(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パッケージの表面側に取り付けられたヒートシンクと、パッケージの表面と交叉する方向から前記ヒートシンクの後側にあるパッケージの発熱部に向けて冷却用気体を噴射するノズルと、パッケージの表面に沿った気体の流れを生じさせる冷却ファンとを備えたパッケージ冷却装置であって、
前記ヒートシンクには、前記ノズルによる冷却用気体の噴射を受ける部分に、前記パッケージの表面を露出させるような開口部が形成されると共に、該開口部内の側壁には、パッケージの表面に衝突した前記冷却用気体の一部が周囲に流れ出る流路が穿設され、さらに、前記ヒートシンクの放熱フィンは、前記冷却ファンによるパッケージの表面に沿った気体の流れが生じるように形成されているパッケージ冷却装置。
【請求項２】
パッケージの温度を検出する温度検出手段と、
該温度検出手段の検出温度が設定温度になるように、前記冷却用気体の噴射量と前記パッケージの表面に沿った気体の流量を調整する制御手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１記載のパッケージ冷却装置。
【請求項３】
前記パッケージ冷却装置は、テストソケットに装着されたパッケージを冷却するものであり、前記テストソケットは、プローブピンを介して前記テストソケット内に伝達してきた熱を前記テストソケットの外部に伝達させるための放熱部材を備え、前記冷却ファンはパッケージの裏面側に位置する前記テストソケットの放熱部材にも送風し、該放熱部材からも放熱できるように構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のパッケージ冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パッケージに気体を吹き付けることによりパッケージの冷却を行うパッケージ冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＳＩ等の半導体チップは駆動時に発熱するため、このチップが組み込まれたパッケージも温度上昇することになる。そこで、パーケージの性能試験を種々の温度で行う場合には、パッケージを複数の設定温度に保つための冷却装置が必要になる。
【０００３】
発熱量の少ないパッケージの場合は、恒温槽の中に被試験体であるパッケージをセットし、恒温槽内の温度を調整することにより、パッケージの温度を設定温度に近づけることが可能である。しかし、発熱量の多いパッケージの場合は、発熱量の少ないパッケージの冷却装置に冷却ファンを組み合わせたり、ヒートシンクやヒートパイプ（冷媒循環路）を組み合わせたりする必要がある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平０８−０３２２６３号公報（図１，図６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記発熱量の多いパッケージの冷却装置においては、冷却ファンによるヒートシンクの強制空冷が良好になされることが必要であるが、従来装置では、ヒートシンクへの送風が単純なために、強制空冷が良好になされず、発熱量の多いパッケージを効率良く冷却できないという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、発熱量の多いパッケージであっても効率良く冷却できるパッケージ冷却装置を実現しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決する請求項１に係る発明は、パッケージの表面側に取り付けられたヒートシンクと、パッケージの表面と交叉する方向から前記ヒートシンクの後側にあるパッケージの発熱部に向けて冷却用気体を噴射するノズルと、パッケージの表面に沿った気体の流れを生じさせる冷却ファンと、を備えたパッケージ冷却装置である。
【０００９】
この発明では、パッケージの発熱部に向けてノズルから噴射された冷却用気体が、パッケージの発熱部近傍で、局所的に、衝突による乱流を発生し、この乱流がパッケージの発熱部近傍から集中的に熱を奪う。その後、この乱流は、冷却ファンによる気体の流れを適度に乱した後、この流れに吸収され、パッケージの表面から離れる。よって、冷却ファンによる気体の流れが周囲から熱を奪うだけでなく、ノズルから噴射された冷却用気体の乱流がパッケージの発熱部近傍から熱を奪うことになる。
