JP5003188B2 - 加熱治具 - Google Patents

Description

本発明は加熱治具に関するものである。

加熱対象をスポット的に加熱するのに適した加熱治具としては、特許文献１に記載されたものが知られている。この従来例において、加熱治具は、金属材料により、加熱ヒータの挿入孔を備えて棒状に形成され、加熱操作は、加熱ヒータを挿入孔に挿入した状態で、挿入孔の底部を形成する先端壁面を加熱対象に押し付けて行われる。
特許第３４２５８２５号

しかし、上述した従来例の加熱治具は、特定の加熱面積を有する単一の加熱面しか有しないために、加熱対象面の大きさが異なった加熱対象には使用することができず、汎用性に欠けるという問題がある。

本発明は、以上の欠点を解消すべくなされたものであって、加熱対象面の大きさが異なっても使用可能な加熱治具の提供を目的とする。また、本発明の他の目的は、この加熱治具を使用した半導体素子の熱試験装置の提供にある。

加熱治具Ａは、発熱体挿入部２に発熱体３を挿入、保持し、外表面に形成された加熱面１を加熱対象４に接触させて当該加熱対象４をスポット的に加熱する。大きさの異なる複数の加熱面１を備える本発明において、加熱対象面７の大きさに合うように加熱面１を選択することができるために、汎用性が向上する。

本発明によれば、同一の加熱治具で加熱対象面の大きさが異なる種々の加熱対象を加熱することができるために、汎用性が向上する。

図１、２に半導体素子４の加熱試験に使用する加熱治具Ａとして構成された本発明の実施の形態を示す。加熱治具Ａは、銅、アルミニウム等の伝熱性に優れた金属材料によりブロック形状に形成され、中央部に３個の発熱体挿入部２を備える。

発熱体挿入部２は、棒状の発熱体３を挿入することができるように、一端が開放されて所定の深さ寸法を有する孔状に形成される。各発熱体挿入部２は、各々の軸長方向が３次元直交座標系の座標軸に平行する姿勢で配置される。この実施の形態において、各発熱体挿入部２の太さは均等に形成されているが、発熱体３挿入毎に太さを異ならせることもできる。

１は加熱面で、各発熱体挿入部２の閉塞端側に壁面を利用して、発熱体挿入部２の中心軸線に対する直交平面として形成される。３カ所に形成される加熱面１は、各々面積が異なっており、加熱面１のいずれかの加熱面１を対象の半導体素子４に押し付けた際に他の加熱面１が半導体素子４に干渉することのないように、必要に応じて加熱治具Ａには突部１１が形成され、その先端面が加熱面１とされる。

なお、理解を容易にするために、図において、加熱面１の符号は、面積の小さい順に１−１、１−２、１−３のように添え字を付して示し、対応する発熱体挿入部２にも同様２−１、２−２、２−３のように添え字を付す。

また、加熱面１への効率的な熱伝達を達成するために、加熱面１の壁面、すなわち発熱体挿入部２の底壁１２の板厚は、強度等を考慮して適度に薄く形成され、符号で示される加熱面１のように、発熱体３の断面積に比して小さな面積のものは、発熱体挿入部２の底壁１２から突設された小突起１１の先端に形成される。

したがってこの実施の形態において、まず、半導体素子４のヒートシンク面、パッケージ面等、加熱対象面７の大きさに合う加熱面１を選択し、次いで、選択した加熱面１に対応する発熱体挿入部２に発熱体３を挿入する。発熱体３と発熱体挿入部２との境界には、伝熱性グリース、コンパウンド等の伝熱体を介在させると、発熱体３と加熱治具Ａとの間の熱抵抗を減少させることができる。

発熱体３を挿入した状態で、加熱面１は、発熱体３の軸長方向に位置し、この状態で加熱面１を加熱対象面７に自重、あるいは適宜の付勢手段を使用して押し付ける、半導体素子４への加熱試験を行うことができる。

図３に上述した加熱治具Ａを使用した半導体素子４の熱試験装置を示す。試験装置は、試験対象である半導体素子４を保持するための素子保持ボード５と、素子保持ボード５上の半導体素子４に加熱面１が当接するように加熱治具Ａを保持するための治具保持ボード８とを有する。

素子保持ボード５は、ベースプレート１３上に実装基板１４を固定して形成され、ベースプレート１３の四隅部には上記治具保持ボード８を支持するための支柱１５が立設される。図４に示すように、支柱１５は、治具保持ボード８と素子保持ボード５との間隔を所定寸法に設定するための中空パイプ１５ａと、両ボードを連結するためのボルト１５ｂ、ナット１５ｃとから構成される。

また、ベースプレート１３の側縁部には、評価装置９の検査端子に接続されるコネクタ１６が固定され、実装基板１４上に形成される図外のプリント配線に接続される。実装基板１４上には、複数のソケット１０が所定ピッチで実装されており、ソケット１０に装着された半導体素子４の各端子は上記プリント配線を介して評価装置９に接続される。

