JP2020201248A - Electric element testing device and electric element testing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、SiC、IGBT、MOS−FET、Gan−FET、バイポーラトランジスタ、抵抗素子等の電気素子のパワーサイクル試験を行う電気素子試験装置、電気素子の試験方法等に関するものである。 The present invention relates to an electric element test apparatus for performing a power cycle test of an electric element such as a SiC, an IGBT, a MOS-FET, a Gan-FET, a bipolar transistor, and a resistance element, a test method for the electric element, and the like.
特に、半導体素子の実使用環境、実使用状態での故障モードに近いストレスを効率よく再現でき、高い精度でパワー半導体素子等の評価、試験を行うことができる電気素子試験装置および電気素子の試験方法を提供する。 In particular, testing of electric element test equipment and electric elements that can efficiently reproduce stress close to the failure mode in the actual use environment and actual use state of semiconductor elements, and can evaluate and test power semiconductor elements with high accuracy. Provide a method.
パワー半導体素子の寿命には、パワー半導体素子自体の発熱に起因した熱疲労現象による寿命と、パワー半導体素子の外部環境の温度変化に起因した熱疲労現象による寿命とがある。また、パワー半導体素子のゲート絶縁膜への印加電圧による電圧疲労による寿命等がある。 The life of a power semiconductor element includes a life due to a thermal fatigue phenomenon caused by heat generation of the power semiconductor element itself and a life due to a thermal fatigue phenomenon caused by a temperature change in the external environment of the power semiconductor element. In addition, there is a life due to voltage fatigue due to the voltage applied to the gate insulating film of the power semiconductor element.
一般的に、パワー半導体素子の寿命試験は、パワー半導体素子に通電オンオフを繰り返すことが行われている。パワー半導体素子のエミッタ端子(ソース端子)、コレクタ端子(ドレイン端子)等に電圧を印加し、また、試験電流を流し、ゲート端子に周期的なオンオフ信号(動作/非動作信号)を印加することにより半導体素子の試験が実施される。 Generally, in the life test of a power semiconductor element, the power semiconductor element is repeatedly energized on and off. Applying a voltage to the emitter terminal (source terminal), collector terminal (drain terminal), etc. of a power semiconductor element, passing a test current, and applying a periodic on / off signal (operating / non-operating signal) to the gate terminal. Is used to test semiconductor devices.
試験時に半導体素子に印加する電流は数百アンペアと大きい。そのため、発熱、電圧降下をさけるため低抵抗の接続配線等を必要とする。また、試験も多くの種類があり、試験の種類に対応させて接続配線の接続を変更する必要がある。接続配線の変更等に長時間を必要としていた。 The current applied to the semiconductor element during the test is as large as several hundred amperes. Therefore, low resistance connection wiring or the like is required to avoid heat generation and voltage drop. In addition, there are many types of tests, and it is necessary to change the connection of the connection wiring according to the type of test. It took a long time to change the connection wiring.
従来の半導体素子試験装置では、トランジスタ117をオンオフ動作させるとともに、定電流をトランジスタのチャンネル間に流すことにより、パワー半導体素子(トランジスタ等)の試験を実施している。
In a conventional semiconductor device test device, a power semiconductor device (transistor or the like) is tested by turning the
半導体素子試験装置(パワーサイクル試験装置)で実施する試験項目は多種多様であり、試験項目に対応させて、トランジスタ117と試験回路との接続配線を変更する必要がある。
There are various test items to be carried out by the semiconductor device test device (power cycle test device), and it is necessary to change the connection wiring between the
トランジスタ等の半導体素子を試験するために印加する定電流は数百A以上の電流であることが多い。前記定電流を流す接続配線は低抵抗の太い線材を使用する必要がある。 The constant current applied to test a semiconductor element such as a transistor is often several hundred A or more. It is necessary to use a thick wire with low resistance for the connection wiring through which the constant current flows.
太い接続配線は硬く、柔軟性がない。試験項目に対応させる時の太い線材の接続配線の接続変更は、長時間を必要とする。また、接続配線はナット等の固定部材を用いて行うため、固定作業に時間を必要とし、所定のトルクで締め付ける等作業も複雑であった。また、配線の接続変更のための作業スペースあるいは接続配線の配線スペースを必要とするため、試験装置が大きくなるという課題があった。 Thick connection wiring is hard and inflexible. It takes a long time to change the connection of the connection wiring of the thick wire when making it correspond to the test item. Further, since the connection wiring is performed using a fixing member such as a nut, the fixing work requires time, and the work such as tightening with a predetermined torque is complicated. Further, since a work space for changing the wiring connection or a wiring space for the connection wiring is required, there is a problem that the test apparatus becomes large.
本発明の半導体素子試験装置は、試験をするトランジスタ117等を配置する半導体素子試験装置内の箇所(スペース)と、前記トランジスタ117等の試験電流の発生、制御信号の発生、試験結果の取得をする回路基板の配置箇所とを分離している。分離のための隔壁を設けている。
In the semiconductor device test apparatus of the present invention, a location (space) in the semiconductor element test apparatus in which the
なお、本明細書、本図面等において、接続部に用いるプラグ等の部材を接続プラグあるいはフォークプラグとして説明をする。接続プラグあるいはフォークプラグに限定するものではなく、脱着可能で、電気的接続が実現できるものであれば、いずれの形態、構成あるいは構造の部材でも良い。 In addition, in this specification, this drawing, etc., a member such as a plug used for a connection part will be described as a connection plug or a fork plug. The member is not limited to a connection plug or a fork plug, and may be a member of any form, configuration or structure as long as it is removable and can realize electrical connection.
前記試験をするトランジスタと、スイッチ回路等を有する回路基板との接続は、隔壁214に設けた開口部216を介して、接続プラグ(フォークプラグ)205を挿入し、前記接続プラグ(フォークプラグ)215と前記回路基板に有する導体板204とを電気的に接触させることにより行う。
For the connection between the transistor to be tested and the circuit board having the switch circuit or the like, the connection plug (fork plug) 205 is inserted through the
トランジスタ117等を配置する半導体素子試験装置内の箇所(スペース)と、前記トランジスタ117等の試験電流の発生、制御信号の発生、試験結果の取得をする回路基板の配置箇所を分離する隔壁214、隔壁215を設けている。
A
隔壁214等にはノイズを吸収するシールド板、シールドフィルム等を形成または配置する。シールド板等により、電源装置、試験回路、試験半導体素子の誤動作を抑制できる。
隔壁214に設けた開口部216を介して、フォークプラグ205を挿入し、前記フォークプラグ205と回路基板に有する導体板204とを接続する。
A shield plate, a shield film, or the like that absorbs noise is formed or arranged on the
A
試験を実施するいずれの半導体素子117と試験回路と接続するかは、開口部216に挿入するフォークプラグ205の位置を変更することにより、容易に変更することができる。また、フォークプラグ205は導体板204と適正な圧力で電気的接続を取ることができるため、ナット等のように締め付けトルクの管理も不要である。
Which
試験項目ごとの接続配線211の接続作業、あるいは接続変更は、フォークプラグ205位置の変更で行うため、容易であり、接続配線211、電源配線212の接続変更の時間を大幅に短縮できる。また、配線の接続変更のための作業スペース、接続配線211の配線スペースを必要としない。したがって、半導体素子試験装置を小型化することができる。
Since the connection work of the
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施の形態に係るパワーサイクル試験等の半導体素子試験装置および半導体素子の試験方法を説明する。 Hereinafter, a semiconductor device test apparatus such as a power cycle test and a semiconductor device test method according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the attached drawings.
明細書で記載する実施形態では、電気素子としてのパワー半導体素子のうち、主としてIGBTを例にとって説明する。本発明はIGBTに限定されるものではなく、SiCトランジスタ、MOSFET、JFET、トランジスタ等の各種のパワー半導体素子に適用することができる。また、トランジスタだけに適用されるものではなく、サイリスタ、ダイオード等の半導体素子にも本発明は適用できる。 In the embodiment described in the specification, among the power semiconductor elements as electric elements, IGBTs will be mainly described as an example. The present invention is not limited to IGBTs, and can be applied to various power semiconductor elements such as SiC transistors, MOSFETs, JFETs, and transistors. Further, the present invention can be applied not only to transistors but also to semiconductor elements such as thyristors and diodes.
また、パワー半導体素子に限定されるものではなく、低電力用の半導体素子、信号制御用の半導体素子、サーミスタ、ポジスタ等にも、本発明が適用できることは言うまでもない。 Further, it is needless to say that the present invention is not limited to power semiconductor devices, and the present invention can be applied to semiconductor devices for low power, semiconductor devices for signal control, thermistors, positors, and the like.
また、半導体素子に限定されるものではなく、たとえば、抵抗素子、コンデンサ、コイル、水晶素子、ZNR等の半導体以外の電気素子あるいは電子素子にも本発明が適用できることは言うまでもない。 Further, the present invention is not limited to semiconductor elements, and it goes without saying that the present invention can be applied to electric elements or electronic elements other than semiconductors such as resistance elements, capacitors, coils, crystal elements, and ZNRs.
発明を実施するための形態を説明するための各図面において、同一の機能あるいは類似性を有する要素は同一の符号を付する。説明に不要な事項は図面から省略する。また、説明を容易にするため図面等を簡略化あるいは模式化する場合がある。明細書においても説明を省略する場合がある。
本発明の実施例は、それぞれの実施例と組み合わせることができ、変更することができる。
In each drawing for explaining a mode for carrying out the invention, elements having the same function or similarity are designated by the same reference numerals. Items unnecessary for explanation are omitted from the drawings. In addition, drawings and the like may be simplified or schematicized for ease of explanation. The description may be omitted in the specification as well.
The examples of the present invention can be combined with and modified from the respective examples.
図2は本発明のパワーサイクル試験装置(半導体素子試験装置)の構成図である。パワーサイクル試験装置は、チラー(冷却・加温装置)136と、加熱冷却プレート134、加熱冷却プレート134とチラー136間を循環する循環水パイプ135を有する。加熱冷却プレート134には、試験をする試験サンプルとしてのトランジスタ117等が積載されている。トランジスタ117等は、加熱冷却プレート134と密着して配置される。
FIG. 2 is a block diagram of the power cycle test device (semiconductor device test device) of the present invention. The power cycle test device includes a chiller (cooling / heating device) 136, a heating /
試験をするトランジスタ117の温度情報Tjが所定値となるように、制御回路133は、電流Id、ゲート電圧Vg、電圧Vceを変化させて試験の条件を設定し、試験を実施する。
The
温度情報Tjが変化あるいは所定値まで変化すると、トランジスタ117が劣化あるいは特性が変化していると判断し、トランジスタ117の試験を停止、あるいは制御方法を変更する。
When the temperature information Tj changes or changes to a predetermined value, it is determined that the
例えば、温度情報Tjの変化で、トランジスタ117の特性変化を判定あるいは判定する。また、電圧Vceが所定電圧になる時間、トランジスタ117の破壊までの時間等からトランジスタ117の特性変化、信頼性、寿命を評価する。
For example, a change in the temperature information Tj is used to determine or determine a change in the characteristics of the
本発明の半導体の試験方法において、トランジスタ117の劣化あるいは特性変化にあわせて外部条件を変える。例えば、トランジスタ117が発熱した場合は水温を下げる。水温を下げる、あるいはトランジスタ117に流れる電流を少なくすると、トランジスタ117の劣化、特性変化が進まず、結果、トランジスタ117の寿命が延びる。したがって、所定設定条件に対するトランジスタ117の寿命、信頼性特性を定量的に測定、判断することができる。
In the semiconductor test method of the present invention, the external conditions are changed according to the deterioration or characteristic change of the
チラー136の循環水を加温または冷却することにより、トランジスタ117の温度を規定値あるいは所定値に維持する。また、試験条件に対応してトランジスタ等の温度を周期的に変化させ、また、一定に冷却し、または加熱する。また、試験トランジスタの温度情報Tjを測定し、測定した温度情報Tjを一定値に維持するように、チラー136を制御する。
By heating or cooling the circulating water of the
チラー136は、水や熱媒体の液温度を管理しながら、熱媒体等を循環させることにより、機器等の温度を一定に保つ。チラー136は主に冷却に用いる場合が多いが、冷やすだけでなく温めることもできる。チラー136は、様々な温度の制御を実施できるように構成されている。
The
制御ラック131には、トランジスタ117に試験電流、試験電圧を供給する電源装置132と、トランジスタ117を制御あるいは試験条件を設定する制御回路133を有している。
The
制御回路133には、トランジスタ117の温度情報Tjが入力され、温度情報Tjに基づいて、チラー136を制御する。あるいは、温度情報Tjを所定値にするように、チラー136を制御する。
The temperature information Tj of the
なお、本明細書ではチラー136が循環水パイプ135内に循環させる冷却媒体は、水として説明するが、水に限定されるものではない。エチレングリコール、グリセリン等でも良い。また、冷却媒体として空気を使用する強制空冷であってもよい。
In this specification, the cooling medium that the
チラー136は循環水パイプ135内の液体を、例えば、水温マイナス1℃からプラス100℃までの範囲で制御して試験ユニットの加熱冷却プレート134に供給する。加熱冷却プレート134は十分に大きな熱容量を持っている。
The
上記実施形態では加熱冷却プレート134を使用したが、加熱プレートと冷却プレートを別体とし、加熱冷却プレート以外の熱源・冷熱源を用いて加熱・冷却するものであってもよい。
In the above embodiment, the heating /
図1は本発明の第1の実施例における電気素子試験装置(例えば、パワートランジスタを試験するパワーサイクル試験装置)の構成図である。また、図12は半導体素子試験装置の等価回路図である。 FIG. 1 is a block diagram of an electric element test device (for example, a power cycle test device for testing a power transistor) according to the first embodiment of the present invention. Further, FIG. 12 is an equivalent circuit diagram of the semiconductor device test apparatus.
