特許 6015209 温度調節装置、温度調節方法、電子装置の製造方法及び温度調節プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6015209

(24)【登録日】2016年10月7日

(45)【発行日】2016年10月26日

(54)【発明の名称】温度調節装置、温度調節方法、電子装置の製造方法及び温度調節プログラム

(51)【国際特許分類】

   G01R 31/26 20140101AFI20161013BHJP

   F25D 7/00 20060101ALI20161013BHJP

【ＦＩ】

   G01R31/26 H

   F25D7/00 Z

【請求項の数】8

【全頁数】24

(21)【出願番号】特願2012-169566(P2012-169566)

(22)【出願日】2012年7月31日

(65)【公開番号】特開2014-29285(P2014-29285A)

(43)【公開日】2014年2月13日

【審査請求日】2015年3月31日

(73)【特許権者】

【識別番号】514315159

【氏名又は名称】株式会社ソシオネクスト

(74)【代理人】

【識別番号】100092152

【弁理士】

【氏名又は名称】服部 毅巖

(72)【発明者】

【氏名】室谷 浩之

【審査官】 續山 浩二

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−０４９３８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−１４２６５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第０３／００７００７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００９−００８６２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−１９７３９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−１５２６５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６４−０２５４４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０３−０５０８５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６４−０２８８９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２８１１６３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｒ ３１／２６

Ｆ２５Ｄ ７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ソケットと、
前記ソケットに対向し、吸気口及び排気口を有する筐体と、
前記筐体の内部に設けられた放熱部材と、
前記放熱部材が設けられた前記筐体の内面と反対側の前記筐体の外面に接触して設けられ、前記筐体と前記ソケットとの間に位置する接続部と、
前記吸気口に気相冷媒を供給する第１供給部と、
前記放熱部材の表面に液相冷媒を供給する第２供給部と
を含むことを特徴とする温度調節装置。

【請求項2】

前記ソケットに配置される発熱体の温度を検出する検出部と、
前記検出部によって検出される前記温度に基づき、前記第１供給部による前記気相冷媒の供給量、及び前記第２供給部による前記液相冷媒の供給量を制御する制御部と
を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の温度調節装置。

【請求項3】

前記制御部は、
前記検出部によって検出される前記温度が、設定された下限値よりも高く且つ設定された上限値よりも低い時に、前記第１供給部によって前記気相冷媒を供給し、且つ、前記第２供給部による前記液相冷媒の供給を停止し、
前記検出部によって検出される前記温度が、前記上限値よりも高い時に、前記第１供給部によって前記気相冷媒を供給し、且つ、前記第２供給部によって前記液相冷媒を供給することを特徴とする請求項２に記載の温度調節装置。

【請求項4】

前記第２供給部は、前記液相冷媒を噴霧する噴霧器を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の温度調節装置。

【請求項5】

前記放熱部材は、当該放熱部材の内部に設けられた空洞部と、前記空洞部から前記表面に通じる貫通孔とを備え、
前記第２供給部は、前記空洞部に前記液相冷媒を供給し、前記貫通孔から前記表面に前記液相冷媒を供給することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の温度調節装置。

【請求項6】

ソケットと、
前記ソケットに対向し、吸気口及び排気口を有する筐体と、前記筐体の内部に設けられた放熱部材と、前記放熱部材が設けられた前記筐体の内面と反対側の前記筐体の外面に接触して設けられ、前記筐体と前記ソケットとの間に位置する接続部と、前記吸気口に気相冷媒を供給する第１供給部と、前記放熱部材の表面に液相冷媒を供給する第２供給部とを含む放熱器と、
前記ソケットに配置される発熱体の温度を検出する検出部と、
前記検出部によって検出される前記温度に基づき、前記第１供給部による前記気相冷媒の供給量、及び前記第２供給部による前記液相冷媒の供給量を制御する制御部と
を含む温度調節装置を用いた温度調節方法であって、
前記発熱体を前記放熱器の前記接続部に接続する工程と、
前記検出部により、前記温度を検出する工程と、
前記制御部により、前記検出部によって検出される前記温度が、設定された下限値よりも高く、設定された上限値よりも低い時に、前記第１供給部によって前記気相冷媒を供給し、且つ、前記第２供給部による前記液相冷媒の供給を停止する工程と、
前記制御部により、前記検出部によって検出される前記温度が、前記上限値よりも高い時に、前記第１供給部によって前記気相冷媒を供給し、且つ、前記第２供給部によって前記液相冷媒を供給する工程と
を含むことを特徴とする温度調節方法。

【請求項7】

電子装置を形成する工程と、
形成された前記電子装置に温度調節装置を用いて試験を行う工程と
を含み、
前記温度調節装置は、
ソケットと、
前記ソケットに対向し、吸気口及び排気口を有する筐体と、前記筐体の内部に設けられた放熱部材と、前記放熱部材が設けられた前記筐体の内面と反対側の前記筐体の外面に接触して設けられ、前記筐体と前記ソケットとの間に位置する接続部と、前記吸気口に気相冷媒を供給する第１供給部と、前記放熱部材の表面に液相冷媒を供給する第２供給部とを含む放熱器と、
前記ソケットに配置される前記電子装置の温度を検出する検出部と、
前記検出部によって検出される前記温度に基づき、前記第１供給部による前記気相冷媒の供給量、及び前記第２供給部による前記液相冷媒の供給量を制御する制御部と
を含み、
前記試験を行う工程は、
前記電子装置を前記放熱器の前記接続部に接続する工程と、
前記検出部により、前記温度を検出する工程と、
前記制御部により、前記検出部によって検出される前記温度が、設定された下限値よりも高く、設定された上限値よりも低い時に、前記第１供給部によって前記気相冷媒を供給し、且つ、前記第２供給部による前記液相冷媒の供給を停止する工程と、
前記制御部により、前記検出部によって検出される前記温度が、前記上限値よりも高い時に、前記第１供給部によって前記気相冷媒を供給し、且つ、前記第２供給部によって前記液相冷媒を供給する工程と
を含むことを特徴とする電子装置の製造方法。

【請求項8】

ソケットと、
前記ソケットに対向し、吸気口及び排気口を有する筐体と、前記筐体の内部に設けられた放熱部材と、前記放熱部材が設けられた前記筐体の内面と反対側の前記筐体の外面に接触して設けられ、前記筐体と前記ソケットとの間に位置する接続部と、前記吸気口に気相冷媒を供給する第１供給部と、前記放熱部材の表面に液相冷媒を供給する第２供給部とを含む放熱器と、
前記ソケットに配置される発熱体の温度を検出する検出部と、
前記検出部によって検出される前記温度に基づき、前記第１供給部による前記気相冷媒の供給量、及び前記第２供給部による前記液相冷媒の供給量を制御する制御部と
を含む温度調節装置の処理をコンピュータに実行させる温度調節プログラムであって、
前記コンピュータに、
前記検出部により、前記放熱器の前記接続部に接続された前記発熱体の温度を検出し、
前記制御部により、前記検出部によって検出される前記温度が、設定された下限値よりも高く、設定された上限値よりも低い時に、前記第１供給部によって前記気相冷媒を供給し、且つ、前記第２供給部による前記液相冷媒の供給を停止し、
前記制御部により、前記検出部によって検出される前記温度が、前記上限値よりも高い時に、前記第１供給部によって前記気相冷媒を供給し、且つ、前記第２供給部によって前記液相冷媒を供給する
処理を実行させることを特徴とする温度調節プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、温度調節装置、温度調節方法、電子装置の製造方法及び温度調節プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

電子装置の温度調節に関し、例えば、プリント基板上の電子部品を冷却する冷却プレートに熱交換器を通して冷媒を循環させる技術が知られている。このほか、プリント基板上の半導体デバイスを送風により空冷する技術、半導体デバイスの上面にミストを直接噴霧して冷却する技術、半導体デバイスの上面に設けた熱伝導性の板状部材にミストを噴霧して冷却する技術等が知られている。また、このような冷却技術を採用したバーンイン装置等の試験装置が知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】実開昭６１−１１４３７７号公報

【特許文献2】特開２００６−４６９７４号公報

【特許文献3】特開２００６−９０８０５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

これまでの冷却技術を採用しても、電子部品や半導体デバイス等の複数の発熱体を冷却する場合や、個々の発熱体の発熱量が異なる場合には、各発熱体の温度を所定の範囲に精度良く調節することが難しいことがあった。

