(57)【要約】【課題】スイッチング特性試験とスクリーニング試験とを同一の装置で行う場合であっても、スイッチング特性試験を行うときの寄生インダクタンスを小さくすることができる配線構造を提供すること。【解決手段】本実施形態の配線構造は、絶縁性基板と、前記絶縁性基板を介して互いに平行に設けられた第１の配線及び第２の配線と、を備え、前記第２の配線の一部に前記第２の配線が分断された分断部を有する配線構造であって、前記分断部を電気的に接続するように前記絶縁性基板から間隙をもって設けられ、前記第２の配線のインダクタンスを調節可能なインダクタンス調節部と、前記間隙に移動可能に設けられ、前記第２の配線と接触することで前記分断部を電気的に短絡し、前記第２の配線から離間することで前記分断部を電気的に開放する短絡部と、を備えることを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性基板と、前記絶縁性基板を介して互いに平行に設けられた第１の配線及び第２の配線と、を備え、前記第２の配線の一部に前記第２の配線が分断された分断部を有する配線構造であって、
前記分断部を電気的に接続するように前記絶縁性基板から間隙をもって設けられ、前記第２の配線のインダクタンスを調節可能なインダクタンス調節部と、
前記間隙に移動可能に設けられ、前記第２の配線と接触することで前記分断部を電気的に短絡し、前記第２の配線から離間することで前記分断部を電気的に開放する短絡部と、
を備えることを特徴とする配線構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配線構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等のパワートランジスタ素子のスイッチング特性試験やスクリーニング試験を行う試験装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
スイッチング特性試験は、ゲートをオン・オフすることで、パワートランジスタ素子のスイッチング特性を評価する試験である。スイッチング特性試験では、配線の寄生インダクタンスが大きいと、ゲートオフ時の電流遮断時間が長くなったり、サージ電圧が大きくなったりするため、パワートランジスタ素子のスイッチング特性を正確に計測できない場合がある。このため、試験装置に用いられる配線のインダクタンスを小さくすることが求められる。
【０００４】
スクリーニング試験は、試験条件に応じて配線にインダクタンスを挿入し、ゲートをオフした時のサージ電圧を上昇させることでパワートランジスタ素子にストレスを加え、欠陥があるパワートランジスタ素子を破壊する試験である。このため、試験装置に用いられる配線のインダクタンスが調節可能であることが求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−１６０５７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、一つの装置でスイッチング特性試験とスクリーニング試験と行うことが可能な試験装置が知られている。この試験装置では、導電性平板の上に絶縁体を介して導電性平板と平行に設けられ、電気的に分断した分断部を含む配線と、絶縁体から間隙をもって分断部を接続するように設けられ配線のインダクタンスを調節可能な負荷ボックスとを備える配線構造が用いられる。この配線構造は、導電性平板と配線とに反対方向の電流が流れるように試験装置の回路に組み込まれる。
【０００７】
このような配線構造を用いてスイッチング特性試験を行う場合、負荷ボックスのインダクタンスが小さくなるように負荷ボックス内を短絡させることで、配線による寄生インダクタンスを極力小さくして、パワートランジスタ素子のスイッチング特性を測定する。
【０００８】
しかしながら、負荷ボックスが絶縁体から間隙をもって設けられているため、負荷ボックス内を短絡させた場合であっても、配線構造による寄生インダクタンスを十分に小さくすることは困難であった。
【０００９】
