JP6275631B2

JP6275631B2 - パワーサイクル試験装置およびパワーサイクル試験方法

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Description

本発明は、パワーサイクル試験装置およびパワーサイクル試験方法に関し、より特定的には、パワーサイクル試験とともにサーマルサイクル試験を併せて実行可能なパワーサイクル試験装置およびパワーサイクル試験方法に関する。

従来、パワー半導体デバイスの寿命予測のための試験として、電力印加によりデバイス自体を発熱させて熱ストレスを与えるパワーサイクル試験が知られている。このパワーサイクル試験では、デバイスへの電力印加およびその停止による試験サイクルの繰り返しにより、主にデバイスチップの発熱部の温度変化に起因した熱ストレスが与えられる。

またデバイスの外部環境温度を変化させることにより、パワーサイクル試験の場合とは異なる熱ストレスが与えられるサーマルサイクル試験がある。特許文献１には、このサーマルサイクル試験と同期させるようにパワーサイクル試験を実行するスーパーインポーズ試験機能を備えた装置が記載されている。スーパーインポーズ試験によれば、実際の使用中に生じる故障モードを想定した熱ストレスを効率良く再現することができる。

特開２０１４−２０８９３号公報

上記特許文献１に記載されたパワーサイクル試験装置では、パワーサイクル試験に加えてサーマルサイクル試験を実行するために、電力印加を行う機構とは別に外部環境温度を調節するための機構（チラー、加熱冷却プレート等）をさらに設ける必要があった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、デバイスの外部環境温度の調節機構を設ける必要がなく、パワーサイクル試験とともにサーマルサイクル試験を併せて実行可能なパワーサイクル試験装置およびパワーサイクル試験方法を提供することである。

本発明の一局面に係るパワーサイクル試験装置は、被試験デバイスへの電力印加およびその停止による試験サイクルを繰り返し、前記被試験デバイスに繰り返し温度変化を与えるパワーサイクル試験装置である。上記パワーサイクル試験装置は、前記被試験デバイスに電力を印加するための電力印加部と、前記電力印加部による電力印加および前記電力印加の停止を制御する制御部と、を備える。前記制御部は、一の前記試験サイクルにおける電力印加の停止中の前記被試験デバイスの温度が、前記一の試験サイクルにおける電力印加の開始時の前記被試験デバイスの温度である開始温度と異なる所定の温度に到達した時点で、次の前記試験サイクルに移行するように、前記電力印加部による電力印加のタイミングを調整する。

上記パワーサイクル試験装置では、前記試験サイクルの繰り返しに伴って前記開始温度が変わるように、前記被試験デバイスへの電力印加を行うことができる。そのため、前記試験サイクルの繰り返しによるパワーサイクル試験に加え、前記開始温度の変化によって外部環境温度の変化が与えられた場合を疑似的に再現したサーマルサイクル試験が実行可能になる。したがって、上記パワーサイクル試験装置によれば、デバイスの外部環境温度の調節機構を設ける必要がなく、パワーサイクル試験にサーマルサイクル試験を併せたスーパーインポーズ試験を実行することができる。

上記パワーサイクル試験装置において、前記制御部は、前記試験サイクル毎の前記開始温度が予め設定されたプロファイルに沿って変わるように、前記電力印加部による電力印加のタイミングを調整してもよい。

これにより、実際の外部環境温度の変化に応じて設定されるプロファイルに沿って前記開始温度を調整することができる。その結果、実使用中に生じる熱ストレスを効率良くデバイスに与えることができる。

上記パワーサイクル試験装置において、前記制御部は、前記開始温度が前記試験サイクル毎に上昇する昇温ステップと、前記開始温度が前記試験サイクル毎に低下する降温ステップと、を含む前記プロファイルに沿って前記試験サイクル毎の前記開始温度が変わるように、前記電力印加部による電力印加のタイミングを調整してもよい。

これにより、外部環境温度が上昇および下降する場合にデバイスに与えられる熱ストレスを効率良く再現することができる。

上記パワーサイクル試験装置において、前記制御部は、前記開始温度が前記試験サイクル毎に維持される温度維持ステップをさらに含む前記プロファイルに沿って前記試験サイクル毎の前記開始温度が変わるように、前記電力印加部による電力印加のタイミングを調整してもよい。

