专利名称：温度控制装置和温度控制方法
技术领域：
本发明涉及在用于测试半导体集成电路元件等各种电子部件(以下称作IC芯片)的电子部件试验装置中使用的优选温度控制装置和温度控制方法，特别是涉及即使电子部件由于测试时的测试图而自发热，也能以作为目标的正确温度来进行试验的温度控制装置和温度控制方法。
背景技术：
在半导体器件的制造过程中，需要对最终制造出的IC芯片等电子部件进行试验的试验装置。作为这样的试验装置中的一种，众所周知的有用常温或者比常温高或低的温度条件来对IC芯片进行试验的电子部件试验装置。这是因为作为IC芯片的特性，有必要确保无论在常温或者高温或低温下都能良好地工作。
在这种电子部件试验装置中，使试验环境为常温、高温或低温等一定温度环境，并且把IC芯片输送到测试头上，在此把IC芯片按压到测试头的接触端子上来进行电连接，从而进行试验。通过这样的试验来良好地测试IC芯片，至少把IC芯片分类为合格品和不合格品。
但是，伴随着近年来IC芯片的高速化和高集成度，呈现出工作时其自发热量增加的倾向，即使在试验中，这样的自发热量也存在着增加的倾向。例如根据IC芯片的种类有时会产生数十瓦的自发热，所以不自发热时和自发热时的温度变动幅度显著大。
因此，如果进行150℃前后的高温试验，则除了该热量之外，在IC芯片中还产生基于自发热的热量，据此，尽管在恒温环境中进行试验也难以进行准确的试验评价。
不过，虽然提出在IC芯片的附近设置检测该IC芯片温度的传感器，并把由该传感器检测出的IC芯片的实际温度反馈给温度外加装置(专利文献1)，但是即使在IC芯片的附近设置温度传感器也仍有局限性，无法使IC芯片和温度传感器之间的热电阻达到0。因此，只要使用外部传感器，就无法检测出IC芯片的真实温度。
另外，作为用于把由于自发热而时刻变动的IC芯片的温度维持在作为目标的试验温度范围内的技术，提出了使同时具备加热功能和冷却功能的温度控制装置与IC芯片接触(专利文献1)，但是由于具有小型化倾向的IC芯片的热容量、温度控制装置的热容量极端地不同，所以即使用温度控制装置进行反馈控制，也无法跟踪IC芯片的自发热所引起的温度变动。
专利文献1—美国专利第6476、627号公报发明内容鉴于上述问题的存在，本发明的目的在于提供即使电子部件由于测试时的测试图而自发热，电子部件的温度据此而大幅度变动，也能以作为目标的正确温度来进行试验的温度控制装置、温度控制方法、电子部件试验用处理机、电子部件试验装置和电子部件的试验方法。
(1)为了实现所述目的，根据本发明的第一观点，提供一种温度控制装置，在向被试验电子部件发送测试图并通过检测其响应图来执行所述被试验电子部件的测试的电子部件试验装置中使用，包括被设置为与所述被试验电子部件接触的温度调节器；控制所述温度调节器的消耗电力以使基于所述测试图的所述被试验电子部件的消耗电力和所述温度调节器的消耗电力的总电力成为一定值的电力控制部件。
为了实现所述目的，根据本发明的第二观点，提供一种温度控制方法，向被试验电子部件发送测试图，检测响应图，从而执行所述被试验电子部件的测试时，包括使温度调节器与所述被试验电子部件接触的步骤；控制所述温度调节器的消耗电力以使所述被试验电子部件的消耗电力和所述温度调节器的消耗电力的总电力成为一定值的步骤。
为了实现所述目的，根据本发明的第三观点，提供一种电子部件试验用处理机，包括向输入测试图的接触端子按压被试验电子部件的推动器；与所述被试验电子部件接触地设置在所述推动器上的温度调节器；控制所述温度调节器的消耗电力以使基于所述测试图的所述被试验电子部件的消耗电力和所述温度调节器的消耗电力的总电力成为一定值。
为了实现所述目的，根据本发明的第四观点，提供一种电子部件试验装置，包括生成规定的测试图的测试图生成部件；向被试验电子部件的端子被按压的接触端子发送由所述测试图生成部件生成的测试图的测试图发送部件；根据所述测试图的响应图来进行所述被试验电子部件的评价的判定部件；控制所述温度调节器的消耗电力以使基于所述测试图的所述被试验电子部件的消耗电力和所述温度调节器的消耗电力的总电力成为一定值的电力控制部件。
为了实现所述目的，根据本发明的第五观点，提供一种电子部件的试验方法，在把被试验电子部件的端子向接触端子按压的状态下，经由所述接触端子向所述被试验电子部件发送规定的测试图并通过检测其响应图来执行被试验电子部件的测试，包括使温度调节器与所述被试验电子部件接触的步骤；控制所述温度调节器的消耗电力以使基于所述测试图的所述被试验电子部件的消耗电力和所述温度调节器的消耗电力的总电力成为一定值的步骤；根据所述测试图的响应图来进行所述被试验电子部件的评价的步骤。
在所述发明中，所述电力控制部件包括根据向所述被试验电子部件发送的测试图预测所述被试验电子部件的消耗电力图的消耗电力图预测部；生成抵消所述被试验电子部件的消耗电力图的消耗电力抵消图的消耗电力抵消图生成部；向所述温度调节器发送所述消耗电力抵消图的消耗电力抵消图发送部。
另外，所述电力控制部件包括从供给一定电流的恒定电流供给部件向并列的一方分路来向所述被试验电子部件供给电流的第一电力供给部件；从所述恒定电流供给部件向并列的另一方分路来向所述温度调节器供给电流的第二电力供给部件。
在所述发明中，控制所述消耗电力的步骤包括根据向所述被试验电子部件发送的测试图预测所述被试验电子部件的消耗电力图的步骤；生成抵消所述被试验电子部件的消耗电力图的消耗电力抵消图的步骤；向所述温度调节器发送所述消耗电力抵消图的步骤。
