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Technischer Bereich
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Testvorrichtung.
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Hintergrundtechnik
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Bei der Herstellung eines Halbleiterschalters, z. B. eines Bipolartransistors mit isolierter Gate-Elektrode (IGBT), der einen durch eine induktive Last fließenden Strom schaltet, wird ein Lawinendurchbruchtest ausgeführt. In Patentdokument 1 ist eine Testvorrichtung beschrieben, die einen Lawinendurchbruchtest ausführt.
- Patentdokument 1: Japanische Patentanmeldung Nr. 2007-33042 .
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Kurze Beschreibung der Erfindung
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Durch die Erfindung zu lösende Aufgabe
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Wenn ein Testobjekt (Device Under Test (DUT)) während des Lawinendurchbruchspannungstests nicht richtig funktioniert, fließt jedoch ein übermäßiger Strom durch das Testobjekt. Dadurch breitet sich eine Beschädigung im Testobjekts aus, so dass es schwierig wird, die Quelle der Fehlfunktion oder Funktionsstörung zu analysieren. Außerdem kann der durch das Testobjekt fließende übermäßige Strom die Testvorrichtung selbst beschädigen.
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Um derartige Situationen zu vermeiden, muss eine Testvorrichtung, die einen Lawinendurchbruchspannungstest ausführt, die Verbindung zwischen der induktiven Last und dem Testobjekt schnell unterbrechen, wenn ein abnormaler Strom durch das Testobjekt fließt. Ein Schaltelement, das einen Hochgeschwindigkeits-Schaltvorgang ausführen kann und eine hohe Spannungsfestigkeit besitzt, ist jedoch teuer, wodurch die Kosten der gesamten Testvorrichtung steigen.
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Mittel zum Lösen der Aufgabe
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Um die vorstehend beschriebene Aufgabe zu lösen, wird gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Testvorrichtung zum Testen eines Testobjekts bereitgestellt, mit: einem Spannungszufuhrabschnitt zum Erzeugen einer dem Testobjekt zuzuführenden Zufuhrspannung, einem in einem Pfad zwischen dem Spannungszufuhrabschnitt und dem Testobjekt angeordneten induktiven Lastabschnitt, mehreren Halbleiterschaltern, die in einem Pfad zwischen dem induktiven Lastabschnitt und dem Testobjekt in Serie geschaltet sind, und einem Steuerabschnitt, der Halbleiterschalter ausschaltet, wenn eine Spannungszufuhr zum Testobjekt unterbrochen ist.
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In den vorstehenden Abschnitten sind nicht unbedingt alle erforderlichen Merkmale der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die vorliegende Erfindung kann auch durch eine Teil-Kombination der vorstehend beschriebenen Merkmale implementiert werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt eine exemplarische Konfiguration einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Testvorrichtung 10 mit einem Testobjekt 200;
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2 zeigt exemplarische Wellenformen der Gate-Spannung des Testobjekts 200, der Kollektor-Emitter-Spannung des Testobjekts 200, des Kollektorstroms des Testobjekts 200, des Steuersignals eines Trennschalters 28 und der Spannung an einem Verbindungspunkt A, wenn das Testobjekt 200 während des Lawinendurchbruchspannungstests des Testobjekts 200, das hierbei ein IGBT ist, normal funktioniert;
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3 zeigt exemplarische Wellenformen der Gate-Spannung, der Kollektor-Emitter-Spannung und des Kollektorstroms des Testobjekts 200, des Steuersignals des Trennschalters 28 und der Spannung am Verbindungspunkt A, wenn das Testobjekt 200 während des Lawinendurchbruchspannungstests des Testobjekts 200, das hierbei ein IGBT ist, abnormal funktioniert;
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4 zeigt eine exemplarische Wellenform eines durch das Testobjekt 200 fließenden Stroms, wenn der Kollektorstrom Ic durch den Trennschalter 28 unterbrochen wird;
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5 zeigt eine Konfiguration der Testvorrichtung 10 gemäß einer ersten Modifikation der vorliegenden Ausführungsform zusammen mit dem Testobjekt 200;
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6 zeigt exemplarische Steuersignale mit Schaltzeiten, die für den ersten Halbleiterschalter 50-1 und den zweiten Halbleiterschalter 50-2 verschieden sind;
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7 zeigt exemplarische Steuersignale, deren Änderungsrate für den ersten Halbleiterschalter 50-1 und den zweiten Halbleiterschalter 50-2 verschieden sind; und
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8 zeigt eine Konfiguration einer Testvorrichtung 10 gemäß einer zweiten Modifikation der vorliegenden Ausführungsform zusammen mit einem Testobjekt 200;
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Beste Technik zum Implementieren der Erfindung
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Nachstehend werden einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die Ausführungsformen sollen die durch die Ansprüche definierte Erfindung nicht einschränken, und es sind nicht unbedingt alle Kombinationen der in Verbindung mit den Ausführungsformen beschriebenen Merkmale wesentlich, um Aspekte der vorliegenden Erfindung zu realisieren.
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1 zeigt eine exemplarische Konfiguration einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Testvorrichtung 10 zusammen mit einem Testobjekt 200. Die vorliegende Ausführungsform der Testvorrichtung 10 testet die Lawinendurchbruchspannung eines Testobjekts 200, das ein Halbleiterschalter ist. In der vorliegenden Ausführungsform ist das Testobjekt 200 ein Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode (IGBT).
