(57)【要約】【課題】本発明は、複数のスイッチ素子を有する電力半導体モジュールを容易にテストすることができる半導体モジュールテスト装置及びこれを用いたテスト方法に関する。【解決手段】本発明の実施例による半導体モジュールテスト装置は、ケース内に配置されるメイン基板と、上記メイン基板に着脱可能に結合されるジグ基板と、上記ジグ基板に着脱可能に結合され半導体モジュールが実装されるソケット基板と、を含むことができる。【選択図】図１
2014106228.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケース内に配置されるメイン基板と、
前記メイン基板に着脱可能に結合されるジグ基板と、
前記ジグ基板に着脱可能に結合され、半導体モジュールが実装されるソケット基板と、
を含む、半導体モジュールテスト装置。
【請求項２】
前記メイン基板と前記ジグ基板は、
コネクター結合によって相互間に電気的及び物理的に結合される、請求項１に記載の半導体モジュールテスト装置。
【請求項３】
前記ジグ基板と前記ソケット基板は、
コネクター結合によって相互間に電気的及び物理的に結合される、請求項１又は２に記載の半導体モジュールテスト装置。
【請求項４】
前記半導体モジュールは、
導電性ハンダによって前記ソケット基板にハンダ付けされて実装される、請求項１から３のいずれか一項に記載の半導体モジュールテスト装置。
【請求項５】
前記ジグ基板は、
前記メイン基板と垂直をなして前記メイン基板に結合される、請求項１から４のいずれか一項に記載の半導体モジュールテスト装置。
【請求項６】
前記ケース内に配置されて前記半導体モジュールを冷却させる冷却部をさらに含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の半導体モジュールテスト装置。
【請求項７】
前記半導体モジュールに結合されて前記半導体モジュールの温度変化を感知する温度測定部をさらに含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の半導体モジュールテスト装置。
【請求項８】
前記メイン基板及び前記温度測定部と電気的に連結され、前記メイン基板を介して前記半導体モジュールに電源を選択的に印加し、前記温度測定部により前記半導体モジュールの温度変化を測定する制御部をさらに含む、請求項７に記載の半導体モジュールテスト装置。
【請求項９】
前記温度測定部は、
前記半導体モジュールの外部面に接触し結合される固定用ジグと、
前記固定用ジグに結合され前記半導体モジュールの温度を感知する少なくとも一つの温度センサーと、
を含む、請求項７又は８に記載の半導体モジュールテスト装置。
【請求項１０】
前記固定用ジグは前記半導体モジュールと接触する一面に挿入溝が形成され、前記温度センサーは前記挿入溝に挿入されて前記半導体モジュールの外部面と接触する、請求項９に記載の半導体モジュールテスト装置。
【請求項１１】
前記半導体モジュールは複数のスイッチ素子を備え、複数の前記温度センサーは前記複数のスイッチ素子に対応する位置にそれぞれ配置される、請求項９又は１０に記載の半導体モジュールテスト装置。
【請求項１２】
前記半導体モジュールは六つのスイッチ素子を備え、前記温度センサーは前記スイッチ素子の間の空間に対応する位置に三つが配置される、請求項９から１１のいずれか一項に記載の半導体モジュールテスト装置。
【請求項１３】
半導体モジュールをソケット基板に実装する段階と、
前記ソケット基板をジグ基板に結合する段階と、
前記ジグ基板をケース内に配置されたメイン基板に結合する段階と、
前記半導体モジュールに電圧を印加して前記半導体モジュールをテストする段階と、
を含む、半導体モジュールテスト方法。
【請求項１４】
前記メイン基板に結合する段階は、
前記ジグ基板が前記メイン基板と垂直をなすように前記メイン基板に結合する段階である、請求項１３に記載の半導体モジュールテスト方法。
【請求項１５】
前記ソケット基板に実装する段階の前に、
前記半導体モジュールに温度測定部を結合する段階をさらに含む、請求項１３又は１４に記載の半導体モジュールテスト方法。
【請求項１６】
前記テストする段階は、
印加された電圧の変化による前記半導体モジュールの状態変化を測定する段階を含む、請求項１３から１５のいずれか一項に記載の半導体モジュールテスト方法。
【請求項１７】
前記テストする段階は、
前記半導体モジュール内に備えられるスイッチ素子の接合温度に対応する表面温度を推定する段階と、
前記推定された前記表面温度に基づいて前記半導体モジュールに電圧を印加する段階と、
を含む、請求項１３から１６のいずれか一項に記載の半導体モジュールテスト方法。
【請求項１８】
前記表面温度を推定する段階は、
