(57)【要約】【課題】複数の半導体装置における発熱量が異なる場合であっても、半導体装置を効率良く冷却して、個々の半導体装置ごとに温度制御をすることなく、容易且つ確実に各半導体装置の温度を近似させて所定の温度範囲内に自動的に制御する。【解決手段】ＩＣ２０の上方に位置し、内部に配された作動液により熱循環を行うヒートパイプ構造を備えており、ヒートパイプ構造は、ＩＣ２０ごとにその上方にそれぞれ配置されており、各ＩＣ２０の発熱で作動液を揮発させる第１のヒートパイプ１４と、第１のヒートパイプ１４と連通しており、第１のヒートパイプ１４で余剰した作動液を移動させる第２のヒートパイプ１５と、第２のヒートパイプ１５の上方に配置され、各第１のヒートパイプ１４と連通しており、揮発した作動液を冷却させる第３のヒートパイプ１６とを有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の半導体装置搭載領域を有する試験基板上に搭載され、ヒートパイプ構造を有する放熱機構であって、
前記複数の半導体装置搭載領域の上方に位置するヒートパイプ構造を備えており、
前記ヒートパイプ構造は、
前記複数の半導体装置搭載領域の上方にそれぞれ配置される複数の第１のヒートパイプと、
前記複数の第１のヒートパイプのそれぞれと連通し、前記複数の第１のヒートパイプそれぞれの間に位置する第２のヒートパイプと、
前記第２のヒートパイプの上方に配置され、前記各第１のヒートパイプと連通する第３のヒートパイプと
を含むことを特徴とする放熱機構。
【請求項２】
前記半導体装置設置領域上に設置部位を有し、前記第１のヒートパイプ及び前記第２のヒートパイプを内包する第１のヒートシンクと、
前記第１のヒートシンク上に積載され、前記第３のヒートパイプの底面の形状を成形する第２のヒートシンクと、
前記第２のヒートシンク上に積載され、前記第３のヒートパイプを内包する第３のヒートシンクと
を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の放熱機構。
【請求項３】
前記半導体装置設置領域上に設置部位を有し、前記第１のヒートパイプ及び前記第２のヒートパイプを内包する第１のヒートシンクと、
前記第１のヒートシンク上に積載される第２のヒートシンクと、
前記第２のヒートシンク上に積載される第３のヒートシンクと
を更に含み、
前記第２のヒートシンクと前記第３のヒートシンクとが組み合わされることにより、前記第２のヒートシンク及び前記第３のヒートシンクの内部に前記第３のヒートパイプが形成されることを特徴とする請求項１に記載の放熱機構。
【請求項４】
前記第１のヒートシンクは、その中央部に対して対称となる各隅部に前記第１のヒートパイプを配置していることを特徴とする請求項２又は３に記載の放熱機構。
【請求項５】
試験基板上に複数搭載された半導体装置の試験を行うに際して、
第１のヒートパイプと、前記第１のヒートパイプと連通する第２のヒートパイプと、前記第２のヒートパイプの上方に配置されて前記各第１のヒートパイプと連通する第３のヒートパイプとを有し、内部に配された作動液により熱循環を行うヒートパイプ構造を、前記第１のヒートパイプが前記半導体装置の上方にそれぞれ位置するように配置し、
前記各半導体装置の発熱で前記第１のヒートパイプ内の前記作動液を揮発させ、前記第１のヒートパイプで余剰した前記作動液を前記第２のヒートパイプを介して他の前記第１のヒートパイプへ移動させ、揮発した前記作動液を前記第３のヒートパイプで冷却させ、還流する前記作動液を前記各第１のヒートパイプに配分することを特徴とする試験方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の放熱機構及び試験方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路装置（以下、ＩＣと言う。）においては、潜在的な欠陥を含むＩＣを除去するためにスクリーニングが行われる。このスクリーニング方法としては、電圧によるストレス印加や高温動作を行う、いわゆるバーンイン試験が用いられる。バーンイン試験は、ＩＣチップの内部温度（ジャンクション温度）Ｔｊを、例えば１２５℃程度〜１５０℃程度の範囲内の高温に設定して一定時間、ＩＣを動作状態にして動作試験を行うものであり、潜在的な欠陥を含むＩＣ除去に有効であることが知られている。