JP2008232862A - 半導体素子の検査用治具及び検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体素子の温度のばらつきを抑え検査の信頼性を向上させることができる半導体素子の検査装置を提供する。
【解決手段】半導体素子１を保持する検査用治具１００が収容される恒温槽２０と、恒温槽２０内の温度を制御する温度制御手段６０と、半導体素子１を駆動して得られる信号を検出する検出手段７０とを備える半導体素子１の検査装置１０において、検査用治具１００は、貫通孔１０６を有するベース板１０２と、ベース板１０２上に配設され複数の半導体素子１を保持する保持手段１０４と、保持手段１０４に保持される半導体素子１から発生する熱を放熱する放熱体１１０と、を備え、恒温槽２０は１の検査用治具１００が収容される送風流路３４を有し、送風流路３４は、検査用治具１００によって上流側送風流路３６と下流側送風流路３８とに区画され、上流側送風流路３６に供給した温度制御手段６０からの空気が貫通孔１０６を介して下流側送風流路３８より排気されることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体レーザ等の半導体素子のエージング検査やバーイン検査等に用いられる検査用治具及び検査装置に関する。

従来、半導体レーザ等の半導体素子を所定温度下で駆動させて動作不良となる素子を検出するエージング検査やバーイン検査等の信頼性検査が行われているが、このような検査では、通電時の発熱によって半導体素子の特性が変化し易いため、多数の半導体素子を取り付けた検査用治具を恒温槽内に収納した状態で動作不良となる素子を検出するものが提案されている（例えば、下記特許文献１〜３参照）。

上記のような検査装置では、図６及び図７に示すように、板状のベース板２０２上に複数の半導体素子２０４を一列に並べて保持する保持手段２０６と複数の半導体素子２０４に接触する金属製のヒートシンク２０８とが配設された検査用治具２００に半導体素子２０４を取り付け、検査用治具２００の側方から所定温度に制御された恒温槽（不図示）内の空気が送風されるようになっており、複数の半導体素子２０４が所定温度になるように温度制御している。

しかしながら、このような検査装置であると、保持手段２０６やヒートシンク２０８が送風の障害となり、保持手段２０６やヒートシンク２０８の送風方向の下流側に恒温槽内の空気が回り込み渦を巻いて部分的に滞留しやすく、半導体素子２０４の温度を所定温度に制御することが困難となる。

特に、図６に示すように、検査用治具２００上に半導体素子２０４を高密度に配置して検査効率を向上させるため所定間隔をあけて互いに平行に複数の保持手段２０６及ヒートシンク２０８を設ける場合において、保持手段２０６及ヒートシンク２０８の並列方向Ｆに恒温槽内の空気を送風すると、恒温槽内の空気の滞留が更に発生し易くなるとともに、送風方向の上流側に位置するヒートシンク２０８と熱交換した恒温槽内の空気が下流側に位置するヒートシンク２０８と熱交換することになるため、上流側に比べ下流側に位置する半導体素子２０４の温度が高くなり、検査用治具２００内で半導体素子２０４の温度を均一にすることが更に困難となる。

一方、保持手段２０６及びヒートシンク２０８が延びる方向Ｇに沿って恒温槽内の空気を送風する場合、並列方向Ｆの場合に比べ保持手段２０６やヒートシンク２０８が送風の障害となりにくくなるものの、保持手段２０６を駆動して半導体素子２０４の保持及び解除を行う移動機構２１０等が送風の障害となり空気の滞留を充分に抑えることができず、さらにまた、送風方向に半導体素子２０４が並んでいるため、ヒートシンク２０８と熱交換して暖められた空気が、下流側の半導体素子２０４と接触するヒートシンク２０８と熱交換することととなり、送風の上流側と下流側で半導体素子の温度を均一にすることが極めて困難である問題がある。
特開２００６−２１４９１８号公報 特開２００６−１４５３９６号公報 特開２００５−１２１６２５号公報

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、半導体素子の温度のばらつきを抑えて検査精度を向上させることができる検査用治具及び検査装置を提供することを目的とする。

本発明に係る検査用治具は、ベース板と、前記ベース板上に配設され複数の半導体素子を保持する保持手段と、前記保持手段に保持される前記半導体素子から発生する熱を放熱する放熱体とを備え、恒温槽内に収容される半導体素子の検査用治具において、前記ベース板は前記恒温槽内の空気が流通する貫通孔を備えることを特徴とする。

