專利名稱：半導體元件的特性檢查用夾具、特性檢查裝置及特性檢查方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種半導體元件的特性檢査用夾具、包含了該夾具的特性檢査裝 置，以及使用該裝置進行特性檢查的方法。
背景技術：
光輸出-電流-電壓特性(LIV特性)是作為一種半導體元件的半導體激光器 (LD: Laser diode)的基本特性之一。具體的說，LIV特性是指表示輸入半導 體激光器的電流值能得到多少激光輸出的光輸出-電流特性(L-I特性)，和表示 此時施加于半導體激光器的電壓與輸入電流之間關系的電壓-電流特性(V-I特 性)。閾值(threshold)電流、斜率效率(slope e伍ciency)以及串聯(lián)電阻(series resistor)等半導體激光器的主要參數(shù)是由該LIV特性計算出的。因此，對半導 體激光器進行評價時要進行該LIV特性的測定。此外， 一般來說，為了評價半導體激光器，要進行稱為恒溫通電測試(bum in)的老化(aging)工序。具體的說，老化工序是指通常在100-150°C的高溫環(huán) 境下在規(guī)定的時間內向半導體激光器輸入規(guī)定電流的工序。在該老化工序的前 后測定半導體激光器的LIV特性。接著，根據(jù)在該老化工序前后測定的LIV特 性的變化來判斷是否為合格品。由此，在同樣條件下制造出的半導體激光器中， 就可挑選出由于在結晶成長中產生缺陷而導致可靠性下降的半導體激光器不合 格產品。因此，為判斷半導體激光器是否合格，至少要進行第一次的LIV特性測定 工序和恒溫通電測試工序，以及第二次的LIV特性測定工序。LIV特性測定工 序是用LIV特性測定器來進行測定的，而恒溫通電測試工序是使用恒溫爐 (burn-in oven)來進行的。這些工序均在將半導體激光器與LIV特性測定器及恒溫爐電氣連接的狀態(tài)下進行。并且， 一般來說，同時對多個半導體激光器進行LIV特性測定及老化工序以提高作業(yè)效率。因此，如圖4所示，作為半導體激光器的特性檢査用夾具11 使用了在可以搭載多個半導體激光器12的電路基板13 (PCB: Printed Circuit Board)上形成電極部13a的裝置。這種情況下，在電路基板13上搭載了多個半 導體激光器12，圖未示，將電路基板13的電極部13a連接到LIV特性測定器上 進行LIV特性的測定，然后，將電路基板13的電極部13a連接到恒溫爐上，在 恒溫爐內加熱電路基板13及半導體激光器12，并同時通過電極部13a向半導體 激光器輸入規(guī)定電流。然后，再一次將電路基板13的電極部13a連接到LIV特 性測定器上進行LIV特性的測定。這樣，至少要進行3個工序，每一次都要將 電路基板13的電極部13a連接到LIV特性測定器或者恒溫爐上。接著，在完成 了 1組的半導體激光器12的特性檢査之后，再將下一組的半導體激光器12搭 載于電路板13上，并進行如上所述的LIV特性測定、老化工序及LIV特性測定。如上所述，由于使用同一個電路基板13進行多個半導體激光器12的特性 檢查，該電路基板13的電極部13a多次反復進行與LIV特性測定器或者恒溫爐 電氣連接及斷開，因此電極部13a就有可能老化(degradation)。如圖5中的放大圖所示，在電極部13a的一面或兩面上形成了電極端子13b， 并由電路基板13的外周部向外側突出，即所謂的卡邊緣連接器(card edge connector)的場合較多。