このため、スイッチング特性試験とスクリーニング試験とを同一の装置で行う場合であっても、スイッチング特性試験を行うときの寄生インダクタンスを小さくすることができる配線構造が求められている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る配線構造は、絶縁性基板と、前記絶縁性基板を介して互いに平行に設けられた第１の配線及び第２の配線と、を備え、前記第２の配線の一部に前記第２の配線が分断された分断部を有する配線構造であって、前記分断部を電気的に接続するように前記絶縁性基板から間隙をもって設けられ、前記第２の配線のインダクタンスを調節可能なインダクタンス調節部と、前記間隙に移動可能に設けられ、前記第２の配線と接触することで前記分断部を電気的に短絡し、前記第２の配線から離間することで前記分断部を電気的に開放する短絡部と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
開示の配線構造によれば、短絡部を配線の分断部から離間させて分断部を電気的に開放することで、所定のインダクタンスに調整した状態でスクリーニング試験を行うことができる。また、短絡部を配線の分断部に接触させて分断部を電気的に短絡することで、スイッチング特性試験を行うことができる。このため、スイッチング特性試験とスクリーニング試験とを同一の装置で行うことができ、かつ、スイッチング特性試験を行うときの寄生インダクタンスを小さくすることができる。
【発明の効果】
【００１２】
開示の配線構造によれば、スイッチング特性試験とスクリーニング試験とを同一の装置で行う場合であっても、スイッチング特性試験を行うときの寄生インダクタンスを小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態の試験装置の一例を示す回路図
【図２】第１実施形態の配線構造の一例を示す概略断面図
【図３】第１実施形態の配線構造の他の例を示す概略断面図
【図４】第１実施形態の配線構造の更に他の例を示す概略断面図
【図５】第２実施形態の配線構造の一例を示す概略断面図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、発明を実施するための形態について添付の図面を参照しながら説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省略する。
【００１５】
本実施形態の配線構造は、例えばＩＧＢＴ等のパワートランジスタ素子のスイッチング特性試験とスクリーニング試験とを同一の装置で行うことが可能な試験装置に用いられる配線構造である。
【００１６】
（試験装置）
まず、本実施形態の試験装置について、図１に基づき説明する。図１は本実施形態の試験装置の一例を示す回路図であり、図１（ａ）は試験回路を示し、図１（ｂ）は設備回路を示している。
【００１７】
図１に示されるように、試験装置は、電圧を発生する電源２と、電源２に接続されパワートランジスタ素子５０に試験電流を供給するコンデンサ４と、パワートランジスタ素子５０の負荷となる誘導負荷６と、これらの各部品を電気的に接続する配線８と、パワートランジスタ素子５０の駆動を制御する制御電源１０と、を有する回路により構成されている。また、回路には、ダイオード１２、１４、電流計１６、１８、抵抗２０、負荷２２、スイッチ２４、その他の配線２６、２８、３０、３２等が設けられていてもよい。
【００１８】
本実施形態の試験装置では、電源２によりコンデンサ４を所定の電圧に設定し、制御電源１０によりパワートランジスタ素子５０をパルス駆動させることで、パワートランジスタ素子５０のスイッチング特性試験及びスクリーニング試験を行う。
【００１９】
スイッチング特性試験では、回路のインダクタンスが大きいと、ゲートオフ時の電流遮断時間が長くなったり、サージ電圧が大きくなったりするため、パワートランジスタ素子５０のスイッチング特性を正確に計測できない場合がある。そこで、誘導負荷６のインダクタンスを小さくなるように調節して、パワートランジスタ素子５０のスイッチング特性を評価する。
【００２０】
スクリーニング試験では、試験条件に応じて誘導負荷６のインダクタンスを調節し、ゲートオフ時のサージ電圧を上昇させることで素子にストレスを加え、パワートランジスタ素子５０に欠陥があるか否かを判定する。
【００２１】
（配線構造）
