DE102011055545B4

DE102011055545B4 - Testvorrichtung

Info

Publication number: DE102011055545B4
Application number: DE102011055545.5A
Authority: DE
Inventors: Seiji Amanuma
Original assignee: Advantest Corp
Current assignee: Advantest Corp
Priority date: 2010-12-15
Filing date: 2011-11-21
Publication date: 2023-09-14
Anticipated expiration: 2031-11-22
Also published as: US20120153977A1; CN102565657B; US9057756B2; JP5528999B2; JP2012127813A; TWI467193B; CN102565657A; TW201231995A; DE102011055545A1

Abstract

Testvorrichtung zum Testen eines Testobjekts, mit:einem Spannungszufuhrabschnitt, der eine dem Testobjekt zuzuführende Zufuhrspannung erzeugt;einem in einem vom Spannungszufuhrabschnitt zum Testobjekt führenden Pfad angeordneten induktiven Lastabschnitt;einem ersten Halbleiterschalter, der in einem vom induktiven Lastabschnitt zum Testobjekt führenden Pfad angeordnet und zum Testobjekt parallel geschaltet ist;einem zwischen dem Spannungszufuhrabschnitt und dem induktiven Lastabschnitt angeordneten zweiten Halbleiterschalter; undeinem Steuerabschnitt, der den ersten Halbleiterschalter einschaltet, wenn die Spannungszufuhr zum Testobjekt unterbrochen ist, wobei,wenn die Spannungszufuhr zum Testobjekt unterbrochen ist, der Steuerabschnitt den ersten Halbleiterschalter einschaltet, nachdem der zweite Halbleiterschalter ausgeschaltet wurde.

Description

Technischer Bereich
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Testvorrichtung.
Hintergrundtechnik
Eine bekannte Schaltvorrichtung, die in einer Hochstromschaltung verwendet wird, ist eine Vorrichtung, in der ein Bauelement, beispielsweise ein Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode (nachstehend als IGBT bezeichnet), verwendet wird. In einer derartigen Vorrichtung sind mehrere IGBT-Bauelemente gemäß den gewünschten Stromspezifikationen parallel angeordnet, wie beispielsweise in JP 2000 - 58 820 A dargestellt ist. Eine Testvorrichtung, die diese Vorrichtung testet, führt den IGBTs eine Spannung von einer gemeinsamen Spannungsquelle zu. Gemäß der US 2007 / 0 223 156 A1 ist eine Schaltung zum Schutz eines Testobjekts parallel zu dem Testobjekt angeordnet. Das Testobjekt wird über Verdrahtungen mit Strom versorgt und ist zwischen einem leitenden und einem nichtleitenden Zustand umschaltbar. Die Schaltung ist ebenfalls zwischen einem leitenden und einem nichtleitenden Zustand umschaltbar und wechselt vom nichtleitenden Zustand in den leitenden Zustand, wenn das Testobjekt vom leitenden Zustand in den nichtleitenden Zustand wechselt.
Kurze Beschreibung der Erfindung
Durch die Erfindung zu lösende Aufgabe
Ein Typ eines Tests für eine Hochstromschaltvorrichtung ist ein Lawinendurchbruchtest. Bei einem Lawinendurchbruchtest wird das Testobjekt mit einer induktiven Last, z.B. mit einer Spule, verbunden, und in der induktiven Last wird elektrische Energie gespeichert, während das Testobjekt sich in einem leitenden Zustand befindet. Daraufhin wird das Testobjekt auf einen nicht-leitenden Zustand geschaltet, und die in der induktiven Last gespeicherte elektrische Energie wird dem Testobjekt zugeführt, um die Toleranz des Testobjekts zu testen.
Der Strom, der aufgrund einer dem Testobjekt zugeführten Spannung, die eine Nennspannung des Testobjekts überschreitet, durch das Testobjekt fließt, während das Testobjekt sich in einem nicht-leitenden Zustand befindet, wird als „Lawinenstrom“ bezeichnet. Die Zeitdauer, während der der Lawinenstrom fließt, wird als „Lawinenperiode“ bezeichnet. Die Spannung, die dem Testobjekt während der Lawinenperiode zugeführt wird, wird als „Lawinenspannung“ bezeichnet.
Wenn das Testobjekt während der Lawinenperiode in einem Kurzschlussmodus nicht richtig funktioniert, fließt ein übermäßiger Strom durch das Testobjekt. Wenn ein übermäßiger Strom durch das Testobjekt fließt, breitet sich eine Beschädigung im Testobjekt aus, so dass es schwierig wird, die Ursache der Fehlfunktion des Testobjekts zu analysieren. Außerdem kann der übermäßige Strom die Testvorrichtung beschädigen. Um eine Beschädigung des Testobjekts und der Testvorrichtung zu vermeiden, ist es sehr wichtig, im Fall einer Fehlfunktion des Testobjekts beispielsweise unter Verwendung eines Schalters schnell zu verhindern, dass der Strom von der induktiven Last durch das Testobjekt fließt.
Mittel zum Lösen der Aufgabe
Um die vorstehend beschriebene Aufgabe zu lösen, wird eine Testvorrichtung zum Testen eines Testobjekts gemäß einem der unabhängigen Ansprüche bereitgestellt, insbesondere mit: einem Spannungszufuhrabschnitt zum Erzeugen einer dem Testobjekt zuzuführenden Zufuhrspannung, einem in einem vom Spannungszufuhrabschnitt zum Testobjekt führenden Pfad angeordneten induktiven Lastabschnitt, einem ersten Halbleiterschalter, der in einem vom induktiven Lastabschnitt zum Testobjekt führenden Pfad angeordnet und zum Testobjekt parallel geschaltet ist, und einem Steuerabschnitt, der den ersten Halbleiterschalter einschaltet, wenn die Spannungszufuhr zum Testobjekt unterbrochen ist.
