JPH0499972A - 高速半導体装置用低温試験装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概　要〕 高速半導体装置を室温から液体窒素温度以下の温度範囲
において試験するための装置に関し高周波信号を伝送す
るためのケーブルの捩じれによる特性インピーダンスの
変動あるいは変換コネクタと前記ケーブルとの接続部が
外力により緩みあるいは変形して生じる接続不良や前記
信号の反射損失等を排除して正確な特性評価を可能とす
ること、ならびに、低温試験中の被測定物を光学的に観
察可能とすることを目的とし。

液化した冷媒が充填される断熱構造の容器（５）と該容
器（５）の側壁に固定された変換コネクタ（３）と該側
壁を貫通して該容器（５）の内部に延在する一端と該変
換コネクタ（３）に接続された他端を有し且つ該容器（
５）内に延在する前記一端は被測定物を装着する基板（
１）に接続されている伝送線路（２）と、前記被測定物
を加熱するために該基板（１）に設けられたヒータ（６
）と、該容器（５）内における前記冷媒の液面の高さを
変化させるために前記冷媒を送入および排出するための
手段とを具備するが、または、上記において、該容器（
５）の上面には内部が真空にされた中空の透明窓（７）
が設けられるように高速半導体装置用低温試験装置を構
成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、　２０ＧＨｚ程度の遮断周波数（ｆ、）を有
する高速半導体装置を室温付近から液体窒素温度以下の
温度範囲において試験するための装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の高速半導体装置用低温試験装置の概要を第３図を
参照して説明する。従来の装置は、同図（ａ）に示すよ
うに、半導体装置２０が装着される高周波線路基台２４
と、半導体装置２０を冷却するための冷媒が充填される
容器２５とが分離された構造となっている。図において
符号２６は、測定器等の外部回路に接続された高周波ケ
ーブルである。

同図（ｂ）は高周波線路基台２４の詳細図であって。

高周波線路基台２４は、絶縁体から成る基板２１と伝送
線路２２と変換コネクタ２３とから構成される。半導体
装置２０は５図示しない固定治具により、その裏面およ
びそのリードを基板２１に押さえ付けることによって固
定される。伝送線路２２の一端は変換コネクタ２３に接
続されており、他端は基板２１に設けられている電極（
図示省略）に接続されている。

高周波線路基台２４を冷媒に浸漬し、半導体装置２０が
所定温度に達したのち、変換コネクタ２３にケーブル２
６を接続する。これにより半導体装置２ｏと外部回路と
の高周波信号の授受が可能となり、所定の低温特性試験
が行われる。試験が終了すると。

まず変換コネクタ２３からケーブル２６を取り外し。

高周波線路基台２４を容器２５の外部に取り出す。そし
て、半導体装置２０を９例えば窒素ガスを吹き付ける等
によって室温に戻してから、基板２１がら取り外す。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来の低温試験装置においては、半導体装置２０ご
とにケーブル２６の接続と取り外しを行う必要があり、
変換コネクタ２３とケーブル２６との接続部の締め付は
状態が不安定となったり、あるいは。

締め付けが強すぎると接続部に変形を生じる。その結果
、この接続部において、接続不良や高周波信号の反射が
生じ、伝送損失が太き（なる。またケーブル２６は、変
換コネクタ２３との上記接続および取り外しを繰り返す
際に生じる捩じれにより特性インピーダンスが変動し、
その結果、信号の遅延や歪が生じるために、特性試験結
果の再現性が充分でない問題があった。これらの問題は
、高周波信号において著しくなる。

また、上記のように高周波線路基台２４から半導体装置
２０を取り外す際に、高周波線路基台２４が大気に曝さ
れる。このときに大気中の水蒸気が高周波線路基台２４
各部の表面に凝結する。このようにして生じた水分が、
高周波線路基台２４における金属部材の表面を酸化して
接触不良を生じたり、あるいは５次の試験時まで表面に
残留して電流リークの原因となる問題があった。さらに
、装置の構造上、試験中の半導体装置２０を顕微鏡等に
より観察することが不可能であった。