一方、治具保持ボード８はプリント基板により形成され、一側縁部に外部電源２２に接続するためのコネクタ１７が実装される。図５に示すように、治具保持ボード８には、ソケット１０の上方に位置する矩形開口１８がソケット１０の実装ピッチに合致させて複数形成され、これら矩形開口１８を列単位で閉塞するように、ヒータ固定プレート１９がビス２０を使用して固定される。ヒータ固定プレート１９には、上記加熱治具Ａの発熱体３を貫通させるための貫通孔１９ａが穿孔され、さらに、治具保持ボード８上には、各貫通孔１９ａを挟むようにして一対の接続パッド２１が形成される。接続パッド２１は、図外のプリント配線を介してコネクタ１７に接続される。

上記ヒータ固定プレート１９上には、各貫通孔１９ａに対応して取付プレート６が固定される。図４に示すように、取付プレート６は貫通孔１９ａを挟んで一対配置され、対向辺に発熱体３の外壁に当接する凹部６ａが形成される。発熱体３が円形断面を有するこの実施の形態において、凹部６ａは、発熱体３の径寸法に一致する曲率を有する半円形状に形成される。

この取付プレート６は、ねじ挿通孔６ｂを貫通してヒータ固定プレート１９にねじ込まれるビス６ｃを使用してヒータ固定プレート１９上に固定される。後述するように、発熱体３の脱着を行うために、ねじ挿通孔６ｂは、凹部６ａを先頭辺としてスライド可能なように、長孔により形成される。

したがってこの実施の形態において、試験に際し、まず、実装基板１４上のソケット１０に試験対象の半導体素子４を装着し、次いで、加熱治具Ａを加熱面１が半導体素子４のパッケージ天井面７に当接するように保持する。加熱治具Ａの組み付けは、例えば、予め治具保持ボード８を素子保持ボード５上に組み付けた状態で所定位置に加熱治具Ａを保持し、この後、発熱体３を加熱治具Ａの発熱体挿入部２に挿入し、次いで、取付プレート６により発熱体３を固定して行われる。

このようにして加熱治具Ａ、および発熱体３を所定位置に固定した後、各発熱体３のリード線３ａを治具保持ボード８の接続パッド２１にはんだ等を使用して接続し、試験準備が完了する。

加熱試験は、外部電源２２から給電して発熱体３を所定試験温度に保持したまま、評価装置９から所定の試験用入力を与え、これに対する応答信号を評価することにより行われる。

本発明を示す斜視図である。 加熱治具の使用状態を示す図で、（ａ）は加熱面１−１を使用した場合を示す図、（ｂ）は加熱面１−２を使用した場合を示す図、（ｃ）は加熱面１−３を使用した場合を示す図である。 熱試験装置を示す斜視図である。 熱試験装置の使用状態を示す図である。 発熱体の治具保持ボードへの固定を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は取付プレートにより発熱体が固定されている状態を示す正面図、（ｃ）は取付プレートにより発熱体が固定されていない状態を示す正面図である。

符号の説明

１ 加熱面
２ 発熱体挿入部
３ 発熱体
４ 加熱対象
５ 素子保持ボード
７ 半導体上面
８ 治具保持ボード
９ 評価装置
１０ ソケット
Ａ 加熱治具

Claims (5)

1. 面積の異なる互いに直交する複数の加熱面と、
   一端が開放され他端が前記加熱面に対応する閉塞端となる孔状に形成され、棒状の発熱体が挿入されると前記閉塞端に前記発熱体の長手方向端部が接触する、前記複数の加熱面のそれぞれに対応して設けられる複数の発熱体挿入部と、
   を有し、
   前記加熱面は、前記発熱体挿入部の閉塞端側に壁面を利用して、前記発熱体挿入部の中心軸線に対する直交平面として形成される、加熱治具。
2. 前記加熱面は、前記発熱体挿入部の閉塞端側の壁面から突設された小突起の先端面である請求項１記載の加熱冶具。
3. 請求項１に記載の加熱治具と、
   試験対象の半導体素子を着脱自在に保持するソケットを備える素子保持ボードと、
   前記加熱冶具の発熱体挿入部に挿入された発熱体を貫通させて固定する貫通孔を有し、前記素子保持ボード上に支持される治具保持ボードと、
   を有し、
   前記加熱冶具の加熱面を前記ソケットに保持された半導体素子に当接させ、前記半導体素子を所定の加熱条件に維持する半導体素子の熱試験装置。
4. 前記素子保持ボードにはプリント配線を介して評価装置に接続される半導体素子装着用のソケットが実装される請求項３に記載の熱試験装置。
5. 前記治具保持ボードには、加熱治具への給電用プリント配線が形成される請求項３または４に記載の熱試験装置。

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