JP6848733B2 - 通電試験用ソケット及び通電試験方法 - Google Patents
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Description
本発明は、電力半導体素子の信頼性評価などにおいて大電流を流す通電試験に適用できる通電試験用ソケット及び通電試験方法に関する。
通電試験用ソケットは、凹部を有する外枠と、凹部の内側に形成された金属製の受け部とを有する。半導体素子の端子を通電試験用ソケットの凹部に差し込んで受け部に接触させることで通電させる。その際、一般的なソケットは端子と受け部とが点接触するものであったが、凹部の内側に低融点金属を備えることで面接触させるものがあった（例えば、特許文献１参照）。通電試験は、１つの試験項目につき同時に複数個の半導体素子、例えば５個以上について実施する。通電試験は、事前にソケットを搭載した基板／冶具を準備することで、ソケットと素子端子の取付け・取外しだけで可能となる。
しかし、一般的なソケットは固体金属同士の点接触のみで導電させているため、接触抵抗が無視できない。このため、約５Ａの大電流を流すとソケット全体の温度が上昇し、樹脂からなる外枠が焼損するという問題があった。よって、大電流を流す場合は点接触方式のソケットを使用できないため、素子端子を直接はんだ付け等によって結線する必要があった。従って、試験前後の取付け・取外しに大きく時間を要し、手作業のため実施者によって接触具合のバラツキ又は断線が発生するという問題があった。そのため、特許文献１の図１又は図２に示された面接触を可能としたソケット（電気的相互接続装置）を使用することが考えられる。しかし、信頼性評価における通電試験では、複数の被試験素子の取り換えを繰り返し行う必要がある。このため、端子の挿抜に際して内蔵のヒーターを用いる特許文献１のソケットでは、被試験素子の端子数又は個数等に応じての効率的な作業に適さないという問題があった。
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は試験前後の取付け・取外しが容易であり、大電流を流す通電試験に適用できる通電試験用ソケット及び通電試験方法を得るものである。
本発明に係る通電試験用ソケットは、素子の端子が差し込まれる凹部が上面に形成された樹脂からなる外枠と、前記凹部の内側に形成され、少なくとも一部が前記外枠の外側に露出した金属製の受け部と、前記凹部の内部に投入されるはんだと、前記凹部の内部の前記はんだに電気的に接続され、前記外枠の外部に延びるリードとを備え、前記凹部と前記リードがそれぞれ複数形成され、前記外枠の前記上面は、隣接する前記凹部の間の部分が前記凹部よりも外側の部分に対して突出していることを特徴とする。
本発明では、受け部の少なくとも一部が外枠の外側に露出している。このため、外部加熱手段の熱をはんだに効率よく伝えることができる。これにより、繰返しの利用が簡易となる。
図１は、本発明の実施の形態に係る通電試験用ソケットを示す断面図である。図２は、本発明の実施の形態に係る通電試験用ソケットを示す三面図である。樹脂からなる外枠１の上面に、はんだが投入され半導体素子の端子が差し込まれる凹部２が形成されている。外枠１の樹脂は、溶融したはんだを受け入れるため、２５０℃耐熱仕様である。なお、２５０℃耐熱仕様では、従来技術で問題となる接触抵抗による発熱には耐えられない。
導電性金属からなる受け部３が凹部２の内側に形成されている。受け部３の少なくとも一部は外枠１の上面まで延在して外枠１の外側に露出している。導電性金属からなる板状のリード４が凹部２の底面から外枠１の下面を通って外枠１の外部まで延びている。
図３は、本発明の実施の形態に係る受け部及びリードを示す三面図である。受け部３はリード４と溶接されている。なお、リード４と受け部３を一体的に形成してもよい。これにより、ソケットの製造が容易となる。
図４から図６は、本発明の実施の形態に係る通電試験方法を示す断面図である。まず、図４に示すように、凹部２の内部に固体のはんだ５を投入する。次に、図５に示すように、外枠１をドライヤーで加熱してはんだ５を融点以上まで熱して溶融させる。リード４は凹部２の内部のはんだ５に電気的に接続されている。
次に、図６に示すように、半導体素子の端子６を凹部２に差し込み、溶融したはんだ５を自然冷却して固体化させる。これにより、半導体素子の端子６を通電試験用ソケットに取り付け、はんだ５及びリード４を介して外部に電気的に接続することができる。この状態ではんだ５及びリード４を介して半導体素子に電流を流して通電試験を行う。通電試験の後に、外枠１をドライヤーなどの外部加熱手段で加熱してはんだ５を溶融させて、半導体素子の端子６を通電試験用ソケットから取り外す。