將卡邊緣連接器插入狹縫(slit)狀的插口 (socket)則 與UV特性測定器或者恒溫爐的連接端子接觸，由狹縫狀的插口拔出則斷開連 接。該卡邊緣連接器操作性良好，但由于在各個工序中反復在插口中拔插，其 在拔插時的摩擦及拔插時施加的力會導致電極端子13b易老化。特別是由于卡 邊緣連接器通常在插口內受兩面按壓而連接，電極端子13b更易老化。這樣的 話一旦電極端子13b老化，例如在進行LIV特性測定時就會因電極部13a的接 觸不良而發(fā)生測定異常的情況。圖6 (a)是表示在進行正常測定時的示例圖， 圖6 (b) ~6 (c)是表示不良測定時的示例圖。在這些圖中，虛線表示恒溫通電 測試(burnin)前(圖中標注為"before BI")的電壓-電流特性(也有表示V-I特性，I-V的情況)及光輸出-電流特性(也有表示L-I特性，I-L的情況)。實線表 示恒溫通電測試(burn in)后(圖標為"afterBI")的V-I特性及L-I特性。上圖中，輕微的接觸不良會引起測定值變動進而表現(xiàn)出測定的重復性下降。 通常，由于恒溫通電測試工序前后的LIV特性測定值的變化率是產品合格與否 的判定標準之一，因此，該測定值重復性的下降是導致測定成品率變差的重要 因素。此外，由輕微的接觸不良引起測定值的變動從而使測定的重復性下降可能 是造成恒溫通電測試工序前后的LIV特性測定值的變動較大的原因，也是導致 測定成品率變差的重要因素。通過以上說明，對半導體激光器的特性檢查用夾具來說，電極部的老化是 個大問題，因此電極部已經老化的夾具被認為不能使用。 一般來說，在工廠等 需要連續(xù)使用夾具的場合，使用2-3個月即500-1000小時后由電極部老化導致 測定異常的情況就會經常發(fā)生，因此特性檢査用夾具就不能再使用了。這種夾 具的電路基板價格高，而像這樣的頻繁更換又是必要的，因此該工序的運行成 本很高。專利文獻日本專利申請?zhí)亻_2005 — 142216號公報 發(fā)明內容本發(fā)明的目的在于抑制現(xiàn)有的電極部的老化，提供一種壽命更長的半導體 元件的特性檢査用夾具、包含了該工具的特性檢査裝置、以及使用該裝置進行 特性檢查的方法。本發(fā)明半導體元件的特性檢査用夾具具有可搭載作為檢査對象的半導體元 件的電路基板和可在電路基板上裝卸的電極適配器(adapter),該電極適配器安 裝在電路基板上，并與設置于電極適配器上的電極部以及設置于電路基板上的 半導體元件安裝部電氣連接。通過這種結構，不但可以連續(xù)使用價格較高的電路基板，根據(jù)日益老化的 情況還可以僅更換價格較便宜的電極適配器，從而達到了降低運行成本的目的。優(yōu)選的，可在電極適配器上設置根據(jù)特性檢查工序而分開使用多個電極部。 例如，作為檢査對象的半導體元件可為半導體激光器，多個電極部可為光輸出-電流-電壓特性測定用電極部和恒溫通電測試用電極部。與現(xiàn)有的光輸出-電流-電壓特性的測定和恒溫通電測試工序同用一個電極部的情況相比，本發(fā)明可以 抑制因各電極部的摩擦等而造成的老化，近而延長特性檢查用夾具的壽命。特 別是，兩個電極部中的光輸出-電流-電壓特性測定用電極部為包括了接觸連接管腳(pin)的連接面之結構，與所謂的卡邊緣連接器狀電極部相比，很少發(fā)生因摩擦等造成的老化。