JPH01305373A

JPH01305373A - 半導体素子の試験装置

Info

Publication number: JPH01305373A
Application number: JP63136895A
Authority: JP
Inventors: Takashi Yoneyama; 米山　孝
Original assignee: Nihon Inter Electronics Corp
Current assignee: Nihon Inter Electronics Corp
Priority date: 1988-06-03
Filing date: 1988-06-03
Publication date: 1989-12-08

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は半導体素子、特に電力用半導体素子の特性劣
化を調べる半導体素子の試験装置に関するものである。

［従来の技術］電力用半導体素子、たとえばダイオードの特性劣化を調
べる寿命試験として当該素子を恒温（当該素子内のＰＮ
接合部温度の上限に設定）に保持したまま、ＰＮ接合に
対して定格の逆電圧を長時間印加して当該素子の特性劣
化、主として逆電流の増大の有無を調べる試験項目があ
る。この試験項目を実施するために、例えば第２図のに
示すような試験装置が使用される。

この試験装置は、恒温槽ｌ内の棚２上に放熱ブロックを
介して複数の半導体素子３が配置され、これらの半導体
素子３がリード線により直流電源４と接続される。また
、恒温槽１内は所望の温度に設定できるようにヒータ５
とファン６とが配置されている。

上記複数の半導体素子３は第３図に示すように放熱ブロ
ック７に共通して接続され、この放熱ブロックは直流電
源４の（＋）側に接続される。

一方、半導体素子３のアノード側は、それぞれヒユーズ
又はブレーカ８及び抵抗９を介して直流電源４の（−）
側に接続される。

試験方法としては、まず恒温槽１内の温度を半導体素子
３の定格の接合部温度、例えは１５０℃に昇温してから
半導体素子３に直流電源４により逆電圧を印加する。逆
電圧の印加後、長時間放置しているうちに、半導体素子
３に欠陥があると、逆電流が増加して、この逆電流によ
る逆方向の電力損失が増加する。逆方向の電力損失が増
加すると、接合部温度が上昇し、ますます逆電流が増加
してしまう。そこで、ある所定の電流値を越えた時にヒ
ユーズ又はブレーカ８が切れるために、その半導体素子
３は不良品として判定される。

このようにし・て数百時間放置して不良品が何個発生し
たかによりその半導体素子３の信頼性が評価される。

［発明か解決しようとする課題］」−記のような試験装置において、大電力用の半導体素
子の試験を行なう場合、当該半導体素子に印加する逆電
圧は３，０００〜５，０ＯＯＶに達する。この場合に多
数個の半導体素子の試験中にその中の１個か漏れ電流の
増加と逆電力損失の増加を伴う熱暴走を起こした場合、
発熱量が異常に大きくなり恒温槽ｌ内の温度制御が難し
くなる。

かかる場合には半導体素子の発熱に対応して恒温槽１内
の温度を素早く下げなければならず、応答性の優れた温
度制御が必要となるとともに、多数個の半導体素子に数
千ボルトの電圧を印加するので、十分絶縁が図られた構
造の試験装置にしなければならない等の課題があった。

［発明の目的］この発明は、上記のような課題を解消するためになされ
たもので、試験装置の恒温槽内の温度上昇に素早く対応
した温度制御ができ、また、絶縁が確実な構造を備えた
試験装置を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］この発明に係る半導体素子の試験装置は、被試験品とし
ての半導体素子を収容する試験槽と、この試験槽内に満
たされる液体媒体と、この液体媒体を試験装置の休止中
に回収しておく回収タンクと、上記試験槽と回収タンク
間に設けた液体ポンプと、試験槽内の液体媒体を加熱す
るためのヒータと、半導体素子に試験電圧を印加するた
めの電源とを備えたものである。

［作用コこの発明の半導体素子の試験装置においては、被試験品
としての半導体素子を試験する場合には、回収タンクに
回収されている液体媒体を液体ポンプにより試験槽に汲
み揚げ、所定温度に加熱し、この所定温度に加熱した液
体媒体で満たされた試験槽内には被試験品である半導体
素子が収納され、あらかじめ定めた設定温度になった時
に半導体素子に直流電源から逆方向電圧を印加する。

