(57)【要約】【課題】装置全体の回路構成を簡素化した高周波バーンイン装置を提供する。【解決手段】試験対象の高周波半導体素子を高温に熱した状態において、該試験対象の高周波半導体素子が動作する周波数の高周波電力を該試験対象の高周波半導体素子に印加して、該試験対象の高周波半導体素子の高周波バーンイン試験を行う高周波バーンイン装置において、試験対象の高周波半導体素子を含む帰還回路により発振回路を構成し、上記発振回路により上記試験対象の高周波半導体素子に高周波電力が印加されるようにした。【選択図】　　　　図２
2004020258.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試験対象の高周波半導体素子を高温に熱した状態において、該試験対象の高周波半導体素子が動作する周波数の高周波電力を該試験対象の高周波半導体素子に印加して、該試験対象の高周波半導体素子の高周波バーンイン試験を行う高周波バーンイン装置において、
試験対象の高周波半導体素子を含む帰還回路により発振回路を構成し、
前記発振回路により前記試験対象の高周波半導体素子に高周波電力が印加されるようにした
高周波バーンイン装置。
【請求項２】
試験対象の高周波半導体素子を高温に熱した状態において、該試験対象の高周波半導体素子が動作する周波数の高周波電力を該試験対象の高周波半導体素子に印加して、該試験対象の高周波半導体素子の高周波バーンイン試験を行う高周波バーンイン装置において、
試験対象の高周波半導体素子からの出力を入力されて該出力をフィルタリングするフィルター手段と、
前記フィルター手段からの出力が入力される電圧可変手段と
を有し、
前記電圧可変手段の出力が前記試験対象の高周波半導体素子に入力されるようにして帰還回路を構成した
高周波バーンイン装置。
【請求項３】
試験対象の高周波半導体素子を高温に熱した状態において、該試験対象の高周波半導体素子が動作する周波数の高周波電力を該試験対象の高周波半導体素子に印加して、該試験対象の高周波半導体素子の高周波バーンイン試験を行う高周波バーンイン装置において、
試験対象の高周波半導体素子からの出力を分岐する分岐手段と、
前記分岐手段により分岐された一方の出力を入力されて該出力を監視する監視手段と、
前記分岐手段により分岐された他方の出力を入力されて該出力をフィルタリングするフィルター手段と、
前記フィルター手段からの出力が入力される電圧可変手段と
を有し、
前記電圧可変手段の出力が前記試験対象の高周波半導体素子に入力されるようにして帰還回路を構成した
高周波バーンイン装置。
【請求項４】
請求項３に記載の高周波バーンイン装置において、
前記分岐手段は方向性結合器であり、
前記監視手段は高周波電力を監視する検波器であり、
前記フィルター手段はバンドパスフィルターである
高周波バーンイン装置。
【請求項５】
請求項４に記載の高周波バーンイン装置において、
前記検波器の検波電圧が一定になるように前記電圧可変手段を制御する制御手段と
を有する高周波バーンイン装置。
【請求項６】
請求項５に記載の高周波バーンイン装置において、
前記制御手段は、オペアンプ回路である
高周波バーンイン装置。
【請求項７】
請求項２または請求項３のいずれか１項に記載の高周波バーンイン装置において、
前記電圧可変手段は電圧可変減衰器であり、
前記電圧可変減衰器と前記試験対象の高周波半導体素子との間に接続された信号増幅手段と
を有する高周波バーンイン装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高周波バーンイン装置に関し、さらに詳細には、マイクロ波帯やミリ波帯などの高周波帯域で動作する高周波半導体素子の試験プロセスの一つたる高周波バーンイン試験（高周波高温放置試験）に用いる高周波バーンイン装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高周波バーンイン試験に用いられる従来の高周波バーンイン装置として、例えば、試験対象である高周波半導体素子を高温に熱した状態に保持する高温状態保持手段として恒温槽を使用するものや、あるいは共通発熱ブロックを使用するものなどが知られている。
【０００３】
ここで、高周波バーンイン試験とは、マイクロ波帯やミリ波帯などの高周波帯域で動作するＦＥＴのような高電力のアクティブデバイスなどの高周波半導体素子の試験プロセスの一つであり、これらの高周波半導体素子を高温に熱した状態において、当該高周波半導体素子に対してそれが動作する周波数の高周波電力を印加し、当該高周波半導体素子の変化の状態を観察することによりスクリーニグや信頼性の検証を行うという試験である。
