JPH1114694A

JPH1114694A - パワーモジュールにおけるワイヤボンディング部の耐久性能試験方法

Info

Publication number: JPH1114694A
Application number: JP9164292A
Authority: JP
Inventors: Toshio Hashimoto; 利夫橋本; Takashi Ouchi; 孝志大内
Original assignee: Toyota Motor Corp; Sanmei Electric Co Ltd
Current assignee: Toyota Motor Corp; Sanmei Electric Co Ltd
Priority date: 1997-06-20
Filing date: 1997-06-20
Publication date: 1999-01-22

Abstract

(57)【要約】【課題】パワーモジュールにおけるワイヤボンディン
グ部の耐久性能を明確に試験することができる試験方法
を提供すること。【解決手段】ＩＧＢＴモジュール２₁ 、２₂ 、…、２
_n を断続的にオンさせ、この状態下でＩＧＢＴモジュー
ル２₁ 、２₂ 、…、２_n のコレクタ電流Ｉ_Cを検出し、
コレクタ電流Ｉ_C に基づいてＩＧＢＴモジュール２₁ 、
２₂ 、…、２ _n のワイヤボンディング部の耐久性能を試
験する。ＩＧＢＴモジュール２₁ 、２ ₂ 、…、２_n のコ
レクタ・エミッタ間電圧Ｖ_CEを検出し、コレクタ・エミ
ッタ間電圧Ｖ_CEに基づいてＩＧＢＴモジュール２₁ 、２
₂ 、…、２_n のゲートオン時間Ｔ_ONを補正し、ＩＧＢＴ
モジュール２₁ 、２₂ 、…、２_n の動作パワーをほぼ一
定に保つ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＩＧＢＴ（Insula
ted Gate Bipolar Transistor ）モジュール、トランジ
スタモジュール、ＭＯＳＦＥＴモジュールなどパワー
モジュールにおけるワイヤボンディング部の耐久性能試
験方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】パワーモジュールにおいてワイヤボンデ
ィング部の耐久性能を試験することは、パワーモジュー
ルの耐久性能を確認する上で極めて重要な課題とされて
いる。

【０００３】なぜならば、複数のワイヤボンディング部
の中で一部のワイヤボンディング部においてＡｌワイヤ
がＡｌパッドから剥離すると、他のワイヤボンディング
部への電流集中が生じ、この電流集中によりワイヤボン
ディング部が発熱し、この発熱が上記他のワイヤボンデ
ィング部におけるＡｌパッドからのＡｌワイヤの剥離を
促進させることになり、最終的には、最後まで剥離しな
いで残ったワイヤボンディング部への大きな電流集中に
よる発熱によってシリコンチップが溶融してしまうと考
えられるからである。

【０００４】従来、パワーモジュールの耐久性能試験方
法として、安定化電源によりパワーモジュールに対し定
電圧及び定電流を印加可能な状態の下で、パワーモジュ
ールのゲート端子又はベース端子（両者を含ませる意味
で、本明細書においては制御入力端子という。）に一定
のデューティ比に設定されたゲート信号又はベース信号
（両者を含ませる意味で、本明細書においては入力信号
という。）を印加することにより、パワーモジュールに
対して電気的負荷による熱ストレスを与え、その間、パ
ワーモジュールに流れる電流を検出しこの検出した電流
に基づいてパワーモジュールの耐久性能を試験する方法
が知られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来方法では、パワーモジュール全体としての耐久性能を
試験することはできるが、下記の理由により、パワーモ
ジュールにおけるワイヤボンディング部の耐久性能を明
確に試験することはできなかった。

【０００６】すなわち、ワイヤボンディング部の耐久性
能は、本来、パワーモジュールの主要な構成要素である
並列接続された複数の半導体セルの故障とは無関係に評
価すべきであり、ワイヤボンディング部の剥離による半
導体セルのショート（短絡）発生によって評価されるべ
きであるが、実際には、ワイヤボンディング部自体は正
常であっても、一つの半導体セルのオン抵抗が増大する
ことによって最初に半導体セルが熱破壊されショートす
る現象が生じうる。

【０００７】上記従来方法は、いわばオープンループ制
御的にパワーモジュールに対し一定の電力を断続的に印
加し、パワーモジュールに流れる電流を検出してこの電
流に基づいて耐久性能を試験する方法である。

【０００８】したがって、上記従来方法によると、ワイ
ヤボンディング部が正常な状態にあるにもかかわらず半
導体セルが先に熱破壊され短絡したことを検出したと
き、これをワイヤボンディング部の耐久性能による短絡
であると誤って判断してしまうことに繋がる。

