JPH05235122A - 集積回路試験固定具及び試験方法 - Google Patents

集積回路試験固定具及び試験方法

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JPH05235122A
JPH05235122A JP3148900A JP14890091A JPH05235122A JP H05235122 A JPH05235122 A JP H05235122A JP 3148900 A JP3148900 A JP 3148900A JP 14890091 A JP14890091 A JP 14890091A JP H05235122 A JPH05235122 A JP H05235122A
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 ウエーハから切り離す前の大電力集積回路を
連続的に動作させながら試験することを可能にした固定
具及び方法を提供する。 【構成】 集積回路の試験固定具１０はウエーハチャッ
ク１２を含む。チャックは同心状に配列された複数の真
空吸着環１４を有し、これらの環はチャックの上面に通
じている。環の間に同心状に配列された複数のヘリウム
ガス供給環２０はヘリウムガス源２２に接続され、また
チャックの上面に通じている。集積回路ウエーハ２４は
チャックの上面に取り付けられ、真空吸着環によって定
位置に保持される。ウエーハとチャックとの間のヘリウ
ムガス供給環内のヘリウムの流れは、ウエーハとチャッ
クとの間の界面熱抵抗を１／５に減少させる。冷却材供
給管３２がプローブカード２６を通って伸び、ウエーハ
の直近で終端し、冷却材３３の源に接続されていて冷却
を援助する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般的には試験中の集
積回路を流体で冷却する集積回路の固定具及び試験方法
に関し、具体的には高い熱伝導率を有するガス及び冷却
用流体の両者または何れか一方を使用する固定具及び方
法に関する。さらに具体的には本発明は、ウエーハから
分離する前の集積回路を連続的に動作させながら、大電
力集積回路の試験を可能ならしめる固定具及び方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】エミッタ結合論理（ＥＣＬ）チップのよ
うな大電力集積回路チップは大量の電力を必要とし、こ
の電力は熱に変換されて消散する。例えばＥＣＬの場
合、典型的な３０ワット／ｃｍ2 の電力消散レベルで
は、発生した熱を除去する方策を講じなければ、切り放
されたダイの温度は３００°Ｃ／電力供給秒で上昇す
る。ウエーハ形状のまま試験を可能ならしめるために、
パルス電力試験が行われることが多い。ウエーハ上のダ
イサイトにプローブを当て、数分の一秒間電力を供給す
る。ウエーハの周辺シリコン及びプロービングステーシ
ョンのチャックにヒートシンクが設けられているので、
チップを焼損させることなく短い試験を遂行することが
できる。
【０００３】現在開発中のより進歩したＥＣＬチップ
は、ほぼ６０ワット／ｃｍ2 のような遥かに高い電力密
度を有している。近い将来には、１００ワット／ｃｍ2
またはそれ以上の電力密度を有する集積回路が開発され
よう。このようなマイクロプロセッサチップはクロッキ
ング方式を使用することも望ましく、このようにすると
パルス電力試験を遂行するにはチップの設計が複雑にな
る。従って、試験中はチップを連続して全電力で動作さ
せることが望ましい。このような能力は、殆どどのＥＣ
Ｌプロービング応用においても望ましいものである。
【０００４】パッケージされた集積回路から、沸騰して
熱を除去する不活性液体のような冷却流体を使用するこ
とが知られている。また２つの部材間の熱伝導率増強材
としてヘリウムを使用することも知られている。またさ
らに、パッケージされた集積回路及び回路基板を不活性
液体内に浸漬して試験することも周知である。従来、未
だウエーハ形状にある集積回路のための試験固定具内に
