JP3765818B2 - バーンイン装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体集積回路等の各種電子部品の初期不良を摘出するバーンイン試験を行うためのバーンイン装置に関し、特に、多数の電子部品に対して同時にバーンイン試験を行うバーンイン装置に関する。

電子部品の初期不良を摘出し、初期故障品の除去を行うためのスクリーニング試験の一種であるバーンイン（Ｂｕｒｎ−ｉｎ）試験に用いられるバーンイン装置として、被試験電子部品を多数実装したバーンインボードをバーンインチャンバに収容し、所定の電圧を印加して電気的ストレスを与えると共に、このバーンインチャンバ内の空気を加熱して所定の温度の熱ストレスを与えるものや、バーンインチャンバ内の空気を加熱する代わりにヒータブロックを設け、このヒータブロックを被試験電子部品に直接接触させて熱ストレスを印加してバーンイン試験を行うもの等が知られている。

このようなバーンイン装置では、数時間から数十時間に亘って長時間継続してバーンイン試験が行われるので、試験効率を向上させるために多数の電子部品に対して同時にバーンイン試験がなされるが、この際、当該多数の被試験電子部品に対して出来る限り均一な熱ストレスを印加した状態で試験されることが望ましい。

しかしながら、実際には、同一ロット内の電子部品であっても、固有欠陥や製造上のバラツキ等により各電子部品の消費電力が異なり、当該電子部品自体の自己発熱量にバラツキがある場合があるため、単純にバーンインチャンバ内の空気を加熱したり、ヒータブロックを接触させる等しても、同時に試験されている複数の電子部品に対して均一な熱ストレスを印加することが困難な場合がある。

特に、近年のＩＣチップの大容量化、高機能化、高速化に従って、動作時の自己発熱量が増加する傾向にあるが、これに伴って、上記のような自己発熱量のバラツキも大きくなる傾向にあるため、バーンイン試験における各電子部品の正確な温度制御がより一層要求される。

本発明は、自己発熱量が異なる多数の電子部品の温度を同時に所定温度に確実に調整することが可能なバーンイン装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の第１の観点によれば、バーンインボードに実装された複数の被試験電子部品に、前記被試験電子部品を加熱するために加熱手段を有する加熱ブロックと、前記被試験電子部品を冷却するために冷媒を流通可能な流路が形成された冷却ブロックと、を接触させながら、前記複数の被試験電子部品に対して同時にバーンイン試験を行うバーンイン装置であって、前記冷却ブロックに、前記加熱ブロックを収容するための第１の収容空間が形成されており、前記加熱ブロックは、前記冷却ブロックに対して断熱されるように前記冷却ブロックとの間に空気層が形成された状態で、前記第１の収容空間に収容されているバーンイン装置が提供される（請求項１参照）。

本発明では、バーンインボードに実装された複数の被試験電子部品の温度を加熱ブロック及び冷却ブロックにより調整しながら、当該被試験電子部品に対して同時にバーンイン試験を行うバーンイン装置において、冷却ブロックに第１の収容空間を形成し、クリアランスを維持した状態でこの第１の収容空間内に加熱ブロックを収容する。

これにより、被試験電子部品を冷却するための冷却ブロックと、当該被試験電子部品を加熱するための加熱ブロックとの間に空気層が形成され、加熱ブロックが冷却ブロックに対して断熱されて、加熱ブロックが冷却ブロックに対して熱的にフローティングされるため、加熱ブロックから冷却ブロックに直接伝熱することがない。そのため、加熱ブロックの加熱手段により個々の電子部品を積極的且つ容易に昇温することが出来ると共に、冷却ブロックに形成された流路を流通する冷媒により当該電子部品を積極的且つ容易に冷却することが出来るので、同時に複数の電子部品に対してバーンイン試験を行う際に各電子部品の温度を独立して正確に制御することが可能となる。

上記発明においては特に限定されないが前記加熱ブロックは、前記冷却ブロックに対して揺動可能に支持されており、前記加熱ブロックが前記被試験電子部品に非接触な状態において、前記加熱ブロックの先端面は、前記冷却ブロックの先端面に対して相対的に突出していることが好ましい（請求項２参照）。

加熱ブロックの先端面を冷却ブロックの先端面に対して突出させることにより、被試験電子部品に接触する際に、冷却ブロックより先に加熱ブロックが被試験電子部品に接触する。そして、上述のように加熱ブロックと第１の収容空間の内壁面との間にクリアランスを維持した状態で、加熱ブロックが冷却ブロックに対して揺動可能に支持されており、即ち、加熱ブロックが、冷却ブロックに対して機械的にフローティング状態となっているので、冷却ブロックより先に被試験電子部品に接触した加熱ブロックが、当該被試験電子部品に対して倣い動作をする。これにより、加熱ブロックの先端面が、被試験電子部品に密着するので被試験電子部品を効率的に昇温することが可能となる。

上記発明においては特に限定されないが、前記加熱ブロックと前記冷却ブロックとの間には、前記加熱ブロックを先端側に付勢する第１の付勢手段が設けられていることが好ましい（請求項３参照）。

加熱ブロックと冷却ブロックとの間に第１の付勢手段を設けることにより、加熱ブロックが被試験電子部品に接触した際に、当該加熱ブロックが被試験電子部品に対して適切に押圧されて密着するので、被試験電子部品をより効率的に昇温することが可能となる。

上記発明においては特に限定されないが、前記加熱ブロックが前記被試験電子部品に非接触な状態において、前記第１の付勢手段により前記加熱ブロックが接触面側に付勢されて、前記加熱ブロックの一部が前記冷却ブロックに接触していることが好ましい（請求項４参照）。これにより、加熱ブロックの加熱手段の熱を利用して、冷却ブロックの流路を流通する冷媒を昇温することが出来、冷媒を加熱するためのヒータ等を当該加熱手段とは別個に設ける必要がなくなる。

上記発明においては特に限定されないが、前記被試験電子部品の温度を測定するための測定手段を有する測定ブロックをさらに備え、前記冷却ブロックに、前記測定ブロックを収容するための第２の収容空間が形成されており、前記測定ブロックは、前記冷却ブロックに対して断熱されるように前記冷却ブロックとの間に空気層が形成された状態で、前記第２の収容空間に収容されていることが好ましい（請求項５参照）。

これにより、被試験電子部品を冷却する冷却ブロックと、当該被試験電子部品の温度を測定する測定ブロックとの間に空気層が形成され、測定ブロックが冷却ブロックに対して断熱されて、測定ブロックが冷却ブロックに対して熱的にフローティングされるため、被試験電子部品の温度を正確に測定でき、温度調整の精度が向上する。

上記目的を達成するために、本発明の第２の観点によれば、バーンインボードに実装された複数の被試験電子部品に、前記被試験電子部品を冷却するための冷媒を流通可能な流路が形成された冷却ブロックと、前記被試験電子部品の温度を測定するための測定手段を有する測定ブロックと、を接触させながら、前記複数の被試験電子部品に対して同時にバーンイン試験を行うバーンイン装置であって、前記冷却ブロックに形成された流路を流通する前記冷媒の流量を可変させる流量可変手段をさらに備え、前記冷却ブロックに、前記測定ブロックを収容するための第２の収容空間が形成されており、前記測定ブロックは、前記冷却ブロックに対して断熱されるように前記冷却ブロックとの間に空気層が形成された状態で、前記第２の収容空間に収容されているバーンイン装置が提供される（請求項６参照）。

本発明では、バーンインボードに実装された複数の被試験電子部品の温度を冷却ブロックにより調整しながら、当該被試験電子部品に対して同時にバーンイン試験を行うバーンイン装置において、冷却ブロックに形成された流路を流通する冷媒の流量を可変させる流量可変手段を具備させると共に、冷却ブロックに第２の収容空間を形成し、クリアランスを維持した状態でこの第２の収容空間内に測定ブロックを収容する。

これにより、ヒータ等の加熱手段を設けることなく、流量可変手段で冷媒の流量を可変させて冷却ブロックにおける冷却熱抵抗を加減することが出来、個々の被試験電子部品の温度調整を容易に行うことが可能となるので、同時に複数の電子部品に対してバーンイン試験を行う際に各電子部品の温度を独立して正確に制御することが可能となる。

また、被試験電子部品を冷却するための冷却ブロックと、当該被試験電子部品の温度を測定するための測定ブロックとの間に空気層が形成され、測定ブロックが冷却ブロックに対して断熱されて、測定ブロックが冷却ブロックに対して熱的にフローティングされるため、被試験電子部品の温度を正確に測定でき、温度調整の精度が向上する。

さらに、上記目的を達成するために、本発明の第３の観点によれば、バーンインボードに実装された複数の被試験電子部品を冷却する冷媒を流通可能な流路が形成されていると共に、前記流路に連通している開口部が先端面に形成された冷却ブロックと、前記被試験電子部品の温度を測定するための測定手段を有する測定ブロックと、前記冷却ブロックに形成された流路を流通する前記冷媒の流量を可変させる流量可変手段と、前記流路を流通する冷媒を回収する冷媒回収手段と、を少なくとも備え、前記冷却ブロックに、前記測定ブロックを収容するための第２の収容空間が形成され、前記測定ブロックは、前記冷却ブロックに対して断熱されるように前記冷却ブロックとの間に空気層が形成された状態で、前記第２の収容空間に収容されており、前記バーンインボードに実装された前記被試験電子部品に、前記冷却ブロック及び前記測定ブロックを押し付けて、前記開口部を介して前記冷媒を前記被試験電子部品の表面に直接接触させながら、前記複数の被試験電子部品に対して同時にバーンイン試験を行い、前記バーンイン試験が終了したら、前記冷媒回収手段により前記冷媒を回収するバーンイン装置が提供される（請求項７参照）。