【０００９】本発明は、上記の点にかんがみなされたも
のであり、その目的とするところは、パワーモジュール
におけるワイヤボンディング部の耐久性能を明確に試験
することができる試験方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明によるパワーモジ
ュールにおけるワイヤボンディング部の耐久性能試験方
法は、請求項１に記載されるように、パワーモジュール
を断続的にオンさせ、この状態下で前記パワーモジュー
ルの出力電流を検出し、該出力電流に基づいて前記パワ
ーモジュールのワイヤボンディング部の耐久性能を試験
するパワーモジュールにおけるワイヤボンディング部の
耐久性能試験方法であって、前記パワーモジュールの出
力電圧を検出し、該出力電圧に基づいて前記パワーモジ
ュールのオン時間を補正し、前記パワーモジュールの動
作パワーをほぼ一定に保つことを特徴とする。

【００１１】本発明によるパワーモジュールにおけるワ
イヤボンディング部の耐久性能試験方法は、請求項２に
記載されるように、請求項１において、前記出力電圧が
大きいときは前記オン時間を減少補正し、前記出力電圧
が小さいときは前記オン時間を増大補正することを特徴
とする。

【００１２】本発明によるパワーモジュールにおけるワ
イヤボンディング部の耐久性能試験方法は、請求項３に
記載されるように、請求項２において、前記出力電圧が
基準電圧から所定の割合以上変化したときに限り、前記
オン時間を補正することを特徴とする。

【００１３】本発明によるパワーモジュールにおけるワ
イヤボンディング部の耐久性能試験方法は、請求項４に
記載されるように、請求項３において、前記基準電圧
は、試験初期に設定されることを特徴とする。

【００１４】本発明によるパワーモジュールにおけるワ
イヤボンディング部の耐久性能試験方法は、請求項５に
記載されるように、請求項１、請求項２、請求項３、請
求項４のいずれかにおいて、パワーモジュールはＩＧＢ
Ｔモジュールであることを特徴とする。

【００１５】本発明によるパワーモジュールにおけるワ
イヤボンディング部の耐久性能試験方法は、請求項６に
記載されるように、請求項５において、前記ＩＧＢＴモ
ジュールは、並列接続される複数のＩＧＢＴモジュール
からなり、各ＩＧＢＴモジュールの給電路にそれぞれ開
閉手段が配設され、各開閉手段は、対応するＩＧＢＴモ
ジュールの故障発生時に、対応する給電路を開放するこ
とを特徴とする。

【００１６】本発明によるパワーモジュールにおけるワ
イヤボンディング部の耐久性能試験方法は、請求項７に
記載されるように、請求項６において、複数のＩＧＢＴ
モジュールに共通して電源を印加する安定化電源を備え
ており、前記開閉手段が対応する給電路を開放するにあ
たって、前記安定化電源の出力を低下させた上で当該給
電路を開放し、当該給電路開放後、前記安定化電源の出
力を回復させることを特徴とする。

【００１７】

【発明の作用効果】一般に、パワーモジュールの出力電
圧例えばコレクタ・エミッタ間電圧によって半導体セル
の特性を間接的に把握することが可能であり、半導体セ
ルのオン抵抗が大きいときは、半導体セルが破壊されや
すく、一方、オン抵抗が小さいときは、半導体セルの特
性は良好で破壊されにくい。

【００１８】したがって、請求項１に記載のように、出
力電圧を検出し、この検出した出力電圧に基づいてパワ
ーモジュールのオン時間を補正し、パワーモジュールの
動作パワーをほぼ一定に保つようにすることにより、半
導体セルの破壊を防止しながらワイヤボンディング部の
耐久性能を明確に試験することが可能である。

【００１９】請求項２に記載の本発明において、半導体
セルのオン抵抗が大きいときは、半導体セルが破壊され
やすく、このような場合出力電圧は大きくなる。このた
め、出力電圧が大きいときは、オン時間を減少させるこ
とにより、半導体セルに加わる熱ストレスが減少し、半
導体セルの破壊を遅延させることができる。また、半導
体セルのオン抵抗が小さいときは、半導体セルは良好な
特性を有しており、このような場合出力電圧は小さくな
る。このため、出力電圧が小さいときは、オン時間を増
大させても半導体セルの破壊を招くおそれが少ない。し
たがって、ワイヤボンディング部の耐久性能を明確に試
験することができる。

