(57)【要約】  集積回路デバイス試験システムは、集積回路デバイスを受け入れるように構成されたソケットであって、温度の関数である抵抗率を持つ材料で作製される少なくとも１つの導電性トレースを備え、集積回路デバイスが前記ソケット内に配設されるときに、少なくとも１つの導電性トレースが集積回路デバイスの表面に沿って延びているように構成されているソケットと、と備えている。集積回路デバイスは、少なくとも１つの導電性トレースの測定された抵抗に基づき、集積回路デバイスの表面における温度を判定するように構成されている、コントローラまたはアクティブな回路をさらに備えている。
2020505584.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
集積回路デバイスを受け入れるように構成されたソケットであって、温度の関数である抵抗率を持つ材料で作製される少なくとも１つの導電性トレースを備え、前記集積回路デバイスが前記ソケット内に配設されるときに、前記少なくとも１つの導電性トレースが前記集積回路デバイスの表面に沿って延びているように構成されているソケットと、
前記少なくとも１つの導電性トレースの測定された抵抗に基づき、前記集積回路デバイスの前記表面における温度を判定するように構成されている、コントローラまたはアクティブな回路とを有する集積回路デバイス試験システム。
【請求項２】
請求項１に記載の集積回路デバイス試験システムにおいて、
前記ソケットが、前記少なくとも１つの導電性トレースを備えているフレキシブル回路基板を有する集積回路デバイス試験システム。
【請求項３】
請求項２に記載の集積回路デバイス試験システムにおいて、
前記少なくとも１つの導電性トレースが、前記フレキシブル回路基板においてエッチングされている集積回路デバイス試験システム。
【請求項４】
請求項１に記載の集積回路デバイス試験システムにおいて、
前記導電性トレースが銅を含む集積回路デバイス試験システム。
【請求項５】
請求項１に記載の集積回路デバイス試験システムにおいて、
前記フレキシブル回路基板が、複数の開口部を有しており、前記開口部は、前記集積回路デバイスの電気接点が、前記開口部を通して前記ソケットの電気接点と電気的に係合するように構成されている集積回路デバイス試験システム。
【請求項６】
請求項５に記載の集積回路デバイス試験システムにおいて、
複数の前記開口部が、前記集積回路デバイスの電気接点の列に対応して、列状に配列され、前記少なくとも１つの導電性トレースが、複数の前記開口部の列同士の間に配設されている集積回路デバイス試験システム。
【請求項７】
請求項５に記載の集積回路デバイス試験システムにおいて、
前記少なくとも１つの導電性トレースが、前記開口部を通って蛇行した経路に沿って延びている集積回路デバイス試験システム。
【請求項８】
請求項１に記載の集積回路デバイス試験システムにおいて、
前記ソケットは、
複数の電気接点を備えているベース部材と、
少なくとも１つのバネを介して前記ベース部材によって支持されている浮動板であって、複数の浮動板開口部を備えており、前記浮動板開口部は、前記集積回路デバイスの電気接点が、前記浮動板開口部を通して前記ベース部材の前記電気接点と電気的に係合するように構成されている、浮動板と、
を有し、
前記少なくとも１つの導電性トレースが、前記浮動板に配設されている集積回路デバイス試験システム。
【請求項９】
請求項８に記載の集積回路デバイス試験システムにおいて、
前記浮動板が、プリント基板材料を含んでいる多層構造である集積回路デバイス試験システム。
【請求項１０】
請求項８に記載の集積回路デバイス試験システムにおいて、
前記浮動板が、金属コアプリント基板材料を含んでいる多層構造である集積回路デバイス試験システム。
【請求項１１】
請求項８に記載の集積回路デバイス試験システムにおいて、
前記浮動板が、セラミック材料を含んでいる多層構造である集積回路デバイス試験システム。
【請求項１２】
請求項８に記載の集積回路デバイス試験システムにおいて、
前記浮動板が、陽極酸化アルミニウムまたはＡｌＮを含んでいる集積回路デバイス試験システム。
【請求項１３】
請求項１に記載の集積回路デバイス試験システムにおいて、
前記少なくとも１つの導電性トレースの測定された抵抗に基づき、前記集積回路デバイスの前記表面における温度を判定するように構成された前記コントローラと、
前記少なくとも１つの導電性トレースを前記コントローラに電気的に接続させるように構成された負荷ボードとをさらに有する集積回路デバイス試験システム。
【請求項１４】
請求項１に記載の集積回路デバイス試験システムにおいて、
前記少なくとも１つの導電性トレースの測定された抵抗に基づき、前記集積回路デバイスの前記表面における温度を判定するように構成された、前記アクティブな回路をさらに有する集積回路デバイス試験システム。
【請求項１５】
請求項１４に記載の集積回路デバイス試験システムにおいて、
前記アクティブな回路が、前記ソケットに配設されている、または前記少なくとも１つの導電性トレースに電気的に接続された負荷ボードに配設されている集積回路デバイス試験システム。
【請求項１６】
請求項６に記載のシステムにおいて、
前記少なくとも１つの導電性トレースが、４線ケルビン接続を介してコントローラに電気的に接続されているシステム。
【請求項１７】
請求項１に記載の集積回路デバイス試験システムにおいて、
前記少なくとも１つの導電性トレースの測定された抵抗に基づき、前記集積回路デバイスの前記表面における温度を判定するように構成された前記コントローラと、
前記集積回路デバイスを加熱および／または冷却するように構成された熱ユニットと、
をさらに有し、
前記熱ユニットが、前記少なくとも１つの導電性トレースを前記コントローラに電気的に接続させるように構成されている集積回路デバイス試験システム。
【請求項１８】
集積回路デバイスを受け入れるように構成されたソケットであって、前記集積回路デバイスの電気接点に接触するように構成された複数の電気接点を備えているソケットと、
前記集積回路デバイスが前記ソケットに係合しているときに、前記ソケットの前記電気接点を介して、前記集積回路デバイスの第１の、ソケット側表面にある、前記集積回路デバイスを加熱および／または冷却するように構成された熱ユニットとを有する集積回路デバイス試験システム。
【請求項１９】
集積回路デバイスを受け入れるように構成されたソケットであって、前記集積回路デバイスの電気接点に接触するように構成された複数の電気接点を備えているソケットと、
前記ソケットの前記電気接点に電気的に接続された薄膜回路を備えている熱伝導性基板と、
負荷ボード電気接点を介して前記熱伝導性基板に電気的に接続されるように構成され、かつ、前記ソケットの前記電気接点をコントローラまたはアクティブな回路に電気的に接続させるように構成された、負荷ボードと、
前記集積回路デバイスが、前記熱伝導性基板を介して前記ソケットに係合している状態で、前記集積回路デバイスの第１の、ソケット側表面にある、前記集積回路デバイスを加熱および／または冷却するように構成された熱ユニットとを有する集積回路デバイス試験システム。
【請求項２０】
請求項１９に記載の集積回路デバイス試験システムにおいて、
前記集積回路デバイスが、前記ソケットに係合している状態で、前記ソケット側表面と対向側の、前記集積回路デバイスの第２の表面に隣接して配置されており、前記集積回路デバイスの前記第２の表面にある、前記集積回路デバイスを加熱および／または冷却するようにさらに構成された第２の熱ユニットをさらに有する集積回路デバイス試験システム。
【請求項２１】
集積回路デバイスを受け入れるように構成されたフレキシブル回路基板であって、前記集積回路デバイスの電気接点に接触するように構成された複数の電気接点を備えている、フレキシブル回路基板と、
前記フレキシブル回路基板に隣接して配置されているサーマルインターフェース層と、
前記サーマルインターフェース層に隣接して配置されている熱ユニットであって、前記集積回路デバイスが、前記熱ユニットに係合している状態で、前記集積回路デバイスの第１の、ソケット側表面にある、前記集積回路デバイスを加熱および／または冷却するように構成された熱ユニットとを有する集積回路デバイス試験システム。
【請求項２２】
請求項２１に記載の集積回路デバイス試験システムにおいて、
前記集積回路デバイスが前記フレキシブル回路基板に係合している状態で、前記フレキシブル回路基板側と対向側の、前記集積回路デバイスの第２の表面に隣接して配置されている第２の熱ユニットであって、前記集積回路デバイスの前記第２の表面にある、前記集積回路デバイスを加熱および／または冷却するようにさらに構成された第２の熱ユニットをさらに有する集積回路デバイス試験システム。
【請求項２３】
請求項２１に記載の集積回路デバイス試験システムにおいて、
前記フレキシブル回路基板が、前記サーマルインターフェース層と半導体デバイスとを熱的接続させる熱バイアスを備えている集積回路デバイス試験システム。
