(57)【要約】【課題】温度特性が試験される複数の半導体装置の温度の均一化を図り、温度特性試験の精度を向上する。【解決手段】複数の半導体パッケージ１０をそれぞれ保持する複数の保持治具１１と、複数の保持治具１１が配置されるテストボード１２と、半導体パッケージ１０を加熱又は冷却するための流体Ｆを供給する流体供給部１３とを備える。また、テストボード１２に支持された複数の半導体パッケージ１０にそれぞれ当接される複数の当接部１４ａを有し、流体供給部１３から供給された流体Ｆと複数の半導体パッケージ１０との間で伝熱させるための伝熱部材１４を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の半導体装置の温度を制御して温度特性を試験するための半導体試験装置において、
前記複数の半導体装置をそれぞれ保持する複数の保持部材と、
前記複数の保持部材が配置される支持台と、
前記半導体装置を加熱又は冷却するための流体を供給する流体供給手段と、
前記支持台に支持された前記複数の半導体装置にそれぞれ当接される複数の当接部を有し、前記流体供給装置から供給された前記流体と前記複数の半導体装置との間で伝熱させるための伝熱部材と、
を備えることを特徴とする半導体試験装置。
【請求項２】
前記流体供給手段によって前記流体が供給される空間部を有し、前記流体との間で伝熱させるとともに、前記伝熱部材との間で伝熱させるための中空部材を備える、請求項１に記載の半導体試験装置。
【請求項３】
前記伝熱部材には、前記中空部材に当接する当接面に複数の凹凸部が形成されている、請求項２に記載の半導体試験装置。
【請求項４】
前記伝熱部材は、前記流体供給手段によって前記流体が供給される空間部を有している、請求項１に記載の半導体試験装置。
【請求項５】
前記伝熱部材には、前記流体供給手段によって前記流体が供給される中空管が設けられている、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の半導体試験装置。
【請求項６】
前記保持部材には、一端が前記半導体装置に電気的に接続され、他端が前記保持部材の外方に引き出された試験用の導通部材が設けられている、請求項１ないし５のいずれか１項に記載の半導体試験装置。
【請求項７】
流体供給手段から供給された流体と、保持部材に保持されて支持台に配置された複数の半導体装置との間で伝熱させることによって、前記複数の半導体装置の温度特性を試験するための半導体試験方法において、
前記流体供給手段によって供給された流体と伝熱部材との間で伝熱させ、前記伝熱部材の複数の当接部を前記複数の半導体装置にそれぞれ当接させることによって、前記伝熱部材と前記複数の半導体装置との間で伝熱させることを特徴とする半導体試験方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば半導体パッケージ等の複数の半導体装置の温度特性を試験するための半導体試験装置及び半導体試験方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体の特性試験としては、所定の温度における特性を測定する温度特性試験が知られている。半導体装置の温度特性試験を行う場合には、半導体装置の温度を制御するために半導体試験装置が用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この種の半導体試験装置に関連する半導体試験装置としては、図９に示すように、複数の半導体の温度特性を同時に試験するように構成されたものがある。図９に示すように、半導体試験装置１０１は、半導体素子が封止樹脂で覆われて構成される半導体パッケージ１１０の温度特性を測定するために用いられている。この半導体試験装置１０１は、複数の半導体パッケージ１１０をそれぞれ保持する複数の保持治具１１１と、複数の保持治具１１１が配置されたテストボード１１２とを備えている。また、この半導体試験装置１０１は、半導体パッケージ１１０を加熱又は冷却するための気体を供給する気体供給部１１３と、この気体供給部１１３によって気体が供給される空間をなす箱状の気体供給容器１１５と、を備えている。
【０００４】