バーンイン試験を行う際には、試験基板に複数のＩＣを電気的接続して実装し、試験基板に加熱して電圧を印加するバーンイン装置を用いることが主流とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２６７５７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＩＣのバーンイン試験時において、ＩＣに駆動電圧が印加されて電流が流れることにより、その消費電力に比例してＩＣチップが発熱する。バーンイン試験の場合、通常動作よりも高い電圧を印加するため、電流もそれに伴って増加し、消費電力のバラツキ傾向が顕著に表れる。例えば、消費電力が４００Ｗ程度のＩＣでは、製造バラツキによる消費電力の差が大きく、内部温度Ｔｊを制御することが困難となる。
【０００５】
ＩＣの内部温度Ｔｊは、ＩＣチップの外気との間の熱抵抗θｊａ、ＩＣチップのＩＣチップのパッケージ表面との間の熱抵抗θｊｃ、ＩＣの周囲温度Ｔａ、及び消費電力をパラメータとして、以下の式により求められる。
周囲温度Ｔａを測定する場合には、Ｔｊ＝消費電力（ＰＷ）×θｊａ+Ｔａとなる。
表面温度Ｔｃを測定する場合には、Ｔｊ＝消費電力（ＰＷ）×θｊｃ+Ｔｃとなる。
【０００６】
発熱量の大きいＩＣチップのパッケージは、セラミック等の放熱性に優れた母材でＩＣチップと接触する構造とされている。ＩＣチップのパッケージとの熱抵抗θｊｃを０．１５℃／Ｗとした場合、熱抵抗θｊａは放熱器（以下、ヒートシンクと言う。）を装着しても、約０．２℃／Ｗ程度である。仮に、周囲温度Ｔａを５０℃に設定して、４００Ｗの±２０％のバラツキがあるＩＣを同じバーンイン装置によりバーンイン試験をした場合、内部温度Ｔｊの温度差は８０℃程度となる。この内部温度Ｔｊを平準化して１２５℃程度〜１５０℃程度の範囲内にするには、周囲温度Ｔａを個々のＩＣごとに制御しなければならないという問題がある。
【０００７】
この問題に対処する一手法として、特許文献１の技術が案出されている。
特許文献１では、複数のＩＣ間に跨って放熱器を配置し、高さ及び発熱量の異なるＩＣであっても、均一に熱を吸収・放熱することができる。ところが特許文献１の放熱器では、ヒートパイプが単一構成でその内部が空間的に開放された構造とされている。そのため、このヒートシンクを用いて、複数のＩＣの内部温度Ｔｊをある一定範囲内に収めようとした場合には、作動液は、主にヒートパイプの側面より還流し、ヒートパイプの底面には不均一に溜まることになる。そのため、複数のＩＣには、意図しない大きな温度バラツキが生じる。
【０００８】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、複数の半導体装置における発熱量が異なる場合であっても、半導体装置を効率良く冷却して、個々の半導体装置ごとに温度制御をすることなく、容易且つ確実に各半導体装置の温度を近似させて所定の温度範囲内に自動的に制御することを可能とする放熱機構及び試験方法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】
【０００９】
放熱機構の一態様は、試験基板上に複数搭載された半導体装置の放熱機構であって、前記半導体装置の上方に位置し、内部に配された作動液により熱循環を行うヒートパイプ構造を備えており、前記ヒートパイプ構造は、前記半導体装置ごとにその上方にそれぞれ配置されており、前記各半導体装置の発熱で前記作動液を揮発させる第１のヒートパイプと、前記第１のヒートパイプと連通しており、前記第１のヒートパイプで余剰した前記作動液を他の第１のヒートパイプへ移動させる第２のヒートパイプと、前記第２のヒートパイプの上方に配置され、前記各第１のヒートパイプと連通しており、揮発した前記作動液を冷却させる第３のヒートパイプとを含む。
【００１０】
試験方法の一態様は、試験基板上に複数搭載された半導体装置の試験を行うに際して、第１のヒートパイプと、前記第１のヒートパイプと連通する第２のヒートパイプと、前記第２のヒートパイプの上方に配置されて前記各第１のヒートパイプと連通する第３のヒートパイプとを有し、内部に配された作動液により熱循環を行うヒートパイプ構造を、前記第１のヒートパイプが前記半導体装置の上方にそれぞれ位置するように配置し、前記各半導体装置の発熱で前記第１のヒートパイプ内の前記作動液を揮発させ、前記第１のヒートパイプで余剰した前記作動液を前記第２のヒートパイプを介して他の前記第１のヒートパイプへ移動させ、揮発した前記作動液を前記第３のヒートパイプで冷却させ、還流する前記作動液を前記各第１のヒートパイプに配分する。
