JP2008216093A - 半導体測定装置及び半導体測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高周波特性の測定を高精度に行うことができる半導体測定装置及び半導体測定方法を得る。
【解決手段】本発明に係る半導体測定装置は、半導体パッケージ１２の高周波特性を測定する測定基板１３と、半導体パッケージ１２を測定基板１３に押し付ける押さえ部１８とを有する。そして、押さえ部１８は、半導体パッケージ１２と接触する先端部分又は先端近傍の内部に空洞部１９を有する。これにより、押さえ部１８の先端の誘電率が減少する。従って、半導体測定装置の構造に起因する半導体パッケージ上部の誘電率変化を低減することができるため、高周波特性の測定を高精度に行うことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、高周波デバイスが実装された半導体パッケージの高周波特性を測定する半導体測定装置及び半導体測定方法に関し、特に高周波特性の測定を高精度に行うことができる半導体測定装置及び半導体測定方法に関するものである。

高周波デバイスが実装された半導体パッケージが、通信機器、車載機器等に用いられている。この半導体パッケージの高周波特性（入出力特性、雑音特性、Ｓパラメータ）を測定するために半導体測定装置が用いられている（例えば、特許文献１参照）。

図１２は、従来の半導体測定装置を示す断面図である。キャリア１１上に、半導体パッケージ１２の高周波特性を測定する測定基板１３が設けられている。測定基板１３上にはコンタクトパッド１４が設けられている。コンタクトパッド１４は、外部との信号の入出力を行うためのコネクタ１５に接続されている。キャリア１１及び測定基板１３の周囲は側板１６で囲われ、測定基板１３の上側は装置本体１７で覆われている。装置本体１７の下面には、誘電体からなる押さえ部１８が設けられている。この押さえ部１８により半導体パッケージ１２を測定基板１３に押し付けて、半導体パッケージ１２の裏面電極と測定基板１３上のコンタクトパッド１４を電気的に接触させた状態で測定が行われる。

特開２００１−９９８８７号公報

図１３は、従来の半導体測定装置を用いて測定した場合と、同一の測定基板上に半導体パッケージをハンダ実装して測定した場合のＳパラメータの測定結果を示す図である。測定端面は、半導体パッケージのドレイン・ゲート裏面電極の外側端部である。また、基板上に形成したマイクロストリップ線路による校正基準を用いてＴＲＬ校正（Through-Reflection-Line）を行って、Ｓパラメータの測定値を補正している。

従来の半導体測定装置を用いて測定した場合、Ｓパラメータの波形はいたるところで不連続に変化し、高周波領域では反射利得を生じている。一方、ハンダ実装して測定した場合、これらの傾向は全く見られない。

この特性上の差異を生む要因として、半導体測定装置の構造に起因する半導体パッケージ周辺のインピーダンス変化が挙げられる。即ち、従来の半導体測定装置では、マイクロストリップ線路が装置本体、押さえ部などの構造物に取り囲まれており、これらの構造体の影響によって半導体パッケージ周辺の電界分布に影響を与え、Ｓパラメータ測定を擾乱する要因となっている。他の高周波特性の測定（入出力、雑音）についても同様の効果が働く。従って、半導体パッケージの高周波特性の測定を高精度に行うことができないという問題があった。

また、従来は、マイクロストリップ線路上を覆う物体が存在しない開放状態になっている校正基準を用いてＴＲＬ校正を行っていた。一方、実際の測定では、マイクロストリップ線路が装置本体、押さえ部などの構造物に取り囲まれている。この結果、半導体測定装置上のマイクロストリップ線路の特性インピーダンス、入出力ポート間のアイソレーションに変化が生じる。このように半導体パッケージのＳパラメータ測定において校正条件と測定条件が異なっていたため、高周波特性の測定を高精度に行うことができないというが問題があった。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、高周波特性の測定を高精度に行うことができる半導体測定装置及び半導体測定方法を得るものである。