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.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen

1 zeigt eine exemplarische Konfiguration einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Testvorrichtung 100 zum Testen eines Testobjekts 200 zusammen mit einem Testobjekt 200;
2 zeigt eine Konfiguration eines Abnormalitätserfassungsabschnitts 30 gemäß der vorliegenden Ausführungsform;
3 zeigt exemplarische Wellenformen der Gate-Spannung, der Kollektor-Emitter-Spannung und des Kollektorstroms des Testobjekts 200, des Steuersignals des ersten Halbleiterschalters 24 und der Spannung an einem Verbindungspunkt A, wenn das Testobjekt 200 während eines Lawinendurchbruchspannungstests des Testobjekts 200, das hierbei ein IGBT ist, normal funktioniert;
4 zeigt exemplarische Wellenformen der Gate-Spannung, der Kollektor-Emitter-Spannung und des Kollektorstroms des Testobjekts 200, des Steuersignals des ersten Halbleiterschalters 24 und der Spannung am Verbindungspunkt A, wenn das Testobjekt 200 während des Lawinendurchbruchspannungstests des Testobjekts 200, das hierbei ein IGBT ist, abnormal funktioniert;
5 zeigt eine exemplarische Steuersignale mit Schaltzeiten, die für dritte Halbleiterschalter 28-1 und 28-2 verschieden sind; und
6 zeigt eine Modifikation, gemäß der die Änderungsrate der Steuersignale für die dritten Halbleiterschalter 28-1 und 28-2 beim Umschalten vom ein- auf den ausgeschalteten Zustand verschieden sind.

Beste Technik zum Implementieren der Erfindung
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.
1 zeigt eine exemplarische Konfiguration einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Testvorrichtung 100 zum Testen eines Testobjekts 200 zusammen mit einem Testobjekt 200. Das Testobjekt 200 weist ein Schaltelement mit einer hohen Spannungsfestigkeit und einem hohen Strom auf, z.B. einen Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode (IGBT).
Das Testobjekt 200 kann mehrere Schalter aufweisen, die auf einem gemeinsamen Substrat parallel ausgebildet sind.
Das Testobjekt 200 weist eine Spannungsfestigkeit im Bereich von mehreren hundert Volt bis mehreren tausend Volt auf und kann eine Vorrichtung sein, durch die ein Strom von mehreren Ampere bis mehreren hundert Ampere fließt. Das Testobjekt 200 kann eine in einem Automobil verwendete Vorrichtung sein.
Die Testvorrichtung 100 weist einen Steuerabschnitt 10, einen Spannungszufuhrabschnitt 20, einen induktiven Lastabschnitt 22, einen ersten Halbleiterschalter 24, einen zweiten Halbleiterschalter 26, dritte Halbleiterschalter 28-1 und 28-2, einen Abnormalitätserfassungsabschnitt 30, eine Entladungsröhre 50, einen Isolations- oder Trennverstärker 52 und einen Begrenzungsabschnitt 60 auf. Der Steuerabschnitt 10 steuert jede Komponente der Testvorrichtung 100. Der Steuerabschnitt 10 kann jeder Komponente der Testvorrichtung 100 ein Signal zuführen oder kann ein Signal von jeder Komponente empfangen.
Der Steuerabschnitt 10 kann jede Komponente gemäß einem durch einen Benutzer der Testvorrichtung 100 bereitgestellten Programm steuern. Der Steuerabschnitt 10 führt dem Testobjekt 200 ein Testsignal zu, das eine Funktion des Testobjekts 200 veranlasst. Beispielsweise kann der Steuerabschnitt 10 ein Testsignal erzeugen, das ein Schaltelement des Testobjekts 200 ein- und ausschaltet. Die Testvorrichtung 100 kann basierend auf einer Spannung oder einem Strom, die/der dem Testobjekt 200 gemäß dem Testsignal zugeführt wird, oder basierend auf einer Spannung oder einem Strom, die/der vom Testobjekt 200 ausgegeben wird, entscheiden, ob das Testobjekt 200 den Test bestanden hat oder nicht. Beispielsweise kann das durch den Steuerabschnitt 10 zugeführte Testsignal einem Gate-Anschluss des Schaltelements des Testobjekts 200 zugeführt werden.
Der Spannungszufuhrabschnitt 20 weist eine Spannungsquelle 42 und einen Kondensator 44 auf und erzeugt eine dem Testobjekt 200 zuzuführende Zufuhrspannung. Der induktive Lastabschnitt 22 ist im Pfad vom Spannungszufuhrabschnitt 20 zum Testobjekt 200 angeordnet. Die durch den Spannungszufuhrabschnitt 20 zugeführte Zufuhrspannung wird über den induktiven Lastabschnitt 22 einem Emitteranschluss oder einem Kollektoranschluss (oder einem Source-Anschluss oder einem Drain-Anschluss) des Schaltelements zugeführt. Der Spannungszufuhranschluss 20 führt den Emitter-Kollektor-Strom des Schaltabschnitts zu. Der Spannungszufuhrabschnitt 20 erzeugt eine Zufuhrspannung, die gemäß den Spezifikationen des Testobjekts 200 spezifiziert ist. Beispielsweise kann der Spannungszufuhrabschnitt 20 eine DC-Zufuhrspannung von 600 V bis 1000 V erzeugen.