前記半導体モジュールに離隔して配置される複数の温度センサーを用いて温度を測定し、測定された温度値の平均値を用いて前記半導体モジュールの前記表面温度を推定する段階である、請求項１７に記載の半導体モジュールテスト方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体モジュールテスト装置及びこれを用いたテスト方法に関し、より詳細には、複数のスイッチ素子を有する電力半導体モジュールを容易にテストすることができる半導体モジュールテスト装置及びこれを用いたテスト方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力トランジスタ、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ‐Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ；ＩＧＢＴ）、モストランジスタ、シリコン制御整流器（Ｓｉｌｉｃｏｎ‐Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ；ＳＣＲ）、電力整流器、サーボドライバ、電力レギュレーター、インバーター、コンバーター等の電力素子を用いる電力用電子産業が発展するにつれ、優れた性能を有し且つ軽量化及び小型化が可能な電力用製品に対する要求が増大されている。
【０００３】
このような傾向につれ、最近、多様な電力半導体素子を一つのパッケージに集積させるのみならず、電力半導体素子を制御するための制御素子を電力半導体素子と共に一つのパッケージとして製造しようとする研究が活発に行われている。
【０００４】
最近では、複数のスイッチ素子が備えられる電力半導体モジュールが開発されて用いられている。
【０００５】
このような電力半導体モジュールは、複数のスイッチ素子がＯｎ／Ｏｆｆ動作を繰り返して行いながら動作するようになる。しかしながら、産業用電力半導体モジュールの場合、消耗電力量が大きくて個別部品が大きいため、既存の低電力半導体と対比して温度変化が重要な要素として注目を浴びている。
【０００６】
特に、スイッチ素子のＯｎ／Ｏｆｆの繰り返し動作によって発熱及び冷却が頻繁に発生するにつれ、内部構成要素間の熱膨張係数（ＣＴＥ：Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  ｏｆ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｅｘｐａｎｓｉｏｎ）の差によって熱応力が発生するため、製品に剥離、クラック等の故障が発生するという問題がある。
【０００７】
したがって、このような問題を解消するために、複数のスイッチ素子を有する電力半導体モジュールの発熱を測定してストレス水準を定量化できるテスト装置が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】韓国公開特許２００６‐００１１０４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の一目的は、複数のスイッチ素子を有する電力半導体モジュールの発熱を容易に測定することができる半導体モジュールのテスト装置を提供することである。
【００１０】
本発明の他の目的は、複数のスイッチ素子を有する電力半導体モジュールの発熱を測定し半導体モジュールをテストする方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の実施例による半導体モジュールテスト装置は、ケース内に配置されるメイン基板と、上記メイン基板に着脱可能に結合されるジグ基板と、上記ジグ基板に着脱可能に結合され、半導体モジュールが実装されるソケット基板と、を含むことができる。
【００１２】
本実施例において、上記メイン基板と上記ジグ基板は、コネクター結合によって相互間に電気的・物理的に結合されることができる。
【００１３】
本実施例において、上記ジグ基板と上記ソケット基板は、コネクター結合によって相互間に電気的・物理的に結合されることができる。
【００１４】
本実施例において、上記半導体モジュールは、導電性ハンダによって上記ソケット基板にハンダ付けされて実装されることができる。
【００１５】
本実施例において、上記ジグ基板は、上記メイン基板と垂直をなして上記メイン基板に結合されることができる。
【００１６】
本実施例において、上記ケース内に配置されて上記半導体モジュールを冷却させる冷却部をさらに含むことができる。
【００１７】
本実施例において、上記半導体モジュールに結合されて上記半導体モジュールの温度変化を感知する温度測定部をさらに含むことができる。
【００１８】
