JP2016020838A - 情報出力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スイッチング素子に接合する半田の劣化状態を精度良く表す情報を出力することができる情報出力装置の提供。
【解決手段】情報出力装置は、冷媒により冷却される基板上に半田を介して接合する第１スイッチング素子と、第１スイッチング素子と直列に接続され、第２スイッチング素子と、平滑コンデンサと、第１スイッチング素子の温度を測定する測定手段と、平滑コンデンサの両端の電位差が所定値以上である状態で第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子を同時にオンさせるパルスを２つ以上連続して第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子に印加する印加部と、処理装置により実現され、２つ以上のパルスの印加前後の第１スイッチング素子の温度変化が所定温度以上になるようにパルスのパルス幅を調整する調整部と、パルス幅が調整された２つ以上のパルスの印加時における測定手段による測定値の変化態様に基づいて、半田の劣化状態を表す情報を出力する出力部とを含む。
【選択図】図３

Description

本開示は、情報出力装置に関する。

１０μ秒程度の寿命計測パルスを上下のＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）に１回だけ印加して短絡電流を発生させて、半田接合部の劣化を検出する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開2009-19953号公報

しかしながら、実際には１０μｓ程度の寿命計測パルスを１回だけ印加して発生させる短絡電流では、ＩＧＢＴの発熱量が不十分であり、半田接合部の劣化を精度良く検出することができないことが分かった。

本開示は、スイッチング素子に接合する半田の劣化状態を精度良く表す情報を出力することができる情報出力装置の提供を目的とする。

本開示の一局面によれば、電力変換装置の一方のアームを形成し、冷媒により冷却される基板上に半田を介して接合する第１スイッチング素子と、
前記第１スイッチング素子と直列に接続され、前記電力変換装置の他方のアームを形成する第２スイッチング素子と、
前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子に対して並列に設けられる平滑コンデンサと、
前記第１スイッチング素子の温度を測定する測定手段と、
処理装置により実現され、前記平滑コンデンサの両端の電位差が所定値以上である状態で前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子を同時にオンさせるパルスを２つ以上連続して前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子に印加する印加部と、
前記処理装置により実現され、前記２つ以上のパルスの印加前後の前記第１スイッチング素子の温度変化が所定温度以上になるように前記パルスのパルス幅を調整する調整部と、
前記処理装置により実現され、前記パルス幅が調整された前記２つ以上のパルスの印加時における前記測定手段による測定値の変化態様に基づいて、前記半田の劣化状態を表す情報を出力する出力部とを含む、情報出力装置が提供される。

本開示によれば、第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子を同時にオンさせるパルスが、２つ以上連続して第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子に印加される。印加されるパルスのパルス幅は、印加前後の第１スイッチング素子の温度変化が所定温度以上になるように調整される。これにより、パルス幅が調整された２つ以上のパルスの印加時における測定手段による測定値の変化態様に基づいて、スイッチング素子に接合する半田の劣化状態を精度良く表す情報を出力することができる。

情報出力装置１の構成例を示す図。 第１スイッチング素子１０の実装状態の一例を示す図。 処理装置１００により実行される半田劣化状態判定処理の一例を示すフローチャート。 第１スイッチング素子１０を含む電気回路の一例を示す図。 発熱・放熱曲線の一例を示す図。 損失が比較的小さい場合における半田劣化状態に応じた発熱・放熱曲線の例を示す図。 損失が比較的大きい場合における半田劣化状態に応じた発熱・放熱曲線の例を示す図。 検査用駆動パルスを印加したときの短絡電流の変化態様の例を示す図。 検査用駆動パルスを印加したときの半田５０等の温度変化態様の一例を示す図。 図９に示す第１スイッチング素子１０の温度変化態様に対する半田５０の寄与率の変化態様を示す図。

以下、添付図面を参照しながら各実施例について詳細に説明する。

図１は、情報出力装置１の構成例を示す図である。図２は、第１スイッチング素子１０の実装状態の一例を示す図である。

情報出力装置１は、第１スイッチング素子１０と、第２スイッチング素子１２と、平滑コンデンサ２０と、温度センサ４０と、処理装置１００とを含む。

第１スイッチング素子１０は、本例ではＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）である。第１スイッチング素子１０は、ＩＧＢＴに代えて、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor)のような他のスイッチング素子であってもよい。第１スイッチング素子１０は、図１に示すように、ＦＷＤ（Free Wheeling Diode）が並設されてよい。第１スイッチング素子１０は、エミッタ電極が負極ライン３２に接続され、コレクタ電極が第２スイッチング素子１２を介して正極ライン３０に接続される。