【０００４】
上記した従来の高周波バーンイン装置としては、例えば、恒温槽を使用する高周波バーンイン装置が知られており、図１には試験対象たる高周波半導体素子を１個試験するための恒温槽を使用する高周波バーンイン装置の回路構成説明図が示されている。
【０００５】
即ち、この図１に示す高周波バーンイン装置は、試験対象の高周波半導体素子１０を収納して加熱するための恒温槽１２と、高周波発振器１４ａおよびアンプ１４ｂより構成されて高周波電力を生成する高周波信号源１４と、高周波信号源１４により生成された高周波電力を増幅して高周波半導体素子１０へ印加するためのドライバアンプ１６と、高周波半導体素子１０へ入力される高周波電力を監視するための入力電力検波器１８と、高周波半導体素子１０から出力される高周波電力を監視するための出力電力検波器２０とを備えている。
【０００６】
なお、図１に示す高周波バーンイン装置においては、高周波信号源１４からの出力を分岐して、他の試験対象の高周波半導体素子へ高周波電力を印加するようにしてもよい。
【０００７】
しかしながら、上記した従来の高周波バーンイン装置においては、高周波半導体素子１０へ高周波電力を印加するための高周波回路として高周波信号源１４とドライバアンプ１６とを設ける必要があり、また、高周波半導体素子１０の入力電力と出力電力とを監視するための検波器（入力電力検波器１８および出力電力検波器２０）をそれぞれ必要とするため、装置全体の回路構成が複雑になるという問題点があった。
【０００８】
そして、このように装置の回路構成が複雑になると、製造コストアップやメンテナンス作業の煩雑化などを招来することとなっていた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記したような従来の技術の有する種々の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、装置全体の回路構成を簡素化した高周波バーンイン装置を提供しようとするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明による高周波バーンイン装置は、試験対象である高周波半導体素子自身を用いて発振回路を構成するようにしたものである。
【００１１】
また、上記目的を達成するために、本発明による高周波バーンイン装置は、試験対象の高周波半導体素子の入力電力と出力電力とを監視するための検波器をそれぞれ設ける必要性を排除したものである。
【００１２】
即ち、本発明は、試験対象の高周波半導体素子を高温に熱した状態において、該試験対象の高周波半導体素子が動作する周波数の高周波電力を該試験対象の高周波半導体素子に印加して、該試験対象の高周波半導体素子の高周波バーンイン試験を行う高周波バーンイン装置において、試験対象の高周波半導体素子を含む帰還回路により発振回路を構成し、上記発振回路により上記試験対象の高周波半導体素子に高周波電力が印加されるようにしたものである。
【００１３】
また、本発明は、試験対象の高周波半導体素子を高温に熱した状態において、該試験対象の高周波半導体素子が動作する周波数の高周波電力を該試験対象の高周波半導体素子に印加して、該試験対象の高周波半導体素子の高周波バーンイン試験を行う高周波バーンイン装置において、試験対象の高周波半導体素子からの出力を入力されて該出力をフィルタリングするフィルター手段と、上記フィルター手段からの出力が入力される電圧可変手段とを有し、上記電圧可変手段の出力が上記試験対象の高周波半導体素子に入力されるようにして帰還回路を構成したものである。
【００１４】
また、本発明は、試験対象の高周波半導体素子を高温に熱した状態において、該試験対象の高周波半導体素子が動作する周波数の高周波電力を該試験対象の高周波半導体素子に印加して、該試験対象の高周波半導体素子の高周波バーンイン試験を行う高周波バーンイン装置において、試験対象の高周波半導体素子からの出力を分岐する分岐手段と、上記分岐手段により分岐された一方の出力を入力されて該出力を監視する監視手段と、上記分岐手段により分岐された他方の出力を入力されて該出力をフィルタリングするフィルター手段と、上記フィルター手段からの出力が入力される電圧可変手段とを有し、上記電圧可変手段の出力が上記試験対象の高周波半導体素子に入力されるようにして帰還回路を構成したものである。
【００１５】
また、本発明は、上記分岐手段を方向性結合器とし、上記監視手段を高周波電力を監視する検波器とし、上記フィルター手段をバンドパスフィルターとしたものである。