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Die Testvorrichtung 10 weist einen Spannungszufuhrabschnitt 22, einen induktiven Lastabschnitt 24, einen Spannungszufuhrschalter 26, einen Trennschalter 28, einen Begrenzungsabschnitt 30, einen Abnormalitätserfassungsabschnitt 32 und einen Steuerabschnitt 34 auf.
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Der Spannungszufuhrabschnitt 22 erzeugt eine dem Testobjekt 200 zuzuführende Zufuhrspannung. Der Spannungszufuhrabschnitt 22 kann beispielsweise eine DC-Zufuhrspannung von 600 V bis 2500 V erzeugen. In der vorliegenden Ausführungsform führt der Spannungszufuhrabschnitt 22 die Zufuhrspannung dem Kollektor-Emitter-Übergang des Testobjekts 200 zu, das ein IGBT ist. Insbesondere ist der Emitter des Testobjekts 200 mit Masse verbunden. Der Spannungszufuhrabschnitt 22 führt dem Kollektor des Testobjekts 200 eine positive Zufuhrspannung zu.
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Der Spannungszufuhrabschnitt 22 kann einen DC-Spannungszufuhrabschnitt 42, einen Spannungszufuhrkondensator 44 und eine Spannungszufuhrdiode 45 aufweisen. Der negative Anschluss des DC-Spannungszufuhrabschnitts 42 ist mit Masse verbunden. Der Spannungszufuhrkondensator 44 ist zwischen Masse und dem positiven Anschluss des DC-Spannungszufuhranschlusses 42 geschaltet. Die Anode der Spannungszufuhrdiode 45 ist mit dem positiven Anschluss des DC-Spannungszufuhrabschnitts 42 verbunden. Der Spannungszufuhrabschnitt 22 erzeugt die Zufuhrspannung an der Kathode der Spannungszufuhrdiode 45.
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Der induktive Lastabschnitt 24 weist eine Induktivität auf und ist in einem Pfad zwischen dem Spannungszufuhrabschnitt 22 und dem Testobjekt 200 angeordnet. Der induktive Lastabschnitt 24 kann beispielsweise eine Spule 46 sein. In der vorliegenden Ausführungsform ist der induktive Lastabschnitt 24 zwischen dem Ende des Spannungszufuhrabschnitts 22, an dem die Zufuhrspannung erzeugt wird, und dem Kollektor des Testobjekts 200 angeordnet, das ein IGBT ist.
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Der induktive Lastabschnitt 24 kann mehrere Spulen 46 mit verschiedenen Induktivitäten aufweisen, die so geschaltet werden, dass jeweils eine Spule mit dem Pfad verbunden ist. Auf diese Weise kann der induktive Lastabschnitt 24 eine dem Testinhalt und dem Typ des Testobjekts 200 entsprechende Induktivität im Pfad zwischen dem Spannungszufuhrabschnitt 22 und dem Testobjekt 200 bereitstellen.
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Der Spannungszufuhrschalter 26 stellt eine Verbindung oder eine Verbindungsunterbrechung zwischen dem Spannungszufuhrabschnitt 22 und dem induktiven Lastabschnitt 24 her. Der Spannungszufuhrschalter 26 stellt während eines Tests eine Verbindung zwischen dem Spannungszufuhrabschnitt 22 und dem induktiven Lastabschnitt 24 her und unterbricht die Verbindung zwischen dem induktiven Lastabschnitt 24 und dem Spannungszufuhrabschnitt 22, wenn kein Test ausgeführt wird. Der Spannungszufuhrschalter 26 kann ein Halbleiterschalter sein, wie beispielsweise ein Relais oder ein IGBT.
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Der Trennschalter 28 ist im Pfad zwischen dem induktiven Lastabschnitt 24 und dem Testobjekt 200 angeordnet. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Trennschalter 28 im Pfad zwischen dem Anschluss des induktiven Lastabschnitts 24, der nicht mit dem Spannungszufuhrabschnitt 22 verbunden ist, und dem Kollektor des Testobjekts 200 verbunden, das ein IGBT ist. Der Trennschalter 28 stellt während eines Normalbetriebs eine Verbindung zwischen dem induktiven Lastabschnitt 24 und dem Testobjekt 200 her und unterbricht die Verbindung zwischen dem Testobjekt 200 und dem induktiven Lastabschnitt 24, wenn eine Abnormalität auftritt.
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Der Trennschalter 28 weist mehrere Halbleiterschalter 50 und mehrere Isolations- oder Trennverstärker 52 auf. Die Halbleiterschalter 50 sind im Pfad zwischen dem induktiven Lastabschnitt 24 und dem Testobjekt 200 in Serie geschaltet.
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In der vorliegenden Ausführungsform ist jeder Halbleiterschalter 50 ein Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode (IGBT), wobei die Kollektor-Emitter-Übergänge der Halbleiterschalter in Serie geschaltet sind. D. h., der Kollektor des am nähesten zum induktiven Lastabschnitt 24 angeordneten Halbleiterschalters 50 ist mit dem induktiven Lastabschnitt 25 verbunden, und sein Emitter ist mit dem Kollektor des Halbleiterschalters 50 an der Seite des Testobjekts 200 verbunden.