本発明の検査用治具によれば、恒温槽内の空気が、ベース板に設けられた貫通孔を流通することでベース板の保持手段や放熱体が配設された面と対向する裏面側に排気されるため、保持手段や放熱体の近傍等に滞留しにくくなり半導体素子の温度ばらつきを抑えることができる。

また、本発明の検査用治具において、前記貫通孔は、前記放熱体に沿って延びる長孔であってもよく、放熱体と熱交換した恒温槽内の空気が放熱体の近傍に滞留しにくくなり半導体素子の温度ばらつきを抑えることができる。

また、本発明の検査用治具において、前記保持手段は所定間隔をあけて互いに平行に複数設けられ、前記放熱体及び前記貫通孔は前記各保持手段に対応して複数設けられてもよく、保持手段を複数設けて半導体素子を高密度に配置した場合であっても、各保持手段に対応する貫通孔を介してベース板の裏面側に排気することができ、恒温槽内の空気が滞留しにくくなり半導体素子の温度ばらつきを抑えることができる。

更にまた、上記発明において、前記放熱体の下方に前記貫通孔が設けられてもよく、係る発明において、前記放熱体に前記貫通孔と連通する連通孔が設けられてもよい。このように、放熱体の下方に前記貫通孔を設けることで放熱体と熱交換した恒温槽内の空気を効率的にベース板の裏面側に排気することができる。

本発明の他の１つは、半導体素子を保持する検査用治具が収容される恒温槽と、前記恒温槽内の雰囲気温度を制御する温度制御手段と、前記半導体素子を駆動して得られる信号を検出する検出手段とを備える半導体素子の検査装置において、前記検査用治具は、貫通孔を有するベース板と、前記ベース板上に配設され複数の半導体素子を保持する保持手段と、前記保持手段に保持される前記半導体素子から発生する熱を放熱する放熱体と、を備え、前記恒温槽は１の前記検査用治具が収容される送風流路を有し、前記送風流路は、前記検査用治具によって上流側送風流路と下流側送風流路とに区画され、前記上流側送風流路に供給した前記温度制御手段からの空気が前記貫通孔を介して前記下流側送風流路より排気されることを特徴とする。

本発明の検査装置によれば、上流側送風流路に供給された温度制御手段からの空気が下流側送風流路より排気されため検査用治具上に滞留しにくくなり半導体素子の温度ばらつきを抑えることができる。

本発明の検査装置において、前記貫通孔が前記放熱体に沿って設けられてもよく、これにより、上流側送風流路に供給された温度制御手段からの空気は、放熱体と熱交換した後、下流側送風流路に排気されるため、放熱体と熱交換した恒温槽内の空気が再び放熱体と熱交換することがなく、半導体レーザ素子１の温度のばらつきを抑えることができる。

また、本発明の検査装置において、前記検査用治具は、前記保持手段が所定間隔をあけて互いに平行に複数設けられ、前記放熱体及び前記貫通孔が前記各保持手段に対応して複数設けられ、前記放熱体の並列方向に前記温度制御手段からの空気を送風してもよく、これにより、保持手段を複数設けて半導体素子を高密度に配置した場合であっても、放熱体と熱交換した空気が下流側送風流路に排気されて再び放熱体と熱交換することがなくなり、半導体レーザ素子１の温度のばらつきを抑えることができる。

また、上記の検査装置において前記上流側送風流路は、前記温度制御手段からの空気を前記上流側送風流路内に供給する供給口から離れるほど狭く設けてもよく、供給口から離れた下流側の圧力損失を補償して各貫通孔を流通する空気量の均一化を図ることができる。

また、上記の検査装置において、前記上流側送風流路を形成し前記検査用治具と対向する壁面に前記貫通孔へ前記温度制御手段からの空気を案内するガイドフィンが設けられていてもよく、これにより、各貫通孔を流通する空気の流量を調整することができる。

更にまた、上記の検査装置において、前記送風流路は前記恒温槽内に複数設けられ、前記温度制御手段からの空気を各上流側送風流路に供給する供給流路を備え、前記供給流路は上流から下流に行くにしたがって狭く設けてもよく、これにより、下流側の圧力損失を補償して各送風流路に供給される空気量の均一化を図ることができる。

