(57)【要約】【課題】半導体試験回路を構成するリレー１個毎の個別の交換時期を高い信憑性をもって推定することができ、保守費用を低減化できるリレー診断装置及半導体試験装置を提供する。【解決手段】使用回数を重ねるリレーの動作時間を順次計測する動作時間計測手段（８，１０，２０，６２）と、その動作時間計測手段（８，１０，２０，６２）が計測した動作時間Ｔの変化が所定値を超えるか否かを判定し、その動作時間Ｔの変化が所定値を超えるとリレー２３の交換時期が到来したことを外部に報知する寿命判定手段６２とを具備する。【選択図】図１
2009025141.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用回数を重ねるリレーの動作時間を順次計測する動作時間計測手段と、
前記動作時間計測手段が計測した動作時間の変化が所定値を超えるか否かを判定し、当該動作時間の変化が所定値を超えるとリレーの交換時期が到来したことを外部に報知する寿命判定手段とを具備することを特徴とするリレー診断装置。
【請求項２】
前記寿命判定手段は、
前記動作時間計測手段が連続して計測した複数の動作時間のうち時系列的に互いに隣り合う動作時間の差分の平均値を動作時間の変化量として演算し、リレーの使用開始初期に計測された動作時間に基づく変化量と使用開始初期から所定回数の動作後に計測された動作時間に基づく変化量との差が所定値を超えると、リレーの交換時期が到来したことを外部に報知すること特徴とする請求項１に記載のリレー診断装置。
【請求項３】
前記動作時間計測手段は、
リレーがオンからオフへ移行する時間を動作時間として計測すること特徴とする請求項１又は請求項２に記載のリレー診断装置。
【請求項４】
リレーを構成要素として含む半導体試験装置であって、
請求項１ないし請求項３の何れか一項に記載のリレー診断装置を備えることを特徴とする半導体試験装置。
【請求項５】
ピンエレクトロニクスにおいて被試験デバイスとの接続／断路を行うリレーを診断対象とする場合、
前記動作時間計測手段は、
各々の出力が専用ボードによって接続されると共に前記診断対象を含まない一対のピンエレクトロニクスと、
各々の出力が前記専用ボードによって接続されると共に前記診断対象を含む一対のピンエレクトロニクスとからなり、
前記診断対象を含まない一対のピンエレクトロニクスによって前記診断対象への動作指示タイミングを検出し、
前記診断対象を含む一対のピンエレクトロニクスによって前記診断対象の動作完了タイミングを検出することを特徴とする請求項４記載の半導体試験装置。
【請求項６】
ＤＣ試験信号を出力するＤＣモジュールにおいて被試験デバイスとの接続／断路を行うリレーを診断対象とする場合、
前記動作時間計測手段は、出力が専用ボードによってＤＣモジュールにおける診断対象の制御入力に接続されるピンエレクトロニクスと、
出力が前記専用ボードによってＤＣモジュールの出力と接続されるピンエレクトロニクスとからなり、
前記診断対象の制御入力に接続されたピンエレクトロニクスの動作レートに同期した動作指示タイミングにより前記診断対象へ動作指示すると共に、前記ＤＣモジュールの出力に接続されるピンエレクトロニクスによって前記診断対象の動作完了タイミングを検出することを特徴とする請求項４記載の半導体試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はリレー診断装置及び半導体試験装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば下記特許文献１には、ＩＣテスタを構成するリレーの動作回数をカウンタでカウントし、そのカウンタのカウント値がリレーの推奨動作回数を上回ると、リレーの交換タイミングが到来したことユーザに知らせるＩＣテスタが開示されている。このＩＣテスタは、前記のように動作回数に基づいてリレーの状態を診断することにより、故障拡大の誘発を未然に防止する。
