JP2010151794A

JP2010151794A - 電子部品試験装置

Info

Publication number: JP2010151794A
Application number: JP2009203632A
Authority: JP
Inventors: Takanori Miya; 貴則宮; Isao Hayamizu; 勲早水; Shoichi Tanaka; 彰一田中
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2008-11-27
Filing date: 2009-09-03
Publication date: 2010-07-08
Also published as: CN101750558A; US20100127712A1; US7994804B2

Abstract

【課題】電子部品の試験において、試験作業を効率化でき、高い試験精度を確保することができる電子部品試験装置を提供する。
【解決手段】電子部品試験装置は、接続端子１４に電源を供給して電子部品１５を駆動させるソケット１と、電子部品１５を搭載する電子部品搭載部材３と、電子部品搭載部材３に接触して電子部品１５を所定の温度に保持する温度調節部材とを備え、電子部品搭載部材３は、電子部品１５を搭載して温度調節部材に接触する伝熱板８と、電子部品１５を覆う電子部品カバー１１とを備えており、伝熱板８には貫通孔６が設けられている。
【選択図】図４

Description

本発明は、電子部品の試験を行う電子部品試験装置に関するものである。

半導体装置などの電子部品の製造工程には、試験の一つとして高温の温度環境下で電子部品を作動させながら特性の計測を行うバーンイン試験がある。このバーンイン試験では、常温よりも高温の温度環境下で電子部品を作動させながら品質特性項目についての計測が行われ、このような試験には専用のバーンイン装置が用いられる（特許文献１，２参照）。バーンイン装置の温度制御方式は２つあり、１つは恒温槽内の雰囲気ガスによって間接的に電子部品を温度制御する方式で、もう１つは温度調節部を直接電子部品に接触させて直接的に電子部品を温度制御する方式である。

特開２００５−１２１６２５号公報特開２００７−０７８３８８号公報

特許文献１に開示されている技術では、円筒形の容器に電子部品本体が収容されたＣＡＮパッケージを恒温槽内の専用ソケットに差し込み、恒温槽内の所定温度に加熱した雰囲気で電子部品である半導体レーザー装置を間接的に加熱し温度制御しているため、恒温槽内すべての半導体レーザー装置を所定の検査温度まで昇温させ安定させるために３０〜６０分程度の時間を要する。

さらに、恒温槽内の雰囲気温度にバラツキがあるため、恒温槽の収容空間の容積に対する収容される半導体レーザー装置の占有率を、収容空間の容積の０．０２％以上０．１％未満としても、恒温槽内に収納した複数の半導体レーザー装置の温度を均一に調整することは難しく、特に発熱量が増加している半導体レーザー装置は半導体レーザー装置自身の発熱により恒温槽内の雰囲気が加熱されるため半導体レーザー装置の密集する中央部分と半導体レーザー装置が密集しない外周部とでは温度がバラツキ易く高精度で温度制御することが難しいという課題があった。

特許文献２に開示されている技術では、ＣＡＮパッケージのように発光素子を不活性ガスで密封する部分が円柱状の立体的な構造で、発光面と対向する裏面には垂直方向に導出された３本の接続端子があり、前記接続端子と温度調節面とが同一面で構成される半導体レーザー装置に対しては、３本の接続端子をソケットに差し込んでコンタクトを取りながら発光面と対向する面に伝熱部を接触させ直接加熱することができない。また、パッケージが円柱状の形状であり、また発光素子周辺は不活性ガスで覆われているため、パッケージの温度調節面側面からの加熱は発光素子への伝熱が可能な面積が少なく早いレスポンスで高精度に加熱制御することができない。つまり特許文献２の試験装置では試験できる電子部品の形状に制約があるという課題がある。

上記課題の解決のため、本発明の電子部品試験装置は、突き出している接続端子を有する電子部品を搭載する電子部品搭載部材と、前記電子部品の前記接続端子と通電するソケットと、前記電子部品を所定の温度環境下に保持する温度調節部材とを備え、前記電子部品搭載部材は、前記電子部品と接触する第１の面と、該第１の面とは反対側の面である第２の面と、前記温度調節部材に接触する第３の面を備えた伝熱板を有し、前記伝熱板は、前記第１の面において前記電子部品と接触するとともに、前記第１の面には前記接続端子を挿入できる大きさの貫通孔が設けられている構成とした。

