以下、本発明の実施形態を図面に基づい� ��説明する。

 図1は本発明の第1実施形態における電子部� �試験装置を示す概略断面図、図2及び図3は本 発明の第1実施形態におけるテストヘッドを� �す断面図、図4は本発明の第1実施形態におけ る電子部品冷却装置を示すブロック図、図5� �図3のV-V線に沿ったウォータジャケットを示� ��断面図、図6は図5のVI-VI線に沿った断面図、 図7は図5のVII部の拡大図、図8は図7のA ₁ -A ₂ 線に沿った通路の流路断面積を示すグラフ、 図9は図7のA ₁ -A ₂ 線に沿った冷媒の流速分布を示すグラフ、図 10は図7のB ₁ -B ₂ 線に沿った冷媒の流速分布を示すグラフ、図 11は図7のA ₁ -A ₂ 線に沿った断面図、図12は本発明の第1実施形 態に係るウォータジャケットと従来構造のウ ォータジャケットとの冷却性能を比較したグ ラフである。

 本発明の第1実施形態における電子部品試 験装置は、図1に示すように、例えば、DUTを� �り廻すためのハンドラ1と、DUTと電気的に接� ��されるテストヘッド10と、テストヘッド10を 介してDUTに試験信号を送出し、DUTのテストを 実行するテスタ本体2と、から構成されてい� �。この電子部品試験装置は、DUTに高温又は� �温の熱ストレスを印加した状態で、DUTが適� �に動作するか否かを試験(検査)し、当該試験 結果に応じてDUTを分類する装置である。

 図1に示すように、テストヘッド10の上部� ��は、DUTのテストの際に、DUTに電気的に接続� ��れるソケット11が設けられている。このソ� �ット11は、同図に示すように、ハンドラ1に� �成された開口1aを介して、ハンドラ1の内部� �臨んでおり、ハンドラ1内を搬送されてきたD UTがこのソケット11に押し付けられる。なお� �ハンドラ1としては、ヒートプレートタイプ� ��チャンバタイプのものを用いることができ� ��。

 ソケット11は、DUTの入出力端子に電気的� �接触するコンタクトピン(不図示)を多数有し ており、図2及び図3に示すようにソケットボ� ��ド12に実装されている。ソケットボード12は 、ケーブル13を介して、パフォーマンスボー� ��14に電気的に接続されている。本実施形態� �は、例えば10個のソケット11がソケットボー� ��12上に2行5列に配列されている。

 テストヘッド10内には、複数(本例では10� �)のピンエレクトロニクスカード20が収容さ� �ており、パフォーマンスボード14は、各ピン エレクトロニクスカード20に電気的に接続さ� ��ている。

 本実施形態では、図2及び図3に示すよう� �、複数のピン25を保持している保持部26がピ� ��エレクトロニクスカード20の上端部に設け� �れている。各ピン25が、パフォーマンスボー ド14の下面に設けられたパッドに接触するこ� ��で、パフォーマンスボード14とピンエレク� �ロニクスカード20とが電気的に接続されるよ うになっている。なお、本発明においては、 パフォーマンスボード14とピンエレクトロニ� ��スカード20との間の接続方式は上記のもの� �限定されず、例えばケーブルやコネクタ等� �用いた接続方式であってもよい。

 ピンエレクトロニクスカード20の下端部� �はコネクタ27が設けられている。このコネク タ27は、テストヘッド10の底部に位置してい� �バックボード28に接続されている。さらに、 このバックボード28は、ケーブル29を介して� �スタ本体2に接続されている。

 なお、本実施形態では、10枚のピンエレ� �トロニクスカード20が直立して並んでいるが 、特にこれに限定されず、ピンエレクトロニ クスカードの枚数を任意に設定することがで きる。また、ピンエレクトロニクスカードを 水平方向に沿って設けてもよい。