以上のように構成された半導体試験装置１０１において、複数の半導体パッケージ１１０は、各保持治具１１１にそれぞれ保持されてテストボード１１２上に支持され、気体供給容器１１５で覆われている。半導体試験装置１０１は、気体供給部１１３によって所望の温度に加熱又は冷却された気体が、気体供給容器１１５の天板の供給口１１５ａから気体供給容器１１５内に供給され、この気体の熱が、気体供給容器１１５内の各半導体パッケージ１１０にそれぞれ伝わる。したがって、この半導体試験装置１０１では、加熱又は冷却された気体の熱が各半導体パッケージ１１０に直接伝わることで、各半導体パッケージ１１０の温度が制御されている。
【特許文献１】特開平１１−３２６４４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述した半導体試験装置では、複数の半導体パッケージを同時に試験する際に、テストボードに載せられている各半導体パッケージの位置によって半導体パッケージの温度にばらつきが生じる問題がある。この問題が発生する原因としては次の２点が挙げられる。
【０００６】
１点目は、複数の半導体パッケージを覆う気体供給容器内に気体が供給され、加熱又は冷却された気体の熱が各半導体パッケージに直接伝わることで、各半導体パッケージの温度を変化させている点である。
【０００７】
このため、気体が供給される気体供給容器の供給口に対向する位置近傍に配置されている半導体パッケージと、気体の供給口から離れた位置に配置されている半導体パッケージとの間で、気体から伝熱される温度に差が生じてしまう。すなわち、気体供給容器の供給口から供給される温風又は冷風が直接当たる半導体パッケージの方が、直接当たらない半導体パッケージよりも熱が伝わり易いことに起因する。
【０００８】
２点目は、温風又は冷風によって気体供給容器内に温度差が生じることに伴って、気体供給容器内に対流が発生する点である。すなわち、この対流によって、各半導体パッケージに伝わる温度に差が生じ、各半導体パッケージの間で温度が不均一になる。
【０００９】
そこで、本発明は、温度特性が試験される複数の半導体装置の温度の均一化を図ることで、上述した課題を解決し、温度特性試験の精度を向上することができる半導体試験装置及び半導体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】
【００１０】
上述した目的を達成するため、本発明に係る半導体試験装置は、複数の半導体装置の温度を制御して温度特性を試験するための半導体試験装置である。この半導体試験装置は、複数の半導体装置をそれぞれ保持する複数の保持部材と、複数の保持部材が配置される支持台と、半導体装置を加熱又は冷却するための流体を供給する流体供給手段とを備える。また、この半導体試験装置は、支持台に支持された複数の半導体装置にそれぞれ当接される複数の当接部を有し、流体供給装置から供給された流体と複数の半導体装置との間で伝熱させるための伝熱部材を備える。
【００１１】
また、本発明に係る半導体試験方法は、流体供給手段から供給された流体と、保持部材に保持されて支持台に配置された複数の半導体装置との間で伝熱させることによって、複数の半導体装置の温度特性を試験するための半導体試験方法において、
流体供給手段によって供給された流体と伝熱部材との間で伝熱させ、伝熱部材の複数の当接部を複数の半導体装置にそれぞれ当接させることによって、伝熱部材と複数の半導体装置との間で伝熱させる工程を有する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、温度特性が試験される複数の半導体装置の温度が均一になり、温度特性試験の精度を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の具体的な実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１４】
本実施形態の半導体試験装置は、複数の半導体装置の温度を制御して温度特性を試験するために用いられる。また、本実施形態の半導体試験装置によって温度特性が試験される半導体装置（半導体サンプル）は、半導体素子が封止樹脂で覆われてなる半導体パッケージとして構成されている。
