(57)【要約】  【課題】  半導体デバイス等の高温試験において半導体デバイス等を加熱する高温試験加熱構造に関し、より詳細には発熱素子を内臓した発熱体を弾性体により半導体デバイス等の被試験部品に押圧し、良好な熱伝導を可能とする加熱構造に関する。【解決手順】  発熱素子を内蔵し伝熱ヘッドを形成した発熱体、弾性体、加熱アセンブリ、支持板とから構成し、加熱アセンブリは発熱体と弾性体とを内設して弾性体によって発熱体の伝熱ヘッドを押勢して摺動可能とし、加熱アセンブリを取付けた支持板は伝熱ヘッドを試験ボード上の被試験部品のパッケージに当て押圧し固定する、よう構成する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱素子を内蔵し伝熱ヘッドを形成した発熱体と、弾性体と、加熱アセンブリと、支持板とからなり、
前記加熱アセンブリは前記発熱体と前記弾性体とを内設し、該発熱体の伝熱ヘッドは該弾性体によって該加熱アセンブリの外面に向かって押勢され、該伝熱ヘッドが該加熱アセンブリから突出して配置されて摺動可能とし、
前記加熱アセンブリを所定の方法で取付けた前記支持板は、該支持板に取り付けられた該加熱アセンブリから突出した前記伝熱ヘッドを試験ボード上の被試験部品のパッケージに当て、該支持板を押圧し固定する
ことを特徴とする高温試験加熱構造。
【請求項２】
前記発熱体の伝熱ヘッドは、該発熱体とは分離して交換可能である
ことを特徴とする請求項１記載の高温試験加熱構造。
【請求項３】
前記支持板は、一つ以上の前記加熱アセンブリを前記被試験部品のパッケージの位置に対応して固定する
ことを特徴とする請求項１、または請求項２記載の高温試験加熱構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体デバイス等の高温試験において半導体デバイス等を加熱する高温試験加熱構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイス等においては信頼性の確保および動作保証のためにバーンイン試験や高温動作試験を実施している。例えば、バーイン試験は１００℃前後の温度に制御された雰囲気の中で１５０〜２００時間通電し、その後室温で電気的動作の確認を行っている。バーイン試験の目的は劣化を加速させ初期不良を事前に取り除く（スクリーニング）ことにある。また、高温動作試験では動作保証した温度（例えば、７０℃）の雰囲気の中で定められた試験仕様に基づいて電気的動作を実施し、規定の動作がなされ計測された値が仕様内であるかどうかを検証するものである。
【０００３】
これらの試験においては従来より恒温槽が一般的に使用されている。バーンイン試験や高温動作試験では、試験ボード上に搭載したソケットに被試験部品である半導体デバイス等を装着し、試験ボードを含めた試験治具一式を恒温槽に入れてリード線を外部に引き出し、試験を行うことが行われている。
【０００４】
上記に示した高温雰囲気における試験において、恒温槽を用いることなく半導体パッケージを直接高温状態にする方法が提案されている。この方法は、発熱体を内蔵した加熱器を半導体パッケージに被冠し、加熱器に形成した伝熱面と半導体パッケージの表面とを密着させて熱伝導させ、半導体デバイスを高温状態にするものである。この方法は、恒温槽を不要とするので試験コストの低減を図り、恒温槽設置に必要なスペースをなくすことができる言う効果がある（特許文献１）。
【０００５】
また、半導体デバイスを装着するソケットにセラミックヒーターを設け、装着された半導体デバイスとセラミックヒーターとを圧接して熱伝導を行い、高温にする方法が提案されている。この方法も上記と同様の効果が得られると共に、恒温槽から引き出すリード線の長さを短くでき電気的特性の計測の精度を向上させる効果がある（特許文献２）。
【特許文献１】特開平５−１９８６４０号公報
【特許文献２】特開平１１−２６５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記に述べたように、バーンイン試験や高温動作試験においては恒温槽を用い、恒温槽内の高温雰囲気で試験を実施することが行われていた。しかし、半導体デバイスの受け入れ試験等において、サンプリングを行って試験をすると言うものの数多くの半導体デバイスを試験する場合に多くの恒温槽を備える必要があり、それらの試験コストと設置スペースに問題があった。さらに、試験治具まで含めて恒温槽に入れるため、それらの熱容量は大きなものとなり、設定温度に達するまでに多くの時間を必要とし、このことも試験コストを高める一因になっていた。