另外，控制所述消耗电力的步骤包括从供给一定电流的恒定电流供给部件向并列的一方分路来向所述被试验电子部件供给电流的步骤；从所述恒定电流供给部件向并列的另一方分路来向所述温度调节器供给电流的步骤。
在本发明的温度控制装置、温度控制方法、电子部件试验用处理机、电子部件试验装置和电子部件的试验方法中，在向被试验电子部件发送测试图，检测响应图，执行所述被试验电子部件的测试时，控制温度调节器的消耗电力，从而基于所述测试图的被试验电子部件的消耗电力和温度调节器的消耗电力的总电力成为一定值。
即使存在测试图的输入，被试验电子部件的消耗电力和温度调节器的消耗电力的总和控制为一定，所以如果把被试验电子部件和温度调节器视为一个热系统，热量的收支成为0。据此，即使由于测试图的输入，被试验电子部件的温度变动，基于该温度变动的热在与温度调节器之间抵消，所以能把被试验电子部件的温度维持一定。
另外，从对被试验电子部件发送的测试图预测被试验电子部件的消耗电力图，生成抵消它的消耗电力抵消图，向温度调节器发送，或采用对被试验电子部件供给的电力和对温度调节器供给的电力的总和总成为一定的电路结构，从而不设置检测被试验电子部件的实际温度的传感器，也能抑制温度变动。能防止设置温度调节器引起的被试验电子部件的温度误差的发生和反馈控制引起的控制延迟，所以能把被试验电子部件维持管理在更狭小的温度范围中。
通常采用具有等于或近似于基于被试验电子部件的消耗电力的温度变化特性的温度调节器，在温度变化特性中产生相关关系或共通点，所以应该向温度调节器发送的消耗电力抵消图的生成作业变得容易。另外，通过把温度变化特性近似，控制温度调节器的温度时的响应性也提高，能立刻执行对于控制指令值的向被试验电子部件的热量外加。因此，即使在被试验电子部件中产生剧烈的温度变动，对于它，也能立刻应对，据此，能在正确的温度环境下进行试验评价。
(2)为了实现所述目的，根据本发明的第六观点，提供一种温度控制装置，在向被试验电子部件发送测试图并通过检测其响应图来执行所述被试验电子部件的测试的电子部件试验装置中使用，包括动态加热所述被试验电子部件的加热器；冷却或加热所述被试验电子部件的由珀耳帖效应元件构成的冷却器；热连接在所述冷却器上，冷却或加热所述冷却器的散热面的吸热设备。
另外，为了实现所述目的，根据本发明的第七观点，提供一种电子部件试验装置，向被试验电子部件发送测试图，并通过检测其响应图来执行所述被试验电子部件的测试，包括所述温度控制装置；向输入测试图的接触端子按压被试验电子部件的推动器；与所述被试验电子部件热接触地设置在所述推动器上，冷却或加热所述被试验电子部件的由珀耳帖效应元件构成的冷却器。
在所述发明中，能根据基于测试图的被试验电子部件的消耗电力，动态控制所述加热器的加热能量。
另外，在所述发明中，根据来自被试验电子部件中设置的温度敏感元件的信号来产生消耗电力抵消图，能动态控制加热器的加热能量。
另外，在所述发明中，根据来自被试验电子部件中设置的温度敏感元件的信号，能控制冷却器的冷却或加热。
另外，在所述发明中，包括根据来自被试验电子部件中设置的温度敏感元件的信号，控制冷却器的冷却能力的第一控制部件；根据基于测试图的被试验电子部件的消耗电力，前馈控制加热器的加热能量的第二控制部件。
在本发明的温度控制装置和温度控制方法中，首先取得来自被试验电子部件中内置的热二极管等温度敏感元件的信号，根据温度，控制冷却器的冷却能力，所以不受与被试验电子部件接触的部位的热电阻的变化的影响，能根据无限接近试验温度(IC器件的结温度)的温度，进行试验，试验结果的可靠性显著提高。
另外，在冷却器中使用珀耳帖效应元件，所以与使用冷却媒体的冷却器相比，响应性好，冷却能力的控制也简单，没必要动态控制冷却媒体的温度。另外，在变为过冷却时，只通过使外加极性颠倒，就能加热，能作为加热器使用。
另外，基于加热器的被试验电子部件的加热能预测基于测试图的被试验电子部件的消耗电力，反馈控制它，所以被试验电子部件的发热量和加热器的发热量的总和总能维持一定，据此，能防止反馈控制引起的控制延迟，能在更窄小的温度范围中维持管理被试验电子部件。
下面简要说明附图。
图1是表示本发明实施例的电子部件试验装置的框图。
图2分别是表示对于测试的时间经过的(A)被试验电子部件的消耗电力图、(B)被试验电子部件的温度变化特性、(C)消耗电力抵消图、(D)温度调节器的温度变化特性和(E)具有温度调节器时的被试验电子部件的温度变化特性的曲线图。
图3是表示本发明的其他实施例的温度控制装置的要部的电路图。
图4是表示本发明的其他实施例的电子部件试验装置的框图。
图5是表示本发明的其他实施例的电子部件试验装置的框图。
具体实施例方式
下面根据
本发明实施例。
实施例1本实施例的电子部件试验装置1是在对被试验IC芯片2提供高温或低温的温度应力的状态或不提供温度应力的常温下，试验被试验IC芯片2是否恰当工作，按照该试验结果，把被试验IC芯片2分类的装置。图1所示的电子部件试验装置1由以下部分构成依次把被试验IC芯片2向设置在测试头13上的接触端子132输送，按照测试结果把结束试验的被试验IC芯片2分类，存放到规定的托盘中的处理机11；发送规定的测试图，根据响应信号，试验评价被试验IC芯片2的测试器12；具有接触端子132，作为处理机11和测试器12的接口起作用的测试头13。测试器12和测试头13、处理机11和测试器12通过电缆等信号线电连接。
须指出的是，接触端子132具有与被试验IC芯片2的驱动端子21a接触的接触端子132a、与被试验IC芯片2的输入输出端子21b接触的接触端子132b，也把它们总称为接触端子132。另外，接触端子132通过设置在测试头13上的插座和电路板131，输入输出来自测试器12的各种信号。