第１スイッチング素子１０は、図２に示すように、半田５０を介して基板６０上に実装される。基板６０は、ヒートシンク７０上に接合される。ヒートシンク７０は、下面側（基板６０とは逆側）が冷媒と接する。ヒートシンク７０の下面には、フィン７０ａが形成されてもよい。尚、基板６０の構成は、任意であるが、図２に示す例では、基板６０は、窒化アルミニウム等のようなセラミック基板６４の両面にアルミ板６２，６６を備えた基板である。その他、基板６０は、セラミック基板の両面に銅板を備えた構成であってもよいし、銅板（ヒートスプレッダ）のみであってもよい。基板６０が銅板のみである場合は、基板６０は、絶縁フィルム等のような絶縁層を介してヒートシンク７０に接合される。

第２スイッチング素子１２は、本例ではＩＧＢＴであるが、他のスイッチング素子であってもよい。第２スイッチング素子１２は、図１に示すように、ＦＷＤが並設されてよい。第２スイッチング素子１２は、図１に示すように、正極ライン３０と負極ライン３２との間に、第１スイッチング素子１０と直列に接続される。第２スイッチング素子１２は、エミッタ電極が第１スイッチング素子１０のコレクタ電極に接続され、コレクタ電極が正極ライン３０に接続される。

第２スイッチング素子１２は、第１スイッチング素子１０と同様に、基板上に実装される。尚、第２スイッチング素子１２が実装される基板は、第１スイッチング素子１０が実装される基板６０とは電気的に絶縁される。

平滑コンデンサ２０は、正極ライン３０と負極ライン３２との間に、第１スイッチング素子１０及び第２スイッチング素子１２に対して並列に設けられる。平滑コンデンサ２０は、例えば１ｍＦの容量を有する。

温度センサ４０は、第１スイッチング素子１０の温度を計測する。温度センサ４０は、第１スイッチング素子１０を含むチップに内蔵されてよい。

処理装置１００は、印加部１０２と、調整部１０４と、判定出力部１０６とを含む。処理装置１００は、ＣＰＵを含むマイクロコンピューターを含んでよい。処理装置１００の各種機能（例えば、以下で説明する印加部１０２、調整部１０４及び判定出力部１０６の各機能）は、任意のハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア又はそれらの組み合わせにより実現されてもよい。例えば、処理装置１００の機能の任意の一部又は全部は、特定用途向けＡＳＩＣ（application-specific integrated circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）により実現されてもよい。また、処理装置１００は、複数の処理装置（センサ内の処理装置を含む）により分散して実現されてもよい。

印加部１０２は、平滑コンデンサ２０の両端の電位差ＶＨが所定値ＶＨｔｈ以上である状態で第１スイッチング素子１０及び第２スイッチング素子１２を同時にオンさせる検査用駆動パルスを２つ以上連続して第１スイッチング素子１０及び第２スイッチング素子１２に印加する。所定値ＶＨｔｈは、後述の検査用駆動パルスの印加に伴う第１スイッチング素子１０の温度変化ΔＴが所定温度Ｔｔｈ以上となることが実現されるように適合されてよい。

調整部１０４は、２つ以上の検査用駆動パルスの印加前後の第１スイッチング素子１０の温度変化ΔＴが所定温度Ｔｔｈ以上になるように検査用駆動パルスのパルス幅を調整する。調整部１０４の調整方法等の具体例は後述する。

判定出力部１０６は、調整部１０４によりパルス幅が調整された２つ以上の検査用駆動パルスの印加時における温度センサ４０の測定値の変化態様に基づいて、半田５０の劣化状態を表す情報を出力する。半田５０の劣化状態を表す情報は、半田５０の劣化状態を間接的又は直接的に表す情報である。例えば、判定出力部１０６は、半田５０の劣化状態を間接的に表す情報として、調整部１０４によりパルス幅が調整された２つ以上の検査用駆動パルスの印加時における温度センサ４０の測定値の時系列（測定値の変化態様の一例）そのものを出力してもよい。この場合、例えばディーラーの検査者が、かかる温度センサ４０の測定値の時系列を見て、半田５０の劣化状態を判定してもよい。或いは、判定出力部１０６は、調整部１０４によりパルス幅が調整された２つ以上の検査用駆動パルスの印加時における温度センサ４０の測定値の変化態様に基づいて、半田５０の劣化状態を判定し、判定結果（半田５０の劣化状態を直接的に表す情報の一例）を出力してもよい。判定出力部１０６の判定方法等の具体例は後述する。尚、出力先は、任意であり、例えば車載ディスプレイや、ディーラーの端末、外部のサーバ等であってもよい。

