JP2017138159A - Current-carrying test device for power module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、パワーモジュールの通電試験装置に関する。 The present invention relates to a power module energization test apparatus.
近年、炭化ケイ素に代表されるワイドバンドギャップ半導体を搭載したパワーモジュールの開発が進んでいる。このようなパワーモジュールにおいて、ＰＮダイオードに順方向電流を流すことによって、電子と正孔との再結合により核生成を促進し、半導体基板に存在する基底面転移から積層欠陥が成長する。当該領域が高抵抗となり、使用時間が増加していくと電気的特性が変動するという問題がある。これに対し、基板から積層欠陥が拡大するのを防ぐバイポーラ半導体素子が提案されている（例えば、特許文献１参照）。 In recent years, power modules equipped with wide band gap semiconductors typified by silicon carbide have been developed. In such a power module, by passing a forward current through the PN diode, nucleation is promoted by recombination of electrons and holes, and stacking faults grow from basal plane transitions existing in the semiconductor substrate. There is a problem that the electric characteristics fluctuate as the region becomes high resistance and the usage time increases. On the other hand, a bipolar semiconductor element that prevents the stacking fault from expanding from the substrate has been proposed (for example, see Patent Document 1).
積層欠陥を検出する方法として、ＰＮダイオードの順方向に電流密度１００［Ａ／ｃｍ２］で１時間通電し、順方向電圧の増加率を検出する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。また、積層欠陥の有無を検査する検査装置として、ＰＮダイオードに順方向電流を流す通電試験装置も提案されている（例えば、特許文献３参照）。 As a method for detecting stacking faults, a method has been proposed in which a forward voltage of a PN diode is energized for 1 hour at a current density of 100 [A / cm 2 ] to detect the rate of increase in forward voltage (for example, Patent Document 2). reference). In addition, as an inspection apparatus for inspecting the presence or absence of stacking faults, an energization test apparatus that allows a forward current to flow through a PN diode has also been proposed (see, for example, Patent Document 3).
しかし、従来の通電試験装置では通電する電流経路が１つに固定されているため、例えばＵ相、Ｖ相、Ｗ相から構成される６ｉｎ１構成のパワーモジュールに対して、パワーモジュールのＰＮ間に電流出力端子を接続すると、出力電流が各相に分流される。各相に流れる電流は搭載された半導体素子の抵抗の比率によって決まるため、半導体素子の特性ばらつきにより試験電流が不安定となる問題があった。また、安定した試験電流で通電検査を実施するためには、各半導体素子のソース端子及びドレイン端子に電源の出力端子を接続すればよいが、そのためにはパワーモジュールの各端子に配線を繋ぎ替える作業が発生するため、試験時間が長くなるという問題もあった。 However, since the current path to be energized is fixed to one in the conventional energization test apparatus, for example, with respect to a 6 in 1 configuration power module composed of U phase, V phase, and W phase, between the PN of the power module When the current output terminal is connected, the output current is shunted to each phase. Since the current flowing through each phase is determined by the ratio of the resistance of the mounted semiconductor element, there is a problem that the test current becomes unstable due to variations in characteristics of the semiconductor element. In addition, in order to carry out an energization test with a stable test current, it is only necessary to connect the output terminal of the power source to the source terminal and drain terminal of each semiconductor element. To that end, the wiring is connected to each terminal of the power module. There is also a problem that the test time becomes longer due to work.
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は複数のダイオードを有するパワーモジュールに対して配線を繋ぎ替えることなく効率的かつ安定した試験条件で通電試験を行うことができる通電試験装置を得るものである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and its purpose is to conduct an energization test on a power module having a plurality of diodes under an efficient and stable test condition without changing the wiring. It is possible to obtain a current-carrying test apparatus capable of performing the above.
本発明に係るパワーモジュールの通電試験装置は、複数のトランジスタと、前記複数のトランジスタにそれぞれ並列に接続された複数のダイオードと、前記複数のトランジスタ及び前記複数のダイオードにそれぞれ接続された複数の電極端子とを有するパワーモジュールの通電試験を行う装置であって、前記パワーモジュールが載せられるステージと、前記パワーモジュールの前記複数の電極端子に接触して電気的に接続されるコンタクトプローブと、内部のＯＮ／ＯＦＦ設定動作により、電源からの電流を前記コンタクトプローブを介して前記複数のダイオードの１つに個別に通電させるリレー回路とを備えることを特徴とする。 The power module current test apparatus according to the present invention includes a plurality of transistors, a plurality of diodes connected in parallel to the plurality of transistors, and a plurality of electrodes connected to the plurality of transistors and the plurality of diodes, respectively. An apparatus for conducting an energization test of a power module having a terminal, a stage on which the power module is mounted, a contact probe that is in contact with and electrically connected to the plurality of electrode terminals of the power module, and an internal And a relay circuit for individually energizing one of the plurality of diodes through the contact probe by an ON / OFF setting operation.
本発明では、リレー回路の内部のＯＮ／ＯＦＦ設定動作により、電源からの電流をコンタクトプローブを介して複数のダイオードの１つに個別に通電させる。これにより、複数のダイオードを有するパワーモジュールに対して配線を繋ぎ替えることなく効率的かつ安定した試験条件で通電試験を行うことができる。 In the present invention, the current from the power supply is individually applied to one of the plurality of diodes via the contact probe by the ON / OFF setting operation inside the relay circuit. Thereby, it is possible to perform an energization test under an efficient and stable test condition without changing the wiring for a power module having a plurality of diodes.
