(57)【要約】【課題】クラス分けの数を低減しながら、製品の信頼性を確保する。【解決手段】ＩＧＢＴチップにおける正常な動作範囲を示す領域である正常動作領域４５の各々のコーナ部、および正常動作領域に形成される対角線の交点を基準点１〜５としてそれぞれ設定する。基準点毎に、基準点を中心とする円を設定する。設定した円の隙間に新たな基準点６〜１２を設定し、それら基準点に円を設定して正常動作領域４５を円によってすべて埋め尽くす。円の交点を求めて交点を結ぶ弦を設定し、それら円の交点を結ぶ弦の交点を設定し、弦の交点により囲まれる領域に位置する電気的特性のＩＧＢＴチップを同じクラスとして分類する。【選択図】図１６
2013235868.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンピュータシステムにより、ＩＧＢＴチップの電気的特性に基づいて、前記ＩＧＢＴチップをクラス分けするステップを有するパワーモジュールの製造方法であって、
前記ＩＧＢＴチップをクラス分けするステップは、
前記ＩＧＢＴチップにおける正常な動作範囲を示す領域である正常動作領域の各々のコーナ部、および前記正常動作領域に形成される対角線の交点を基準点としてそれぞれ設定するステップと、
前記基準点毎に、前記基準点を中心とする円を設定するステップと、
前記円の隙間に新たな基準点を設定し、新たな前記基準点に円を設定して、前記正常動作領域を前記円によってすべて埋め尽くすステップと、
前記円の交点を求め、前記交点を結ぶ弦を設定するステップと、
前記円の交点を結ぶ弦の交点を設定し、前記弦の交点により囲まれる領域に位置する電気的特性の前記ＩＧＢＴチップを同じクラスとして分類するステップとを有することを特徴とするパワーモジュールの製造方法。
【請求項２】
請求項１記載のパワーモジュールの製造方法において、
前記基準点を中心とする円を設定するステップは、
前記基準点に番号を付与し、前記番号が若い順番に２つの前記基準点を選択し、選択した前記基準点の間に、中点を設定するステップと、
設定した前記中点、および前記２つの基準点のうち、若い番号の前記基準点をＮ等分し、複数の内分点を設定するステップと、
前記基準点を中心として、前記複数の内分点のうち、前記基準点に示される電気的特性を有するＩＧＢＴチップと前記内分点に示される電気的特性を有するＩＧＢＴチップとを組み合わせが可能な前記基準点から最も離れた内分点を結ぶ線分を半径とする円を設定するステップとを有することを特徴とするパワーモジュールの製造方法。
【請求項３】
請求項１記載のパワーモジュールの製造方法において、
前記正常動作領域を前記円によってすべて埋め尽くすステップは、
前記基準点の番号の若い順番に、２つの前記基準点を選択し、選択した２つの前記基準点を結ぶ線分と、２つの前記基準点を中心とする円の交点における中点を新たな基準点として設定し、新たな前記基準点がすでに設定されている前記円内に位置する場合、前記基準点を消去するステップとを有することを特徴とするパワーモジュールの製造方法。
【請求項４】
請求項１記載のパワーモジュールの製造方法において、
前記交点を結ぶ弦を設定するステップは、
番号の若い前記基準点の順番にて、前記円の交点を求め、前記交点を端点とする弦を設定するステップと、
番号の若い前記基準点の順番にて、前記弦の交点を求めるステップと、
前記基準点から、前記弦の交点よりも遠い弦の線分を消去するステップとを有することを特徴とするパワーモジュールの製造方法。
【請求項５】
請求項１記載のパワーモジュールの製造方法において、
前記基準点を中心とする円を設定するステップは、
前記基準点を中心として、予め設定された半径の円を、前記基準点毎に設定することを特徴とするパワーモジュールの製造方法。
【請求項６】
ＩＧＢＴチップにおける正常な動作範囲を示す領域である正常動作領域の各々のコーナ部、および前記正常動作領域に形成される対角線の交点を基準点としてそれぞれ設定するステップと、
前記基準点毎に、前記基準点を中心とする円を設定するステップと、
前記円の隙間に新たな基準点を設定し、新たな前記基準点に円を設定して、前記正常動作領域を前記円によってすべて埋め尽くすステップと、
前記円の交点を求め、前記交点を結ぶ弦を設定するステップと、
前記円の交点を結ぶ弦の交点を設定し、前記弦の交点により囲まれる領域に位置する電気的特性の前記ＩＧＢＴチップを同じクラスとして分類するステップとをコンピュータシステムに実行させることを特徴とするプログラム。
【請求項７】
請求項６記載のプログラムにおいて、
前記基準点を中心とする円を設定するステップは、
前記基準点に番号を付与し、前記番号が若い順番に２つの前記基準点を選択し、選択した前記基準点の間に、中点を設定するステップと、