以下では、前述した試験装置に好適に用いることが可能な、第１実施形態及び第２実施形態の配線構造について説明する。第１実施形態及び第２実施形態の配線構造は、前述した試験装置における誘導負荷６及び配線８（図１（ｂ）中、破線領域Ａで示す。）として適用することができる。
【００２２】
＜第１実施形態＞
第１実施形態の配線構造の一例について、図２に基づき説明する。図２は第１実施形態の配線構造の一例を示す概略断面図であり、図２（ａ）は短絡プレート１５０を第２の配線１３０から離間させたときの断面を示し、図２（ｂ）は短絡プレート１５０を第２の配線１３０に接触させたときの断面を示している。
【００２３】
図２に示されるように、配線構造は、絶縁性基板１１０と、第１の配線１２０と、第２の配線１３０と、インダクタンス調節部１４０と、短絡プレート１５０と、を備える。第１の配線１２０及び第２の配線１３０は、図１に示す試験装置における配線８の一部分に対応し、インダクタンス調節部１４０は、図１に示す試験装置における誘導負荷６に対応する。
【００２４】
絶縁性基板１１０は、第１の配線１２０と第２の配線１３０とを絶縁する基板であり、絶縁性基板１１０を介して第１の配線１２０及び第２の配線１３０が互いに平行に設けられている。
【００２５】
第１の配線１２０は、絶縁性基板１１０の下面１１０ａに設けられている。第１の配線１２０は、電源２の一方の電極とパワートランジスタ素子５０の一方の端子との間に設けられており、電源２の一方の電極とパワートランジスタ素子５０の一方の端子とを電気的に接続する。第１の配線１２０は、例えば金属板により形成されたバスバーである。
【００２６】
第２の配線１３０は、絶縁性基板１１０の上面１１０ｂに設けられている。第２の配線１３０は、電源２の他方の電極とパワートランジスタ素子５０の他方の端子との間に設けられている。第２の配線１３０は、例えば金属板により形成されたバスバーである。第２の配線１３０は、その一部が分断されており、分断された部分（以下「分断部１３０ａ」という。）と、分断部１３０ａにより分断された第２の配線１３０ｂ、１３０ｃとを含む。即ち、第２の配線１３０の分断部１３０ａによって、電源２の他方の電極とパワートランジスタ素子５０の他方の端子とは電気的に絶縁されている。
【００２７】
インダクタンス調節部１４０は、分断部１３０ａを電気的に接続するように絶縁性基板１１０の上面１１０ｂ側に、絶縁性基板１１０に対して間隙をもって設けられている。インダクタンス調節部１４０は、第２の配線１３０のインダクタンスを調節する部位であり、負荷ボックス１４２と、第１の脚部１４４と、第２の脚部１４６と、を有する。
【００２８】
負荷ボックス１４２は、第１の脚部１４４及び第２の脚部１４６によって、絶縁性基板１１０の上面１１０ｂ側に、絶縁性基板１１０に対して間隙をもって設けられている。負荷ボックス１４２は、第２の配線１３０のインダクタンスをスクリーニング試験で求められる所望のインダクタンスに調節する部位であり、例えばインダクタンスが異なる複数のインダクタをリレーにより並列に接続した回路とすることができる。また、負荷ボックス１４２としては、その両端のインダクタンスが調節可能であればよく、他の形態であってもよい。例えば、取り替え可能な異なるインダクタンスの負荷ボックス１４２を予め複数個用意しておき、スクリーニング試験の条件に応じて、スクリーニング試験で求められる所望のインダクタンスの負荷ボックス１４２に取り替える形態であってもよい。
【００２９】
第１の脚部１４４は、負荷ボックス１４２を絶縁性基板１１０の上面１１０ｂ側に、絶縁性基板１１０に対して間隙をもって保持する部位であり、第２の配線１３０ｂと負荷ボックス１４２とを電気的に接続する。
【００３０】
第２の脚部１４６は、第１の脚部１４４と共に負荷ボックス１４２を絶縁性基板１１０の上面１１０ｂ側に、絶縁性基板１１０に対して間隙をもって保持する部位であり、第２の配線１３０ｃと負荷ボックス１４２とを電気的に接続する。
【００３１】
短絡プレート１５０は、絶縁性基板１１０と負荷ボックス１４２との間に上下方向に移動可能に設けられた短絡部の一例である。短絡プレート１５０は、平板形状を有し、その長さＬ２が分断部１３０ａの長さＬ１よりも長くなるように形成された、例えば金属板である。また、上下機構としては、短絡プレート１５０を上下方向に移動させることができれば特に限定されず、例えばアクチュエータであってもよく、その他の駆動機構であってもよい。