本発明の実施の形態に係るパワーモジュールの通電試験装置について図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。 A power module energization test apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The same or corresponding components are denoted by the same reference numerals, and repeated description may be omitted.
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係るパワーモジュールの通電試験装置を示すブロック図である。パワーモジュール１は通電試験の対象物である。通電試験装置はパワーモジュール１の通電試験を行う装置である。パワーモジュール１はステージ２上に位置決めされて載せられる。ステージ２の材質は、ステンレス、銅又はアルミニウム等の金属やカーボン等の熱伝導率が高い物質である。
FIG. 1 is a block diagram showing an energization test apparatus for a power module according to
冷却部３がステージ２に接続され、試験中に発熱したパワーモジュール１が所定温度範囲内に収まるようにステージ２を介してパワーモジュール１を冷却する。例えば、冷却部３は、ファン等によりステージ２を空冷するか、又は、チラー等により温度管理された水又は熱媒体を循環させることでステージ２を水冷する。
The cooling unit 3 is connected to the stage 2, and the
加圧プレス４に取付け板５が取り付けられ、取付け板５にコンタクトプローブ６が取り付けられている。コンタクトプローブ６は、複数のプローブピン７とワーク押さえピン８を有する。加圧プレス４がプレスダウンすることで、コンタクトプローブ６の複数のプローブピン７はパワーモジュール１の複数の電極端子にそれぞれ接触して電気的に接続される。加圧プレス４がプレスダウンすると、ワーク押さえピン８によりパワーモジュール１を加圧して、パワーモジュール１とステージ２の密着性を確保し、パワーモジュール１とステージ２の間の熱抵抗を低減する。
An
パワーモジュール１とステージ２の間に熱伝導率が高い樹脂シートなどを放熱シートとして配置することで、発熱時にパワーモジュール１が反った場合などでも、パワーモジュール１とステージ２の間の熱抵抗を安定させることができる。
By arranging a resin sheet having high thermal conductivity between the
コンタクトプローブ６は、リレー回路９を介して電源１０に接続され、ゲートリレー回路１１を介してゲート電源１２に接続される。
The
制御部１３は冷却部３、加圧プレス４、リレー回路９、電源１０、ゲートリレー回路１１、及びゲート電源１２に接続され、制御部１３によって各装置の動作が制御される。制御部１３はＰＬＣ（Programmable Logic Controller）、メモリに記憶されたプログラムを実行するＰＣ（Personal Computer）又はその両方から構成される。
The
図２は、本発明の実施の形態１に係るパワーモジュールの通電試験装置を示す回路図である。パワーモジュール１は、トランジスタＱ１〜Ｑ６と、それらにそれぞれ並列に接続されたダイオードＤ１〜Ｄ６と、それらにそれぞれ接続された複数の電極端子とを有する６ｉｎ１パワーモジュールである。トランジスタＱ１〜Ｑ６はＭＯＳＦＥＴ、ダイオードＤ１〜Ｄ６はボディダイオードである。複数の電極端子はＰ端子、Ｎ端子、Ｕ端子、Ｖ端子及びＷ端子等である。
FIG. 2 is a circuit diagram showing a power module conduction test apparatus according to
コンタクトプローブ６は、複数のプローブピン７として、パワーモジュール１のＰ端子に接続されるプローブピンＴ１と、パワーモジュール１のＮ端子に接続されるプローブピンＴ２と、パワーモジュール１のＵ端子に接続されるプローブピンＴ３と、パワーモジュール１のＶ端子に接続されるプローブピンＴ４と、パワーモジュール１のＷ端子に接続されるプローブピンＴ５とを有する。
The
リレー回路９はスイッチＳＷ１〜ＳＷ７を有する。スイッチＳＷ１の一端は電源１０の低圧端子に接続される。スイッチＳＷ１の他端はプローブピンＴ１に接続されている。スイッチＳＷ２の一端は電源１０の高圧端子に接続される。スイッチＳＷ２の他端はプローブピンＴ２に接続されている。スイッチＳＷ３の一端は電源１０の低圧端子に接続される。スイッチＳＷ３の他端は分岐点Ｔ０に接続されている。スイッチＳＷ４の一端は電源１０の高圧端子に接続される。スイッチＳＷ４の他端は分岐点Ｔ０に接続されている。スイッチＳＷ５，ＳＷ６，ＳＷ７の一端は分岐点Ｔ０に接続されている。スイッチＳＷ５の他端はプローブピンＴ３に接続されている。スイッチＳＷ６の他端はプローブピンＴ４に接続されている。スイッチＳＷ７の他端がプローブピンＴ５に接続されている。
The
ゲートリレー回路１１はスイッチＳＷｇ１〜ＳＷｇ６，ＳＷｇ１１〜ＳＷｇ１６を有する。スイッチＳＷｇ１〜ＳＷｇ６の一端はゲート電源１２の低圧端子に接続される。スイッチＳＷｇ１〜ＳＷｇ６の他端はそれぞれトランジスタＱ１〜Ｑ６のゲート端子に接続される。スイッチＳＷｇ１１〜ＳＷｇ１６の一端はゲート電源１２の高圧端子に接続される。スイッチＳＷｇ１１〜ＳＷｇ１６の他端はそれぞれトランジスタＱ１〜Ｑ６のソース端子に接続される。
The
図３は、本発明の実施の形態１に係るパワーモジュールの通電試験装置の動作シーケンスである。動作開始時の初期状態では、スイッチＳＷ１〜ＳＷ７，ＳＷｇ１〜ＳＷｇ６，ＳＷｇ１１〜ＳＷｇ１６は全てオフであり、電源１０及びゲート電源１２も停止した状態である。
FIG. 3 is an operation sequence of the power module electrical current test apparatus according to
まず、制御部１３が冷却部３、電源１０及びゲート電源１２の動作条件を設定する。次に、パワーモジュール１をステージ２上に位置決めして載せ、加圧プレス４をプレスダウンして、コンタクトプローブ６とパワーモジュール１の各電極端子を電気的に接触させて、冷却部３を運転する。