【０００７】
特許文献１や特許文献２で提案された方法は、恒温槽を不要とするもので試験設備の設置スペースおよび試験コストの低減に効果がある。しかし、加熱器（ヒーター）と半導体パッケージとを密着させるものより熱伝導を確実に行うための考慮がなされているとは言えなかった。また、種々の半導体パッケージの形状に対応させるための考慮がなされているものとは言えなかった。
【０００８】
本発明は、特許文献１や特許文献２で提案された方法と同様に高温槽を不要とし、発熱体により直接半導体パッケージを高温にするものであるが、発熱体からの熱をより効率よく半導体パッケージに伝え、種々の半導体パッケージ形状に対する適用を考慮した加熱構造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】
本発明の高温試験加熱構造は、以下のように構成される。
（１）第１の発明
第１の発明の高温試験加熱構造は、発熱体、弾性体、加熱アセンブリおよび支持板とから構成し、その内の発熱体は発熱素子を内蔵し伝熱ヘッドを形成している。
【００１０】
加熱アセンブリは、発熱体と弾性体とを加熱アセンブリの内部に配置している。そして、内部に配置された発熱体は、弾性体によって発熱体の伝熱ヘッドを加熱アセンブリの外に向かって押勢され、発熱体の伝熱ヘッド部分が加熱アセンブリから突き出している。また、発熱体と一体になった伝熱ヘッドは摺動可能である。即ち、発熱体は弾性体によって押勢されているが、その押勢された方向と逆の方向により大きな力が働いたとき、発熱体は押勢された方向と逆の方向に摺動可能する。
【００１１】
前述の加熱アセンブリを所定の方法で取付けた支持板は、その支持板に取り付けられた加熱アセンブリから突出した伝熱ヘッドを試験ボード上の被試験部品のパッケージに当て、支持板を押圧しその位置で固定する。即ち、被試験部品のパッケージは支持板に取り付けられた伝熱ヘッドで押圧された状態にあり、良好な熱伝導がなされることになる。
（２）第２の発明
第２の発明は、第１の発明の発熱体の伝熱ヘッドを分離し交換可能とすることを特徴とするものである。例えば、発熱体と伝熱ヘッドにねじを形成し、それらを螺嵌することで伝熱ヘッドの交換が可能となる。
（３）第３の発明
第３の発明は、第１および第２の発明である支持板において、一つ以上の加熱アセンブリを被試験部品のパッケージの位置に対応して取り付けたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
第１の発明により、弾性体によって発熱体の伝熱ヘッドを押勢するので、被試験部品のパッケージと伝熱ヘッドとは強固に密着し、良好な熱伝導が得られる。
【００１３】
第２の発明により、伝熱ヘッドを交換可能としたため、被試験部品のパッケージの形状が異なってもそれらの形状に合わせた伝導ヘッドを用意しておくことにより種々の形状のパッケージに対応できる。
【００１４】
第３の発明により、支持板に一つ以上の加熱アセンブリを被試験部品と対応する位置に取付け可能としたので、試験ボード上に取り付けた複数の被試験部品に対して一括して伝熱ヘッドを当て、加熱できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の実施例を図１から図７を用いて説明する。
【００１６】
図１は本発明による高温試験加熱構造の全体を説明する図である。個々の構成要素については詳細を後述するが、まず試験ボード７００上に搭載したソケット７１０には被試験部品６００を装着し、その被試験部品６００の上面に発熱体１００と結合した伝熱ヘッド４００を接している。また、発熱体１００はコイルバネ２００により伝熱ヘッド４００を下方に押圧され、発熱体１００の本体とコイルバネ２００は加熱アセンブリ３００のハウジング３１０内に配置されている。発熱体１００はコイルバネ２００によって下方に押圧されているが、発熱体１００が伝熱ヘッド４００を介して上方に力が働いたとき、コイルバネ２００の下方への押圧力に逆らって上方にハウジング３１０内に形成された貫通穴を摺動可能である。また、加熱アセンブリ３００は支持板５００に固定ナット３３０によって固定している。なお、コイルバネ２００は、第１の発明の弾性体に相当する。