以上説明したように、本実施の形態では、半導体素子の端子６を凹部２に差し込んで溶融したはんだ５を冷却固体させるだけで、半導体素子の端子６をソケットに固定できる。また、加熱してはんだ５を溶融させるだけで半導体素子の端子６を取り外すことができる。よって、大電流を流す場合の従来の通電試験方法のような半導体素子の端子への直接の結線作業は不要であり、試験前後の取付け・取外しが容易である。また、従来のソケットのような固体金属同士の点接触ではなく、はんだ５が半導体素子の端子６を覆って面接触するため、接触抵抗が減少する。これにより、温度上昇によるソケットの焼損を防ぐことができるため、大電流を流す通電試験に適用できる。
また、受け部３を設けることにより、溶融したはんだ５の漏洩を防止することができる。受け部３の少なくとも一部が外枠１の外側に露出しているため、外部加熱手段の熱をはんだ５に効率よく伝えることができる。これにより、繰返しの利用が簡易となる。なお、外部加熱手段は上述のドライヤーに限られず、例えばはんだごてを外枠１の外側に露出した受け部３に直接接触させて加熱してもよい。
試験用途であるため、通電試験用ソケットへの半導体素子の端子６の取り付け・取り外しを何度も繰り返す必要が有る。そのたびに一部のはんだ５が半導体素子の端子６に付着して、凹部２の内部のはんだ５が減少する。従って、一定期間ごとに凹部２の内部にはんだ５を補充する必要がある。ただし、はんだ５の減少量にはばらつきがあるため、はんだ５を多量に投与して半導体素子の端子６の取り付け時にはんだ５が溢れてしまう可能性がある。そこで、隣接する２つの凹部２の間において外枠１の上面を突出させ、はんだ５が溢れて隣接する端子６間がショートするのを防いでいる。
図７は、本発明の実施の形態に係る通電試験方法の変形例を示す断面図である。ソケットのリード４を通電試験装置、又はその冶具の一部を構成する配線基板７などとはんだ８により接合することで、凹部２の内側と通電試験装置が電気的に接続される。このようにソケットを事前に通電試験装置又は配線基板７に接続しておくことで、試験前後には半導体素子の取付け・取外しのみとなるので簡易かつ短時間で通電試験を実施できる。ただし、はんだ８の融点は、ソケットの凹部２に投入したはんだ５の融点よりも高い。このため、外部加熱手段による加熱の際に、凹部２に投入したはんだ５のみを溶融させることができる。
なお、凹部２へ投入する導電性金属は、はんだ５に限らず、ある一定の高温で溶融し、１００℃程度で固体となる接合材であればよい。例えばインジウム等で代用可能である。また、本実施の形態では半導体素子の端子が２つであり、それに合わせて凹部２とリード４が２つの場合を例として挙げたが、凹部２とリード４の数を増やすことで端子が２つより多い半導体素子にも対応することができる。
１ 外枠、２ 凹部、３ 受け部、４ リード、５ はんだ、６ 端子、７ 通電試験装置の配線基板、８ はんだ
Claims (4)
- 素子の端子が差し込まれる凹部が上面に形成された樹脂からなる外枠と、
前記凹部の内側に形成され、少なくとも一部が前記外枠の外側に露出した金属製の受け部と、
前記凹部の内部に投入されるはんだと、
前記凹部の内部の前記はんだに電気的に接続され、前記外枠の外部に延びるリードとを備え、
前記凹部と前記リードがそれぞれ複数形成され、
前記外枠の前記上面は、隣接する前記凹部の間の部分が前記凹部よりも外側の部分に対して突出していることを特徴とする通電試験用ソケット。 - 前記リードと前記受け部が一体的に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の通電試験用ソケット。
- 凹部が上面に形成された樹脂からなる外枠と、前記凹部の内側に形成され、少なくとも一部が前記外枠の外側に露出した金属製の受け部と、前記凹部に接続され、前記外枠の外部に延びるリードとを備える通電試験用ソケットを準備する工程と、
前記凹部の内部に第１の接合材を投入し、前記外枠を外部加熱手段で加熱して前記第１の接合材を溶融させる工程と、
素子の端子を前記凹部に差し込み、溶融した前記第１の接合材を冷却して固体化させて、前記素子の端子を前記通電試験用ソケットに取り付ける工程と、
前記第１の接合材及び前記リードを介して前記素子に電流を流して通電試験を行う工程と、
前記通電試験の後に、前記外枠をドライヤーで加熱して前記第１の接合材を溶融させて、前記素子の端子を前記通電試験用ソケットから取り外す工程とを備え、
前記凹部と前記リードがそれぞれ複数形成され、
前記外枠の前記上面は、隣接する前記凹部の間の部分が前記凹部よりも外側の部分に対して突出していることを特徴とする通電試験方法。 - 前記通電試験用ソケットの前記リードを通電試験装置に第２の接合材により接合する工程を更に備え、
前記通電試験において、前記通電試験装置から前記第１の接合材及び前記リードを介して前記素子に電流を流し、
前記第２の接合材の融点は前記第１の接合材の融点よりも高いことを特徴とする請求項３に記載の通電試験方法。
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