電源装置132は、トランジスタ117を試験するための大電流の定電流、あるいは電圧等を出力する。電源装置132は、電源回路121とスイッチ回路122を有する。
The
電源装置132は、コントロール回路基板(コントローラ)111からの制御信号に同期させて電力(電流、電圧)を供給すると共に、供給された電力を用いて前記負荷を設定された定電流または定電圧を制御する。また、電源装置132は、出力する最大(リミット)電圧値を設定することができる。
The
図1は本発明の電気素子試験装置の説明図である。スイッチ回路122(SWa)は、電源装置132が出力する定電流の供給をオン(供給、印加)オフ(遮断、オープン)させる。スイッチ回路122はコントロール回路基板(コントローラ)111からの信号に基づき、オン(定電流を出力)またはオフ(定電流を遮断)に設定または制御される。通常、スイッチ回路122は試験開始前にオンされ、半導体素子の試験中は常時、オン状態に維持される。
FIG. 1 is an explanatory diagram of the electric element test apparatus of the present invention. The switch circuit 122 (SWa) turns on (supplies, applies), turns off (cuts off, opens) the supply of the constant current output by the
図1において、1台の電源装置132を図示している。本発明の半導体素子試験装置において、電源装置132は1台に限定されるものではない。例えば、本発明の半導体素子試験装置において、2台以上の電源装置132を保有させてもよい。電源装置132の台数が増加するほど、多種多様な電流波形Idを発生させることができる。
本発明の実施例において、電源装置132として説明するが、電源装置132は定電流を出力するものに限定されるものではない。
In FIG. 1, one
In the embodiment of the present invention, the
例えば、電源装置132に最大(リミット)電圧を設定できるものを使用する。一定の条件で、設定された最大電圧において、所定の定電流を出力できるように機能させることが例示される。また、定電流を出力する場合に、出力端子電圧を所定の最大電圧を設定できる構成にされることが例示される。
For example, a
本発明の半導体素子試験装置において、電源装置132は、定電流のみ出力する装置ではなく、電圧、電流を出力できる電源装置であってもよいことは言うまでもない。
Needless to say, in the semiconductor device test apparatus of the present invention, the
図1等の実施例において、電源装置132で電流Idを発生させるとして説明するが、電流Idは、トランジスタ117のオン抵抗の状態に応じて、印加電圧を調整することによっても実現できる。したがって、本発明の半導体素子試験装置において、電流を出力する電源装置132に限定するものではなく、電圧出力の電源装置で構成しても良いことは言うまでもない。
In the embodiment shown in FIG. 1 and the like, the current Id is generated by the
電流Idは、トランジスタ117のゲート電圧の電圧値の制御によっても実現できる。本明細書では、電源装置132の制御によって、トランジスタ117に所定の電流を印加するとして説明する。しかし、これに限定するものはなく、トランジスタ117のゲート端子gの電圧、トランジスタ117のコレクタ端子cの電圧を調整あるいは制御することによりトランジスタ117に所定の電流を印加するようにしてもよいことは言うまでもない。
The current Id can also be realized by controlling the voltage value of the gate voltage of the
図1等の実施例において、トランジスタ117のコレクタ端子に接続されたフォークプラグ205e、電源装置132の一端子に接続されたフォークプラグ205dのように、各接続配線211、各電源配線212の一端にフォークプラグ205を構成、あるいは接続して、導体板204と接続するように図示しているが、本発明はこれに限定されるものではない。たとえば、フォークプラグ205dがなく、電源配線212を直接に導体板204cと電気的に接続してもよいことは言うまでもない。
In the embodiment shown in FIG. 1, such as the
なお、本明細書、図面において導体板204として説明するが、板に限定されるものではなく、棒状のものであってもよい。フォークプラグ205等の構造物と接合できるものであればいずれの形状等であってもよい。たとえば、ソケット、コネクタ等の構造物であってもよい。また、導体板204をフォークプラグ形状とし、フォークプラグ205と前記フォークプラグとを接続してもよい。
Although the
本発明は、試験を実施するトランジスタ117等において、少なくとも1つの端子にフォークプラグ205を形成または配置し、前記フォークプラグ205と導体板204などの接続対象と電気的接続を取るものであればいずれの構成あるいは方式であっても良い。
According to the present invention, in a
また、フォークプラグ205は隔壁214等の空間を分離する構成物あるいは構造に接続物であるフォークプラグ205を挿入するとして説明するが、これに限定するものではない。たとえば、導体板204bにフォークプラグ205cを接続し、フォークプラグ205cを隔壁214から挿入して、トランジスタ117のエミッタ端子eと電気的に接続を取ってもよい。
Further, the
隔壁214、隔壁215は空間あるは領域を区分あるいは分離するものであればいずれのものであっても良い。壁状、板状、メッシュ状、フィルム状、箔状等、多種多様な構成あるいは構造が該当する。
The
フォークプラグ205は、導体板204等の対象物に圧入、圧接、挿入、圧着、挟持、嵌合等により電気的に接続ができる構成、構造、形態、形式、方法のいずれのものであっても良い。
The
以上の事項は、明細書、図面に記載する他の実施例にも適用されることは言うまでもない。また、本発明の実施例は、他の実施例と一部または全部を組み合わせることができることは言うまでもない。
本発明の第1の半導体素子の試験方法の実施例では、試験するトランジスタ117に流
Needless to say, the above matters also apply to other examples described in the specification and drawings. It goes without saying that the examples of the present invention can be partially or wholly combined with other examples.
In the embodiment of the first semiconductor device test method of the present invention, the flow is applied to the
す電流をIdとして説明をする。また、電源装置132が電流Idを発生させるとして説明をする。なお、電流Idは試験の種類、トランジスタ117の試験状態に応じて可変される。
The current will be described as Id. Further, it will be described that the
トランジスタ117に流す電流Idは電源装置132を動作させることにより供給する。電源装置132はコントロール回路基板(コントローラ)111からの信号により動作/非動作(オン/オフ)制御される。また、電流Idの出力と非出力とが切り替えられる。デバイス制御回路基板209はコントロール回路基板(コントローラ)111によりタイミング制御される。
The current Id flowing through the
トランジスタ117のエミッタ端子eは接地(グランド)されている(接地ラインと接続されている)として説明をする。トランジスタ117のゲート端子gには、ゲートドライバ回路113が接続されている。
The emitter terminal e of the
サンプル接続回路203内には、ゲートドライバ回路113、可変抵抗回路125、定電流回路118、オペアンプ(バッファ回路)116が配置または形成されている。サンプル接続回路203は、試験を行うトランジスタ117に近い位置に配置できるように、デバイス制御回路基板209から分離されて配置されている。
A
サンプル接続回路203は、コネクタ202の接続ピン206でトランジスタ117と接続されている。ゲートドライバ回路113とトランジスタ117のゲート端子g間は、30mm以下の短距離となるように配置されている。ゲートドライバ回路113とトランジスタ117のゲート端子g間が長いとゲート端子gにノイズ等が重畳され、ノイズによりトランジスタ117が誤動作してトランジスタ117の破壊に直結する。
The
図1に図示すようにゲートドライバ回路113からトランジスタ117のゲート端子gに試験信号を印加する。ゲートドライバ回路113はオペアンプを有しており、出力インピーダンスはほぼ0Ωである。
As shown in FIG. 1, a test signal is applied from the
図3に図示するように、デバイス制御回路基板209は半導体素子試験装置の筐体210のB室に配置される。筐体210は半導体素子試験装置の電源装置132、駆動回路、加熱冷却プレート134が組み込まれたフレームあるいは装置本体である。
As shown in FIG. 3, the device
サンプル接続回路203は、試験するトランジスタ117に近い位置に配置するため、半導体素子試験装置の筐体210のC室に配置される。サンプル接続回路203は筐体210の側面に配置されたコネクタ208と接続される。コネクタ208の接続ピン206に接続された配線は、B室のデバイス制御回路基板209と接続されている。
Since the
サンプル接続回路203はコネクタ208の接続ピン206によりデバイス制御回路基板209と接続されている。サンプル接続回路203は試験する各トランジスタ117に対応して個別に配置され、サンプル接続回路203は容易に取り外しが可能なように構成されている。
The
定電流回路118はトランジスタ117のチャンネル間に配置または形成されたダイオードDiに定電流Icを供給する。オペアンプ回路116はダイオードDiの端子電圧をバッファリング(出力インピーダンスを低く)してVi電圧として出力する。Vi電圧は、アナログ−デジタル変換される。
The constant
ダイオードDiの端子電圧Viは温度測定回路115に印加される。温度測定回路115は端子電圧Viからトランジスタ117の温度情報Tjを求め、コンローラ111に転送する。温度情報はデバイス制御回路基板209のコネクタ213からマザー基板207に出力され、コントロール回路基板111に送られる(図6等参照)。
The terminal voltage Vi of the diode Di is applied to the
ゲートドライバ回路113からは、設定された周波数(オンオフ周期)、かつ、設定されたオン電圧の印加時間でトランジスタ117のゲートをオンさせるオン電圧Vgが出力される。一例として、図14(a)に図示するように、トランジスタ117のオンオフ周期はtcycleであり、オン時間はton、オフ時間はtoffである。
From the
図14(a)のオン信号電圧Vgsに基づいて、トランジスタ117はオンオフ制御される。ゲートドライバ回路113はゲート信号制御回路112により制御される。
電源装置132は定電流Idを出力し、定電流Idがトランジスタ117の試験または駆動電流として供給される。
The
The
ゲートドライバ回路113から出力されるVgs信号電圧により、トランジスタ117は動作/非動作(オンオフ)動作し、トランジスタ117がオンしている期間にトランジスタ117のチャンネル間に電流Idが流れる。
The Vgs signal voltage output from the
ゲートドライバ回路113は、可変抵抗回路125を有している。可変抵抗回路125の値は、0(Ω)から500(Ω)間で、所定値に、あるいは時間的にステップ的、ランプ的に設定できるように構成されている。ゲート端子gの波形を観察しながら、コントロール回路基板(コントローラ)111からの制御信号により可変抵抗回路125の抵抗値を設定してもよい。
The
トランジスタ117のゲート端子gとエミッタ端子eまたは、コレクタ端子c間に抵抗R(図示せず)を配置してもよい。抵抗Rの値を調整することにより、ゲート信号の立ち上がりおよび立ち下がり電圧波形の傾斜角度を調整できる。
A resistor R (not shown) may be arranged between the gate terminal g of the
可変抵抗回路125の抵抗値が大きい場合は、トランジスタ117のゲート端子に印加するトランジスタ117のゲート信号の立ち上がり波形/立ち下がり波形の傾斜が緩やかになる。
When the resistance value of the
可変抵抗回路125の抵抗値が小さい場合は、ゲート信号の立ち上がり/立ち下がり波形の傾斜が急峻になる。可変抵抗回路125の抵抗値を変更あるいは所定値に設定することにより、トランジスタ117のオン時間を調整できる。
When the resistance value of the
ゲートドライバ回路113は、トランジスタ117のゲート端子gに印加するゲート電圧において、立ち上がり波形の傾斜(立ち上がり時間Tr)と立ち下がり波形の傾斜(立ち下がり時間Td)を設定できる。立ち上がり時間Trと立ち下がり時間Tdを別々に調整することによりトランジスタ117のオン時間等を任意に調整できる。
The
可変抵抗回路125の抵抗値は、コントロール回路基板(コントローラ)111により設定する。設定する抵抗は、一定値であることに限定されない。ゲートドライバ回路113の立ち上がり波形の傾斜(立ち上がり時間Tr)と立ち下がり波形の傾斜(立ち下がり時間Td)での抵抗値、抵抗値の変化割合を異ならせてもよい。ゲート信号の立ち上がり時の抵抗値と、立ち下がり時の抵抗値とを変化させてもよい。また、リアルタイムあるいはステップ状に抵抗値を可変制御してもよい。可変抵抗回路125を可変制御することにより、トランジスタ117のオン状態が安定する。
The resistance value of the
ゲート信号の立ち上がり時の抵抗値を小さくすると、トランジスタ117のゲート端子に印加されるオン電圧の波形が急峻になり、高速にトランジスタ117がオンする。ゲート信号の立ち上がり時の抵抗値を大きくすると、トランジスタ117のゲート端子に印加されるオン電圧の波形が緩やかになり、緩やかにトランジスタ117がオンする。
When the resistance value at the rising edge of the gate signal is reduced, the waveform of the on-voltage applied to the gate terminal of the
ゲート信号の立ち下がり時の抵抗値を小さくすると、トランジスタ117のゲート端子に印加されるオン電圧の波形が急峻になり、高速にトランジスタ117がオフする。ゲート信号の立ち下がり時の抵抗値を大きくすると、トランジスタ117のゲート端子に印加されるオン電圧の波形が緩やかになり、徐々にトランジスタ117がオフする。
When the resistance value at the falling edge of the gate signal is reduced, the waveform of the on-voltage applied to the gate terminal of the
以上のように、本発明の半導体素子試験装置および試験方法は、トランジスタ117のゲート端子に接続された可変抵抗回路の値、あるいはゲートドライバ回路113の立ち上がり時間/立ち下がり時間を制御あるいは調整または設定することができる。また、ゲートドライバ回路113の機能として、トランジスタ117に発生させる突入電流Is、サージ電圧Vsを変化させること、変更することができる。
As described above, the semiconductor device test apparatus and test method of the present invention control, adjust, or set the value of the variable resistance circuit connected to the gate terminal of the
トランジスタ117の動作は、トランジスタ117のゲート端子のオン電圧の制御だけでなく、電源装置132がトランジスタ117に供給する定電流Idあるいは電圧Vmの値を変化あるいは設定できることは言うまでもない。
It goes without saying that the operation of the
ゲートドライバ回路113の可変抵抗回路125はコントロール回路基板(コントローラ)111により制御される。図14に図示するゲートドライバ回路113が出力するゲート信号の周期時間tcycle、オン時間tonあるいはオフ時間toffはゲート信号制御回路112が制御し、ゲート信号がトランジスタ117のゲート端子に印加される。また、ゲート信号制御回路112はコントロール回路基板(コントローラ)111により制御される。
The
図1等において、ゲートドライバ回路113の可変抵抗回路125の抵抗値は、可変としたがこれに限定するものではない。例えば、可変抵抗回路125を外付け抵抗素子とし、抵抗素子をコネクタ(図示せず)等によりトランジスタ117のゲート端子に接続してもよいことは言うまでもない。
接続する抵抗素子の値は、トランジスタ117のゲート端子の波形、チャンネル電流Idの波形を観察して設定する。
In FIG. 1 and the like, the resistance value of the
The value of the resistance element to be connected is set by observing the waveform of the gate terminal of the
図1等において、トランジスタ117のコレクタ端子cとエミッタ端子e間には定電流回路118が接続されている。定電流回路118は、所定の定電流Icを流す。定電流IcはダイオードDiに印加される。トランジスタ117の温度が変化するとダイオードDiの端子電圧が変化する。ダイオードDiの端子電圧をモニターすることにより、トランジスタ117の温度変化を測定あるいは観察することができる。
In FIG. 1 and the like, a constant
なお、IGBTを例示して本明細書は説明するため、トランジスタ117の端子はゲート端子g、コレクタ端子c、エミッタ端子eである。MOSトランジスタ117の場合は、トランジスタ117の端子はゲート端子g、ドレイン端子d、ソース端子sとなる。
In addition, in order to explain this specification by exemplifying an IGBT, the terminals of the
トランジスタ117には、ボディダイオードあるいはチャンネルダイオードDiが形成または構成されている。なお、ダイオードDiはトランジスタ117が形成された半導体チップに実装された別の半導体チップのダイオードであってもよい。
A body diode or a channel diode Di is formed or configured in the
ダイオードDiは、トランジスタ117の形成時に副次的に形成されるダイオード(寄生ダイオード)を利用してもよい。寄生ダイオードはトランジスタ117の層構造により副次的に形成される。ダイオードDiは、構造上、トランジスタ117のチャンネル部の近傍に形成される。
As the diode Di, a diode (parasitic diode) formed secondarily when the
ダイオードDiは、トランジスタ117を動作させている時には動作しないものであれば、いずれの素子でもよい。例えば、ダイオードに限定されるものではなく、トランジスタをダイオード接続して使用しても良いことは言うまでもない。
The diode Di may be any element as long as it does not operate when the
また、ダイオード等の半導体に限定されるものではなく、抵抗等のデバイスでもよい。抵抗等のデバイスに定電流Icを印加することにより、抵抗の端子電圧を測定する。この電圧を電圧Viとして測定あるいは取得する。 Further, the device is not limited to a semiconductor such as a diode, and may be a device such as a resistor. The terminal voltage of a resistor is measured by applying a constant current Ic to a device such as a resistor. This voltage is measured or acquired as voltage Vi.
本発明の実施例では、温度を取得する素子は、ダイオードDiとして説明する。しかし、温度を取得する半導体等のデバイスだけでなく、抵抗等のデバイスでもよいことは言うまでもない。電流を流すことにより温度を測定する素子端子間の電圧値を取得できるデバイス、あるいは電圧を印加することにより電流値を取得できるデバイスであればいずれのデバイスでも温度モニター素子として使用できる。
ダイオードDiはトランジスタ117の発熱によりダイオードDiの温度が変化し、ダイオードDiの端子間電圧が変化する。
In the embodiment of the present invention, the element that acquires the temperature will be described as a diode Di. However, it goes without saying that not only a device such as a semiconductor that acquires a temperature but also a device such as a resistor may be used. Any device that can acquire a voltage value between element terminals that measure temperature by passing a current or a device that can acquire a current value by applying a voltage can be used as a temperature monitor element.