Der induktive Lastabschnitt 22 weist eine Induktivität auf und ist im Pfad zwischen dem Spannungszufuhrabschnitt 20 und dem Testobjekt 200 angeordnet. Der induktive Lastabschnitt 22 kann beispielsweise eine Spule 46 sein. Der induktive Lastabschnitt 22 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 22 eine dem Testinhalt und dem Typ des Testobjekts 200 entsprechende Induktivität im Pfad zwischen dem Spannungszufuhrabschnitt 20 und dem Testobjekt 200 bereitstellen. Wenn das Testobjekt 200 vom ein- auf den ausgeschalteten Zustand schaltet, erzeugt der induktive Lastabschnitt 22 eine gegenelektromotorische Kraft. Die Testvorrichtung 100 der vorliegenden Ausführungsform kann die Spannungsfestigkeit des Testobjekts 200 unter Verwendung der durch den induktiven Lastabschnitt 22 erzeugten gegenelektromotorischen Kraft testen.
Der erste Halbleiterschalter 24 ist mit dem induktiven Lastabschnitt 22 verbunden und zum Testobjekt 200 parallel geschaltet. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Emitteranschluss des ersten Halbleiterschalters 24 mit dem Emitteranschluss des Schaltelements des Testobjekts 200 verbunden und ist der Kollektoranschluss des ersten Halbleiterschalters 24 mit dem Kollektoranschluss des Schaltelements des Testobjekts 200 verbunden. Der erste Halbleiterschalter 24 wird unter der Steuerung des Steuerabschnitts 10 ein- und ausgeschaltet. Der erste Halbleiterschalter 24 wird durch den Steuerabschnitt 10 eingeschaltet, wenn die Spannungszufuhr zum Testobjekt 200 unterbrochen ist, und kann zwischen dem Kollektor und dem Emitter des Testobjekts 200 geschaltet sein. Der induktive Lastabschnitt 22 erzeugt die gegenelektromotorische Kraft, wenn der zweite Halbleiterschalter 26 ausgeschaltet und die Spannungszufuhr unterbrochen ist, wobei, wenn zwischen dem Emitter und dem Kollektor des Testobjekts 200 ein übermäßiger Strom erfasst wird, der Steuerabschnitt 10 den ersten Halbleiterschalter 24 einschaltet, wodurch veranlasst wird, dass der erste Halbleiterschalter 24 einen niedrigen Widerstand hat, so dass ein Strom durch den ersten Halbleiterschalter 24 fließt. Auf diese Weise wird verhindert, dass ein übermäßiger Strom durch das Testobjekt 200 fließt.
Der erste Halbleiterschalter 24 kann ein IGBT sein. Der erste Halbleiterschalter 24 weist vorzugsweise einen größeren zulässigen Strom auf als das Testobjekt 200. Außerdem ist der zulässige Strom des ersten Halbleiterschalters 24 vorzugsweise größer als der Strom, der dem Testobjekt 200 durch den Spannungszufuhrabschnitt 20 zugeführt werden kann. Wenn der zulässige Strom des ersten Halbleiterschalters 24 ausreichend groß ist, kann zuverlässig verhindert werden, dass Strom fließt, wenn die Spannungszufuhr unterbrochen ist. Der erste Halbleiterschalter 24 hat vorzugsweise einen Durchlass- oder Einschaltwiderstand, der kleiner ist als der Durchlass- oder Einschaltwiderstand des Testobjekts 200. Wenn der Einschaltwiderstand des ersten Halbleiterschalters 24 kleiner ist als derjenige des Testobjekts 200, fließt, auch wenn das Testobjekt 200 im Kurzschlussmodus nicht richtig funktioniert, wenn die Spannungszufuhr ausgeschaltet ist, der größte Teil des Stroms, der vom induktiven Lastabschnitt 22 zum Testobjekt 200 und zum ersten Halbleiterschalter 24 hin fließt, durch den ersten Halbleiterschalter 24, wodurch eine durch einen übermäßigen Stromfluss durch das Testobjekt 200 verursachte Beschädigung verhindert wird.
Die Entladungsröhre 50 ist zum Testobjekt 200 parallel geschaltet. Die Entladungsröhre 50 begrenzt die dem Testobjekt 200 zugeführte Spannung. Die Entladungsröhre 50 entlädt sich, wenn die dem Testobjekt 200 zugeführte Spannung einen vorgegebenen Wert erreicht, wodurch verhindert wird, dass dem Testobjekt 200 ein übermäßiger Strom zugeführt wird.