本發(fā)明的半導體元件的特性檢査裝置具有上述任意一種結構的半導體元件 的特性檢査用夾具，以及可連接于電極適配器上并對設置于電路基板上的半導 體元件進行特性檢査處理的處理裝置。例如，作為處理裝置具有光輸出-電流-電壓特性測定器和恒溫爐，電極適配器可選擇性的連接到光輸出-電流-電壓特性 測定器和恒溫爐上。本發(fā)明的半導體元件的特性檢查方法包括將作為檢查對象的半導體元件 搭載于電路基板上的歩驟、將安裝于電路基板上的電極適配器連接到處理裝置 上的步驟、以及通過處理裝置對搭載于電路基板上的半導體元件進行特性檢査 處理的步驟， 一旦電極適配器老化，就將該電極適配器從電路基板上取下，再 更換新的電極適配器。電極適配器具有多個電極部，在對半導體元件進行特性檢查的處理步驟中， 可使用多個處理裝置對半導體元件進行多種類型處理，不同的處理裝置分別連 接在電極適配器內不同的電極部上。此時，作為檢査對象的半導體元件可為半 導體激光器，多個處理裝置可包括光輸出-電流-電壓特性測定器和恒溫爐，多個 電極部可包括光輸出-電流-電壓特性測定用電極部和恒溫通電測試用電極部。并且，在對半導體元件進行特性檢查處理的步驟中，可通過將光輸出-電流-電壓特性測定器的連接管腳與光輸出-電流-電壓特性測定用電極部相接觸而進 行連接，從而進行光輸出-電流-電壓特性測定。根據(jù)本發(fā)明，可以抑制半導體元件檢查用夾具的電極部的老化問題，因此可延長使用壽命。并且，在對多個半導體元件進行特性檢查時還可以降低運行 成本。


圖1， (a)是表示本發(fā)明一個實施例中的半導體激光器的特性檢查用夾具的概要圖，(b)是表示將該電極適配器從電路基板上取下后的狀態(tài)之概要圖；圖2是表示本發(fā)明一個實施例中的半導體激光器的特性檢査裝置的模式概 要圖；圖3 (a) (c)是表示圖2所示的特性檢查裝置的LIV特性測定器的連接管腳之形狀的示例放大圖；圖4是表示現(xiàn)有技術中的半導體激光器的特性檢查用夾具的概要圖；圖5是表示如圖4所示的現(xiàn)有技術中的半導體激光器的特性檢查用夾具的電極部之放大圖；圖6， (a)是表示現(xiàn)有技術中進行LIV特性測定時的正常測定結果的示例圖 表，(b) (c)是表示現(xiàn)有技術中進行LIV特性測定時有測定異常的測定結果的 示例圖表。符號說明1半導體元件的特性檢查用夾具；2電路基板；2 a插口 (半導 體元件安裝部)；2b手柄部；3電極適配器；3 a恒溫通電測試用電極部;3b光輸出-電流-電壓特性(LIV特性)測定用電極部；4半導體激光器(半導 體元件)；5連接部件；6光輸出-電流-電壓特性測定器(LIV特性測定器)；6 a 一連接管腳；7恒溫爐；7 a插口；具體實施方式
以下，參照示意圖對本發(fā)明的實施例進行說明。圖1表示了本發(fā)明一個實施例中的半導體激光器的特性檢査用夾具1。該夾 具1具有本體部分電路基板2和可在該電路基板上裝卸的電極適配器3。在電路 基板2上設置有可分別安裝作為檢査對象的半導體激光器4的插口部(半導體元件安裝部)2a和手柄(handle)部2b。如模式圖所示，電極適配器3上設置有2種電極部3a和3b。其中一個電極 部是恒溫通電測試用電極部3a，另一個電極部是光輸出-電流-電壓特性(LIV特 性)測定用電極部3b。恒溫通電測試用電極部3a為與現(xiàn)有技術相同的卡邊緣連 接器，LlV特性測定用電極部3b為與后述的連接管腳6a (參照圖3)相接觸的 連接面。