JP2007183167A - Device evaluation system and method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device evaluation system and a device evaluation method allowing to inspect the durability of a device which is used in a higher temperature range than ever before. <P>SOLUTION: The evaluation system 30 comprises an electronic cooling element (a Peltier element 9), a heat radiation member (a radiator 11), a coolant channel 13, a heat exchanger 15, a pump 14, a coolant 17, and a control section (a controller 29). The Peltier element 9 is thermally connected to an object under measurement 1 including a semiconductor device. The radiator 11, coolant channel 13, heat exchanger 15, and pump 14 are thermally connected to the Peltier element 9. The controller 29 controls power to be input to the object under measurement 1 and the Peltier element 9. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

この発明は、デバイス評価装置およびデバイス評価方法に関し、より特定的には、従来より高温領域におけるデバイスの評価が可能なデバイス評価装置およびデバイス評価方法に関する。   The present invention relates to a device evaluation apparatus and a device evaluation method, and more specifically to a device evaluation apparatus and a device evaluation method that can evaluate a device in a higher temperature region than in the past.

従来、半導体デバイスの用途の1つとして、高耐圧、高電力用途のパワーデバイスが知られている。このようなパワーデバイスとして、現在は主にシリコン(Si)を用いたデバイスが用いられているが、より高性能なものとしてSiCを用いたデバイスも提案されている(たとえば、非特許文献1参照)。このようなパワーデバイスについては、使用時の温度が比較的高温になることから、当該デバイスの実装材料間の熱膨張係数の差に起因する応力に対する耐久試験(サーマルサイクル試験)が行なわれる。
河合 寿、「SiCデバイスへの期待 自動車エレクトロニクスの立場から」、FEDレビュー、財団法人 新機能素子研究開発協会、Vol.2 No.1 2002
Conventionally, a power device for high withstand voltage and high power is known as one of the uses of a semiconductor device. Currently, devices using silicon (Si) are mainly used as such power devices, but devices using SiC have also been proposed as higher performance devices (see, for example, Non-Patent Document 1). ). Since such a power device has a relatively high temperature during use, a durability test (thermal cycle test) against a stress caused by a difference in thermal expansion coefficient between mounting materials of the device is performed.
Hisashi Kawai, “Expectations for SiC devices from the perspective of automotive electronics”, FED Review, New Functional Device Research and Development Association, Vol. 1 2002

上述したサーマルサイクル試験については、JIS C7021に規定されている。しかし、現在行なわれているサーマルサイクル試験は、Siを用いたデバイスを前提としたものであり、Siを用いたデバイスの動作保証温度域(−40〜150℃)を保証するためのものである。   The above-described thermal cycle test is defined in JIS C7021. However, the thermal cycle test currently being conducted is premised on a device using Si, and is intended to guarantee the guaranteed operating temperature range (-40 to 150 ° C.) of the device using Si. .

一方、上述したSiCを用いたデバイスをパワーデバイスとして用いる場合には、より高温域(たとえば200℃以上の温度域)での動作が想定される。しかし、従来のサーマルサイクル試験を行なうための評価装置や評価方法では、このような高温域での試験を想定していないため、Siを用いたデバイスより高温域で用いられるデバイス(たとえばSiCを用いたデバイス)について、その耐久性を検証するためのサーマルサイクル試験を十分に行なうことは困難であった。   On the other hand, when the above-described device using SiC is used as a power device, an operation in a higher temperature range (for example, a temperature range of 200 ° C. or higher) is assumed. However, since the conventional evaluation apparatus and evaluation method for performing a thermal cycle test do not assume such a test in a high temperature range, a device (for example, using SiC) that is used in a higher temperature range than a device using Si is used. It was difficult to sufficiently conduct a thermal cycle test for verifying the durability of the device.

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の目的は、従来より高温域で用いられるデバイスの耐久性を検証することが可能なデバイス評価装置およびデバイス評価方法を提供することである。   The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a device evaluation apparatus and device evaluation capable of verifying the durability of a device used in a higher temperature range than before. Is to provide a method.

この発明に従ったデバイス評価装置は、電子冷却素子と放熱部材と制御部とを備える。電子冷却素子は、半導体デバイスを含む被測定体と熱的に接続される。放熱部材は、電子冷却素子と熱的に接続される。制御部は、被測定体と電子冷却素子へ入力する電力を制御する。   A device evaluation apparatus according to the present invention includes an electronic cooling element, a heat radiating member, and a control unit. The electronic cooling element is thermally connected to a measurement object including a semiconductor device. The heat radiating member is thermally connected to the electronic cooling element. A control part controls the electric power input into a to-be-measured object and an electronic cooling element.

このようにすれば、被測定体自体に電力を入力することにより被測定体自体を発熱させて、半導体デバイスを含む被測定体の温度を上昇させることができるので、外部から被測定体を加熱する場合より、より被測定体の実動条件に近い条件においてサーマルサイクル試験を実施することができる。したがって、被測定体の半導体デバイスがSiCを用いたデバイスのように従来のシリコンを用いたデバイスよりより高温域で動作する場合であっても、被測定体の動作温度域(従来より高温域)における試験を簡単に実施することができる。   In this way, by inputting electric power to the measured object itself, the measured object itself can generate heat, and the temperature of the measured object including the semiconductor device can be raised, so that the measured object is heated from the outside. Therefore, the thermal cycle test can be performed under conditions closer to the actual operating conditions of the object to be measured. Therefore, even when the semiconductor device of the device under test operates at a higher temperature range than a device using conventional silicon such as a device using SiC, the operating temperature range of the device under test (higher temperature range than before) The test in can be easily performed.

また、被測定体自体を発熱体として利用するので、デバイス評価装置自体にはヒータなどの加熱装置を配置する必要がない。このため、デバイス評価装置の装置構成を簡略化できる。   Further, since the measured object itself is used as a heating element, it is not necessary to arrange a heating device such as a heater in the device evaluation apparatus itself. For this reason, the apparatus configuration of the device evaluation apparatus can be simplified.

なお、ここで半導体デバイスとは、シリコン(Si)や炭化シリコン(SiC)などの半導体を基板として用いたデバイスを意味する。また、被測定体は、上述した半導体デバイス単体、当該半導体デバイスを内部に組込んだ半導体パッケージ、あるいは当該半導体デバイスを部品の一部として用い、所定の機能を実現するために複数の部品を組合せて構成されたモジュールであってもよい。また、上述した電子冷却素子と被測定体とを「熱的に接続」するとは、電子冷却素子と被測定体との間で熱の伝達が可能なように、電子冷却素子と被測定体とを直接接続することや、あるいは熱を伝えることが可能な部材を介して電子冷却素子と被測定体とを間接的に接続することを含み、電子冷却素子と被測定体との間で熱の伝達が可能であれば、どのような接続方法を用いてもよい。   Here, the semiconductor device means a device using a semiconductor such as silicon (Si) or silicon carbide (SiC) as a substrate. In addition, the object to be measured is a single semiconductor device, a semiconductor package in which the semiconductor device is incorporated, or a combination of a plurality of components to realize a predetermined function using the semiconductor device as a part of the component. It may be a module configured as described above. In addition, “thermally connecting” the above-described electronic cooling element and the measured object means that the electronic cooling element and the measured object are connected so that heat can be transferred between the electronic cooling element and the measured object. Directly connecting the electronic cooling element and the object to be measured via a member capable of transferring heat, and the heat between the electronic cooling element and the object to be measured. Any connection method may be used as long as transmission is possible.

また、ここで電子冷却素子とは、電力を投入することにより、素子の異なる面(両面)における温度に差をつけることができる素子、あるいは素子の異なる面の1つで吸熱、他の面で発熱が起こり結果的にヒートポンプとして作用することが可能な素子を意味し、具体的にはペルチェ素子が挙げられる。   In addition, the thermoelectric cooling element is an element that can make a difference in temperature on different surfaces (both sides) of the element by applying power, or one of the different surfaces of the element that absorbs heat, and the other surface. It means an element that generates heat and can act as a heat pump as a result, and specifically includes a Peltier element.

この発明に従ったデバイス評価方法は、上記デバイス評価装置を用いたデバイス評価方法であって、電子冷却素子に被測定体を熱的に接続する工程と、テスト工程とを備える。テスト工程では、前記被測定体に電力を入力することにより、被測定体の温度を上昇させる加熱工程と、電子冷却素子に電力を入力することにより被測定体の熱を放熱部材へ伝達し、被測定体を冷却する冷却工程とを、1回以上繰返すように、電力を制御部により制御する。   A device evaluation method according to the present invention is a device evaluation method using the device evaluation apparatus, and includes a step of thermally connecting a measurement object to an electronic cooling element and a test step. In the test process, by inputting electric power to the object to be measured, a heating process for increasing the temperature of the object to be measured, and transferring heat to the object to be measured by inputting electric power to the electronic cooling element, The power is controlled by the control unit so that the cooling process for cooling the measurement object is repeated one or more times.

このようにすれば、被測定体自体からの発熱を利用して被測定体の温度を昇温する一方、電子冷却素子によって被測定体の熱を放熱部材へ伝達することによって、被測定体に対するサーマルサイクル試験を簡便に行なうことができる。   In this way, the temperature of the measured object is raised using the heat generated from the measured object itself, while the heat of the measured object is transmitted to the heat radiating member by the electronic cooling element, thereby A thermal cycle test can be easily performed.

このように、本発明によれば、被測定体の実動条件に近い条件においてサーマルサイクル試験を実施することができるので、被測定体の半導体デバイスがSiCを用いたデバイスのように従来のシリコンを用いたデバイスよりより高温域で動作する場合であっても、被測定体の動作温度域における試験を簡単に実施することができる。   As described above, according to the present invention, since the thermal cycle test can be performed under conditions close to the actual operating conditions of the measured object, the semiconductor device of the measured object is a conventional silicon like a device using SiC. Even when the device operates in a higher temperature range than the device using the device, the test in the operating temperature range of the object to be measured can be easily performed.

以下図面に基づいて、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated.

(実施の形態1)
図1は、本発明に従った評価装置の実施の形態1の模式図である。図1を参照して、本発明に従った評価装置の実施の形態1を説明する。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic diagram of Embodiment 1 of an evaluation apparatus according to the present invention. With reference to FIG. 1, Embodiment 1 of the evaluation apparatus according to the present invention will be described.

図1に示すように、本発明に従ったデバイス評価装置としての評価装置30は、半導体デバイスを含む被測定体1と熱的に接続される電子冷却素子としてのペルチェ素子9と、ペルチェ素子9と熱的に接続された放熱部材としての放熱器11と、被測定体1とペルチェ素子9とへ入力する電力を制御する制御部としての制御装置29とを備える。より具体的には、被測定体1は、グリスを介してベースプレート5と接続される。ベースプレート5の表面において被測定体1の下に位置する領域には溝が形成され、当該溝の内部には被測定体1の温度を測定するための熱電対7が配置されている。ベースプレート5の平面形状のサイズは被測定体1の平面形状のサイズより大きくなっている。また、ベースプレート5を構成する材料としては、熱伝達を効率的に行なえる材料であればどのような材料を用いてもよい。たとえば、ベースプレート5をアルミニウムや銅、あるいはこれらを含む合金などの金属により構成してもよい。   As shown in FIG. 1, an evaluation apparatus 30 as a device evaluation apparatus according to the present invention includes a Peltier element 9 as an electronic cooling element that is thermally connected to a measurement object 1 including a semiconductor device, and a Peltier element 9. And a heat radiator 11 as a heat radiating member thermally connected to each other, and a control device 29 as a control unit that controls electric power input to the measured object 1 and the Peltier element 9. More specifically, the DUT 1 is connected to the base plate 5 via grease. A groove is formed in a region of the surface of the base plate 5 located under the measured object 1, and a thermocouple 7 for measuring the temperature of the measured object 1 is disposed in the groove. The size of the planar shape of the base plate 5 is larger than the size of the planar shape of the DUT 1. Moreover, as a material which comprises the baseplate 5, what kind of material may be used if it is a material which can perform heat transfer efficiently. For example, the base plate 5 may be made of metal such as aluminum, copper, or an alloy containing these.

なお、被測定体1の温度を測定する方法としては、熱電対7に変えて、非接触型の温度計(たとえば赤外線温度計)を用いる方法や、被測定体1に含まれるダイオードのVf(順方向電圧)を測定する方法を用いてもよい。この場合、たとえば非接触の温度計であれば被測定体1と対向する任意の位置に配置することができる。   In addition, as a method of measuring the temperature of the device under test 1, a method using a non-contact type thermometer (for example, an infrared thermometer) instead of the thermocouple 7, or a diode Vf included in the device under test 1 ( A method of measuring a forward voltage) may be used. In this case, for example, if it is a non-contact thermometer, it can be arranged at an arbitrary position facing the measured object 1.

ベースプレート5の下面はグリス3を介してペルチェ素子9の上面と接続されている。ペルチェ素子9の下面はグリス3を介して放熱器11と接続されている。また、ペルチェ素子9にはその外周部に外側へ突出したフランジ部10が形成されている。当該フランジ部10にはネジ孔が形成されている。ネジ孔には固定用ネジ12が挿入されている。その固定用ネジ12の先端部は放熱器11の上部表面に形成された固定用孔に挿入固定されている。つまり、固定用ネジ12はペルチェ素子9のフランジ部10のネジ孔と放熱器11の上部表面の固定用孔とに挿入固定されることにより、ペルチェ素子9と放熱器11とを接続、固定している。   The lower surface of the base plate 5 is connected to the upper surface of the Peltier element 9 via the grease 3. The lower surface of the Peltier element 9 is connected to the radiator 11 through the grease 3. Further, the Peltier element 9 is formed with a flange portion 10 protruding outward on the outer peripheral portion thereof. A screw hole is formed in the flange portion 10. A fixing screw 12 is inserted into the screw hole. The tip of the fixing screw 12 is inserted and fixed in a fixing hole formed in the upper surface of the radiator 11. In other words, the fixing screw 12 is inserted and fixed in the screw hole of the flange portion 10 of the Peltier element 9 and the fixing hole on the upper surface of the radiator 11, thereby connecting and fixing the Peltier element 9 and the radiator 11. ing.

放熱器11は、その上部表面が平坦に形成されている一方、その下部には図1に示すように放熱部となる複数の放熱フィンが形成されている。放熱器11を構成する材料としては、熱伝達を効率的に行なえる材料であればどのような材料を用いてもよい。たとえば、放熱器11をアルミニウムや銅、あるいはこれらの元素を含む合金などの金属により構成してもよい。また、放熱器11には上記放熱フィンに接触して熱を放熱器11から除去するための冷媒17を供給するため、冷媒流路13が接続されている。冷媒流路13は、放熱器11の一方端部からポンプ14、熱交換器15を介して放熱器11の他方端部を接続する循環路を構成している。   The heat radiator 11 has a flat upper surface, and a plurality of heat radiating fins serving as heat radiating portions as shown in FIG. As a material constituting the radiator 11, any material may be used as long as the material can efficiently perform heat transfer. For example, the radiator 11 may be made of metal such as aluminum, copper, or an alloy containing these elements. In addition, a refrigerant flow path 13 is connected to the radiator 11 in order to supply a refrigerant 17 for contacting the radiating fin and removing heat from the radiator 11. The refrigerant flow path 13 constitutes a circulation path that connects the other end of the radiator 11 from one end of the radiator 11 via the pump 14 and the heat exchanger 15.

冷媒17は、ポンプ14を駆動することによって、たとえば放熱器11の一方端部から放熱器11の放熱フィンに接触するように流動する。放熱フィンに冷媒17が接触することにより、冷媒17は放熱器11から熱を奪う。そして、冷媒17は放熱器11の他方端部に到達した後、放熱器11の他方端部から冷媒流路13を流動して熱交換器15に到達する。熱交換器15では冷媒17と別の媒体(たとえば外気)との間で熱交換が行なわれる結果、冷媒17が冷却される。熱交換器15を通過した冷媒17はポンプ14に到達した後、再びポンプ14の駆動により放熱器11の一方端部へ供給される。図1に示すように、冷媒流路13において放熱器11の下流側に位置する部分には冷媒17の温度を測定するための温度センサ16が配置されている。   By driving the pump 14, the refrigerant 17 flows from one end of the radiator 11 so as to contact the radiating fins of the radiator 11, for example. When the refrigerant 17 comes into contact with the radiating fin, the refrigerant 17 takes heat from the radiator 11. Then, after the refrigerant 17 reaches the other end of the radiator 11, the refrigerant 17 flows from the other end of the radiator 11 through the refrigerant flow path 13 and reaches the heat exchanger 15. In the heat exchanger 15, the refrigerant 17 is cooled as a result of heat exchange between the refrigerant 17 and another medium (for example, outside air). After the refrigerant 17 that has passed through the heat exchanger 15 reaches the pump 14, it is supplied again to one end of the radiator 11 by driving the pump 14. As shown in FIG. 1, a temperature sensor 16 for measuring the temperature of the refrigerant 17 is disposed in a portion of the refrigerant flow path 13 located on the downstream side of the radiator 11.

