JP2022053527A - Semiconductor element testing device and testing method for semiconductor element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体素子、電気素子の試験を行う電気素子試験装置及び電気素子の試験方法に関するものである。また、電気素子/半導体素子の評価方法、評価試験装置、電気素子/半導体素子の構成に関するものである。 The present invention relates to an electric element test apparatus for testing a semiconductor element and an electric element, and a test method for the electric element. Further, the present invention relates to an evaluation method for an electric element / semiconductor element, an evaluation test device, and a configuration of the electric element / semiconductor element.
半導体素子等の電気素子の寿命試験は、通電する電流をオンオフすることが行われている。インバータ回路、パワー回路に供給する半導体素子からの電流は数十アンペア以上と大きい。電気素子の試験は多くの種類があり、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。 In the life test of an electric element such as a semiconductor element, the current to be energized is turned on and off. The current from the semiconductor element supplied to the inverter circuit and power circuit is as large as several tens of amperes or more. There are many types of electrical element tests, and it is necessary to change the connection of the connection wiring according to the type of test.
電気素子試験のためには、試験開始時に接続を確認し、確認後に試験をスタートさせる必要がある。また、半導体素子の試験は、実際に実施される回路構成に適合した試験を実施する必要がある。 For the electric element test, it is necessary to confirm the connection at the start of the test and start the test after the confirmation. Further, in the test of the semiconductor element, it is necessary to carry out a test suitable for the circuit configuration actually carried out.
インバータ回路等、回路動作が複雑なため、半導体素子試験装置も回路動作等に適合して動作を変更する必要がある。しかし、従来の半導体素子試験装置では、実使用状態に適合して半導体素子の信頼性試験を行うことができなかった。 Since the circuit operation of an inverter circuit or the like is complicated, it is necessary to change the operation of the semiconductor device test device according to the circuit operation or the like. However, with the conventional semiconductor device test device, the reliability test of the semiconductor device could not be performed according to the actual usage state.
トランジスタ等の試験は、大きな電流を印加する。そのため、試験の開始時にトランジスタの端子と試験回路とが確実に接続されているかの確認が必要である。もし、接続不良で試験をスタートすると、サージ電圧、突入電流が発生し、トランジスタ等を破壊する。
従来の半導体素子試験装置では、半導体素子の接続状態を確認することができず、試験開始時に半導体素子を破壊することがあった。
In the test of transistors and the like, a large current is applied. Therefore, it is necessary to confirm that the terminal of the transistor and the test circuit are securely connected at the start of the test. If the test is started due to a poor connection, surge voltage and inrush current will be generated, destroying the transistor and the like.
With the conventional semiconductor device test device, the connection state of the semiconductor device cannot be confirmed, and the semiconductor device may be destroyed at the start of the test.
インバータ回路が駆動する機器は、モータ等のインダクタンスが大きい機器が多い。インダクタンスに通電すると、大きなサージ電圧、過渡現象が発生する。したがって、インバータ回路を駆動するトランジスタ等は発生するサージ電圧、過渡現象を想定して試験を実施する必要がある。
しかし、サージ電圧、過渡現象は多種多様であるため、容易に想定した試験を実施することができない。
Many of the devices driven by the inverter circuit have a large inductance such as a motor. When the inductance is energized, a large surge voltage and transient phenomenon occur. Therefore, it is necessary to carry out the test assuming the surge voltage and the transient phenomenon that are generated in the transistor or the like that drives the inverter circuit.
However, since there are various surge voltages and transient phenomena, it is not possible to easily carry out the assumed test.
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電流は数百A以上の電流のため、接続配線は低抵抗の太い線材を使用する必要がある。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。 Since the current applied to test a semiconductor element such as a transistor is several hundred A or more, it is necessary to use a thick wire with low resistance for the connection wiring. 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.
電源装置132は、接続確認時に電流Ia(図示せず)を出力する。電流Iaは、接続確認のための試験電流よりも十分小さい電流である。Ia<0.1Idが例示される。電流Iaが流れる場合、スイッチ等の接続、試験デバイスの接続等が完了しているとして、試験電流を流す試験モードに入る。電流Iaが測定できない場合、スイッチ等の接続、試験デバイスの接続等が不良として試験モードにはならない。
The
スイッチ回路Ssbとスイッチ回路Ssdはオンされ、スイッチ回路Sscはオフされる。トランジスタ117sにはオン電圧が印加され、トランジスタ117mにはオフ電圧が印加される。トランジスタ117sが正常に接続されている場合、電流センサ129によりクランプメータ128に電流Iaが検出され、接続不良の場合、Iaは検出されない。接続が正常の場合、次のサイクルから電源装置132は試験電流Idを流す。
The switch circuit Ssb and the switch circuit Ssd are turned on, and the switch circuit Ssc is turned off. An on voltage is applied to the
トランジスタ117mの接続確認は、スイッチ回路Ssbとスイッチ回路Ssdはオフされ、スイッチ回路Sscはオンされる。トランジスタ117mにはオン電圧が印加され、トランジスタ117sにはオフ電圧が印加される。トランジスタ117mが正常に接続されている場合、電流センサ129によりクランプメータ128に電流Iaが検出され、接続不良の場合、Iaは検出されない。接続が正常の場合、次のサイクルから電源装置132は試験電流Idを流す。
To confirm the connection of the
半導体試験は、試験する半導体素子等の接続確認を行ってから、通常の試験電流Idを印加するため、試験をする半導体素子等を破壊することがない。 In the semiconductor test, the normal test current Id is applied after confirming the connection of the semiconductor element to be tested, so that the semiconductor element to be tested is not destroyed.
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電気素子の試験装置及び試験方法を説明する。
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。
Hereinafter, the test apparatus and test method for the electric element according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the attached drawings.
In the embodiment described in the specification, among the power semiconductor elements as electric elements, the IGBT will be mainly described as an example.
本発明はIGBTに限定されるものではなく、逆導通IGBT(RC-IGBT)、SiCトランジスタ、MOSFET、JFET、サイリスタ、ダイオード、サーミスタ、ポジスタ等の各種の半導体素子に適用することができる。 The present invention is not limited to IGBTs, and can be applied to various semiconductor elements such as reverse conduction IGBTs (RC-IGBTs), SiC transistors, MOSFETs, JFETs, thyristors, diodes, thermistas, and positors.
また、半導体素子に限定されるものではなく、抵抗素子、コンデンサ、コイル、水晶素子、バリスタ、ZNR等の半導体素子以外の電気素子にも本発明が適用できることは言うまでもない。
明細書、図面に記載する本発明の実施例は、それぞれの実施例の一部または全部と組み合わせることができ、変更して組み合わせることができる。
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 other than semiconductor elements such as resistance elements, capacitors, coils, crystal elements, varistores, and ZNRs.
The embodiments of the present invention described in the specification and drawings can be combined with a part or all of the respective embodiments, and can be modified and combined.
図2は本発明の半導体素子試験装置の構成図及び説明図である。図2に図示するように本発明の半導体素子試験装置は、筐体210、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。
FIG. 2 is a block diagram and an explanatory diagram of the semiconductor device test apparatus of the present invention. As shown in FIG. 2, the semiconductor device test apparatus of the present invention includes a
加熱冷却プレート134には、試験をするトランジスタ117等が加熱冷却プレート134と密着して配置される。密着させるため、熱伝達シートを配置、シリコングリスを塗布してもよい。
A
図10に図示するように、隔壁217には、図7、図8、図9等で説明する接続構造体218を挿入する開口部216が配置されている。隔壁215には電源配線212を挿入する穴が配置されている。
As shown in FIG. 10, the
図2に示す制御ラック131には、半導体素子117に試験電流、試験電圧を供給する電源装置132と、半導体素子117等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。電源装置132は、一例として電源装置132aと電源装置132bを有する。電源装置132aは順方向(正極性)の電流Idを出力し、電源装置132bは電源装置132aと逆方向の電流Id(逆極性)を出力あるいは発生する。
The
なお、電流Idは定電流として説明するが、定電流に限定されるものではない。試験をする半導体素子等の試験状態に応じて変化させる可変電流であってもよい。また、試験をする半導体素子に供給するものは電流Idに特定されるものではなく、電圧であってもよい。 Although the current Id is described as a constant current, it is not limited to the constant current. It may be a variable current that changes according to the test state of the semiconductor element to be tested. Further, what is supplied to the semiconductor element to be tested is not specified by the current Id, but may be a voltage.
半導体素子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、ゲート駆動電圧Vg、トランジスタ117のチャンネル間電圧Vceを変化させて試験の条件を設定し、試験を実施する。
The
なお、温度情報Tjとは、トランジスタ等の試験素子の温度、トランジスタあるいはダイオード等など試験を行う素子に流す電流による端子電圧、端子電圧の変化、前記端子電圧等から求められる温度関連情報、前記端子電圧等から計算される値、試験素子等を測定して得られる発熱等である。本明細書では、温度情報Tjと記載するが、温度情報はTjに限定されるものではないことは言うまでもない。
図2に図示する制御回路133は、電源装置132を制御し、電源装置132は、試験をする半導体素子117に試験電圧または電流を供給する。
The temperature information Tj includes the temperature of a test element such as a transistor, the terminal voltage due to the current flowing through the element to be tested such as a transistor or a diode, the change in the terminal voltage, the temperature-related information obtained from the terminal voltage, and the terminal. It is a value calculated from a voltage or the like, heat generation obtained by measuring a test element or the like. In the present specification, the temperature information is described as Tj, but it goes without saying that the temperature information is not limited to Tj.
The
温度情報Tjが変化あるいは所定値まで変化すると、試験をしている半導体素子117が劣化あるいは特性が変化していると判断し、半導体素子117の試験を停止、あるいは、試験方法、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
チラー136の循環水を加温または冷却することにより、半導体素子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半導体素子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。
By heating or cooling the circulating water of the
本発明の半導体素子試験装置及び半導体素子の試験方法は、多種多様な半導体素子117、半導体モジュール117に対応できる。一例として図28の半導体素子117等は、大電流が印加あるいは出力される端子P電極端子、O電極端子、N電極端子と、ゲート電圧を印加するゲート端子g(ゲート端子gm、ゲート端子gs)、コレクタ端子c(コレクタ端子cm、コレクタ端子cs)、エミッタ端子e(エミッタ端子em、エミッタ端子es)を有する。
The semiconductor device test apparatus and the semiconductor device test method of the present invention can be applied to a wide variety of
図28は半導体素子の概観図と等価回路図である。図28(a1)(a2)は、トランジスタ117(トランジスタ117m、トランジスタ117s)とダイオードDi(ダイオードDim、ダイオードDis)を有する構成である。
FIG. 28 is an overview diagram and an equivalent circuit diagram of the semiconductor element. 28 (a1) and 28 (a2) have a configuration including a transistor 117 (
図28(b1)(b2)は、トランジスタ117(トランジスタ117m、またはトランジスタ117s)とダイオードDi(ダイオードDim、またはダイオードDis)を有する半導体素子の端子を接続することにより、複数のトランジスタを連結して試験を行う構成である。
In FIGS. 28 (b1) and 28 (b2), a plurality of transistors are connected by connecting a terminal of a semiconductor element having a transistor 117 (
図28(c1)(c2)は、トランジスタ117(トランジスタ117m、またはトランジスタ117s)とダイオードDs、ダイオードDmを有する構成である。ダイオードDs、ダイオードDmはトランジスタ117の温度を検出あるいは温度変化を評価するダイオードである。ダイオードDs、ダイオードDmはトランジスタの3端子(ゲート端子、コレクタ端子、エミッタ端子)から独立して配置、形成されている。
FIGS. 28 (c1) and 28 (c2) have a configuration including a transistor 117 (
以下の実施例では、主として図28に図示する半導体素子117を例示して説明をする。また、IGBTに限定されるものではなく、SiC、バイポーラトランジスタ、MOSトランジスタ、FET等の他の3端子を有するトランジスタでもよいことは言うまでもない。また、これに限定するものではなく、抵抗素子等の半導体素子以外の電気的素子にも本発明の実施例が適用できることは言うまでもない。
In the following examples, the
また、図28に図示するように、複数のトランジスタが接続されたものに限定されるものではなく、1個のトランジスタあるいは半導体あるいは電気素子を試験するものであっても適用できることは言うまでもない。 Further, as shown in FIG. 28, it is not limited to the one in which a plurality of transistors are connected, and it goes without saying that the test can be applied to one transistor, a semiconductor, or an electric element.
