[發明專利]一種半導體微波功率芯片封裝外殼性能測試方法

有效

• 申請號: 201210094978.X
• 申請日: 2012-03-31
• 公開（公告）號: CN102621470A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 默江輝;李靜強;馬杰;李亮;崔玉興;付興昌;蔡樹軍;楊克武
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第十三研究所
• 主分類號: G01R31/26
• 分類號: G01R31/26
• 代理公司: 石家莊國為知識產權事務所 13120
• 代理人: 米文智

技術領域

本發明涉及半導體芯片封裝外殼性能的測試方法，具體為一種半導體微波功率芯片封裝外殼性能測試方法。

背景技術

GaAs、GaN及SiC等半導體材料因其具有禁帶寬、高熱導率、高載流子飽和漂移速度等優良特性,決定了將它們大量應用在半導體微波功率器件制作之中。GaAs、GaN及SiC等半化合物導體材料可制作微波功率芯片，微波功率芯片經過封裝外殼封裝后稱為器件。器件的微波性能主要包括：功率、增益及效率等三項內容。

封裝外殼由底座、陶瓷件、封帽環、輸入端子、輸出端子構成。底座作用是為芯片提供機械支撐和提供散熱，并提供芯片共地端，陶瓷件實現底座、輸入、輸出端子三者之間的隔離，因為輸入端子、輸出端子通常與半導體芯片的柵極、漏極相連，底座與芯片源極相連，芯片的柵極、漏極及源極在電學上是相互隔離的。微波性能主要包括熱性能與微波性能，封裝外殼的熱性能對器件微波性能有著重要影響，例如：封裝外殼底座散熱的好壞直接影響器件功率輸出大小，封裝外殼頻率特性對器件功率、增益及效率有著重要影響。

封裝外殼的微波性能主要由陶瓷件、輸入端子及輸出端子的微波特性決定，端子、底座、封帽環三者構成帶狀線電路，此帶狀線電路的微波性能對封裝外殼的微波性能有很大影響。封裝外殼的微波性能主要指其頻率特性，封裝外殼的頻率特性主要是指封裝外殼插入損耗隨頻率的變化趨勢。如果封裝外殼在器件工作頻帶內插入損耗較大，則會嚴重影響器件輸出功率及增益。例如，器件工作頻帶為3.1-3.4GHz，芯片在此頻帶內輸入功率為38dBm，輸出功率為47dBm（50W），增益為9dB，增益等于輸出功率減去輸入功率，封裝外殼在此頻帶內插入損耗為3dB,器件增益等于芯片增益減去封裝外殼插入損耗，則器件增益為6dB,輸出功率等于輸入功率加增益，在輸入功率為38dBm時，器件輸出功率為44dBm(25W)，由此可芯片封裝前后輸出功率降低50%。

目前半導體微波功率芯片封裝外殼性能評價是封裝外殼制作的難點之一。常用的評價方法為封裝外殼模擬及對采用芯片及封裝外殼制作的模塊進行微波性能測試的方法。采用模擬的方法無法真實反映管殼性能。采用對采用芯片及封裝外殼制作模塊進行微波性能測試的方法無法評價管殼的真實微波參數，只能評價芯片和封裝外殼合成一個模塊后的微波性能，且此種方法需要使用昂貴的芯片，成本太高，在封裝外殼大量成批次檢驗時更是如此。

發明內容

針對半導體微波功率芯片封裝外殼性能評價中存在的問題，本發明提供了一種半導體微波功率芯片封裝外殼性能測試方法，該方法屬于低成本封裝外殼性能評價方法，降低了封裝外殼制作成本，提高了封裝外殼性能測試的準確度。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：一種半導體微波功率芯片封裝外殼性能測試方法，包括如下步驟：

1）準備微波測試模塊和直流偏置模塊，將兩個模塊調整至測試狀態；

2）制作陶瓷介質基片微帶電路，用上述第1）步中的微波測試模塊測試陶瓷介質基片微帶電路的微波性能參數1；

3）將上述第2）步中的陶瓷介質基片微帶電路與目標半導體微波功率芯片封裝外殼組成封裝外殼測試模塊；

4）制作放置上述第3）步中封裝外殼測試模塊的微波測試夾具，利用微波測試模塊和直流偏置模塊測試所述微波測試夾具的微波性能參數2；

5）將上述第4）步中的微波測試夾具和第3）步中的封裝外殼測試模塊組合形成組合體，利用微波測試模塊和直流偏置模塊對此組合體進行性能測試并記錄微波性能參數3；

6）將上述第5）步得到的微波性能參數3、第4）步中的微波性能參數2和第2）步中的微波性能參數1進行運算，得到所述目標半導體微波功率芯片封裝外殼的微波性能參數。

所述目標半導體微波功率芯片封裝外殼包括外殼底座、輸入端子和輸出端子，將上述第2）步中陶瓷介質基片微帶電路的輸入端和輸出端分別與目標半導體微波功率芯片封裝外殼的輸入端子和輸出端子電氣連接形成上述第3）步中的封裝外殼測試模塊。

所述陶瓷介質基片微帶電路的輸入端和輸出端通過鍵合金絲與目標半導體微波功率芯片封裝外殼的輸入端子和輸出端子相連接。

上述第4）步的具體包括如下操作步驟：

A、制作PCB微帶線，并利用所述微波測試模塊測試PCB微帶線的微波性能參數4；

B、將PCB微帶線放置到所述微波測試夾具中形成組合體，利用微波測試模塊和直流偏置模塊測試此組合體的微波性能參數5；

C、將上述B步中的微波性能參數5和A步中的微波性能參數4相比較，得到微波測試夾具的微波性能參數2。