尚、図２には、模式的に、ヒートシンク７０の下面側に形成される冷媒流路に、冷媒を供給するポンプ８０が図示されている。ポンプ８０は、供給流路８２を介してヒートシンク７０のフィン７０ａ間を通る冷媒流れ（循環）を形成する。冷媒は、任意であり、空気であってもよいし、ＬＬＣ（ロングライフクーラント）のような水であってもよい。本例では、一例として、冷媒は水であるとし、ポンプ８０は、ウォータポンプであるとする。

図３は、処理装置１００により実行される半田劣化状態判定処理の一例を示すフローチャートである。ここでは、図１に示す第１スイッチング素子１０、第２スイッチング素子１２及び平滑コンデンサ２０が、図４に示す電気回路２に組み込まれている場合を想定する。図４に示す電気回路２は、ハイブリッド車又は電気自動車で使用されるモータ駆動用の回路であり、直流電源ＶＬを備える。第１スイッチング素子１０及び第２スイッチング素子１２は、第１スイッチング素子１０及び第２スイッチング素子１２間の中点Ｐ０に接続されるインダクタンスＩｄと協動して、コンバータを形成し、昇降圧動作を行う。インバータ回路３には、モータ（図示せず）が接続される。

図３に示す処理は、例えばイグニッションスイッチがオンになったときに起動されてもよいし、イグニッションスイッチがオフになったときに起動されてもよいし、ディーラー等において、例えば携帯型ツール等から所定の検査信号を受信したときに起動されてもよい。ここでは、一例として、図３に示す処理は、イグニッションスイッチがオンになったときに起動されるものとして説明する。

ステップ３００では、処理装置１００は、ポンプ８０（Ｗ／Ｐ）を停止する。尚、ポンプ８０が停止状態であるときは、停止状態を維持する。尚、ポンプ８０を備えない構成では、ステップ３００は省略されてもよい。

ステップ３０２では、処理装置１００の調整部１０４は、検査用駆動パルスのパルス幅を初期値に設定する。初期値は、検査用駆動パルスのパルス幅の可変範囲の最小値に対応してよい。初期値は、例えば５μｓであってよい。

ステップ３０４では、処理装置１００は、スイッチＳＷ１（図４参照）をオンする。これにより、直流電源ＶＬ（図４参照）がコンバータを介してインバータ回路３（図４参照）に導通する。

ステップ３０６では、処理装置１００は、昇圧指令を生成し、昇圧動作を行う。昇圧指令は、例えばコンバータの出力電圧（Ｐ１とＰ２の間の電位差ＶＨ）に関して５００Ｖであってよい。昇圧指令は、例えば、下アームの第１スイッチング素子１０のみをオン／オフ切換させるものであってよい。これにより、直流電源ＶＬの電圧が昇圧されてインバータ回路３に出力され、平滑コンデンサ２０には、０より大きい電位差ＶＨを発生させる電荷が溜まる。

ステップ３０８では、処理装置１００は、電位差ＶＨの値が所定値ＶＨｔｈ以上であるか否かを判定する。所定値ＶＨｔｈは、コンバータの出力電圧の目標値（例えば５００Ｖ）よりも若干低い値であってよい。電位差ＶＨの値が所定値ＶＨｔｈ以上である場合は、ステップ３１０に進み、それ以外の場合は、電位差ＶＨの値が所定値ＶＨｔｈ以上になるのを待機する状態となる（この間、昇圧動作は継続する）。

ステップ３１０では、処理装置１００は、スイッチＳＷ１をオフすると共に、昇圧動作を停止する。これにより、第１スイッチング素子１０（及び第２スイッチング素子１２）はオフ状態となる。

ステップ３１２では、処理装置１００の印加部１０２は、検査用駆動パルス（図４のＰＬ参照）を連続して出力し、第１スイッチング素子１０及び第２スイッチング素子１２に印加する。検査用駆動パルスの出力周期は、パルス生成用に発生されるキャリアの周波数により決定される。キャリアの周波数は、例えば５０ｋＨｚであってよい。印加部１０２は、検査用駆動パルスを、第１スイッチング素子１０及び第２スイッチング素子１２が同時にオンするように印加する。印加部１０２は、所定期間Ｔ１にわたり、検査用駆動パルスを連続して出力する。所定期間Ｔ１は、例えば、３ｍｓ〜１１０ｍｓの範囲内であり、好ましくは、５ｍｓ〜１００ｍｓの範囲内であり、より好ましくは、５ｍｓ〜２０ｍｓの範囲内である。或いは、所定期間Ｔ１は、電位差ＶＨの値が所定値（例えば略０Ｖ）になるまでの時間であってもよい。この場合、印加部１０２は、電位差ＶＨの値が所定値になるまで、検査用駆動パルスを連続して出力する。所定期間Ｔ１にわたる出力が終了すると、ステップ３１４に進む。