図1は本発明の半導体素子試験装置のブロック図及び説明図である。図1は試験を実施する半導体素子117として、図28(a)と例示している。ただし、図28(a)に限定されるものではないことは言うまでもない。
FIG. 1 is a block diagram and an explanatory diagram of the semiconductor device test apparatus of the present invention. FIG. 1 exemplifies FIG. 28 (a) as a
半導体素子試験装置の電源装置132は、順方向の定電流を発生する電源装置132a、逆方向の定電流を発生する電源装置132bを有する。トランジスタ117s、トランジスタ117mに試験電流を印加する時は、電源装置132aから定電流を供給する。ダイオードDis、ダイオードDimに試験電流を印加する時は、電源装置132bから定電流を供給する。なお、試験は定電流に限定されるものではなく、一定電圧でも良い。また、所定時間あるいは所定周期で、電圧または電流を可変しても良い。
The
電源装置132から流出、あるいは電源装置132に流入あるいは流出する電流は、電流センサ129で検出あるいはピックアップされ、クランプメータ128により電流を検出あるいは電流を測定される。
The current flowing out of the
クランプメータ128は、試験とするトランジスタ117に印加されるゲート制御信号(オンオフ信号)に同期して、電源配線212に流れる電流を測定あるいはサンプリングする。なお、電流の測定器はクランプメータ128に限定されるものではなく、例えば、電源配線212からの磁気、電磁波を検出する機器などであってもよい。
The
電源装置132に流入する電流は、図1の電流センサ129aのように、電源配線212a(グランド配線)に配置する。電源装置132から流出する電流は、図1の電流センサ129bのように、電源配線212b(電源配線)に配置あるいは設置する。
The current flowing into the
クランプメータ128は、試験とするトランジスタ117に印加されるゲート制御信号(オンオフ信号)に同期して、電源配線212に流れる電流を測定あるいはサンプリングする。なお、電流の測定器はクランプメータ128に限定されるものではなく、例えば、電源配線212からの磁気、電磁波を検出する機器などであってもよい。
The
接続を変更するスイッチ回路124との接続は、フォークプラグ205を用いる。接続及び接続変更は、筐体の隔壁に設けた開口部を介して、フォークプラグ205を挿入し、スイッチ回路124と電気的に接触させることにより行う。
A
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を出力する。電源装置132は、コントロール回路基板(コントローラ)111からの制御信号に同期させて電力(電流、電圧)を供給する。電源装置132は、出力する最大電圧値を設定することができる。
The
電源装置132は、順方向の電流Idを出力する電源装置132aと、逆方向の電流Idを出力する電源装置132bとを保有する。電源装置132a及び電源装置132bはコントローラ111により制御される。
The
スイッチ回路122a(SWa)は、電源装置132a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)させる機能を有する。スイッチ回路122b(SWb)は、電源装置132b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)させる機能を有する。
The
スイッチ回路124cは主としてトランジスタ117sのチャンネル間(エミッタ端子-コレクタ端子)を短絡する機能を有する。あるいは、グランド配線とトランジスタ117mのコレクタ端子とを接続する機能を有する。
The
スイッチ回路124dは主としてトランジスタ117mのチャンネル間(エミッタ端子-コレクタ端子)を短絡する機能を有する。あるいは、電源配線212とトランジスタ117sのエミッタ端子とを接続する機能を有する。
The
図1に図示するように、トランジスタ117mの端子(エミッタ端子em、ゲート端子gm、コレクタ端子cm)にコネクタ202mが接続される。トランジスタ117sの端子(エミッタ端子es、ゲート端子gs、コレクタ端子cs)にコネクタ202sが接続される。
As shown in FIG. 1, the
図3、図6等に図示するように、P電極端子(素子端子226a)にフォークプラグ205eが接続され、O電極端子(素子端子226c)にフォークプラグ205hが接続され、N電極端子(素子端子226b)にフォークプラグ205cが接続される。フォークプラグ205の脱着等により、スイッチ回路124と半導体素子117の端子(P端子、O端子、N端子)とが接続される。
As shown in FIGS. 3 and 6, the
試験を行う半導体素子117(半導体素子117s、半導体素子117m)のダイオードDi(ダイオードDim、ダイオードDis)には、試験電流Idが印加されていない期間に、所定の定電流Icが印加される。ダイオードの等価的抵抗値は温度によって変化し、所定の定電流の印加によりダイオードDiの端子電圧が変化する。この端子電圧Viの情報から温度情報Tjを求める。
図3は図1のサンプル接続回路203を中心とし、サンプル接続回路203を説明する説明図およびブロック図である。
A predetermined constant current Ic is applied to the diode Di (diode Dim, diode Dis) of the semiconductor element 117 (
FIG. 3 is an explanatory diagram and a block diagram illustrating the
サンプル接続回路203は、トランジスタ117m、トランジスタ117sのコレクタ端子、ゲート端子、エミッタ端子と接続される。サンプル接続回路203は、デバイス制御回路基板209、コントロール回路基板111と接続され、制御される。
The
図3に図示するように、トランジスタ117mのゲート端子gmとエミッタ端子em間に短絡回路137mが形成または配置される。トランジスタ117sのゲート端子gsとエミッタ端子es間に短絡回路137sが形成または配置される。
As shown in FIG. 3, a
なお、短絡回路137は、スイッチに限定されるものではなく、たとえば、短絡コネクタであってもよい。短絡回路137の動作は、コントロール回路基板111等により制御できるように構成することが好ましい。たとえば、短絡回路137はアナログスイッチ等で構成する。
The short-circuit circuit 137 is not limited to the switch, and may be, for example, a short-circuit connector. It is preferable that the operation of the short-circuit circuit 137 is configured so that it can be controlled by a
短絡回路137sがオンすることにより、トランジスタ117sのゲート端子gsとエミッタ端子es間が短絡され、トランジスタ117sがダイオード接続される。
When the short-
短絡回路137mがオンすることにより、トランジスタ117mのゲート端子gmとエミッタ端子em間が短絡され、トランジスタ117mがダイオード接続される。
When the short-
図3に図示するように、トランジスタ117mのダイオードDimに定電流Icmを流すように、定電流回路118mが構成され、トランジスタ117mのコレクタ端子cmとエミッタ端子em間の電圧でダイオードDimの端子間電圧を測定する。また、トランジスタ117sのダイオードDisに定電流Icsを流すように、定電流回路118sが構成され、トランジスタ117sのコレクタ端子csとエミッタ端子es間の電圧でダイオードDisの端子間電圧を測定する。
As shown in FIG. 3, a constant
ダイオードDiに定電流を流す時は、トランジスタ117をオフさせる。ダイオードDimへの定電流Icmは、トランジスタTmより引込電流として流す。ダイオードDisへの定電流Icsは、トランジスタTsより引込電流として流す。
When a constant current is passed through the diode Di, the
ダイオードDimの端子間電圧は、トランジスタ117mのコレクタ端子cmとエミッタ端子emに接続された電圧検出回路116mで測定あるいは取得する。ダイオードDisの端子間電圧は、トランジスタ117sのコレクタ端子csとエミッタ端子esに接続された電圧検出回路116sで測定あるいは取得する。
The voltage between the terminals of the diode Dim is measured or acquired by the
サンプル接続回路203には、ゲート信号制御回路112、ゲートドライバ回路113、ドライブ素子回路127a、短絡回路137、定電流回路118、電圧検出回路116、温度測定回路115等が形成、配置されている。
A gate signal control circuit 112, a gate driver circuit 113, a drive element circuit 127a, a short circuit circuit 137, a constant current circuit 118, a voltage detection circuit 116, a temperature measurement circuit 115, and the like are formed and arranged in the
各回路の端子は、コネクタ202の接続ピン206、コネクタ208の接続ピン206と接続されている。接続ピン206との接続位置の変更は、ソケットピン(図示せず)等により変更あるいは可変できるように構成されている。また、アナログスイッチ(図示せず)等のより、任意のあるいは所定の接続ピン206と接続変更ができるように構成されている。したがって、本発明の半導体素子試験装置は、試験をする半導体素子117の端子位置、試験条件、試験方法により、サンプル接続回路203の内部配線と接続ピン206の接続を変更することができる。
The terminals of each circuit are connected to the
サンプル接続回路203は図7に図示するように、試験をする半導体素子117等の近傍に配置される。半導体素子117とサンプル接続回路203とを接続する信号配線222の長さを短くするためである。信号配線222には、トランジスタ117のゲートオンオフ信号等が伝送される。ゲートオンオフ信号にノイズ等が多重されると、試験中のトランジスタ117がノイズでオンし、破壊する危険があるからである。
As shown in FIG. 7, the
本発明はサンプル接続回路203をトランジスタ117の近傍に配置する。トランジスタ117は試験する信号により、サンプル接続回路203の配線接続を変更する必要がある。本発明はサンプル接続回路203の内部配線を容易に変更できるように構成しているため、サンプル接続回路203の位置を移動することなく、各種の試験に対応することができる。
In the present invention, the
図3の実施例は、トランジスタ117は、図28(a)、または図28(b)を試験するトランジスタとして用いた構成である。図4の実施例は、トランジスタ117は、図28(c)を試験するトランジスタとして用いた構成である
In the embodiment of FIG. 3, the
図3、図4で図示するように、試験するトランジスタ117の構成が異なると、コネクタ202の接続ピン206の結線状態が異なる。図3、図4に図示するように、本発明のサンプル接続回路203内で結線状態を容易に変更することができる。
As shown in FIGS. 3 and 4, if the configuration of the
図4では、定電流回路118の一端子は、コネクタ202のP2端子と接続され、図3では、定電流回路118の一端子は、コネクタ202のP4端子と接続される。接続変更は、手動であるいは、アナログスイッチ回路等でコントローラ回路111からの設定で変更される。
図1に図示するように、トランジスタ117mにはコネクタ202mが接続され、トランジスタ117sにはコネクタ202sが接続されている。
In FIG. 4, one terminal of the constant current circuit 118 is connected to the P2 terminal of the
As shown in FIG. 1, a
ダイオードDmとダイオードDsのうち、少なくとも一方に温度モニター用の所定の定電流Ic(Ics、Icm)が印加される。ダイオードの等価的抵抗値は半導体素子117の温度によって変化し、所定の定電流の印加によりダイオードD(ダイオードDm、ダイオードDs)の端子電圧が変化する。この端子電圧Viの情報から温度測定回路(温度測定回路115s、温度測定回路115m)温度情報Tj(温度情報Tjs、温度情報Tjm))を求める。
A predetermined constant current Ic (Ics, Icm) for temperature monitoring is applied to at least one of the diode Dm and the diode Ds. The equivalent resistance value of the diode changes depending on the temperature of the
図3、図4に図示するように、トランジスタ117mのゲート端子gmとエミッタ端子em間に短絡回路137mが形成される。トランジスタ117sのゲート端子gsとエミッタ端子es間に短絡回路137sが形成される。短絡回路137は、一例としてスイッチングトランジスタである。あるいはアナログスイッチが例示される。
なお、短絡回路137はトランジスタ等の素子だけに限定されるものではない。たとえば、コネクタ、ショートピンでメカニカルに短絡してもよい。
As shown in FIGS. 3 and 4, a
The short-circuit circuit 137 is not limited to elements such as transistors. For example, a connector or a short pin may be mechanically short-circuited.
短絡回路137(短絡回路137m、短絡回路137s)がオンすることにより、トランジスタ117mまたはトランジスタ117sのエミッタ端子とゲート端子が短絡される。トランジスタ117m、トランジスタ117sのエミッタ端子とゲート端子が短絡させることにより、トランジスタ117m、トランジスタ117sはダイオード接続となる。なお、短絡回路137(短絡回路137s、短絡回路137m)は、サンプル接続回路203(サンプル接続回路203s、サンプル接続回路203m)内に配置または構成してもよい。
When the short-circuit circuit 137 (short-
サンプル接続回路203は、ゲートドライバ回路113、ゲート信号制御回路112、ダイオードの端子電圧を測定する電圧検出回路116、ダイオードに印加する定電流を発生する定電流回路118(定電流回路118s、定電流回路118m)、ドライブ素子回路127a(ドライブ素子回路127as、ドライブ素子回路127am)等を保有する。
The
ゲートドライバ回路113は、出力電圧Vsgを可変することができる。ゲートドライバ回路113はオン電圧、オフ電圧を変化あるいは設定することができる。たとえば、図22に図示するように、オフ電圧0Vから、0Vより低いVt電圧までを駆動タイミングに合わせて変更することができる。また、0V以上の電圧に設定することができる。
また、ゲートドライバ回路113は、図22に図示するオン電圧Vgを駆動タイミングに合わせて変化変更させる。
The gate driver circuit 113 can change the output voltage Vsg. The gate driver circuit 113 can change or set the on voltage and the off voltage. For example, as shown in FIG. 22, the off voltage from 0V to the Vt voltage lower than 0V can be changed according to the drive timing. Further, the voltage can be set to 0 V or higher.
Further, the gate driver circuit 113 changes and changes the on-voltage Vg shown in FIG. 22 according to the drive timing.
たとえば、tn2、tn1期間等において、ダイオードD(ダイオードDis、ダイオードDim)に電流Icを供給し、試験をするトランジスタ117の温度情報を取得する際には、トランジスタ117のゲート端子にVt電圧を印加し、試験電流Idを流す場合は、トランジスタ117のVg電圧を印加する場合が例示される。
For example, when a current Ic is supplied to a diode D (diode Dis, diode Dim) during the tun2 and tun1 periods and the temperature information of the
Vg2>Vg1の場合において、トランジスタ117に電流Icを流して温度情報を取得する際は、トランジスタ117のゲート端子に高い電圧Vg2を印加してトランジスタ117のチャンネル間の抵抗値を低くする。トランジスタ117のチャンネル間の抵抗値が低くすることにより、トランジスタ117のチャンネル間での発熱が極めて小さくなり、精度よくトランジスタ117の温度(温度情報Tj)を取得することができる。試験時は、トランジスタ117のゲート端子に試験電圧Vg1を印加して試験を行う。
定電流Icを流した状態で、意図した温度情報Tjを設定し、パワーサイクル試験を実施することができる。
In the case of Vg2> Vg1, when the current Ic is passed through the
With the constant current Ic flowing, the intended temperature information Tj can be set and the power cycle test can be performed.
温度情報Tjは、一定周期あるいは一定期間で取得する。したがって、Vg2、Vg1は一定周期あるいは一定期間で変化あるいは変更する。Vg2、Vg1は、任意の電圧値に設定できる。 The temperature information Tj is acquired at a fixed cycle or a fixed period. Therefore, Vg2 and Vg1 change or change in a fixed cycle or a fixed period. Vg2 and Vg1 can be set to any voltage value.
以上のように、温度測定(温度情報Tj)の測定時と、試験時のゲート端子電圧を変化あるいは設定することにより、良好な温度情報の取得と、試験を実施することができる。なお、Vg2とVg1の電圧変更は、図23の周期tc(tc1、tc2、・・・・・)に同期して実施できるように構成している。 As described above, good temperature information can be obtained and the test can be carried out by changing or setting the gate terminal voltage at the time of measurement of temperature measurement (temperature information Tj) and at the time of test. It should be noted that the voltage changes of Vg2 and Vg1 are configured so that they can be performed in synchronization with the period ct (tc1, ct2, ...) In FIG.
図3において、ダイオードDi(ダイオードDim、ダイオードDis)に定電流を印加してダイオードDiの端子電圧を測定することにより、試験する半導体素子117の温度を測定する。しかし、これに限定するものではない。ダイオードDiの代わりに、トランジスタ117の形成時に付加的に形成された寄生ダイオードを用いて温度を測定してもよい。また、トランジスタ117のパッケージに別チップからなるダイオードを組み込んでおき、このダイオードを用いて、トランジスタ117の温度、温度特性を測定してもよいことは言うまでもない。
In FIG. 3, the temperature of the
また、トランジスタチップにボディダイオードを形成し、このダイオードを用いてもよい。その他、熱電対、温度センサ等を用いてもよい。温度を測定する手段物は、半導体素子117に内蔵してもよいし、半導体素子117に密接して取り付けてもよい。
Further, a body diode may be formed on the transistor chip and this diode may be used. In addition, a thermocouple, a temperature sensor, or the like may be used. The means for measuring the temperature may be built in the
また、トランジスタ117のパッケージに取り付けた熱電対等によりトランジスタ117の温度を測定してもよい。以上の事項は、本発明の他の半導体素子においても適用される。
Further, the temperature of the
図4において、ダイオードDs、またはダイオードDmに定電流Icを印加してダイオードDsまたはダイオードDmの端子電圧を測定することにより、試験する半導体素子117の温度を測定する。しかし、これに限定するものではない。ダイオードDs等の代わりに、トランジスタ117の形成時に付加的に形成されたボディダイオードを用いて温度を測定してもよい。その他、熱電対、温度センサ等を用いてもよい。温度を測定する手段物は、半導体素子117に内蔵してもよいし、半導体素子117に密接して取り付けてもよい。
In FIG. 4, the temperature of the
図1、図7、図8に図示するように、サンプル接続回路203はトランジスタ117(半導体素子117)と接続する信号配線222の長さを短くするように、トランジスタ117の近傍に配置される。近傍とは50mm程度以下である。
As shown in FIGS. 1, 7, and 8, the
図3のトランジスタ117では、独立したダイオードは形成されていない。したがって、定電流回路118の出力電流は、コネクタ202のP1とP4間に印加する。図4のトランジスタ117では、独立したダイオードは形成されている。したがって、定電流回路118の出力電流は、コネクタ202のP1とP2間に印加する。
In the
図3のトランジスタ117の構成と、図4のトランジスタ117の構成では、定電流回路118が出力する電流の大きさ、電流印加タイミング、接続するコネクタ202のピン位置を変更する必要がある。また、ドライブ素子回路127aの抵抗値等も試験をするトランジスタ117の使用に合わせて設定変更をする必要がある。また、短絡回路137の制御、接続ピン206位置の変更も必要となる場合がある。
In the configuration of the
本発明は、サンプル接続回路203を基本的に共通とし、試験条件、試験方法、試験をするトランジスタ117の仕様に合わせて接続状態を切り替えることができる。なお、図3、図4では図示していないが、サンプル接続回路203内に、アナログスイッチ回路あるいはリレー回路が配置され、これらの回路で、設定変更を行う。
In the present invention, the
サンプル接続回路203はトランジスタ117mのゲート端子gmに印加するゲート信号波形を発生するゲートドライバ回路113m、ゲート信号の立ち上がり波形及び立下り波形を調整、あるいは設定するドライブ素子回路127am、短絡回路137m等を保有する。
The
また、サンプル接続回路203はトランジスタ117mのダイオードDmに印加する定電流Icmを発生する定電流回路118m、ダイオードDmの端子電圧を測定あるいは検出する電圧検出回路116mを保有する。
Further, the
また、サンプル接続回路203はトランジスタ117sのゲート端子gsに印加するゲート信号波形を発生するゲートドライバ回路113s、ゲート信号の立ち上がり波形及び立下り波形を調整、あるいは設定するドライブ素子回路127as、短絡回路137s等を保有する。
Further, the
また、サンプル接続回路203は、トランジスタ117sのダイオードDsに印加する定電流Icsを発生する定電流回路118s、ダイオードDsの端子電圧を測定あるいは検出する電圧検出回路116sを保有する。
Further, the
図3、図4では、トランジスタ117のゲート端子gの入力インピーダンスはドライブ素子回路127aが接続されているとした。しかし、トランジスタ117の駆動波形の設定は、抵抗値の変更あるいは設定に限定されるものではない。
本発明は、ゲート端子等に印加する信号波形の変更、信号波形設定、試験状態の変更のため、図5に示すドライブ可変回路126を形成あるいは構成している。
In FIGS. 3 and 4, it is assumed that the drive element circuit 127a is connected to the input impedance of the gate terminal g of the
The present invention forms or configures the drive variable circuit 126 shown in FIG. 5 for changing the signal waveform applied to the gate terminal or the like, setting the signal waveform, and changing the test state.