Der Begrenzungsabschnitt 60 ist mit einem Knoten, d.h. mit einem Verbindungspunkt A, verbunden, d.h., er ist mit einem Anschluss des induktiven Lastabschnitts 22 an der Seite des Testobjekts 200 verbunden, und begrenzt die Spannung derart, dass die Spannung am Knoten einen vorgegebenen Spannungswert nicht überschreitet. Der Begrenzungsabschnitt 60 kann eine Diode 62, einen Kondensator 64 und einen Begrenzungsspannungssetzabschnitt 66 aufweisen. Die Anode der Diode 62 ist mit dem Knoten verbunden, der mit dem Anschluss des induktiven Lastabschnitts 22 an der Seite des Testobjekts 200 verbunden ist, und die Kathode der Diode 62 ist mit einem Ende des Kondensators 64 und des Begrenzungsspannungssetzabschnitts 66 verbunden. Das andere Ende des Kondensators 64 ist mit einem Bezugspotenzial, z.B. einem Massepotenzial, verbunden. Der Begrenzungsspannungssetzabschnitt 66 gibt eine für die Spannungsbegrenzung zu verwendende Spannung V_Clamp aus. Wenn das Potenzial der Anode der Diode 62, d.h. das Potenzial des mit dem Anschluss des induktiven Lastabschnitts 22 an der Seite des Testobjekts 200 verbundenen Knotens, größer ist als die durch den Begrenzungsspannungssetzabschnitt 66 ausgegebene Spannung, fließt ein Vorwärts- oder Durchlassstrom in der Diode 62, wodurch die Potenzialerhöhung der Anode begrenzt wird. Der Begrenzungsspannungssetzabschnitt 66 kann unter Berücksichtigung des Vorwärts- oder Durchlassspannungsabfalls der Diode 62 derart eingestellt werden, dass das Potenzial der Anode eine vorgegebene Spannung nicht überschreitet.
Der zweite Halbleiterschalter 26 ist zwischen dem Spannungszufuhrabschnitt 20 und dem induktiven Lastabschnitt 22 angeordnet und stellt eine Verbindung oder eine Verbindungsunterbrechung zwischen dem Spannungszufuhrabschnitt 20 und dem induktiven Lastabschnitt 22 her. Der zweite Halbleiterschalter 26 wird unter der Steuerung des Steuerabschnitts 10 ein- und ausgeschaltet. Der zweite Halbleiterschalter 26 stellt während eines Tests eine Verbindung zwischen dem Spannungszufuhrabschnitt 20 und dem induktiven Lastabschnitt 22 her und stellt eine Verbindungsunterbrechung zwischen dem Spannungszufuhrabschnitt 20 und dem induktiven Lastabschnitt 22 her, wenn kein Test ausgeführt wird. Der zweite Halbleiterschalter 26 kann ein Halbleiterschalter wie beispielsweise ein Relais oder ein IGBT sein.
Ein oder mehrere dritte Halbleiterschalter 28-1 und 28-2 sind im Pfad zwischen dem induktiven Lastabschnitt 22 und dem Testobjekt 200 in Serie mit dem Testobjekt 200 geschaltet und mit dem induktiven Lastabschnitt 22 verbunden. Die Anzahl der dritten Halbleiterschalter ist nicht auf 2 begrenzt, sondern es können ein, drei oder mehr dritte Halbleiterschalter in Serie geschaltet sein. Die dritten Halbleiterschalter 28-1 und 28-2 werden unter der Steuerung des Steuerabschnitts 10 ein- und ausgeschaltet. In der vorliegenden Ausführungsform sind die dritten Halbleiterschalter 28-1 und 28-2 im Pfad zwischen dem Anschluss des induktiven Lastabschnitts 22 auf der Seite, die nicht mit dem Spannungszufuhrabschnitt 20 verbunden ist, und dem Kollektor des Testobjekts 200 geschaltet, das ein IGBT ist. Wenn die Spannungszufuhr zum Testobjekt 200 unterbrochen wird, schaltet der Steuerabschnitt 10 die dritten Halbleiterschalter 28-1 und 28-2 aus. Die dritten Halbleiterschalter 28-1 und 28-2 unterbrechen die Verbindung zwischen dem Testobjekt 200 und dem induktiven Lastabschnitt 22, wenn eine Abnormalität auftritt. Die Schaltgeschwindigkeit eines Halbleiterschalters ist höher, wenn seine Spannungsfestigkeit niedriger ist, so dass zum schnellen Unterbrechen der Spannungszufuhr zum Testobjekt 200 die Spannungsfestigkeiten der Halbleiterschalter 28-1 und 28-2 kleiner sein können als die Spannungsfestigkeit des Testobjekts 200.
Ein Isolations- oder Trennverstärker 52 wird für jeden der dritten Halbleiterschalter 28-1 und 28-2 bereitgestellt. Jeder Trennverstärker 52 schaltet den entsprechenden dritten Halbleiterschalter 28-1 oder 28-2 gemäß einem von außen empfangenen Steuersignal ein und aus. In der vorliegenden Ausführungsform steuert jeder Trennverstärker 52 die Gate-Spannung des entsprechenden dritten Halbleiterschalters 28-1 oder 28-2, die IGBTs sind, um den Kollektor-Emitter-Übergang einzuschalten, d.h. einen Verbindungszustand herzustellen, bzw. den Kollektor-Emitter-Übergang auszuschalten, d.h. einen Verbindungsunterbrechungszustand herzustellen.
Jeder Trennverstärker 52 trennt den entsprechenden Halbleiterschalter 28-1 oder 28-2 von einer externen Schaltung, die das Steuersignal ausgibt. Auf diese Weise können die Trennverstärker 52 verhindern, dass die hohe Spannung, die dem Testobjekt 200 vom Spannungszufuhrabschnitt 20 zugeführt wird, der externen Schaltung zugeführt wird, die das Steuersignal ausgibt.
Der Abnormalitätserfassungsabschnitt 30 erfasst, ob die Testvorrichtung 10 abnormal arbeitet. Der Abnormalitätserfassungsabschnitt 30 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 30 erfassen, dass ein abnormaler Betrieb vorliegt, wenn die Temperatur des Testobjekts 200 einen vorgegebenen Wert überschreitet. Wenn während des Tests eine Abnormalität auftritt, kann der Steuerabschnitt 10 die ersten bis dritten Halbleiterschalter steuern, um die Spannungszufuhr zum Testobjekt 200 zu unterbrechen. Auf diese Weise kann der Steuerabschnitt 10 eine Beschädigung des Testobjekts 200 selbst, aber auch eine Beschädigung anderer Vorrichtungen verhindern, die dadurch verursacht werden kann, dass unerwartete Umgebungsfaktoren auf das Testobjekt einwirken.