【００３２】
短絡プレート１５０は、図示しない上下機構により下方向（絶縁性基板１１０が設けられた側）に移動することで、その一部が第２の配線１３０と接触し、第２の配線１３０の分断部１３０ａを電気的に短絡する。第２の配線１３０の分断部１３０ａが電気的に短絡すると、電源２から供給され、第２の配線１３０を介してパワートランジスタ素子５０に流れる電流の多くは、インダクタンス調節部１４０を流れることなく、短絡プレート１５０を流れることになる。これにより、配線構造における寄生インダクタンスを小さくすることができる。
【００３３】
また、短絡プレート１５０は、図示しない上下機構により上方向（負荷ボックス１４２が設けられた側）に移動することで、第２の配線１３０から離間し、第２の配線１３０の分断部１３０ａを電気的に開放する。第２の配線１３０の分断部１３０ａが電気的に開放されると、電源２から供給され、第２の配線１３０を介してパワートランジスタ素子５０に流れる電流は、インダクタンス調節部１４０に流れることになる。これにより、配線構造におけるインダクタンスを、負荷ボックス１４２により定められるインダクタンスに調節することができる。
【００３４】
以上に説明したように、第１実施形態の配線構造では、短絡プレート１５０を上下方向に移動させることで、配線構造のインダクタンスを調節でき、かつ、配線構造の寄生インダクタンスを小さくすることができる。その結果、スイッチング特性試験とスクリーニング試験とを同一の装置で行う場合であっても、スイッチング特性試験を行うときの寄生インダクタンスを小さくすることができる。
【００３５】
次に、第１実施形態の配線構造の他の例について、図３に基づき説明する。図３は第１実施形態の配線構造の他の例を示す概略断面図であり、図３（ａ）は短絡プレート１５０を第２の配線１３０から離間させたときの断面を示し、図３（ｂ）は短絡プレート１５０を第２の配線１３０に接触させたときの断面を示している。
【００３６】
図３に示す配線構造は、分断部１３０ａ及び短絡プレート１５０がテーパ形状に形成され、短絡プレート１５０を下方向に移動させることで、分断部１３０ａのテーパ形状と短絡プレート１５０のテーパ形状とが嵌合する点で、図２に示す配線構造と異なる。その他の点については、図２に示す配線構造と同様であるため、以下では、異なる点を中心に説明する。
【００３７】
図３に示されるように、第２の配線１３０は、分断部１３０ａと、分断部１３０ａにより分断された第２の配線１３０ｂ、１３０ｃとを含む。
【００３８】
分断部１３０ａは、上方向（短絡プレート１５０が設けられている側）に向けて拡径するテーパ形状に形成されている。短絡プレート１５０は、分断部１３０ａのテーパ形状に対応するように下方向（第２の配線１３０が設けられている側）に向けて縮径するテーパ形状に形成されている。これにより、短絡プレート１５０は、下方向に移動することで、その一部が第２の配線１３０と接触し、第２の配線１３０の分断部１３０ａを電気的に短絡する。
【００３９】
このとき、分断部１３０ａのテーパ形状と短絡プレート１５０のテーパ形状とが嵌合するので、絶縁性基板１１０と短絡プレート１５０との間に隙間が生じない。このため、第２の配線１３０に分断部１３０ａが設けられていない場合と同程度に寄生インダクタンスを小さくすることができる。
【００４０】
次に、第１実施形態の配線構造の更に他の例について、図４に基づき説明する。図４は第１実施形態の配線構造の更に他の例を示す概略断面図であり、図４（ａ）は短絡プレート１５０を第２の配線１３０から離間させたときの断面を示し、図４（ｂ）は短絡プレート１５０を第２の配線１３０に接触させたときの断面を示している。
【００４１】
図４に示す配線構造は、第２の配線１３０ｂ、１３０ｃに段部１３０ｄ、１３０ｅが形成され、短絡プレート１５０に段部１５０ａ、１５０ｂが形成され、短絡プレート１５０を下方向に移動させることで、段部１３０ｄ、１３０ｅと段部１５０ａ、１５０ｂとが嵌合する点で、図２に示す配線構造と異なる。その他の点については、図２に示す配線構造と同様であるため、以下では、異なる点を中心に説明する。