【発明の効果】
【００１１】
上記の諸態様によれば、複数の半導体装置における発熱量が異なる場合であっても、半導体装置を効率良く冷却して、個々の半導体装置ごとに温度制御をすることなく、容易且つ確実に各半導体装置の温度を近似させて所定の温度範囲内に自動的に制御することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施形態によるバーンイン装置において、その放熱機構を示す概略平面図である。
【図２】第１の実施形態によるバーンイン装置を示す模式図である。
【図３】第１の実施形態による放熱機構を示す概略断面図である。
【図４】第１の実施形態による放熱機構の放熱原理を説明するための模式図である。
【図５】第１の実施形態による放熱機構の製造方法を説明するための展開図である。
【図６】第１の実施形態の変形例による放熱機構を示す概略平面図である。
【図７】第２の実施形態による放熱機構を示す概略断面図である。
【図８】図７における第２のヒートパイプ及び第３のヒートパイプを示す概略断面図である。
【図９】図８における２点鎖線の２つの矢印Ｉに対応した矢視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、半導体装置の放熱機構及び試験方法の具体的な諸実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１４】
（第１の実施形態）
先ず、第１の実施形態について説明する。
図１は、第１の実施形態によるバーンイン装置において、その放熱機構を示す概略平面図である。図２は、第１の実施形態によるバーンイン装置を示す模式図である。図３は、第１の実施形態による放熱機構を示す概略断面図である。図２では、図示の判り易さを考慮して、第２のヒートシンク及び第３のヒートシンクの図示を省略している。
【００１５】
このバーンイン装置は、図２のように、複数の半導体集積回路装置（ＩＣ）２０が実装された試験基板１を、各レール１０ａ上に多段に収納するバーンイン装置チャンバ１０を備えている。複数のＩＣ２０は、試験基板１の半導体装置搭載領域のそれぞれに搭載されている。バーンイン装置チャンバ１０には、端子部４を介して、温調機５と電源及びパターンジェネレータ６とが設けられている。試験基板１には、本実施形態による放熱機構である複数のヒートシンクユニット２が搭載される。ヒートシンクユニット２は、温度センサ２ａ及びヒータ２ｂを有しており、中継用パッド３を介して端子部４と接続されている。温調機５は、温度センサ２ａの測定値によりヒータ２ｂの加熱加減を調節する。
【００１６】
ヒートシンクユニット２では、第１のヒートシンク１１に第１のヒートパイプ１４及び第２のヒートパイプ１５が設けられている。第１のヒートパイプ１４下のソケット８内にＩＣ２０が収納される。図３のように、試験基板１の表面には複数の電気的接続パッド１ａが形成されており、電気的接続端子７によりＩＣ２０が電気的接続パッド１ａと電気的に接続される。
【００１７】
各ヒートシンクユニット２においては、ＩＣ２０ごとに第１のヒートパイプ１４が配置される。例えば図１のように、１つのヒートシンクユニット２に４つのＩＣ２０を設置する場合には、第１のヒートシンク１１を矩形状として、その中央部に対して対称となる４つの隅部（角部）に第１のヒートパイプ１４を配置する。この構成により、後述するように、還流する作動液が各第１のヒートパイプ１４、即ち各ＩＣ２０に対して均等に配分されることになる。仮に、第１のヒートシンク１１の中央部に第１のヒートパイプ１４を配置すれば、還流する作動液が各第１のヒートパイプ１４に対して均等に配分され難くなり、冷却効率が低下する。
【００１８】
各ＩＣの温度を高温下で一定に保ち初期不良をリジェクトするバーンイン試験では、各ＩＣの内部温度Ｔｊを一定範囲内とする必要がある。本実施形態では、ヒートシンクユニット２により、一定範囲の温度条件下で各ＩＣ２０が同一の動作状態となって発熱する。
【００１９】
ヒートシンクユニット２について、図３を用いて詳述する。
