[发明专利]半导体芯片封装外壳导热特性测试方法和测试模块

说明书

本发明公开了一种半导体芯片封装外壳导热特性测试方法和测试模块，属于半导体芯片封装外壳测试技术领域，所述测试方法包括在导热基板的上表面制作金属薄膜电阻；将制作有金属薄膜电阻的导热基板固定装配在待测的封装外壳内、并与待测的封装外壳电连接，组成封装外壳测试模块；将封装外壳测试模块安装到红外测试系统中，对金属薄膜电阻通电模拟半导体芯片的工作状态；测试金属薄膜电阻和封装外壳的表面温度，计算封装外壳的导热特性参数。本发明提供的半导体芯片封装外壳导热特性测试方法，通过简单的方法及工艺即可实现对封装外壳的热特性进行测试，不仅提高了测试的准确率，还降低了测试的成本。

技术领域

本发明涉及半导体芯片封装外壳测试技术领域，具体涉及一种半导体芯片封装外壳导热特性测试方法和测试模块。

背景技术

在小型化半导体封装的热特性已成为目前制约半导体器件功率的重要因素，而如何对半导体功率芯片封装外壳导热性能评价是封装外壳评价的难点之一。常用的评价方法为对封装外壳模拟测试或采用半导体芯片如GaN或GaAs HEMT芯片与封装外壳制作成模块进行导热特性测试的方法。

若采用模拟的方法无法真实反映封装外壳的热性能。

如果采用如GaN或GaAs HEMT芯片与封装外壳制作模块进行导热特性测试的方法，无法评价管壳本身的导热参数，只能评价芯片和封装外壳合成一个模块后的导热性能；另外由于芯片发热区域为微米量级，发热很不均匀，烧结空洞及通孔的存在会导致芯片发热不稳定，从而使得封装外壳导热特性测试不准确。再加上半导体芯片为有源器件，栅极存在输入信号，导致栅极极易受到外界环境干扰导致测试过程中非常容易出现自激、突然烧毁等现象，造成测试效率低下及测试数据准确率低。且此种方法需要使用昂贵的芯片，成本太高。

发明内容

因此，本发明提供一种半导体芯片封装外壳导热特性测试方法和测试模块，其采用与封装外壳尺寸匹配的金属薄膜电阻装配至封装外壳的内腔内，以模拟半导体芯片的工作状态，其发热均匀，并通过在线测试的方法获得封装外壳的导热特性，结构简单、测试结果准确且成本较低。

为了实现上述目的，本申请实施例一方面提供了一种半导体芯片封装外壳导热特性测试方法，包括：

在导热基板的上表面制作金属薄膜电阻；

将制作有金属薄膜电阻的导热基板固定装配在待测的封装外壳内、并与待测封装外壳电连接，组成封装外壳测试模块；

将封装外壳测试模块安装到红外测试系统中，对金属薄膜电阻通电模拟半导体芯片的工作状态；

测试金属薄膜电阻和封装外壳的表面温度，计算封装外壳的导热特性参数。

本申请实施例所示的方案，与现有技术相比，通过采用金属薄膜电阻代替芯片测试待测封装外壳的热特性，一方面金属薄膜电阻制作简单、相对芯片成本较低，另一方面，由于金属薄膜电阻发热稳定，在电阻两端加电，不存在自激的问题，金属薄膜电阻也不易被烧毁，测试的可靠性较高。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，在导热基板的上表面制作金属薄膜电阻，包括：清洗导热基板；

在导热基板的上表面采用光刻工艺制备预设阻值的金属薄膜电阻，在导热基板的下表面制备预设厚度的金属层；

采用分片工艺将导热基板分割成与待测的封装外壳内腔尺寸相匹配的多个导热基板。

一些实施例中，导热基板为金刚石基板、AlN基板、SiC基板或Al₂O₃基板。

示例性的，金属薄膜电阻由镍、铬、金溅射或电镀而成，或者由TaN和金溅射或电镀而成；金属层为金。