また、円筒形状の容器に半導体素子が納められ該容器の底面から接続端子が突き出している電子部品の試験を所定の温度環境下で行う電子部品試験装置であって、前記接続端子に電源を供給して前記電子部品を駆動させるソケットと、前記電子部品を搭載するとともに、前記ソケットに設置される電子部品搭載部材と、前記電子部品搭載部材に接触して前記電子部品を前記所定の温度環境下に保持する温度調節部材とを備え、前記電子部品搭載部材は、前記電子部品を搭載するとともに前記温度調節部材に接触する伝熱板と、搭載された前記電子部品を覆って保護する電子部品カバーとを備えており、前記伝熱板には貫通孔が設けられており、該伝熱板の厚みは該貫通孔に前記伝熱板の第１の面側から前記接続端子が挿入されて該第１の面に前記電子部品の容器の底面が接触すると該接続端子の先端が該第１の面とは反対側の第２の面から突き出す厚みに設定されており、前記電子部品カバーは前記電子部品の容器の底面を前記第１の面に押し付ける弾性部材を備えている構成とすることもできる。

本発明の電子部品試験装置では、温度調節面から接続端子が突き出している電子部品に対して、接続端子とコンタクトを取ると同時に電子部品の温度調節面を直接加熱することで高精度に温度制御しながら検査ができるようになる。

実施形態に係る電子部品試験装置を示す斜視図である。実施形態に係る温度調節部材と電子部品搭載部材とソケット部分の模式的な断面図である。実施形態に係る電子部品試験装置における電子部品搭載部材の斜視図である。実施形態に係る温度調節部材と電子部品搭載部材とソケット及び被試験電子部品の接触状態を示す断面図である。実施形態に係る温度調節部材と電子部品搭載部材とソケット及び被試験電子部品の接触状態を示す図４の右側面図である。ＣＡＮパッケージを示す斜視図である。ＣＡＮパッケージ裏面を示す斜視図である。比較対象の電子部品試験装置を示す図である。比較対象の別の電子部品試験装置を示す斜視図である。比較対象の別の電子部品試験装置を示す詳細図である。

まず、恒温槽内の雰囲気ガスによって間接的に電子部品である半導体レーザー装置を温度制御する比較対象の技術について図８を用いて説明する。図８はＣＡＮパッケージ形状の半導体レーザー装置１１５のバーンイン装置の模式的な内部側面図である。ＣＡＮパッケージのバーンイン装置は半導体レーザー装置１１５の発光面１３２とは反対側の面にある３箇所の接続端子１１４を恒温槽内の専用ソケット１３３に差し込み、恒温槽内の収容空間１３６の雰囲気ガスを所定温度に保持し、半導体レーザー装置１１５が所定温度で安定するまで放置し、その状態で半導体レーザー装置１１５を駆動して、動作不良となる半導体レーザー装置１１５を検出している。

次に接触式温度調節部を直接電子部品である半導体レーザー装置に接触させ直接的に半導体レーザー装置を温度制御する比較対象の技術について図９、１０を用いて説明する。図９は、上部カバー２０５を開放した状態の電子部品試験装置の模式的な斜視図である。被試験電子部品として、発光面を有するとともに接続端子が発光面に平行に延びている発光素子２３６を用いている。この電子部品試験装置は、発光素子２３６の動作・試験を行う試験装置本体２０２と、発光素子２３６を搭載するソケット２０１と、発光素子２３６に直接または間接的に接触させる接触式温度調節部２０４と、上部カバー２０５とで構成される。また、図１０は電子部品試験装置において、ソケット２０１に発光素子２３６を搭載し、発光素子２３６と接触式温度調節部２０４とを接触させたときの接触状態の図であり、発光面２３２に対して平行な同一面に延びた接続端子２１４をコンタクト２２１に接触させ、熱源である伝熱ブロック２１６から伝熱凸部２０９を介して発光素子２３６の発光面２３２に対向する平坦な温度調節面２１２に接触させ、温度制御しながら受光素子２２２によって受光して試験する装置である。この装置では、熱源である伝熱凸部２０９を発光素子２３６に接触させることにより、温度制御に要する時間を短縮して試験の効率化が可能になると共に、温度制御の精度が向上することで高い試験精度を実現することが可能となっている。特に発光素子２３６自身の発熱量が増加している試験においては、温度制御の性能に優れており有効な技術である。