これにより、外部環境温度が維持される場合にデバイスに与えられる熱ストレスを効率良く再現することができる。

本発明の他局面に係るパワーサイクル試験装置は、被試験デバイスへの電力印加およびその停止による試験サイクルを繰り返し、前記被試験デバイスに繰り返し温度変化を与えるパワーサイクル試験装置である。このパワーサイクル試験装置は、前記被試験デバイスに電力を印加するための電力印加部と、前記電力印加部による電力印加および前記電力印加の停止を制御する制御部と、を備えている。前記制御部は、前記試験サイクル毎の前記被試験デバイスへの電力印加が開始される温度である開始温度が、前記試験サイクルの繰り返しに伴って予め設定されたプロファイルに沿って変わるように、前記電力印加部による電力印加のタイミングを調整する。前記プロファイルは、前記開始温度が前記試験サイクル毎に上昇する昇温ステップを含む。前記制御部は、前記昇温ステップにおける前記試験サイクル毎の前記開始温度を算出する。
本発明のさらに他の局面に係るパワーサイクル試験装置は、被試験デバイスへの電力印加およびその停止による試験サイクルを繰り返し、前記被試験デバイスに繰り返し温度変化を与える装置である。このパワーサイクル試験装置は、前記被試験デバイスに電力を印加するための電力印加部と、前記電力印加部による電力印加および前記電力印加の停止を制御する制御部と、を備えている。前記制御部は、前記試験サイクル毎の前記被試験デバイスへの電力印加が開始される温度である開始温度が、前記試験サイクルの繰り返しに伴って予め設定されたプロファイルに沿って変わるように、前記電力印加部による電力印加のタイミングを調整する。前記プロファイルは、前記開始温度が前記試験サイクル毎に低下する降温ステップを含む。前記制御部は、前記降温ステップにおける前記試験サイクル毎の前記開始温度を算出する。

前記試験サイクル毎に算出された前記開始温度に基づいて前記試験サイクルを繰り返すことにより、前記試験サイクル間の移行をスムーズに行うことができる。

本発明の一局面に係るパワーサイクル試験方法は、被試験デバイスへの電力印加およびその停止による試験サイクルを繰り返し、前記被試験デバイスに繰り返し温度変化を与えるパワーサイクル試験方法である。上記パワーサイクル試験方法では、一の前記試験サイクルにおける電力印加の停止中の前記被試験デバイスの温度が、前記一の試験サイクルにおける電力印加の開始時の前記被試験デバイスの温度である開始温度と異なる所定の温度に到達した時点で、次の前記試験サイクルに移行するように、電力印加のタイミングが調整される。

上記パワーサイクル試験方法では、前記試験サイクルの繰り返しに伴って前記開始温度が変わるように、前記被試験デバイスへの電力印加が行われる。そのため、前記試験サイクルの繰り返しによるパワーサイクル試験に加え、前記開始温度の変化によって外部環境温度の変化が与えられた場合を疑似的に再現したサーマルサイクル試験が実行可能になる。したがって、上記パワーサイクル試験方法によれば、デバイスの外部環境温度の調節機構を設ける必要がなく、パワーサイクル試験にサーマルサイクル試験を併せたスーパーインポーズ試験を実行することができる。

上記パワーサイクル試験方法において、前記試験サイクル毎の前記開始温度が予め設定されたプロファイルに沿って変わるように、電力印加のタイミングが調整されてもよい。

上記パワーサイクル試験方法において、前記開始温度が前記試験サイクル毎に上昇する昇温ステップと、前記開始温度が前記試験サイクル毎に低下する降温ステップと、を含む前記プロファイルに沿って前記試験サイクル毎の前記開始温度が変わるように、電力印加のタイミングが調整されてもよい。

上記パワーサイクル試験方法において、前記開始温度が前記試験サイクル毎に維持される温度維持ステップをさらに含む前記プロファイルに沿って前記試験サイクル毎の前記開始温度が変わるように、電力印加のタイミングが調整されてもよい。