ドライブ可変回路126内は、複数のドライブ素子回路127を保有する。ドライブ可変回路126はコントロール回路111で制御され、1つ以上のドライブ素子回路127が選択されて、試験をするトランジスタ117のゲート端子と電気的に接続される。また、ドライブ素子回路127の抵抗素子の抵抗値(Vr、R1、R2)は可変され、所定値に設定される。
The drive variable circuit 126 has a plurality of
ドライブ可変回路126のドライブ素子回路127aの抵抗値Vrは、0(Ω)から500(Ω)間で任意の値に設定できる。また、一定電圧、あるいは時間的に変化させることができるように構成されている。たとえば、電子ボリウムの使用が例示される。 The resistance value Vr of the drive element circuit 127a of the drive variable circuit 126 can be set to an arbitrary value between 0 (Ω) and 500 (Ω). Further, it is configured so that it can be changed at a constant voltage or with time. For example, the use of an electronic volume is exemplified.
ドライブ可変回路126は、トランジスタ117のゲート端子gに印加するゲート電信号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)を設定できる。
The drive variable circuit 126 can set the slope of the rising waveform (rising time Tr) and the slope of the falling waveform (falling time Td) of the gate electric signal applied to the gate terminal g of the
図3、図4等において、ドライブ可変回路126のドライブ素子回路127aの抵抗値Vrは、可変としたがこれに限定するものではない。例えば、ドライブ可変回路126を外付け抵抗としてもよい。 In FIGS. 3 and 4, the resistance value Vr of the drive element circuit 127a of the drive variable circuit 126 is variable, but is not limited thereto. For example, the variable drive circuit 126 may be used as an external resistance.
図5は本発明の半導体素子試験装置のドライブ可変回路126を中心とした説明図及びブロック図である。主として、ドライブ可変回路126は、トランジスタ117等の半導体素子のゲート端子のインピーダンス、ゲート端子に印加する信号波形の立ち上がり(ターンオン)波形、立ち下り(ターンオフ)時間波形を設定する回路である。
FIG. 5 is an explanatory diagram and a block diagram centered on the drive variable circuit 126 of the semiconductor device test apparatus of the present invention. Mainly, the drive variable circuit 126 is a circuit for setting the impedance of the gate terminal of a semiconductor element such as a
図5において、ドライブ可変回路126内には、複数のドライブ素子回路127が配置されている。ドライブ可変回路126は、トランジスタ117s及びトランジスタ117mに対応するように配置されている。ドライブ素子回路127aの抵抗素子は、抵抗値を0Ωから300Ωの範囲で可変できるように構成されている。
In FIG. 5, a plurality of
スイッチ回路S1(スイッチ回路S1s、スイッチ回路S1m)、スイッチ回路S2(スイッチ回路S2s、スイッチ回路S2m)、スイッチ回路S3(スイッチ回路S3s、スイッチ回路S3m)、スイッチ回路S4(スイッチ回路S4s、スイッチ回路S4m)は、各々独立してオンオフ(オープン、クローズ)設定できるように構成されている。したがって、複数のドライバ素子回路127を同時に選択することができる。
Switch circuit S1 (switch circuit S1s, switch circuit S1m), switch circuit S2 (switch circuit S2s, switch circuit S2m), switch circuit S3 (switch circuit S3s, switch circuit S3m), switch circuit S4 (switch circuit S4s, switch circuit S4m). ) Is configured to be able to be set on / off (open, closed) independently. Therefore, a plurality of
低オン電圧を保持するのに、IGBT、バイポーラトランジスタでは大きなベース電流が必要である。一方、パワーMOSFETは電圧制御素子のため、ゲートに電荷をチャージするだけの小さな電力でドライブすることができる。
パワーMOSFETの入力容量はやや大きいため、特に高速スイッチングの場合、低インピーダンス信号源で入力容量を急速に充電する必要がある。
ターンオン時間を短くするためには低インピーダンスドライブが必要であるが、ゲート・ソース間電圧を高くすると、逆にターンオフ時間が長くなる。
In order to maintain a low on-voltage, a large base current is required for IGBTs and bipolar transistors. On the other hand, since the power MOSFET is a voltage control element, it can be driven with a small amount of electric power enough to charge the gate.
Since the input capacitance of the power MOSFET is rather large, it is necessary to rapidly charge the input capacitance with a low impedance signal source, especially in the case of high-speed switching.
A low impedance drive is required to shorten the turn-on time, but increasing the gate-source voltage conversely increases the turn-off time.
以上のように、試験をする半導体素子117の特性に合わせてゲート端子への入力インピーダンス等を適正に設定する必要がある。本発明では、ドライブ可変回路126内にドライバ素子回路127を有することにより、容易に入力インピーダンス等を設定することができる。つまり、試験をする半導体素子のゲート抵抗値を変えることでスイッチング時間を変えることができる。
As described above, it is necessary to appropriately set the input impedance to the gate terminal and the like according to the characteristics of the
本発明において、オンとオフ側でスイッチング性能を変えたい場合は、ドライブ可変回路126内の任意のドライブ素子回路127の選択、ドライブ素子回路127aの抵抗値の変更により可能である。
In the present invention, when it is desired to change the switching performance on the on and off sides, it is possible by selecting an arbitrary
以上のように、試験をする半導体素子117の特性に合わせてゲート端子への入力インピーダンス等を適正に設定する必要がある。本発明では、ドライブ可変回路126内にドライバ素子回路127を有することにより、容易に入力インピーダンス等を設定することができる。つまり、試験をする半導体素子のゲート抵抗値を変えることでスイッチング時間を変えることができる。
As described above, it is necessary to appropriately set the input impedance to the gate terminal and the like according to the characteristics of the
本発明において、オンとオフ側でスイッチング性能を変えたい場合は、ドライブ可変回路126内の任意のドライブ素子回路127の選択、ドライブ素子回路127aの抵抗値の変更により可能である。
In the present invention, when it is desired to change the switching performance on the on and off sides, it is possible by selecting an arbitrary
たとえば、ドライブ素子回路127bの場合、オン時のゲート抵抗はR1、オフ時のゲート抵抗は R2となる。ドライブ素子回路127cの場合、オン時のゲート抵抗はR1とR2の並列、オフ時のゲート抵抗はR2となる。ドライブ素子回路127dの場合、オン時のゲート抵抗はR2、オフ時のゲート抵抗はR1とR2の並列となる。ドライブ素子回路127の選択は、コントローラ111により行う。
For example, in the case of the drive element circuit 127b, the gate resistance when on is R1 and the gate resistance when off is R2. In the case of the drive element circuit 127c, the gate resistance when on is R1 and R2 in parallel, and the gate resistance when off is R2. In the case of the drive element circuit 127d, the gate resistance when on is R2, and the gate resistance when off is R1 and R2 in parallel. The selection of the
以上のように本発明の半導体素子試験装置は、ドライブ可変回路126により、実使用状態で半導体素子の試験を実施することができる。また、過負荷駆動試験、サージ耐圧試験、アバランシェ試験等の多種多様な試験を容易に実施することができる。 As described above, the semiconductor device test apparatus of the present invention can test a semiconductor device in an actual use state by the drive variable circuit 126. In addition, a wide variety of tests such as an overload drive test, a surge withstand voltage test, and an avalanche test can be easily performed.
トランジスタ117のゲート端子gに印加するゲート駆動信号Vsgは、エミッタ端子eの電位が基準となる。図22(a)に図示するように、トランジスタ117をオンさせる電圧をVgとすれば、エミッタ電位から、Vg電圧を印加した時、トランジスタ117がオン状態となる。
The gate drive signal Vsg applied to the gate terminal g of the
本発明では、0(V)電位は、トランジスタ117をオフさせる電圧としている。図22(a)のVt電圧は、0(V)電位よりも負極性の電圧である。オン電圧の印加前に、負電圧Vt電圧を印加することにより、負電圧Vtからオン電圧(Vg)までの立ち上がり電圧カーブが急峻になる。また、トランジスタ117の種類によっては、トランジスタ117のオフ特性が良好になる。
In the present invention, the 0 (V) potential is a voltage that turns off the
Vt電圧は、tn2期間、tn1期間の時間に印加し、tn2期間、tn1期間は、任意に設定できるように構成されている。なお、ton期間はVg電圧(トランジスタ117のオン電圧)を印加する期間である。また、Vt電圧は任意の電圧に可変し、設定できるように構成されている。 The Vt voltage is applied to the time of the tun2 period and the tun1 period, and the tun2 period and the nt1 period are configured to be arbitrarily set. The ton period is a period in which the Vg voltage (on voltage of the transistor 117) is applied. Further, the Vt voltage is configured to be variable and set to an arbitrary voltage.
図5に図示するように、ドライブ可変回路126のドライブ素子回路127を選択することにより、ゲート駆動信号Vsgの電圧波形を変化させることができる。図22(a)では、一例として、ドライブ素子回路127の選択により変化させるゲート駆動信号Vsg波形を実線、点線等で図示している。
As shown in FIG. 5, the voltage waveform of the gate drive signal Vsg can be changed by selecting the
ゲート駆動信号Vsg波形の変化により、トランジスタ117のチャンネルに流れる電流Idは、図22(b)に図示するように、実線、点線等のように変化する。電流Iaは可変することができる。したがって、電流Idの立下り、立ち上がり時に発生する、サージ電圧・電流、過渡電圧、過渡電流などを試験に適合させて発生させることができる。
Due to the change in the gate drive signal Vsg waveform, the current Id flowing through the channel of the
図22において、一例としてVgをオン電圧、0(V)またはVt電圧をオフ電圧としている。図22(a)のように、オン電圧Vgの印加前に、負電圧を印加し、オン電圧からオフ電圧に変化した後、0(V)にする場合もある。図22(a)のように、Vt電圧の印加期間をなくして、0(V)電圧を印加する場合もある。本発明は、オン電圧、オフ電圧の値あるいは制御はそれぞれに応じて適正に設定する。 In FIG. 22, as an example, Vg is an on voltage and 0 (V) or Vt voltage is an off voltage. As shown in FIG. 22A, a negative voltage may be applied before the on voltage Vg is applied, and the voltage may be changed to 0 (V) after changing from the on voltage to the off voltage. As shown in FIG. 22A, the application period of the Vt voltage may be eliminated and the 0 (V) voltage may be applied. In the present invention, the on-voltage and off-voltage values or controls are appropriately set according to each.
図22(a)のオン信号電圧Vsg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はデバイス制御回路基板209で制御される。
電流電源121は定電流Idを出力し、定電流Idがトランジスタ117のId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Vsg信号電圧により、トランジスタ117はオンオフ動作し、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 Vsg signal voltage output from the gate driver circuit 113 causes the
図5に図示するように、ゲートドライバ回路113の出力側には、ドライブ可変回路126が配置され、ドライブ可変回路126には、ドライブ素子回路127aを有している。または、図3、図4に図示するように、可変抵抗回路125が配置されている。可変抵抗回路125あるいはドライブ素子回路127aの値は、0(Ω)から500(Ω)間で、所定値に、あるいはステッ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、コントローラ回路基板111(コントローラ111)からの制御信号によりドライブ素子回路127aの値を設定してもよい。 As shown in FIG. 5, a drive variable circuit 126 is arranged on the output side of the gate driver circuit 113, and the drive variable circuit 126 has a drive element circuit 127a. Alternatively, as shown in FIGS. 3 and 4, a variable resistance circuit 125 is arranged. The value of the variable resistance circuit 125 or the drive element circuit 127a is configured to be set to a predetermined value or step by step between 0 (Ω) and 500 (Ω). While observing the waveform of the gate terminal g, the value of the drive element circuit 127a may be set by the control signal from the controller circuit board 111 (controller 111).
なお、図5において、ドライブ素子回路127aが図3、図4のドライブ素子回路127aに対応する。本発明の半導体素子試験装置は、ゲート端子に印加する信号波形を試験条件に適合させ、あるいは多種多様な信号波形に対応させるため、図5のように、ドライブ可変回路126を配置あるいは構成する。 In FIG. 5, the drive element circuit 127a corresponds to the drive element circuit 127a of FIGS. 3 and 4. In the semiconductor device test apparatus of the present invention, the drive variable circuit 126 is arranged or configured as shown in FIG. 5 in order to adapt the signal waveform applied to the gate terminal to the test conditions or to correspond to a wide variety of signal waveforms.
トランジスタ117(トランジスタ117s、トランジスタ117m)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 resistance R (not shown) may be arranged between the gate terminal g of the transistor 117 (
ドライブ素子回路127aの値が大きい場合は、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/立ち下がり波形の傾斜が緩やかになる。
When the value of the drive element circuit 127a is large, the slope of the rising / falling waveform of the gate signal of the
一方、ドライブ素子回路127a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。ドライブ素子回路127aの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(トランジスタ117m、トランジスタ117s)のオン時間を調整できる。
On the other hand, when the resistance value of the drive element circuit 127a is small, the slope of the rising / falling waveform of the gate signal becomes steep. By changing the value of the drive element circuit 127a or setting it to a predetermined value, the on-time of the transistor 117 (
また、ダイオードを有するドライバ素子回路127b~ドライバ素子回路127dを選択することにより、ゲート信号の立ち上がり/立ち下がり波形の傾斜を設定あるいは変更あるいは制御することができる。 Further, by selecting the driver element circuit 127b to the driver element circuit 127d having a diode, the slope of the rising / falling waveform of the gate signal can be set, changed, or controlled.