【００２０】請求項３に記載の本発明によると、出力電
圧が基準電圧から所定の割合以上変化したときに限り、
オン時間を補正するようにしたことにより、オン時間の
補正を頻繁に行なうことにより発生するハンチングを防
止することができる。

【００２１】請求項４に記載の本発明によると、基準電
圧を試験初期に設定するようにしたことにより、被試験
物である個々のパワーモジュールの特性に適した基準電
圧の下で試験を行なうことが可能になる。

【００２２】請求項５に記載されるように、パワーモジ
ュールは例えばＩＧＢＴモジュールである。

【００２３】請求項６に記載の本発明によると、故障が
生じたＩＧＢＴモジュールに対する試験終了後も、残り
のＩＧＢＴモジュールに対して試験を続行することがで
きる。

【００２４】請求項７に記載の本発明によると、いずれ
かのＩＧＢＴモジュールに故障が発生した時、当該ＩＧ
ＢＴモジュールに対応する開閉手段が対応する給電路を
開放するにあたって、安定化電源の出力を低下させた上
で当該給電路を開放し、当該給電路開放後、安定化電源
の出力を回復させるようにしたため、開閉手段が例えば
リレー接点であるような場合、リレー接点をオフさせる
ときに発生しやすいアーク放電などを抑制しながら残り
のＩＧＢＴモジュールに対する試験を続行させることが
できる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。

【００２６】図１は、一実施例によるパワーモジュール
におけるワイヤボンディング部の耐久性能試験方法を実
施するために使用される試験装置の構成を示す。

【００２７】［Ａ］試験装置図１において、安定化電源１に対し、互いに並列接続さ
れたｎ個（ｎ≧１）からなる被試験物であるパワーモジ
ュールとしてのＩＧＢＴモジュール２₁ 、２₂、…、２_n
が直列接続されている。

【００２８】各々のＩＧＢＴモジュール２₁ 、２₂ 、
…、２_n のゲートＧには、それぞれ駆動回路３₁ 、３
₂ 、…、３_n が接続され、駆動回路３₁ 、３₂ 、…、３
_n には共通の制御装置４が接続されている。

【００２９】各々のＩＧＢＴモジュール２₁ 、２₂ 、
…、２_n のコレクタＣは、対応するＩＧＢＴモジュール
２₁ 、２₂ 、…、２_n の出力電圧即ちコレクタ・エミッ
タ間電圧Ｖ_CEを検出すべくマルチプレクサ５に接続され
ている。各々のコレクタ・エミッタ間電圧Ｖ_CEは、マル
チプレクサ５に入力されてくる制御装置４からのセレク
ト信号に従って順番にＡ／Ｄコンバータ６によってデジ
タル信号に変換され、制御装置４に入力される。

【００３０】各々のＩＧＢＴモジュール２₁ 、２₂ 、
…、２_n の給電路７₁ 、７₂ 、…、７ _n には、対応する
ＩＧＢＴモジュール２₁ 、２₂ 、…、２_n の出力電流即
ちコレクタ電流Ｉ_C を検出するための電流センサ８₁ 、
８₂ 、…、８_n と、対応する給電路７₁ 、７₂ 、…、７
_n を開閉するための開閉手段（スイッチ）９₁ 、９₂ 、
…、９_n とが直列接続されている。

【００３１】各々の電流センサ８₁ 、８₂ 、…、８_n
は、マルチプレクサ１０に接続されている。各々の電流
センサ８₁ 、８₂ 、…、８_n により検出されたコレクタ
電流Ｉ _C は、マルチプレクサ１０に入力されてくる制御
装置４からのセレクト信号に従って順番にＡ／Ｄコンバ
ータ１１によってデジタル信号に変換されて制御装置４
に入力される。

【００３２】各々の開閉手段９₁ 、９₂ 、…、９_n は、
例えばリレー１２_n １２₁ 、１２₂、…、１２_n によっ
てオン、オフするリレー接点によって構成され、各々の
リレー１２₁ 、１２₂ 、…、１２_n には、それぞれ駆動
回路１３₁ 、１３₂ 、…、１３_n が接続され、駆動回路
１３₁ 、１３₂ 、…、１３_n には共通の制御装置４が接
続されている。