【請求項２４】
集積回路デバイスを受け入れるように構成されたソケットであって、温度依存性の特徴を顕す温度感知の構成要素を備えているソケットを有し、前記ソケットは、前記集積回路デバイスが、前記ソケット内に配設されるとき、前記温度感知の構成要素が前記集積回路デバイスのソケット側表面に接触しているように構成される集積回路デバイス試験システム。
【請求項２５】
請求項２４に記載の集積回路デバイス試験システムにおいて、
前記温度感知の構成要素の前記温度依存性の特徴の測定に基づき、前記集積回路デバイスの前記ソケット側表面における温度を判定するように構成されたコントローラまたはアクティブな回路をさらに備えている集積回路デバイス試験システム。
【請求項２６】
請求項２５に記載の集積回路デバイス試験システムにおいて、
前記コントローラまたはアクティブな回路が、前記ソケットと一体化されている集積回路デバイス試験システム。
【請求項２７】
請求項２５に記載の集積回路デバイス試験システムにおいて、
前記コントローラまたはアクティブな回路と一体化されている負荷ボードをさらに有する集積回路デバイス試験システム。
【請求項２８】
請求項２５に記載の集積回路デバイス試験システムにおいて、
前記コントローラまたはアクティブな回路と一体化されている熱ユニットをさらに有する集積回路デバイス試験システム。
【請求項２９】
請求項２８に記載の集積回路デバイス試験システムにおいて、
前記熱ユニットが、前記ソケット側表面と対向側の、前記集積回路デバイスの第２の表面に配置されている集積回路デバイス試験システム。
【請求項３０】
集積回路デバイスを受け入れるように構成されたソケットであって、
複数の電気接点を備えているベース部材と、
少なくとも１つのバネを介して前記ベース部材によって支持されている浮動板であって、複数の浮動板開口部を備えており、前記浮動板開口部は、前記集積回路デバイスの電気接点が、前記浮動板開口部を通して前記ベース部材の前記電気接点と電気的に係合するように構成されている、浮動板とを備えているソケットと、
前記電気接点の温度を制御することによって、前記集積回路デバイスの前記ソケット側表面の温度を制御するように構成された、第１の熱ユニットとを有する集積回路デバイス試験システム。
【請求項３１】
請求項３０に記載の集積回路デバイス試験システムにおいて、
前記第１の熱ユニットが、前記電気接点にわたる温度制御された気体または液体の流れにより、前記電気接点の前記温度を制御することによって、前記集積回路デバイスの前記ソケット側表面の前記温度を制御するように構成されている集積回路デバイス試験システム。
【請求項３２】
集積回路デバイスを受け入れるように構成されたソケットであって、
複数の電気接点を備えているベース部材と、
少なくとも１つのバネを介して前記ベース部材によって支持されている浮動板であって、複数の浮動板開口部を備えており、前記浮動板開口部は、前記集積回路デバイスの前記電気接点が、前記浮動板開口部を通して前記ベース部材の電気接点と電気的に係合するように構成されている、浮動板とを備えているソケットと、
前記浮動板と前記集積回路デバイスとの間に配置された、前記集積回路デバイスの前記ソケット側表面の温度を制御するように構成された第１の熱ユニットとを有する集積回路デバイス試験システム。
【請求項３３】
集積回路デバイスを受け入れるように構成されたソケットであって、熱バイアスを有するフレキシブル回路基板を備えているソケットと、
前記フレキシブル回路基板と熱的接触しているサーマルインターフェースと、
前記サーマルインターフェースと熱的接触している第１の熱ユニットとを有する集積回路デバイス試験システム。
【請求項３４】
請求項３０から３３のいずれかに記載の集積回路デバイス試験システムにおいて、
前記第１の熱ユニットが、前記集積回路デバイスのソケット側表面の温度を、アクティブな様式で制御するように構成されている集積回路デバイス試験システム。
【請求項３５】
請求項３０から３３のいずれかに記載の集積回路デバイス試験システムにおいて、
前記ソケット側表面の対向側の、前記集積回路デバイスの第２の表面の温度を制御するように構成された第２の熱ユニットを有し、前記第１の熱ユニットと前記第２の熱ユニットとの少なくとも１つが、アクティブな様式で温度を制御するように構成されている集積回路デバイス試験システム。
【請求項３６】
集積回路デバイスを受け入れるように構成されたソケットと、
熱ユニットと、
前記集積回路デバイスに電気的に接続するように構成された負荷ボードと、
前記熱ユニットを制御するように構成され、前記負荷ボード上に配置されるか、または前記負荷ボードと一体化されるように構成されたコントローラまたはアクティブな回路とを有する集積回路デバイス試験システム。
【請求項３７】
集積回路デバイスを受け入れるように構成されたソケットと、
熱ユニットと、
前記熱ユニットを制御するように構成され、前記熱ユニット上に配置されるか、または前記熱ユニットと一体化されるように構成されたコントローラまたはアクティブな回路とを有する集積回路デバイス試験システム。
【請求項３８】
集積回路デバイスを受け入れるように構成されたソケットと、
熱ユニットと、
前記熱ユニットを制御するように構成され、前記ソケット上に配置されるか、または前記ソケットと一体化されるように構成されたコントローラまたはアクティブな回路とを有する集積回路デバイス試験システム。
【請求項３９】
集積回路デバイスを受け入れるように構成されたソケットと、
温度依存性の特徴を顕す温度感知の構成要素と、
前記温度感知の構成要素の温度依存性の特徴の測定に基づき、前記集積回路デバイスの温度を判定するように構成された、コントローラまたはアクティブな回路であって、前記ソケット上に配置されているか、または前記ソケットと一体化されているコントローラまたはアクティブな回路とを有する集積回路デバイス試験システム。
【請求項４０】
集積回路デバイスを受け入れるように構成されたソケットと、
温度依存性の特徴を顕す温度感知の構成要素と、
前記温度感知の構成要素の温度依存性の特徴の測定に基づき、前記集積回路デバイスの温度を判定するように構成されたコントローラまたはアクティブな回路と、
前記集積回路デバイスに電気的に接続するように構成された負荷ボードとを有し、
前記コントローラまたはアクティブな回路が、前記負荷ボード上に配置されているか、または前記負荷ボードと一体化されている集積回路デバイス試験システム。
【請求項４１】
集積回路デバイスを受け入れるように構成されたソケットと、
温度依存性の特徴を顕す温度感知の構成要素と、
前記温度感知の構成要素の温度依存性の特徴の測定に基づき、前記集積回路デバイスの温度を判定するように構成された、コントローラまたはアクティブな回路と、
前記集積回路デバイスの温度を制御するように構成された熱ユニットとを有し、
前記コントローラまたはアクティブな回路が、前記熱ユニット上に配置されているか、または前記熱ユニットと一体化されている集積回路デバイス試験システム。
【請求項４２】
請求項３９から４１のいずれかに記載の集積回路デバイス試験システムにおいて、
ダイオードを備えている被試験体デバイスであって、前記温度感知の構成要素が前記ダイオードであり、前記温度依存性の特徴が前記ダイオードの順電圧である被試験体デバイスをさらに有する集積回路デバイス試験システム。
【請求項４３】
請求項３９から４０のいずれかに記載の集積回路デバイス試験システムにおいて、
前記コントローラまたはアクティブな回路の温度判定に基づき、アクティブな様式で、被試験体の温度を制御するように構成された熱ユニットを制御するように構成された熱ユニットをさらに有する集積回路デバイス試験システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本願は、２０１７年１月９日に出願された米国特許仮出願第６２／４４４，０９２号の利益および優先権を主張するものであり、その内容全体が参照によりここに全体として組み込まれる。本願は、さらに２０１７年１月２６日に出願された米国特許出願第１５／４１６５１０号の利益および優先権を主張し、その内容全体が参照によりここに全体として組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
本開示は、概して、集積回路（「ＩＣ」）デバイス試験システムのための熱センサシステムに関する。特に、本開示は、集積回路デバイス（「被試験体（ｄｅｖｉｃｅ  ｕｎｄｅｒ  ｔｅｓｔ）」または「ＤＵＴ」とも称される）のソケット側の表面に、ＤＵＴの温度を測定する温度検出器を備えているＩＣデバイス試験システムに関し、また、ソケット側表面加熱装置および冷却装置を備えているＩＣデバイス試験システムに関する。
【０００３】