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(トランジスタ117m、トランジスタ117s)のオン時間等を任意に調整できる。
The gate driver circuit 113 can set the slope of the rising waveform (rising time Tr) and the slope of the falling waveform (falling time Td) in the gate voltage applied to the gate terminal g of the
ドライブ素子回路127aの抵抗値等、ドライブ素子回路127の選択は、コントローラ回路基板111(コントローラ111)により設定する。設定は、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)を変化させてもよい。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、リアルタイムに抵抗値を可変制御してもよい。ドライブ素子回路127aを可変制御することにより、トランジスタ117(トランジスタ117m、トランジスタ117s)のオン時間が安定する。
The selection 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(トランジスタ117m、トランジスタ117s)のゲート端子g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(トランジスタ117m、トランジスタ117s)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 g of the transistor 117 (
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(トランジスタ117m、トランジスタ117s)のゲート端子g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g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 g of the transistor 117 (
以上のように、トランジスタ117(トランジスタ117m、トランジスタ117s)のゲート端子に接続されたドライブ素子回路127aの値、ドライブ素子回路127の選択、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により、ゲート波形Vsgを設定できる。
As described above, the value of the drive element circuit 127a connected to the gate terminal of the transistor 117 (
したがって、ゲートドライバ回路113の機能として、トランジスタ117(トランジスタ117m、トランジスタ117s)に発生させる突入電流Is、サージ電圧Vsを変化あるいは変更することができる。
Therefore, as a function of the gate driver circuit 113, the inrush current Is and the surge voltage Vs generated in the transistor 117 (
トランジスタ117(トランジスタ117m、トランジスタ117s)の動作は、トランジスタ117(トランジスタ117m、トランジスタ117s)のゲート端子gのオン電圧の制御だけでなく、電流電源121がトランジスタ117(トランジスタ117m、トランジスタ117s)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。
ゲートドライバ回路113の出力側のドライブ素子回路127aはコントローラ回路基板111により制御される。
The operation of the transistor 117 (
The drive element circuit 127a on the output side of the gate driver circuit 113 is controlled by the
ゲート端子gに印加するゲート波形Vsg等により、トランジスタ117のチャンネルに流れる電流Idは変化し、電流Idにより、図22(c)に図示する温度情報Tjが変化する。図22(c)では実線、点線等により温度情報Tjの変化を図示している。
The current Id flowing in the channel of the
図3、図4等において、Vi電圧(Vis、Vim)は、差分アンプ(減算器)回路で測定あるいは取得する。したがって、トランジスタ117、ダイオードDiに過電圧が印加されることがなく、また、安定して、Vi電圧(Vis、Vim)を取得することができる。
In FIGS. 3 and 4, the Vi voltage (Vis, Vim) is measured or acquired by a difference amplifier (subtractor) circuit. Therefore, an overvoltage is not applied to the
差分アンプ(減算器)回路は、オペアンプ回路等を使用するアナログ回路に限定されるものではない。たとえば、ダイオードDiの端子電圧、ドライブ素子回路127aの端子電圧をアナログ-デジタル変換してデジタル回路処理等で、Vi電圧(Vis、Vim)を取得する構成であってもよいことは言うまでもない。電圧検出回路116(電圧検出回路116m、電圧検出回路116s)及びその周辺回路部においても同様である。
The difference amplifier (subtractor) circuit is not limited to an analog circuit that uses an operational amplifier circuit or the like. For example, it goes without saying that the terminal voltage of the diode Di and the terminal voltage of the drive element circuit 127a may be analog-digitally converted to obtain the Vi voltage (Vis, Vim) by digital circuit processing or the like. The same applies to the voltage detection circuit 116 (
トランジスタ117mの端子にはコネクタ202mの接続ピン206が接続され、トランジスタ117sの端子にはコネクタ202sの接続ピン206が接続される。コネクタ202はトランジスタ117の端子と容易に脱着できるように構成されている。
The
図1におけるサンプル接続回路203(サンプル接続回路203s1、サンプル接続回路203s2、サンプル接続回路203m1、サンプル接続回路203m2)内には、ゲートドライバ回路113、ドライブ素子回路127a、定電流回路118が配置または形成されている。 A gate driver circuit 113, a drive element circuit 127a, and a constant current circuit 118 are arranged or formed in the sample connection circuit 203 (sample connection circuit 203s1, sample connection circuit 203s2, sample connection circuit 203m1, sample connection circuit 203m2) in FIG. Has been done.
図7に図示するように、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。
As shown in FIG. 7, the
サンプル接続回路203は、試験する各トランジスタ117あるいは各トランジスタ117m、各トランジスタ117sに1つのサンプル接続回路203等を設けることが好ましい。しかし、これに限定するものではなく、複数のトランジスタ117等に対して、複数の信号回路を含む1つのサンプル接続回路203を配置してもよい。
It is preferable that the
図7に示すように、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(トランジスタ117m、トランジスタ117s)のゲート端子g(ゲート端子gm、ゲート端子gs)間は、30mm以下の短距離となるように配置されている。
As shown in FIG. 7, the
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、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。
If the distance between the gate driver circuit 113 and the gate terminal g of the
図2に図示するように、サンプル接続回路203s(サンプル接続回路203s1、サンプル接続回路203s2)はコネクタ208sを介して、デバイス制御回路基板209sと接続される。
As shown in FIG. 2, the sample connection circuit 203s (sample connection circuit 203s1, sample connection circuit 203s2) is connected to the device
サンプル接続回路203m(サンプル接続回路203m1、サンプル接続回路203m2)はコネクタ208mを介して、デバイス制御回路基板209mと接続される。
The sample connection circuit 203m (sample connection circuit 203m1, sample connection circuit 203m2) is connected to the device
コントロール回路基板111(コントローラ111)により、デバイス制御回路基板209(デバイス制御回路基板209s、デバイス制御回路基板209m)、サンプル接続回路203s(サンプル接続回路203s1、サンプル接続回路203s2、短絡回路137(短絡回路137m、短絡回路137s)が制御され、必要に応じて、各種データ、電圧、電流値が送受信される。
Device control circuit board 209 (device
図7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。
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C1室に配置される。
As shown in FIG. 7, the device
Since the
サンプル接続回路203(サンプル接続回路203m1、サンプル接続回路203m2、サンプル接続回路203s1、サンプル接続回路203s2)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。
The sample connection circuit 203 (sample connection circuit 203m1, sample connection circuit 203m2, sample connection circuit 203s1, sample connection circuit 203s2) is connected to a
本発明の実施例において、接続プラグ205として、フォークプラグを例示して説明をする。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を接続して、導体板204と接続する。
In the embodiment of the present invention, a fork plug will be illustrated and described 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、板状に限定されるものではなく、棒状のものであってもよい。複数の構造物から構成してもよい。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の少なくとも1つの端子にフォークプラグ205等を形成または配置し、フォークプラグ205と導体板204等の接続対象と電気的接続を取るものであれば、いずれの構成であってもよい。
The present invention is any as long as the
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物に、フォークプラグ205を挿入するとして説明する。しかし、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の一端子(エミッタ端子e)と電気的に接続してもよい。
The
図7等に図示する本発明の半導体素子試験装置の隔壁214、隔壁215、隔壁217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よい。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よい。
The
トランジスタ117に流す試験電流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により制御される。
The test current Id flowing through the
図1、図3、図6等において、試験を行うトランジスタ117は、図28(a)に図示するダイオードDi(ダイオードDim、ダイオードDis)を有するものを例示して説明をする。トランジスタ117mのエミッタ端子emは接地(グランド)されているとして説明をする。トランジスタ117(トランジスタ117m、トランジスタ117s)のゲート端子g(ゲート端子gm、ゲート端子gs)には、ゲートドライバ回路113(ゲートドライバ回路113m、ゲートドライバ回路113s)が接続されている。
In FIGS. 1, 3, 6, 6 and the like, the
サンプル接続回路203(サンプル接続回路203m、サンプル接続回路203s)は、ゲートドライバ回路113、ドライブ素子回路127a、定電流回路118、電圧検出回路116が配置または形成されている。 In the sample connection circuit 203 (sample connection circuit 203m, sample connection circuit 203s), a gate driver circuit 113, a drive element circuit 127a, a constant current circuit 118, and a voltage detection circuit 116 are arranged or formed.
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が誤動作する。
The
図1、図3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はオペアンプ回路を有している。
As shown in FIGS. 1 and 3, a test signal is applied from the gate driver circuit 113 to the gate terminal g of the
図7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は電源装置132、駆動回路系、加熱冷却プレート134等が組み込まれている。
As shown in FIG. 7, 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C1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はコネクタ202等により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。電圧検出回路116はダイオードDiの端子電圧をバッファリングし(出力インピーダンスを低く)、Vi電圧として出力する。Vi電圧は、温度測定回路115でアナログ-デジタル変換される。
The constant current circuit 118 supplies the constant current Ic to the diode Di arranged or formed between the channels of the
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、コントロール回路基板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。
ゲートドライバ回路113は、設定された周波数(オンオフ周期)、設定されたオン電圧をトランジスタ117のゲート端子に印加する。
The temperature measurement circuit 115 obtains the temperature information Tj of the
The gate driver circuit 113 applies a set frequency (on / off cycle) and a set on voltage to the gate terminal of the
ゲートドライバ回路113から出力されるVg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。
ドライブ素子回路127aの抵抗値Vrは、0(Ω)から500(Ω)間で、一定電圧、あるいは時間的に変化する電圧に設定できるように構成されている。
The Vg signal voltage output from the gate driver circuit 113 causes the
The resistance value Vr of the drive element circuit 127a is configured to be set to a constant voltage or a voltage that changes with time between 0 (Ω) and 500 (Ω).
ドライブ素子回路127aは、抵抗値Vrを可変あるいは制御することにより、トランジスタ117のゲート端子gに印加するゲート電圧信号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)を設定できる。
The drive element circuit 127a has a gradient of the rising waveform (rising time Tr) and a gradient of the falling waveform (falling time Td) of the gate voltage signal applied to the gate terminal g of the
図3等において、ドライブ素子回路127aの抵抗値Vrは、可変としたがこれに限定するものではない。例えば、ドライブ素子回路127aを外付け抵抗としてもよい。 In FIG. 3 and the like, the resistance value Vr of the drive element circuit 127a is variable, but is not limited thereto. For example, the drive element circuit 127a may be used as an external resistor.
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。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。
The constant current circuit 118 passes a predetermined constant current Ic. The constant current Ic is applied to the diode Di. By monitoring the terminal voltage of the diode Di, the temperature change of 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、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。
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 channel current Id is changed, the diode Di voltage (voltage between the collector and emitter terminals of the transistor 117) is measured, and the temperature coefficient K is obtained. The obtained temperature coefficient K is stored in the temperature measuring circuit 115.
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、トランジスタ117の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
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。 電圧検出回路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。
The constant current Ic is passed through the diode Di when the channel current Id is not flowing. That is, when the
電圧検出回路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よりも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。 The voltage detection circuit 116 is not limited to that composed of an operational amplifier element. Any one may be used as long as the output impedance is lower than the input impedance.
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が所定設定値以上となった場合、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 becomes equal to or higher than a predetermined set value, the control circuit board (controller) 111 determines that the
図1(a)等の実施例において、スイッチ回路124はスイッチ回路の記号を使用している。スイッチ回路124は、トランジスタ、メカニカルリレー、フォトトランジスタ、フォトダイオードスイッチ、フォトMOSリレー、MOSFET等が例示される。図1(b)に図示するように、スイッチ回路124は、MOSFETが好ましい。MOSFETはチャンネル間の電圧(Vsd)が小さく好ましい。以下の実施例では、スイッチ回路124は、パワーMOSFET124として説明をする。 In the embodiment shown in FIG. 1A and the like, the switch circuit 124 uses the symbol of the switch circuit. Examples of the switch circuit 124 include a transistor, a mechanical relay, a phototransistor, a photodiode switch, a photoMOS relay, and a MOSFET. As shown in FIG. 1 (b), the switch circuit 124 is preferably a MOSFET. MOSFETs are preferable because the voltage (Vsd) between channels is small. In the following embodiment, the switch circuit 124 will be described as a power MOSFET 124.
パワーMOSFET124aのオン時のチャネル電圧(Vsda)は、パワーMOSFET124bのオン時のチャネル電圧(Vsdb)以下となるものを選定することが好ましい。パワーMOSFET124aのオン時のチャネル電圧(Vsda)は、パワーMOSFET124bのオン時のチャネル電圧(Vsdb)よりも小さくなるようにする。スイッチ回路124aがオンし、電源装置132の端子間を短絡した時に、電流Imを安定して流すためである。
It is preferable to select a channel voltage (Vsda) when the
スイッチ回路124はスイッチ回路基板201に実装あるいは形成されている。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、一例として、250mmである。
図6、図7、図11はフォークプラグ205及びフォークプラグ205と導体板204の接続(接触)状態を示している。
The switch circuit 124 is mounted or formed on the
FIGS. 6, 7, and 11 show the
図11(a)は、スイッチ回路等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11(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説明図である。
FIG. 11A schematically shows a state in which the
図6、図7、図8等で図示するように、スイッチ回路基板201には2枚の導体板204が取付けられている。導体板204とスイッチ回路基板201はネジ等により密着されて、固定される。
As shown in FIGS. 6, 7, 8, 8 and the like, two
フォークプラグ205と導体板204とは機械的(メカニカル)に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、良好にフォークプラグ205と導体板204が接合される。
図11に図示するように、フォークプラグ205には接続ボルト219が取付けられている。接続ボルト219に接続配線211が接続される。
The
As shown in FIG. 11, a
図11(a)のAA’での断面を図11(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、ばね性を有している。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の電気的安定度が向上する。
A cross section of FIG. 11 (a) at AA'is shown in FIG. 11 (b). The
図7、図8に図示するように、フォークプラグ205と導体板204とは、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続される。
As shown in FIGS. 7 and 8, the
図7に本発明の半導体素子試験装置の各構成部材の配置を示す。半導体素子試験装置の筐体210は、複数の部分を有する。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。C1室とC2室は隔壁217で分離されている。
FIG. 7 shows the arrangement of each component of the semiconductor device test apparatus of the present invention. The
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。各室の隔壁を静電シールド、電磁シールドすることにより誤動作を防止できる。
The
静電シールド、電磁シールドは、導通を有する板、金属板、金属フィルム、金網を各室の周りあるいは隔壁表面あるいは内部に取付ける、あるいは形成ることにより実現する。 The electrostatic shield and the electromagnetic shield are realized by attaching or forming a conductive plate, a metal plate, a metal film, and a wire mesh around each chamber or on the surface or inside of a partition wall.
C1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に試験をするトランジスタ117が密着して配置される。
The heating /
C1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。 A water leakage sensor (not shown) is arranged around the heating / cooling plate in the C1 chamber. When circulating water (cooling medium) or the like leaks, the water leakage sensor operates to stop the semiconductor device test device or issue an alarm.