設定した前記中点、および前記２つの基準点のうち、若い番号の前記基準点をＮ等分し、複数の内分点を設定するステップと、
前記基準点を中心として、前記複数の内分点のうち、前記基準点に示される電気的特性を有するＩＧＢＴチップと前記内分点に示される電気的特性を有するＩＧＢＴチップとを組み合わせが可能な前記基準点から最も離れた内分点を結ぶ線分を半径とする円を設定するステップとを有することを特徴とするプログラム。
【請求項８】
請求項６記載のプログラムにおいて、
前記正常動作領域を前記円によってすべて埋め尽くすステップは、
前記基準点の番号の若い順番に、２つの前記基準点を選択し、選択した２つの前記基準点を結ぶ線分と、２つの前記基準点を中心とする円の交点における中点を新たな基準点として設定し、新たな前記基準点がすでに設定されている前記円内に位置する場合、前記基準点を消去するステップとを有することを特徴とするプログラム。
【請求項９】
請求項６記載のプログラムにおいて、
前記交点を結ぶ弦を設定するステップは、
番号の若い前記基準点の順番にて、前記円の交点を求め、前記交点を端点とする弦を設定するステップと、
番号の若い前記基準点の順番にて、前記弦の交点を求めるステップと、
前記基準点から、前記弦の交点よりも遠い弦の線分を消去するステップとを有することを特徴とするプログラム。
【請求項１０】
請求項６記載のプログラムにおいて、
前記基準点を中心とする円を設定するステップは、
前記基準点を中心として、予め設定された半径の円を、前記基準点毎に設定することを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パワーモジュールの製造技術に関し、特に、パワーモジュールにおける電気的特性の分類に有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＣＯ2（二酸化炭素）の削減やエネルギコストの削減を図るために、インバータなど電力の交流−直流（または直流−交流）変換を行うパワーモジュールの高機能化、および低価格化などが進んでいる。このパワーモジュールの代表的としては、例えば、ＩＧＢＴ(Insulated Gate Bipolar Transistor)モジュールが広く知られている。
【０００３】
ＩＧＢＴモジュールは、ＩＧＢＴチップとダイオードチップとを対にして組み立てられる。この対は、製品の仕様に応じて複数個用いられる。
【０００４】
この種のＩＧＢＴモジュールを製造する際には、例えば、出力特性を狭い範囲で揃えた（クラス分け）したＩＧＢＴチップが用いられる。ＩＧＢＴチップの出力特性を揃えるには、例えば、飽和領域におけるコレクタ−エミッタ電圧（Ｖｃｅ（Ｓａｔ））を揃えればよい（例えば、非特許文献１参照）ことが知られている。
【０００５】
これは、ＩＧＢＴモジュールが動作した際に、複数個あるＩＧＢＴチップに流れる電流に偏りが生じないようにすることを目的としたものである。ＩＧＢＴチップに流れる電流に大きな偏りが生じると、ＩＧＢＴモジュールの故障の原因となりうるからである。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】パワー・デバイスＩＧＢＴ活用の基礎と実際  五十嵐征輝  編著  ＣＱ出版社  ２０１１年４月１日  初版発行  Ｐ９２〜Ｐ９４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、上記のようなＩＧＢＴモジュールの製造技術では、次のような問題点があることが本発明者により見い出された。
【０００８】
パワーモジュールの高機能化などが進んでいくと、ＩＧＢＴモジュールにおいても、さらなる大電流、および大電圧に対応する仕様が求められるようになる。それに伴い、ＩＧＢＴチップは、より狭い範囲で特性を揃えることが求められる。
【０００９】
そのため、ＩＧＢＴチップのクラス分けが細分化し、クラス数の増大を招いてしまう恐れがある。クラス数が増大すると、その増加に伴い、ＩＧＢＴチップを保管するスペースが新たに必要となる。それだけでなく、保管スペースが確保できない場合には、保管スペースを新たに設ける設備投資なども必要となってしまう恐れがある。
【００１０】
また、クラス数が増加することによって、同じクラスのＩＧＢＴチップの数が少なくなる。ＩＧＢＴモジュールの製造工程では、同じクラスのＩＧＢＴチップの数が少なくなると、生産の切り替えが頻発してしまうことになる。
【００１１】
それによって、ＩＧＢＴモジュールの製造コストが大きくなり、製造のスループットも低下してしまうという問題がある。
【００１２】