本実施例において、上記メイン基板及び上記温度測定部と電気的に連結され、上記メイン基板を介して上記半導体モジュールに電源を選択的に印加し、上記温度測定部により上記半導体モジュールの温度変化を測定する制御部をさらに含むことができる。
【００１９】
本実施例において、上記温度測定部は、上記半導体モジュールの外部面に接触し結合される固定用ジグと、上記固定用ジグに結合され上記半導体モジュールの温度を感知する少なくとも一つの温度センサーと、を含むことができる。
【００２０】
本実施例において、上記固定用ジグは上記半導体モジュールと接触する一面に挿入溝が形成され、上記温度センサーは上記挿入溝に挿入されて上記半導体モジュールの外部面と接触することができる。
【００２１】
本実施例において、上記半導体モジュールは複数のスイッチ素子を備え、複数の上記温度センサーは上記スイッチ素子に対応する位置にそれぞれ配置されることができる。
【００２２】
本実施例において、上記半導体モジュールは六つのスイッチ素子を備え、上記温度センサーは上記スイッチ素子の間の空間に対応する位置に三つが配置されることができる。
【００２３】
また、本発明の実施例による半導体モジュールテスト方法は、半導体モジュールをソケット基板に実装する段階と、上記ソケット基板をジグ基板に結合する段階と、上記ジグ基板をケース内に配置されたメイン基板に結合する段階と、上記半導体モジュールに電圧を印加して上記半導体モジュールをテストする段階と、を含むことができる。
【００２４】
本実施例において、上記メイン基板に結合する段階は、上記ジグ基板が上記メイン基板と垂直をなすように上記メイン基板に結合する段階であることができる。
【００２５】
本実施例において、上記ソケット基板に実装する段階の前に、上記半導体モジュールに温度測定部を結合する段階をさらに含むことができる。
【００２６】
本実施例において、上記テストする段階は、印加された電圧の変化による上記半導体モジュールの状態変化を測定する段階を含むことができる。
【００２７】
本実施例において、上記テストする段階は、上記半導体モジュール内に備えられるスイッチ素子の接合温度に対応する表面温度を推定する段階と、上記推定された表面温度に基づいて上記半導体モジュールに電圧を印加する段階と、をさらに含むことができる。
【００２８】
本実施例において、上記テストする段階は、上記半導体モジュールに離隔して配置される複数の温度センサーを用いて温度を測定し、測定された温度値の平均値を用いて上記半導体モジュールの表面温度を推定する段階であることができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明による半導体モジュールテスト装置及びこれを用いたテスト方法は、電力半導体モジュール内に備えられる六つのスイッチ素子を同時に又は独立してテストすることができる。また、ジグ基板とソケット基板がメイン基板に着脱可能となるように構成される。
【００３０】
したがって、複数のスイッチ素子が備えられる半導体モジュールを多様な方法でテストすることができる。
【００３１】
また、予め多様な種類の電力半導体モジュールをソケット基板及びジグ基板に結合し、ジグ基板のみを交替してテストを行うことができるため、テストが容易になるという長所がある。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施例による電力半導体モジュールのテスト装置を概略的に示す前面図である。
【図２】図１の分解斜視図である。
【図３ａ】本発明の実施例による電力半導体モジュールと温度測定部を概略的に示した斜視図である。
【図３ｂ】本発明の実施例による電力半導体モジュールと温度測定部を概略的に示した斜視図である。
【図３ｃ】図３ａの電力半導体モジュールを概略的に示した平面図である。
【図４】本発明の実施例によるリレーモジュールの回路を概略的に示した回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下では、添付の図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。しかし、本発明の実施形態は様々な他の形態に変形されることができ、本発明の範囲は以下で説明する実施形態に限定されない。また、本発明の実施形態は、当該技術分野で平均的な知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。したがって、図面における要素の形状及び大きさなどはより明確な説明のために誇張されることがある。
【００３４】
以下、本発明の実施例を添付の図面を参照して詳細に説明する。
【００３５】
図１は本発明の実施例による電力半導体モジュールのテスト装置を概略的に示す前面図であり、図２は図１の分解斜視図である。ここで、図２は図１のケースと冷却部を省略して示したものである。
【００３６】