【００１５】
（第１の実施形態）
図１に示すように、本実施形態の半導体試験装置１は、複数の半導体パッケージ１０をそれぞれ保持する保持部材として複数の保持治具（デバッグツール）１１と、複数の保持治具１１が配置された支持台としてのテストボード１２とを備えている。また、この半導体試験装置１は、半導体パッケージ１０を加熱又は冷却するための流体Ｆを供給する流体供給手段としての流体供給部１３と、この流体供給部１３から供給された流体Ｆと半導体パッケージ１０との間で伝熱させるための伝熱部材１４と、流体供給部１３によって流体Ｆが供給される空間を有する中空部材としての流体供給容器１５と、を備えている。
【００１６】
図１及び図２に示すように、半導体試験装置１が備える保持治具１１には、半導体パッケージ１０の外周部を外部に臨ませる開口部１１ａが設けられている。各保持治具１１は、図２に示すように、固定部材１８によって、テストボード１２の載置面上の所定の位置に固定される。
【００１７】
半導体パッケージ１０の外周部を開口部１１ａから外部に露出させた状態で、半導体パッケージ１０は保持治具１１に保持される。また、保持治具１１には、一端が半導体パッケージ１０の電極と電気的に接続された接続ピン（不図示）が設けられている。この接続ピンの他端は、保持治具１１の外方に引き出されており、半導体パッケージ１０の各種特性の試験用の導通部材として機能する。
【００１８】
半導体試験装置１が備えるテストボード１２には、図示しないが、半導体パッケージ１０の各種特性を試験するための各種の電子部品、配線等が設けられている。このテストボード１２は、複数の保持治具１１が配列されて載置される載置面を有している。この載置面には、各保持治具１１の接続ピンと電気的に接続される接続ピン（不図示）がそれぞれ設けられている。
【００１９】
半導体試験装置１が備える流体供給部１３は、図示しないが、流体Ｆを加熱又は冷却するための温度制御部と、この温度制御部で所望の温度に制御された流体Ｆを流体供給容器１５に供給するための配管とを有している。流体供給部１３は、半導体パッケージ１０を加熱又は冷却するための流体Ｆとして、所望の温度に制御された温風又は冷風を供給して、流体Ｆを伝熱部材１４に吹き付けることで、流体Ｆと伝熱部材１４との間で伝熱させる。なお、流体供給部１３は、図示しないが、加熱又は冷却された液体を流体供給容器１５に供給し、この液体を流体供給容器１５から回収して循環させるような循環回路を有する構成や、例えば冷媒のようなものを循環させる構成が採られてもよい。
【００２０】
半導体試験装置１が備える伝熱部材１４は、例えば、金、銀、銅、アルミニウム、鉄、白金等の熱伝導率が比較的高い金属材料等によって形成されている。なお、伝熱部材１４は、熱伝導率が比較的高い材料であれば、熱伝導性樹脂等の材料によって形成されてもよい。
【００２１】
伝熱部材１４は、テストボード１２の載置面とほぼ等しい面積を有する平板状に形成されている。この伝熱部材１４には、テストボード１２の載置面に対向する面に、各保持治具１１に保持されてテストボード１２に支持された各半導体パッケージ１０の外周部に当接される複数の当接部１４ａが突出して設けられている。各当接部１４ａは、テストボード１２上に載置される各保持治具１１の配列と同様に配列されている。そして、伝熱部材１４は、複数の保持治具１１の上に載置されることで、各当接部１４ａが各保持治具１１に係合される。このとき、各当接部１４ａは、各保持治具１１の開口部１１ａ内に挿入されて、各半導体パッケージ１０の外周部に当接される。
【００２２】
また、必要に応じて、各当接部１４ａには、図２に示すように、半導体パッケージ１０の外周部に当接される当接面に、熱伝導率が比較的高い例えばシリコン製テープ１９が貼付される構成が採られても良い。当接部１４ａは、当接面にシリコン製テープ１９が貼付されることで、半導体パッケージ１０の外周部と当接部１４ａの当接面との間に隙間が生じることが抑えられる。このため、伝熱部材１４と各半導体パッケージ１０との間で良好に伝熱され、各半導体パッケージ１０の温度の均一性を更に向上することができる。
【００２３】
