JP6069831B2 - 半導体試験装置 - Google Patents

Description

この発明は、複数の試験機を有する統合型の半導体試験装置に関する。

ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、パワーＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等に代表されるパワー半導体製品の出荷試験および製造工程内での各種試験はＤＣ特性試験およびＡＣ特性試験に大別される。これらの試験では、通常それぞれ使用する試験回路が異なるため、独立した半導体試験装置が用いられている。

パワー半導体製品のＤＣ特性試験では、半導体素子の漏れ電流測定試験、耐圧測定試験、オン電圧測定試験および熱抵抗測定試験などの静特性試験がある。
これらのＤＣ特性試験は、ＤＣ試験機を用いて出荷時や工程内で行なわれるのが通例である。

一方、パワー半導体製品のＡＣ特性試験では、Ｌ負荷試験、短絡試験などの動特性試験がある。
また、前記のＤＣ特性試験やＡＣ特性試験の他に、絶縁耐量を保証する絶縁試験がある。

このＡＣ特性試験には、ＡＣ試験機を用いて試験が行なわれる。また、その他に絶絶縁試験機を用いた絶縁耐量の試験もある。
このように、一般にパワー半導体製品の出荷に際しては、ＤＣ試験機、ＡＣ試験機および絶縁試験機などを用いて特性試験を行うのが一般的である。

図１２は、ＡＣ試験機とＤＣ試験機を有する従来の統合型の半導体試験装置の構成図である。
この半導体試験装置５００は、ベース筐体に固定された下部シリンダ２３と、ベース筐体に固定された上部シリンダ２５、２７と、ＤＵＴ（Ｄｅｖｉｃｅ Ｕｎｄｅｒ Ｔｅｓｔ：供試デバイスでここでは半導体モジュールなどである）を保持し下部シリンダの可動部と連動する下部可動構造部２２とを備える。ＡＣ試験回路を搭載し上部シリンダ２５の可動部と連動する上部可動構造部２４と、ＤＣ試験回路を搭載し上部シリンダ２７の可動部と連動する上部可動構造部２６と、ベース筐体に固定され下部可動構造部２２と上部可動構造部２４、２５の間に位置する固定治具２０を備える。

この半導体試験装置にはＡＣ試験機１６とＤＣ試験機１７が外部接続されている。ＡＣ試験機１６による試験を実施する場合、下部シリンダ２３を上昇させることで下部可動構造部２２の電極１Ｐ〜１Ｗを固定治具２０のバネ電極２０Ｐ〜２０Ｗに押し当てる。

また、上部シリンダ２５を下降させることで上部可動構造部２４のバネ電極１０Ｐ〜１０Ｗを固定治具２０の電極に押し当てる。これによって、ＡＣ試験機１６とＤＵＴ１が配線接続され、ＡＣ試験を実施することが可能となる。

また、ＤＣ試験機による試験を実施する場合、下部シリンダ２３を上昇させることで、下部可動構造部２２の電極１Ｐ〜１Ｗを固定治具２０のバネ電極２０Ｐ〜２０Ｗに押し当てる。また、上部シリンダ２７を下降させることで上部可動構造部２６のバネ電極を固定治具２０の電極に押し当てる。これによって、ＤＣ試験機１７とＤＵＴ１が配線接続され、ＤＣ試験を実施することが可能となる。図中の符号２９はＡＣ試験機１６からの配線Ｈ１を接続する平行平板であり、スイッチ回路２やコンタクト部１０Ｐ〜１０Ｗが接続している。また、符号Ｇ１は上部可動構造部２６とＤＣ試験機１７を結ぶ配線である。

また、特許文献１では、電源部は、負荷部を介してＤＵＴ（被試験デバイス）が接続されたＤＵＴ接続部に電源供給するものである。負荷部には、誘導負荷、抵抗負荷、容量負荷、あるいは整流部品等の受動負荷や、トランジスタ等のスイッチングデバイス（能動負荷）が用いられ、それぞれＤＵＴに対して必要な責務を付与している。ＤＵＴ接続部には、ＤＵＴ制御・駆動部とＤＵＴ特性測定部が接続されている。ＤＵＴ制御・駆動部は、ＤＵＴに所定の電圧信号、電流信号、あるいは周波数信号を供給して、それを駆動するものであり、ＤＵＴ特性測定部７では、ＤＵＴ３に流れる電流値、あるいは電圧値によってその電気的特性および熱的特性を測定している。こうすることで、パワー半導体素子の熱抵抗試験、サージ試験、スイッチング特性試験、連続動作試験について統合して、これらを同一試験装置で行うことが記載されている。

特開２０１０−１０７４３２号公報

図１２において、ＤＣ試験機やＡＣ試験機による試験を実施する場合、切替時に上部可動構造部２４及び２６を上下させる必要がある。そうすると、ＡＣ試験機から上部可動構造部２４に接続された複数の配線Ｆ１やＤＣ試験機から上部可動構造部２６に接続された複数の配線Ｇ１が上部可動構造部２４又は２６と同時に上下移動することになる。

ＡＣ試験やＤＣ試験の度にこの上下動作が繰り返され、その頻度は例えばＡＣ試験とＤＣ試験の合計試験時間が３０秒である場合、約１０００回／１日（８時間×６０分×６０秒／３０秒）となり、１年では３６００００回（１０００回×３０日×１２ヶ月）にも及ぶ。

このように上下動作が繰り返されると、配線Ｆ１，Ｇ１の可動部分に金属疲労が起こり、最悪の場合、断線に至り、試験が出来なくなる。
また、上部可動構造部２４は重いため、上部シリンダ２５の上下可動に時間が掛かり試験時間が長くなる。さらにバネ電極１０Ｐ〜１０Ｗおよびバネ電極２０Ｐ〜２０Ｗが相手電極に接触する頻度が高いため、磨耗が著しい。

また、特許文献１では、ＤＵＴ接続部、ＤＵＴ制御・駆動部およびＤＵＴ特性測定部を接続する配線について、可動することによる金属疲労については記載されていない。
この発明の目的は、前記の課題を解決して、複数の試験機を有する統合型の半導体試験装置において、試験機と接続する配線の金属疲労を防止できる半導体試験装置を提供することにある。