First, the
ダイオードＤ１に個別に通電させる場合、リレー回路９のスイッチＳＷ１，ＳＷ４，ＳＷ５をオンする。ゲートリレー回路１１のスイッチＳＷｇ１，ＳＷｇ１１をオンし、ゲート電源１２よりゲート電圧を出力して、トランジスタＱ１のゲート−ソース間に負バイアスを印加する。次に、電源１０より設定した電流を出力すると、スイッチＳＷ４、スイッチＳＷ５、ダイオードＤ１、スイッチＳＷ１の順に電流が流れる。指定時間を経過すると、電源１０の電流出力を停止した後、スイッチＳＷ１，ＳＷ４，ＳＷ５をオフする。その後、ゲート電源１２の出力をオフし、スイッチＳＷｇ１，ＳＷｇ１１をオフする。
When individually energizing the diode D1, the switches SW1, SW4, SW5 of the
他のダイオードに対しても以下のリレー回路９及びゲートリレー回路１１内部のＯＮ／ＯＦＦ設定動作により試験電流を個別に通電させる。ダイオードＤ２に個別に通電させる場合、リレー回路９のスイッチＳＷ１，ＳＷ４，ＳＷ６をオンし、ゲートリレー回路１１のスイッチＳＷｇ２，ＳＷｇ１２をオンする。ダイオードＤ３に個別に通電させる場合、リレー回路９のスイッチＳＷ１，ＳＷ４，ＳＷ７をオンし、ゲートリレー回路１１のスイッチＳＷｇ３，ＳＷｇ１３をオンする。ダイオードＤ４に個別に通電させる場合、リレー回路９のスイッチＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ５をオンし、ゲートリレー回路１１のスイッチＳＷｇ４，ＳＷｇ１４をオンする。ダイオードＤ５に個別に通電させる場合、リレー回路９のスイッチＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ６をオンし、ゲートリレー回路１１のスイッチＳＷｇ５，ＳＷｇ１５をオンする。ダイオードＤ６に個別に通電させる場合、リレー回路９のスイッチＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ７をオンし、ゲートリレー回路１１のスイッチＳＷｇ６，ＳＷｇ１６をオンする。全てのダイオードの通電が完了すると、冷却部３の動作を停止させる。そして、加圧プレス４をプレスアップした後に、検査後のパワーデバイス１を回収する。
The test currents are individually supplied to the other diodes by the ON / OFF setting operation in the
本実施の形態に係る試験装置では、リレー回路９の内部のＯＮ／ＯＦＦ設定動作により、電源１０からの電流をコンタクトプローブ６を介して複数のダイオードの１つに個別に通電させる。これにより、複数のダイオードを有するパワーモジュール１に対して配線を繋ぎ替えることなく効率的に通電試験を行うことができる。
In the test apparatus according to the present embodiment, the current from the
また、通電試験時は、電源１０の出力電流を１つのダイオードのみに流すことで、ダイオードの通電電流が電源１０の設定電流のみで決まるため、半導体素子の電気特性がばらついた状態においても安定した試験条件で通電試験を行うことができる。
Further, during the energization test, the output current of the
また、トランジスタの閾値電圧が低い場合、ゲート−ソース間をショートしてもトランジスタのソース−ドレイン間に電流が流れる。そこで、ゲートリレー回路１１は、ダイオードの通電試験時にパワーモジュール１のトランジスタのゲート−ソース間に負バイアスを印加してトランジスタを確実に遮断する。これにより、低閾値電圧のトランジスタに通電させずに、電源１０の全ての出力電流を試験対象のダイオードに通電させることができるため、試験時間の短縮が可能である。
When the threshold voltage of the transistor is low, current flows between the source and drain of the transistor even if the gate and source are short-circuited. Therefore, the
なお、本実施の形態では、ＭＯＳＦＥＴのボディダイオードの通電劣化品を選別するスクリーニング試験を行うが、ＰＮダイオードに対しても同様の効果が得られる。通電試験の対象物がバイポーラトランジスタ又はＩＧＢＴの場合には、電源１０の極性を逆にし、かつゲート電源１２の極性を逆にすることで同様の効果が得られる。
In this embodiment, a screening test is performed to select a current-deteriorated product of the body diode of the MOSFET, but the same effect can be obtained for the PN diode. When the object of the current test is a bipolar transistor or IGBT, the same effect can be obtained by reversing the polarity of the
また、本実施の形態では、ゲート電源１２とゲートリレー回路１１によってトランジスタに負バイアスを印加したが、各トランジスタのゲート−ソース間に直接ゲート電源を接続して負バイアスを印加してもよい。また、トランジスタのゲート閾値電圧が十分大きく、トランジスタのゲート−ソース間をショートすればトランジスタを遮断可能であれば、コンタクトプローブにて各トランジスタのゲート−ソース間をショートすることで同様の効果が得られる。
In this embodiment, a negative bias is applied to the transistors by the
実施の形態２．
図４は、本発明の実施の形態２に係るパワーモジュールの通電試験装置を示す回路図である。実施の形態１とはリレー回路９の構成が異なる。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 4 is a circuit diagram showing an energization test apparatus for a power module according to Embodiment 2 of the present invention. The configuration of the