半導体試験装置１が備える流体供給容器１５は、例えばアルミニウム等の熱伝導率が比較的高い金属材料によって、矩形をなす箱状に形成されている。流体供給容器１５の天板には、流体供給部１３から流体Ｆが供給される供給口１５ａが設けられている。流体供給容器１５の供給口１５ａには、図示しないが、流体Ｆを供給する供給管が接続されている。そして、流体供給容器１５は、伝熱部材１４の上に取り付けられている。
【００２４】
以上のように構成された半導体試験装置１について、各半導体パッケージ１０の温度を制御して温度特性を試験する状態を説明する。
【００２５】
半導体試験装置１では、流体供給部から所望の温度に制御された流体が流体供給容器１５内に供給され、流体供給容器１５に供給された流体Ｆと、伝熱部材１４との間で伝熱される。そして、伝熱部材１４は、各当接部１４ａが各半導体パッケージ１０にそれぞれ当接されているので、伝熱部材１４に伝わった熱が、各半導体パッケージ１０の外周部に対して均一に伝熱される。したがって、テストボード１２上に載置されている複数の半導体パッケージ１０は、流体Ｆが直接当たらずに、伝熱部材１４の各当接部１４ａを介して流体Ｆと各半導体パッケージ１０との間で伝熱されることで、テストボード１２の載置面上の位置に応じて各半導体パッケージ１０の温度にバラツキが生じることが抑えられる。
【００２６】
なお、流体Ｆが供給される流体供給容器１５内には、流体Ｆによる対流が生じるものの、この対流に各半導体パッケージ１０がさらされていないので、各半導体パッケージ１０は対流による影響を受けない。
【００２７】
上述したように、本実施形態の半導体試験装置１は、複数の半導体パッケージ１０にそれぞれ当接される複数の当接部１４ａを有し、流体供給部１３から供給された流体Ｆと複数の半導体パッケージ１０との間で伝熱させるための伝熱部材１４を備えている。この構成によって、温度特性が試験される複数の半導体パッケージ１０の温度を均一化することが可能になり、温度特性試験の精度を向上することができる。
【００２８】
次に、他の実施形態の半導体試験装置について図面を参照して説明する。なお、他の実施形態の半導体試験装置は、第１の実施形態と基本構成が同じであるため、第１の実施形態と同一構成には同一符号を付して、異なる構成についてのみ説明する。
【００２９】
（第２の実施形態）
図３に示すように、第２の実施形態の半導体試験装置２は、流体供給部１３から供給された流体Ｆと半導体パッケージ１０との間で伝熱させるための伝熱部材２４を備えている。
【００３０】
図３及び図４に示すように、伝熱部材２４には、テストボード１２の載置面に対向する面に、各半導体パッケージ１０に当接される複数の当接部２４ａが突出して設けられている。また、伝熱部材２４には、流体供給容器１５に対向する面に、複数の凹凸部２４ｂが形成されている。伝熱部材２４は、凹凸部２４ｂが形成されることによって表面積が増えるので、伝熱部材２４の熱容量が増え、急激な温度変化によって伝熱部材２４に温度のバラツキが生じることが抑えられている。
【００３１】
本実施形態の半導体試験装置２によれば、流体供給部１３から供給された流体Ｆと各半導体パッケージ１０との間で良好に伝熱されるので、半導体パッケージ１０の温度を更に良好に均一化することができる。
【００３２】
（第３の実施形態）
図５に示すように、第３の実施形態の半導体試験装置３は、流体供給部１３から供給された流体Ｆと半導体パッケージ１０との間で伝熱させるための伝熱部材３４を備えている。伝熱部材３４には、テストボード１２の載置面に対向する面に、各半導体パッケージ１０に当接される複数の当接部３４ａが突出して設けられている。また、この伝熱部材３４の内部には、流体供給部１３から流体Ｆが供給される空間部３４ｂが形成されている。また、伝熱部材３４の上面の略中央には、流体Ｆが供給される供給口３４ｃが、空間部３４ｂに連通されて形成されている。
【００３３】
本実施形態の半導体試験装置３によれば、流体供給容器１５を介さずに流体Ｆを伝熱部材３４の空間部３４ｂに供給することによって、流体Ｆと伝熱部材３４との間で比較的速く伝熱される。このため、本実施形態によれば、伝熱部材３４によって半導体パッケージ１０を所望の温度にするために要する時間を短縮することができる。また、この半導体試験装置３によれば、上述した第１の実施形態が備える流体供給容器１５を省くことが可能になり、製造コストの削減を図ることができる。