In the diode Di, the temperature of the diode Di changes due to the heat generated by the
ダイオードDiに定電流Icを流すと、ダイオードDiの抵抗値の変化に対応してダイオードDiの端子間の電圧が変化する。端子間の電圧をモニターあるいは測定すれば、トランジスタ117の温度、または温度の変化を知ることができる。
トランジスタ117の温度をダイオードDiの電圧からモニターするためには、温度係数を予め取得しておく必要がある。
When a constant current Ic is passed through the diode Di, the voltage between the terminals of the diode Di changes in response to the change in the resistance value of the diode Di. By monitoring or measuring the voltage between the terminals, the temperature of the
In order to monitor the temperature of the
温度係数は、トランジスタ117を恒温槽で所定温度に設定し、ダイオードDiに定電流Icを流して、ダイオードDiの端子電圧を測定する。前記所定温度を変化させ、かつダイオードDiの端子電圧を測定することにより、温度に対するダイオードの端子電圧を取得できる。したがって、温度に対するダイオードDiの端子電圧からトランジスタ117の温度係数Kを求めることができる。
For the temperature coefficient, the
温度係数Kは、トランジスタ117の各生産ロットで異なる場合があるが、一般的には生産ロットで一定の値を示す。したがって、各生産ロットで、試験を行うトランジスタ117を抜き取り、温度係数Kを求めておけば、他のトランジスタ117の温度係数Kにも使用できる。
The temperature coefficient K may be different for each production lot of the
精度よく、温度係数Kを取得するには、同じロットでも、各トランジスタ117の温度係数Kを個別に測定することが好ましい。温度係数Kの測定時の温度調整は、恒温槽を使用して行うことには限定されない。例えば、トランジスタ117を実装したヒートシンクに流す水温を変えてトランジスタ117の温度を変化させ、温度係数Kを取得してもよい。
In order to obtain the temperature coefficient K with high accuracy, it is preferable to measure the temperature coefficient K of each
試験時は、トランジスタ117に間欠的に、試験電流Idを印加する。試験電流Idをオフした直後あるいは、オフした後、短時間の所定時間の経過後、定電流回路118から、温度測定用の定電流Icを流す。
During the test, the test current Id is intermittently applied to the
定電流Icでトランジスタ117が発熱することを防止するため、あるいは定電流Icの影響がないようにするため、定電流Icはトランジスタ117のチャンネルに流す定電流Idよりも十分に小さい電流値にする。定電流Idは、温度測定に影響を与える発熱しない程度の電流を流す。
In order to prevent the
具体的には、定電流Icは試験時にトランジスタ117に流す電流Idの1/1000以下に設定する。好ましくは、トランジスタ117に流す電流Icは電流Idの1×106の1以上1×104の1以下にする。定電流Icは0.1mA以上100mA以下にする。
Specifically, the constant current Ic is set to 1/1000 or less of the current Id flowing through the
チャンネル電流Idを変化させ、ダイオードDi電圧(トランジスタ117のコレクタ−エミッタ端子間電圧)を測定して、温度係数Kを求める。求められた温度係数Kは、温度測定回路115に記憶させる。
The temperature coefficient K is obtained by changing the channel current Id and measuring the diode Di voltage (voltage between the collector and emitter terminals of the transistor 117). The obtained temperature coefficient K is stored in the
温度を測定する時、ダイオードDiがトランジスタ117と同一チップ内に形成されている場合、ゲート電圧Vgsによって飽和電圧のVn電圧が変化する場合がある。ゲート電圧Vgsはゼロ(0)電圧または負電圧(マイナス電圧)とすることが好ましい。
When measuring the temperature, if the diode Di is formed in the same chip as the
図2に示すように、温度情報Tjに基づいて、コントロール回路基板(コントローラ)111はチラー136を制御する。チラー136は循環水(循環溶液)の温度を調整し、加熱冷却プレート134の温度を調整する。
As shown in FIG. 2, the control circuit board (controller) 111 controls the
以上の実施例では、予め、温度係数Kを求めるとしたが、本発明の半導体試験方法はこれに限定するものではない。なお、温度係数とダイオード端子電圧等からトランジスタ117の温度情報Tjを求める。
トランジスタ117と加熱冷却プレート134に密着して配置し、加熱冷却プレート134の温度が、トランジスタ117と略一致するように構成する。
In the above examples, the temperature coefficient K is determined in advance, but the semiconductor test method of the present invention is not limited to this. The temperature information Tj of the
The
コントロール回路基板(コントローラ)111はチラー136を制御して、加熱冷却プレート134の温度を所定温度にし、トランジスタ117に定電流Icを印加して、ダイオードDiの端子電圧を測定あるいは取得する。
The control circuit board (controller) 111 controls the
端子間電圧Viの測定結果から、温度係数Kを求める。加熱冷却プレート134の温度は、複数の温度に設定し、それぞれの温度での温度係数Kを求め、温度係数の精度を向上させる。
The temperature coefficient K is obtained from the measurement result of the voltage between terminals Vi. The temperature of the heating /
温度係数Kは、トランジスタ117を加熱冷却プレート134で所定温度にし、ダイオードDiに定電流Icを流して、端子電圧を測定する。前記所定温度を変化させ、かつダイオードDiの端子電圧を測定することにより、温度に対するダイオードDiの端子電圧を取得できる。
したがって、温度に対するダイオードDi、Dm、Dsの端子電圧からトランジスタ117の温度係数Kを求めることができる。
For the temperature coefficient K, the
Therefore, the temperature coefficient K of the
トランジスタ117の試験時は、定電流Icは、チャンネル電流Idが流れていない時にダイオードDiに流す。つまり、トランジスタ117がオンしていない時に、定電流Icを流してダイオードDiの端子間電圧を測定する。
オペアンプ回路(バッファ回路)116は、ダイオードDiの端子電圧Vi(端子c−端子e)を出力する。
When testing the
The operational amplifier circuit (buffer circuit) 116 outputs the terminal voltage Vi (terminal c-terminal e) of the diode Di.
なお、オペアンプ回路116は、オペアンプ素子から構成されるものに限定されない。入力インピーダンスが高く、出力インピーダンスが低いものであればいずれのものでもよい。
温度測定回路115は保持されている温度係数Kと電圧Viから、試験を実施しているトランジスタ117の温度情報Tjを求める。
The
The
求められた温度情報Tjはコントロール回路基板(コントローラ)111に送られる。コントロール回路基板(コントローラ)111は、温度情報Tjが所定設定値以上になった場合、トランジスタ117が所定のストレス状態、あるいは劣化状態となったと判断し、試験の制御変更あるいは試験の停止等を行う。
The obtained temperature information Tj is sent to the control circuit board (controller) 111. When the temperature information Tj exceeds a predetermined set value, the control circuit board (controller) 111 determines that the
試験でトランジスタが劣化する箇所は主として、トランジスタ117内の接合部であることが多い。半導体層そのものが劣化することは少なく、トランジスタ117の接合部(ボンディング、ダイボンド等)が劣化し、接合部の抵抗値が高くなる場合が多い。抵抗値が高くなることにより、電圧Vceが高くなり、発熱してトランジスタ117の温度が上昇する。
The part where the transistor deteriorates in the test is often the junction in the
半導体素子が劣化する場合は、トランジスタ117のゲート酸化膜(絶縁膜)の劣化である場合が多い。ゲート酸化膜の劣化が発生した場合は、酸化膜(絶縁膜)の短絡状態になり、電圧Vceは下がる。または、トランジスタ117がオフ状態となり、トランジスタ117には電流は流れず、電圧Vceは電源電圧の最大値まで上昇する。
When the semiconductor element deteriorates, it is often the deterioration of the gate oxide film (insulating film) of the
図14(h)で示す温度情報Tjは、試験開始時は、最低温度T1から最高温度T2の間を変化する。試験によりトランジスタ117にストレスがかかると、トランジスタ117のVce電圧が変化し、通常は温度情報Tjが高くなる方向に変化する。
したがって、図15(c)に図示するように、最低温度は、温度T1より上昇し、最高温度は温度情報Tm(Tjmax)に近づく。
本発明の半導体素子試験装置、半導体素子の試験方法では、試験の終了は下記のいずれかの条件で停止する。
・温度情報Tjが所定範囲内から外れた場合。
・チャンネル電圧Vceが所定の電圧範囲から外れた場合。
・熱抵抗が所定の範囲内から外れた場合。
The temperature information Tj shown in FIG. 14 (h) changes between the minimum temperature T1 and the maximum temperature T2 at the start of the test. When stress is applied to the
Therefore, as shown in FIG. 15C, the minimum temperature rises above the temperature T1 and the maximum temperature approaches the temperature information Tm (Tjmax).
In the semiconductor device test apparatus and the semiconductor device test method of the present invention, the end of the test is stopped under any of the following conditions.
-When the temperature information Tj is out of the specified range.
-When the channel voltage Vce deviates from the specified voltage range.
・ When the thermal resistance is out of the specified range.
図1等の実施例において、スイッチ回路Ssa124a、スイッチ回路Sab124bはスイッチ回路の記号を使用している。スイッチ回路Ssa124a、スイッチ回路Sab124b等のスイッチ回路は、クローズ(オン)した時の抵抗(オン抵抗)が小さいものであれば、いずれの素子でもスイッチ回路として使用できる。例えば、トランジスタ、メカニカルリレー、ホトトランジスタ、ホトダイオードスイッチ、ホトMOSリレー等が例示される。 In the embodiment shown in FIG. 1 and the like, the switch circuit Ssa124a and the switch circuit Sab124b use the symbol of the switch circuit. As long as the switch circuit such as the switch circuit Ssa124a and the switch circuit Sab124b has a small resistance (on resistance) when closed (on), any element can be used as the switch circuit. For example, transistors, mechanical relays, photo transistors, photo diode switches, photo MOS relays, and the like are exemplified.
図13は本発明の第1の実施例における半導体素子試験装置の等価回路図である。本実施例では、スイッチ回路Ssa、スイッチ回路Sabは、図13に図示するようにパワーMOSFET124を使用している。パワーMOSFETはチャンネル間の電圧(Vsd)が小さい。
スイッチ回路Ssa、スイッチ回路SabはパワーMOSFETだけでなく、パワートランジスタ等であっても良いことはいうまもない。
FIG. 13 is an equivalent circuit diagram of the semiconductor device test apparatus according to the first embodiment of the present invention. In this embodiment, the switch circuit Ssa and the switch circuit Sab use the power MOSFET 124 as shown in FIG. The power MOSFET has a small voltage (Vsd) between channels.
It goes without saying that the switch circuit Ssa and the switch circuit Sab may be not only a power MOSFET but also a power transistor or the like.
パワーMOSFET124bのオン時のチャネル電圧(Vsdb)は、パワーMOSFET124aのオン時のチャネル電圧(Vsda)以下となるものを選定する。つまり、パワーMOSFET124bのオン時のチャネル電圧(Vsdb)は、パワーMOSFET124aのオン時のチャネル電圧(Vsda)よりも小さくなるようにする。スイッチ回路124bがオンした時、電源装置132の端子間を短絡して、電流Imを安定して流すためである。
以上の事項は、スイッチ回路124がパワートランジスタ等の場合も同様である。パワートランジスタ124の場合は、チャンネル電圧はVceとなる。
スイッチ回路124aがオンすることにより、電源装置132が出力する電流Idが試験電流Idとしてトランジスタ117に供給できるようになる。
The channel voltage (Vsdb) when the
The above items are the same when the switch circuit 124 is a power transistor or the like. In the case of the power transistor 124, the channel voltage is Vce.
When the
スイッチ回路124はスイッチ回路基板201に実装されている。スイッチ回路124は導体板204に接続されている。導体板204は、一例として厚み5mm、幅50mmの銅からなる板である。導体板204の長さは、スイッチ回路基板幅+フォークプラグ205を接続する幅を有している。
The switch circuit 124 is mounted on the
図5はフォークプラグ205およびフォークプラグ205と導体板204の接続(接触)状態を図示している。図5(a)は、スイッチ回路などが形成されたスイッチ回路基板(プリント基板)201に導体板204が取り付けられ、フォークプラグ205を導体板204に接続した状態を上方向から模式的に図示した図である。図5(b)は導体板204の一端にフォークプラグ205を挟持させた状態での断面図である。
FIG. 5 illustrates the connection (contact) state of the
図1等で模式的に図示するように、スイッチ回路基板201には2枚の導体板204が取り付けられている。スイッチ回路基板201は全面アース層(図示せず)を有し、全面アース層と導体板204とは放熱が良好となるように熱的に接続されている。全面アース層と導体板204とは電気的に絶縁されている。導体板204に電流Idが流れることによる発熱は、前記全面アース層を介して放熱される。導体板204とスイッチ回路基板201はネジ止めされる。
As shown schematically in FIG. 1 and the like, two
スイッチ回路124は、2枚の導体板に接続されている。図13に図示するようにスイッチ回路124がMOSトランジスタの場合は、ドレイン端子とソース端子が異なる導体板204に接続される。スイッチ回路124は、バイポーラトランジスタの場合は、コレクタ端子とエミッタ端子が異なる導体板204に接続される。スイッチ回路124がオンすることにより、2つの導体板204が電気的に接続される。スイッチ回路124として、IGBTも使用できる。
The switch circuit 124 is connected to two conductor plates. As shown in FIG. 13, when the switch circuit 124 is a MOS transistor, the drain terminal and the source terminal are connected to
フォークプラグ205と導体板204とは機械的(メカニカル)に接続、接触、圧接、嵌合させることにより電気的接続を実現する。フォークプラグ205のU字部は、導体板204に差し込まれる際、わずかにU字部が広がり、良好にフォークプラグ205と導体板204が接合される。良好に接合、嵌合等されることにより接続部の電気抵抗は極めて小さくなり、接続部に大きな電流が流れる場合であっても、発熱あるいは電圧降下は発生しない。
フォークプラグ205には接続ボルト219が取り付けられている。接続ボルト219に接続配線211が接続される。
The
A
図5(a)のAA’での断面を図5(b)に示す。導体板204とフォークプラグ205とは、フォークプラグ205に形成された接触部220a、接触部220bで接触される。接触部220の表面は金メッキあるいは銀メッキが施されている。メッキにより接触部220の電気的安定度が格段に向上する。接触部220はリン青銅、ニッケル合金で構成され、ばね性、密着性を有している。
本実施例では、導体板204の表面はフォークプラグ205と接触する部分には銀メッキが施されている。
A cross section of FIG. 5 (a) at AA'is shown in FIG. 5 (b). The
In this embodiment, the surface of the
フォークプラグ205と導体板204とは、図4等に図示するように、隔壁214の開口部216からフォークプラグ205を差し入れることにより電気的に接触(接続)される。接触時は、フォークプラグ205のU部が導体板204により広げられ、強固に接触される。
As shown in FIG. 4 and the like, the
図3に本発明の半導体素子試験装置の各構成部材の配置図を示す。半導体素子試験装置の筐体210は、3つの部分に分離されている。筐体の下部は、A室とB室に分離されている。A室には電源装置132が配置される。A室とB室とは隔壁215で分離されている。
FIG. 3 shows a layout diagram of each component of the semiconductor device test apparatus of the present invention. The
各室は、静電シールド、電磁シールド等がされている。電源装置132、スイッチ回路基板201、トランジスタ117は動作/非動作を繰り返すことにより大きなノイズを発生する。ノイズにより、回路基板等が誤動作する。各室をシールドすることにより誤動作を防止する。シールドは、導通を有する板、導電板、導電フィルム、金属板、金属フィルム、金網を各室の周りあるいは隔壁214、隔壁215外部あるいは内部に取り付ける、または配置することにより実現する。
Each room is equipped with an electrostatic shield, an electromagnetic shield, etc. The
C室には、図2に示す加熱冷却プレート134、循環水パイプ135等が配置され、加熱冷却プレート134上に試験をするトランジスタ117が配置される。隔壁は壁に特定されるものではなく、空間を区切る分離部であれば良い。C室とA室、C室とB室間には隔壁214が形成されている。C室の加熱冷却プレートの周囲には漏水センサ(図示せず)が配置されている。循環水(冷却媒体)等が漏れると漏水センサが働き、半導体素子試験装置を停止または警報を発するように構成されている。
In the C chamber, the heating /
加熱冷却プレートの周囲には、排水用の溝が形成され、加熱冷却プレートから循環水(冷却媒体)が漏れると排水用の溝に、循環水(冷却媒体)が流れ込み、半導体素子試験装置外に排出されるように構成されている。
加熱冷却プレート134はトレイ(図示せず)に搭載され、トレイは隔壁214から脱着できるように構成されている。
以上のように、隔壁214は循環水パイプ135が損傷しても、下側のA室、B室に循環水(冷却媒体)等が漏れないように構成されている。
A drainage groove is formed around the heating / cooling plate, and when the circulating water (cooling medium) leaks from the heating / cooling plate, the circulating water (cooling medium) flows into the drainage groove and goes out of the semiconductor device test device. It is configured to be discharged.