【００３３】制御装置４には、後述する電圧範囲Ｋを設
定する設定器としての操作パネル１４が接続されてい
る。

【００３４】制御装置４は、主として、下記〜の処
理を行なう。

【００３５】各ＩＧＢＴモジュール２₁ 、２₂ 、…、
２_n のゲートＧを所定周期でオン、オフさせる処理試験初期に各ゲートオン期間Ｔ_ONにおける出力電圧即
ちコレクタ・エミッタ間電圧Ｖ_CEを計測し、これらのコ
レクタ・エミッタ間電圧Ｖ_CEの平均値を基準電圧Ｖ_S と
して設定する処理基準電圧Ｖ_S 設定後、各ゲートオン期間Ｔ_ONにおける
コレクタ・エミッタ間電圧Ｖ_CEと、基準電圧Ｖ_S と、操
作パネル１４で設定された電圧範囲Ｋとに基づいて、ゲ
ートオン時間Ｔ_ONの補正の要否を判断し、補正が必要と
判断した場合に、ＩＧＢＴモジュール２₁ 、２₂ 、…、
２_n の動作パワーをほぼ一定に保つようゲートオン時間
Ｔ_ONを補正する処理ゲートオン期間Ｔ_ONにおける電流センサ８₁ 、８₂ 、
…、８_n からの出力電流即ちコレクタ電流Ｉ_C に基づい
て、ＩＧＢＴモジュール２₁ 、２₂ 、…、２ _n が開放異
常か否かを判断し、開放異常であると判断した場合、開
放異常と判断されたＩＧＢＴモジュール２₁ 、２₂ 、
…、２_n に対応する開閉手段９₁ 、９₂、…、９_n によ
って対応する給電路７₁ 、７₂ 、…、７_n を開放し、開
放異常のＩＧＢＴモジュール２₁ 、２₂ 、…、２_n に対
する試験を終了させる処理ゲートオフ期間Ｔ_OFF における電流センサ８₁ 、８
₂ 、…、８_n からのコレクタ電流Ｉ_C に基づいて、ＩＧ
ＢＴモジュール２₁ 、２₂ 、…、２_n が短絡異常か否か
を判断し、短絡異常であると判断した場合、短絡異常と
判断されたＩＧＢＴモジュール２₁ 、２₂ 、…、２_n に
対応する開閉手段９₁ 、９₂ 、…、９_nによって対応す
る給電路７₁ 、７₂ 、…、７_n を開放し、短絡異常のＩ
ＧＢＴモジュール２₁ 、２₂ 、…、２_n に対する試験を
終了させる処理いずれかのＩＧＢＴモジュール例えばＩＧＢＴモジュ
ール２₂ に故障（開放異常又は短絡異常）が発生した
時、当該ＩＧＢＴモジュール２₂ に対応する開閉手段９
₂ が対応する給電路７₂ を開放するにあたって、安定化
電源１の出力を低下させた上で当該給電路７₂ を開放
し、当該給電路７₂ 開放後、安定化電源１の出力を回復
させる処理［Ｂ］試験方法次に、上記試験装置を用いたワイヤボンディング部の耐
久性能試験方法の一例を説明する。

【００３６】まず、試験開始にあたり、操作パネル１４
を介して電圧範囲Ｋを設定するとともに、安定化電源１
をオンしておく。

【００３７】試験が開始されると、制御装置４は、ｎ個
のＩＧＢＴモジュール２₁ 、２₂ 、…、２_n に対し予め
定めた順番に従って所定の処理を繰り返し実行する。こ
こで、各々のＩＧＢＴモジュール２₁ 、２₂ 、…、２_n
に対する処理は、それぞれ、図２にフローチャートとし
て示される。

【００３８】図２のフローチャートを詳細に説明する前
に、ＩＧＢＴモジュール２₁ 、２₂、…、２_n のうちの
一つ例えばＩＧＢＴモジュール２₂ に対する制御装置４
による各処理の概要を図３に基づいて以下(1) 〜(3) に
説明する。

【００３９】(1) 制御装置４は所定周期ＴでゲートＧを
オン、オフさせ、各ゲートオン期間Ｔ_ONにおいて、オン
開始時点から所定時間Ｔ₀ （例えば０．５秒）が経過し
た時点で、コレクタ・エミッタ間電圧Ｖ_CEを計測する。

【００４０】そして、試験開始からコレクタ・エミッタ
間電圧Ｖ_CEのサンプル数Ｎが所定値Ｎ₀ に達した時点
で、今までに計測したＮ₀ 個のコレクタ・エミッタ間電
圧Ｖ_CEの平均値を演算し、この平均値を基準電圧Ｖ_S と
して設定する。