【0005】

また、液相冷媒を噴霧する冷却技術の場合、電子部品や半導体デバイス等の発熱体を試験装置等から取り出す前に液相冷媒の乾燥工程が必要だった。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一観点によれば、ソケットと、前記ソケットに対向し、吸気口及び排気口を有する筐体と、前記筐体の内部に設けられた放熱部材と、前記放熱部材が設けられた前記筐体の内面と反対側の前記筐体の外面に接触して設けられ、前記筐体と前記ソケットとの間に位置する接続部と、前記吸気口に気相冷媒を供給する第１供給部と、前記放熱部材の表面に液相冷媒を供給する第２供給部とを含む温度調節装置が提供される。

【0007】

また、本発明の一観点によれば、温度調節装置を用いた温度調節方法及び電子装置の製造方法、並びに温度調節装置の処理をコンピュータに実行させる温度調節プログラムが提供される。

【発明の効果】

【0008】

開示の技術によれば、気相冷媒、液相冷媒を利用し、発熱体の温度を精度良く調節することができる。また、液相冷媒を用いた場合でも、その後の発熱体の乾燥工程を省略することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】半導体パッケージの一例を示す図である。

【図2】第１の実施の形態に係るバーンイン装置の一例を示す図である。

【図3】第１の実施の形態に係るバーンイン装置の冷媒経路の一例を示す図である。

【図4】第１の実施の形態に係るヒートシンクユニットの一例を示す図（その１）である。

【図5】第１の実施の形態に係るヒートシンクユニットの一例を示す図（その２）である。

【図6】第１の実施の形態に係るヒートシンクユニットの一例を示す図（その３）である。

【図7】第１の実施の形態に係るバーンイン装置の温度調節フローの一例を示す図（その１）である。

【図8】第１の実施の形態に係るバーンイン装置の温度調節フローの一例を示す図（その２）である。

【図9】第１の実施の形態に係るバーンイン装置の温度調節フローの一例を示す図（その３）である。

【図10】第２の実施の形態に係るヒートシンクユニットの一例を示す図である。

【図11】第３の実施の形態に係るヒートシンクユニットの一例を示す図（その１）である。

【図12】第３の実施の形態に係るヒートシンクユニットの一例を示す図（その２）である。

【図13】バーンイン装置に用いるコンピュータのハードウェアの構成例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、温度調節装置を、半導体パッケージのバーンイン試験に用いるバーンイン装置に適用した場合を例に、図面を参照して詳細に説明する。
まず、バーンイン試験について説明する。

【0011】

半導体パッケージの製造プロセスにおいては、潜在的な欠陥を含む半導体パッケージを除去するために、スクリーニングが実施される。スクリーニングの方法としては、半導体パッケージに電圧等の電気的ストレスを印加したり、高温条件下で半導体パッケージを動作させたりする、バーンイン試験がある。

【0012】

図１は半導体パッケージの一例を示す図である。
半導体パッケージ１００は、回路配線を設けたパッケージ基板３０に実装された半導体チップ１０、及び実装された半導体チップ１０を封止する封止部２０を備える。バーンイン試験では、所定温度条件の下で、半導体パッケージ１００内の半導体チップ１０と封止部２０の接合部の温度（ジャンクション温度）Ｔｊを１２５℃〜１５０℃といった所定範囲内に調節し、所定時間、半導体チップ１０を動作状態にする。バーンイン試験に用いるバーンイン装置として、プリント基板等のバーンインボードに半導体パッケージ１００を搭載し、装置本体に装着したバーンインボードを通して半導体パッケージ１００に電源及び信号を供給し、それを動作状態にするものが知られている。更に、バーンイン装置として、複数の半導体パッケージ１００を搭載したバーンインボードを複数段、装着可能なものが知られている。

【0013】

バーンイン試験では、バーンインボードを通して半導体パッケージ１００に電源及び信号が供給され、それに伴い電流が流れることで、半導体チップ１０の消費電力に応じて、半導体チップ１０、半導体パッケージ１００が発熱する。バーンイン試験では、半導体パッケージ１００にその通常の動作時よりも高い電圧が印加され、それに伴い電流も通常の動作時よりは大きくなる。そのため、半導体チップ１０の製造ばらつき等に起因した消費電力のばらつきが、半導体チップ１０、半導体パッケージ１００の発熱量の違いに顕著に現れるようになる。半導体チップ１０の消費電力にばらつきがあると、ジャンクション温度Ｔｊを所定の温度範囲に制御することが困難になる場合がある。

【0014】

ここで、ジャンクション温度Ｔｊを求める方法として、例えば、以下の式（１）又は式（２）を用いて算出する方法がある。
Ｔｊ＝ＰＷ×θｊａ＋Ｔａ ・・・（１）
Ｔｊ＝ＰＷ×θｊｃ＋Ｔｃ ・・・（２）
式（１）において、ＰＷは、半導体チップ１０の消費電力であり、θｊａ（＝θｊｃ＋θｃａ）は、半導体チップ１０と、半導体パッケージ１００の周囲環境との間の熱抵抗であり、Ｔａは、半導体パッケージ１００の周囲環境の温度（周囲温度）である（図１）。熱抵抗θｊａは、バーンイン試験前に予め実験、計算、シミュレーション等で求められる。バーンイン試験時には、半導体チップ１０の消費電力ＰＷ、及び半導体パッケージ１００の周囲温度Ｔａを検出することで、式（１）により、ジャンクション温度Ｔｊを算出することができる。

【0015】

式（２）において、ＰＷは、半導体チップ１０の消費電力であり、θｊｃは、半導体チップ１０と、半導体パッケージ１００の表面との間の熱抵抗であり、Ｔｃは、半導体パッケージ１００の表面の温度（表面温度）である（図１）。熱抵抗θｊｃは、バーンイン試験前に予め実験、計算、シミュレーション等で求められる。バーンイン試験時には、半導体チップ１０の消費電力、及び半導体パッケージ１００の表面温度Ｔｃを検出することで、式（２）により、ジャンクション温度Ｔｊを算出することができる。

【0016】

熱抵抗θｊｃは、０．１５℃／Ｗ程度であり、また、熱抵抗θｊａは、半導体パッケージ１００にヒートシンク等の放熱部材を装着しても、０．２℃／Ｗ程度である。例えば、消費電力４００Ｗ程度の半導体チップ１０を含む半導体パッケージ１００を複数、バーンインボードに搭載し、これをバーンイン装置に装着し、周囲温度Ｔａを５０℃に設定してバーンイン試験を行うことを想定する。今、バーンイン試験を行う複数の半導体パッケージ１００について、それらの半導体チップ１０間の消費電力４００Ｗに±２０％のばらつきがあったとすると、半導体チップ１０間のジャンクション温度Ｔｊの差は３０℃程度となる。

【0017】

半導体チップ１０間のジャンクション温度Ｔｊを平準化して１２５℃〜１５０℃の範囲内とするためには、各半導体パッケージ１００の周囲温度Ｔａ又は表面温度Ｔｃを個別に調節することが考えられる。しかし、例えば複数の半導体パッケージ１００を同じ温度環境に置くバーンイン装置の場合、このような個別の温度調節は困難である。

【0018】

このほか、半導体パッケージ１００の周囲、表面の温度調節に関し、冷媒が循環される冷却プレートを半導体パッケージ１００に接触させ、冷媒の沸騰蒸発によって半導体パッケージ１００を冷却する装置がある。しかし、このような装置では、１枚の冷却プレートで複数の半導体パッケージ１００を冷却する場合、冷却プレート内を流れる冷媒が複数の半導体パッケージ１００から吸熱するため、冷却プレートの冷媒の入口と出口で冷媒温度を均一に保つことができない。そのため、各半導体パッケージ１００の周囲温度Ｔａ、表面温度Ｔｃ、及び各半導体チップ１０のジャンクション温度Ｔｊを個別に調節することが難しい。

【0019】

仮に、このような冷媒が循環される冷却プレートを、複数の半導体パッケージ１００の各々に設けた場合には、各半導体パッケージ１００、各半導体チップ１０の温度調節が可能になる。しかし、各冷却プレートに循環する冷媒を冷却するための熱交換器を、冷却プレートの枚数分、即ち半導体パッケージ１００の個数分、設ける必要が生じ、バーンイン装置の大型化を招く可能性がある。また、１枚のバーンインボードに搭載可能な半導体パッケージ１００の個数が制限される可能性がある。そのため、バーンイン試験のコストの増加、バーンイン試験を含めた半導体パッケージ１００の製造コストの増加を招く虞がある。