【００１６】
また、本発明は、上記検波器の検波電圧が一定になるように上記電圧可変手段を制御する制御手段を有するようにしたものである。
【００１７】
また、本発明は、上記制御手段をオペアンプ回路としたものである。
【００１８】
また、本発明は、上記電圧可変手段を電圧可変減衰器とし、上記電圧可変減衰器と上記試験対象の高周波半導体素子との間に接続された信号増幅手段を有するようにしたものである。
【００１９】
従って、本発明によれば、試験対象である高周波半導体素子にわずかな回路を付加するのみで、当該高周波半導体素子自身により発振回路が構成されるので、当該高周波半導体素子へ高周波電力を印加するための高周波信号源やドライバアンプなどの高周波回路を別途設ける必要がなく、このため装置全体の回路構成を簡素化することができる。
【００２０】
また、本発明によれば、試験対象の高周波半導体素子の入力電力と出力電力とを監視するための検波器をそれぞれ設ける必要がないので、装置全体の回路構成を簡素化することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて、本発明による高周波バーンイン装置の実施の形態の一例を詳細に説明するものとする。
【００２２】
図２は、本発明の実施の形態の一例による高周波バーンイン装置の回路構成説明図であるが、図２において図１に示す構成と同一あるいは相当する構成については、図１において用いた符号と同一の符号を用いて示している。
【００２３】
図２に示す高周波バーンイン装置においては、高周波半導体素子からの出力を分岐する分岐手段としての方向性結合器１００と、方向性結合器１００により分岐された一方の出力を入力されてその出力の高周波電力を監視する監視手段としての検波器１０２と、方向性結合器１００により分岐された他方の出力を入力されてその出力をフィルタリングするフィルター手段としてのバンドパスフィルター１０４と、バンドパスフィルター１０４からの出力が入力される電圧可変手段としての電圧可変減衰器１０６とを有しており、電圧可変減衰器１０６の出力が高周波半導体素子１０に入力されるようになされている。
【００２４】
即ち、この高周波バーンイン装置は、高周波半導体素子１０の出力を方向性結合器１００で分岐し、分岐した一方を検波器１０２に入力し、分岐した他方をバンドパスフィルター１０４と電圧可変減衰器１０６とを通過させたのち、高周波半導体素子１０の入力に接続して帰還回路を構成している。
【００２５】
また、この帰還回路はバンドパスフィルター１０４の通過帯域のみで発振条件を満たすため、高周波半導体素子１０に入力される周波数はバンドパスフィルター１０４の通過帯域で決定されることになる。
【００２６】
ここで、符号１０８は、電圧可変手段たる電圧可変減衰器１０６を制御する制御手段としてのオペアンプ回路であり、電圧可変減衰器１０６の減衰量は、検波器１０２の検波電圧が一定になるようにオペアンプ回路１０８で制御されている。
【００２７】
以上の構成において、この高周波バーンイン装置においては、高周波半導体素子１０の出力をバンドパスフィルター１０４および電圧可変減衰器１０６を通過させた後に高周波半導体素子１０の入力に帰還する帰還回路による発振回路が構成されることになり、高周波半導体素子１０自身が発振回路を構成することになる。そして、この発振回路により、試験対象の高周波半導体素子１０に高周波電力が印加されることになる。
【００２８】
従って、高周波半導体素子１０へ高周波電力を印加するための高周波信号源やドライバアンプなどの高周波回路を別途設ける必要がない。
【００２９】
即ち、この高周波バーンイン装置によれば、高周波半導体素子１０自身が発振回路を構成するので、外部に高周波信号源および高周波半導体素子１０をドライブするための高周波回路を設ける必要がない。
【００３０】
また、電圧可変減衰器１０６の減衰量は検波器１０２の検波電圧が一定になるようにオペアンプ回路１０４で制御されているため、検波器１０２の検波電圧観測点Ａの電圧と電圧可変減衰器１０６の制御電圧観測点（入力電力観測点）Ｂの電圧とを用いて演算を行うことにより、高周波半導体素子１０に入力されている高周波電力を得ることができる。あるいは、こうした演算を行うのではなくて、検波器１０２の検波電圧観測点Ａの電圧と電圧可変減衰器１０６の制御電圧観測点Ｂの電圧とに基づいて、予め測定しておいたテーブルを参照することによっても、高周波半導体素子１０に入力されている高周波電力を得ることができる。
【００３１】