【００４１】そして、この基準電圧Ｖ_S 設定後、コレク
タ・エミッタ間電圧Ｖ_CEと基準電圧Ｖ_S と電圧範囲Ｋと
に基づいて、ゲートオン時間Ｔ_ONの補正の要否を判断
し、補正が必要であると判断した場合、ゲートオン時間
Ｔ_ONを補正する。

【００４２】具体例を挙げて説明すると、まず前提とし
て、電圧範囲Ｋが操作パネル１４によって±１０％に予
め設定されており、かつ、上記平均化処理により基準電
圧Ｖ _S が２．５Ｖに設定されたものとする。

【００４３】この場合、基準電圧Ｖ_S 設定後、今回計
測されたコレクタ・エミッタ間電圧Ｖ_CEが２．２Ｖであ
った場合、コレクタ・エミッタ間電圧Ｖ_CEの基準電圧Ｖ
_S からのズレΔＶ（＝Ｖ_CE−Ｖ_S ）の基準電圧Ｖ_S に対
する割合Ｒ（＝ΔＶ／Ｖ_S ×１００）は−１２％とな
り、この場合、ズレΔＶの割合Ｒ（＝−１２％）が電圧
範囲Ｋ（＝±１０％）よりも大きいため、次回のゲート
オン時間Ｔ_ON（＝Ｔ_n+1）について補正が必要であると
判断し、また、基準電圧Ｖ_S 設定後、今回計測された
コレクタ・エミッタ間電圧Ｖ_CEが例えば２．８Ｖであっ
た場合、コレクタ・エミッタ間電圧Ｖ_CEの基準電圧Ｖ_S
からのズレΔＶの基準電圧Ｖ_S に対する割合Ｒは＋１２
％となり、この場合、ズレΔＶの割合Ｒ（＝＋１２％）
が電圧範囲Ｋ（＝±１０％）よりも大きいため、次回の
ゲートオン時間Ｔ_ON（＝Ｔ_n+1 ）の補正が必要であると
判断する。

【００４４】そして、今回のゲートオン時間Ｔ_ON（＝Ｔ
_n ）を基に、下記式(1) に基づいて次回のゲートオン時
間Ｔ_ON（＝Ｔ_n+1 ）を演算する。

【００４５】Ｔ_n+1 ＝Ｔ_n −（Ｔ_n ×Ｋ） (1) 上記式(1) において、電圧範囲Ｋとしては、ズレΔＶが
−方向へのズレである場合には、−１０％（＝−０．
１）が選定され、一方、ズレΔＶが＋方向へのズレであ
る場合には、＋１０％（＝＋０．１）が選定される。

【００４６】上述した、の具体例において、今回の
ゲートオン時間Ｔ_ON（＝Ｔ_n ）が２秒であったとする
と、次回のゲートオン時間Ｔ_ON（＝Ｔ_n+1 ）は、上記式
(1) から、の場合、２．２秒、の場合、１．８秒に
それぞれ補正される。

【００４７】(2) 制御装置４は、各ゲートオン期間Ｔ_ON
において、オン開始時点から所定時間Ｔ₀ （例えば０．
５秒）が経過した時点で、コレクタ電流Ｉ_C を計測す
る。

【００４８】そして、この計測したコレクタ電流Ｉ_C が
予め定めた上限設定値Ｉ_U よりも小さいときは開放異常
と判断し、リレー１２₂ を駆動してリレー接点９₂ をオ
フさせる。

【００４９】(3) 制御装置４は、各ゲートオフ期間Ｔ
_OFF において、オフ開始時点から所定時間Ｔ₁ （例えば
０．５秒）が経過した時点で、コレクタ電流Ｉ_C を計測
する。

【００５０】そして、この計測したコレクタ電流Ｉ_C が
予め定めた下限設定値Ｉ_L よりも大きいときは短絡異常
と判断し、リレー１２₂ を駆動してリレー接点９₂ をオ
フさせる。

【００５１】次に、制御装置４による各ＩＧＢＴモジュ
ール２₁ 、２₂ 、…、２_n に対する処理を、ＩＧＢＴモ
ジュール２₂ に対する処理を例にとって、図２に基づい
て説明する。

【００５２】まず、試験開始時点では、ＩＧＢＴモジュ
ール２₂ のゲートＧをオンする（ステップ１０１）。こ
れにより、ＩＧＢＴモジュール２₂ はオンする。

【００５３】次に、所定時間Ｔ₀ （図３参照）が経過し
たか否かを判断し（ステップ１０２）、所定時間Ｔ₀ が
経過すると、ＩＧＢＴモジュール２₂ のコレクタ・エミ
ッタ間電圧Ｖ_CE及びコレクタ電流Ｉ_C を取り込む（ステ
ップ１０３、１０４）。