本発明は、上記従来の問題点が解決された高速半導体装
置用低温試験装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、液化した冷媒が充填される断熱構造の容器
（５）と、該容器（５）の側壁に固定された変換コネク
タ（３）と、該側壁を貫通して該容器（５）の内部に延
在する一端と該変換コネクタ（３）に接続された他端を
有し且つ該容器（５）内に延在する前記一端は被測定物
を装着する基板（１）に接続されている伝送線路（２）
と、前記被測定物を加熱するために該基板（１）に設け
られたヒータ（６）と、該容器（５）内における前記冷
媒の液面の高さを変化させるために前記冷媒を送入およ
び排出するための手段とを具備して成ることを特徴とす
る本発明の高速半導体装置用低温試験装置、または、上
記において、該容器（５）の上面には内部が真空にされ
た中空の透明窓（７）が設けられていることを特徴とす
る本発明の高速半導体装置用低温試験装置によって達成
される。

く、凝結水蒸気による接触不良や電流リークを生じるお
それがない。さらに、容器の上部には断熱性の観測窓が
設けられており、かつ、容器内の冷媒の液面の高さを調
節することができるため５試験中の半導体装置を冷媒中
に浸漬しない状態で顕微鏡観察が可能である。

〔作　用〕

本発明の高速半導体装置用低温試験装置においては、変
換コネクタおよびケーブルは、冷媒が充填される容器の
側壁に固定されているために、半導体装置ごとに、変換
コネクタとケーブルとの接続および取り外しを要せず、
また、ケーブルは容器外部において捩じれを生じないよ
うに固定してお（ことが可能である。したがって、前記
従来の低温試験装置におけるような接続不良や信号の反
射損失、あるいは、ケーブルの特性インピーダンスの変
動等を生じないため、再現性のよい特性試験が可能とな
る。また、半導体装置の交換時にこれを装着する基板を
大気中に取り出す必要がな〔実施例〕 以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明の高速半導体装置用低温試験装置の構造
を説明するための模式図であって、同図（ａ）は断面図
、同図（ｂ）は上面図である。符号５は例えばステンレ
スの二重管から成る円筒形の容器であって、二重管の内
部を真空にすることによって断熱性が付与されている。

容器５の側壁には。

上記二重管の真空を保持する気密封じ構造を有する貫通
孔が放射状に配置されており、この貫通孔に対応して外
部側壁に複数のＳＭＡ型変換コネクタ３が固定されてい
る。各々の変換コネクタ３には。

例えばセミリジット同軸型の伝送線路２の一端が接続さ
れている。伝送線路２の他端は容器５の側壁を貫通して
容器５内に延び、被測定物である。

例えば遮断周波数（ｆ、）が２０ＧＨｚ程度の高速の半
導体装置２０が装着される１例えばアルミナから成る基
板１に設けられている電極（図示省略）に接続されてい
る。このようにして、複数の伝送線路２によって基板１
を支持することができるが、必要に応じて１例えば容器
５内部の底面に固定された図示しない支持台を設け、こ
れに基板１を固定した構造としてもよい。なお、従来と
同様に、半導体装置２０の端子と基板１上の電極とを５
図示しない固定治具によって接続することにより、半導
体装置２０と外部回路とが接続される。

基板１には５例えばニクロム線から成る抵抗加熱体のよ
うなヒータ６が設けられている。ヒータ６は５図示しな
い電力供給線路に接続されている。

容器５の底部近傍には、液状の冷媒８の送入・排出する
ためのパイプ１２が設けられている。パイプ１２は５図
示しない浮き型液体窒素注入容器に接続されており、該
注入容器内の浮きを上下することにより、容器５内の冷
媒８の液面９の高さを調節することができる。

容器５の上部は５着脱可能な蓋７０によって覆われてい
る。第２図の部分拡大図に示すように、蓋７０の中央部
近傍には５例えば透明石英から成り内部が真空にされた
中空の透明窓７が取りつけられている。また、蓋７０に
は１気化した冷媒８を放出するための通気孔１４が設け
られている。なお。