放熱器11、ペルチェ素子9およびベースプレート5の位置を固定するため、複数の固定部材20が配置されている。固定部材20は、押え部材18a、18bと支持部材19とからなる。押え部材18aはベースプレート5の上部表面の延びる方向と同じ方向に延びるように配置される板状または棒状の形状を有している。押え部材18aの一方端部がベースプレート5の上部表面の端部と接触するように、押え部材18aは配置されている。また、押え部材18bは、放熱器11の上部表面の延びる方向と同じ方向に延びるように配置される板状または棒状の形状を有している。押え部材18bの一方端部が放熱器11の下部において冷媒流路13の外壁面に接触するように、押え部材18bは配置されている。   In order to fix the positions of the radiator 11, the Peltier element 9, and the base plate 5, a plurality of fixing members 20 are arranged. The fixing member 20 includes pressing members 18 a and 18 b and a support member 19. The pressing member 18a has a plate-like or bar-like shape arranged so as to extend in the same direction as the direction in which the upper surface of the base plate 5 extends. The presser member 18a is arranged so that one end of the presser member 18a contacts the end of the upper surface of the base plate 5. The pressing member 18b has a plate-like or bar-like shape that is arranged to extend in the same direction as the direction in which the upper surface of the radiator 11 extends. The holding member 18b is arranged so that one end of the holding member 18b contacts the outer wall surface of the refrigerant flow path 13 at the lower part of the radiator 11.

押え部材18a、18bの他方端部には、押え部材18a、18bを連結固定するための支持部材19が接続されている。支持部材19は、押え部材18a、18bを連結するとともに、押え部材18a、18bを互いに近づく方向へ押圧可能になっている。たとえば、押え部材18a、18bの他方端部に支持部材19を挿通するための穴を形成しておき、その穴に支持部材19の端部を挿入する。そして、支持部材19の端部にネジ溝を形成するとともに、当該端部側からナットなどの固定具をねじ込むことによって、押え部材18a、18bを互いに近づく方向へ押圧する。このようにして、固定部材20によって放熱器11、ペルチェ素子9およびベースプレート5の位置を固定できる。   A support member 19 for connecting and fixing the presser members 18a and 18b is connected to the other ends of the presser members 18a and 18b. The support member 19 connects the presser members 18a and 18b, and can press the presser members 18a and 18b in a direction approaching each other. For example, a hole for inserting the support member 19 is formed in the other end of the pressing members 18a and 18b, and the end of the support member 19 is inserted into the hole. And while forming a screw groove in the edge part of the supporting member 19, the fixing members, such as a nut, are screwed in from the said edge part side, and the pressing members 18a and 18b are pressed in the direction which mutually approaches. In this manner, the positions of the radiator 11, the Peltier element 9, and the base plate 5 can be fixed by the fixing member 20.

また、被測定体1、ベースプレート5、ペルチェ素子9、放熱器11、固定部材20を内部に保持するように、密閉ケース28が配置されている。密閉ケース28はその内部を外部から隔離できるように構成されている。密閉ケース28を構成する材料としては、その内部を外部から隔離でき、また内部に配置される雰囲気ガスに対する耐性を有する材料であればどのような材料を用いてもよい。   Further, a sealed case 28 is arranged so as to hold the device under test 1, the base plate 5, the Peltier element 9, the radiator 11, and the fixing member 20 inside. The hermetic case 28 is configured so that its inside can be isolated from the outside. As the material constituting the sealed case 28, any material may be used as long as the inside can be isolated from the outside and the material is resistant to the atmospheric gas disposed inside.

密閉ケース28には、図示しないがその内部の圧力を調整するための圧力調整部材としての排気ポンプが配管を介して接続されていてもよい。また、密閉ケース28には、その内部に所定の雰囲気ガス(たとえばアルゴンガス、窒素ガスなどの不活性ガス、あるいは結露を防止するための乾燥空気など)を供給するための雰囲気ガス供給部材としてのマスフローコントローラが配管を介して接続されていてもよい。マスフローコントローラは、別の配管を介して上記雰囲気ガスの供給源(たとえば雰囲気ガスを蓄積するタンクなど)に接続されていてもよい。   Although not shown, an exhaust pump as a pressure adjusting member for adjusting the internal pressure may be connected to the sealed case 28 via a pipe. The sealed case 28 is used as an atmosphere gas supply member for supplying a predetermined atmosphere gas (for example, an inert gas such as argon gas or nitrogen gas, or dry air for preventing condensation) to the inside of the sealed case 28. A mass flow controller may be connected via piping. The mass flow controller may be connected to the supply source of the atmospheric gas (for example, a tank for storing the atmospheric gas) via another pipe.

評価装置30は、上述したペルチェ素子9や被測定体1、ポンプ14や熱交換器15などに対して供給される電力を制御するための制御装置29を備えている。制御装置29は、被測定体用電源21、被測定体発熱用電源22、ペルチェ素子用電源23、冷却系電源24、これらの電源を制御するためのコントローラ26を含む。なお、制御装置29は、コントローラ26として動作するマイクロコンピュータ、各種電源、各種スイッチなどを搭載した専用の制御ボードにより構成してもよいし、一般的なパーソナルコンピュータにおいて制御プログラムと、当該パーソナルコンピュータに接続され各種電源、各種スイッチなどを搭載した装置とにより構成してもよい。被測定体用電源21および被測定体発熱用電源22は、それぞれ被測定体1に電流センサ25を介して接続線により接続されている。また、ペルチェ素子用電源23は、ペルチェ素子9に電流センサ25を介して接続線により接続されている。冷却系電源24は、ポンプ14および熱交換器15のそれぞれに電流センサ25を介して接続されている。なお、熱交換器15が電流による駆動を必要としないような構成の場合には、冷却系電源24はポンプ14のみに接続されていればよい。また、上述した、被測定体用電源21、被測定体発熱用電源22、ペルチェ素子用電源23、および冷却系電源24は、それぞれ後述するPWM制御や電圧制御などを行なうための制御回路を含むものである。   The evaluation device 30 includes a control device 29 for controlling the power supplied to the Peltier element 9, the DUT 1, the pump 14, the heat exchanger 15, and the like described above. The control device 29 includes a measured object power supply 21, a measured object heating power supply 22, a Peltier element power supply 23, a cooling system power supply 24, and a controller 26 for controlling these power supplies. The control device 29 may be configured by a dedicated control board equipped with a microcomputer that operates as the controller 26, various power sources, various switches, and the like. You may comprise by the apparatus connected and mounted with various power supplies, various switches, etc. The power supply 21 for the measured object and the power supply 22 for the measured object heating are connected to the measured object 1 via the current sensor 25 via connection lines. The Peltier element power source 23 is connected to the Peltier element 9 via a current sensor 25 via a connection line. The cooling system power supply 24 is connected to each of the pump 14 and the heat exchanger 15 via a current sensor 25. If the heat exchanger 15 is configured not to be driven by electric current, the cooling system power supply 24 may be connected only to the pump 14. In addition, the above-described power supply 21 to be measured, power supply 22 to be measured heat source, Peltier element power supply 23 and cooling system power supply 24 include control circuits for performing PWM control and voltage control, which will be described later, respectively. It is a waste.

なお、ここでPWM制御(Pulse Width Modulation control)とは、パルス幅変調制御を意味し、ここでは被測定体1へ入力する電流の電圧をONとOFFとを繰返すパルス波状にし、当該パルス波のONとOFFとの比率(パルス幅)を変化させることによって被測定体へ入力する電力を制御している。また、ここで電圧変更制御とは、被測定体1へ入力する電流の電圧の値を時間とともに変更する制御を意味する。   In addition, PWM control (Pulse Width Modulation control) here means pulse width modulation control, and here, the voltage of the current input to the measurement object 1 is changed to a pulse waveform that repeats ON and OFF, and the pulse wave The electric power input to the object to be measured is controlled by changing the ratio between ON and OFF (pulse width). Moreover, voltage change control means control which changes the value of the voltage of the electric current input into the to-be-measured object 1 with time here.

上述した、被測定体用電源21、被測定体発熱用電源22、ペルチェ素子用電源23、および冷却系電源24のそれぞれは、コントローラ26と接続されており、当該コントローラ26により制御される。また、コントローラ26には、冷媒17の温度を測定する温度センサ16および被測定体1の温度を測定する熱電対7と接続されている。コントローラ26には、これらの温度センサ16や熱電対7からそれぞれ温度の測定データが入力される。コントローラ26は、これらの測定データを評価装置30の制御に用いている。   Each of the measurement object power supply 21, the measurement object heating power supply 22, the Peltier element power supply 23, and the cooling system power supply 24 described above is connected to the controller 26 and controlled by the controller 26. The controller 26 is connected to a temperature sensor 16 that measures the temperature of the refrigerant 17 and a thermocouple 7 that measures the temperature of the DUT 1. The controller 26 receives temperature measurement data from the temperature sensor 16 and the thermocouple 7. The controller 26 uses these measurement data to control the evaluation device 30.

次に、図1に示した評価装置30を用いた被測定体1のデバイス評価方法(サーマルサイクル試験)を例にして、評価装置30の動作を説明する。図2は、図1に示した評価装置を用いたデバイス評価方法を示すフローチャートである。図3は、図2に示したフローチャートにおけるテスト工程の内容を示すフローチャートである。図2および図3を参照して、図1に示した評価装置を用いたデバイス評価方法を説明する。   Next, the operation of the evaluation apparatus 30 will be described by taking as an example a device evaluation method (thermal cycle test) of the device under test 1 using the evaluation apparatus 30 shown in FIG. FIG. 2 is a flowchart showing a device evaluation method using the evaluation apparatus shown in FIG. FIG. 3 is a flowchart showing the contents of the test process in the flowchart shown in FIG. A device evaluation method using the evaluation apparatus shown in FIG. 1 will be described with reference to FIGS.

図2に示すように、図1に示した評価装置30を用いたデバイス評価方法は、被測定体準備工程(S100)、テスト工程(S200)、および後処理工程(S300)を備える。被測定体準備工程(S100)では、図1に示したベースプレート5上の所定の位置に、グリス3を介して、半導体デバイスを含むモジュールなどの被測定体1を配置する。また、密閉ケース28を密閉することにより、密閉ケース28の外部と、被測定体1が配置された密閉ケース28の内部とを隔離するとともに、密閉ケース28の内部の雰囲気ガスの組成や圧力を所定の条件に調整する。   As shown in FIG. 2, the device evaluation method using the evaluation apparatus 30 shown in FIG. 1 includes a measured object preparation step (S100), a test step (S200), and a post-processing step (S300). In the measurement object preparation step (S100), the measurement object 1 such as a module including a semiconductor device is disposed via a grease 3 at a predetermined position on the base plate 5 shown in FIG. Further, by sealing the sealed case 28, the outside of the sealed case 28 and the inside of the sealed case 28 in which the measured object 1 is arranged are isolated, and the composition and pressure of the atmospheric gas inside the sealed case 28 are set. Adjust to predetermined conditions.

次に、テスト工程(S200)を実施する。このテスト工程(S200)の具体的な内容は後述する。そして、テスト工程(S200)が終了した後、後処理工程(S300)を実施する。具体的には、テストが終了した被測定体1をベースプレート5上から取出す。   Next, a test process (S200) is performed. Specific contents of this test step (S200) will be described later. And after a test process (S200) is complete | finished, a post-processing process (S300) is implemented. Specifically, the device under test 1 for which the test has been completed is taken out from the base plate 5.

次に、上記テスト工程(S200)の具体的な内容を、図3を参照しながら説明する。図3に示すように、テスト工程(S200)(図2参照)では、まず被測定体1の温度を所定の温度まで上昇させた後、その温度(高温側の維持温度)において所定時間維持する昇温工程(S210)を実施する。この昇温工程(S210)では、具体的には被測定体発熱用電源22(図1参照)から被測定体1へ電力を供給することにより被測定体1から発熱させる。また、同時にペルチェ素子9に対してはペルチェ素子用電源23からの電力の供給を停止しておく。この結果、被測定体1からの発熱量の方がベースプレート5およびペルチェ素子9を介して被測定体1から除去される熱量より大きくなるため、被測定体1の温度を上昇させることができる。また、被測定体1の温度を高温側の維持温度で一定に保つ場合には、後述するように被測定体発熱用電源22またはペルチェ素子用電源23から出力される電力を制御することにより、被測定体1の温度を上記維持温度で一定に保つことが可能になる。   Next, the specific content of the test step (S200) will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 3, in the test step (S200) (see FIG. 2), first, the temperature of the object to be measured 1 is raised to a predetermined temperature and then maintained at that temperature (maintenance temperature on the high temperature side) for a predetermined time. A temperature raising step (S210) is performed. In this temperature raising step (S210), specifically, the measured object 1 is caused to generate heat by supplying electric power to the measured object 1 from the measured object heating power source 22 (see FIG. 1). At the same time, the supply of power from the Peltier element power supply 23 is stopped for the Peltier element 9. As a result, the amount of heat generated from the device under test 1 becomes larger than the amount of heat removed from the device under test 1 via the base plate 5 and the Peltier element 9, so that the temperature of the device under test 1 can be raised. Further, when the temperature of the device under test 1 is kept constant at the high temperature side maintenance temperature, by controlling the power output from the device under test heating power source 22 or the Peltier element power source 23 as described later, It becomes possible to keep the temperature of the DUT 1 constant at the above maintenance temperature.

次に、冷却工程(S220)を実施する。冷却工程(S220)では、上述した高温側の維持温度で一定時間保たれた被測定体1の温度を低下させ、所定の温度(低温側の維持温度)で所定時間維持する。具体的には、後述するように被測定体発熱用電源22からの電力の出力を停止または低減させる一方、ペルチェ素子用電源23から出力される電力を制御することにより、被測定体1の温度を上記低温側の維持温度で維持することができる。   Next, a cooling step (S220) is performed. In the cooling step (S220), the temperature of the measurement object 1 maintained for a certain period of time at the above-described high temperature side maintenance temperature is lowered and maintained at a predetermined temperature (low temperature side maintenance temperature) for a predetermined time. Specifically, as will be described later, the temperature of the device under test 1 is controlled by controlling the power output from the power source 23 for the Peltier element while stopping or reducing the output of the power from the device heat generating power source 22. Can be maintained at the maintenance temperature on the low temperature side.

次に、昇温、冷却を所定回数繰返したかどうかを判別する工程(S230)を実施する。この工程(S230)では、上述した昇温工程(S210)および冷却工程(S220)を所定回数繰返したかどうかを判別し、所定回数繰返されていないと判断された場合(NOと判断された場合)には再度昇温工程(S210)、冷却工程(S220)を実施する。また、当該工程(S230)において上記工程が所定回数繰返されたと判断された場合(YESと判断された場合)には、被測定体発熱用電源22やペルチェ素子用電源23などをOFFにするといった後処理を行なう工程(S240)を実施する。このようにして、テスト工程(S200)を実施できる。   Next, a step (S230) of determining whether the temperature raising and cooling have been repeated a predetermined number of times is performed. In this step (S230), it is determined whether or not the temperature raising step (S210) and the cooling step (S220) described above have been repeated a predetermined number of times, and when it is determined that the predetermined number of times has not been repeated (when NO is determined). The temperature raising step (S210) and the cooling step (S220) are performed again. Further, when it is determined that the above process has been repeated a predetermined number of times in the step (S230) (when it is determined YES), the measurement target heating power source 22, the Peltier element power source 23, and the like are turned off. A post-processing step (S240) is performed. In this way, the test process (S200) can be performed.

上述した昇温工程(S210)および冷却工程(S220)においては、被測定体1の温度、より具体的には被測定体1に含まれる半導体デバイスの半導体接合温度Tjを高温側または低温側の維持温度で維持するため、被測定体発熱用電源22やペルチェ素子用電源23の出力についてたとえばPWM制御や電圧変更制御を適用できる。以下、テスト工程(S200)においてPWM制御や電圧変更制御を適用した場合について説明する。   In the temperature raising step (S210) and the cooling step (S220) described above, the temperature of the device under test 1, more specifically, the semiconductor junction temperature Tj of the semiconductor device included in the device under test 1 is set to the high temperature side or the low temperature side. In order to maintain at the maintenance temperature, for example, PWM control or voltage change control can be applied to the output of the power supply 22 for heating the measured object and the power supply 23 for the Peltier element. Hereinafter, a case where PWM control or voltage change control is applied in the test process (S200) will be described.

なお、図1に示した評価装置30では、後述するように高温サーマルサイクル試験を実施するため、半導体接合温度Tjが高温側の維持温度Tjmaxとなっている状態において、ペルチェ素子9の電源がOFFになっているときの評価装置30の系として冷却能力(輻射伝熱、自然対流伝熱、伝導熱伝達などにより決定される、ペルチェ素子9の電源がOFFになっているときの評価装置30からの放散熱量)より被測定体1の発熱量(Qgen)が大きくなるように、評価装置30は設計されている。また、高温サーマルサイクル試験において時間的に早い応答を実現するためには、上記被測定体1の発熱量(Qgen)をより大きくすることが有効である。なお、このように被測定体1の発熱量(Qgen)を大きくすることは、被測定体1へ供給される被測定体発熱用電源22からの電源電圧を高くすることで容易に実現できる。   In the evaluation apparatus 30 shown in FIG. 1, since the high-temperature thermal cycle test is performed as will be described later, the power supply of the Peltier element 9 is turned off in a state where the semiconductor junction temperature Tj is the high temperature side maintenance temperature Tjmax. From the evaluation device 30 when the power source of the Peltier element 9 is turned off as determined by the cooling capacity (radiation heat transfer, natural convection heat transfer, conduction heat transfer, etc.) The evaluation device 30 is designed such that the calorific value (Qgen) of the measured object 1 is larger than the (radiated heat amount). Further, in order to realize a quick response in time in the high-temperature thermal cycle test, it is effective to increase the calorific value (Qgen) of the measured object 1. Increasing the amount of heat generated (Qgen) of the device under test 1 in this way can be easily realized by increasing the power supply voltage from the power supply 22 for the device under test heating supplied to the device under test 1.