本発明に係る半導体測定装置は、半導体パッケージの高周波特性を測定する測定基板と、半導体パッケージを測定基板に押し付ける押さえ部とを有し、押さえ部は、半導体パッケージと接触する先端部分又は先端近傍の内部に空洞部を有する。本発明のその他の特徴は以下に明らかにする。

本発明により、高周波特性の測定を高精度に行うことができる。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る半導体測定装置を示す断面図である。キャリア１１上に、高周波デバイス（不図示）が実装された半導体パッケージ１２の高周波特性を測定する測定基板１３が設けられている。測定基板１３上にはコンタクトパッド１４が設けられている。コンタクトパッド１４は、外部との信号の入出力を行うためのコネクタ１５に接続されている。キャリア１１及び測定基板１３の周囲は側板１６で囲われ、測定基板１３の上側は装置本体１７で覆われている。装置本体１７の下面には、樹脂製の押さえ部１８が設けられている。この押さえ部１８により半導体パッケージ１２を測定基板１３に押し付けて、半導体パッケージ１２の裏面電極と測定基板１３上のコンタクトパッド１４を電気的に接触させた状態で測定が行われる。

押さえ部１８は、半導体パッケージ１２と接触する先端部分の中央部に空洞部１９を有する。これにより、押さえ部１８の先端の誘電率が減少する。従って、半導体測定装置の構造に起因する半導体パッケージ上部の誘電率変化を低減することができるため、高周波特性の測定を高精度に行うことができる。

実施の形態２．
図２は、本発明の実施の形態２に係る半導体測定装置を示す断面図である。実施の形態１と同様の構成については説明を省略し、相違点についてのみ説明する。

押さえ部１８は、半導体パッケージ１２と接触する先端近傍の内部に筒状又は直方体型の空洞部１９を有する。これにより、押さえ部１８の先端の誘電率が減少する。従って、半導体測定装置の構造に起因する半導体パッケージ上部の誘電率変化を低減することができるため、高周波特性の測定を高精度に行うことができる。

また、押さえ部１８の先端は、半導体パッケージ１２の上面に平行する平面形状である。これにより、押さえ部１８の先端と半導体パッケージ１２の接触性が良好になり、半導体パッケージ１２を確実に押さえることができる。

実施の形態３．
図３は、本発明の実施の形態３に係る半導体測定装置を示す断面図であり、図４はその上面図である。キャリア１１上に、半導体パッケージ１２の高周波特性を測定する測定基板１３が設けられている。測定基板１３上にはコンタクトパッド１４が設けられている。押さえ部１８により半導体パッケージ１２を測定基板１３に押し付けて、半導体パッケージ１２の裏面電極と測定基板１３上のコンタクトパッド１４を電気的に接触させた状態で測定が行われる。

押さえ部１８は、先端部分に台形状の凹部２０を有する。凹部２０の内壁と半導体パッケージ１２の上面の４辺が接触する。これにより、半導体パッケージ１２と押さえ部１８が接近する部分が、実施の形態１、２と比較して大幅に減少する。従って、半導体測定装置の構造に起因する半導体パッケージ上部の誘電率変化を低減することができるため、高周波特性の測定を高精度に行うことができる。

また、押さえ部１８による半導体パッケージ１２の押さえ位置が固定されるため、半導体パッケージ１２の裏面電極の位置が測定基板１３のコンタクトパッド１４に対して固定される。これにより、半導体パッケージの位置決めを作業者が事前に調整しなくても、安定した測定結果を得ることができる。

実施の形態４．
図５は、本発明の実施の形態４に係る半導体測定装置を示す断面図である。実施の形態１と同様の構成については説明を省略し、相違点についてのみ説明する。

装置本体１７が接地されている。この装置本体１７と電気的に接続された押さえ部１８は金属製である。また、押さえ部１８の長さは測定周波数の波長の１／４である。これにより、半導体パッケージの上部は電気的に開放状態となり、高周波特性の測定において半導体測定装置の影響が無い状態が実現される。従って、測定前の校正条件と同様の条件で測定を実施できるため、高周波特性の測定を高精度に行うことができる。