【００４２】
図４に示されるように、第２の配線１３０は、分断部１３０ａと、分断部１３０ａにより分断された第２の配線１３０ｂ、１３０ｃとを含む。
【００４３】
第２の配線１３０ｂ、１３０ｃには、それぞれ分断部１３０ａに隣接して厚さが他の部分よりも薄い段部１３０ｄ、１３０ｅが形成されている。短絡プレート１５０の下面側には、絶縁性基板１１０の上面１１０ｂに垂直な方向からの平面視において、第２の配線１３０ｂ、１３０ｃの段部１３０ｄ、１３０ｅと対応する位置にそれぞれ段部１５０ａ、１５０ｂが形成されている。これにより、短絡プレート１５０は、下方向に移動することで、段部１５０ａが段部１３０ｄに接触し、段部１５０ｂが段部１３０ｅに接触し、第２の配線１３０の分断部１３０ａが電気的に短絡する。
【００４４】
このとき、分断部１３０ａと短絡プレート１５０の段部１５０ａ、１５０ｂが形成されていない部分１５０ｃと嵌合するので、絶縁性基板１１０と短絡プレート１５０との間に隙間が生じない。このため、第２の配線１３０に分断部１３０ａが設けられていない場合と同程度に寄生インダクタンスを小さくすることができる。
【００４５】
また、第２の配線１３０ｂの段部１３０ｄと短絡プレート１５０の段部１５０ａとの接触部分及び第２の配線１３０ｃの段部１３０ｅと短絡プレート１５０の段部１５０ｂとの接触部分を介して分断部１３０ａが短絡されるので、接触面積を十分に得ることができる。このため、第２の配線１３０と短絡プレート１５０との短絡状態を安定して維持できる。
【００４６】
＜第２実施形態＞
第２実施形態の配線構造の一例について、図５に基づき説明する。図５は第２実施形態の配線構造の一例を示す概略断面図であり、図５（ａ）はインダクタンス調節部２４０を絶縁性基板２１０から離間させたときの断面を示し、図５（ｂ）はインダクタンス調節部２４０を絶縁性基板２１０に接触させたときの断面を示している。
【００４７】
図５に示されるように、配線構造は、絶縁性基板２１０と、第１の配線２２０と、第２の配線２３０と、インダクタンス調節部２４０と、を備える。
【００４８】
絶縁性基板２１０は、第１の配線２２０と第２の配線２３０とを絶縁する基板であり、絶縁性基板２１０を介して第１の配線２２０及び第２の配線２３０が互いに平行に設けられている。
【００４９】
第１の配線２２０は、絶縁性基板２１０の下面２１０ａに設けられている。第１の配線２２０は、電源２の一方の電極とパワートランジスタ素子５０の一方の端子との間に設けられている。第１の配線２２０は、例えば金属板により形成されたバスバーである。第１の配線２２０は、その一部が分断されており、分断された部分（以下「第１の分断部２２０ａ」という。）と、第１の分断部２２０ａにより分断された第１の配線２２０ｂ、２２０ｃとを含む。即ち、第１の配線２２０の第１の分断部２２０ａによって、電源２の一方の電極とパワートランジスタ素子５０の一方の端子とは電気的に絶縁されている。
【００５０】
第２の配線２３０は、絶縁性基板２１０の上面２１０ｂに設けられている。第２の配線２３０は、電源２の他方の電極とパワートランジスタ素子５０の他方の端子との間に設けられている。第２の配線２３０は、例えば金属板により形成されたバスバーである。第２の配線２３０は、その一部が分断されており、分断された部分（以下「第２の分断部２３０ａ」という。）と、第２の分断部２３０ａにより分断された第２の配線２３０ｂ、２３０ｃとを含む。即ち、第２の配線２３０の第２の分断部２３０ａによって、電源２の他方の電極とパワートランジスタ素子５０の他方の端子とは電気的に絶縁されている。
【００５１】
インダクタンス調節部２４０は、配線構造のインダクタンスをスクリーニング試験で求められる所望のインダクタンスに調節する部位であり、第１のインダクタンス調節部２４０ａと、第２のインダクタンス調節部２４０ｂと、を含む。
【００５２】
第１のインダクタンス調節部２４０ａは、第１の分断部２２０ａを電気的に接続するように絶縁性基板２１０の下面２１０ａ側に、絶縁性基板２１０に対して間隙をもって設けられている。第１のインダクタンス調節部２４０ａは、第１の配線２２０のインダクタンスを調節する部位であり、例えばカーボンナノチューブを用いた導電性ゴム等の伸縮性を有する導体によりシート状に形成されている。