【0020】

また、半導体パッケージ１００の温度調節に関し、閉鎖空間内で、バーンインボードに搭載した半導体パッケージ１００に対して冷媒のミストを直接噴霧する装置がある。しかし、半導体パッケージ１００に直接ミストを噴霧する場合には、バーンイン試験後、半導体パッケージ１００及びそれが搭載されるバーンインボードを乾燥したうえで、そのバーンインボードをバーンイン装置から抜き取る必要が生じる。乾燥工程は、用いた冷媒が気化する温度まで昇温し、乾燥後、バーンインボードが取り出せる温度まで降温するプロセスを含み、その時間はおよそ２時間〜３時間である。このようなバーンイン試験後の乾燥工程は、バーンイン試験全体の長時間化、コストの増加、バーンイン試験を含めた半導体パッケージ１００の製造コストの増加を招く虞がある。

【0021】

このような乾燥工程の乾燥時間を短くするためには、予めバーンイン試験の際に、より低温で気化する低沸点の冷媒を用いることが考えられる。しかし、このような低沸点の冷媒を用いた場合、バーンイン試験の際、ミスト状にして噴霧したその冷媒が、半導体パッケージ１００に到達する前に気化してしまい易くなる。そのため、半導体パッケージ１００に付着した冷媒の気化熱によって吸熱するという本来の作用が充分に得られないことが起こり得る。

【0022】

そこで、上記のような点に鑑み、半導体パッケージ１００のバーンイン試験に用いるバーンイン装置として、以下に示すような形態のバーンイン装置を用いる。
まず、第１の実施の形態について説明する。

【0023】

図２は第１の実施の形態に係るバーンイン装置の一例を示す図である。
図２に示すバーンイン装置２００は、半導体パッケージ１００が搭載されるバーンインボード２０１を装着するスロットエリア２０２を備えている。バーンインボード２０１には、複数のソケット２０３が実装されている。バーンインボード２０１のこれらのソケット２０３にそれぞれ半導体パッケージ１００が接続されることで、バーンイン試験を行う半導体パッケージ１００（そのパッケージ基板３０及び半導体チップ１０）とバーンインボード２０１との間が電気的に接続される。

【0024】

このように半導体パッケージ１００が搭載されるバーンインボード２０１は、スロットエリア２０２に設けられたレール２０４にガイドされてスロットエリア２０２内に挿入され、先端部がコネクタ２０５に装着される。コネクタ２０５は、電源及び信号発生器の配置エリア２０６に設けられた、電源及び信号発生器（図示せず）のような電気信号の入力部に接続されている。バーンインボード２０１の先端部がコネクタ２０５に装着されることで、バーンインボード２０１に搭載された半導体パッケージ１００に所定の電源及び信号を供給し、半導体パッケージ１００を所定の動作状態とすることができるようになっている。

【0025】

スロットエリア２０２には、放熱器として機能する複数のヒートシンクユニット２０７Ａが設けられている。これらのヒートシンクユニット２０７Ａは、コネクタ２０５に装着されたバーンインボード２０１上の各半導体パッケージ１００の上面にそれぞれ対向するように、ベース板２０８に配置されている。

【0026】

各ヒートシンクユニット２０７Ａは、筐体２０９、及び筐体２０９の内部に放熱部材として設けられたヒートシンク２１０を備えている。各筐体２０９には、配管２１１が接続されている。配管２１１の経路には、バーンイン装置２００の下部エリア２１２に配置されたラジエタ２１３及びファン２１４が設けられており、気相冷媒（例えば空気）が配管２１１及び筐体２０９に流通、循環されるようになっている。尚、ファン２１４に替えてコンプレッサを用い、圧縮した気相冷媒（例えば圧縮空気）を配管２１１に供給するようにしてもよい。

【0027】

各ヒートシンクユニット２０７Ａは、それぞれ筐体２０９に設けられたノズル等の噴霧器２１５を備えている。各噴霧器２１５は、液相冷媒（例えばフッ素系不活性液体や工業用純水）の流路を含む配管２１６に接続されている。配管２１６の液相冷媒流路は、下部エリア２１２に配置されて液相冷媒が貯蔵されるタンク２１７に接続されている。タンク２１７からポンプ２１７ａで配管２１６に液相冷媒が供給され、噴霧器２１５に圧縮空気等の気体が供給されることで、噴霧器２１５から液相冷媒のミストが筐体２０９内のヒートシンク２１０に噴霧されるようになっている。

【0028】

バーンイン試験時には、筐体２０９、ヒートシンク２１０及び噴霧器２１５を備えたヒートシンクユニット２０７Ａを、ベース板２０８を昇降させる昇降用シリンダ２１８によって降下（図２の太矢印）させる。これにより、ヒートシンクユニット２０７Ａの筐体２０９に内蔵されるヒートシンク２１０を、半導体パッケージ１００の上面と熱的に接続する。ヒートシンク２１０を内蔵する筐体２０９及び噴霧器２１５の昇降を、配管２１１及び配管２１６からの冷媒の漏出を抑えて可能にするため、配管２１１及び配管２１６には共に、伸縮可能な蛇腹構造の継ぎ手２１９が用いられている。

【0029】

尚、このような蛇腹構造の継ぎ手２１９を用いず、ベース板２０８及びそれに配置されたヒートシンクユニット２０７Ａを固定してもよい。この場合は、コネクタ２０５に装着したバーンインボード２０１を昇降可能にし、バーンインボード２０１を上昇させて半導体パッケージ１００をヒートシンク２１０に熱的に接続する機構を採用する。

【0030】

バーンイン装置２００では、配管２１１を通して筐体２０９内に流通させる気相冷媒、及び配管２１６を通して筐体２０９内に噴霧器２１５から噴霧される液相冷媒を利用して、バーンインボード２０１に搭載された半導体パッケージ１００の冷却が行われる。即ち、まず動作に伴い半導体パッケージ１００から発生した熱は、熱的に接続されるヒートシンク２１０に伝熱される。配管２１１を通して筐体２０９内に流通される気相冷媒は、筐体２０９内のヒートシンク２１０を冷却する。配管２１６を通して筐体２０９内に噴霧器２１５から噴霧される液相冷媒は、筐体２０９内のヒートシンク２１０の表面に付着した後、気化する際にヒートシンク２１０を冷却する。

【0031】

噴霧器２１５から噴霧された液相冷媒は、筐体２０９内のヒートシンク２１０の表面に付着して気化した後、配管２１１を通ってラジエタ２１３に送られ、そこで凝縮される。凝縮された液相冷媒は、配管２２０を通してタンク２１７に回収される。

【0032】

バーンイン装置２００は、装置全体を制御する制御部２２１を備える。制御部２２１は、昇降用シリンダ２１８によるベース板２０８の昇降、コネクタ２０５への電源や信号等の電気信号の供給、ポンプ２１７ａやファン２１４等の駆動、筐体２０９に流通させる気相冷媒や噴霧器２１５から噴霧する液相冷媒の量等の制御を行う。制御部２２１は、熱電対を用いた半導体パッケージ１００の温度（表面温度Ｔｃ又は周囲温度Ｔａ）の検出、消費電力ＰＷの検出、ジャンクション温度Ｔｊの算出を行う。そして、制御部２２１は、算出したジャンクション温度Ｔｊに基づき、筐体２０９に流通させる気相冷媒の量、噴霧器２１５から噴霧する液相冷媒の量を制御する。また、制御部２２１は、半導体パッケージ１００の温度によっては、ヒータを用いて半導体パッケージ１００を加熱し、その温度を上昇させる。制御部２２１は、このほか、気相冷媒、液相冷媒の量の制御やヒータによる加熱によって半導体パッケージ１００が所定の温度範囲に調節されない場合にアラームを発する機能を有する。

【0033】

また、バーンイン装置２００は、半導体パッケージ１００のバーンイン試験に用いる各種情報（ジャンクション温度Ｔｊの調節範囲、熱抵抗θｊａ，θｊｃ、バーンイン試験時の電源や信号の供給条件、試験温度、試験時間等）を記憶する記憶部２２５を備える。