【特許文献１】特開平１０−３３２７９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前記従来の半導体試験装置におけるリレー診断は、同一種類のリレーであっても故障に至る動作回数は個々に異なるので、リレーの真の劣化実態に裏付けられた信憑性のある診断方法ではなかった。すなわち、前記従来技術によれば、推奨動作回数を上回っても正常に動作するリレーが存在し、また一方、推奨動作回数に達する前に異常を呈して交換する必要が生じる。したがって、前記従来技術では、継続して正常使用することが可能なリレーを早期に交換することによる無用なコストが発生したり、あるいは予想外のリレー故障によるＩＣテスタの稼働率低下が生じる。また、故障してからのリレーの交換ではＩＣテスタの稼働率が低下するだけではなく、リレーの故障に伴う他の回路の故障の誘発によって保守費用が高くなるという問題がある。
【０００４】
本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであり、以下の点を目的とする。
（１）半導体試験装置等のリレー搭載装置に組み込まれた個々のリレーの交換時期を従来よりも的確に推定する。
（２）半導体試験装置等のリレー搭載装置について無駄のない最適なメンテナンスを実現する。
（３）半導体試験装置等のリレー搭載装置についてリレーの故障に起因する稼働率低下を抑制する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明では、前記課題を解決するために以下の手段を採用する。
第１の発明に係るリレー診断装置は、使用回数を重ねるリレーの動作時間を順次計測する動作時間計測手段と、前記動作時間計測手段が計測した動作時間の変化が所定値を超えるか否かを判定し、当該動作時間の変化が所定値を超えるとリレーの交換時期が到来したことを外部に報知する寿命判定手段と、を具備することを特徴とする。
【０００６】
第２の発明に係るリレー診断装置において、前記寿命判定手段は、前記動作時間計測手段が連続して計測した複数の動作時間のうち時系列的に互いに隣り合う動作時間の差分の平均値を動作時間の変化量として演算し、リレーの使用開始初期に計測された動作時間に基づく変化量と使用開始初期から所定回数の動作後に計測された動作時間に基づく変化量との差が所定値を超えると、リレーの交換時期が到来したことを外部に報知すること特徴とする。
【０００７】
第３の発明に係るリレー診断装置おいて、前記動作時間計測手段は、リレーがオンからオフへ移行する時間を動作時間として計測すること特徴とする。
【０００８】
第４の発明に係る半導体試験装置は、リレーを構成要素として含むことを特徴とする。リレーを構成要素として含む半導体試験装置であることを特徴とする。
【０００９】
第５の発明に係る半導体試験装置は、ピンエレクトロニクスにおいて被試験デバイスとの接続／断路を行うリレーを診断対象とする場合、前記動作時間計測手段は、各々の出力が専用ボードによって接続されると共に前記診断対象を含まない一対のピンエレクトロニクスと、各々の出力が前記専用ボードによって接続されると共に前記診断対象を含む一対のピンエレクトロニクスとからなり、前記診断対象を含まない一対のピンエレクトロニクスによって前記診断対象への動作指示タイミングを検出し、前記診断対象を含む一対のピンエレクトロニクスによって前記診断対象の動作完了タイミングを検出することを特徴とする。
【００１０】
第６の発明に係る半導体試験装置は、ＤＣ試験信号を出力するＤＣモジュールにおいて被試験デバイスとの接続／断路を行うリレーを診断対象とする場合、前記動作時間計測手段は、出力が専用ボードによってＤＣモジュールにおける診断対象の制御入力に接続されるピンエレクトロニクスと、出力が前記専用ボードによってＤＣモジュールの出力と接続されるピンエレクトロニクスとからなり、前記診断対象の制御入力に接続されたピンエレクトロニクスの動作レートに同期した動作指示タイミングにより前記診断対象へ動作指示すると共に、前記ＤＣモジュールの出力に接続されるピンエレクトロニクスによって前記診断対象の動作完了タイミングを検出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、動作時間の変化に基づいてリレーの交換時期を判定するので、半導体試験装置等のリレー搭載装置に組み込まれた個々のリレーの交換時期を従来よりも的確に推定することが可能である。