リレー回路９はスイッチＳＷ１１〜ＳＷ１８を有する。スイッチＳＷ１１の一端は電源１０の低圧端子に接続される。スイッチＳＷ１１の他端はプローブピンＴ１に接続されている。スイッチＳＷ１２の一端は電源１０の高圧端子に接続される。スイッチＳＷ１２の他端はプローブピンＴ２に接続されている。
The
スイッチＳＷ１３，ＳＷ１４，ＳＷ１５の一端は電源１０の低圧端子に接続される。スイッチＳＷ１３の他端はプローブピンＴ３に接続される。スイッチＳＷ１４の他端はプローブピンＴ４に接続される。スイッチＳＷ１５の他端はプローブピンＴ５に接続される。スイッチＳＷ１６，ＳＷ１７，ＳＷ１８の一端は電源１０の高圧端子に接続される。スイッチＳＷ１６の他端はプローブピンＴ３に接続される。スイッチＳＷ１７の他端はプローブピンＴ４に接続される。スイッチＳＷ１８の他端はプローブピンＴ５に接続される。
One ends of the switches SW13, SW14, and SW15 are connected to the low voltage terminal of the
実施の形態１と同様にリレー回路９の内部のＯＮ／ＯＦＦ設定動作により、電源１０からの電流をコンタクトプローブ６を介して複数のダイオードの１つに個別に通電させる。これにより実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
As in the first embodiment, the current from the
実施の形態３．
図５は、本発明の実施の形態３に係るパワーモジュールの通電試験装置を示す回路図である。実施の形態１の構成に加えて、パワーモジュール１は、Ａ端子と、Ｐ端子とＡ端子の間に接続されたダイオードＤ７と、Ｎ端子とＡ端子の間に互いに並列接続されたトランジスタＱ７及びダイオードＤ８とを更に有する。コンタクトプローブ６は、複数のプローブピン７として、パワーモジュール１のＡ端子に接続されるプローブピンＴ６を更に有する。リレー回路９は、一端が分岐点Ｔ０に接続され、他端がプローブピンＴ６に接続されたスイッチＳＷ８を更に有する。ゲートリレー回路１１はスイッチＳＷｇ７，ＳＷｇ１７を更に有する。スイッチＳＷｇ７の一端はゲート電源１２の低圧端子に接続され、他端はトランジスタＱ７のゲート端子に接続される。スイッチＳＷｇ１７の一端はゲート電源１２の高圧端子に接続され、他端はトランジスタＱ７のソース端子に接続される。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 5 is a circuit diagram showing an energization test apparatus for a power module according to Embodiment 3 of the present invention. In addition to the configuration of the first embodiment, the
これにより、実施の形態１の効果に加えて、リレー回路９の内部のＯＮ／ＯＦＦ設定動作により、電源１０からの電流をコンタクトプローブ６を介してダイオードＤ７又はＤ８に個別に通電させることができる。このようにリレー回路９内のスイッチとゲートリレー回路１１内のスイッチを追加すれば３相以上の回路構成を持つパワーモジュールにも本発明を適用することができる。
Thereby, in addition to the effect of the first embodiment, the current from the
実施の形態４．
図６は、本発明の実施の形態４に係るパワーモジュールの通電試験装置を示す回路図である。本実施の形態ではパワーモジュール１のＮ端子が、Ｕ相のＮ端子であるＮ１端子、Ｖ相のＮ端子であるＮ２端子、及びＷ相のＮ端子であるＮ３端子に互いに分離されている。
Embodiment 4 FIG.
FIG. 6 is a circuit diagram showing an energization test apparatus for a power module according to Embodiment 4 of the present invention. In the present embodiment, the N terminal of the
コンタクトプローブ６は、複数のプローブピン７として、パワーモジュール１のＰ端子に接続されるプローブピンＴ１１と、パワーモジュール１のＮ１端子に接続されるプローブピンＴ１２と、パワーモジュール１のＮ２端子に接続されるプローブピンＴ１３と、パワーモジュール１のＮ３端子に接続されるプローブピンＴ１４とを有する。プローブピンＴ１１は電源１０の低圧端子に接続される。
The
リレー回路９はスイッチＳＷ２１〜ＳＷ２３を有する。スイッチＳＷ２１，ＳＷ２２，ＳＷ２３の一端は電源１０の高圧端子に接続される。スイッチＳＷ２１，ＳＷ２２，ＳＷ２３の他端はそれぞれプローブピンＴ１２，Ｔ１３，Ｔ１４に接続されている。
The
ゲート電源１２はゲート電源１２ａ，１２ｂを有する。ゲートリレー回路１１はスイッチＳＷｇ１〜ＳＷｇ６，ＳＷｇ１１〜ＳＷｇ１６を有する。スイッチＳＷｇ１〜ＳＷｇ３の一端はゲート電源１２ａの低圧端子に接続される。スイッチＳＷｇ４〜ＳＷｇ６の一端はゲート電源１２ｂの低圧端子に接続される。スイッチＳＷｇ１〜ＳＷｇ６の他端はそれぞれトランジスタＱ１〜Ｑ６のゲート端子に接続される。スイッチＳＷｇ１１〜ＳＷｇ１３の一端はゲート電源１２ａの高圧端子に接続される。スイッチＳＷｇ１４〜ＳＷｇ１６の一端はゲート電源１２ｂの高圧端子に接続される。スイッチＳＷｇ１１〜ＳＷｇ１６の他端はそれぞれトランジスタＱ１〜Ｑ６のソース端子に接続される。
The
図７は、本発明の実施の形態４に係るパワーモジュールの通電試験装置の動作シーケンスである。リレー回路９のスイッチＳＷ２１をオンすることで、スイッチＳＷ２１、ダイオードＤ４、ダイオードＤ１の順に電流が流れる。この際に、ゲートリレー回路１１のスイッチＳＷｇ１，ＳＷｇ１１をオンすることでトランジスタＱ１のゲート−ソース間に負バイアスを印加する。また、スイッチＳＷｇ４，ＳＷｇ１４をオンすることでトランジスタＱ４のゲート−ソース間にも負バイアスを印加する。