【0034】

上記のような構成を有するバーンイン装置２００について、更に詳細に説明する。
図３は第１の実施の形態に係るバーンイン装置の冷媒経路の一例を示す図である。尚、ここでは便宜上、スロットエリア２０２については、昇降用シリンダ２１８が設けられたベース板２０８の側から見たヒートシンクユニット２０７Ａ並びに配管２１１及び配管２１６の配置を、そのベース板２０８に対して透視的に図示している。

【0035】

バーンイン装置２００では、図３に示すように、１枚のベース板２０８につき複数のヒートシンクユニット２０７Ａが設けられている。図３には、４個のヒートシンクユニット２０７Ａの組が３列並設された、計１２個のヒートシンクユニット２０７Ａを例示している。尚、これらのヒートシンクユニット２０７Ａに対向して、バーンインボード２０１にソケット２０３を介して搭載された半導体パッケージ１００が配置される。

【0036】

各組の４個のヒートシンクユニット２０７Ａについて、各々の筐体２０９には、気相冷媒の配管２１１に接続された吸気口２０９ａ及び排気口２０９ｂが設けられている。気相冷媒は、下部エリア２１２のファン２１４によって配管２１１内を流通され、吸気口２０９ａから筐体２０９内に流入する（図３の実線矢印）。そして、排気口２０９ｂから筐体２０９外に流出し、配管２１１内を流れて下部エリア２１２のラジエタ２１３に送られる（図３の鎖線矢印）。ラジエタ２１３を通過した気相冷媒が、再び配管２１１を通って筐体２０９に送られる。気相冷媒は、このようにして各ヒートシンクユニット２０７Ａの筐体２０９を含む経路を循環される。

【0037】

また、各組の４個のヒートシンクユニット２０７Ａについてそれぞれ、液相冷媒の配管２１６に接続された噴霧器２１５が設けられている。各噴霧器２１５には、タンク２１７に貯蔵されている液相冷媒が、ポンプ２１７ａ及び配管２１６を通って供給される（図３の点線矢印）と共に、圧縮空気等の気体が供給される。これにより、各噴霧器２１５から各筐体２０９内に、液相冷媒のミストが噴霧される。噴霧器２１５から噴霧された液相冷媒のミストは、例えば、半導体パッケージ１００に熱的に接続されたヒートシンク２１０の表面に付着し、ヒートシンク２１０の熱を奪って蒸発する。蒸発後の冷媒は、筐体２０９内を流れる気相冷媒と共に配管２１１内を流れてラジエタ２１３に送られ（図３の鎖線矢印）、ラジエタ２１３で凝縮されて、配管２２０を通ってタンク２１７に回収される。液相冷媒は、このようにして各ヒートシンクユニット２０７Ａの筐体２０９を含む経路を循環される。

【0038】

バーンイン装置２００では、各ヒートシンクユニット２０７Ａの筐体２０９の吸気口２０９ａから排気口２０９ｂへと流通させる気相冷媒の供給量（流量）を、ファン２１４によって制御することができる。この場合、気相冷媒は、全ての筐体２０９にほぼ一定の流量で供給される。

【0039】

尚、気相冷媒の流量は、各ヒートシンクユニット２０７Ａの筐体２０９について個別に制御することもできる。例えば、各ヒートシンクユニット２０７Ａの筐体２０９の吸気口２０９ａに流量調整弁を設け、その開度を制御することで、各筐体２０９に流れる気相冷媒の流量を個別に制御することができる。このような流量調整弁の開度の制御は、制御部２２１によって行うことができる。

【0040】

また、バーンイン装置２００では、各ヒートシンクユニット２０７Ａの噴霧器２１５から噴霧する液相冷媒の供給量（噴霧量、噴霧速度）を制御することができるようになっている。例えば、各噴霧器２１５の液相冷媒流路と圧縮空気流路の各々に流量調整弁を設け、それらの開度を制御することで、各筐体２０９内に噴霧される液相冷媒の噴霧量や噴霧速度を個別に制御することができる。このような流量調整弁の開度の制御は、制御部２２１によって行うことができる。

【0041】

図４〜図６は第１の実施の形態に係るヒートシンクユニットの一例を示す図である。尚、図４は図３のＬ１−Ｌ１線（気相冷媒の流通方向）に沿った断面図、図５は図３のＬ２−Ｌ２線（気相冷媒の流通方向に直交する方向）に沿った断面図である。図６（Ａ）はヒートシンクユニットの分解図、図６（Ｂ）は図６（Ａ）のＸ部拡大図である。

【0042】

図４及び図５には、ヒートシンクユニット２０７Ａが、バーンインボード２０１のソケット２０３に接続された半導体パッケージ１００の上面に接合された状態を図示している。

【0043】

ヒートシンクユニット２０７Ａの筐体２０９は、図４及び図５並びに図６に示すように、平板状の筐体下部２０９ｃと、この筐体下部２０９ｃを覆う中空の筐体上部２０９ｄとを含む。筐体上部２０９ｄには、吸気口２０９ａ及び排気口２０９ｂが互いに対向するように設けられている。筐体下部２０９ｃ及び筐体上部２０９ｄには、例えば、鉄（Ｆｅ）、ステンレス等の熱伝導性を有する材料が用いられる。筐体下部２０９ｃ及び筐体上部２０９ｄには、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）といった材料を用いることもできる。

【0044】

筐体下部２０９ｃの上には、サーマルシート等の熱伝導性の良い接合層２０７ａを介して、ヒートシンク２１０が接合される。ヒートシンク２１０には、Ａｌ、Ｃｕ等の熱伝導性の良い材料が用いられる。接合層２０７ａは、筐体下部２０９ｃとヒートシンク２１０とを接合する接合材としての役割のほか、筐体下部２０９ｃとヒートシンク２１０の間の緩衝材としての役割も果たす。このようにしてヒートシンク２１０が接合された筐体下部２０９ｃの上に、筐体上部２０９ｄが被せられ、筐体下部２０９ｃと筐体上部２０９ｄが溶接等の手法を用いて接合される。

【0045】

筐体上部２０９ｄには、筐体下部２０９ｃとの接合前或いは接合後に、噴霧器２１５が取り付けられる。
このようなヒートシンクユニット２０７Ａの下面（筐体下部２０９ｃの半導体パッケージ１００側の面）には、サーマルシート等の熱伝導性の良い接合層２０７ｂが設けられている。接合層２０７ｂは、半導体パッケージ１００と筐体下部２０９ｃとを接合する接合材としての役割のほか、半導体パッケージ１００と筐体下部２０９ｃの間の緩衝材としての役割も果たす。例えば、この接合層２０７ｂの下面（半導体パッケージ１００側の面）に、熱電対２２２及びヒータ２２３が設けられる。熱電対２２２及びヒータ２２３は、バーンイン装置２００が備える制御部２２１に電気的に接続されている。ヒートシンクユニット２０７Ａは、接合層２０７ｂ並びにその表面に設けられた熱電対２２２及びヒータ２２３を挟んで半導体パッケージ１００の上面に接合される。これにより、ヒートシンクユニット２０７Ａの筐体２０９内のヒートシンク２１０が、接合層２０７ａ、筐体下部２０９ｃ及び接合層２０７ｂを介して、半導体パッケージ１００の上面に熱的に接続される。

【0046】

半導体パッケージ１００は、その温度が熱電対２２２を用いて検出され、また、ヒータ２２３を用いて加熱される。熱電対２２２を用いた温度の検出（表面温度Ｔｃ又は周囲温度Ｔａの検出、及びジャンクション温度Ｔｊの算出）、ヒータ２２３を用いた加熱は、それぞれ制御部２２１の検出部２２１ａ、加熱部２２１ｂによって制御される。

【0047】

ヒートシンクユニット２０７Ａの噴霧器２１５は、液相冷媒流路２１６ａ及び圧縮空気流路２１６ｂを含む配管２１６に、流量調整器２２４を介して接続されている。流量調整器２２４は、液相冷媒流路２１６ａに通じる流路内に流量調整弁２２４ａを備え、圧縮空気流路２１６ｂに通じる流路内に流量調整弁２２４ｂを備えている。流量調整弁２２４ａの開度及び流量調整弁２２４ｂの開度はそれぞれ、バーンイン装置２００が備える制御部２２１の調整部２２１ｃによって制御される。