ＩＧＢＴチップのクラス分けにおいては、前述したＩＧＢＴチップの出力特性（飽和領域におけるコレクタ−エミッタ電圧）によるクラス分けの他に、それ以外の特性も加味した複数項目の特性によるクラス分けも考えられる。
【００１３】
ＩＧＢＴチップの出力特性以外のクラス分け項目として、例えば、ＩＧＢＴチップのゲート抵抗によるクラス分けが考えられる。このように、ＩＧＢＴチップの出力特性とＩＧＢＴチップのゲート抵抗などの複数の特性項目によるクラス分けを行うと、クラス数は飛躍的に増大してしまうことになる。
【００１４】
本発明の目的は、クラス分けの数を低減しながら、製品の信頼性を確保することのできるクラス分け技術を提供することにある。
【００１５】
本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴については、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【００１７】
本発明は、コンピュータシステムにより、ＩＧＢＴチップの電気的特性に基づいて、ＩＧＢＴチップをクラス分けするステップを有するパワーモジュールの製造方法である。
【００１８】
このステップは、ＩＧＢＴチップにおける正常な動作範囲を示す領域である正常動作領域の各々のコーナ部、および正常動作領域に形成される対角線の交点を基準点としてそれぞれ設定するステップと、基準点毎に、基準点を中心とする円を設定するステップと、円の隙間に新たな基準点を設定し、新たな基準点に円を設定して、正常動作領域を円によってすべて埋め尽くすステップと、円の交点を求め、その交点を結ぶ弦を設定するステップと、円の交点を結ぶ弦の交点を設定し、その弦の交点により囲まれる領域に位置する電気的特性のＩＧＢＴチップを同じクラスとして分類するステップとを有する。
【００１９】
また、本発明は、以下のステップをコンピュータシステムに実行させるプログラムである。
【００２０】
このプログラムは、ＩＧＢＴチップにおける正常な動作範囲を示す領域である正常動作領域の各々のコーナ部、および正常動作領域に形成される対角線の交点を基準点としてそれぞれ設定するステップと、基準点毎に、基準点を中心とする円を設定するステップと、円の隙間に新たな基準点を設定し、新たな基準点に円を設定して、正常動作領域を円によってすべて埋め尽くすステップと、円の交点を求め、その交点を結ぶ弦を設定するステップと、円の交点を結ぶ弦の交点を設定し、その弦の交点により囲まれる領域に位置する電気的特性のＩＧＢＴチップを同じクラスとして分類するステップと有する。
【発明の効果】
【００２１】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
【００２２】
（１）少ないクラス数によって、特性の揃った信頼性の高いＩＧＢＴチップのクラス分けを行うことができる。
【００２３】
（２）上記（１）により、クラス分けされた後のＩＧＢＴチップの保管スペースなどを省スペース化することができる。
【００２４】
（３）パワーモジュールの製造効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施の形態による電子システムにおける構成の一例を示す説明図である。
【図２】本発明者が検討した２つの項目の特性によってクラス分けを行う際の一例を示す説明図である。
【図３】ＩＧＢＴチップにおける正常動作領域の設定範囲の一例を示す説明図である。
【図４】特性項目１のばらつき、特性項目２のばらつき、および電流のばらつきのプロットを示す説明図である。
【図５】本発明の一実施の形態によるＩＧＢＴチップのクラス毎における領域を定義する処理の一例を示すフローチャートである。
【図６】図５に続くフローチャートである。
【図７】正常動作領域において初期の基準点設定例の説明図である。
【図８】図７の基準点を囲む円の設定例を示す説明図である。
【図９】図７の初期の基準点にすべて円を設定した状態の一例を示す説明図である。
【図１０】図９の円の隙間を埋めるために新たな基準点を設定した例を示す説明図である。
【図１１】正常動作領域がすべて円で埋め尽くされた状態の一例を示す説明図である。
【図１２】２つの円の交点を結んだ弦の設定の一例を示す説明図である。
【図１３】２つの円の交点を結んだ弦をすべて設定した状態の一例を示す説明図である。
【図１４】基準点の弦の交点の設定例を示す一部を拡大した説明図である。
【図１５】図１４の基準点から見て、弦の交点より遠い点を消した状態の一例を示す説明図である。
【図１６】正常動作領域の分割結果の一例を示す説明図である。
【図１７】３つの円において円の交点を結ぶ３本の弦は１点で交わることを示す説明図である。
【図１８】本発明者が検討した正常動作領域を２つの特性項目によって分割してクラス分けを行う際の一例を示した説明図である。