蓋７０全体を透明窓７のような中空構造にしてもよい。

上記本発明の低温試験装置による試験は次のようにして
行う。まず、半導体装置２０を基板１に装着し１図示し
ない測定器等に接続されたケーブル１５を変換コネクタ
３に接続する。次いで、パイプ１２を通じて容器５内に
液体窒素を徐々に送入し半導体装置２０が液体窒素中に
完全に浸漬するまで液面９を上昇させる。この間に、容
器５内の空気は、液体窒素が気化した窒素ガスにより、
蓋７０の通気孔１４を通じて外部に押し出される。した
がって半導体装置２０や基板１表面等に水蒸気が凝結す
ることかない。液体窒素中の半導体装置２０が所定温度
に安定したならば、ケーブル１５を通じて高周波信号を
供給して所定の試験を行う。この間に。

透明窓７を通して半導体装置２０を顕微鏡観察すること
ができる。

測定が終了したならば、パイプ１２を通じて液体窒素を
排出し、半導体装置２０が現れるまで液面９を下げる。

そして、ヒータ６に電力を加えて半導体装置２０および
基板１を加熱し、室温まで上昇させる。この間の時間は
、ヒータ６に加える電力を調節することにより５数十秒
程度の短時間で行うことができる。半導体装置２０が室
温に達したならば、蓋７０を取り外し、基板１から半導
体装置２０を次ぎに試験する別の半導体装置と交換する
。この交換は、窒素ガス雰囲気中で行われるため、水蒸
気の凝結が生じない。次いで、容器５上を蓋７０で覆い
、再びパイプ１２を通じて容器５内に液体窒素を送入し
て試験を行う。

〔発明の効果〕

上記説明から明らかなように５本発明の低温試験装置に
よれば１次のような効果が奏される。

■試験ごとに変換コネクタ３とケーブル１５との接続お
よび取り外しが必要でなく、また、ケーブル１５を固定
された状態にしておくことが可能である。その結果、従
来の試験装置におけるような接続不良や信号の反射損失
の発生あるいはケーブルの特性インピーダンスの変動等
を生じることがないために、特性試験結果を再現性よく
得ることができる。

■試験装置に対する半導体装置２０の装着および脱着は
窒素ガス雰囲気中で行われるため、水蒸気の凝結による
表面酸化や電流リークの発生がないため、正確な特性試
験結果が得られる。

■従来の試験装置におけるように半導体装置２０が高周
波線路基台２４によって遮られる配置構造ではないため
、透明窓７を通して、半導体装置２０を直接に顕微鏡観
察できる。

■ヒータ６による急速加熱可能としたことにより、半導
体装置２０の交換時間が短縮され、試験能率が向上され
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の高速半導体装置用低温試験装置の実施
例説明図 第２図は第１図の部分拡大図。 第３図は従来の低温試験装置の概要構造図である。 図において ■と２１は基板、　　２と２２は伝送線路３と２３は変
換コネクタ、　　５と２５は容器。 ６はヒータ、　　７は透明窓、　　８は冷媒。 ９は液面、１２はパイプ、１４は通気孔。 １５と２６はケーブル、２０は半導体装置。 ２４は高周波線路基台、７０は蓋 である。 町霞加替挾太用 薯２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）液化した冷媒が充填される断熱構造の容器（５）と
   、 該容器（５）の側壁に固定された変換コネクタ（３）と
   、 該側壁を貫通して該容器（５）の内部に延在する一端と
   該変換コネクタ（３）に接続された他端を有し且つ該容
   器（５）内に延在する前記一端は被測定物を装着する基
   板（１）に接続されている伝送線路（２）と、前記被測
   定物を加熱するために該基板（１）に設けられたヒータ
   （６）と、 該容器（５）内における前記冷媒の液面の高さを変化さ
   せるために前記冷媒を送入および排出するための手段 とを具備して成ることを特徴とする高速半導体装置用低
   温試験装置。 ２）該容器（５）の上面には内部が真空にされた中空の
   透明窓（７）が設けられていることを特徴とする請求項
   １記載の高速半導体装置用低温試験装置。