図３ａ及び図３ｂは本発明の実施例による温度測定部を概略的に示した斜視図であり、図３ａは温度測定部の上部を、図３ｂは温度測定部の下部をそれぞれ示している。また、図３ｃは図３ａの電力半導体モジュールを概略的に示した平面図であり、電力半導体モジュールからモールディング部が省略された平面を示している。
【００３７】
図１〜図３ｃを参照すると、本実施例によるテスト装置１００は、複数のスイッチ素子２を有する電力半導体モジュール１をテストするための装置であり、ソケット基板１０、ジグ基板２０、メイン基板３０、冷却部６０、ケース４０、温度測定部５０、及び制御部７０を含むことができる。
【００３８】
ここで、電力半導体モジュール１は、サーボドライバ、インバーター、電力レギュレーター及びコンバーター等のような電力制御のための電力変換又は電力制御のためのスイッチ素子を含むことができる。
【００３９】
例えば、スイッチ素子２は、パワーＭＯＳＦＥＴ（ｐｏｗｅｒ  ＭＯＳＦＥＴ）、バイポーラジャンクショントランジスタ（Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｊｕｎｃｔｉｏｎ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、ＢＪＴ）、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ‐Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ；ＩＧＢＴ）、ダイオード（ｄｉｏｄｅ）であるか又はこれらの組み合わせを含むことができる。即ち、本実施例において、電力半導体素子は、上述した素子をすべて含むか又はその一部を含むことができる。
【００４０】
また、図３ｃに示された二つのスイッチ素子はそれぞれ絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）とダイオード（ｄｉｏｄｅ）であることができる。また、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）とダイオード（ｄｉｏｄｅ）を１対として、全部で６対を含む電力半導体素子パッケージを具現することができる。しかしながら、これは一例にすぎず、本発明は必ずしもこれに限定されるものではない。
【００４１】
ソケット基板１０は、テスト対象である電力半導体モジュール１が実装される基板であるため、電力半導体モジュール１のサイズに対応して形成されることができる。
【００４２】
電力半導体モジュール１は、導電性ハンダ等を用いてハンダ付けしてソケット基板１０に実装されることができる。ハンダ付けで実装する理由は、コネクター（ｃｏｎｎｅｃｔｏｒ）を用いるより接触抵抗を減らすことができることから高電流で製品をテストすることができ、スイッチ素子からの発熱量をより正確に測定することができるためである。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４３】
このようなソケット基板１０は、後述するジグ基板２０に結合されるための第１のコネクター１８を含むことができる。
【００４４】
ジグ基板２０にはソケット基板１０が結合される。このため、ジグ基板２０の一面には、ソケット基板１０が容易に物理的・電気的に結合されるための第２のコネクター２８ａが備えられることができる。
【００４５】
ジグ基板２０としては、配線パターンを有する多様な基板を用いることができる。また、ジグ基板２０の剛性を補強するために、ジグ基板２０の他面には補強板２２が締結されることができる。補強板２２は剛性を有する平らな板で形成されることができ、例えば、補強板２２としては金属板を用いることができる。
【００４６】
また、ジグ基板２０は、後述するメイン基板３０と物理的・電気的に連結されるための第３のコネクター２８ｂを備えることができる。
【００４７】
本実施例によるジグ基板２０は、メイン基板３０に垂直な方向に沿ってメイン基板３０と結合される。したがって、第３のコネクター２８ｂは、ジグ基板２０の側面に配置されてメイン基板３０の第４のコネクター３８と結合されることができる。
【００４８】
特に、ジグ基板２０は、第３のコネクター２８ｂを介してメイン基板３０に着脱可能に結合される。したがって、多様な電力半導体モジュール１が実装された複数のジグ基板２０を用意した後、選択的にジグ基板２０をメイン基板３０に結合してテストを行うことができる。
【００４９】
メイン基板３０は、後述するケース４０の内部に配置され、ジグ基板２０が連結されてこのジグ基板２０を介して電力半導体モジュール１と電気的に連結されることができる。メイン基板３０は、ジグ基板２０がケース４０の前面に容易に着脱可能となるように、ケース４０の背面とほぼ平行な方向に配置されることができる。また、ジグ基板２０の第３のコネクター２８ｂと連結される第４のコネクター３８を含むことができる。