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Der Emitter des am nähesten zum Testobjekt 200 angeordneten Halbleiterschalters 50 ist mit dem Kollektor des Testobjekts 200 verbunden. Die Emitter der Halbleiterschalter 50, die vom am nähesten zum induktiven Lastabschnitt 24 angeordneten Halbleiterschalter 50 und vom am nähesten zum Testobjekt 200 angeordneten Halbleiterschalter 50 verschieden sind, sind jeweils mit dem Kollektor des an der Seite des Testobjekts 200 angeordneten Halbleiterschalters 50 verbunden.
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Die Trennverstärker 52 sind jeweiligen Halbleiterschaltern 50 zugeordnet. Jeder Trennverstärker 52 schaltet den entsprechenden Halbleiterschalter 50 gemäß einem von außen empfangenen Steuersignal ein und aus. In der vorliegenden Ausführungsform schaltet jeder Trennverstärker den Kollektor-Emitter-Übergang durch Steuern der Gate-Spannung des entsprechenden Halbleiterschalters 50, der ein IGBT ist, ein (Verbindung wird hergestellt) und aus (Verbindung wird unterbrochen).
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Außerdem trennt jeder Trennverstärker 52 die externe Schaltung, die das Steuersignal ausgibt, von dem entsprechenden Halbleiterschalter 50. Dadurch kann jeder Trennverstärker 52 verhindern, dass eine dem Testobjekt 200 vom Spannungszufuhrabschnitt 22 zugeführte hohe Spannung der externen Schaltung zugeführt wird, die das Steuersignal ausgibt.
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Im in 1 dargestellten Beispiel weist der Trennschalter 28 einen ersten Halbleiterschalter 50-1, einen zweiten Halbleiterschalter 50-2, einen ersten Trennverstärker 52-1 und einen zweiten Trennverstärker 52-1 auf. Die Kollektor-Emitter-Übergänge des ersten Halbleiterschalters 50-1 und des zweiten Halbleiterschalters 50-2 sind in Serie geschaltet.
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Der erste Halbleiterschalter 50-1 ist an der Seite des induktiven Lastabschnitts 24 angeordnet. Der zweite Halbleiterschalter 50-2 ist an der Seite des Testobjekts 200 angeordnet. Der erste Trennverstärker 52-1 erzeugt die Gate-Spannung des ersten Halbleiterschalters 50-1 gemäß einem von außen empfangenen Steuersignal. Der zweite Trennverstärker 52-2 erzeugt die Gate-Spannung des zweiten Halbleiterschalters 50-2 gemäß einem von außen empfangenen Steuersignal.
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Der Begrenzungsabschnitt 30 begrenzt die Spannung des Pfades zwischen dem induktiven Lastabschnitt 24 und dem Trennschalter 28, d. h. an einem Verbindungspunkt A, auf einen vorgegebenen Bereich. In der vorliegenden Ausführungsform steuert der Begrenzungsabschnitt 30 die Spannung am Verbindungspunkt A derart, dass diese Spannung eine vorgegebene Begrenzungsspannung nicht überschreitet, die höher ist als die Zufuhrspannung, z. B. eine Spannung, die einige zehn Prozent höher ist als die Zufuhrspannung.
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Der Begrenzungsabschnitt 30 kann beispielsweise eine variable Spannungsquelle 54, einen Begrenzungskondensator 56 und eine Diode 58 aufweisen. Der negative Anschluss der variablen Spannungsquelle 54 ist mit Masse verbunden, und die variable Spannungsquelle 54 erzeugt eine von außen einstellbare Begrenzungsspannung. Der Begrenzungskondensator 56 ist zwischen Masse und dem positiven Anschluss der variablen Spannungsquelle 54 geschaltet.
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Die Anode der Diode 58 ist mit dem Verbindungspunkt A verbunden, der sich im Pfad zwischen dem induktiven Lastabschnitt 24 und dem Trennschalter 28 befindet, und die Kathode der Diode 58 ist mit dem positiven Anschluss der variablen Spannungsquelle 54 verbunden. Wenn das Potenzial am Verbindungspunkt A größer oder gleich der Begrenzungsspannung wird, schaltet der Begrenzungsabschnitt 30 die Diode 58 ein und absorbiert den durch den Verbindungspunkt A fließenden Strom. Auf diese Weise kann der Begrenzungsabschnitt 30 das Potenzial am Verbindungspunkt A auf einen Wert begrenzen, der kleiner oder gleich der Begrenzungsspannung ist.
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Der Abnormalitätserfassungsabschnitt 32 erfasst, ob die Testvorrichtung 10 abnormal arbeitet. Der Abnormalitätserfassungsabschnitt 32 kann beispielsweise erfassen, dass eine abnormale Spannung erzeugt wird oder ein abnormaler Strom durch das Testobjekt 200 fließt. Gemäß einem anderen Beispiel kann der Abnormalitätserfassungsabschnitt 32 erfassen, dass ein abnormaler Betrieb vorliegt, wenn die Temperatur des Testobjekts 200 einen vorgegebenen Wert überschreitet.