ステップ３１４では、処理装置１００の調整部１０４は、温度センサ４０の測定値に基づいて、検査用駆動パルスの印加に伴って第１スイッチング素子１０の温度が所定温度Ｔｔｈ以上増加したか、即ち第１スイッチング素子１０の温度変化ΔＴが所定温度Ｔｔｈ以上であるか否かを判定する。温度変化ΔＴは、検査用駆動パルスの印加直前の第１スイッチング素子１０の温度と、検査用駆動パルスの印加後の第１スイッチング素子１０の温度との差であってもよいし、検査用駆動パルスの印加直前の第１スイッチング素子１０の温度と、検査用駆動パルスの印加中の第１スイッチング素子１０のピーク温度との差であってもよい。検査用駆動パルスの印加直前の第１スイッチング素子１０の温度としては、温度センサ４０の測定値に代えて、検査用駆動パルスの印加直前の冷媒の水温の測定値が使用されてもよい。これは、検査用駆動パルスの印加直前の冷媒の水温は、検査用駆動パルスの印加直前の第１スイッチング素子１０の温度と略同等とみなせるためである。第１スイッチング素子１０の温度変化ΔＴが所定温度Ｔｔｈ以上である場合は、ステップ３２０に進み、それ以外の場合は、ステップ３１６に進む。

ステップ３１６では、処理装置１００の調整部１０４は、検査用駆動パルスのパルス幅を拡大する。例えば、調整部１０４は、検査用駆動パルスのパルス幅を、１２．５ｎｓずつ拡大する。従って、次のステップ３１２では、処理装置１００の印加部１０２は、ステップ３１６で拡大したパルス幅の検査用駆動パルスを出力する。尚、調整部１０４は、所定の上限値を超えない範囲で、検査用駆動パルスのパルス幅を拡大する。所定の上限値は、第１スイッチング素子１０の短絡耐量に依存し、例えば数１０μｓであってよい。

ステップ３１８では、処理装置１００は、電位差ＶＨの値が所定値ＶＨｔｈ以上であるか否かを判定する。電位差ＶＨの値が所定値ＶＨｔｈ以上である場合は、ステップ３１２に進み、それ以外の場合は、電位差ＶＨの値を所定値ＶＨｔｈ以上にするためにステップ３０４に戻る。

ステップ３２０では、処理装置１００の判定出力部１０６は、検査用駆動パルスの印加中の発熱・放熱曲線を取得（ラッチ）する。図５は、発熱・放熱曲線の一例を示す。図５に示す発熱・放熱曲線は、横軸に時間を取り、縦軸に第１スイッチング素子１０の温度（温度センサ４０の測定値）を示す。図５に示す例では、第１スイッチング素子１０の温度は、印加開始時点ｔ０から急激に増加し、時刻ｔ１でピークに達してから、徐々に下降していく。印加開始時点ｔ０直後の温度上昇が急激になる主なる理由は、印加開始時点ｔ０直後では、電位差ＶＨの値が大きいために短絡電流が大きく、かつ、半田５０において第１スイッチング素子１０の熱の基板６０への伝達が一時的に遮断されるためである。時刻ｔ１後に温度が徐々に下降していく主なる理由は、電位差ＶＨの値が徐々に小さくなることによる。

ステップ３２２では、処理装置１００の判定出力部１０６は、発熱・放熱曲線に基づいて、半田５０の劣化状態を判定し、判定結果を出力する。発熱・放熱曲線に基づく半田５０の劣化状態の判定方法は、任意である。