【００５０】
一方、本実施例によるソケット基板１０、ジグ基板２０、メイン基板３０としては、印刷回路基板（Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  Ｂｏａｒｄ、ＰＣＢ）を用いることができる。しかしながら、これに限定されず、セラミック基板、ガラス基板、シリコン基板、プレ‐モールディング（ｐｒｅ‐ｍｏｌｄｅｄ）基板、又はＤＢＣ（Ｄｉｒｅｃｔ  Ｂｏｎｄｅｄ  Ｃｏｐｐｅｒ）基板、絶縁金属基板（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｍｅｔａｌ  Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ、ＩＭＳ）など、必要に応じて、多様な形態の基板を選択的に用いることができる。
【００５１】
冷却部６０は、電力半導体モジュール１が配置される位置に対応して配置されることができる。即ち、冷却部６０は、ソケット基板１０が結合されたジグ基板２０がメイン基板３０に結合された状態で、電力半導体モジュール１が位置する所に向かって冷媒を提供することができる。本実施例による冷却部６０は、空冷式で構成されることができ、このために、冷却用ファン（ＦＡＮ）を含むことができる。これにより、冷媒としては、空気を用いることができる。しかしながら、本発明はこれに限定されず、水冷式で構成される等、必要に応じて、多様な形態のクーラーを用いることができる。
【００５２】
ケース４０は、前述した構成要素を収容できる収容空間を提供し、外部の衝撃等から上述した構成要素を保護する。したがって、ケース４０は、外部の衝撃に耐えられる剛性を有し、メイン基板３０や冷却部６０が堅固に結合されることができる材質であればいずれのものでも良い。
【００５３】
また、ケース４０は、ジグ基板２０がメイン基板３０に容易に着脱可能となるように前面が開放されている形状に形成されることができる。
【００５４】
温度測定部５０は、電力半導体モジュール１に締結されて電力半導体モジュール１の温度を測定する。図３ａ及び図３ｂに示されたように、本実施例による温度測定部５０は、固定用ジグ５２、温度センサー５５、及び固定ネジ５４を含むことができる。
【００５５】
固定用ジグ５２は、電力半導体モジュール１の外部面に締結される。この際、固定用ジグ５２は、固定ネジ５４によって締結されることができる。また、固定用ジグ５２の内部、即ち、下部面には、温度センサー５５が配置される少なくとも一つの固定溝５３が形成される。
【００５６】
温度センサー５５は、固定用ジグ５２に形成された固定溝５３内に配置される。したがって、固定用ジグ５２が電力半導体モジュール１に結合されると、温度センサー５５は、電力半導体モジュール１の外部面と接触するか非常に隣接して配置され、電力半導体モジュール１から伝達される熱を感知することができる。
【００５７】
本実施例による電力半導体モジュール１は、図３ｃに示されたように、六つのスイッチ素子２を含む。したがって、各スイッチ素子２の温度を把握するためには、温度センサー５５も六つ備えることが好ましい。しかしながら、このような場合、電力半導体モジュール１のサイズによって温度センサー５５が非常に稠密に配置される可能性がある。
【００５８】
したがって、本実施例では、三つの温度センサー５５のみを用いる場合を例に挙げて説明する。
【００５９】
この場合、三つの温度センサー５５はそれぞれスイッチ素子２の間に配置されることが好ましい。より具体的には、図３ｃに示されたように、三つの温度センサー５５は、並んで配置された六つのスイッチ素子２の中心Ｐ１に一つが配置され、これと対称の位置Ｐ２、Ｐ３に他の二つが配置されることができる。また、隣接する二つの温度センサー５５の間には二つのスイッチ素子２が配置されるように構成されることができる。
【００６０】
このように温度センサー５５を配置する場合、三つの温度センサー５５のみで六つのスイッチ素子２の温度を容易に推定することができる。
【００６１】
このような温度センサー５５としてはサーモカップル（ｔｈｅｒｍｏ‐ｃｏｕｐｌｅ）温度センサー５５を用いることができるが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００６２】
このように構成される温度測定部５０は、後述する制御部７０と電気的に連結されて電力半導体モジュール１の温度変化情報や状態情報を制御部７０に伝達する。本実施例では、温度測定部５０が別途の導線を介して制御部７０と連結される場合を例に挙げているが、本発明はこれに限定されず、ソケット基板１０、ジグ基板２０、メイン基板３０等に形成された配線パターンを用いて制御部７０と電気的に連結する等、必要に応じて、多様な応用が可能である。