すなわち、本発明者は、リレーの動作時間が動作回数よりもリレーの劣化状態に強い相関を持つことを見出した。したがって、第１の発明によれば、個々のリレーの交換時期を従来よりも的確に推定することが可能である。また、このような本発明を半導体試験装置等のリレー搭載装置に組み込まれたリレーの診断に適用した場合、無駄のない最適なメンテナンスを実現することが可能であると共に、リレーの故障に起因する稼働率低下を抑制することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施形態（本実施形態）について図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係る半導体試験装置Ｅ１の要部機能構成を示すブロック図である。本半導体試験装置Ｅ１は、制御部６２による制御に基づいてＤＵＴ（Device Under Test）の機能試験を行う機能と、同じく制御部６２による制御に基づいてピンエレクトロニクスカード１０内の診断対象リレーの寿命を診断する機能とを備えている。図１は、通常の機能試験の際にピンエレクトロニクスカード１０に接続されるテストボード（図示略）に代えて、ピンエレクトロニクス３に設けられたリレー２３（メカニカルリレー）を診断対象リレーとして寿命診断するための専用ボード８をピンエレクトロニクス３に接続した状態を示している。以下では、本半導体試験装置Ｅ１の特徴点である診断対象リレーの寿命診断機能、つまり本実施形態に係るリレー診断装置Ｆ１について詳しく説明する。
【００１３】
リレー診断装置Ｆ１は、前記リレー２３（診断対象リレー）の寿命診断を行うものであり、前記専用ボード８、ピンエレクトロニクスカード１０及び制御部６２から構成されている。これら３つの構成要件は、全体として動作時間計測手段を構成し、また制御部６２は単独で寿命判定手段を構成している。このリレー診断装置Ｆ１は、リレー２３の寿命診断結果、リレー２３の交換時期が到来したと判定すると、本半導体試験装置Ｅ１に付随して設けられる管理コンピュータ６３に前記交換時期の到来を報知する警報信号を出力する。
【００１４】
制御部６２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）６５及び記憶部６６等から構成されており、リレー２３の寿命診断に関する処理（寿命診断処理）を行うものである。記憶部６６は、前記寿命診断処理をＣＰＵ６５に実行させるための診断プログラムを記憶する。一方、ＣＰＵ６５は、診断プログラムを実行することにより、ピンエレクトロニクスカード１０内の各回路を制御すると共に前記警報信号を管理コンピュータ６３に出力する。
【００１５】
ピンエレクトロニクスカード１０は、４つのピンエレクトロニクス１〜４を備えている。第１のピンエレクトロニクス１は、リレー２１、ドライバ３１、コンパレータ４１及びタイミングジェネレータ５１等から構成されている。タイミングジェネレータ５１は、制御部６２から入力される動作レート信号に基づいてドライバ３１を駆動する。ドライバ３１は、制御部６２から入力されるレベル設定信号に基づいて出力信号のＨレベル（ＦｉｘＨ）とＬレベル（ＦｉｘＬ）が設定されるものであり、当該出力信号をリレー２１に供給する。コンパレータ４１は、ドライバ３１の出力端における信号レベルを判定するためのものであるが、リレー２３の寿命診断に特に寄与するものではない。リレー２１は、ドライバ３１の出力端と専用ボード８との接続をＯＮ／ＯＦＦするメカニカルリレーであり、制御部６２から入力される切替信号に基づいて図示するようにＯＮ状態に設定されている。
【００１６】