本発明によれば、検査用治具に保持された複数の半導体素子の温度を均一にすることができ、信頼性の高い検査を行うことができる。

以下、本発明の第１の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、本実施形態にかかる検査装置１０の断面図であり、図２は図１の要部拡大図、図３は本実施形態に係る検査装置１０に用いられる検査用治具１００の平面図、図４は図３のＡ−Ａ線断面図、図５は複数個の半導体レーザ素子１が一列に並んだリードフレームＬの平面図である。

本実施形態における半導体素子の検査装置１０は、被検査対象である複数個の半導体レーザ素子１のエージング検査やバーイン検査等の信頼性検査に用いる装置であって、矩形板状の検査用治具１００が収容される恒温槽２０と、恒温槽２０内部の雰囲気温度を制御する温度制御手段６０と、検査用治具１００に保持された半導体レーザ素子１を駆動して得られる信号を検出する検出手段７０とを備える。

恒温槽２０は、外箱２２の内部に配された内箱２４とを備える前面が開口した筐体２６と、この筐体２６の前面開口を閉塞する不図示の扉を備え、内箱２４の内部に検査用治具１００が収容される収容空間２８が形成されている。

また、外箱２２及び内箱２４との間には温度制御手段６０によって所定温度に調温された空気を収容空間２８に供給する供給流路３０と、収容空間２８内の空気を排気して温度制御手段６０に供給する排気経路３２と、が形成されており、恒温槽２０は、温度制御手段６０より調温された空気を供給流路３０及び排気流路３２を介して循環させて収容空間２８内を所定温度に制御するようになっている。

温度制御手段６０は、供給流路３０と排気流路３２とを接続する流路６１内に配設されており、空気を冷却及び加熱する不図示の圧縮機、凝縮器などの冷凍サイクルに接続された蒸発器６２と、ヒータなどの加熱ユニット６４と、シロッコファン６６と、を備え、収容空間２８から排気経路３２に排気され空気は、蒸発器６２又は加熱ユニット６４と熱交換して所定温度に調温された後、シロッコファン６６によって供給流路３０に送風されるようになっている。

収容空間２８は、複数の空間に区画され各空間が１の検査用治具１００を収容する送風流路３４をなしている。

より詳細には、各送風流路３４は、収容する検査用治具１００によって内部が上流側送風流路３６と下流側送風流路３８とに区画されており、上流側送風流路３６は内箱２４の一方側面（本実施形態では左側面）に検査用治具１００の一辺に沿って延びる長孔状に設けられた供給口４０を介して供給流路３０と連通し、下流側送風流路３８は内箱２４に設けられた排気口４２を介して排気流路３２と連通している。

上流側送風流路３６を形成する壁面のうち検査用治具１００と対向する壁面３６ａは、供給口４０から離れるほど検査用治具１００との距離が短くなるように傾斜しており、これにより、上流から下流に行くにしたがって上流側送風流路３６が狭くなるように設けられている。また、壁面３６ａには後述する検査用治具１００に設けられた複数の貫通孔１０６に対応して複数のガイドフィン４６が配設されており、各ガイドフィン４６の配設位置、角度及び大きさを調整することで、各貫通孔１０６を流通する空気の流量を調整して供給口４０から供給された空気の一部を貫通孔１０６に案内するようになっている。

また、上流側送風流路３６内には、図３に示すように検査用治具１００が保持する半導体レーザ素子１の上方にＰＩＮフォトダイオードなどの受光素子からなる検出手段７０が配設されており、駆動電流の入力を受けた半導体レーザ素子１から放射される光出力を検出する。

また、供給流路３０は、供給口４０と対向する壁面３０ａが上流から下流に行くにしたがって供給口４０との距離が短くなるように傾斜しており、これにより、上流から下流に行くにしたがって供給流路３０が狭くなるように設けられている。

壁面３０ａには各供給口４０に対応して複数のガイドフィン４４が配設されており、温度制御手段６０からの空気の一部を各供給口４０に案内するようになっている。このガイドフィン４４の配設位置、角度及び大きさを調整することで、各供給口４０に供給される空気の流量を調整することができる。