加熱冷却プレート134の周囲には、排水用の溝(図示せず)が形成されている。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等が損傷しても、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 (not shown) is formed around the heating /
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、あるいは電磁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、C2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。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
本発明の実施例では、上側から下側にフォークプラグ205を挿入する。本発明はこれに限定するものではない。たとえば、C2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。
In the embodiment of the present invention, the
図11(c)に図示するように、マザー基板207にコネクタ213が取付けられている。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が取付けられている。試験するトランジスタ117の個数に応じてスイッチ回路基板201を準備する。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. 11 (c), the
マザー基板207には、温度情報Tj、電圧Vi、ドライブ素子回路127a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。
The temperature information Tj, the voltage Vi, the control signal of the drive element circuit 127a, the control signal of the constant current circuit 118, and the like are transmitted to the
図11(c)に図示するように、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。このはみ出た部分にフォークプラグ205が接続される。
As shown in FIG. 11 (c), 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
図7、図8に図示するように、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。
As shown in FIGS. 7 and 8, the
図6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124bが配置され、導体板204dと導体板204c間を電気的に短絡する。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 FIG. 6, the
図6に図示するように、スイッチ回路基板201aの導体板204iと導体板204j間にはスイッチ回路124aが配置されている。スイッチ回路124aがオンすることにより、導体板204iと導体板204j間が短絡する。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。あるいは、電源装置132に充電された電荷が放電される。そのため、トランジスタ117のチャンネル間に過渡電圧等が印加されることはなく、また、トランジスタ117に過渡電流等が流れることはなく、トランジスタ117等の電気素子を破壊することはない。
As shown in FIG. 6, 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205f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
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はメッキ下地にニッケル処理し、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
図8は、2枚のスイッチ回路基板201a、スイッチ回路基板201bを図示している。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。
FIG. 8 illustrates the two
図7、図8に図示するように、一例として、フォークプラグ205cは、C2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と接続される。フォークプラグ205eは、C2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204dと接続される。
As shown in FIGS. 7 and 8, as an example, 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は硬い。そのため、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、隔壁214の任意の開口部216に、C2室からフォークプラグ205を挿入する。フォークプラグ205を挿入する開口部216の位置を変更することにより、任意のスイッチ回路基板201と接続できる。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を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の位置の変更だけでよい。また、図11(c)に図示するように、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、半導体素子などの電気素子117の試験内容、試験する電気素子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を配置する。また、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6、図7、図8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211aはフォークプラグ205e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211bはフォークプラグ205h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211cはフォークプラグ205cに接続されている。
As shown in FIGS. 1, 6, 7, and 8, the
フォークプラグ205e、フォークプラグ205f、フォークプラグ205cと導体板204から脱着することにより、試験する半導体素子117を試験回路から脱着することができる。
The
図6等に図示するように、電流電源121の出力を短絡するスイッチ回路基板201bは電流電源121の個数に対応した数量でよい。たとえば、半導体素子試験装置に電流電源121が1台の場合は、スイッチ回路基板201b(スイッチ回路124b)は1つでよい。
As shown in FIG. 6 and the like, the
スイッチ回路基板201は、試験するトランジスタ117の個数以上の枚数が必要である。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201は12枚以上を準備することが好ましい。具体的には、試験をする電気素子117数に対応するスイッチ回路基板数を準備する。
The
試験をする半導体素子117に対応するスイッチ回路基板201と、電源装置132の出力を短絡するスイッチ回路基板201は同一の基板仕様とすると、コスト的に有利である。つまり、スイッチ回路基板201は共通の構成とする。
If the
図7に図示するように、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ことが好ましい。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することができる。
As shown in FIG. 7, it is preferable to mount a plurality of transistors or the like as the switch circuit 124 on the
図12(a)(b)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12(a)は隔壁214の表面から見た図であり、図12(b)は隔壁214の裏面から見た図である。
12 (a) and 12 (b) show a state in which the
図12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
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、図11(c)では図示していないが、2枚のスイッチ回路基板201間にシールドとして機能させる金属板を配置し、金属板をアース接地している。
When the switch circuit 124 of the
スイッチ回路124の発熱は導体板204に放熱される。スイッチ回路124には放熱板(図示せず)が取付けられている。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6に図示するように、スイッチ回路基板201aには導体板204i、導体板204jが取付けられている。導体板204jは、フォークプラグ205jと接続されている。導体板204iは、フォークプラグ205iと接続されている。フォークプラグ205iは電源装置132の出力端子と接続されている。導体板204jはフォークプラグ205jと接続されている。フォークプラグ205jは電源装置132のグランド端子と接続されている。
As shown in FIG. 6, a
スイッチ回路124aがオン(クローズ)すると、電源装置132の出力端子間が短絡され、短絡電流Imがグランドに流れる。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124a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
スイッチ回路基板201cには導体板204e、導体板204fが取付けられている。導体板204fには、フォークプラグ205h、フォークプラグ205gが接続されている。導体板204eには、フォークプラグ205aが接続されている。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。フォークプラグ205hは試験を行うトランジスタ117のO端子と接続されている。
A
スイッチ回路基板201dには導体板204b、導体板204aが取付けられている。導体板204bには、フォークプラグ205bが接続されている。導体板204aには、フォークプラグ205fが接続されている。フォークプラグ205fはフォークプラグ205gと接続されている。フォークプラグ205bスイッチ回路基板201aの導体板204aと接続されたフォークプラグ205jと接続され、フォークプラグ205jは電源装置132と接続されている。
A
図8は、図示を容易にするため、1個のトランジスタ117を図示している。隔壁217の開口部216aに接続構造体218aが挿入され、隔壁217の開口部216bに接続構造体218bが挿入されている。隔壁217の開口部216cに接続構造体218cが挿入されている。
FIG. 8 illustrates one
本発明の半導体素子試験装置は、複数個の半導体素子117を加熱冷却プレート134上に配置して試験を行う。したがって、図10に図示するように、隔壁217には複数個の開口部216が形成されている。
In the semiconductor element test apparatus of the present invention, a plurality of
図10はn(nは1以上の正数)個の開口部216が形成されている。nは同時に試験する半導体素子117の最大個数、あるいは、加熱冷却プレート134上に配置あるいは実装できる半導体素子117の最大個数である。
In FIG. 10, n (n is a positive number of 1 or more)
開口部216a1に接続構造体218a1が挿入され、開口部216b1に接続構造体218b1が挿入される。開口部216c1に接続構造体218c1が挿入される。 The connection structure 218a1 is inserted into the opening 216a1, and the connection structure 218b1 is inserted into the opening 216b1. The connection structure 218c1 is inserted into the opening 216c1.
開口部216a2に接続構造体218a2が挿入され、開口部216b2に接続構造体218b2が挿入される。開口部216c2に接続構造体218c2が挿入される。 The connection structure 218a2 is inserted into the opening 216a2, and the connection structure 218b2 is inserted into the opening 216b2. The connection structure 218c2 is inserted into the opening 216c2.
以降、同様に、開口部216anに接続構造体218anが挿入され、開口部216bnに接続構造体218bnが挿入される。開口部216cnに接続構造体218cnが挿入される。 After that, similarly, the connection structure 218an is inserted into the opening 216an, and the connection structure 218bn is inserted into the opening 216bn. The connection structure 218cn is inserted into the opening 216cn.
接続構造体218aはトランジスタ117の素子端子226aと連結され、接続構造体218bはトランジスタ117の素子端子226bと連結されている。接続構造体218cはトランジスタ117の素子端子226cと連結されている。
The
図8に図示するように、トランジスタ117のコレクタcs端子、ゲート端子gs、エミッタ端子esには、コネクタ202sが接続される。トランジスタ117のコレクタ端子cm、ゲート端子gm、エミッタ端子emには、コネクタ202mが接続される。
As shown in FIG. 8, the
コネクタ202(コネクタ202m、コネクタ202s)に接続された信号配線222(信号配線222m、信号配線222s)はサンプル接続回路203に接続される。サンプル接続回路203の信号配線235はコネクタ208を介して、デバイス制御回路基板209に接続されている。
The signal wiring 222 (
隔壁(隔壁214、隔壁215、隔壁217)は、各室(C1室、C2室、A室、B室)を分離する機能と、外気が流入しないようにする機能がある。特に、C1室は、低温状態の試験で結露することがあるため、C1室にはドライエアを流入させる。
The partition walls (
図8、図9、図13、図14に図示するように、接続構造体218に他端には、固定ネジ221が取付けられ、接続配線211が接続構造体218に接続されている。接続配線211の他端には接続部材としてのフォークプラグ205が取付けられている。
固定ネジ221はネジに限定されるものではなく、接続構造体218に接続配線211を電気的に接続できるものであればいずれのものでもよい。
As shown in FIGS. 8, 9, 13, and 14, a fixing
The fixing
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
図13は本発明の半導体素子試験装置における一実施例である接続構造体218の説明図である。図13(a)は裏面を模式的に図示した図であり、図13(b)は側面を模式的に図示した図である。
FIG. 13 is an explanatory diagram of a
接続構造体218の凹部234には、ヒートパイプ223が密着されている。接続構造体218の凹部234とヒートパイプ間に熱伝導性グリス、放熱用シリコーンオイルコンパウンドを塗付してもよい。
A
凹部234にはめ込むようにヒートパイプ223が配置されている。接続構造体218の裏面の凹部にヒートパイプ223を配置することによりヒートパイプ223が損傷するリスクが低下する。ヒートパイプ223は、接続構造体218の両面に配置してもよい。
The
接続構造体218は、試験時に加熱される。したがって、ヒートパイプ223及びヒートパイプ金具231も加熱される。加熱により、ヒートパイプ223及びヒートパイプ金具231が膨張する。
The
本発明は、接続構造体218のヒートパイプ金具231の線膨張率は、ヒートパイプ223パイプの線膨張率よりも小さい材料が採用される。あるいは、接続構造体218のヒートパイプ223パイプの線膨張率はヒートパイプ金具231の線膨張率よりも大きい材料が採用される。ヒートパイプ223材料が凹部234内で膨張が大きくなりヒートパイプ223が凹部234により強固にはめ込まれる。したがって、ヒートパイプ223がはずれることがない。
In the present invention, a material in which the linear expansion rate of the heat pipe fitting 231 of the
ヒートパイプ金具231の材料として、銅(線膨張率16.8)、黄銅(線膨張率19)、鉄(線膨張率12.1)、ステンレス(SUS304)(線膨張率17.3)が例示される。ヒートパイプ223の材料としてヒートパイプ金具231より線膨張率が大きい材料、たとえば、アルミニウム(線膨張率23)、錫(線膨張率26.9)、鉛(線膨張率29.1)が例示される。中でも、ヒートパイプ金具231の材料として、銅(線膨張率16.8)、ヒートパイプ223の材料として、アルミニウム(線膨張率23)を採用することが好ましい。ヒートパイプ金具231は、金属以外のカーボンなどを採用することもできる。
Examples of the material of the heat pipe metal fitting 231 include copper (coefficient of linear expansion 16.8), brass (coefficient of linear expansion 19), iron (coefficient of linear expansion 12.1), and stainless steel (SUS304) (coefficient of linear expansion 17.3). Will be done. Examples of the material of the
接続構造体218は、主としてヒートパイプ金具231、接続圧力部232、接続保持部233からなる。接続圧力部232と接続保持部233間に半導体素子の素子端子226が差し込まれる。
図9は、トランジスタ117と接続構造体218の接続状態を説明する説明図である。ヒートパイプ223は接続構造体218の裏面に配置されている。
The
FIG. 9 is an explanatory diagram illustrating a connection state between the
トランジスタ117は加熱冷却プレート134に密着して固定される。固定はバネ(図示せず)の押圧により行われる。必要に応じて、トランジスタ117の上側にも加熱冷却プレートが配置され、トランジスタ117を所定の温度条件に設定できるようにする。
The
試験を行うトランジスタ117は加熱冷却プレート134に密着させて固定させる必要があるため、容易に取り外すことが難しい。トランジスタ117の取付け作業は、最初に試験を行う複数個のトランジスタ117を加熱冷却プレート134に固定する。次に、試験を行うトランジスタ117を選択して接続構造体218を、隔壁217の開口部216から挿入し、半導体素子117の素子端子226に取付ける。
Since the
つまり、選択するトランジスタ117は、選択するトランジスタ117が位置する開口部216にC2室側から接続構造体218を挿入して半導体素子117の素子端子226と電気的接続を行う。
That is, the
半導体素子117との電気的接続は、接続構造体218を挿入する位置を選択するだけであるので容易である。また、接続構造体218に接続された接続配線211の印加信号を変更することにより、半導体素子117の試験条件、試験内容を容易に変更することができる。
Electrical connection with the
接続構造体218の一端には接続配線211が接続され、接続配線211から定電流Idが半導体素子117に印加される。接続構造体218の裏面側にはヒートパイプ223が配置されている。
A
素子端子226には、数百アンペア(A)の電流が流れる。接点部225にわずかな抵抗があっても、数百アンペア(A)の電流により、大きな熱が発生し、素子端子226部を過熱する。素子端子226が過熱されると半導体素子117が過熱され、半導体素子117が劣化あるいは破壊する。
A current of several hundred amperes (A) flows through the
本発明は、素子端子226で発生した熱はヒートパイプ223により、接続構造体218の接続配線211側に伝熱される。したがって、接点部225が過熱されることはない。接続構造体218の下側には冷却ファン227が配置され、ヒートパイプ223の熱を放熱させる。
In the present invention, the heat generated at the
図14(a)に図示するように、ヒートパイプ223に密着するように、放熱フィン228を形成または配置してもよい。図14(b)に図示するように、接続構造体218内に、循環水パイプ135を形成または配置し、接続構造体218を冷却してもよい。
As shown in FIG. 14A, the
図9は、図28等の3つの素子端子226(素子端子226a(P)、素子端子226b(O)、素子端子226c(N))を有する半導体モジュール117と接続構造体218との接続状態を図示した説明図である。
FIG. 9 shows the connection state between the
図9において、接続構造体218aにはヒートパイプ223aが、接続構造体218bにはヒートパイプ223bが形成または配置されている。接続構造体218cにはヒートパイプ223cが形成または配置されている。
In FIG. 9, a
なお、素子端子226b(O端子)に電流が流れない、あるいは電流が小さい場合は、接続構造体218bにはヒートパイプ223bを形成する必要がない。たとえば、図1の実施例において、短絡回路137sまたは短絡回路137mを動作させ、一方のトランジスタ117(トランジスタ117s、トランジスタ117m)をダイオード接続し、他方のトランジスタ117(トランジスタ117m、トランジスタ117s)をオン(動作)させる場合は、O端子には電流が流れない。この場合等は、接続構造体218bを他の接続構造体218(接続構造体218a、接続構造体218c)よりも細く形成することにより、接続構造体218とトランジスタ117の素子端子226との接続が容易になる。また、トランジスタ117を配置するスペースが狭くてもよいため、加熱冷却プレート134に搭載できるトランジスタ117の数を多くすることができる。
If no current flows through the
図15(a)に図示するように、本発明の他の実施例における接続構造体218は、主としてヒートパイプ金具231、接続受け部225、接続圧力部232、接続保持部233からなる。接続受け部225と接続保持部233間に半導体素子の素子端子226が差し込まれる。
As shown in FIG. 15A, the
接続受け部225と接続圧力部232のバネ穴239にはバネ236が挿入または配置される。接続受け部225の中央部の位置決めネジ穴240に位置決めネジ237が挿入または配置され、接続受け部225と接続圧力部232とが位置決めされる。
A spring 236 is inserted or arranged in the spring hole 239 of the
バネ236は押圧手段であり、または摺動手段であり、または位置決め手段である。バネ236は、一例としてコイルバネが例示される。その他、板ばね、渦巻バネ、皿バネが例示される。バネ236は金属材料で形成あるいは構成される。耐熱性があるゴム、プラスチック、セラミックス材料で形成してもよい。 The spring 236 is a pressing means, a sliding means, or a positioning means. As an example, the spring 236 is a coil spring. In addition, leaf springs, spiral springs, and disc springs are exemplified. The spring 236 is formed or constructed of a metallic material. It may be made of heat-resistant rubber, plastic or ceramic material.
