JPH0536790A - バーンイン方法および装置 - Google Patents

バーンイン方法および装置

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JPH0536790A
JPH0536790A JP3192307A JP19230791A JPH0536790A JP H0536790 A JPH0536790 A JP H0536790A JP 3192307 A JP3192307 A JP 3192307A JP 19230791 A JP19230791 A JP 19230791A JP H0536790 A JPH0536790 A JP H0536790A
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JP
Japan
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temperature
burn
semiconductor chips
semiconductor
test
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JP3192307A
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Katsunori Nishiguchi
勝規 西口
Tatsuya Hashinaga
達也 橋長
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Priority to AU20335/92A priority patent/AU657976B2/en
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/28Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
    • G01R31/2851Testing of integrated circuits [IC]
    • G01R31/2855Environmental, reliability or burn-in testing
    • G01R31/2872Environmental, reliability or burn-in testing related to electrical or environmental aspects, e.g. temperature, humidity, vibration, nuclear radiation
    • G01R31/2874Environmental, reliability or burn-in testing related to electrical or environmental aspects, e.g. temperature, humidity, vibration, nuclear radiation related to temperature
    • G01R31/2877Environmental, reliability or burn-in testing related to electrical or environmental aspects, e.g. temperature, humidity, vibration, nuclear radiation related to temperature related to cooling

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  • Tests Of Electronic Circuits (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 バーンイン試験の歩留り向上と高精度化を図
る。 【構成】 半導体チップ7を内部に有する被試験デバイ
スとしての複数の半導体デバイスを試験容器6内の所定
温度の環境下に置き、複数の半導体チップに通電するこ
とで試験を行なう。ここで、複数の半導体チップのそれ
ぞれに温度センサ72を形成しておき、試験中に複数の
温度センサの電気特性を検出することにより温度をそれ
ぞれ測定する。そして、温度の測定結果にもとづき、複
数の半導体デバイスの温度が略同一となるよう、レーザ
ビームを半導体デバイスに選択的に照射する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はバーンイン方法および装
置に関し、特に、被試験デバイスたる半導体デバイスに
温度負荷と電気負荷を与えるバーンイン(高温連続動
作)試験に使用される。
【0002】
【従来の技術】バーンイン試験は、半導体デバイスの寿
命予測やスクリーニング工程における初期故障の検出に
不可欠のものである。一般に、バーンイン試験は次のよ
うにして行なわれる。図6はバーンインボード1の斜視
図である。耐熱性の樹脂等からなるボード2上には、被
試験デバイスたる半導体デバイス(図示せず)がセット
される複数のソケット3が設けられ、ボード2の一端に
は外部と電気接触をとる外部端子4が設けられている。
また、ボード2の他端には、オペレータがバーンインボ
ード1を操作するための取手5が設けられている。そし
て、ソケット3の端子(図示せず)と外部端子4は、ボ