しかしながら、上記の比較対象の技術には発明が解決しようとする課題の欄に記載したものと同様の大きな課題が存しており、これら課題を解決するために本願発明者らは様々な検討を行った結果、本願発明に至った。以下に好適な実施の形態を説明する。

（実施形態１）
図１は実施形態１に係る電子部品試験装置を示す模式的な斜視図である。図１の電子部品試験装置は、ソケット１と本体部２と温度調節部材４とカバー５と電子部品搭載部材３とを備えている。図２は温度調節部材４と電子部品搭載部材３とソケット１の部分を拡大した模式的な断面図である。

ソケット１は、電子部品の接続端子に電気的に接触するコンタクト部材２１を有している。本体部２は、複数のソケット１を上面に有している。電子部品搭載部材３は、電子部品を搭載してソケット１にセットされる。温度調節部材４は、熱源であるペルチェ素子１６と、電子部品を搭載する電子部品搭載部材３に接触してペルチェ素子１６の熱を伝える伝熱部９とを有している。カバー５には、温度調節部材４が設置されている。また、電子部品試験装置には、ペルチェ素子１６を駆動する温度制御部（不図示）と、電子部品をソケット１のコンタクト部材２１を介して駆動するとともに動作状態を計測する電子部品動作試験部（不図示）も備えており、高温の温度環境下で電子部品を作動させながら特性の計測を行うバーンイン装置である。

本実施形態の電子部品試験装置では、電子部品から突き出した接続端子が貫通孔６に挿入され、コンタクト部材２１と接触して通電され、電子部品が駆動された状態で所定温度の試験が行われる。

（実施形態２）
実施形態２では実施形態１で説明した電子部品試験装置を用いて電子部品を試験している。図３は、実施形態２に係る電子部品試験装置において、電子部品である半導体レーザ装置１５を搭載した電子部品搭載部材３の模式的な斜視図である。図４は本実施形態に係る接触式の温度調節部材４と電子部品搭載部材３とソケット１及び被試験電子部品（半導体レーザー装置１５）の接触状態を示す模式的な断面図である。図５は本実施形態に係る温度調節部材４と電子部品搭載部材３とソケット１及び被試験電子部品の接触状態を示す図４の模式的な右側面図である。

本試験装置において半導体レーザー装置１５を試験する事例を説明する。

まず試験する半導体レーザー装置１５のパッケージ形態であるＣＡＮパッケージの構造を説明する。

図６はＣＡＮパッケージの正面を示す斜視図、図７はＣＡＮパッケージの裏面を示す斜視図である。半導体レーザー装置１５に用いられる図５のようなＣＡＮパッケージは、ステム２９と開口部をガラス３０で封止した円筒形のキャップ３１で構成されている。ＣＡＮパッケージの裏面（底面）１２が、半導体レーザー装置１５の温度調節面であり、ステム２９裏面でもある。レーザーが出射されるのはガラス３０が存する面である。一方、裏面１２からはワイヤ状の接続端子１４が３本突き出している。また、図７に示すように３つの接続端子１４のうち２つは、絶縁性の樹脂２８によって裏面１２との境界部を覆われており、ステム２９と接触せずキャップ３１内部で発光素子と接続されている。

図３に示すように電子部品搭載部材３は、個々の半導体レーザー装置１５を隔てる溝７が形成された伝熱板８と、温度調節部材４の伝熱部９と接触する第３の面１０と、個々の半導体レーザー装置１５を伝熱板８に押圧する機構を有している電子部品カバー１１で構成されている。そして伝熱板８には接続端子１４が挿入される貫通孔６が形成されている。

半導体レーザー装置１５は、温度調節面である裏面１２が電子部品搭載部材３の第１の面１３に接触するように貫通孔６に接続端子１４が差込まれて電子部品搭載部材３へ搭載される。そして、電子部品搭載部材３の電子部品カバー１１を、半導体レーザー装置１５を覆うように閉めることで、電子部品カバー１１は半導体レーザー装置１５を固定・保持するとともに温度調節面１２が電子部品搭載部材３の第１の面１３に均一に接触するよう押されて圧がかけられている。このように半導体レーザー装置１５が搭載された電子部品搭載部材３を試験装置のソケット１にセットして試験装置のカバー５を閉じることにより、電子部品搭載部材３と温度調節部材４及び半導体レーザー装置１５の接続端子１４とソケット１のコンタクト部材２１が接触して試験を行うことができる。