前記の目的を達成するために、特許請求の範囲の請求項１に記載の発明によれば、
複数の試験機を有する統合型の半導体試験装置において、供試デバイスを所定の位置に固定する第１可動構造部と、各試験機に対応して設けられ、前記供試デバイスのデバイス端子群と接続するための複数の試験機接続端子群と、前記各試験機接続端子群を固定する第２可動構造部と、前記第１可動構造部と前記第２可動構造部との間に配置される固定治具と、前記試験機接続端子群と離れて前記固定治具に配置され、前記供試デバイスのデバイス端子群と前記各試験機接続端子群とを電気的に接続するための主配線群と、前記各試験機に対応して少なくとも１つ設けられ、先端に設けられた短絡電極を移動可能とする複数の第１アクチュエータと、前記第１可動構造部を上下に移動可能とする第２アクチュエータと、前記第２可動構造部を上下に移動可能とする第３アクチュエータと、を備え、前記第３アクチュエータにより前記第２可動構造部を下降させることにより前記各試験機接続端子群を前記主配線群に近づけた際に前記第１アクチュエータにより前記短絡電極を移動して前記各試験機接続端子群の端子と前記主配線群の端子との接続を行う構成とする。

また、特許請求の範囲の請求項２記載の発明によれば、請求項１に記載の発明において、前記第１アクチュエータが前記第２可動構造部に固定されているとよい。

また、特許請求の範囲の請求項３記載の発明によれば、請求項２に記載の発明において、前記第１アクチュエータが前記第２可動構造部に固定されているとよい。
また、特許請求の範囲の請求項４記載の発明によれば、請求項１に記載の発明において、前記複数の試験機が、ＤＣ特性試験を行うＤＣ試験機、ＡＣ特性試験を行なうＡＣ試験機もしくは絶縁耐量を試験する絶縁試験機の中から少なくとも２つを備えたものであるとよい。

また、特許請求の範囲の請求項４記載の発明によれば、ＤＣ試験機とＡＣ試験機を有する統合型の半導体試験装置において、前記ＤＣ試験機と、前記ＡＣ試験機と、第１シリンダと、第２シリンダと、第３シリンダと、第４シリンダと、第５シリンダと、第６シリンダと、前記第３シリンダの先端に付く第１短絡電極と、前記第４シリンダの先端に付く第２短絡電極と、前記第５シリンダの先端に付く第３短絡電極と、前記第６シリンダの先端に付く第４短絡電極とを備え、前記第１シリンダを伸ばすことで下降する上部可動構造部と、前記第２シリンダを伸ばすことで上昇する下部可動構造部と、前記上部可動構造部と前記下部可動構造部との間に配置される固定治具とを備え、前記上部可動構造部を構成する部品固定構造体と、該部品固定構造体に固定する前記第３シリンダ、第４シリンダ、第５シリンダ、第６シリンダ、第１端子群、第２端子群と、前記固定治具に固定する主配線群および前記制御配線群とを備え、前記下部可動構造体が前記供試デバイスを支持する供試デバイス支持台を備え、前記ＤＣ試験機と前記第１端子群を接続するＤＣ配線と、前記ＡＣ試験機と前記第２端子群を接続するＡＣ配線を備え、前記供試デバイスが前記供試デバイス内のスイッチング素子の主端子と接続される主端子群および前記スイッチング素子の制御端子と接続される制御端子群とを備え、前記第２シリンダを伸ばすことで前記主端子群と前記主配線群とを接続しかつ前記制御端子群と前記制御配線群とを接続し、さらに、前記第１シリンダを伸ばし、前記第３シリンダを伸ばすことで前記ＤＣ試験機と接続される前記第１端子群と前記供試デバイスの主端子群と接続される前記主配線群とを前記第１短絡電極により接続してＤＣ特性試験が実施でき、前記第２シリンダを伸ばすことで前記主端子群と前記主配線群とを接続しかつ前記制御端子群と前記制御配線群とを接続し、さらに、前記第１シリンダを伸ばし、前記第４シリンダを伸ばすことで前記ＡＣ試験機と接続される前記第２端子群と前記供試デバイスの主端子群と接続される前記主配線群とを前記第２短絡電極により接続し、前記第５シリンダを伸ばすことで前記第２端子群のうち前記供試デバイスの電源端子以外の主端子と前記上部可動構造部に配置されたインダクタもしくは抵抗とを前記第３短絡電極により接続するかもしくは前記第６シリンダを伸ばすことで前記第２端子群のうち前記供試デバイスの電源端子以外の主端子を前記第４短絡電極により短絡して、ＡＣ特性試験が実施できる構成とする。

また、特許請求の範囲の請求項５記載の発明によれば、ＤＣ試験機と絶縁試験機を有する統合型の半導体試験装置において、前記ＤＣ試験機と、前記絶縁試験機と、第１シリンダと、第２シリンダと、第３シリンダと、第４シリンダと、前記第３シリンダの先端に付く第１短絡電極と、前記第４シリンダの先端に付く第２短絡電極とを備え、前記第１シリンダを伸ばすことで下降する上部可動構造部と、前記第２シリンダを伸ばすことで上昇する下部可動構造部と、前記上部可動構造部と前記下部可動構造部との間に配置される固定治具とを備え、前記上部可動構造部を構成する部品固定構造体と、該部品固定構造体に固定する前記第３シリンダ、第４シリンダ、第１端子群、第２端子群と、前記固定治具に固定する主配線群および前記制御配線群とを備え、前記下部可動構造体が前記供試デバイスを支持する供試デバイス支持台を備え、前記ＤＣ試験機と前記第１端子群を接続するＤＣ配線と、前記絶縁試験機と前記第２端子群を接続する絶縁配線を備え、前記供試デバイスが前記供試デバイス内のスイッチング素子の主端子と接続される主端子群および前記スイッチング素子の制御端子と接続される制御端子群とを備え、前記第２シリンダを伸ばすことで前記主端子群と前記主配線群とを接続しかつ前記制御端子群と前記制御配線群とを接続し、さらに、前記第１シリンダを伸ばし、前記第３シリンダを伸ばすことでＤＣ試験機と接続される前記第１端子群と前記供試デバイスの主端子群と接続される前記主配線群とを前記第１短絡電極により接続してＤＣ特性試験が実施でき、前記第２シリンダを伸ばすことで前記主端子群と前記主配線群とを接続しかつ前記制御端子群と前記制御配線群とを接続し、さらに、前記第１シリンダを伸ばし、前記第４シリンダを伸ばすことで絶縁試験機と接続される前記第２端子群と前記供試デバイスの主端子群と接続される前記主配線群とを前記第２短絡電極により接続し、前記供試デバイスの主端子群のうち電源端子以外の主端子を短絡し、前記制御端子群を短絡して、絶縁試験が実施できる構成とする。