2 zeigt eine Konfiguration des Abnormalitätserfassungsabschnitts 30 gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Der Abnormalitätserfassungsabschnitt 30 weist einen Bildaufnahmeabschnitt 70 und einen Identifizierungsabschnitt 80 auf. Der Bildaufnahmeabschnitt 70 nimmt ein Bild des Testobjekts 200 unter Verwendung einer Kamera auf, die dazu geeignet ist, eine Temperaturverteilung eines Gegenstandes zu erfassen. Beispielsweise kann der Bildaufnahmeabschnitt 70 ein Bild eines Wafers aufnehmen, auf dem mehrere Testobjekte 200 ausgebildet sind, und die Temperatur jedes Testobjekts 200 auf dem Wafer erfassen. Der Identifizierungsabschnitt 80 identifiziert nicht richtig funktionierende Schaltelemente unter den Schaltelementen der Testobjekte 200 gemäß der Temperaturverteilung, die anhand des durch den Bildaufnahmeabschnitt 70 aufgenommenen Bildes bestimmt wird. Wenn jedes Testobjekt 200 mehrere Schaltelemente aufweist, können die Positionen von Schaltelementen, die durch eine abnormale Temperatur beeinflusst sind, durch Messen der Temperaturverteilung des Testobjekts 200 unter Verwendung des Bildaufnahmeabschnitts 70 identifiziert werden.
Wenn der Bildaufnahmeabschnitt 70 ein Bild eines Wafers aufnimmt, auf dem mehrere Testobjekte 200 ausgebildet sind, kann der Identifizierungsabschnitt 80 die Testobjekte 200, die nicht richtig funktionierende Schaltelemente aufweisen, basierend auf der Temperaturverteilung des Wafers identifizieren. Beispielsweise kann der Identifizierungsabschnitt 80 als nicht richtig funktionierendes Schaltelement jegliches Schaltelement identifizieren, das sich innerhalb eines vorgegebenen Abstands von einer Stelle befindet, an der die Temperatur einen vorgegebenen Bezugswert überschreitet. Mit dieser Konfiguration kann die Testvorrichtung 100 beim parallelen Testen mehrerer Testobjekte 200 eines Wafers Temperaturabnormalitäten über einen großen Bereich des Wafers erfassen und Regionen identifizieren, in denen Temperaturabnormalitäten auftreten, die die Testobjekte 200 wahrscheinlich beschädigen. Der Identifizierungsabschnitt 80 kann den Steuerabschnitt 10 über betroffene Schaltelemente informieren, die sich innerhalb eines vorgegebenen Abstands von Stellen befinden, an denen die Temperatur den Bezugswert überschreitet, und der Steuerabschnitt 10 kann die Spannungszufuhr zu den entsprechenden Schaltelementen unterbrechen.
Der Bildaufnahmeabschnitt 70 kann ein Bild der Testobjekte 200 über ein Pad aufnehmen, das auf den Testobjekten 200 angeordnet ist. Auf diese Weise kann der Identifizierungsabschnitt 80 die nicht richtig funktionierenden Testobjekte 200 gemäß der erfassten Temperaturverteilung identifizieren. Ein auf den Testobjekten 200 angeordnetes Pad kann für jedes Schaltelement eines Testobjekts 200 bereitgestellt werden, oder für mehrere Elemente kann gemeinsam ein einziges Pad bereitgestellt werden. Unter Verwendung des Bildaufnahmeabschnitts 70 zum Aufnehmen des Bildes der Testobjekte 200 von einem auf den Testobjekten 200 angeordneten Pad können Temperaturabnormalitäten mit einer bestimmten Genauigkeit identifiziert werden, ohne dass die Elemente unter dem Pad freigelegt sein müssen. Außerdem kann der Identifizierungsabschnitt 80 durch Bereitstellen eines jedem Schaltelement der Testobjekte 200 zugeordneten Pads für jedes individuelle Schaltelement identifizieren, ob es durch eine Temperaturabnormalität beeinflusst ist.
3 zeigt exemplarische Wellenformen der Gate-Spannung, der Kollektor-Emitter-Spannung und des Kollektorstroms des Testobjekts 200, des Steuersignals des ersten Halbleiterschalters 24 und der Spannung am Verbindungspunkt A, wenn das Testobjekt 200 während eines Lawinendurchbruchspannungstests des Testobjekts 200, das ein IGBT ist, normal funktioniert. In 3 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 ersten Halbleiterschalters 24 und Vsw das Potenzial am Verbindungspunkt A, der der Knoten ist, der mit dem Anschluss des induktiven Lastabschnitts 22 auf der Seite des Testobjekts 200 verbunden ist.
Beim Testen der Lawinendurchbruchspannung des Testobjekts 200, das ein IGBT ist, schaltet zunächst der Steuerabschnitt 10 das Testobjekt 200 aus und den zweiten Halbleiterschalter 26 ein. Außerdem schaltet der Steuerabschnitt 10, weil keine Abnormalität erfasst wird, den ersten Halbleiterschalter 24 aus und die dritten Halbleiterschalter 28-1 und 28-2 ein. Nachdem das Testobjekt 200 ausgeschaltet und der zweite Halbleiterschalter 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.