【００１７】
図１に示す構造により、加熱アセンブリ３００を取り付けた支持板５００を上方から下方に向かって降ろしていくと、伝熱ヘッド４００がまず被試験部品６００に当たり、さらに下方に支持板５００を降ろすとコイルバネ２００は縮み、発熱体１００はハウジング３１０内の貫通穴３１１を上方に動く。このとき、コイルバネ２００が縮んだ反発力により、伝熱ヘッド４００は被試験部品６００の上面を押圧する。
【００１８】
次に、個々の構成要素について説明する。図２は発熱体１００の構成を示すもので、発熱体本体１０１は円筒形で発熱素子１０２を内蔵し、リード線１０３を介して通電できるようにしている。また、発熱体本体１０１の下方端部にねじ１０５を形成し、このねじ１０５と後述する伝熱ヘッド４００に形成したねじとが螺嵌できるようにしている。さらに、本体１０１の下方の位置に鍔状の突起部１０４を形成してあり、この突起部１０４は、発熱体本体１０１の上方から差し込まれたコイルバネ２００を発熱体本体１０１側面に止める役割をしている。
【００１９】
続いて、コイルバネ２００を本体１０１に通した後に座金１１０を本体１０１上方から通すと、図３に示す状態になる。それぞれの構成要素の材質は、例えば発熱体本体１０１はアルミ、座金１１０は鉄、コイルバネ２００は硬鋼線である。
【００２０】
次に、図３まで組み立てられた発熱体１００を構成要素とする加熱アセンブリ３００について説明する。加熱アセンブリ３００は、図４に示すようにハウジング３１０、発熱体１００、ハウジングキャップ３２０および伝熱ヘッド４００から構成する。ハウジング３１０は外形形状は円筒形で、内部に２段（上方の穴径は下方の穴径より小さい）の貫通穴３１１を形成し、外面の下方端部にねじ３１４、上方の所定位置にねじ３１３を形成する。ねじ３１４は後述するハウジングキャップ３２０と螺嵌するためのねじであり、ねじ３１３は加熱アセンブリ３００を支持板５００に取り付けるためのねじである。ねじ３１３の上方には鍔状の突起部３１２を形成する。この突起部３１２は、支持板５００に明けられた穴に加熱アセンブリ３００を取り付けたときのストッパーとなる。
【００２１】
ハウジング３１０の下方から図３に示した発熱体１００を挿入すると、発熱体１００に装着した座金１１０は上方の貫通穴の位置で止まる。その状態に続いて、ハウジングキャップ３２０をねじ３１４に合わせて螺嵌するが、その前にハウジングキャップ３２０について説明する。ハウジングキャップ３２０は図４の上方から内部向かってねじ３２１を形成し、底部に当たる部分は発熱体１００を通す貫通穴を形成している。このハウジングキャップ３２０を発熱体１００が挿入されたハウジング３１０のねじ３１４に合わせる。このとき、発熱体１００のねじ１０５の部分がハウジングキャップ３２０の貫通穴を通して下方に突き出ることになる（ハウジングキャップ３２０に設けた貫通穴３２２の穴径は、発熱体１００に設けた突起部１０４の径より小さいものとする）。ハウジングキャップ３２０のねじ３２１とハウジングのねじ３１４とを螺嵌した後、伝熱ヘッド４００を発熱体１００に取り付ける。伝熱ヘッド４００には図４の上方からねじ４０１を形成しており、このねじ４０１と発熱体１００のねじ１０５とを螺嵌する。
【００２２】
以上の説明で組み立てられた加熱アセンブリ３００を図５に示す（図５は、ハウジング３１０、ハウジングキャップ３２０を断面で、発熱体１００、座金１１０、コイルバネ２００及び伝熱ヘッド４００を外形で示している）。ハウジングキャップ３２０の螺嵌することにより、コイルバネ２００はハウジング３１０の下方の貫通穴の中に収まり、伝熱ヘッド４００が上方に押されたとき発熱体１００はコイルバネ２００を縮めて上方に動くことができる。なお、ハウジング３１０、ハウジングキャップ３２０及び伝熱ヘッド４００の材質は例えばアルミある。
【００２３】
加熱アセンブリ３００の支持板５００への取り付けは、例えば図１に示すように支持板５００に加熱アセンブリ３００のハウジング３１０の径（突起部３１２ではない）に合わせた穴を形成し、その穴に加熱アセンブリ３００を挿入する。加熱アセンブリ３００は突起部３１２で止まるのでその位置で、加熱アセンブリ３００に形成したねじ３１３にナット３３０を螺嵌し固定する。
【００２４】