半導体素子の特性を測定する場合には、所定時間経過後
に試験槽内の液体媒体を回収タンク内に戻した後、試験
槽から被試験品である半導体素子を取出して所定の特性
を測定する。

［実施例コ以下に、この発明の実施例を第１図に基ついて説明する
。

第１図（ａ）は、この発明の試験装置の正面図であり、
第２図（ｂ）は、その側面図である。

この試験装置１０は、被試験品としての半導体素子３を
収容する試験槽１１と、この試験槽１１内に満たされる
液体媒体１２と、この液体媒体１２を試験装置１０の休
止中に回収しておく回収タンク２３と、上記試験槽１１
と回収タンク２３内に設けた液体媒体１２を汲み揚げろ
ための液体ポンプ２４と、前記試験槽ｌｌ内の液体媒体
１２を加熱するためのヒータ２５と、前記半導体素子３
に試験電圧を印加するための直流型Ｒ４とから概略構成
されている。

上記の試験槽１１内には、半導体素子３と接続され、高
電圧を印加するための高電圧用端子１６をイ藤えている
。さらに、この試験槽１１因に満たされる液体媒体１２
を撹峠するために、第１図（ｂ）に点線で示したように
攪神機１７を備えている。

試験槽１１内の液体媒体１２の温度が設定温度以上にな
ったとき、その液体媒体１２を冷却するために冷却ファ
ン１日、及びこの冷却ファン１８からの冷却風が送風さ
れる風洞１９とを有し、さらに、この風洞１９の一端に
は、排気用ダクト１９ａを有する。

また、液体媒体１２の回収タンク２３と前記試験槽１１
とは、中間に液体ポンプ２４を介在させた配管２０によ
って接続されるとともに、前記試験槽１１の液体媒体１
２を回収するための経路として配管２２を有し、この配
管２２の中間には回収弁２１を備えている。

上記の試験槽１１の上方には、加熱された液体媒体１２
の液面から蒸発した蒸気を冷却して液体に戻し、その後
、試験槽１１に回収するための冷却器１３か設けられ、
この冷却器１３を冷却するための冷凍機１５が上記試験
槽１５の下部に設けられている。

試験槽１１は、その正面に被試験品である半導体素子３
を出入するための密閉構造を有する開閉扉１４を備え、
この開閉扉１４のほぼ中央部に試験槽１１の内部を観測
するための観測窓１４ａが設けられている。

さらに、試験装置１０の前面には制御盤２６を有し、こ
の制御盤２６に、温度調節計２７、温度調節器２８を備
えたスイッチパネル２９及び漏電ブレーカ３０等を有し
ている。

また、上記の試験槽１１内に満たされる液体媒体１２は
、熱移送媒体としての液体であり、特に絶縁特性に優れ
、しかも粘性が低く、被試験品としての半導体素子に付
着しにくいものであることが必要であり、この用途に特
に適する液体媒体としてイタリアのモンテジソン社製、
商品名ｒカルデン」がある。

次に、上記のように構成の試験装置１０の運転方法につ
いて説明する。

まず、試験装置１０の運転休止中には、試験槽１１内の
液体媒体１２は、すべて回収タンク２３内に回収されて
いる。

そこで、試験槽１１の開閉扉１４を開き、試験すべき半
導体素子３を第３図に示したように、その方ソード側を
共通に取付た放熱ブロック７ごと試験槽１１内に収納し
、半導体素子３のアノード側は、それぞれ高電圧端子１
６に接続する。なお、第３図に示したヒユーズ又はブレ
ーカ８及び抵抗９は直流電源４内に内蔵されている。ま
た、半導体素子３の直近には図示を省略した温度測定用
のサーモカップルが配置されている。