The heating /
As described above, the
電源装置132が配置されたA室と、駆動回路系が配置されたB室間には隔壁215が形成されている。隔壁215には静電シールド板が配置され、電源装置132のノイズが遮蔽され、ノイズはB室の駆動回路系には印加されない。
A
本発明の実施例では、C室からフォークプラグ205を差し込み、B室の導体板204と接続するとして説明する。隔壁214にはフォークプラグ205を挿入する開口部216が形成されている。
In the embodiment of the present invention, the
上側から下側にフォークプラグ205を挿入する動作は容易である。しかし、本発明はこれに限定するものではない。たとえば、C室に導体板204が配置され、B室からフォークプラグ205を挿入して、フォークプラグ205と導体板204とを電気的に接続してもよい。
The operation of inserting the fork plug 205 from the upper side to the lower side is easy. However, the present invention is not limited to this. For example, the
なお、隔壁214、隔壁215とは、壁状の構造物、板状の構造物、フィルム状の物、メッシュ状の物等が例示される。隔壁とは、半導体素子試験装置の第1の部分と第2の部分とを分離するものであればどのような物でもよい。
Examples of the
図6に図示するように、マザー基板207にコネクタ213が取り付けられている。マザー基板207のコネクタ213にコントロール回路基板111、デバイス制御回路基板209、スイッチ回路基板201が取り付け、あるいは挿入されている。試験するトランジスタ117の個数に応じて準備するスイッチ回路基板201の枚数は、マザー基板207に取り付けるスイッチ回路基板201の枚数を変更することにより容易に実現できる。
As shown in FIG. 6, the
マザー基板207には、温度情報Tj、電圧Vi、可変抵抗回路125の制御信号、定電流回路118の制御信号等が伝送される。また、各回路の電源配線、グランド配線が形成され、コネクタ213を介して各回路基板に供給されている。
導体板204は、スイッチ回路基板201からはみ出るように配置されている。このはみ出た部分、延長された部分にフォークプラグ205が接続される。
Temperature information Tj, voltage Vi, control signal of
The
フォークプラグ205aはスイッチ回路基板201aの導体板204aと接続される。電源配線212は隔壁215の開口部216を介して、スイッチ回路基板201aと接続される。
The
フォークプラグ205dはスイッチ回路基板201bの導体板204cと接続される。電源配線212は隔壁215の開口部216を介して、スイッチ回路基板201bと接続される。フォークプラグ205bはスイッチ回路基板201aの導体板204bと接続される。電源配線212は隔壁215の開口部216を介して、スイッチ回路基板201aと接続される。
The
図1、図12等に図示するように、スイッチ回路基板201bの導体板204dと導体板204c間にはスイッチ回路124aが配置され、導体板204dと導体板204c間を電気的に短絡する。電気的に短絡することにより、電源装置132が出力する電流Idが試験電流Idとしてトランジスタ117に供給される。
As shown in FIGS. 1 and 12, a
図12に図示するように、スイッチ回路基板201aの導体板204aと導体板204b間にはスイッチ回路124bが配置されている。スイッチ回路124bがオンすることにより、導体板204aと導体板204b間が電気的に短絡する。電気的に短絡することにより、電源装置132が出力する電流Idが放電電流Imとしてグランドに流れる。そのため、トランジスタ117のチャンネル間に電圧が印加されることはなく、また、トランジスタ117に電流が流れることはない。当然、トランジスタ等の電気素子に過電圧、過電流が印加されることがない。
As shown in FIG. 12, the
導体板204bには、フォークプラグ205cが接続される。導体板204aにはフォークプラグ205bが接続される。また、導体板204dには、フォークプラグ205eが接続される。導体板204cにはフォークプラグ205dが接続される。
A
図5はフォークプラグ205の構成図である。図5(a)はスイッチ回路基板201に取り付けられた導体板204とフォークプラグ205とが結合された状態を示している。図5(b)は図5(a)のAA’線での断面を矢印方向から見たときの、導体板204とフォークプラグ205の結合状態を示している。
FIG. 5 is a configuration diagram of the
フォークプラグ205の材質はアルミニウム等の金属で構成されている。フォークプラグ205は下地にニッケルメッキ処理し、表面に銀メッキが施されている。
フォークフラグ205はネジ溝が形成されており、接続ボルト219で接続配線211をフォークプラグ205に取り付けができるように構成されている。
The material of the
The
凸状の接触部220は、リン青銅、銅合金で形成または構成されている。また、接触部220の表面は銀メッキが施されている。フォークプラグ205の導体板204への挿入力は40以上60N以下になるように構成されている。一例として、図6は、2枚のスイッチ回路基板201を図示している。同時あるいは順次、試験をするトランジスタ117数によりスイッチ回路基板201は2枚以上を必要とする。スイッチ回路基板201はマザー基板207のコネクタ213と接続される。
The convex contact portion 220 is formed or composed of phosphor bronze or a copper alloy. The surface of the contact portion 220 is silver-plated. The insertion force of the
図4に図示するように、フォークプラグ205cは、C室とB室間に設けられた隔壁214の開口部216から差し込まれ、導体板204bとフォークプラグ205cとが接続される。
As shown in FIG. 4, the
図3に図示するように、C室には試験するトランジスタ117、加熱冷却プレート134が配置され、B室にはトランジスタ117の試験のための駆動回路等が配置されている。C室とB室とは隔壁214で分離されているため、加熱冷却プレート134等から冷媒液が漏れたとしてもB室に漏れることはない。
As shown in FIG. 3, a
なお、加熱冷却プレート134の周辺には漏水センサ(図示せず)が配置されている。また、冷却液が流出した場合、冷却液を試験装置外に排出する溝が形成されている。
A water leakage sensor (not shown) is arranged around the heating /
隔壁214には電磁シールド板、静電シールド板が配置、または形成され、トランジスタ117から発生したノイズにより、B室の駆動回路系が誤動作しないように構成されている。
An electromagnetic shield plate and an electrostatic shield plate are arranged or formed on the
試験するトランジスタ117に流す電流は数百アンペアと大きいため、使用する接続配線211の太さも太い。そのため、太い接続配線211、電源配線212は摺動性がなく、また、接続配線211、電源配線212は硬く、接続配線211、電源配線212は接続変更が容易でない。
Since the current flowing through the
本発明の半導体素子試験装置では、C室から挿入されたフォークプラグ205により、スイッチ回路基板201に接続できる。したがって、トランジスタ117の試験条件により使用するスイッチ回路基板201との接続変更は、接続配線211の結線変更する必要がなく、フォークプラグ205を挿入する開口部216位置の変更だけでよい。また、スイッチ回路基板201は、マザー基板207に接続するコネクタ213の位置の変更だけでよい。
In the semiconductor device test apparatus of the present invention, the
以上のように、トランジスタ117を試験する内容、試験するトランジスタ117の個数に応じて、マザー基板207に接続するスイッチ回路基板201、デバイス制御回路基板209を配置し、スイッチ回路基板201等と接続切り替えは、隔壁214の開口部216に挿入するフォークプラグ205位置を変更することにより実施する。
As described above, the
図1、図3、図12、図13等に図示するように、トランジスタ117に接続された接続配線211bはフォークプラグ205cに接続されている。トランジスタ117に接続された接続配線211aはフォークプラグ205eに接続されている。
As shown in FIGS. 1, 3, 12, 13, 13 and the like, the
図19等に図示するように、電源装置132の出力を短絡するスイッチ回路基板201aは半導体素子試験装置に1つでよい。電源装置132の出力を短絡することにより、試験をする複数のトランジスタ117には電圧、電流が印加されないようにできるからである。
As shown in FIG. 19 and the like, the
つまり、試験をするトランジスタ117が複数であっても、スイッチ回路基板201aは1基板であっても用途として充足する。電源装置132の出力電流IdをImとしてグランドラインに流せば良いからである。
That is, even if there are a plurality of
スイッチ回路基板201bは、試験するトランジスタ117の個数に対応する枚数が必要である。たとえば、試験するトランジスタ117が12個であれば、スイッチ回路基板201bは12枚準備することが好ましい。スイッチ回路基板201aとスイッチ回路基板201bは同一の仕様とすることはコスト的にも有利である。
The
スイッチ回路基板201には、スイッチ回路124としてのトランジスタ等を複数実装する。スイッチ回路124の個数が多いほど、2枚の導体板204間を短絡するインピーダンスが小さくなる。スイッチ回路124bのオン抵抗は、試験するトランジスタ117のオン抵抗よりも小さくなるように、スイッチ回路基板201aに実装するスイッチ回路124bの個数を決定する。
A plurality of transistors or the like as the switch circuit 124 are mounted on the
図7、図8は、隔壁214の開口部216にフォークプラグ205を挿入した状態を図示したものである。図7は隔壁214の表面から見た図であり、図8は隔壁214の裏面から見た図である。
7 and 8 show a state in which the
図7の導体板204bには、一例として、フォークプラグ205bと複数のフォークプラグ205c(フォークプラグ205c1〜フォークプラグ205c5)が接続されている。導体板204d1にはフォークプラグ205e1、導体板204d2にはフォークプラグ205e2、導体板204d3にはフォークプラグ205e3、導体板204d4にはフォークプラグ205e4、導体板204d5にはフォークプラグ205e5が接続されている。
As an example, a
フォークプラグ205cとフォークプラグ205e間にはそれぞれ試験するトランジスタ117が接続されている。試験するトランジスタ117の個数分のスイッチ回路基板201bがマザー基板207に実装される。開口部216はスイッチ回路基板201の導体板204の位置に対応して形成されている。
なお、図示していないが、スイッチ回路基板201のスイッチ回路124がオンオフすることにより大きなノイズが発生する。この対策として、スイッチ回路基板201とスイッチ回路基板201間に金属板を配置し、この金属板はアース接地している。
Although not shown, a large noise is generated when the switch circuit 124 of the
各図面では、スイッチ回路124はスイッチ回路基板201に1個を図示している。しかし、実際には導体板204間には、図3のスイッチ回路基板201bに図示するように複数のスイッチ回路124が配置されている。スイッチ回路基板201に複数のスイッチ回路124を配置することにより導体板204間(たとえば、導体板204cと導体板204e間)を低抵抗で短絡することができる。
In each drawing, one switch circuit 124 is shown on the
スイッチ回路124の発熱は導体板204に放熱される。また、スイッチ回路124には放熱板(図示せず)が取り付けられている。スイッチ回路124のグランド端子はスイッチ回路基板201のグランドに接続される。導体板204の熱はスイッチ回路基板201のグランド銅箔を介しても放熱される。
The heat generated by the switch circuit 124 is dissipated to the
図3に図示するように、スイッチ回路基板201には、2つの導体板204が取り付けられ、2つの導体板204を短絡するようにスイッチ回路124が配置されている。
図12は第1の実施例における本発明の半導体素子試験装置の等価回路図である。
As shown in FIG. 3, two
FIG. 12 is an equivalent circuit diagram of the semiconductor device test apparatus of the present invention in the first embodiment.
図3、図12に図示するように、スイッチ回路基板201aには導体板204a、導体板204bが取り付けられている。導体板204aは、フォークプラグ205aと接続されている。フォークプラグ205aは電源装置132の出力端子と接続されている。導体板204bはフォークプラグ205bと接続されている。フォークプラグ205bは電源装置132のグランド端子と接続されている。
As shown in FIGS. 3 and 12, a
スイッチ回路124bがオンすると電源装置132の出力端子間が短絡され、短絡電流Imが流れる。そのため、電源装置132の出力電流はトランジスタ117には供給されない。スイッチ回路124bがオープンの時に、電源装置132の出力電流Idがトランジスタ117に供給される。
When the
スイッチ回路基板201bには導体板204c、導体板204dが取り付けられている。導体板204cは、フォークプラグ205dと接続されている。フォークプラグ205dは電源装置132の出力端子と接続されている。導体板204dはフォークプラグ205eと接続されている。フォークプラグ205eは試験を行うトランジスタ117のコレクタ端子と接続されている。
A
図3、図4、図6、図7等に図示するように、フォークプラグ205eは隔壁214に開口された開口部216に差し込まれて、導体板204dと結合(電気的に接続)されている。また、フォークプラグ205cは隔壁214に開口された開口部216に差し込まれて、導体板204dと結合される。
As shown in FIGS. 3, 4, 6, 7, and the like, the
スイッチ回路基板201bにはスイッチ回路124aが配置され、スイッチ回路124aがオンすると電源装置132からの出力電流Idがトランジスタ117に流す試験電流Idとして、トランジスタ117に供給される。
A
スイッチ回路基板201bは筐体210のB室に配置されているが、C室から隔壁214の開口部216から差し込まれたフォークプラグ205により、スイッチ回路基板201bと試験を行うトランジスタ117が電気的に接続される。
Although the
図4、図7等に図示すように、フォークプラグ205と導体板204とが接続される。図4において、スイッチ回路基板201は平行して配置されているように図示している。実際にはスイッチ回路基板201は基板ラックに並行した挿入されて配列されている。基板ラックの側面にはマザー基板が配置され、各回路基板への制御信号は、マザー基板から供給される。
As shown in FIGS. 4 and 7, the
以上の実施例では、スイッチ回路基板201に導体板204が取り付けられているとして説明したが、これに限定するものではない。たとえば、導体板204を配置し、この導体板204とスイッチ回路基板201とを配線などで固定的に接続してもよいことは言うまでもない。
In the above embodiment, it has been described that the
図19に図示する実施例では、電源配線212bは接地(グランド電位あるいは基準電位)されている。複数の導体板204b(導体板204b1〜導体板204bn)は、電源配線212bと電気的に接続されている。導体板204b(導体板204b1〜導体板204bn)とフォークプラグ205c(フォークプラグ205c1〜フォークプラグ205cb)とが電気的に接続されている。
In the embodiment illustrated in FIG. 19, the
トランジスタ117Q1のコレクタ端子cはフォークプラグ205e1が接続され、フォークプラグ205e1はスイッチ回路基板201b1の導体板204d1と電気的に接続されている。 A fork plug 205e1 is connected to the collector terminal c of the transistor 117Q1, and the fork plug 205e1 is electrically connected to the conductor plate 204d1 of the switch circuit board 201b1.