【図１９】ＩＧＢＴチップの製造工程の一例を示すフローチャートである。
【図２０】図１９にて製造されたＩＧＢＴチップを搭載するＩＧＢＴモジュールの製造工程の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００２７】
〈発明の概要〉
本発明の第１の概要は、ＩＧＢＴチップを用いたパワーモジュール（ＩＧＢＴモジュール）の製造方法である。この製造方法は、コンピュータシステム（電子システムＣＳ）により、ＩＧＢＴチップの電気的特性に基づいて、ＩＧＢＴチップをクラス分けするステップを有する。
【００２８】
ＩＧＢＴチップをクラス分けするステップは、以下のステップを有する。
【００２９】
ＩＧＢＴチップにおける正常な動作範囲を示す領域である正常動作領域（正常動作領域４５）の各々のコーナ部、および正常動作領域に形成される対角線の交点を基準点（基準点１〜５）としてそれぞれ設定するステップ、基準点毎に、基準点を中心とする円（円１００，２００，３００，４００，５００）を設定するステップ、円の隙間に新たな基準点（基準点６〜１２）を設定し、新たな基準点に円（円６００，７００，８００，９００，１０００，１１００，１２００）を設定して、正常動作領域を円によってすべて埋め尽くすステップ、円の交点（交点１１０１，１１０２）を求め、その交点を結ぶ弦（弦１１０３，１３０１，１３０２）を設定するステップ、および円の交点を結ぶ弦の交点（交点１３０４，１３０５）を設定し、その弦の交点により囲まれる領域に位置する電気的特性のＩＧＢＴチップを同じクラスとして分類するステップである。
【００３０】
本発明の第２の概要は、コンピュータシステム（電子システムＣＳ）により、ＩＧＢＴチップの電気的特性に基づいて、ＩＧＢＴチップをクラス分けするプログラムである。
【００３１】
このプログラムは、以下のステップを有する。
【００３２】
ＩＧＢＴチップにおける正常な動作範囲を示す領域である正常動作領域（正常動作領域４５）の各々のコーナ部、および正常動作領域に形成される対角線の交点を基準点（基準点１〜５）としてそれぞれ設定するステップ、基準点毎に、基準点を中心とする円（円１００，２００，３００，４００，５００）を設定するステップ、円の隙間に新たな基準点（基準点６〜１２）を設定し、新たな基準点に円（円６００，７００，８００，９００，１０００，１１００，１２００）を設定して、正常動作領域を円によってすべて埋め尽くすステップ、円の交点（交点１１０１，１１０２）を求め、その交点を結ぶ弦（弦１１０３，１３０１，１３０２）を設定するステップ、および円の交点を結ぶ弦の交点（交点１３０４，１３０５）を設定し、その弦の交点により囲まれる領域に位置する電気的特性のＩＧＢＴチップを同じクラスとして分類するステップである。
【００３３】
以下、上記した概要に基づいて、実施の形態を詳細に説明する。
【００３４】
本実施の形態において、ＩＧＢＴモジュールに搭載するＩＧＢＴチップにおける素子ばらつきを考慮したクラス分け方法は、特性項目の軸からなる平面を分割することによりクラス分けの数を低減するものであり、これらは、パーソナルコンピュータやワークステーションなどに例示されるコンピュータシステムからなる電子システムＣＳによって処理される。
【００３５】
〈電子システムの構成〉
図１は、電子システムＣＳにおける構成の一例を示す説明図である。
【００３６】
電子システムＣＳは、図１に示すように、入力部ＩＰ、中央処理装置ＰＲＳ、ならびに出力部ＯＰから構成されている。入力部ＩＰは、種々のデータを入力することができるキーボードなどであり、該入力部ＩＰには、中央処理装置ＰＲＳが接続されている。
【００３７】
出力部ＯＰは、ディスプレイやプリンタなどからなり、入力部ＩＰから入力されたデータや中央処理装置ＰＲＳが演算した結果などを表示したり、プリント出力などを行う。
【００３８】
中央処理装置ＰＲＳには、図示しない制御部、格納部、プログラム格納部、および演算部などが備えられている。制御部は、中央処理装置ＰＲＳにおけるすべての制御を司る。格納部は、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）などの揮発性メモリなどからなり、入力部ＩＰから入力されたデータ、および演算部による演算結果のデータなどを格納する。
【００３９】
プログラム格納部は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）などの不揮発性メモリ、ハードディスク装置、あるいはフラッシュメモリなどの揮発性メモリなどの記憶装置からなり、電子システムＣＳによって内部処理されるＩＧＢＴチップのクラス分けを行うプログラムが格納されている。演算部は、プログラム格納部に格納されたプログラムに基づいて、格納部に格納された様々なデータを用いて、ＩＧＢＴチップのクラス分けの演算を行う。