【００１０】
さらに請求項１に係る発明は、上記パッケージ冷却装置において、前記ヒートシンクには、前記ノズルによる冷却用気体の噴射を受ける部分に、前記パッケージの表面を露出させるような開口部が形成されると共に、該開口部内の側壁には、パッケージの表面に衝突した前記冷却用気体の一部が周囲に流れ出る流路が穿設され、さらに、前記ヒートシンクの放熱フィンは、前記冷却ファンによるパッケージの表面に沿った気体の流れが生じるように形成されていることを特徴とするものである。
【００１１】
この発明では、ヒートシンクの開口部の存在により、パッケージの発熱部の表面が露出する。よって、冷却用気体がこの露出部に直接衝突し、これにより発生した乱流がパッケージの発熱部から直接熱を奪う。
【００１２】
請求項２に係る発明は、請求項１記載のパッケージ冷却装置において、パッケージの温度を検出する温度検出手段と、該温度検出手段の検出温度が設定温度になるように、前記冷却用気体の噴射量と前記パッケージの表面に沿った気体の流量を調整する制御手段と、を備えたことを特徴とするものである。
【００１３】
この発明では、制御手段が、温度検出手段の検出温度が設定温度になるように、冷却用気体の噴射量とパッケージの表面に沿った気体の流量を調整する。
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載のパッケージ冷却装置において、前記パッケージ冷却装置は、テストソケットに装着されたパッケージを冷却するものであり、前記テストソケットは、プローブピンを介して前記テストソケット内に伝達してきた熱を前記テストソケットの外部に伝達させるための放熱部材を備え、前記冷却ファンはパッケージの裏面側に位置する前記テストソケットの放熱部材にも送風し、該放熱部材からも放熱できるように構成されていることを特徴とするものである。
【００１４】
この発明では、パッケージの裏面側に位置するテストソケットの放熱部材にも冷却ファンから送風がなされ、この放熱部材からも放熱させる。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１に係る発明によれば、冷却ファンによる気体の流れが周囲から熱を奪うだけでなく、ノズルから噴射された冷却用気体の乱流がパッケージの発熱部近傍から局所的に熱を奪うことになるため、発熱量の多いパッケージであっても、パッケージを効率良く冷却できるパッケージ冷却装置を実現できる。
【００１７】
さらに請求項１に係る発明によれば、冷却用気体がこの露出部に直接衝突し、これにより発生した乱流がパッケージの発熱部から直接熱を奪うため、パッケージをより一層効率良く冷却できるパッケージ冷却装置を実現できる。
【００１８】
請求項２に係る発明によれば、パッケージの温度を設定温度にすることが可能なパッケージ冷却装置を実現できる。
請求項３に係る発明によれば、パッケージの裏面側に位置するテストソケットの放熱部材からも放熱できるので、パッケージをより一層効率良く冷却できるパッケージ冷却装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を用いて本発明を実施するための最良の形態を説明する。
（第１の実施の形態例）
本形態例は、パーケージの性能試験を種々の温度で行う際に使用するもので、パッケージを所望の設定温度に調整することができる冷却装置に関する形態例である。このため、パッケージがテストソケットに装着される構成になっている。
【００２０】
図１及び図２が本形態例を示しており、両図において、試験対象であるパッケージ１には、ＬＳＩ等の半導体チップ２が組み込まれている。駆動時においてチップ２が発熱するため、パッケージ１もこのチップ２部分を発熱部として温度上昇することになる。図示しないが、パッケージ１の表面側は、金属製の蓋で構成されている。又、パッケージ１の裏面側には、外部との信号の授受を行うため、多くの端子３が設けられている。
【００２１】