【００５４】次に、カウンタの内容Ｎを、図示しないイ
ニシャライズ処理により初期化された「０」から「１」
にインクリメントする（ステップ１０５）。

【００５５】次に、Ｎ≧Ｎ₀ ＋１か否かを判断する（ス
テップ１０６）。ここで、Ｎ₀ は、基準電圧Ｖ_S を設定
するのに必要なコレクタ・エミッタ間電圧Ｖ_CEのサンプ
ル数に対応している。この試験開始時点では、ステップ
１０６の判定結果は「ＮＯ」であるため、ステップ１０
７に移行する。

【００５６】ステップ１０７では、上記取り込んだコレ
クタ電流Ｉ_C が上限設定値Ｉ_U より小さいか否かを判断
することでＩＧＢＴモジュール２₂ が開放異常か否かを
判断する。

【００５７】次に、所定時間Ｔ₂ （図３参照）が経過し
たか否かを判断し、所定時間Ｔ₂ が経過すると、ＩＧＢ
Ｔモジュール２₂ のゲートＧをオフする（ステップ１０
９）。これにより、ＩＧＢＴモジュール２₂ はオフす
る。

【００５８】次に、所定時間Ｔ₁ （図３参照）が経過し
たか否かを判断し（ステップ１１０）、所定時間Ｔ₁ が
経過すると、コレクタ電流Ｉ_C を取り込む（ステップ１
１１）。

【００５９】次に、上記ステップ１１１で取り込んだコ
レクタ電流Ｉ_C が下限設定値Ｉ_L より大きいか否かを判
断することでＩＧＢＴモジュール２₂ が短絡異常か否か
を判断する（ステップ１１２）。

【００６０】次に、所定時間Ｔ₃ （図３参照）が経過し
たか否かを判断し、所定時間Ｔ₃ が経過したと判断する
と、Ｎ＝Ｎ_E か否かを判断する（ステップ１１４）。こ
こで、Ｎ_E は、試験を終了させるタイミングを決定する
ための、周期Ｔ（図３参照）の繰り返し数に対応してい
る。

【００６１】次に、Ｎ＝Ｎ₀ であるか否かを判断する
（ステップ１１５）。

【００６２】以上の一連の処理は、ＩＧＢＴモジュール
２₂ が開放異常でも短絡異常でもなく正常である場合、
Ｎ＝Ｎ₀ となるまで、繰り返し行なわれる。

【００６３】そして、ステップ１１５でＮ＝Ｎ₀ である
と判断されると、今までに計測したＮ₀ 個のコレクタ・
エミッタ間電圧Ｖ_CEの平均値を演算し、この平均値を基
準電圧Ｖ_S として設定する（ステップ１１６）。

【００６４】基準電圧Ｖ_S 設定後は、ステップ１０６の
判定結果が常に「ＹＥＳ」となるため、各周期において
ステップ１１７が実行され、ゲートオン時間Ｔ_ONの補正
の要否が判断される。この判断は、上述しているため詳
述は避けるが、コレクタ・エミッタ間電圧Ｖ_CEと基準電
圧Ｖ_S と電圧範囲Ｋとに基づいて行なわれる。

【００６５】そして、ステップ１１７でゲートオン時間
Ｔ_ONの補正が必要であると判断された場合、ステップ１
１８でゲートオン時間Ｔ_ONが補正される。この補正は、
上述しているため詳述は避けるが、上記式(1) に基づい
て行なわれる。

【００６６】その後、ステップ１１４でＮ＝Ｎ_E である
と判断されると、試験終了のための処理を行ない（ステ
ップ１１９）、試験を終了する。

【００６７】一方、試験終了前に、ステップ１０７又は
ステップ１１２で開放異常又は短絡異常と判断された場
合、故障対応が取られる（ステップ１２０）。ここで、
故障対応は、安定化電源１の電源電圧（出力）を低下さ
せた上でリレー接点９₂ をオフさせ、ＩＧＢＴモジュー
ル２₂ の給電路７₂ を開放し、この開放後、安定化電源
１の出力を回復させ、他のＩＧＢＴモジュールに対する
試験を続行可能にすることである。このようにして、Ｉ
ＧＢＴモジュール２₂ に対する試験を終了する。