【００６３】
制御部７０は、メイン基板３０と電気的に連結されてメイン基板３０を介して電力半導体モジュール１に多様な信号を印加する。図１には制御部がケースの上部に配置される場合が示されているが、本発明の構成はこれに限定されるものではない。即ち、ケースの下部に配置されるか、上下部に分割されて配置されるか、又はケースとは別個に配置されて電気的に連結されるように構成するなど、多様な応用が可能である。
【００６４】
制御部７０は、少なくとも一つのリレーモジュールを含むことができる。リレーモジュールは、電力半導体モジュール１のスイッチ素子２を選択的に駆動させるために備えられる。
【００６５】
図４は、本発明の実施例によるリレーモジュールの回路を概略的に示した回路図である。図４を参照すると、本実施例によるリレーモジュールは、複数のスイッチ素子を選択的に駆動させるために複数のリレーＲを含むことができる。
【００６６】
本実施例による電力半導体モジュール１は、３相モータ制御用の電力半導体モジュール１であり、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相に対してそれぞれハイ（Ｈｉｇｈ）、ロー（Ｌｏｗ）の六つのスイッチ素子２を含むことができる。
【００６７】
したがって、このような電力半導体モジュール１をテストするためには、スイッチ素子２を一つずつ独立してテストするか、又は六つ全部を同時にテストする必要がある。また、各相に対してハイ、ロー素子を１対とする計３対（Ｕ‐ＨＬ、Ｖ‐ＨＬ、Ｗ‐ＨＬ）のハイ、ロー素子をテストするか、又は三つのハイ素子（ＵＶＷ‐Ｈ）同士、三つのロー素子（ＵＶＷ‐Ｌ）同士をテストする必要がある。
【００６８】
このために、本実施例による制御部７０は、リレーＲをスイッチとして用いて電力半導体モジュール１に電源を選択的に印加してテストを行う。
【００６９】
下記表１から、テストのためのリレーの開（ｏｐｅｎ）／閉（ｃｌｏｓｅ）の有無が分かる。
【００７０】
【表１】
2014106228.tif 000003
【００７１】
例えば、六つのスイッチ素子全部をテストする場合、リレーは、Ｕ‐３、Ｖ‐３、Ｗ‐３の三つのみが閉じ他のものは開く。
【００７２】
以上のように構成される本実施例によるテスト装置１００は、電力半導体モジュール１内の六つのスイッチ素子２を同時に又は独立してテストすることができる。また、ジグ基板２０とソケット基板１０がメイン基板３０に着脱可能となるように構成される。したがって、予め多様な種類の電力半導体モジュール１をソケット基板１０及びジグ基板２０に結合し、ジグ基板２０のみを交替してテストを行うことができるため、テストが容易であるという長所がある。
【００７３】
次いで、本実施例によるテスト装置１００を用いて電力半導体モジュール１をテストする方法について説明する。
【００７４】
本実施例による電力半導体モジュールテスト方法は、まず、図３ａに示されたように、温度測定部５０を電力半導体モジュール１に締結する。
【００７５】
次いで、図２に示されたように、電力半導体モジュール１をソケット基板１０に実装する。この際、前述したように、電力半導体モジュール１は、ハンダ付けによってソケット基板１０に実装されることができる。
【００７６】
また、電力半導体モジュール１が実装されたソケット基板１０をジグ基板２０に結合する。この際、ソケット基板１０とジグ基板２０は、コネクター１８の結合によって相互連結されることができる。
【００７７】
また、ジグ基板２０をケース４０内に配置しメイン基板３０に結合する。ジグ基板２０とメイン基板３０も、コネクター１８の結合によって相互連結されることができる。また、この過程で、温度測定部５０を制御部７０と電気的に連結する。
【００７８】
このような過程を経て電力半導体モジュール１のテストの用意がすべて終わったら、続いてテストを行う。
【００７９】
これは、制御部７０により多様な電圧を電力半導体モジュール１に印加し、温度測定部５０により電力半導体モジュール１から発生する熱を測定し電力半導体モジュール１の状態変化を把握する過程で行われることができる。この際、必要に応じて、冷却部６０により電力半導体モジュール１を冷却させながらテストを行うこともできる。
【００８０】
また、この過程で、制御部７０は、テストされるスイッチ素子２の個数に応じて一つ又は複数の温度センサー５５を用いることができる。即ち、一つのスイッチ素子２のみをテストする場合、制御部７０は、該当するスイッチ素子２に最も隣接する位置の温度センサー５５一つのみを用いることができる。
【００８１】
また、二つ又は三つのスイッチ素子２を一緒にテストする場合にも、制御部７０は、該当するスイッチ素子２に隣接する二つの温度センサー５５を用いて温度を測定した後、これらの平均値を用いることができる。これと同様に、六つのスイッチ素子２をすべてテストする場合には、三つの温度センサー５５をすべて用いて温度を測定した後、これらの平均値を用いることができる。