また、ペルチェ素子9および放熱器11を介して被測定体1から除去される熱量(Qr)の大きさも大きくすることが好ましい。特に、評価装置30の熱回路を考えると、半導体接合温度Tjの低温側の維持温度Tjminは冷媒17の温度に大きく左右される。つまり、この低温側の維持温度Tjminは冷媒の温度以下にはできない。   It is also preferable to increase the amount of heat (Qr) removed from the DUT 1 via the Peltier element 9 and the radiator 11. In particular, considering the thermal circuit of the evaluation device 30, the maintenance temperature Tjmin on the low temperature side of the semiconductor junction temperature Tj greatly depends on the temperature of the refrigerant 17. That is, the low temperature side maintenance temperature Tjmin cannot be lower than the refrigerant temperature.

(ケース1)
被測定体1からの発熱量(Qgen)を制御するため被測定体発熱用電源22に対してPWM制御を適用し、また、ペルチェ素子用電源23に対してPWM制御を適用することによって、ペルチェ素子9および放熱器11を介して被測定体1から除去される熱量(Qr)を制御する場合である。具体的な制御フローは図4に示され、また、電源のON/OFFや温度条件の推移を示すタイミングチャートが図5に示されている。図4は、本発明によるデバイス評価方法の一例におけるテスト工程を示すフローチャートである。また、図5は、図4に示したフローチャートに従ったテスト工程における電源のON/OFFや温度条件の推移を示すタイミングチャートである。図5では、横軸が時間を示し、縦軸においては4つの特性値について記載されている。つまり、図5の縦軸には、上から半導体デバイスにおける半導体接合温度Tjの変化、図1の熱電対7により測定される被測定体1の温度(モニター温度Tmon)の変化、ペルチェ素子用電源23(ペルチェ駆動電源)のON/OFF、被測定体発熱用電源22(半導体駆動電源)のON/OFFが示されている。図4および図5を参照して、本発明によるデバイス評価方法の一例(ケース1)におけるテスト工程を説明する。
(Case 1)
In order to control the heat generation amount (Qgen) from the device under test 1, PWM control is applied to the power source 22 for heat generation of the device under test, and PWM control is applied to the power source 23 for the Peltier element, thereby This is a case where the amount of heat (Qr) removed from the DUT 1 via the element 9 and the radiator 11 is controlled. A specific control flow is shown in FIG. 4, and a timing chart showing ON / OFF of the power supply and transition of temperature conditions is shown in FIG. 5. FIG. 4 is a flowchart showing a test process in an example of a device evaluation method according to the present invention. FIG. 5 is a timing chart showing power ON / OFF and temperature condition transition in the test process according to the flowchart shown in FIG. In FIG. 5, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates four characteristic values. That is, the vertical axis in FIG. 5 shows the change in the semiconductor junction temperature Tj in the semiconductor device from the top, the change in the temperature of the device under test 1 (monitor temperature Tmon) measured by the thermocouple 7 in FIG. 23 (ON / OFF of 23 (Peltier drive power supply)) and ON / OFF of the measured object heating power supply 22 (semiconductor drive power supply) are shown. With reference to FIG. 4 and FIG. 5, the test process in an example (case 1) of the device evaluation method by this invention is demonstrated.

図4および図5を参照して、テスト工程では、まず昇温工程(S210)(図3参照)の一部として半導体駆動電源をONにし、かつ、ペルチェ駆動電源をOFFにする工程(S211)を実施する。この工程(S211)は、図5のタイミングチャートでは時点T1において実施される。この時点T1から、図5に示すようにモニター温度Tmonおよび半導体接合温度Tjは上昇を始める。なお、当該テスト工程(S200)の間、被測定体用電源21(図1参照)から被測定体1には通常動作に必要な電源が供給される。   Referring to FIGS. 4 and 5, in the test process, first, as a part of the temperature raising process (S210) (see FIG. 3), the semiconductor drive power supply is turned on and the Peltier drive power supply is turned off (S211). To implement. This step (S211) is performed at time T1 in the timing chart of FIG. From this time T1, the monitor temperature Tmon and the semiconductor junction temperature Tj start to rise as shown in FIG. During the test step (S200), the power to be measured 1 is supplied from the power supply for measured object 21 (see FIG. 1) to the measured object 1.

そして、図4の工程(S212)において、半導体接合温度Tjが高温側の維持温度であるTjmaxに到達したかどうかを判断する。この工程(S212)においては、図5の時点T1から時点T2までの間NOと判断されるので、当該工程(S212)は図5の時点T2まで繰返される。   Then, in step (S212) of FIG. 4, it is determined whether or not the semiconductor junction temperature Tj has reached Tjmax, which is the high temperature side maintenance temperature. In this step (S212), NO is determined from the time point T1 to the time point T2 in FIG. 5, so the step (S212) is repeated until the time point T2 in FIG.

そして、図5の時点T2において、半導体接合温度Tjは高温側の維持温度であるTjmaxに到達し、また、モニター温度Tmonは高温側の維持温度であるTmaxに到達する。なお、半導体接合温度Tjはモニター温度Tmonから演算により求められる。図5から分かるように、モニター温度Tmonの高温側の維持温度Tmaxは半導体接合温度Tjの高温側の維持温度Tjmaxより低くなっている。これは、被測定体1の内部に配置された半導体デバイスが発熱体として作用するため、半導体デバイスにおける半導体接合温度Tjより、被測定体1の外部での測定温度であるモニター温度Tmonの方が低くなるためである。   At time T2 in FIG. 5, the semiconductor junction temperature Tj reaches Tjmax, which is the high-temperature side maintenance temperature, and the monitor temperature Tmon reaches Tmax, which is the high-temperature side maintenance temperature. The semiconductor junction temperature Tj is obtained from the monitor temperature Tmon by calculation. As can be seen from FIG. 5, the maintenance temperature Tmax on the high temperature side of the monitor temperature Tmon is lower than the maintenance temperature Tjmax on the high temperature side of the semiconductor junction temperature Tj. This is because the semiconductor device arranged inside the device under test 1 acts as a heating element, so that the monitor temperature Tmon, which is the measurement temperature outside the device under test 1, is higher than the semiconductor junction temperature Tj in the semiconductor device. This is because it becomes lower.

このように時点T2において半導体接合温度TjがTjmaxに到達すると、工程(S212)においてYESと判断され、次の工程(S213)が実施される。当該工程(S213)では、半導体駆動電源のPWM制御が開示される。具体的には、図5に示すように、半導体駆動電源のON/OFFが所定の間隔で繰返されることにより、半導体駆動電源の出力がパルス波状になっている。そして、当該パルス波の幅や間隔(ONの時間とOFFの時間)が適宜制御されることにより、被測定体1における半導体デバイスからの発熱量Qgenが抑制される。この結果、被測定体1からの発熱量Qgenと、被測定体1からベースプレート5、ペルチェ素子9を介して放熱器11に伝えられ、冷媒17により除去される熱量Qrとが所定のバランスとなる。そのため、図5に示すようにモニター温度Tmonおよび半導体接合温度Tjを、それぞれ高温側の維持温度Tmax、Tjmaxに維持することができる。   As described above, when the semiconductor junction temperature Tj reaches Tjmax at time T2, YES is determined in step (S212), and the next step (S213) is performed. In this step (S213), PWM control of the semiconductor drive power supply is disclosed. Specifically, as shown in FIG. 5, the output of the semiconductor drive power supply has a pulse wave shape by repeating ON / OFF of the semiconductor drive power supply at a predetermined interval. Then, by appropriately controlling the width and interval of the pulse wave (ON time and OFF time), the heat generation amount Qgen from the semiconductor device in the measurement target 1 is suppressed. As a result, the calorific value Qgen from the measured object 1 and the heat quantity Qr transmitted from the measured object 1 to the radiator 11 through the base plate 5 and the Peltier element 9 and removed by the refrigerant 17 have a predetermined balance. . Therefore, as shown in FIG. 5, the monitor temperature Tmon and the semiconductor junction temperature Tj can be maintained at the high temperature side maintenance temperatures Tmax and Tjmax, respectively.

そして、上記のようなモニター温度Tmonおよび半導体接合温度Tjを一定に維持した状態は図5の時点T2から始まり、所定時間継続される。このとき、図4に示した制御フローでは、工程(S214)において半導体接合温度TjがTjmaxになってから所定時間が経過したか(時点T2から時点T3までの間の時間が経過したか)が判断される。図5の時点T3になるまで、工程(S214)ではNOと判断されるため、工程(S214)が時点T3まで繰返されることになる。このため、時点T3まで半導体駆動電源のPWM制御は継続されることにより、モニター温度Tmonおよび半導体接合温度Tjが、それぞれ高温側の維持温度Tmax、Tjmaxに維持される。   Then, the state in which the monitor temperature Tmon and the semiconductor junction temperature Tj as described above are kept constant starts at time T2 in FIG. 5 and continues for a predetermined time. At this time, in the control flow shown in FIG. 4, whether a predetermined time has elapsed since the semiconductor junction temperature Tj became Tjmax in the step (S214) (whether the time from time T2 to time T3 has elapsed). To be judged. Since it is determined NO in step (S214) until time T3 in FIG. 5, step (S214) is repeated until time T3. For this reason, the PWM control of the semiconductor drive power supply is continued until time T3, whereby the monitor temperature Tmon and the semiconductor junction temperature Tj are maintained at the high-temperature maintenance temperatures Tmax and Tjmax, respectively.

そして、時点T3に到達すると、工程(S214)においてYESと判断されるため、図3の冷却工程(S220)が開始される。具体的には、図5の時点T3において、半導体駆動電源をOFFにし、かつ、ペルチェ駆動電源をONにする工程(S221)が実施される。この結果、図5に示すように時点T3からモニター温度Tmonおよび半導体接合温度Tjが低下し始める。   When time T3 is reached, YES is determined in step (S214), and therefore the cooling step (S220) in FIG. 3 is started. Specifically, a process (S221) of turning off the semiconductor drive power and turning on the Peltier drive power is performed at time T3 in FIG. As a result, as shown in FIG. 5, the monitor temperature Tmon and the semiconductor junction temperature Tj start to decrease from time T3.

その後、図4に示したフローチャートでは、工程(S222)において半導体接合温度Tjが低温側の維持温度Tjminになったかどうかが判断される。そして、図5に示すように半導体接合温度Tjが低温側の維持温度Tjminになる(つまりモニター温度Tmonが低温側の維持温度Tminになる)時点T4まで、上記工程(S222)ではNOと判断される。そのため、時点T4に到達するまで、工程(S222)は繰返される。   Thereafter, in the flowchart shown in FIG. 4, it is determined in step (S222) whether or not the semiconductor junction temperature Tj has become the low temperature side maintenance temperature Tjmin. Then, as shown in FIG. 5, until the time T4 when the semiconductor junction temperature Tj becomes the low temperature side maintenance temperature Tjmin (that is, the monitor temperature Tmon becomes the low temperature side maintenance temperature Tmin), NO is determined in the above step (S222). The Therefore, the process (S222) is repeated until the time point T4 is reached.

そして、図5に示した時点T4になり、半導体接合温度Tjが低温側の維持温度Tjminになると、上記工程(S222)においてYESと判断される。この結果、ペルチェ駆動電源のPWM制御を開始する工程(S223)が実施される。この工程(S223)が実施されると、図5に示すように、ペルチェ駆動電源が所定の間隔でON/OFFを繰返す。具体的には、図5に示すように、ペルチェ駆動電源のON/OFFが所定の間隔で繰返されることにより、ペルチェ駆動電源の出力がパルス波状になっている。そして、当該パルス波の幅や間隔(ONの時間とOFFの時間)が適宜制御されることにより、ペルチェ素子9においてベースプレート5側から放熱器11側へ伝達される熱量Qrが制御される。この結果、被測定体1からの発熱量Qgenと、被測定体1からベースプレート5、ペルチェ素子9を介して放熱器11に伝えられ、冷媒17により除去される熱量Qrとが所定のバランスとなる。そのため、図5に示すようにモニター温度Tmonおよび半導体接合温度Tjを、それぞれ低温側の維持温度Tmin、Tjminに維持することができる。   Then, at time T4 shown in FIG. 5, when the semiconductor junction temperature Tj reaches the low temperature side maintenance temperature Tjmin, YES is determined in the step (S222). As a result, a step (S223) of starting PWM control of the Peltier drive power supply is performed. When this step (S223) is performed, as shown in FIG. 5, the Peltier drive power supply repeats ON / OFF at a predetermined interval. Specifically, as shown in FIG. 5, ON / OFF of the Peltier drive power supply is repeated at a predetermined interval, so that the output of the Peltier drive power supply has a pulse waveform. The amount of heat Qr transmitted from the base plate 5 side to the radiator 11 side in the Peltier element 9 is controlled by appropriately controlling the width and interval (ON time and OFF time) of the pulse wave. As a result, the calorific value Qgen from the measured object 1 and the heat quantity Qr transmitted from the measured object 1 to the radiator 11 through the base plate 5 and the Peltier element 9 and removed by the refrigerant 17 have a predetermined balance. . Therefore, as shown in FIG. 5, the monitor temperature Tmon and the semiconductor junction temperature Tj can be maintained at the low temperature side maintenance temperatures Tmin and Tjmin, respectively.

そして、上記のようなモニター温度Tmonおよび半導体接合温度Tjを一定に維持した状態は図5の時点T4から始まり、所定時間継続される。このとき、図4に示した制御フローでは、工程(S224)において半導体接合温度TjがTjminになってから所定時間が経過したか(時点T4から時点T5までの間の時間が経過したか)が判断される。図5の時点T5になるまで、工程(S224)ではNOと判断されるため、工程(S224)が時点T5まで繰返されることになる。このため、時点T5までペルチェ駆動電源のPWM制御が継続されることにより、モニター温度Tmonおよび半導体接合温度Tjが、それぞれ低温側の維持温度Tmin、Tjminに維持される。   Then, the state in which the monitor temperature Tmon and the semiconductor junction temperature Tj as described above are maintained constant starts at time T4 in FIG. 5 and continues for a predetermined time. At this time, in the control flow shown in FIG. 4, whether a predetermined time has elapsed since the semiconductor junction temperature Tj became Tjmin in the step (S224) (whether the time from time T4 to time T5 has elapsed). To be judged. Until time T5 in FIG. 5 is NO in step (S224), step (S224) is repeated until time T5. For this reason, the PWM control of the Peltier drive power supply is continued until time point T5, whereby the monitor temperature Tmon and the semiconductor junction temperature Tj are maintained at the low temperature side maintenance temperatures Tmin and Tjmin, respectively.

そして、時点T5になると、工程(S224)においてYESと判断される。この結果、図4に示した工程(S230)が実施される。工程(S230)では、昇温工程(工程(S211)〜工程(S214))および冷却工程(工程(S221)〜工程(S224))までを所定回数繰返したかを判断する。工程(S230)においてNOと判断された場合、再び工程(S211)以下の工程が順次繰返される。   And when it becomes time T5, it will be judged as YES in a process (S224). As a result, the step (S230) shown in FIG. 4 is performed. In step (S230), it is determined whether the temperature raising step (step (S211) to step (S214)) and the cooling step (step (S221) to step (S224)) have been repeated a predetermined number of times. When it is determined NO in the step (S230), the steps after the step (S211) are sequentially repeated again.

つまり、図5の時点T5から、再び昇温工程が開始される。時点T5から開始される制御は、丁度時点T1から開始された制御と同様である。つまり、時点T5において、半導体駆動電源をONにし、かつ、ペルチェ駆動電源をOFFにする工程(S211)が実施される。この時点T5から、図5に示すようにモニター温度Tmonおよび半導体接合温度Tjは上昇を始める。そして、時点T6になるまで工程(S212)が繰返される。さらに、時点T6において、時点T2の場合と同様に、半導体接合温度Tjは高温側の維持温度であるTjmaxに到達し、また、モニター温度Tmonは高温側の維持温度であるTmaxに到達する。すると、時点T6において時点T2の場合と同様に工程(S212)においてYESと判断され、工程(S213)が実施される。   That is, the temperature raising process is started again from time T5 in FIG. The control started from time T5 is just the same as the control started from time T1. That is, at time T5, a step (S211) of turning on the semiconductor drive power and turning off the Peltier drive power is performed. From this time T5, as shown in FIG. 5, the monitor temperature Tmon and the semiconductor junction temperature Tj start to rise. Then, the process (S212) is repeated until time T6. Further, at time T6, as in the case of time T2, the semiconductor junction temperature Tj reaches Tjmax, which is the high temperature side maintenance temperature, and the monitor temperature Tmon reaches Tmax, which is the high temperature side maintenance temperature. Then, as in the case of time T2, at step T6, YES is determined in step (S212), and step (S213) is performed.