使用するために、これらの技術が採用されたことはなか
った。またウエーハチャック内に設けた通路に水を流し
てチャックを冷却することも周知であるが、現在の技術
では、水冷効果を完全に利用するような十分に良好な熱
接触を得ることが困難であるために、高電力密度の集積
回路から十分な電力を除去して集積回路に全電力を連続
的に供給し、低動作温度で動作させることはできない。
【０００５】
【発明の概要】本発明による集積回路試験固定具は、集
積回路を保持するためのチャックを有している。チャッ
ク上に位置定めされるプローブは、複数の導電性チップ
素子を有し、これらのチップ素子は集積回路へ電気信号
を供給し、集積回路から電気信号を受ける。集積回路を
チャックによって保持しながら、高い熱伝導率を有する
熱転送界面流体に集積回路を熱的に接触させる手段も具
備する。
【０００６】本発明による集積回路を試験する方法は、
集積回路をチャック内に保持する段階を含む。複数の導
電性チップ素子を有するプローブをチャック上に位置定
めして、チップ素子を集積回路に電気的に接続する。集
積回路をチャックによって保持しながら、高い熱伝導率
を有する熱転送界面流体に集積回路を熱的に接触させ
る。選択された導電性チップ素子を通して連続的に全動
作電力を集積回路に供給する。他の導電性チップ素子を
通して電気信号を集積回路へ供給し、集積回路から受け
る。
【０００７】以下に添付図面に基づいて実施例を説明す
る。
【０００８】
【実施例】図１及び図２に集積回路の試験固定具１０を
示す。固定具１０は、複数の冷却水チャネル（図示せ
ず）を設けたアルミニウムまたは銅のような適当な金属
性のウエーハチャック１２を含む。チャック１２は同心
状に配列された複数の真空吸着環１４を有し、これらの
環１４は真空ポンプ（１６によって示す）に接続され、
またチャック１２の上面１８に通じている。吸着環１４
の間には同心状に配列された複数のヘリウムガス供給環
２０が設けられており、これらの環２０はヘリウムガス
の源（２２によって示す）に接続され、またチャック１
２の上面１８に通じている。半導体（例えばシリコン）
集積回路ウエーハ２４はチャック１２の上面１８上に取
り付けられ、真空吸着環１４によって定位置に保持され
る。
【０００９】ウエーハ２４上に位置定めされるプローブ
カード２６は、ウエーハ２４内の集積回路の接触パッド
との電気接触を行う複数のプローブ２８を有している。
ブートシール３０がプローブ２８を同心状に取り囲んで
いる。冷却液供給管３２がプローブカード２６を通って
伸び、ウエーハ２４の直近で終端し、フルオロカーボン
冷却材３３の源（３４で示す）に通じている。覆い３６
がプローブカード２６上に伸び、ブートシール３０と組
み合ってフルオロカーボン冷却材３３とその蒸気を閉じ
込める。冷却材蒸気を回収するために冷却材蒸気口（４
０で示す）が凝縮器に接続されている。フルオロカーボ
ン冷却材の他に、試験固定具１０を適切に変更して、冷
却した空気、液化窒素または別の冷却用流体（その冷却
作用の一部として相変化を使用して、または相変化を使
用せずに）を使用することができる。
【００１０】試験固定具１０の使用に当たっては、ウエ
ーハ２４内の被試験集積回路を動作させるための電力、
及び試験信号を選択されたプローブ上に供給する。集積
回路への入力及び集積回路からの出力は他のプローブ上
に供給される。従来のＥＣＬ及び他の大電力集積回路の
場合のように集積回路を動作させるのにパルス電力を供
給する代わりに、プローブ適用中に連続して全電力を供
給する。ヘリウムは空気の５倍の熱伝導率を有してい
る。従って、ウエーハ２４とチャック１２との間の冷却
環２０内のヘリウムガスは界面熱抵抗を５倍低下させ
る。水素ガスも使用できるが、爆発の可能性があるので
余り魅力的ではない。
【００１１】ヘリウムの伝導率を高く維持するために
は、ウエーハ２４をチャック１２に対して保持する真空
と、チャック１２へ供給するヘリウムガスの量とを調整
する必要がある。相当な範囲に亙ってヘリウムの伝導率
は一定に保たれるが、小さい間隙内の低圧部分で伝導率
