(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子を備えた試験対象を試験する試験装置において、
前記半導体素子に接続されるインダクタンス素子による負荷と、
前記半導体素子に駆動用電源を供給する電源と、
前記駆動用電源の供給を停止制御する第１のスイッチ回路と、
前記半導体素子に駆動信号を供給する信号源とを備え、
前記試験対象の試験時、前記駆動信号に応じて、前記負荷に蓄積されたエネルギーによる巡回電流が流れる巡回電流経路が形成され、
前記試験装置は、
さらに前記巡回電流を遮断する第２のスイッチ回路と、
前記負荷に並列接続された、逆流防止用の保護ダイオードとＴＶＳダイオードとの直列回路とが設けられ、
前記駆動信号の供給による試験の終了により、前記第１及び第２のスイッチ回路をオフ状態に設定し、前記半導体素子への駆動用電源の供給を停止すると共に、前記巡回電流を遮断し、逆起電力により急激に前記負荷の端子間電圧が立ち上がり、前記負荷に蓄えられたエネルギーを前記逆流防止用の保護ダイオードと前記ＴＶＳダイオードを介して放電する
試験装置。
【請求項２】
前記駆動用電源による駆動電流を検出する電流検出センサを備え、
前記電流検出センサにより前記駆動電流の異常が検出されると、前記第１及び第２のスイッチ回路をオフ状態に設定して試験を中止する
請求項１に記載の試験装置。
【請求項３】
半導体素子を備えた試験対象を試験する試験方法において、
前記半導体素子に駆動信号を供給して、インダクタンス素子による負荷を前記半導体素子により駆動して前記試験対象を試験し、
試験の終了により、前記半導体素子への駆動用電源の供給を停止すると共に、前記負荷に蓄積されたエネルギーによる巡回電流を遮断し、前記負荷に並列接続された逆流防止用の保護ダイオードとＴＶＳダイオードとの直列回路により、前記負荷に蓄積されたエネルギーを消費する
試験方法。
【請求項４】
前記駆動用電源による駆動電流の異常の検出により、前記半導体素子への駆動用電源の供給を停止すると共に、前記巡回電流を遮断し、前記直列回路により、前記負荷に蓄積されたエネルギーを消費する
請求項３に記載の試験方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば大出力モータ等の駆動に供する高電圧、大電流の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）、パワーＭＯＳＦＥＴ等の試験に適用することができる。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体製造工程では、出荷検査等において、試験装置により各種の試験を実行している。このような試験に関して、高電圧、大電流のＩＧＢＴについては、ＪＥＣ−２４０７−２００７等に測定方法が規定されている。またこのような半導体素子の試験装置では、種々に試験時間を短縮する工夫が提案されている（例えば特許文献１）。
【０００３】
ここで図３は、ＩＧＢＴ３Ｕ、３Ｌを備えた試験対象２の動作試験の説明に供する接続図である。ここで試験対象である半導体素子２は、大出力のモータを駆動する半導体素子であり、ＩＧＢＴ３、３Ｌが直列接続され、各ＩＧＢＴ３Ｕ、３Ｌには、それぞれダイオードＤＵ、ＤＬが並列接続されて構成される。
【０００４】
試験装置１では、ＩＧＢＴ３Ｕ、３Ｌの接続中点が負荷４の一端に接続され、さらに直列接続されてなる上側ＩＧＢＴ３Ｕのドレインがスイッチ回路ＳＷ１を介して電源６のホット側に接続され、下側ＩＧＢＴ３Ｌのソースが電源６のコールド側に接続される。なお半導体素子２の駆動対象が大出力モータであることにより、負荷４は、駆動対象であるモータの1相のコイルに相当するインダクタンス素子が適用される。試験装置１は、この負荷４の他端がそれぞれスイッチ回路ＳＷ２及びＳＷ３を介して電源６のホット側及びコールド側に接続される。
【０００５】
試験装置１は、上側ＩＧＢＴ２Ｕ及び下側ＩＧＢＴ２Ｌを交互に試験し、上側ＩＧＢＴ２Ｕを試験する場合、ゲート及びソースの短絡により下側ＩＧＢＴ２Ｌをダイオード接続し、さらに上側ＩＧＢＴ３Ｕのゲートを信号源５に接続する。またスイッチ回路ＳＷ２及びＳＷ３をそれぞれオフ状態及びオン状態に設定し、負荷４の他端を電源６のコールド側に接続する。なお下側ＩＧＢＴ３Ｌを試験する場合、上側ＩＧＢＴ３Ｕがダイオード接続されると共に、下側ＩＧＢＴ３Ｌが信号源５に接続され、さらにスイッチ回路ＳＷ２及びＳＷ３がそれぞれオン状態及びオフ状態に設定される。
【０００６】