また、伝熱板８に溝７を設けることによって、動作時に個々の半導体レーザー装置１５から発生する熱が隣り合う半導体レーザー装置１５に伝わらないため、個々の半導体レーザー装置１５の温度制御を高精度に行うことが可能となる。具体的には、伝熱板８に溝７を設けていないと、試験中に特定の半導体レーザー装置１５が劣化して発光しなくなった場合に該特定の半導体レーザー装置１５から発生する熱が減少するため、隣に置かれた半導体レーザー装置１５の温度も変化する。半導体レーザー装置１５は温度によって特性が変化するため、隣に置かれた半導体レーザー装置１５の計測された特性も変化したと判断し不良品としてしまうことがある。しかし、本実施形態では、溝７を設けているため、このように良品を間違って不良品と判断することはない。

さらに詳細を図４の断面図にて説明する。図４は電子部品搭載部材３と、ペルチェ素子１６およびそれに隣り合う伝熱部９との接触状態を模式的に示している。電子部品カバー１１は、半導体レーザー装置１５を押圧する第一のスプリング（弾性部材）１８および押圧板１９を有し、半導体レーザー装置１５から発生させたレーザー光を通過させるための第一の開口部１７（開口）が設けられている。電子部品搭載部材３は、半導体レーザー装置１５の裏面１２が第１の面１３に押し付けられて接触した際に、接続端子１４が第１の面１３の反対側の面である第２の面２０から先端が突き出す程度の厚みである伝熱板８を有し、先端が突き出した接続端子１４の先端部分に側面からコンタクト部材２１を接触させた際に該コンタクト部材２１とともに接続端子１４の先端部を挟む絶縁樹脂からなる端子支持部材２５を備えている。端子支持部材２５は第２の開口部２４を備えていて、そこにコンタクト部材２１が挿入されることでコンタクト部材２１が接続端子１４に接触することになる。電子部品搭載部材３の第１の面１３と第３の面１０とは直交する関係となっていて、温度調節部材４が半導体レーザー装置１５の発光試験を邪魔しないようになっている。さらに電子部品試験装置は、半導体レーザー装置１５の発光面３２から発生するレーザー光を受光する受光素子２２を備え、ソケット１には、電子部品搭載部材３を伝熱部９に向かって押圧する第二のスプリング２６および電子部品搭載部材接触面３５が備えられている。

ペルチェ素子１６で発生させた熱は伝熱部９を通して接触している電子部品搭載部材３に伝導する。電子部品搭載部材３の伝熱板８は熱伝導に優れた金属で構成されており、伝熱部９の接触面２３に伝導した熱は、第３の面１０を介して伝熱板８に伝わり電子部品搭載部材３の第１の面１３から半導体レーザー装置１５に伝導する。

伝熱部９には温度を測る熱電対（図示なし）が搭載されており、測定した温度を温度制御部（図示なし）にフィードバックして所定の温度になるようペルチェ素子１６を温度制御する。また、ソケット１に備えつけられた第二のスプリング２６および電子部品搭載部材接触面３５によって電子部品搭載部材３を押しつけて圧力をかけることで、電子部品搭載部材３の第３の面１０を伝熱部９へ均一に接触させることができ、より効率的に伝熱させることが可能となる。更に、第１の面１３と垂直な面に位置する第３の面１０の面積を拡大して、図４に示すように伝熱板８をＬ字型にすることによって多くの熱を半導体レーザー１５に伝えることができるため、より早いレスポンスで高精度に温度制御が可能となる。

電子部品搭載部材３に搭載された半導体レーザー装置１５の接続端子１４は、電子部品搭載部材３の伝熱板８に形成された貫通孔６を通って外部に導出され、端子支持部材２５によって位置決め保持される。端子支持部材２５によって接続端子１４は位置が決められてその位置を保持され、電子部品カバー１１によって半導体レーザー装置１５が押圧され固定されているので接続端子１４は伝熱板８に接触しない。すなわち、端子支持部材２５の貫通孔側端部は、貫通孔６の開口縁よりも開口側に突き出す位置に存していて、接続端子１４が伝熱板８とは非接触の状態になるように端子支持部材２５が接続端子１４と接触して位置を保持している。

また、図７に示すように３本の接続端子１４の内２本は絶縁性の樹脂２８によって温度調節面１２から絶縁されているため、それぞれの接続端子１４が通電することがない。それぞれの接続端子１４にコンタクト部材２１から通電し半導体レーザー装置１５を駆動させることが可能である。また、図５に示すように端子支持部材２５に第２の開口部２４を設けることで接続端子１４を保持しながら、接続端子１４側面からコンタクト部材２１を接触させることが可能となる。