Der Steuerabschnitt 10 hält den zweiten Halbleiterschalter 26 auf dem eingeschalteten Zustand. Außerdem hält der Steuerabschnitt 10 die dritten Halbleiterschalter 28-1 und 28-2 auf dem eingeschalteten Zustand, bis eine Abnormalität erfasst wird.
Dann schaltet der Steuerabschnitt 10 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 Nullpotenzial, d.h. das Massepotenzial. Außerdem wird das Potenzial Vsw am Verbindungspunkt A ebenfalls das Nullpotenzial, d.h. das Massepotenzial.
Nachdem das Testobjekt 200 zum Zeitpunkt t1 eingeschaltet ist, nimmt der Kollektorstrom Ic des Testobjekts 200 mit einer der Induktivität des induktiven Lastabschnitts 22 entsprechenden Rate zu. Aufgrund der vom Spannungszufuhrabschnitt 20 zugeführten Spannung wird Energie im induktiven Lastabschnitt 22 gespeichert.
Dann schaltet der Steuerabschnitt 10 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 wird, wird der Stromfluss durch den induktiven Lastabschnitt 22 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 20 erzeugten Zufuhrspannung Vcc und einer der gegenelektromotorischen Kraft des induktiven Lastabschnitts 22 entsprechenden Spannung gleicht.
Nachdem das Testobjekt 200 zum Zeitpunkt t2 ausgeschaltet wurde, entlädt der induktive Lastabschnitt 22 die vom Zeitpunkt t1 zum Zeitpunkt t2 gespeicherte Energie als einen Strom.
Das Testobjekt 200 absorbiert den vom induktiven Lastabschnitt 22 ausgegebenen Strom dadurch, dass ein Kollektorstrom Ic fließt.
Daher veranlasst, nachdem das Testobjekt 200 zum Zeitpunkt t2 ausgeschaltet ist, das Testobjekt 200, dass der Kollektorstrom Ic fließt, bis die gesamte im induktiven Lastabschnitt 22 gespeicherte Energie entladen wurde. Der Kollektorstrom Ic nimmt mit einer der Induktivität des induktiven Lastabschnitts 22 entsprechenden Rate ab. Die Zeitdauer, während der die im induktiven Lastabschnitt 22 gespeicherte Energie als Strom entladen wird, wird als Lawinenperiode Tav bezeichnet.
Wenn die gesamte im induktiven Lastabschnitt 22 gespeicherte Energie entladen worden ist (Zeitpunkt t3), wird der Kollektorstrom Ic = 0. Weil die durch den induktiven Lastabschnitt 22 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.
Die Testvorrichtung 100 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 100, dass das Testobjekt 200 defektfrei ist.
4 zeigt exemplarische Wellenformen der Gate-Spannung, der Kollektor-Emitter-Spannung und des Kollektorstroms des Testobjekts 200, des Steuersignals des ersten Halbleiterschalters 24 und der Spannung am Verbindungspunkt A, wenn das Testobjekt 200 während des Lawinendurchbruchspannungstests des Testobjekts 200, das ein IGBT ist, abnormal arbeitet. In 4 stellen Vge, Vce, Ic, SW und Vsw die gleichen Wellenformen wie in 3 dar.
Es wird hierin vorausgesetzt, dass das Testobjekt 200 während eines Tests nicht richtig funktioniert. In diesem Fall tritt im Betrieb des Testobjekts 200 eine Abnormalität auf.
Beispielsweise kann angenommen werden, dass das Testobjekt 200 im Kurzschlussmodus zum Zeitpunkt t4 während der Lawinenperiode Tav nicht richtig funktioniert. In diesem Fall erzeugt der induktive Lastabschnitt 22 die gegenelektromotorische Kraft, und der Kollektorstrom Ic nimmt rasch zu. Außerdem fällt das Potenzial Vsw am Verbindungspunkt A aufgrund des Kurzschlusses des Testobjekts 200 unverzüglich ab, nimmt dann aber schnell zu, bis es die Begrenzungsspannung erreicht.
Wenn das Testobjekt 200 auf diese Weise nicht richtig funktioniert, besteht, wenn der Kollektorstrom Ic weiterhin vom induktiven Lastabschnitt 22 zum 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 30 der vorliegenden Ausführungsform den Steuerabschnitt 30 darüber, dass eine Abnormalität aufgetreten ist. Beispielsweise kann der Abnormalitätserfassungsabschnitt 30 erfassen, dass der Kollektorstrom Ic während der Lawinenperiode rasch angestiegen ist und den Steuerabschnitt 10 hierüber informieren.