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Der Steuerabschnitt 34 steuert den Spannungszufuhrschalter 26. Insbesondere schaltet der Steuerabschnitt 34 den Spannungszufuhrschalter 26 zu Beginn eines Tests ein und schaltet den Spannungszufuhrschalter 26 aus, wenn der Test beendet ist. Auf diese Weise kann der Steuerabschnitt 34 während eines Tests dem Testobjekt 200 eine durch den Spannungszufuhrabschnitt 22 erzeugte Zufuhrspannung über den induktiven Lastabschnitt 24 zuführen.
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Der Steuerabschnitt 34 steuert das Testobjekt 200. In der vorliegenden Ausführungsform führt der Steuerabschnitt 34 die Gate-Spannung des Testobjekts 200 zu, das ein IGBT ist, um das Testobjekt 200 ein- und auszuschalten.
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Der Steuerabschnitt 34 steuert den Trennschalter 28. In der vorliegenden Ausführungsform schaltet der Steuerabschnitt 34 die mehreren Halbleiterschalter 50 im Trennschalter 28 ein, wenn dem Testobjekt 200 die Spannung zugeführt wird. Der Steuerabschnitt 34 schaltet die Halbleiterschalter 50 im Trennschalter 28 aus, wenn die Spannungszufuhr zum Testobjekt 200 unterbrochen ist.
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D. h., der Steuerabschnitt 34 schaltet die Halbleiterschalter 50 während eines Normalbetriebs ein, d. h., wenn der Abnormalitätserfassungsabschnitt 32 keinen abnormalen Betrieb erfasst. Außerdem schaltet der Steuerabschnitt 34 die Halbleiterschalter 50 aus, wenn während des Tests eine Abnormalität auftritt, d. h., wenn der Abnormalitätserfassungsabschnitt 32 einen abnormalen Betrieb erfasst. Auf diese Weise kann der Steuerabschnitt 34 die Stromzufuhr zum Testobjekt 200 unterbrechen, wenn eine Abnormalität auftritt.
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2 zeigt exemplarische Wellenformen der Gate-Spannung des Testobjekts 200, der Kollektor-Emitter-Spannung des Testobjekts 200, des Kollektorstroms des Testobjekts 200, des Steuersignals des Trennschalters 28 und der Spannung am Verbindungspunkt A, wenn das Testobjekt 200 während eines Tests der Lawinendurchbruchspannung des Testobjekts 200, das ein IGBT ist, normal funktioniert. In 2 bezeichnen Vge die Gate-Spannung, d. h. die Gate-Emitter-Spannung, des Testobjekts 200, Vce die Kollektor-Emitter-Spannung des Testobjekts 200, Ic den Kollektorstrom des Testobjekts 200, SW die Wellenform des Steuersignals des Trennschalters 28 und Vsw das Potenzial am Verbindungspunkt A, der sich im Pfad zwischen dem induktiven Lastabschnitt 24 und dem Trennschalter 28 befindet.
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Beim Testen der Lawinendurchbruchspannung des Testobjekts 200, das ein IGBT ist, schaltet zunächst der Steuerabschnitt 34 das Testobjekt 200 aus und den Spannungszufuhrschalter 26 ein. Außerdem schaltet der Steuerabschnitt 34, weil keine Abnormalität erfasst wird, den Trennschalter 28 ein. Nachdem das Testobjekt 200 ausgeschaltet und der Spannungszufuhrschalter 26 eingeschaltet ist, ist das Potenzial Vsw am Verbindungspunkt A die Zufuhrspannung Vcc. Die Kollektor-Emitter-Spannung Vce des Testobjekts 200 ist ebenfalls die Zufuhrspannung Vcc.
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Der Steuerabschnitt 34 hält den Spannungszufuhrschalter 26 auf dem eingeschalteten Zustand. Außerdem hält der Steuerabschnitt 34 den Trennschalter 28 auf einem eingeschalteten Zustand, bis eine Abnormalität erfasst wird.
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Dann schaltet der Steuerabschnitt 34 zu einem Zeitpunkt t1 das Testobjekt 200 vom aus- auf den eingeschalteten Zustand. Nachdem das Testobjekt 200 zum Zeitpunkt t1 eingeschaltet ist, wird die Kollektor-Emitter-Spannung Vce des Testobjekts eine den Kenngrößen des Testobjekts 200 entsprechende Spannung. Außerdem wird das Potenzial Vsw am Verbindungspunkt A eine Spannung, die bezüglich der Kollektor-Emitter-Spannung Vce um einen der Einschaltspannung des Trennschalters 28 entsprechenden Wert verschoben ist.
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Nachdem das Testobjekt 200 zum Zeitpunkt t1 eingeschaltet ist, nimmt der Kollektorstrom Ic des Testobjekts 200 mit einer der Induktivität des induktiven Lastabschnitts 24 entsprechenden Rate zu. Aufgrund der vom Spannungszufuhrabschnitt 22 zugeführten Spannung wird Energie im induktiven Lastabschnitt 24 gespeichert.