また、特許請求の範囲の請求項６記載の発明によれば、請求項４または５に記載の発明において、前記第３シリンダが複数からなるとよい。
また、特許請求の範囲の請求項７記載の発明によれば、請求項４ないし６のいずれか一項に記載の発明において、前記第４シリンダが複数からなるとよい。

この発明によれば、複数の試験機を有する統合型の半導体試験装置において、各種試験の切替にシリンダなどのアクチュエータを用いることで、各試験機に接続する配線の移動頻度を減らすことができて、配線の金属疲労を防止できる。

この発明の第１の実施の形態の半導体試験装置の模式構成図である。 短絡電極７１の要部斜視図であり、（ａ）は、ＤＣ試験用シリンダ５３，ＡＣ試験用シリンダ５４およびインダクタ用シリンダ５５に取り付けられた短絡電極７１の斜視図、（ｂ）は主配線群６１に取付けられた短絡電極７１の斜視図、（ｃ）は短絡用シリンダ５６に取り付けられた短絡電極７１の斜視図である。 図１の半導体試験装置を用いて、図９で示すＤＵＴを試験する工程（手順）図である。 図３に続く、図１の半導体試験装置を用いて、図９で示すＤＵＴを試験する工程（手順）図である。 図４に続く、図１の半導体試験装置を用いて、図９で示すＤＵＴを試験する工程（手順）図である。 図５に続く、図１の半導体試験装置を用いて、図９で示すＤＵＴを試験する工程（手順）図である。 ＤＵＴを交換する場合の手順を示す図である。 固定治具を交換する場合の手順を示す図である。 ＤＵＴ（供試デバイス）である半導体モジュールの構成を示し、（ａ）は半導体モジュールを構成する３相インバータの回路図、（ｂ）は半導体モジュールの斜視図である。 部品固定構造体に固定された端子群６２、ＤＣ試験用シリンダ５３、ＡＣ試験用シリンダ５４と主配線群６１および短絡電極７１の配置図である。 この発明の第２の実施の形態の半導体試験装置の模式構成図である。 ＡＣ試験機とＤＣ試験機を有する従来の統合型の半導体試験装置の構成図である。

＜第１の実施の形態＞
図１は、この発明の第１の実施の形態の半導体試験装置の模式構成図である。図１の半導体試験装置１００は、ＤＣ試験機とＡＣ試験機を有する統合型の半導体試験装置の例である。

図９は、ＤＵＴ（供試デバイス）である半導体モジュールの構成を示し、同図（ａ）は半導体モジュールを構成する３相インバータの回路図、同図（ｂ）は半導体モジュールの斜視図である。３相インバータは６個のＩＧＢＴとそれと逆並列接続する６個のＦＷＤで構成される。また、この半導体モジュールの樹脂ケース８１の上部にはＮ端子、Ｐ端子、Ｕ端子、Ｖ端子、Ｗ端子および制御端子群７４ａが配置されている。

また、図１では、測定のための配線や図１２の電界コンデンサ、コネクタおよびダイオードやトランジスタで構成された回路などは図示されていない。
また、点線で示したシリンダ５３，５４および端子群６２は上部シリンダ５２を伸ばして上部可動構造部５９を矢印Ｚで示すように下方へ移動させた場合を示す。

この半導体試験装置１００は、シリンダ５１〜５６、下部可動構造部５７、固定治具５８、上部可動構造部５９、部品固定構造体６０、主配線群６１、端子群６２、ＤＣ配線６３、ＡＣ配線６４、インダクタ６５、ＤＣ試験機６６およびＡＣ試験機６７を備える。前記シリンダ５１〜５６はエアー式、電動式または油圧式がある。また、シリンダ５１〜５６に限ることはなく、上下または左右に移動できる移動片を有するアクチュエータであればシリンダの代わりに適用できる。

シリンダ５１〜５６としては、下部シリンダ５１、上部シリンダ５２、ＤＣ試験用シリンダ５３、ＡＣ試験用シリンダ５４、インダクタ用シリンダ５５および短絡用シリンダ５６がある。ここではシリンダ５１〜５６はエアー式を用いた。勿論、電動式や油圧式でも構わない。

下部可動構造部５７は、ＤＵＴである半導体モジュールを載置する供試デバイス支持台７２であり、この供試デバイス支持台７２は下部シリンダ５１に固定されている。下部可動構造部５７として下部シリンダ５１を含めることもあるが、ここでは含めないことにする。

固定治具５８は、固定板７３とこの固定板７３を貫通して固定板７３に固定される主配線群６１（Ｎ配線，Ｐ配線，Ｕ配線，Ｖ配線，Ｗ配線）およびＤＣ／ＡＣ制御配線７４と接続され固定板７３を貫通して固定板７３に固定される制御配線群６１ａなどを備える。ＤＣ／ＡＣ制御配線７４は、ＤＣ試験機６６およびＡＣ試験機６７にリレー回路などを解して接続され、試験内容によって接続を切り替え可能とする。

点線Ｋ内の上部可動構造部５９は、部品固定構造体６０とこの部品固定構造体６０に固定される、端子群６２（Ｎ端子，Ｐ端子，Ｕ端子，Ｖ端子，Ｗ端子）、ＤＣ試験用シリンダ５３、ＡＣ試験用シリンダ５４、インダクタ用シリンダ５５、インダクタ６５および短絡用シリンダ５６を備えている。部品固定構造体６０は厚い絶縁部材で形成され、金属部材の場合は前記の各部品と部品固定構造体６０を絶縁する必要がある。また、この部品固定構造体６０は上部シリンダ５２に固定され上下に移動する。