 ピンエレクトロニクスカード20は、DUTの� �験に用いられる複数の試験用デバイス21と、 当該試験用デバイス21が両面に実装されてい� ��カード基板24と、から構成されている。試� �用デバイス21の具体例としては、例えば、テ スト信号を取り扱うためにLSI等が組み込まれ た高周波回路や、試験用の電力をDUTに供給す るためにスイッチングレギュレータ等が組み 込まれた電源回路等を例示することができる 。また、カード基板24の具体例としては、例� ��ば、ガラスエポキシ樹脂等から構成される� ��リント基板や、ガラス基板、セラミック基� ��等を例示することができる。このピンエレ� ��トロニクスカード20には、後述するように� �試験用デバイス21を冷却するためにウォータ ジャケット50が両面に装着されている。

 さらに、本実施形態における電子部品試� ��装置は、ピンエレクトロニクスカード20に� �装されている試験用デバイス21を冷却するた めの電子部品冷却装置30を備えている。この� ��子部品冷却装置30は、図4に示すように、各� ��ンエレクトロニクスカード20にそれぞれ装� �されたウォータジャケット50と、ウォータジ ャケット50に冷媒を供給するためのチラー40� �、ウォータジャケット50とチラー40との間で� ��媒を循環させる配管系44~49と、を備えてい� �。チラー40は、冷媒を冷却する熱交換器41と� ��冷媒を圧送するポンプ42と、冷媒の圧力の� �限を規制するための圧力スイッチ43と、を有 している。なお、試験用デバイス21を冷却す� ��ための冷媒の具体例としては、例えば、フ� ��素系不活性液体(例えばスリーエム社製フロ リナート(Fluorinert)(登録商標))等の電気絶縁性 に優れた液体を例示することができる。

 ポンプ42により送り出された冷媒は、熱� �換器41で冷却された後、主管44を介して上流� ��の分岐ユニット45に至り、この分岐ユニッ� �45で各支管46に分配されてそれぞれのウォー� ��ジャケット50に供給される(ポンプ42→熱交� �器41→主管44→分岐ユニット45→各支管46→各 ウォータジャケット50)。

 一方、各ウォータジャケット50の通路51内 を通過した冷媒は、各支管49を介して、下流� ��の分岐ユニット48で合流し、さらに下流側� �主管47を介してチラー40のポンプ42に戻るよ� �になっている(各ウォータジャケット50→各� �管49→分岐ユニット48→主管47→ポンプ42)。

 本実施形態におけるウォータジャケット5 0は、図5及び図6に示すように、チラー40から� ��給された冷媒が流れる通路51を有している� �このウォータジャケット50は、試験用デバイ ス21が通路51内に位置した状態で、カード基� �24にネジ止め等により固定されている。カー ド基板24とウォータジャケット50との間には� �Oリング等のシール部材57が介装されており� �通路51内が密閉されている。このウォータジ ャケット50の通路51内に冷媒を流すことで、� �験用デバイス21に冷媒が直接接触して試験デ バイス21を冷却するようになっている。なお� ��図5には、ウォータジャケット50において通� ��51の最上段しか図示していないが、実際に� �、例えば通路51がウォータジャケットの全面 に蛇行するように形成されている。

 通路51の最上段には、試験用デバイス21の 中でも特に自己発熱の大きな半導体チップを 有するMCM(Multi Chip Module)22Aが配置されている 。それぞれのMCM22Aは、図7に示すように、3つ� ��ベアチップ222~224と、当該ベアチップ222~224� �実装されたモジュール基板221と、を有して� �る。3つのベアチップの中でも、第1及び第2� �ベアチップ222,223は自己発熱が特に大きなデ� ��イスである。これに対し、第3のベアチップ 224は、第1及び第2のベアチップ222,223と比較し て自己発熱の小さなデバイスである。モジュ ール基板221の具体例としては、例えば、ガラ スセラミック基板等の低熱膨張基板を例示す ることができる。

 図5に示すように、通路51の最上段には入� ��51aが形成されており、この入口51aに上流側� ��支管46が接続されている。通路51において入 口51aの下流には8個のMCM22Aが一列に並んで収� �されている。これらMCM22Aの周りを通過した� �媒は、特に図示しないが、通路51に沿って蛇 行しながらカード基板24上の他の電子部品を� ��却した後、出口(不図示)に接続された下流� �の支管49に至るようになっている。