在处理机11上设置把将来要进行试验的IC芯片向测试头13的接触端子132的上部输送的输送机，在该输送机上设置吸附保持IC芯片2，向接触端子132按压的推动器111。在本发明中，这些输送机和推动器111的结构并未特别限定，所以省略输送机的图示，模式地图示推动器111。
须指出的是，作为处理机的类型，在本发明中能使用在测试盘上搭载多个IC芯片，把它搬入面对测试头13的接触端子132而设置的恒温室内，同时测试多个IC芯片的处理机；预先使用加热板把多个IC芯片预热，从其中吸附保持少数个IC芯片，逐次进行测试的类型的处理机。
推动器111通过未图示的驱动机构，对于测试头13的接触端子132，在图示的箭头方向接近或远离移动，但是在其顶端设置加热器112和冷却器113。须指出的是，加热器112和冷却器113的配置的上下关系可以相反。
本实施例的加热器112为与被试验IC芯片2同等或近似于它的热容量。例如，被试验IC芯片2由重量2g左右的环氧树脂的封装构成时，加热器112在2g左右的环氧树脂的封装内嵌入发热体112a。但是，本发明的加热器并不局限于热容量同等或近似于它的加热器，重要的是，具有与被试验IC芯片2温度变化特性相同或近似于它的温度变化特性的加热器，材料和重量没必要一定相等。
须指出的是，加热器112的大小没必要与被试验IC芯片2一定相同，但是希望是能与被试验IC芯片2的主面全面接触的大小，据此，传热效果进一步提高。
本实施例的加热器112与被试验IC芯片2，掌管把被试验IC芯片2调节为作为目标的试验温度的功能，相当于本发明的温度调节器。须指出的是，提供给发热体112a的电力是基于由后面描述的消耗电力抵消图生成部142生成的消耗电力的抵消图的，通过消耗电力抵消图发送部143输入。
本实施例的冷却器113能通过具有比加热器112或被试验IC芯片2大的热容量的构件构成，通过冷却媒体循环，把加热器112冷却。冷却器113在作为目标的试验温度为低温或高温时使用，在试验温度为常温时成为断开。
加热器112和冷却器113能按如下使用。例如，作为目标的试验温度在低温一侧为-60℃，在高温一侧为150℃，在常温为20℃，被试验IC芯片2的自发热引起的温度上升在各试验温度下如果最大为10℃，则进行-60℃的低温试验时，用冷却器113把加热器112冷却到-70℃，通过基于加热器112的加热或被试验IC芯片2的自发热，调节差分的10℃。同样，进行20℃的常温试验时，用冷却器113把加热器112冷却到10℃，通过基于加热器112的加热或被试验IC芯片2的自发热，调节差分的10℃。
而进行150℃的高温试验时，使冷却器113断开，使加热器112的潜在设定温度为140℃，对于差分的10℃，通过被试验IC芯片2的自发热和加热器112来进行调节。须指出的是，在进行高温试验时，代替冷却器113，设置比加热器112或被试验IC芯片2的热容量还大的第二加热器，用第二加热器把加热器112加热到140℃，也可以通过基于加热器112的加热或被试验IC芯片2的自发热来调差分的10℃。
顺便说一下，用于把被试验IC芯片2向测试头13的接触端子132输送的部件虽然未特别限定，但是能列举在加热器112的下表面形成真空吸附孔，真空吸附被试验IC芯片2，或把被试验IC芯片2搭载在测试盘上的部件。
本实施例的测试器12包括生成规定的测试图的测试图生成部件121；在把被试验IC芯片2的端子21(把驱动端子21a和输入输出端子21b总称为端子21)按向接触端子132的状态下，把由测试图生成部件121生成的测试图发送给接触端子132的测试图发送部件122。
测试图生成部件121在对被试验IC芯片2的驱动端子21a外加恒电压+V的状态下，生成提供给被试验IC芯片2的输入输出端子21b的测试图(所谓的逻辑信号)，按照试验说明书，适当设计测试图。
本实施例的测试器12包括取得从测试图发送部件122通过接触端子132b向被试验IC芯片2的输入输出端子21b发送的测试图的响应图，通过与发送的测试图比较，进行被试验IC芯片2的试验评价的判定部件123。基于判定部件123的试验评价结果发送给处理机11，把试验后的IC芯片2分类到规定的托盘中。
在本实施例的测试器12中包括预测基于测试图的被试验IC芯片2的消耗电力图的消耗电力图预测部141；生成抵消消耗电力图的消耗电力抵消图的消耗电力抵消图生成部142；把消耗电力抵消图向加热器112发送的消耗电力抵消图发送部143。消耗电力图预测部141、消耗电力抵消图生成部142、消耗电力抵消图发送部143构成本发明的电力控制部件14。
消耗电力图预测部141在把由测试器12的测试图生成部件121生成的测试图向被试验IC芯片2发送时，从测试图预测由被试验IC芯片2消耗的电力。即进行试验的IC芯片2的电路结构已知，所以根据对被试验IC芯片2的输入输出端子21b输入的逻辑信号，预先能求出流向被试验IC芯片2的内部电路的电流。另外，在此生成的消耗电力图作为与由测试图生成部件121生成的测试图在时间上同步的图求出。
消耗电力抵消图生成部142生成抵消由消耗电力图预测部141求出的消耗电力图的消耗电力抵消图。消耗电力抵消图作为与消耗电力图在时间上同步的图生成，所以成为与由测试图生成部件121生成的测试图在时间上同步的图。
如上所述，如果对被试验IC芯片2输入测试图，则由于IC芯片2的内部电路消耗的电力，IC芯片2自发热，它引起作为目标的试验温度的变动，但是在本实施例中，对加热器112的发热体112a输入抵消成为该自发热的主要原因的消耗电力的图，把被试验IC芯片2的消耗电力和加热器112(发热体112a)的消耗电力的总和维持一定，据此，抑制被试验IC芯片2的温度变动。