第２のピンエレクトロニクス２は、リレー２２、ドライバ３２、コンパレータ４２及びタイミングジェネレータ５２等から構成されている。タイミングジェネレータ５２は、制御部６２から入力される動作レート信号及びストローブ信号に基づいてドライバ３２を駆動すると共にコンパレータ４２の出力信号（アナログ信号）を取り込み、当該出力信号の論理値である検出論理信号を制御部６２に出力する。ドライバ３２は、前記タイミングジェネレータ５２によって駆動されるものであるが、リレー２３の寿命診断に特に寄与するものではない。コンパレータ４２は、リレー２２の一端における信号レベルを判定するためのものであり、閾値が制御部６２から入力される設定信号によってドライバ３１の出力信号のＨレベル（ＦｉｘＨ）とＬレベル（ＦｉｘＬ）の中間電位に設定されている。リレー２２は、前記コンパレータ４２の入力端と専用ボード８との接続をＯＮ／ＯＦＦするメカニカルリレーであり、制御部６２から入力される切替信号に基づいて図示するようにＯＮ状態に設定されている。
【００１７】
第３のピンエレクトロニクス３は、リレー２３（診断対象リレー）、ドライバ３３、コンパレータ４３及びタイミングジェネレータ５３等から構成されている。タイミングジェネレータ５３は、制御部６２から入力される動作レート信号に基づいてドライバ３３を駆動する。ドライバ３３は、制御部６２から入力されるレベル設定信号に基づいて出力信号のＨレベル（ＦｉｘＨ）が設定されるものであり、当該出力信号をリレー２３の一端に供給する。コンパレータ４３は、ドライバ３３の出力端（リレー２３の一端）における信号レベルを判定するためのものであるが、リレー２３の寿命診断に特に寄与するものではない。リレー２３は、ドライバ３３の出力端と専用ボード８との接続をＯＮ／ＯＦＦするメカニカルリレーであり、制御部６２から入力される切替信号に基づいてＯＮ／ＯＦＦに状態設定されている。
【００１８】
第４のピンエレクトロニクス４は、リレー２４、終端抵抗器Ｒ、コンパレータ４４及びタイミングジェネレータ５４等から構成されている。タイミングジェネレータ５４は、制御部６２から入力される動作レート信号及びストローブ信号に基づいてコンパレータ４４の出力信号（アナログ信号）を取り込み、当該出力信号の論理値である検出論理信号を制御部６２に出力する。コンパレータ４４は、リレー２４の一端における信号レベルを判定するためのものであり、閾値が制御部６２から入力される設定信号によってドライバ３１の出力信号のＨレベル（ドライバ３３の出力信号のＨレベル）とＬレベルの中間電位に設定されている。リレー２４は、前記コンパレータ４４の入力端と専用ボード８との接続をＯＮ／ＯＦＦするメカニカルリレーであり、制御部６２から入力される切替信号に基づいて図示するようにＯＮ状態に設定されている。終端抵抗器Ｒは、前記リレー２４の一端をＬレベル（ＦｉｘＬ）にプルダウンするためのものである。なお、第４のピンエレクトロニクス４についてはドライバを省略しているが、第１〜第３のピンエレクトロニクス１〜３と同様にドライバとコンパレータとを備えた入出力ピンである。
【００１９】
専用ボード８は、内部に２つのショートライン３５，３６が形成されたプリント配線板である。ショートライン３５は、コネクタ１１，１２を介してリレー２１の他端（ピンエレクトロニクス１の入出力端）とリレー２２の他端（ピンエレクトロニクス２の入出力端）とを相互接続する。一方、ショートライン３６は、コネクタ１３，１４を介してリレー２３の他端（ピンエレクトロニクス３の入出力端）とリレー２４の他端（ピンエレクトロニクス４の入出力端）とを相互接続する。
【００２０】
ここで、通常の機能試験時にＤＵＴに接続される入出力端（つまりリレー２１，２２の他端）が前述したようにショートライン３５によって相互接続され、かつ、診断対象リレーであるリレー２３を含まない第１、第２のピンエレクトロニクス１，２は、診断対象リレーであるリレー２３への動作指示タイミングｔ２を検出するための動作指示タイミング検出器を構成し、一方、通常の機能試験時にＤＵＴに接続される入出力端（つまりリレー２３，２４の他端）が前述したようにショートライン３６によって相互接続され、かつ、診断対象リレーであるリレー２３を含む第３、第４のピンエレクトロニクス３，４は、診断対象リレーであるリレー２３の動作完了タイミングｔ３を検出するための動作完了タイミング検出器を構成している。
【００２１】