本発明では、バーンインボードに実装された複数の被試験電子部品の温度を冷却ブロックにより調整しながら、当該被試験電子部品に対して同時にバーンイン試験を行うバーンイン装置において、冷却ブロックに形成された流路を流通する冷媒の流量を可変させる流量可変手段を具備させると共に、冷却ブロックの先端面に流路に連通した開口部を形成する。そして、試験電子部品に冷却ブロックを押し付けた際に、当該開口部を介して供給された冷媒を被試験電子部品の表面に直接接触させることにより被試験電子部品の冷却を行いながらバーンイン試験を行い、バーンイン試験後には、冷媒回収手段により被試験電子部品の表面から冷媒を回収する。

これにより、ヒータ等の加熱手段を設けることなく、流量可変手段で冷媒の流量を可変させて個々の被試験電子部品の温度調整を直接的に且つ容易に行うことが可能となり、同時に複数の電子部品に対してバーンイン試験を行う際に各電子部品の温度を独立して正確に制御することが可能となる。

上記発明においては特に限定されないが、前記測定ブロックは、前記冷却ブロックに対して揺動可能に支持されており、前記測定ブロックが前記被試験電子部品に非接触な状態において、前記測定ブロックの先端面は、前記冷却ブロックの先端面に対して相対的に突出していることが好ましい（請求項８参照）。

測定ブロックの先端面を冷却ブロックの先端面に対して突出させることにより、被試験電子部品に接触する際に、冷却ブロックより先に測定ブロックが被試験電子部品に接触する。そして、上述のように測定ブロックと第２の収容空間の内壁面との間にクリアランスを維持した状態で、測定ブロックが冷却ブロックに対して揺動可能に支持されており、即ち、測定ブロックが冷却ブロックに対して機械的にフローティング状態となっているので、冷却ブロックより先に被試験電子部品に接触した測定ブロックが、当該被試験電子部品に対して倣い動作をする。これにより、測定ブロックの先端面が、被試験電子部品に密着するので被試験電子部品の温度をより正確に測定することが可能となる。

上記発明においては特に限定されないが、前記測定ブロックと前記冷却ブロックとの間には、前記測定ブロックを先端面側に付勢する第２の付勢手段が設けられていることが好ましい（請求項９参照）。

測定ブロックと冷却ブロックとの間に第２の付勢手段を設けることにより、測定ブロックが被試験電子部品に接触した際に、当該測定ブロックが被試験電子部品に対して適切に押圧されて密着するので、被試験電子部品の温度をより正確に測定することが可能となる。

上記発明においては特に限定されないが、前記測定ブロックが前記被試験電子部品に非接触な状態において、前記第２の付勢手段により前記測定ブロックが先端側に付勢されて、前記測定ブロックの一部が前記冷却ブロックに接触していることが好ましい（請求項１０参照）。

被試験電子部品に接触する前に測定ブロックの一部を冷却ブロックに接触させることにより、冷却ブロックの温度や加熱ブロックの加熱手段の動作状態を監視したり、或いは、当該測定手段の自己診断をすることも可能となる。

上記発明においては特に限定されないが、複数の前記冷却ブロックをフレームに揺動可能に支持した温度調整ボードと、前記バーンインボードを収容可能であり、前記温度調整ボードを有するバーンインチャンバと、をさらに備え、前記温度調整ボードは、前記各冷却ブロックが、前記バーンインボードに実装された前記被試験電子部品に対してそれぞれ対向するように、前記バーンインチャンバ内に設けられていることが好ましい（請求項１１参照）。

複数の冷却ブロックをフレームに揺動可能に支持した温度調整ボードをさらに具備させ、温度調整ボードに対して各冷却ブロックを機械的にフローティング状態とする。

これにより、バーンインボードに実装された各被試験電子部品の高さや傾きのバラツキを許容することが出来るので、被試験電子部品に対して冷却ブロックを密着させることが可能となり、被試験電子部品の温度を正確に調整することが可能となっている。

上記発明においては特に限定されないが、前記各冷却ブロックは、前記バーンインチャンバ内において対向する前記バーンインボードに向かって前記各冷却ブロックを付勢する第３の付勢手段を介して、前記フレームにそれぞれ支持されていることが好ましい（請求項１２参照）。

各冷却ブロックとフレームとの間に第３の付勢手段を設けることにより、各冷却ブロックが被試験電子部品に接触した際に、当該各冷却ブロックが被試験電子部品に対して適切に押圧されて密着するので、被試験電子部品の温度をより正確に調整することが可能となる。

上記発明においては特に限定されないが、前記複数の冷却ブロックに形成された各流路のうちの少なくとも一部が直列的に接続されていることが好ましい（請求項１３参照）。

このように、流路を直列的に接続することにより、全てを並列的に接続した場合と比較して、温度調整ボードにおける配管の接続点数の増加を抑制することが出来ると共に当該配管の信頼性を高めることが出来る。

上記発明においては特に限定されないが、前記冷却ブロックには、前記流路から前記冷媒をバイパスさせるバイパス路が設けられていることが好ましい（請求項１４参照）。

このようなバイパス路を冷却ブロックに具備させることにより、消費電力が比較的低く自己発熱量の大きくない被試験電子部品の温度調整を行う際に、流路を流れる冷媒の流量を適切に確保することが出来、当該被試験電子部品の温度を適切に調整することが出来る。

上記発明においては特に限定されないが、前記流量可変手段は、前記流路内又は前記バイパス路内に設けられていることが好ましい（請求項１５参照）。また、上記発明においては特に限定されないが、前記冷媒の温度及び流量を調整可能なチラーをさらに備えていることが好ましい。

上記発明においては特に限定されないが、前記温度調整ボードは、前記バイパス路が形成された第１の冷却ブロックと、前記バイパス路が形成されていない第２の冷却ブロックとを有することが好ましい（請求項１６参照）。

同一の温度調整ボードに、バイパス路の有無で冷却性能が異なる２種類の冷却ブロックを具備させることにより、同一のバーンイン装置で広範な自己発熱量のＤＵＴに対応することが可能となる。

上記発明においては特に限定されないが、前記バーンインチャンバは複数の前記温度調整ボードを有し、前記複数の温度調整ボードのうち、一の前記温度調整ボードは、前記バイパス路が形成された第１の冷却ブロックを有し、他の前記温度調整ボードは、前記バイパス路が形成されていない第２の冷却ブロックを有することが好ましい（請求項１７参照）。これにより、同一のバーンイン装置で広範な自己発熱量のＤＵＴに対応することが可能となる。

上記発明においては特に限定されないが、前記温度調整ボードは、前記冷媒と前記被試験電子部品との間の熱抵抗が相互に異なる２種類以上の冷却ブロックを有することが好ましい（請求項１８参照）。

同一の温度調整ボードに、冷媒と被試験電子部品との間の熱抵抗が相互に異なる２種類以上の冷却ブロックを具備させることにより、同一のバーンイン装置で広範な自己発熱量のＤＵＴに対応することが可能となる。

上記発明においては特に限定されないが、前記バーンインチャンバは複数の前記温度調整ボードを有し、前記複数の温度調整ボードのうち、一の前記温度調整ボードが有する前記冷却ブロックにおける前記冷媒と前記被試験電子部品との間の熱抵抗と、他の前記温度調整ボードが有する前記冷却ブロックにおける前記冷媒と前記被試験電子部品との間の熱抵抗とが相互に異なることが好ましい（請求項１９参照）。これにより、同一のバーンイン装置で広範な自己発熱量のＤＵＴに対応することが可能となる。

発明の実施の形態

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

［第１実施形態］
図１は本発明の第１実施形態に係るバーンイン装置全体を示す正面図、図２は図１に示すバーンイン装置全体の側面図、図３は図１に示すバーンイン装置のシステム構成を示す概念図、図４は本発明の第１実施形態におけるＤＵＴを実装したバーンインボード全体を示す平面図である。

先ず、本発明の第１実施形態に係るバーンイン装置１の全体構成について説明すると、このバーンイン装置１は、図1〜図３に示すように、試験対象となる例えばＩＣチップ等に代表されるＤＵＴ（Ｄｅｖｉｃｅ Ｕｎｄｅｒ Ｔｅｓｔ、特許請求の範囲における被試験電子部品に相当）が実装されたバーンインボード２００を収容可能であり、当該ＤＵＴを温度調整する温度調整ヘッド４００が当該バーンインボード２００に対向するように配置された温度調整ボード３００を有するバーンインチャンバ１００と、ＤＵＴに電源電圧を印加するためのＤＵＴ用電源６００と、温度調整ボード３００の温度調整ヘッド４００のヒータを駆動させるためのヒータ用電源７００と、ＤＵＴの温度制御及び電源電圧や信号の印加等の制御を行うためのバーンインコントローラ８００と、温度調整ボード３００の温度調整ヘッド４００に冷媒を供給するためのチラー９００とを備えている。