また、工程(S230)において、YESと判断された場合、つまり昇温工程および冷却工程が所定回数繰返されたと判断された場合、サーマルサイクル試験は終了することになるので、後処理としてのペルチェ駆動電源をOFFにする工程(S241)が実施される。このようにして、ケース1におけるテスト工程(S200)は実施される。   Further, if it is determined YES in the step (S230), that is, if it is determined that the temperature raising step and the cooling step are repeated a predetermined number of times, the thermal cycle test is ended, so that Peltier driving as post-processing is performed. A step of turning off the power (S241) is performed. In this manner, the test process (S200) in case 1 is performed.

(ケース2)
被測定体1からの発熱量(Qgen)を制御するため被測定体発熱用電源22についてはON/OFF制御を行う一方、ペルチェ素子用電源23に対してPWM制御を適用し、また、ペルチェ素子9および放熱器11を介して被測定体1から除去される熱量(Qr)を制御するためにもペルチェ素子用電源23に対してPWM制御を適用した場合である。具体的な制御フローは図6に示され、また、電源のON/OFFや温度条件の推移を示すタイミングチャートが図7に示されている。図6は、本発明によるデバイス評価方法の一例におけるテスト工程を示すフローチャートである。また、図7は、図6に示したフローチャートに従ったテスト工程における電源のON/OFFや温度条件の推移を示すタイミングチャートである。図7は基本的に図5と同様の様式で示されており、横軸が時間を示し、縦軸においては4つの特性値について記載されている。つまり、図5の縦軸には、上から半導体デバイスにおける半導体接合温度Tjの変化、図1の熱電対7により測定される被測定体1の温度(モニター温度Tmon)の変化、ペルチェ素子用電源23(ペルチェ駆動電源)のON/OFF、被測定体発熱用電源22(半導体駆動電源)のON/OFFが示されている。図6および図7を参照して、本発明によるデバイス評価方法の一例(ケース2)におけるテスト工程を説明する。
(Case 2)
In order to control the heat generation amount (Qgen) from the measured object 1, the measured object heating power supply 22 is turned on / off, while the Peltier element power supply 23 is applied with PWM control. This is a case where PWM control is applied to the Peltier element power source 23 in order to control the amount of heat (Qr) removed from the DUT 1 via the heat sink 9 and the radiator 11. A specific control flow is shown in FIG. 6, and a timing chart showing ON / OFF of the power supply and transition of temperature conditions is shown in FIG. FIG. 6 is a flowchart showing a test process in an example of a device evaluation method according to the present invention. FIG. 7 is a timing chart showing the transition of power ON / OFF and temperature conditions in the test process according to the flowchart shown in FIG. FIG. 7 is basically shown in the same manner as FIG. 5, where the horizontal axis indicates time and the vertical axis indicates four characteristic values. That is, the vertical axis in FIG. 5 shows the change in the semiconductor junction temperature Tj in the semiconductor device from the top, the change in the temperature of the device under test 1 (monitor temperature Tmon) measured by the thermocouple 7 in FIG. 23 (ON / OFF of 23 (Peltier drive power supply)) and ON / OFF of the measured object heating power supply 22 (semiconductor drive power supply) are shown. With reference to FIG. 6 and FIG. 7, the test process in an example (case 2) of the device evaluation method by this invention is demonstrated.

図6および図7を参照して、テスト工程では、まず昇温工程(S210)(図3参照)の一部として、図5に示したフローチャートと同様に、半導体駆動電源をONにし、かつ、ペルチェ駆動電源をOFFにする工程(S211)を実施する。この工程(S211)は、図7のタイミングチャートでは時点T1において実施される。この時点T1から、図7に示すようにモニター温度Tmonおよび半導体接合温度Tjは上昇を始める。なお、このケース2においても、上述したケース1の場合と同様に、当該テスト工程(S200)の間、被測定体用電源21(図1参照)から被測定体1には通常動作に必要な電源が供給される。   6 and 7, in the test process, first, as part of the temperature raising process (S210) (see FIG. 3), the semiconductor drive power supply is turned on, as in the flowchart shown in FIG. A step (S211) of turning off the Peltier drive power is performed. This step (S211) is performed at time T1 in the timing chart of FIG. From this time T1, the monitor temperature Tmon and the semiconductor junction temperature Tj start to rise as shown in FIG. In the case 2, as in the case 1 described above, during the test step (S200), the device under test 1 is required for normal operation from the device under test power supply 21 (see FIG. 1). Power is supplied.

そして、図6の工程(S212)において、半導体接合温度Tjが高温側の維持温度であるTjmaxに到達したかどうかを判断する。この工程(S212)においては、図7の時点T1から時点T2までの間NOと判断されるので、当該工程(S212)は図7の時点T2まで繰返される。   Then, in step (S212) of FIG. 6, it is determined whether or not the semiconductor junction temperature Tj has reached Tjmax, which is the high temperature side maintenance temperature. In this step (S212), NO is determined from the time point T1 to the time point T2 in FIG. 7, so the step (S212) is repeated until the time point T2 in FIG.

そして、図7の時点T2において、半導体接合温度Tjは高温側の維持温度であるTjmaxに到達し、また、モニター温度Tmonは高温側の維持温度であるTmaxに到達する。このように時点T2において半導体接合温度TjがTjmaxに到達すると、工程(S212)においてYESと判断され、次の工程(S215)が実施される。当該工程(S215)では、ペルチェ駆動電源のPWM制御が開示される。具体的には、図7に示すように、ペルチェ駆動電源のON/OFFが所定の間隔で繰返されることにより、ペルチェ駆動電源の出力がパルス波状になっている。そして、当該パルス波の幅や間隔(ONの時間とOFFの時間)が適宜制御されることにより、被測定体1からベースプレート5、ペルチェ素子9、および放熱器11を介して冷媒17により除去される熱量Qrが制御される。一方、被測定体1からは半導体駆動電源からの供給電力により所定の発熱量Qgenの発熱が続いている。この結果、被測定体1からの発熱量Qgenと、被測定体1からベースプレート5、ペルチェ素子9を介して放熱器11に伝えられ、冷媒17により除去される熱量Qrとが所定のバランスとなる。そのため、図7に示すようにモニター温度Tmonおよび半導体接合温度Tjを、それぞれ高温側の維持温度Tmax、Tjmaxに維持することができる。   At time T2 in FIG. 7, the semiconductor junction temperature Tj reaches Tjmax, which is the high temperature side maintenance temperature, and the monitor temperature Tmon reaches Tmax, which is the high temperature side maintenance temperature. Thus, when the semiconductor junction temperature Tj reaches Tjmax at time T2, YES is determined in step (S212), and the next step (S215) is performed. In this step (S215), Peltier drive power supply PWM control is disclosed. Specifically, as shown in FIG. 7, ON / OFF of the Peltier drive power supply is repeated at a predetermined interval, whereby the output of the Peltier drive power supply has a pulse waveform. Then, by appropriately controlling the width and interval (ON time and OFF time) of the pulse wave, the pulse wave is removed from the measured object 1 by the refrigerant 17 via the base plate 5, the Peltier element 9, and the radiator 11. The amount of heat Qr to be controlled is controlled. On the other hand, the measured object 1 continues to generate heat of a predetermined heat generation amount Qgen by the power supplied from the semiconductor drive power supply. As a result, the calorific value Qgen from the measured object 1 and the heat quantity Qr transmitted from the measured object 1 to the radiator 11 through the base plate 5 and the Peltier element 9 and removed by the refrigerant 17 have a predetermined balance. . Therefore, as shown in FIG. 7, the monitor temperature Tmon and the semiconductor junction temperature Tj can be maintained at the high temperature side maintenance temperatures Tmax and Tjmax, respectively.

そして、上記のようなモニター温度Tmonおよび半導体接合温度Tjを一定に維持した状態は図7の時点T2から始まり、所定時間継続される。このとき、図6に示した制御フローでは、工程(S214)において半導体接合温度TjがTjmaxになってから所定時間が経過したか(時点T2から時点T3までの間の時間が経過したか)が判断される。図7の時点T3になるまで、工程(S214)ではNOと判断されるため、工程(S214)が時点T3まで繰返されることになる。このため、時点T3までペルチェ駆動電源のPWM制御は継続されることにより、モニター温度Tmonおよび半導体接合温度Tjが、それぞれ高温側の維持温度Tmax、Tjmaxに維持される。   Then, the state in which the monitor temperature Tmon and the semiconductor junction temperature Tj as described above are maintained constant starts at a time T2 in FIG. 7 and continues for a predetermined time. At this time, in the control flow shown in FIG. 6, whether a predetermined time has elapsed since the semiconductor junction temperature Tj became Tjmax in the step (S214) (whether the time from time T2 to time T3 has elapsed). To be judged. Until time T3 in FIG. 7 is NO in step (S214), step (S214) is repeated until time T3. For this reason, the PWM control of the Peltier drive power supply is continued until time T3, so that the monitor temperature Tmon and the semiconductor junction temperature Tj are maintained at the high-temperature side maintenance temperatures Tmax and Tjmax, respectively.

そして、時点T3に到達すると、工程(S214)においてYESと判断されるため、図3の冷却工程(S220)が開始される。具体的には、図7の時点T3において、半導体駆動電源をOFFにし、かつ、ペルチェ駆動電源をONにする工程(S221)が実施される。この結果、図7に示すように時点T3からモニター温度Tmonおよび半導体接合温度Tjが低下し始める。なお、時点T3にいたるまでペルチェ駆動電源はPWM制御されているため、時点T3の直前までペルチェ駆動電源がON状態になっている場合も考えられる。この場合には、時点T3にペルチェ駆動電源のPWM制御が終了するとともに、ペルチェ駆動電源がON状態のままに維持されることになる。また、時点T3の直前においてペルチェ駆動電源がOFFになっている場合にも、時点T3にペルチェ駆動電源のPWM制御が終了するとともに、ペルチェ駆動電源がOFF状態からON状態に切り替えられる。   When time T3 is reached, YES is determined in step (S214), and therefore the cooling step (S220) in FIG. 3 is started. Specifically, a process (S221) of turning off the semiconductor drive power and turning on the Peltier drive power is performed at time T3 in FIG. As a result, as shown in FIG. 7, the monitor temperature Tmon and the semiconductor junction temperature Tj start to decrease from time T3. Note that since the Peltier drive power supply is PWM-controlled until time T3, there may be a case where the Peltier drive power supply is in the ON state until immediately before time T3. In this case, the PWM control of the Peltier drive power supply ends at time T3, and the Peltier drive power supply is maintained in the ON state. Also, when the Peltier drive power supply is OFF immediately before time T3, the PWM control of the Peltier drive power supply ends at time T3, and the Peltier drive power supply is switched from the OFF state to the ON state.

その後、図6に示したフローチャートでは、工程(S222)において半導体接合温度Tjが低温側の維持温度Tjminになったかどうかが判断される。そして、図7に示すように半導体接合温度Tjが低温側の維持温度Tjminになる(つまりモニター温度Tmonが低温側の維持温度Tminになる)時点T4まで、上記工程(S222)ではNOと判断される。そのため、時点T4に到達するまで、工程(S222)は繰返される。   Thereafter, in the flowchart shown in FIG. 6, it is determined in step (S222) whether or not the semiconductor junction temperature Tj has become the low-temperature maintenance temperature Tjmin. Then, as shown in FIG. 7, it is determined as NO in the above step (S222) until the time T4 when the semiconductor junction temperature Tj becomes the low temperature side maintenance temperature Tjmin (that is, the monitor temperature Tmon becomes the low temperature side maintenance temperature Tmin). The Therefore, the process (S222) is repeated until the time point T4 is reached.

そして、図7に示した時点T4になり、半導体接合温度Tjが低温側の維持温度Tjminになると、上記工程(S222)においてYESと判断される。この結果、ペルチェ駆動電源のPWM制御を開始する工程(S223)が実施される。この工程(S223)が実施されると、図7に示すように、再びペルチェ駆動電源が所定の間隔でON/OFFを繰返す。具体的には、図7に示すように、ペルチェ駆動電源のON/OFFが所定の間隔で繰返されることにより、ペルチェ駆動電源の出力がパルス波状になっている。そして、当該パルス波の幅や間隔が適宜制御されることにより、ペルチェ素子9においてベースプレート5側から放熱器11側へ伝達される熱量Qrが制御される。この結果、被測定体1からの発熱量Qgenと、被測定体1からベースプレート5、ペルチェ素子9を介して放熱器11に伝えられ、冷媒17により除去される熱量Qrとが所定のバランスとなる。そのため、図7に示すようにモニター温度Tmonおよび半導体接合温度Tjを、それぞれ低温側の維持温度Tmin、Tjminに維持することができる。   Then, at time T4 shown in FIG. 7, when the semiconductor junction temperature Tj reaches the low temperature side maintenance temperature Tjmin, YES is determined in the step (S222). As a result, a step (S223) of starting PWM control of the Peltier drive power supply is performed. When this step (S223) is carried out, as shown in FIG. 7, the Peltier drive power supply repeats ON / OFF again at a predetermined interval. Specifically, as shown in FIG. 7, ON / OFF of the Peltier drive power supply is repeated at a predetermined interval, whereby the output of the Peltier drive power supply has a pulse waveform. The amount of heat Qr transmitted from the base plate 5 side to the radiator 11 side in the Peltier element 9 is controlled by appropriately controlling the width and interval of the pulse wave. As a result, the calorific value Qgen from the measured object 1 and the heat quantity Qr transmitted from the measured object 1 to the radiator 11 through the base plate 5 and the Peltier element 9 and removed by the refrigerant 17 have a predetermined balance. . Therefore, as shown in FIG. 7, the monitor temperature Tmon and the semiconductor junction temperature Tj can be maintained at the low temperature side maintenance temperatures Tmin and Tjmin, respectively.

そして、上記のようなモニター温度Tmonおよび半導体接合温度Tjを一定に維持した状態は図7の時点T4から始まり、所定時間継続される。このとき、図6に示した制御フローでは、工程(S224)において半導体接合温度TjがTjminになってから所定時間が経過したか(時点T4から時点T5までの間の時間が経過したか)が判断される。図7の時点T5になるまで、工程(S224)ではNOと判断されるため、工程(S224)が時点T5まで繰返されることになる。このため、時点T5までペルチェ駆動電源のPWM制御が継続されることにより、モニター温度Tmonおよび半導体接合温度Tjが、それぞれ低温側の維持温度Tmin、Tjminに維持される。   Then, the state in which the monitor temperature Tmon and the semiconductor junction temperature Tj as described above are maintained constant starts at time T4 in FIG. 7 and continues for a predetermined time. At this time, in the control flow shown in FIG. 6, whether a predetermined time has elapsed since the semiconductor junction temperature Tj became Tjmin in the step (S224) (whether the time from time T4 to time T5 has elapsed). To be judged. Until the time T5 in FIG. 7 is NO in the step (S224), the step (S224) is repeated until the time T5. For this reason, the PWM control of the Peltier drive power supply is continued until time point T5, whereby the monitor temperature Tmon and the semiconductor junction temperature Tj are maintained at the low temperature side maintenance temperatures Tmin and Tjmin, respectively.

そして、時点T5になると、工程(S224)においてYESと判断される。この結果、図6に示した工程(S230)が実施される。工程(S230)では、昇温工程(工程(S211)〜工程(S214))および冷却工程(工程(S221)〜工程(S224))までを所定回数繰返したかを判断する。   And when it becomes time T5, it will be judged as YES in a process (S224). As a result, the step (S230) shown in FIG. 6 is performed. In step (S230), it is determined whether the temperature raising step (step (S211) to step (S214)) and the cooling step (step (S221) to step (S224)) have been repeated a predetermined number of times.

工程(S230)においてNOと判断された場合、再び工程(S211)以下の工程が順次繰返される。つまり、図7の時点T5から、再び昇温工程が開始される。時点T5から開始される制御は、丁度時点T1から開始された制御と同様である。つまり、時点T5において、図6の工程(S211)が実施される。この時点T5から、図7に示すようにモニター温度Tmonおよび半導体接合温度Tjは上昇を始める。そして、時点T6になるまで工程(S212)が繰返される。さらに、時点T6において、時点T2の場合と同様に、半導体接合温度Tjは高温側の維持温度であるTjmaxに到達し、また、モニター温度Tmonは高温側の維持温度であるTmaxに到達する。すると、時点T6において時点T2の場合と同様に工程(S212)においてYESと判断され、工程(S215)以下の各工程が順次実施される。   When it is determined NO in the step (S230), the steps after the step (S211) are sequentially repeated again. That is, the temperature raising process is started again from time T5 in FIG. The control started from time T5 is just the same as the control started from time T1. That is, at the time T5, the process (S211) of FIG. 6 is performed. From this time T5, as shown in FIG. 7, the monitor temperature Tmon and the semiconductor junction temperature Tj start to rise. Then, the process (S212) is repeated until time T6. Further, at time T6, as in the case of time T2, the semiconductor junction temperature Tj reaches Tjmax, which is the high temperature side maintenance temperature, and the monitor temperature Tmon reaches Tmax, which is the high temperature side maintenance temperature. Then, at time T6, as in the case of time T2, it is determined YES in step (S212), and each step after step (S215) is sequentially performed.