本発明の他局面に係るパワーサイクル試験方法は、被試験デバイスへの電力印加およびその停止による試験サイクルを繰り返し、前記被試験デバイスに繰り返し温度変化を与える方法である。この方法では、前記試験サイクル毎の前記被試験デバイスへの電力印加が開始される温度である開始温度が、前記試験サイクルの繰り返しに伴って予め設定されたプロファイルに沿って変わるように、電力印加のタイミングが調整される。前記プロファイルは、前記開始温度が前記試験サイクル毎に上昇する昇温ステップを含む。前記昇温ステップにおける前記試験サイクル毎の前記開始温度が算出される。
本発明のさらに他の局面に係るパワーサイクル試験方法は、被試験デバイスへの電力印加およびその停止による試験サイクルを繰り返し、前記被試験デバイスに繰り返し温度変化を与える方法である。この方法では、前記試験サイクル毎の前記被試験デバイスへの電力印加が開始される温度である開始温度が、前記試験サイクルの繰り返しに伴って予め設定されたプロファイルに沿って変わるように、電力印加のタイミングが調整される。前記プロファイルは、前記開始温度が前記試験サイクル毎に低下する降温ステップを含む。前記降温ステップにおける前記試験サイクル毎の前記開始温度が算出される。

本発明によれば、デバイスの外部環境温度の調節機構を設ける必要がなく、パワーサイクル試験とともにサーマルサイクル試験を併せて実行可能なパワーサイクル試験装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係るパワーサイクル試験装置の構成を示す概略図である。ＩＧＢＴモジュールの構成を示す概略図である。本発明の一実施形態に係るパワーサイクル試験方法の手順を示すフローチャートである。上記パワーサイクル試験方法の実行中におけるデバイス温度の時間変化を示すグラフである。上記パワーサイクル試験方法の変形例１におけるデバイス温度の時間変化を示すグラフである。上記パワーサイクル試験方法の変形例２におけるデバイス温度の時間変化を示すグラフである。上記パワーサイクル試験方法の変形例３におけるデバイス温度の時間変化を示すグラフである。

以下、図面に基づいて、本発明の実施形態につき詳細に説明する。

（パワーサイクル試験装置）
まず、本発明の一実施形態に係るパワーサイクル試験装置の構成について説明する。図１は、本実施形態に係るパワーサイクル試験装置１の構成を模式的に示している。図２は、試験対象となるＩＧＢＴ（ＩｎｓｕｌａｔｅｄＧａｔｅＢｉｐｏｌａｒＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）モジュール２の構成を模式的に示している。

パワーサイクル試験装置１は、ＩＧＢＴモジュール２（被試験デバイス）への電力印加およびその停止による試験サイクルを繰り返し、ＩＧＢＴモジュール２に繰り返し温度変化を与える装置である。パワーサイクル試験装置１は、電源部１０およびゲート制御部２０（電力印加部）と、冷却部３０と、制御コントローラ４０（制御部）と、定電流ユニット５０と、を主に有する。ＩＧＢＴモジュール２は、ＩＧＢＴチップ１１と、ＩＧＢＴチップ１１を収容するためのケース１８と、を有する。

電源部１０は、定電圧定電流（ＣＶ／ＣＣ）電源を含み、ＩＧＢＴチップ１１のコレクタ端子Ｃおよびエミッタ端子Ｅと接続されている。電源部１０は、制御コントローラ４０からの指令に基づいて、コレクタ端子Ｃとエミッタ端子Ｅとの間に所定の電圧（コレクタエミッタ間電圧：Ｖ_ＣＥ）を印加する。

ゲート制御部２０は、ＩＧＢＴチップ１１のゲート端子Ｇと接続されている。ゲート制御部２０は、制御部４０からの指令に基づいて、ゲート端子Ｇに所定の電圧（ゲート電圧：Ｖ_Ｇ）を印加する。ゲート制御部２０により閾値電圧以上のゲート電圧Ｖ_Ｇが印加された状態で電源部１０により所定のコレクタエミッタ間電圧Ｖ_ＣＥが印加されると、ＩＧＢＴチップ１１にストレス電流Ｉ_Ｃが流れる。これにより、ＩＧＢＴチップ１１に所定の電力Ｐ（Ｉ_Ｃ×Ｖ_ＣＥ）が印加される。

冷却部３０は、電力Ｐの消費により発熱したＩＧＢＴモジュール２を冷却するものであり、空冷ファン付きの放熱器を含む。定電流ユニット５０は、ＩＧＢＴチップ１１に一定のストレス電流Ｉ_Ｃを流すためのものであり、シャント抵抗および差動アンプを含む。

制御コントローラ４０は、電源部１０、ゲート制御部２０、冷却部３０および定電流ユニット５０の各々と接続されており（図１中破線）、上記各部の動作を制御する。より具体的には、制御コントローラ４０からの指令により電源部１０およびゲート制御部２０を動作させることで、コレクタエミッタ間電圧Ｖ_ＣＥおよびゲート電圧Ｖ_Ｇの印加が制御され、ＩＧＢＴチップ１１への電力印加およびその停止が制御される。また制御コントローラ４０からの指令により冷却部３０を動作させることで、発熱したＩＧＢＴモジュール２を空冷ファンにより冷却することができる。