シリンダ５３〜５６の各先端部には図２（ａ）に示す複数枚で構成された板バネ７１ａで構成された短絡電極７１（バネ電極）が取り付けられている。この短絡電極７１の材質はリン青銅などからなる。

図１の例では、主配線群６１と端子群６２は上下に間隔を有して配置されており、紙面の手前にＤＣ試験用シリンダ５３およびＡＣ試験用シリンダ５４の短絡電極７１との接触面が配置されている。主配線群６１のそれぞれの端子は、一方の側が供試デバイスに接続され、他方がＤＣ試験用およびＡＣ試験用に２つに分かれている。図１ではＤＣ試験機６６とＡＣ試験機６７の２つの試験機を統合した試験装置となっているため、主配線群６１の他方の側が２つに分かれているが、統合する試験機の数や試験の方法によって、主配線群６１の他方の側の数を適宜２つ以上に分ければよい。

図１では、ＤＣ試験用シリンダ５３およびＡＣ試験用シリンダ５４は、端子群６２の横に記載しているが、実際は、主配線群６１および端子群６２の手前に配置される。
また、図１では、主配線群６１と端子群６２に対してＤＣ試験用シリンダ５３の短絡電極７１およびＡＣ試験用シリンダ５４の短絡電極７１はそれぞれ１つのみしか記載されていないが、短絡電極７１は、端子群６２の数である１０個備えており、ＤＣ試験用シリンダ５３は、ＤＣ試験用シリンダ５３およびＡＣ試験用シリンダ５４は、短絡電極７１を５つ備えたものを１つ用意しても、短絡電極７１を１つ備えたものを５つ用意しても、短絡電極７１を２つ備えたものと、短絡電極７１を３つ備えたものを用意してもよく、主配線群６１と端子群６２の配置の仕方によって適宜構成することができる。

また、図１では、主配線群６１および端子群６２の短絡電極７１との接触面を図面の手前方向に向けて上下に配置しているが、図面の手前方向に向けて左右に配置しても、図面の上方に向けて配置してもよい。

ＤＣ試験機６６と端子群６２のＣグループの端子（Ｎ端子，Ｐ端子，Ｕ端子，Ｖ端子，Ｗ端子）はＤＣ配線６３で接続されている。また、ＡＣ試験機６７と端子群６２のＤグループの端子（Ｎ端子，Ｐ端子）はＡＣ配線６４で接続されている。

ＤＣ試験用シリンダ５３の短絡電極７１を介して、端子群６２のＣグループの端子（Ｎ端子，Ｐ端子，Ｕ端子，Ｖ端子，Ｗ端子）と主配線群６１（Ｎ配線，Ｐ配線，Ｕ配線，Ｖ配線，Ｗ配線）と短絡接続する。

ＡＣ試験用シリンダ５４の短絡電極７１を介して、端子群６２のうちＤグループの端子（Ｎ端子，Ｐ端子）と主配線群６１（Ｎ配線，Ｐ配線）を短絡接続する。
インダクタ用シリンダ５５の短絡電極７１を介して、インダクタ６５に接続する端子群６２ａと端子群６２のうちＤグループの端子（Ｕ端子、Ｖ端子、Ｗ端子）を短絡接続する。このインダクタ６５はコイルなどでなく抵抗や単なる配線の場合もある。単なる配線の場合は配線の浮遊インダクタンスをインダクタとして用いる。

短絡用シリンダ５６の短絡電極７１を介して、端子群６２のうちＤグループの端子（Ｕ端子、Ｖ端子、Ｗ端子）を短絡接続する。この短絡により主配線群６１のうちＵ配線、Ｖ配線、Ｗ配線が短絡される。

前記ＤＣ配線６３とＡＣ配線６４は、端子群６２と図示しないソケットなどを介して固定される。また、これらの配線６３，６４は、止め金具を用いて部品固定構造体６０やベース筐体８０に固定される。

ベース筐体８０には下部シリンダ５１、上部シリンダ５２および固定板７３が固定される。図１では前記の上部可動構造部５９は部品固定構造体６０の上方に配置され、ベース筐体８０内を上下に可動する。しかし、前記上部可動構造部５９の一部の部品（端子群６２とＤＣ，ＡＣ試験用シリンダ５３，５４）を部品固定構造体６０の下側（裏側）に固定する場合もある。

また、前記のＤＣ試験用シリンダ５３と前記のＡＣ試験用シリンダ５４を点線で示す端子群６２の位置に対応するようにベース筐体８０に取り付けてもよい。この場合は上部シリンダ５２と一緒に下降、上昇はしない。

また、ＤＣ／ＡＣ制御配線７４はＤＣ試験機およびＡＣ試験機に接続されＤＵＴの制御信号が伝送される信号配線である。
図２は短絡電極７１の要部斜視図であり、同図（ａ）は、ＤＣ試験用シリンダ５３，ＡＣ試験用シリンダ５４およびインダクタ用シリンダ５５に取り付けられた短絡電極７１の斜視図、同図（ｂ）は主配線群６１のＤＵＴ（供試デバイス）側の先端の短絡電極７１の斜視図、同図（ｃ）は短絡用シリンダ５６に取り付けられた短絡電極７１の斜視図である。

短絡電極７１は複数枚重ねた板バネ７１ａで構成され、同図（ａ）ではＵ字型をしており、同図（ｂ）では、主配線群６１のうちの１つの端子について示している。同図（ｃ）では先端がＬ字型で３本の熊手状をしており、根元で繋がっている。図１の短絡電極７１は図２の先端箇所を示した。制御配線群６１ａのＤＵＴ（供試デバイス）側の先端の短絡電極７１としては、僅かな電流しか流れないため、普通のスプリングコンタクトピンや、２枚の板バネによる挟み式コンタクトが用いられる。

図１０は、固定板７３に固定された主配線群６１の別の例を示す構成図であり、同図（ａ）は要部正面図、同図（ｂ）は主配線群６１の平面図であり、同図（ｃ）は同図（ｂ）の破線Ｘ−Ｘで切断した際の矢印Ｙ方向から見た側断面図であり、同図（ｄ）は端子群６２、主配線群６１およびシリンダ５３の要部側面図、同図（ｅ）はシリンダ５３を部品固定構造体６０に取り付く側から見た平面図である。