半導体試験中の温度制御は、デバイスバーンイン、機能テスト、またはシステムレベルテスト（「ＳＬＴ」）などの工程において有用である。温度制御には、なんらかの形式の温度フィードバックが有用であることがある。温度制御用のフィードバックには、対象のチップジャンクションに近接して配設されたチップ内に温度センサを有する直接温度フィードバック（「ＤＴＦ：ｄｉｒｅｃｔ  ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  ｆｅｅｄｂａｃｋ」）を行うタイプのものがある。そのようなセンサは、試験サイクルのサブテストの間など、センサへのアクセスが制限され得る、高電力散逸領域には近接して配設できないことがあり、または、そのようなセンサは簡単に入手できないことがある。電力が低く、かつ適切なサーマルインターフェース材料（「ＴＩＭ：ｔｈｅｒｍａｌ  ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  ｍａｔｅｒｉａｌ」）が使用される場合、ヒータ温度フィードバック（「ＨＴＦ：ｈｅａｔｅｒ  ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  ｆｅｅｄｂａｃｋ」）を使用することで十分であることがあり、その場合、熱ユニット（「ＴＵ：ｔｈｅｒｍａｌ  ｕｎｉｔ」）上のヒータが設定点温度に制御されて、設定点からのジャンクション温度の誤差が許容範囲となる。
【０００４】
ＤＴＦが利用できず、かつＨＴＦの誤差が許容できないとき、多くの他の技術を採用してもよい。電力追従型ヒータ温度フィードバック（「ＨＴＦ−ＰＦ：ｈｅａｔｅｒ  ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  ｆｅｅｄｂａｃｋ  ｗｉｔｈ  ｐｏｗｅｒ  ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ」）は、そのような方法の１つである。ＨＴＦ−ＰＦにおいて、ヒータの温度設定点は、測定されたデバイスの電力の関数、およびＴＵ上のヒータからデバイスのジャンクションへの既知の熱抵抗として、動的に修正される。この技術の延長として、動的電力追従型ヒータ温度フィードバック（ＨＴＦ−ＤＰＦ：ｈｅａｔｅｒ  ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  ｆｅｅｄｂａｃｋ  ｗｉｔｈ  ｄｙｎａｍｉｃ  ｐｏｗｅｒ  ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ）があり、設定点は、デバイスの電力に加えて、デバイスの電力の変化率により修正される。これらの電力追従技術は、広く使用されて良好な結果を出しているが、制限もある。
【発明の概要】
【０００５】
主要な熱経路が、デバイスからＴＵへ、ではない場合、または、ヒータからジャンクションへの熱抵抗が、大きく変動する場合、上述の方法を使用しても著しい誤差が生じ得る。多くの場合、デバイスの電力の測定は利用できず、実用的でもないことがある。本明細書に記載される少なくともいくつかのシステムおよび方法は、ＤＵＴのソケット側の第１の表面と対向する側の、ＤＵＴの第２の表面の温度を測定することによるのではなく、またはそのＤＵＴの第２の表面の温度を測定することと併せて、ＤＵＴのソケット側の第１の表面の温度を測定することにより、背景技術を改良する。
【０００６】
デバイスからの任意のフィードバックを使用しない方法としては、外挿温度フィードバック（「ＥＴＦ：ｅｘｔｒａｐｏｌａｔｅｄ  ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  ｆｅｅｄｂａｃｋ」）と呼ばれるものがある。ここで、デバイスの温度は、ＴＵ内の２つの温度センサと、両センサの内の一方における変化率とに基づき推定される。この方法は良好な結果を出すが、ＴＵ内に２つのセンサを備えているための十分な余地がないことがあり、また、デバイスからＴＵへ、が主要な熱経路でない場合、またはヒータからジャンクションへの熱抵抗が大きく変動する場合、著しい誤差が生ずることがある。デバイスからの任意のフィードバックを使用しない別の使われている方法としては、ＴＵ内のプローブを用いてケース温度を測定する方法がある。ここで、温度測定には、ＤＵＴの第２の表面に接する市販の使用可能なセンサを使用してもよい。欠点としては、この方法では第２の表面の小さな部分しか測定できない可能性があること、工程のセットアップが脆弱であること、接触点における熱抵抗が大きく変動する可能性があること、ＴＵ内のかなりの空間が占有される可能性があること、および、熱制御に必要なＤＵＴ上の接触領域が除去される可能性があること、があげられる。また、電力散逸の大部分がＤＵＴのソケット側の表面に近接しているデバイスに、この方法を使用することは実用的ではない。
【０００７】
一般的に言えば、ＤＵＴは外部接続のための複数の接点を含んでいる。ＤＵＴの第１の「ソケット側の表面」とは、ソケットと係合している、または、試験中にソケットの表面と接触している、または、ソケットの表面に隣接している、ＤＵＴの表面を指す。いくつかの実施態様において、ソケット側の表面は、ＤＵＴの複数の接点の大部分が配置されている表面、または、ＤＵＴの複数の接点の大部分が突出している表面、である。ソケット側の表面と対向する側の表面を、ＤＵＴの第２の表面と称する。
【０００８】
現在、デバイスの試験中に熱制御を実施する手法として、温度制御されたチャンバ内で、低電力デバイスの試験および制御を行う手法がある。しかし、デバイスのジャンクション温度を許容レベルより上昇させてしまう電力レベルを、デバイスが散逸させる場合、この方法は適切でないかもしれない。別の問題としては、制御されたチャンバの設計では、スループットが制限されることである。デバイスの試験中に熱制御を実施する別の手法として、ソケット側の表面の対向する側の表面（例えば、第２の表面）を、ジャンクション温度を制御するＴＵに接触させる手法がある。しかし、ＤＵＴの電力散逸する大きな部品がソケット側の表面に近接していると、この方法は有効でないことがある。ソケット側の表面の熱制御は、業界では一般的ではなく、いずれのそのような制御も、概して能動的ではなく受動的である。一例としてコンタクタ調整があり、ソケットに近接する領域が、所望の温度設定点に近接して保たれ、ＤＵＴのソケット側の表面を介した熱伝達を低減させる。これにより、ＤＵＴの第２の表面に接触するＴＵを用いた熱制御の精度が上がる。
【０００９】
本発明の実施態様は、対象の構成部品の配置に、標準の市販のセンサ（ｏｆｆ  ｔｈｅ  ｓｈｅｌｆ  ｓｅｎｓｏｒ）の余地がない場合、または、標準のセンサでカバーできない領域の温度検知が必要である場合、などの状況における温度検知に、使用することができる。
【００１０】
一般的に言うと、温度測定のためにアクセスできるＤＵＴ上の位置は、第２の表面上の、ＤＵＴの接点間の空間、すなわち、接点を持っていないセパレータストリップである。これらの位置で温度を測定する従来の温度センサを使用することには、問題が伴う。熱電対は１つの小さな点しか測定できず、当該点における接触熱抵抗は、誤差のある温度測定を高い率で生じさせている可能性があり、熱電対は脆弱であり、一般的に使用される配線タイプは、特に、高度な並行処理を伴う試験応用では、絶縁およびルーティングが困難である。サーミスタまたは市販の使用可能な一般的な抵抗温度検出器（「ＲＴＤ：ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ  ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  ｄｅｔｅｃｔｏｒ」）におけるフィッティングは、全ての応用において実用的であるわけではなく、これらが十分に小さいならば、熱電対の使用における何らかの弱点を共有している。さらに、ＤＵＴの第２の表面上のいずれかの温度センサが、熱制御に使用される機構に干渉することがある。本明細書に記載されるＲＴＤの種々の実施態様は、これらの問題のいくつかまたは全てを克服する可能性がある。
【００１１】
１実施態様において、集積回路デバイス試験システムは、集積回路デバイスを受け入れるように構成されたソケットであって、温度の関数である抵抗率を持つ材料で作製される少なくとも１つの導電性トレースを備え、集積回路デバイスがソケット内に配設されるときに、少なくとも１つの導電性トレースが集積回路デバイスの表面に沿って延びているように構成されたソケットを備えている。集積回路デバイス試験システムは、少なくとも１つの導電性トレースの測定された抵抗に基づき、集積回路デバイスの表面における温度を判定するように構成された、コントローラまたはアクティブな回路をさらに備えている。
【００１２】
別の実施態様において、集積回路デバイス試験システムは、集積回路デバイスを受け入れるように構成されたソケットであって、集積回路デバイスの電気接点に接触するように構成された複数の電気接点を備えているソケットと、ソケットの電気接点をコントローラまたはアクティブな回路に電気的に接続させるように構成された、負荷ボードと、集積回路デバイスがソケットに係合しているときに、少なくとも負荷ボードおよびソケットの電気接点を介して、集積回路デバイスのソケット側表面にある、集積回路デバイスを加熱および／または冷却するように構成された熱ユニットと、を備えている。