【００６８】以上説明したように、本実施例は、パワー
モジュール（ＩＧＢＴモジュール２ ₁ 、２₂ 、…、２
_n ）を断続的にオンさせ、この状態下でパワーモジュー
ル（ＩＧＢＴモジュール２₁ 、２₂ 、…、２_n ）の出力
電流（コレクタ電流Ｉ_C ）を検出し、出力電流（コレク
タ電流Ｉ_C ）に基づいてパワーモジュール（ＩＧＢＴモ
ジュール２₁ 、２₂ 、…、２_n ）のワイヤボンディング
部の耐久性能を試験するパワーモジュール（ＩＧＢＴモ
ジュール２₁ 、２₂ 、…、２_n ）におけるワイヤボンデ
ィング部の耐久性能試験方法であって、パワーモジュー
ル（ＩＧＢＴモジュール２₁ 、２₂ 、…、２_n ）の出力
電圧（コレクタ・エミッタ間電圧Ｖ_CE）を検出し、出力
電圧（コレクタ・エミッタ間電圧Ｖ_CE）に基づいてパワ
ーモジュール（ＩＧＢＴモジュール２₁ 、２₂ 、…、２
_n ）のオン時間（ゲートオン時間Ｔ _ON）を補正し、パワ
ーモジュール（ＩＧＢＴモジュール２₁ 、２₂ 、…、２
_n ）の動作パワーをほぼ一定に保つことを特徴とする。

【００６９】一般に、パワーモジュール（ＩＧＢＴモジ
ュール２₁ 、２₂ 、…、２_n ）の出力電圧（コレクタ・
エミッタ間電圧Ｖ_CE）によって半導体セルの特性を間接
的に把握することが可能であり、半導体セルのオン抵抗
が大きいときは、半導体セルが破壊されやすく、一方、
オン抵抗が小さいときは、半導体セルの特性は良好で破
壊されにくい。

【００７０】したがって、本実施例のように、出力電圧
（コレクタ・エミッタ間電圧Ｖ_CE）を検出し、この検出
した出力電圧（コレクタ・エミッタ間電圧Ｖ_CE）に基づ
いてパワーモジュール（ＩＧＢＴモジュール２₁ 、２
₂ 、…、２_n ）のオン時間（ゲートオン時間Ｔ_ON）を補
正し、パワーモジュール（ＩＧＢＴモジュール２₁ 、２
₂ 、…、２_n ）の動作パワーをほぼ一定に保つようにす
ることにより、半導体セルの破壊を防止しながらワイヤ
ボンディング部の耐久性能を明確に試験することが可能
である。

【００７１】また、出力電圧（コレクタ・エミッタ間電
圧Ｖ_CE）が大きいときはオン時間（ゲートオン時間
Ｔ_ON）を減少補正し、出力電圧（コレクタ・エミッタ間
電圧Ｖ_CE）が小さいときはオン時間（ゲートオン時間Ｔ
_ON）を増大補正する。

【００７２】半導体セルのオン抵抗が大きいときは、半
導体セルが破壊されやすく、このような場合出力電圧
（コレクタ・エミッタ間電圧Ｖ_CE）は大きくなる。この
ため、出力電圧（コレクタ・エミッタ間電圧Ｖ_CE）が大
きいときは、オン時間（ゲートオン時間Ｔ_ON）を減少さ
せることにより、半導体セルに加わる熱ストレスが減少
し、半導体セルの破壊を遅延させることができる。ま
た、半導体セルのオン抵抗が小さいときは、半導体セル
は良好な特性を有しており、このような場合出力電圧
（コレクタ・エミッタ間電圧Ｖ_CE）は小さくなる。この
ため、出力電圧（コレクタ・エミッタ間電圧Ｖ_CE）が小
さいときは、オン時間（ゲートオン時間Ｔ_ON）を増大さ
せても半導体セルの破壊を招くおそれが少ない。したが
って、ワイヤボンディング部の耐久性能を明確に試験す
ることができる。

【００７３】また、出力電圧（コレクタ・エミッタ間電
圧Ｖ_CE）が基準電圧Ｖ_S から所定の割合（例えば±１０
％）以上変化したときに限り、オン時間（ゲートオン時
間Ｔ _ON）を補正するようにしたことにより、オン時間
（ゲートオン時間Ｔ_ON）の補正を頻繁に行なうことによ
り発生するハンチングを防止することができる。

【００７４】また、基準電圧Ｖ_S は、試験初期に設定さ
れるため、被試験物である個々のパワーモジュール（Ｉ
ＧＢＴモジュール２₁ 、２₂ 、…、２_n ）の特性に適し
た基準電圧Ｖ_S の下で試験を行なうことが可能になる。