【００５３】
図５（ａ）に示されるように、第１のインダクタンス調節部２４０ａは、図示しない上下機構により、絶縁性基板２１０から離間することで、配線長が長くなり、第１の配線２２０のインダクタンスが大きくするように機能する。このとき、第１のインダクタンス調節部２４０ａの絶縁性基板２１０から離間する距離を調節することで、第１の配線２２０のインダクタンスを調節することができる。
【００５４】
また、図５（ｂ）に示されるように、第１のインダクタンス調節部２４０ａは、図示しない上下機構により、絶縁性基板２１０と接触することで、配線長が短くなり、第１の配線２２０のインダクタンスが小さくするように機能する。このとき、絶縁性基板２１０と第１のインダクタンス調節部２４０ａとの間に隙間が生じない。このため、第１の配線２２０に第１の分断部２２０ａが設けられていない場合と同程度に寄生インダクタンスを小さくすることができる。
【００５５】
第２のインダクタンス調節部２４０ｂは、第２の分断部２３０ａを電気的に接続するように絶縁性基板２１０の上面２１０ｂ側に、絶縁性基板２１０に対して間隙をもって設けられている。第２のインダクタンス調節部２４０ｂは、第２の配線２３０のインダクタンスを調節する部位であり、例えばカーボンナノチューブを用いた導電性ゴム等の伸縮性を有する導体によりシート状に形成されている。
【００５６】
図５（ａ）に示されるように、第２のインダクタンス調節部２４０ｂは、図示しない上下機構により、絶縁性基板２１０から離間することで、配線長が長くなり、第２の配線２３０のインダクタンスが大きくするように機能する。このとき、第２のインダクタンス調節部２４０ｂの絶縁性基板２１０から離間する距離を調節することで、第２の配線２３０のインダクタンスを調節することができる。
【００５７】
また、図５（ｂ）に示されるように、第２のインダクタンス調節部２４０ｂは、図示しない上下機構により、絶縁性基板２１０と接触することで、絶縁性基板２１０と第２のインダクタンス調節部２４０ｂとの間に隙間が生じない。このため、第２の配線２３０に第２の分断部２３０ａが設けられていない場合と同程度に寄生インダクタンスを小さくすることができる。
【００５８】
なお、第１のインダクタンス調節部２４０ａ及び第２のインダクタンス調節部２４０ｂを伸縮させる上下機構としては、第１のインダクタンス調節部２４０ａ及び第２のインダクタンス調節部２４０ｂを上下方向に伸縮させることができれば特に限定されない。上下機構としては、例えばアクチュエータであってもよく、その他の駆動機構であってもよい。
【００５９】
このように、インダクタンス調節部２４０を上下方向に伸縮させることで、配線構造のインダクタンスを調節することができる。また、インダクタンスを最も小さくなるように調節した場合、第１の分断部２２０ａ及び第２の分断部２３０ａが設けられていない場合と同程度に寄生インダクタンスを小さくすることができる。
【００６０】
以上に説明したように、第２実施形態の配線構造では、インダクタンス調節部２４０を伸縮させることで、配線構造のインダクタンスを調節でき、かつ、配線構造の寄生インダクタンスを小さくすることができる。その結果、スイッチング特性試験とスクリーニング試験とを同一の装置で行う場合であっても、スイッチング特性試験を行うときの寄生インダクタンスを小さくすることができる。
【００６１】
以上、配線構造を実施形態により説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。
【符号の説明】
【００６２】
１１０    絶縁性基板
１２０    第１の配線
１３０    第２の配線
１３０ａ  分断部
１４０    インダクタンス調節部
１４２    負荷ボックス
１４４    第１の脚部
１４６    第２の脚部
１５０    短絡プレート
【図１】
2017138126.tif 000003
【図２】
2017138126.tif 000004
【図３】
2017138126.tif 000005
【図４】
2017138126.tif 000006
【図５】
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