該電極適配器3安裝在電路基板2上，兩個電極部3a、 3b通過圖未示的電 路線路分別與各插口 2a電氣連接。因此，在各插口 2a上安裝了半導體激光器4 后，從電極部3a、 3b可向該半導體激光器4供電。電極適配器3和印刷電路板 1被連接部件5和螺絲8機械連接并固定。根據(jù)本發(fā)明，多個半導體激光器4搭載于上述特性檢查用夾具1上并被檢 查。具體來說，如圖1所示，在電路基板2上安裝了電極適配器3，在搭載了多 個半導體激光器4的狀態(tài)下，電路基板2首先與如圖2所示的兩個處理裝置中 的光輸出-電流-電壓特性測定器(LIV特性測定器)6連接。即通過LIV特性測 定器6的連接管腳6a (參照圖3)與電極適配器3的LIV特性測定用電極部3b 接觸，從而使LIV特性測定器6與電路基板2上的各半導體激光器4分別電氣 連接。并且，LIV特性測定器6在使電流和電壓變化的同時還向各半導體激光器 4供電，并一邊測定此時的電流和電壓， 一邊測定從半導體激光器4輸出的光， 所輸出的光被圖中未示的光電二極管(photodiode)接收后，測量其光功率 (power)。這樣，結束LIV特性的測定后，將連接管腳6a從電極適配器3的 LIV特性測定用電極部3b上分離，從而解除連接。通過這樣，分別測定恒溫通電測試工序前各半導體激光器4的LIV特性， 并確認測定結果是否在允許的范圍內。假如測定的LIV特性沒有在允許的范圍 內，就判斷該半導體激光器為不合格品。然后，在如圖2所示的另一個處理裝置恒溫爐7中插入特性檢查用夾具1， 并將該特性檢査用夾具1的電極適配器3的恒溫通電測試用電極部3a插入插口7a中。該恒溫通電測試用電極部3a即所謂的卡邊緣連接器，通過從插口 7a的 兩面對恒溫通電測試用電極部3a產生的按壓，使圖未示的電極端子與恒溫通電 測試用電極部3a接觸。這樣，在將特性檢査用夾具1插入恒溫爐7的同時進行 電氣連接。并且，將恒溫爐7內的溫度加熱至100 150"C的高溫，同時在電路基 板2上的各半導體激光器4中流過特定的電流。在這個狀態(tài)下，經過一定時間， 將電極適配器3從插口 7a拔出并解除連接，然后從恒溫通電測試中取出特性檢 查用夾具l。接著，如前所述，再次使LIV特性測定器6的連接管腳6a (參照圖3)與 電極適配器3的LIV特性測定用電極部3b接觸，并將LIV特性測定器6電氣連 接在各半導體激光器4上。從而從LIV特性測定器6向各半導體激光器4供電， 并測定電流、電壓和光功率(power)。 一旦完成LIV特性的測定，就將連接管 腳6a從電極適配器3的LIV特性測定用電極部3b上分離，從而解除連接。這樣，分別測定了在恒溫通電測試工序前的各半導體激光器4的LIV特性， 并確認測定結果是否在允許的范圍內。假如測定的LIV特性沒有在允許的范圍 內，就判斷該半導體激光器為不合格品。此外，將恒溫通電測試工序后的LIV 特性測定結果和恒溫通電測試工序前的LIV特性測定結果進行比較，如果二者 的差異比基準值大，即恒溫通電測試工序前后的LIV特性的變動較基準值大時， 判斷該半導體激光器為不合格品。通過以上說明，為了進行半導體激光器的特性檢查而進行第一次的LIV特 性測定工序、恒溫通電測試工序、和第二次的LIV特性測定工序。如圖4所示，現(xiàn)有技術中的特性檢查用夾具具有在LIV特性測定工序和恒 溫通電測試工序中共同使用單一的電極部13a之結構。并且，該單一的電極部 13a是對插口拔插時會產生很大摩擦的卡邊緣連接器。