【００１３】
別の実施態様において、集積回路デバイス試験システムは、集積回路デバイスを受け入れるように構成されたソケットであって、集積回路デバイスの電気接点に接触するように構成された複数の電気接点を備えているソケットを備えている。集積回路デバイス試験システムは、ソケットの電気接点に電気的に接続された薄膜回路を備えている熱伝導性基板と、負荷ボード電気接点を介して熱伝導性基板に電気的に接続され、かつ、ソケットの電気接点をコントローラまたはアクティブな回路に電気的に接続させるように構成された、負荷ボードと、集積回路デバイスが、熱伝導性基板を介してソケットに係合している状態で、集積回路デバイスのソケット側表面にある、集積回路デバイスを加熱および／または冷却するように構成された熱ユニットと、をさらに備えている。
【００１４】
別の実施態様において、集積回路デバイス試験システムは、集積回路デバイスを受け入れるように構成されたフレキシブル回路基板であって、集積回路デバイスの電気接点に接触するように構成された複数の電気接点を備えている、フレキシブル回路基板を備えている。集積回路デバイス試験システムは、フレキシブル回路基板に隣接して配置されているサーマルインターフェース層と、サーマルインターフェース層に隣接して配置されている熱ユニットであって、集積回路デバイスが、熱ユニットに係合している状態で、集積回路デバイスのソケット側表面にある、集積回路デバイスを加熱および／または冷却するように構成された熱ユニットと、を備えている。
【００１５】
別の実施態様において、集積回路デバイス試験システムは、集積回路デバイスを受け入れるように構成されたソケットを備えており、ソケットは温度依存性の特徴を顕す温度感知の構成要素を備えている。ソケットは、集積回路デバイスが、ソケット内に配設されるとき、温度感知の構成要素が集積回路デバイスのソケット側表面に接触しているように構成される。集積回路試験システムは、温度感知の構成要素の温度依存性の特徴の測定に基づき、集積回路デバイスの表面における温度を判定するように構成されたコントローラまたはアクティブな回路、をさらに備えている。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１Ａ】ＩＣデバイスの試験を行うシステム１００の実施形態を示す図である。
【図１Ｂ】ＩＣデバイスの試験を行うシステム１００の実施形態を示す図である。
【図２】パッケージオンパッケージ（「ＰＯＰ」）型ＤＵＴの実施形態を示す図である。
【図３Ａ】ＤＵＴの実施形態、ＤＵＴの温度の検出に適したＲＴＤの実施形態、および、ＤＵＴに係合しているＲＴＤの実施形態を示す図である。
【図３Ｂ】ＤＵＴの実施形態、ＤＵＴの温度の検出に適したＲＴＤの実施形態、および、ＤＵＴに係合しているＲＴＤの実施形態を示す図である。
【図３Ｃ】ＤＵＴの実施形態、ＤＵＴの温度の検出に適したＲＴＤの実施形態、および、ＤＵＴに係合しているＲＴＤの実施形態を示す図である。
【図４Ａ】ＤＵＴの別の実施形態を示す図である。
【図４Ｂ】ＤＵＴの温度の検出に適したＲＴＤの実施形態を示す図である。
【図５】ソケット側表面温度制御を用いたＩＣデバイスの試験を行うシステムの実施形態を示す図である。
【図６Ａ】１実施形態に係る、多層浮動板（ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒｅｄ  ｆｌｏａｔｉｎｇ  ｐｌａｔｅ）を用いた試験システムのソケットに挿入されたＤＵＴを示す図である。
【図６Ｂ】１実施形態に係る、加熱／冷却スラグを有する多層浮動板を用いた試験システムのソケットに挿入されたＤＵＴを示す図である。
【図７】１実施形態に係る、負荷ボードを介したソケット側表面熱制御を有するＩＣデバイスの試験を行うシステムの実施形態を示す図である。
【図８】薄膜回路を用いた熱伝導性基板を有するＩＣデバイスの試験を行うシステムの実施形態を示す図である。
【図９】フレキシブル回路基板と、サーマルインターフェースとを含んでいるＩＣデバイスの試験を行うシステムの実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
詳細な説明
以下では、本発明の実施形態について、添付の図面を参照して説明する。以下の説明が、本発明の例示の実施形態を説明することを意図しており、本発明に限定されないことは理解されるであろう。
【００１８】
本明細書に記載されるシステム、デバイス、および方法のいくつかは、接点が露出されているＤＵＴのソケット側表面におけるＤＵＴの温度を検知することを可能にする。１実施形態において、ＩＣデバイスの試験を行うソケット側表面熱検知システムは、検知された温度が、温度制御システムのためのフィードバックとして使用されるように構成されている。ソケット側表面熱検知システムは、試験用ソケットにおける接点との干渉を低減し、それによって、接点の電気的性能の劣化を低減しつつ、ＤＵＴとの接触領域を改善するように設計されたセンサを備えている。ソケット側表面熱検知システムは、ＤＵＴの温度がリアルタイムで測定されるようにする。ＤＵＴの温度は、ＤＵＴのソケット側表面にある熱制御を介して制御されることが可能である。ソケット側表面熱検知システムは、試験用ソケット内に、センサおよび／または制御電子機器を備えていることができる。熱センサの調整回路等のいくつかの制御電子機器は、ソケット内、または、ＴＵを保持し、ソケット内にＤＵＴを配置するハンドラ構成要素上に、設置されることができる。制御電子機器をセンサに近接近して設置することは、ノイズの低減に役立つことができ、また、ＤＵＴの接点を試験用コントローラへ接触させるために必要な配線の数を大いに低減させることができる。ソケット側表面熱検知システムは、１つまたは複数の導電性トレースを備えていることができ、または、フレキシブル回路基板と、少なくとも１つの導電性トレースとを備えていることができる、抵抗温度検出器（「ＲＴＤ」）を備えていることができる。ＲＴＤのトレースは、電子部品がＰＣＢに接触する領域のプリント基板（「ＰＣＢ」）の表面上または表面に近接して、構成されている。
ＩＣデバイスの試験を行うシステム
図１Ａおよび１Ｂを全体的に参照すると、図１Ａおよび１Ｂは、ＩＣデバイスの試験を行うシステム１００の実施形態を示している。システム１００は、ソケット１０１、負荷ボード１１２、およびコントローラ１１４を備えている。ソケット１０１は、浮動板１０２、ベース部材１０５、および少なくとも１つのバネ１２０を備えている。浮動板は、レセプタクル１０４、および浮動板開口部１０９を備えている。ベース部材は、ベース部材開口部１０７、およびソケット電気接点１１０を備えている。
【００１９】
図１Ａおよび１Ｂを詳細に参照すると、図１に示されるソケット１０１は、浮動板１０２を備えている。浮動板１０２は、ＤＵＴ１０６を構造的に支持しており、ＤＵＴ１０６を受け入れるためのレセプタクル１０４を備えている。浮動板１０２は、ＤＵＴ１０６によって放射される任意の熱に耐えるのに適した材料を含む、ＤＵＴ１０６を構造的に支持するための任意の適切な材料で製造することができる。浮動板１０２はまた、デバイスの温度を制御するために使用されることができ、ＡｌＮまたは陽極酸化アルミなどの、熱伝導性であるが電気絶縁性である材料から製造することができる。浮動板１０２は、少なくとも１つのバネ１２０を介してベース部材１０５によって、または複数のバネ１２０によって、支持されている。バネの使用は任意選択であり、いくつかの実施形態において、例えば、浮動板は、圧力が加えられるときに圧縮することができるポゴピン型ソケット電気接点１１０によって支持されてもよい。浮動板１０２は、ＤＵＴ１０６の電気接点１０８が、ソケット電気接点１１０と電気的に係合するように構成された、複数の浮動板開口部１０９を備えている。図１Ｂに示されるように、浮動板１０２は、収縮性のあるソケット電気接点１１０の上方に位置決めされており、すなわち、収縮性ソケット電気接点１１０の上に載っている。浮動板１０２およびソケット電気接点１１０は、浮動板１０２の重さが、ソケット電気接点１１０を実質的に圧縮するには十分でないように、構成されている。「実質的に圧縮している」ソケット電気接点１１０とは、ＤＵＴ電気接点１０８のうちの少なくともいくつかがソケット電気接点１１０に接触する点まで収縮しているソケット電気接点１１０を指してもよい。浮動板１０２およびソケット電気接点１１０は、ＤＵＴ１０６が浮動板１０２に挿入されるとき、および／または、圧力または力が浮動板１０２に加えられるとき、ソケット電気接点１１０がＤＵＴ電気接点１０８と接触するように、さらに構成されている。例えば、ソケット電気接点１１０は、機械装置が浮動板および／またはＤＵＴの上面に力を加えるときに、実質的に圧縮するように構成されてもよい。これにより、例えば、ＤＵＴ１０６を板トレイ１０２にスムースに挿入すること、および、接点間の水平シアを回避することが可能となる。浮動板１０２は、圧縮されるときに適切な抵抗力を発揮する適切な数のバネまたは電気接点１１０を選択するなど、適切なバネ１２０または適切な弾力性のあるソケット電気接点１１０を選択することにより構成されてもよい。
