JP2962129B2 - 半導体試験装置 - Google Patents

半導体試験装置

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    • G01R31/2874—Environmental, reliability or burn-in testing related to electrical or environmental aspects, e.g. temperature, humidity, vibration, nuclear radiation related to temperature

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＩＣの信頼性保証を行
う半導体試験装置に関し、特に被試験ＩＣを加熱するこ
とにより信頼性加速寿命試験を行う半導体試験装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】試験装置内において、ＩＣを個々に試験
する場合の半導体試験装置は特開平２−５２２６３号公
報に示されている。この半導体試験装置の構成を図６に
示す。この図６に示される半導体試験装置は、被試験Ｉ
Ｃ１０２の内部に本来必要とされる機能部１１３の他に
温度センサー部１１４を設け、この温度センサー部１１
４によって検出された温度を計測部１０４によって測定
し所定の温度かどうかをコントローラ１０７で比較す
る。その結果、センサー部１１４によって検出された温
度、すなわち試験装置１１２内の温度が所定の温度にな
っている場合には測定装置１１５を使用して被試験ＩＣ
１０２の測定を開始し、所定の温度になっていない場合
にはコントローラ１０５は外部加熱冷却装置１０３に制
御信号を送り、被試験ＩＣ１０２の温度が所定の温度に
なるように試験装置１１２を加熱冷却する外部加熱冷却
装置１０３を制御するものが示されている。このよう
に、外部加熱冷却装置１０３によって試験装置１１２の
温度を変化させることによって一定の温度での試験を保
証していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図６に示され
た半導体試験装置では、外部加熱冷却装置１０３によっ
て試験装置内全体の温度を変化させずには被試験ＩＣ１
０２の温度を変化させることができなかった。また、複
数のＩＣの試験を一度に行う場合に、試験装置１１２内
の温度を所定の温度にしても個々のＩＣによって温度に
ばらつきがあるため、複数のＩＣの温度を同一にして試
験を行うことができないという問題点があった。すなわ
ち、複数のＩＣの信頼性を測定する信頼性加速寿命試験
において、加速係数が入力される電圧およびＩＣの温度
に依存するために、各ＩＣの温度が異なっていると、信
頼性加速寿命試験の結果が信用できないものとなってし
まう。
【０００４】
【課題を解決するための手段】 本発明の半導体試験装
置は、被試験ＩＣと、被試験ＩＣがその内部に入れられ
る試験装置と、試験装置の内部の温度を測定する第１の
測定手段と、被試験ＩＣの温度を測定する第２の測定手
段と、第１及び第２の測定手段が接続され第１の測定手
段からの入力に応答して第１の制御信号を出力し第２の
測定手段からの入力に応答して第２の制御信号を出力す
るコントローラと、第１の制御信号に応答して試験装置
内の温度を調整する加熱冷却装置と、第２の制御信号に
応答して被試験ＩＣに供給されるパルスの周波数を変更
するパルスジェネレータとを有することを特徴とする。
【０００５】
【実施例】以下、図面により本発明の実施例につき説明
する。
【０００６】本発明の第１の実施例による半導体試験装
置を図１に示す。
【０００７】この半導体試験装置は、内部に機能部１１
３と温度センサー部１１４とを設けられた被試験ＩＣ１
０２（図２）と、試験装置１１２内に入れられた各々の
被試験ＩＣ１０２の電源用端子１０９に電源を供給する
電源装置１０１と、被試験ＩＣ１０２に設けられた温度
検出用端子１１０に接続される温度測定器１０４と、試
験装置１１２の内部に設けられた温度センサー１０７
と、温度センサー１０７に接続される温度測定器１０８
と、温度測定器１０４および温度測定器１０８に接続さ
れたコントローラ１０５と、コントローラ１０５に接続
された外部加熱冷却装置１０３と、コントローラ１０５
に接続される被試験ＩＣ１０２に対応して設けられ被試
験ＩＣ１０２の信号入出力用端子１１１に出力が接続さ
れる複数のパルスジェネレータ１０６とによって構成さ
れている。
【０００８】ここでは、被試験ＩＣ１０２として図２の