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Dann schaltet der Steuerabschnitt 34 zum Zeitpunkt t2, der eine vorgegebene Zeitdauer nach dem Zeitpunkt t1 auftritt, das Testobjekt 200 vom ein- auf den ausgeschalteten Zustand. Wenn das Testobjekt 200 vom ein- auf den ausgeschalteten Zustand geschaltet ist, wird der Stromfluss durch den induktiven Lastabschnitt 24 unterbrochen, und der induktive Lastabschnitt 24 erzeugt eine gegenelektromotorische Kraft. Dadurch nimmt das Potenzial Vsw am Verbindungspunkt A, nachdem das Testobjekt 200 zum Zeitpunkt t2 ausgeschaltet wurde, auf eine Spannung zu, die der Summe aus der durch den Spannungszufuhrabschnitt 22 erzeugten Zufuhrspannung Vcc und einer der gegenelektromotorischen Kraft des induktiven Lastabschnitts 24 entsprechenden Spannung gleicht.
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Nachdem das Testobjekt 200 zum Zeitpunkt t2 ausgeschaltet wurde, entlädt der induktive Lastabschnitt 24 die vom Zeitpunkt t1 zum Zeitpunkt t2 gespeicherte Energie als einen Strom. Das Testobjekt 200 absorbiert den vom induktiven Lastabschnitt 24 ausgegebenen Strom dadurch, dass ein Kollektorstrom Ic fließt.
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Daher veranlasst das Testobjekt 200 nach dem Ausschalten des Testobjekts 200 zum Zeitpunkt t2, dass der Kollektorstrom Ic fließt, bis die gesamte im induktiven Lastabschnitt 24 gespeicherte Energie entladen wurde. Der Kollektorstrom Ic nimmt mit einer der Induktivität des induktiven Lastabschnitts 24 entsprechenden Rate ab. Die Zeitdauer, während der die im induktiven Lastabschnitt 24 gespeicherte Energie als Strom entladen wird, wird auch als Lawinenperiode Tav bezeichnet.
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Wenn die gesamte im induktiven Lastabschnitt 24 gespeicherte Energie entladen worden ist (Zeitpunkt t3), wird der Kollektorstrom Ic = 0. Weil die durch den induktiven Lastabschnitt 24 erzeugte gegenelektromotorische Kraft ebenfalls 0 beträgt, wird das Potenzial Vsw am Verbindungspunkt A die Zufuhrspannung Vcc. Außerdem wird die Kollektor-Emitter-Spannung Vce des Testobjekts 200 ebenfalls die Zufuhrspannung Vcc.
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Die Testvorrichtung 10 steuert das Testobjekt 200 während eines Lawinendurchbruchspannungstests auf die vorstehend beschriebene Weise. Wenn die vorstehend beschriebene Betriebsweise normal ausgeführt wird, d. h., wenn das Testobjekt 200 nicht aufgrund eines durch das Testobjekt hindurch fließenden übermäßigen Stroms versagt, entscheidet die Testvorrichtung 10, dass das Testobjekt 200 defektfrei ist.
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3 zeigt exemplarische Wellenformen der Gate-Spannung, der Kollektor-Emitter-Spannung und des Kollektorstroms des Testobjekts 200, des Steuersignals des Trennschalters 28 und der Spannung am Verbindungspunkt A, wenn das Testobjekt 200 während des Lawinendurchbruchspannungstests des Testobjekts 200, das ein IGBT ist, abnormal funktioniert. In 3 stellen Vge, Vce, Ic, SW und Vsw die gleichen Wellenformen wie in 2 dar.
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Es wird hierin vorausgesetzt, dass das Testobjekt 200 während des Tests nicht richtig funktioniert. In diesem Fall tritt im Betrieb des Testobjekts 200 eine Abnormalität auf.
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Beispielsweise kann angenommen werden, dass das Testobjekt 200 im Kurzschlussmodus zum Zeitpunkt t4 während der Lawinenperiode Tav nicht richtig funktioniert. In diesem Fall steigt der Kollektorstrom Ic rasch an. Außerdem fällt das Potenzial Vsw am Verbindungspunkt A aufgrund des Kurzschlusses des Testobjekts 200 ab.
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Wenn das Testobjekt 200 auf diese Weise nicht richtig funktioniert, besteht, wenn der Kollektorstrom Ic weiterhin in das Testobjekt 200 fließt, eine hohe Wahrscheinlichkeit dafür, dass durch die Erhöhung des Kollektorstroms Ic eine Beschädigung des Testobjekts 200 verursacht wird. Wenn das Testobjekt 200 auf diese Weise nicht richtig funktioniert, informiert der Abnormalitätserfassungsabschnitt 32 der vorliegenden Ausführungsform den Steuerabschnitt 34 darüber, dass eine Abnormalität aufgetreten ist. Beispielsweise kann der Abnormalitätserfassungsabschnitt 32 erfassen, dass der Kollektorstrom Ic während der Lawinenperiode rasch angestiegen ist und den Steuerabschnitt 34 hierüber informieren.