端子群６２のＣグループとＤグループの端子は図１では交互に配置されているが、図１０ではそれぞれのグループに纏められて配置されている。それに対応して主配線群６１もグループで纏められている。また、シリンダ５３、５４は部品固定構造体６０の一面に列状に並んで固定されている。シリンダ５５、５６もシリンダ５３、５４と同一の面に並べて固定してもよいし、シリンダ５５，５６を部品固定構造体６０の図示しない他の箇所に固定してもよい。

ＤＣ試験用シリンダ５３は、主配線群６１のＣグループの端子（Ｎ配線，Ｐ配線，Ｕ配線，Ｖ配線，Ｗ配線）に共通に１つ設けられており、５つの短絡電極７１を備えている。
主配線群６１のＤグループのＮ配線は、主配線群６１のＣグループのＮ配線と金属接続部材６１１により電気的に接続されている。また、主配線群６１のＤグループのＵ配線はＣグループのＵ配線と金属接続部材６１２により電気的に接続されている。また、主配線群６１のＤグループのＶ配線とＣグループのＶ配線はそれぞれ突出部６１４を備え、金属接続部材６１３を突出部６１４で接続されることにより主配線群６１のＤグループのＶ配線とＣグループのＶ配線が電気的に接続される。主配線群６１のＤグループのＰ配線およびＷ配線は、それぞれ主配線群６１のＣグループのＰ配線およびＷ配線と接続部６１５により電気的に接続されている。

ＡＣ試験用シリンダ５４は主配線群６１のＤグループのＮ配線とＰ配線とに共通に設けられるものと、主配線群６１のＤグループのＵ配線、Ｖ配線およびＷ配線とに共通に設けられるものと２つ備えている。２つのＡＣ試験用シリンダ５４はＤＣ試験用シリンダ５３の両側にそれぞれ配置されている。主配線群６１のＤグループのＮ配線とＰ配線とに共通に設けられるものは２つの短絡電極７１を備えており、主配線群６１のＤグループのＵ配線、Ｖ配線およびＷ配線とに共通に設けられるものは３つの短絡電極７１を備えている。

図１０（ｄ）に示すように、ＤＣ試験用シリンダ５３の先端に絶縁されて取りつけられた５個の短絡電極７１によって、端子群６２のＣグループの端子（Ｎ端子，Ｐ端子，Ｕ端子，Ｖ端子，Ｗ端子）と主配線群６１の端子（Ｎ配線，Ｐ配線，Ｕ配線，Ｖ配線，Ｗ配線）は同時に短絡接続することができる。

ＡＣ試験用シリンダ５４のうちＤＣ試験用シリンダ５３の左側に配置されたＡＣ試験用シリンダ５４の先端に絶縁されて取りつけられた２個の短絡電極７１によって、端子群６２のＤグループの端子（Ｎ端子，Ｐ端子）と主配線群６１の端子（Ｎ配線，Ｐ配線）は同時に短絡接続する。

ＡＣ試験用シリンダ５４のうちＤＣ試験用シリンダ５３の右側に配置されたＡＣ試験用シリンダ５４の先端に絶縁されて取りつけられた３個の短絡電極７１によって、端子群６２のＤグループの端子（Ｕ配線，Ｖ配線，Ｗ配線）と主配線群６１の端子（Ｕ配線，Ｖ配線，Ｗ配線）は同時に短絡接続する。

インダクタ用シリンダ５５の先端に絶縁されて取りつけられた３個の短絡電極７１によって、端子群６２のＤグループの端子（Ｕ端子，Ｖ端子，Ｗ端子）と端子群６２ａの端子（Ｕ端子，Ｖ端子，Ｗ端子）は同時に短絡接続する。

短絡用シリンダ５６の先端にそれぞれ電気的に接続している３個の短絡電極７１によって、端子群６２のＤグループの端子（Ｕ端子，Ｖ端子，Ｗ端子）が短絡接続する。
尚、図１０では、図が煩雑になるのでＤＣ配線６３とＡＣ配線６４は省略した。

図３〜図６は、図１の半導体試験装置を用いて、図９で示すＤＵＴを試験する方法であり、順を追った工程（手順）を示した図である。
まず、図３において、上部シリンダ５２を矢印Ａのように下降させ上部可動構造部５９を矢印Ａのように下げる。これにより上部可動構造部５９の部品固定構造体６０に取り付けられた端子群６２、ＤＣ試験用シリンダ５３、ＡＣ試験用シリンダ５４、インダクタ用シリンダ５５、短絡用シリンダ５６、インダクタ６５、ＤＣ配線６３およびＡＣ配線６４が同時に下がる。

つぎに、図４において、新規のＤＵＴを下部可動構造部５７の供試デバイス支持台７２にセットし搬送（ロード）した後、下部シリンダ５１を矢印Ｂのように上昇させ下部可動構造部５７を上げ、図９に示すＤＵＴの主端子群７５（Ｎ端子、Ｐ端子、Ｕ端子、Ｖ端子、Ｗ端子）および制御端子群７４ａを固定治具５８の固定板７３に設けられた主配線群６１（Ｎ配線、Ｐ配線、Ｕ配線、Ｖ配線、Ｗ配線）および制御配線群６１ａの短絡電極７１に押し当てることにより電気的に接続する。

つぎに、図５において、ＤＣ試験機６６によるＤＣ特性試験（例えば漏れ電流試験や耐圧試験などの静特性試験）を実施する。このときＡＣ配線６４はＡＣ試験機６７内で開放状態（ＡＣ試験機６７内の回路と繋がっていない状態）なっている。ＤＣ試験用シリンダ５３を矢印Ｃ１の方向に伸ばし（正確にはシリンダを構成する伸縮可動棒を伸ばす）、上部可動構造部５９のＤＣ配線６３に接続した端子群６２のうちＣグループの端子（Ｎ端子、Ｐ端子、Ｕ端子、Ｖ端子、Ｗ端子）と固定治具５８の主配線群６１（Ｎ配線、Ｐ配線、Ｕ配線、Ｖ配線、Ｗ配線）とをＤＣ試験用シリンダ５３の先端部に配置された短絡電極７１を介して短絡し接続する。これによってＤＣ試験機６６によるＤＣ特性試験が可能になる。