このように設定して、試験装置１では、スイッチ回路ＳＷ１をオン状態に設定して電源の供給を開始した後、図４（Ａ）に示すように、上側ＩＧＢＴ３Ｕのゲート電圧Ｖｇを一定の時間間隔により所定回数（例えば２回）立ち上げた後、スイッチ回路ＳＷ１をオフ状態に設定して電源の供給を停止する。試験装置１は、この間、駆動電流Ｉ１の異常を監視して半導体素子２の異常を検出する。
【０００７】
ところでこのようにゲート電圧Ｖｇを立ち上げると、接続中点転圧Ｖｋａは、このゲート電圧Ｖｇに連動して変化する（図４（Ｂ））。これに対して駆動電流Ｉ１は、負荷４がインダクタンス素子であることにより、ゲート電圧Ｖｇが立ち上がっている期間の間は、積分波形となるものの、ゲート電圧Ｖｇが立ち下がると、立ち下がることになる（図４（Ｃ））。試験装置１では、これによりゲート電圧Ｖｇが立ち下がると、負荷４の逆起電力によりダイオードＤＬがオン動作し、負荷４、スイッチ回路ＳＷ３、ダイオードＤＬの経路を巡回する巡回電流Ｉ２が流れ、この巡回電流Ｉ２により負荷４に蓄積されたエネルギーが消費される（図４（Ｄ））。ここでこの巡回電流Ｉ２は、この巡回電流に係る経路（巡回電流経路）に係る時定数により徐々に低下することになる。しかしながらこの種の試験装置１に係る負荷４においては、抵抗値が小さいことにより、この巡回電流Ｉ２が立ち下がるまでに数百ｍｓｅｃ〜数十ｍｓｅｃもの時間を要する。これによりこの種の試験装置では、迅速に、次の半導体素子２、ＩＧＢＴ３Ｌの試験を開示することが難しく、その結果、試験に時間を要する問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１４−９５５７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、従来に比して試験に要する時間を短くすることができる試験装置を提案しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
係る課題を解決するため、請求項１の発明においては、
半導体素子を備えた試験対象を試験する試験装置において、
前記半導体素子に接続されるインダクタンス素子による負荷と、
前記半導体素子に駆動用電源を供給する電源と、
前記駆動用電源の供給を停止制御する第１のスイッチ回路と、
前記半導体素子に駆動信号を供給する信号源とを備え、
前記試験対象の試験時、前記駆動信号に応じて、前記負荷に蓄積されたエネルギーによる巡回電流が流れる巡回電流経路が形成され、
前記試験装置は、
さらに前記巡回電流経路を遮断する第２のスイッチ回路と、
前記負荷に並列接続された、逆流防止用の保護ダイオードとＴＶＳダイオードとの直列回路とが設けられ、
前記駆動信号の供給による試験の終了により、前記第１及び第２のスイッチ回路をオフ状態に設定し、前記半導体素子への駆動用電源の供給を停止すると共に、前記巡回電流経路を遮断する。
【００１１】
請求項１の構成によれば、駆動信号の供給による試験の終了により、第１及び第２のスイッチ回路をオフ状態に設定し、半導体素子への駆動用電源の供給を停止すると共に、巡回電流経路を遮断することにより、試験装置では、その後、負荷の逆起電力によりＴＶＳダイオードがオン状態に切り替わり、このＴＶＳダイオードと保護ダイオードとの直列回路により負荷に蓄積されたエネルギーが消費され、これにより巡回電流経路のみにより負荷に蓄積されたエネルギーを消費する場合に比して、短時間で負荷に蓄積されたエネルギーを消費することができる。これにより従来に比して試験に要する時間を短くすることができる。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１の構成において、
前記駆動用電源による駆動電流を検出する電流検出センサを備え、
前記電流検出センサにより前記駆動電流の異常が検出されると、前記第１及び第２のスイッチ回路をオフ状態に設定して試験を中止する。
【００１３】
請求項２の構成によれば、駆動電流による異常により試験を停止する場合においても、巡回電流経路のみにより負荷に蓄積されたエネルギーを消費する場合に比して、短時間で負荷に蓄積されたエネルギーを消費することができ、これにより迅速に試験を終了することができ、かつ、前記半導体素子への巡回電流も遮断でき、試験対象、コンタクタ等の損傷を低減することができる。
【００１４】
請求項３の発明は、
半導体素子を備えた試験対象を試験する試験方法において、
前記半導体素子に駆動信号を供給して、インダクタンス素子による負荷を前記半導体素子により駆動して前記試験対象を試験し、
試験の終了により、前記半導体素子への駆動用電源の供給を停止すると共に、前記負荷に蓄積されたエネルギーによる巡回電流が流れる巡回電流経路を遮断し、前記負荷に並列接続された逆流防止用の保護ダイオードとＴＶＳダイオードとの直列回路により、前記負荷に蓄積されたエネルギーを消費する。
【００１５】