このバーンイン装置１は、温度調整ボード３００の温度調整ヘッド４００をＤＵＴに押し付けてヒータ及び冷媒によりＤＵＴの温度調整を行って熱ストレスを印加しながら電源電圧を印加し、ＤＵＴの入力回路に実動作に近い信号を印加しながらスクリーニングを行うと共に、ＤＵＴの出力回路の特性もモニタし得るモニタードバーンイン装置である。

また、このバーンイン装置１は、例えば、０〜１００［Ｗ］程度の中発熱タイプ、１００〜２００［Ｗ］程度の高発熱タイプ、或いは、２００〜３００［Ｗ］程度の超高発熱タイプ等の自己発熱量が異なるＤＵＴを６４０個同時にバーンイン試験することが可能になっている。

本実施形態に係るバーンイン装置１のバーンインチャンバ１００は、図１及び図２に示すように、断熱壁等により区画された内室と、当該内室内からバーンインボードを出し入れするための開閉可能なドアとを有する。そして、このバーンインチャンバ１００の内室内には、バーンインボード２００を支持するためのスロット１１０が１６段２列で配設されており、合計３２枚のバーンインボード２００を収容することが可能となっている。なお、このバーンインチャンバ１００内におけるスロット１１０の数及び配列は、本発明においては特に限定されず、試験効率等を考慮して任意に設定することが出来る。

また、図２に示すように、各スロット１１０の奥には、バーンインボード２００のエッジコネクタ２０２（図３及び４参照）を挿入可能なコネクタ１２０がそれぞれ設けられている。このコネクタ１２０は、図３に示すように、ＤＵＴ用電源６００及びバーンインコントローラ８００に電気的に接続されている。なお、図３には、１組のバーンインボード２００及び温度調整ボード３００のみしか図示していないが、他の３１組のバーンインボード２００及び温度調整ボード３００も、同様の要領で、ＤＵＴ用電源６００、ヒータ用電源７００、バーンインコントローラ８００、及び、チラー９００に接続されている。また、バーンインチャンバ１００内の空気はＤＵＴを温度調整する程に制御されていないが、ＤＵＴの周囲の加熱された空気が滞留するのを抑制するためにファン（不図示）等により送風がなされている。

ここで、バーンインチャンバ１００内に収容されるバーンインボード２００について説明する。このバーンインボード２００は、図４に示すように、ＤＵＴを実装可能な２０個のバーンインソケット２０１が、耐熱性に優れたボード上に４行５列に配列されて構成されており、当該ボードの一辺には、上述のバーンインチャンバ１００に形成されたコネクタ１２０に挿入可能なエッジコネクタ２０２が形成されている。なお、バーンインボード２００上のこのバーンインソケット２０１の数及び配列は、本発明においては特にこれに限定されず、試験効率等を考慮して任意に設定することが出来る。

当該ボード上には、このエッジコネクタ２０２と各バーンインソケット２０１との間を電気的に接続するプリント配線（不図示）がされており、バーンインボード２００のエッジコネクタ２０２が、バーンインチャンンバ１００のコネクタ１２０に挿入されると、このプリント配線及びバーンインソケット２０１を介して、バーンインボード２００に実装された各ＤＵＴが、ＤＵＴ用電源６００及びバーンインコントローラ８００に電気的に接続されるようになっている。なお、特に図示しないが、このバーンインボード２００の各バーンインソケット２０１へのＤＵＴの挿入及び抜き取り作業は、例えば、挿抜機やインサータリムーバ、ローダアンローダ等を用いてバーンイン装置１の外部で行われる。

バーンインチャンバ１００内には、図１〜図３に示すように、ＤＵＴの温度調整を行うための３２枚の温度調整ボード３００が、各スロット１１０に支持されたバーンインボード２００に対向するように配設されている。この温度調整ボード３００は、バーンインコントローラ８００の制御に基づいたエアシリンダ１３０（図３参照）の駆動により鉛直方向に昇降可能となっており、バーンイン試験時には、温度調整ヘッド４００をＤＵＴに接触させ、非試験時には温度調整ヘッド４００をＤＵＴから離遠させることが可能となっている。なお、温度調整ボード３００については後に詳述する。

本実施形態に係るバーンイン装置１のＤＵＴ用電源６００は、図３に示すように、バーンインチャンバ１００のコネクタ１２０、バーンインボード２００のエッジコネクタ２０２、プリント配線、及び、バーンインソケット２０１を介して、各ＤＵＴに電源電圧を印可することが可能なように接続されており、バーンインコントローラ８００により制御されている。また、ヒータ用電源７００は、図３に示すように、バーンインチャンバ１００内の各温度調整ボード３００に設けられた各ヒータ（後述）に電力を供給することが可能なように接続されており、バーンインコントローラ８００により制御されている。

本実施形態に係るバーンイン装置１のバーンインコントローラ８００は、バーンイン試験中のＤＵＴの温度、ＤＵＴへの印加電圧及び印加信号を制御することに加えて、バーンイン試験中に異常な反応があったＤＵＴを不良品と判断し、例えば、バーンインチャンバ１００内のスロットの番号及びバーンインボード２００における位置とに対応させたＤＵＴのシリアルナンバを記憶して、試験結果をフィードバックすることが可能となっている。

このバーンインコントローラ８００は、図３に示すように、各ＤＵＴの温度を検出可能なように、バーンインチャンバ１００内の各温度調整ボード３００に設けられた各温度センサ（後述）に接続されていると共に、各ＤＵＴの温度を制御可能にヒータ用電源６００及びチラー９００に接続されている。さらに、各ＤＵＴに印加される電源電圧を制御可能にＤＵＴ用電源７００に接続されている。

これらＤＵＴ用電源６００、ヒータ用電源７００、及び、バーンインコントローラ８００は、図１に示す計装ラック５００内に収容されている。

本実施形態に係るバーンイン装置１のチラー９００は、フッ素系不活性液体（例えばスリーエム社製フロリナート（Ｆｌｕｏｒｉｎｅｒｔ）ＦＣ−３２３）等の冷媒をバーンインチャンバ１００内の各温度調整ボード３００の冷却ブロック（後述）に循環させると共に、バーンインコントローラ８００の制御に基づいて当該冷媒の温度及び流量を調整することが可能となっている。なお、本発明における冷媒は、上記の液体に限定されるものではなく、例えば気体であっても良い。

以下に、本実施形態に係るバーンイン装置１に用いられる温度調整ボード３００について詳述する。

図５は本発明の第１実施形態に係るバーンイン装置に用いられる温度調整ボードの全体を示す平面図、図６は図５に示す温度調整ボードに支持された第１の温度調整ヘッドの側面図、図７は図６に示す第１の温度調整ヘッドの上部平面図、図８は図６に示す第１の温度調整ヘッドの下部平面図、図９は図８のIX-IX線に沿った第１の温度調整ヘッドの断面図、図１０は図８のX-X線に沿った第１の温度調整ヘッドの断面図、図１１は本発明の第１実施形態における温度調整ヘッドの伝熱モデル、図１２は本発明の第１実施形態に係るバーンイン装置における第１〜第３の温度調整ヘッドの温度調整可能範囲を示すグラフ、図１３は本発明の第１実施形態において第１の温度調整ヘッドによりＤＵＴの温度調整を行っている状態を示す図、図１４は本発明の第１実施形態に係るバーンイン装置に用いられる第２の温度調整ヘッドを示す側面図、図１５は図１４に示す第２の温度調整ヘッドの下部平面図、図１６は本発明の第１実施形態において第２の温度調整ヘッドによりＤＵＴの温度調整を行っている状態を示す図である。

本実施形態における温度調整ボード３００は、図５及び図６に示すように、ＤＵＴの温度調整を行うための２０個の温度調整ヘッド４００と、当該温度調整ヘッド４００を支持するフレーム３０１と、各温度調整ヘッド４００の冷却ブロックに対してチラー９００からの冷媒を供給する主管３０２及び支管３０３と、を備えている。

この温度調整ボード３００のフレーム３０１は、図５に示すように、上述のバーンインボード２００上に実装されたＤＵＴの配列（バーンインソケット２０１の配列）に対応するように、４行５列の合計２０個の開口３０１１が形成された平板状部材である。そして、図６に示すように、この各開口３０１１に温度調整ヘッド４００が挿入されており、図９及び図１０に示すように、各温度調整ヘッド４００は、対向するバーンインボード２００側に当該温度調整ヘッド４００を押圧する第３のバネ３０５（第３の付勢手段）を介して、フレーム３０１の支持部３０４で、フレーム３０１に対して揺動自在に支持されている。

このように、温度調整ボード３００に対して各温度調整ヘッド４００を機械的にフローティング状態とすることにより、バーンインボード２００に実装された各ＤＵＴが持つ高さや傾きのバラツキを、各温度調整ヘッド４００が許容することが可能となっている。

また、各温度調整ヘッド４００は、当該温度調整ヘッド４００をバーンインボード２００側に押圧する第３のバネ３０５を介してフレーム３０１に支持されていることにより、各温度調整ヘッド４００がＤＵＴに接触した際に、当該各温度調整ヘッド４００をＤＵＴに対して適切に押圧されて密着させることが可能となっている。