ード2上の配線(一部のみ図示)によって接続される。
【0003】このようなバーンインボード1は、図7の
ようにバーンイン試験容器6にセットされる。すなわ
ち、バーンイン試験容器6は本体たる筐体61に蓋体6
2がヒンジ機構63によって結合された構造をなし、内
部に設けられたボードコネクタ64の挿入スリット65
にバーンインボード1が差し込まれる。これにより、バ
ーンインボード1の外部端子4とボードコネクタ64の
端子(図示せず)との接続がとられる。この接続を介し
て、半導体デバイスへの通電が図示しない通電装置によ
りなされる。なお、図示しないが、バーンイン試験容器
6には温度調整装置が付設されており、通常は、バーン
イン試験容器6の内部に温風を供給するか、あるいはヒ
ータを設ける構造となっている。
【0004】なお、バーンイン試験容器6の内部温度す
なわち被試験デバイスたる半導体デバイスの環境温度T
a は、筐体61の内壁近傍などに設けられた温度センサ
により測定されている。この測定温度をモニタし、温度
調整装置をコントロールすることで、従来はバーンイン
試験を行なっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来技術では、下記の理由でバーンイン試験を好適に行
なうことができなかった。すなわち、従来技術でリアル
タイムにモニタできるのは被試験デバイスの環境温度T
a であり、これは半導体チップの表面温度、とりわけp
n接合部分、あるいはショットキ接合部分などにおける
ジャンクション温度Tj とは一致しない。半導体デバイ
スの故障は、このジャンクション温度Tj に依存するた
め、従来は、環境温度Taを測定した結果からジャンク
ション温度Tj を推定し、バーンイン試験を行なってい
た。ところが、この環境温度Ta とジャンクション温度
j の関係を調べるのは極めて繁雑な作業を要し、半導
体デバイスのサイズ、形式、仕様などが異なるごとに別
の推定作業が必要になる。このため、簡単かつ精度の良
いバーンイン試験を行なうことが困難であった。また、
環境温度Ta は試験容器6内の位置によって異なり、各
々の半導体デバイスの発熱量も同一でないので、同一条
件下で多数のデバイスのスクリーニングを行なうのは容
易でなかった。
【0006】そこで本発明は、バーンイン試験が同時に
施される複数の被試験デバイス中のチップ自体の温度
を、精度よくコントロールできるバーンイン方法および
装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、半導体チップ
を内部に有する被試験デバイスとしての複数の半導体デ
バイスを試験容器内の所定温度の環境下に置き、複数の
半導体チップに通電することで試験を行なうバーンイン
方法において、複数の半導体チップのそれぞれに温度セ
ンサをあらかじめ形成しておき、試験中に複数の温度セ
ンサの電気特性を検出することにより複数の半導体チッ
プの温度をそれぞれ測定し、温度の測定結果にもとづ
き、複数の半導体デバイスの温度が略同一となるよう複
数の半導体デバイスに選択的にレーザビームを照射する
ことを特徴とする。
【0008】また、本発明は、複数の半導体デバイスが
収容される試験容器と、複数の半導体チップに電力を供
給する通電手段とを備えるバーンイン装置において、複
数の半導体デバイスにレーザビームを照射するレーザ光
源と、複数の半導体チップのそれぞれにあらかじめ形成
された温度センサの電気特性を試験中に検出することに
より、当該複数の半導体チップの温度をそれぞれ測定す
る測定手段と、この測定手段の出力にもとづき、複数の
半導体チップの温度が略同一となるよう、複数の半導体
デバイスへのレーザビーム照射を制御する制御手段とを
備えることを特徴とする。
【0009】
【作用】本発明のバーンイン方法によれば、半導体デバ
イス内部の半導体チップ自体に温度センサが各デバイス
ごとに設けられ、これをモニタし、その結果に応じてデ
バイスごとにレーザビーム照射が制御されているため、
複数の半導体チップ自体の温度を精度よく略均一にコン
トロールできる。
【0010】また、本発明のバーンイン装置では、測定
手段によって半導体チップに設けられた温度センサをモ
ニタし、その結果にもとづいてレーザ光源がコントロー
ルされてデバイスごとにレーザビーム照射がされる。し
たがって、制御手段にレーザビーム照射によって温度を
均一にコントロールするためのプログラムを設定してお
くことで、自動的に精度よく略均一の温度コントロール
ができることになる。
【0011】
【実施例】以下、添付図面により本発明の実施例を説明
する。
【0012】図1は実施例に係るバーンイン装置の概念
図である。バーンイン試験容器6の内部には複数のバー
ンインボード(図示せず)が設けられ、これには半導体
チップ71 〜73 を内部に有する半導体デバイス(図示
せず)がソケット(図示せず)によってセットされ、こ
の半導体チップ71 〜73 には集積回路711 〜713
と、温度センサとしての温度検出用ダイオード721
723 が形成されている。バーンイン試験容器6には温
度調整装置8が付設され、温風の供給がされるようにな
っている。
【0013】また、バーンイン試験装置6にはレーザ照
射装置83が付設され、ここからのレーザビームLBが
個別かつ選択的に複数の半導体デバイスに照射されるよ
うになっている。半導体チップ7の集積回路71には通