即如果对IC芯片2输入测试图，则如图2(A)所示，大小的电流(0、im、imax、imin)流向IC芯片2的内部电路，而且由于这样的大小的电流流过，如图2(B)所示，被试验IC芯片2以不同的热量自发热，或不自发热，据此，IC芯片自身的温度变动。因此，本实施例的消耗电力抵消图生成部142决定消耗电力抵消图，从而被试验IC芯片2的消耗电力和加热器112的消耗电力的总和总变为一定值。图2(C)表示抵消图。
本实施例的加热器112为与被试验IC芯片2同等或近似于它的热容量，所以从被试验IC芯片2的消耗电力图生成消耗电力抵消图时的计算式变得单纯，程序生成作业变得极简单。
把由消耗电力抵消图生成部142生成的消耗电力抵消图向消耗电力抵消图发送部143发送，从在此向加热器112的发热体112a作为电力(为恒电压时，电流)供给。基于该消耗电力抵消图的加热器112的温度按图2(D)所示那样变动，如果合成它和图2(B)所示的被试验IC芯片2的温度变化，则如图2(E)所示，成为一定温度。
下面说明作用。
在以下的例子中，一边参照图2，一边说明对本实施例的被试验IC芯片2进行150℃的高温动作试验时的情形。被试验IC芯片2如果为通过输入测试图，就产生最大10℃的自发热，则该被试验IC芯片2如图2(B)所示那样，与不自发热的状态的温度T0相比，温度最大上升10℃，测试中在T0～T0+10℃之间变动。因此，加热器112的基准设定温度T1(参照图2(D))为比作为目标的试验温度150℃低10℃的140℃，按照对被试验IC芯片2输入的测试图，使剩下的10℃变动。
如果参照图2进一步具体说明，则在驱动端子21a上外加恒电压V的状态下，对被试验IC芯片2的输入输出端子21b输入由测试图生成部件121生成的规定的测试图，据此，图2(A)所示的电流流向被试验IC芯片2的内部电路。时间0～t1、t2～t3、t4～t8分别表示测试图停止状态，时间t1～t2是测试图1(im)，时间t3～t4是测试图2(imax)，t5～t6是测试图3(imin)。
被试验IC芯片2的电流这样增加或减少，电流增加时，大电流imax流过，或小电流imin流过，所以被试验IC芯片2自身的温度按照消耗电力图，如图2(B)所示那样，在T0～T0+10℃之间变动。小型化的IC芯片2的热容量小，所以对于电流的增减，温度敏锐地变动。
而作为提供给加热器112的电流，设定加热器112的温度变为比试验温度150℃还低10℃的140℃的潜在电流i0，把它与基于图2(C)所示的消耗电力抵消图的电流相加。
即如图2(A)所示的时间0～t1、t2～t3、t4～t8那样，当消耗电力图的消耗电力小时，被试验IC芯片2几乎不自发热，所以对加热器112供给把潜在电流i0与i′max相加的电流，该加热器112的温度达到150℃。据此，如图2(E)所示，被试验IC芯片2也变为试验温度的150℃，能以作为目标的试验温度进行测试。
另外，图2(A)所示的时间t1～t2象测试图1(im)那样，时间t3～t4象测试图2(imax)那样，t5～t6象测试图3(imin)那样，消耗电力不是0，绝对值不同时，把与各消耗电力对应的电流i′m、i′min与潜在电流i0相加的电流提供给加热器112，该加热器112的温度达到150℃。据此，如图2(E)所示，被试验IC芯片2也达到试验温度的150℃，能以作为目标的试验温度进行测试。
在本实施例的电子部件试验装置、温度控制装置和电子部件试验方法中，即使由于测试图的输入，被试验IC芯片2自身的温度变动，基于温度变动的热在与加热器112之间抵消，所以能把被试验IC芯片2的温度维持在一定。
另外，根据对被试验IC芯片2发送的测试图，预测由被试验IC芯片2消耗的消耗电力图，生成抵消它的消耗电力抵消图，所以不用设置检测被试验IC芯片2的实际温度的传感器，就能抑制自发热引起的温度变动。能防止设置温度传感器引起的被试验IC芯片2的温度误差和反馈控制引起的控制延迟，所以能在更窄小的温度范围中维持管理被试验IC芯片2。
使被试验IC芯片2与热容量相等或者近似热容量的加热器112接触，所以能简化消耗电力抵消图的生成作业，另外，控制加热器112的温度时的响应性提高，能立刻执行对于控制指令值的向被试验IC芯片2的热量外加。因此，即使在被试验IC芯片2中产生急剧的温度变化，对此能立刻应对，据此，能在正确的温度环境下进行试验评价。
实施例2图3是表示本发明的其他实施例的温度控制装置的要部的电路图。在上述的实施例中，电力控制部件14由消耗电力图预测部141、消耗电力抵消图生成部142以及消耗电力抵消图发送部143构成，但是在本实施例中，由恒电流供给电路144(相当于本发明的恒电流供给部件)、第一电力供给电路145(相当于本发明的第一电力供给部件)、第二电力供给电路146(相当于本发明的第二电力供给部件)构成。
如图3所示，在被试验IC芯片2的驱动端子21a上外加+V的电压，但是该外加线152的外加电压通过读出线153连接到运算放大器151的输入端子上，通过来自可变电源150的输入(+V)，运算放大器151输出端子通过晶体管154和晶体管146a控制驱动端子21a，据此，在被试验IC芯片2的驱动端子21a上外加一定电压V。
通过在电源端子+VA上并联晶体管144a以及电阻144b和稳压二极管144c以及电阻144d，构成本实施例的恒电流供给电路144，据此，恒电流i1流向从电源端子+VA到分支点147的线。