FIG. 7 shows an operation sequence of the power module current test apparatus according to Embodiment 4 of the present invention. By turning on the switch SW21 of the
リレー回路９のスイッチＳＷ２２をオンすることで、スイッチＳＷ２２、ダイオードＤ５、ダイオードＤ２の順に電流が流れる。この際に、ゲートリレー回路１１のスイッチＳＷｇ２，ＳＷｇ１２をオンすることで、トランジスタＱ２のゲート−ソース間に負バイアスを印加する。また、スイッチＳＷｇ５，ＳＷｇ１５をオンすることでトランジスタＱ５のゲート−ソース間に負バイアスを印加する。
By turning on the switch SW22 of the
リレー回路９のスイッチＳＷ２３をオンすることで、スイッチＳＷ２３、ダイオードＤ６、ダイオードＤ３の順に電流が流れる。この際に、ゲートリレー回路１１のスイッチＳＷｇ３，ＳＷｇ１３をオンすることで、トランジスタＱ３のゲート−ソース間に負バイアスを印加する。また、スイッチＳＷｇ６，ＳＷｇ１６をオンすることでトランジスタＱ６のゲート−ソース間に負バイアスを印加する。
By turning on the switch SW23 of the
本実施の形態ではＮ端子が、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相で互いに分離された回路構成のパワーモジュール１において、各相で個別にＰ側とＮ側のダイオードに同時に通電試験を行うことができるため、実施の形態１よりも更に試験時間を短縮できる。また、実施の形態１よりもリレー回路９の回路構成を簡略化できるため、より安価な装置となる。
In the present embodiment, in the
実施の形態５．
図８は、本発明の実施の形態５に係るパワーモジュールの通電試験装置を示す回路図である。パワーモジュール１は、トランジスタＱ１１〜Ｑ１４と、それらにそれぞれ並列に接続されたダイオードＤ１１〜Ｄ１４と、それらにそれぞれ接続された複数の電極端子とを有する３レベルインバータ用パワーモジュールである。トランジスタＱ１１〜Ｑ１４はＭＯＳＦＥＴ、ダイオードＤ１１〜Ｄ１４はボディダイオードである。複数の電極端子はＰ端子、Ｎ端子、Ｏ端子及びＵ端子等である。
FIG. 8 is a circuit diagram showing an energization test apparatus for a power module according to
コンタクトプローブ６は、複数のプローブピン７として、パワーモジュール１のＰ端子に接続されるプローブピンＴ２１と、Ｎ端子に接続されるプローブピンＴ２２と、Ｏ端子に接続されるプローブピンＴ２３と、Ｕ端子に接続されるプローブピンＴ２４とを有する。
The
リレー回路９はスイッチＳＷ３１〜ＳＷ３６を有する。スイッチＳＷ３１，ＳＷ３３，ＳＷ３４の一端は電源１０の低圧端子に接続される。スイッチＳＷ３２，ＳＷ３５，ＳＷ３６の一端は電源１０の高圧端子に接続される。スイッチＳＷ３１の他端はプローブピンＴ２１に接続されている。スイッチＳＷ３２の他端はプローブピンＴ２２に接続されている。スイッチＳＷ３３、ＳＷ３５の他端はプローブピンＴ２３に接続されている。スイッチＳＷ３４、ＳＷ３６の他端はプローブピンＴ２４に接続されている。
The
ゲート電源１２はゲート電源１２ｃ，１２ｄを有する。ゲートリレー回路１１はスイッチＳＷｇ２１〜ＳＷｇ２４，ＳＷｇ３１〜ＳＷｇ３３，ＳＷｇ４１，ＳＷｇ４２を有する。スイッチＳＷｇ２１〜ＳＷｇ２４の一端はゲート電源１２ｃの低圧端子に接続される。スイッチＳＷｇ２１〜ＳＷｇ２４の他端はそれぞれトランジスタＱ１１〜Ｑ１４のゲート端子に接続される。スイッチＳＷｇ３１〜ＳＷｇ３３の一端はゲート電源１２ｃの高圧端子とゲート電源１２ｄの低圧端子に接続される。スイッチＳＷｇ３１，ＳＷｇ３２の他端はそれぞれトランジスタＱ１１，Ｑ１２のソース端子に接続される。スイッチＳＷｇ３３の他端はトランジスタＱ１３，Ｑ１４のソース端子に接続される。スイッチＳＷｇ４１，ＳＷｇ４２の一端はゲート電源１２ｄの高圧端子に接続される。スイッチＳＷｇ４１，ＳＷｇ４２の他端はそれぞれトランジスタＱ１３，Ｑ１４のゲート端子に接続される。
The
図９は、本発明の実施の形態５に係るパワーモジュールの通電試験装置の動作シーケンスである。スイッチＳＷ３１，ＳＷ３６をオンすることで、スイッチＳＷ３１、ダイオードＤ１１、スイッチＳＷ３６の順に電流が流れる。この際に、ゲートリレー回路１１のスイッチＳＷｇ２１，ＳＷｇ３１オンすることでトランジスタＱ１１のゲート−ソース間に負バイアスを印加する。
FIG. 9 shows an operation sequence of the power module current test apparatus according to
スイッチＳＷ３２，ＳＷ３４をオンすることで、スイッチＳＷ３２、ダイオードＤ１２、スイッチＳＷ３４の順に電流が流れる。この際に、ゲートリレー回路１１のスイッチＳＷｇ２２，ＳＷｇ３２をオンすることでトランジスタＱ１２のゲート−ソース間に負バイアスを印加する。
By turning on the switches SW32 and SW34, current flows in the order of the switch SW32, the diode D12, and the switch SW34. At this time, a negative bias is applied between the gate and source of the transistor Q12 by turning on the switches SWg22 and SWg32 of the
ダイオードＤ１３に電流を流すために、まず、スイッチＳＷ３３，ＳＷ３６をオンする。次に、ゲートリレー回路１１のスイッチＳＷｇ３３，ＳＷｇ４２をオンして、ゲート電源１２ｄよりトランジスタＱ１４のゲート−ソース間に電圧を印加し、トランジスタＱ１４をオンする。また、スイッチＳＷｇ２３をオンしてトランジスタＱ１３のゲート−ソース間に負バイアスを印加する。電源１０より電流を出力すると、スイッチＳＷ３６、トランジスタＱ１４、ダイオードＤ１３、スイッチＳＷ３３の順に電流が流れるため、ダイオードＤ１３の通電試験を実施できる。