トランジスタ117Q2のコレクタ端子cはフォークプラグ205e2が接続され、フォークプラグ205e2はスイッチ回路基板201b2の導体板204d2と電気的に接続されている。 A fork plug 205e2 is connected to the collector terminal c of the transistor 117Q2, and the fork plug 205e2 is electrically connected to the conductor plate 204d2 of the switch circuit board 201b2.
同様に、トランジスタ117Qn(nは3以上の整数)のコレクタ端子cはフォークプラグ205enが接続され、フォークプラグ205enはスイッチ回路基板201bnの導体板204dnと電気的に接続されている。 Similarly, the collector terminal c of the transistor 117Qn (n is an integer of 3 or more) is connected to the fork plug 205en, and the fork plug 205en is electrically connected to the conductor plate 204dn of the switch circuit board 201bn.
導体板204b1〜導体板204bnは電源配線212bと接続され、電源配線212bは接地されている。したがって、導体板204b1〜導体板204bnを共通の導体板204bと置き換えてもよい。共通の導体板204bに、開口部216を介してフォークプラグ205c1〜フォークプラグ205cnを挿入し、フォークプラグ205c1〜フォークプラグ205cnと導体板204bとを電気的に接続をする。
The conductor plate 204b1 to the conductor plate 204bn are connected to the
図19は、導体板204bは、複数の導体板204b1〜導体板204bnと図示しているが、複数の導体板204b1〜導体板204bnは接地されている。したがって、電気的には1つの導体板204bを配置し、導体板204bにフォークプラグ205c1〜フォークプラグ205cnを接続すればよい。
フォークプラグ205e1〜フォークプラグ205enは異なる導体板204d1〜導体板204dnに接続をする。
In FIG. 19, the
The fork plug 205e1 to the fork plug 205en are connected to different conductor plates 204d1 to 204dn.
複数のトランジスタ117Q1〜トランジスタ117Qnの試験は、導体板204d1〜導体板204dnへのフォークプラグ205e1〜フォークプラグ205enの接続変更と、導体板204bへのフォークプラグ205c1〜フォークプラグ205cnの接続変更を実施することにより選択できる。
In the test of the plurality of transistors 117Q1 to 117Qn, the connection of the fork plug 205e1 to the fork plug 205en to the conductor plate 204d1 to the conductor plate 204dn is changed, and the connection of the fork plug 205c1 to the fork plug 205cn to the
図7、図8では、導体板204bを共通にし、フォークプラグ205b、フォークプラグ205c1〜フォークプラグ205c5を、導体板204bと電気的に接続している。
In FIGS. 7 and 8, the
フォークプラグ205e1は導体板204d1と電気的に接続し、フォークプラグ205e2は導体板204d2と電気的に接続し、フォークプラグ205e3は導体板204d3と電気的に接続し、フォークプラグ205e4は導体板204d4と電気的に接続のように、1つのフォークプラグ205eと1つの導体板204dとを電気的に接続している。また、1つの隔壁214に複数の開口部216を形成し、開口部216にフォークプラグ205を挿入する。
The fork plug 205e1 is electrically connected to the conductor plate 204d1, the fork plug 205e2 is electrically connected to the conductor plate 204d2, the fork plug 205e3 is electrically connected to the conductor plate 204d3, and the fork plug 205e4 is electrically connected to the conductor plate 204d4. Like the electrical connection, one
図7、図8の構成では、フォークプラグ205に取り付けられた接続配線211が煩雑になり、接続配線211が阻害してフォークプラグ205を開口部216に挿入が困難になる場合がある。特に接続配線211が太く、柔軟性がない場合に顕著になる。
In the configurations of FIGS. 7 and 8, the
この課題に対して、本発明は図9に図示するように、共通の導体板204に接続するフォークプラグ205の列と、1つまたは複数のフォークプラグ205を接続する導体板204の列を分離する。
To solve this problem, as shown in FIG. 9, the present invention separates a row of fork plugs 205 connected to a
図9等は本発明の技術的思想を説明するための図面である。図9では、一例として3つ以上のフォークプラグ205を接続する導体板204bを配置し、導体板204b複数のフォークプラグ205b、複数のフォークプラグ205dを取り付けている。また、2つのフォークプラグ205を接続する導体板204a1〜導体板204a6を配置し、各導体板204a1〜導体板204a6にフォークプラグ205a、フォークプラグ205cを取り付けている。導体板204a1〜導体板204a6は直線状に配置している。また、導体板204bと導体板204aは略並行に配置している。
FIG. 9 and the like are drawings for explaining the technical idea of the present invention. In FIG. 9, as an example, a
図19で示す導体板204b1、導体板204b2〜導体板204bnを、図9で示す導体板204bと置き換えた状態と類似する。また、図19で示す導体板204d1を図9で示す導体板204a1、導体板204d2を導体板204a2、導体板204d3を導体板204a3、・・・・、導体板204d6を導体板204a6に置き換えた状態と類似する。
It is similar to the state in which the conductor plate 204b1 and the conductor plate 204b2 to FIG. 19 shown in FIG. 19 are replaced with the
図9において、トランジスタ117の端子電極226b(N端子)はフォークプラグ205aと電気的に接続され、トランジスタ117の端子電極226a(P端子)はフォークプラグ205cと電気的に接続されている。フォークプラグ205aは導体板204aと電気的に接続され、フォークプラグ205cは導体板204b4と電気的に結合されている。
In FIG. 9, the
スイッチ回路基板201にはフォークプラグ205bとフォークプラグ205dが接続されている。フォークプラグ205bは導体板204aと電気的に接続され、フォークプラグ205dは導体板204bと電気的に接続されている。
A
フォークプラグ205bとフォークプラグ205dは導体板204b接続されることにより電気的に共通に維持される。フォークプラグ205aとフォークプラグ205cは導体板204a接続されることにより電気的に共通に維持される。
トランジスタ117a〜トランジスタ117eはそれぞれコネクタ202を介してコントロール回路基板111と接続される。
The
The
図10に図示するように、フォークプラグ挿入板231aには開口部206bが形成され、フォークプラグ挿入板231bには開口部206bが形成されている。フォークプラグ挿入板231aの開口部206bは導体板204bに沿って配置される。フォークプラグ挿入板231aの開口部206bは導体板204aに沿って配置される。
As shown in FIG. 10, an opening 206b is formed in the fork plug
接続配線211a、接続配線211b、接続配線211c、接続配線211dは各々のフォークプラグ205と接続され、各接続配線211は各々が略並行位置となるように配置される。接続配線211を略並行位置に配置することにより、図8、図9に図示するような接続配線211との交差等がなくなり、フォークプラグ205が開口部206に挿入することが容易になる。したがって、トランジスタ117a〜トランジスタ117eのいずれを試験するかを、フォークプラグ205の開口部206への挿入あるいは非挿入により切り替えすることが容易になる。
The
図11に図示するように、フォークプラグ挿入板231aとフォークプラグ挿入板231bとは、垂直方向に高さHの段差があるように構成または形成されている。
As shown in FIG. 11, the fork plug
フォークプラグ挿入板231aとフォークプラグ挿入板231bには開口部216bが形成されている。隔壁214には開口部216aが形成されている。フォークプラグ205は開口部216a、開口部216bに挿入され、フォークプラグ205は開口部216a、開口部216b、および導体板204で支持される。したがって、フォークプラグ205の支持は強固なものになっている。
An
図9に図示するように、フォークプラグ挿入板231aにはフォークプラグ205b、フォークプラグ205dが挿入され、フォークプラグ205bには接続配線211bが接続されている。フォークプラグ205aには接続配線211aが接続され、フォークプラグ205bには接続配線211bが接続されている。フォークプラグ205cには接続配線211c接続され、フォークプラグ205dには接続配線211dが接続されている。
As shown in FIG. 9, a
したがって、図11に図示するように、接続配線211b、接続配線211dが下位置に配置され、接続配線211a、接続配線211cが上位置に配置される。そのため、接続配線211b、接続配線211dと、接続配線211a、接続配線211cとは配線位置空間が上下方向に異なり、配線交差等は発生しない。そのため、開口部216に挿入するフォークプラグ205の脱着、圧入等が容易になる。
以上の図9、図10、図11等で説明した事項は本発明の他の実施例に適用すること、また、他の実施例と組み合わせることができることは言うまでもない。
Therefore, as shown in FIG. 11, the
Needless to say, the matters described in FIGS. 9, 10, 11 and the like can be applied to other embodiments of the present invention and can be combined with other embodiments.
図12、図13、図14は、第1の実施例における本発明の半導体素子の試験方法の説明図である。図14においてVgsは、試験をするトランジスタ117のゲート端子に印加するゲート信号である。電流Idは試験時にトランジスタ117に流す電流である。説明を容易にするため、トランジスタ117がオン時に定電流Idを流すとしている。
12, 13, and 14 are explanatory views of the test method for the semiconductor device of the present invention in the first embodiment. In FIG. 14, Vgs is a gate signal applied to the gate terminal of the
図14(c)St1はダイオードDiに電流Icを流すタイミング信号であり、St1がHレベルの時、トランジスタ117のダイオードDiに電流が流れる。オペアンプ回路116はダイオードDiの端子間電圧を取得し、温度測定回路115は端子間電圧を温度情報Tjに変換する。温度情報Tjはコントロール回路基板(コントローラ)111に送られ、コントロール回路基板(コントローラ)111は温度情報Tjに基づいてトランジスタ117の試験を実施する。
FIG. 14 (c) St1 is a timing signal for passing a current Ic through the diode Di, and when St1 is at the H level, a current flows through the diode Di of the
電流Idは試験を行うトランジスタ117に流れる電流であり、電源装置132が出力する電流である。St1、St2は温度測定用のダイオードに測定用電流を流す時間あるいは温度の測定時間である。
図14(e)Ssaはスイッチ回路124aのオンオフ信号、図14(f)Sabはスイッチ回路124bのオンオフ信号である。
The current Id is a current flowing through the
FIG. 14 (e) Ssa is an on / off signal of the
図14(g)Vceはトランジスタ117のc端子の電圧(トランジスタ117のチャンネル電圧)、温度情報Tjは測定されたトランジスタ117の温度変化を示す。
FIG. 14 (g) Vce shows the voltage of the c terminal of the transistor 117 (channel voltage of the transistor 117), and the temperature information Tj shows the measured temperature change of the
図14(a)に図示するように、ゲートドライバ回路113からゲート信号Vgsがトランジスタ117のゲート端子gに印加される。ゲート信号Vgsは周期時間tcycle、オン時間tonである。周期時間tcycle、オン時間tonはゲート信号制御回路112で任意の値に設定することができる。また、オン電圧Vgも任意の電圧に設定することができる。
As shown in FIG. 14A, the gate signal Vgs is applied to the gate terminal g of the
図14(d)St2は図17に示す実施例において、ダイオードDsa、ダイオードDsbに電流Icを流すタイミング信号である。St2がHレベルの時、トランジスタ117のダイオードDsaまたはDsbに電流が流れる。トランジスタ117と独立したデバイス(ダイオード)に定電流Icを流して温度情報Tjを取得する場合である。
FIG. 14 (d) St2 is a timing signal for passing a current Ic through the diode Dsa and the diode Dsb in the embodiment shown in FIG. When St2 is H level, a current flows through the diode Dsa or Dsb of the
図17の実施例では、オペアンプ回路116はダイオードDsaまたはDsbの端子間電圧を取得し、温度測定回路115は端子間電圧を温度情報Tjに変換する。温度情報Tjはコントロール回路基板(コントローラ)111に送られる。コントロール回路基板(コントローラ)111は温度情報Tjに基づいてトランジスタ117の試験を実施する。St2に関連する事項は、図17等で説明する。
In the embodiment of FIG. 17, the
理解を容易にするため、測定された温度情報Tjは図14(h)で示すように、T1からT2の間を変化するとして説明する。温度情報Tjはトランジスタ117に通電されることにより高くなり、通電する電流が停止すると低下する。また、温度情報Tjはトランジスタ117の特性変化にともなって変化する。
For ease of understanding, the measured temperature information Tj will be described as varying between T1 and T2, as shown in FIG. 14 (h). The temperature information Tj increases when the
図14(e)Ssaはスイッチ回路Ssaのオンオフ制御信号のタイミングを示す。SsaがVonになるとスイッチ回路Ssaがクローズ(オン)する。0の場合は、スイッチ回路Ssaがオープン(オフ)になり、トランジスタ117への電流あるいは電圧の印加が遮断される。
FIG. 14 (e) Ssa shows the timing of the on / off control signal of the switch circuit Ssa. When Ssa becomes Von, the switch circuit Ssa closes (on). If it is 0, the switch circuit Ssa is opened (off), and the application of current or voltage to the
図14(f)Ssbはスイッチ回路Ssbのオンオフ制御信号のタイミングを示す。SsbがVonになるとスイッチ回路Ssbがクローズ(オン)する。0の場合は、スイッチ回路Ssbがオープン(オフ)になる。 FIG. 14 (f) Ssb shows the timing of the on / off control signal of the switch circuit Ssb. When Ssb becomes Von, the switch circuit Ssb is closed (on). If it is 0, the switch circuit Ssb is opened (off).
図14(g)Vceはトランジスタ117のチャンネル電圧(エミッタ端子とコレクタ端子間の電圧)である。トランジスタ117のオンオフにともなって、サージ電圧、ザージ電流が発生する。また、トランジスタ117のオン抵抗の変化にともないVce波形が時間的に複雑に変化する。また、ダイオードDiに電流Icが流れることにより、トランジスタ117のVce波形は変化する。
FIG. 14 (g) Vce is the channel voltage (voltage between the emitter terminal and the collector terminal) of the
本明細書、図面では、説明を容易にするため、あるいは作図を容易にするため、トランジスタ117がオンの時はチャンネル間電圧Vceが電圧Vnになるとし、トランジスタがオフの時はチャンネル間電圧Vceが電圧Veになるとして説明をする。
ゲート信号は、周期tcycle、オン時間ton、オフ時間toffで試験をするトランジスタ117のゲート端子に印加される。
In the present specification and drawings, in order to facilitate explanation or drawing, it is assumed that the interchannel voltage Vce becomes the voltage Vn when the
The gate signal is applied to the gate terminal of the
ゲート信号Vgsはトランジスタ117がNチャンネルの場合は、グランド(接地)電圧0(V)がオフ電圧であり、Vgがオン電圧である。トランジスタ117がPチャンネルの場合は、オン電圧の電位とオフ電圧の電位を変更する。
When the
トランジスタ117をオンする前のtn2期間は、オフ電圧よりもマイナス側のVt電圧にする。また、トランジスタ117をオフ後のtn1期間は、オフ電圧よりもマイナス側のVt電圧にする。
Vt電圧は、0(V)よりも低く、−4(V)よりも高い電圧である。したがって、Vtとは、−4(V)以上、かつ0(V)よりも低い電圧である。
なお、トランジスタ117がSiCの場合はオフ電圧をVt電圧とし、IGBTの場合は、オフ電圧を0(V)とする。
The tn2 period before turning on the
The Vt voltage is lower than 0 (V) and higher than -4 (V). Therefore, Vt is a voltage of -4 (V) or more and lower than 0 (V).