因此，現(xiàn)有技術的電極部 13a在半導休激光器的特性檢査的3個工序中反復進行3次插入和3次拔出的操 作，所以磨損非常劇烈。其結果使電極部13a很快就老化，從而縮短特性檢查 用夾具11的壽命。針對這個問題，本發(fā)明的特性檢査用夾具1由分離的LIV特性測定工序用電極部3b和恒溫通電測試用電極部3a形成。因此，各電極部3a、 3b的老化比 現(xiàn)有技術中慢。并且，LlV特性測定用電極部3b不是卡邊緣連接器，而是與連 接管腳6a相接觸的接觸板，所以連接和解除連接時的摩擦較小，因而不容易老 化。恒溫通電測試用電極部3a雖然為操作性優(yōu)良的卡邊緣連接器，但是由于該 恒溫通電測試用電極部3a只在恒溫通電測試工序中使用，拔插的頻率僅為現(xiàn)有 技術中的1/3，故老化也較慢。此外，本實施例中，由于恒溫通電測試用電極部 3a為可節(jié)省空間的卡邊緣連接器，故能將多個特性檢查用夾具1插入同一個恒 溫爐內，進而通過同時進行恒溫通電測試工序而進一步提高檢查效率。通過以上說明，本發(fā)明的特性檢查用夾具1由于電極部不易老化，故壽命 延長了很多。此外，特別是由于LIV特性測定用電極部3b不易老化，所以提高 了 LIV特性測定的可靠性和重復性。其結果是，不但不容易產生測定異常，而 且還可以提高測定成品率(進行正常測定的比率)。舉例說明，現(xiàn)有技術的測定 成品率為80%以下，而本實施例中得到的測定成品率為95%以上。并且，本發(fā)明的特性檢查用夾具1的電極適配器3可裝卸于電路基板2上。 因此，經過長期使用的電極部3a、 3b老化后，松開螺絲8，將連接部件5取下， 即可將電極適配器3從電路基板2取下。然后，在電路基板上安裝新的(沒有 老化的)電極適配器3，并將其通過螺絲8和連接部件5機械固定，同時進行不 再詳述的電氣連接。這樣，通過本發(fā)明，可持續(xù)使用同一個電路基板2，并根據(jù) 老化的情況還可以僅更換價格較便宜的電極適配器3。因此，由于顯著降低了價 格高的電路基板的更換頻率，所以能夠大幅降低運行成本。舉例說明，特性檢 査用夾具的運行成本可削減至現(xiàn)有技術的1/6左右。本實施例的LIV特性測定器6的連接管腳6a前端部的形狀可為如圖3 (a) 所示的球形(橢圓形)、圖3 (b)中所示的球與平面的組合形狀、或圖3 (c) 所示的圖章(stamp)形狀。由此，可以減少連接管腳6a的前端部對LIV特性 測定用電極部3b的損傷，同時還能防止接觸不良。此外，還具有了能利用彈簧 (spring)的反彈力而防止接觸不良的結構。此外，當圖未示的半導體激光器4為具有封蓋(cap)的TO-CAN封裝結構時，半導體激光器4搭載在電路基板2上，在安裝封蓋之前的階段就可以進行LIV特性的測定。也就是說，在恒溫通電測試工序前，就可以進行安裝封蓋之前 的半導體激光器4的LIV特性測定以及安裝封蓋之后的半導體激光器4的LIV 特性測定。此時，因為用于1組半導體激光器4的特性檢査的工序很多，所以 僅在這個部分，就能十分有效地延長本發(fā)明的特性檢査用"夾具的壽命。如上所述，說明了用于半導體激光器4的光學特性檢査夾具、裝置、以及 方法，本發(fā)明所述的夾具、裝置、以及方法還可用于在半導體激光器以外的半 導體元件中光學特性以外的特性，例如可用于測定電氣的特性。
權利要求