In order to pass a current through the diode D13, first, the switches SW33 and SW36 are turned on. Next, the switches SWg33 and SWg42 of the
ダイオードＤ１４に電流を流すために、まず、スイッチＳＷ３４，ＳＷ３５をオンする。次に、ゲートリレー回路１１のスイッチＳＷｇ３３，ＳＷｇ４１をオンして、ゲート電源１２ｄよりトランジスタＱ１３のゲート−ソース間に電圧を印加し、トランジスタＱ１３をオンする。また、スイッチＳＷｇ２４をオンしてトランジスタＱ１４のゲート−ソース間に負バイアスを印加する。電源１０より電流を出力すると、スイッチＳＷ３５、トランジスタＱ１３、ダイオードＤ１４、スイッチＳＷ３４の順に電流が流れるため、ダイオードＤ１４の通電試験を実施できる。
In order to pass a current through the diode D14, first, the switches SW34 and SW35 are turned on. Next, the switches SWg33 and SWg41 of the
本実施の形態では３レベルインバータ用パワーモジュールのような複雑な回路構成に対して配線を繋ぎ替えることなく効率的かつ安定した試験条件で通電試験を行うことができる。 In the present embodiment, it is possible to perform an energization test under an efficient and stable test condition without changing wiring for a complicated circuit configuration such as a power module for a three-level inverter.
また、ゲートリレー回路１１は、パワーモジュール１のＯ端子とＵ端子の間に直列に接続された２つのトランジスタＱ１３，Ｑ１４の一方のゲート−ソース間に負バイアスを印加し、他方のゲート−ソース間にゲート電圧を印加する。これにより、一方のトランジスタをオンして電流経路を確保することで、他方のトランジスタのボディダイオードをに通電させることができる。
The
なお、トランジスタＱ１〜Ｑ７，Ｑ１１〜Ｑ１４及びダイオードＤ１〜８，Ｄ１１〜Ｄ１４は、珪素によって形成されたものに限らず、珪素に比べてバンドギャップが大きいワイドバンドギャップ半導体によって形成されたものでもよい。ワイドバンドギャップ半導体は、例えば、炭化珪素、窒化ガリウム系材料、又はダイヤモンドである。 The transistors Q1 to Q7 and Q11 to Q14 and the diodes D1 to 8, D11 to D14 are not limited to those formed of silicon, and may be formed of a wide band gap semiconductor having a larger band gap than silicon. . The wide band gap semiconductor is, for example, silicon carbide, a gallium nitride-based material, or diamond.
１ パワーモジュール、２ ステージ、６ コンタクトプローブ、７，Ｔ１〜Ｔ６，Ｔ１１〜Ｔ１４，Ｔ２１〜Ｔ２４ プローブピン、９ リレー回路、１０ 電源、１１ ゲートリレー回路、Ｄ１〜８，Ｄ１１〜Ｄ１４ ダイオード、Ｑ１〜Ｑ７，Ｑ１１〜Ｑ１４ トランジスタ、ＳＷ１〜ＳＷ７，ＳＷ１１〜ＳＷ１８，ＳＷ２１〜ＳＷ２３，ＳＷ３１〜ＳＷ３６，ＳＷｇ１〜ＳＷｇ７，ＳＷｇ１１〜ＳＷｇ１７，ＳＷｇ２１〜ＳＷｇ２４，ＳＷｇ３１〜ＳＷｇ３３，ＳＷｇ４１，ＳＷｇ４２ スイッチ、Ｔ０ 分岐点 1 power module, 2 stage, 6 contact probe, 7, T1-T6, T11-T14, T21-T24 probe pin, 9 relay circuit, 10 power supply, 11 gate relay circuit, D1-8, D11-D14 diode, Q1- Q7, Q11 to Q14 transistors, SW1 to SW7, SW11 to SW18, SW21 to SW23, SW31 to SW36, SWg1 to SWg7, SWg11 to SWg17, SWg21 to SWg24, SWg31 to SWg33, SWg41, SWg42 switch, T0 branch point
Claims (8)
前記パワーモジュールが載せられるステージと、
前記パワーモジュールの前記複数の電極端子に接触して電気的に接続されるコンタクトプローブと、
内部のＯＮ／ＯＦＦ設定動作により、電源からの電流を前記コンタクトプローブを介して前記複数のダイオードの１つに個別に通電させるリレー回路とを備えることを特徴とするパワーモジュールの通電試験装置。 An apparatus for conducting an energization test of a power module having a plurality of transistors, a plurality of diodes connected in parallel to the plurality of transistors, and a plurality of electrode terminals respectively connected to the plurality of transistors and the plurality of diodes Because
A stage on which the power module is mounted;
A contact probe in contact with and electrically connected to the plurality of electrode terminals of the power module;
And a relay circuit for individually energizing one of the plurality of diodes through the contact probe by an internal ON / OFF setting operation.