次に、ＩＧＢＴモジュール２の構成について、図２を参照して詳細に説明する。ＩＧＢＴモジュール２は、ＩＧＢＴチップ１１と、絶縁基板１２と、ベース板１３と、半田層１４，１５と、ボンディングワイヤ１７と、ケース１８と、を主に有する。ＩＧＢＴチップ１１は、半導体基板とその上に形成された絶縁膜および電極により構成され、半田層１４により絶縁基板１２上に接合されている。ＩＧＢＴチップ１１同士は、アルミニウムなどの材質からなるボンディングワイヤ１７により互いに接続されている。

絶縁基板１２は、ＩＧＢＴチップ１１とベース板１３とを互いに絶縁するためのものであり、セラミックスなどの材質からなる。絶縁基板１２は、半田層１５によりベース板１３上に接合されている。また、絶縁基板１２上には配線パターンが引かれており、当該配線パターンにボンディングワイヤ１７が接続されている。

ベース板１３は、ＩＧＢＴチップ１１の駆動により生じる熱を外部に放出するためのものであり、銅などの材質からなる放熱板である。ケース１８は、ＩＧＢＴチップ１１および絶縁基板１２を内部に収容するためのものであり、樹脂材料などからなる。ケース１８の内部には、ＩＧＢＴチップ１１の保護のためにシリコーンゲルなどが封入されている。

ＩＧＢＴチップ１１の発熱部の温度がＴｊ温度であり、ケース１８の表面温度がＴｃ温度である。Ｔｊ温度はゲート制御部２０（図１）に内蔵された計測システムにより測定され、Ｔｃ温度はケース１８に設けられた熱電対（図示しない）などにより測定される。

（パワーサイクル試験方法）
次に、上記パワーサイクル試験装置１を用いて行われるパワーサイクル試験方法の手順について説明する。上記パワーサイクル試験方法では、図３のフローチャートに示すように、ＩＧＢＴモジュール２への電力印加およびその停止による試験サイクルを繰り返し、ＩＧＢＴモジュール２に繰り返し温度変化を与えることにより、所定の熱ストレスが与えられえる。

図４は、上記パワーサイクル試験方法における試験サイクルＳ１〜Ｓ６の繰り返しによるＩＧＢＴモジュール２のＴｊ温度の時間変化を示している。図４のグラフ中、横軸は時間を示し、縦軸はＴｊ温度を示している。上記パワーサイクル試験方法では、各試験サイクルＳ１〜Ｓ６においてＩＧＢＴモジュール２への電力印加が開始される温度である開始温度Ｔ１〜Ｔ６が、試験サイクルＳ１〜Ｓ６の繰り返しに伴って変わるように、より具体的には温度プロファイルＰ１（図４中一点鎖線）に沿って変わるように、制御コントローラ４０によりＩＧＢＴモジュール２への電力印加のタイミングが調整される。本実施形態では、温度プロファイルＰ１は、Ｔｊ温度が上昇する昇温ステップ、Ｔｊ温度が維持される温度維持ステップおよびＴｊ温度が低下する降温ステップを含む。

まず、昇温ステップ、温度維持ステップおよび降温ステップの各々について、試験サイクルの繰り返し回数および各ステップの前後におけるＴｊ温度が、制御コントローラ４０に入力される。本実施形態では、昇温ステップにおいて試験サイクルＳ１〜Ｓ３、温度維持ステップにおいて試験サイクルＳ４、降温ステップにおいて試験サイクルＳ５，Ｓ６がそれぞれ設定される。そして、入力された情報に基づいて、昇温ステップにおける試験サイクル毎の開始温度Ｔ１〜Ｔ３が制御コントローラ４０により算出される。また同様に、降温ステップにおける試験サイクル毎の開始温度Ｔ５，Ｔ６が制御コントローラ４０により算出される。開始温度Ｔ１〜Ｔ６は、後述のように試験サイクル間を移行する際の基準となる温度である。