請求項３の構成によれば、駆動信号の供給による試験の終了により、半導体素子への駆動用電源の供給を停止すると共に、巡回電流経路を遮断し、ＴＶＳダイオードと保護ダイオードとの直列回路により負荷に蓄積されたエネルギーを消費することにより、巡回電流経路のみにより負荷に蓄積されたエネルギーを消費する場合に比して、短時間で負荷に蓄積されたエネルギーを消費することができる。これにより従来に比して試験に要する時間を短くすることができる。
【００１６】
請求項４の発明は、請求項３の構成において、
前記駆動用電源による駆動電流の異常の検出により、前記半導体素子への駆動用電源の供給を停止すると共に、前記巡回電流経路を遮断し、前記直列回路により、前記負荷に蓄積されたエネルギーを消費する。
【００１７】
請求項４の構成によれば、駆動電流による異常により試験を停止する場合においても、巡回電流経路のみにより負荷に蓄積されたエネルギーを消費する場合に比して、短時間で負荷に蓄積されたエネルギーを消費することができ、これにより迅速に試験を終了して、試験対象、コンタクタ等の損傷を低減することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、従来に比して試験に要する時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る試験装置の説明に供する図である。
【図２】図１の試験装置の動作の説明に供する信号波形図である。
【図３】従来の試験装置の説明に供する図である。
【図４】図３の試験装置の動作の説明に供する信号波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態について詳述する。
【００２１】
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態に係る試験装置を示す図である。この試験装置１０において、図３について上述した試験装置１と同一の構成は対応する符号を付して示し、重複した説明は省略する。
【００２２】
この実施形態において、試験装置１０は、負荷４と並列に、第１及び第２の回生回路１１、１２が設けられる。ここで第１の回生回路１１は、逆流防止用に使用される整流用のダイオードによる保護ダイオード１１ＡのカソードとＴＶＳダイオード（ＴＶＳ：Ｔｒａｎｓｉｅｎｔ  Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｓｕｐｐｒｅｓｓｏｒ）１１Ｂのカソードとを接続した直列回路である。これに対して第２の回生回路１２は、逆流防止用に使用される整流用のダイオードによる保護ダイオード１２ＡのアノードとＴＶＳダイオード１２Ｂのアノードとを接続した直列回路である。これにより試験装置１０では、負荷４の逆起電力電圧が、ＴＶＳダイオード１１Ａ、１１Ｂのツェナー電圧Ｖｚに立ち上がると、回生回路１１又は１２により負荷４のエネルギーを消費し、迅速に負荷４のエネルギーを放電できるように構成される。なおこれによりＴＶＳダイオード１１Ａ、１１Ｂのツェナー電圧Ｖｚは、動作試験中における負荷４の端子間電圧より充分に高い電圧に設定される。
【００２３】
コントローラ１３は、この試験装置１０の各部の動作を制御するコンピュータであり、試験装置１０では、このコントローラ１３の制御により上側ＩＧＢＴ３Ｕを試験した後、下側ＩＧＢＴ３Ｌを試験する。
【００２４】
このため試験装置１０では、コントローラ１３の制御により、上側ＩＧＢＴ３Ｕのゲートに信号源５を接続すると共に、下側ＩＧＢＴ３Ｌをダイオード接続した状態で、スイッチ回路ＳＷ２、ＳＷ３をそれぞれオフ状態及びオン状態に設定する。続いて試験装置１０で、スイッチ回路ＳＷ１をオン状態に設定して電源の供給を開始した後、図２（Ａ）に示すように、上側ＩＧＢＴ３Ｕのゲート電圧Ｖｇを一定の時間間隔により所定回数立ち上げる。これによりこの間、接続中点転圧Ｖｋａは、ゲート電圧Ｖｇに連動して変化し（図２（Ｂ））、また駆動電流Ｉ１、巡回電流Ｉ２にあっては、ゲート電圧Ｖｇの変化に応じて変化することになる（図２（Ｃ）及び（Ｄ））。
【００２５】
このようにして所定の回数だけゲート電圧Ｖｇを立ち上げて試験を完了すると、コントローラ１３は、スイッチ回路ＳＷ１及びＳＷ３を同時にオフ状態に切り替える（時点ｔ１）。これにより試験装置１０では、負荷４に流れる巡回電流Ｉ２が急激に遮断されることにより、逆起電力により急激に端子間電圧が立ち上がることになる。なお図２においては、この逆起電力による端子間電圧の立ち上がりを、負荷４のスイッチ回路ＳＷ３側端電圧Ｖｃにより示す。
【００２６】