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In Antwort auf den Empfang dieser Information vom Abnormalitätserfassungsabschnitt 32 schaltet der Steuerabschnitt 34 die Halbleiterschalter 50 des Trennschalters 28 vom ein- auf den ausgeschalteten Zustand (Zeitpunkt t5). Infolgedessen kann, wenn das Testobjekt 200 auf diese Weise nicht richtig funktioniert, der Steuerabschnitt 34 verhindern, dass der Kollektorstrom Ic schnell in das Testobjekt 200 fließt. Zu diesem Zeitpunkt nimmt das Potenzial Vsw am Verbindungspunkt A aufgrund der gegenelektromotorischen Kraft des induktiven Lastabschnitts 24 zu, diese Zunahme ist allerdings durch die Begrenzungsspannung begrenzt. Nach Ablauf einer bestimmten Zeitdauer fällt das Potenzial Vsw am Verbindungspunkt A auf die Zufuhrspannung Vcc ab.
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Auf diese Weise kann die Testvorrichtung 10 verhindern, dass während eines Lawinendurchbruchspannungstests des Testobjekts 200, das ein IGBT ist, ein übermäßiger Strom zu einer Beschädigung des Testobjekts 200 oder der Testvorrichtung 10 selbst führt.
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4 zeigt exemplarische Wellenformen des durch das Testobjekt 200 fließenden Stroms gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wenn der Kollektorstrom Ic zwischen dem induktiven Lastabschnitt 24 und dem Testobjekt 200 unterbrochen ist. Wie anhand des Beispiels von 4 ersichtlich ist, ist die zum Unterbrechen des Kollektorstroms Ic unter Verwendung zweier in Serie geschalteter Halbleiterschalter benötigte Trennzeitdauer kürzer als die Trennzeitdauer, die zum Unterbrechen des Kollektorstroms Ic unter Verwendung eines einzelnen Halbleiterschalters benötigt wird.
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In der vorliegenden Ausführungsform schaltet der Trennschalter 28 den Pfad zwischen dem induktiven Lastabschnitt 24 und dem Testobjekt 200 unter Verwendung mehrerer in Serie geschalteter Halbleiterschalter 50 ein (Verbindung ist hergestellt) und aus (Verbindung ist unterbrochen). Daher kann der Trennschalter 28 den Pfad zwischen dem Verbindungspunkt A und dem Testobjekt 200 schneller ausschalten als in dem Fall, in dem ein einzelner Halbleiterschalter 50 zum Schalten des Pfads vom ein- auf den ausgeschalteten Zustand verwendet wird.
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Dadurch kann, wenn während eines Tests eine Abnormalität auftritt, die vorliegende Ausführungsform der Testvorrichtung 10 den Stromfluss zwischen dem induktiven Lastabschnitt 24 und dem Testobjekt 200 schnell unterbrechen. Daher kann die Testvorrichtung 10 den übermäßigen Strom unterbrechen, bevor er das Testobjekt 200 erreicht, wodurch eine Beschädigung des Testobjekts 200 und der Testvorrichtung 10 selbst verhindert werden kann.
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Außerdem kann jeder Halbleiterschalter 50 eine relativ niedrige Spannungsfestigkeit haben, wodurch kostengünstigere Halbleiterschalter 50 verwendet werden können. Jeder Halbleiterschalter 50 kann ein IGBT mit einer Spannungsfestigkeit sein, die niedriger ist als diejenige des Testobjekts 200, das ebenfalls ein IGBT ist. Auf diese Weise können die Kosten der Testvorrichtung 10 gesenkt werden.
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5 zeigt eine Konfiguration einer Testvorrichtung 10 gemäß einer ersten Modifikation der vorliegenden Ausführungsform zusammen mit dem Testobjekt 200. Komponenten der Testvorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Modifikation haben im Wesentlichen die gleiche Funktion und Konfiguration wie die in 1 durch die gleichen Bezugszeichen dargestellten Komponenten, so dass in der nachfolgenden Beschreibung lediglich die sich unterscheidenden Punkte dargestellt werden.
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Die Testvorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Modifikation weist ferner einen Einstellabschnitt 60 auf. Der Einstellabschnitt 60 stellt die Wellenform jedes der Steuersignale zum Ein- und Ausschalten der Halbleiterschalter 50 und des Trennschalters 28 ein. Der Einstellabschnitt 60 kann die Zeitpunkte einstellen, zu denen jeder der Halbleiterschalter 50 vom einauf den ausgeschalteten Zustand oder vom aus- auf den eingeschalteten Zustand geschaltet wird.
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6 zeigt exemplarische Steuersignale mit Schaltzeiten, die für den ersten Halbleiterschalter 50-1 und den zweiten Halbleiterschalter 50-2 verschieden sind. Der Einstellabschnitt 60 stellt beispielsweise die Schaltzeit ein, zu der jedes Steuersignal dem entsprechenden Halbleiterschalter zugeführt wird.
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In diesem Fall kann, wenn jeder der Halbleiterschalter 20 vom aus- auf den eingeschalteten Zustand geschaltet wird, der Einstellabschnitt 60 veranlassen, dass der Schaltzeitpunkt der Steuersignale für Halbleiterschalter 50, die näher am Testobjekt 200 angeordnet sind, später auftritt. Auf diese Weise kann der Einstellabschnitt 60, wenn die Halbleiterschalter 50 vom aus- auf den eingeschalteten Zustand schalten, veranlassen, dass der Halbleiterschalter 50, der sich näher am Massepotenzial befindet, d. h. der Halbleiterschalter 50 an der Seite des Testobjekts 200, zuletzt eingeschaltet wird.