また、工程(S230)において、YESと判断された場合、つまり昇温工程および冷却工程が所定回数繰返されたと判断された場合、サーマルサイクル試験は終了することになるので、後処理としてのペルチェ駆動電源をOFFにする工程(S241)が実施される。このようにして、ケース2におけるテスト工程(S200)は実施される。   Further, if it is determined YES in the step (S230), that is, if it is determined that the temperature raising step and the cooling step are repeated a predetermined number of times, the thermal cycle test is ended, so that Peltier driving as post-processing is performed. A step of turning off the power (S241) is performed. In this way, the test process (S200) in case 2 is performed.

(ケース3)
被測定体1からの発熱量(Qgen)を制御するため被測定体発熱用電源22に対して電圧変更制御を適用し、また、ペルチェ素子用電源23に対しても電圧変更制御を適用することによって、ペルチェ素子9および放熱器11を介して被測定体1から除去される熱量(Qr)を制御する場合である。具体的な制御フローは図8に示され、また、電源のON/OFFや電圧条件の変更の推移、および温度条件の推移を示すタイミングチャートが図9に示されている。図8は、本発明によるデバイス評価方法の一例におけるテスト工程を示すフローチャートである。また、図9は、図8に示したフローチャートに従ったテスト工程における電源のON/OFFや電圧条件の変更の推移、および温度条件の推移を示すタイミングチャートである。図9では、横軸が時間を示し、縦軸においては5つの特性値について記載されている。つまり、図9の縦軸には、上から半導体デバイスにおける半導体接合温度Tjの変化、図1の熱電対7により測定される被測定体1の温度(モニター温度Tmon)の変化、ペルチェ素子用電源23(ペルチェ駆動電源)のON/OFF、被測定体発熱用電源22(半導体駆動電源)のON/OFF、および半導体駆動電源とペルチェ駆動電源との電圧レベルの変化が示されている。図8および図9を参照して、本発明によるデバイス評価方法の一例(ケース3)におけるテスト工程を説明する。
(Case 3)
In order to control the heat generation amount (Qgen) from the device under test 1, the voltage change control is applied to the power supply 22 for the device under test heat generation, and the voltage change control is also applied to the power source 23 for the Peltier element. In this case, the amount of heat (Qr) removed from the DUT 1 via the Peltier element 9 and the radiator 11 is controlled. A specific control flow is shown in FIG. 8, and a timing chart showing changes in power ON / OFF, changes in voltage conditions, and changes in temperature conditions is shown in FIG. FIG. 8 is a flowchart showing a test process in an example of a device evaluation method according to the present invention. FIG. 9 is a timing chart showing changes in power ON / OFF, voltage conditions, and temperature conditions in the test process according to the flowchart shown in FIG. In FIG. 9, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates five characteristic values. That is, the vertical axis in FIG. 9 shows the change in the semiconductor junction temperature Tj in the semiconductor device from the top, the change in the temperature of the device under test 1 (monitor temperature Tmon) measured by the thermocouple 7 in FIG. 23 shows ON / OFF of 23 (Peltier drive power supply), ON / OFF of the measured object heating power supply 22 (semiconductor drive power supply), and changes in voltage levels of the semiconductor drive power supply and the Peltier drive power supply. With reference to FIG. 8 and FIG. 9, the test process in an example (case 3) of the device evaluation method by this invention is demonstrated.

図8および図9を参照して、テスト工程では、まず昇温工程(S210)(図3参照)の一部として半導体駆動電源をONにし、かつ、ペルチェ駆動電源をOFFにする工程(S218)を実施する。この工程(S218)は、図9のタイミングチャートでは時点T1において実施される。なお、このとき、半導体駆動電源の電圧設定値は最大値(Vmax)に設定され、また、ペルチェ駆動電源の電圧設定値は最小値(Vmin)に設定されている。この時点T1から、図9に示すようにモニター温度Tmonおよび半導体接合温度Tjは上昇を始める。なお、当該テスト工程(S200)の間、被測定体用電源21(図1参照)から被測定体1には通常動作に必要な電源が供給される。   Referring to FIGS. 8 and 9, in the test process, first, as part of the temperature raising process (S210) (see FIG. 3), the semiconductor drive power supply is turned on and the Peltier drive power supply is turned off (S218). To implement. This step (S218) is performed at time T1 in the timing chart of FIG. At this time, the voltage setting value of the semiconductor driving power source is set to the maximum value (Vmax), and the voltage setting value of the Peltier driving power source is set to the minimum value (Vmin). From this time T1, the monitor temperature Tmon and the semiconductor junction temperature Tj start to rise as shown in FIG. During the test step (S200), the power to be measured 1 is supplied from the power supply for measured object 21 (see FIG. 1) to the measured object 1.

そして、図8の工程(S216)において、半導体駆動電源の電圧設定値をVmaxからVminに変更する。具体的には、時点T1から時点T2までの間の特定の時点までの所定時間が経過したかどうかを判別する工程を実施し、当該工程において所定時間が時点T1から経過したと判断されたときに、電圧設定値をVmaxから低下させる工程を開始する。そして、図4の工程(S212)と同様に、半導体接合温度Tjが高温側の維持温度であるTjmaxに到達したかどうかを判断する。この工程(S212)と同様の工程においては、図9の時点T2までの間NOと判断されるので、当該工程は図9の時点T2まで繰返される。   In step (S216) of FIG. 8, the voltage setting value of the semiconductor drive power supply is changed from Vmax to Vmin. Specifically, a step of determining whether or not a predetermined time from a time T1 to a specific time has elapsed from the time T1 is performed, and when it is determined that the predetermined time has elapsed from the time T1 in the step Then, a step of reducing the voltage set value from Vmax is started. Then, similarly to the step (S212) of FIG. 4, it is determined whether or not the semiconductor junction temperature Tj has reached Tjmax, which is the high temperature side maintenance temperature. In the same step as this step (S212), NO is determined until time T2 in FIG. 9, and therefore, this step is repeated until time T2 in FIG.

そして、図9の時点T2において、半導体接合温度Tjは高温側の維持温度であるTjmaxに到達し、また、モニター温度Tmonは高温側の維持温度であるTmaxに到達する。なお、半導体接合温度Tjはモニター温度Tmonから演算により求められる。   At time T2 in FIG. 9, the semiconductor junction temperature Tj reaches Tjmax, which is the high-temperature side maintenance temperature, and the monitor temperature Tmon reaches Tmax, which is the high-temperature side maintenance temperature. The semiconductor junction temperature Tj is obtained from the monitor temperature Tmon by calculation.

このように時点T2において半導体接合温度TjがTjmaxに到達すると、工程(S212)と同様の上記工程においてYESと判断され、半導体駆動電源の電圧設定の低下が停止される。このときの半導体駆動電源の電圧設定の値が、当該電圧設定の下限値(Vmin)となる。この後、半導体駆動電源の電圧設定値はVminに維持される。このように、半導体駆動電源の電圧設定値を変更することにより、被測定体1からの発熱量Qgenと、被測定体1からベースプレート5、ペルチェ素子9を介して放熱器11に伝えられ、冷媒17により除去される熱量Qrとが所定のバランスとなる。そのため、図9に示すようにモニター温度Tmonおよび半導体接合温度Tjを、それぞれ高温側の維持温度Tmax、Tjmaxに維持することができる。   Thus, when the semiconductor junction temperature Tj reaches Tjmax at time T2, YES is determined in the above-described step similar to the step (S212), and the decrease in the voltage setting of the semiconductor drive power supply is stopped. The voltage setting value of the semiconductor drive power supply at this time becomes the lower limit value (Vmin) of the voltage setting. Thereafter, the voltage setting value of the semiconductor drive power supply is maintained at Vmin. In this way, by changing the voltage setting value of the semiconductor drive power supply, the heat generation amount Qgen from the measured object 1 is transmitted to the radiator 11 from the measured object 1 via the base plate 5 and the Peltier element 9, and the refrigerant The amount of heat Qr removed by 17 has a predetermined balance. Therefore, as shown in FIG. 9, the monitor temperature Tmon and the semiconductor junction temperature Tj can be maintained at the maintenance temperatures Tmax and Tjmax on the high temperature side, respectively.

次に、工程(S217)において、ペルチェ駆動電源の電圧設定値をVminから最大値(Vmax)に変更する。具体的には、図9に示した時点T2から所定時間が経過したかどうか(時点T3に到達したかどうか)を判断する工程を実施し、当該工程において時点T3に到達したと判断されたときに、ペルチェ駆動電源の電圧設定値をVminから上昇させて最大値(Vmax)に変更する工程を開始する。この工程を開始したあと、ごく短い時間の経過後にペルチェ駆動電源の電圧設定値が最大値(Vmax)に変更される。   Next, in step (S217), the voltage setting value of the Peltier drive power supply is changed from Vmin to the maximum value (Vmax). Specifically, the process of determining whether or not a predetermined time has elapsed from time T2 shown in FIG. 9 (whether or not time T3 has been reached) is performed, and it is determined that time T3 has been reached in the process. Then, a step of increasing the voltage setting value of the Peltier drive power supply from Vmin and changing it to the maximum value (Vmax) is started. After this process is started, the voltage setting value of the Peltier drive power supply is changed to the maximum value (Vmax) after a very short time has elapsed.

そして、上記のようなモニター温度Tmonおよび半導体接合温度Tjを一定に維持した状態は図9の時点T2から始まり、所定時間継続される。このとき、図8に示した制御フローでは、工程(S214)において半導体接合温度TjがTjmaxになってから所定時間が経過したか(時点T2から時点T4までの間の時間が経過したか)が判断される。図9の時点T4になるまで、工程(S214)ではNOと判断されるため、工程(S214)が時点T4まで繰返されることになる。このため、時点T4まで半導体駆動電源のON状態は継続される。また、半導体駆動電源の電圧設定値が時点T2から最小値(Vmin)に維持されていることにより、上述のように被測定体からの発熱量(Qgen)とペルチェ素子9を介した放熱量(Qr)がバランスするため、モニター温度Tmonおよび半導体接合温度Tjが、それぞれ高温側の維持温度Tmax、Tjmaxに維持される。   Then, the state in which the monitor temperature Tmon and the semiconductor junction temperature Tj as described above are maintained constant starts at time T2 in FIG. 9 and continues for a predetermined time. At this time, in the control flow shown in FIG. 8, whether a predetermined time has elapsed since the semiconductor junction temperature Tj became Tjmax in the step (S214) (whether the time from time T2 to time T4 has elapsed). To be judged. Until time T4 in FIG. 9 is NO in step (S214), step (S214) is repeated until time T4. For this reason, the ON state of the semiconductor drive power supply is continued until time T4. Further, since the voltage setting value of the semiconductor drive power supply is maintained at the minimum value (Vmin) from the time point T2, as described above, the heat generation amount (Qgen) from the measured object and the heat dissipation amount via the Peltier element 9 ( Since Qr) is balanced, the monitor temperature Tmon and the semiconductor junction temperature Tj are maintained at the high temperature side maintenance temperatures Tmax and Tjmax, respectively.

そして、時点T4に到達すると、工程(S214)においてYESと判断されるため、図3の冷却工程(S220)が開始される。具体的には、図9の時点T4において、半導体駆動電源をOFFにし、かつ、ペルチェ駆動電源をONにする工程(S221)が実施される。この結果、図9に示すように時点T4からモニター温度Tmonおよび半導体接合温度Tjが低下し始める。   When time T4 is reached, YES is determined in the step (S214), and the cooling step (S220) in FIG. 3 is started. Specifically, a process (S221) of turning off the semiconductor drive power and turning on the Peltier drive power is performed at time T4 in FIG. As a result, as shown in FIG. 9, the monitor temperature Tmon and the semiconductor junction temperature Tj start to decrease from time T4.

その後、図8に示したフローチャートでは、工程(S222)において半導体接合温度Tjが低温側の維持温度Tjminになったかどうかが判断される。そして、図9に示すように半導体接合温度Tjが低温側の維持温度Tjminになる(つまりモニター温度Tmonが低温側の維持温度Tminになる)時点T5まで、上記工程(S222)ではNOと判断される。そのため、時点T5に到達するまで、工程(S222)は繰返される。   Thereafter, in the flowchart shown in FIG. 8, it is determined in step (S222) whether or not the semiconductor junction temperature Tj has become the low temperature side maintenance temperature Tjmin. Then, as shown in FIG. 9, it is determined NO in the step (S222) until time T5 when the semiconductor junction temperature Tj becomes the low temperature side maintenance temperature Tjmin (that is, the monitor temperature Tmon becomes the low temperature side maintenance temperature Tmin). The Therefore, the process (S222) is repeated until the time point T5 is reached.

そして、図9に示した時点T5になり、半導体接合温度Tjが低温側の維持温度Tjminになると、上記工程(S222)においてYESと判断される。この結果、工程(S225)が実施される。工程(S225)では、ペルチェ駆動電源の電圧設定値をVmaxからVminへ変更するとともに、半導体駆動電源の電圧設定値をVminからVmaxへ変更する。なお、ペルチェ駆動電源の電圧設定値について、VmaxからVminへ変更を開始するタイミングは、時点T5より前であってもよい。具体的には、時点T4から所定時間経過したかどうかを判断する工程を実施し、当該工程において所定時間経過したときに、ペルチェ駆動電源の電圧設定値についてVmaxからVminへの変更を開始してもよい。そして、ペルチェ駆動電源の電圧設定値がVminに変更されることにより、ペルチェ素子9においてベースプレート5側から放熱器11側へ伝達される熱量Qrが制御される。この結果、被測定体1からの発熱量Qgenと、被測定体1からベースプレート5、ペルチェ素子9を介して放熱器11に伝えられ、冷媒17により除去される熱量Qrとが所定のバランスとなる。そのため、図9に示すようにモニター温度Tmonおよび半導体接合温度Tjを、それぞれ低温側の維持温度Tmin、Tjminに維持することができる。   Then, when the time T5 shown in FIG. 9 is reached and the semiconductor junction temperature Tj becomes the maintenance temperature Tjmin on the low temperature side, YES is determined in the step (S222). As a result, the step (S225) is performed. In step (S225), the voltage setting value of the Peltier driving power supply is changed from Vmax to Vmin, and the voltage setting value of the semiconductor driving power supply is changed from Vmin to Vmax. Note that the timing for starting the change of the voltage setting value of the Peltier drive power supply from Vmax to Vmin may be before time T5. Specifically, a step of determining whether or not a predetermined time has elapsed from time T4 is performed, and when the predetermined time has elapsed in the step, the change of the voltage setting value of the Peltier drive power supply from Vmax to Vmin is started. Also good. Then, by changing the voltage setting value of the Peltier drive power source to Vmin, the amount of heat Qr transmitted from the base plate 5 side to the radiator 11 side in the Peltier element 9 is controlled. As a result, the calorific value Qgen from the measured object 1 and the heat quantity Qr transmitted from the measured object 1 to the radiator 11 through the base plate 5 and the Peltier element 9 and removed by the refrigerant 17 have a predetermined balance. . Therefore, as shown in FIG. 9, the monitor temperature Tmon and the semiconductor junction temperature Tj can be maintained at the low temperature side maintenance temperatures Tmin and Tjmin, respectively.

そして、上記のようなモニター温度Tmonおよび半導体接合温度Tjを一定に維持した状態は図5の時点T5から始まり、所定時間継続される。このとき、図8に示した制御フローでは、工程(S224)において半導体接合温度TjがTjminになってから所定時間が経過したか(時点T5から時点T6までの間の時間が経過したか)が判断される。図9の時点T6になるまで、工程(S224)ではNOと判断されるため、工程(S224)が時点T6まで繰返されることになる。このため、時点T6までペルチェ駆動電源の電圧設定値をVminとした状態でペルチェ駆動電源をONとする一方、半導体駆動電源をOFFにする制御が継続されることにより、モニター温度Tmonおよび半導体接合温度Tjが、それぞれ低温側の維持温度Tmin、Tjminに維持される。   Then, the state in which the monitor temperature Tmon and the semiconductor junction temperature Tj as described above are maintained constant starts at time T5 in FIG. 5 and continues for a predetermined time. At this time, in the control flow shown in FIG. 8, whether a predetermined time has passed since the semiconductor junction temperature Tj became Tjmin in the step (S224) (whether the time from time T5 to time T6 has passed). To be judged. Until time T6 in FIG. 9 is NO in step (S224), step (S224) is repeated until time T6. For this reason, the control of turning off the semiconductor drive power supply while the Peltier drive power supply is turned on while the voltage setting value of the Peltier drive power supply is set to Vmin until time T6, the monitor temperature Tmon and the semiconductor junction temperature are maintained. Tj is maintained at maintenance temperatures Tmin and Tjmin on the low temperature side, respectively.

そして、時点T6になると、工程(S224)においてYESと判断される。この結果、図8に示した工程(S230)が実施される。工程(S230)では、昇温工程(図8の工程(S218)〜工程(S214))および冷却工程(図8の工程(S221)〜工程(S224))までを所定回数繰返したかを判断する。工程(S230)においてNOと判断された場合、再び工程(S218)以下の工程が順次繰返される。   And when it becomes time T6, it will be judged as YES in a process (S224). As a result, the step (S230) shown in FIG. 8 is performed. In step (S230), it is determined whether the temperature increasing step (step (S218) to step (S214) in FIG. 8) and the cooling step (step (S221) to step (S224) in FIG. 8) have been repeated a predetermined number of times. When it is determined NO in the step (S230), the steps after the step (S218) are sequentially repeated again.