本発明の第１実施形態における温度調整ヘッド４００には、例えば、０〜１００［Ｗ］程度の中発熱タイプのＤＵＴに対応した第１の温度調整ヘッド４００ａと、例えば、１００〜２００［Ｗ］程度の高発熱タイプのＤＵＴに対応するための第２の温度調整ヘッド４００ｂと、２００〜３００［Ｗ］程度の超高発熱タイプのＤＵＴに対応するための第３の温度調整ヘッドとが含まれ、試験対象となるＤＵＴの自己発熱量を考慮して合計３種類の温度調整ヘッドの中から適切なものを選択することにより、広範な自己発熱量のＤＵＴを同一のバーンイン装置１で対応することが可能となっている（図１２参照）。なお、第２及び第３の温度調整ヘッドについては後に詳述するが、何れの温度調整ヘッドを採用しても、温度調整ボード３００における温度調整ヘッド以外の構成は同一である。

第１の温度調整ヘッド４００は、図６に示すように、ＤＵＴを冷却するための冷却ブロック４１０ａと、ＤＵＴを加熱するためのヒータブロック４２０ａと、ＤＵＴの温度を測定するためのセンサブロック４３０ａとを備えている。

この第１の温度調整ヘッド４００ａの冷却ブロック４１０ａは、アルミニウムや銅等の熱伝導性に優れた材料から構成されており、図６及び図７に示すように、この冷却ブロック４１０ａの内部には、チラー９００から供給される冷媒を流通させるための内部空間４１２ａが形成されている。また、この冷却ブロック４１０ａの内部には、支管３０３と内部空間４１２ａとを連通する入口側流路４１１ａが、冷媒の進行方向に沿って斜め下方向に伸びるように形成されていると共に、内部空間４１２ａと支管３０３とを連通させる出口側流路４１３ａが、冷媒の進行方向に沿って斜め上方向に伸びるように形成されており、冷媒の流れを利用して内部空間４１２ａを流通させることが可能となっている。

そして、この第１の温度調整ヘッド４００ａでは、チラー９００から主管３０２及び支管３０３を介して冷却ブロック４１０ａに供給された冷媒が、支管３０３から入口側流路４１１ａを介して内部空間４１２ａを流通することにより、当該冷却ブロック４１０ａに接触しているＤＵＴを冷却することが可能となっている。

また、入口側流路４１１ａと出口側流路４１３ａとの間には、入口側流路４１１ａと出口側流路４１３ａとの間を分岐して、内部空間４１２ａに対して冷媒をバイパスさせるバイパス路４１４ａが形成されている。

この第１の温度調整ヘッド４００ａが対象とする中発熱タイプのＤＵＴは、上述の高発熱或いは超高発熱タイプのＤＵＴと比較して自己発熱量が相対的に低いので、他のタイプのＤＵＴを対象とする第２及び第３の温度調整ヘッドと同等の流量の冷媒を内部空間４１２ａに流通させると、過冷却となってＤＵＴに所定の熱ストレスを印加することが出来ないおそれがある。これに対し、本実施形態における第１の温度調整ヘッド４００ａでは、その過剰な流量の冷媒をバイパス路４１４ａでバイパスさせて、内部空間４１２ａを流通する冷媒の流量を制限する。これにより、自己発熱量の比較的低いＤＵＴの温度調整を行う際に、内部空間を流通する冷媒の流量を適切にすることが出来、ＤＵＴの温度を適切に調整することが可能となっている。

この冷却ブロック４１０ａには、ヒータブロック４２０ａを収容する第１の収容空間４１５ａと、センサブロック４３０ａを収容する第２の収容空間４１６ａとが形成されている。

この第１の収容空間４１５ａは、図６、図８及び図９に示すように、収容したヒータブロック４２０ａと当該第１の収容空間４１５ａの内壁面との間に所定のクリアランスを確保可能な大きさを有しており、また、この第１の収容空間４１５ａは、冷却ブロック４１０ａのＤＵＴと接触する側の面に開口するように形成されている。

また、第２の収容空間４１６ａも同様に、図６、図８及び図１０に示すように、収容したセンサブロック４３０ａと当該第２の収容空間４１６ｂの内壁面との間に所定のクリアランスを確保可能な大きさを有しており、また、この第２の収容空間４１６ａは、冷却ブロック４１０ａのＤＵＴと接触する側の面に開口するように形成されている。

第１の温度調整ヘッド４００ａのヒータブロック４２０ａは、冷却ブロック４１０ａと同様に、アルミニウムや銅等の熱伝導性に優れた材料から構成されており、図９に示すように、全体として略凸形状を有し、その先端に凸状に突出している凸部４２２ａが形成されていると共に、例えば発熱量１００［Ｗ］程度のヒータ４２１ａが内部に埋め込まれている。このヒータ４２１ａは、図３に示すように、上述のヒータ用電源７００から電力を供給可能なように接続されている。

このヒータブロック４２０ａは、図６及び図８に示すように、冷却ブロック４１０ａの第１の収容空間４１５ａの内壁面との間に間隔を維持した状態で、当該第１の収容空間４１５ａに収容されている。

従って、このヒータブロック４２０ａは、第１の収容空間４１５ａに対してクリアランスを維持した状態で収容され、ヒータブロック４２０ａと冷却ブロック４１０ａとの間に空気層が形成され、冷却ブロック４１０ａがヒータブロック４２０ａに対して断熱され、ヒータブロック４２０ａが冷却ブロック４１０ａに対して熱的にフローティング状態となっているため、ヒータブロック４２０ａから冷却ブロック４１０ａに直接伝熱することがない。

このヒータブロック４２０ａは、図９に示すように、その上部両端にて第１のバネ４２３ａ（第１の付勢手段）を介して、冷却ブロック４１０ａに対して支持されており、この第１のバネ４２３ａにより同図にて下方向に押圧されている。これにより、ヒータブロック４２０ａがＤＵＴに非接触な状態においては、ヒータブロック４２０ａが第１のバネ４２３ａに押圧され、当該ヒータブロック４２０ａの肩部４２４が、冷却ブロック４１０ａに接触している。また、この第１のバネ４２３ａの押圧により、凸部４３２ａの先端面が、冷却ブロック４１０ａの先端面に対して相対的に突出している。

このように、ヒータブロック４２０ａの凸部４２２ａの先端面を冷却ブロック４１０ａの先端面に対して相対的に突出させることにより、ＤＵＴに接触する際に冷却ブロック４１０ａより先にヒータブロック４２０が接触する。そして、ヒータブロック４２０ａが、第１の収容空間４１５ａの内壁面に対してクリアランスを維持した状態で、冷却ブロック４１０ａに対して揺動可能に支持されており、即ち、ヒータブロック４２０ａが冷却ブロック４１０ａに対して機械的にフローティング状態となっていることにより、冷却ブロック４１０ａより先にＤＵＴに接触したヒータブロック４２０ａがＤＵＴに対して倣い動作をすることが可能となっている。

また、ヒータブロック４２０ａと冷却ブロック４１０ａとの間に、ヒータブロック４２０ａをＤＵＴ側に押圧する第１のバネ４２３ａを設けることにより、ヒータブロック４２０ａがＤＵＴに接触した際に、当該ヒータブロック４２０ａをＤＵＴに対して適切に押圧して密着させることが可能となっている。

第１の温度調整ヘッド４００ａのセンサブロック４３０ａは、冷却ブロック４１０ａと同様に、アルミニウムや銅等の熱伝導性に優れた材料から構成されており、図１０に示すように、全体的に略凸形状を有し、その先端に凸状に突出している凸部４３２ａが形成されていると共に、例えば白金センサ等の温度センサ４３１ａが内部に埋め込まれている。この温度センサ４３１ａは、図３に示すように、検出したＤＵＴの温度を上述のバーンインコントローラ８００に送信可能なように接続されている。

このセンサブロック４３０ａは、図６及び図８に示すように、冷却ブロック４１０ａの第２の収容空間４１６ａの内壁面との間に間隔を維持した状態で、当該第２の収容空間４１６ａに収容されている。

従って、このセンサブロック４３０ａは、第２の収容空間４１６ａに対してクリアランスを維持した状態で収容され、センサブロック４３０ａと冷却ブロック４１０ａとの間に空気層が形成され、センサブロック４３０ａが冷却ブロック４１０ａに対して断熱され、センサブロック４３０ａが冷却ブロック４１０ａに対して熱的にフローティング状態となっているため、冷却ブロック４１０ａからセンサブロック４３０ａに直接伝熱することがなく、ＤＵＴの温度を正確に測定することが可能となっている。

このセンサブロック４３０ａは、図１０に示すように、その上部両端にて第２のバネ４３３ａ（第２の付勢手段）を介して、冷却ブロック４１０ａに対して支持されており、この第２のバネ４３３ａにより同図にて下方向に押圧されている。これにより、センサブロック４３０ａがＤＵＴに非接触な状態においては、センサブロック４３０ａが第２のバネ４３３ａに押圧されて、当該センサブロック４３０ａの肩部４３４が、冷却ブロック４１０ａに接触している。また、この第２のバネ４３３ａの押圧により、凸部４３３ａの先端面が冷却ブロック４１０ａの先端面に対して相対的に突出している。