前記コンタクトプローブは、
前記パワーモジュールの前記Ｐ端子に接続される第１のプローブピンと、
前記パワーモジュールの前記Ｎ端子に接続される第２のプローブピンと、
前記パワーモジュールの前記Ｕ端子に接続される第３のプローブピンと、
前記パワーモジュールの前記Ｖ端子に接続される第４のプローブピンと、
前記パワーモジュールの前記Ｗ端子に接続される第５のプローブピンとを有し、
前記リレー回路は、
一端が前記電源の低圧端子に接続され、他端が前記第１のプローブピンに接続された第１のスイッチと、
一端が前記電源の高圧端子に接続され、他端が前記第２のプローブピンに接続された第２のスイッチと、
一端が前記電源の前記低圧端子に接続され、他端が分岐点に接続された第３のスイッチと、
一端が前記電源の前記高圧端子に接続され、他端が前記分岐点に接続された第４のスイッチと、
一端が前記分岐点に接続され、他端が前記第３のプローブピンに接続された第５のスイッチと、
一端が前記分岐点に接続され、他端が前記第４のプローブピンに接続された第６のスイッチと、
一端が前記分岐点に接続され、他端が前記第５のプローブピンに接続された第７のスイッチとを有することを特徴とする請求項１に記載のパワーモジュールの通電試験装置。 The power module is a 6 in 1 power module having a P terminal, an N terminal, a U terminal, a V terminal, and a W terminal as the plurality of electrode terminals,
The contact probe is
A first probe pin connected to the P terminal of the power module;
A second probe pin connected to the N terminal of the power module;
A third probe pin connected to the U terminal of the power module;
A fourth probe pin connected to the V terminal of the power module;
A fifth probe pin connected to the W terminal of the power module;
The relay circuit is
A first switch having one end connected to the low voltage terminal of the power supply and the other end connected to the first probe pin;
A second switch having one end connected to the high voltage terminal of the power source and the other end connected to the second probe pin;
A third switch having one end connected to the low voltage terminal of the power source and the other end connected to a branch point;
A fourth switch having one end connected to the high-voltage terminal of the power source and the other end connected to the branch point;
A fifth switch having one end connected to the branch point and the other end connected to the third probe pin;
A sixth switch having one end connected to the branch point and the other end connected to the fourth probe pin;
The power module energization test apparatus according to claim 1, further comprising: a seventh switch having one end connected to the branch point and the other end connected to the fifth probe pin.
前記コンタクトプローブは、
前記パワーモジュールの前記Ｐ端子に接続される第１のプローブピンと、
前記パワーモジュールの前記Ｎ端子に接続される第２のプローブピンと、
前記パワーモジュールの前記Ｕ端子に接続される第３のプローブピンと、
前記パワーモジュールの前記Ｖ端子に接続される第４のプローブピンと、
前記パワーモジュールの前記Ｗ端子に接続される第５のプローブピンとを有し、
前記リレー回路は、
一端が前記電源の低圧端子に接続され、他端が前記第１のプローブピンに接続された第１のスイッチと、
一端が前記電源の高圧端子に接続され、他端が前記第２のプローブピンに接続された第２のスイッチと、
一端が前記電源の前記低圧端子に接続され、他端が前記第３のプローブピンに接続された第３のスイッチと、
一端が前記電源の前記低圧端子に接続され、他端が前記第４のプローブピンに接続された第４のスイッチと、
一端が前記電源の前記低圧端子に接続され、他端が前記第５のプローブピンに接続された第５のスイッチと、
一端が前記電源の前記高圧端子に接続され、他端が前記第３のプローブピンに接続された第６のスイッチと、
一端が前記電源の前記高圧端子に接続され、他端が前記第４のプローブピンに接続された第７のスイッチと、
一端が前記電源の前記高圧端子に接続され、他端が前記第５のプローブピンに接続された第８のスイッチとを有することを特徴とする請求項１に記載のパワーモジュールの通電試験装置。 The power module is a 6 in 1 power module having a P terminal, an N terminal, a U terminal, a V terminal, and a W terminal as the plurality of electrode terminals,
The contact probe is
A first probe pin connected to the P terminal of the power module;
A second probe pin connected to the N terminal of the power module;
A third probe pin connected to the U terminal of the power module;
A fourth probe pin connected to the V terminal of the power module;
A fifth probe pin connected to the W terminal of the power module;
The relay circuit is
A first switch having one end connected to the low voltage terminal of the power supply and the other end connected to the first probe pin;
A second switch having one end connected to the high voltage terminal of the power source and the other end connected to the second probe pin;
A third switch having one end connected to the low voltage terminal of the power source and the other end connected to the third probe pin;
A fourth switch having one end connected to the low voltage terminal of the power source and the other end connected to the fourth probe pin;
A fifth switch having one end connected to the low voltage terminal of the power source and the other end connected to the fifth probe pin;
A sixth switch having one end connected to the high-voltage terminal of the power source and the other end connected to the third probe pin;
A seventh switch having one end connected to the high-voltage terminal of the power source and the other end connected to the fourth probe pin;
2. The power module energization test apparatus according to claim 1, further comprising: an eighth switch having one end connected to the high-voltage terminal of the power source and the other end connected to the fifth probe pin.