【００４０】
先に述べたように、より大きな電流、電圧に対応する仕様に対応するため、ＩＧＢＴチップのクラス分けにおいて、ＩＧＢＴチップの出力特性（飽和領域におけるコレクタ−エミッタ電圧）の他に、他の特性も加味した複数項目の特性によるクラス分けを行った場合、クラス数は飛躍的に増大してしまうことになる。
【００４１】
〈本発明者の検討によるクラス分け例〉
図２は、本発明者が検討した２つの項目の特性によってクラス分けを行う際の一例を示す説明図である。
【００４２】
図２において、横軸は、特性項目１（例えば、飽和領域におけるコレクタ−エミッタ電圧）であり、縦軸は、特性項目２（例えば、ゲート抵抗）を示している。
【００４３】
このように複数の特性項目によるクラス分けを行う場合、特性項目１の正常動作領域のＸ軸区間長Ｌ１において、分割区間Ｄｘ毎に分割を行い、特性項目２の正常動作領域のＸ軸区間長Ｌ２において、分割区間Ｄｙ毎に分割を行う。
【００４４】
そして、分割区間Ｄｘによって分割された特性項目１のクラス数をＮ１、分割区間Ｄｙによって分割された特性項目２のクラス数をＮ２とすると、全体でのクラス数ＮｔはＮ１×Ｎ２となり、クラス数が大幅に増加する。ここで特性の分割区間Ｄｘ，Ｄｙは、一定であるとはかぎらない。
【００４５】
そこで、本実施の形態では、特性項目の軸からなる平面を分割することにより、より少ない分割数にてクラス分類を行う。
【００４６】
〈正常動作領域の設定例〉
図３は、ＩＧＢＴチップにおける正常動作領域４５の設定範囲の一例を示す説明図である。
【００４７】
まず、図３に示すように、正常動作領域４５を設定する。正常動作領域４５は、ＩＧＢＴチップにおける正常な動作範囲を示す領域である。
【００４８】
この正常動作領域４５は、特性項目１の管理上限値４１と管理下限値４２、および特性項目２の管理上限値４３と管理下限値４４に囲まれた領域である。
【００４９】
ここで、特性項目１としては、例えば、電圧などの特性値（例えば、飽和領域におけるコレクタ−エミッタ電圧）であり、特性項目２としては、たとえば抵抗などの特性値（例えば、ゲート抵抗）とする。
【００５０】
この特性項目１の管理上限値４１、管理下限値４２、特性項目２の管理上限値４３、ならびに管理上限値４４の限界値を示す辺を、特に周辺境界とそれぞれ呼ぶ。
【００５１】
以後、説明を簡単にするために、正常動作領域のＸ軸区間長Ｌ１、Ｙ軸区間長Ｌ２をそれぞれ適切に規格化した平面で考える。
【００５２】
〈特性値の規格化例〉
続いて、この特性値の規格化の方法について説明する。
【００５３】
図４は、特性項目１のばらつき、特性項目２のばらつき、および電流のばらつきのプロットを示す説明図である。
【００５４】
図４において、Ｘ軸１７０１は、組み合わせる２つのＩＧＢＴチップの特性項目１の差△Ｘ、Ｙ軸１７０２は、組み合わせる２つのＩＧＢＴチップの特性項目２の差△Ｙである。また、Ｚ軸１７０３は、ＩＧＢＴモジュールを組み立てた後、２つのＩＢＧＴチップに流れる電流の差△Ｉである。
【００５５】
特性の分かっているいくつかのＩＧＢＴチップの組を用いて、実際にＩＧＢＴモジュールを組み立てて各々のＩＧＢＴチップに流れる電流を測定し、その電流差を△Ｉとして、このＸＹＺ空間にプロット１７０４を打点する。こうした点をいくつか打点し、その点の集合を平面１７０５で近似して、
ａＸ＋ｂＹ＋ｃＺ＝ｄ                                      （式１）
の形で求める。近似は、例えば、回帰分析などによって求めればよい。
【００５６】
理想的には、△Ｉ＝０であるべきだから、Ｚ＝０を代入し、平面１７０５（図中点線で囲まれた領域）とＸＹ平面の交わる線１７０６を
ｅＸ＋ｆＹ＝g                                             （式２）
の形で求める。
【００５７】
この係数ｅ，fを用いて、Ｘの区間長Ｌ１を１に規格化したとき、Ｙの区間長Ｌ２ｎ（normalize）は、
Ｌ２ｎ＝（ｅ／ｆ）（Ｌ２／Ｌ１）                           （式３）
に規格化すればよい。
【００５８】
〈クラス分け領域の設定例〉
次に、ＩＧＢＴチップのクラス毎における領域を定義し、クラス分けを行う技術について、図５〜図１６を用いて説明する。
【００５９】
図５は、ＩＧＢＴチップのクラス毎における領域を定義する処理の一例を示すフローチャートであり、図６は、図５に続くフローチャートである。
【００６０】