ヒートシンクユニット２は、第１のヒートパイプ１４と、第１のヒートパイプ１４と連通する第２のヒートパイプ１５と、第２のヒートパイプ１５の上方に位置し各第１のヒートパイプ１４と連通する第３のヒートパイプ１６とを有してなるヒートパイプ構造を備えている。ヒートシンクユニット２は、第１のヒートシンク１１、第２のヒートシンク１２、及び第３のヒートシンク１３が順次積層されて一体とされている。第１のヒートシンク１１、第２のヒートシンク１２、及び第３のヒートシンク１３は、銅又はアルミニウム等の熱伝導性に優れた材料で形成されることが好ましい。
【００２０】
第１のヒートシンク１１は、第１のヒートパイプ１４及び第２のヒートパイプ１５を内包しており、ソケット８内に収納されたＩＣ２０が配置される。第１のヒートシンク１１は、試験基板１に例えば接合ネジ２１で固定されて、ＩＣ２０と熱的に接触して第１のヒートパイプ１４に熱を伝達することができる。なお、第１のヒートシンク１１の試験基板１との固定方法は接合ネジ２１以外によるものでも良く、特に問わないものとする。
【００２１】
第１のヒートパイプ１４は、ＩＣ２０ごとにその上方にそれぞれ配置されており、各ＩＣ２０の発熱で作動液を揮発させる機能を有する。作動液としては、例えば水が用いられる。
第２のヒートパイプ１５は、第１のヒートパイプ１４で余剰した作動液を移動させるバイパス機能を有する。即ち、第２のヒートパイプ１５は、ある第１のヒートパイプ１４の作動液が満水（当該ＩＣ２０上の第１のヒートパイプ１４の第２のヒートパイプ１５下の部分が作動液で満水）となったときに、溢れた作動液を他の第１のヒートパイプ１４に輸送する機能を有する。
第２のヒートパイプ１５は、隣り合う第１のヒートパイプ１４間を第１のヒートシンク１１の矩形状の４つの辺に沿ってそれぞれ水平に、例えば溶接等により接続される。第１のヒートパイプ１４と第２のヒートパイプ１５との接合位置については、後述するように第１のヒートパイプ１４の底面に作動液の溜まり部を形成する要素となるために任意の高さ位置とされる。
【００２２】
第２のヒートシンク１２は、第１のヒートシンク１１と第３のヒートシンク１３とを中継し、第３のヒートパイプ１６の底面の形状を成形している。第２のヒートシンク１２の上面には、上方へ突起する整形用突起１２ｂが設けられており、この整形用突起１２ｂの形状に倣って第３のヒートパイプ１６の底面に、上方へ突起する凸部１６ａが形成されている。凸部１６ａは、各第１のヒートパイプ１４から対称となる位置（中央部）が最上部となるように形成されている。
【００２３】
第３のヒートシンク１３は、第３のヒートパイプ１６を内包しており、上部には作動液を冷却させる放熱用フィン１３ａを有している。当該上部には、ヒートパイプ構造の空気抜き用パイプ１６ｂが挿通されており、封止材１７により封止されている。
【００２４】
第１のヒートシンク１１、第２のヒートシンク１２、及び第３のヒートシンク１３は、例えば接合ネジ２２で固定され一体化されている。なお、第１のヒートシンク１１、第２のヒートシンク１２、及び第３のヒートシンク１３の固定方法としては、接合ネジ２２以外によるものでも良く、特に問わないものとする。第３のヒートパイプ１６は、第１のヒートパイプ１４の上部と例えば溶接等により接続される。
【００２５】
以下、ヒートシンクユニット２によるＩＣ２０の放熱原理について、図４を用いて説明する。図４では、図３における第１のヒートパイプ１４及び第２のヒートパイプ１５を簡略化して示している。
【００２６】
図４において、容量Ｂは、第１のヒートパイプ１４下の部分（作動液の溜まり部１４ａ）の容積である。即ち容量Ｂは、第１のヒートパイプ１４の底面から第２のヒートパイプ１５の下辺までの水平方向の延長線上を「高さＨ」と定義して、第１のヒートパイプ１４の底面積×高さＨで表される。容量Ａは、溜まり部１４ａ内に溜めることのできる作動液の量である。
【００２７】
本実施形態において要求される作動液の総量について説明する。各容量ＢはＩＣ２０の上部に配置され、配置数は問わず、その総数をｎ（２以上の整数）とした場合、作動液の総量は以下の式によって求められる。この式は、本実施形態において最低限成立する必要のある、言わば最悪の状態を記述したものである。
作動液の総量＝［容量Ｂ×（ｎ−１）］＋(容量Ａ×０．２)
【００２８】