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Wenn die Halbleiterschalter 50 vom ein- auf den ausgeschalteten Zustand geschaltet werden, kann der Einstellabschnitt 60 veranlassen, dass der Schaltzeitpunkt der Steuersignale für die Halbleiterschalter 50, die näher am Testobjekt 200 angeordnet sind, früher auftritt. Auf diese Weise kann, wenn die Halbleiterschalter 50 vom ein- auf den ausgeschalteten Zustand schalten, der Einstellabschnitt 60 veranlassen, dass der Halbleiterschalter 50, der sich näher am Massepotenzial befindet, d. h. der Halbleiterschalter 50 an der Seite des Testobjekts 200, zuerst ausgeschaltet wird.
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Wenn der induktive Lastabschnitt 24 eine übermäßige Spannung erzeugt, kann der Einstellabschnitt 60 den mehreren Halbleiterschaltern 50 eine gemittelte Spannung zuführen, d. h., der Einstellabschnitt 60 führt die übermäßige Spannung nicht nur einem Halbleiterschalter 50 zu und kann somit verhindern, dass die Halbleiterschalter 50 nicht richtig funktionieren.
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7 zeigt exemplarische Steuersignale, deren Änderungsrate für den ersten Halbleiterschalter 50-1 und den zweiten Halbleiterschalter 50-2 verschieden sind. Der Einstellabschnitt 60 kann beispielsweise die Änderungsrate für jedes von mehreren Steuersignalen einstellen.
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In diesem Fall veranlasst, wenn die Halbleiterschalter 50 vom aus- auf den eingeschalteten Zustand geschaltet werden, der Einstellabschnitt 60, dass die Änderungsrate von Steuersignalen für Halbleiterschalter 50, die näher am Testobjekt 200 angeordnet sind, kleiner ist. Auf diese Weise kann, wenn die Halbleiterschalter 50 vom aus- auf den eingeschalteten Zustand schalten, der Einstellabschnitt 60 veranlassen, dass der Halbleiterschalter 50, der näher am Massepotenzial angeordnet ist, d. h. der Halbleiterschalter 50 an der Seite des Testobjekts 200, zuletzt eingeschaltet wird.
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Wenn die Halbleiterschalter 50 vom ein- auf den ausgeschalteten Zustand geschaltet werden, veranlasst der Einstellabschnitt, dass die Änderungsrate von Steuersignalen für Halbleiterschalter 50, die näher am Testobjekt 200 angeordnet sind, größer ist. Auf diese Weise kann, wenn die Halbleiterschalter 50 vom ein- auf den ausgeschalteten Zustand schalten, der Einstellabschnitt 60 veranlassen, dass der Halbleiterschalter, der näher am Massepotenzial angeordnet ist, d. h. der Halbleiterschalter 50 an der Seite des Testobjekts 200, zuerst ausgeschaltet wird.
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Wenn der induktive Lastabschnitt 24 eine übermäßige Spannung erzeugt, kann der Einstellabschnitt 60 den mehreren Halbleiterschaltern 50 eine gemittelte Spannung zuführen, d. h., der Einstellabschnitt 60 führt die übermäßige Spannung nicht nur einem Halbleiterschalter 50 zu und kann somit verhindern, dass die Halbleiterschalter 50 nicht richtig funktionieren.
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8 zeigt eine Konfiguration einer Testvorrichtung 10 gemäß einer zweiten Modifikation der vorliegenden Ausführungsform zusammen mit dem Testobjekt 200. Die Testvorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Modifikation hat im Wesentlichen die gleiche Funktion und Konfiguration wie die unter Bezug auf die 1 bis 7 beschriebene Testvorrichtung 10, so dass in der nachfolgenden Beschreibung lediglich die sich unterscheidenden Punkte dargestellt werden.
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Die Testvorrichtung 10 führt den Lawinendurchbruchspannungstest bezüglich mehreren auf einer Wafereinheit 210 ausgebildeten Testobjekten 200 parallel aus. Die Wafereinheit 210 kann eine Schale sein, die mehrere in einer Waferform angeordnete Testobjekte 200 trägt. Die Wafereinheit 210 kann eine Komponente sein, z. B. ein Prüfling (Unit Under Test (UUT)), der mehrere Testobjekte 200 hält, die in einer von einer Waferform verschiedenen Form angeordnet sind.
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In der vorliegenden Ausführungsform ist jedes Testobjekt 200 ein IGBT. Die Testvorrichtung 10 weist eine Testschaltung 70, einen Tisch 72, einen Tastkopf 74, einen Bildaufnahmeabschnitt 76 und einen Identifizierungsabschnitt 78 auf.
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Die Testschaltung 70 hat für jedes zu testende Testobjekt 200 die gleiche Konfiguration wie die unter Bezug auf 1 beschriebene Testvorrichtung 10. Nachstehend wird die Testschaltung 70 nur bezüglich der sich unterscheidenden Punkte beschrieben.