ここで、発熱・放熱曲線には、半田５０の劣化状態に応じて変化が表れる。例えば、図６は、１０ｍｓ（所定期間Ｔ１）にわたって検査用駆動パルスを連続的に印加して８００Ｗ相当の損失を第１スイッチング素子１０で発生させたときの発熱・放熱曲線の例を示す。図６において、曲線Ａは、半田５０に劣化が無い状態（良品）の場合を示し、曲線Ｂは、半田５０が劣化している状態（劣化品）の場合を示す。図６に示すように、半田５０が劣化している状態では、半田５０に劣化が無い状態に比べて、ピーク温度Ｔｐが高くなる。これは、半田５０の劣化に起因して基板６０への熱の伝達が阻害されるためである。従って、処理装置１００判定出力部１０６は、発熱・放熱曲線から得られるピーク温度Ｔｐの値に基づいて、半田５０の劣化状態を判定してよい。図７は、１０ｍｓにわたって検査用駆動パルスを連続的に印加して１６００Ｗ相当の損失を第１スイッチング素子１０で発生させたときの発熱・放熱曲線の例を示す。図７において、曲線Ａは、半田５０に劣化が無い状態（良品）の場合を示し、曲線Ｂは、半田５０が劣化している状態（劣化品）の場合を示す。図６と同様、図７に示すように、半田５０が劣化している状態では、半田５０に劣化が無い状態に比べて、ピーク温度Ｔｐが高くなる。また、図６と比べて分かるように、損失が大きい方が、ピーク温度Ｔｐの差が大きくなる。例えば、図７に示す場合、半田５０が劣化している状態では、半田５０に劣化が無い状態に比べて、ピーク温度Ｔｐの差が２倍以上となる。これは、第１スイッチング素子１０での損失が大きい方が半田５０の劣化状態を精度良く判定することができることを意味する。尚、上記ステップ３１４で用いられる所定温度Ｔｔｈ（温度変化ΔＴに対する閾値）は、この観点から設定されてよい。即ち、温度変化ΔＴは、第１スイッチング素子１０での損失に起因するため、所定温度Ｔｔｈを大きい値に設定することで、半田５０の劣化状態を精度良く判定することができる。所定温度Ｔｔｈは、温度センサ４０の精度や必要な判定精度等に起因するが、例えばピーク温度Ｔｐの差が良品のピーク温度Ｔｐの１０％以上になった場合に「劣化有り」と判定する構成では、良品のピーク温度Ｔｐの１０％が５℃以上となるように設定されてもよい。

半田５０の劣化状態の判定結果は、任意の態様で出力されてもよい。例えば、半田５０の劣化状態は、単に劣化の有無の２段階で出力されてもよいし、３段階以上の度合いで出力されてもよい。２段階の場合、劣化がある場合に、単に警報が出力される構成であってもよい。また、処理装置１００判定出力部１０６は、半田５０の劣化状態の判定結果として、ピーク温度Ｔｐの差（良品との差）の数値自体を出力してもよいし、発熱・放熱曲線自体を出力してもよい。この場合、例えばディーラーの検査者が、かかる数値や発熱・放熱曲線を見て、半田５０の劣化状態を判定してもよい。

本例では、一例として、処理装置１００判定出力部１０６は、発熱・放熱曲線に基づいてピーク温度Ｔｐを算出し、算出したピーク温度Ｔｐが基準温度に比べて所定閾値以上高い場合は、「劣化有り」と判定・出力し、それ以外の場合は、「劣化なし」と判定・出力する。基準温度は、試験データに基づいて設定されてもよい。試験データは、例えば、良品に対して同条件（パルス幅や所定期間Ｔ１）で検査用駆動パルスを印加したときに得られたピーク温度Ｔｐであってよい。或いは、基準温度は、第２スイッチング素子１２に係る発熱・放熱曲線に基づいて導出したピーク温度Ｔｐに設定されてもよい。これは、第２スイッチング素子１２は上アームのスイッチ素子であり、使用頻度が第１スイッチング素子１０に比べて有意に低く、依然として良品（健全）である可能性が高いことを利用するものである。

図３に示す処理によれば、検査用駆動パルスを印加したときの第１スイッチング素子１０の温度の変化態様を表す発熱・放熱曲線に基づいて、半田５０の劣化状態を判定することができる。また、半田５０の劣化状態は、第１スイッチング素子１０の温度変化ΔＴが所定温度Ｔｔｈ以上であるときの発熱・放熱曲線に基づいて判定されるので、判定精度を高めることができる。

図８は、検査用駆動パルスを印加したときの短絡電流の変化態様の例を示す図であり、（Ａ）は、パルス幅が５μｓの場合を示し、（Ｂ）は、パルス幅が５．１μｓの場合を示す。

