(57)【要約】【課題】半導体装置の急激な温度変化に対応でき、半導体装置の破壊を防止しつつ試験を行うことができる試験用治具、及びその試験用治具を用いた半導体装置の試験方法を提供する。【解決手段】試験用治具２０は、半導体装置１０を載置するパッケージ搭載プレート２３と、パッケージ搭載プレート２３に設けられた複数の貫通孔２３ｂと、貫通孔２３ｂを介して半導体装置１０の電極１０ｂに接触する複数のプローブピン３０が配置されるソケット部２２と、ソケット部２２を介してパッケージ搭載プレート２３にガスを噴射するガス噴射部とを有する。ガス噴射部からパッケージ搭載プレート２３に向けてガスを噴射しながら、半導体装置１０の試験を行う。【選択図】図１
2013051099.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体装置を載置するパッケージ搭載プレートと、
前記パッケージ搭載プレートに設けられた複数の貫通孔と、
前記複数の貫通孔を介して前記半導体装置の電極に接触する複数のプローブピンが配置されるソケット部と、
前記ソケット部を介して前記パッケージ搭載プレートにガスを噴射するガス噴射部と
を有することを特徴とする試験用治具。
【請求項２】
前記パッケージ搭載プレートが、金属により形成されていることを特徴とする請求項１に記載の試験用治具。
【請求項３】
前記ソケット部が、前記プローブピンに接触する絶縁性部材と、前記プローブピンに非接触の金属製部材とを組み合わせて形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の試験用治具。
【請求項４】
前記パッケージ搭載プレートには、ヒータ又はペルチェ素子が設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の試験用治具。
【請求項５】
前記パッケージ搭載プレートには、熱媒体が通流する熱媒体流路が設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の試験用治具。
【請求項６】
前記パッケージ搭載プレートには、前記半導体装置の電極のうちの特定の電極に接触する接続端子が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の試験用治具。
【請求項７】
前記パッケージ搭載プレートには、前記ガス噴射部から噴射された前記ガスを前記半導体装置に導く孔が設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の試験用治具。
【請求項８】
前記ソケット部には、前記ガス噴射部から噴射された前記ガスの風圧により開閉するダンパーが設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の試験用治具。
【請求項９】
プローブピンが設置された試験用治具上に半導体装置を載置し、制御部から前記プローブピンを介して前記半導体装置に信号を供給して前記半導体装置を試験する半導体装置の試験方法において、
前記試験用治具が、前記半導体装置を載置するパッケージ搭載プレートと、前記パッケージ搭載プレートに設けられて前記プローブピンの先端部が挿通可能な貫通孔と、前記プローブピンが配置されるソケット部と、ガスを噴射するガス噴射部とを有し、
前記ガス噴射部から前記ソケット部を介して前記パッケージ搭載プレートに前記ガスを噴射しながら前記半導体装置を試験することを特徴とする半導体装置の試験方法。
【請求項１０】
前記半導体装置の前記パッケージ搭載プレートと反対側の面にヒートシンクを取り付け、前記ヒートシンクを送風ファンにより冷却することを特徴とする請求項９に記載の半導体装置の試験方法。
【請求項１１】
前記制御部は、前記半導体装置の温度に応じて前記ガス噴射部からのガスの噴射と前記送風ファンとを制御することを特徴とする請求項１０に記載の半導体装置の試験方法。
【請求項１２】
前記制御部は、前記送風ファンを第１の時間毎に制御し、前記ガス噴射部からのガスの噴射を前記第１の時間よりも短い第２の時間毎に制御することを特徴とする請求項１１に記載の半導体装置の試験方法。