次に、このように構成された半導体試験装置Ｅ１（リレー診断装置Ｆ１）の動作について、図２〜図４を参照して詳しく説明する。本半導体試験装置Ｅ１の日々の運転において、作業者は、例えば稼動開始時にテストボードを前記専用ボード８に載せ代えることにより、本半導体試験装置Ｅ１をリレー２３（診断対象リレー）の寿命診断が可能な状態に設定する。制御部６２は、このように本半導体試験装置Ｅ１がリレー２３の寿命診断が可能な状態に設定された上で診断プログラムを実行することによりリレー２３の寿命診断を行う。
【００２２】
図２は、本実施形態に係るリレー診断装置Ｆ１の制御部６２が診断プログラムに基づいて行う寿命診断処理の手順を示すフローチャートである。制御部６２は、日常点検としてのリレー２３（診断対象リレー）の寿命診断を開始すると（ステップＳ１）、最初に各ピンエレクトロニクス１〜４を制御することによりリレー２３の動作時間を計測する（ステップＳ２）。
【００２３】
この動作時間の計測処理において、制御部６２は、第１〜第４のピンエレクトロニクス１〜４に動作レート信号を出力し、また第２，第４のピンエレクトロニクス２，４に、ストローブ信号及び閾値をＨレベル（ＦｉｘＨ）とＬレベル（ＦｉｘＬ）との中間電位に設定する設定信号を出力し、また第１のピンエレクトロニクス１にドライバ３１の出力信号をＬレベルからＨレベルに遷移させるレベル設定信号を出力し、また第３のピンエレクトロニクス３にドライバ３３の出力信号をＨレベルに設定させるレベル設定信号を出力し、また第１，第２及び第４のピンエレクトロニクス１，２，４にリレー２１，２２，２４をＯＮ状態とする切替信号を出力し、また診断対象リレーであるリレー２３を含む第３のピンエレクトロニクス３に、第１のピンエレクトロニクス１におけるドライバ３１の出力信号のＬレベルからＨレベルへの遷移に同期してＯＦＦ状態からＯＮ状態に切替させる切替信号を出力する。
【００２４】
図３は、このような制御部６２から出力された各種信号に基づく各ピンエレクトロニクス１〜４の動作タイミングを示すタイミングチャートである。この図３において、（ａ）は動作レート信号、（ｂ）はストローブ信号、（ｃ）はコンパレータ４２の出力信号、（ｄ）はピン２の検出論理信号、（ｅ）はコンパレータ４４の出力信号、（ｆ）はピン４の検出論理信号を示している。なお、この図に示すように、ストローブ信号は、動作レート信号に同期すると共に動作レートの変化に対して所定時間だけ遅延したタイミングのパルス信号であり、また検出論理信号は、動作レート信号に同期した論理信号である。
【００２５】
図３に示すプログラムトリガｔ１のタイミングで制御部６２が、ＤＲＶ３１のレベル設定を（ＦｉｘＬ→ＦｉｘＨ）に遷移する。第１のピンエレクトロニクス１のドライバ３１の出力信号がＬレベルからＨレベルに遷移すると、第２のピンエレクトロニクス２のコンパレータ４２の出力信号は、図示するように、ドライバ３１の出力信号がＨレベル（ＦｉｘＨ）とＬレベル（ＦｉｘＬ）との中間電位を超えるタイミングでＬレベルからＨレベルに遷移する。そして、このようなコンパレータ４２の出力信号の変化は、タイミングジェネレータ５２に入力され、検出論理信号としてタイミングジェネレータ５２から制御部６２に動作指示タイミングｔ２として出力される。すなわち、タイミングジェネレータ５２は、ストローブ信号のタイミングでコンパレータ４２の出力信号のレベル変化を検出することによって、コンパレータ４２の出力信号を検出論理信号に変換して制御部６２に動作指示タイミングｔ２として出力する。
【００２６】
なお、動作時間Ｔとは、リレー２３（図１参照）がオフ→オン動作を完了する所要時間を意味する。この動作時間Ｔを実際に検知するには、リレー２３にオン又はオフの指示をした時点、すなわち図３に示したプログラムトリガｔ１、又は制御部６２のＣＰＵ６５に認識された（動作指示）動作指示タイミングｔ２から計時してリレー２３がオン又はオフの動作を完了する（動作完了）動作完了タイミングｔ３までの所要時間を測定した値を後の演算処理に用いる。
【００２７】
このＤＲＶ３１の出力は、介在するリレー２１，２２及び専用ボード８のショートライン３５をそのまま通過してピン２へ戻されて、ＣＭＰ４２により入力信号の立ち上がる動作指示タイミングｔ２が検出される。なお、ＣＭＰ４２の閾値は、制御部６２によりＦｉｘＬ／Ｈの中間電位に設定されているので、ＤＲＶ３１の出力レベルが（ＦｉｘＬ→ＦｉｘＨ）遷移すれば動作指示タイミングｔ２として検出することができる。