パルス幅が５μｓの場合、パルス幅が５．１μｓの場合に比べて、図８に示すように、短絡電流のピーク値が小さくなるものの、短絡電流の流れる期間が長くなる。この結果、第１スイッチング素子１０の温度変化ΔＴは、パルス幅が５μｓの場合は約５０℃であり、パルス幅が５．１μｓの場合は約１９℃であり、パルス幅が５μｓの場合の方がパルス幅が５．１μｓの場合に比べて損失が大きく、その分だけ判定精度を高めることができる。これは、パルス幅が長くなると、瞬間的に大電流が流れて平滑コンデンサ２０のエネルギが消費されるため、第１スイッチング素子１０での損失が小さくなることを意味する。他方、パルス幅が短すぎると、短絡電流自体が実質的に流れず又は小さく、必要な損失を発生できない。このように、パルス幅には、損失を最大化させる最適値がある。但し、パルス幅の最適値は、個体差（第１スイッチング素子１０の個体差や駆動回路の個体差）がある。

この点、図３に示す処理によれば、パルス幅を微小に変化させながら、所定以上の損失（所定温度Ｔｔｈ以上の温度変化ΔＴ）を発生させるパルス幅を探索するので（ステップ３１４、ステップ３１６参照）、一定以上の判定精度を維持することができる。

尚、図３に示す処理では、温度変化ΔＴが最大となるパルス幅を探索していないが、温度変化ΔＴが最大となるパルス幅を探索し、温度変化ΔＴが最大となるパルス幅で得られた発熱・放熱曲線に基づいて半田５０の劣化状態を判定してもよい。

図９は、検査用駆動パルスを印加したときの半田５０等の温度変化態様の一例を示す図である。図１０は、図９に示す第１スイッチング素子１０の温度変化態様に対する半田５０の寄与率の変化態様を示す図である。

図９において、ΔＴが付された曲線は、第１スイッチング素子１０の温度変化を表し、δＴｓｎが付された曲線は、半田５０の温度変化を表し、δＴａｌ１が付された曲線は、アルミ板６２（図２参照）の温度変化を表し、δＴａｌ２が付された曲線は、アルミ板６６（図２参照）の温度変化を表し、δＴａｌｎが付された曲線は、セラミック基板６４（図２参照）の温度変化を表し、δＴｐｌｔが付された曲線は、ヒートシンク７０（図２参照）の温度変化を表し、δＴｆｉｎが付された曲線は、フィン７０ａ（図２参照）の温度変化を表す。

図９に示すように、半田５０は、比較的早く温度が飽和する。図９に示す例では、半田５０は、１０ｍｓ程度で飽和する。半田５０の温度が飽和すると、第１スイッチング素子１０の熱は、半田５０よりも下層の基板６０等に伝達されやすくなる。従って、図１０に示すように、第１スイッチング素子１０の温度に対する半田５０の寄与率は、比較的早く低下していく。第１スイッチング素子１０の温度に対する半田５０の寄与率とは、第１スイッチング素子１０から基板６０等へ伝わる熱が、半田５０によってどの程度遮られているかを表す。従って、寄与率が高いときの第１スイッチング素子１０の温度変化態様を用いる場合には、半田５０の劣化状態を精度良く判定することができる。図１０に示す例では、半田５０の寄与率は、数ｍｓでピーク（約４０％）に達し、その後、顕著に低下して、１ｓ後には約４％まで低下する。

尚、図３に示す処理によれば、上述の如く、処理装置１００の判定出力部１０６は、ピーク温度Ｔｐに基づいて半田５０の劣化状態を判定する。このとき、ピーク温度Ｔｐの発生タイミングが、半田５０の寄与率がピークになるタイミングと略一致する場合には、半田５０の劣化状態をより精度良く判定できることになる。この目的のため、処理装置１００の調整部１０４は、短時間（例えば、１０ｍｓ以内）にピーク温度Ｔｐが発生するように、パルス幅を調整してもよい。これにより、半田５０の劣化状態を精度良く判定することができる。