1.一種半導體元件的特性檢查用夾具，其特征在于具有可搭載作為檢查對象的半導體元件的電路基板以及可在所述電路基板上裝卸的電極適配器，所述電極適配器安裝在所述電路基板上，并與設置于所述電極適配器上的電極部以及設置于所述電路基板上的半導體元件安裝部電氣連接。
2. 如權利要求1所述半導體元件的特性檢查用夾具，其特征在于 在所述電極適配器上設置有根據(jù)特性檢査工序而分開使用的多個電極部。
3. 如權利要求2所述半導體元件的特性檢查用夾具，其特征在于 作為檢查對象的所述半導體元件為半導體激光器，所述多個電極部為光輸出-電流-電壓特性測定用電極部和恒溫通電測試用電極部。
4. 如權利要求3所述半導體元件的特性檢查用夾具，其特征在于 所述兩個電極部中的所述光輸出-電流-電壓特性測定用電極部包括接觸連接管腳的連接面。
5. —種半導體元件的特性檢查裝置，包括如權利要求1至4任意一項所述半 導體元件的特性檢査用夾具，以及可連接于電極適配器上并對設置于所述電路 基板上的半導體元件進行特性檢查處理的處理裝置。
6. 如權利要求5所述半導體元件的特性檢查裝置，其特征在于 所述處理裝置具有光輸出-電流-電壓特性測定器和恒溫爐，所述電極適配器選擇性的連接到所述光輸出-電流-電壓特性測定器和所述恒溫爐上。
7. —種半導體元件的特性檢査方法，其特征在于 包括將作為檢查對象的半導體元件搭載于電路基板上的步驟，將安裝于所述電路基板上的電極適配器連接到處理裝置上的步驟，通過所述處理裝置對搭 載于所述電路基板上的所述半導體元件進行特性檢査處理的步驟，一旦所述電極適配器老化，就將該電極適配器從所述電路基板上取下，再 更換新的電極適配器。
8. 如權利要求7所述半導體元件的特性檢査方法，其特征在于所述電極適配器具有多個電極部，在對所述半導體元件進行特性檢查的處理步驟中使用多個所述處理裝置對 所述半導體元件進行多種類型的處理，不同的所述處理裝置分別連接在所述電 極適配器內不同的所述電極部上。
9. 如權利要求8所述半導體元件的特性檢査方法，其特征在于作為檢查對象的所述半導體元件為半導體激光器， 多個所述處理裝置包括光輸出-電流-電壓特性測定器和恒溫爐， 多個所述電極部包括光輸出-電流-電壓特性測定用電極部和恒溫通電測試 用電極部。
10. 如權利要求9所述半導體元件的特性檢查方法，其特征在于 在對所述半導體元件進行特性檢査處理的步驟中，通過將所述光輸出-電流-電壓特性測定器的連接管腳與光輸出-電流-電壓特性測定用電極部相接觸而進 行連接，從而進行光輸出-電流-電壓特性測定。
全文摘要
特性檢查用夾具1具有電路基板2以及可在電路基板上裝卸的電極適配器3，電極適配器3上設置有光輸出-電流-電壓特性(LIV特性)測定用電極部3b和恒溫通電測試用電極部3a。電極適配器3安裝在電路基板2上，電極適配器3的電極部3a、3b與安裝在電路基板2的插口2a上的各半導體激光器4相連通。進行特性檢查時，LIV特性測定器的連接管腳與LIV特性測定用電極部3b的連接面接觸并電氣連接，進而進行測定半導體激光器4的LIV特性、在恒溫爐內插入夾具1、以及將恒溫通電測試用電極部3a插入插口的恒溫通電測試工序，并再次使用LIV特性測定器測定LIV特性。電極部3a、3b老化后只需更換電極適配器3。
文檔編號H01L21/66GK101256216SQ20081008195
公開日2008年9月3日 申請日期2008年2月28日 優(yōu)先權日2007年2月28日
發(fā)明者后藤正憲, 大西雅裕, 深井勉, 竹島直樹, 金子正明 申請人:新科實業(yè)有限公司;Tdk株式會社