送風流路３４内に収容される検査用治具１００は、図２〜図４に示すように、ベース板１０２と、ベース板１０２上に所定間隔をあけて互いに平行に複数設けられ保持手段１０４とを備え、保持手段１０４に対応して複数の貫通孔１０６がベース板１０２に設けられている。

詳細には、保持手段１０４は、図５に示すような一列に並んだ複数個の半導体レーザ素子１の本体３から延びるリード５の先端をフレーム７によって結合したリードフレームＬを保持するものであって、ベース板１０２に固定された固定部材１０８と、固定部材１０８に平行に対向配置された放熱体１１０と、放熱体１１０を固定部材１０８に対して離接させるシリンダ等の移動機構１１２とを備え、固定部材１０８と放熱体１１０によってリードフレームＬを挟持するようになっている。

固定部材１０８の上部には、各半導体レーザ素子１の本体３を放熱体１１０に押圧するクランプ機構１１４が半導体レーザ素子１ごとに配設されており、各半導体レーザ素子１を放熱体１１０に圧接させ半導体レーザ素子１から発生する熱を効率的に放熱体１１０と熱交換するようになっている。

一方、固定部材１０８の下部には、放熱体１１０側に延出する段部１１６が形成され、段部１１６の上面１１６ａから半導体レーザ素子１のリード５と接触するプローブ１１８が突出している。プローブ１１８はベース板１０２の一周端部に設けられたコネクタ１２０を介して不図示の駆動回路と接続されており、駆動回路からの駆動電流が半導体レーザ素子１に供給されるようになっている。

放熱体１１０は、本体３と面接触して半導体レーザ素子１と熱交換する基部１２２と、基部１２２の熱を放熱する放熱フィン１２４と、を備え、基部１２２には上下に貫通する連通孔１２６が設けられ、放熱体１１０の下方において放熱体１１０に沿う長孔状に形成された貫通孔１０６と連通している。

上記の検査用治具１００は、内箱２４の左右両側面に設けられた係合溝２９にベース板１０２の左右両側縁部１０２ａ，１０２ｂを挿入することで、検査用治具１００は供給口４０と放熱フィン１２４が対向するように送風流路３４内に収容され、放熱体１１０が並列する方向Ｆに温度制御手段６０からの空気が送風されるようになっている。

このように検査用治具１００を収容空間２８に収容することで、図１及び図２に示すように、供給口４０から上流側送風流路３６に供給された空気は、放熱フィン１２４の隙間や基部１２２に設けた連通孔１２６を通って放熱体１１０と熱交換した後、各貫通孔１０６を流通して下流側送風流路３８に流れ排気口４２より排気され、温度制御手段６０に戻り所定温度に調温されるようになっている。

これにより、隣接する保持手段１０４の間に回り込んだ恒温槽２０内の空気が滞留することなく貫通孔１０６を通って下流側送風流路３８へ流れるため、各保持手段１０４毎に半導体レーザ素子１の温度の均一化を図ることができる。

更に、放熱体１１０と熱交換した空気は、他の放熱体１１０と熱交換することなく温度制御手段６０に戻るため、全ての放熱体１１０の温度の均一化を図りやすくなり、検査用治具１００に保持された半導体レーザ素子１の温度のばらつきを抑えることができる。

また、上流側送風流路３６は上流から下流に行くにしたがって狭くなるように設けられているため、下流側の圧力損失を補償して各貫通孔１０６を流通する空気量の均一化を図ることができ、半導体レーザ素子１の温度のばらつきを抑えることができる。しかも、検査用治具１００と対向する壁面３６ａには貫通孔１０６に対応してガイドフィン４６が配設されており、各ガイドフィン４６の配設位置、角度及び大きさを調整することで、各貫通孔１０６を流通する空気量の均一化を図って半導体レーザ素子１の温度のばらつきを抑えることができる。

また、各送風流路３４に温度制御手段６０からの空気を供給する供給流路３０は、上流から下流に行くにしたがって狭くなるように設けられているため、下流側の圧力損失を補償して各送風流路３４に供給される空気量の均一化を図ることができ、半導体レーザ素子１の温度のばらつきを抑えることができる。しかも、供給口４０と対向する壁面３０ａには各供給口４０に対応して複数のガイドフィン４４が配設されており、各ガイドフィン４４の配設位置、角度及び大きさを調整することで、各送風流路３４に供給される空気量の均一化を図って半導体レーザ素子１の温度のばらつきを抑えることができる。