パッケージ１の表面側には、図示しない熱伝導シートを介して、ヒートシンク５が貼り付け或いは押圧等により取り付けられている。本形態例のヒートシンク５は、底板６に平板状の放熱フィン７を多数並設したものである。
【００２２】
ヒートシンク５の図１及び図２の左右には、ヒートシンク５を挟むようにして、冷却ファン１１，１２が設けられており、右方向（図１に示した太い矢印方向）の気体（一般的には空気）の流れが生じるように駆動される。左側の冷却ファン１１は上下の冷却ファン１３，１４で構成され、上側冷却ファン１３がヒートシンク５に対向している。同様に、右側の冷却ファン１２も上下の冷却ファン１５，１６で構成され、上側冷却ファン１５がヒートシンク５に対向している。ヒートシンク５の放熱フィン７は、上側冷却ファン１３，１５によるパッケージ１の表面に沿った気体の流れが生じるように、前後方向に一定間隔で並べられている。
【００２３】
ノズル１７は、パッケージ１の表面と交叉する方向からヒートシンク５の後側（図１では下側）にあるパッケージ１のチップ２（発熱部）に向けて冷却用気体（一般的には空気）を噴射するものである。ヒートシンク５の底板６における、ノズル１７による冷却用気体の噴射を受ける部分（チップ２との対向部）には、パッケージ１の表面を露出させるように、開口部２０が形成されると共に、該開口部２０内の前後及び左右の側壁には、パッケージ１の表面に衝突した冷却用気体の一部が周囲（四方）に流れ出る流路２１〜２４が溝状に穿設されている。
【００２４】
パッケージ１が装着されるテストソケット３０には、パッケージ１の端子３に一端が押圧状態で接触可能なプローブピン３１が多数設けられている。このプローブピン３１の他端は信号取り出し基板３２上の端子等に接触している。この信号取り出し基板３２を介して、外部とパッケージ１との信号の授受がなされる。なお、パッケージ１の試験時には、ヒートシンク５，パッケージ１及びテストソケット３０は、弾性的に押さえ付けられ、上下に重なった状態になっている。
【００２５】
テストソケット３０には、パッケージ１からプローブピン３１を介して熱が伝わってくるため、本形態例では、下側冷却ファン１４，１６をテストソケット３０に対向させて、その放熱を行っている。
【００２６】
冷却ファン１１，１２は駆動回路４１に駆動され、ノズル１７からの噴出流量は、制御バルブ５２の開度を定める駆動回路５１により決められる。温度検出手段６１は、パッケージ１の温度を検出するもので、パッケージ１に組み込まれたモニタ抵抗或いはパッケージ１に近接配置された温度センサ等で構成されている。制御手段６２は、温度検出手段６１の検出温度が設定温度になるように、冷却用気体の噴射量とパッケージ１の表面に沿った気体の流量を調整するものである。
【００２７】
本形態例では、パッケージ１の発熱部であるチップ２に向けてノズル１７から噴射された冷却用気体が、パッケージ１の発熱部近傍で、局所的に、衝突による乱流を発生し、この乱流がパッケージの発熱部１近傍から集中的に熱を奪う。その後、この乱流は、冷却ファン１１，１２による気体の流れを適度に乱した後、この流れに吸収され、パッケージ１の表面から離れる。よって、冷却ファン１１，１２による気体の流れが周囲から熱を奪うだけでなく、ノズル１７から噴射された冷却用気体の乱流がパッケージ１の発熱部近傍から熱を奪うことになる。よって、発熱量の多いパッケージ１であっても、パッケージ１を効率良く冷却できる。
【００２８】
特に、本形態例では、ヒートシンク５におけるノズル１７による冷却用気体の噴射を受ける部分に、パッケージ１の表面を露出させるように、開口部２０が形成されている。このため、冷却用気体がこの露出部に直接衝突し、これにより発生した乱流がパッケージ１の発熱部から直接熱を奪う。しかも、パッケージ１の表面に衝突した冷却用気体の一部が周囲に流れ出る流路２１〜２４が開口部２０に形成されているため、強い衝突が期待できる。よって、パッケージ１をより一層効率良く冷却できる。
【００２９】
又、制御手段６２が、温度検出手段６１の検出温度が設定温度になるように、ノズル１７による冷却用気体の噴射量と、冷却ファン１１，１２によりパッケージの表面に沿った気体の流量とを調整するため、温度制御が良好になされる。この際、ノズル１７による冷却用気体の噴射量調整は、主に温度の微調整用に用い、冷却ファン１１，１２によりパッケージの表面に沿った気体の流量調整は、主に温度の粗調整用に用いるが、偏差が大きい領域では、両者を併用することが望ましい。