如上所述，对供给恒电流的线的分支点147连接被试验IC芯片2的驱动端子21a，但是与它并联由晶体管146a和电阻112a构成的加热器112。从分支点147到被试验IC芯片2的线构成本实施例的第一电力供给电路145，从分支点147到加热器112的线构成本实施例的第二电力供给电路146。须指出的是，如果是能流过作为目标的电流的晶体管，则晶体管146a自身也能作为加热器112构成。
在本实施例中，如果对被试验IC芯片2的输入输出端子21b输入测试图，就从电源端子+VA供给恒流，从分支点147通过线152(通过第一电力供给电路145)，电流i2从驱动端子21a流向被试验IC芯片2的内部电路，但是剩下的电流i3＝i1-i2从分支点147通过晶体管146a流向电阻112a。
因此，流向被试验IC芯片2和加热器112的总电流值变为一定i1，外加电压一定，所以总消耗电力变为一定。据此，被试验IC芯片2中产生的热量和加热器112中产生的热量总变为一定。
在这样构成的本实施例的电子部件试验装置、温度控制装置和电子部件试验方法中，由于测试图的输入，即使被试验IC芯片2自身的温度变动，也能在与加热器112之间抵消该温度变动引起的热，所以能把被试验IC芯片2的温度维持一定。
另外，采用提供给被试验IC芯片2的电力(电流i2)和提供给加热器112的电力(电流i3)的总和变为一定i1的电路结构，所以不用设置检测被试验IC芯片2的实际温度的传感器，就能抑制自发热引起的温度变动。能防止设置温度传感器引起的被试验IC芯片2的温度误差和反馈控制引起的控制延迟，所以能在更窄小的温度范围中维持管理被试验IC芯片2。
与上述的实施例相比，用硬件使消耗电力的总和一定，所以从测试图预测被试验IC芯片2的消耗电力的作业变为不要，在应对测试图复杂时或多种类的测试图时，变得有利。
实施例3图4是表示本发明的其他实施例的电子部件试验装置1的框图。本实施例的电子部件试验装置1也与图1所示同样，是在对被试验IC芯片2提供高温或低温的温度应力的状态或不提供温度应力的常温下，试验被试验IC芯片2是否恰当工作，按照该试验结果，把被试验IC芯片2分类的装置。
图4所示的电子部件试验装置1由以下部分构成一次把被试验IC芯片2向设置在测试头13上的接触端子132输送，按照测试结果把结束试验的被试验IC芯片2分类，存放到规定的托盘中的处理机11；发送规定的测试图，根据响应信号，试验评价被试验IC芯片2的测试器12；具有接触端子132，作为处理机11和测试器12的接口起作用的测试头13。测试器12和测试头13、处理机11和测试器12通过电缆等信号线电连接。
须指出的是，接触端子132具有与被试验IC芯片2的驱动端子21a接触的接触端子132a、与被试验IC芯片2的输入输出端子21b接触的接触端子132b，也把它们总称为接触端子132。另外，接触端子132通过设置在测试头13上的插座和电路板131，输入输出来自测试器12的各种信号。
在处理机11上设置把将来要进行试验的IC芯片向测试头13的接触端子132的上部输送的输送机，在该输送机上设置吸附保持IC芯片2，向接触端子132按压的推动器111。在本发明中，这些输送机和推动器111的结构并未特别限定，所以省略输送机的图示，模式地图示推动器111。
须指出的是，作为处理机11的类型，在本发明中能使用在测试盘上搭载多个IC芯片，把它搬入面对测试头13的接触端子132而设置的恒温室内，同时测试多个IC芯片的类型的处理机；预先使用加热板把多个IC芯片预热，从其中吸附保持少数个IC芯片，逐次进行测试的类型的处理机。
推动器111通过未图示的驱动机构，对于测试头13的接触端子132，在图示的箭头方向接近或远离移动，但是在其顶端设置加热器112和冷却器113。须指出的是，加热器112和冷却器113的配置的上下关系可以相反。
本实施例的加热器112如上述的实施例那样，为与被试验IC芯片2同等或近似于它的热容量，或具有与被试验IC芯片2的温度变化特性相同或近似于它的温度变化特性，但是并不一定局限于此。另外，作为发热体112a的传热特性，采用向冷却器113一侧不直接传热的构造，希望形成向被试验IC芯片2以高效加热的构造。例如在图4所示的发热体112a的上部一侧插入热电阻大的低热传导构件112b，或形成空洞空间。为了被试验IC芯片2的动态温度控制成为可能，希望形成加热响应时间成为最短时间的构造的发热体112a和低热传导构件112b。发热体112a中产生的热源的路线向正下方的传热面传导热，在传热面一边与被试验IC芯片2接触加热，一边向横向热传导，从加热器112的周边部向上部的冷却器113一侧热传导。根据这些构造，能成为可急速加热被试验IC芯片2的发热构造体。
本实施例的加热器112与被试验IC芯片2接触，掌管把被试验IC芯片2调节为作为目标的试验温度的动态温度控制功能。须指出的是，提供给发热体112a的电力是基于由后面描述的消耗电力抵消图生成部142生成的消耗电力的抵消图的，通过消耗电力抵消图发送部143输入，执行反馈控制。
本实施例的冷却器113由一方的主面为吸热面113a、另一方的主面为散热面113b的珀耳帖效应元件构成，根据来自第一控制部件155的控制信号，控制从图外的电源供给的电流值。此外通过切换电流方向，能实现冷却和加热的两用。结果，能消除动态控制流过吸热设备114的冷媒的温度的必要性。另外，被试验IC芯片的设定温度对于从-60℃～+150℃的宽阔温度范围，能比较容易实现。