以上の準備が完了した後、試験槽１１の開閉扉１４を閉
める。

次に、回収タンク２３内の液体媒体１２を液体ポンプ２
４によって試験槽１１へ汲み揚げるが、回収タンク２３
内の液体媒体１２は、その流動性を良くするために、約
２５℃に予備加熱されている。そして、試験槽１１の液
体媒体１２が所定量になった後、ヒータ２５のスイッチ
をオンさせ、あらかしめ設定した半導体素子３の接合部
温度、例えば１５０°Ｃまで液体媒体１２が加熱される
。

次に半導体素子３に所定の電圧を印加する。かかる状態
で長時間、例えば数百時間ないし１千時間程度放置する
。

また、半導体素子３からの発熱かあり、液体媒体１２が
所定温度以上になった時は、冷却ファン１８が自動的に
運転を開始し、冷却風が風洞１９内を流れ、その結果、
試験槽１１の下部が冷却され液体媒体１２の温度を下げ
る。一方、液体媒体１２の温度が下がりすぎた場合には
、ヒータ２５のスイッチが自動的に入り、液体媒体１２
を加熱することにより一定温度に素早く制御される。

上記のようにして所定時間を経過した後、あるいは所定
時間を経過していないが経過時間の中間において、その
特性を試験する場合には、上記の試験装置の運転を停止
する。この場合の停止方法は、まず、攪秤機１７、ヒー
タ２５の電源をオフする。このときは未だ冷凍機１５は
運転を続行している。

次に、液体媒体回収弁２１を開いて試験槽１１の加熱さ
れた液体媒体１２をすべて回収タンク２３に回収する。

半導体素子３の温度が設定温度、たとえば３０℃に達し
たら、印加電圧をオフさせ、また、冷凍Ｊａ１５の電源
もオフさせる。次に、放熱ブロック７とともに、被試験
品である半導体素子３を開閉扉１４を開けて取りだし、
所定の特性を試験する。

この場合、本試験装置ｌＯに使用する液体媒体１２は、
「カルデン」のような粘性の低いものを使用するため、
半導体素子３の表面に不必要に付着せず、特性試験に支
障がなく、また半導体素子３の取扱いも容易となる。

［発明の効果コこの発明の試験装置は上記のように構成したので、概路
次のような優れた効果がある。

（１）半導体素子の逆電圧印加による急激な温度上昇に
対しても比熱の小さい液体媒体内に投入しであるため、
熱暴走を起こさず、また、従来の空気中における試験よ
りも素早い温度制御が可能であり、設定温度を一定に保
つことが容易となる。

（２）試験槽内への絶縁性の液体媒体の介在により絶縁
が完全に図られるため、半導体素子に高電圧を印加する
とか可能となり、そのため大電力用半導体素子の試験も
容易に実施することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の試験装置を示し、同図（ａ）は、
その正面図、同図（ｂ）は、その側面図、第２図は、従
来の試験装置の概略構造を示す断面図、第３図は、半導
体素子の試験回路図である。３・・・半導体素子　７・・・放熱ブロック１０・・・
試験装置　１１・・・試験槽１２・・・液体媒体　１３
・・・冷却器１４・・・開閉扉　　１５・・・冷凍機１
６・・・高電圧用端子　１７・・・攪杆機１８・・・冷
却ファン　　１９・・・風洞２１・・・液体媒体回収弁２０．２２・・・配管　２３・・・回収タンク２４・・
・を夜体ボンフ゛　２５・・・ヒータ２６・・・制御盤

Claims

【特許請求の範囲】

半導体素子を恒温に保持して電圧を印加して特性劣化を
調べる半導体素子の試験装置において、被試験品として
の半導体素子を収容する試験槽と、この試験槽内に満た
される液体媒体と、この液体媒体を試験装置の休止中に
回収しておく回収タンクと、上記試験槽と回収タンク間
に設けた液体媒体を汲み揚げるための液体ポンプと、前
記試験槽内の液体媒体を加熱するためのヒータと、前記
半導体素子に試験電圧を印加するための電源とを備えた
ことを特徴とする半導体素子の試験装置。