JP2011080796A - 半導体素子のパッケージおよびそのテストソケット - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 パッケージ21の電極端子24と接するテストソケット1のテスト電極3の表面に、Auに対するバリアとなる金属層(Ptメッキ13)を形成する。
【選択図】 図3
Description
これらの新材料を用いた半導体素子として、SiC−MOSFETやGaN−HEMTがある。これらの素子構造は、従来のSiやGaAs系のMOSFETやHEMTと同一なので、従来のパッケージ(たとえば、特許文献1)に実装することができ、温度や周波数が従来と同程度であれば、特に問題なく評価することができる。
発明者らもこれらの半導体素子の高性能化を進めており、200℃を越える温度で特性検査をおこなったところ、パッケージの電極表面のAu(金)メッキと、パッケージを固定して外部のテスタと電気的な接続をおこなうための冶具(以下、テストソケットと呼ぶ)の電極表面のAuメッキが、熱拡散によってAu−Au接合を形成し、冶具からパッケージを取り外すことができなくなるという問題があることが分かった。
この発明を実施するための実施の形態1を、図1〜図4を用いて説明する。
図2は、半導体素子、たとえばSiC−MOSFETを実装したパッケージの斜視図である。図において、21はパッケージ、22は基板となるプレート、23はキャップであり、半導体素子31(図4に図示)はプレート22にハンダを用いてダイボンドされ、保護のため、キャップ23で覆われている。24はMOSFETのドレインが接続された電極端子(以下、リードと呼ぶ)、25はMOSFETのゲートが接続されたリードである。MOSFETのソースはプレートに接続されているので、プレートが電極端子となる。
プレート22は、Cu、CuWなどの金属から成り、表面にAuメッキが施されている。リード24、25はFe合金やCuなどから成り、表面にAuメッキが施されている。
テストソケット1のテスト電極3、4は、絶縁体5、6の上にCuの薄膜による配線11が形成され、その上にAuメッキ12とPtメッキ13が施された構成である。パッケージ21のプレート22が置かれる部分にも、Auメッキ12とPtメッキ13が施されている。ふた7は、この例ではセラミックなどの絶縁体としたのでメッキは不要であるが、プレートと同様に金属とする場合は、AuメッキとPtメッキを施す。
Auメッキ12とPtメッキ13の厚さは、それぞれ、50nmから10μm程度である。メッキ層が薄いと耐摩耗性やピンホールの問題があり、厚いと割れや剥離の問題、形成時間やコストの問題があるので、好ましくはAuが1μmから5μm程度、Ptが0.1μmから0.5μm程度であり、この例では、Auを3μm、Ptを0.2μmとした。
たとえば、上記の例では、高周波特性を測定するため、幅の広いテスト電極の例を示したが、針状のプローブ電極にも適用できる。
実施の形態1では、テスタによる特性検査の例を示したが、特性検査は、IV特性などの電気試験に限るものではない。例えばバーンインに適用することもでき、この場合は、テストソケットをバーンイン装置にそのまま入れればよい。また、バーンイン装置のテストソケットの電極表面を、実施の形態1のように、Ptメッキに変えてもよい。
Ptメッキ13がバリアとなり、Auの熱拡散によるAu-Au接合が起こらないので、テストソケットとパッケージが固着することが無く、容易に取り外すことができる。また、PtはAuと同様に酸化による接触抵抗の増加が起こらないので、バーンインを200℃以上の高温でおこなうことができる。
実施の形態1では、リード構造の電極端子を有するパッケージに対するテストソケットの例を示したが、実施の形態3では、コネクタ構造の電極端子を有するパッケージに対するテストソケットの例を示す。
図5において、101はテストソケットの基板、102はテストソケットのコネクタ(メス側)、121は半導体素子を実装したパッケージ、122はパッケージのコネクタ(オス側)である。
図5の下部左側の図は、コネクタ122の構造を示す図で、123は表面にAuメッキ123aが施されたFe合金の心線から成る信号側電極、125は空洞である。124は接地側電極で、心線側からAuメッキ126、Fe合金127、Auメッキ128により構成される。
以上の実施の形態では、テストソケットのテスト電極の表面をPtメッキとしたが、パッケージのリードの表面をPtメッキとしてもよい。図6は、この実施の形態におけるパッケージとテストソケットの構造を示す図で、図4と同一符号は、同一または相当する部分である。
テストソケット202のテスト電極3、4は、絶縁体5、6の上にCuの薄膜による配線11が形成され、その上にAuメッキ12のみが施されている。
2 基板
3、4 テスト電極
7 ふた
12 Auメッキ
13 Ptメッキ
21 パッケージ
22 プレート
24、25 リード(電極端子)
26 リード本体
27 Auメッキ
28 Ptメッキ
31 半導体素子
102、122 コネクタ
106a、110 Ptメッキ
201、202 テストソケット
203 パッケージ
Claims (8)
- 表面にAuメッキが形成された電極端子を有し半導体素子が封止されたパッケージを固定して、該半導体素子の特性検査をおこなうテストソケットであって、
前記パッケージを載置する基板と、
この基板上に設けられ前記電極端子と接触して前記半導体素子に電流を供給する
テスト電極と、
この電極の表面に形成されたAuに対するバリア層とを備えたテストソケット。 - 前記バリア層が、Pt、Pd、Rh、Ru、Ir、Osからなる群から選択されたひとつの金属の層である請求項1に記載のテストソケット。
- 前記特性検査の温度が、200℃以上である請求項1に記載のテストソケット。
- 前記半導体素子が、SiC系またはGaN系の半導体素子である請求項1に記載のテストソケット。
- 基板と、前記基板にダイボンドされた半導体素子と、
前記半導体素子と外部を電気的に接続する電極端子とから成る半導体素子のパッケージであって、
前記電極端子の表面にAuに対するバリア層が形成された半導体素子のパッケージ。 - 前記バリア層が、Pt、Pd、Rh、Ru、Ir、Osからなる群から選択されたひとつの金属の層である請求項5に記載の半導体素子のパッケージ。
- 200℃以上の温度で特性検査をおこなう請求項5に記載の半導体素子のパッケージ。
- 前記半導体素子が、SiC系またはGaN系の半導体素子である請求項5に記載の半導体素子のパッケージ。
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