【００３４】
なお、流体Ｆが供給される伝熱部材３４の空間部３４ｂ内には、流体Ｆによる対流が生じるものの、この対流に各半導体パッケージ１０がさらされていないので、各半導体パッケージ１０は対流による影響を受けない。
【００３５】
（第４の実施形態）
図６に示すように、第４の実施形態の半導体試験装置４は、流体供給部１３から供給された流体Ｆと半導体パッケージ１０との間で伝熱させるための伝熱部材４４を備えている。伝熱部材４４には、テストボード１２の載置面に対向する面に、各半導体パッケージ１０に当接される複数の当接部４４ａが突出して設けられている。
【００３６】
また、図７に示すように、伝熱部材４４の内部には、複数の中空管４５が配列されている。中空管４５は、伝熱部材４４の中央を通って設けられた配管４５ａと、この中空管４５ａから分岐して伝熱部材４４の外周部まで延ばされた複数の配管４５ｂとを有している。また、伝熱部材４４の上面の略中央には、流体Ｆが供給される供給口４４ｂが、中空管４５に連通されて形成されている。そして、流体供給部１３によって供給口４４ｂから供給された流体Ｆが、中空管４５内に導入され、この中空管４５に沿って流体Ｆが流動することによって、流体Ｆと伝熱部材４４全体との間で良好に伝熱される。
【００３７】
本実施形態の半導体試験装置４によれば、流体Ｆを伝熱部材４４の中空管４５に供給することによって、流体Ｆが中空管４５に沿って流動して、流体Ｆと伝熱部材４４全体との間で比較的速く伝熱される。このため、本実施形態によれば、伝熱部材４４によって半導体パッケージ１０を所望の温度に制御するために要する時間を短縮することができる。
【００３８】
（第５の実施形態）
図８に示すように、第５の実施形態の半導体試験装置５が備える保持治具１１には、上述した第１の実施形態と同様に、一端が半導体パッケージ１０の電極と電気的に接続され、他端が保持治具１１の外方に引き出された接続ピン５１が設けられている。この接続ピン５１は、半導体パッケージ１０の各種特性の試験用の導通部材として機能している。
【００３９】
本実施形態の半導体試験装置５によれば、図９に示した半導体試験装置１０１のように、テストボード１２上に載置された各半導体パッケージ１０が流体供給容器１５で覆われていないので、半導体パッケージ１０を加熱又は冷却している状態で、例えばオシロスコープ５２等を用いて、プローブ５２ａを保持治具１１の外周部に引き出された接続ピン５１に当てることが可能にされている。したがって、本実施形態によれば、各半導体パッケージ１０を加熱又は冷却している状態で、任意の半導体パッケージ１０の電気的特性を容易に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】第１の実施形態の半導体試験装置を模式的に示す斜視図である。
【図２】第１の実施形態の半導体試験装置が備える半導体保持部材及び伝熱部材を模式的に示す斜視図である。
【図３】第２の実施形態の半導体試験装置を模式的に示す斜視図である。
【図４】第２の実施形態の半導体試験装置が備える伝熱部材を示す側面図である。
【図５】第３の実施形態の半導体試験装置を模式的に示す斜視図である。
【図６】第４の実施形態の半導体試験装置を模式的に示す斜視図である。
【図７】第２の実施形態の半導体試験装置が備える伝熱部材を示す平面図である。
【図８】第５の実施形態の半導体試験装置を模式的に示す斜視図である。
【図９】関連する半導体試験装置を示す模式図である。
【符号の説明】
【００４１】
Ｆ  流体
１  半導体試験装置
１０  半導体パッケージ
１１  保持治具
１２  テストボード
１３  流体供給部
１４  伝熱部材
１４ａ  当接部
１５  流体供給容器
【図１】
2009053082.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2009053082.tif 000007
【図６】
2009053082.tif 000008
【図７】
2009053082.tif 000009
【図８】
2009053082.tif 000010
【図９】
2009053082.tif 000011