前記コンタクトプローブは、前記パワーモジュールの前記Ａ端子に接続される第６のプローブピンとを有し、
前記リレー回路は、一端が前記分岐点に接続され、他端が前記第６のプローブピンに接続された第８のスイッチとを有することを特徴とする請求項２に記載のパワーモジュールの通電試験装置。 The power module includes an A terminal which is one of the plurality of electrode terminals, and a diode connected between the P terminal or the N terminal and the A terminal,
The contact probe has a sixth probe pin connected to the A terminal of the power module;
The power module energization test according to claim 2, wherein the relay circuit includes an eighth switch having one end connected to the branch point and the other end connected to the sixth probe pin. apparatus.
前記Ｕ相のＮ端子、前記Ｖ相のＮ端子及び前記Ｗ相のＮ端子は互いに分離され、
前記コンタクトプローブは、
前記パワーモジュールの前記Ｐ端子に接続される第１のプローブピンと、
前記パワーモジュールの前記Ｕ相のＮ端子に接続される第２のプローブピンと、
前記パワーモジュールの前記Ｖ相のＮ端子に接続される第３のプローブピンと、
前記パワーモジュールの前記Ｗ相のＮ端子に接続される第４のプローブピンとを有し、
前記第１のプローブピンは前記電源の低圧端子に接続され、
前記リレー回路は、
一端が前記電源の高圧端子に接続され、他端が前記第２のプローブピンに接続された第１のスイッチと、
一端が前記電源の前記高圧端子に接続され、他端が前記第３のプローブピンに接続された第２のスイッチと、
一端が前記電源の前記高圧端子に接続され、他端が前記第４のプローブピンに接続された第３のスイッチとを有することを特徴とする請求項１に記載のパワーモジュールの通電試験装置。 The power module is a 6-in-1 power module having a P terminal, a U-phase N terminal, a V-phase N terminal, and a W-phase N terminal as the plurality of electrode terminals,
The U-phase N terminal, the V-phase N terminal, and the W-phase N terminal are separated from each other,
The contact probe is
A first probe pin connected to the P terminal of the power module;
A second probe pin connected to the U-phase N terminal of the power module;
A third probe pin connected to the V-phase N terminal of the power module;
A fourth probe pin connected to the W-phase N terminal of the power module;
The first probe pin is connected to a low voltage terminal of the power source;
The relay circuit is
A first switch having one end connected to the high voltage terminal of the power supply and the other end connected to the second probe pin;
A second switch having one end connected to the high voltage terminal of the power source and the other end connected to the third probe pin;
2. The power module energization test apparatus according to claim 1, further comprising: a third switch having one end connected to the high-voltage terminal of the power source and the other end connected to the fourth probe pin.
前記コンタクトプローブは、
前記パワーモジュールの前記Ｐ端子に接続される第１のプローブピンと、
前記パワーモジュールの前記Ｎ端子に接続される第２のプローブピンと、
前記パワーモジュールの前記Ｏ端子に接続される第３のプローブピンと、
前記パワーモジュールの前記Ｕ端子に接続される第４のプローブピンとを有し、
前記リレー回路は、
一端が前記電源の低圧端子に接続され、他端が前記第１のプローブピンに接続された第１のスイッチと、
一端が前記電源の高圧端子に接続され、他端が前記第２のプローブピンに接続された第２のスイッチと、
一端が前記電源の前記低圧端子に接続され、他端が前記第３のプローブピンに接続された第３のスイッチと、
一端が前記電源の前記低圧端子に接続され、他端が前記第４のプローブピンに接続された第４のスイッチと、
一端が前記電源の前記高圧端子に接続され、他端が前記第３のプローブピンに接続された第５のスイッチと、
一端が前記電源の前記高圧端子に接続され、他端が前記第４のプローブピンに接続された第６のスイッチとを有することを特徴とする請求項１に記載のパワーモジュールの通電試験装置。 The power module is a power module for a three-level inverter having a P terminal, an N terminal, an O terminal, and a U terminal,
The contact probe is
A first probe pin connected to the P terminal of the power module;
A second probe pin connected to the N terminal of the power module;
A third probe pin connected to the O terminal of the power module;
A fourth probe pin connected to the U terminal of the power module;
The relay circuit is
A first switch having one end connected to the low voltage terminal of the power supply and the other end connected to the first probe pin;
A second switch having one end connected to the high voltage terminal of the power source and the other end connected to the second probe pin;
A third switch having one end connected to the low voltage terminal of the power source and the other end connected to the third probe pin;
A fourth switch having one end connected to the low voltage terminal of the power source and the other end connected to the fourth probe pin;
A fifth switch having one end connected to the high-voltage terminal of the power source and the other end connected to the third probe pin;
2. The power module energization test apparatus according to claim 1, further comprising: a sixth switch having one end connected to the high-voltage terminal of the power source and the other end connected to the fourth probe pin.
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