【００２０】
いくつかの実施形態において、浮動板１０２は、レセプタクル１０４を備えている。レセプタクル１０４は、浮動板１０２における凹部とすることができる。いくつかの実施形態において、レセプタクルは、浮動板の表面における凹部によって画成されている。いくつかの他の実施形態において、レセプタクルは、浮動板１０２とは別個の構成要素であり、浮動板１０２上に配置されること、または浮動板１０２に取り付けられることができる。レセプタクル１０４は、少なくともＤＵＴ１０６の第２の表面の一部が露出されたままになるように、ＤＵＴ１０６の全てまたは一部を覆うことができる。レセプタクル１０４は、ＤＵＴ１０６よりも浅いことが可能であり、図１Ａに示されるように、ＤＵＴ１０６のどこかが浮動板１０２から突出するように、垂直に延ばされている。他の実施形態において、ＤＵＴ１０６はレセプタクル１０４からそれほど突出していない。レセプタクル１０４は、レセプタクル１０４の底部または下部に、浮動板開口部１０９を備えている。浮動板開口部１０９を通して、ＤＵＴ電気接点１０８は、ソケット電気接点１１０と接触することができる。他の実施形態において、レセプタクル１０４が使用されておらず、浮動板１０２は、浮動板１０２の表面にＤＵＴ１０６を受け入れるように構成されている。他の実施形態において、浮動板１０２は、レセプタクルとして機能する凹部を備えておらず、浮動板の表面は実質的に平坦である。そのような実施形態において、ＤＵＴ１０６は、試験用の平坦な表面の上に設置されていてもよい。
【００２１】
ソケット１０１はベース部材１０５を備えている。ベース部材１０５は、浮動板１０２の構造的支持部として機能することができる。ベース部材１０５は、ベース部材開口部１０７、およびソケット電気接点１１０を備えている。ベース部材開口部１０７は、ソケット電気接点１１０とＤＵＴ電気接点１０８との間の電気接点を与えるように構成されている。
【００２２】
説明の目的で、ＤＵＴ１０６は、ＩＣデバイスの試験を行うシステム１００の一部として見なされることがあってもよく、なぜなら、システム１００の構成を試験構成について検討する際には、そのようにＤＵＴ１０６に言及すると都合が良いことがあるからである。しかし、ＤＵＴ１０６は、必ずしもシステム１００の一部であるとは限らず、システム１００から抜き差しされてもよい。同様に、ＤＵＴ１０６の構成要素、例えば、ＤＵＴ電気接点１０８は、便宜上、システム１００の一部として見なされてもよいが、必ずしもシステム１００の一部であると限らない。ＤＵＴ１０６は、試験中のレセプタクル１０４に挿入されていてもよい。ＤＵＴ１０６は、任意の集積回路デバイスであってもよい。例えば、ＤＵＴ１０６は、以下で図２を参照して説明されるデバイスなどの、パッケージオンパッケージ（ＰＯＰ）デバイスであってもよい。ＤＵＴ１０６は、ＤＵＴ電気接点１０８を備えている。ＤＵＴ電気接点１０８は、ＤＵＴ１０６が、電気回路との直接または間接の電気的接続を確立することを許可する。ＤＵＴ電気接点１０８は、複数の電気接点を備えている。電気接点を、例えば、はんだボール、ピン、または接触パッドの任意の組み合わせとすることができる。
【００２３】
ベース部材は、ソケット電気接点１１０を備えている。ソケット電気接点１１０は、ＤＵＴ電気接点１０８と負荷ボード１１２または他の電気回路との間の、直接または間接の電気的接続として機能することができる。ソケット電気接点１１０は、例えば、ピン、エラストマ導体、または金属製の「ファズボタン」の任意の組み合わせであってもよい電気接点である。いくつかの実施形態において、電気接点は、図１Ｂに示されるような、収縮性のあるピンを含んでいる。収縮性のあるピン同士が、試験中に負荷がかかったときなど、上述のように接触する。ソケット電気接点１１０は、ベース部材開口部１０７から突出することができる。ソケット電気接点１１０のうちの少なくともいくつかは、ランドグリッドアレイ（ＬＧＡ）の少なくとも一部を画成することができる。
【００２４】
いくつかの他の実施形態において、ソケット１０１は、浮動板１０２、ベース部材１０５、およびバネ１２０の全てまたはいずれかを備えている必要はない。概して、ソケット１０１は、中に、または中に、ＤＵＴが試験中に配置または設置されてもよいものであってもよい。例えば、ソケット１０１は、上にＤＵＴが試験中に設置されてもよい電気接点のアレイ（例えば、エラストマ接点またはファズボタン）であってもよい。
【００２５】
システム１００は負荷ボード１１２を備えている。負荷ボード１１２は、ＤＵＴ１０６またはソケット電気接点１１０と、別の電気回路との間の、直接または間接の電気的仲介物として機能することができる。負荷ボード１１２は、ソケット電気接点１１０を通して受信された電気信号を、ＤＵＴ１０６の試験を行う試験機器、および／またはコントローラ１１４へルーティングすることを含む、負荷ボードに適切な任意の様式で使用されるように構成されることができる。負荷ボードは、論理回路を含むこともできる。いくつかの実施形態において、負荷ボードは、コントローラ１１４と無線で通信することができる。いくつかの実施形態において、図９に示され、以下で詳細に説明されるフレキシブル回路基板９０２は、負荷ボードとして機能する。負荷ボード１１２は、上述のように、電気的仲介物としてだけ機能する必要はなく、例えば、負荷ボード１１２が、熱導体として動作してもよい場合もあるし、構造的支持部を、システム１００の構成要素、または他の構成要素に提供してもよい場合もある。
【００２６】
いくつかの実施形態において、システム１００はコントローラ１１４を備えている。コントローラ１１４は、温度情報の処理および／または少なくとも１つの熱ユニットの制御、を行うように構成されることができ、任意の回路、論理システム、中央処理装置、それらの機能のいずれかに適した特定用途向け集積回路、を備えていることができる。例えば、コントローラ１１４は、ＤＵＴ１０６の温度を示す信号（例えば、ＤＵＴ１０６と接触しているＲＴＤの抵抗を示す信号）を受信し、ある期間のＤＵＴ１０６の温度の統合、または温度の時間平均、または基準温度からの温度の偏差、または、温度の変化率などの、ＤＵＴ１０６の温度に関連する信号を、例えば、試験機器またはディスプレイに出力する、ように構成されている。コントローラ１１４は、加えてまたは代替えとして、ＤＵＴの温度を制御するように構成されたアクティブな熱ユニットを制御するように構成されることができる。そのような制御は、検知または検出されたＤＵＴ１０６の温度に基づいてもよいし、基づかなくてもよい。例えば、コントローラ１１４は、熱ユニット用の予めプログラムされた温度制御計画を実施することができ、または熱ユニットを制御し、それによって、ＤＵＴ１０６に接触しているＲＴＤなどによって検知されたＤＵＴ１０６の温度に基づき、ＤＵＴ１０６の温度が温度範囲内になるように、または温度閾値を上回るもしくは下回るようにすることができる。コントローラ１１４は、ソケット１０１の外部に配設されていることができ、または、例えば、ソケット１０１、浮動板１０２、レセプタクル１０４、負荷ボード１１２、もしくはＤＵＴ１０６の温度を制御するように構成された熱ユニット、のうちのいずれかの上に配置されること、またはそれと一体化されることができる。
【００２７】
図２は、ＰＯＰ型ＤＵＴ１０６の実施形態を示す。本実施形態は、本明細書に記載されるシステムおよび方法を使用して試験されることができるＤＵＴの一例である。図示される実施形態において、ＤＵＴ１０６は、ＤＵＴ電気接点１０８、論理ダイまたはプロセッサ２０２、複数のスタックドメモリダイ２０４、複数の基板２０６、およびワイヤボンド２０８を備えているＰＯＰデバイスである。論理ダイまたはプロセッサ２０２、複数のスタックドメモリダイ２０４、複数の基板２０６、およびワイヤボンド２０８は、一般的にコンビネーションプロセッサ（ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ  ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）／メモリデバイスにおいてみられる、従来の構成要素であってもよい。
【００２８】