また、図７は、正常動作領域４５において初期の基準点設定例の説明図、図８は、図７の基準点を囲む円の設定例を示す説明図、図９は、図７の初期の基準点にすべて円を設定した状態の一例を示す説明図、図１０は、図９の円の隙間を埋めるために新たな基準点を設定した例を示す説明図である。
【００６１】
図１１は、正常動作領域がすべて円で埋め尽くされた状態の一例を示す説明図、図１２は、２つの円の交点を結んだ弦の設定の一例を示す説明図、図１３は、２つの円の交点を結んだ弦をすべて設定した状態の一例を示す説明図である。
【００６２】
図１４は、基準点の弦の交点の設定例を示す一部を拡大した説明図、図１５は、図１４の基準点から見て、弦の交点より遠い点を消した状態の一例を示す説明図、図１６は、正常動作領域の分割結果の一例を示す説明図である。
【００６３】
まず、図７に示すように、正常動作領域４５の４つのコーナ部（４隅）と、それら４つのコーナの対角線の交点とを基準点として選び、それぞれの基準点に番号１〜５を任意に添える（ステップＳ１０１）。
【００６４】
ここで、番号が添えられた基準点１〜５の特性をもつＩＧＢＴチップを互いに組み合わせて、ＩＧＢＴモジュールを組み立てると不具合が起こるとして、説明を行う。
【００６５】
続いて、番号が若い２つの基準点を選択して中点を設定した後、設定した中点と若い番号の基準点とをＮ等分して内分点を設定する。図８では、基準点１と基準点２とを結ぶ線分の中点を中点７０として設定し、設定した中点７０と若い番号の基準点である基準点１とを３等分することにより内分点７１，７２をそれぞれ設定したことを示している。
【００６６】
この基準点１と内分点７１，７２の特性を持つＩＧＢＴチップを互いに組み合わせてモジュールを組み立てて、不具合が起こるかどうか検証する。この検証には、例えば、シミュレーションや実際のＩＧＢＴチップを用いて実験するなどの方法がある。
【００６７】
なお、分割数（内分点の数）には任意性はあるが、検証のコストとの見合いで分割数を決める。図８における内分点７１，７２の電気的特性を有するＩＧＢＴチップは、ともに基準点１の電気的特性を有するＩＧＢＴチップと組み合わせても問題を起こさないとして、説明している。
【００６８】
この場合、基準点１から遠いほうの内分点７２を選んで、基準点１を中心とし、基準点１と内分点７２を半径とする円１００を描く（ステップＳ１０２）。この円１００の内側の領域が基準点１のＩＧＢＴチップと組み合わせて、ＩＧＢＴモジュールを組み立てても問題を起こさない領域と考える。この円１００の円周を基準点１の外周と呼ぶ。
【００６９】
そして、円１００を設定した後、図９に示すように、基準点２から基準点５まで、ステップＳ１０２の処理と同様に、円２００、円３００、円４００、および円５００をそれぞれ設定する。
【００７０】
このとき、基準点２、基準点３、および基準点４は、基準点５とそれぞれ線分を結び、ステップＳ１０２の処理と同様に半径を決定すればよい。円２００、円３００、円４００、および円５００は、それぞれ基準点２、基準点３、基準点４、ならびに基準点５の外周である。ここでは、各基準点１〜５の外周には交点がないものとして説明をしている。
【００７１】
すべての基準点１〜５に対する円の設定が終了すると（ステップＳ１０３）、番号の若い順に２つの基準点を選択し、それら２つの基準点を結ぶ線分と、２つの基準点を中心とする円の交点の中点を新たな基準点とする（ステップＳ１０４）。
【００７２】
この場合、図１０では、基準点１、および基準点２を結ぶ線分と円１００、および円２００の交点を、交点９１、交点９２としてそれぞれ設定している。そして、設定した交点９１と交点９２との中点を、新たな基準点６として設定している。
【００７３】
ここで、ステップＳ１０４の処理において設定した基準点がすでに存在している円に含まれる場合は、該基準点の設定を取り消す。この基準点がすでに存在している円に含まれない場合、該基準点（図１０では基準点６）に関し、ステップＳ１０２の処理の手順により円６００を設定する。ここで、円６００は、円１００と円２００と交わるとして説明をする。
【００７４】
ステップＳ１０４の処理は、基準点に対する円によって正常動作領域４５がすべて覆い尽くされるまで繰り返し実行する（ステップＳ１０５）。図１１では、基準点１２まで設定したところで、それぞれの基準点に対する円１００，２００，３００，４００，５００，６００，７００，８００，９００，１０００，１１００，１２００によって、正常動作領域４５が覆い尽くされたことを示している。
【００７５】
その後、図１２に示すように、番号の若い基準点の順に円の交点を求め、該交点を端点とする弦を引く（ステップＳ１０６）。この図１２では、円１００と円２００の交点１１０１，１１０２を端点とする弦１１０３を引いている。このステップＳ１０６の処理は、図１３に示すように、２つの円の交点の組を端点とする弦をすべて引くまで実行される（ステップＳ１０７）。
