JP2006200982A - 加圧接触型素子の温度測定方法 - Google Patents
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Abstract
【構成】接触電極3の加圧接触型素子との接触面31の温度測定位置に溝32を形成し、この溝32の内部に所定の溶融温度の溶融型示温材料(図1ではサーモクレヨン)6を溶融して塗布し、溶融型示温材料6の凝固面に超微小硬度計を用いて所定の間隔で圧痕61を形成する。この接触電極3を加圧接触型素子と共に素子パッケージに組み込み所定の条件下で通電した後、接触電極3を素子パッケージから取り出し、組込み前の圧痕61と通電後の圧痕61との形状を比較して、圧痕61の位置の温度を判定する。溝32の内部に異なる融点の複数の溶融型示温材料を並行塗布すれば、1度に測定できる温度幅が広がる。
【選択図】 図1
Description
図5は、このような従来技術による接触面の温度測定方法の一例を説明するための、素子2を内蔵した素子パッケージ1の断面図である。素子パッケージ1の内部に内蔵されている複数の素子2は、その下面を直接に素子パッケージ1の下側電極11に接しており、その上面に接触電極3と絶縁コア4とを配備されて、これらを介してその上面を間接に素子パッケージ1の上側電極12に接している。温度を測定するための熱電対5は、図5に示したように、素子2の下面と素子パッケージ1の下側電極11との接触面の外側にできる限り接触面に近接させて取り付けられている。図5に示されている熱電対5は1つだけであるが、実際には複数の熱電対が取り付けられる。これらの熱電対によって取得される温度データを有限要素法等で解析することによって、素子とそれに接触している電極との接触面の温度が推定されている。
1) この方法で得られる温度は、あくまでも推定温度であって、所定位置の温度を直接に測定した温度ではない。
2) 加圧接触型素子がモジュールとして組み込まれた場合には、接触面の近傍の温度を測定することもできない。
この発明の課題は、上記のような問題点を解消して、加圧接触型素子とこれに接触している電極との接触面の温度を直接に測定することができる加圧接触型素子の温度測定方法を提供することである。
請求項1の発明は、半導体チップを導電性基板上に接合している加圧接触型素子の電極上に接触電極を加圧接触させた状態で通電した際の素子電極と接触電極との接触部の温度を測定する加圧接触型素子の温度測定方法であって、加圧接触型素子を接触電極と接触させる前の段階において、素子電極と接触電極との接触面に形成されている凹部の内部に、所定温度で溶融する溶融型示温材料を溶融状態で塗布した後、溶融型示温材料の凝固面に圧痕を形成して、その圧痕の形状を記録し、素子電極と接触電極とを接触させて通電した後、前記圧痕の形状を通電前後で比較し、通電前後の形状の変化によって圧痕のある位置の温度を判定する。
請求項2の発明は、請求項1の発明において、前記凹部として、素子電極に予め形成されている凹部または接触電極の素子との接触面の温度測定位置に形成された溝を用いる。
加圧接触型素子の中には接触電極との接触面となる素子電極の表面に凹部を形成されているものがあるので、この凹部を温度測定に利用することができる。しかし、この凹部は温度を測定したい位置には必ずしも形成されていないので、このような場合や凹部のない素子の場合には、接触電極の素子との接触面の温度測定位置に溝を形成して請求項1の凹部とするのが、加工し易く実用的である。
溶融温度の異なる複数の溶融型示温材料を並行して塗布することによって、一度の測定で測定できる温度範囲を拡げることができる。
請求項2の発明においては、請求項1の凹部として、素子電極に予め形成されている凹部または接触電極の素子との接触面の温度測定位置に形成された溝を用いる。温度測定に必要な凹部が素子電極の表面に形成されている凹部で間に合う場合には、凹部を更に形成する必要がなく、温度測定のためのコストが少なくて済む。温度測定に必要な凹部が素子電極の表面に形成されている凹部で間に合わない場合や素子表面に凹部が形成されていない場合には、接触電極の素子との接触面の温度測定位置に、温度測定に必要な凹部を形成することによって、所望の温度測定を実行することができる。したがって、この発明によれば、素子とこれに接触している電極との接触面の温度を直接に測定することができる加圧接触型素子の温度測定方法を確実に提供することができる。