具体的には、例えば、漏れ電流試験や耐圧試験を行なう場合は、ＤＣ試験機６６内でＰ端子とＵ端子に電圧を印加できるようにすることで、インバータを構成するＤＵＴのＵ相のうち上アームの素子（図９のＩＧＢＴ）の試験ができる。Ｕ相のうち下アームの素子を試験する場合は、Ｕ端子とＮ端子に電圧を印加できるようにする。電圧を印加できる端子の選択動作はリレーなどを用いてＤＣ試験機６６内で行なう。このように端子を選択することで、インバータを構成する６個の素子（ＩＧＢＴ）の漏れ電流試験や耐圧試験が可能となる。但し、正確にはＦＷＤ（フリー・ホイーリング・ダイオード）の逆漏れ電流や逆耐圧も含まれる。また、この半導体試験装置１００は、ＤＣ試験機６６に熱抵抗測定回路を組み込みＤＣ配線６３の通電容量を大きくすることで熱抵抗測定試験も行なうことができる。

つぎに、図６において、ＡＣ試験機６７によるＡＣ特性試験を実施する。ＤＣ試験用シリンダ５３を矢印Ｄ１の方向に縮め、上部可動構造部５９のＤＣ配線６３に接続されている端子群６２のＣグループの端子（Ｎ端子、Ｐ端子、Ｕ端子、Ｖ端子、Ｗ端子）と固定治具５８の主配線群６１（Ｎ配線、Ｐ配線、Ｕ配線、Ｖ配線、Ｗ配線）を開放し、更にＡＣ試験用シリンダ５４を矢印Ｅの方向に伸ばし、上部可動構造部５９のＡＣ配線６４に接続されている端子群６２のうちＤグループの端子（Ｎ端子およびＰ端子）と固定治具５８の主配線群６１のうちＤグループの配線（Ｎ配線およびＰ配線）をＡＣ試験用シリンダ５４の先端部に配置される短絡電極７１を介して短絡し接続する。このときＤＣ試験機６６内でＤＣ配線６３と接続する配線は開放状態とする。

ＡＣ特性試験のうちＬ負荷試験であれば、インダクタ用シリンダ５５を矢印Ｆの方向に伸ばし、インダクタ６５と接続する端子群６２ａのＵ端子、Ｖ端子、Ｗ端子と主配線群６１のＤグループのうちＵ配線、Ｖ配線、Ｗ配線をインダクタ用シリンダ５５およびＡＣ試験用シリンダ５４のそれぞれの先端部に配置される短絡電極７１を介して短絡し接続する。これでＬ負荷試験が可能になる。このＬ負荷試験でインバータを構成する各素子（ＩＧＢＴとＦＷＤ）から出ている図示しない測定用配線（ＩＧＢＴとＦＷＤで同一配線）を用いると、各素子（ＩＧＢＴとＦＷＤ）のスイッチング特性（ターンオン特性、ターンオフ特性、逆回復特性など）を測定できる。前記のインダクタ６５を抵抗に代えると抵抗負荷試験ができる。試験が終了したら、インダクタ用シリンダ５５を矢印Ｉの方向に縮めてインダクタ６５を端子群６２のＤグループのうちＵ配線、Ｖ配線、Ｗ配線から切り離す。

また、短絡試験であれば、短絡用シリンダ５６を矢印Ｇにように下方へ伸ばし、短絡用シリンダ５６の先端部に配置される短絡電極７１で端子群６２のＤグループのうちＵ端子、Ｖ端子、Ｗ端子を短絡する。これで短絡負荷試験が可能になる。試験が終了したら、短絡用シリンダ５６を縮めて端子群６２のＤグループのうちＵ端子、Ｖ端子、Ｗ端子から切り離す。

このようにしてＡＣ試験機６７によるＡＣ特性試験（Ｌ負荷試験および短絡負荷試験）が可能となる。ＡＣ特性試験が終了したら、ＡＣ試験用シリンダ５４を矢印Ｈの方向に縮めて端子群６２のＤグループの端子（Ｎ端子、Ｐ端子）と主配線群６１のＤグループのうちＮ配線、Ｐ配線を切り離す。

つぎに、図７において、通常量産ラインでは次々とＤＵＴを交換し連続して試験を実施するが、ＤＵＴを交換する場合には、下部シリンダ５１を矢印Ｊのように下降し下部可動構造部５７を下げ、ＤＵＴの主端子群７５（Ｎ端子、Ｐ端子、Ｕ端子、Ｖ端子、Ｗ端子）と固定治具５８に設けられた主配線群６１（Ｎ配線、Ｐ配線、Ｕ配線、Ｖ配線、Ｗ配線）の短絡電極７１を切り離し、制御配線７４もＤＵＴの制御端子群７４ａから切り離し、アンロードした後、ＤＵＴを供試デバイス支持台７２に載置し、図４の工程に移る。そして、新たなＤＵＴによるＤＣ試験機６６による特性試験、ＡＣ試験機６７による特性試験を図５および図６の工程に従い実施する。

図８において、ＤＵＴの型式（形状）が変わった場合、上部シリンダ５２を矢印Ｑのように上昇させ上部可動構造部５９を上げる。これにより上部可動構造部５９に設けられたＤＣ試験用シリンダ５３、ＡＣ試験用シリンダ５４、ＤＣ配線６３およびＡＣ配線６４が同時に破線の位置から実線の位置へ上がる。その後、新たなＤＵＴが試験できる主配線群６１ｂを有する固定治具５８ａに交換する。交換後の手順は図３〜図７の工程に従って試験を行なう。

前記の工程において、ＤＵＴが同一型式の場合は、ＤＣ試験機６６およびＡＣ試験機６７と接続する上部可動構造部５９は移動せずに固定された状態にある。その状態でＤＣ特性試験とＡＣ特性試験の切替はＤＣ試験用シリンダ５３とＡＣ試験用シリンダ５４で行なわれる。そのため、同一型式のＤＵＴを試験する場合には、ＤＣ試験機６６およびＡＣ試験機６７と端子群６２を接続する配線６３，６４はＤＵＴの交換ごとに移動することがなくなり、配線６３，６４での金属疲労が起こらない。その結果、配線６３，６４が断線することがなくなる。