When the
以上のように、試験するトランジスタ117の種類に応じて、トランジスタ117に供給するオフ電圧を変更できるように本発明の半導体素子試験装置を構成している。
As described above, the semiconductor device test apparatus of the present invention is configured so that the off voltage supplied to the
Vt電圧が印加されている時に、St1(St2)をHレベルにしてトランジスタ117の温度を測定する。Vt電圧を印加している期間、あるいはトランジスタ117がオフ期間にダイオードDiに定電流Icを流す。また、St1(St2)のHレベルに期間には定電流Icを流す。
When the Vt voltage is applied, St1 (St2) is set to H level and the temperature of the
トランジスタ117のゲート端子にVt電圧が印加されることにより、トランジスタ117のオフ状態が安定し、温度情報Tjの測定を安定して実施することができる。また、温度情報Tjの測定時にノイズが乗りにくく、温度情報Tjの測定精度が向上する。
By applying the Vt voltage to the gate terminal of the
トランジスタ117のゲート端子にVt電圧を印加することにより、トランジスタ117のリーク電流が減少し、Vi電圧の測定精度が向上、また測定が安定する。
By applying the Vt voltage to the gate terminal of the
ゲート信号Vgsは、tn1、tn2の時間にVt電圧にされる。一例としてtn1、tn2の時間は、0.2m秒以上2m秒以下の時間である。トランジスタ117は0(V)でオフする。
The gate signal Vgs is converted to a Vt voltage at the time of tn1 and tn2. As an example, the time of tn1 and tn2 is 0.2 msec or more and 2 msec or less. The
したがって、トランジスタ117のゲート端子gには、Vg、0(V)、Vtの3電圧を印加する。Vtを印加している期間に、トランジスタのダイオードDiに電流を流して温度情報Tjを測定する。
Therefore, three voltages of Vg, 0 (V), and Vt are applied to the gate terminal g of the
ダイオードDiに定電流Icを流すときには、スイッチ回路Ssaをオフして、電源装置132からの電流がトランジスタ117に印加されないように制御する。
When a constant current Ic is passed through the diode Di, the switch circuit Ssa is turned off to control the current from the
ダイオードDiに定電流Icを流すことにより、ダイオードDiの端子電圧を取得し、オペアンプ回路116は端子電圧に対応するVi電圧を出力する。Vi電圧は温度測定回路115に入力され、温度測定回路115はトランジスタ117の温度に対応する温度情報Tjを求める。
By passing a constant current Ic through the diode Di, the terminal voltage of the diode Di is acquired, and the
温度情報Tjはコントロール回路基板(コントローラ)111に転送され、コントロール回路基板(コントローラ)111は温度情報Tjに基づいてトランジスタ117の試験の継続、停止、条件変更等、トランジスタ117の試験を制御する。
The temperature information Tj is transferred to the control circuit board (controller) 111, and the control circuit board (controller) 111 controls the test of the
図14(e)Ssaはスイッチ回路124aのオンオフ制御するタイミング信号である。図14(f)Ssbはスイッチ回路124bのオンオフ制御するタイミング信号である。
FIG. 14 (e) Ssa is a timing signal for on / off control of the
スイッチ回路124aは、トランジスタ117のVgs信号がVgになってから、tm2時間遅れてオンする。tm2時間はコントロール回路基板(コントローラ)111により変更設定できるように構成されている。
The
スイッチ回路124aがオンする前のtb2時間前にスイッチ回路124bがオンする。スイッチ回路124aがオンしてからtb1時間後までスイッチ回路124bのオン状態は維持される。tb2時間、tb1時間は独立して変更設定できるように構成されている。
特に、tb1の設定は重要である。tb1の時間は、トランジスタ117のVce電圧の波形を観察して、適正に設定あるいは変更する。
The
In particular, the setting of tb1 is important. The time of tb1 is set or changed appropriately by observing the waveform of the Vce voltage of the
スイッチ回路124aは、トランジスタ117のVgs信号がVtになるtm1時間前にオフする。tm1時間はコントロール回路基板(コントローラ)111により変更設定できるように構成されている。
The
スイッチ回路124aがオフする前のta2時間前にスイッチ回路124bがオンする。スイッチ回路124aがオフしてからta1時間後までスイッチ回路124bのオン状態は維持される。ta2時間、ta1時間は独立して変更設定できるように構成されている。
特に、ta1の設定は重要である。ta1の時間は、トランジスタ117のVce電圧の波形を観察あるいは測定して、適正に設定あるいは変更する。
The
In particular, the setting of ta1 is important. The time of ta1 is set or changed appropriately by observing or measuring the waveform of the Vce voltage of the
スイッチ回路Ssbがオンすることにより、電源装置132の出力端子がグランド(接地ライン)と短絡し、電荷が放電される。電荷が放電されることにより電源装置132の端子電圧は0(V)(グランド電圧)となる。また、電源装置132が出力する電流Idを、電流Imとして接地(グランド)へ流す。したがって、電流Idはトランジスタ117に印加されることはなく、また、トランジスタ117のコレクタ電圧が上昇することはない。
When the switch circuit Ssb is turned on, the output terminal of the
tb2時間は、電源装置132の出力電圧が0(V)あるいは0(V)近傍になる時間、あるいは、電源装置132の出力電圧の方が、トランジスタ117のコレクタ電圧よりも低くなる時間を観察あるいは測定して設定する。
For tb2 hours, observe or observe the time when the output voltage of the
上記の電圧の関係が所定値になった時刻(tb2経過後)で、スイッチ回路124aをオンさせて、電源装置132からの電流Idを印加する。このときは、スイッチ回路124bがオンしているため、電源装置132からの電流Idは、スイッチ回路124bを介して電流Imとしてグランド(接地ライン)に流れる。したがって、トランジスタ117には定電流Idは流れない。
スイッチ回路124aがオンしてから、tb1時間経過後、スイッチ回路124bがオフし、試験電流Idがトランジスタ117に供給される。
試験電流Idは、図14のように、スイッチ回路124aに同期して、トランジスタ117に供給される。
At the time when the above voltage relationship reaches a predetermined value (after the elapse of tb2), the
One hour after
The test current Id is supplied to the
以上のようにスイッチ回路124a、124bを動作させることにより、トランジスタ117にはサージ電圧Vsあるいは突入電流Isが印加されない。または、サージ電圧Vsあるいは突入電流Isが抑制され、良好なトランジスタ117の試験を実施することができる。
By operating the
トランジスタ117への試験電流Idの停止時は、スイッチ回路124aのオフさせるta2前にスイッチ回路124bをオンさせる。スイッチ回路Ssbを介して、電源装置132が出力する定電流Idは電流Imとしてグランドに流れ、トランジスタ117には供給されない。
When the test current Id to the
ta2時間は、電源装置132の出力電圧が0(V)あるいは0(V)近傍になる時間、あるいは、電源装置132の出力電圧の方が、トランジスタ117のコレクタ電圧よりも低くなる時間を測定、あるいは観察して設定する。
The ta2 time measures the time when the output voltage of the
上記の電圧の関係が所定値になった時刻(ta2経過後)で、スイッチ回路124aをオフさせる。スイッチ回路124aがオフしてから、ta1時間経過後、スイッチ回路124bがオフされる。
The
以上のようにスイッチ回路124a、124bを以上のように動作あるいは制御することにより、トランジスタ117にはサージ電圧Vsあるいは突入電流Isが印加されない。また、サージ電圧Vsあるいは突入電流Isが抑制され、良好なトランジスタ117の試験を実施することができる。
By operating or controlling the
トランジスタ117に定電流Idが供給されることにより、温度情報Tjは上昇する。トランジスタ117への定電流Idが停止することにより、温度情報Tjは下降する。温度情報TjはT1とT2間を変動する。試験によりトランジスタ117の特性が変動すると温度情報Tjは徐々に上昇する。
一定値の電流Idをトランジスタ117に印加するには、電源装置132を動作させ、トランジスタ117に電流Idを印加する。
By supplying the constant current Id to the
To apply a constant current Id to the
図1、図12、図13、図15、図17、図18等に図示するように、ゲートドライバ回路113の可変抵抗回路125の抵抗値を設定あるいは変更することができる。抵抗値を設定あるいは変更することにより、ゲート信号Vgsの立ち上がり/立ち下がり波形は、図15(a)の点線あるいは一点鎖線のように変化させることができる。
As shown in FIGS. 1, 12, 13, 15, 17, 17, 18, and the like, the resistance value of the
ゲート信号Vgsの変化あるいは設定により、トランジスタ117に流れる電流Idも図15(b)に図示するように、点線あるいは一点鎖線のように変化させることができる。
電流Idの立ち上り波形、立ち下り波形を変化させることにより、サージ電圧あるいは突入電流を調整あるいは抑制することができる。
By changing or setting the gate signal Vgs, the current Id flowing through the
By changing the rising waveform and falling waveform of the current Id, the surge voltage or the inrush current can be adjusted or suppressed.
温度情報Tjは図15(c)に図示するように、試験によりトランジスタ117の特性が変化すると、実線から点線、点線から一点鎖線に変化する。温度情報TjがTmのレベルに達した時に試験を停止する。あるいは、温度情報Tjの変化割合が設定された変化割合になったときに試験を停止する。または試験条件を変更する。
As shown in FIG. 15 (c), the temperature information Tj changes from a solid line to a dotted line and from a dotted line to a alternate long and short dash line when the characteristics of the
図16に図示するように、スイッチ回路Ssa(スイッチ回路124a)がオフ状態の時に、St1信号をHにして、温度情報Tjを測定する。St1信号は、ゲート信号がVtの時に、Hレベルにする。tn2期間で、tc2の期間にHレベルにして、温度情報Tjを測定する。tn1期間で、tc1の期間に温度情報Tjを測定する。
As shown in FIG. 16, when the switch circuit Ssa (
tc2の期間に測定した温度情報Tjは、トランジスタ117が冷却された時点の温度情報Tjとなる。tc1期間に測定した温度情報Tjは、トランジスタ117に電流Idを停止した直後の温度情報Tjとなる。
試験の停止、条件変更、制御の変更等は、tc2の期間に測定した温度情報Tjと、tc1期間に測定した温度情報Tjで判断する。
The temperature information Tj measured during the period of tk2 becomes the temperature information Tj at the time when the
The test stop, condition change, control change, etc. are determined by the temperature information Tj measured during the tc2 period and the temperature information Tj measured during the tc1 period.
tc1期間に測定した温度情報Tjがtc2の期間に測定した温度情報Tjに比較して変化率が大きい場合、tc1期間に測定した温度情報Tjがtc2の期間に測定した温度情報Tjとの絶対値差が大きい場合等、測定値温度情報Tjに対応して、試験を制御、変更する。 When the temperature information Tj measured during the tk1 period has a larger rate of change than the temperature information Tj measured during the tc2 period, the temperature information Tj measured during the tk1 period is an absolute value with the temperature information Tj measured during the tc2 period. The test is controlled and changed according to the measured value temperature information Tj, such as when the difference is large.
また、tc2の期間に測定した温度情報Tjが標準値と所定値、異なっていると場合、トランジスタ117の接続状態、試験装置に問題があるかを判定し「試験を開始せず」の判断等を行う。
tc2あるいはtc1期間に、Viを複数回、測定し、Viに対する温度情報Tjを求める。
If the temperature information Tj measured during the tc2 period is different from the standard value by a predetermined value, it is determined whether there is a problem with the connection state of the
Vi is measured a plurality of times during the tk2 or tk1 period, and the temperature information Tj for Vi is obtained.
図17の実施例は、本発明の第2の実施例における半導体素子試験装置および半導体素子の試験方法の説明図である。図17におけるトランジスタ117は、温度測定用のダイオードDs(ダイオードDsa、ダイオードDsb)を別途設けている。ダイオードDsは、トランジスタ117と同一プロセスで形成される。
The example of FIG. 17 is an explanatory view of the semiconductor element test apparatus and the test method of the semiconductor element in the second embodiment of the present invention. The
図17の実施例では、図14(d)のSt2信号のタイミングで温度情報Tjを測定する。スイッチ回路Ssa(スイッチ回路124a)がオフ状態の時に、St2信号をHにして、温度情報Tjを測定する。tn2期間で、tc2の期間にHレベルにして、温度情報Tjを測定する。tc1の期間は、tonの期間、tn1の期間にいずれの期間に温度情報Tjを測定してもよい。tc2の期間に測定した温度情報Tjと、tc1期間に測定した温度情報Tjは、平均を取り、温度情報Tjを求める。
In the embodiment of FIG. 17, the temperature information Tj is measured at the timing of the St2 signal of FIG. 14 (d). When the switch circuit Ssa (
なお、tc2あるいはtc1期間に、Viを複数回測定し、Viに対する温度情報Tjを求める。図14の他の信号あるいはスイッチ回路の動作は、図1で説明した実施例と同一あるいは同様である。
以上の実施例は、トランジスタ117に付加する、あるいは形成されたダイオードで温度情報Tjを測定する実施例であった。
図17の実施例では、トランジスタ117にトランジスタとは接続されていない(独立した)ダイオードDsが形成された実施例である。
In addition, Vi is measured a plurality of times during the period of tc2 or tc1 to obtain temperature information Tj for Vi. The operation of the other signal or switch circuit in FIG. 14 is the same as or similar to that of the embodiment described in FIG.
The above-described embodiment was an example in which the temperature information Tj was measured by a diode added to or formed on the
In the embodiment of FIG. 17, the diode Ds which is not connected to the transistor (independent) is formed in the
ダイオードDsaは定電流Icを流す向きに形成されている。ダイオードDsbは定電流Ic’を流す向きに形成されている。定電流回路118(Pc)は定電流Icおよび定電流Ic’を発生する。 The diode Dsa is formed in a direction in which a constant current Ic flows. The diode Dsb is formed in the direction in which the constant current Ic'flows. The constant current circuit 118 (Pc) generates a constant current Ic and a constant current Ic'.
ダイオードDsa、ダイオードDsbは温度測定用のダイオードである。ダイオードDsa、ダイオードDsbの構造は、図1のダイオードDiと類似あるいは同一である。 The diode Dsa and the diode Dsb are diodes for temperature measurement. The structures of the diode Dsa and the diode Dsb are similar to or the same as those of the diode Di in FIG.
ダイオードDiがトランジスタ117の端子(端子c、端子e)と接続されているのに対して、ダイオードDsa、ダイオードDsbはトランジスタ117の端子とは接続されておらず、独立した端子に接続されている点、ダイオードDiは図14(c)のSt1のタイミングで温度情報Tjが測定されるのに対し、ダイオードDsa、ダイオードDsbは図14(d)St2のタイミングで温度情報Tjが測定される点以外は、同一動作あるいは同一構成である。
While the diode Di is connected to the terminal (terminal c, terminal e) of the
図17の実施例では、トランジスタ117に電流Idを流している状態でもダイオードに定電流Icを流すことができる。したがって、温度情報Tjを測定する時間を自由に設定することができる。図14(d)に図示するように、tc1、tc2の位置を設定することができる。
In the embodiment of FIG. 17, a constant current Ic can be passed through the diode even when the current Id is flowing through the
ただし、tc2にあっては、図14(d)に示すように、ゲート信号がVtの期間に配置あるいは設定する。tc2の期間で測定する温度情報Tjは、トランジスタ117が動作前の値として使用する。tc1の期間は、トランジスタ117の定電流Idを停止する直前が好ましい。なお、定電流Idの停止した直後でもよい。直前、直後とは1m秒以内の時間とすることが好ましい。
図14(d)のSt2はダイオードDs(Dsa、Dsb)の電流Ic(または電流Ic’)を流すタイミング信号である。
However, in tk2, as shown in FIG. 14D, the gate signal is arranged or set during the period of Vt. The temperature information Tj measured in the period of tk2 is used as a value before the operation of the
St2 in FIG. 14D is a timing signal for passing the current Ic (or current Ic') of the diode Ds (Dsa, Dsb).