つまり、図9の時点T6から、再び昇温工程が開始される。時点T6から開始される制御は、丁度時点T1から開始された制御と同様である。つまり、時点T6において、半導体駆動電源をONにし、かつ、ペルチェ駆動電源をOFFにする工程(S218)が実施される。なお、このとき、半導体駆動電源の電圧設定値は最大値(Vmax)に設定され、また、ペルチェ駆動電源の電圧設定値は最小値(Vmin)に設定されている。この時点T6から、図9に示すようにモニター温度Tmonおよび半導体接合温度Tjは上昇を始める。そして、図9の時点T7において、図8の工程(S216)を実施する。具体的には、半導体駆動電源の電圧設定値をVmaxからVminに変更する工程を開始する。そして、図9の時点T8において、半導体接合温度Tjは高温側の維持温度であるTjmaxに到達し、また、モニター温度Tmonは高温側の維持温度であるTmaxに到達する。   That is, the temperature raising process is started again from time T6 in FIG. The control started from time T6 is just the same as the control started from time T1. That is, at time T6, the step of turning on the semiconductor drive power and turning off the Peltier drive power (S218) is performed. At this time, the voltage setting value of the semiconductor driving power source is set to the maximum value (Vmax), and the voltage setting value of the Peltier driving power source is set to the minimum value (Vmin). From this time T6, as shown in FIG. 9, the monitor temperature Tmon and the semiconductor junction temperature Tj start to rise. Then, at time T7 in FIG. 9, the step (S216) in FIG. 8 is performed. Specifically, a step of changing the voltage setting value of the semiconductor drive power supply from Vmax to Vmin is started. At time T8 in FIG. 9, the semiconductor junction temperature Tj reaches Tjmax, which is the high temperature side maintenance temperature, and the monitor temperature Tmon reaches Tmax, which is the high temperature side maintenance temperature.

また、工程(S230)において、YESと判断された場合、つまり昇温工程および冷却工程が所定回数繰返されたと判断された場合、サーマルサイクル試験は終了することになるので、後処理としてのペルチェ駆動電源をOFFにする工程(S241)が実施される。このようにして、ケース3におけるテスト工程(S200)は実施される。   Further, if it is determined YES in the step (S230), that is, if it is determined that the temperature raising step and the cooling step are repeated a predetermined number of times, the thermal cycle test is ended, so that Peltier driving as post-processing is performed. A step of turning off the power (S241) is performed. In this way, the test process (S200) in case 3 is performed.

(ケース4)
被測定体1からの発熱量(Qgen)を制御するため被測定体発熱用電源22についてはON/OFF制御を行う一方、ペルチェ素子用電源23に対して電圧変更制御を適用することによって、ペルチェ素子9および放熱器11を介して被測定体1から除去される熱量(Qr)を制御する場合である。具体的な制御フローは図10に示され、また、電源のON/OFFや電圧条件の変更の推移、温度条件の推移などを示すタイミングチャートが図11に示されている。図10は、本発明によるデバイス評価方法の一例におけるテスト工程を示すフローチャートである。また、図11は、図10に示したフローチャートに従ったテスト工程における電源のON/OFFや電圧条件の変更の推移、および温度条件の推移を示すタイミングチャートである。図11は基本的に図9と同様の様式で示されており、横軸が時間を示し、縦軸においては5つの特性値について記載されている。つまり、図11の縦軸には、上から半導体デバイスにおける半導体接合温度Tjの変化、図1の熱電対7により測定される被測定体1の温度(モニター温度Tmon)の変化、ペルチェ素子用電源23(ペルチェ駆動電源)のON/OFF、被測定体発熱用電源22(半導体駆動電源)のON/OFF、および半導体駆動電源とペルチェ駆動電源との電圧レベルの変化が示されている。図10および図11を参照して、本発明によるデバイス評価方法の一例(ケース4)におけるテスト工程を説明する。
(Case 4)
In order to control the heat generation amount (Qgen) from the device under test 1, ON / OFF control is performed on the power source 22 for the device under test heat generation, while voltage change control is applied to the power source 23 for Peltier elements to This is a case where the amount of heat (Qr) removed from the DUT 1 via the element 9 and the radiator 11 is controlled. A specific control flow is shown in FIG. 10, and a timing chart showing changes in power ON / OFF, changes in voltage conditions, changes in temperature conditions, and the like is shown in FIG. FIG. 10 is a flowchart showing a test process in an example of a device evaluation method according to the present invention. FIG. 11 is a timing chart showing changes in power ON / OFF, voltage conditions, and temperature conditions in the test process according to the flowchart shown in FIG. FIG. 11 is basically shown in the same manner as FIG. 9, where the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates five characteristic values. That is, the vertical axis in FIG. 11 shows the change in the semiconductor junction temperature Tj in the semiconductor device from the top, the change in the temperature of the measurement target 1 (monitor temperature Tmon) measured by the thermocouple 7 in FIG. 23 shows ON / OFF of 23 (Peltier drive power supply), ON / OFF of the measured object heating power supply 22 (semiconductor drive power supply), and changes in voltage levels of the semiconductor drive power supply and the Peltier drive power supply. With reference to FIG. 10 and FIG. 11, the test process in an example (case 4) of the device evaluation method by this invention is demonstrated.

図10および図11を参照して、テスト工程では、まず昇温工程(S210)(図3参照)の一部として、図8に示したフローチャートと同様に、半導体駆動電源をONにし、かつ、ペルチェ駆動電源をOFFにする工程(S218)を実施する。この工程(S218)は、図11のタイミングチャートでは時点T1において実施される。なお、このとき、半導体駆動電源の電圧設定値は最大値(Vmax)に設定され、また、ペルチェ駆動電源の電圧設定値は最小値(Vmin)に設定されている。この時点T1から、図11に示すようにモニター温度Tmonおよび半導体接合温度Tjは上昇を始める。なお、このケース2においても、上述したケース1の場合と同様に、当該テスト工程(S200)の間、被測定体用電源21(図1参照)から被測定体1には通常動作に必要な電源が供給される。   Referring to FIGS. 10 and 11, in the test process, first, as part of the temperature raising process (S210) (see FIG. 3), the semiconductor drive power is turned on, as in the flowchart shown in FIG. A step (S218) of turning off the Peltier drive power is performed. This step (S218) is performed at time T1 in the timing chart of FIG. At this time, the voltage setting value of the semiconductor driving power source is set to the maximum value (Vmax), and the voltage setting value of the Peltier driving power source is set to the minimum value (Vmin). From this time T1, as shown in FIG. 11, the monitor temperature Tmon and the semiconductor junction temperature Tj start to rise. In the case 2, as in the case 1 described above, during the test step (S200), the device under test 1 is required for normal operation from the device under test power supply 21 (see FIG. 1). Power is supplied.

そして、図10の工程(S212)において、半導体接合温度Tjが高温側の^維持温度であるTjmaxに到達したかどうかを判断する。この工程(S212)においては、図11の時点T1から時点T2までの間NOと判断されるので、当該工程(S212)は図11の時点T2まで繰返される。   Then, in step (S212) of FIG. 10, it is determined whether or not the semiconductor junction temperature Tj has reached Tjmax, which is the maintenance temperature on the high temperature side. In this step (S212), NO is determined from the time point T1 to the time point T2 in FIG. 11, so the step (S212) is repeated until the time point T2 in FIG.

そして、図11の時点T2において、半導体接合温度Tjは高温側の維持温度であるTjmaxに到達し、また、モニター温度Tmonは高温側の維持温度であるTmaxに到達する。このように時点T2において半導体接合温度TjがTjmaxに到達すると、工程(S212)においてYESと判断され、次の工程(S219)が実施される。当該工程(S219)では、ペルチェ駆動電源のON/OFFの切替え制御が実施される。具体的には、図11に示すように、ペルチェ駆動電源がOFFからONに切替えられる。このため、被測定体1からベースプレート5、ペルチェ素子9、および放熱器11を介して冷媒17により所定の熱量Qrが除去される。一方、被測定体1からは半導体駆動電源からの供給電力により所定の発熱量Qgenの発熱が続いている。この結果、被測定体1からの発熱量Qgenと、被測定体1からベースプレート5、ペルチェ素子9を介して放熱器11に伝えられ、冷媒17により除去される熱量Qrとが所定のバランスとなる。そのため、図11に示すようにモニター温度Tmonおよび半導体接合温度Tjを、それぞれ高温側の維持温度Tmax、Tjmaxに維持することができる。   At time T2 in FIG. 11, the semiconductor junction temperature Tj reaches Tjmax, which is the high temperature side maintenance temperature, and the monitor temperature Tmon reaches Tmax, which is the high temperature side maintenance temperature. As described above, when the semiconductor junction temperature Tj reaches Tjmax at time T2, YES is determined in step (S212), and the next step (S219) is performed. In this step (S219), ON / OFF switching control of the Peltier drive power supply is performed. Specifically, as shown in FIG. 11, the Peltier drive power supply is switched from OFF to ON. For this reason, a predetermined amount of heat Qr is removed from the measured object 1 by the refrigerant 17 through the base plate 5, the Peltier element 9, and the radiator 11. On the other hand, the measured object 1 continues to generate heat of a predetermined heat generation amount Qgen by the power supplied from the semiconductor drive power supply. As a result, the calorific value Qgen from the measured object 1 and the heat quantity Qr transmitted from the measured object 1 to the radiator 11 through the base plate 5 and the Peltier element 9 and removed by the refrigerant 17 have a predetermined balance. . Therefore, as shown in FIG. 11, the monitor temperature Tmon and the semiconductor junction temperature Tj can be maintained at the high temperature side maintenance temperatures Tmax and Tjmax, respectively.

そして、上記のようなモニター温度Tmonおよび半導体接合温度Tjを一定に維持した状態は図11の時点T2から始まり、所定時間継続される。このとき、図10に示した制御フローでは、工程(S214)において半導体接合温度TjがTjmaxになってから所定時間が経過したか(時点T2から時点T3までの間の時間が経過したか)が判断される。図11の時点T3になるまで、工程(S214)ではNOと判断されるため、工程(S214)が時点T3まで繰返されることになる。このため、時点T3まで上述した熱量Qrと熱量Qgenとがバランスした状態が継続するため、モニター温度Tmonおよび半導体接合温度Tjが、それぞれ高温側の維持温度Tmax、Tjmaxに維持される。   Then, the state in which the monitor temperature Tmon and the semiconductor junction temperature Tj as described above are maintained constant starts at time T2 in FIG. 11 and continues for a predetermined time. At this time, in the control flow shown in FIG. 10, whether a predetermined time has elapsed since the semiconductor junction temperature Tj became Tjmax in the step (S214) (whether the time from time T2 to time T3 has elapsed). To be judged. Until time T3 in FIG. 11 is NO in step (S214), step (S214) is repeated until time T3. For this reason, the state in which the heat quantity Qr and the heat quantity Qgen described above are balanced until time T3 continues, so that the monitor temperature Tmon and the semiconductor junction temperature Tj are maintained at the high temperature side maintenance temperatures Tmax and Tjmax, respectively.

そして、時点T3に到達すると、工程(S214)においてYESと判断されるため、図3の冷却工程(S220)が開始される。具体的には、図11の時点T3において、半導体駆動電源をOFFにし、かつ、ペルチェ駆動電源の電圧設定値をVminからVmaxに変更する工程(S226)が実施される。この結果、図11に示すように時点T3からモニター温度Tmonおよび半導体接合温度Tjが低下し始める。なお、工程(S226)ではペルチェ駆動電源がON状態のままに維持される。   When time T3 is reached, YES is determined in step (S214), and therefore the cooling step (S220) in FIG. 3 is started. Specifically, at time T3 in FIG. 11, a step of turning off the semiconductor drive power and changing the voltage setting value of the Peltier drive power from Vmin to Vmax (S226) is performed. As a result, as shown in FIG. 11, the monitor temperature Tmon and the semiconductor junction temperature Tj start to decrease from time T3. In the step (S226), the Peltier drive power supply is maintained in the ON state.

その後、図10に示したフローチャートでは、工程(S222)において半導体接合温度Tjが低温側の維持温度Tjminになったかどうかが判断される。そして、図11に示すように半導体接合温度Tjが低温側の維持温度Tjminになる(つまりモニター温度Tmonが低温側の維持温度Tminになる)時点T4まで、上記工程(S222)ではNOと判断される。そのため、時点T4に到達するまで、工程(S222)は繰返される。   Thereafter, in the flowchart shown in FIG. 10, it is determined in step (S222) whether or not the semiconductor junction temperature Tj has become the low-temperature maintenance temperature Tjmin. Then, as shown in FIG. 11, it is determined as NO in the above step (S222) until the time T4 when the semiconductor junction temperature Tj becomes the low temperature side maintenance temperature Tjmin (that is, the monitor temperature Tmon becomes the low temperature side maintenance temperature Tmin). The Therefore, the process (S222) is repeated until the time point T4 is reached.

そして、図11に示した時点T4になり、半導体接合温度Tjが低温側の維持温度Tjminになると、上記工程(S222)においてYESと判断される。この結果、工程(S227)が実施される。工程(S227)では、ペルチェ駆動電源の電圧設定値をVmaxからVminへ変更する。なお、ペルチェ駆動電源の電圧設定値について、VmaxからVminへ変更を開始するタイミングは、時点T4より前であってもよい。具体的には、時点T3から所定時間経過したかどうかを判断する工程を実施し、当該工程において所定時間経過したときに、ペルチェ駆動電源の電圧設定値についてVmaxからVminへの変更を開始してもよい。そして、ペルチェ駆動電源の電圧設定値がVminに変更されることにより、ペルチェ素子9においてベースプレート5側から放熱器11側へ伝達される熱量Qrが小さくなるように制御される。この結果、被測定体1からの発熱量Qgenと、被測定体1からベースプレート5、ペルチェ素子9を介して放熱器11に伝えられ、冷媒17により除去される熱量Qrとが所定のバランスとなる。そのため、図11に示すようにモニター温度Tmonおよび半導体接合温度Tjを、それぞれ低温側の維持温度Tmin、Tjminに維持することができる。   Then, at time T4 shown in FIG. 11, when the semiconductor junction temperature Tj becomes the low temperature side maintenance temperature Tjmin, YES is determined in the step (S222). As a result, step (S227) is performed. In step (S227), the voltage setting value of the Peltier drive power supply is changed from Vmax to Vmin. Note that the timing for starting the change of the voltage setting value of the Peltier drive power supply from Vmax to Vmin may be before time T4. Specifically, a step of determining whether or not a predetermined time has elapsed from time T3 is performed, and when the predetermined time has elapsed in the step, a change in the voltage setting value of the Peltier drive power supply from Vmax to Vmin is started. Also good. Then, when the voltage setting value of the Peltier drive power supply is changed to Vmin, the amount of heat Qr transmitted from the base plate 5 side to the radiator 11 side in the Peltier element 9 is controlled to be small. As a result, the calorific value Qgen from the measured object 1 and the heat quantity Qr transmitted from the measured object 1 to the radiator 11 through the base plate 5 and the Peltier element 9 and removed by the refrigerant 17 have a predetermined balance. . Therefore, as shown in FIG. 11, the monitor temperature Tmon and the semiconductor junction temperature Tj can be maintained at the low temperature side maintenance temperatures Tmin and Tjmin, respectively.

そして、上記のようなモニター温度Tmonおよび半導体接合温度Tjを一定に維持した状態は図11の時点T4から始まり、所定時間継続される。このとき、図10に示した制御フローでは、工程(S224)において半導体接合温度TjがTjminになってから所定時間が経過したか(時点T4から時点T5までの間の時間が経過したか)が判断される。図11の時点T5になるまで、工程(S224)ではNOと判断されるため、工程(S224)が時点T5まで繰返されることになる。このため、時点T6までペルチェ駆動電源の電圧設定値をVminとした状態でペルチェ駆動電源をONとする一方、半導体駆動電源をOFFにする制御が継続されることにより、モニター温度Tmonおよび半導体接合温度Tjが、それぞれ低温側の維持温度Tmin、Tjminに維持される。   Then, the state in which the monitor temperature Tmon and the semiconductor junction temperature Tj as described above are maintained constant starts at time T4 in FIG. 11 and continues for a predetermined time. At this time, in the control flow shown in FIG. 10, whether a predetermined time has elapsed since the semiconductor junction temperature Tj became Tjmin in the step (S224) (whether the time from time T4 to time T5 has elapsed). To be judged. Until time T5 in FIG. 11 is NO in step (S224), step (S224) is repeated until time T5. For this reason, the control of turning off the semiconductor drive power supply while the Peltier drive power supply is turned on while the voltage setting value of the Peltier drive power supply is set to Vmin until time T6, the monitor temperature Tmon and the semiconductor junction temperature are maintained. Tj is maintained at maintenance temperatures Tmin and Tjmin on the low temperature side, respectively.

そして、時点T5になると、工程(S224)においてYESと判断される。この結果、図10に示した工程(S230)が実施される。工程(S230)では、昇温工程(工程(S218)〜工程(S214))および冷却工程(工程(S226)〜工程(S224))までを所定回数繰返したかを判断する。   And when it becomes time T5, it will be judged as YES in a process (S224). As a result, the step (S230) shown in FIG. 10 is performed. In step (S230), it is determined whether the temperature raising step (step (S218) to step (S214)) and the cooling step (step (S226) to step (S224)) are repeated a predetermined number of times.