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Die Wafereinheit 210 ist auf einem Tisch 72 derart montiert, dass der Tisch 72 mit jeder von mehreren Kontaktstellen in Kontakt steht, die jeweils auf den Rückseiten der Testobjekte 200 angeordnet sind. Beispielweise kann der Tisch 72 mit mehreren Kontaktstellen in Kontakt stehen, die jeweils mit dem Kollektor eines entsprechenden Testobjekts 200 verbunden sind. Der Tisch 72 führt eine Zufuhrspannung zu, die von der Testschaltung 70 dem Kollektor jedes Testobjekts 200 zugeführt wird.
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Der Tastkopf 74 steht mit jedem der auf den Rückseiten der Testobjekte 200 angeordneten Kontaktstellen in Kontakt. Beispielsweise kann der Tastkopf 74 mit jedem von mehreren Kontaktstellen, die jeweils mit den Gate-Elektroden der Testobjekte 200 verbunden sind, und mehreren Kontaktstellen in Kontakt stehen, die jeweils mit den Emittern der Testobjekte 200 verbunden sind. Der Tastkopf 74 führt der Gate-Elektrode jedes Testobjekts 200 eine von der Testschaltung 70 ausgegebene Gate-Spannung zu. Außerdem führt der Tastkopf 74 dem Emitter jedes Testobjekts 200 ein Massepotenzial zu.
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Der Bildaufnahmeabschnitt 76 nimmt ein Bild der Wafereinheit 210, auf der die Testobjekte 200 ausgebildet sind, unter Verwendung einer Kamera auf, die dazu geeignet ist, die Temperaturverteilung eines Gegenstandes zu erfassen. Auf diese Weise kann der Bilderfassungsabschnitt 76 die Temperaturverteilung auf der Oberfläche der Wafereinheit 210 erfassen.
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Der Identifizierungsabschnitt 78 identifiziert die nicht richtig funktionierenden Testobjekte 200 unter den Testobjekten 200 der Wafereinheit 210 basierend auf der durch den Bildaufnahmeabschnitt 76 erfassten Temperaturverteilung. Beispielsweise kann der Identifizierungsabschnitt 78 die nicht richtig funktionierenden Testobjekte 200 unter den Testobjekten 200 der Wafereinheit 210 basierend auf der Temperatur von auf den Vorderseiten der zu testenden Bauelemente 200 angeordneten Pads identifizieren. D. h., der Identifizierungsabschnitt 78 kann als ein nicht richtig funktionierendes Testobjekt 200 jegliches Testobjekt 200 identifizieren, das sich innerhalb eines vorgegebenen Abstands von einer Stelle befindet, an der die Temperatur eine vorgegebene Bezugstemperatur überschreitet.
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Der Identifizierungsabschnitt 78 informiert die Testschaltung 70 über Testobjekte 200, die als nicht richtig funktionierend identifiziert wurden. Wenn der Steuerabschnitt 34, der den Testvorgang des Testobjekts 200 steuert, das in der Testschaltung 70 als nicht richtig funktionierend identifiziert wurde, diese Information erhält, dass das Testobjekt 200 nicht richtig funktioniert, verwendet der Steuerabschnitt 34 die Halbleiterschalter 50 in dem Pfad, über den dem Testobjekt 200 die Zufuhrspannung zugeführt wird, um die Spannungszufuhr zu unterbrechen. Der Steuerabschnitt 34 unterbricht dann den Test des Testobjekts 200.
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Wenn mehrere auf einer Wafereinheit 210 ausgebildete Testobjekte 200 parallel getestet werden und ein Teil der Testobjekte 200 nicht richtig funktioniert, kann die Testvorrichtung 10 den Test nur der nicht richtig funktionierenden Testobjekte 200 unterbrechen und den Test der anderen Testobjekte 200 fortsetzen. Daher unterbricht die Testvorrichtung 10 nicht den Test aller Testobjekte 200, wenn einige der Testobjekte 200 nicht richtig funktionieren, wodurch die Testeffizienz erhöht werden kann.
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Obwohl vorstehend spezifische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben worden sind, ist der technische Umfang der Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Für Fachleute ist ersichtlich, dass bezüglich den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verschiedene Änderungen und Verbesserungen vorgenommen werden können. Anhand der Patentansprüche ist außerdem klar, dass die Ausführungsformen, in denen derartige Änderungen oder Verbesserungen vorgenommen wurden, innerhalb des technischen Umfangs der Erfindung eingeschlossen sein können.
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Die Operationen, Prozeduren, Schritte und Stufen jeder Verarbeitung und jedes Prozesses, die durch eine Vorrichtung, ein System, ein Programm oder ein Verfahren ausgeführt werden, die in den Patentansprüchen, in Verbindung mit den Ausführungsformen oder in Diagrammen dargestellt sind, können in einer beliebigen Folge ausgeführt werden, insofern die Folge nicht durch ”bevor”, ”zuvor” oder ähnliche Ausdrücke festgelegt ist, und insofern das Ergebnis einer vorangehenden Verarbeitung nicht in einer späteren Verarbeitung verwendet wird. Auch wenn der Verarbeitungs- oder Prozessablauf in den Ansprüchen, in Verbindung mit den Ausführungsformen oder in den Diagrammen unter Verwendung von Ausdrücken wie ”zuerst”, ”danach” bzw. ”dann” beschrieben ist, bedeutet dies nicht unbedingt, dass die Verarbeitung oder der Prozess in dieser Folge ausgeführt werden muss.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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