St2がHレベルの時、トランジスタ117のダイオードDs(Dsa、Dsb)に電流が流れる。オペアンプ回路116はダイオードDsの端子間電圧を取得し、温度測定回路115は端子間電圧を温度情報Tjに変換する。
When St2 is H level, a current flows through the diodes Ds (Dsa, Dsb) of the
温度情報Tjはコントロール回路基板(コントローラ)111に送られ、コントロール回路基板(コントローラ)111は温度情報Tjにしたがってトランジスタ117の試験を実施あるいは停止あるいは制御を変更する。
The temperature information Tj is sent to the control circuit board (controller) 111, and the control circuit board (controller) 111 tests, stops, or changes the control of the
St2がHレベルの時に、定電流回路118は定電流Icを流し、定電流IcはダイオードDsaに流れる。また、定電流回路118は定電流Ic’を流し、定電流Ic’はダイオードDsbに流れる。
When St2 is H level, the constant
定電流Icと定電流Ic’は同一の大きさの電流である。ただし、ダイオードDsaとダイオードDsbの閾値電圧が異なる場合、ダイオードDsaとダイオードDsbの特性が異なる場合等は、定電流Icと定電流Ic’の大きさを異ならせることが好ましい。 The constant current Ic and the constant current Ic'are currents of the same magnitude. However, when the threshold voltages of the diode Dsa and the diode Dsb are different, or when the characteristics of the diode Dsa and the diode Dsb are different, it is preferable that the constant current Ic and the constant current Ic'are different in magnitude.
オペアンプ回路116はダイオードDsaまたはDsbの端子間電圧を取得し、温度測定回路115は端子間電圧を温度情報Tjに変換する。温度情報Tjはコントロール回路基板(コントローラ)111に送られ、コントロール回路基板(コントローラ)111は温度情報Tjに基づいてトランジスタ117の試験を実施する。
The
定電流Icを流して求めた温度情報Tjと、定電流Ic’を流して求めた温度情報Tjとは、平均値をとる、あるいは重みづけ処理を行い、1つの温度情報Tjの値とする。この温度情報Tjを用いて、コントロール回路基板(コントローラ)111はトランジスタ117の試験を実施あるいは停止あるいは制御を変更する。
他の事項は、本明細書、図面で説明した事項あるいは内容と同一あるいは類似であるので説明を省略する。
The temperature information Tj obtained by passing a constant current Ic and the temperature information Tj obtained by passing a constant current Ic'are averaged or weighted to be one value of the temperature information Tj. Using this temperature information Tj, the control circuit board (controller) 111 tests the
Since other matters are the same as or similar to the matters or contents described in the present specification and drawings, the description thereof will be omitted.
本発明はその要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。本明細書および図面に記載した事項あるいは内容は、相互に組み合わせることができることは言うまでもない。以上の事項は本明細書の他の実施例においても同様であることは言うまでもない。 Needless to say, the present invention can be variously modified without departing from the gist thereof. It goes without saying that the matters or contents described in the present specification and the drawings can be combined with each other. Needless to say, the above matters also apply to the other embodiments of the present specification.
図18は本発明の第3の実施例における半導体素子試験装置および半導体素子の試験方法の説明図である。図1との差異は、ダイオード接続されたトランジスタ117sが試験を行うトランジスタ117mに流す電流Idの経路に配置されている点である。他の箇所は同一であるので説明を省略する。
FIG. 18 is an explanatory diagram of a semiconductor device test apparatus and a semiconductor device test method according to a third embodiment of the present invention. The difference from FIG. 1 is that the diode-connected
トランジスタ117sは一例として、試験を実施するトランジスタ117と同一のトランジスタである。トランジスタ117sのゲート端子とエミッタ端子は接続され、トランジスタ117sは等価的にダイオードとみなせる。
As an example, the
スイッチ回路124bがオンすると電流Imが流れ、電源装置132の電荷を放電する。あるいは、電源装置132が出力する電流Idはスイッチ回路124bを介して、グランドに流す。
When the
試験をするトランジスタ117mに突入電流Isが流れるとトランジスタ117mを突入電流Isあるいはサージ電圧Vsの発生によって、トランジスタ117mが破壊する。突入電流Isあるいはサージ電圧Vsの発生することを防止するため、スイッチ回路124a、124bのオンオフ制御、オンオフ順序を制御する。
When the inrush current Is flows through the
周期tcycleを速くして、トランジスタ117mの試験を実施する場合、スイッチ回路124a、スイッチ回路124bのオンオフを高速に実施する必要がある。この場合、スイッチ回路124のオンオフタイミングにより、突入電流Isあるいはサージ電圧Vsが発生する場合がある。
When the
トランジスタ117のコレクタ端子の電圧Vmの電圧が、電源装置の出力部の電圧Vpよりも高ければ、電流は電流Imとしてグランドに向かって流れ、トランジスタ117mには流れないか、わずかとなる。
If the voltage of the collector terminal voltage Vm of the
Vm > Vpの関係を作るため、図18に示す実施例では、ダイオード接続したトランジスタ117sを電流Idの経路に配置している。トランジスタ117sに電流が流れる場合、トランジスタ117sのチャンネル電圧分だけ、電圧Vmに積み上がる状態になる。したがって、電圧Vpは、電圧Vmより低い状態となり、トランジスタ117mに突入電流は印加されなくなる。トランジスタ117mが突入電流Isあるいはサージ電圧Vsで破壊することはない。
In order to create a relationship of Vm> Vp, in the embodiment shown in FIG. 18, the diode-connected
図19は、本発明の第4の実施例における半導体素子試験装置および半導体素子の試験方法の説明図である。図19において、電源装置132に並列して、試験を行う複数のトランジスタ117(トランジスタ117Q1〜トランジスタ117Qn)が接続されている。
FIG. 19 is an explanatory diagram of a semiconductor device test apparatus and a semiconductor device test method according to a fourth embodiment of the present invention. In FIG. 19, a plurality of transistors 117 (transistors 117Q1 to 117Qn) to be tested are connected in parallel with the
第4の実施例では、1枚のスイッチ回路基板201aと、n枚のスイッチ回路基板201b(スイッチ回路基板201b1〜スイッチ回路基板201bn)を有している。同時あるいは順次に試験するトランジスタ117Qはn個(トランジスタ117Q1〜トランジスタ117Qn)である。
In the fourth embodiment, it has one
トランジスタQ1のコレクタ端子は、フォークプラグ205e1と接続され、トランジスタQ1のエミッタ端子は、フォークプラグ205c1と接続されている。 The collector terminal of the transistor Q1 is connected to the fork plug 205e1, and the emitter terminal of the transistor Q1 is connected to the fork plug 205c1.
トランジスタQ2のコレクタ端子は、フォークプラグ205e2と接続され、トランジスタQ2のエミッタ端子は、フォークプラグ205c2と接続されている。 The collector terminal of the transistor Q2 is connected to the fork plug 205e2, and the emitter terminal of the transistor Q2 is connected to the fork plug 205c2.
トランジスタQ3のコレクタ端子は、フォークプラグ205e3と接続され、トランジスタQ3のエミッタ端子は、フォークプラグ205c3と接続されている。 The collector terminal of the transistor Q3 is connected to the fork plug 205e3, and the emitter terminal of the transistor Q3 is connected to the fork plug 205c3.
以下同様で、トランジスタQnのコレクタ端子は、フォークプラグ205en(nは整数)と接続され、トランジスタQnのエミッタ端子は、フォークプラグ205cnと接続されている。 Similarly, the collector terminal of the transistor Qn is connected to the fork plug 205en (n is an integer), and the emitter terminal of the transistor Qn is connected to the fork plug 205cn.
定電流回路118の電流Icは、スイッチ回路Ssa1がオンすることにより、トランジスタ117Q1のダイオードDsに供給される。ダイオードDsの端子電圧は、オペアンプ(バッファ)116に印加され、オペアンプ回路116からVi1電圧として出力される。
The current Ic of the constant
定電流回路118の電流Icは、スイッチ回路Ssa2がオンすることにより、トランジスタ117Q2のダイオードDsに供給される。ダイオードDsの端子電圧は、オペアンプ(バッファ)116に印加され、オペアンプ回路116からVi2電圧として出力される。
The current Ic of the constant
同様に、定電流回路118の電流Icは、スイッチ回路Ssanがオンすることにより、トランジスタ117QnのダイオードDsに供給される。ダイオードDsの端子電圧は、オペアンプ(バッファ)116に印加され、オペアンプ回路116からVin電圧として出力される。
電圧Vi1から電圧Vinはセレクタ127で1つの電圧が選択され、Viとして出力されて温度測定回路115に入力される。
Similarly, the current Ic of the constant
As for the voltage Vin from the voltage Vi1, one voltage is selected by the
温度測定回路115は温度情報Tjを求めて、コントロール回路基板111に出力する。なお、図19の実施例において、定電流回路118は1つとしたがこれに限定するものではない。各トランジスタ117Qに定電流回路118を配置してもよい。また、各トランジスタ117Qに温度測定回路115を形成または配置してもよい。
電圧データVi、温度情報Tjはマザー基板207の配線を介して、コントロール回路基板111に送られる。
The
The voltage data Vi and the temperature information Tj are sent to the
図9、図10等に図示するように、フォークプラグ205は、C室側から隔壁214に形成された開口部216を介してB室に差し込まれる。フォークプラグ205は差し込まれることによりスイッチ回路基板201の導体板204と接続される。フォークプラグ205を差し込む開口部216位置により、スイッチ回路基板201を選択できる。
As shown in FIGS. 9 and 10, the
また、マザー基板207のコネクタ213に接続するスイッチ回路基板201位置を変更することによりフォークプラグ205で選択するスイッチ回路基板201を選択することができる。
Further, the
スイッチ回路基板201には導体板204が2枚配置されている。2枚の導体板204のうち、C室に近い側の導体板204とフォークプラグ205とが接続(接触)されるように、導体板204が配置される。
Two
なお、本発明の実施例において、フォークプラグ205と導体板204とを接触させて電気的に接続するとしたが、これに限定するものではない。機構的な動作により電気的に接続状態と、非接続状態とを変更できるものであればいずれでもよい。また、接続した状態を安定的に維持できるものであればいずれの構成であってもよい。たとえば、フォークプラグ205のかわりに、ロータリーコネクタ、ロータリージョイント、大電流コネクタ等であってもよい。
In the embodiment of the present invention, the
導体板204の代わりに、ロータリーコネクタ、ロータリージョイント、大電流コネクタであってもよいし、円筒状の導体棒、角型の導体棒、くし型の導体板等であってもよい。
Instead of the
なお、本明細書、図面において導体板204として説明するが、板に限定されるものではなく、棒状のものであってもよい。フォークプラグ205等の構造物と接合できるものであればいずれの形状等であってもよい。たとえば、ソケット、コネクタ等の構造物であってもよい。また、導体板204をフォークプラグ形状とし、フォークプラグ205と前記フォークプラグとを接続してもよい。
Although the
図20は、図19の動作を説明する本発明の実施例における半導体素子の試験方法の説明図である。トランジスタ117Q(トランジスタ117Q1〜トランジスタ117Qn)が同時にオンさせて半導体試験を実施することは可能である。この場合、トランジスタ117Q(トランジスタ117Q1〜トランジスタ117Qn)のすべてに定電流Idを流す必要がある。したがって、電源装置132には、トランジスタ117Qがn個あれば、Id×nの電流を出力できる必要がある。したがって、大容量の電源装置132が必要となる。
FIG. 20 is an explanatory diagram of a semiconductor device test method according to an embodiment of the present invention for explaining the operation of FIG. It is possible to carry out a semiconductor test by turning on the transistors 117Q (transistors 117Q1 to 117Qn) at the same time. In this case, it is necessary to pass a constant current Id through all of the transistors 117Q (transistors 117Q1 to transistors 117Qn). Therefore, the
トランジスタ117Qを順次オンさせて、定電流Idをトランジスタ117Qに印加して試験を実施すれば、電源装置132が出力する定電流はIdでよい。図20は、トランジスタ117Qを順次オンさせて試験を実施する半導体素子試験装置の試験方法の実施例である。半導体素子は、定電流Idをオンオフさせる回数で変化する。
If the transistors 117Q are sequentially turned on and the constant current Id is applied to the transistors 117Q to carry out the test, the constant current output by the
図20のように半導体素子(トランジスタ117Q等)を順次オンさせることによる試験をすることにより、効率よく試験を実施でき、また、電源装置132の最大出力電流容量を小さくすることができる。
By conducting the test by sequentially turning on the semiconductor elements (transistor 117Q, etc.) as shown in FIG. 20, the test can be efficiently performed, and the maximum output current capacity of the
図20において、オンさせるトランジスタ117Qは1個として説明するが、これに限定するものではない。たとえば、複数個のトランジスタ117Qを同時にオンさせてもよい。この場合、電源装置132が出力する定電流の最大値は、オンさせるトランジスタ117Qの個数×Idとなる。
In FIG. 20, the number of transistors 117Q to be turned on is described as one, but the present invention is not limited to this. For example, a plurality of transistors 117Q may be turned on at the same time. In this case, the maximum value of the constant current output by the
また、本発明の実施例において電源装置132は1台と図示しているが、これに限定するものではない。電源装置132は、別途、電源装置132bを設置してもよい。また、2台以上の電源装置132を設置してもよい。電源装置132を複数台、設置することより、トランジスタ117に流す電流Idをさまざまな波形とすることができる。
Further, in the embodiment of the present invention, the number of
図20(a)に図示するように、スイッチ回路St1(151s1)〜スイッチ回路Stn(151sn)がオンすることにより、トランジスタ117に定電流Id1〜定電流Idnが流れる。例えば、定電流Idの印加時間はtonであり、定電流Id1と定電流Id2とは時間tcycleの間隔で順次、トランジスタ117に印加される。トランジスタ117はオンすることにより、トランジスタ117Qのチャンネル電圧が順次、変化する(図20(c))。
As shown in FIG. 20 (a), when the switch circuits St1 (151s1) to the switch circuits Stn (151sn) are turned on, constant currents Id1 to constant current Idn flow through the
たとえば、定電流Id1と定電流Id2とは時間的に重なりがない。そのため、電源装置132の出力容量は、1つのトランジスタ117Qの試験に必要とする出力容量でよい。
For example, the constant current Id1 and the constant current Id2 do not overlap in time. Therefore, the output capacitance of the
定電流Id(Id1〜Idn)は重ならないように制御する。また、好ましくは定電流Id(Id1〜Idn)のそれぞれの電流Id間は、1μ秒以上の間隔をあけることが好ましい。なお、各トランジスタ117Qに対しては、図12で説明した駆動方法、制御方法を実施する。 The constant currents Id (Id1 to Idn) are controlled so as not to overlap. Further, it is preferable to leave an interval of 1 μsec or more between the respective currents of the constant currents Id (Id1 to Idn). The drive method and control method described with reference to FIG. 12 are implemented for each transistor 117Q.
また、図19、図20の実施例は、試験を行う複数のトランジスタ等の電気素子において、前記複数のトランジスタ等のうち、少なくとも同一タイミングで、1つ以上のトランジスタ等がオフ状態にすることを特徴とする。 Further, in the embodiment of FIGS. 19 and 20, in the electric element such as a plurality of transistors to be tested, one or more transistors or the like among the plurality of transistors or the like are turned off at least at the same timing. It is a feature.