次に、支持板５００に取り付けた加熱アセンブリ３００を被試験部品６００に適用する例を図６を用いて説明する。図６（ａ）は、試験ボード７００上に搭載したソケット７１０に被試験部品６００を装着し、その上方から支持板５００に取り付けた加熱アセンブリ３００をセットする前の状態を示している。被試験部品６００と加熱アセンブリ３００の位置は、支持板５００に形成した固定穴５１０を支持板５００を支える支柱９００上のねじ９１０に合わせたときそれぞれ対応付けられている。この状態で支持板５００を下方に動かすと加熱アセンブリ３００の伝熱ヘッド４００は被試験部品６００の上面に接する。その状態から更に支持板５００を下方に押し込み固定穴５１０からねじ９１０が突き出し、そのねじ９１０にちょうナット９２０を螺嵌し支持板５００を支柱９００に固定する（図６（ｂ）がこの状態を示している）。伝熱ヘッド４００が被試験部品６００に接し、更に下方に押し込まれると発熱体１００は上方の方向４１０に摺動する。このとき、コイルバネ２００が縮み下方に反発力を生じる。支持板５００が支柱９００に固定された状態では、この反発力で伝熱ヘッド４００が被試験部品６００の上面を押圧していることになる。従って、発熱素子１０２からの熱は発熱体１００及び伝熱ヘッド４００を介して良好に熱伝導が行われる。
【００２５】
図６に示す支持板５００は例えばベークライト（商品名）で、支持板５００に加熱アセンブリ３００のリード線を固定するリード線固定ねじ５２０を取り付けている。これらのリード線固定ねじ５２０には図示しない配線がなされ、加熱アセンブリ３００に内蔵した発熱素子１０２に通電するようにしている。
【００２６】
次に加熱アセンブリ３００を取り付けた支持板５００を複数個を配置して加熱ヘッドボード８００を構成した例を図７に示す。ここでは５個の支持板５００を搭載し、一つの支持板５００に５個の加熱アセンブリ３００を搭載している（従って、２５個の加熱アセンブリ３００が搭載したことになる）。このときの支持板５００の材質は例えば鉄やアルミニュウムで加熱ヘッドボード８００はベークライト（商品名）である。加熱ヘッドボード８００上には通電のための端子台８３０を配置し、図示しない電源から電源コード８４０を介して給電している。また、端子台８３０からは各加熱アセンブリ３００に対して図示しない配線がなされている。
【００２７】
本実施例ではコイルバネ２００を発熱体１００の側面に配置する構造で説明したが、例えば発熱体１００を後方から（伝熱ヘッド４００と反対側）から伝熱ヘッド４００の方向に向かって押圧するようにしてもよい。
【００２８】
また、本実施例では温度制御することに触れていないが、これは従来技術を用いて行えばよい。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明による加熱構造例である。
【図２】発熱体の構造（その１）である。
【図３】発熱体の構造（その２）である。
【図４】加熱アセンブリの構造（その１）である。
【図５】加熱アセンブリの構造（その２）である。
【図６】加熱ヘッド搭載支持板の被試験部品へのセット例である。
【図７】複数の支持板で構成した加熱ヘッドボード例である。
【符号の説明】
【００３０】
１００    発熱体
１０１    発熱体本体
１０２    発熱素子
１０３    リード線
１０４    突起部
１０５    ねじ
１１０    座金
２００    コイルバネ
３００    加熱アセンブリ
３１０    ハウジング
３１１    貫通穴
３１２    突起部
３１３    ねじ
３１４    ねじ
３２０    ハウジングキャップ
３２１    ねじ
３２２    貫通穴
３３０    固定ナット
４００    伝熱ヘッド
４０１    ねじ
４１０    方向
５００    支持板
５１０    固定穴
５２０    リード線固定ねじ
６００    被試験部品
７００    試験ボード
７１０    ソケット
８００    加熱ヘッドボード
８１０    固定穴
８２０    リード線固定ねじ
８３０    端子台
８４０    電源コード
９００    支柱
９１０    ねじ
【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】
2008020257.tif 000007
【図６】
2008020257.tif 000008
【図７】
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