実施の形態５．
図６は、本発明の実施の形態５に係る半導体測定装置を示す断面図である。キャリア１１上に、半導体パッケージ１２の高周波特性を測定する測定基板１３が設けられている。測定基板１３上にはコンタクトパッド１４と真空吸着用穴２１が設けられている。真空吸着用穴２１により半導体パッケージ１２を測定基板１３に真空吸着して、半導体パッケージ１２の裏面電極と測定基板１３上のコンタクトパッド１４を電気的に接触させた状態で測定が行われる。

真空吸着用穴２１の部分では測定基板１３の誘電性材料が一部欠損しているため、半導体パッケージ１２の直下の誘電率が減少し、高周波特性の測定結果への影響が懸念される。そこで、真空吸着用穴２１の内部に、測定基板１３よりも誘電率が高い高誘電率材料２２を設ける。これにより、真空吸着用穴２１による誘電率変化を補償することができる。従って、半導体測定装置の構造に起因する半導体パッケージ上部の誘電率変化を低減することができるため、高周波特性の測定を高精度に行うことができる。

実施の形態６．
図７は、本発明の実施の形態６に係る半導体測定装置を示す断面図である。実施の形態５と同様の構成については説明を省略し、相違点についてのみ説明する。

テープ２３により、複数の半導体パッケージ１２を連続的に支持する。ただし、テープ２３の材質、幅、厚みを選択し、隣り合う半導体パッケージ１２同士が電気的に干渉しないようにする。これにより、複数の半導体パッケージについて高周波特性の測定を連続して実施することができる。

実施の形態７．
図８は、本発明の実施の形態７に係る校正装置を示す断面図である。測定基板１３上にコンタクトパッド１４の代わりに校正基準２４が設けられ、半導体パッケージ１２の代わりにそれと同サイズの構造体２５が用いられる。その他の構成は実施の形態１に係る半導体測定装置と同じである。

図９は、マイクロストリップ線路を用いたＳパラメータ測定用の校正基準を示す模式図である。校正基準として、スルー標準器Ｔ、リフレクト標準器Ｒ、ライン標準器Ｌを用いる。

本実施の形態７では、上記の校正装置を用いてＴＲＬ校正を行った後に、実施の形態１に係る半導体測定装置を用いて半導体パッケージのＳパラメータを測定する。即ち、校正装置として半導体測定装置と同じ構造体の内部に校正基準を作り込んだものを用いる。これにより、校正条件と測定条件を近づけることができるため、Ｓパラメータの測定を高精度に行うことができる。

なお、上記の例では、実施の形態１に係る半導体測定装置を用いる場合について説明した。しかし、これに限らず、実施の形態２〜４に係る半導体測定装置を用いてもよい。ただし、校正装置として半導体測定装置と同じ構造体の内部に校正基準を作り込んだものを用いる必要がある。

また、従来は、校正に際して、入出力ポート間のアイソレーションは無視していた。しかし、半導体測定装置の校正部品が入出力ポート付近に接近しているために、入出力ポート間のアイソレーションに影響を与えていると考えられる。そこで、入出力ポート間のアイソレーションついても校正を実施することで、更なる測定の高精度化が期待される。

実施の形態８．
図１０は、本発明の実施の形態８に係る半導体測定装置を示す断面図である。キャリア１１上に、半導体パッケージ１２の高周波特性を測定する測定基板１３が設けられている。測定基板１３上にはコンタクトパッド１４が設けられている。コンタクトパッド１４は、外部との信号の入出力を行うためのコネクタ１５に接続されている。キャリア１１及び測定基板１３の周囲は側板１６で囲われている。半導体パッケージ１２が配置される位置に開口を有する樹脂製の位置決めガイド２６が測定基板１３上に設けられている。この開口に嵌合するように樹脂製の押さえ部１８が設けられている。この押さえ部１８により半導体パッケージ１２を測定基板１３に押し付けて、半導体パッケージ１２の裏面電極と測定基板１３上のコンタクトパッド１４を電気的に接触させた状態で測定が行われる。