【請求項１３】
前記パッケージ搭載プレートが、金属により形成されていることを特徴とする請求項９乃至１２のいずれか１項に記載の半導体装置の試験方法。
【請求項１４】
前記ソケット部が、前記プローブピンに接触する絶縁性部材と、前記プローブピンに非接触の金属製部材とを組み合わせて形成されていることを特徴とする請求項９乃至１３のいずれか１項に記載の半導体装置の試験方法。
【請求項１５】
前記パッケージ搭載プレートには、前記半導体装置の電極のうちの特定の電極に接触する接続端子が設けられていることを特徴とする請求項９乃至１４のいずれか１項に記載の半導体装置の試験方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試験用治具及び半導体装置の試験方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高性能サーバに使用されるＣＰＵ（Central Processing Unit）等の半導体装置（ＬＳＩ：Large Scale Integrated circuit）は、稼働にともなって大量の熱を発生する。このような半導体装置では、長期間にわたる信頼性を確保するために、マザーボードに実装する前に加速試験を行って不具合の有無を調べることが重要である。【０００３】
加速試験では、例えば規定電圧よりも高い電圧を印加したり、規定周波数よりも高い周波数の信号を供給したりして、半導体装置に大きな負荷を与える。このような加速試験では、負荷に応じた熱が半導体装置に発生し、半導体装置の温度が破壊温度を超えてしまうおそれがある。このため、一般的に加速試験時には半導体装置にヒートシンクを取り付け、送風ファンによりヒートシンクに冷風を送って、半導体装置を破壊温度以下に冷却している。また、発熱量が少ない半導体装置の場合は、半導体装置を恒温槽に入れて所定温度まで加熱しながら加速試験を実施することもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−８６７４８号公報
【特許文献２】特開２００８−９８５５６号公報
【特許文献３】特開平０１−１７５２９８号公報
【特許文献４】特開２００７−５６８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
半導体装置の急激な温度変化による半導体装置の破壊の抑制を図った試験を可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
開示の技術の一観点によれば、半導体装置を載置するパッケージ搭載プレートと、前記パッケージ搭載プレートに設けられた複数の貫通孔と、前記複数の貫通孔を介して前記半導体装置の電極に接触する複数のプローブピンが配置されるソケット部と、前記ソケット部を介して前記パッケージ搭載プレートにガスを噴射するガス噴射部とを有する試験用治具が提供される。【０００７】
開示の技術の他の一観点によれば、プローブピンが設置された試験用治具上に半導体装置を載置し、制御部から前記プローブピンを介して前記半導体装置に信号を供給して前記半導体装置を試験する半導体装置の試験方法において、前記試験用治具が、前記半導体装置を載置するパッケージ搭載プレートと、前記パッケージ搭載プレートに設けられて前記プローブピンの先端部が挿通可能な貫通孔と、前記プローブピンが配置されるソケット部と、ガスを噴射するガス噴射部とを有し、前記ガス噴射部から前記ソケット部を介して前記パッケージ搭載プレートに前記ガスを噴射しながら前記半導体装置を試験する半導体装置の試験方法が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
上記一観点に係る試験用治具及び試験方法によれば、半導体装置の急激な温度変化による半導体装置の破壊を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、実施形態に係る試験用治具の模式断面図である。
【図２】図２は、同じくその試験用治具の組み立て図である。
【図３】図３は、パッケージ搭載プレートの上面図である。
【図４】図４は、プローブピンの模式断面図である。