【００７５】また、ＩＧＢＴモジュールは、並列接続さ
れる複数のＩＧＢＴモジュール２₁、２₂ 、…、２_n か
らなり、各ＩＧＢＴモジュールの給電路７₁ 、７₂ 、
…、７ _n にそれぞれ開閉手段９₁ 、９₂ 、…、９_n が配
設され、各開閉手段９₁ 、９₂、…、９_n は、対応する
ＩＧＢＴモジュール２₁ 、２₂ 、…、２_n の故障発生時
に、対応する給電路７₁ 、７₂ 、…、７_n を開放するよ
うにしたため、故障が生じたＩＧＢＴモジュールに対す
る試験終了後も、残りのＩＧＢＴモジュールに対して試
験を続行することができる。

【００７６】また、いずれかのＩＧＢＴモジュール例え
ばＩＧＢＴモジュール２₂ に故障（開放異常又は短絡異
常）が発生した時、当該ＩＧＢＴモジュール２₂ に対応
する開閉手段９₂ が対応する給電路７₂ を開放するにあ
たって、安定化電源１の出力を低下させた上で当該給電
路７₂ を開放し、当該給電路７₂ 開放後、安定化電源１
の出力を回復させるようにしたため、開閉手段９₁ 、９
₂ 、…、９_n が例えばリレー接点であるような場合、リ
レー接点をオフさせるときに発生しやすいアーク放電な
どを抑制しながら残りのＩＧＢＴモジュールに対する試
験を続行させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例によるパワーモジュールにおけるワイ
ヤボンディング部の耐久性能試験方法を実施するために
使用される試験装置の構成図である。

【図２】本実施例による試験方法を説明するためのフロ
ーチャートである。

【図３】同じく本実施例による試験方法を説明するため
のタイミングチャートである。

【符号の説明】

１安定化電源２₁ 、２₂ 、…、２_n ＩＧＢＴモジュール（パワー
モジュール）７₁ 、７₂ 、…、７_n 給電路９₁ 、９₂ 、…、９_n 開閉手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】パワーモジュールを断続的にオンさせ、
この状態下で前記パワーモジュールの出力電流を検出
し、該出力電流に基づいて前記パワーモジュールのワイ
ヤボンディング部の耐久性能を試験するパワーモジュー
ルにおけるワイヤボンディング部の耐久性能試験方法で
あって、前記パワーモジュールの出力電圧を検出し、該出力電圧
に基づいて前記パワーモジュールのオン時間を補正し、
前記パワーモジュールの動作パワーをほぼ一定に保つこ
とを特徴とするパワーモジュールにおけるワイヤボンデ
ィング部の耐久性能試験方法。
【請求項２】請求項１において、前記出力電圧が大き
いときは前記オン時間を減少補正し、前記出力電圧が小
さいときは前記オン時間を増大補正することを特徴とす
るパワーモジュールにおけるワイヤボンディング部の耐
久性能試験方法。
【請求項３】請求項２において、前記出力電圧が基準
電圧から所定の割合以上変化したときに限り、前記オン
時間を補正することを特徴とするパワーモジュールにお
けるワイヤボンディング部の耐久性能試験方法。
【請求項４】請求項３において、前記基準電圧は、試
験初期に設定されることを特徴とするパワーモジュール
におけるワイヤボンディング部の耐久性能試験方法。
【請求項５】請求項１、請求項２、請求項３、請求項
４のいずれかにおいて、パワーモジュールはＩＧＢＴモ
ジュールであることを特徴とするパワーモジュールにお
けるワイヤボンディング部の耐久性能試験方法。
【請求項６】請求項５において、前記ＩＧＢＴモジュ
ールは、並列接続される複数のＩＧＢＴモジュールから
なり、各ＩＧＢＴモジュールの給電路にそれぞれ開閉手
段が配設され、各開閉手段は、対応するＩＧＢＴモジュ
ールの故障発生時に、対応する給電路を開放することを
特徴とするパワーモジュールにおけるワイヤボンディン
グ部の耐久性能試験方法。
【請求項７】請求項６において、複数のＩＧＢＴモジ
ュールに共通して電源を印加する安定化電源を備えてお
り、前記開閉手段が対応する給電路を開放するにあたっ
て、前記安定化電源の出力を低下させた上で当該給電路
を開放し、当該給電路開放後、前記安定化電源の出力を
回復させることを特徴とするパワーモジュールにおける
ワイヤボンディング部の耐久性能試験方法。