試験中、ＰＯＰ型ＤＵＴ１０６は、浮動板１０２上に設置、またはレセプタクル１０４に挿入され、ＤＵＴ電気接点１０８はソケット電気接点１１０に接触させている。ＤＵＴ１０６は、例えば、メモリコントローラとして機能するプロセッサを備えている高密度のメモリデバイスであってもよい。図示される実施形態において、プロセッサ２０２は、スタックドメモリダイ２０４よりも突出している接点を有している。加えて、プロセッサ２０２は、試験中にスタックドメモリダイ２０４よりも多くの熱を散逸させる。そして、この場合ソケット側表面である、ＤＵＴ１０６のプロセッサ２０２側で、温度検知または温度制御の必要性がより大きいことがある。いくつかの構成において、プロセッサ２０２の上に空隙がある場合があり、第２の表面の冷却は、特に、プロセッサ２０２が相当量の熱を放射する状況では、より効果が低くなってしまう。ソケット側表面温度制御は、これらの問題の解決に役立つことができる。他の実施形態において、例えば、クワッドフラットリードなしパッケージデバイスなどの、ＰＯＰ型ＤＵＴ以外のＩＣデバイスが、本明細書に記載されるデバイス、システム、および方法を使用して試験されてもよい。
【００２９】
アクティブな温度制御を目的とする、または本明細書に記載される任意の目的を含む任意の他の目的の温度測定（ソケット側表面、または対向側）は、例えば、ＲＴＤを使用すること、ダイオード（例えば、ＤＵＴ１０６の一部であるダイオード、またはＤＵＴ１０６に取り付けられたダイオード、または別の方法でＤＵＴ１０６と一体化されたダイオード）の温度依存性順電圧の判定または測定を使用すること、または、本明細書に記載される任意の他の温度測定システムもしくは方法を使用することなどにより、任意の適切な手法で実施されることができる。
【００３０】
ソケット側表面の温度検知は、ＤＵＴ１０６のソケット側表面に熱的接触しているセンサを使用して実施されることができる。そのような熱的接触は、例えば、直接接触（ＲＴＤ１１６または別の温度センサと、ＤＵＴのソケット側表面との間の直接接触など）、または、例えば、負荷ボード、電気接点、サーマルインターフェース、フレキシブル回路基板、薄膜回路、試験システムのソケットもしくは該ソケットの任意の構成要素、および／または熱バイアス（ｔｈｅｒｍａｌ  ｖｉａｓ）のいずれかを介した熱的接触、とすることができる。いくつかの例示のソケット側表面検知の実施については、以下で温度検知用のＲＴＤを使用して検討および説明されるが、任意の他の適切なタイプの温度センサが、ＲＴＤセンサに加えてまたは代替えとして使用されて、ＤＵＴ１０６のソケット側表面の温度を検出しても良い。
抵抗温度検出器
ここで、図３Ａ〜３Ｃを全体的に参照すると、図３Ａは、ＤＵＴ１０６の実施形態を示し、図３Ｂは、ＤＵＴ１０６の温度の検出に適したＲＴＤ１１６の実施形態を示し、図３Ｃは、ＤＵＴ１０６に係合しているＲＴＤ１１６を示す。いくつかの実施形態において、ＲＴＤ１１６は、浮動板１０２の露出された表面に配設されており、この場合、浮動板１０２とＤＵＴ１０６との間に挟まれることができる。他の実施形態において、ＲＴＤ１１６は、図６Ａおよび６Ｂに示すように、浮動板１０２と一体化されている。
【００３１】
図３Ａは、ＤＵＴ電気接点１０８がはんだボールアレイであるＤＵＴ１０６の実施形態を示す。はんだボールは、球状、半球状である必要はなく、または円形状である必要もなく、例えば、任意の導電性の丘状のもの、またはＤＵＴ１０６のソケット側表面から突出する任意の他の導電性の突出部、であってもよい。ＤＵＴ１０６は、ＤＵＴ１０６のソケット側表面の大部分を形成している基板２０６を備えている。ＤＵＴ電気接点１０８は、ＤＵＴ１０６の基板２０６から突出している。いくつかの実施形態において、保護層またはマスクが基板２０６を覆っていてもよい。図３Ａに示されるＤＵＴ１０６の実施形態は、ＤＵＴ電気接点１０８の電気接点を持っていないセパレータストリップ２１０を備えている。そのようなストリップは、多くの一般的なＩＣデバイスに見られるものであってもよい。他の実施形態は、セパレータストリップ２１０を備えていない。はんだボールの複数のＤＵＴ電気接点１０８は、図３Ａに示される実施形態において列状に配列されている。
【００３２】
図３Ｂは、ＤＵＴ１０６のソケット側表面の温度を検出する抵抗温度検出器１１６の実施形態を示す。図３Ｂに示す実施形態において、ＲＴＤ１１６は、フレキシブル回路基板３０２，ＲＴＤ開口部３０４、およびトレース３０６を備えている。
【００３３】
フレキシブル回路基板３０２は、ＤＵＴ電気接点１０８とソケット電気接点１１０との間の電気接点を与えるＲＴＤ開口部３０４を備えている。開口部３０４は、楕円形、円形、または任意の他の形状とすることができる。図示されるＲＴＤ１１６の利点は、ＤＵＴ電気接点１０８がソケット電気接点１１０と係合するようにしつつ、ＤＵＴ１０６のソケット側表面との接触を増加させていることである。複数の開口部３０４は、ＤＵＴ１０６のはんだボールの列に対応して列状に配列されている。トレース３０６は、開口部３０４間の経路に沿って延びている。経路は、蛇行した経路とすることができ、例えば、経路自身の上に折り返すことができ、ＲＴＤ１１６の一方側からＲＴＤ１１６の他方側へ必ずしもまっすぐに進む必要はない。
【００３４】
１実施形態において、トレース３０６は、既知の、または（例えば、キャリブレーションにより）判定された抵抗率と温度との間の関係を用いた、任意の適した伝導性材料のエッチングされた線を備えている。例えば、トレース３０６は、エッチングされた銅線を備えていることができる。エッチングされた線は、非常に微細な幾何形状で作製することができる。銅は、セ氏１度当たりおよそ＋０．４％（室温に近い温度）の温度係数を用いた、温度の関数である抵抗率を有している。したがって、銅の温度がセ氏１度上がると、抵抗は、およそ０．４％増加するであろう。ＲＴＤ１１６は、ＤＵＴ１０６のソケット側表面と熱的接触していてもよく、ＲＴＤ１１６またはトレース３０６の抵抗の測定は、既知の、または判定された抵抗率と温度との間の関係に基づく、推定されるＤＵＴの温度の計算を可能にする。そのような関係は、例えば、トレース３０６またはトレース３０６に使用される材料に固有とすることができる。一般的に言えば、ＲＴＤ１１６とＤＵＴ１０６との間の熱的接触が良好であるほど、ＤＵＴ１０６の温度の推定は良好である。本明細書に記載されるＲＴＤ１１６の実施形態は、ＲＴＤ１１６とＤＵＴ１０６との間の良好な熱的接触を可能にし、ＲＴＤ１１６は、ＤＵＴ１０６のソケット側表面との熱平衡の状態になり、ＤＵＴ１０６の温度のより良好な推定を導くことができる。いくつかの実施形態において、トレース３０６は、ＤＵＴ１０６に接触しているトレース３０６のパーセンテージを最大にする程度に長い。トレースは、トレース３０６の全抵抗を増加させるように最小断面面積を持つことが好ましく、これによって、抵抗の変化を測定することがより簡単になる。トレース３０６は、ＤＵＴ１０６がレセプタクル１０４に配設または配置されているとき、導電性トレースがＤＵＴのソケット側表面に沿って延びているように、構成されることができる。
【００３５】
ＲＴＤ１１６またはトレース３０６の抵抗は、ＤＵＴ１０６の温度の推定に使用されることができ、多数の手法で測定できる。例えば、ＲＴＤの抵抗は、コントローラ１１４または別の測定デバイスに直接または間接に接触する、４線ケルビン接続を使用して測定することができる。ＲＴＤ１１６は、電気インパルスの送信を介してＲＴＤ１１６の抵抗を測定するように構成されたコントローラに、直接接続されることができる。ＲＴＤ１１６は、レセプタクル１０４を通じてコントローラに接続されることができる。ＲＴＤ１１６は、負荷ボード１１２を通じてコントローラに接続されることができる。いくつかの実施形態において、ＲＴＤ１１６は、４線ケルビン接続または他の接続を介して、負荷ボード１１２またはソケットの他の箇所（例えば、ベース部材１０５または浮動板１０２）に配設されているアクティブな回路に、接続されることができる。これは、接続を確立するために必要な配線の数を低減するのに役立つ。他の実施形態において、アクティブな温度センサの調整回路が、ＤＵＴ１０６に近接して（例えば、ソケット１０１または近接する熱ユニットと一体化されて）配置されていれば、１本の線は、例えば、温度に比例する電圧信号を、アクティブな温度センサの調整回路に送信するために使用されることができる。これは、必要な配線の総数を低減させるのに役立つことができ、また、ノイズを低減するのに役立つことができる。他の実施形態において、ＲＴＤ１１６は、ヒータまたはファンなどの温度制御ユニットまたはデバイスに、直接または間接に接続されることができる。
【００３６】
別の実施形態において、システムは、集積回路デバイスを加熱および／または冷却するように構成された熱ユニットをさらに備えており、該熱ユニットは、ＲＴＤ１１６の導電性トレースをコントローラに電気的に接続させるように構成されている。
【００３７】
いくつかの実施形態において、トレース３０６は銅を含む。他の実施形態において、別の金属が使用されてもよい。銅は、いくつかの他の金属よりも少々低い室温抵抗率を持つため、いくつかの場合において、温度の変化に伴う抵抗率のパーセンテージの変化を、室温抵抗率がより高いときに測定することがより簡単であるほど、銅よりも高い室温抵抗率の金属を使用することが好ましい可能性がある。しかし、銅を使用することは、別の金属に比べていくつかの利点を提供する場合がある。なぜなら、例えば、銅は、安価な製造プロセスで使用することができ、また、銅のトレース３０６は、小さな断面面積を有するように長く作製され、銅の低い室温抵抗率にもかかわらず、温度の変化を測定することができると想定されるためである。