＜昇温ステップ＞
まず、昇温ステップについて説明する。はじめに、開始温度Ｔ１において制御コントローラ４０からの指令によりＩＧＢＴモジュール２への電力印加が開始され、試験サイクルＳ１が開始される。これにより、Ｔｊ温度が上昇する。そして、一定時間が経過した後、制御コントローラ４０からの指令によりＩＧＢＴモジュール２への電力印加が停止される。その後、冷却部３０によりＩＧＢＴモジュール２が冷却され、Ｔｊ温度が低下する。この冷却中、Ｔｊ温度は一定の時間間隔で測定される。そして、Ｔｊ温度が、次の試験サイクルＳ２の開始温度Ｔ２（＞Ｔ１）に到達した時点で試験サイクルＳ１が完了し、試験サイクルＳ２に移行する。

試験サイクルＳ２は、Ｔｊ温度が開始温度Ｔ２に到達し、制御コントローラ４０からの指令によりＩＧＢＴモジュール２への電力印加が開始されて始まる。そして、上記試験サイクルＳ１と同様に、一定時間電力印加が行われることによりＴｊ温度が上昇し、その後電力印加が停止される。そして、冷却によりＴｊ温度が低下し、次の試験サイクルＳ３の開始温度Ｔ３（＞Ｔ２）に到達した時点で試験サイクルＳ２が完了し、試験サイクルＳ３に移行する。

試験サイクルＳ３は、Ｔｊ温度が開始温度Ｔ３に到達し、制御コントローラ４０からの指令によりＩＧＢＴモジュール２への電力印加が開始されて始まる。そして、上記試験サイクルＳ１，Ｓ２と同様に、一定時間電力印加が行われることによりＴｊ温度が上昇し、その後電力印加が停止される。そして、冷却によりＴｊ温度が低下し、次の試験サイクルＳ４の開始温度Ｔ４（＞Ｔ３）に到達した時点で試験サイクルＳ３が完了する。

このように昇温ステップでは、試験サイクルＳ１〜Ｓ３毎の開始温度Ｔ１〜Ｔ３が試験サイクルＳ１〜Ｓ３毎に上昇するように設定される。そして、設定された開始温度Ｔ１〜Ｔ３に基づいて各試験サイクルＳ１〜Ｓ３が開始されるように、制御コントローラ４０によりＩＧＢＴモジュール２への電力印加のタイミングが調整される。なお、開始温度Ｔ１〜Ｔ３は、図４に示すように線形的に増加するように設定されてもよいし、非線形的に増加するように設定されてもよい。また昇温ステップにおける試験サイクルの繰り返し回数は限定されない。

＜温度維持ステップ＞
次に、温度維持ステップについて説明する。Ｔｊ温度が開始温度Ｔ４に到達した時点で制御コントローラ４０からの指令によりＩＧＢＴモジュール２への電力印加が開始され、試験サイクルＳ４が開始される。これにより、Ｔｊ温度が上昇する。そして、一定時間経過後、制御コントローラ４０からの指令により電力印加が停止される。その後、冷却部３０によりＩＧＢＴモジュール２が冷却され、Ｔｊ温度が低下する。この冷却中、Ｔｊ温度は、上記昇温ステップと同様に一定の時間間隔で測定される。そして、Ｔｊ温度が開始温度Ｔ４と同じ温度である開始温度Ｔ５に到達した時点で試験サイクルＳ４が完了する。

このように、温度維持ステップでは開始温度Ｔ４，Ｔ５が試験サイクル毎に維持されるように設定される。

なお、本実施形態では、温度維持ステップにおいて試験サイクルの繰り返し回数が１回に設定されているが、複数回設定されてもよい。この場合、開始温度は試験サイクル毎に一定に維持されるように設定される。

＜降温ステップ＞
次に、降温ステップについて説明する。Ｔｊ温度が開始温度Ｔ５に到達した時点で制御コントローラ４０からの指令によりＩＧＢＴモジュール２への電力印加が開始され、試験サイクルＳ５が開始される。これにより、Ｔｊ温度が上昇する。そして、一定時間経過後、制御コントローラ４０からの指令により電力印加が停止され、その後ＩＧＢＴモジュール２が冷却される。この冷却中、上記昇温ステップおよび温度維持ステップと同様に、Ｔｊ温度は一定の時間間隔で測定される。そして、Ｔｊ温度が次の試験サイクルＳ６の開始温度Ｔ６（＜Ｔ５）に到達した時点で試験サイクルＳ５が完了し、試験サイクルＳ６に移行する。