なお、本実施形態では、検査用治具１００の保持手段１０４及び放熱体１１０が上流側送風流路３６に配置されているが、本発明はこれに限定されず、下流側送風流路３８に配置されてもよい。

また、本実施形態では複数個の半導体レーザ素子１のリード５が連結されたリードフレームＬの状態で半導体レーザ素子の検査を行ったが、本発明はこれに限定されず、例えば、キャンタイプの半導体レーザ素子など各種形状の半導体素子の検査に適用することができる。

本発明の一実施形態にかかる検査装置の断面図である。 図１の要部拡大断面図である。 本発明の一実施形態にかかる検査装置に用いられる検査用治具の平面図である。 図３のＡ−Ａ断面図である。 複数個の半導体素子が一列に並んだリードフレームの平面図である。 従来の検査装置に用いられる検査用治具を示す平面図である。 図６のＢ−Ｂ断面図である。

符号の説明

１…半導体レーザ素子
１０…検査装置
２０…恒温槽
２８…収容空間
３０…供給流路
３４…送風流路
３６…上流側送風流路
３８…下流側送風流路
４０…供給口
４２…排気口
６０…温度制御手段
７０…検出手段
１００…検査用治具
１０２…ベース板
１０４…保持手段
１０６…貫通孔
１１０…放熱体

Claims (11)

1. ベース板と、前記ベース板上に配設され複数の半導体素子を保持する保持手段と、前記保持手段に保持される前記半導体素子から発生する熱を放熱する放熱体とを備え、恒温槽内に収容される半導体素子の検査用治具において、前記ベース板は前記恒温槽内の空気が流通する貫通孔を備えることを特徴とする検査用治具。
2. 前記貫通孔は、前記放熱体に沿って延びる長孔であることを特徴とする請求項１に記載の検査用治具。
3. 前記保持手段は所定間隔をあけて互いに平行に複数設けられ、前記放熱体及び前記貫通孔は前記各保持手段に対応して複数設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の検査用治具。
4. 前記放熱体の下方に前記貫通孔が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の検査用治具。
5. 前記放熱体には前記貫通孔と連通する連通孔が設けられていることを特徴とする請求項４に記載の検査用治具。
6. 半導体素子を保持する検査用治具が収容される恒温槽と、前記恒温槽内の雰囲気温度を制御する温度制御手段と、前記半導体素子を駆動して得られる信号を検出する検出手段とを備える半導体素子の検査装置において、
   前記検査用治具は、貫通孔を有するベース板と、前記ベース板上に配設され複数の半導体素子を保持する保持手段と、前記保持手段に保持される前記半導体素子から発生する熱を放熱する放熱体と、を備え、
   前記恒温槽は１の前記検査用治具が収容される送風流路を有し、
   前記送風流路は、前記検査用治具によって上流側送風流路と下流側送風流路とに区画され、前記上流側送風流路に供給した前記温度制御手段からの空気が前記貫通孔を介して前記下流側送風流路より排気されることを特徴とする検査装置。
7. 前記貫通孔が前記放熱体に沿って設けられていることを特徴とする請求項６に記載の検査装置。
8. 前記検査用治具は、前記保持手段が所定間隔をあけて互いに平行に複数設けられ、前記放熱体及び前記貫通孔が前記各保持手段に対応して複数設けられ、
   前記放熱体の並列方向に前記温度制御手段からの空気を送風することを特徴とする請求項６及び７に記載の検査装置。
9. 前記上流側送風流路は、前記温度制御手段からの空気を前記上流側送風流路内に供給する供給口から離れるほど狭くなることを特徴とする請求項８のいずれか１項に記載の検査装置。
10. 前記上流側送風流路を形成し前記検査用治具と対向する壁面に前記貫通孔へ前記温度制御手段からの空気を案内するガイドフィンが設けられていることを特徴とする請求項８又は９に記載の検査装置。
11. 前記送風流路は前記恒温槽内に複数設けられ、前記温度制御手段からの空気を各上流側送風流路に供給する供給流路を備え、
    前記供給流路は上流から下流に行くにしたがって狭くなることを特徴とする請求項６〜１０のいずれか１項に記載の検査装置。

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