即ち、溜まり部１４ａに溜まった作動液は、揮発から還流に到る過程で溜まり部１４ａの間を移動する。このとき、溜まり部１４ａに溜まる作動液が渇水状態とならなければ良い。上式における「容量Ａ×０．２」は、ＩＣ２０の発熱差に起因してより多く発熱するＩＣ２０の溜まり部１４ａの状況を表している。この場合には、溜まり部１４ａに溜まる作動液が著しく減少するため、最低でも容量Ａの２割程度は還流させる意味合いを持つ。本実施形態では、この割合を０．２とした場合を例示するが、当該割合は０よりも大きく１よりも小さい値で設定すれば良い。当該割合が０であると渇水状態となるために不都合である。１以上であると、溜まり部１４ａの全てが満水状態となり、後述する機能（溜まり部１４ａ間の容量差によって熱抵抗が変化して溜まり部１４ａ間で温度が近似するという機能）を発揮しなくなる。当該割合が０．２以下で小さいほど、当該機能が発揮し易くなる。
【００２９】
以下、ヒートシンクユニット２が発揮する機能の原理について説明する。
図２の状態でバーンイン試験が開始されると、ＩＣ２０が発熱し、第１のヒートパイプ１４の底面に溜まった作動液が揮発してＩＣ２０の熱を奪い、ＩＣ２０の熱伝導率が向上する。例えば、隣り合う２つのＩＣ２０では、相異なる電力で発熱量が異なる場合がある。この場合、各ＩＣ２０上に配置された第１のヒートパイプ１４内の作動液は揮発し、揮発量はＩＣ２０の発熱量によって異なる。一方の発熱量が大きいＩＣ２０における作動液の揮発量は多く、発熱量が一方よりも小さい他方のＩＣ２０における作動液の揮発量は一方のＩＣ２０よりも少ない。作動液の揮発した気体は、第１のヒートパイプ１４内を上昇して第３のヒートパイプ１６内の空間で冷却され、液体となって第１のヒートパイプ１４内を下降して各溜まり部１４ａに均等に還流する。
【００３０】
ここで、図３のように、第２のヒートシンク１２の整形用突起１２ｂにより、第３のヒートパイプ１６の底面に、各第１のヒートパイプ１４から対称となる位置が最上部となる凸部１６ａが形成されている。この構成により、第３のヒートパイプ１６内の空間で冷却されて液体となった作動液は、各溜まり部１４ａに確実に均等の量で還流する。
【００３１】
上記した熱循環のサイクルを繰り返すことにより、必然的に各溜まり部１４ａの作動液の容量が変化する。即ち、発熱量の大きい溜まり部１４ａでは作動液は少なく溜まり、発熱量の小さい溜まり部１４ａではより作動液は多く溜まることにより、各溜まり部１４ａの熱伝導率に差が生じる。発熱量の大きい一方のＩＣ２０では、溜まり部１４ａにおける作動液の容量が減少しているため、より冷却される。これに対して、発熱量の小さい他方のＩＣ２０では、冷却効率が低下する。その結果、発熱量の大きい一方のＩＣ２０はより冷却され、発熱量の小さい他方のＩＣ２０はより発熱し、２つのＩＣ２０の各内部温度Ｔｊは近似してほぼ等しくなる。このように、各ＩＣ２０の温度制御が自動的に達成される。
【００３２】
各ＩＣの内部温度Ｔｊが近似した際には、各溜まり部１４ａが初期状態となって同等の作動液量となる。第２のヒートパイプ１５のバイパス機能により、このサイクルを繰り返す過程で過度な熱伝導率差が生じることが抑止される。各溜まり部１４ａ間に第２のヒートパイプ１５を設けることにより、作動液の必要以上の片寄りが防止される。即ち、容量Ａを超える作動液が発熱量の少ない溜まり部１４ａに溜まった場合には、発熱量の大きい溜まり部１４ａに作動液が流れる。この機能により、溜まり部１４ａの渇水状態及び過度な冷却効率の低下を回避し、各ＩＣ２０の温度近似の関係性を維持することができる。
【００３３】
以下、ヒートシンクユニット２の製造方法について説明する。図５は、本実施形態によるヒートシンクユニット２の製造方法を説明するために、その各構成部材を展開して示す概略斜視図である。
【００３４】
先ず、第１のヒートパイプ１４と第２のヒートパイプ１５とを接合したものを、第１のヒートシンク１１に形成された止まり穴１１ａに第１のヒートパイプ１４の下部を挿通して配置する。第２のヒートパイプ１５は、第１のヒートパイプ１４に予め決められた容量の溜まり部１４ａが形成されるように接合されている。
【００３５】
続いて、第２のヒートシンク１２の貫通穴１２ａに、第１のヒートパイプ１４の上部を挿通して配置する。このとき、第１のヒートパイプ１４の上部は、第２のヒートシンク１２の貫通穴１２ａから上方に突出する状態となることが必要である。
【００３６】
続いて、第３のヒートパイプ１６の下面のみを構成する部材（下部材）を、第２のヒートシンク１２の整形用突起１２ｂに押し当てる。このとき、押し当てにより下部材が伸縮することにより、下部材に図３の凸部１６ａが形成される。下部材には、このような伸縮作用を有することが必要であるため、下部材の材料としては、外圧により変形するものを用いる。下部材の板厚は、材料が銅であれば０．１ｍｍ程度、材料がアルミニウムであれば０．２ｍｍ程度であることが好ましい。