【0048】

このような構成を有するヒートシンクユニット２０７Ａの、ヒートシンク２１０が内蔵された筐体２０９内に、吸気口２０９ａから排気口２０９ｂに向かって空気等の気相冷媒２３０（図４の太矢印）が流通される。例えば、このように気相冷媒２３０が流通されている筐体２０９内のヒートシンク２１０に対し、噴霧器２１５からフッ素系不活性液体や工業用純水等の液相冷媒２４０のミストが噴霧される。この場合、例えば筐体２０９の内寸が１５０ｍｍ程度であれば、気相冷媒２３０は７ｍ／ｓ〜１０ｍ／ｓ程度の流速にすることが好ましい。筐体２０９内を流通させる気相冷媒２３０の流速をこの程度の範囲とすることで、噴霧器２１５から噴霧するミストの液相冷媒２４０を効果的にヒートシンク２１０の表面に付着させ、ヒートシンク２１０の表面で気化させることができる。

【0049】

尚、筐体２０９内を流通させる気相冷媒２３０の流速が速すぎると、噴霧器２１５から噴霧される液相冷媒２４０が、ヒートシンク２１０の表面に付着しなかったり、ヒートシンク２１０の表面に付着する前に気化してしまったりすることが起こり得る。また、筐体２０９内を流通させる気相冷媒２３０の流速が遅すぎると、気相冷媒２３０によるヒートシンク２１０の冷却が充分に行えないことが起こり得る。

【0050】

噴霧器２１５から噴霧される液相冷媒２４０のミストを、ヒートシンク２１０の表面に均一性良く吹き付けることは、冷却効率の向上に寄与し得る。吸気口２０９ａから排気口２０９ｂに向かって気相冷媒２３０が流れている筐体２０９内のヒートシンク２１０に、液相冷媒２４０のミストを吹き付ける場合には、例えば、風上の吸気口２０９ａ側から液相冷媒２４０を噴霧する。これにより、ヒートシンク２１０の表面に、液相冷媒２４０のミストを均一性良く吹き付け、冷却効率を高めることが可能になる。

【0051】

ヒートシンクユニット２０７Ａの筐体２０９内に設けるヒートシンク２１０には、様々な形態のものを用いることができる。例えば、板材の面上に複数の針状部材を配置した形態のヒートシンク２１０、板材の面上に複数の板状或いは波板状のフィンを配置した形態のヒートシンク２１０を用いることができる。

【0052】

続いて、バーンイン装置（温度調節装置）の温度調節フローについて説明する。
図７〜図９は第１の実施の形態に係るバーンイン装置の温度調節フローの一例を示す図である。

【0053】

バーンイン装置２００を用いたバーンイン試験では、まず、バーンインボード２０１に実装された複数のソケット２０３にそれぞれ半導体パッケージ１００が接続される。そして、このように複数の半導体パッケージ１００が搭載されたバーンインボード２０１が、複数枚、それぞれバーンイン装置２００のスロットエリア２０２にレール２０４でガイドされて挿入され、対応するコネクタ２０５に装着される。

【0054】

尚、以下では便宜上、１枚のバーンインボード２０１に搭載される複数の半導体パッケージ１００のうち１つに着目し、その温度調節のフローについて説明する。
上記のようにバーンインボード２０１が装着されたバーンイン装置２００に対し、半導体パッケージ１００のジャンクション温度Ｔｊの調節範囲が設定される（図７；ステップＳ１０）。ジャンクション温度Ｔｊの調節範囲は、ユーザによりバーンイン装置２００に設定され、その記憶部２２５に記憶される。ジャンクション温度Ｔｊの調節範囲は、例えば、１２５℃〜１５０℃の範囲に設定される。

【0055】

ジャンクション温度Ｔｊの調節範囲が設定されたバーンイン装置２００では、各ヒートシンクユニット２０７Ａの筐体２０９へ、空気等の気相冷媒の流通が開始される（図７；ステップＳ１１）。例えば、制御部２２１がファン２１４を駆動し、筐体２０９内を含む配管２１１の経路に気相冷媒を流通、循環させる。これにより、筐体２０９内のヒートシンク２１０に気相冷媒が当たり、ヒートシンク２１０の冷却（空冷）の準備が整う。

【0056】

次いで、バーンイン装置２００では、制御部２２１により、昇降用シリンダ２１８によるベース板２０８の移動が行われる（図７，ステップＳ１２）。ここではベース板２０８は降下され、ベース板２０８と共に降下するヒートシンクユニット２０７Ａが半導体パッケージ１００の上面に接合される。ヒートシンクユニット２０７Ａは、その下面の接合層２０７ｂが、熱電対２２２及びヒータ２２３を挟んで、半導体パッケージ１００の上面に接合される。このように接合されることで、ヒートシンクユニット２０７Ａのヒートシンク２１０が、半導体パッケージ１００の上面と熱的に接続される。

【0057】

次いで、バーンイン装置２００では、制御部２２１により、コネクタ２０５への電気信号の供給、即ち配置エリア２０６の電源及び信号発生器からの所定の電源及び信号の入力が行われる（図７；ステップＳ１３）。コネクタ２０５に供給された電源及び信号は、コネクタ２０５に装着されたバーンインボード２０１、それに実装されたソケット２０３を伝送され、ソケット２０３に接続された半導体パッケージ１００に供給される。これにより、半導体パッケージ１００が所定の動作状態とされる。

【0058】

このように動作状態となった半導体パッケージ１００は、電力を消費し、発熱する。半導体パッケージ１００で発生した熱は、熱的に接続されたヒートシンク２１０に伝熱される。バーンイン装置２００では、制御部２２１により、熱電対２２２を用いた半導体パッケージ１００上面の温度、即ち表面温度Ｔｃの検出が行われる（図７；ステップＳ１４）。更に、バーンイン装置２００では、制御部２２１により、この動作状態での半導体パッケージ１００の消費電力ＰＷの検出が行われる（図７；ステップＳ１５）。

【0059】

バーンイン装置２００では、予め求められた半導体チップ１０と半導体パッケージ１００表面との間の熱抵抗θｊｃ、並びに、検出された表面温度Ｔｃ及び消費電力ＰＷが用いられ、制御部２２１により、上記の式（２）からジャンクション温度Ｔｊが算出される（図７；ステップＳ１６）。

【0060】

尚、ここでは、熱抵抗θｊｃ、表面温度Ｔｃ及び消費電力ＰＷを用いてジャンクション温度Ｔｊを算出する場合を例示した。このほか、半導体パッケージ１００の周囲温度Ｔａを検出し、その時の消費電力ＰＷと、予め求められた半導体チップ１０と半導体パッケージ１００周囲環境との間の熱抵抗θｊａを用い、上記の式（１）からジャンクション温度Ｔｊを算出するようにしてもよい。また、半導体パッケージ１００の半導体チップ１０にダイオードを形成しておき、そのダイオードの順方向電圧を検出してジャンクション温度Ｔｊを算出することもできる。

【0061】

ジャンクション温度Ｔｊの算出後、バーンイン装置２００では、制御部２２１により、その算出されたジャンクション温度Ｔｊが、下限値、例えば、設定されている調節範囲の最小値（１２５℃）以上であるか否かが判定される（図７；ステップＳ１７）。

【0062】

ステップＳ１７において、下限値以上であると判定された場合、バーンイン装置２００では、制御部２２１により、その算出されたジャンクション温度Ｔｊが、上限値、例えば、設定されている調節範囲の最大値（１５０℃）以下であるか否かが判定される（図７；ステップＳ１８）。尚、上限値には、設定されている調節範囲の最大値よりも数℃低い温度を設定してもよい。上限値以下である場合、半導体パッケージ１００は、そのジャンクション温度Ｔｊが、ヒートシンクユニット２０７Ａのヒートシンク２１０を内蔵する筐体２０９内への気相冷媒の流通のみで、所定の範囲に調節されていることになる。