【図５】図５は、実施形態に係る試験用治具を用いた半導体装置の試験方法を説明する模式図である。
【図６】図６は、実施形態の試験用治具における熱抵抗を説明する図である。
【図７】図７（ａ），（ｂ）は、変形例１を示す模式図である。
【図８】図８（ａ）は変形例２の試験用治具の模式上面図、図８（ｂ）は同じくその模式側面図である。
【図９】図９（ａ），（ｂ）は、変形例３の試験用治具を示す模式図である。
【図１０】図１０は、変形例４の試験用治具を示す模式図である。
【図１１】図１１は、ＰＩＤ制御の一例を説明する図である。
【図１２】図１２は、比較例の試験用治具の模式図である。
【図１３】図１３は、実験例におけるＣＰＵの温度変化を示す図である。
【図１４】図１４は、図１３中に破線で囲んだ部分を拡大して示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
近年の半導体装置は、動作周波数の高速化にともなって動作電流が瞬間的に大きく変化する。動作電流が瞬間的に大きく変化すると、半導体装置の温度（ジャンクション温度）も急激に変化する。
【００１１】
前述したように、従来は半導体装置にヒートシンクを取り付け、送風ファンによりヒートシンクに冷風を送って半導体装置を冷却している。しかし、この方法では熱抵抗が高く、半導体装置の急激な温度変化に対応することが困難であり、半導体装置の温度が破壊温度に到達してしまうことがある。
【００１２】
以下の実施形態では、半導体装置の急激な温度変化に対応でき、半導体装置の破壊を防止しつつ試験を行うことができる試験用治具、及びその試験用治具を用いた半導体装置の試験方法について説明する。
【００１３】
（実施形態）
図１は実施形態に係る試験用治具の模式断面図、図２は同じくその試験用治具の組み立て図である。また、図３はパッケージ搭載プレートの上面図、図４はプローブピンの模式断面図である。更に、図５は、実施形態に係る試験用治具を用いた半導体装置の試験方法を説明する模式図である。
【００１４】
本実施形態に係る試験用治具２０は、プリント基板２１と、ソケット部２２と、パッケージ搭載プレート２３とを有する。プリント基板２１はソケット部２２の下に固定されている。また、パッケージ搭載プレート２３は、複数のコイルばね２４によりソケット部２２の上に上下方向に移動可能に支持されている。
【００１５】
試験対象の半導体装置（ＩＣパッケージ）１０は、パッケージ搭載プレート２３の上に載置する。本実施形態では半導体装置１０がＬＧＡ (Land Grid Array）タイプの場合について説明するが、開示の技術をＢＧＡ（Ball Grid Array）又はその他のタイプの半導体装置に適用することもできる。なお、図１中の１０ａは半導体装置１０内に封入された半導体チップを示し、１０ｂは半導体装置１０の外部接続用電極を示している。
【００１６】
図３のように、パッケージ搭載プレート２３の上面側には、半導体装置１０の搭載位置を規定する複数の突起（ガイド）２３ａが設けられており、加速試験時にはそれらの突起２３ａの内側に半導体装置１０を載置する。また、パッケージ搭載プレート２３には、半導体装置１０の電極１０ｂに対応する位置に、後述するプローブピン３０の先端部３０ｃが挿通する孔２３ｂが設けられている。
【００１７】
パッケージ搭載プレート２３は、熱伝導性が良好な材料により形成されていることが好ましい。本実施形態では、パッケージ搭載プレート２３が、銅又はアルミニウム等の金属により形成されているものとする。
【００１８】
ソケット部２２は、下側からプローブピン抑えプレート２６ｂ、放熱プレート２７ｂ、蓄熱プレート２８ｂ、整列プレート２９、蓄熱プレート２８ａ、放熱プレート２７ａ及びプローブピン抑えプレート２６ａを順に積み重ねた構造を有する。また、ソケット部２２及びプリント基板２１の中央部には、下面側から上面側に貫通するエアー流路２０ａ（図１中に破線で示す）が設けられている。
【００１９】
ソケット部２２には、プリント基板２１の電極（図示せず）と半導体装置１０の電極１０ｂとの間を電気的に接続する多数のプローブピン３０が配置される。これらのプローブピン３０は、例えば図４のように、円筒状の支持部３０ａと、支持部３０ａ内に配置されたコイルばね３０ｂと、コイルばね３０ｂにより上方に向けて付勢される先端部３０ｃとを有している。