【００３７】
続いて、第１のヒートパイプ１４の上部と下部材とを、例えば溶接等により接合する。このとき、第１のヒートパイプ１４の上面が下部材から突出しないようにする。第１のヒートパイプ１４の上面が突出する場合には、第１のヒートパイプ１４の余分な高さの部分を切削する。
【００３８】
続いて、下部材と、第３のヒートパイプ１６の上部材とを溶接等で接合し、第３のヒートパイプ１６を完成させる。
続いて、第３のヒートシンク１３に形成された貫通穴１３ｂに第３のヒートパイプ１６の空気抜き用パイプ１６ｂを挿通し、第１のヒートシンク１１、第２のヒートシンク１２、及び第３のヒートシンク１３をネジ等で固定する。
【００３９】
続いて、空気抜き用パイプ１６ｂから、作動液をヒートシンク構造内に注入する。その後、ヒートシンクユニット２の全体を作動液が沸騰しない程度に加熱し、ヒートシンク構造内の空気を膨張させた状態で空気抜き用パイプを半田等の封止材で封止する。その後、ヒートシンクユニット２を冷却する。以上により、ヒートパイプ構造内が負圧となり、作動液の沸点が低下する状態となる。この状態では、ヒートパイプ構造内の作動液は容易に気化し、気化潜熱による冷却効率(時間)が向上する。
【００４０】
以上説明したように、本実施形態によれば、複数のＩＣ２０における発熱量が異なる場合であっても、ＩＣ２０を効率良く冷却して、個々のＩＣ２０ごとに温度制御をすることなく、容易且つ確実に各ＩＣ２０の温度を近似させて所定の温度範囲内に自動的に制御することが可能となる。この状態でバーンイン試験を行うことにより、正確で信頼性の高い試験結果を得ることができる。
【００４１】
（変形例）
以下、第１の実施形態の変形例について説明する。本例では、第１の実施形態と同様の構成を有する放熱機構（ヒートシンクユニット）を開示するが、ヒートパイプ構造の構成が若干異なる点で第１の実施形態と相違する。
図６は、第１の実施形態の変形例による放熱機構を示す概略平面図である。
【００４２】
本例では、第２のヒートパイプとして、第１の実施形態で開示した第２のヒートパイプ１５と同様の第２のヒートパイプ１５ａに加え、第２のヒートパイプ１５ｂが設けられている。
第２のヒートパイプ１５ａは、隣り合う第１のヒートパイプ１４間を第１のヒートシンク１１の矩形状の各辺に沿って水平に接合する。
第２のヒートパイプ１５ｂは、矩形状の第１のヒートシンク１１における対角に位置する第１のヒートパイプ１４間を対角線に沿って水平に接合する。
【００４３】
第２のヒートパイプ１５ａに加え、第２のヒートパイプ１５ｂを第１のヒートパイプ１４間に接合することにより、ある第１のヒートパイプ１４の溜まり部１４ａから溢れた作動液を他の第１のヒートパイプ１４の溜まり部１４ａに移動させるバイパス機能がより確実に発揮される。これにより、作動液の必要以上の片寄りを更に確実に防止し、溜まり部１４ａの渇水状態及び過度な冷却効率の低下を回避して、各ＩＣ２０の温度近似の関係性を維持することができる。
【００４４】
（第２の実施形態）
次いで、第２の実施形態について説明する。本実施形態では、第１の実施形態と同様の構成を有する放熱機構（ヒートシンクユニット）を開示するが、第３のヒートパイプ等の構成が異なる点で第１の実施形態と相違する。
図７は、第２の実施形態による放熱機構を示す概略断面図である。図８は、図７における第２のヒートパイプ及び第３のヒートパイプを示す概略断面図である。図９は、図８における２点鎖線の２つの矢印Ｉに対応した矢視図である。
【００４５】
図７に示すように、ヒートシンクユニット３０は、第１のヒートパイプ３４と、第１のヒートパイプ３４と連通する第２のヒートパイプ３５と、第２のヒートパイプ３５の上方に位置し各第１のヒートパイプ３４と連通する第３のヒートパイプ３６とを有してなるヒートパイプ構造を備えている。ヒートシンクユニット３０は、第１のヒートシンク３１、第２のヒートシンク３２、及び第３のヒートシンク３３が順次積層されて一体とされており、第１、第２及び第３のヒートシンク３１，３２，３３によりヒートパイプ構造が構成される。第１、第２及び第３のヒートシンク３１，３２，３３は、銅又はアルミニウム等の熱伝導性に優れた材料で形成されることが好ましい。
【００４６】