以上より、ＣＡＮパッケージのように発光素子を不活性ガスで密封するキャップ３１が円柱状の立体的な構造で、発光面３２と対向する裏面には垂直方向に導出された３本の接続端子１４があり、接続端子１４が温度調節面１２から突き出している半導体レーザー装置１５に対して半導体レーザー装置１５の接続端子１４にコンタクト部材２１を接触させて半導体レーザー装置１５を駆動させるとともに、電子部品搭載部材３と伝熱部９を接触させて電子部品搭載部材３を介して半導体レーザー装置１５を温度制御し、半導体レーザー装置１５のレーザー光を受光素子２２で計測して半導体レーザー装置１５の特性を評価することが可能となる。

（その他の実施形態）
上述の実施形態は本願発明の例示であって本願発明はこれらの例に限定されない。例えば試験される電子部品は、ＣＡＮパッケージの形態に限定されず、例えばＴＯ（Transister outline）系パッケージ、In-line Package等であってもよい。また半導体レーザ装置以外に、半導体受光素子など種々の電子部品を試験することができる。

本発明に係る電子部品試験装置は、例えば、光ディスクに使用される半導体レーザー装置などの製造工程や検査工程等に利用可能である。

１ソケット
２本体部
３電子部品搭載部材
４温度調節部材
５カバー
６貫通孔
７溝
８伝熱板
９伝熱部
１０第３の面
１１電子部品カバー
１２温度調節面
１３第１の面
１４接続端子
１５半導体レーザー装置
１６ペルチェ素子
１７第一の開口部
１８第一のスプリング
１９押圧板
２０第２の面
２１コンタクト部材
２２受光素子
２３接触面
２４第二の開口部
２５端子支持部材
２６第二のスプリング
２７温調部接触面
２８発光素子
２９ステム
３０ガラス
３１キャップ
３２発光面
３５電子部品搭載部材接触面

Claims

突き出している接続端子を有する電子部品を搭載する電子部品搭載部材と、
前記電子部品の前記接続端子と通電するソケットと、
前記電子部品を所定の温度環境下に保持する温度調節部材と
を備え、
前記電子部品搭載部材は、前記電子部品と接触する第１の面と、該第１の面とは反対側の面である第２の面と、前記温度調節部材に接触する第３の面を備えた伝熱板を有し、
前記伝熱板は、前記第１の面において前記電子部品と接触するとともに、前記第１の面には前記接続端子を挿入できる大きさの貫通孔が設けられていることを特徴とする電子部品試験装置。
前記温度調節部材に接触する前記伝熱板の前記第３の面は、前記第１の面に対して垂直な面である、請求項１に記載の電子部品試験装置。
前記電子部品搭載部材は、複数の前記電子部品を搭載しており、
隣り合う前記電子部品の間は前記伝熱板に設けられた溝によって隔てられている、請求項１又は２に記載の電子部品試験装置。
前記ソケットは前記接続端子と接触して電源を供給するコンタクト部材を備えており、
前記伝熱板には前記貫通孔の前記第２の面側開口部に臨む絶縁樹脂からなる端子支持部材が設置されており、
前記コンタクト部材と前記端子支持部材とは、両者で前記接続端子を挟む位置に配置されており、
前記接続端子は、前記端子支持部材に接触することによって前記伝熱板とは非接触な状態に保持されている、請求項１から３のいずれか一つに記載の電子部品試験装置。
前記伝熱板の厚みは、前記貫通孔に前記伝熱板の第１の面側から前記接続端子が挿入されて該第１の面に前記電子部品の底面が接触すると該接続端子の先端が前記第２の面から突き出す厚みに設定されている、請求項１から４のいずれか一つに記載の電子部品試験装置。
前記電子部品搭載部材は、該電子部品搭載部材に搭載された前記前記電子部品を固定保持する電子部品カバーを備えている、請求項１から５のいずれか一つに記載の電子部品試験装置。
前記電子部品カバーは、前記第１の面に前記電子部品を押し付ける弾性部材を備えている、請求項６に記載の電子部品試験装置。
前記電子部品カバーには、前記電子部品から出射する光を通過させる開口が設けられている、請求項６または７に記載の電子部品試験装置。