接続受け部225と接続圧力部232間には、コイルバネ236が配置されている。接続圧力部232は、1つ以上の固定ネジ224bで接続される。固定ネジ224bを締め付ける、あるいは取付けることにより、接続受け部225と接続保持部233間に圧力(押圧)が印加される。
A coil spring 236 is arranged between the
接続受け部225と接続保持部233間に素子端子226が挟まれ、バネ236の圧力により接続受け部225と接続保持部233間に素子端子226が所定圧力(所定押圧)で挟持される。
The
圧力(押圧)はバネ236を変更することにより容易に調整できる。また、固定ネジ224bの締め付け度合により圧力(押圧)を調整あるいは設定できる。ヒートパイプ金具231と接続保持部233は1つ以上の固定ネジ224aで固定される。
The pressure (pressing) can be easily adjusted by changing the spring 236. Further, the pressure (pressing) can be adjusted or set by the degree of tightening of the fixing
接続圧力部232と接続保持部233間には、接続受け部225が配置されている。接続受け部225の構成材料あるいは少なくとも表面材料として、白金、金、銀、タングステン、銅、ニッケル、モリブデン、または、それらを組合せた合金が用いられる。
A
同様に、接続保持部233が素子端子226と接する面には、表面の構成材料として、白金、金、銀、タングステン、銅、ニッケル、モリブデン、またはそれらを組合せた合金が用いられる。
Similarly, platinum, gold, silver, tungsten, copper, nickel, molybdenum, or an alloy obtained by combining them is used as a surface constituent material on the surface of the
接続保持部233はヒートパイプ金具231に固定ネジ224aで固定されている。接続圧力部232は接続保持部233に固定ネジ224bで固定される。ヒートパイプ金具231の左端には接続配線211が固定ネジ221で固定される。
図15(a)、図15(d)は、接続保持部233、接続受け部225、接続圧力部232の組合せ状態を説明する説明図である。
The
15 (a) and 15 (d) are explanatory views illustrating a combination state of the
接続保持部233は、ネジ穴238a1、ネジ穴238a2に挿入されたネジ224a(図示せず)により、ヒートパイプ223とヒートパイプ金具231とを接続して固定される。ヒートパイプ223とヒートパイプ金具231は熱伝導性、電気伝導性が良好となるように密着されて接続して固定される。また、接続保持部233は、ネジ穴238b1、ネジ穴238b2に挿入されたネジ224b(図示せず)により、接続圧力部232と接続して固定される。
The
接続受け部225は、両端に凸部251が形成され、接続圧力部232は両端に溝部252が形成されている。接続受け部225の凸部251は、接続圧力部232の溝部252に、はめ込まれる。接続受け部225の凸部251と、接続圧力部232の溝部252とは電気的に接触するように構成されている。
The
素子端子226と接続受け部225は接触性を良好にするため、図15(c)に図示するように、接続受け部225の表面に三角形状等の凹凸を形成することが好ましい。
図15の構成は、接続圧力部232の平面と接続保持部233の平面間に素子端子226を挟持させる構成である。
In order to improve the contact property between the
The configuration of FIG. 15 is such that the
図16は、押圧具取付け板313と接続保持部233間に素子端子226を挟持させる構成である。押圧具取付け板313には押圧具311a、押圧具311bが取付けられている。押圧具311は、たとえば、金属からなる板バネが例示される。なお、押圧具311は、シリコン樹脂材料等の非導電物で形成してもよい。押圧具取付け板313に押圧具311がはめ込まれている。
FIG. 16 shows a configuration in which the
押圧具311と接続保持部233の平面間に素子端子226が挟持される。押圧具311の押圧により、素子端子226と接続保持部233とが電気的に接続される。
The
図15(a)の実施例では、バネ(圧力金具)236は接点部225のバネ穴239に挿入されていた。バネ(圧力金具)236、接点部225、接続圧力部232が導電材料で構成されている場合、素子端子226 -> 接点部225 -> バネ(圧力金具)236 -> 接続圧力部232に電気が流れる場合がある。この場合、バネ(圧力金具)236の抵抗値が大きい場合、バネ(圧力金具)236に電流が流れ、バネが発熱して焼損する。
In the embodiment of FIG. 15A, the spring (pressure fitting) 236 was inserted into the spring hole 239 of the
図16の本発明の実施例では、バネ穴239は、絶縁板312に形成されている。押圧具311が素子端子226と接触し、バネ236が押圧具取付け板313を押圧する。押圧具取付け板313の上側には絶縁板312が配置され、押圧具取付け板313とバネ236間を絶縁する。絶縁板312にバネ穴239が形成され、バネ穴239にバネ236が挿入されている。他の構成は、図13と同様であるので説明を省略する。絶縁板312は絶縁フィルム、絶縁膜もしくは空気などの絶縁気体等であってもよい。
In the embodiment of the present invention of FIG. 16, the spring hole 239 is formed in the insulating
図16(b)は、押圧具取付け板313部を側面から見た図である。押圧具取付け板313に押圧具311a、押圧具311bが配置、挿入されている。図16(c)は、図16(b)のA方向から見た図である。
FIG. 16B is a side view of the pressing
絶縁板312は絶縁物で構成されているため、押圧具取付け板313が金属のように導電物であっても、バネ(圧力金具)236には電流が流れない。したがって、素子端子226 -> 接点部225 -> バネ(圧力金具)236 -> 接続圧力部232の電流経路は発生しない。
Since the insulating
図16(a)の実施例は、絶縁板312で絶縁する構成であった。本発明における絶縁効果は、図16(a)のように、絶縁板312を用いる構成に限定されない。たとえば、図16(d)に図示する構成が例示される。
In the embodiment of FIG. 16A, the insulating
図16(d)は、接続圧力部232のネジ穴238bの周囲に樹脂材料等で構成した絶縁部315を配置した構成である。ネジ穴238bの周囲が絶縁部315で絶縁されているため、固定ネジ224bには電流が流れない。したがって、素子端子226 -> 接点部225 -> バネ(圧力金具)236 -> 接続圧力部232の電流経路は発生せず、バネ(圧力金具)236が焼損することはない。
以上のように、本発明は押圧を印加するバネ236側に、絶縁板312を配置し、電流が押圧具取付け板313、接点部225側に流れないように構成する。
FIG. 16D shows a configuration in which an insulating
As described above, in the present invention, the insulating
電流が流れると、バネ236等の押圧部品、固定ネジ224bに流れ、バネ236、固定ネジ224bが焼損する。素子端子226には、バネ236等の高抵抗部が少ない接続保持部233側を介して試験電流を供給する。
When an electric current flows, it flows through a pressing component such as a spring 236 and a fixing
図17、図18は本発明の第1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。また、図23は、本発明の半導体素子の試験方法を説明するタイミングチャート図である。試験する半導体素子117は、図28(a)、図28(b)を例示するが、これに限定するものではない。
また、半導体素子117として、図29に図示するように、3個以上のトランジスタが1つのパッケージとして構成されたものも例示される。
17 and 18 are explanatory views of a test method for a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. Further, FIG. 23 is a timing chart illustrating a test method for the semiconductor device of the present invention. The
Further, as the
図29は、三相モータ229を回転させるインバータである。半導体素子117内の6個のトランジスタで、三相交流を発生させる。インバータは、電車に使われているような、三相モータを回転させるために使用される。
FIG. 29 is an inverter that rotates the three-
モータ229のUVW相に印加する波形を図30に図示する。UVW相はアナログ波形であるが、このアナログ波形は、図31に図示するように、半導体素子117内のトランジスタ117を、高速にONとOFFを繰り返し、ONする時間とOFFする時間の割合を変化させることで、擬似的にアナログ波形にする。
The waveform applied to the UVW phase of the
ON、OFFする周期が一定のまま、ONする時間とOFFする時間の割合を変化させて擬似的なアナログ信号を得る制御法を、PWM(Pulse Width Modulation:パルス幅変調)といい、ONする時間とOFFする時間の割合のことをデューティー(Duty)比と言う。 A control method for obtaining a pseudo analog signal by changing the ratio of the ON time and the OFF time while the ON / OFF cycle remains constant is called PWM (Pulse Width Modulation), and the ON time. The ratio of the time to turn off is called the duty ratio.
スイッチには、FETやIGBTが使われ、ONかOFFかのはっきりした駆動がされるため、素子による電力消費がほとんどなくなります。120°ずれた正弦波のPWMをそれぞれに使うと、三相交流を得られる。三相インバータの場合はスイッチとしてのトランジスタが6個、必要になります。
図31(a)はU相駆動パルスであり、図31(b)はV相駆動パルスであり、図31(c)はW相駆動パルスである。各パルスは位相が120°ずれている。
FETs and IGBTs are used for the switches, and since they are clearly driven to be ON or OFF, the power consumption by the elements is almost eliminated. Three-phase alternating current can be obtained by using the PWM of a sine wave shifted by 120 ° for each. In the case of a three-phase inverter, six transistors as switches are required.
31 (a) is a U-phase drive pulse, FIG. 31 (b) is a V-phase drive pulse, and FIG. 31 (c) is a W-phase drive pulse. Each pulse is 120 ° out of phase.
図29に図示するインバータ回路を構成する半導体素子117を半導体素子117a、半導体素子117b、半導体素子117cとして試験を実施すればよい。また、インバータとしての試験であるため、図31のPWM波形となるように、半導体素子117a、半導体素子117b、半導体素子117cを駆動する。したがって、半導体素子117a、半導体素子117b、半導体素子117cの駆動は同一である。ただし、実使用状態では、位相は120°異なる。
The
以下の実施例として、半導体素子117はトランジスタ117として説明をする。図17、図18、図20、図21において、トランジスタ117が図29のトランジスタ117a、トランジスタ117b、トランジスタ117cが対応する。
As the following embodiment, the
図23に図示するように、トランジスタ117のゲート端子gにゲート駆動信号Vsgがオン時間tonの間、印加される。オン時間の周期は、tcである。本発明の半導体素子試験装置は、ton時間、tc時間は、任意に設定することができる。tc時間におけるton時間を長くするとトランジスタ117に電流Idが流れる期間が長くなり、Tjの変化が速くなる。
As shown in FIG. 23, a gate drive signal Vsg is applied to the gate terminal g of the
図23、図1において、Ssaはスイッチ回路124aが該当する。Ssbはスイッチ回路124bが該当する。Sscはスイッチ回路124cが該当する。Ssdはスイッチ回路124dが該当する。電流Idはトランジスタ117sまたはトランジスタ117mのチャンネルを流れる電流であり、図23におけるStとは、図3、図4に図示するダイオードDi、Dsに定電流を印加し、ダイオードの端子間電圧を測定するタイミング信号tgを示す。
In FIGS. 23 and 1, Ssa corresponds to the
ton時間の開始前に、スイッチ回路124a(スイッチ回路Ssa)がオンする(オン期間ta)。また、ton時間の終了前にスイッチ回路Ssaがオンする(オン時間tb)。スイッチ回路Ssaがオンすることにより、電源装置132の出力端子間が短絡され、トランジスタ117のチャンネル間に電荷が放電される。
Before the start of the ton time, the
オン期間taの前、オン時間tbの後に、St信号のオンレベル(tg)となり、トランジスタ117のダイオードに定電流が印加されて、ダイオードの端子電圧が測定され、温度情報Tjを取得する。
スイッチ回路Ssaがオンすることにより、電源装置132の端子間の電荷は放電され、また、トランジスタ117のチャンネル間に電荷は放電される。
Before the on-period ta and after the on-time tb, the St signal becomes on-level (tg), a constant current is applied to the diode of the
When the switch circuit Ssa is turned on, the electric charge between the terminals of the
図23の実施例におけるタイミングチャートでは、スイッチ回路Ssaのtb期間後に、St信号がtg期間オンする。tg期間にダイオードに定電流を印加する。tg期間で温度情報Tjを得る。 In the timing chart in the embodiment of FIG. 23, the St signal is turned on for the tg period after the tb period of the switch circuit Ssa. A constant current is applied to the diode during the tg period. The temperature information Tj is obtained in the tg period.
温度情報Tjは、スイッチ回路Ssaのta期間前にも取得し、スイッチ回路Ssaのtb期間後にも取得することが好ましい。スイッチ回路Ssaのta期間前に取得する温度情報Tjaは、トランジスタ117に電流印加前の温度情報Tjである。スイッチ回路Ssaのtb期間後に取得する温度情報Tjbは、トランジスタ117に電流印加の直後に取得する温度情報Tjである。
It is preferable that the temperature information Tj is acquired before the ta period of the switch circuit Ssa and also after the tb period of the switch circuit Ssa. The temperature information Tja acquired before the ta period of the switch circuit Ssa is the temperature information Tj before the current is applied to the
温度情報Tjは、トランジスタ117に電流印加の直後に取得する温度情報Tjbを採用するが、トランジスタ117に電流印加前の温度情報Tjaと比較することにより、温度情報Tjが良好に取得できているかを判断あるいは評価できる。温度情報Tjaと温度情報Tjbが近似していると、温度情報Tjbが良好に取得できていない場合がある。温度情報Tjaと温度情報Tjbの両方を取得することにより、温度情報Tjの精度が向上する。
The temperature information Tj adopts the temperature information Tjb acquired immediately after the current is applied to the
図23のSt信号のタイミングは、図28(a)、図28(b)のトランジスタ117の構成の場合に実施される。図28(c)のトランジスタ117の構成の場合は、ダイオードDsがトランジスタの端子と独立しているため、ダイオードDsに定電流を印加するタイミングに制約がない。
The timing of the St signal in FIG. 23 is implemented in the case of the configuration of the
図27は、温度情報Tjを取得するタイミングを説明するタイミングチャート図である。図27において、St1信号は、図28(a)、図28(b)のトランジスタ117を試験する時の温度情報Tjを取得するタイミングである。トランジスタ117の2端子(コレクタ端子、エミッタ端子)に温度情報Tjを取得するダイオードDi(ダイオードDis、ダイオードDim)が接続されている。トランジスタ117の2端子にダイオードDiが接続されているため、トランジスタ117のチャンネル間に電流Idが流れていない期間に、ダイオードDiに定電流を印加し、温度情報Tjを取得する必要がある。
FIG. 27 is a timing chart for explaining the timing of acquiring the temperature information Tj. In FIG. 27, the St1 signal is the timing for acquiring the temperature information Tj when testing the
したがって、図27のSt1のタイミングのように、チャンネル電流Idが流れていない期間かつ、電流Idが流れる前後にタイミングtg1、tg2でSt1信号をオンさせて温度情報Tjを取得する。 Therefore, as in the timing of St1 in FIG. 27, the St1 signal is turned on at the timings tg1 and tg2 during the period when the channel current Id is not flowing and before and after the current Id flows, and the temperature information Tj is acquired.
図27において、St2信号は、図28(c)のトランジスタ117を試験する時の温度情報Tjを取得するタイミングである。トランジスタ117の2端子(ゲート端子、コレクタ端子、エミッタ端子)と独立した温度情報Tjを取得するダイオードD(ダイオードDs、ダイオードDm)が接続されている。ダイオードDは、トランジスタ117の3端子から独立(別端子)しているため、ダイオードDには、トランジスタ117に電流Idが流れている期間に関わらず、定電流Ic(定電流Ics、定電流Icm)を印加することができる。
トランジスタ117のチャンネル間に電流Idが流れている期間であっても、ダイオードDに定電流Icを印加し、温度情報Tjを取得できる。
In FIG. 27, the St2 signal is the timing for acquiring the temperature information Tj when testing the
Even during the period in which the current Id is flowing between the channels of the
したがって、図27のSt2のタイミングのように、チャンネル電流Idが流れている期間tg2でSt2信号をオンさせて温度情報Tjを取得することができる。 Therefore, the temperature information Tj can be acquired by turning on the St2 signal during the period tg2 in which the channel current Id is flowing, as in the timing of St2 in FIG. 27.
図26は、図1等における本発明の半導体素子の試験方法を説明するタイミングチャート図である。Vgsは試験をするトランジスタ117のゲート端子gに印加するゲート駆動信号Vsgである。
FIG. 26 is a timing chart illustrating the test method of the semiconductor device of the present invention in FIG. 1 and the like. Vgs is a gate drive signal Vsg applied to the gate terminal g of the
ゲート端子gに印加するVsg信号の立ち上がり前から、スイッチ回路Ssaをオンさせる。オンさせることにより、電源装置132の出力端子間を短絡する。また、Vsg信号の立下り後もスイッチ回路Ssaはオン状態を継続させる。つまり、ゲート端子gに印加するオン電圧の前後には、スイッチ回路Ssaをオンさせて、トランジスタ117のチャンネル間を短絡して電荷を放電させる。
The switch circuit Ssa is turned on before the rise of the Vsg signal applied to the gate terminal g. By turning it on, the output terminals of the
また、スイッチ回路Ssaがオンしている期間に、スイッチ回路Ssbをオンさせて、トランジスタ117の1端子に電源装置132が出力する電流(電圧)を印加する。したがって、スイッチ回路Ssaがオフすると、トランジスタ117のチャンネル間に電流Idが流れる。電流Idが流れることにより、トランジスタ117のチャンネル間電圧Vceが変化する。
Further, while the switch circuit Ssa is on, the switch circuit Ssb is turned on to apply a current (voltage) output by the
電流Idが流れることにより、トランジスタ117は発熱し、温度情報Tjが上昇する。温度情報Tjは温度を検出するダイオードに定電流を流すことにより、取得する。
以上の実施例では、スイッチ回路Ssaとオンさせて、電荷を放電させるとした。電荷の放電に関して、本発明は他の方法も実施することができる。
When the current Id flows, the
In the above embodiment, it is assumed that the switch circuit Ssa is turned on to discharge the electric charge. With respect to charge discharge, the present invention may also implement other methods.