【００２０】
プローブピン３０は、ソケット部２２の上部に配置されたプローブピン抑えプレート２６ａと、下部に配置されたプローブピン抑えプレート２６ｂと、中央に配置された整列プレート２９とにより、その軸方向を垂直にして支持される。
【００２１】
すなわち、プローブピン抑えプレート２６ａ，２６ｂ及び整列プレート２９にはそれぞれプローブピン３０の径とほぼ同一径の貫通孔が所定のピッチで設けられており、プローブピン３０はそれらの貫通孔を挿通して垂直に配置される。プローブピン抑えプレート２６ａ，２６ｂ及び整列プレート２９は、プローブピン３０間の短絡を回避するために、絶縁性樹脂により形成されている。
【００２２】
放熱プレート２７ａ，２７ｂ及び蓄熱プレート２８ａ，２８ｂは、いずれも銅又はアルミニウム等の金属により形成されている。放熱プレート２７ａ，２７ｂには、プローブピン３０に対応する位置に、プローブピン３０の径よりも大きい径の貫通孔が設けられており、プローブピン３０に接触しないようになっている。
【００２３】
また、蓄熱プレート２８ａ，２８ｂは、プローブピン３０が配列される中央部分が中空の枠状に形成されており、このため蓄熱プレート２８ａ，２８ｂもプローブピン３０に接触することはない。蓄熱プレート２８ｂの所定の位置には、ソケット部２０の内部空間と外部空間とを連絡する孔２８ｃが設けられている。
【００２４】
プローブピン３０の下端側はプリント基板２１の電極に接触する。プリント基板２１の縁部にはコネクタ２１ａ（図２参照）が設けられており、このコネクタ２１ａを介してプリント基板２１の電極と制御部４０とが電気的に接続される（図５参照）。制御部４０はコンピュータを含んで構成された試験装置の本体部分である。
【００２５】
なお、本実施形態では、パッケージ搭載プレート２３が金属により形成されているため、プローブピン３０同士がパッケージ搭載プレート２３を介して電気的に接続されることが考えられる。
【００２６】
しかし、本実施形態では、プローブピン３０がプローブピン抑えプレート２６ａ，２６ｂ及び整列プレート２９により垂直に支持され、且つパッケージ搭載プレート２３の孔２３ｂの径はプローブピン３０の先端部３０ｃの径よりも十分に大きく設定されている。このため、本実施形態では、プローブピン３０とパッケージ搭載プレート２３との接触が回避され、プローブピン３０同士がパッケージ搭載プレート２３を介して電気的に接続されることを防止できる。パッケージ搭載プレート２３を介したプローブピン３０同士の電気的接続をより確実に防止するために、パッケージ搭載プレート２３の孔２３ｂの壁面を絶縁材で被覆してもよい。
【００２７】
以下、図５を参照して、上述の試験装置を用いた半導体装置の試験方法の一例について説明する。ここでは、半導体装置１０には温度センサが内蔵されており、温度センサの出力は電極１０ｂ、プローブピン３０及びプリント基板２１のコネクタ２１ａ等を介して制御部４０に入力されるものとする。但し、半導体装置１０の表面又はパッケージ搭載プレート２３の表面に温度センサを取り付け、その温度センサの出力が制御部４０に入力されるようにしてもよい。
【００２８】
まず、図５のように、半導体装置１０の上に熱伝導性シート（サーマルシート）４１を挟んでヒートシンク４２を取り付ける。そして、この半導体装置１０を、試験用治具２０のパッケージ搭載プレート２３の上に載置する。
【００２９】
ヒートシンク４２を取り付けた半導体装置１０をパッケージ搭載プレート２３上に載置すると、その重みでコイルばね２４が圧縮され、パッケージ搭載プレート２３が下方に移動して、半導体装置１０の電極１０ｂとプローブピン３０の先端部３０ｃとが接触する。この場合、プローブピン３０内にはコイルばね３０ｂが設けられているため、半導体装置１０の電極１０ｂとプローブピン３０の先端部３０ｃとはコイルばね３０の弾性力で決まる圧力で接触する。これにより、電極１０ｂとプローブピン３０との接触不良が回避される。
【００３０】