【００８２】
一方、電力半導体モジュール１のテストはスイッチ素子２の温度を直接測定して行われることが好ましいが、一般にスイッチ素子２はモールディング材によって封止されているため、実質的にはスイッチ素子２の温度を直接測定するのは困難である。
【００８３】
したがって、本実施例による電力半導体モジュールテスト方法は、スイッチ素子２の臨界温度である接合温度（ＴＪ）に対応する表面温度（ＴＣ）を用いて電力半導体モジュール１をテストする。即ち、接合温度（ＴＪ）に対応する最大表面温度（ＴＣ）を推定した後、推定された最大表面温度（ＴＣ）内でテストを行うことができる。
【００８４】
ここで、表面温度（ＴＣ）は、電力半導体モジュール１の外部面で測定される温度であり、算術的に推定されるか、又は前述した温度センサー５５によって測定されることができる。
【００８５】
一般に、接合温度と表面温度の関係は、公知の式１の通りである。
【００８６】
［数１］
ＴＪ−ＴＣ＝ＮＰＤ  Ｘ  Ｒｔｈ（ＪＣ）
【００８７】
ここで、ＴＪは接合温度、ＴＣは表面温度（ケース温度）、Ｒｔｈ（ＪＣ）は電力半導体モジュール１の熱抵抗値を示す。また、ＰＤはスイッチ素子２に印加された電力、Ｎは電力が印加されたスイッチ素子２の個数を示す。
【００８８】
また、ＰＤは下記の式２で定義されることができる。
【００８９】
［数２］
ＰＤ＝ＩＣＣ  Ｘ  ＤＵＴＹ  ＲＡＴＥ  Ｘ  ＶＣＣ
【００９０】
ここで、ＩＣＣはスイッチ素子に印加された電流、ＶＣＣはスイッチ素子に印加された電圧、ＤＵＴＹ  ＲＡＴＥは一周期にＨＩＧＨを維持した％値を示す。
【００９１】
下記表２は、接合温度（ＴＪ）を１５０℃に設定したとき、高温条件と低温条件で電力半導体モジュール１の表面温度（ＴＣ）を推定した例を示すものである。
【００９２】
【表２】
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【００９３】
表２を参照して、一つのスイッチ素子を対象に測定したＮo．１を例に挙げると、接合温度ＴＪが１５０℃の場合、これに対応する最大表面温度であるＴＣは１４７℃とならなければならない。この際、最大表面温度であるＴＣは、前述した式１及び式２から得られる。即ち、ＴＪが１５０℃、ＮＰＤ  Ｘ  Ｒｔｈ（ＪＣ）が３．３であるため、最大表面温度であるＴＣは１５０−３．３≒１４７の計算から得られる。ここで、表２は、小数点以下を切り捨てて計算したものであるため、多少の誤差はあり得る。
【００９４】
よって、作業者は、スイッチ素子に印加される電流ＩＣＣの値を制御して、スイッチ素子の表面温度であるＴＣが１４７℃までのみ上昇するようにＩＣＣの最大値を設定する。そして、低温条件（３０℃）から高温条件（１４７℃）へと温度を変化させながら該当する電力半導体モジュール１をテストすることができる。
【００９５】
これと同様に、六つのスイッチ素子を対象に測定したＮo．３を参照すると、接合温度ＴＪが１５０℃となるためには、最大表面温度であるＴＣが１３０℃とならなければならない。この場合にも、最大表面温度であるＴＣは、１５０−１８．８≒１３０の計算から得られる。したがって、作業者は、スイッチ素子に印加される電流ＩＣＣの値を制御して、スイッチ素子の表面温度であるＴＣが１３０℃までのみ上昇するようにＩＣＣの最大値を設定する。そして、低温条件（３０℃）から高温条件（１３０℃）へと温度を変化させながら該当する電力半導体モジュール１をテストすることができる。
【００９６】
このように、本実施例による電力半導体テスト方法は、スイッチ素子の接合温度に対応する表面温度を推定し、これを用いて電力半導体モジュールに多様な形態の電圧を印加し接合温度における多様な特性をテストすることができる。
【００９７】
上記本発明による半導体モジュールテスト装置とテスト方法は、前述した実施例に限定されず、必要に応じて、多様な応用が可能である。また、前述した実施例では、電力半導体モジュールを例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されず、発熱を測定する装置に幅広く適用されることができる。
【符号の説明】
【００９８】
１００  テスト装置
１  電力半導体モジュール
１０  ソケット基板
２０  ジグ基板
３０  メイン基板
４０  ケース
５０  温度測定部
６０  冷却部
７０  制御部
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図４】
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