【００７６】
そして、基準点の番号が若い順に円の弦の交点をそれぞれ求める（ステップＳ１０８）。例えば、図１４に示すように、円１００と円６００の交点を端点とする弦１１０３を求め、円１００と円８００の交点を端点とする弦１３０１を求め、続いて、円１００と円９００の交点を端点とする弦１３０２を求め、それら弦１１０３，１３０１，１３０２の交点１３０４，１３０５をそれぞれ求める。
【００７７】
そして、図１５に示すように、弦１１０３上の点において、基準点１からみて交点１３０４、または交点１３０５より遠い弦の線分（点）を削除する（ステップＳ１０９）。ステップＳ１０７〜Ｓ１０９の処理は、図１６に示すように、正常動作領域４５がすべての基準点を中心とする円の交点を結ぶ線分で分割されるまで実行される（ステップＳ１１０）。番号の若い順に基準点を処理する。こうして、図１６に示すように、基準点を囲む領域によって正常動作領域が分割される。
【００７８】
ここで、上記の説明では、基準点毎に半径が異なるものとしていたが、予め設計上の知見などで、同一の半径を用いてよいことが分かっている場合には、図１６に示す分割は、いわゆるボロノイ図となる。
【００７９】
図１７は、３つの円において円の交点を結ぶ３本の弦は１点で交わることを示す説明図である。
【００８０】
一般に、図１７に示すように、例えば、３つの円Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３があるとき、円Ｃ１と円Ｃ２の交点をそれぞれＵ、Ｚとし、円Ｃ２と円Ｃ３の交点をそれぞれＹ，Ｖとし、円Ｃ３と円Ｃ１の交点をそれぞれＸ，Ｗとするとき、弦ＵＺ、弦ＹＶ、および弦ＸＷは、１点Ｐで交わることが知られている。この事実を用いると、ステップＳ１０７の処理において、各弦の交点を求める作業が簡便になる。
【００８１】
〈クラス数の増加の説明〉
図１８は、本発明者が検討した正常動作領域を２つの特性項目によって分割してクラス分けを行う際の一例を示した説明図である。この図１８では、２つの特性項目で正常動作領域４５を分割する例を本実施の形態にて示した基準点を元に説明する。
【００８２】
図１８において、基準点２，６，１０，１１，１２（図１６）を基準点１と基準点３を結ぶ線分１８０１に射影した点を、それぞれ点２ａ、６ａ、１０ａ、１１ａ、１２ａとする。
【００８３】
ここで、基準点１と点６ａ、点６ａと基準点８、基準点８と点１１ａ、点１１ａと点１０ａ、点１０ａと点２ａ、点２ａと基準点７、基準点７と点１２ａ、および点１２ａと基準点３の中点をとおり、線分１８０１に対して垂直な線で正常動作領域４５を分割すると９つの領域に分割される。
【００８４】
基準点１と基準点４を結ぶ直線１８０２に対しても、同様に点６ｂ，２ｂ，１２ｂ，１１ｂをそれぞれ設け、基準点１と点６ｂ、点６ｂと基準点９、基準点９と点２ｂ、点２ｂと点１１ｂ、点１１ｂと基準点４の中点をとおり、線分１８０２に対して垂直な線分で正常動作領域４５を分割する。そうすると、総計６３の領域にて正常動作領域４５は分割され、すなわち、ＩＧＢＴチップは、６３個の分類にクラス分けされることになる。
【００８５】
〈効果〉
一方、本実施の形態による正常動作領域の分割技術では、図１６に示したように、正常動作領域４５を１２の領域にて分割することになり、より少ない分割数で正常動作領域を分割することが可能となり、すなわち、ＩＧＢＴチップは、１２個の分類と少ないクラス数によってクラス分けすることが可能となる。
【００８６】
〈クラス分けの適用例〉
図１９は、ＩＧＢＴチップの製造工程の一例を示すフローチャートである。
【００８７】
ＩＧＢＴチップは、いわゆるウエハ処理工程にて製造される。このウエハ処理工程では、シリコン（Ｓｉ）などのウエハに、例えば、薄膜形成装置などを用いて、絶縁膜、および半導体膜などが形成される成膜が行われる（ステップＳ２０１）。
【００８８】
続いて、ウエハ上に塗布されたレジストに回路パターンを光や電子線などによって形成する露光を行い（ステップＳ２０２）、レジストを剥離するエッチング（ステップＳ２０３）などを行うことによりパターン形成を行う。
【００８９】
そして、ウエハに導入不純物としてイオンを打ち込むイオン打ち込み（ステップＳ２０４）、高純度ガス雰囲気下においてウエハの熱処理（ステップＳ２０５）を行うことによって半導体素子形成領域であるウエハ表層部の酸素を外方拡散させて表層の酸素濃度を拡散させ、ひとつの層（レイヤ）を形成する。このレイヤ形成を繰り返し行って所望の特性を得るものである。
【００９０】