電装置91から独立に電気負荷が与えられるようになっ
ており、温度検出用ダイオード72の電気特性(特に立
ち上がり電圧VF の変化)は温度検出器92で個別にモ
ニタされ、ジャンクション温度Tj がデバイスごとに測
定されるようになっている。
【0014】制御装置93は温度検出器92のモニタ結
果にもとづき、通電装置91による通電量を制御し、か
つレーザ光源83からのレーザビームLBの照射方向
を、ミラー(図示せず)等を介してコントロールしてい
る。このために、制御装置93にはバーンイン試験にお
けるジャンクション温度Tj の許容範囲が記憶され、モ
ニタ結果と対比して通電装置91とレーザ光源83から
のレーザビームの照射方向とをコントロールするよう、
あらかじめプログラムされている。
【0015】図2は上記実施例における半導体チップ7
の斜視構成(同図(a)参照)と、温度検出用ダイオー
ド72のI−V特性(同図(b)参照)を示している。
図示の通り、半導体チップ7には集積回路71と温度検
出用ダイオード72が形成されると共に、集積回路71
に接続された通電用パッド73と、温度検出用ダイオー
ド72のアノードおよびカソードに接続されたモニタ用
パッド74が設けられている。このような半導体チップ
7はフラットパッケージとして、あるいはリードレスチ
ップキャリア(LCC)としてパッケージングされ、被
試験デバイスとしての半導体デバイスが構成される。こ
のような半導体チップ7における温度モニタは、温度検
出用ダイオード72のI−V特性の観測によりなされ
る。すなわち、図2(a)に示すI−V特性の立ち上が
り電圧VF は、温度によってリニアに変化するので、こ
の立ち上がり電圧VF の変化からジャンクション温度T
j を正確に求めることができる。
【0016】図3および図4は、上記実施例のバーンイ
ン装置において、被試験デバイスたる半導体デバイス7
0をソケット3にマウントする様子を示し、図2は斜視
図、図3は断面図である。ソケット3は基体31と蓋体
32を有し、これらはヒンジ33により開閉自在に結合
され、レバー34とフック35の係合により閉じられ
る。基体31の中央部には貫通口36が形成されると上
に、上面から十字状の凹部37が形成され、ここに端子
38が設けられる。そして、端子38の一端は基体31
の下面に突出し、バーンインボード1上の配線に接続さ
れている。また、蓋体32の中央部には開口が形成さ
れ、ここにレーザ照射窓39が設けられている。一方、
半導体デバイス70の底面には端子76が設けられ、ソ
ケット3にマウントされることでソケット3の端子38
と接触する。半導体デバイス70を凹部37にマウント
し、蓋体32を閉じると、蓋体32底面の開口周辺が半
導体デバイス70の上面に接触し、半導体デバイス70
へのレーザビームの照射が可能にされる。なお、放熱部
材(図示せず)を別に設けて、放熱の効率化を図っても
よい。
【0017】上記実施例によれば、半導体チップ7自体
の温度を、複数のチップのいずれについても極めて精度
よくモニタできる。すなわち、この半導体チップ7自体
の温度は、試験装置内部の位置によって異なる環境温度
a に依存するだけでなく、集積回路71における発熱
と外部への放熱にも依存し、この発熱量および放熱量は
装着状態等によるバラツキが極めて大きい。ところが、
本実施例では、半導体チップ7に設けた温度検出用ダイ
オード72のジャンクション温度Tj を個別にモニタし
ているので、全ての半導体チップ7の温度の直接測定が
できる。
【0018】したがって、このモニタ結果を用いること
により、レーザビームの照射を半導体デバイス70ごと
に独立にコントロールして、全体の半導体チップ7の表
面温度(ジャンクション温度Tj )を精度よく均一にコ
ントロールできる。すなわち、温度の低いデバイスに対
して選択的にレーザビーム照射することにより、温度の
均一化が図られる。具体的には、低温のデバイスがある
ときは、これにレーザビームを照射し、温度が適正値に
なったら照射をやめればよい。これにより、スクリーニ
ングの正確化と、歩留りの向上を同時に実現できる。
【0019】例えば50W発熱の多数の半導体デバイス
のスクリーニングで、温度抵抗θja=2℃/Wであると
きには、ジャンクション温度Tj=150℃にしたいと
きは環境温度Ta =50℃に設定すればよい。そして、
あるデバイスの温度が140℃になったときは、これに
レーザビームを照射して温度が150℃に戻ったら、レ
ーザビームの照射を停止すればよい。
【0020】なお、本発明における温度センサとして
は、集積回路71とは別に半導体チップに形成された温
度検出用ダイオードに限定されず、集積回路の内部のダ
イオードを利用してもよく、またトランジスタとしても
よい。また、NiCr系の金属薄膜抵抗を半導体チップ
に形成してもよい。さらに、実施例ではレーザ照射窓3
9を介して半導体デバイスにレーザ照射しているが、蓋
体32の開口にレーザ光吸収性の部材を埋め込み、これ
を加熱することで半導体デバイスを加熱してもよい。ま
た、この部材に放熱の役割を持たせてもよい。
【0021】図5はレーザビーム照射の切り替えの一例
を示している。図示の通り、バーンイン試験装置6の内
部には3枚のバーンインボード1a〜1cが設けられ、
外部にはこれに対応して3つのレーザ光源83a〜83
cが設けられている。レーザビームはバーンイン試験装
置61に入射すると、ガルバノメーターミラー84a〜