センサブロック４３０ａの凸部４３２ａの先端面を冷却ブロック４１０ａの先端面に対して相対的に突出させることにより、ＤＵＴに接触する際に冷却ブロックより先にセンサブロック４３０ａが接触する。そして、センサブロック４３０ａは、第２の収容空間４１６ａの内壁面に対してクリアランスを維持した状態で、冷却ブロック４１０ａに対して揺動可能に支持されており、即ち、センサブロック４３０ａが冷却ブロック４１０ａに対して機械的にフローティング状態となっていることにより、冷却ブロック４１０ａより先にＤＵＴに接触したセンサブロック４３０ａが、ＤＵＴに対して倣い動作をすることが可能となっている。

また、センサブロック４３０ａと冷却ブロック４１０ａとの間に、センサブロック４２０ａをＤＵＴ側に押圧する第２のバネ４３３ａを設けることにより、センサブロック４３０ａがＤＵＴに接触した際に、当該センサブロック４３０ａをＤＵＴに対して適切に押圧して密着させることが可能となっている。

以上のように構成される第１の温度調整ヘッド４００ａは、ヒータブロック４２０ａが、冷却ブロック４１０ａに対して熱的にフローティングされているので、図１１に示すような伝熱モデルで表現することが出来、ＤＵＴの発熱量をＨｄ［Ｗ］、冷媒の温度をＴｗ［℃］、ヒータ４２１ａの発熱量をＨｈ［Ｗ］、及び、ＤＵＴと冷媒との間の熱抵抗をθｃｗ［℃／Ｗ］とすると、ＤＵＴの温度Ｔｃ［℃］は、Ｔｃ＝Ｔｗ＋θｃｗ（Ｈｈ＋Ｈｄ）で表される。この伝熱モデル及び式からも、ヒータ４２１ａを有するヒータブロック４２０ａから周囲の空気に放熱する熱流がきわめて小さく、ヒータブロック４２０ａで生じた熱量の大部分がＤＵＴに熱流することより、ヒータブロック４２０ａによりＤＵＴを積極的に昇温することが可能となっていることが理解される。

なお、ここでいう熱抵抗θｃｗは、冷却ブロック４１０ａとＤＵＴ表面との接触部分における接触熱抵抗、当該冷却ブロック４１０ａ自体の熱抵抗、及び、冷媒の伝熱面積等に基づく冷媒熱抵抗等から構成されている。

因みに、本実施形態における第１の温度調整ヘッド４００ａでは、図１２に示すように、冷媒の温度が２７［℃］≦Ｔｗ≦８０［℃］の範囲で可変である場合に、熱抵抗θｃｗ＝０．６［℃／Ｗ］に設定することにより、０［Ｗ］〜１００［Ｗ］の範囲で自己発熱量にバラツキのあるＤＵＴの温度Ｔｃを、ヒータ４２１ａにより加減して、ＤＵＴ温度を約８７［℃］〜約１４０［℃］の範囲で設定することが出来る。

この第１の温度調整ヘッド４００ａは、図５に示すように、４行５列でフレーム３０１に支持されているが、このフレーム３０１には、チラー９００からの冷媒を各第１の温度調整ヘッド４００ａに供給するための主管３０２及び支管３０３が設けられている。一本の主管３０２からは、５本の支管３０３が並列に分岐しており、各支管３０３により、フレーム３０１における同列上に並ぶ４個のヘッド４００ａの内部空間４１２ａ同士が直列的に接続されている。なお、特に図示しないが、各第１の温度調整ヘッド４００ａにおける冷媒の圧力が実質的に均一になるように、例えばオリフィス等により冷媒の圧力が調整されている。

このように、各第１の温度調整ヘッド４００ａの内部空間４１２ａ同士を直列的に接続することにより、全ての温度調整ヘッドを並列的に接続した場合と比較して、温度調整ボード３００における配管の接続点数の増加を抑制することが出来ると共に当該配管の信頼性を高くすることが出来る。

次に、この第１の温度調整ヘッド４００ａを適用したバーンイン装置１の作用について説明する。

バーンインチャンバ１００の各スロット１１０に、ＤＵＴを実装したバーンインボード２００がそれぞれ収容され、各バーンインボード２００のエッジコネクタ２０２がバーンインチャンバ１００のコネクタ１２０に挿入され、バーンインチャンバ１００のドアが閉じられ、スタートボタン（不図示）を押す等してバーンイン試験が開始されると、先ず、バーンインコントローラ８００の制御信号に基づいてエアシリンダ１３０が下降駆動し、バーンインチャンバ１００内の各温度調整ボード３００が、スロット１１０に収容されたバーンインボード２００に対して下降し、当該温度調整ボード３００上に配列された第１の温度調整ヘッド４００ａが、バーンインボード２００上に配列されたＤＵＴに接触する。

この接触の際、ヒータブロック４２０ａの凸部４２２ａの先端面が、冷却ブロック４１０ａの先端面に対して相対的に突出しているので、冷却ブロック４１０ａより先にヒータブロック４２０ａが接触する。そして、ヒータブロック４２０ａが、冷却ブロック４１０ａに対して機械的にフローティング状態となっているので、冷却ブロック４１０ａより先にＤＵＴに接触したヒータブロック４２０ａがＤＵＴに対して倣い動作をして、ヒータブロック４２０ａの先端面がＤＵＴに密着するので、ＤＵＴを効率的に昇温することが可能となっている。

また、ヒータブロック４２０ａと冷却ブロック４１０ａとの間に、ヒータブロック４２０ａをＤＵＴ側に押圧する第１のバネ４２３ａが設けられていることにより、第１の温度調整ヘッド４００ａがＤＵＴに接触した際に、当該ヒータブロック４２０ａがＤＵＴに対して適切に押圧されて密着するので、ＤＵＴをより効率的に昇温することが可能となっている。

同様に、センサブロック４３０ａの凸部４３２ａの先端面が冷却ブロック４１０ａの先端面に対して相対的に突出しているので、第１の温度調整ヘッド４００ａがＤＵＴに接触する際に、冷却ブロック４１０ａより先にセンサブロック４３０ａが接触する。そして、センサブロック４３０ａは、冷却ブロック４１０ａに対して機械的にフローティング状態となっているので、冷却ブロック４１０ａより先にＤＵＴに接触したセンサブロック４３０ａが、ＤＵＴに対して倣い動作をし、センサブロック４３０ａの先端面がＤＵＴに密着するので、ＤＵＴの温度をより正確に測定することが可能となっている。

また、センサブロック４３０ａと冷却ブロック４１０ａとの間に第２のバネ４３３ａが設けられていることにより、第１の温度調整ヘッド４００ａがＤＵＴに接触した際に、当該ヒータブロック４２０ａがＤＵＴに対して適切に押圧されて密着するので、ＤＵＴの温度を正確に測定することが可能となっている。

さらに、温度調整ボード３００に対して各第１の温度調整ヘッド４００ａが揺動可能に支持されているので、第１の温度調整ヘッド４００ａＤＵＴに接触した際に、バーンインボード２００に実装された各ＤＵＴが持つ高さや傾きのバラツキを、各第１の温度調整ヘッド４００ａで許容することが出来、第１の温度調整ヘッド４００ａをＤＵＴに対して密着させることが出来るので、この第１の温度調整ヘッド４００ａにより、ＤＵＴの温度をより正確に調整することが可能となっている。

また、各第１の温度調整ヘッド４００ａが、第３のバネ３０５を介してフレーム３０１に支持されていることにより、第１の温度調整ヘッド４００ａがＤＵＴに接触した際に、当該第１の温度調整ヘッド４００ａをＤＵＴに対して適切に押圧して密着させることが出来、第１の温度調整ヘッド４００ａによりＤＵＴの温度をより正確に調整することが可能となっている。

なお、第１の温度調整ヘッド４００ａがＤＵＴに接触する直前までは、ヒータブロック４２０ａは第１のバネ４２３ａの作用によりヒータブロック４２０ａの肩部４２４が冷却ブロック４１０ａに接触しているが、これにより、ヒータブロック４２０ａのヒータ４２１ａにより冷却ブロック４１０ａの流路を流通する冷媒を昇温することが出来るので、チラー９００に冷媒を加熱するためのヒータ等を設ける必要がなくなる。

同様に、第１の温度調整ヘッド４００ａがＤＵＴに接触する直前までは、センサブロック４３０ａは第２のバネ４３３ａの作用によりセンサブロック４３０ａの肩部４３４が冷却ブロック４１０ａに接触しているが、これにより、冷却ブロック４１０ａの温度やヒータブロック４２０ａのヒータ４２１ａの動作状況を監視したり、或いは、温度センサ４３１ａ自身が自己診断することも可能となっている。

図１３に示すように、第１の温度調整ヘッド４００ａがＤＵＴに接触すると、バーンインコントローラ８００は、センサブロック４３０ａの温度センサ４３１ａによりＤＵＴの温度をモニタしながら、ＤＵＴに熱ストレスを印可して所定のＤＵＴ温度になるように、ヒータブロック４２０ａのヒータ４２１ａを加熱する。このＤＵＴ温度は、例えば１２５［℃］である。