【0063】

半導体パッケージ１００のジャンクション温度Ｔｊが所定の範囲に調節されているバーンイン装置２００では、制御部２２１により、バーンイン試験の所定の試験時間が経過したか否かが判定される（図７；ステップＳ１９）。所定の試験時間が経過していないと判定された場合、バーンイン装置２００では、ステップＳ１４以降の処理が実行される。所定の試験時間が経過したと判定された場合、バーンイン装置２００では、制御部２２１により、電源及び信号の供給が停止され、半導体パッケージ１００が非動作状態とされる。そして、昇降用シリンダ２１８でベース板２０８が上昇され、ヒートシンクユニット２０７Ａが半導体パッケージ１００から引き離される。更に、バーンインボード２０１がコネクタ２０５、スロットエリア２０２から抜き取られ、バーンイン試験が終了する。

【0064】

一方、上記ステップＳ１８において、算出されたジャンクション温度Ｔｊが、上限値を上回ると判定された場合、バーンイン装置２００では、制御部２２１により、噴霧器２１５から筐体２０９内のヒートシンク２１０への液相冷媒の噴霧が行われる（図８；ステップＳ２０）。噴霧器２１５からヒートシンク２１０への液相冷媒の供給量は、算出されたジャンクション温度Ｔｊ、上限値との差分等に基づき、制御部２２１により制御される。制御部２２１は、噴霧器２１５に接続された流量調整器２２４の流量調整弁２２４ａ及び流量調整弁２２４ｂの開度を制御し、噴霧器２１５からの液相冷媒の供給量を制御する。

【0065】

ヒートシンクユニット２０７Ａの筐体２０９内には、吸気口２０９ａから排気口２０９ｂへ気相冷媒が流通されると共に、噴霧器２１５からヒートシンク２１０に液相冷媒が噴霧される。バーンイン装置２００では、このような冷却状態で、上記同様、制御部２２１により、表面温度Ｔｃの検出（図８；ステップＳ２１）、消費電力ＰＷの検出（図８；ステップＳ２２）、ジャンクション温度Ｔｊの算出（図８；ステップＳ２３）が行われる。そして、バーンイン装置２００では、制御部２２１により、その算出されたジャンクション温度Ｔｊが、上限値以下となったか否かが判定される（図８；ステップＳ２４）。

【0066】

ステップＳ２４において、算出されたジャンクション温度Ｔｊが、上限値を上回ると判定された場合、バーンイン装置２００では、制御部２２１により、アラームが発せられる（図８；ステップＳ２５）。算出されたジャンクション温度Ｔｊが、上限値以下になったと判定された場合、バーンイン装置２００では、ステップ１９（図７）以降の処理が実行される。

【0067】

また、上記ステップＳ１７（図７）において、算出されたジャンクション温度Ｔｊが、下限値を下回ると判定された場合、バーンイン装置２００では、制御部２２１により、半導体パッケージ１００のヒータ２２３による加熱が行われる（図９；ステップＳ３０）。バーンイン装置２００では、このような加熱（及び気相冷媒流通による冷却）状態で、上記同様、制御部２２１により、表面温度Ｔｃの検出（図９；ステップＳ３１）、消費電力ＰＷの検出（図９；ステップＳ３２）、ジャンクション温度Ｔｊの算出（図９；ステップＳ３３）が行われる。そして、バーンイン装置２００では、制御部２２１により、その算出されたジャンクション温度Ｔｊが、下限値以上となったか否かが判定される（図９；ステップＳ３４）。

【0068】

ステップＳ３４において、算出されたジャンクション温度Ｔｊが、下限値を下回ると判定された場合、バーンイン装置２００では、制御部２２１により、アラームが発せられる（図９；ステップＳ３５）。算出されたジャンクション温度Ｔｊが、下限値以上になったと判定された場合、バーンイン装置２００では、ステップ１９（図７）以降の処理が実行される。

【0069】

バーンイン装置２００では、図７〜図９のようなフローにより、バーンイン試験の間、ヒートシンクユニット２０７Ａの冷却、半導体パッケージ１００の加熱が行われ、半導体パッケージ１００のジャンクション温度Ｔｊが所定の範囲に精度良く調節される。バーンイン装置２００では、このようなジャンクション温度Ｔｊの調節が、複数枚のバーンインボード２０１の各々に搭載される複数の半導体パッケージ１００のそれぞれについて、実行される。バーンイン試験を行う複数の半導体パッケージ１００の間に発熱量の差がある場合にも、各半導体パッケージ１００のジャンクション温度Ｔｊを所定の範囲に精度良く調節し、複数の半導体パッケージ１００のバーンイン試験を適正に行うことができる。

【0070】

次に、第２の実施の形態について説明する。
図１０は第２の実施の形態に係るヒートシンクユニットの一例を示す図である。尚、図１０（Ａ）はヒートシンクユニットの分解図、図１０（Ｂ）はヒートシンクユニットの組み立て図である。

【0071】

図１０に示すヒートシンクユニット２０７Ｂは、ヒートシンク２１０の下部２１０ａが、筐体下部２０９ｃを貫通し、筐体下部２０９ｃの下面から表出する構造を有している。ヒートシンク２１０は、サーマルシート等の接合層２０７ａを介して筐体下部２０９ｃに接合され、筐体下部２０９ｃと筐体上部２０９ｄとが、ヒートシンク２１０を内蔵する状態で、溶接等の手法を用いて接合される。筐体上部２０９ｄには、筐体下部２０９ｃとの接合前或いは接合後に、噴霧器２１５が取り付けられる。ヒートシンク２１０の下部２１０ａの下面（半導体パッケージ１００側の面）には、サーマルシート等の接合層２０７ｂが設けられる。例えば、この接合層２０７ｂの下面（半導体パッケージ１００側の面）に、熱電対２２２及びヒータ２２３が設けられる。

【0072】

バーンイン装置２００には、この図１０に示すようなヒートシンクユニット２０７Ｂを設けることもできる。この場合は、昇降用シリンダ２１８でベース板２０８と共にヒートシンクユニット２０７Ｂが降下されることで、ヒートシンク２１０が、その下部２１０ａと接合層２０７ｂを介して、半導体パッケージ１００の上面に熱的に接続される。半導体パッケージ１００は、筐体下部２０９ｃを介さず、より低い熱抵抗でヒートシンク２１０と熱的に接続されるようになる。

【0073】

このようなヒートシンクユニット２０７Ｂを用いた場合にも、上記第１の実施の形態で述べたヒートシンクユニット２０７Ａの場合と同様の温度調節（図７〜図９）を行うことができる。バーンイン試験対象である複数の半導体パッケージ１００のジャンクション温度Ｔｊを所定の範囲に精度良く調節し、複数の半導体パッケージ１００のバーンイン試験を適正に行うことができる。

【0074】

次に、第３の実施の形態について説明する。
図１１及び図１２は第３の実施の形態に係るヒートシンクユニットの一例を示す図である。尚、図１１は気相冷媒の流通方向に沿った断面図、図１２は気相冷媒の流通方向に直交する方向に沿った断面図である。

【0075】

図１１及び図１２に示すヒートシンクユニット２０７Ｃは、筐体下部２０９ｃの上に接合層２０７ａを介してヒートシンク２１０が設けられ、ヒートシンク２１０を覆うように、筐体上部２０９ｄが筐体下部２０９ｃに接合された構造を有している。筐体下部２０９ｃの下面には、接合層２０７ｂが設けられ、接合層２０７ｂには、制御部２２１の検出部２２１ａに接続された熱電対２２２、加熱部２２１ｂに接続されたヒータ２２３が設けられている。

【0076】

このヒートシンクユニット２０７Ｃの筐体２０９に内蔵されるヒートシンク２１０は、その内部に設けられた空洞部２１０ｂ、及びその空洞部２１０ｂからヒートシンク２１０の表面に通じるように設けられた貫通孔２１０ｃを有している。空洞部２１０ｂには、流量調整弁２２６ａを備える流量調整器２２６が設けられた配管２２７が接続されており、この配管２２７は、液相冷媒が流通される配管２１６と接続されている。流量調整器２２６は、制御部２２１の調整部２２１ｃによって制御される。このような空洞部２１０ｂと、ヒートシンク２１０の外部空間とが連通するように、複数の貫通孔２１０ｃが設けられている。

【0077】

尚、図１１及び図１２には、ヒートシンクユニット２０７Ｃが、バーンインボード２０１のソケット２０３に接続された半導体パッケージ１００の上面に接合された状態を図示している。