各トランジスタ117Qに供給する定電流Icは、スイッチ回路Ssa(Ssa1〜Ssan)を順次オンさせて、各トランジスタ117QのダイオードDsに供給する。 The constant current Ic supplied to each transistor 117Q sequentially turns on the switch circuits Ssa (Ssa1 to Ssan) and supplies them to the diode Ds of each transistor 117Q.
ダイオードDsの端子電圧に対応する電圧Vi(Vi1〜Vin)はスイッチ回路Ssa(Ssa1〜Ssan)に同期して、セレクタ127によって選択される。例えば、トランジスタ117Q1に電流Icが供給されている時は、セレクタ127はトランジスタ117Q1のダイオードDsの端子電圧を選択する。トランジスタ117Q3に電流Icが供給されている時は、セレクタ127はトランジスタ117Q3のダイオードDsの端子電圧を選択する。選択された電圧Viが温度測定回路115に供給される。
他の構成、動作は他の実施例で説明している構成、動作と同様であるので説明を省略する。
本発明の実施例において、トランジスタ117は、IGBTを例示して説明したが、これに限定するものではない。
The voltage Vi (Vi1 to Vin) corresponding to the terminal voltage of the diode Ds is selected by the
Since other configurations and operations are the same as the configurations and operations described in the other embodiments, the description thereof will be omitted.
In the embodiment of the present invention, the
例えば、NチャンネルのJFET(図21(a))、PチャンネルのJFET(図21(b))、NチャンネルのMOSFET(図21(c))、PチャンネルのMOSFET(図21(d))、NチャンネルのバイポーラFET(図21(e))、PチャンネルのバイポーラFET(図21(f))であっても良いことは言うまでもない。 For example, an N-channel JFET (FIG. 21 (a)), a P-channel JFET (FIG. 21 (b)), an N-channel MOSFET (FIG. 21 (c)), a P-channel MOSFET (FIG. 21 (d)), Needless to say, it may be an N-channel bipolar FET (FIG. 21 (e)) or a P-channel bipolar FET (FIG. 21 (f)).
また、3端子のデバイスに限定されるものではなく、図21(g)に図示するダイオード等の2端子素子であってもよい。2端子素子では、ゲート信号Vgsは必要がない。電源装置132で定電流Idを流して試験することにより、本発明の半導体素子試験装置、半導体素子の試験方法を適用できることは言うまでもない。
Further, the device is not limited to a three-terminal device, and may be a two-terminal element such as a diode shown in FIG. 21 (g). The gate signal Vgs is not required for the two-terminal element. Needless to say, the semiconductor device test device and the semiconductor device test method of the present invention can be applied by passing a constant current Id through the
また、半導体素子だけでなく、コンデンサ、抵抗素子、水晶発振子、コイル等の電気素子にも、本発明の電気素子試験装置、電気素子の試験方法が適用できることは言うまでもない。 Needless to say, the electric element test apparatus and the electric element test method of the present invention can be applied not only to semiconductor elements but also to electric elements such as capacitors, resistance elements, crystal oscillators, and coils.
以上、本明細書において、実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。
本明細書および図面に記載した事項あるいは内容は、相互に組み合わせることができることは言うまでもない。
Although the present specification has been specifically described based on the embodiments, it goes without saying that the present invention is not limited thereto and can be variously modified without departing from the gist thereof.
It goes without saying that the matters or contents described in the present specification and the drawings can be combined with each other.
例えば、図13で示すスイッチ回路124a、スイッチ回路124bは、他の実施例にも適用できる。例えば、図19、図20の構成あるいは動作は、図17、図18等の他の実施例にも適用できることは言うまでもない。
For example, the
本発明は、トランジスタ等の半導体素子の試験内容、半導体素子の同時試験数に応じて、容易に接続変更でき、試験時に発生するノイズ対策を良好に実現できる半導体素子試験装置および半導体試験方法を提供できる。 The present invention provides a semiconductor element test apparatus and a semiconductor test method that can easily change the connection according to the test content of a semiconductor element such as a transistor and the number of simultaneous tests of the semiconductor element, and can satisfactorily realize countermeasures against noise generated during the test. it can.
111 コントロール回路基板(コントローラ)
112 ゲート信号制御回路
113 ゲートドライバ回路
115 温度測定回路
116 オペアンプ(バッファアンプ)
117 パワートランジスタ
118 定電流回路
121 電源回路
122 スイッチ回路
124 スイッチ回路
125 可変抵抗回路
127 セレクタ
131 制御ラック
132 電源装置
133 制御回路
134 加熱冷却プレート
135 循環水パイプ
136 チラー
201 スイッチ回路基板
202 コネクタ
203 サンプル接続回路
204 導体板
205 フォークプラグ
206 接続ピン
207 マザー基板
208 コネクタ
209 デバイス制御回路基板
210 筐体
211 接続配線
212 電源配線
213 コネクタ
214 隔壁
215 隔壁
216 開口部
219 接続ボルト
220 接触部
231 フォークプラグ挿入板
111 Control circuit board (controller)
112 Gate
117
Claims (12)
第3の端子と第4の端子を有し、第1の電流を発生する電源装置と、
前記第3の端子と電気的に接続され、前記第1の電流を前記半導体素子に供給する第1のスイッチ回路と、
前記第1の端子と電気的に接続された第1の接続部と、
前記第2の端子と電気的に接続された第2の接続部と、
前記第1のスイッチ回路と電気的に接続された第3の接続部と、
前記第4の端子と電気的に接続された第4の接続部と、
前記電気素子は電気素子試験装置の第1の部分に配置され、
前記第1のスイッチ回路は電気素子試験装置の第2の部分に配置され、
前記第1の部分と前記第2の部分間に形成または配置された分離部とを具備し、
前記第1の接続部または前記第2の接続部が前記分離部から挿入され、前記第1の接続部と前記第3の接続部とが電気的に接続され、
前記第2の接続部と前記第4の接続部とが電気的に接続されていることを特徴とする電気素子試験装置。 An electric element test device for testing an electric element having a first terminal and a second terminal.
A power supply device having a third terminal and a fourth terminal and generating a first current,
A first switch circuit that is electrically connected to the third terminal and supplies the first current to the semiconductor element.
A first connection portion electrically connected to the first terminal,
A second connection portion electrically connected to the second terminal,
A third connection portion electrically connected to the first switch circuit,
A fourth connection portion electrically connected to the fourth terminal,
The electric element is arranged in the first part of the electric element test apparatus.
The first switch circuit is arranged in the second part of the electric element test apparatus.
A separation portion formed or arranged between the first portion and the second portion is provided.
The first connection portion or the second connection portion is inserted from the separation portion, and the first connection portion and the third connection portion are electrically connected.
An electric element test apparatus characterized in that the second connection portion and the fourth connection portion are electrically connected.
第3の端子と第4の端子を有し、第1の電流を発生する電源装置と、
前記第3の端子と電気的に接続され、かつ前記第1の電流を前記電気素子に供給する第1のスイッチ回路と、
前記第3の端子と前記第4の端子とを電気的に接続する第2のスイッチ回路と、
前記第1の端子と電気的に接続された第1の接続部と、
前記第2の端子と電気的に接続された第2の接続部と、
前記第1のスイッチ回路と電気的に接続された第3の接続部と、
前記第4の端子と電気的に接続された第4の接続部と、
前記第5の端子に接続されて前記電気素子を駆動する駆動制御回路と、
前記電気素子は電気素子試験装置の第1の部分に配置され、
前記スイッチ回路は電気素子試験装置の第2の部分に配置され、
前記第1の部分と前記第2の部分間に配置された分離部とを具備し、
前記第1の接続部または前記第2の接続部が前記分離部から挿入され、前記第1の接続部と前記第3の接続部とが電気的に接続され、
前記第2の接続部と前記第4の接続部とが電気的に接続されることを特徴とする電気素子試験装置。 An electric element test device for testing an electric element having a first terminal, a second terminal, and a fifth terminal.
A power supply device having a third terminal and a fourth terminal and generating a first current,
A first switch circuit that is electrically connected to the third terminal and supplies the first current to the electric element.
A second switch circuit that electrically connects the third terminal and the fourth terminal,
A first connection portion electrically connected to the first terminal,
A second connection portion electrically connected to the second terminal,
A third connection portion electrically connected to the first switch circuit,
A fourth connection portion electrically connected to the fourth terminal,
A drive control circuit connected to the fifth terminal to drive the electric element,
The electric element is arranged in the first part of the electric element test apparatus.
The switch circuit is arranged in the second part of the electric element test apparatus.
It includes a separation portion arranged between the first portion and the second portion.
The first connection portion or the second connection portion is inserted from the separation portion, and the first connection portion and the third connection portion are electrically connected.
An electric element test apparatus characterized in that the second connection portion and the fourth connection portion are electrically connected.
前記第2の接続部を挿入する複数の第2の開口部を有する第2の挿入板を更に有し、
前記第1の挿入板と前記第2の挿入板との垂直高さ位置が異なり、
前記第1の接続部に接続された第1の配線と、前記第2の接続部に接続された第2の配線が交差しないように配置され、
前記第1の開口部に前記第1の接続部を挿入し、前記第2の開口部に前記第2の接続部を挿入した際、前記第1の配線と前記第2の配線とが、交差しないように構成されていることを特徴とする請求項1または請求項2記載の電気素子試験装置。 A first insertion plate having a plurality of first openings into which the first connection portion is inserted, and a first insertion plate.
Further having a second insertion plate having a plurality of second openings into which the second connection is inserted.
The vertical height positions of the first insertion plate and the second insertion plate are different.
The first wiring connected to the first connection portion and the second wiring connected to the second connection portion are arranged so as not to intersect with each other.
When the first connection portion is inserted into the first opening and the second connection portion is inserted into the second opening, the first wiring and the second wiring intersect with each other. The electric element test apparatus according to claim 1 or 2, wherein the electric element test apparatus is configured so as not to be used.
前記電気素子試験装置の動作時に、
前記複数の第1のスイッチ回路のうち、少なくとも1つの前記第1のスイッチ回路はオフ状態に制御されることを特徴とする請求項1または請求項2記載の電気素子試験装置。 It has a plurality of the electric elements and a plurality of the first switch circuits corresponding to the electric elements.
During operation of the electric element test device,
The electric element test apparatus according to claim 1 or 2, wherein at least one of the plurality of first switch circuits is controlled in an off state.
前記プリント基板に導体板が形成または配置され、
前記第1のスイッチ回路は、前記導体板に電気的に接続され、
前記第1の接続部と前記第2の接続部のうち、少なくとも一方の接続部が、前記導体板
に挿入されることにより、電気的に接続されていることを特徴とする請求項1または請求項2記載の電気素子試験装置。 The first switch circuit is formed or arranged on a printed circuit board.
A conductor plate is formed or arranged on the printed circuit board,
The first switch circuit is electrically connected to the conductor plate.
Claim 1 or claim, wherein at least one of the first connection portion and the second connection portion is electrically connected by being inserted into the conductor plate. Item 2. The electric element test apparatus according to item 2.
端子電圧を取得する電圧取得回路を更に具備し、
前記電気素子はトランジスタであり、
前記トランジスタの温度情報を取得するダイオードを有し、
前記定電流発生回路は、前記ダイオードに定電流を印加し、
前記電圧取得回路は、定電流を印加時した時に前記ダイオードの端子電圧を取得し、
前記端子電圧から、前記トランジスタの温度情報を取得することを特徴とする請求項1または請求項2記載の電気素子試験装置。 A constant current generation circuit that outputs a constant current and
Further equipped with a voltage acquisition circuit for acquiring terminal voltage,
The electric element is a transistor and
It has a diode that acquires temperature information of the transistor.
The constant current generation circuit applies a constant current to the diode and applies a constant current to the diode.
The voltage acquisition circuit acquires the terminal voltage of the diode when a constant current is applied.
The electric element test apparatus according to claim 1 or 2, wherein the temperature information of the transistor is acquired from the terminal voltage.
第1の部分と第2の部分間に分離部を有するように構成し、
前記第5の端子に、入力抵抗を変更できるように構成し、
前記電気素子の第1の端子に第1の接続部が接続され、前記電気素子の第2の端子に第2の接続部が接続され、
前記電気素子を前記第1の部分に配置され、
前記電気素子を駆動する駆動回路は第3の接続部と、第4の接続部を有し、
前記駆動回路は、前記第2の部分に配置され、
前記分離部に前記第1の接続部と前記第2の接続部のうち少なくとも一方の接続部を挿入する開口部を有し、
前記分離部の前記開口部に、前記第1の接続部を挿入して、前記第1の接続部と前記第3の接続部とを電気的に接続し、
前記分離部の前記開口部に、前記第2の接続部を挿入して、前記第2の接続部と前記第4の接続部とを電気的に接続し、
前記第5の端子に、前記電気素子を動作状態にする制御信号を印加することを特徴とする電気素子の試験方法。 A test method for an electric element having a first terminal, a second terminal, and a fifth terminal.
It is configured to have a separation part between the first part and the second part.
The fifth terminal is configured so that the input resistance can be changed.
The first connection portion is connected to the first terminal of the electric element, and the second connection portion is connected to the second terminal of the electric element.
The electric element is arranged in the first portion and
The drive circuit for driving the electric element has a third connection portion and a fourth connection portion.
The drive circuit is arranged in the second part and
The separation portion has an opening for inserting at least one of the first connection portion and the second connection portion.
The first connecting portion is inserted into the opening of the separating portion to electrically connect the first connecting portion and the third connecting portion.
The second connecting portion is inserted into the opening of the separating portion to electrically connect the second connecting portion and the fourth connecting portion.
A method for testing an electric element, which comprises applying a control signal for putting the electric element into an operating state to the fifth terminal.
前記第1の領域に、前記電気素子の温度を所定温度に維持または設定できるようにする温度調整装置が配置され、
前記開口部に、前記第1の接続部と前記第2の接続部のうち、少なくとも一方を挿入することにより、前記複数の電気素子のうち、所定の電気素子を試験できるように構成され、
前記第1の接続部と前記第3の接続部とを機械的に嵌合させ、前記第2の接続部と前記第4の接続部とを機械的に嵌合させることを特徴とする請求項9記載の電気素子の試験方法。 It is configured so that a plurality of electric elements can be arranged in the first region.
In the first region, a temperature adjusting device that enables the temperature of the electric element to be maintained or set to a predetermined temperature is arranged.
By inserting at least one of the first connection portion and the second connection portion into the opening, a predetermined electric element among the plurality of electric elements can be tested.
The claim is characterized in that the first connection portion and the third connection portion are mechanically fitted, and the second connection portion and the fourth connection portion are mechanically fitted. 9. The method for testing an electric element according to 9.
前記第1のスイッチ回路がオンすることにより、前記電気素子に電流が印加され、
前記複数の電気素子のうち、同一時刻に少なくとも1つに電気素子には電流が印加されないように制御されることを特徴とする請求項9記載の電気素子の試験方法。 It has a plurality of electric elements and a first switch circuit corresponding to the number of electric elements.
When the first switch circuit is turned on, a current is applied to the electric element.
The method for testing an electric element according to claim 9, wherein the electric element is controlled so that no current is applied to at least one of the plurality of electric elements at the same time.
複数の前記ダイオードから1つを選択し、前記ダイオードの端子電圧を取得することを特徴とする請求項9記載の電気素子の試験方法。 Each of the plurality of electric elements has a diode,
The method for testing an electric element according to claim 9, wherein one is selected from the plurality of the diodes and the terminal voltage of the diode is acquired.
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