試験サイクルＳ６は、Ｔｊ温度が開始温度Ｔ６に到達し、制御コントローラ４０からの指令によりＩＧＢＴモジュール２への電力印加が開始されて始まる。そして、上記試験サイクルＳ５と同様に、一定時間電力印加が行われることによりＴｊ温度が上昇し、その後電力印加が停止される。そして、冷却によりＴｊ温度が低下し、温度Ｔ７（＜Ｔ６）に到達した時点で試験サイクルＳ６が完了する。

このように降温ステップでは、開始温度Ｔ５，Ｔ６が試験サイクルＳ５，Ｓ６毎に低下するように設定される。そして、設定された開始温度Ｔ５，Ｔ６に基づいて試験サイクルＳ５，Ｓ６が開始されるように、制御コントローラ４０によりＩＧＢＴモジュール２への電力印加のタイミングが調整される。

なお、本実施形態では、降温ステップにおいて試験サイクルの繰り返し回数が２回に設定されているが、３回以上に設定されてもよい。この場合、各試験サイクルの開始温度は線形的に低下するように設定されてもよいし、非線形的に低下するように設定されてもよい。

以上のように上記パワーサイクル試験方法では、試験サイクルＳ１〜Ｓ６毎の開始温度Ｔ１〜Ｔ６が試験サイクルの繰り返しに伴って変わるように、制御コントローラ４０によりＩＧＢＴモジュール２への電力印加のタイミングが調整される。より具体的には、開始温度Ｔ１〜Ｔ６が予め設定された温度プロファイルＰ１に沿って変わるように、制御コントローラ４０によりＩＧＢＴモジュール２への電力印加のタイミングが調整される。

なお、昇温ステップ、温度維持ステップおよび降温ステップの各々において、試験サイクルの繰り返し回数は特に限定されるものではなく、試験条件に応じて適宜設定することができる。また各試験サイクルにおいて、一定時間電力印加を行った後に電力印加が停止されてもよいがこれに限定されず、電力印加によりＴｊ温度が所定の目標値に到達した後に電力印加が停止されるようにタイミングが調整されてもよい。またＩＧＢＴモジュール２は自然放熱により冷却されてもよい。

（パワーサイクル試験装置およびパワーサイクル試験方法による作用効果）
次に、上記パワーサイクル試験装置１およびこれを用いたパワーサイクル試験方法による作用効果について説明する。

上記パワーサイクル試験装置１およびパワーサイクル試験方法では、試験サイクルＳ１〜Ｓ６の繰り返しに伴って開始温度Ｔ１〜Ｔ６が変わるようにＩＧＢＴモジュール２への電力印加を行うことができる。そのため、試験サイクルＳ１〜Ｓ６の繰り返しによるパワーサイクル試験に加え、開始温度Ｔ１〜Ｔ６の変化によってＩＧＢＴモジュール２の外部環境温度の変化が与えられた場合を疑似的に再現したサーマルサイクル試験が実行可能になる。したがって、上記パワーサイクル試験装置１およびパワーサイクル試験方法によれば、デバイスの外部環境温度の調節機構を設ける必要がなく、パワーサイクル試験にサーマルサイクル試験を併せたスーパーインポーズ試験を実行することができる。

上記パワーサイクル試験装置１において、制御コントローラ４０は、試験サイクルＳ１〜Ｓ６毎の開始温度Ｔ１〜Ｔ６が予め設定された温度プロファイルＰ１に沿って変わるように、電源部１０およびゲート制御部２０による電力印加のタイミングを調整する。これにより、実際の外部環境温度の変化に応じて設定される温度プロファイルＰ１に沿って開始温度Ｔ１〜Ｔ６を調整することができる。その結果、実使用中に生じる熱ストレスを効率良くデバイスに与えることができる。

上記パワーサイクル試験装置１において、制御コントローラ４０は、開始温度Ｔ１〜Ｔ３が試験サイクルＳ１〜Ｓ３毎に上昇する昇温ステップと、開始温度Ｔ５，Ｔ６が試験サイクルＳ５，Ｓ６毎に低下する降温ステップと、を含む温度プロファイルＰ１に沿って試験サイクル毎の開始温度が変わるように、電源部１０およびゲート制御部２０による電力印加のタイミングを調整する。これにより、外部環境温度が上昇および下降する場合にデバイスに与えられる熱ストレスを効率良く再現することができる。