一方、型式が変わった時点で、固定治具５８の交換があり、配線６３，６４の移動が起こる。しかし、交換頻度は極めて低く、配線６３，６４の金属疲労が起こる確率は低い。尚、配線６３，６４が部品固定構造体６０に固定されている場合は、この部品固定構造体６０に固定されている箇所からベース筐体８０に固定されている間の配線６３，６４は移動することになるが、前記したように移動する頻度は極めて低いため、配線６３，６４の金属疲労が起こる確率は低い。

また、ＤＣ特性試験とＡＣ特性試験の切替は軽量のシリンダ５３，５４で行なわれるので、重量の大きな上部可動構造部５９を移動させる必要がなく、切替時間が短縮される。
また、端子群６２と主配線群６１を短絡接続するシリンダ５３，５４の先端に付いている短絡電極７１は軽量であるため、短絡電極７１の高精度に位置決めして移動させることが容易にできる。短絡電極７１が高精度に位置決めされるため、短絡電極７１の接触部には過度に大きな力が加わらない。その結果、短絡電極７１の磨耗を少なくできる。また、磨耗が少ないので短絡電極７１の交換頻度は大幅に低減できる。

また、量産ラインにおいては、同一型式で連続して数百〜数万個の製品を流す場合が一般的である。その場合、固定治具５８の交換は通常は行なわない。そのため、この半導体試験装置１００では、固定治具５８の交換は主配線群６１の短絡電極７１が磨耗した場合などであり、交換頻度は従来の半導体試験装置５００に比べて極めて低くできる。

尚、第１の実施の形態で示す半導体試験装置１００は、３相インバータが内蔵された半導体モジュール（６ｉｎ１）を試験する場合を例に挙げて説明したが、ＤＵＴとして、単相インバータが内蔵された４個組（４ｉｎ１）や２個組（２ｉｎ１）の半導体モジュールの場合も配線を変更することで試験することができる。この場合も第１の実施の形態で説明した効果が得られる。尚、２個組のうち1個をダミー素子にして、試験することも可能である。
＜第２の実施の形態＞
図１１は、この発明の第２の実施の形態の半導体試験装置の模式構成図である。この半導体試験装置２００は、ＤＣ試験機と絶縁試験機を有する統合型の半導体試験装置である。

図１１の半導体試験装置２００と図１の半導体試験装置１００との違いは、第２テスターであるＡＣ試験機６７が、絶縁試験機７８に変更されている点である。この変更に伴って、上部可動構造部５９に設けられたＡＣ配線６４が絶縁試験機７８用の配線７９へと変更される。また、インダクタ用シリンダ５５、短絡用シリンダ５６は不要となり、絶縁試験用シリンダ７７が必要になる。絶縁試験用シリンダ７７は、１つでも複数から構成されてもよい。絶縁試験用シリンダ７７の先端には図２（ａ）に示す短絡電極７１が接続される。絶縁用配線７９のうち一部は制御端子群７４ａを短絡するための切替ＳＷに接続される（図中の符号Ｓ同士が接続する）。

絶縁試験する場合は、上部シリンダ５２を矢印Ａの方向に伸ばし、下部シリンダ５１を矢印Ｂの方向に伸ばし、絶縁試験用シリンダ７７を矢印Ｅの方向に伸ばすことで、主配線群６１とＤＵＴの主端子群７５および制御配線群６１ａとＤＵＴの制御端子群７４ａがそれぞれ接続する。この接続により、ＤＵＴの制御端子群７４ａは短絡される。また、主端子群７５のＵ端子、Ｖ端子、Ｗ端子は、絶縁試験機７８内で短絡される。短絡した後、絶縁試験機７８からＤＵＴの主端子群７５のうちＰ端子とＮ端子に規定の高い電圧が印加される。この電圧印加によりＤＵＴの絶縁試験が可能になる。この絶縁試験では、ＤＵＴを構成する全ての素子（ＩＧＢＴとＦＷＤ）に電圧が印加される。本実施の形態においても第１の実施の形態の効果と同じような効果が得られる。

以上の実施の形態において、筐体８０を上下逆さまにした構成、または、筐体８０を９０°傾けた構成としても同様の効果を得ることができる。

５１ 下部シリンダ
５２ 上部シリンダ
５３ ＤＣ試験用シリンダ
５４ ＡＣ試験用シリンダ
５５ インダクタ用シリンダ
５６ 短絡用シリンダ
５７ 下部可動構造部
５８，５８ａ 固定治具
５９ 上部可動構造部
６０ 部品固定構造体
６１，６１ｂ 主配線群
６１ａ 制御配線群
６２，６２ａ 端子群
６３ ＤＣ配線
６４ ＡＣ配線
６５ インダクタ
６６ ＤＣ試験機
６７ ＡＣ試験機
７１ 短絡電極
７１ａ 板バネ
７２ 供試デバイス支持台
７３ 固定板
７４ ＤＣ／ＡＣ制御配線
７４ａ 制御端子群
７５ 主端子群
７７ 絶縁試験用シリンダ
７８ 絶縁試験機
７９ 絶縁用配線
８０ ベース筐体
８１ 樹脂ケース
１００，２００ 本発明の半導体試験装置
５００ 従来の半導体試験装置
Ａ，Ｂ，Ｃ１，Ｄ１，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｉ，Ｊ，Ｑ，Ｚ 矢印（シリンダの伸縮方法を示す）

Claims (7)