【0078】

バーンイン装置２００には、この図１１及び図１２に示すようなヒートシンクユニット２０７Ｃを設けることもできる。ヒートシンクユニット２０７Ｃを用いたバーンイン装置２００において、ファン２１４等によって配管２１１を流れる空気等の気相冷媒２３０は、筐体２０９の吸気口２０９ａから排気口２０９ｂに向かって流通される。このようにして気相冷媒２３０が流通されることで、ヒートシンク２１０が冷却される。

【0079】

ヒートシンクユニット２０７Ｃを用いたバーンイン装置２００において、ポンプ２１７ａによって配管２１６を流れるフッ素系不活性液体や工業用純水等の液相冷媒２４０は、流量調整器２２６で流量調整され、配管２２７を通じてヒートシンク２１０の空洞部２１０ｂに流入される。空洞部２１０ｂに流入された液相冷媒２４０は、貫通孔２１０ｃからヒートシンク２１０の表面に押し出される。これにより、ヒートシンク２１０の表面に液相冷媒２４０の液滴が付着するようになる。例えば、貫通孔２１０ｃを均等なピッチで配置しておけば、ヒートシンク２１０の表面に均等に液相冷媒を付着させることができる。このようにしてヒートシンク２１０の表面に付着した液相冷媒が気化することで、ヒートシンク２１０が冷却される。

【0080】

ヒートシンクユニット２０７Ｃによれば、筐体２０９内を吸気口２０９ａから排気口２０９ｂに向かって流通される気相冷媒２３０の流速が大きくなっても、ヒートシンク２１０の表面に液相冷媒２４０が付着した状態を作り出すことができる。ヒートシンク２１０の表面に液相冷媒２４０を付着させることができ、また、気相冷媒２３０の流速を上げることも可能になり、ヒートシンク２１０の気相冷媒２３０、液相冷媒２４０による冷却効果を高めることが可能になる。また、このヒートシンクユニット２０７Ｃによれば、筐体２０９内のヒートシンク２１０のサイズが大きく、噴霧器２１５では全体的に均一性良く液相冷媒２４０を噴霧できない場合でも、ヒートシンク２１０に全体的に均一性良く液相冷媒を付着させることができる。

【0081】

ヒートシンクユニット２０７Ｃにおいて、貫通孔２１０ｃは、液相冷媒が所定の圧力で空洞部２１０ｂから押し出され、押し出された液相冷媒が液滴化するようなサイズとされる。例えば、内径０．３ｍｍ〜０．５ｍｍの貫通孔２１０ｃを形成することができる。

【0082】

以上述べたようなバーンイン装置２００の制御部２２１の処理機能は、コンピュータを用いて実現することができる。
図１３はバーンイン装置に用いるコンピュータのハードウェアの構成例を示す図である。

【0083】

バーンイン装置２００に用いられるコンピュータ３００は、プロセッサ３０１によって装置全体が制御される。プロセッサ３０１には、バス３０９を介してＲＡＭ（Random Access Memory）３０２と複数の周辺機器が接続されている。プロセッサ３０１は、マルチプロセッサであってもよい。プロセッサ３０１は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、又はＰＬＤ（Programmable Logic Device）である。また、プロセッサ３０１は、ＣＰＵ、ＭＰＵ、ＤＳＰ、ＡＳＩＣ、ＰＬＤのうち、２種以上を組み合わせたものであってもよい。

【0084】

ＲＡＭ３０２は、コンピュータ３００の主記憶装置として使用される。ＲＡＭ３０２には、プロセッサ３０１に実行させるＯＳ（Operating System）のプログラムやアプリケーションプログラムの少なくとも一部が一時的に格納される。また、ＲＡＭ３０２には、プロセッサ３０１による処理に必要な各種データが格納される。

【0085】

バス３０９に接続される周辺機器としては、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）３０３、グラフィック処理装置３０４、入力インタフェース３０５、光学ドライブ装置３０６、機器接続インタフェース３０７及びネットワークインタフェース３０８がある。

【0086】

ＨＤＤ３０３は、コンピュータ３００の補助記憶装置として使用される。ＨＤＤ３０３には、ＯＳのプログラム、アプリケーションプログラム、及び各種データが格納される。尚、補助記憶装置としては、フラッシュメモリ等の半導体記憶装置を使用することもできる。

【0087】

グラフィック処理装置３０４には、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）を用いた表示装置や液晶表示装置等のモニタ３１１が接続される。グラフィック処理装置３０４は、プロセッサ３０１からの命令に従って、画像をモニタ３１１の画面に表示させる。

【0088】

入力インタフェース３０５には、キーボード、タッチパネル、マウス等の入力装置３１２が接続される。入力インタフェース３０５は、入力装置３１２から送られてくる信号をプロセッサ３０１に送信する。

【0089】

光学ドライブ装置３０６は、レーザ光等を利用して、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）、ＣＤ−Ｒ（Recordable）／ＲＷ（ReWritable）等の光ディスク３１４に記録されたデータの読み取りを行う。

【0090】

機器接続インタフェース３０７は、コンピュータ３００に周辺機器を接続するための通信インタフェースである。例えば、機器接続インタフェース３０７には、機器接続インタフェース３０７との通信機能を搭載したメモリ装置３１５や、メモリカード３１７に対するデータの書き込み又は読み出しを行うメモリリーダライタ３１６を接続することができる。

【0091】

ネットワークインタフェース３０８は、ネットワーク３１０に接続されている。ネットワークインタフェース３０８は、ネットワーク３１０を介して、他のコンピュータ又は通信機器との間でデータの送受信を行う。

【0092】

以上のようなハードウェア構成によって、バーンイン装置２００の処理機能を実現することができる。
コンピュータ３００は、例えば、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されたプログラムを実行することにより、バーンイン装置２００の処理機能を実現する。コンピュータ３００に実行させる処理内容を記述したプログラムは、様々な記録媒体に記録しておくことができる。例えば、コンピュータ３００に実行させるプログラムをＨＤＤ３０３に格納しておくことができる。プロセッサ３０１は、ＨＤＤ３０３内のプログラムの少なくとも一部をＲＡＭ３０２にロードし、プログラムを実行する。また、コンピュータ３００に実行させるプログラムを、光ディスク３１４、メモリ装置３１５、メモリカード３１７等の可搬型記録媒体に記録しておくこともできる。可搬型記録媒体に格納されたプログラムは、例えばプロセッサ３０１からの制御により、ＨＤＤ３０３にインストールされた後、実行可能となる。また、プロセッサ３０１が可搬型記録媒体から直接プログラムを読み出して実行することもできる。

【0093】

尚、以上の説明では、半導体パッケージ１００のバーンイン試験及びそれに用いるバーンイン装置２００を例にしたが、バーンイン試験対象は、半導体パッケージのような形態の電子装置をはじめ、動作に伴って発熱する様々な形態の電子装置とすることができる。バーンイン試験対象の形態に応じて、バーンインボード２０１及びそれに実装されるソケット２０３の形態が選択される。

【0094】

また、以上の説明では、気相及び液相冷媒を利用して温度調節を行う温度調節装置を、バーンイン装置に適用した場合を例にしたが、温度調節装置は、バーンイン試験のほか、温度調節が行われる様々な試験、製造プロセスに適用可能である。

【0095】

以上説明した実施の形態に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１） 吸気口及び排気口を有する筐体と、
前記筐体の内部に設けられた放熱部材と、
前記筐体の外部に設けられ、前記放熱部材に熱的に接続される接続部と、
前記吸気口に気相冷媒を供給する第１供給部と、
前記放熱部材の表面に液相冷媒を供給する第２供給部と
を含むことを特徴とする温度調節装置。

【0096】

（付記２） 前記放熱部材に接触する発熱体の温度を検出する検出部と、
前記検出部によって検出される前記温度に基づき、前記第１供給部による前記気相冷媒の供給量、及び前記第２供給部による前記液相冷媒の供給量を制御する制御部と
を更に含むことを特徴とする付記１に記載の温度調節装置。

【0097】

（付記３） 前記制御部は、
前記検出部によって検出される前記温度が、設定された下限値よりも高く且つ設定された上限値よりも低い時に、前記第１供給部によって前記気相冷媒を供給し、且つ、前記第２供給部による前記液相冷媒の供給を停止し、
前記検出部によって検出される前記温度が、前記上限値よりも高い時に、前記第１供給部によって前記気相冷媒を供給し、且つ、前記第２供給部によって前記液相冷媒を供給することを特徴とする付記２に記載の温度調節装置。