ＤＵＴの温度が所定の温度に到達したら、バーンインコントローラ８００は、バーンインチャンバ２００のコネクタ１２０、及び、バーンインボード２００のエッジコネクタ２０２を介して、各ＤＵＴに対して電源電圧及び実動作に近い信号を印加しながらスクリーニングを行う。この電源電圧の印加によりＤＵＴが自己発熱して、ＤＵＴの温度が変化するので、温度センサ４３１ａによりＤＵＴの温度をモニタしながら、ヒータ４２１ａをオン／オフすることにより、ＤＵＴの温度が所定温度になるように調整される。

この熱ストレス印加の際、ヒータブロック４２０ａが冷却ブロック４１０ａに対して熱的にフローティング状態となっているので、ヒータブロック４２０ａから冷却ブロック４１０ａに直接伝熱することがなく、ヒータブロック４２０ａにより個々のＤＵＴを積極的に昇温することが可能になると共に、冷却ブロック４１０ａにより当該ＤＵＴを積極的に冷却することが可能となっており、複数のＤＵＴに対して同時にバーンイン試験を行う際に各ＤＵＴの温度を独立して正確に制御することが可能となっている。

また、この熱ストレス印加の際、センサブロック４３０ａが冷却ブロック４１０ａに対して熱的にフローティング状態となっているので、冷却ブロック４１０ａからセンサブロック４３０ａに直接伝熱することがなく、ＤＵＴの温度を正確に測定することが出来、ＤＵＴの温度調整の精度が向上する。

上記のようなバーンイン試験は数時間から数十時間の長時間継続して行われるが、当該バーンイン試験の間に、異常な反応があったＤＵＴは不良品として判断され、例えば、当該ＤＵＴのシリアルナンバがバーンインコントローラ８００に記憶され、試験結果をフィードバックすることが可能となっている。

次に、例えば１００〜２００［Ｗ］程度の高発熱タイプのＤＵＴに対応するための第２の温度調整ヘッド４００ｂについて説明する。

この第２の温度調整ヘッド４００ｂは、図１４〜図１６に示すように、ＤＵＴを冷却するための冷却ブロック４１０ｂと、ＤＵＴを加熱するためのヒータブロック４２０ｂと、ＤＵＴの温度を測定するためのセンサブロック４３０ｂとを備えており、冷媒を内部空間に対してバイパスさせるバイパス路が冷却ブロックに形成されていない点以外は上述の第１の温度調整ヘッド４００ａと同様の構造である。

この第２の温度調整ヘッド４００ｂは、比較的発熱量の大きな１００〜２００［Ｗ］程度の高発熱タイプのＤＵＴを対象としており、第１の温度調整ヘッド４００ａと比較して高い冷却性能が要求されるため、同図に示すように、上述の第１の温度調整ヘッド４００ａのようなバイパス路が形成されておらず、入口側流路４１１ｂ及び出口側流路４１３ｂを介して、支管３０３から供給された冷媒の全量が内部空間４１２ｂを流通するようになっている。

また、この第２の温度調整ヘッド４００ｂでは、ＤＵＴと冷媒との間の熱抵抗θｃｗを０．４［℃／Ｗ］とし、当該熱抵抗θｃｗを第１の温度調整ヘッド４００ｂより下げて冷却効率を向上させている。なお、熱抵抗θｃｗを低減する方法としては、例えば、温度調整ヘッドの押付力を強くしたり、熱伝導性により優れた材質で冷却ブロックを構成したり、冷媒の伝熱面積を拡大する方法等を例示することが出来る。

これにより、図１２に示すように、冷媒の温度が２７［℃］≦Ｔｗ≦８０［℃］の範囲で可変である場合に、１００［Ｗ］〜２００［Ｗ］の範囲で自己発熱量にバラツキのあるＤＵＴの温度Ｔｃを、ヒータ４２１ｂで加減することにより、ＤＵＴ温度を約１０７［℃］〜約１６０［℃］の範囲内で任意に設定することが可能となっている。

次に、例えば２００〜３００［Ｗ］程度の超発熱タイプのＤＵＴに対応するための第３の温度調整ヘッドについて説明する。

この第３の温度調整ヘッドは、特に図示しないが、第２の温度調整ヘッド４００ｂと基本的に同様の構成である。しかしながら、この第３の温度調整ヘッドは、当該第３の温度調整ヘッドは２００［Ｗ］〜３００［Ｗ］の超高発熱タイプのＤＵＴを対象としており、第２の温度調整ヘッド４００ｂより高い冷却性能が要求される。

そこで、この第３の温度調整ヘッドでは、ＤＵＴと冷媒との間の熱抵抗θｃｗを０．２８［℃／Ｗ］とし、当該熱抵抗θｃｗを第２の温度調整ヘッド４００ｃより下げて冷却効率をさらに向上させている。

これにより、図１２に示すように、冷媒の温度が２７［℃］≦Ｔｗ≦８０［℃］の範囲で可変である場合に、２００［Ｗ］〜３００［Ｗ］の範囲で自己発熱量にバラツキのあるＤＵＴの温度Ｔｃを、ヒータブロックに内蔵されたヒータで加減することにより、ＤＵＴ温度を約１１１［℃］〜約１６４［℃］の範囲内で任意に設定することが可能となっている。

そして、本実施形態に係るバーンイン装置１では、バイパス路の有無やＤＵＴと冷却ブロックとの間に熱抵抗を変えることで冷却性能を変化させた上述の合計３種類の温度調整ヘッドの中から、各ＤＵＴの自己発熱量に適合したものを選択することにより、０［Ｗ］〜３００［Ｗ］程度の広範な自己発熱量のＤＵＴを同一のバーンイン装置で対応することが可能となっている。

なお、第１〜第３の温度調整ヘッドは、同一の温度調整ボード３００に混在して搭載されても良く、一の温度調整ボード３００に第１の温度調整ヘッド４００ａを搭載し、他の温度調整ボード３００に第２の温度調整ヘッド４００ｂを搭載し、さらに他の温度調整ボード３００に第３の温度調整ヘッドを搭載しても良い。

［第２実施形態］
図１７は本発明の第２実施形態における温度調整ヘッドの側面図である。

本発明の第２実施形態に係るバーンイン装置は、温度調整ヘッドの構造が第１実施形態に係るバーンイン装置１と相違するが、その他の構成は第１実施形態に係るバーンイン装置１と同一である。以下に、第２実施形態に係るバーンイン装置について、第１実施形態に係るバーンイン装置１との相違点のみを説明する。

本実施形態における温度調整ヘッド４００’は、図１７に示すように、ヒータブロックが設けられていない代わりに、冷却ブロック４１０’のバイパス路４１４’内にバルブ４１７’（流量可変手段）が設けられている点で、第１実施形態における第１の温度調整ヘッド４００ａと異なるが、その他の構成は同一である。

第１実施形態における第１の温度調整ヘッド４００ａでは、ヒータブロック４２０ａのヒータ４２１ａにより、ＤＵＴの温度を加減していたのに対し、本実施形態における温度調整ヘッド４００’では、ヒータの代わりに、バルブ４１７’を開閉して、流路４１１ａ、４１３ａを介して内部空間４１２ａ内を流通する冷媒の流量を調整することにより、ＤＵＴの温度を加減することが可能となっている。

この温度調整ヘッド４００’に設けられたバルブ４１７’は、特に図示しないが、バーンインローラに制御可能なように接続されており、当該バーンインコントローラのオン／オフ制御に基づいて、バルブ４１７’が開閉され、バイパス路４１４’を流れる冷媒の流量が調整される。なお、このバルブ４１７’は、バイパス路４１４’ではなく、入口側流路４１１’や出口側流路４１３’に設けても良い。

以上のように本発明の第２実施形態に係るバーンイン装置では、ヒータの代わりに、温度調整ヘッド４００’の冷却ブロック４１０’に形成された入口側流路４１１’にバルブ４１７’を設け、このバルブ４１７’により冷媒の流量を可変させて、冷却ブロック４１０’における冷却熱抵抗を加減する。これにより、個々のＤＵＴの温度調整を容易に行うことが出来るので、同時に複数のＤＵＴに対してバーンイン試験を行う際に各ＤＵＴの温度を独立して正確に制御することが可能となっている。

［第３実施形態］
図１８は本発明の第３実施形態における温度調整ヘッドの側面図であり、図１９は図１８に示す温度調整ヘッドの下部平面図であり、図２０は本発明の第３実施形態に係るバーンイン装置の冷媒回収手段の概略図である。

以上に説明した第１及び第２の実施形態に係るバーンイン装置では、冷却ブロックを介して冷媒によりＤＵＴを間接的に冷却することによりＤＵＴの温度調整を行ったが、本発明の第３実施形態に係るバーンイン装置では、冷媒をＤＵＴに直接接触させることによりＤＵＴの温度調整を行う。

従って、本発明の第３実施形態に係るバーンイン装置は、温度調整ヘッドの構造が異なり、さらに、バーンイン試験後に冷媒を回収する冷媒回収手段を備えている点で第１実施形態に係るバーンイン装置１と相違するが、その他の構成は第１実施形態に係るバーンイン装置１と同一である。以下に、第３実施形態に係るバーンイン装置について、第１実施形態に係るバーンイン装置１との相違点のみを説明する。