工程(S230)においてNOと判断された場合、再び工程(S218)以下の工程が順次繰返される。つまり、図11の時点T5から、再び昇温工程が開始される。時点T5から開始される制御は、丁度時点T1から開始された制御と同様である。つまり、時点T5において、図10の工程(S218)が実施される。この時点T5から、図11に示すようにモニター温度Tmonおよび半導体接合温度Tjは上昇を始める。そして、時点T6になるまで工程(S212)が繰返される。さらに、時点T6において、時点T2の場合と同様に、半導体接合温度Tjは高温側の維持温度であるTjmaxに到達し、また、モニター温度Tmonは高温側の維持温度であるTmaxに到達する。すると、時点T6において時点T2の場合と同様に工程(S212)においてYESと判断され、工程(S219)以下の各工程が順次実施される。   When it is determined NO in the step (S230), the steps after the step (S218) are sequentially repeated again. That is, the temperature raising process is started again from time T5 in FIG. The control started from time T5 is just the same as the control started from time T1. That is, at the time T5, the step (S218) of FIG. 10 is performed. From this time T5, as shown in FIG. 11, the monitor temperature Tmon and the semiconductor junction temperature Tj start to rise. Then, the process (S212) is repeated until time T6. Further, at time T6, as in the case of time T2, the semiconductor junction temperature Tj reaches Tjmax, which is the high temperature side maintenance temperature, and the monitor temperature Tmon reaches Tmax, which is the high temperature side maintenance temperature. Then, YES is determined in step (S212) at time T6 as in the case of time T2, and each step after step (S219) is sequentially performed.

また、工程(S230)において、YESと判断された場合、つまり昇温工程および冷却工程が所定回数繰返されたと判断された場合、サーマルサイクル試験は終了することになるので、後処理としてのペルチェ駆動電源をOFFにする工程(S241)が実施される。このようにして、ケース4におけるテスト工程(S200)は実施される。   Further, if it is determined YES in the step (S230), that is, if it is determined that the temperature raising step and the cooling step are repeated a predetermined number of times, the thermal cycle test is ended, so that Peltier driving as post-processing is performed. A step of turning off the power (S241) is performed. In this way, the test process (S200) in case 4 is performed.

(実施の形態2)
図12は、本発明に従った評価装置の実施の形態2の模式図である。図12を参照して、本発明に従った評価装置の実施の形態2を説明する。
(Embodiment 2)
FIG. 12 is a schematic diagram of Embodiment 2 of the evaluation apparatus according to the present invention. With reference to FIG. 12, Embodiment 2 of the evaluation apparatus according to the present invention will be described.

図12に示すように、本発明に従ったデバイス評価装置の実施の形態2としての評価装置30は、基本的には図1に示した評価装置30と同様の構成を備えるが、ベースプレート5を備えていない点が異なる。   As shown in FIG. 12, the evaluation apparatus 30 as the second embodiment of the device evaluation apparatus according to the present invention basically has the same configuration as the evaluation apparatus 30 shown in FIG. It differs in that it does not have.

すなわち、図12に示した評価装置30では、被測定体1がグリス3を介して直接ペルチェ素子9の上面に接続されている。ペルチェ素子9の上面には熱電対7を配置するための凹部が形成されている。当該凹部の内部には被測定体1の温度を測定するための熱電対7が配置されている。   That is, in the evaluation apparatus 30 shown in FIG. 12, the measured object 1 is directly connected to the upper surface of the Peltier element 9 via the grease 3. A recess for arranging the thermocouple 7 is formed on the upper surface of the Peltier element 9. A thermocouple 7 for measuring the temperature of the measurement object 1 is disposed inside the recess.

このような構成であっても、基本的に図1に示した評価装置30と同様の効果を得ることができる。なお、図12に示したような構成では、ベースプレート5(図1参照)を省略し、ペルチェ素子9の上部をいわばベースプレートとして利用している。このような構成は、ペルチェ素子9の上面の面積と被測定体1の占有面積(被測定体1においてペルチェ素子9の上面とグリス3を介して対向する部分の面積)とに大きな差が無いような場合に、被測定体1からペルチェ素子9への熱伝達の条件をあまり劣化させること無く評価装置30の構成を簡略化できるので、特に有効である。なお、図12に示した評価装置30では、固定部材20を配置しているが、この固定部材20を用いない構成としてもよい。   Even with such a configuration, basically the same effects as those of the evaluation apparatus 30 shown in FIG. 1 can be obtained. In the configuration shown in FIG. 12, the base plate 5 (see FIG. 1) is omitted, and the upper part of the Peltier element 9 is used as a base plate. In such a configuration, there is no significant difference between the area of the upper surface of the Peltier element 9 and the area occupied by the measured object 1 (the area of the measured object 1 that faces the upper surface of the Peltier element 9 via the grease 3). In such a case, the configuration of the evaluation device 30 can be simplified without significantly degrading the conditions for heat transfer from the DUT 1 to the Peltier element 9, which is particularly effective. In addition, in the evaluation apparatus 30 shown in FIG. 12, although the fixing member 20 is arrange | positioned, it is good also as a structure which does not use this fixing member 20. FIG.

次に、上記の実施の形態と重複するものもあるが本発明の構成例を羅列的に挙げて説明する。   Next, although there are some overlapping with the above-described embodiment, a configuration example of the present invention will be listed and described.

この発明に従ったデバイス評価装置としての評価装置30は、電子冷却素子(ペルチェ素子9)と放熱部材(放熱器11、冷媒流路13、熱交換器15、ポンプ14、冷媒17)と制御部(制御装置29)とを備える。電子冷却素子(ペルチェ素子9)は、半導体デバイスを含む被測定体1と熱的に接続される。放熱部材(放熱器11、冷媒流路13、熱交換器15、ポンプ14)は、電子冷却素子(ペルチェ素子9)と熱的に接続される。制御部(制御装置29)は、被測定体1と電子冷却素子(ペルチェ素子9)へ入力する電力を制御する。   An evaluation apparatus 30 as a device evaluation apparatus according to the present invention includes an electronic cooling element (Peltier element 9), a heat radiating member (heat radiator 11, refrigerant flow path 13, heat exchanger 15, pump 14, refrigerant 17) and control unit. (Control device 29). The electronic cooling element (Peltier element 9) is thermally connected to the measurement object 1 including a semiconductor device. The heat radiating member (heat radiator 11, refrigerant flow path 13, heat exchanger 15, and pump 14) is thermally connected to the electronic cooling element (Peltier element 9). The control unit (control device 29) controls the power input to the device under test 1 and the electronic cooling element (Peltier element 9).

このようにすれば、被測定体1自体に電力を入力することにより被測定体1自体を発熱させて、半導体デバイスを含む被測定体1の温度を上昇させることができるので、外部から被測定体1を加熱する場合より、より被測定体1の実動条件に近い条件においてサーマルサイクル試験を実施することができる。したがって、被測定体1の半導体デバイスがSiCを用いたデバイスのように従来のシリコンを用いたデバイスより高温域で動作する場合であっても、被測定体1の動作温度域(従来より高温域)における試験を簡単に実施することができる。   In this way, by inputting electric power to the device under test 1 itself, the device under test 1 itself can generate heat, and the temperature of the device under test 1 including the semiconductor device can be raised, so that the device under test can be measured from the outside. The thermal cycle test can be performed under conditions closer to the actual operation conditions of the body 1 to be measured than when the body 1 is heated. Therefore, even when the semiconductor device of the device under test 1 operates in a higher temperature range than a device using conventional silicon like a device using SiC, the operating temperature range of the device under test 1 (higher temperature range than before) ) Can be easily performed.

また、被測定体1自体を発熱体として利用するので、評価装置30自体にはヒータなどの加熱装置を配置する必要がない。このため、評価装置30の装置構成を簡略化できる。   Further, since the device under test 1 itself is used as a heating element, it is not necessary to arrange a heating device such as a heater in the evaluation device 30 itself. For this reason, the apparatus structure of the evaluation apparatus 30 can be simplified.

上記評価装置30は、図1などに示すように、電子冷却素子(ペルチェ素子9)と熱的に接続される被測定体1を少なくとも外気から隔離することが可能な密閉ケース28をさらに備えていてもよい。この場合、密閉ケース28の内部の雰囲気ガスの組成を適宜調整することにより、被測定体1の温度が上昇、下降することにともなって被測定体1の表面に結露が発生することを防止できる。この結果、当該結露により被測定体1に故障などの問題が起きることを防止できる。   As shown in FIG. 1 and the like, the evaluation apparatus 30 further includes a sealed case 28 capable of isolating the measured object 1 thermally connected to the electronic cooling element (Peltier element 9) from at least the outside air. May be. In this case, by appropriately adjusting the composition of the atmospheric gas inside the sealed case 28, it is possible to prevent dew condensation from occurring on the surface of the measured object 1 as the temperature of the measured object 1 rises and falls. . As a result, it is possible to prevent a problem such as a failure from occurring in the measurement object 1 due to the condensation.

また、上記評価装置30において、密閉ケース28は被測定体1、電子冷却素子(ペルチェ素子9)、放熱部材の一部(放熱器11、冷媒流路13の放熱器11との接続部)を囲むように形成されていてもよい。この場合、密閉ケース28の内部の雰囲気ガスの組成を適宜調整することにより、被測定体1や電子冷却素子(ペルチェ素子9)、放熱部材(放熱器11や冷媒流路13)などの表面において結露が発生することを防止できる。このため、当該結露によって電子冷却素子や放熱部材などに故障が発生する、あるいは電子冷却素子(ペルチェ素子9)などを正常に動作させることができないため、結果的に試験を正常に行なえないといった問題の発生を防止できる。   Further, in the evaluation apparatus 30, the sealed case 28 includes the measured object 1, the electronic cooling element (Peltier element 9), and a part of the heat radiating member (connection portion of the heat radiator 11 and the refrigerant flow path 13 to the heat radiator 11). You may form so that it may surround. In this case, by appropriately adjusting the composition of the atmospheric gas inside the sealed case 28, the surface of the measured object 1, the electronic cooling element (Peltier element 9), the heat radiating member (heat radiator 11 or refrigerant flow path 13), etc. Condensation can be prevented from occurring. For this reason, a failure occurs in the electronic cooling element, the heat radiating member, etc. due to the condensation, or the electronic cooling element (Peltier element 9) cannot be operated normally, and as a result, the test cannot be performed normally. Can be prevented.

上記評価装置30は、被測定体1の温度を測定する温度センサ(熱電対7)をさらに備えていてもよい。この場合、被測定体1の温度を当該温度センサ(熱電対7)により測定できるので、被測定体1の温度変化が試験において予定する温度変化と合致しているかどうかを正確にモニターすることができる。また、当該温度センサ(熱電対7)により被測定体1の温度を正確に測定できるので、当該温度データを評価装置30の制御にフィードバックさせることができる。この結果、評価装置30において正確な温度制御を行なうことができる。   The evaluation device 30 may further include a temperature sensor (thermocouple 7) that measures the temperature of the DUT 1. In this case, since the temperature of the measurement object 1 can be measured by the temperature sensor (thermocouple 7), it is possible to accurately monitor whether the temperature change of the measurement object 1 matches the temperature change planned in the test. it can. Moreover, since the temperature of the measurement object 1 can be accurately measured by the temperature sensor (thermocouple 7), the temperature data can be fed back to the control of the evaluation device 30. As a result, accurate temperature control can be performed in the evaluation device 30.

上記評価装置30は、被測定体1に供給される電流を測定する被測定体用電流センサ(被測定体用電源21に接続された電流センサ25)をさらに備えていてもよい。この場合、被測定体1に供給される電流の値を測定することで、当該電流の値に影響を及ぼすような評価装置30や被測定体1の異常を迅速に検出することができる。   The evaluation device 30 may further include a current sensor for a measured object (current sensor 25 connected to the power supply for measured object 21) that measures a current supplied to the measured object 1. In this case, by measuring the value of the current supplied to the device under test 1, it is possible to quickly detect an abnormality in the evaluation device 30 or the device under test 1 that affects the value of the current.

たとえば、電流センサ25では電流検出センサとしてホール素子やカレントトランスなどを用いることができる。なお、当該電流センサ25において所定の電流値より高い値の電流値が検出されたとき(過電流が検出されたとき)には、コントローラ26により被測定体1への電力の供給を遮断する。また、同時にコントローラ26により試験が中止され、評価装置30の異常がユーザに報知される。報知手段としては、たとえば評価装置30に設置されるLCDやCRTなどの表示装置に被測定体1へ供給される電流の値が過大になったことを表示してもよいし、または/同時にスピーカなどからアラーム音などを発生させてもよい。   For example, in the current sensor 25, a Hall element or a current transformer can be used as a current detection sensor. When the current sensor 25 detects a current value higher than a predetermined current value (when an overcurrent is detected), the controller 26 cuts off the supply of power to the device under test 1. At the same time, the test is stopped by the controller 26 and an abnormality of the evaluation device 30 is notified to the user. As the notification means, for example, a display device such as an LCD or a CRT installed in the evaluation device 30 may display that the value of the current supplied to the measured object 1 has become excessive, or / and simultaneously a speaker. An alarm sound may be generated from the above.

また、電流センサ25において所定の電流値より低い値の電流値が検出されたとき(過小電流が検出されたとき)も、上述の場合と同様に、コントローラ26により被測定体1への電力の供給を遮断する。また、同時にコントローラ26により試験が中止され、評価装置30の異常がユーザに報知される。報知手段としては、上述したような表示装置やスピーカなどを用いてもよい。   Further, when a current value lower than a predetermined current value is detected in the current sensor 25 (when an undercurrent is detected), similarly to the above-described case, the controller 26 supplies power to the DUT 1. Shut off the supply. At the same time, the test is stopped by the controller 26 and an abnormality of the evaluation device 30 is notified to the user. As the notification means, a display device or a speaker as described above may be used.

上記評価装置30は、電子冷却素子(ペルチェ素子9)に供給される電流を測定する電子冷却素子用電流センサ(ペルチェ素子用電源23に接続された電流センサ25)をさらに備えていてもよい。この場合、電子冷却素子(ペルチェ素子9)の故障などに伴い、電子冷却素子に供給される電流の値に変化が起きる場合、そのような電子冷却素子の故障に伴う評価装置30の異常を迅速に検出できる。   The evaluation apparatus 30 may further include an electronic cooling element current sensor (current sensor 25 connected to the Peltier element power supply 23) for measuring a current supplied to the electronic cooling element (Peltier element 9). In this case, when a change occurs in the value of the current supplied to the electronic cooling element due to the failure of the electronic cooling element (Peltier element 9), the abnormality of the evaluation apparatus 30 due to the failure of the electronic cooling element is quickly detected. Can be detected.

なお、この電流センサ25において用いる電流検出センサとしては、たとえばホール素子やシャント抵抗などを用いることができる。なお、当該電流センサ25において所定の電流値より高い値の電流値が検出されたとき(過電流が検出されたとき)には、コントローラ26によりペルチェ素子9および被測定体1への電力の供給を遮断する。また、同時にコントローラ26により試験が中止され、評価装置30の異常がユーザに報知される。   As a current detection sensor used in the current sensor 25, for example, a Hall element or a shunt resistor can be used. When the current sensor 25 detects a current value higher than a predetermined current value (when an overcurrent is detected), the controller 26 supplies power to the Peltier element 9 and the DUT 1. Shut off. At the same time, the test is stopped by the controller 26 and an abnormality of the evaluation device 30 is notified to the user.

また、電流センサ25において所定の電流値より低い値の電流値が検出されたとき(過小電流が検出されたとき)も、上述の場合と同様に、コントローラ26によりペルチェ素子9および被測定体1への電力の供給を遮断する。また、同時にコントローラ26により試験が中止され、評価装置30の異常がユーザに報知される。報知手段としては、上述したような表示装置やスピーカなどを用いてもよい。   Also, when a current value lower than a predetermined current value is detected by the current sensor 25 (when an undercurrent is detected), the Peltier element 9 and the DUT 1 are measured by the controller 26 as in the above case. Shut off the power supply to At the same time, the test is stopped by the controller 26 and an abnormality of the evaluation device 30 is notified to the user. As the notification means, a display device or a speaker as described above may be used.

上記評価装置30において、放熱部材は、電子冷却素子(ペルチェ素子9)に接続されたベース部材(放熱器11)と、ベース部材(放熱器11)から熱を除去するための冷媒17とを含んでいてもよい。上記評価装置30は、冷媒17の温度を測定するための冷媒用温度センサ(冷媒流路13に設置された温度センサ16)をさらに備えていてもよい。この場合、冷媒用の温度センサ16によって冷媒17の温度をモニターできるので、放熱部材において発生した異常(たとえば冷媒流路13などからの冷媒17の漏洩により冷媒量が減少することにより冷却効率が低下した場合など)を迅速に検出することができる。   In the evaluation apparatus 30, the heat radiating member includes a base member (heat radiator 11) connected to the electronic cooling element (Peltier element 9) and a refrigerant 17 for removing heat from the base member (heat radiator 11). You may go out. The evaluation device 30 may further include a refrigerant temperature sensor (the temperature sensor 16 installed in the refrigerant flow path 13) for measuring the temperature of the refrigerant 17. In this case, since the temperature of the refrigerant 17 can be monitored by the refrigerant temperature sensor 16, the cooling efficiency decreases due to an abnormality occurring in the heat radiating member (for example, the refrigerant amount decreases due to the leakage of the refrigerant 17 from the refrigerant flow path 13 or the like). Etc.) can be detected quickly.