上記パワーサイクル試験装置１において、制御コントローラ４０は、開始温度Ｔ４，Ｔ５が試験サイクル毎に維持される温度維持ステップをさらに含む温度プロファイルＰ１に沿って試験サイクル毎の開始温度が変わるように、電源部１０およびゲート制御部２０による電力印加のタイミングを調整する。これにより、外部環境温度が維持される場合にデバイスに与えられる熱ストレスを効率良く再現することができる。

上記パワーサイクル試験装置１において、制御コントローラ４０は、昇温ステップにおける試験サイクルＳ１〜Ｓ３毎の開始温度Ｔ１〜Ｔ３を算出し、かつ降温ステップにおける試験サイクルＳ５，Ｓ６毎の開始温度Ｔ５，Ｔ６を算出する。試験サイクル毎に算出された開始温度に基づいて試験サイクルを繰り返すことにより、試験サイクル間の移行をスムーズに行うことができる。

（変形例）
最後に、上記本実施形態の変形例について、図５〜図７を参照して説明する。図５〜図７には、図４と同様に試験サイクル毎の開始温度を変化させる温度プロファイルが一点鎖線により示されており、横軸は時間を示し、縦軸はＴｊ温度を示している。

図５の変形例１に示すように、昇温ステップおよび降温ステップを含み、温度維持ステップを含まない温度プロファイルＰ２に沿って試験サイクル毎の開始温度が変化するように、制御コントローラ４０により電力印加のタイミングが調整されてもよい。また図６の変形例２に示すように、昇温ステップおよび温度維持ステップを含み、降温ステップを含まない温度プロファイルＰ３に沿って試験サイクル毎の開始温度が変化するように、制御コントローラ４０により電力印加のタイミングが調整されてもよい。また図７の変形例３に示すように、降温ステップおよび温度維持ステップを含み、昇温ステップを含まない温度プロファイルＰ４に沿って試験サイクル毎の開始温度が変化するように、制御コントローラ４０により電力印加のタイミングが調整されてもよい。

また上記変形例以外にも、昇温ステップ、温度維持ステップおよび降温ステップを任意に組み合わせた温度プロファイルに沿って試験サイクル毎の開始温度が変化するように、制御コントローラ４０により電力印加のタイミングが調整されてもよい。また、本発明では、開始温度が試験サイクルの繰り返しに伴って変わるように電力印加のタイミングが調整されればよく、開始温度が予め設定された温度プロファイルに沿って変わるように電力印加のタイミングを調整することに限定されない。

また上記実施形態のように被試験デバイスとしてＩＧＢＴモジュール２が用いられる場合に限定されず、ＭＯＳＦＥＴ（ＭｅｔａｌＯｘｉｄｅＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒＦｉｅｌｄＥｆｆｅｃｔＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などの他のパワー半導体デバイスが同様に用いられてもよい。

なお、上記実施形態および変形例は例示であり、本発明の範囲はこれらに制限されるものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記実施形態および変形例ではなく特許請求の範囲により示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

１パワーサイクル試験装置、２ＩＧＢＴモジュール（被試験デバイス）、１０電源部（電力印加部）、２０ゲート制御部（電力印加部）、４０制御コントローラ（制御部）、Ｐ１〜Ｐ４温度プロファイル（プロファイル）、Ｓ１〜Ｓ６試験サイクル、Ｔ１〜Ｔ６開始温度。