须指出的是，构成同图所示的冷却器113的珀耳帖效应元件其下表面变为吸热面113a，冷却加热器112，从而加热器112和IC芯片2的接触面的温度、IC芯片2的结温度Tj维持在所需的温度，但是过冷却时，通过使来自图外的电源的外加极性颠倒，使下表面为散热面，能控制加热器112的温度下降。
对于冷却器113，执行根据来自后面描述的IC芯片2的热二极管21c的温度的反馈控制。
加热器112和冷却器113能按如下使用。例如，作为目标的试验温度在低温一侧为-60℃，在高温一侧为150℃，在常温为20℃，被试验IC芯片2的自发热引起的温度上升在各试验温度下如果最大为10℃，则进行-60℃的低温试验时，用冷却器113把加热器112冷却到-70℃，通过基于加热器112的加热或被试验IC芯片2的自发热，调节差分的10℃。同样，进行20℃的常温试验时，用冷却器113把加热器112冷却到10℃，通过基于加热器112的加热或被试验IC芯片2的自发热，调节差分的10℃。
而进行150℃的高温试验时，使冷却器113断开，使加热器112的潜在设定温度为140℃，对于差分的10℃，通过被试验IC芯片2的自发热或加热器112，进行调节。须指出的是，在进行150℃的高温试验时，与上述的常温试验同样，用冷却器113把加热器112冷却到140℃，通过基于加热器112的加热或被试验IC芯片2的自发热，调节差分的10℃。
顺便说一下，用于把被试验IC芯片2向测试头13的接触端子132输送的部件虽然未特别限定，但是能列举在加热器112的下表面形成真空吸附孔，真空吸附被试验IC芯片2，或把被试验IC芯片2搭载在测试盘上的部件。
本实施例的测试器12包括生成规定的测试图的测试图生成部件121；在把被试验IC芯片2的端子21(把驱动端子21a和输入输出端子21b总称为端子21)按向接触端子132的状态下，把由测试图生成部件121生成的测试图发送给接触端子132的测试图发送部件122。
测试图生成部件121在对被试验IC芯片2的驱动端子21a外加恒电压+V的状态下，生成提供给被试验IC芯片2的输入输出端子21b的测试图(所谓的逻辑信号)，按照试验说明书，适当设计测试图。
本实施例的测试器12包括取得从测试图发送部件122通过接触端子132b向被试验IC芯片2的输入输出端子21b发送的测试图的响应图，通过与发送的测试图比较，进行被试验IC芯片2的试验评价的判定部件123。基于判定部件123的试验评价结果发送给处理机11，把试验后的IC芯片2分类到规定的托盘中。
在本实施例中，包括预测基于测试图的被试验IC芯片2的消耗电力图的消耗电力图预测部161；生成抵消消耗电力图的消耗电力抵消图的消耗电力抵消图生成部162；把消耗电力抵消图向加热器112发送的第二控制部件163。
消耗电力图预测部161在把由测试器12的测试图生成部件121生成的测试图向被试验IC芯片2发送时，从测试图预测由被试验IC芯片2消耗的电力。即进行试验的IC芯片2的电路结构已知，所以根据对被试验IC芯片2的输入输出端子21b输入的逻辑信号，预先能求出流向被试验IC芯片2的内部电路的电流。另外，在此生成的消耗电力图作为与由测试图生成部件121生成的测试图在时间上同步的图求出。
消耗电力抵消图生成部162生成抵消由消耗电力图预测部141求出的消耗电力图的消耗电力抵消图。消耗电力抵消图作为与消耗电力图在时间上同步的图生成，所以成为与由测试图生成部件121生成的测试图在时间上同步的图。
如上所述，如果对被试验IC芯片2输入测试图，则由于IC芯片2的内部电路消耗的电力，IC芯片2自发热，它引起作为目标的试验温度的变动，但是在本实施例中，对加热器112的发热体112a输入抵消成为该自发热的主要原因的消耗电力的图，把被试验IC芯片2的消耗电力和加热器112(发热体112a)的消耗电力的总和维持一定，据此，抑制被试验IC芯片2的温度变动。
该结构与上述的实施例同样，如果对IC芯片2输入测试图，则如图2(A)所示，大小的电流(0、im、imax、imin)流向IC芯片2的内部电路，而且由于这样的大小的电流流过，如图2(B)所示，被试验IC芯片2以不同的热量自发热，或不自发热，据此，IC芯片自身的温度变动。因此，本实施例的消耗电力抵消图生成部162决定消耗电力抵消图，从而被试验IC芯片2的消耗电力和加热器112的消耗电力的总和总变为一定值。图2(C)表示抵消图的一例。
在此，加热器112为与被试验IC芯片2同等或近似于它的热容量，从而从被试验IC芯片2的消耗电力图生成消耗电力抵消图时的计算式变得单纯，程序生成作业变得极简单。
把由消耗电力抵消图生成部162生成的消耗电力抵消图向第二控制部件163发送，从在此向加热器112的发热体112a作为电力(为恒电压时，电流)供给。基于该消耗电力抵消图的加热器112的温度按图2(D)所示那样变动，如果合成它和图2(B)所示的被试验IC芯片2的温度变化，则如图2(E)所示，成为一定温度。
须指出的是，在加热器112设置温度传感器115，把加热器112的实际温度向第二控制部件163发送，监视加热器112的部位的温度是否为所需的温度，根据需要，控制冷却器113的冷却/加热能量、或冷媒温度调节器114c的冷却能力力。须指出的是，在防止加热器112的过热的检测中也能使用。另外，当把不设置热二极管21c的IC芯片2作为被试验电子部件时，把温度传感器115的检测信号向第一控制部件165发送，根据加热器112的实际温度，进行冷却器113的温度控制。
本实施例的电子部件试验装置1利用嵌入IC芯片2内部的热二极管21c(相当于本发明的温度敏感元件)，检测IC芯片2的测试时的实际温度，特别是结温度Tj(IC芯片的结部温度)。