In Antwort auf den Empfang dieser Information vom Abnormalitätserfassungsabschnitt 30 schaltet der Steuerabschnitt 34 den ersten Halbleiterschalter 24 vom aus- auf den eingeschalteten Zustand und schaltet die dritten Halbleiterschalter 28-1 und 28-2 vom ein- auf den ausgeschalteten Zustand (Zeitpunkt t5). Auf diese Weise kann der Steuerabschnitt 10 einen Teil des Stroms, der versucht vom induktiven Lastabschnitt 22 zum Testobjekt 200 zu fließen, stattdessen zum ersten Halbleiterschalter 24 umleiten, wodurch der durch das Testobjekt 200 fließende Kollektorstrom Ic abnimmt, und kann die dritten Halbleiterschalter 28-1 und 28-2 verwenden, um zu verhindern, dass der Kollektorstrom Ic schnell vom induktiven Lastabschnitt 22 zum Testobjekt 200 fließt. Wenn die Spannungszufuhr zum Testobjekt 200 unterbrochen ist, kann der Steuerabschnitt 10 den ersten Halbleiterschalter 24 einschalten, nachdem der zweite Halbleiterschalter 26 ausgeschaltet wurde. Weil der erste Halbleiterschalter 24 und der zweite Halbleiterschalter 26 nicht gleichzeitig eingeschaltet sind, entsteht kein Kurzschluss vom induktiven Lastabschnitt 22 zum Massepotenzial, so dass verhindert werden kann, dass ein übermäßiger Strom vom Spannungszufuhrabschnitt 20 zugeführt wird. Infolge der vorstehend beschriebenen Betriebsweise kann die Testvorrichtung 100 verhindern, dass das Testobjekt 200 oder die Testvorrichtung 100 selbst während eines Lawinendurchbruchspannungstests des Testobjekts 200, das ein IGBT ist, aufgrund eines übermäßigen Stroms beschädigt wird.
Wenn das Testobjekt 200 im offenen Modus nicht richtig funktioniert, kann der Steuerabschnitt 10 noch immer in Antwort auf den Empfang einer Information vom Abnormalitätserfassungsabschnitt 30 den ersten Halbleiterschalter 24 vom aus- auf den eingeschalteten Zustand schalten. Auf diese Weise kann eine niedrige Kollektor-Emitter-Spannung für das Testobjekt 200 aufrechterhalten werden, wodurch eine Beschädigung des Testobjekts 200 oder der Testvorrichtung 100 verhindert wird.
5 zeigt exemplarische Steuersignale mit verschiedenen Schaltzeiten für die dritten Halbleiterschalter 28-1 und 28-2.
Wenn die dritten Halbleiterschalter 28-1 und 28-2 vom aus- auf den eingeschalteten Zustand geschaltet werden, kann der Steuerabschnitt 10 veranlassen, dass der Schaltzeitpunkt jedes von mehreren Steuersignalen für die Halbleiterschalter auftritt, die sich näher am Testobjekt 200 befinden, später auftritt. Auf diese Weise kann, wenn die dritten Halbleiterschalter 28-1 und 28-2 vom aus- auf den eingeschalteten Zustand schalten, der Steuerabschnitt 10 veranlassen, dass der Halbleiterschalter, der näher am Massepotenzial angeordnet ist, in diesem Fall der dritte Halbleiterschalter 28-2, zuletzt eingeschaltet wird.
Wenn die dritten Halbleiterschalter 28-1 und 28-2 vom ein- auf den ausgeschalteten Zustand geschaltet werden, kann der Steuerabschnitt 10 veranlassen, dass der Schaltzeitpunkt jedes von mehreren Steuersignalen für die Halbleiterschalter, die näher am Testobjekt 200 angeordnet sind, früher auftritt. Auf diese Weise kann, wenn die dritten Halbleiterschalter 28-1 und 28-2 vom ein- auf den ausgeschalteten Zustand schalten, der Steuerabschnitt 10 veranlassen, dass der Halbleiterschalter, der sich näher am Massepotenzial befindet, in diesem Fall der dritte Halbleiterschalter 28-2, zuerst ausgeschaltet wird.
Wenn der induktive Lastabschnitt 22 eine übermäßige Spannung erzeugt, kann der Steuerabschnitt 10 den dritten Halbleiterschaltern 28-1 und 28-2 eine gemittelte Spannung zuführen, d.h., der Steuerabschnitt 10 führt die übermäßige Spannung nicht nur einem Halbleiterschalter 50 zu und kann somit verhindern, dass die dritten Halbleiterschalter 28-1 und 28-2 nicht richtig funktionieren.
6 zeigt eine Modifikation, gemäß der die Änderungsrate der Steuersignale für die dritten Halbleiterschalter 28-1 und 28-2 bei einem Übergang vom ein- auf den ausgeschalteten Zustand verschieden ist. Der Steuerabschnitt 10 kann beispielsweise die Änderungsrate für jedes von mehreren Steuersignalen einstellen.
In diesem Fall veranlasst der Steuerabschnitt 10, dass die Änderungsrate für Steuersignale für Halbleiterschalter kleiner ist, die näher am Testobjekt 200 angeordnet sind. Auf diese Weise kann, wenn die dritten Halbleiterschalter 28-1 und 28-2 vom aus- auf den eingeschalteten Zustand geschaltet werden, der Steuerabschnitt 10 veranlassen, dass der Halbleiterschalter, der näher am Massepotenzial angeordnet ist, d.h. in diesem Fall der dritte Halbleiterschalter 28-2, zuletzt eingeschaltet wird.
Wenn die dritten Halbleiterschalter 28-1 und 28-2 vom ein- auf den ausgeschalteten Zustand geschaltet werden, veranlasst der Steuerabschnitt 10, dass die Änderungsrate für Steuersignale für Halbleiterschalter größer ist, die näher am Testobjekt 200 angeordnet sind. Auf diese Weise kann, wenn die dritten Halbleiterschalter 28-1 und 28-2 vom ein- auf den ausgeschalteten Zustand schalten, der Steuerabschnitt 10 veranlassen, dass der Halbleiterschalter, der näher am Massepotenzial angeordnet ist, in diesem Fall der Halbleiterschalter 29-2, zuerst ausgeschaltet wird.