製造は、クリーンルームと呼ばれる清浄な空間で行われる。また、処理中に発生した残差物などを除去するためにウエハ表面を洗浄する洗浄工程（ステップＳ２０６）も適宜設けられる。レイヤ形成時にはステップＳ２０１〜Ｓ２０５までの処理が適宜必要に応じて行われる。
【００９１】
また、図示していないが、裏面電極を形成したり、ウエハの薄化を図るために、ウエハ裏面を研磨する場合もある。ウエハの処理が終わると、ウエハ状態での試験（ステップＳ２０７）が行われる。
【００９２】
その後、ウエハからチップを切り出すダイシング（ステップＳ２０８）が行われ、ダイシングによって個別化されたチップの試験（ステップＳ２０９）が行われる。チップの試験が終了すると、チップの試験で得られた特性に応じて、チップの良、不良のほかクラス分けが行われる（ステップＳ２１０）。
【００９３】
このステップＳ２１０の処理おいて、本実施の形態にて説明したＩＧＢＴチップのクラス分けが行われる。ステップＳ２１０の処理によるＩＧＢＴチップのクラス分け終了後、ウエハ処理工程を払い出される。
【００９４】
また、ダイオードもＩＧＢＴチップと同様に製造されるが、ダイオードとＩＧＢＴチップとはそれぞれ異なる機能、および仕様を有することから、それに応じた成膜、パターン形成、イオン打ち込みなどがそれぞれ行われる。
【００９５】
〈ＩＧＢＴモジュールの製造例〉
図２０は、図１９にて製造されたＩＧＢＴチップを搭載するＩＧＢＴモジュールの製造工程の一例を示すフローチャートである。
【００９６】
ＩＧＢＴモジュールは、ＩＧＢＴチップとダイオードチップを対にして組み立てられる。この対は、製品の仕様に応じて複数個用いられる。
【００９７】
まず、図１９のウエハ処理工程にて製造されたＩＧＢＴチップやダイオードチップは、基板にマウントされて半田付けが行われる（ステップＳ３０１）。このとき、図５、および図６により説明したクラス分けによって分類された同じクラスのＩＧＢＴチップを用いる。
【００９８】
そして、基板に形成された電極とＩＧＢＴチップ、およびダイオードは、ボンディング工程において、ボンディングワイヤなどによって電気的に接続される（ステップＳ３０２）。
【００９９】
続いて、ＩＧＢＴチップ、およびダイオードが搭載された基板は、ベース基板にマウントされて半田付けが行われた後（ステップＳ３０３）、ベース基板の電極と外部端子とがボンディングワイヤなどによって電気的に接続される（ステップＳ３０４）。
【０１００】
その後、樹脂封止が行われ（ステップＳ３０５）、さらにケースに格納などを行う。完成後に、特性や外観などを検査する出荷試験を行う（ステップＳ３０６）。各工程の途中にて、電気的特性や外観形状などの検査を適宜挿入することがある。
【０１０１】
本実施の形態によれば、少ない分割数により正常動作領域を分割することが可能となるので、クラス数を低減しながら、特性の揃った信頼性の高いＩＧＢＴチップのクラス分けを行うことができる。
【０１０２】
また、クラス数が少なくなることにより、クラス分けされた後のＩＧＢＴチップの保管スペースなどを省スペース化することができる。また、クラス数が少なくなることにより、同一クラスのＩＧＢＴチップ数が多くなり、ＩＧＢＴモジュールの組み立ての際に生産切り替えなどの頻発を防止することができる。
【０１０３】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【０１０４】
本発明は、パワーモジュールなどに搭載されるＩＧＢＴチップにおけるクラス分け技術に適している。
【符号の説明】
【０１０５】
１  基準点
２  基準点
２ａ  点
２ｂ  点
３  基準点
４  基準点
５  基準点
６  基準点
６ａ  点
６ｂ  点
７  基準点
８  基準点
９  基準点
１０  基準点
１０ａ  点
１１  基準点
１１ａ  点
１１ｂ  点
１２  基準点
１２ａ  点
１２ｂ  点
１３  基準点
１４  基準点
４１  管理上限値
４２  管理下限値
４３  管理上限値
４４  管理下限値
４５  正常動作領域
７０  中点
７１  内分点
７２  内分点
９１  交点
９２  交点
１００  円
２００  円
３００  円
４００  円
５００  円
６００  円
７００  円
８００  円
９００  円
１０００  円
１１００  円
１２００  円
ＣＳ  電子システム
ＩＰ  入力部
ＰＲＳ  中央処理装置
ＯＰ  出力部
Ｃ１  円
Ｃ２  円
Ｃ３  円
ＵＺ  弦
ＹＶ  弦
ＸＷ  弦
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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