次に、ヒートシンク４２の両側（又は一方の側）に、制御部４０により駆動制御される送風ファン４３を配置する。また、試験用治具２０の下方のエアー供給孔２０ａに整合する位置に、エアーノズル４６を配置する。エアーノズル４６は、制御部４０により制御されるエアーバルブ（流量調整弁）４８を介してエアー供給装置４７に接続されている。
【００３１】
次いで、制御部４０からプローブピン３０を介して半導体装置１０に規定電圧よりも高い電圧を印加して、又は規定周波数よりも高い周波数の信号を供給して、高負荷状態で半導体装置１０を稼働させる。制御部４０は、半導体装置１０から出力される信号に基づいて、半導体装置１０の良否を判定する。
【００３２】
ところで、半導体装置１０の稼動にともなって熱が発生し、半導体装置１０の温度が上昇する。半導体装置１０の熱による破壊を回避するためには、半導体装置１０の温度を破壊温度以下に保つことが重要である。
【００３３】
半導体装置１０で発生した熱の一部は、熱伝導性シート４１を介してヒートシンク４２に移動する。制御部４０は、温度センサで検出した半導体装置１０の温度が予め設定された設定温度を超えると、送風ファン４３を稼働させる。これにより、ヒートシンク４２が冷却され、半導体装置１０の温度が低下する。なお、設定温度は、破壊温度よりも低い温度に設定される。
【００３４】
また、本実施形態では、パッケージ搭載プレート２３が銅又はアルミニウム等の熱伝導性が良好な金属により形成されているので、半導体装置１０で発生した熱の一部は半導体装置１０の下面側からパッケージ搭載プレート２３に迅速に移動する。
【００３５】
制御部４０は、温度センサで検出した半導体装置１０の温度が予め設定された設定温度を超えると、エアーバルブ４８を開にして、エアー供給装置４７から供給される圧縮エアーをエアー流路２０ａを介してパッケージ搭載プレート２３の下面に吹き付ける。パッケージ搭載プレート２３の下面に吹き付けられたエアーは、図５に示すようにパッケージ搭載プレート２３に沿って横方向に移動する。このエアーによりパッケージ搭載プレート２３が冷却され、半導体装置１０の温度が低下する。
【００３６】
送風ファン４０を稼働させるときの設定温度と、エアーバルブ４８を開にするときの設定温度とは同じでもよく、異なっていてもよい。また、エアーはガスの一例であり、ガスとしてエアー以外のガス、例えば窒素ガス又は炭酸ガス等を使用してもよい。
【００３７】
上述したように、本実施形態では、半導体装置１０を上側から冷却するだけでなく、下側（電極面側）からも冷却するので、冷却能力が大きい。このため、発熱量が大きい半導体装置であっても、熱による破損を回避することができる。
【００３８】
また、本実施形態では、パッケージ搭載プレート２３を熱伝導性が良好な金属で形成しているので、半導体装置１０とパッケージ搭載プレート２３との間の熱抵抗が小さく、熱容量が大きい。このため、半導体装置１０の温度が瞬間的に上昇しても、半導体装置１０からパッケージ搭載プレート２３に熱が迅速に移動する。これにより、加速試験時に半導体装置１０の温度が破壊温度に到達することをより確実に回避できる。
【００３９】
図６は、本実施形態の試験用治具における熱抵抗を説明する図である。この図６において、上側の可変抵抗はヒートシンク４２の熱抵抗を示し、送風ファン４３の回転により熱抵抗が変化することを示している。また、下側の可変抵抗はパッケージ搭載プレート２３の熱抵抗を示し、エアーノズル４６から吹き付けるエアーにより熱抵抗が変化することを示している。
【００４０】
本実施形態では、更に以下のような効果もある。
【００４１】
すなわち、プローブピン３０も、半導体装置１０の電極１０ａから熱が伝達されて温度が上昇する。また、プローブピン３０を通る電流により電気抵抗が高い部分、例えばプローブピン３０のコイルばね３０ｂと先端部３０ｃとの接触部分で発熱し、プローブピン３０の温度が更に上昇する。これにより、試験用治具２０が高温になり、半導体装置１０を十分に冷却することが難しくなることが考えられる。
【００４２】
しかし、本実施形態では、プローブピン３０の近傍に金属製の放熱プレート２７ａ，２７ｂが配置されているので、プローブピン３０から放熱プレート２７ａ，２７ｂに比較的容易に熱が移動する。また、放熱プレート２７ａ，２７ｂに移動した熱は、更に金属製で熱容量が大きい蓄熱プレート２８ａ，２８ｂに移動する。