84cでそれぞれ反射され、所望の(モニタ温度の低
い)半導体デバイス70に照射される。これにより、多
数の半導体デバイスの温度均一化のコントロールが可能
になる。
【0022】
【発明の効果】以上の通り本発明のバーンイン方法によ
れば、半導体デバイス内部の半導体チップ自体に温度セ
ンサが設けられ、これをモニタし、これによってレーザ
ビームを選択的に照射しているため、半導体チップ自体
の温度を精度よく均一にコントロールできる。このた
め、高歩留りであって、簡単かつ精度の良いバーンイン
試験を行なうことが可能になる。
【0023】また、本発明のバーンイン装置では、測定
手段によって複数の半導体チップの個々に設けられた温
度センサをモニタし、その結果にもとづいてレーザビー
ム光源がコントロールされ、選択的にレーザビームが照
射される。したがって、制御手段にレーザビーム制御の
プログラムを設定しておくことで、自動的に精度よく均
一な温度コントロールができることになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例に係るバーンイン装置の概念図である。
【図2】実施例における半導体チップ7の構成と温度検
出用ダイオード72の特性を示す図である。
【図3】実施例におけるソケット3の斜視図である。
【図4】実施例におけるソケット3の断面図である。
【図5】レーザビーム照射の切り替えの一例を示す図で
ある。
【図6】バーンインボード1の構成を示す斜視図であ
る。
【図7】バーンイン試験容器6の斜視図である。
【符号の説明】
1…バーンインボード 2…ボード 3…ソケット 31…基体 32…蓋体 34…レバー 35…フック 38…端子 39…レーザ照射窓 6…バーンイン試験容器 7…半導体チップ 70…半導体デバイス 71…集積回路 72…温度検出用ダイオード 83…レーザ照射装置(レーザ光源) 91…通電装置 92…温度検出器 93…制御装置

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体チップを内部に有する被試験デバ
    イスとしての複数の半導体デバイスを試験容器内の所定
    温度の環境下に置き、前記複数の半導体チップに通電す
    ることで試験を行なうバーンイン方法において、 前記複数の半導体チップのそれぞれに温度センサをあら
    かじめ形成しておき、 試験中に前記複数の温度センサの電気特性を検出するこ
    とにより前記複数の半導体チップの温度をそれぞれ測定
    し、 前記温度の測定結果にもとづき、前記複数の半導体デバ
    イスの温度が略同一となるよう前記複数の半導体デバイ
    スに選択的にレーザビームを照射することを特徴とする
    バーンイン方法。
  2. 【請求項2】 半導体チップを内部に有する被試験デバ
    イスとしての複数の半導体デバイスが収容される試験容
    器と、前記複数の半導体チップに電力を供給する通電手
    段とを備えるバーンイン装置において、 前記複数の半導体デバイスにレーザビームを照射するレ
    ーザ光源と、 前記複数の半導体チップのそれぞれにあらかじめ形成さ
    れた温度センサの電気特性を試験中に検出することによ
    り、当該複数の半導体チップの温度をそれぞれ測定する
    測定手段と、 この測定手段の出力にもとづき、前記複数の半導体チッ
    プの温度が略同一となるよう、前記複数の半導体デバイ
    スへのレーザビーム照射を制御する制御手段とを備える
    ことを特徴とするバーンイン装置。
JP3192307A 1991-07-19 1991-07-31 バーンイン方法および装置 Pending JPH0536790A (ja)

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MYPI92001261A MY131275A (en) 1991-07-19 1992-07-17 Burn-in apparatus and method
DE69201923T DE69201923T2 (de) 1991-07-19 1992-07-17 Gerät und Verfahren zum Einbrennen.
US07/914,559 US5327075A (en) 1991-07-19 1992-07-17 Burn-in apparatus and method for semiconductor devices
EP92112264A EP0523735B1 (en) 1991-07-19 1992-07-17 Burn-in apparatus and method
AU20335/92A AU657976B2 (en) 1991-07-19 1992-07-17 Burn-in apparatus and method
KR1019920012833A KR960003989B1 (ko) 1991-07-19 1992-07-18 번-인장치 및 방법
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115793743A (zh) * 2023-02-09 2023-03-14 杭州长川科技股份有限公司 电子元器件测试温度控制方法及系统

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