従って、高周波半導体素子１０の入力電力を監視するための検波器を別途設ける必要がなく、単一の検波器１０２のみを用いることにより、高周波半導体素子１０の入力電力と出力電力との監視を行うことができる。
【００３２】
即ち、この高周波バーンイン装置によれば、検波回路を一つ設けるのみで、高周波半導体素子１０の入力電力と出力電力とを監視することができるようになる。
【００３３】
次に、具体例について説明するが、以下に説明するものは、中心周波数が３０ＧＨｚでありゲインが２０ｄＢの送信用ＭＭＩＣ（モノリシックマイクロ波集積回路）を試験対象の高周波半導体素子１０とする高周波バーンイン装置の例である。
【００３４】
この例おいては、高周波半導体素子１０のゲインが２０ｄＢであるため、方向性結合器１００の結合量と中心周波数が３０ＧＨｚで通過帯域幅が５０ＭＨｚのバンドパスフィルター１０４の損失と２０ＧＨｚ〜４０ＧＨｚ帯の電圧可変減衰器１０６の減衰量との３つ値の合計値を帰還量とし、帰還量の最小値がおよそ−１０ｄＢとなるように設計している。
【００３５】
また、帰還量は、正常動作時には、オペアンプ回路１０８により−２０ｄＢとなるように制御されるものとする。
【００３６】
さらに、バンドパスフィルター１０４は、通過帯域内で通過位相が３６０度以上変化するようなものとする。このようなバンドパスフィルター１０４を用いることにより、発振周波数を制限している。
【００３７】
なお、高周波バーンイン装置においては、高周波半導体素子１０の使用帯域であれば高周波信号の周波数は厳密である必要がなく、また、信号源の位相ノイズも全く問題にならない。即ち、高周波バーンイン装置においては、あくまでも高周波半導体素子１０の使用帯域内で周波数がほとんど変化せず、高周波半導体素子１０の入力電力が一定であれば良いので、上記した実施の形態に示す高周波半導体素子１０自身を使用した簡易な発振回路でも、高周波バーンイン試験により高周波半導体素子１０のスクリーニングや信頼性の検証を行うことが可能となるものである。
【００３８】
ここで、上記した実施の形態に示す高周波バーンイン装置においては、電源投入後に、高周波半導体素子１０自身を含む帰還回路のループゲインがおよそ１０ｄＢであるため、ループ後の位相変化がちょうど「３６０×ｎ（ｎ＝・・・，−３，−２，−１，０，１，２，３，・・・）度」になる周波数で発振を始める。
【００３９】
そして、発振を始めた後に、高周波半導体素子１０の出力電力を検出する検波器１０２の出力電圧が所望の電圧になると、検波電圧観測点Ａが一定電圧になるようにオペアンプ回路１０８が動作し、電圧可変減衰器１０６の減衰量を可変する。
【００４０】
このとき、電圧可変減衰器１０６の減衰量は、電圧可変減衰器１０６の制御電圧観測点Ｂの電圧で一意に決まっているため、高周波半導体素子１０への入力電力は、検波器１０２で観測された出力電力に電圧可変減衰器１０６の減衰量と方向性結合器１００の結合度とバンドパスフィルター１０４の損失とを加算した値となる。
【００４１】
なお、上記した例では、試験対象の高周波半導体素子１０として、ゲインの高いＭＭＩＣを用いるたために、帰還回路はすべて損失のある回路を使用しているが、ループゲインが不足する場合には方向性結合器１００の主線路を帰還ループに接続したり、あるいは、電圧可変減衰器１０６と高周波半導体素子１０との間に信号増幅手段としてドライバアンプを挿入したり、あるいは、電圧可変減衰器１０６の代わりに電圧可変手段として電圧可変ゲインアンプを使用したりするなどの構成をとればよい。
【００４２】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成されているので、装置全体の回路構成を簡素化することができるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の高周波バーンイン装置の回路構成説明図である。
【図２】本発明の実施の形態の一例による高周波バーンイン装置の回路構成説明図である。
【符号の説明】
１０　　　　　試験対象の高周波半導体素子
１２　　　　　恒温槽
１４　　　　　高周波信号源
１４ａ　　　　高周波発振器
１４ｂ　　　　アンプ
１６　　　　　ドライバアンプ
１８　　　　　入力電力検波器
２０　　　　　出力電力検波器
１００　　　　　方向性結合器
１０２　　　　　検波器
１０４　　　　　バンドパスフィルター
１０６　　　　　電圧可変減衰器
１０８　　　　　オペアンプ回路
【図１】
2004020258.tif 000003
【図２】
2004020258.tif 000004