【００４３】
そして、図５のように、エアーノズル４６から噴射されてソケット部２２内に進入したエアーの一部は、ソケット部２２内を横方向に移動し、孔２８ｃから外部に排出される。このエアーにより放熱プレート２７ａ，２７ｂ及び蓄熱プレート２８ａ，２８ｂが冷却され、プローブピン３０及び試験用治具２０の温度上昇が抑制される。
【００４４】
以下、実施形態の変形例について説明する。
【００４５】
（変形例１）
図７（ａ），（ｂ）は変形例１を示す図である。図７（ａ），（ｂ）のように、パッケージ搭載プレート２３に温度調整部５１として例えばヒータ又はペルチェ素子を取り付けてもよい。これにより、発熱量が少なく所定温度まで上昇しない半導体装置の場合、温度調整部５１により半導体装置を加熱して所定温度にすることができる。
【００４６】
また、パッケージ搭載プレート２３に、熱媒体（例えば冷却水又は温水）が通流する熱媒体流路５２を設けてもよい。更に、パッケージ搭載プレート２３に冷却用フィン（図示せず）を取り付けてもよい。これらの熱媒体流路５２や冷却用フィン等により、半導体装置１０の温度をより詳細に制御することができる。
【００４７】
更にまた、図７（ｂ）のように半導体装置１０の接地端子（ＧＮＤ端子）に対応する部分に接地端子と熱的に接続する接続端子５５を設けてもよい。これにより、半導体装置１０からパッケージ搭載プレート２３への熱伝達効率がより一層向上する。
【００４８】
（変形例２）
図８（ａ）は変形例２の試験用治具の模式上面図、図８（ｂ）は同じくその模式側面図である。なお、図８（ａ），（ｂ）中の白抜き矢印はエアーの流れ方向を表している。
【００４９】
この図８（ａ），（ｂ）のように、パッケージ搭載プレート２３の中央部に上側から下側に貫通する孔２３ｃを設けてもよい。この場合、エアーノズル４６から噴射されたエアーの一部は孔２３ｃを通って半導体装置１０の下面側に到達し、半導体装置１０の下面に沿って水平方向に移動する。
【００５０】
前述の実施形態（図５参照）ではエアーノズル４６から噴射されたエアーによりパッケージ搭載プレート２３を冷却するのに対し、変形例２ではエアーノズル４６から噴射されたエアーにより半導体装置１０を直接冷却するので、冷却効率がより一層向上する。また、変形例２では、半導体装置１０に直接エアーを吹き付けるので、半導体装置１０の瞬間的な温度上昇により一層迅速に対応することができ、半導体装置１０の熱による破壊をより一層確実に回避することができる。
【００５１】
（変形例３）
図９（ａ），（ｂ）は変形例３の試験用治具を示す模式図である。変形例３の試験用治具６０では、ソケット部２２の側部に設けられた孔２８ｃに、風圧により開閉するダンパー６１を設けている。図９（ａ）はダンパー６１が閉じている状態を示し、図９（ｂ）はダンパー６１が開いている状態を示している。
【００５２】
発熱量が少ない半導体装置１０の場合、加速試験時に半導体装置１０を所定温度まで加熱することが必要になることがある。変形例３の試験用治具６０では、エアーノズル４６（図９（ａ），（ｂ）では図示せず）からエアーを吹き出していないときには、バンパー６１により孔２８ｃが閉じられる。そして、プローブピン３０を流れる信号によりプローブピン３０（特にコイルばね３０ｂと先端部３０ｃとの接続部：図４参照）に発生した熱は、プローブピン３０及びパッケージ搭載プレート２３を介して半導体装置１０に伝達される。この熱により半導体装置１０の温度上昇をアシストすることができ、半導体装置１０を加熱するためのエネルギーを削減することができる。
【００５３】
（変形例４）
図１０は、変形例４の試験用治具を示す模式図である。
【００５４】
図１０のように、ヒートシンク４２及びパッケージ搭載プレート２３を接地することで半導体装置１０が導電体に挟まれ、外部からのノイズを遮断するシールド効果を付与することができる。具体的には、ヒートシンク４２及びパッケージ搭載プレート２３を、フレームグランド（ＦＧ）又は信号用接地（ＳＧ）に接続すればよい。
【００５５】