が低下する。最高の電力密度の集積回路の場合には、高
い熱伝導率を有するガス界面を提供することによって得
られる強められた冷却でも、このような集積回路を全電
力で動作させ得る程十分な熱を除去することはできな
い。フルオロカーボン冷却材３３は、集積回路チップの
活動面上に凝集する沸騰によって、集積回路が発生する
熱の付加的な部分を除去する。液体冷却材３３に適当な
特定の例は、ミネソタ州セントポールの３Ｍコーポレー
ションから入手可能なＦＬＵＯＲＩＮＥＲＴ印の過フッ
素化した液体である。この技術は、２０乃至４０ワット
／ｃｍ2 の電力密度に対応する熱除去を処理することが
できる。従って６０ワット／ｃｍ2 の電力密度の集積回
路チップを連続全電力で試験可能ならしめるには、両方
の技術が必要になる。集積回路上に液体冷却材３３をマ
ルチジェットで衝突させることによって、１００ワット
／ｃｍ2 の電力密度を処理するのに十分な熱除去が得ら
れるかも知れない。凝縮による液体冷却材の回収及び再
使用によって環境汚染が避けられ、またこれらの冷却用
流体の価格が典型的には＄２０．００／ポンドであるこ
とから、価格を大幅に低下させる。
【００１２】図３に示す試験固定具１０ａのプローブ２
８ａは、ブートシール３０ａの外側にある。この配列
は、本発明を使用するに当たって従来のプローブカード
２６ａを変更する箇所が図２の試験固定具１０よりも少
ないかも知れない。図示し説明した以外の図３の実施例
の構造及び動作は、図２の実施例と同一である。図４に
示す試験固定具５０は、ヘリウムガス源（５４で示す）
を真空マニホールド５６に接続することによって変更し
た普通の水冷真空チャック５２を使用している。真空マ
ニホールド５６は、図１の実施例の吸着環１４に似た構
造の吸着環５８に接続されている。ウエーハ２４の全縁
の周囲に縁ヘリウムパージフィードを供給するために、
真空チャック５２の上面６２にヘリウムガスパージ６０
を取り付けてある。真空は真空マニホールドを通してパ
ルス化されてはいるが、ウエーハ２４と真空チャック５
２との間に強められた熱伝導率を提供するのに十分なヘ
リウムガスが吸着環５８内に後方拡散する。これは、ガ
スが広範囲の圧力に亙って一定の熱伝導率を呈するとい
う興味深い特性を有しているからである。しかし空気に
よるヘリウムの希釈がヘリウムの熱伝導率を大幅に低下
させるので、十分な流量のヘリウムが必要になる。ヘリ
ウムガスパージ６０は、後方拡散によって吸着環５８及
び真空マニホールド５６内に付加的なヘリウムを供給す
る他にこれらの中に空気が流入するのを阻止する。プロ
ーブカード６４をウエーハ２４に押し付けて集積回路と
プローブ６８とを電気的に接続させる時にウエーハ２４
とチャック５２との間の結合圧力を増すために、ばね６
６または他の手段を付加することによってプローブカー
ド６４を変更することができる。図示し説明した以外の
図４の実施例の構造及び動作は、図２の実施例と同一で
ある。
【００１３】当業者ならば、本発明の範囲から逸脱する
ことなく上記実施例に多くの変更を考案することは可能
であろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】部分的に切除して内部の詳細を示した本発明に
よる集積回路試験用固定具の斜視図。
【図２】図１の２−２矢視断面図。
【図３】本発明による集積回路試験用固定具の第２の実
施例を図２と同一の断面で示す図。
【図４】本発明による集積回路試験用固定具の第３の実
施例を図２と同一の断面で示す図。
【符号の説明】
１０、５０ 集積回路試験用固定具 １２、５２ チャック １４、５８ 真空吸着環 １６ （真空ポンプ） １８、６２ チャックの上面 ２０ ヘリウムガス供給環 ２２、５４ （ヘリウムガス源） ２４ ウエーハ ２６、６４ プローブカード ２８、６８ プローブ ３０ ブートシール ３２ 液体冷却材供給管 ３３ フルオロカーボン冷却材 ３４ （フルオロカーボン冷却材の源） ３６ 覆い ３８ 冷却材蒸気口 ４０ （凝縮器） ５６ 真空マニホールド ６０ ヘリウムガスパージ ６６ ばね