1. 複数の試験機を有する統合型の半導体試験装置において、
   供試デバイスを所定の位置に固定する第１可動構造部と、
   各試験機に対応して設けられ、前記供試デバイスのデバイス端子群と接続するための複数の試験機接続端子群と、
   前記各試験機接続端子群を固定する第２可動構造部と、
   前記第１可動構造部と前記第２可動構造部との間に配置される固定治具と、
   前記試験機接続端子群と離れて前記固定治具に配置され、前記供試デバイスのデバイス端子群と前記各試験機接続端子群とを電気的に接続するための主配線群と、
   前記各試験機に対応して少なくとも１つ設けられ、先端に設けられた短絡電極を移動可能とする第１アクチュエータと、
   前記第１可動構造部を上下に移動可能とする第２アクチュエータと、
   前記第２可動構造部を上下に移動可能とする第３アクチュエータと、
   を備え、
   前記第３アクチュエータにより前記第２可動構造部を下降させることにより前記各試験機接続端子群を前記主配線群に近づけた際に前記第１アクチュエータにより前記短絡電極を移動して前記各試験機接続端子群の端子と前記主配線群の端子との接続を行うことを特徴とする半導体試験装置。
2. 前記第１アクチュエータが前記第２可動構造部に固定されていることを特徴する請求項１に記載の半導体試験装置。
3. 前記複数の試験機が、ＤＣ特性試験を行うＤＣ試験機、ＡＣ特性試験を行なうＡＣ試験機もしくは絶縁耐量を試験する絶縁試験機の中から少なくとも２つを備えたことを特徴とする請求項１に記載の半導体試験装置。
4. ＤＣ試験機とＡＣ試験機を有する統合型の半導体試験装置において、
   前記ＤＣ試験機と、前記ＡＣ試験機と、第１シリンダと、第２シリンダと、第３シリンダと、第４シリンダと、第５シリンダと、第６シリンダと、前記第３シリンダの先端に付く第１短絡電極と、前記第４シリンダの先端に付く第２短絡電極と、前記第５シリンダの先端に付く第３短絡電極と、前記第６シリンダの先端に付く第４短絡電極とを備え、
   前記第１シリンダを伸ばすことで下降する上部可動構造部と、前記第２シリンダを伸ばすことで上昇する下部可動構造部と、前記上部可動構造部と前記下部可動構造部との間に配置される固定治具とを備え、
   前記上部可動構造部を構成する部品固定構造体と、該部品固定構造体に固定する前記第３シリンダ、第４シリンダ、第５シリンダ、第６シリンダ、第１端子群、第２端子群と、前記固定治具に固定する主配線群および前記制御配線群とを備え、
   前記下部可動構造体が前記供試デバイスを支持する供試デバイス支持台を備え、
   前記ＤＣ試験機と前記第１端子群を接続するＤＣ配線と、前記ＡＣ試験機と前記第２端子群を接続するＡＣ配線を備え、
   前記供試デバイスが前記供試デバイス内のスイッチング素子の主端子と接続される主端子群および前記スイッチング素子の制御端子と接続される制御端子群とを備え、
   前記第２シリンダを伸ばすことで前記主端子群と前記主配線群とを接続しかつ前記制御端子群と前記制御配線群とを接続し、さらに、前記第１シリンダを伸ばし、前記第３シリンダを伸ばすことで前記ＤＣ試験機と接続される前記第１端子群と前記供試デバイスの主端子群と接続される前記主配線群とを前記第１短絡電極により接続してＤＣ特性試験が実施でき、前記第２シリンダを伸ばすことで前記主端子群と前記主配線群とを接続しかつ前記制御端子群と前記制御配線群とを接続し、さらに、前記第１シリンダを伸ばし、前記第４シリンダを伸ばすことで前記ＡＣ試験機と接続される前記第２端子群と前記供試デバイスの主端子群と接続される前記主配線群とを前記第２短絡電極により接続し、前記第５シリンダを伸ばすことで前記第２端子群のうち前記供試デバイスの電源端子以外の主端子と前記上部可動構造部に配置されたインダクタもしくは抵抗とを前記第３短絡電極により接続するかもしくは前記第６シリンダを伸ばすことで前記第２端子群のうち前記供試デバイスの電源端子以外の主端子を前記第４短絡電極により短絡して、ＡＣ特性試験が実施できることを特徴とする半導体試験装置。
5. ＤＣ試験機と絶縁試験機を有する統合型の半導体試験装置において、
   前記ＤＣ試験機と、前記絶縁試験機と、第１シリンダと、第２シリンダと、第３シリンダと、第４シリンダと、前記第３シリンダの先端に付く第１短絡電極と、前記第４シリンダの先端に付く第２短絡電極とを備え、
   前記第１シリンダを伸ばすことで下降する上部可動構造部と、前記第２シリンダを伸ばすことで上昇する下部可動構造部と、前記上部可動構造部と前記下部可動構造部との間に配置される固定治具とを備え、
   前記上部可動構造部を構成する部品固定構造体と、該部品固定構造体に固定する前記第３シリンダ、第４シリンダ、第１端子群、第２端子群と、前記固定治具に固定する主配線群および前記制御配線群とを備え、
   前記下部可動構造体が前記供試デバイスを支持する供試デバイス支持台を備え、
   前記ＤＣ試験機と前記第１端子群を接続するＤＣ配線と、前記絶縁試験機と前記第２端子群を接続する絶縁配線を備え、
   前記供試デバイスが前記供試デバイス内のスイッチング素子の主端子と接続される主端子群および前記スイッチング素子の制御端子と接続される制御端子群とを備え、
   前記第２シリンダを伸ばすことで前記主端子群と前記主配線群とを接続しかつ前記制御端子群と前記制御配線群とを接続し、さらに、前記第１シリンダを伸ばし、前記第３シリンダを伸ばすことで前記ＤＣ試験機と接続される前記第１端子群と前記供試デバイスの主端子群と接続される前記主配線群とを前記第１短絡電極により接続してＤＣ特性試験が実施でき、前記第２シリンダを伸ばすことで前記主端子群と前記主配線群とを接続しかつ前記制御端子群と前記制御配線群とを接続し、さらに、前記第１シリンダを伸ばし、前記第４シリンダを伸ばすことで絶縁試験機と接続される前記第２端子群と前記供試デバイスの主端子群と接続される前記主配線群とを前記第２短絡電極により接続し、前記制御端子群を短絡して、絶縁試験が実施できることを特徴とする半導体試験装置。
6. 前記第３シリンダが複数からなることを特徴とする請求項４または５に記載の半導体試験装置。
7. 前記第４シリンダが複数からなることを特徴とする請求項４ないし６のいずれか一項に記載の半導体試験装置。
   

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