【００２８】
この動作指示タイミングｔ２は、図３（ａ）（ｂ）に示す動作レート及びストローブ信号に沿って制御部６２のＣＰＵ６５に認識され、図３（ｄ）に示すようにピン２の検出論理信号がＬからＨへと切り替わった時点である。以下、この動作指示タイミングｔ２をリレー診断装置Ｆ１において測定を開始する動作指示タイミングｔ２と定めて、制御部６２のＣＰＵ６５に認識させることが可能となる。
【００２９】
なお、プログラムトリガｔ１に応じたピン１のＦｉｘＬ→ＦｉｘＨへと遷移して立ち上がる動作指示タイミングｔ２は、図３（ｃ）によりピン２の観測電圧値として示すように、１μ秒未満の遅れを生じているが、リレー２３の動作時間が数百μ秒〜数ｍ秒であることに比較すると無視できるレベルである。また、ピン１の動作レートに予め同期したトリガをピン１に与えることが可能であれば、ピン２を省略しても構わない。ここでリレー診断装置Ｆ１にピン２を設けた理由は、半導体試験装置Ｅ１のファンクションにおける動作レートとは無関連に動作するプログラムトリガｔ１に基づいて、前記動作レートに同期させた動作指示タイミングｔ２を得るためである（図６（ｃ）参照）。
【００３０】
次に、ピン３、及びピン４の動作を説明する。
第３のピンエレクトロニクス３に搭載されたリレー２３（診断対象リレー）は、プログラムトリガｔ１によってオフ→オン制御される。すなわち、このリレー２３は、制御部６２が出力するプログラムトリガｔ１にほぼ等しい動作指示タイミングｔ２によってオフ→オンの動作を指示される。ドライバ３３は、制御部６２から入力されるレベル設定信号に基づいて出力信号のＨレベル（ＦｉｘＨ）が設定されるものであり、当該出力信号をリレー２３の一端に供給する。
【００３１】
第３のピンエレクトロニクス３のドライバ３３の出力信号は診断動作の時Ｈレベルに設定されており、リレー２３のオフ→オン動作に伴って、第４のピンエレクトロニクス４のコンパレータ４４の出力信号は、図示するように、Ｈレベル（ＦｉｘＨ）とＬレベル（ＦｉｘＬ）との中間電位を超えるタイミングでＬレベルからＨレベルに遷移する。そして、このようなコンパレータ４４の出力信号の変化は、タイミングジェネレータ５４に入力され、第４のピンエレクトロニクス４の検出論理信号としてタイミングジェネレータ５４から制御部６２に動作完了タイミングｔ３として出力される。すなわち、タイミングジェネレータ５４は、ストローブ信号のタイミングでコンパレータ４４の出力信号のレベル変化を検出することによって、コンパレータ４４の出力信号を検出論理信号に変換して制御部６２にタイミング３として出力する。このコンパレータ４４は、ドライバ３３のＨレベル（ＦｉｘＨ）出力を、オンしたリレー２３経由で信号レベルの判定するためのものであり、リレー２３の寿命診断に特に寄与するものである。
【００３２】
図３（ｆ）に測定ピン２のＣＭＰ論理で示すように、動作指示タイミングｔ２〜動作完了タイミングｔ３が、リレー２６の閉路動作に要する動作時間Ｔである。このＣＭＰ論理遷移を制御部６２がｎ〜（ｎ＋Ｍ）までカウント（Ｍ）することによって、リレー２３の動作時間Ｔを、Ｔ＝動作レート×レート数（Ｍ）で算出することが可能である。ここまでが図２における（ステップＳ２）における動作説明であり、（ステップＳ２）に続く（ステップＳ３）以降の動作に関しては、後ほど説明する。
【００３３】
図４は本実施形態に係る半導体試験装置Ｅ１で使用中のリレー２３の動作回数Ｎと動作時間Ｔの関係を示すグラフである。図４に示すグラフにおいて、横軸はリレーの動作回数を示し、縦軸は動作時間を示している。動作時間Ｔとは、リレー２３がオン→オフ又はオフ→オン動作を完了する所要時間を意味する。なお、リレー２３の動作方向別故障率としては、オフ→オン動作よりもオン→オフ動作のほうが僅かながらも高確率であるとされている。何故ならばオン→オフ動作の際に、接点にプラズマ・イオンを生じて溶着することにより永久閉路する故障が多いからである。そして、その永久閉路故障の前兆としてオン→オフ動作に要する時間、すなわち動作時間Ｔが急増することが解明されている。