【0098】

（付記４） 前記発熱体を加熱する加熱部を更に含み、
前記制御部は、前記検出部によって検出される前記温度が、前記下限値よりも低い時に、前記加熱部によって前記発熱体を加熱することを特徴とする付記３に記載の温度調節装置。

【0099】

（付記５） 前記第２供給部は、前記液相冷媒を噴霧する噴霧器を備えることを特徴とする付記１乃至４のいずれかに記載の温度調節装置。
（付記６） 前記放熱部材は、当該放熱部材の内部に設けられた空洞部と、前記空洞部から前記表面に通じる貫通孔とを備え、
前記第２供給部は、前記空洞部に前記液相冷媒を供給し、前記貫通孔から前記表面に前記液相冷媒を供給することを特徴とする付記１乃至４のいずれかに記載の温度調節装置。

【0100】

（付記７） 前記発熱体が電子装置であり、
前記電子装置が搭載される基板と、前記基板を介して前記電子装置に電気信号を入力する入力部とを更に含むことを特徴とする付記２乃至６のいずれかに記載の温度調節装置。

【0101】

（付記８） 吸気口及び排気口を有する筐体と、前記筐体の内部に設けられた放熱部材と、前記筐体の外部に設けられ、前記放熱部材に熱的に接続され、発熱体に接触する接続部と、前記吸気口に気相冷媒を供給する第１供給部と、前記放熱部材の表面に液相冷媒を供給する第２供給部とを含む放熱器と、
前記発熱体の温度を検出する検出部と、
前記検出部によって検出される前記温度に基づき、前記第１供給部による前記気相冷媒の供給量、及び前記第２供給部による前記液相冷媒の供給量を制御する制御部と
を含む温度調節装置を用いた温度調節方法であって、
前記発熱体を前記放熱器の前記接続部に熱的に接続する工程と、
前記検出部により、前記温度を検出する工程と、
前記制御部により、前記検出部によって検出される前記温度が、設定された下限値よりも高く、設定された上限値よりも低い時に、前記第１供給部によって前記気相冷媒を供給し、且つ、前記第２供給部による前記液相冷媒の供給を停止する工程と、
前記制御部により、前記検出部によって検出される前記温度が、前記上限値よりも高い時に、前記第１供給部によって前記気相冷媒を供給し、且つ、前記第２供給部によって前記液相冷媒を供給する工程と
を含むことを特徴とする温度調節方法。

【0102】

（付記９） 前記温度調節装置は、前記発熱体を加熱する加熱部を更に含み、
前記制御部は、前記検出部によって検出される前記温度が、前記下限値よりも低い時に、前記加熱部によって前記発熱体を加熱することを特徴とする付記８に記載の温度調節方法。

【0103】

（付記１０） 前記第２供給部は、前記液相冷媒を噴霧する噴霧器を備えることを特徴とする付記８又は９に記載の温度調節方法。
（付記１１） 前記放熱部材は、当該放熱部材の内部に設けられた空洞部と、前記空洞部から前記表面に通じる貫通孔とを備え、
前記第２供給部は、前記空洞部に前記液相冷媒を供給し、前記貫通孔から前記表面に前記液相冷媒を供給することを特徴とする付記８又は９に記載の温度調節方法。

【0104】

（付記１２） 前記発熱体が電子装置であり、
前記温度調節装置は、前記電子装置が搭載される基板と、前記基板を介して前記電子装置に電気信号を入力する入力部とを更に含み、
前記検出部は、前記入力部によって前記電気信号が入力された前記電子装置の前記温度を検出することを特徴とする付記８乃至１１のいずれかに記載の温度調節方法。

【0105】

（付記１３） 電子装置を形成する工程と、
形成された前記電子装置に温度調節装置を用いて試験を行う工程と
を含み、
前記温度調節装置は、
吸気口及び排気口を有する筐体と、前記筐体の内部に設けられた放熱部材と、前記筐体の外部に設けられ、前記放熱部材に熱的に接続され、前記電子装置に接触する接続部と、前記吸気口に気相冷媒を供給する第１供給部と、前記放熱部材の表面に液相冷媒を供給する第２供給部とを含む放熱器と、
前記電子装置の温度を検出する検出部と、
前記検出部によって検出される前記温度に基づき、前記第１供給部による前記気相冷媒の供給量、及び前記第２供給部による前記液相冷媒の供給量を制御する制御部と
を含み、
前記試験を行う工程は、
前記電子装置を前記放熱器の前記接続部に熱的に接続する工程と、
前記検出部により、前記温度を検出する工程と、
前記制御部により、前記検出部によって検出される前記温度が、設定された下限値よりも高く、設定された上限値よりも低い時に、前記第１供給部によって前記気相冷媒を供給し、且つ、前記第２供給部による前記液相冷媒の供給を停止する工程と、
前記制御部により、前記検出部によって検出される前記温度が、前記上限値よりも高い時に、前記第１供給部によって前記気相冷媒を供給し、且つ、前記第２供給部によって前記液相冷媒を供給する工程と
を含むことを特徴とする電子装置の製造方法。

【0106】

（付記１４） 吸気口及び排気口を有する筐体と、前記筐体の内部に設けられた放熱部材と、前記筐体の外部に設けられ、前記放熱部材に熱的に接続され、発熱体に接触する接続部と、前記吸気口に気相冷媒を供給する第１供給部と、前記放熱部材の表面に液相冷媒を供給する第２供給部とを含む放熱器と、
前記発熱体の温度を検出する検出部と、
前記検出部によって検出される前記温度に基づき、前記第１供給部による前記気相冷媒の供給量、及び前記第２供給部による前記液相冷媒の供給量を制御する制御部と
を含む温度調節装置の処理をコンピュータに実行させる温度調節プログラムであって、
前記コンピュータに、
前記検出部により、前記放熱器の前記接続部に熱的に接続された前記発熱体の温度を検出し、
前記制御部により、前記検出部によって検出される前記温度が、設定された下限値よりも高く、設定された上限値よりも低い時に、前記第１供給部によって前記気相冷媒を供給し、且つ、前記第２供給部による前記液相冷媒の供給を停止し、
前記制御部により、前記検出部によって検出される前記温度が、前記上限値よりも高い時に、前記第１供給部によって前記気相冷媒を供給し、且つ、前記第２供給部によって前記液相冷媒を供給する
処理を実行させることを特徴とする温度調節プログラム。

【符号の説明】

【0107】

１０ 半導体チップ
２０ 封止部
３０ パッケージ基板
１００ 半導体パッケージ
２００ バーンイン装置
２０１ バーンインボード
２０２ スロットエリア
２０３ ソケット
２０４ レール
２０５ コネクタ
２０６ 配置エリア
２０７Ａ，２０７Ｂ，２０７Ｃ ヒートシンクユニット
２０７ａ，２０７ｂ 接合層
２０８ ベース板
２０９ 筐体
２０９ａ 吸気口
２０９ｂ 排気口
２０９ｃ 筐体下部
２０９ｄ 筐体上部
２１０ ヒートシンク
２１０ａ 下部
２１０ｂ 空洞部
２１０ｃ 貫通孔
２１１，２１６，２２０，２２７ 配管
２１２ 下部エリア
２１３ ラジエタ
２１４ ファン
２１５ 噴霧器
２１６ａ 液相冷媒流路
２１６ｂ 圧縮空気流路
２１７ タンク
２１７ａ ポンプ
２１８ 昇降用シリンダ
２１９ 継ぎ手
２２１ 制御部
２２１ａ 検出部
２２１ｂ 加熱部
２２１ｃ 調整部
２２２ 熱電対
２２３ ヒータ
２２４，２２６ 流量調整器
２２４ａ，２２４ｂ，２２６ａ 流量調整弁
２２５ 記憶部
２３０ 気相冷媒
２４０ 液相冷媒
３００ コンピュータ
３０１ プロセッサ
３０２ ＲＡＭ
３０３ ＨＤＤ
３０４ グラフィック処理装置
３０５ 入力インタフェース
３０６ 光学ドライブ装置
３０７ 機器接続インタフェース
３０８ ネットワークインタフェース
３０９ バス
３１０ ネットワーク
３１１ モニタ
３１２ 入力装置
３１４ 光ディスク
３１５ メモリ装置
３１６ メモリリーダライタ
３１７ メモリカード

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】