例如热二极管等元件是对于温度的信号特性唯一决定的温度敏感元件，所以在基于测试器12的响应信号的读取时，也读取来自与热二极管21c电连接的输入输出端子21b(包含接地端子)的输出信号，据此，计算IC芯片2的实际温度。
因此，从测试头13的接触端子132向Tj温度计算部件164取入与热二极管21c对应的输入输出端子21b的电信号。在Tj温度计算部件164中存储从IC芯片2的热二极管21c的二极管特性计算实际的温度的计算程序，把由此求出的IC芯片2的实际温度发送给第一控制部件165。
须指出的是，通过在测试器12中设定的测试程序中追加该热二极管21c的电信号的取入命令，实现从测试头13向Tj温度计算部件164的关于热二极管21c的电信号的取入，所以不用伴随着硬件的变更，就能实现。
对第一控制部件165输入的温度数据是无限接近IC芯片2的结温度的温度，所以判断该温度是否在作为测试条件的温度范围中，如果脱离温度条件时，就对冷却器113的珀耳帖效应元件，调节(反馈控制)外加电压，从而进入温度条件内。
在本实施例中，对冷却器113使用珀耳帖效应元件，所以具有用于从散热面113b散热的散热设备114。散热设备114从入口114a导入氟类非活性液体等冷媒，从出口114b排出，通过冷媒温度调节器114c使它循环，从而把散热设备114作为温度的接地部。散热设备114的温度控制进行基于对第一控制部件165发送的来自热二极管21c的温度的反馈控制。
在本实施例中，首先取得来自IC芯片2中内置的热二极管21c等温度敏感元件的信号，根据该温度，反馈控制冷却器113的冷却能力，所以不受与IC芯片2按压接触的部位的热电阻的变化的影响，能根据无限接近试验温度(IC芯片2的结温度Tj)的温度，进行试验，试验结果的可靠性显著提高。
另外，对冷却器113使用珀耳帖效应元件，所以与使用冷却媒体的冷却器相比，响应性好，冷却能力的控制也简单。另外，当成为国冷却时，只通过把外加极性颠倒，就能加热，也作为加热器112起作用。另外，对冷却器113使用珀耳帖效应元件，所以没必要动态控制冷却媒体的冷媒温度。
另外，根据测试图预测IC芯片2的消耗电力，反馈控制基于加热器112的IC芯片2的加热能，所以能把IC芯片2的发热量和加热器112的发热量的总和维持在一定，据此能防止反馈控制引起的控制延迟，能在更窄小的温度范围中维持管理IC芯片2。
但是，在上述的图4的框图中，用根据由热二极管21c检测的温度信号，第一控制部件165控制冷却器113的具体例说明本发明，但是发热体112a一侧也可以同时控制。此时，通过响应特性快的发热体112a，能实现更良好的温度控制。
另外，来自发热体112a的热源到达被试验IC芯片2的内部需要数十毫秒左右的热传导延迟时间。因此，测试图生成部件121产生相当于热传导延迟时间的时间快的消耗电力抵消图，提供给消耗电力图预测部件161据此，能实现响应特性更好的温度控制。
另外，在上述的图4的框图中，是具有消耗电力图预测部件161和消耗电力抵消图生成部件162的结构，但是如图5所示，也可以省略它而采用热二极管21c来检测被试验IC芯片2的结温度，据此，同时控制冷却器113和发热体112a双方的结构。关于两者的作用分担，希望冷却器113负责抵消缓和的温度变化，发热体112a负责抵消急剧的温度变化。此时，不需要生成消耗电力抵消图。
另外，作为其他结构例，还可以追加根据热二极管21c检测出的温度变化的变化量来微分地对向发热体112a供给的加热电力量进行加法运算/减法运算。例如，如果检测到结温度下降，就微分地增加加热电力，如果检测到结温度的上升，就微分地减少加热电力。据此，由于能修正热传递的响应特性，所以能实现响应特性更好的温度控制。
须指出的是，以上所说明的实施例并不是为了限定本发明，而是为了使本发明更容易理解而记载的。因此，所述的实施例中描述的各要素也包含属于本发明技术范围内的所有设计变更和等效物。
权利要求
1.一种温度控制装置，在向被试验电子部件发送测试图并通过检测其响应图来执行所述被试验电子部件的测试的电子部件试验装置中使用，包括被设置为与所述被试验电子部件接触的温度调节器；和控制所述温度调节器的消耗电力以使基于所述测试图的所述被试验电子部件的消耗电力和所述温度调节器的消耗电力的总电力成为一定值的电力控制部件。
2.根据权利要求1所述的温度控制装置，其中所述电力控制部件包括根据向所述被试验电子部件发送的测试图预测所述被试验电子部件的消耗电力图的消耗电力图预测部；生成抵消所述被试验电子部件的消耗电力图的消耗电力抵消图的消耗电力抵消图生成部；和向所述温度调节器发送所述消耗电力抵消图的消耗电力抵消图发送部。
3.根据权利要求1所述的温度控制装置，其中所述电力控制部件包括从供给一定电流的恒定电流供给部件向并列的一方分路来向所述被试验电子部件供给电流的第一电力供给部件；和从所述恒定电流供给部件向并列的另一方分路来向所述温度调节器供给电流的第二电力供给部件。
4.根据权利要求1～3中任意一项所述的温度控制装置，其中基于所述温度调节器的电力消耗的温度变化特性与基于所述被试验电子部件的电力消耗的温度变化特性相等或者近似。
5.根据权利要求4所述的温度控制装置，其中所述温度调节器的热容量与所述被试验电子部件的热容量相等或者近似。
6.一种温度控制方法，向被试验电子部件发送测试图，在通过检测其响应图来执行所述被试验电子部件的测试时，具有使温度调节器与所述被试验电子部件接触的步骤；控制所述温度调节器的消耗电力以使所述被试验电子部件的消耗电力和所述温度调节器的消耗电力的总电力成为一定值的步骤。
