームパイプ１２内の空気を吸引する。図３は、半導体チップ３０を載置し、バキュームポンプ１８を作動させた状態を示している。図３に示すように、バキュームポンプ１８を作動させることによって、半導体チップ３０が連通孔１２ｄに吸着される。これによって、半導体チップ３０が固定される。半導体チップ３０が吸着されると、樹脂１２ｂが弾性的に変形して半導体チップ３０に密着する。これによって、連通孔１２ｄと半導体チップ３０の間に隙間が形成されることが防止され、半導体チップ３０が強固に固定される。また、半導体チップ３０が吸着されると、半導体チップ３０が高温パイプ１４及び低温パイプ１６と接触する。半導体チップ３０を固定したら、高温制御装置２０と低温制御装置２２を交互に作動させる。高温制御装置２０が作動すると、高温パイプ１４内を高温のチラー液が流れ、半導体チップ３０が加熱される。低温制御装置２２が作動すると、低温パイプ１６内を低温のチラー液が流れ、半導体チップ３０が冷却される。高温制御装置２０と低温制御装置２２を交互に作動させることで、半導体チップ３０が急激な温度変化に曝され、冷熱衝撃試験が実施される。
【００１６】
以上に説明したように、本実施形態の冷熱衝撃試験装置１０は、半導体チップを吸着して固定する。はんだや接着剤等を用いないので、はんだや接着剤の耐熱温度を考慮することなく試験を行うことができる。また、半導体チップを吸着するので、試験中に半導体チップが動いてしまうこともない。好適に冷熱衝撃試験を実施することができる。冷熱衝撃試験装置１０は、半導体チップを加熱する高温パイプ１４と、半導体チップを冷却する低温パイプ１６を備えている。半導体チップが固定された状態では、高温パイプ１４と低温パイプ１６が半導体チップと接触する。したがって、高温パイプ１４と低温パイプ１６によって直接的に半導体チップを加熱または冷却することができる。半導体チップの温度を短時間で正確に所望の温度に制御することができる。また、冷熱衝撃試験装置１０は、高温パイプ１４と低温パイプ１６を別個に備えているので、半導体チップを急激な温度変化に曝すことができる。
また、冷熱衝撃試験装置１０は、高温パイプ１４及び低温パイプ１６を半導体チップに接触させて加熱または冷却するため、試験槽を必要としない。したがって、冷熱衝撃試験装置１０は、従来の冷熱衝撃試験装置（試験槽内の気温を変化させるタイプの試験装置）に比べて小型化することができる。なお、半導体チップ全体の温度をより均一化したい場合等には、試験槽を設けてもよい。
なお、上述した冷熱衝撃試験装置１０では、バキュームパイプ１２が円弧形状に形成されていた。しかしながら、バキュームパイプ１２は、楕円形、三角形、四角形、多角形、または、複数の棒状等、半導体チップと少なくとも３点（より詳細には、直線状に並んでいない３点）で接触可能な種々の形状に形成することができる。
また、上述した実施形態では、バキュームパイプ１２上に半導体チップを載置した。しかしながら、バキュームパイプ１２の連通孔１２ｄが形成されている面（図１に示す面）を下側に向け、半導体チップを上側に向けて吸着してもよい。このように半導体チップをバキュームパイプ１２の下側に固定すると、半導体チップの上側にバキュームパイプ１２、高温パイプ１４、及び、低温パイプ１６が存在するため、試験中に半導体チップ上に異物（例えば、ホコリ等）が付着することが防止される。
【００１７】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例をさまざまに変形、変更したものが含まれる。
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】冷熱衝撃試験装置１０の平面図。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線における冷熱衝撃試験装置１０の断面図。
【図３】半導体チップ３０を吸着した状態における冷熱衝撃試験装置１０の図２に対応する断面図。
【符号の説明】
【００１９】
１０：冷熱衝撃試験装置
１２：バキュームパイプ
１２ａ：パイプ本体
１２ｂ：樹脂
１２ｃ：端部
１２ｄ：連通孔
１４：高温パイプ
１６：低温パイプ
１８：バキュームポンプ
２０：高温制御装置
２２：低温制御装置
３０：半導体チップ
【図１】
2010091333.tif 000003
【図２】
2010091333.tif 000004
【図３】
2010091333.tif 000005