 通路51は、互いに隣接するMCM22A同士の間� �設けられた隔壁52を有している。隣接する隔 壁52の間にブロック53が画定されており、各� �ロック53の中にMCM22Aが一つずつ収容されてい る。

 なお、図5及び図7に示すように、各ブロ� �ク53は、MCM22A以外の電子部品23Aを収容するた めに拡大領域53aを有しているが、ブロック52� ��にMCM22Aのみを収容する場合には拡大領域53a� ��不要である。

 図13は本発明の第2実施形態におけるウォ� ��タジャケットを示す断面図である。ブロッ� ��52内に比較的サイズの大きな電子部品23Bを� �容する場合には、図13に示すように、第1の� �壁52Aに隣接する第2の隔壁52Bから、当該第1の 隔壁52Bを分岐させてもよい。

 図5に示すように、各隔壁52には、通路51� �おいて他の部分よりも流路断面積が小さく� �っている絞り部54がそれぞれ設けられている 。図7に示すように、それぞれの絞り部54の開 口幅wは、冷媒の流通方向に対して実質的に� �交する方向に沿ったMCM22A全体の長さLよりも� ��さくなっており(w<L)、本実施形態では絞� �部54の開口幅wが、第1のベアチップ222の図7中 の縦方向の長さ程度となっており、図8に示� �ように、この絞り部54において流路断面積が 狭くなっている。なお、本実施形態では、9� �の絞り部541~549を総称して絞り部54と称し、9� ��の絞り部541~549の開口幅w1~w9の総称して開口� ��wと称する。

 本実施形態では、流路断面積が小さくなっ� ��いる絞り部54がMCM22Aの直ぐ上流に設けられ� �いるので、図9に示すように、絞り部54を備� �ていない従来構造(図9中にて破線で示す。)� �比較して、絞り部54の下流における冷媒の流 速が上がり、冷却効率を高めることができる 。特に、図10に示すように、冷媒の慣性と粘� ��の影響により、冷媒の流通方向において絞� ��部54の直下に位置する半導体チップ21,22(図10 における位置B ₃ )における流速が著しく上がる。また、冷媒� �流速が上がることで、重力による冷媒の流� �の変化を抑制することができる。さらに、� �実施形態では、絞り部54がMCM22Aの下流にも位 置しているので、冷媒の流線の発散を抑制す ることができる。なお、図10において、実際� ��は、冷媒の粘性により拡大領域53aには二次� ��れ(渦)が発生し、図中の破線のような分布� �示す。また、図8~10において、後述する段差� ��51dによる影響は考慮していない。

 図7に示すように、本実施形態では、各絞 り部54は、冷媒の流通方向に沿って第1及び第 2のベアチップ222,223と同一直線状に位置して� ��る。このため、第1及び第2のベアチップ222,2 23に冷媒を集中的に当てることができ、冷却� ��率を更に高めることができる。

 また、本実施形態では、図11に示すよう� �、通路51において第1のベアチップ222と第2の� ��アチップ223との間の天井面51cに段差部51dが� ��けられている。この段差部51dにより通路51� �流路断面積が上流側よりも下流側で小さく� �っており、第2のベアチップ223の周りを流れ� ��冷媒は、第1のベアチップ222の周りを流れる 冷媒よりも速くなっている。高発熱のベアチ ップ222,2223が冷媒の流通方向に沿って並んで� ��る場合、上流側のベアチップ222の自己発熱� ��より下流側のベアチップ223の温度が高くな� ��、第1及び第2のベアチップ222,223の間で温度� ��が生じてしまう。これに対し、本実施形態� ��は、通路51の段差部51dにより流路断面積を� �さくすることで、上流側のベアチップ222に� �る温度上昇分を相殺して温度差を低減する� �とができる。

 図14及び図15は本発明の第3及び第4実施形� ��におけるウォータジャケットを示す拡大断� ��図、図16及び図17は本発明の第5及び第6実施� ��態におけるウォータジャケットの絞り部を� ��す拡大断面図である。

 図14に示すように、絞り部54を、第1及び� �2のベアチップ222,223と同一直線上に設けず、 冷媒の流れが第1のベアチップ222に向くよう� �、絞り部54に整流板55を設けてもよい。