7.根据权利要求6所述的温度控制方法，其中控制所述消耗电力的步骤包括根据向所述被试验电子部件发送的测试图预测所述被试验电子部件的消耗电力图的步骤；生成抵消所述被试验电子部件的消耗电力图的消耗电力抵消图的步骤；向所述温度调节器发送所述消耗电力抵消图的步骤。
8.根据权利要求6所述的温度控制方法，其中控制所述消耗电力的步骤包括从供给一定电流的恒定电流供给部件向并列的一方分路来向所述被试验电子部件供给电流的步骤；从所述恒定电流供给部件向并列的另一方分路来向所述温度调节器供给电流的步骤。
9.一种电子部件试验用处理机，包括向输入测试图的接触端子按压被试验电子部件的推动器；和与所述被试验电子部件接触而设置在所述推动器上的温度调节器，控制所述温度调节器的消耗电力以使基于所述测试图的所述被试验电子部件的消耗电力和所述温度调节器的消耗电力的总电力成为一定值。
10.一种电子部件试验装置，包括生成规定的测试图的测试图生成部件；向被试验电子部件的端子被按压的接触端子发送由所述测试图生成部件生成的测试图的测试图发送部件；根据所述测试图的响应图来进行所述被试验电子部件的评价的判定部件；和控制所述温度调节器的消耗电力以使基于所述测试图的所述被试验电子部件的消耗电力和温度调节器的消耗电力的总电力成为一定值的电力控制部件，其中温度调节器被设置为与所述被试验电子部件接触。
11.根据权利要求10所述的电子部件试验装置，其中所述电力控制部件包括根据向所述被试验电子部件发送的测试图预测所述被试验电子部件的消耗电力图的消耗电力图预测部；生成抵消所述被试验电子部件的消耗电力图的消耗电力抵消图的消耗电力抵消图生成部；和向所述温度调节器发送所述消耗电力抵消图的消耗电力抵消图发送部。
12.根据权利要求10所述的电子部件试验装置，其中所述电力控制部件包括从供给一定电流的恒定电流供给部件向并列的一方分路来向所述被试验电子部件供给电流的第一电力供给部件；和从所述恒定电流供给部件向并列的另一方分路来向所述温度调节器供给电流的第二电力供给部件。
13.一种电子部件的试验方法，在把被试验电子部件的端子向接触端子按压的状态下，经由所述接触端子向所述被试验电子部件发送规定的测试图，并通过检测其响应图来执行被试验电子部件的测试，该方法包括使温度调节器与所述被试验电子部件接触的步骤；控制所述温度调节器的消耗电力以使基于所述测试图的所述被试验电子部件的消耗电力和所述温度调节器的消耗电力的总电力成为一定值的步骤；和根据所述测试图的响应图来进行所述被试验电子部件的评价的步骤。
14.一种温度控制装置，在向被试验电子部件发送测试图并通过检测其响应图来执行所述被试验电子部件的测试的电子部件试验装置中使用，包括动态加热所述被试验电子部件的加热器；冷却或加热所述被试验电子部件的由珀耳帖效应元件构成的冷却器；和热连接在所述冷却器上，冷却或加热所述冷却器的散热面的吸热设备。
15.根据权利要求14所述的温度控制装置，其中根据基于所述测试图的被试验电子部件的消耗电力来动态控制所述加热器的加热能量。
16.根据权利要求14所述的温度控制装置，其中根据来自所述被试验电子部件中设置的温度敏感元件的信号来产生消耗电力抵消图，动态控制所述加热器的加热能量。
17.根据权利要求14所述的温度控制装置，其中根据来自所述被试验电子部件中设置的温度敏感元件的信号，来控制所述冷却器的冷却或加热。
18.根据权利要求14所述的温度控制装置，其中包括根据来自被试验电子部件中设置的温度敏感元件的信号来反馈控制所述冷却器的冷却能力的第一控制部件；和根据基于测试图的被试验电子部件的消耗电力来前馈控制所述加热器的加热能量的第二控制部件。
19.一种电子部件试验装置，向被试验电子部件发送测试图并通过检测其响应图来执行所述被试验电子部件的测试，包括权利要求14～18中任意一项所述的温度控制装置；向输入测试图的接触端子按压被试验电子部件的推动器；和与所述被试验电子部件热接触地设置在所述推动器上，冷却或加热所述被试验电子部件的由珀耳帖效应元件构成的冷却器。
20.根据权利要求19所述的电子部件试验装置，其中根据基于所述测试图的被试验电子部件的消耗电力来产生消耗电力抵消图，动态控制所述加热器的加热能量。
21.根据权利要求19所述的电子部件试验装置，其中根据来自所述被试验电子部件中设置的温度敏感元件的信号来动态控制所述加热器的加热能量。
22.根据权利要求19所述的电子部件试验装置，其中根据来自所述被试验电子部件中设置的温度敏感元件的信号来控制所述冷却器的冷却或加热。
23.根据权利要求19所述的电子部件试验装置，其中根据基于所述测试图的被试验电子部件的消耗电力、以及到达所述被试验电子部件的内部的热传导时间，而在规定的早期时间即将到来之前的阶段产生消耗电力抵消图，动态控制所述加热器的加热能量。
24.根据权利要求19所述的电子部件试验装置，其中根据来自所述被试验电子部件中设置的温度敏感元件的信号，来微分地对所述加热器的加热能量施与加法运算或减法运算。
全文摘要
使具有与基于测试图的被试验电子部件(2)的温度变化特性相等或相似的温度变化特性的加热器(112)与被试验电子部件接触，同时把被试验电子部件向接触端(132a、132b)按压，在该状态下向被试验电子部件发送测试图，并且控制加热器的消耗电力以使基于该测试图的被试验电子部件的消耗电力和加热器的消耗电力的总和为一定值。
文档编号G01R31/319GK1853111SQ200480026769
公开日2006年10月25日 申请日期2004年8月18日 优先权日2003年8月18日
发明者安东正和, 高桥弘行, 山下毅, 桥本隆志 申请人:株式会社爱德万测试