尚、図３に示す処理では、処理装置１００の判定出力部１０６は、ピーク温度Ｔｐに基づいて半田５０の劣化状態を判定しているが、それに代えて又は加えて、他のパラメータに基づいて半田５０の劣化状態を判定してもよい。他のパラメータは、例えば、ピーク温度Ｔｐまでの温度変化ΔＴ、ピーク温度Ｔｐまでの温度の上昇速度（時間に対する変化率）、所定温度（例えば、１００℃）に達するまでの時間、ピーク温度Ｔｐを超えてからの温度の下降速度（時間に対する変化率）等を含んでよい。ピーク温度Ｔｐまでの温度の上昇速度は、ピーク温度Ｔｐに達するまでの時間（図２のｔ０〜ｔ１までの時間参照）で判定されてもよいし、印加開始から所定時間後（例えば、５μｓ後）の第１スイッチング素子１０の温度で判定されてもよい。ピーク温度Ｔｐを超えてからの温度の下降速度は、例えば図２に示すように、ピーク温度Ｔｐに達した時点ｔ１から所定時間後（例えば、５〜２０μｓ後）の第１スイッチング素子１０の温度で判定されてもよいし、ピーク温度Ｔｐに達した時点ｔ１から所定温度低下するまでに要する時間（図２のｔ１〜ｔ２までの時間参照）で判定されてもよい。これらの各種パラメータは、任意の組合わせで使用されてよい。この際、処理装置１００の判定出力部１０６は、以下の傾向を同様に利用して、半田５０の劣化状態を判定してよい。ピーク温度Ｔｐまでの温度変化ΔＴは、半田５０の劣化が進むほど大きくなる傾向となる。ピーク温度Ｔｐまでの温度の上昇速度は、半田５０の劣化が進むほど速くなる傾向となる。所定温度に達するまでの時間は、半田５０の劣化が進むほど短くなる傾向となる。ピーク温度Ｔｐを超えてからの温度の下降速度は、半田５０の劣化が進むほど遅くなる傾向となる。これらは、半田５０の劣化が進むほど、第１スイッチング素子１０から基板６０への熱の伝達が阻害されるためである。

また、処理装置１００の判定出力部１０６は、第１スイッチング素子１０に係る発熱・放熱曲線のパターン（波形）自体を、基準パターンと比較して半田５０の劣化状態を判定してもよい。基準パターンは、試験データ（例えば、良品に対して同条件で検査用駆動パルスを印加したときに得られた発熱・放熱曲線）に基づいて設定されてもよい。或いは、基準温度は、第２スイッチング素子１２に係る発熱・放熱曲線に基づいて設定されてもよい。これは、第２スイッチング素子１２は上アームのスイッチ素子であり、使用頻度が第１スイッチング素子１０に比べて有意に低く、依然として良品（健全）である可能性が高いことを利用するものである。この際、処理装置１００の判定出力部１０６は、半田５０の寄与率が比較的高い区間（例えば０〜２０μｓまでの区間）において発熱・放熱曲線のパターンを比較してもよい。

以上、各実施例について詳述したが、特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。また、前述した実施例の構成要素を全部又は複数を組み合わせることも可能である。

例えば、上述した実施例では、主に、図１に示す第１スイッチング素子１０及び第２スイッチング素子１２がインバータ（電力変換装置の一例）の下アーム及び上アームのそれぞれを形成する例について説明しているが、図１に示す第１スイッチング素子１０及び第２スイッチング素子１２がインバータ回路３（電力変換装置の他の一例）の下アーム及び上アーム（又は上アーム及び下アーム）のそれぞれを形成する場合にも適用可能である。

また、上述した実施例では、図３のステップ３１２の処理では、連続して出力する検査用駆動パルスの幅は一定であるが、可変としてもよい。

また、上述した実施例では、図３に示すように、調整部１０４は、パルス幅の初期値を最小値に設定し（ステップ３０２参照）、連続パルスの印加に伴う第１スイッチング素子１０の温度変化ΔＴが所定温度Ｔｔｈ以上となるまで、パルス幅を徐々に増加させている（ステップ３１６）。しかしながら、調整部１０４は、パルス幅の初期値を最大値に設定し、連続パルスの印加に伴う第１スイッチング素子１０の温度変化ΔＴが所定温度Ｔｔｈ以上となるまで、パルス幅を徐々に低減させてもよい。

１ 情報出力装置
３ インバータ回路
１０ 第１スイッチング素子
１２ 第２スイッチング素子
２０ 平滑コンデンサ
３０ 正極ライン
３２ 負極ライン
４０ 温度センサ
５０ 半田
１００ 処理装置