第１のヒートシンク３１は、第１のヒートパイプ３４及び第２のヒートパイプ３５を内包しており、ソケット８内に収納されたＩＣ２０が配置される。第１のヒートシンク３１は、試験基板１に例えば接合ネジ２１で固定されて、ＩＣ２０と熱的に接触して第１のヒートパイプ３４に熱を伝達することができる。なお、第１のヒートシンク３１の試験基板１との固定方法としては、接合ネジ２１以外によるものでも良く、特に問わないものとする。
【００４７】
第１のヒートパイプ３４は、ＩＣ２０ごとにその上方にそれぞれ配置されており、各ＩＣ２０の発熱で作動液を揮発させる機能を有する。作動液としては、例えば水が用いられる。
第２のヒートパイプ３５は、第１のヒートパイプ３４で余剰した作動液を移動させるバイパス機能を有する。即ち、第２のヒートパイプ３５は、ある第１のヒートパイプ３４の作動液が満水（当該ＩＣ２０上の第１のヒートパイプ３４の第２のヒートパイプ３５下の部分が作動液で満水）となったときに、溢れた作動液を他の第１のヒートパイプ３４に輸送する機能を有する。
第２のヒートパイプ３５は、隣り合う第１のヒートパイプ３４間を第１のヒートシンク３１の矩形状の各辺に沿って水平に、或いはこれに加えて更に矩形状の対角線に沿って水平に、例えば溶接等により接続される。
【００４８】
第２のヒートシンク３２は、第１のヒートシンク３１と第３のヒートシンク３３とを中継し、第３のヒートパイプ３６の底面及び側面を有している。第２のヒートシンク３２の側面には、ヒートパイプ構造の空気抜き用穴３２ａが形成されており、封止材２３により封止されている。
第３のヒートシンク３３は、第３のヒートパイプ３６の上面を有し、第２のヒートシンク３２と共に第３のヒートパイプ３６を形成しており、その上部には作動液を冷却させる放熱用フィン３３ａを有している。
【００４９】
即ち本実施形態では、第２のヒートシンク３２及び第３のヒートシンク３３が組み合わされることにより、第２及び第３のヒートシンク３２，３３の内部に第３のヒートパイプ３６が形成される。このように、第３のヒートパイプを別体として設けることなく、第２及び第３のヒートシンク３２，３３の組み合わせにより第３のヒートパイプ３６を構成することにより、第３のヒートパイプ３６の構造が簡略化され、製造が容易となる。
【００５０】
第２のヒートシンク３２及び第３のヒートシンク３３は、例えば接合ネジ２２で固定され一体化されている。なお、第２のヒートシンク３２及び第３のヒートシンク３３の固定方法としては、接合ネジ２２以外によるものでも良く、特に問わないものとする。
【００５１】
図７及び図８に示すように、第２のヒートシンク３２の上面は、上方へ突起する凸部３２ｂを有している。凸部３２ｂは、各第１のヒートパイプ３４から対称となる位置（中央部）が最上部となるように形成されており、当該中央部には、下方へ窪んだ凹部３２ｃが形成されている。図９に示すように、凸部３２ｂでは、凹部３２ｃを中心として、凹部３２ｃから各第１のヒートパイプ３４に到る溝３７が形成されている。
第３のヒートシンク３３の下面は、下方へ突起する凸部３３ｂとされている。凸部３３ｂは、各第１のヒートパイプ３４から対称となる位置（中央部）が最下部となるように形成されており、即ち当該最下部が凹部３２ｃに位置整合している。
【００５２】
本実施形態では、第３のヒートパイプ３６内の空間で冷却されて液体となった作動液が各第１のヒートパイプ３４の溜まり部に還流する際に、凸部３３ｂで作動液がほぼ一点に集中し、その下方に存する凹部３２ｃへ落下する。作動液は凹部３２ｃで受けられ、凸部３２ｂの表面で溝３７を流れて各第１のヒートパイプ３４に均等に配分され、各溜まり部に均等に還流される。
【００５３】
以上説明したように、本実施形態によれば、複数のＩＣ２０における発熱量が異なる場合であっても、ＩＣ２０を効率良く冷却して、個々のＩＣ２０ごとに温度制御をすることなく、容易且つ確実に各ＩＣ２０の温度を近似させて所定の温度範囲内に自動的に制御することが可能となる。この状態でバーンイン試験を行うことにより、正確で信頼性の高い試験結果を得ることができる。
【００５４】
以下、放熱機構及び試験方法の諸態様について、付記としてまとめて記載する。
【００５５】
（付記１）複数の半導体装置搭載領域を有する試験基板上に搭載され、ヒートパイプ構造を有する放熱機構であって、
前記複数の半導体装置搭載領域の上方に位置するヒートパイプ構造を備えており、
前記ヒートパイプ構造は、