Wenn der induktive Lastabschnitt 22 eine übermäßige Spannung erzeugt, kann der Steuerabschnitt 10 den dritten Halbleiterschaltern 28-1 und 28-2 eine gemittelte Spannung zuführen, d.h., der Steuerabschnitt 10 führt die übermäßige Spannung nicht nur einem Halbleiterschalter zu und kann somit verhindern, dass die dritten Halbleiterschalter 28-1 und 28-2 nicht richtig funktionieren.
Mit der vorstehenden Konfiguration kann die Spannungszufuhr zu einem Testobjekt unterbrochen werden, wenn eine Abnormalität, wie beispielsweise ein vorgegebener Stromwert, erfasst wird, um eine Beschädigung des Testobjekts zu verhindern. Außerdem kann, wenn die Spannungszufuhr unterbrochen ist, verhindert werden, dass ein übermäßiger Strom durch das Testobjekt fließt.
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.
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.

Claims

Testvorrichtung zum Testen eines Testobjekts, mit: einem Spannungszufuhrabschnitt, der eine dem Testobjekt zuzuführende Zufuhrspannung erzeugt; einem in einem vom Spannungszufuhrabschnitt zum Testobjekt führenden Pfad angeordneten induktiven Lastabschnitt; einem ersten Halbleiterschalter, der in einem vom induktiven Lastabschnitt zum Testobjekt führenden Pfad angeordnet und zum Testobjekt parallel geschaltet ist; einem zwischen dem Spannungszufuhrabschnitt und dem induktiven Lastabschnitt angeordneten zweiten Halbleiterschalter; und einem Steuerabschnitt, der den ersten Halbleiterschalter einschaltet, wenn die Spannungszufuhr zum Testobjekt unterbrochen ist, wobei, wenn die Spannungszufuhr zum Testobjekt unterbrochen ist, der Steuerabschnitt den ersten Halbleiterschalter einschaltet, nachdem der zweite Halbleiterschalter ausgeschaltet wurde.
Testvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der erste Halbleiterschalter einen größeren zulässigen Strom aufweist als das Testobjekt.
Testvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der erste Halbleiterschalter einen niedrigeren Durchlass- oder Einschaltwiderstand hat als das Testobjekt.
Testvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, ferner mit einer Entladungsröhre, die zum Testobjekt parallel geschaltet ist und die dem Testobjekt zugeführte Spannung begrenzt.
Testvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, ferner mit mehreren dritten Halbleiterschaltern, die mit dem Testobjekt in dem vom induktiven Lastabschnitt zum Testobjekt führenden Pfad in Serie geschaltet sind, wobei der Steuerabschnitt die dritten Halbleiterschalter ausschaltet, wenn die Spannungszufuhr zum Testobjekt unterbrochen ist.
Testvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Testobjekt und der erste Halbleiterschalter Bipolartransistoren mit isolierter Gate-Elektrode (IGBTs) sind.
Testvorrichtung zum Testen eines Testobjekts, mit: einem Spannungszufuhrabschnitt, der eine dem Testobjekt zuzuführende Zufuhrspannung erzeugt; einem in einem vom Spannungszufuhrabschnitt zum Testobjekt führenden Pfad angeordneten induktiven Lastabschnitt; einem ersten Halbleiterschalter, der in einem vom induktiven Lastabschnitt zum Testobjekt führenden Pfad angeordnet und zum Testobjekt parallel geschaltet ist; und einem Steuerabschnitt, der den ersten Halbleiterschalter einschaltet, wenn während des Testens eine Abnormalität aufgetreten ist und die Spannungszufuhr zum Testobjekt unterbrochen ist.
Testvorrichtung zum Testen eines Testobjekts, mit: einem Spannungszufuhrabschnitt, der eine dem Testobjekt zuzuführende Zufuhrspannung erzeugt; einem in einem vom Spannungszufuhrabschnitt zum Testobjekt führenden Pfad angeordneten induktiven Lastabschnitt; einem ersten Halbleiterschalter, der in einem vom induktiven Lastabschnitt zum Testobjekt führenden Pfad angeordnet und zum Testobjekt parallel geschaltet ist; einem Steuerabschnitt, der den ersten Halbleiterschalter einschaltet, wenn die Spannungszufuhr zum Testobjekt unterbrochen ist; einem Bilderfassungsabschnitt, der ein Bild des Testobjekts unter Verwendung einer Kamera aufnimmt, die dazu geeignet ist, eine Temperaturverteilung eines Gegenstandes zu erfassen; und einem Identifizierungsabschnitt, der basierend auf der erfassten Temperaturverteilung identifiziert, welche Schaltelemente unter mehreren Schaltelementen des Testobjekts nicht richtig funktionieren, wobei der Identifizierungsabschnitt als nicht richtig funktionierende Schaltelemente solche Schaltelemente identifiziert, die sich innerhalb eines vorgegebenen Abstands von einer Stelle befinden, an der die Temperatur einen vorgegebenen Bezugswert überschreitet.
Testvorrichtung nach Anspruch 8, wobei der Bilderfassungsabschnitt ein Bild eines Wafers aufnimmt, auf dem mehrere Testobjekte ausgebildet sind, und der Identifizierungsabschnitt basierend auf der Temperaturverteilung des Wafers Testobjekte identifiziert, die nicht richtig funktionierende Schaltelemente aufweisen.
Testvorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, wobei ein Pad auf dem Testobjekt angeordnet ist, und wobei nicht richtig funktionierende Zellen basierend auf der Temperaturverteilung identifiziert werden, die anhand eines durch das Pad aufgenommenen Bildes erhalten wird.