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 集積回路を含むウエーハを保持するチャ
    ックと、このチャック上に位置定めされ、集積回路へ電
    気信号を供給し集積回路から電気信号を受けるための複
    数の導電性チップ素子を有するプローブと、このプロー
    ブに接続され、選択された導電性チップ素子を通して集
    積回路に連続的に全動作電力を供給する手段と、集積回
    路をチャックによって保持したまま集積回路及びチャッ
    クを高い熱伝導率を有する熱転送界面流体に熱的に接触
    させる手段と、チャックを冷却用流体に熱的に接触させ
    る手段とを具備することを特徴とする集積回路試験固定
    具。
  2. 【請求項２】 集積回路を含むウエーハを保持するチャ
    ックと、このチャック上に位置定めされ、集積回路へ電
    気信号を供給し集積回路から電気信号を受けるための複
    数の導電性チップ素子、及びこれらのチップ素子の直近
    で終端しているチューブ有するプローブと、集積回路を
    チャックによって保持したまま集積回路及びチャックを
    水素またはヘリウムガスの高い熱伝導率を有する熱転送
    界面流体に熱的に接触させる手段と、集積回路を冷却用
    流体に熱的に接触させる手段と、上記チューブに接続さ
    れている冷却用流体の源とを具備し、集積回路を冷却用
    流体に熱的に接触させる手段が上記チューブ及び上記冷
    却用流体の源を付加的に備えていることを特徴とする集
    積回路試験固定具。
  3. 【請求項３】 集積回路を含むウエーハを保持するチャ
    ックと、このチャック上に位置定めされ、集積回路へ電
    気信号を供給し集積回路から電気信号を受けるための複
    数の導電性チップ素子を有するプローブと、集積回路を
    チャックによって保持したまま集積回路及びチャックを
    水素またはヘリウムガスの高い熱伝導率を有する熱転送
    界面流体に熱的に接触させる手段と、集積回路を冷却用
    流体に熱的に接触させる手段とを具備し、冷却用流体が
    液体からなることを特徴とする集積回路試験固定具。
  4. 【請求項４】 集積回路を含むウエーハを保持するチャ
    ックと、このチャック上に位置定めされ、集積回路へ電
    気信号を供給し集積回路から電気信号を受けるための複
    数の導電性チップ素子を有するプローブと、集積回路を
    チャックによって保持したまま集積回路及びチャックを
    高い熱伝導率を有する熱転送界面流体に熱的に接触させ
    る手段とを具備し、上記プローブがウエーハとチャック
    との間の接触力を増加させるためにウエーハに接触する
    バイアス手段を含むことを特徴とする集積回路試験固定
    具。
  5. 【請求項５】 集積回路を含むウエーハを保持するチャ
    ックと、このチャック上に位置定めされ、集積回路へ電
    気信号を供給し集積回路から電気信号を受けるための複
    数の導電性チップ素子を有するプローブと、集積回路を
    チャックによって保持したまま集積回路の上面を冷却用
    液体に熱的に接触させる手段とを具備することを特徴と
    する集積回路試験固定具。
  6. 【請求項６】 集積回路をチャック内に保持する段階
    と、複数の導電性チップ素子を有するプローブをチャッ
    ク上に位置定めしてチップ素子を集積回路に電気的に接
    続させる段階と、集積回路をチャックによって保持した
    まま集積回路及びチャックを高い熱伝導率を有する熱転
    送界面流体に熱的に接触させる段階と、選択された導電
    性チップ素子を通して集積回路に連続的に全動作電力を
    供給する段階と、導電性チップ素子を通して集積回路へ
    電気信号を供給し集積回路から電気信号を受ける段階
    と、プローブを通して集積回路の上面を冷却用流体に接
    触させる段階とを具備することを特徴とする集積回路試
    験方法。
  7. 【請求項７】 集積回路をチャック内に保持する段階
    と、複数の導電性チップ素子を有するプローブをチャッ
    ク上に位置定めしてチップ素子を集積回路に電気的に接
    続させる段階と、集積回路をチャックによって保持した
    まま集積回路及びチャックを高い熱伝導率を有する熱転
    送界面流体に熱的に接触させる段階と、選択された導電
    性チップ素子を通して集積回路に連続的に全動作電力を
    供給する段階と、導電性チップ素子を通して集積回路へ
    電気信号を供給し集積回路から電気信号を受ける段階
    と、チャックを冷却用液体に熱的に接触させる段階とを
    具備することを特徴とする集積回路試験方法。
  8. 【請求項８】 集積回路を含むウエーハをチャック内に
    保持する段階と、複数の導電性チップ素子を有するプロ
    ーブをチャック上に位置定めしてチップ素子を集積回路
    に電気的に接続させる段階と、集積回路をチャックによ
    って保持したまま集積回路の上面を冷却用液体に接触さ
    せる段階と、選択された導電性チップ素子を通して集積
    回路に連続的に全動作電力を供給する段階と、導電性チ
    ップ素子を通して集積回路へ電気信号を供給し集積回路
    から電気信号を受ける段階とを具備することを特徴とす
    る集積回路試験方法。
JP3148900A 1990-06-29 1991-06-20 集積回路試験固定具 Expired - Lifetime JPH0828410B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/546,523 US5198753A (en) 1990-06-29 1990-06-29 Integrated circuit test fixture and method
US546523 1990-06-29

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH05235122A true JPH05235122A (ja) 1993-09-10
JPH0828410B2 JPH0828410B2 (ja) 1996-03-21

Family

ID=24180811

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3148900A Expired - Lifetime JPH0828410B2 (ja) 1990-06-29 1991-06-20 集積回路試験固定具

Country Status (4)

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US (2) US5198753A (ja)
EP (1) EP0465017A1 (ja)
JP (1) JPH0828410B2 (ja)
KR (1) KR950010530B1 (ja)

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