Claims

被試験デバイスへの電力印加およびその停止による試験サイクルを繰り返し、前記被試験デバイスに繰り返し温度変化を与えるパワーサイクル試験装置であって、
前記被試験デバイスに電力を印加するための電力印加部と、
前記電力印加部による電力印加および前記電力印加の停止を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、一の前記試験サイクルにおける電力印加の停止中の前記被試験デバイスの温度が、前記一の試験サイクルにおける電力印加の開始時の前記被試験デバイスの温度である開始温度と異なる所定の温度に到達した時点で、次の前記試験サイクルに移行するように、前記電力印加部による電力印加のタイミングを調整する、パワーサイクル試験装置。
前記制御部は、前記試験サイクル毎の前記開始温度が予め設定されたプロファイルに沿って変わるように、前記電力印加部による電力印加のタイミングを調整する、請求項１に記載のパワーサイクル試験装置。
前記制御部は、前記開始温度が前記試験サイクル毎に上昇する昇温ステップと、前記開始温度が前記試験サイクル毎に低下する降温ステップと、を含む前記プロファイルに沿って前記試験サイクル毎の前記開始温度が変わるように、前記電力印加部による電力印加のタイミングを調整する、請求項２に記載のパワーサイクル試験装置。
前記制御部は、前記開始温度が前記試験サイクル毎に維持される温度維持ステップをさらに含む前記プロファイルに沿って前記試験サイクル毎の前記開始温度が変わるように、前記電力印加部による電力印加のタイミングを調整する、請求項３に記載のパワーサイクル試験装置。
被試験デバイスへの電力印加およびその停止による試験サイクルを繰り返し、前記被試験デバイスに繰り返し温度変化を与えるパワーサイクル試験装置であって、
前記被試験デバイスに電力を印加するための電力印加部と、
前記電力印加部による電力印加および前記電力印加の停止を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記試験サイクル毎の前記被試験デバイスへの電力印加が開始される温度である開始温度が、前記試験サイクルの繰り返しに伴って予め設定されたプロファイルに沿って変わるように、前記電力印加部による電力印加のタイミングを調整し、
前記プロファイルは、前記開始温度が前記試験サイクル毎に上昇する昇温ステップを含み、
前記制御部は、前記昇温ステップにおける前記試験サイクル毎の前記開始温度を算出する、パワーサイクル試験装置。
被試験デバイスへの電力印加およびその停止による試験サイクルを繰り返し、前記被試験デバイスに繰り返し温度変化を与えるパワーサイクル試験装置であって、
前記被試験デバイスに電力を印加するための電力印加部と、
前記電力印加部による電力印加および前記電力印加の停止を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記試験サイクル毎の前記被試験デバイスへの電力印加が開始される温度である開始温度が、前記試験サイクルの繰り返しに伴って予め設定されたプロファイルに沿って変わるように、前記電力印加部による電力印加のタイミングを調整し、
前記プロファイルは、前記開始温度が前記試験サイクル毎に低下する降温ステップを含み、
前記制御部は、前記降温ステップにおける前記試験サイクル毎の前記開始温度を算出する、パワーサイクル試験装置。
被試験デバイスへの電力印加およびその停止による試験サイクルを繰り返し、前記被試験デバイスに繰り返し温度変化を与えるパワーサイクル試験方法であって、
一の前記試験サイクルにおける電力印加の停止中の前記被試験デバイスの温度が、前記一の試験サイクルにおける電力印加の開始時の前記被試験デバイスの温度である開始温度と異なる所定の温度に到達した時点で、次の前記試験サイクルに移行するように、電力印加のタイミングが調整される、パワーサイクル試験方法。
前記試験サイクル毎の前記開始温度が予め設定されたプロファイルに沿って変わるように、電力印加のタイミングが調整される、請求項７に記載のパワーサイクル試験方法。
前記開始温度が前記試験サイクル毎に上昇する昇温ステップと、前記開始温度が前記試験サイクル毎に低下する降温ステップと、を含む前記プロファイルに沿って前記試験サイクル毎の前記開始温度が変わるように、電力印加のタイミングが調整される、請求項８に記載のパワーサイクル試験方法。
前記開始温度が前記試験サイクル毎に維持される温度維持ステップをさらに含む前記プロファイルに沿って前記試験サイクル毎の前記開始温度が変わるように、電力印加のタイミングが調整される、請求項９に記載のパワーサイクル試験方法。
被試験デバイスへの電力印加およびその停止による試験サイクルを繰り返し、前記被試験デバイスに繰り返し温度変化を与えるパワーサイクル試験方法であって、
前記試験サイクル毎の前記被試験デバイスへの電力印加が開始される温度である開始温度が、前記試験サイクルの繰り返しに伴って予め設定されたプロファイルに沿って変わるように、電力印加のタイミングが調整され、
前記プロファイルは、前記開始温度が前記試験サイクル毎に上昇する昇温ステップを含み、
前記昇温ステップにおける前記試験サイクル毎の前記開始温度が算出される、パワーサイクル試験方法。
被試験デバイスへの電力印加およびその停止による試験サイクルを繰り返し、前記被試験デバイスに繰り返し温度変化を与えるパワーサイクル試験方法であって、
前記試験サイクル毎の前記被試験デバイスへの電力印加が開始される温度である開始温度が、前記試験サイクルの繰り返しに伴って予め設定されたプロファイルに沿って変わるように、電力印加のタイミングが調整され、
前記プロファイルは、前記開始温度が前記試験サイクル毎に低下する降温ステップを含み、
前記降温ステップにおける前記試験サイクル毎の前記開始温度が算出される、パワーサイクル試験方法。