【００３０】
さらに、本形態例では、下側冷却ファン１４，１６がパッケージ１の裏面側に位置するテストソケット３０にも送風し、ここからも放熱させ、冷却効果を上げている。
（第２の実施の形態例）
図３を用いて第２の実施の形態例を説明する。本形態例は、テストソケットの構造において、第１の実施の形態例と相異している。そこで、テストソケット部分についてのみ説明し、他の部分については、図３中に図１及び図２と同一符号を付すことで、詳細な説明は省略する。
【００３１】
この形態例は、テストソケット３０をも冷却しようとするものであり、テストソケット３０は、プローブピン３１を介してテストソケット３０内に伝達してきた熱をテストソケット３０の外部に伝達させるための放熱部材を有し、この放熱部材で下側冷却ファン１４，１６からの送風を受け、該放熱部材から有効に放熱できるようにしたものである。
【００３２】
テストソケット３０は、その中央部が４層構造になっており、３つの層間の内、中央の層間には、プローブピン３１を整列させるための穴が穿設された樹脂製プレート３３が挟み込まれ、その上下の層間には、金属製の熱伝導プレート３４，３５が、その左右の端部が外部に露出する状態にて、挟み込まれている。さらに、この４層構造部の上下には、プローブ脱落防止用の樹脂製プレート３６，３７が取り付けられている。
【００３３】
又、信号取り出し基板３２の下面には、導電プレート３８，３９が図示しない絶縁シートを介して積層配置されている。導電プレート（金属製）３８，３９は、パッケージ１に電源供給を行うもので、例えば、中間長のプローブピン３１ａに接触する導電プレート３８は接地電位に保たれ、最長のプローブピン３１ｂに接触する導電プレート３９は、電源電圧に保たれている。これら導電プレート３８，３９はそれぞれ左端，右端が外部に突き出ている。
【００３４】
特に、上記熱伝導プレート３４，３５及び導電プレート３８，３９は、銅板等の金属で形成され、その一部がテストソケット３０の外部に露出しているので、下側冷却ファン１４，１６から送られてくる風に晒される。このため、プローブピン３１を介してテストソケット３０内に伝達してきた熱は、放熱部材として機能することになる上記プレート３４，３５，３８，３９を介して、放熱されることになる。よって、パッケージ１は、表面側及び裏面側の双方共、放熱がなされることになり、パッケージ１の冷却効果は大きく向上する。
【００３５】
又、上記形態例は、パッケージ１に発熱部であるチップ２が一つ存在する場合であったが、放熱が必要な発熱部が複数ある場合には、ヒートシンク５にその数だけ開口部２０を設け、ノズル１７についても、開口部２０の数に対応して設ければよい。さらに、この開口部２０の側壁に設ける流路も４個に限る必要はなく、１〜３個でもよく、５個以上でもよい。当然ながら、パッケージ１を単に冷却するだけで、所定温度に保つ必要が無い場合には、温度検出手段６１や制御手段６２は不要である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の第１の実施の形態例を示す斜視図（一部は図２のＡ−Ａ断面を表現している）である。
【図２】本発明の第１の実施の形態例を示す平面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態例の主要部を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１ ： パッケージ
２ ： チップ
３ ： 端子
５ ： ヒートシンク
６ ： 底板
７ ： 放熱フィン
１１，１２ ： 冷却ファン
１７ ： ノズル
２０ ： 開口部
２１〜２４ ： 流路
３０ ： テストソケット
３１ ： プローブピン
３２ ： 信号取り出し基板
３４，３５ ： 熱伝導プレート
３８，３９ ： 導電プレート
４１，５１ ： 駆動回路
５２ ： 制御バルブ
６１ ： 温度検出手段
６２ ： 制御手段
【図１】
0004546335.tif 000002
【図２】
0004546335.tif 000003
【図３】
0004546335.tif 000004