図24は、図1の試験回路構成において、電源装置132の端子間の短絡(電荷の放電等)、試験をするトランジスタ117のチャンネル間の放電、トランジスタ117(トランジスタ117m、トランジスタ117s)の動作の説明図である。
FIG. 24 shows the short circuit between the terminals of the power supply device 132 (charge discharge, etc.), the discharge between the channels of the
図24(a)は、電荷の放電(電源装置132の短絡等)においてスイッチ回路Ssc、スイッチ回路Ssdはオフ状態で使用した実施例である。電荷の放電は、スイッチ回路Ssaで実施する。スイッチ回路Ssbをオン(Von)させた時に、トランジスタ117のチャンネル電流が流れる。図24(a)では、トランジスタ117sとトランジスタ117mに、同一タイミングでゲートオン電圧Vsgが印加されている。したがって、トランジスタ117sのcs端子からトランジスタ117mのem端子に電流が流れ、トランジスタ117が試験される。
FIG. 24A is an example in which the switch circuit Ssc and the switch circuit Ssd are used in the off state in the discharge of electric charge (short circuit of the
図24(b)は、電荷の放電(電源装置132の短絡等)においてスイッチ回路Ssaはオフ状態で使用した実施例である。電荷の放電は、スイッチ回路Sscとスイッチ回路Ssdで実施する。
FIG. 24B is an example in which the switch circuit Ssa is used in the off state in the discharge of electric charge (short circuit of the
スイッチ回路Sscとスイッチ回路Ssdとが同時にオンすることにより、電源装置132の端子間等が短絡し、電荷を放電させることができる。スイッチ回路Ssbをオン(Von)させた時に、トランジスタ117のチャンネル電流が流れる。
When the switch circuit Ssc and the switch circuit Ssd are turned on at the same time, the terminals of the
図24(b)では、トランジスタ117sとトランジスタ117mに、同一タイミングでゲートオン電圧Vsgが印加されている。したがって、トランジスタ117sのcs端子からトランジスタ117mのem端子に電流が流れ、トランジスタ117が試験される。
In FIG. 24B, the gate-on voltage Vsg is applied to the
図25は、本発明の図1等の半導体素子試験装置において、トランジスタ117m、トランジスタ117sの試験方法を説明するタイミングチャート図である。図25では、スイッチ回路Ssaは常時オフ状態である。したがって、スイッチ回路Ssaは省略することができる。以上の事項は、図24(b)においても同様である。
FIG. 25 is a timing chart illustrating a test method for
図25(a)において、スイッチ回路Sscとスイッチ回路Ssdは同一信号波形で、同一タイミングでオンオフ動作する。スイッチ回路Ssc、スイッチ回路Ssdがオンした時に、電源装置132の出力端子が短絡される。スイッチ回路Ssbがオン状態で、スイッチ回路Sscがオフ状態で、トランジスタ117のゲート端子gにオン電圧が印加された際に、トランジスタ117のチャンネル間に電流が流れる。
In FIG. 25A, the switch circuit Ssc and the switch circuit Ssd have the same signal waveform and operate on and off at the same timing. When the switch circuit Ssc and the switch circuit Ssd are turned on, the output terminal of the
図25(a)では、トランジスタ117sとトランジスタ117mのゲート端子gに駆動信号Vsgが同時に印加されているため、トランジスタ117sとトランジスタ117mに貫通電流Idが流れ、トランジスタ117を試験することができる。
In FIG. 25A, since the drive signal Vsg is simultaneously applied to the gate terminal g of the
図25(b)、図25(c)において、スイッチ回路Ssaは常時オフ(0V)状態である。したがって、半導体素子試験装置の回路構成として、スイッチ回路Ssaは省略可能である。 In FIGS. 25 (b) and 25 (c), the switch circuit Ssa is always in the off (0V) state. Therefore, the switch circuit Ssa can be omitted as the circuit configuration of the semiconductor device test device.
図25(b)において、スイッチ回路Sscとスイッチ回路Ssdの両方がオン(Von)している時に、電源装置132の出力が短絡される。スイッチ回路Ssbがオン(Von)し、スイッチ回路Sscがオフ(0V)であり、トランジスタ117sのゲート端子gにオン電圧が印加されると、トランジスタ117sのチャンネル間に電流が流れ、トランジスタ117sが通電試験される。
In FIG. 25B, the output of the
図25(c)において、スイッチ回路Sscとスイッチ回路Ssdの両方がオン(Von)している時に、電源装置132の出力が短絡される。スイッチ回路Ssaは常時オフ(0V)状態である。したがって、半導体素子試験装置の回路構成として、スイッチ回路Ssaは省略可能である。また、スイッチ回路Ssbは常時オフ(0V)状態である。したがって、半導体素子試験装置の回路構成として、スイッチ回路Ssbは省略可能である。
In FIG. 25 (c), the output of the
スイッチ回路Ssbとスイッチ回路Ssdの両方がオフ(0V)の時に、トランジスタ117bのゲート端子gにオン電圧が印加されると、トランジスタ117mのチャンネル間に電流が流れ、トランジスタ117mが通電試験される。
When an on-voltage is applied to the gate terminal g of the
以上のように、図25のタイミング信号により、トランジスタ117sとトランジスタ117mの同時オン試験、トランジスタ117sをオフしトランジスタ117mのオンさせる試験、トランジスタ117sをオンしトランジスタ117mのオフさせる試験を実施することができる。
As described above, the simultaneous on test of the
半導体素子の試験を開始時に、半導体素子が試験回路と電気的接続がとれているかを確認することが重要である。電気的接続がとれていない場合、電気的接続が不十分な場合、試験をする半導体素子が破壊する。 At the beginning of the semiconductor device test, it is important to confirm that the semiconductor device is electrically connected to the test circuit. If the electrical connection is not established, or if the electrical connection is insufficient, the semiconductor device to be tested will be destroyed.
たとえば、試験をするトランジスタ117のゲート端子gが接続されておらず、フローティング状態で、エミッタ端子eとコレクタ端子cに電圧が印加されるとトランジスタ117が破壊する場合がある。また、エミッタ端子e等の高電流が流れる端子との接続が不十分で抵抗を有する場合、高電流が流れることにより発熱し、トランジスタ117が熱で過熱し破壊する場合がある。以上ことから、試験を開始する場合に、接続確認を行ってから試験を開始する必要がある。
For example, if the gate terminal g of the
図23は、以上の課題に対応する本発明の半導体素子の試験方法の説明図である。本発明は試験開始時に、電源装置132から小さい電流Iaを印加し、この電流Iaの状態を検出することにより試験をする半導体素子の接続確認を行うことを特徴とする。
FIG. 23 is an explanatory diagram of a test method for a semiconductor device of the present invention corresponding to the above problems. The present invention is characterized in that a small current Ia is applied from the
電流Iaの検出は、たとえば、図1、図6、図19に図示するように、電流経路に電流センサ129を配置し、クランプメータ128で測定または検出もしくは評価する。なお、電流検出は電流センサ129による方法に限定されるものではない。たとえば、電源配線212に検出抵抗を挿入し、検出抵抗間に発生する電圧値で検出あるいは測定する構成、トランジスタ117に流れる電流により発生する電磁波を検出あるいは測定する構成、電源装置132内に配置された電流計により検出あるいは測定する構成、トランジスタ117のゲート端子g電圧の変化により検出する構成等、多種多様な方法が例示される。本実施例では、電流センサ129により検出する方法を例示して説明をする。
For the detection of the current Ia, for example, as shown in FIGS. 1, 6, and 19, a
たとえば、試験時の電流IdをIbとし、Ib=100(A)とすれば、Iaは1(A)である。トランジスタ117のゲート端子gにオン電圧を印加し、電流Iaが流れる経路に電流が流れていることを検出できれば、トランジスタ117の接続ができていることを把握することができる。電流Iaが検出できない、あるいは不安定、あるいは所定値Iaより小さいなどのことが検出できれば、トランジスタ117が接続できていない、あるいは接続不良の可能性があることを検出できる。
For example, if the current Id at the time of the test is Ib and Ib = 100 (A), Ia is 1 (A). If an on-voltage is applied to the gate terminal g of the
電流Iaの検出時間は少なくとも、1サイクルtc期間の間、実施する。トランジスタ117が正常あるいはトランジスタ117の電気的接続が正常と確認された後、通常のサイクル試験を実施する。正常でない場合、通常のサイクル試験には移行せず、停止する。
The detection time of the current Ia is carried out for at least one cycle tc period. After confirming that the
本発明の実施例では、トランジスタ117に流れるチェンネル電流Iaを検出するとしたが、図26に図示するように、チャンネル間電圧Vce、温度情報Tj等の変化あるいは変化割合を検出あるいは測定することによっても、トランジスタ等の試験サンプルの接続状態を把握し、通常のサイクル試験に移行するかを判定、評価等してもよい。
In the embodiment of the present invention, the channel current Ia flowing through the
図26において、ゲート駆動信号Vsgがオン電圧Vgとなることにより、トランジスタ117がオンする。トランジスタ117がオンすることにより、チャンネル電流Idが流れ始める。同時に、トランジスタ117のチャンネル間電圧Vceが変化し、また、温度情報Tjも変化を開始する。
In FIG. 26, when the gate drive signal Vsg becomes the on voltage Vg, the
トランジスタ117にオン電圧Vgが印加された時点をt0とし、t1時間を経過した時点の変化量を検出あるいは測定する。t1の時点で、電流Idは、Ibとなり、VceがVbとなり、TjがTbになったとする。Ib、Vb、Tbが所定の値を超えたときに、接続状態が正常と判断する。また、t0からt1までに経過した時の変化割合であるd1、d2、d3が所定の値を超えたときに、接続状態が正常と判断する。
The time when the on-voltage Vg is applied to the
なお、測定あるいは判断の開始の時刻t0は、ゲート駆動信号Vsgの開始時刻に限定するものではない。たとえば、t0から所定期間経過した時刻を原点としてもよい。
本発明の一実施例は、微小電流(1A程度)を流し、1回のみのパワーサイクル試験を行う。その時に流れる実電流をモニターし判定を行う。
The time t0 at the start of measurement or determination is not limited to the start time of the gate drive signal Vsg. For example, the time at which a predetermined period has elapsed from t0 may be used as the origin.
In one embodiment of the present invention, a minute current (about 1 A) is passed and a power cycle test is performed only once. The actual current flowing at that time is monitored and the judgment is made.
また、開始1Cycle目はId=1Aで試験実施し、本1サイクル目は試験回数にはカウントせず0回目とする。1サイクル目は下限監視も既定の値で強制的に有効として、異常(接続不良)を検出する。2サイクル目から設定条件で試験を実施する。 Further, the test is carried out at Id = 1A in the first cycle of the start, and the first cycle is not counted in the number of tests and is set to the 0th time. In the first cycle, the lower limit monitoring is also forcibly enabled with the default value, and an abnormality (connection failure) is detected. From the second cycle, the test will be carried out under the set conditions.
また、各々の下限値を設定し試験を開始し、温度測定値(温度情報)が、設定下限値を超えた後の温度を監視する。たとえば、10サイクル目の温度変動が1℃以内になった事をモニターし、その時点で下限監視を開始させる。 In addition, each lower limit value is set, the test is started, and the temperature after the temperature measurement value (temperature information) exceeds the set lower limit value is monitored. For example, it is monitored that the temperature fluctuation in the 10th cycle is within 1 ° C., and the lower limit monitoring is started at that point.
図23は、図1、図3、図4等において、トランジスタ117の接続状態を検出し、通常のサイクル試験に移行す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。なお、温度情報Tjを取得する期間tgは取得タイミングを自由に設定できように構成されている。
FIG. 23 is an explanatory diagram of a semiconductor device test device and a semiconductor device test method for detecting the connection state of the
開始時のtc1期間では、電源装置132は、電流Iaを出力する。スイッチ回路Ssbがtf期間の間オンし、スイッチ回路Ssdがオンする。また、トランジスタ117sのゲート端子gsにオン電圧が印加され、トランジスタ117mのゲート端子gにはオフ電圧が印加される。
In the tk1 period at the start, the
したがって、トランジスタ117sの接続状態が正常であれば、トランジスタ117sに電流Iaが流れる。電流Iaを検出できれば、次のtc2期間に移行し、電源装置132は試験電流Idを出力し、通常の試験モードに移行する。電流Iaを検出できない場合、正常値でない場合は、通常の試験モードへの移行は停止する。トランジスタ117sの接続状態を確認あるいは検出するtc1期間は複数のサイクル期間を行ってもよいことは言うまでもない。また、図26で説明したように、Ib、Vb,Tb、d1、d2、d3の大きさあるいは変化を検出あるいは測定して、tc2のサイクルに移行するかを判断してもよいことは言うまでもない。
Therefore, if the connection state of the
tc3期間では、電源装置132は、電流Iaを出力する。スイッチ回路Ssbはオフし、スイッチ回路Ssdがオフし、スイッチ回路Sscがオンする。また、トランジスタ117mのゲート端子gsにオン電圧が印加され、トランジスタ117sのゲート端子gにはオフ電圧が印加される。
During the tk3 period, the
したがって、トランジスタ117mの接続状態が正常であれば、トランジスタ117mに電流Iaが流れる。電流Iaを検出できれば、次のtc4期間に移行し、電源装置132は試験電流Idを出力し、通常の試験モードに移行する。電流Iaを検出できない場合、正常値でない場合は、通常の試験モードへの移行は停止する。トランジスタ117mの接続状態を確認あるいは検出するtc1期間は複数のサイクル期間を行ってもよいことは言うまでもない。また、図26で説明したように、Ib、Vb,Tb、d1、d2、d3の大きさあるいは変化を検出あるいは測定して、tc4のサイクルに移行するかを判断してもよいことは言うまでもない。
Therefore, if the connection state of the
以上の事項は、図19等の本発明の他の半導体素子試験装置、半導体素子の試験方法にも適用できることは言うまでもない。また、本発明の他の実施例と組み合わせることができることも言うまでもない。 Needless to say, the above matters can be applied to other semiconductor device test devices and semiconductor device test methods of the present invention as shown in FIG. Needless to say, it can be combined with other embodiments of the present invention.
図17において、スイッチ回路124aがオンすることにより、電源装置132の出力が短絡され、電源装置132が出力する電流Idは、電流Imとしてグランドに流れる。あるいは、スイッチ回路124bがオンすることにより、電源装置132の端子間に充電されている電荷が放電される。
電流Imを流すことにより、電源装置132の端子間電圧が0(V)となり、試験をするトランジスタ117が試験以外の駆動により破壊することがない。
In FIG. 17, when the
By passing the current Im, the voltage between the terminals of the
スイッチ回路124c、スイッチ回路124dが同時にオンすることによっても、電流Imが流れて、電源装置132の出力が短絡され、電源装置132の電荷等が放電される。
When the
スイッチ回路124cとスイッチ回路124dがオンになるタイミングをずらすことも有効である。たとえば、スイッチ回路124cがスイッチ回路124dより先にオンすることによりトランジスタ117sのチャンネル間が短絡する。
It is also effective to shift the timing at which the
次に、スイッチ回路124dがオンすることによりトランジスタ117mのチャンネル間が短絡する。あるいは、スイッチ回路124dがスイッチ回路124cより先にオンすることによりトランジスタ117mのチャンネル間が短絡する。次に、スイッチ回路124cがオンすることによりトランジスタ117sのチャンネル間が短絡する。
以上のように、順番に、スイッチ回路124をオンさせることより、半導体素子117に発生するサージ電圧等の発生を、より抑制することができる。
Next, when the
As described above, by turning on the switch circuits 124 in order, it is possible to further suppress the generation of surge voltage and the like generated in the
以上の事項は、図3、図4、図19、図20、図21等の他の実施例においても同様に適用できることは言うまでもない。また、本明細書で説明する他の実施例あるいは類似の動作、構成と組み合わせること、あるいは適用できることは言うまでもない。
フォークプラグ205は、隔壁214の開口部216から挿入され、スイッチ回路基板201と電気的に接続される。
Needless to say, the above matters can be similarly applied to other embodiments such as FIGS. 3, 4, 19, 20, and 21. It goes without saying that it can be combined with or applied to other embodiments or similar operations and configurations described herein.