【００３８】
１実施形態において、トレース３０６は、ＲＴＤ１１６の表面にエッチングまたは堆積され、その表面は、例えば、陽極酸化アルミまたはＡｌＮの薄膜を備えている。いくつかの実施形態において、図６Ａおよび６Ｂに示すように、ＲＴＤ１１６は多層浮動板１０２に統合されており、以下でより詳細に説明される。
【００３９】
いくつかの実施形態において、トレース３０６は、プリント基板３０２または別の表面に、インクジェットプリントにより堆積される。他の実施形態において、ソケット１０１の１つまたは複数のトレースなどの構成要素は、３Ｄプリントまたはステレオリソグラフィによって作成される。
【００４０】
図３Ｃは、ＤＵＴ１０６を覆っている、またはＤＵＴ１０６に係合している、またはＤＵＴ１０６に接触しているＲＴＤ１１６を示す。図３は、ＲＴＤ開口部３０４から突出しているＤＵＴ電気接点１０８の接点を示す。この図は、ＲＴＤ１１６がＤＵＴ１０６と熱的接触して、ＤＵＴ１０６の一部を覆っているときでも、ＤＵＴ電気接点１０８がまだソケット電気接点１１０と係合することができるということを説明している。さらに、ＲＴＤトレース３０６が、ＤＵＴ１０６のソケット側表面の領域の大部分を覆っている。他の実施形態において、ＲＴＤトレース３０６は、ＤＵＴ１０６のソケット側表面の大部分よりも小さく覆っていてもよい。例えば、ＲＴＤトレース３０６は、ＤＵＴ１０６のソケット側表面の、４０％以上４９％以下の範囲内、または３０％以上３９％以下の範囲内、または２０％以上２９％以下の範囲内、または１０％以上１９％以下の範囲内の割合を覆うことができる。これは、より多くの表面領域が覆われ、より早くトレース３０６がＤＵＴ１０６と熱平衡の状態になるという点で有利である。加えて、これは、ＤＵＴ１０６のソケット側表面の異なる点が、異なる温度であってもよいこと、また、ソケット側表面の大きな領域を覆うことにより、トレース３０６がソケット側表面と、ほぼ平均的熱平衡の状態になることが可能になること、によってさらに有利であり、ＤＵＴ１０６の温度測定を行うに際して有用であり得る。大きな表面領域を覆うことは、また、大きな表面領域のトレースによって、トレース３０６とＤＵＴ１０６との間の熱抵抗率が低くなるという結果が得られる可能性があるという点において有利であり得る。
【００４１】
図４Ａおよび４Ｂを全体的に参照すると、図４Ａは、ＤＵＴ１０６の別の実施形態を示し、図４Ｂは、ＤＵＴ１０６の温度の検出に適切なＲＴＤ１１６の別の実施形態を示す。図４Ｂは、図４Ａに示すＤＵＴ１０６用にカスタマイズされたＲＴＤ１１６の代替えの実施形態を示す。
【００４２】
図４Ａを詳細に参照すると、図示される実施形態において、ＤＵＴ１０６のソケット側表面は、対象の領域４０２と対象外の領域４０４とを含んでいる。対象の領域４０２および対象外の領域４０４は、任意の適切な様式で画成されることができる。例えば、対象の領域４０２は、熱散逸が高い領域、すなわち全熱散逸の閾値パーセンテージを上回る領域、により画成されてもよい。対象の領域４０２のみにおいて温度を測定し、対象外の領域４０４は測定しないことが望ましく、効率的であり、または実用的であることがある。例えば、対象の領域４０２は、ＩＣデバイスの位置に対応してもよい。対象の領域４０２は、ＤＵＴ１０６によって放出される熱の大部分の放出が生ずる位置に対応してもよく、したがって、対象の領域４０２の温度の計測は、ＤＵＴ１０６の温度を判定または推定するために十分であってもよい。図示される実施形態において、対象の領域４０２は、中心に配設されているＤＵＴ１０６の表面の一部を含んでいる。対象外の領域４０４は、周辺に配設されて対象の領域４０２を囲んでいるＤＵＴ１０６の表面の一部を含んでいる。
【００４３】
図４Ｂは、対象の領域４０２と係合しているカスタマイズされたＲＴＤ１１６の実施形態を示す。これは、ＤＵＴ１０６のソケット側表面の領域全体を覆っているＲＴＤ１１６よりも、効率的または実用的であることがある。ＲＴＤ１１６は、レセプタクル１０４と一体化されるなど、任意の適切な様式でカスタマイズされてもよい。
温度制御
図５は、ソケット側表面温度制御を用いたＩＣデバイスの試験を行うシステム１００の実施形態を示す。そのような温度制御は、パッケージ・オン・パッケージデバイスなどの、ＤＵＴ１０６のソケット側表面の部分が、ＤＵＴ１０６の第２の表面の部分よりも熱を多く散逸させてもよいという点において、図２を参照して上述したような利点を与える場合があり、ソケット側表面における温度制御がより効果的になる。温度制御は、種々の手法で実施されてもよい。図５に示すように、温度制御は、温度制御された空気をソケット電気接点１１０またはＤＵＴ１０６のソケット側表面に提供することにより、実施されてもよい。ベース部材１０５は、ソケット電気接点１１０に引き渡すための温度制御された空気５０２を準備するように構成されていることができる。あるいは、温度制御された空気５０２は、浮動板１０２とベース部材１０５との間に提供されることができる。他の実施形態において、温度制御は、他の温度制御された気体もしくは液体により、または温度制御された材料との接触によるなど、他の手法により提供されることができる。温度制御された空気５０２は、ファンなどの熱制御構成要素によって提供されてもよい。他の温度制御方法について、以下で詳細に検討する。これらの温度制御方法のいずれも、第２の表面の熱ユニットによるなど、任意のタイプのアクティブなまたはパッシブな第２の側表面温度制御との組み合わせを含む、任意の他の温度制御方法と組み合わせて実行されてもよい。
【００４４】
いくつかの実施形態において、温度制御は、測定または推定されたＤＵＴ１０６の温度に応じてアクティブに実施される。例えば、ＤＵＴ１０６の温度が、予め定められた閾値を上回るものが測定されると、冷却が実施され、ＤＵＴ１０６の温度が、予め定められた閾値を下回るものが測定されると、加熱が実施されるようにすることができる。
【００４５】
いくつかの他の実施形態において、ソケット側表面温度制御は受動的に実施される。ソケット側表面温度制御は、アクティブ、パッシブ、または双方の組み合わせ（例えば、あるときはアクティブ、他のときはパッシブ）で行うことができ、また、アクティブな第２の表面温度制御、パッシブな第２の表面温度制御、または双方の任意の組み合わせと併せて実施されることができる。いくつかの実施形態において、アクティブな温度制御は、ＤＵＴ１０６の第２の表面またはソケット側表面のいずれにおいても、ＲＴＤ１１６を使用して測定または推定された温度に基づき実行される。アクティブな温度制御はまた、温度測定と温度制御技術との組み合わせに基づき、実施されても良い。例えば、アクティブなソケット側表面温度制御システムは、第２の表面の測定された温度に基づき温度を制御してもよいアクティブな第２の表面温度制御システムと連動して、ＲＴＤ１１６を使用して測定された温度などの、ソケット側表面の測定された温度に基づき温度を制御してもよい。
【００４６】
いくつかの実施形態において、アクティブな温度制御は、ＲＴＤ１１６をアクティブな温度制御部に、直接または間接に接続することにより、実施される。例えば、図３Ａ〜３Ｃを参照して上述したように、ＲＴＤ１１６は、４線ケルビン接続または任意の他の適切な接続を介して、アクティブな温度制御部に接続されている。ＲＴＤ１１６は、無線信号を介してアクティブな温度制御部に接続されていてもよい。アクティブな温度制御部は、有線接続または無線信号を介するなど、任意の適切な様式で、ヒータまたはファンなどの温度制御デバイスに接続されていてもよい。
【００４７】
いくつかの実施形態において、アクティブな温度制御部の回路（ＲＴＤ型または別の型など、任意の種類の温度検出を用いて実施されることができる）は、負荷ボード１１２、ソケット１０１、ＴＵのうちの少なくとも１つに配設されるか、または、その１つと一体化され、および／または、ＤＵＴ１０６の第２の表面に近接して配設されている（例えば、ＤＵＴ１０６の第２の表面に面するＴＵと一体化されたアクティブな温度制御部の回路など）。いくつかの実施形態において、アクティブな温度制御部は、ソケット１０１に篏合しているアクティブな温度制御部によって、ソケット１０１と係合している。アクティブな回路は、ＲＴＤ１１６から受け取られた電圧などの、温度を表す入力信号を受け取り、温度を表す信号をコントローラ１１４に出力するように構成されていることができる。これにより、コントローラ１１４に送信される必要がある信号の数を低減されることができ、また、これは、受信された電圧信号を単に増幅することにより実行されてもよいため、精度を改善することができる。
【００４８】