【００３４】
図４に示すリレー２３の特性は、動作回数Ｎ＝Ｎｂ前後における故障発生の直前に、故障の兆候として動作時間の急激な変化が見られる。すなわち、故障の兆候が現れるまでの時間差はあるものの、故障の兆候が現れてから故障するまでは、品質仕様が同一のリレーである限り同一の推移をたどることが経験則として知られている。さらに、本発明者は、リレーの動作時間が動作回数よりもリレーの劣化状態に強い相関を持つことを見出した。結論としては、故障の兆候が現れたリレーを遅滞なく新品に交換すれば、メンテナンスの手間、部品代、稼動中断の損失を最小にし、稼動率を最高にすることが可能である。半導体試験装置等のリレー搭載装置に組み込まれた個々のリレーの交換時期を従来よりも的確に推定することが可能である。
【００３５】
図２における（ステップＳ２）に続いて、定点観測が１回目であるか否かを識別する（ステップＳ３）。この識別（ステップＳ３）においてＹｅｓであり定点観測が１回目であれば、リレー診断の動作に区切りつけて他の日常点検項目へと移行する（ステップＳ８）。前記識別（ステップＳ３）においてＮｏであり定点観測がＮ回目であれば、リレー診断の動作を継続して処理Ａ（ステップＳ４）へと移行する。
【００３６】
図２における処理Ａ（ステップＳ４）〜処理Ｃ（ステップＳ６）は変化率計算手段３０を構成しており、予防保全対象リレーの動作時間Ｔが、急激に変化したことを検知するように、観測点間の変化率△Ｔを抽出する。
この処理Ａ（ステップＳ４）では、（Ｋ回目）／（Ｋ−１回目）の測定値の差分を、Ｋ＝１〜Ｎの場合について下記のように算出して処理Ｂへと移行する。
Ｄｉｆｆ＜１＞        ：  ２回目−１回目
Ｄｉｆｆ＜２＞        ：  ３回目−２回目
・    
・    
Ｄｉｆｆ＜Ｎ−１＞    ：  Ｎ回目−（Ｎ−１）回目
【００３７】
次の処理Ｂ（ステップＳ５）では、処理ＡのＫ＝１〜１００までの差分値の初期値、すなわち初期差分平均値ＤｉｆｆＰｒｅを下記のように算出して処理Ｃ（ステップＳ６）へと移行する。なお、Ｋ＝１〜１００とする設定は一例に過ぎず、指標値である初期差分平均値を得る目的にかなえば、Ｋ＝１〜１０，Ｋ＝１〜１０００，Ｋ＝１〜（Ｎ−２）の何れであっても構わない。
ＤｉｆｆＰｒｅ
＝（Ｄｉｆｆ＜１＞＋Ｄｉｆｆ＜２＞＋・・・＋Ｄｉｆｆ＜１００＞）／（１００）
≒０
【００３８】
なお、処理Ｂ（ステップＳ５）において、Ｋ＝１〜１００により確認したところ、通常の新品リレーの場合は、高々１００回程度の動作試験において、その動作時間Ｔに変化は見られないので、変化率△Ｔ＝０すなわち、ＤｉｆｆＰｒｅ＝０と見なしても構わない。その場合は処理Ｂ（ステップＳ５）を省略して、処理Ａ（ステップＳ４）から処理Ｃ（ステップＳ６）へと移行する。あるいは、処理Ｂ（ステップＳ５）は、新品リレーを半導体試験装置Ｅ１に組み込む以前、すなわち全くの未使用状態において、Ｋ＝１〜１００までの差分値の初期値を指標として用いるようにしても構わない。
【００３９】
次の処理Ｃ（ステップＳ６）では、直近差分平均値Ｄｉｆｆ＜Ｘ＞と処理Ｂの算出値ＤｉｆｆＰｒｅとの差Ｖａｌを求めて（ステップＳ７）へと移行する。ただし、下記計算は最も簡素な計算式の一例に過ぎない。
Ｖａｌ＝Ｄｉｆｆ＜Ｘ＞−ＤｉｆｆＰｒｅ
＝（Ｄｉｆｆ＜Ｎ−１＞＋Ｄｉｆｆ＜Ｎ−２＞＋・・・＋Ｄｉｆｆ＜Ｎ−Ｐ＞）／Ｐ
−ＤｉｆｆＰｒｅ
【００４０】
ここで、例えばＰ＝５として、最新の定点観測値５データ分の平均値として採用したＤｉｆｆ＜Ｘ＞と、初期値ＤｉｆｆＰｒｅとの差Ｖａｌを監視すれば、環境変化等による外乱の影響で偶発的な偏差を排除することが可能である。したがって、交換時期が長く残されている健全なリレーであるにも拘わらず、余命僅かと誤判断されて交換されてしまう過剰メンテナンスによる損失を減らすことが可能である。
【００４１】
次の（ステップＳ７）では、動作時間の急激な変化をチェックするために、前記処理Ｃ（ステップＳ６）で求めたＶａｌ＞閾値であるか否かを識別する。この識別（ステップＳ７）においてＮｏ、すなわちＶａｌ≦閾値ならば、リレー診断の動作に区切りつけて他の日常点検項目へと移行する（ステップＳ８）。