本開示の一局面によれば、電力変換装置の一方のアームを形成し、冷媒により冷却される基板上に半田を介して接合する第１スイッチング素子と、
前記第１スイッチング素子と直列に接続され、前記電力変換装置の他方のアームを形成する第２スイッチング素子と、
前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子に対して並列に設けられる平滑コンデンサと、
前記第１スイッチング素子の温度を測定する測定手段と、
処理装置により実現され、前記平滑コンデンサの両端の電位差が所定値以上である状態で前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子を同時にオンさせるパルスを２つ以上連続して前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子に印加する印加部と、
前記処理装置により実現され、前記２つ以上のパルスを印加する前の前記第１スイッチング素子の温度と、前記２つ以上のパルスを印加した後の前記第１スイッチング素子の温度との差が所定温度以上になるように前記パルスのパルス幅を調整する調整部と、
前記処理装置により実現され、前記パルス幅が調整された前記２つ以上のパルスの印加時における前記測定手段による測定値の変化態様に基づいて、前記半田の劣化状態を表す情報を出力する出力部とを含む、情報出力装置が提供される。

尚、図２には、模式的に、ヒートシンク７０の下面側に形成される冷媒流路に、冷媒を供給するポンプ８０が図示されている。ポンプ８０は、供給流路８２を介してヒートシンク７０のフィン７０ａ間を通る冷媒流れ（循環）を形成する。冷媒は、任意であり、空気であってもよいし、ＬＬＣ（ロングライフクーラント）のような液体であってもよい。本例では、一例として、冷媒は水であるとし、ポンプ８０は、ウォータポンプであるとする。

尚、図３に示す処理では、処理装置１００の判定出力部１０６は、ピーク温度Ｔｐに基づいて半田５０の劣化状態を判定しているが、それに代えて又は加えて、他のパラメータに基づいて半田５０の劣化状態を判定してもよい。他のパラメータは、例えば、ピーク温度Ｔｐまでの温度変化ΔＴ、ピーク温度Ｔｐまでの温度の上昇速度（時間に対する変化率）、所定温度（例えば、１００℃）に達するまでの時間、ピーク温度Ｔｐを超えてからの温度の下降速度（時間に対する変化率）等を含んでよい。ピーク温度Ｔｐまでの温度の上昇速度は、ピーク温度Ｔｐに達するまでの時間（図５のｔ０〜ｔ１までの時間参照）で判定されてもよいし、印加開始から所定時間後（例えば、５μｓ後）の第１スイッチング素子１０の温度で判定されてもよい。これらの各種パラメータは、任意の組合わせで使用されてよい。この際、処理装置１００の判定出力部１０６は、以下の傾向を同様に利用して、半田５０の劣化状態を判定してよい。ピーク温度Ｔｐまでの温度変化ΔＴは、半田５０の劣化が進むほど大きくなる傾向となる。ピーク温度Ｔｐまでの温度の上昇速度は、半田５０の劣化が進むほど速くなる傾向となる。所定温度に達するまでの時間は、半田５０の劣化が進むほど短くなる傾向となる。ピーク温度Ｔｐを超えてからの温度の下降速度は、半田５０の劣化が進むほど遅くなる傾向となる。これらは、半田５０の劣化が進むほど、第１スイッチング素子１０から基板６０への熱の伝達が阻害されるためである。

例えば、上述した実施例では、主に、図１に示す第１スイッチング素子１０及び第２スイッチング素子１２がコンバータ（電力変換装置の一例）の下アーム及び上アームのそれぞれを形成する例について説明しているが、図１に示す第１スイッチング素子１０及び第２スイッチング素子１２がインバータ回路３（電力変換装置の他の一例）の下アーム及び上アーム（又は上アーム及び下アーム）のそれぞれを形成する場合にも適用可能である。

Claims (2)

1. 電力変換装置の一方のアームを形成し、冷媒により冷却される基板上に半田を介して接合する第１スイッチング素子と、
   前記第１スイッチング素子と直列に接続され、前記電力変換装置の他方のアームを形成する第２スイッチング素子と、
   前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子に対して並列に設けられる平滑コンデンサと、
   前記第１スイッチング素子の温度を測定する測定手段と、
   処理装置により実現され、前記平滑コンデンサの両端の電位差が所定値以上である状態で前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子を同時にオンさせるパルスを２つ以上連続して前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子に印加する印加部と、
   前記処理装置により実現され、前記２つ以上のパルスの印加前後の前記第１スイッチング素子の温度変化が所定温度以上になるように前記パルスのパルス幅を調整する調整部と、
   前記処理装置により実現され、前記パルス幅が調整された前記２つ以上のパルスの印加時における前記測定手段による測定値の変化態様に基づいて、前記半田の劣化状態を表す情報を出力する出力部とを含む、情報出力装置。
2. 前記測定値の変化態様は、前記測定値のピーク値、又は、前記２つ以上の前記パルスの印加前の前記測定値と前記測定値のピーク値との差である、請求項１に記載の情報出力装置。

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