なお、上述した温度センサ16として熱電対などを用いることができる。そして、温度センサ16において設定温度以上の高い温度を検出したときには、コントローラ26により被測定体1およびペルチェ素子9への電力の供給を遮断する。また、同時にコントローラ26により試験が中止され、評価装置30の異常がユーザに報知される。報知手段としては、上述したような表示装置やスピーカなどを用いてもよい。   In addition, a thermocouple etc. can be used as the temperature sensor 16 mentioned above. When the temperature sensor 16 detects a temperature higher than the set temperature, the controller 26 cuts off the supply of power to the DUT 1 and the Peltier element 9. At the same time, the test is stopped by the controller 26 and an abnormality of the evaluation device 30 is notified to the user. As the notification means, a display device or a speaker as described above may be used.

上記評価装置30において、被測定体用電源21、被測定体発熱用電源22、ペルチェ素子用電源23、冷却系電源24のそれぞれには、これらの電源への過大な負荷から装置を保護するためにヒューズを設定しておくことが好ましい。この結果、評価装置30が過電流などにより破損することを防止できる。   In the evaluation apparatus 30, the measured object power supply 21, the measured object heating power supply 22, the Peltier element power supply 23, and the cooling system power supply 24 are provided to protect the apparatus from an excessive load on these power supplies. It is preferable to set a fuse in the above. As a result, it is possible to prevent the evaluation apparatus 30 from being damaged due to overcurrent or the like.

上記評価装置30において、制御部(制御装置29)は、被測定体1へ入力する電力をPWM制御または電圧変更制御により制御可能であってもよい。この場合、被測定体1から発生する熱量を細かく制御することが可能になる。したがって、被測定体1での温度を相対的に高温状態あるいは相対的に低温状態で温度一定の状態に高い精度で保つことができる。   In the evaluation device 30, the control unit (the control device 29) may be capable of controlling the power input to the device under test 1 by PWM control or voltage change control. In this case, it is possible to finely control the amount of heat generated from the measurement object 1. Therefore, the temperature of the device under test 1 can be maintained with high accuracy in a relatively high temperature state or a relatively low temperature state and a constant temperature state.

上記評価装置30において、制御部(制御装置29)は、電子冷却素子(ペルチェ素子9)へ入力する電力をPWM制御または電圧変更制御により制御可能であってもよい。この場合、電子冷却素子(ペルチェ素子9)における冷却能力を細かく制御することができる。したがって、被測定体1の温度制御を高精度に行なうことができる。   In the evaluation device 30, the control unit (control device 29) may be capable of controlling the power input to the electronic cooling element (Peltier element 9) by PWM control or voltage change control. In this case, the cooling capacity of the electronic cooling element (Peltier element 9) can be finely controlled. Therefore, temperature control of the DUT 1 can be performed with high accuracy.

上記評価装置30は、電子冷却素子(ペルチェ素子9)を放熱部材(放熱器11の上部表面)へ接続固定する固定部材(フランジ部10および固定用ネジ12)をさらに備えていてもよい。この場合、固定部材(フランジ部10および固定用ネジ12)により電子冷却素子(ペルチェ素子9)を放熱部材(放熱器11)へ確実に接続固定することができる。   The evaluation apparatus 30 may further include a fixing member (the flange portion 10 and the fixing screw 12) for connecting and fixing the electronic cooling element (Peltier element 9) to the heat radiating member (the upper surface of the radiator 11). In this case, the electronic cooling element (Peltier element 9) can be reliably connected and fixed to the heat radiating member (heat radiator 11) by the fixing members (flange portion 10 and fixing screw 12).

上記評価装置30では、複数の被測定体1を電子冷却素子(ペルチェ素子9)と熱的に接続された状態にしてもよい。この場合、複数の被測定体1に対して同時に評価試験(サーマルサイクル試験)を行なうことができる。たとえば、図1に示した評価装置30では、ベースプレート5の上部表面上に複数の被測定体1を並べて配置してもよい。この場合、ベースプレート5の上面においてそれぞれの被測定体1の下面と対向する位置に溝(凹部)を形成し、当該溝の内部にそれぞれ熱電対を配置することが好ましい。また、図12に示したような評価装置30の場合には、ペルチェ素子9の上部表面上に複数の被測定体1を並べて配置してもよい。この場合、ペルチェ素子9の上面においてそれぞれの被測定体1の下面と対向する位置に溝(凹部)を形成し、当該溝の内部にそれぞれ熱電対を配置することが好ましい。このようにすれば、個々の被測定体1の温度を正確に測定しながら評価試験を行なうことができる。   In the evaluation apparatus 30, a plurality of objects to be measured 1 may be in a state of being thermally connected to the electronic cooling element (Peltier element 9). In this case, an evaluation test (thermal cycle test) can be performed on a plurality of measured objects 1 simultaneously. For example, in the evaluation apparatus 30 shown in FIG. 1, a plurality of measured objects 1 may be arranged side by side on the upper surface of the base plate 5. In this case, it is preferable that grooves (concave portions) are formed on the upper surface of the base plate 5 at positions facing the lower surfaces of the measured objects 1, and thermocouples are respectively disposed in the grooves. In the case of the evaluation apparatus 30 as shown in FIG. 12, a plurality of measured objects 1 may be arranged side by side on the upper surface of the Peltier element 9. In this case, it is preferable that grooves (concave portions) are formed on the upper surface of the Peltier element 9 at positions facing the lower surfaces of the measured objects 1 and thermocouples are respectively disposed in the grooves. In this way, an evaluation test can be performed while accurately measuring the temperature of each measured object 1.

上記評価装置30では、図1に示すように被測定体1はベースプレート5を介して電子冷却素子(ペルチェ素子9)と接続されていてもよい。ベースプレート5の平面形状は被測定体1の平面形状より大きくてもよい。この場合、被測定体1から発生した熱をベースプレート5である程度拡散させた上で、電子冷却素子(ペルチェ素子9)へ伝達することができる。そのため、電子冷却素子(ペルチェ素子9)において単位面積当りの冷却能力が余り大きくないような場合、ベースプレート5によって熱を伝える面積を大きくした上で、当該ベースプレート5に接続される電子冷却素子(ペルチェ素子9)の吸熱面の面積を大きくすることで、十分な冷却能力を確保することができる。   In the evaluation apparatus 30, the device under test 1 may be connected to an electronic cooling element (Peltier element 9) via a base plate 5 as shown in FIG. The planar shape of the base plate 5 may be larger than the planar shape of the DUT 1. In this case, the heat generated from the measurement object 1 can be transmitted to the electronic cooling element (Peltier element 9) after being diffused to some extent by the base plate 5. Therefore, in the case where the cooling capacity per unit area is not so large in the electronic cooling element (Peltier element 9), the area for transferring heat is increased by the base plate 5 and then the electronic cooling element (Peltier element) connected to the base plate 5 is increased. Enough cooling capacity can be ensured by increasing the area of the endothermic surface of the element 9).

この発明に従ったデバイス評価方法は、上記評価装置30を用いたデバイス評価方法であって、図2に示すように、電子冷却素子(ペルチェ素子9)に被測定体1を熱的に接続する工程(被測定体準備工程(S100))と、テスト工程(S200)とを備える。テスト工程(S200)では、被測定体1に電力を入力することにより、被測定体1の温度を上昇させる加熱工程(昇温工程(S210))と、電子冷却素子(ペルチェ素子9)に電力を入力することにより被測定体1の熱を放熱部材(放熱器11および冷媒17)へ伝達し、被測定体1を冷却する冷却工程(S220)とを、1回以上繰返すように、電力を制御部(制御装置29)により制御する。   The device evaluation method according to the present invention is a device evaluation method using the evaluation apparatus 30, and as shown in FIG. 2, the device under test 1 is thermally connected to an electronic cooling element (Peltier element 9). A process (measurement object preparation process (S100)) and a test process (S200) are provided. In the test step (S200), by inputting electric power to the device under test 1, a heating step (temperature raising step (S210)) for raising the temperature of the device under test 1 and electric power for the electronic cooling element (Peltier device 9). Is input to the heat radiating member (the heat radiator 11 and the refrigerant 17) and the cooling step (S220) for cooling the device under test 1 is repeated one or more times. Control is performed by the control unit (control device 29).

このようにすれば、被測定体1自体からの発熱を利用して被測定体1の温度を昇温する一方、電子冷却素子(ペルチェ素子9)によって被測定体1の熱を放熱部材へ伝達することによって、被測定体1に対するサーマルサイクル試験を簡便に行なうことができる。   If it does in this way, while raising the temperature of to-be-measured body 1 using the heat_generation | fever from to-be-measured body 1 itself, the heat | fever of to-be-measured body 1 will be transmitted to a thermal radiation member by an electronic cooling element (Peltier element 9). By doing, the thermal cycle test with respect to the to-be-measured body 1 can be performed simply.

上記デバイス評価方法において、電力の制御にPWM制御または電圧制御を用いてもよい。この場合、PWM制御または電圧制御によって、被測定体1からの発熱量および電子冷却素子(ペルチェ素子9)での吸熱量(つまり放熱部材へ伝達される熱量)を正確に制御することができる。したがって、サーマルサイクル試験において高温域および低温域での温度一定の条件を容易に実現できる。   In the device evaluation method, PWM control or voltage control may be used for power control. In this case, the amount of heat generated from the measured object 1 and the amount of heat absorbed by the electronic cooling element (Peltier element 9) (that is, the amount of heat transmitted to the heat radiating member) can be accurately controlled by PWM control or voltage control. Therefore, a constant temperature condition in the high temperature range and the low temperature range can be easily realized in the thermal cycle test.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

本発明に従ったデバイス評価装置およびデバイス評価方法は、特に従来のシリコン基板を用いた半導体デバイスよりも高温域で使用されるようなデバイス(たとえばSiCを用いたデバイス)のサーマルサイクル試験を行なう場合に好適に用いられる。   The device evaluation apparatus and the device evaluation method according to the present invention perform a thermal cycle test of a device (for example, a device using SiC) that is used in a higher temperature range than a semiconductor device using a conventional silicon substrate. Is preferably used.

本発明に従った評価装置の実施の形態1の模式図である。It is a schematic diagram of Embodiment 1 of the evaluation apparatus according to the present invention. 図1に示した評価装置を用いたデバイス評価方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the device evaluation method using the evaluation apparatus shown in FIG. 図2に示したフローチャートにおけるテスト工程の内容を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the content of the test process in the flowchart shown in FIG. 本発明によるデバイス評価方法の一例におけるテスト工程を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the test process in an example of the device evaluation method by this invention. 図4に示したフローチャートに従ったテスト工程における電源のON/OFFや温度条件の推移を示すタイミングチャートである。FIG. 5 is a timing chart showing power ON / OFF and temperature condition transition in a test process according to the flowchart shown in FIG. 4. FIG. 本発明によるデバイス評価方法の一例におけるテスト工程を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the test process in an example of the device evaluation method by this invention. 図6に示したフローチャートに従ったテスト工程における電源のON/OFFや温度条件の推移を示すタイミングチャートである。7 is a timing chart showing power ON / OFF and transition of temperature conditions in a test process according to the flowchart shown in FIG. 6. 本発明によるデバイス評価方法の一例におけるテスト工程を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the test process in an example of the device evaluation method by this invention. 図8に示したフローチャートに従ったテスト工程における電源のON/OFFや電圧条件の変更の推移、および温度条件の推移を示すタイミングチャートである。FIG. 9 is a timing chart showing changes in power supply ON / OFF, voltage condition change, and temperature condition in a test process according to the flowchart shown in FIG. 8. 本発明によるデバイス評価方法の一例におけるテスト工程を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the test process in an example of the device evaluation method by this invention. 図10に示したフローチャートに従ったテスト工程における電源のON/OFFや電圧条件の変更の推移、および温度条件の推移を示すタイミングチャートである。FIG. 11 is a timing chart showing changes in power ON / OFF, voltage conditions, and temperature conditions in the test process according to the flowchart shown in FIG. 10. 本発明に従った評価装置の実施の形態2の模式図である。It is a schematic diagram of Embodiment 2 of the evaluation apparatus according to the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 被測定体、3 グリス、5 ベースプレート、7 熱電対、9 ペルチェ素子、10 フランジ部、11 放熱器、12 固定用ネジ、13 冷媒流路、14 ポンプ、15 熱交換器、16 温度センサ、17 冷媒、18a,18b 押え部材、19 支持部材、20 固定部材、21 被測定体用電源、22 被測定体発熱用電源、23 ペルチェ素子用電源、24 冷却系電源、25 電流センサ、26 コントローラ、28 密閉ケース、29 制御装置、30 評価装置。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Measured object, 3 Grease, 5 Base plate, 7 Thermocouple, 9 Peltier element, 10 Flange part, 11 Radiator, 12 Fixing screw, 13 Refrigerant flow path, 14 Pump, 15 Heat exchanger, 16 Temperature sensor, 17 Refrigerant, 18a, 18b Holding member, 19 Support member, 20 Fixing member, 21 Power supply for measured object, 22 Power supply for measured object heating, 23 Power supply for Peltier element, 24 Cooling system power supply, 25 Current sensor, 26 Controller, 28 Sealed case, 29 control device, 30 evaluation device.

Claims (10)

半導体デバイスを含む被測定体と熱的に接続される電子冷却素子と、
前記電子冷却素子と熱的に接続された放熱部材と、
前記被測定体と前記電子冷却素子へ入力する電力を制御する制御部と、を備える、デバイス評価装置。
An electronic cooling element thermally connected to a measurement object including a semiconductor device;
A heat dissipating member thermally connected to the electronic cooling element;
A device evaluation apparatus comprising: the measurement object; and a control unit that controls electric power input to the electronic cooling element.
前記電子冷却素子と熱的に接続される前記被測定体を少なくとも外気から隔離することが可能な密閉ケースをさらに備える、請求項1に記載のデバイス評価装置。   The device evaluation apparatus according to claim 1, further comprising a sealed case capable of isolating the measurement object thermally connected to the electronic cooling element from at least the outside air. 前記被測定体の温度を測定する温度センサをさらに備える、請求項1または2に記載のデバイス評価装置。   The device evaluation apparatus according to claim 1, further comprising a temperature sensor that measures a temperature of the measurement object. 前記被測定体に供給される電流を測定する被測定体用電流センサをさらに備える、請求項1〜3のいずれか1項に記載のデバイス評価装置。   The device evaluation apparatus according to claim 1, further comprising a current sensor for a measured object that measures a current supplied to the measured object. 前記電子冷却素子に供給される電流を測定する電子冷却素子用電流センサをさらに備える、請求項1〜4のいずれか1項に記載のデバイス評価装置。   The device evaluation apparatus according to claim 1, further comprising a current sensor for an electronic cooling element that measures a current supplied to the electronic cooling element. 前記放熱部材は、前記電子冷却素子に接続されたベース部材と、前記ベース部材から熱を除去するための冷媒とを含み、
前記冷媒の温度を測定するための冷媒用温度センサをさらに備える、請求項1〜5のいずれか1項に記載のデバイス評価装置。
The heat radiating member includes a base member connected to the electronic cooling element, and a refrigerant for removing heat from the base member,
The device evaluation apparatus according to claim 1, further comprising a refrigerant temperature sensor for measuring a temperature of the refrigerant.
前記制御部は、前記被測定体へ入力する電力をPWM制御または電圧変更制御により制御可能である、請求項1〜6のいずれか1項に記載のデバイス評価装置。   The device evaluation apparatus according to claim 1, wherein the control unit is capable of controlling electric power input to the measured object by PWM control or voltage change control. 前記制御部は、前記電子冷却素子へ入力する電力をPWM制御または電圧変更制御により制御可能である、請求項1〜6のいずれか1項に記載のデバイス評価装置。   The device evaluation apparatus according to claim 1, wherein the control unit is capable of controlling electric power input to the electronic cooling element by PWM control or voltage change control. 請求項1〜8のいずれか1項に記載のデバイス評価装置を用いたデバイス評価方法であって、
電子冷却素子に被測定体を熱的に接続する工程と、
前記被測定体に電力を入力することにより、前記被測定体の温度を上昇させる加熱工程と、前記電子冷却素子に電力を入力することにより、前記被測定体の熱を放熱部材へ伝達し、前記被測定体を冷却する冷却工程とを、1回以上繰返すように、前記電力を制御部により制御するテスト工程と、を備えるデバイス評価方法。
A device evaluation method using the device evaluation apparatus according to any one of claims 1 to 8,
Thermally connecting the object to be measured to the electronic cooling element;
A heating step for increasing the temperature of the measurement object by inputting power to the measurement object, and a heat input to the electronic cooling element to transmit heat of the measurement object to a heat dissipation member, A device evaluation method comprising: a test step of controlling the power by a control unit so as to repeat the cooling step of cooling the measurement object one or more times.
前記電力の制御にPWM制御または電圧制御を用いる、請求項9に記載のデバイス評価方法。   The device evaluation method according to claim 9, wherein PWM control or voltage control is used for controlling the power.
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