ものを使用しており、温度センサー部１１４としてダイ
オードを使用している。このダイオードは被試験ＩＣ１
０２の機能部の素子を構成する工程で共に構成されたも
のであり、その特性は機能部の素子と同一となってい
る。温度センサー部１１４としてダイオードを使用した
のは、ダイオードのアノードとカソードとの両端に発生
する電圧と、そのときのダイオードの温度とが対応して
おり、ダイオードの両端の電圧を測定することによって
ダイオードの温度を決定することができるためである。
【０００９】まず最初に、試験装置１１２内に被試験Ｉ
Ｃ１０２をセッティングし、電源用端子１０９に電源１
０１を接続し、信号入出力用端子１１１にパルスジェネ
レータ１０６を接続し、温度検出用端子１１０に温度測
定器１０４を接続する。そして、外部加熱冷却装置１０
３を動作させずに、すなわち試験装置１１２内を加熱せ
ずにコントローラ１０５によって被試験ＩＣ１０２の温
度・動作周波数特性を決定する。この温度・動作周波数
特性は、周波数と電流との間にＩ＝ｆｃＶ（Ｉ：電流、
ｆ：周波数、ｃ：容量、Ｖ：電圧）という関係があるこ
とを利用して得ることができる。すなわち、周波数の変
化に応答して電流が変化し、電流が変化することによっ
て消費電力が変化し、その結果としてジャンクション温
度が変化するという現象を利用している。この温度・動
作周波数特性を得るための手段として、被試験ＩＣ１０
２に入力するパルスの周波数を制御するコントローラ１
０５およびコントローラ１０５からの制御信号に基づい
て被試験ＩＣ１０２に出力するパルスの周波数を変更す
るパルスジェネレータ１０６を備えている。その測定方
法は、適当な周波数のパルスを被試験ＩＣ１０２に入力
して、そのときのジャンクション温度を測定するという
動作を所定回繰り返すことによって、それぞれの周波数
の場合に対応したジャンクション温度を得ることができ
る。このときの温度・動作周波数特性の例を図７に示
す。
【００１０】以上の様にして、温度・動作周波数特性を
決定した後で、試験装置１１２内の温度を温度センサー
１０７および温度測定器１０８によって測定された試験
装置１１２内の温度に基づき外部加熱冷却装置１０３を
コントローラ１０５により制御して、試験装置１１２内
を予め定められた一定の温度にする。
【００１１】次に、被試験ＩＣ１０２のジャンクション
温度を所定の温度とするために、コントローラ１０５は
被試験ＩＣ１０２に入力するパルスの動作周波数ｆ０を
先ほど求めた温度・動作周波数特性を用いて決定し、パ
ルスジェネレータ１０６に制御信号を供給することによ
って、動作周波数ｆ０のパルスを被試験ＩＣ１０２に印
加させる。
【００１２】試験中に被試験ＩＣ１０２のジャンクショ
ン温度が所定の温度から変化した場合でも、被試験ＩＣ
１０２内に温度センサー部１１４が設けられており、常
に被試験ＩＣ１０２のジャンクション温度を測定してい
るため、コントローラ１０５には温度測定器１０４を介
してジャンクション温度に基づく信号が入力されてい
る。したがって、コントローラ１０５は、すでに求めて
ある温度・動作周波数特性に基づいて動作周波数を再設
定し、パルスジェネレータ１０６に再設定された動作周
波数を出力させるための制御信号を出力する。このよう
にして、再設定された動作周波数のパルスが被試験ＩＣ
１０２に入力され、常に一定のジャンクション温度に被
試験ＩＣ１０２を保ったままで加速寿命試験を行うこと
ができる。すなわち、試験装置１１２内全体の温度を変
化させることなく、被試験ＩＣ１０２のジャンクション
温度を温度センサー部１１４および温度測定器１０４に
よって測定された温度と温度・動作周波数特性とに基づ
いて入力パルスの周波数を変化させて、すなわちジャン
クション温度の変化をフィードバックして被試験ＩＣ１
０２のジャンクション温度を一定に制御することができ
る。
【００１３】以上の説明では、被試験ＩＣ１０２として
図２のものを使用して説明したが、図３に示されるよう
な被試験ＩＣ１０２を使用することもできる。すなわ
ち、図２の被試験ＩＣ１０２は通常の信号入出力用端子
１１１および電源端子１０９に加えて新たに温度検出用
端子１１０を設けているため、被試験ＩＣ１０２の端子
数が少ないときには、通常時に信号入出力用端子１１１
として使用している端子を温度検出用端子１１０として
兼用して使用するものが必要になる。そのために、通常
は信号入出力用端子１１１として使用されているテスト
信号入力用端子１１９に所定の電圧、例えば負の電圧、
がコントローラ１０５によって印加されたときに、通常
は信号入出力用端子１１０として使用されている兼用端