先ず、本実施形態に係る温度調整ヘッド４００”について説明すると、この温度調整ヘッド４００”は、図１８及び図１９に示すように、第１実施形態に係る第２の温度調整ヘッド４００ｂ（図１４〜図１６参照）に類似するが、この温度調整ヘッド４００”の冷却ブロック４１０”は、当該第２の温度調整ヘッド４００ｂの冷却ブロック４１０ｂの下半分に相当する部分がない点、及び、ヒータブロックの代わりにバルブ４１７”（流量可変手段）が設けられている点で、第１実施形態に係る第２の温度調整ヘッド４００ｂと異なる。

より具体的には、本実施形態に係る温度調整ヘッド４００”の冷却ブロック４１０”は、第２の温度調整ヘッド４００ｂの冷却ブロック４１０ｂを、その内部空間４１２ｂで開口するように切断した形状を有している。これにより、支管３０３に連通した入口側流路４１１”は、冷却ブロック４１０”の下端面に形成された入口側開口部４１１１”で開口している。同様に、支管３０３に連通した出口側流路４１３”も、冷却ブロック４１０”の下端面に形成された出口側開口部４１３１で開口している。

また、この温度調整ヘッド４００”の冷却ブロック４１０”には、第２の収容空間４１６”が形成されており、温度センサ４３１”が内蔵されたセンサブロック４３０”が、クリアランスを維持した状態で当該収容空間４１６”に収容されている。なお、本実施形態に係る温度調整ヘッド４００には、第２実施形態に係る温度調整ヘッド４００’と同様に、ヒータを内蔵したヒータブロックを具備していない。

また、この冷却ブロック４１０”の下端面には、その外周縁、及び、センサブロック４３０”が収容された第２の収容空間４１６”の周縁に、環状のパッキン４１８”がそれぞれ装着されている。

従って、本実施形態に係る温度調整ヘッド４００”は、ＤＵＴに接触すると、図１８に示すように、当該温度調整ヘッド４００”の下端面と、前記パッキン４１８”と、ＤＵＴの上面により、空間４１９”が輪郭付けられ、入口側流路４１１”の入口側開口部４１１１”を介して供給された冷媒ＣＬが、この空間４１９”に入り込んで、当該冷媒がＤＵＴに直接接触することが可能となっている。

さらに、本実施形態に係る温度調整ヘッド４００”は、冷媒の流量を調整するためのバルブ４１７”を有しており、当該バルブ４１７”は、冷却ブロック４１０”に形成された入口側流路４１１”内に設けられている。なお、このバルブ４１７”の取付位置は、本発明においては特に限定されず、例えば出口側流路に設けても良い。

この温度調整ヘッド４００”に設けられたバルブ４１７”は、特に図示しないが、バーンインコントローラに制御可能なように接続されており、当該バーンインコントローラのオン／オフ制御に基づいて、バルブ４１７”が開閉され、入口側流路４１１”を流れる冷媒の流量が調整される。

次に、本実施形態に係るバーンイン装置の冷媒回収手段について説明すると、図２０に示すように、本実施形態における冷媒回収手段はチラー９００”に具備されており、このチラー９００”は、冷媒を循環させるポンプ９０１と、例えば約２０［℃］以下の冷却水に冷媒の持つ熱を熱移動させて冷媒を冷却する熱交換器９０２と、回収した冷媒を保管するタンク９０３と、冷媒を回収するための圧縮ガス供給装置９０４とを備えており、ポンプ９０１から、温度調整ヘッド４００”（より詳しくは流路４１１”、４１３”）、タンク９０３、及び、熱交換器９０２を経て、再度ポンプ９０１に至る循環経路を形成することが可能となっている。

この循環経路上には、２つのバルブＳ１、Ｓ２が設けられている。第１のバルブＳ１は、ポンプ９０１と温度調整ヘッド４００”との間に設けられ、第２のバルブＳ２は、温度調整ヘッド４００”とタンク９０３との間に設けられている。

さらに、この循環経路には、第３のバルブＳ３を介して、圧縮ガス供給装置９０４が連結されている。この圧縮ガス供給装置９０４は、ＤＵＴに直接接触している冷媒を、バーンイン試験後にタンク９０３に強制的に回収するために、循環経路に圧縮ガスを供給する装置である。この圧縮ガス供給装置９０４により供給されるガスとしては、例えば窒素ガスを例示することが出来る。また、この圧縮ガスを用いた回収を採用したことに伴って、冷媒回収後に圧縮ガスによる圧力を大気に解放するために、タンク９０３に第４のバルブＳ４が設けられている。なお、第１〜第４のバルブＳ１〜Ｓ４は何れも、特に図示しないが、バーンインコントローラに制御可能なように接続されており、当該バーンインコントローラのオン／オフ制御に基づいて、各バルブＳ１〜Ｓ４が開閉される。

次に、このチラー９００”に具備された冷媒回収手段の回収方法について説明する。

先ず、バーンイン試験中でＤＵＴの温度調整を行っている場合には、第１及び第２のバルブＳ１、Ｓ２が開放され、第３及び第４のバルブＳ３、Ｓ４が閉じており、循環経路が形成されている。従って、この状態では、ポンプ９０１の作用により冷媒が循環経路を循環しており、熱交換器９０２で冷却された冷媒が、温度調整ヘッド４００”に供給され、使用済みの冷媒がタンク９０３を経由して、熱交換器９０２で再度冷却されている。

次に、バーンイン試験が終了した場合には、ポンプ９０１を停止させ、第２〜第４のバルブＳ２〜Ｓ４のバルブが開放されている。従って、この状態では、循環経路は第１のバルブＳ１で閉塞され、その代わりに、第２〜第４のバルブＳ２〜Ｓ４の開放により、圧縮ガス供給装置９０４から温度調整ヘッド４００”を経由してタンク９０３に至る回収経路が形成されている。そして、圧縮ガス供給装置９０４から当該回収経路内に供給されると、温度調整ヘッド４００”内に滞留している冷媒が圧縮ガスにより押し出されて、タンク９０３に回収される。冷媒の回収が終了したら、全てのバルブＳ１〜Ｓ４が閉じられる。

以上のように本発明の第３実施形態に係るバーンイン装置では、温度調整ブロック４００”の冷却ブロック４１０”をＤＵＴに押し付けた際に、入口側流路４１１”の入口側開口部４１１１”を介して供給された冷媒をＤＵＴの表面に直接接触させ、バルブ４１７”を開閉制御することにより、個々のＤＵＴの温度調整を直接的に行うことが可能となり、同時に複数のＤＵＴに対してバーンイン試験を行う際に、各ＤＵＴの温度を独立して正確に制御することが可能となっている。

また、チラー９００”に上記のような回収手段を具備させることにより、ＤＵＴに直接接触している冷媒を、バーンイン試験終了後に回収することが出来る。

なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

上述の実施形態では、バーンイン装置をモニタードバーンイン装置として説明したが、本発明では特にこれに限定されず、例えば、ＤＵＴを恒温下において電源電圧を印加し、ＤＵＴの入力回路に実動作に近い信号を印加しながらスクリーニングを行うダイナミックバーンイン装置や、ＤＵＴを高温下において電源電圧を印加し、ＤＵＴに電流を流して、温度及び電圧ストレスをＤＵＴに加えてスクリーニングを行うスタティックバーンイン装置であっても良く、一般的なバーンイン装置が含まれる。

図１は、本発明の第１実施形態に係るバーンイン装置全体を示す正面図である。 図２は、図１に示すバーンイン装置の側面図である。 図３は、図１に示すバーンイン装置のシステム構成を示す概念図である。 図４は、本発明の第１実施形態におけるＤＵＴを実装したバーンインボード全体を示す平面図である。 図５は、本発明の第１実施形態に係るバーンイン装置に用いられる温度調整ボードの全体を示す平面図である。 図６は、図５に示す温度調整ボードに支持された第１の温度調整ヘッドの側面図である。 図７は、図６に示す第１の温度調整ヘッドの上部平面図である。 図８は、図６に示す第１の温度調整ヘッドの下部平面図である。 図９は、図８のIX-IX線に沿った第１の温度調整ヘッドの断面図である。 図１０は、図８のX-X線に沿った第１の温度調整ヘッドの断面図である。 図１１は、本発明の第１実施形態における温度調整ヘッドの伝熱モデルである。 図１２は、本発明の第１実施形態に係るバーンイン装置における第１〜第３の温度調整ヘッドの温度調整可能範囲を示すグラフである。 図１３は、本発明の第１実施形態において、第１の温度調整ヘッドによりＤＵＴの温度調整を行っている状態を示す図である。 図１４は、本発明の第１実施形態に係るバーンイン装置に用いられる第２の温度調整ヘッドを示す側面図である。 図１５は、図１４に示す第２の温度調整ヘッドの下部平面図である。 図１６は、本発明の第１実施形態において、第２の温度調整ヘッドによりＤＵＴの温度調整を行っている状態を示す図である。 図１７は、本発明の第２実施形態における温度調整ヘッドの側面図である。 図１８は、本発明の第３実施形態における温度調整ヘッドの側面図である。 図１９は、図１８に示す温度調整ヘッドの下部平面図である。 図２０は、本発明の第３実施形態に係るバーンイン装置の冷媒回収手段の概略図である。