前記複数の半導体装置搭載領域の上方にそれぞれ配置される複数の第１のヒートパイプと、
前記複数の第１のヒートパイプのそれぞれと連通し、前記複数の第１のヒートパイプそれぞれの間に位置する第２のヒートパイプと、
前記第２のヒートパイプの上方に配置され、前記各第１のヒートパイプと連通する第３のヒートパイプと
を含むことを特徴とする放熱機構。
【００５６】
（付記２）前記半導体装置設置領域上に設置部位を有し、前記第１のヒートパイプ及び前記第２のヒートパイプを内包する第１のヒートシンクと、
前記第１のヒートシンク上に積載され、前記第３のヒートパイプの底面の形状を成形する第２のヒートシンクと、
前記第２のヒートシンク上に積載され、前記第３のヒートパイプを内包する第３のヒートシンクと
を更に含むことを特徴とする付記１に記載の放熱機構。
【００５７】
（付記３）前記半導体装置設置領域上に設置部位を有し、前記第１のヒートパイプ及び前記第２のヒートパイプを内包する第１のヒートシンクと、
前記第１のヒートシンク上に積載される第２のヒートシンクと、
前記第２のヒートシンク上に積載される第３のヒートシンクと
を更に含み、
前記第２のヒートシンクと前記第３のヒートシンクとが組み合わされることにより、前記第２のヒートシンク及び前記第３のヒートシンクの内部に前記第３のヒートパイプが形成されることを特徴とする付記１に記載の放熱機構。
【００５８】
（付記４）前記第１のヒートシンクは、その中央部に対して対称となる各隅部に前記第１のヒートパイプを配置していることを特徴とする付記２又は３に記載の放熱機構。
【００５９】
（付記５）前記第３のヒートパイプは、その底面に、前記各第１のヒートパイプから対称となる位置が中央部となるように上方へ突出する第１の凸部を有することを特徴とする付記１〜４のいずれか１項に記載の放熱機構。
【００６０】
（付記６）前記第３のヒートパイプは、その底面に、前記中央部から前記各第１のヒートパイプに到る溝が形成されていることを特徴とする付記５に記載の放熱機構。
【００６１】
（付記７）前記第３のヒートパイプは、前記中央部に凹部が形成されていることを特徴とする付記５又は６に記載の放熱機構。
【００６２】
（付記８）前記第３のヒートパイプは、その上面に、前記中央部に対向する位置が最下部となるように下方へ突出する第２の凸部を有することを特徴とする付記５〜７のいずれか１項に記載の放熱機構。
【００６３】
（付記９）試験基板上に複数搭載された半導体装置の試験を行うに際して、
第１のヒートパイプと、前記第１のヒートパイプと連通する第２のヒートパイプと、前記第２のヒートパイプの上方に配置されて前記各第１のヒートパイプと連通する第３のヒートパイプとを有し、内部に配された作動液により熱循環を行うヒートパイプ構造を、前記第１のヒートパイプが前記半導体装置の上方にそれぞれ位置するように配置し、
前記各半導体装置の発熱で前記第１のヒートパイプ内の前記作動液を揮発させ、前記第１のヒートパイプで余剰した前記作動液を前記第２のヒートパイプを介して他の前記第１のヒートパイプへ移動させ、揮発した前記作動液を前記第３のヒートパイプで冷却させ、還流する前記作動液を前記各第１のヒートパイプに配分することを特徴とする試験方法。
【符号の説明】
【００６４】
１  試験基板
１ａ  電気的接続パッド
２，３０  ヒートシンクユニット
２ａ  温度センサ
２ｂ  ヒータ
３  中継用パッド
４  端子部
５  温調機
６  電源及びパターンジェネレータ
７  電気的接続端子
８  ソケット
１０  バーンイン装置チャンバ
１０ａ  レール
１１，３１  第１のヒートシンク
１１ａ  止まり穴
１２，３２  第２のヒートシンク
１２ａ，１３ｂ  貫通穴
１２ｂ  整形用突起
１３，３３  第３のヒートシンク
１３ａ，３３ａ  放熱用フィン
１４，３４  第１のヒートパイプ
１４  溜まり部１４ａ
１５，１５ａ，１５ｂ，３５  第２のヒートパイプ
１６，３６  第３のヒートパイプ
１６ａ，３２ｂ，３３ｂ  凸部
１６ｂ  空気抜き用パイプ
１７，２３  封止材
２０  ＩＣ
２１，２２  接合ネジ
３２ａ  空気抜き用穴
３２ｃ  凹部
３７  溝
【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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