子１１８に温度センサー部１１４の出力が接続される被
試験ＩＣ１０２を使用して試験を行うこともできる。
【００１４】さらに、本発明の第２の実施例として図４
に示すように、コントローラ１０５からの制御信号が入
力されるパルスジェネレータ１１６をまとめて、パルス
ジェネレータ１１６に入力される制御信号に応じて、そ
れぞれ対応する被試験ＩＣ１０２に入力されるパルスの
周波数を変化させるものによって試験を行うこともでき
る。このパルスジェネレータは、基本パルスジェネレー
タ１１７と、この基本パルスジェネレータ１１７からの
パルスが入力されかつコントローラ１０５からの制御信
号に応答して分周を行う複数の分周回路１１６によって
構成される。その他の部分は、図３で説明したものと同
じであるので説明を省略する。
【００１５】また、本発明の第３の実施例として図５に
示すように、被試験ＩＣ１０２の温度を測定する温度セ
ンサーとして、被試験ＩＣ１０２の外部に設けられた赤
外線センサー１２０を使用することによって個々の被試
験ＩＣ１０２の温度を測り、被試験ＩＣ１０２の内部に
温度センサーを設けない構造、すなわち、機能部位外に
余分な素子を備えないＩＣをも試験することができる。
その他の部分は、図３で説明したものと同じであるので
説明を省略する。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように本発明により、被試
験ＩＣの温度を試験装置内の温度を変化させることなく
被試験ＩＣに入力されるパルスの周波数を変更すること
によって一定に保ち、信頼性保証試験（信頼性加速寿命
試験）を行うことができる。したがって、被試験ＩＣの
各々が同じ温度という同一の条件の下で試験することが
でき、信頼性試験の結果を正確なものとすることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半導体試験装置の第１の実施例を示す
図
【図２】本発明の半導体試験装置に使用する第１のＩＣ
の構造を示す図
【図３】本発明の半導体試験装置に使用する第２のＩＣ
の構造を示す図
【図４】本発明の半導体試験装置の第２の実施例を示す
図
【図５】本発明の半導体試験装置の第３の実施例を示す
図
【図６】従来の半導体試験装置を示す図
【図７】温度と動作周波数の関係を示す図
【符号の説明】
１０２ 被試験ＩＣ １０３ 加熱冷却装置 １０５ コントローラ １０６ パルスジェネレータ １０７ 温度センサー １１２ 試験装置 １１４ 温度センサー部 １２０ 赤外線センサー

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 被試験ＩＣと、前記被試験ＩＣがその内
    部に入れられる試験装置と、前記試験装置の内部の温度
    を測定する第１の測定手段と、前記被試験ＩＣの温度を
    測定する第２の測定手段と、前記第１及び第２の測定手
    段が接続され前記第１の測定手段からの入力に応答して
    第１の制御信号を出力し前記第２の測定手段からの入力
    に応答して第２の制御信号を出力するコントローラと、
    前記第１の制御信号に応答して前記試験装置内の温度を
    調整する加熱冷却装置と、前記第２の制御信号に応答し
    て前記被試験ＩＣに供給されるパルスの周波数を変更す
    るパルスジェネレータとを有することを特徴とする半導
    体試験装置。
  2. 【請求項２】 前記被試験ＩＣは通常時に必要とされる
    機能部と、温度を検出するために必要とされる温度セン
    サー部とを有し、該温度センサー部の出力が前記第２の
    測定手段に供給されることを特徴とする請求項１記載の
    半導体試験装置。
  3. 【請求項３】 前記被試験ＩＣ内の温度センサー部は半
    導体素子で構成されていることを特徴とする請求項２記
    載の半導体試験装置。
  4. 【請求項４】 前記被試験ＩＣは機能部に接続された特
    定の端子に所定の信号が入力されたときに機能部に接続
    された所定の端子に前記温度センサー部からの出力を接
    続することを特徴とする請求項２記載の半導体試験装
    置。
  5. 【請求項５】 前記パルスジェネレータは前記被試験Ｉ
    Ｃの各々に対応して設けられ、前記コントローラからの
    第２の制御信号によって各々制御された周波数のパルス
    を前記被試験ＩＣに供給することを特徴とする請求項１
    記載の半導体試験装置。
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