符号の説明

１…バーンイン装置
１００…バーンインチャンバ
２００…バーンインボード
３００…温度調整ボード
３０１…フレーム
３０５…第３のバネ（第３の付勢手段）
４００、４００ａ、４００ｂ、４００’ 、４００”…温度調整ヘッド
４１０…冷却ブロック
４１１…入口側流路
４１２…内部空間
４１３…出口側流路
４１４…バイパス路
４１５…第１の収容空間
４１６…第２の収容空間
４２０…ヒータブロック（加熱ブロック）
４２１…ヒータ（加熱手段）
４２３…第１のバネ（第１の付勢手段）
４３０…センサブロック（測定ブロック）
４３１…温度センサ
４３３…第２のバネ（第２の付勢手段）
６００…ＤＵＴ用電源
７００…ヒータ用電源
８００…バーンインコントローラ
９００…チラー

Claims (22)

1. バーンインボードに実装された複数の被試験電子部品に、前記被試験電子部品を加熱するために加熱手段を有する加熱ブロックと、前記被試験電子部品を冷却するために冷媒を流通可能な流路が形成された冷却ブロックと、を接触させながら、前記複数の被試験電子部品に対して同時にバーンイン試験を行うバーンイン装置であって、
   前記冷却ブロックに、前記加熱ブロックを収容するための第１の収容空間が形成されており、
   前記加熱ブロックは、前記冷却ブロックに対して断熱されるように前記冷却ブロックとの間に空気層が形成された状態で、前記第１の収容空間に収容されているバーンイン装置。
2. 前記加熱ブロックは、前記冷却ブロックに対して揺動可能に支持されており、
   前記加熱ブロックが前記被試験電子部品に非接触な状態において、前記加熱ブロックの先端面は、前記冷却ブロックの先端面に対して相対的に突出している請求項１記載のバーンイン装置。
3. 前記加熱ブロックと前記冷却ブロックとの間には、前記加熱ブロックを先端側に付勢する第１の付勢手段が設けられている請求項２記載のバーンイン装置。
4. 前記加熱ブロックが前記被試験電子部品に非接触な状態において、前記第１の付勢手段により前記加熱ブロックが接触面側に付勢されて、前記加熱ブロックの一部が前記冷却ブロックに接触している請求項３記載のバーンイン装置。
5. 前記被試験電子部品の温度を測定するための測定手段を有する測定ブロックをさらに備え、
   前記冷却ブロックに、前記測定ブロックを収容するための第２の収容空間が形成されており、
   前記測定ブロックは、前記冷却ブロックに対して断熱されるように前記冷却ブロックとの間に空気層が形成された状態で、前記第２の収容空間に収容されている請求項１〜４の何れかに記載のバーンイン装置。
6. バーンインボードに実装された複数の被試験電子部品に、前記被試験電子部品を冷却するための冷媒を流通可能な流路が形成された冷却ブロックと、前記被試験電子部品の温度を測定するための測定手段を有する測定ブロックと、を接触させながら、前記複数の被試験電子部品に対して同時にバーンイン試験を行うバーンイン装置であって、
   前記冷却ブロックに形成された流路を流通する前記冷媒の流量を可変させる流量可変手段をさらに備え、
   前記冷却ブロックに、前記測定ブロックを収容するための第２の収容空間が形成されており、
   前記測定ブロックは、前記冷却ブロックに対して断熱されるように前記冷却ブロックとの間に空気層が形成された状態で、前記第２の収容空間に収容されているバーンイン装置。
7. バーンインボードに実装された複数の被試験電子部品を冷却する冷媒を流通可能な流路が形成されていると共に、前記流路に連通している開口部が先端面に形成された冷却ブロックと、
   前記被試験電子部品の温度を測定するための測定手段を有する測定ブロックと、
   前記冷却ブロックに形成された流路を流通する前記冷媒の流量を可変させる流量可変手段と、
   前記流路を流通する冷媒を回収する冷媒回収手段と、を少なくとも備え、
   前記冷却ブロックに、前記測定ブロックを収容するための第２の収容空間が形成され、
   前記測定ブロックは、前記冷却ブロックに対して断熱されるように前記冷却ブロックとの間に空気層が形成された状態で、前記第２の収容空間に収容されており、
   前記バーンインボードに実装された前記被試験電子部品に、前記冷却ブロック及び前記測定ブロックを押し付けて、前記開口部を介して前記冷媒を前記被試験電子部品の表面に直接接触させながら、前記複数の被試験電子部品に対して同時にバーンイン試験を行い、
   前記バーンイン試験が終了したら、前記冷媒回収手段により前記冷媒を回収するバーンイン装置。
8. 前記測定ブロックは、前記冷却ブロックに対して揺動可能に支持されており、
   前記測定ブロックが前記被試験電子部品に非接触な状態において、
   前記測定ブロックの先端面は、前記冷却ブロックの先端面に対して相対的に突出している請求項５〜７の何れかに記載のバーンイン装置。
9. 前記測定ブロックと前記冷却ブロックとの間には、前記測定ブロックを先端面側に付勢する第２の付勢手段が設けられている請求項８記載のバーンイン装置。
10. 前記測定ブロックが前記被試験電子部品に非接触な状態において、
    前記第２の付勢手段により前記測定ブロックが先端側に付勢されて、前記測定ブロックの一部が前記冷却ブロックに接触している請求項９記載のバーンイン装置。
11. 複数の前記冷却ブロックをフレームに揺動可能に支持した温度調整ボードと、
    前記バーンインボードを収容可能であり、前記温度調整ボードを有するバーンインチャンバと、をさらに備え、
    前記温度調整ボードは、前記各冷却ブロックが、前記バーンインボードに実装された前記被試験電子部品に対してそれぞれ対向するように、前記バーンインチャンバ内に設けられている請求項１〜１０の何れかに記載のバーンイン装置。
12. 前記各冷却ブロックは、前記バーンインチャンバ内において対向する前記バーンインボードに向かって前記各冷却ブロックを付勢する第３の付勢手段を介して、前記フレームにそれぞれ支持されている請求項１１記載のバーンイン装置。
13. 前記複数の冷却ブロックに形成された各流路のうちの少なくとも一部が直列的に接続されている請求項１１又は１２記載のバーンイン装置。
14. 前記冷却ブロックには、前記流路から前記冷媒をバイパスさせるバイパス路が設けられている請求項１３記載のバーンイン装置。
15. 前記流量可変手段は、前記流路内又は前記バイパス路内に設けられている請求項６〜１４記載のバーンイン装置。
16. 前記温度調整ボードは、前記バイパス路が形成された第１の冷却ブロックと、前記バイパス路が形成されていない第２の冷却ブロックとを有する請求項１４又は１５記載のバーンイン装置。
17. 前記バーンインチャンバは複数の前記温度調整ボードを有し、
    前記複数の温度調整ボードのうち、一の前記温度調整ボードは、前記バイパス路が形成された第１の冷却ブロックを有し、他の前記温度調整ボードは、前記バイパス路が形成されていない第２の冷却ブロックを有する請求項１４又は１５記載のバーンイン装置。
18. 前記温度調整ボードは、前記冷媒と前記被試験電子部品との間の熱抵抗が相互に異なる２種類以上の冷却ブロックを有する請求項１１〜１７の何れかに記載のバーンイン装置。
19. 前記バーンインチャンバは複数の前記温度調整ボードを有し、
    前記複数の温度調整ボードのうち、一の前記温度調整ボードが有する前記冷却ブロックにおける前記冷媒と前記被試験電子部品との間の熱抵抗と、他の前記温度調整ボードが有する前記冷却ブロックにおける前記冷媒と前記被試験電子部品との間の熱抵抗とが相互に異なる請求項１１〜１７の何れかに記載のバーンイン装置。
20. 被試験電子部品を加熱するために加熱手段を有する加熱ブロックと、
    前記被試験電子部品を冷却するために冷媒を流通可能な流路が形成された冷却ブロックと、を備えた温度調整ヘッドであって、
    前記冷却ブロックに、前記加熱ブロックを収容するための第１の収容空間が形成されており、
    前記加熱ブロックは、前記冷却ブロックに対して断熱されるように前記冷却ブロックとの間に空気層が形成された状態で、前記第１の収容空間内に収容されている温度調整ヘッド。
21. 前記被試験電子部品の温度を測定するための測定手段を有する測定ブロックをさらに備え、
    前記冷却ブロックに、前記測定ブロックを収容するための第２の収容空間が形成されており、
    前記測定ブロックは、前記冷却ブロックに対して断熱されるように前記冷却ブロックとの間に空気層が形成された状態で、前記第２の収容空間に収容されている請求項２１記載の温度調整ヘッド。
22. 被試験電子部品を冷却するために冷媒を流通可能な流路が形成された冷却ブロックと、
    前記被試験電子部品の温度を測定するための測定手段を有する測定ブロックと、を備えた温度調整ヘッドであって、
    前記冷却ブロックに、前記測定ブロックを収容するための第２の収容空間が形成されており、
    前記測定ブロックは、前記冷却ブロックに対して断熱されるように前記冷却ブロックとの間に空気層が形成された状態で、前記第２の収容空間に収容されている温度調整ヘッド。

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