以下において、この発明による加圧接触型素子の温度測定方法を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明する。
この実施例においては、まず、加圧接触型素子および接触電極3を素子パッケージに収納する前に、接触電極3の素子との接触面31の温度測定位置に溝32を機械加工や放電加工で形成する[図1(a)]。次に、この溝32の内部にサーモクレヨン6を溶融して塗布[図1(b)]した後、サーモクレヨン6の凝固面に超微小硬度計を用いて、温度測定ポイント毎に三角形の圧痕61を形成し[図1(c)]、この圧痕61の形状を記録する。続いて、加圧接触型素子と上記のようにして溝32内のサーモクレヨン6に圧痕61を形成した接触電極3とを素子パッケージに収納し、所定の条件で通電した後、接触電極3を素子パッケージから取り出して圧痕61の形状を初期形状と比較し、各圧痕61の位置の温度を判定する。
また、超微小硬度計を用いると、形成できる圧痕61の大きさを数nmから数十μmあるいはそれ以上の大きさまで調節することができ、また、圧痕61間の間隔を数μm程度まで狭くすることができる。したがって、詳細な温度分布を測定することも可能である。
なお、接触電極3は、素子材料であるシリコンの熱膨張係数に近い熱膨張係数を有する材料、例えばモリブデン、で作製される。
実施例1の場合には、溝32の内部には1種類のサーモクレヨン6だけが塗布されている場合を示したが、この実施例では、図1の溝32の内部に溶融温度の異なる3種類のサーモクレヨン6、6aおよび6bを塗布し、それぞれのサーモクレヨンに圧痕61を形成しており、どのサーモクレヨンの圧痕61が変形したかで、3種類のサーモクレヨン6、6aおよび6bに対応する温度範囲の温度を検知することができるので、検知できる温度範囲が拡がり、温度測定に必要とする時間を短くすることができる。
なお、この実施例においては3種類のサーモクレヨンの場合を示したが、使用するサーモクレヨンの種類は状況に応じて選択すればよく、3種類に限定されるものではない。
図4は、この実施例を示す加圧接触型素子の表面電極部近傍の断面図である。
加圧接触型素子のシリコン21上に形成された接触電極であるアルミ電極22には、例えば幅30μmで深さ5.5μmの凹部221が形成されており、この凹部221の一部を温度測定用の凹部として利用し、その内部にサーモクレヨン6を塗布している。このサーモクレヨン6を利用して、実施例1と同様に、加圧接触型素子と接触電極との接触面の温度を測定する。
2 素子
21 シリコン
22 アルミ電極 221 凹部
3 電極
31 接触面
32 溝
4 絶縁コア
5 熱電対
6、6a、6b サーモクレヨン
61、61a、61b 圧痕
Claims (3)
- 半導体チップを導電性基板上に接合してなる加圧接触型素子の電極上に接触電極を加圧接触させた状態で通電した際の素子電極と接触電極との接触部の温度を測定する加圧接触型素子の温度測定方法であって、
加圧接触型素子を接触電極と接触させる前の段階において、素子電極と接触電極との接触面に形成されている凹部の内部に、所定温度で溶融する溶融型示温材料を溶融状態で塗布した後、溶融型示温材料の凝固面に圧痕を形成して、その圧痕の形状を記録し、
素子電極と接触電極とを接触させて通電した後、前記圧痕の形状を通電の前後で比較し、通電前後の形状の変化によって圧痕のある位置の温度を判定する、
ことを特徴とする加圧接触型素子の温度測定方法。 - 前記凹部として、素子電極に予め形成されている凹部または接触電極の素子との接触面に形成された溝を用いる、
ことを特徴とする請求項1に記載の加圧接触型素子の温度測定方法。 - 前記凹部の内部に溶融温度の異なる複数の溶融型示温材料を並行して塗布する、
ことを特徴とする請求項1に記載の加圧接触型素子の温度測定方法。
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2005
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