その結果、試験装置１０では、回生回路１１、１２に設けられたＴＶＳダイオード１１Ｂ又は１１Ａがオン動作し、ＴＶＳダイオード１１Ｂ又は１１Ａを介した放電により負荷４のエネルギーが消費され、短時間Ｔで負荷４に蓄積されたエネルギーを放電することができる。なおこれにより負荷４の端子間電圧は、ＴＶＳダイオード１１Ｂ又は１１Ａのツェナー電圧Ｖｚに放電時間Ｔの間、保持されることになる。
【００２７】
これにより試験装置１０では、上側ＩＧＢＴ３Ｕを試験した後、短時間で接続を切り替えて下側ＩＧＢＴ３Ｌを試験することができ、その結果、試験に要する時間を短縮することができる。
【００２８】
さらに試験装置１０は、電流電圧変換抵抗等による電流検出センサ１４、１５が設けられ、この電流検出センサ１４、１５を介して、上側ＩＧＢＴ３Ｕ、下側ＩＧＢＴ３Ｌの動作試験における駆動電流の異常を監視する。より具体的に、コントローラ１３は、電流検出センサ１４、１５による電流検出結果と判定基準値との比較により駆動電流の異常を検出する。また異常の検出により、直に、スイッチ回路ＳＷ１、ＳＷ３（下側ＩＧＢＴ３Ｌの試験ではスイッチ回路ＳＷ２）をオフ状態に切り替えて試験を中止する。
【００２９】
このように試験を中止する場合に、単にスイッチ回路ＳＷ１をオフ状態に切り替えて試験を中断したのでは、異常電流による巡回電流Ｉ２がＩＧＢＴ３Ｌ又は３Ｕに供給され続けることにより、ＩＧＢＴ３Ｌ又は３Ｕの端子との接続に供するコンタクタが損傷する恐れがある。また試験対象２自体が損傷する恐れもある。
【００３０】
しかしながらこの実施形態のように、スイッチ回路ＳＷ１、ＳＷ３をオフ状態に切り替えて試験を中止する場合にあっては、このような巡回電流Ｉ２によるコンタクタ等の損傷を従来に比して格段に低減することができ、その結果、試験装置の可動率を向上して効率良く半導体を試験することができる。
【００３１】
〔他の実施形態〕
以上、本発明の実施に好適な具体的な構成を詳述したが、本発明は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上述の実施形態の構成を種々に変更することができる。
【００３２】
すなわち上述の実施形態では、２つのＩＧＢＴを直列接続してなる試験対象を試験する場合、さらに各ＩＧＢＴに保護用ダイオードが設けられている場合について述べたが、本発明はこれに限らず、ＩＧＢＴとダイオードとの直列回路を試験する場合、ＩＧＢＴ単体を試験する場合、パワーＭＯＳＦＥＴを試験する場合等、要は、インダクタンス素子による負荷を駆動する各種の半導体素子の試験に広く適用することができる。
【００３３】
また上述の実施形態では、電流電圧変換抵抗を使用して駆動電流を検出する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、カレントプローブ等により検出するようにしてもよい。
【００３４】
また上述の実施形態では、上側ＩＧＢＴ及び下側ＩＧＢＴを試験することを前提に、負荷４に極性が逆向きの２つの回生回路を設ける場合について述べたが、本発明はこれに限らず、実用上充分な場合、回生回路を１つのみ設けるようにしてもよい。
【００３５】
また上述の実施形態では、保護ダイオードとＴＶＳダイオードとの直列回路を負荷に並列に設ける場合について述べたが、本発明はこれに限らず、さらに抵抗、保護ダイオード、ＴＶＳダイオードの直列回路を設けるようにし、この直列回路を回生回路とするようにしてもよい。
【００３６】
また上述の実施形態では、駆動電流の異常の検出により試験を中止する場合に、保護ダイオードとＴＶＳダイオードとの直列回路により負荷に蓄積されたエネルギーを消費する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えばゲート電流の異常により試験を中止する場合等、各部の異常の検出により試験を中止する場合に、広く適用することができる。
【００３７】
また上述の実施形態では、上側ＩＧＢＴ、下側ＩＧＢＴの試験の切替に係るスイッチ回路ＳＷ２、ＳＷ３を利用して巡回電流経路を遮断する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、巡回電流経路の遮断に専用のスイッチ回路を設けるようにしてもよく、この場合には、このスイッチ回路の配置場所に係る選択の自由度を向上することができる。
【符号の説明】
【００３８】
１、１０  試験装置
２  試験対象
３Ｕ、３Ｌ  ＩＧＢＴ
４  負荷
５  信号源
６  電源
１１、１２  回生回路
１１Ａ、１２Ａ  ダイオード
１１Ｂ、１２Ｂ  ＴＶＳダイオード
１３  コントローラ
１４、１５  電流検出センサ
【図１】
0006517024.tif 000002
【図２】
0006517024.tif 000003
【図３】
0006517024.tif 000004
【図４】
0006517024.tif 000005