The
スイッチ回路124aをオフ(オープン)後に、スイッチ回路124bをオン(クローズ)させる。一方、電源装置132のスイッチ回路122aとオンし、スイッチ回路122bはオフすることにより、電流電源121aからの順方向の定電流Idが出力されるように制御する。
After the
図17(a)に図示するように、トランジスタ117sのゲート端子gsのオン電圧が印加され、トランジスタ117mのゲート端子gmにオフ電圧が印加される。スイッチ回路124dはオンし、スイッチ回路124cはオフに制御される。スイッチ回路124c、スイッチ回路124dはコントローラ111で制御される。
As shown in FIG. 17A, the on voltage of the gate terminal gs of the
なお、図17、図18、図20、図21において、トランジスタ117s、トランジスタ117mのオンオフ制御は、図31のPWM波形となるように実施する。
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がトランジスタ117sに供給される。
In FIGS. 17, 18, 20, and 21, the on / off control of the
When the
図17(a)に図示するように、順方向の電流Idは、電源装置132a -> スイッチ回路124b -> トランジスタ117s -> スイッチ回路124d -> 電源装置132aに流れる。
As shown in FIG. 17A, the forward current Id flows through the
次に、図17(b)に図示するように、電源装置132のスイッチ回路122aとオフし、スイッチ回路122bはオンすることにより、電流電源121bからの逆方向の定電流Idが出力されるように制御する。
Next, as shown in FIG. 17B, by turning off the
図17(b)に図示するように、逆方向の電流Idは、電源装置132b -> スイッチ回路124d -> ダイオードDis -> スイッチ回路124b -> 電源装置132bに流れる。
以上の図17の動作により、トランジスタ117s(ダイオードDis)の試験が実施される。
As shown in FIG. 17B, the current Id in the reverse direction flows through the
By the above operation of FIG. 17, the
次に、図18に図示するように、トランジスタ117sのゲート端子gsにオフ電圧を印加し、トランジスタ117mのゲート端子gmにオン電圧を印加する。また、スイッチ回路124cをオンさせ、スイッチ回路124dをオフにする。
Next, as shown in FIG. 18, an off voltage is applied to the gate terminal gs of the
図18(c)に図示するように、電源装置132のスイッチ回路122aとオンし、スイッチ回路122bはオフすることにより、電流電源121aからの順方向の定電流Idが出力されるように制御する。
As shown in FIG. 18 (c), by turning on the
図18(c)に図示するように、順方向の電流Idは、電源装置132a -> スイッチ回路124c -> トランジスタ117m -> 電源装置132aに流れる。
As shown in FIG. 18 (c), the forward current Id flows through the
図18(d)に図示するように、電源装置132のスイッチ回路122aとオフし、スイッチ回路122bはオンすることにより、電流電源121bからの逆方向の定電流Idが出力されるように制御する。
As shown in FIG. 18D, by turning off the
図18(d)に図示するように、逆方向の電流Idは、電源装置132b -> スイッチ回路124c -> ダイオードDim -> 電源装置132bに流れる。
以上の図18の動作により、トランジスタ117m(ダイオードDim)の試験が実施される。
As shown in FIG. 18 (d), the current Id in the reverse direction flows through the
By the above operation of FIG. 18, the test of the
図17(a)、図17(b)、図18(a)、図18(b)の制御は、図31のPWM波形となるように実施することにより、実動作に適合した試験を実施することができる。また、図29のトランジスタ117a、トランジスタ117b、トランジスタ117cを図17、図18の本発明の半導体素子の試験方法を120°の位相を異ならせて実施することにより、UVWの交流駆動に適合した試験を実現することができる。
The control of FIGS. 17 (a), 17 (b), 18 (a), and 18 (b) is carried out so as to have the PWM waveform of FIG. 31, and a test suitable for the actual operation is carried out. be able to. Further, by carrying out the test method of the semiconductor element of the present invention of FIGS. 17 and 18 with the transistor 117a, the
本発明の半導体素子試験装置は、図1に図示する短絡回路137を動作させることにより、同時にトランジスタ117sとトランジスタ117mに電流Idを流し、試験を行うことができる。この場合、スイッチ回路124c、スイッチ回路124dをオフするか、フォークプラグ205hを導体板204fから切り離す。
By operating the short-circuit circuit 137 shown in FIG. 1, the semiconductor device test apparatus of the present invention can simultaneously pass a current Id through the
トランジスタ117sの短絡回路137sをオンさせることにより、トランジスタ117sはダイオード接続される。したがって、トランジスタ117mのゲート端子gmのオン電圧を印加することにより、試験電流Idがトランジスタ117s、トランジスタ117mに流れる。したがって、トランジスタ117mのゲート端子gmにオンオフ信号を印加させることにより、トランジスタ117を試験することができる。
By turning on the
また、トランジスタ117mの短絡回路137mをオンさせることにより、トランジスタ117mはダイオード接続される。したがって、トランジスタ117sのゲート端子gsのオン電圧を印加することにより、試験電流Idがトランジスタ117s、トランジスタ117mに流れる。したがって、トランジスタ117sのゲート端子gsにオンオフ信号を印加させることにより、トランジスタ117を試験することができる。
Further, by turning on the
トランジスタ117にId電流を通電していない期間に、図3で説明したように、ダイオードDisまたはダイオードDimに定電流Icmまたは定電流Icsを供給することにより、温度情報Tjを取得し、トランジスタ117の劣化あるいは変化をモニターする。温度情報Tjの変化割合、変化量から、トランジスタ117の試験の停止、あるいは動作を制御する。
During the period when the Id current is not applied to the
以上の事項は、図19、図20、図21等の他の実施例においても同様に適用できることは言うまでもない。また、本明細書で説明する他の実施例あるいは類似の動作、構成と組み合わせること、あるいは適用できることは言うまでもない。 Needless to say, the above matters can be similarly applied to other examples such as FIGS. 19, 20, and 21. It goes without saying that it can be combined with or applied to other embodiments or similar operations and configurations described herein.
図19は、本発明の第2の実施例における半導体素子試験装置の構成図及び説明図である。図1との差異は、電源装置132内に順方向の定電流を出力する電流電源121があり、逆方向の定電流を出力する電流電源121がない点である。また、スイッチ回路124g、スイッチ回路124h、スイッチ回路124e、スイッチ回路124fが追加されている点である。
FIG. 19 is a block diagram and an explanatory diagram of the semiconductor device test apparatus according to the second embodiment of the present invention. The difference from FIG. 1 is that there is a
スイッチ回路124c、スイッチ回路124d、スイッチ回路124e、スイッチ回路124f、スイッチ回路124g、スイッチ回路124hはコントローラ111で制御される。
他の構成、あるいは動作は、図1と同様あるいは類似であるので説明は省略する。
図20、図21は、図19の本発明の半導体素子試験装置における半導体素子の試験方法を説明する説明図である。
図20では、トランジスタ117sのゲート端子gsにはオン電圧が印加され、トランジスタ117mのゲート端子gmにはオフ電圧が印加される。
The
Since other configurations or operations are the same as or similar to those in FIG. 1, the description thereof will be omitted.
20 and 21 are explanatory views illustrating a method for testing a semiconductor device in the semiconductor device test apparatus of the present invention of FIG.
In FIG. 20, an on voltage is applied to the gate terminal gs of the
図20(a)に図示するように、スイッチ回路124g、スイッチ回路124b、スイッチ回路124d、スイッチ回路124hはオンされる。スイッチ回路124a、スイッチ回路124c、スイッチ回路124eはオフにされる。
As shown in FIG. 20A, the
図20(a)に図示するように、電流Idは、電源装置132 -> スイッチ回路124g -> トランジスタ117s -> スイッチ回路124d-> スイッチ回路124h -> 電源装置132に流れる。
As shown in FIG. 20 (a), the current Id flows through the power supply device 132-> the
次に、図20(b)に図示するように、スイッチ回路124b、スイッチ回路124d、スイッチ回路124e、スイッチ回路124fはオンされる。スイッチ回路124c、スイッチ回路124g、スイッチ回路124hはオフにされる。
Next, as shown in FIG. 20B, the
図20(b)に図示するように、電流Idは、電源装置132 -> スイッチ回路124e -> スイッチ回路124d -> ダイオードDis -> スイッチ回路124b -> スイッチ回路124g -> 電源装置132に流れる。
次に、図21に図示するように、トランジスタ117sのゲート端子gsにオフ電圧を印加し、トランジスタ117mのゲート端子gmにオン電圧を印加する。
As shown in FIG. 20 (b), the current Id flows through the power supply device 132->
Next, as shown in FIG. 21, an off voltage is applied to the gate terminal gs of the
図21(c)に図示するように、スイッチ回路124g、スイッチ回路124c、スイッチ回路124hはオンされる。スイッチ回路124b、スイッチ回路124d、スイッチ回路124e、スイッチ回路124fはオフにされる。
As shown in FIG. 21 (c), the
図21(c)に図示するように、電流Idは、電源装置132 -> スイッチ回路124g -> スイッチ回路124c -> トランジスタ117m -> スイッチ回路124h-> 電源装置132に流れる。
As shown in FIG. 21 (c), the current Id flows through the power supply device 132->
次に、図21(d)に図示するように、スイッチ回路124c、スイッチ回路124e、スイッチ回路124はオンされる。スイッチ回路124b、スイッチ回路124g、スイッチ回路124d、スイッチ回路124hはオフにされる。
Next, as shown in FIG. 21D, the
図21(d)に図示するように、電流Idは、電源装置132 -> スイッチ回路124e -> ダイオードDim -> スイッチ回路124c -> スイッチ回路124f -> 電源装置132に流れる。
As shown in FIG. 21D, the current Id flows through the power supply device 132->
図19、図20、図21では、電源装置132は、1個の電流電源121で、図1、図17、図18での、順方向の定電流と逆方向の定電流を実現できる。したがって、電源装置132のコストを低減することができる。
In FIGS. 19, 20, and 21, the
本発明の実施例において、図1、図3、図4、図19等のように、トランジスタ117mとトランジスタ117sとを直列に接続した半導体素子を試験するとしたが、これに限定するものではない。たとえば、1個のトランジスタ117を電源装置132に接続して試験を行うものであってもよいことは言うまでもない。
本明細書及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。
In the embodiment of the present invention, as shown in FIGS. 1, 3, 4, 19, 19 and the like, a semiconductor device in which a
It goes without saying that the matters or contents described in the present specification and the drawings can be combined with each other.
本発明は、インバータ回路等の回路動作に適合でき、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る半導体素子試験装置及び半導体試験方法、また、試験とする半導体素子等の接続確認を行ってから、試験電流を印加するため、試験をする半導体素子等を破壊することなく試験を実施することができる。 The present invention is a semiconductor element test apparatus and semiconductor test method that can be adapted to the circuit operation of an inverter circuit or the like and can easily change the connection according to the test content of the semiconductor element such as a transistor and the number of simultaneous tests of the semiconductor element. Since the test current is applied after confirming the connection of the semiconductor element or the like to be tested, the test can be carried out without damaging the semiconductor element or the like to be tested.
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 電圧検出回路
117 パワートランジスタ
118 定電流回路
121 電流電源
122 スイッチ回路
124 スイッチ回路
125 可変抵抗回路
126 ドライブ可変回路
127 ドライブ素子回路
128 クランプメータ
129 電流センサ
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
137 短絡回路
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
221 固定ネジ
222 信号配線
223 ヒートパイプ
224 固定ネジ
225 接点部
226 素子端子
227 冷却ファン
228 放熱フィン
229 モータ
231 ヒートパイプ金具
232 接続圧力部
233 接続保持部
236 バネ(圧力金具)
237 位置固定ネジ
238 ネジ穴
239 バネ穴
240 位置決めネジ穴
251 凸部
252 溝部
302 電圧選択回路
311 押圧具
312 絶縁板
313 押圧具取付け板
315 絶縁部
111 Control circuit board (controller)
112 Gate signal control circuit 113 Gate driver circuit 115 Temperature measurement circuit 116
237 Positioning fixing screw 238 Screw hole 239
Claims (3)
第1のトランジスタをオンオフ制御する第1の制御回路と、
第2のトランジスタをオンオフ制御する第2の制御回路と、
前記電源装置が出力する電流を前記第1のトランジスタに印加する電流経路を形成する第1のスイッチ回路と、
前記電源装置が出力する電流を前記第2のトランジスタに印加する電流経路を形成する第2のスイッチ回路と、
前記電流を検出する電流検出手段を具備し、
前記電流は、第1の電流と、前記第1の電流より大きな第2の電流があり、
前記第1の電流を前記第1のトランジスタまたは前記第2のトランジスタに印加し、前記電流検出手段で検出し、
前記第1の電流を検出後に、前記第2の電流を前記第1のトランジスタまたは前記第2のトランジスタに印加することを特徴とする半導体素子試験装置。 A power supply device having a first current circuit that generates a forward current and a second current circuit that generates a reverse current.
The first control circuit that controls the on / off of the first transistor,
A second control circuit that controls the on / off of the second transistor,
A first switch circuit forming a current path for applying a current output from the power supply device to the first transistor, and a first switch circuit.
A second switch circuit forming a current path for applying a current output from the power supply device to the second transistor, and a second switch circuit.
A current detecting means for detecting the current is provided.
The current includes a first current and a second current larger than the first current.
The first current is applied to the first transistor or the second transistor, and the current detecting means detects the current.
A semiconductor device test apparatus comprising detecting the first current and then applying the second current to the first transistor or the second transistor.
第1のトランジスタをオンオフ制御する第1の制御回路と、
第2のトランジスタをオンオフ制御する第2の制御回路と、
前記電源装置が出力する電流を前記第1のトランジスタに印加する電流経路を形成する第1のスイッチ回路と、
前記電源装置が出力する電流を前記第2のトランジスタに印加する電流経路を形成する第2のスイッチ回路と、
前記電流を検出する電流検出手段と、
前記電流の極性を反転させる極性切り替え回路を具備し、
前記電流は、第1の電流と、前記第1の電流より大きな第2の電流があり、
前記第1の電流を前記第1のトランジスタまたは前記第2のトランジスタに印加し、前記電流検出手段で検出し、
前記第1の電流を検出後に、前記第2の電流を前記第1のトランジスタまたは前記第2のトランジスタに印加することを特徴とする半導体素子試験装置。 A power supply that generates an electric current and
The first control circuit that controls the on / off of the first transistor,
A second control circuit that controls the on / off of the second transistor,
A first switch circuit forming a current path for applying a current output from the power supply device to the first transistor, and a first switch circuit.
A second switch circuit forming a current path for applying a current output from the power supply device to the second transistor, and a second switch circuit.
The current detecting means for detecting the current and the current detecting means
A polarity switching circuit that inverts the polarity of the current is provided.
The current includes a first current and a second current larger than the first current.
The first current is applied to the first transistor or the second transistor, and the current detecting means detects the current.
A semiconductor device test apparatus comprising detecting the first current and then applying the second current to the first transistor or the second transistor.
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