 また、図15に示すように、一つのMCM22Bに� �いて高発熱ベアチップ222、223,225,226が多数実 装されている場合には、それに応じて隔壁52� ��複数の絞り部54を設けてもよい。

 さらに、図16や図17に示すように、絞り部 54に板状のバッフル56Aや円柱状のバッフル56B� ��配置して、MCM22Aの第1及び第2のベアチップ22 2,223上に冷媒の乱流を発生させてもよい。

 図5に戻り、本実施形態では、それぞれの 隔壁52に設けられた絞り部541~549の開口幅w1~w9� ��、下流に向かうに従って除々に狭くなって� ��る(w1>w2>w3>w4>w5>w7>w8>w9)。全て の絞り部の開口幅を一定すると、上流側のMCM の自己発熱により下流側のMCMの温度が高くな り、図12に示すように、上流側のMCMと下流側M CMとの間で温度差が生じてしまう。これに対� ��、本実施形態では、上記の構成により、下� ��に行くほど冷媒の流速を上げることで、上� ��側のMCM22Aによる温度上昇分を相殺し、図12� �示すように各MCM22Aの温度が実質的に同一と� �っている。なお、図5において絞り部542~548の 開口幅w2~w8を図示していない。また、図12に� �けるMCMの数は、図5におけるMCM22Aの数と一致� ��ていないが、図12は第1実施形態の変形例で� ��り、本発明においては通路内に配置されるM CMの数は任意に設定することができる。

 また、従来は最も下流側のMCMの温度を基� ��に設計していたため、上流側では過冷却と� ��っており、無駄に冷却を行っていた。これ� ��対し、本実施形態では、上記の通り、上流� ��及び下流側のMCMの温度が実質的に同一とな� ��ているため、無駄な冷却を低減することが� ��きる。

 なお、一列に配列されたMCMの仕様が相違� ��、ベアチップの発熱量が異なる場合には、� ��り部の開口幅が下流に向かうに従って除々� ��狭くなるとは限らず、MCMが目標温度となる� ��うにそれぞれの絞り部の開口幅を個別的に� ��定する必要がある。

 図18A及び図18Bは冷却対象である電子部品� ��第1変形例を示す平面図及び断面図、図19A及 び図19Bは冷却対象である電子部品の第2変形� �を示す平面図及び断面図、図20A及び図20Bは� �却対象である電子部品の第3変形例を示す平� ��図及び断面図である。

 絞り部54の下流に位置するデバイスが、� �18A及び図18Bに示すように、モジュール基板61 と、モジュール基板61上に実装された半導体� ��ップ62と、半導体チップ62上に設けられた金 属製の放熱フィン63と、から構成されたMCM60� �あってもよい。また、絞り部54の下流側に位 置するデバイスが、図19A及び図19Bに示すよう に、モジュール基板71、半導体チップ72及び� �熱フィン73を、樹脂パッケージ74で封止した� ��導体パッケージ70であってもよい。或いは� �絞り部54の下流側に位置するデバイスが、図 20A及び図20Bに示すように、半導体チップ81を� ��脂パッケージ82に封止した半導体パッケー� �80であってもよい。なお、放熱フィンの取付 位置は、電子部品の上面以外の任意の位置に 設定することができる。

 本発明においては、上記に例示した電子� ��品に限定されず、半導体チップをモジュー� ��化し又はパッケージングした全ての電子部� ��を含む。なお、いずれの場合にも、半導体� ��ップを狙うように絞り部54をウォータジャ� �ット50に設ける。また、電子部品全体が発熱 する場合であっても、絞り部54により冷媒の� ��速を上げて当該電子部品の一部を集中的に� ��却してもよい。

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

 例えば、絞り部54の開口幅を可変とし、MC M22Aにおいて第1及び第2のベアチップ222,223の� �止時には開口幅を広げ、第1及び第2のベアチ ップ222,223の動作時には開口幅を狭めて冷却� �率を高めてもよい。

 また、上述の実施形態では、ハンドラを� ��いた後工程における電子部品試験装置につ� ��て説明したが、特にこれに限定されず、プ� ��ーバを用いた前工程における電子部品試験� ��置に本発明を適用しても良い。