図６Ａは、１実施形態に係る、多層浮動板１０２を用いた試験システム１００のソケットに挿入されたＤＵＴを示す。図６Ｂは、別の実施形態に係る、加熱／冷却スラグ６０２（例えば、加熱または冷却に使用される、ヒートシンク、またはヒートシンクに熱的接続されている構成要素）を有する多層浮動板１０２を用いた試験システム１００のソケットに挿入されたＤＵＴを示す。図６Ａおよび図６Ｂに示す実施形態において、多層浮動板１０２はＲＴＤ１１６と一体化されているが、他の実施形態においては、浮動板はＲＴＤ１１６を備えている必要はない。他の実施形態において、加熱／冷却スラグ以外の温度制御要素が、ＤＵＴ１０６と浮動板１０２との間に配置されていてもよく、または、ソケット側表面温度制御を提供するのに役立つことができる、温度制御された液体および／または気体の流れなどの温度制御要素が、浮動板に埋め込まれていてもよい。
【００４９】
図６Ａに示す実施形態において、ＲＴＤ１１６は多層浮動板１０２に埋め込まれている。あるいは、ＲＴＤ１１６は、浮動板１０２の表面に配置されることができる。多層浮動板１０２は、プリント回路材料を備えていることができる。多層浮動板１０２は、加えてまたは代替えとして、温度制御と、埋め込まれたＲＴＤ１１６への熱の転送、および／またはＤＵＴ接点１０８との間の熱の転送と、に有用であり得る熱伝導性金属コアプリント基板、またはセラミックを備えていることができる。代替えの実施形態において、浮動板１０２が、陽極酸化アルミニウムを含み、ＲＴＤ１１６またはＲＴＤ１１６のトレースが、浮動板１０２の底面に配設されており、陽極酸化アルミニウムが、ＤＵＴ接点１０８とＲＴＤ１１６との間に熱的接触を与えている。
【００５０】
図６Ｂは、図６Ａに示す実施形態といくつかの点で同様であるシステム１００の実施形態を示すが、加熱／冷却スラグ６０２をさらに含んでいる。加熱／冷却スラグ６０２は、ＤＵＴ１０６のソケット側表面に直接接触していることができ、または、ＤＵＴ１０６が、温度制御を必要とするＤＵＴ１０６の一部に加熱または冷却を配送するのに十分に近接していることができる。加熱／冷却スラグ６０２は、低温ヒートシンクとすることができる。他の実施形態において、上記で検討したように、温度制御された液体および／または気体の流れなどの別のタイプの温度制御要素を、加熱／冷却スラグ６０２に替えて、または加熱／冷却スラグ６０２に加えて使用することができる。温度制御要素は、浮動板１０２に埋め込むこともできるし、浮動板１０２の表面に配置することもできる。
【００５１】
図７は、負荷ボード１１２を通してＤＵＴ１０６のソケット側表面に熱を送ること、または、負荷ボード１１２を通してＤＵＴ１０６のソケット側表面から熱を拡散させるまたは受け取ること、により実施される温度制御の実施形態を示す。実施形態において示される温度制御は、ソケット側表面の熱ユニット７０２および第２の表面の熱ユニット７０４を用いて実施される。熱ユニット７０２および７０４はヒートシンクであり、各熱ユニットは、それぞれ、熱を送るときは高温となり、熱を受け取るときは低温となることができる。他の実施形態において、熱ユニットが１つのみ実装されてもよいし、２つ以上の熱ユニットが実装されてもよい。他の実施形態において、温度制御された空気の流れ、または熱制御された材料との直接接触を、負荷ボードを通した温度制御に使用することができる。負荷ボードの材料またはソケット電気接点１１０の接点が、良好な熱伝導のために選択されてもよい。例えば、ソケット電気接点１１０の接点は、ボコピン、エラストマ導体、または金属製の「ファズボタン」であってもよい。
【００５２】
図８は、熱伝導性基板８０２が、ＤＵＴ１０６のソケット側表面から負荷ボード１１２への信号を通すように構成された薄膜回路を備えている、システム１００の実施形態を示す。ソケット側表面の熱ユニット７０２とＤＵＴ１０６のソケット側表面との間に熱伝導性基板８０２を設けることにより、ソケット側表面の熱ユニット７０２は、ＤＵＴ１０６のソケット側表面に向う、図７に示す構成よりも効率の良い熱経路を有することができ、なぜなら、熱が、負荷ボード１１２を通るよりも簡単に熱伝導性基板８０２を通って移動することがあるからである。しかし、いくつかの実施形態において、熱伝導性は、上述のような、負荷ボード１１２が適した熱伝導性材料を含んでいる実施形態におけるように、必要ではないこともある。
【００５３】
システム１００の図示される実施形態は、負荷ボード電気接点８０４を備えている。負荷ボード電気接点８０４は、熱伝導性基板８０２と負荷ボード１１２との間の、ポゴピンなどの任意の電気接点とすることができる。本実施形態において、負荷ボードは、熱制御を直接には提供しないので、ＤＵＴ１０６に近い必要はない。負荷ボード１１２は、ＤＵＴ１０６の下方にあるものとして図８に示されているが、他の実施形態において、負荷ボードはそのように位置決めされている必要はない。負荷ボード１１２は、熱伝達を妨げる熱とならないような任意の様式で、例えば、熱伝導性基板８０２の側に位置決めされてもよい。
【００５４】
いくつかの実施形態において、負荷ボード電気接点８０４は、例えば、配線、ポゴピン、「ファズ」ボタン、または任意の他の適切な電気コネクタとすることができる。さらに他の実施形態において、負荷ボードが使用されず、または、熱伝導性基板８０２が、負荷ボードとして機能し、コントローラ１１４に直接電気的に接続されていてもよい。いくつかの実施形態において、第２の表面の熱ユニット７０４が、熱ユニット７０２と共に実装されている。
【００５５】
ＩＣデバイスの試験は、任意の適切な様式で、図示されるシステム１００を使用して実行されることができる。例えば、熱伝導性基板８０２、ソケット電気接点１１０、および熱ユニット７０２などのいくつかの構成要素は、一体となってＤＵＴ１０６に対して押し下げられることができる。
【００５６】
図９は、フレキシブル回路基板９０２、サーマルインターフェース９０４、および熱ユニット７０２を備えているシステム１００の実施形態を示す。本構成は、フレキシブル回路基板９０２と熱ユニット７０２との間に良好な熱的接触を与える。熱ユニット７０２は、アクティブまたはパッシブな温度制御など、本明細書に記載される任意の熱システムを備えている任意の熱ユニット、システム、またはデバイスであってもよい。図示される実施形態において、サーマルインターフェース材料９０４は、サーマルインターフェース材料のコンプライアント層またはフレキシブル層であり、フレキシブル回路基板９０２は、フレキシブルなプリント基板である。フレキシブル回路基板９０２は、熱ユニット７０２とＤＵＴ１０６のソケット側表面との間の良好な熱の流れを与える熱バイアス９０６を備えている。他の実施形態において、フレキシブル回路基板９０２が熱バイアスを含まず、フレキシブル回路基板が熱伝導性材料を含んでいてもよい。フレキシブル回路基板９０２は、負荷ボード１１２に接続されていてもよいし（図示されていない接続）、フレキシブル回路基板９０２自身が負荷ボード１１２として機能してもよい。いくつかの実施形態において、第２の表面の熱ユニット７０４は、図示されるソケット側表面の熱ユニット７０２と共に実装され、第２の表面の熱ユニット７０４が、ＤＵＴ１０６を受け入れるように構成されている。例えば、第２の表面の熱ユニット７０４は、ＤＵＴ１０６を受け入れるための凹部を備えていることができる。
【００５７】
本明細書に記載される温度制御システムまたは方法は、ここに記載される温度測定システムまたは方法と併せて、任意の適切な様式で使用されることができる。例えば、１実施形態において、集積回路デバイス試験システムは、集積回路デバイスを受け入れるように構成されたソケット、および、集積回路デバイスがソケットに係合している状態で、集積回路デバイスの下から（ソケット側表面から）集積回路デバイスを加熱および／または冷却するように構成された熱ユニットを備えている。ソケットは、温度の関数である抵抗率を持つ材料で作製される少なくとも１つの導電性トレースを備えており、また、ソケットは、集積回路デバイスがソケット内に配設されるときに、少なくとも１つの導電性トレースが集積回路デバイスの表面に沿って延びているように構成されている。システムは、少なくとも１つの導電性トレースの測定された抵抗に基づき、集積回路デバイスの表面における温度を判定するように構成されている、コントローラまたはアクティブな回路を、さらに備えている。
【００５８】
デバイスおよび方法の好ましい実施形態について、これらが開発された環境を参照して記載されたが、これらは本発明の原理を単に例示するものである。本発明を実施するための上述の組立体の修正または組み合わせ、他の実施形態、構成、および方法、ならびに、当業者には明らかである本発明の態様の変形は、請求項の範囲内であることが意図される。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
2020505584.tif 000004
【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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