例えば、図７（ｂ）のようにパッケージ搭載プレート２３に接続端子５５を設けることにより、パッケージ搭載プレート２３を信号用接地（ＳＧ）に電気的に接続することができる。この場合、ヒートシンク４２をパッケージ搭載プレート２３に電気的に接続するだけで、上述のシールド効果を得ることができる。
【００５６】
（変形例５）
前述の実施形態では、半導体装置１０の温度が設定温度を超えたときに送風ファン４３をオンにしたり、エアーバルブ４８を開にしたりしているが、送風ファン４３及びエアーバルブ４８をＰＩＤ（Proportional-Integral-Derivative）制御してもよい。
【００５７】
図１１は、横軸に時間をとり、縦軸に温度をとって、ＰＩＤ制御の一例を説明する図である。図１１中、黒四角（■）は、半導体装置１０に内蔵された温度センサ（又は、半導体装置１０の表面温度を検出する温度センサ）の出力をサンプリングして送風ファン４３及びエアーバルブ４８を制御するタイミングを示している。
【００５８】
送風ファン４３の制御は、ｔ秒毎（例えば０．５秒〜数秒毎）に温度センサの出力をサンプリングして、その測定温度に基づいて行う。すなわち、制御部４０はｔ秒毎に半導体装置１０の温度を調べ、半導体装置１０の温度が設定温度に近づくと、設定温度と測定温度との差及び温度の変化速度等に応じて、送風ファン４３をオン又はオフにする。
【００５９】
一方、エアーバルブ４８の制御は、ｔ／ｎ（但し、ｎは２以上、より好ましくは１０以上の数）秒毎に温度センサの出力サンプリングして、その測定温度に基づいて行う。すなわち、制御部４０はｔ／ｎ秒毎に半導体装置１０の温度を調べ、半導体装置１０の温度が設定温度に近づくと、設定温度と測定温度との差及び温度の変化速度に応じてエアーバルブ４８をオン又はオフにする。
【００６０】
この変形例５では、図１１に示すように、半導体装置１０の温度の大きい変化には送風ファン４３のオン−オフにより対応し、半導体装置１０の細かな温度変化にはエアーバルブ４８のオン−オフにより対応する。これにより、半導体装置１０の温度をより一層適切に制御することができる。
【００６１】
なお、設定温度と測定温度との差及び測定温度の変化量等に応じて、送風ファン４３の回転数を制御したりエアー吹き付け量を制御したりするようにしてもよい。
【００６２】
（実験例）
以下、本実施形態に係る試験用治具を用いて加速試験を実施したときの効果について、比較例と比較して説明する。
【００６３】
実施例として、図１に示す構造の試験用治具２０を用意した。パッケージ搭載プレート２３は銅により作製した。このパッケージ搭載プレート２３の外形寸法は、６６．５ｍｍ（縦）×６６．５ｍｍ（横）×５．０ｍｍ（高さ）であり、中央のパッケージ搭載部の厚さは２．０ｍｍである。また、ソケット部２２の外形寸法は８６．０ｍｍ（縦）×８６．０ｍｍ（横）×１１．０ｍｍ（高さ）であり、アルミニウムとＦＲ４積層樹脂材とにより作製した。
【００６４】
また、比較例として、図１２に示す構造の試験用治具７０を用意した。比較例の試験用治具７０は、パッケージ搭載プレート７３がポリエーテル樹脂（ＵＬＴＥＭ：登録商標）により形成されている点が実施例と異なっている。
【００６５】
この実施例の試験治具２０及び比較例の試験用治具７０に、半導体装置１０としてＵＮＩＸ（登録商標）サーバ用ＣＰＵ（SPARC64 IV：SPARC64は登録商標）を取り付けた。半導体装置１０のサイズは、４２．５ｍｍ（縦）×４２．５ｍｍ（横）×４．５４ｍｍ（高さ）である。そして、設定温度を８０℃とし、消費電力を３８０Ｗ、負荷変動を設定電圧＋３０ｍＶ、室内の温度を２５℃の条件で加速試験を実施した。加速試験時には、ソケット部の下方からパッケージ搭載プレートの裏面側に、７０リットル／ｍｉｎの流量でエアーを吹き付けた。
【００６６】
図１３は、横軸に時間をとり、縦軸に温度をとって、ＣＰＵの温度変化を示す図である。また、図１４は、図１３中に破線で囲んだ部分を拡大して示す図である。
【００６７】
この図１３，図１４からわかるように実施例の試験用治具２０では設定温度＋３℃以内に制御されているのに対し、比較例の試験用治具７０では設定温度よりも約＋８℃上昇しており、温度制御が十分でないことがわかる。
【００６８】