本実施の形態８では、実施の形態７と同様に、校正装置として半導体測定装置と同じ構造体の内部に校正基準を作り込んだものを用いる。これにより、実施の形態７と同様に、校正条件と測定条件を近づけることができるため、Ｓパラメータの測定を高精度に行うことができる。

実施の形態９．
図１１は、本発明の実施の形態９に係る半導体測定装置を示す断面図である。半導体パッケージ１２が配置される位置に開口を有する樹脂製の位置決めガイド２６が測定基板１３上に設けられている。その他の構成は実施の形態５と同様である。

本実施の形態９では、実施の形態７と同様に、校正装置として半導体測定装置と同じ構造体の内部に校正基準を作り込んだものを用いる。これにより、実施の形態７と同様に、校正条件と測定条件を近づけることができるため、Ｓパラメータの測定を高精度に行うことができる。

本発明の実施の形態１に係る半導体測定装置を示す断面図である。 本発明の実施の形態２に係る半導体測定装置を示す断面図である。 本発明の実施の形態３に係る半導体測定装置を示す断面図である。 本発明の実施の形態３に係る半導体測定装置を示す上面図である。 本発明の実施の形態４に係る半導体測定装置を示す断面図である。 本発明の実施の形態５に係る半導体測定装置を示す断面図である。 本発明の実施の形態６に係る半導体測定装置を示す断面図である。 本発明の実施の形態７に係る校正装置を示す断面図である。 マイクロストリップ線路を用いたＳパラメータ測定用の校正基準を示す模式図である。 本発明の実施の形態８に係る半導体測定装置を示す断面図である。 本発明の実施の形態９に係る半導体測定装置を示す断面図である。 従来の半導体測定装置を示す断面図である。 従来の半導体測定装置を用いて測定した場合と、同一の測定基板上に半導体パッケージをハンダ実装して測定した場合のＳパラメータの測定結果を示す図である。

符号の説明

１２ 半導体パッケージ
１３ 測定基板
１７ 装置本体
１８ 押さえ部
１９ 空洞部
２０ 凹部
２１ 真空吸着用穴
２２ 高誘電率材料
２３ テープ
２４ 校正基準

Claims (6)

1. 半導体パッケージの高周波特性を測定する測定基板と、
   前記半導体パッケージを前記測定基板に押し付ける押さえ部とを有し、
   前記押さえ部は、前記半導体パッケージと接触する先端部分又は先端近傍の内部に空洞部を有することを特徴とする半導体測定装置。
2. 半導体パッケージの高周波特性を測定する測定基板と、
   前記半導体パッケージを前記測定基板に押し付ける押さえ部とを有し、
   前記押さえ部は先端部分に台形状の凹部を有し、前記凹部の内壁と前記半導体パッケージの上面の４辺が接触することを特徴とする半導体測定装置。
3. 半導体パッケージの高周波特性を測定する測定基板と、
   接地された装置本体と、
   前記装置本体と電気的に接続された、前記半導体パッケージを前記測定基板に押し付ける金属製の押さえ部とを有し、
   前記押さえ部の長さは測定周波数の波長の１／４であることを特徴とする半導体測定装置。
4. 半導体パッケージを真空吸着するための真空吸着用穴を有し、前記半導体パッケージの高周波特性を測定する測定基板と、
   前記真空吸着用穴の内部に設けられ、前記測定基板よりも誘電率が高い高誘電率材料とを備えることを特徴とする半導体測定装置。
5. 複数の前記半導体パッケージを互いに電気的に干渉しないように支持するテープを更に備えることを特徴とする請求項４に記載の半導体測定装置。
6. 校正装置を用いてＴＲＬ校正を行う工程と、
   半導体測定装置を用いて半導体パッケージのＳパラメータを測定する工程とを有し、
   前記校正装置は、前記半導体測定装置と同じ構造体の内部に校正基準を作り込んだものであることを特徴とする半導体測定方法。

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