また、図１３，図１４から、比較例の試験用治具７０では設定温度になるまでの時間が短く、実施例の試験用治具２０では設定温度になるまでの時間が長いことがわかる。これは、実施例の試験用治具２０ではパッケージ搭載プレート２３が金属により形成されているため、熱抵抗が小さく熱容量が大きいことに起因する。
【００６９】
更に、図１３，図１４から、比較例の試験用治具７０では、パッケージ搭載プレート７３が樹脂により形成されているため熱抵抗が大きく、半導体装置（ＣＰＵ）１０の温度変化に追従できないことがわかる。
【００７０】
以上の実験結果から、実施形態に係る試験用治具の有用性を確認することができた。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【手続補正書】
【提出日】平成26年3月26日(2014.3.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体装置を載置するパッケージ搭載プレートと、
前記パッケージ搭載プレートに設けられた複数の貫通孔と、
前記複数の貫通孔を介して前記半導体装置の電極に接触する複数のプローブピンが配置されるソケット部と、
前記ソケット部を介して前記パッケージ搭載プレートにガスを噴射するガス噴射部と
を有することを特徴とする試験用治具。
【請求項２】
前記パッケージ搭載プレートが、金属により形成されていることを特徴とする請求項１に記載の試験用治具。
【請求項３】
前記ソケット部が、前記プローブピンに接触する絶縁性部材と、前記プローブピンに非接触の金属製部材とを組み合わせて形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の試験用治具。
【請求項４】
前記パッケージ搭載プレートには、前記半導体装置の電極のうちの特定の電極に接触する接続端子が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の試験用治具。
【請求項５】
前記パッケージ搭載プレートには、前記ガス噴射部から噴射された前記ガスを前記半導体装置に導く孔が設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の試験用治具。
【請求項６】
前記ソケット部には、前記ガス噴射部から噴射された前記ガスの風圧により開閉するダンパーが設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の試験用治具。
【請求項７】
プローブピンが設置された試験用治具上に半導体装置を載置し、制御部から前記プローブピンを介して前記半導体装置に信号を供給して前記半導体装置を試験する半導体装置の試験方法において、
前記試験用治具が、前記半導体装置を載置するパッケージ搭載プレートと、前記パッケージ搭載プレートに設けられて前記プローブピンの先端部が挿通可能な貫通孔と、前記プローブピンが配置されるソケット部と、ガスを噴射するガス噴射部とを有し、
前記ガス噴射部から前記ソケット部を介して前記パッケージ搭載プレートに前記ガスを噴射しながら前記半導体装置を試験することを特徴とする半導体装置の試験方法。
【請求項８】
前記半導体装置の前記パッケージ搭載プレートと反対側の面にヒートシンクを取り付け、前記ヒートシンクを送風ファンにより冷却することを特徴とする請求項７に記載の半導体装置の試験方法。
【請求項９】
前記制御部は、前記半導体装置の温度に応じて前記ガス噴射部からのガスの噴射と前記送風ファンとを制御することを特徴とする請求項８に記載の半導体装置の試験方法。
【請求項１０】
前記制御部は、前記送風ファンを第１の時間毎に制御し、前記ガス噴射部からのガスの噴射を前記第１の時間よりも短い第２の時間毎に制御することを特徴とする請求項９に記載の半導体装置の試験方法。
【国際調査報告】
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2013051099.tif 000018
2013051099.tif 000019
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