【００４２】
一方、前記識別（ステップＳ７）においてＹｅｓ、すなわちＶａｌ＞閾値ならば、（ステップＳ９）へ進み、予防保全対象リレー２３が交換時期であることを、監視手段としても機能する管理コンピュータ６３の表示器に表示してユーザへ報知する。ユーザは表示器の表示に基づいて予防保全対象リレー２３を、最適の時期で新品交換することが可能である。
【００４３】
図２に示した一連の処理は、ユーザが管理コンピュータ６３を操作し、制御部６２を構成するコンピュータに該当プログラムを実行させる。この時、被試験デバイスがソケットに接続された通常試験用のテストカード（不図示）を外す代わりに専用ボード８に付け替える操作も必要である。
【００４４】
このリレー診断装置及び半導体試験装置によれば、以下の効果が得られる。
（１）半導体試験装置等のリレー搭載装置に組み込まれた個々のリレーの交換時期を従来よりも的確に推定できる。
（２）半導体試験装置等のリレー搭載装置について無駄のない最適なメンテナンスを実現できる。
（３）半導体試験装置等のリレー搭載装置についてリレーの故障に起因する稼働率低下を抑制できる。
【００４５】
図５は本発明の他の実施形態に係る半導体試験装置Ｅ２の要部機能構成を示すブロック図である。図５に示す半導体試験装置Ｅ２は、制御部６２による制御に基づいてＤＵＴの機能試験を行う機能と、同じく制御部６２による制御に基づいて動作時間計測部（動作時間計測手段）２０内の診断対象リレー２６の寿命を診断する機能とを備えている。図５は、通常の機能試験の際に動作時間計測部２０に接続されるテストボード（図示略）に代えて、ＤＣモジュール７に設けられたリレー２６（メカニカルリレー）を診断対象リレーとして寿命診断するための専用ボード９を動作時間計測部２０に接続した状態を示している。以下では、本半導体試験装置Ｅ２の特徴点である診断対象リレーの寿命診断機能、つまり本実施形態に係るリレー診断装置Ｆ２について詳しく説明する。
【００４６】
図５に示すリレー診断装置Ｆ２は、リレー２６（診断対象リレー）の寿命診断を行うものであり、専用ボード９、動作時間計測部２０及び制御部６２（図１参照）から構成されている。これら３つの構成要件は、全体として動作時間計測手段を構成し、また制御部６２は単独で寿命判定手段を構成している。このリレー診断装置Ｆ２は、リレー２６の寿命診断結果、リレー２６の交換時期が到来したと判定すると、本半導体試験装置Ｅ２に付随して設けられる管理コンピュータ６３（図１参照）に前記交換時期の到来を報知する警報信号を出力する。
【００４７】
リレー診断装置Ｆ２は、図１に沿って説明したリレー診断装置Ｆ１と同様に、制御部６２によりリレー２６の寿命診断処理を行うことが可能であり、そのＣＰＵ６５が診断プログラムを実行することにより、動作時間計測部２０内の各回路を制御すると共に前記警報信号を管理コンピュータ６３に出力する。
【００４８】
動作時間計測部２０は、２つのピンエレクトロニクス５，６を含むピンカードと、ＤＣモジュール７を含む電源用カードを備えている。第５のピンエレクトロニクス５は、リレー２５、ドライバ３４、コンパレータ４５及びタイミングジェネレータ５３等から構成されている。タイミングジェネレータ５３は、制御部６２から入力される動作レート信号に基づいてドライバ３４を駆動する。ドライバ３４は、予めファンクション動作（動作レート信号）に同期したＤＲＶレベル設定信号に基づいて出力信号のＨレベル（ＦｉｘＨ）とＬレベル（ＦｉｘＬ）が設定（図６（ｃ）参照）されるものであり、当該ＤＲＶレベル設定信号をリレー２５に供給する。コンパレータ４５は、ドライバ３４の出力端における信号レベルを判定するためのものであるが、リレー２６の寿命診断に特に寄与するものではない。リレー２５は、ドライバ３４の出力端と専用ボード９との接続をＯＮ／ＯＦＦするメカニカルリレーであり、制御部６２から入力される切替信号に基づいて図示するようにＯＮ状態に設定されている。
【００４９】
ＤＣモジュール７は、リレー２６（診断対象リレー）、ＤＣ電圧発生部５６、ＡＮＤ回路４６から構成されている。ＡＮＤ回路４６の一方の入力端子はＨｉレベルの制御信号が常時印加され、他方の入力端子へＨｉレベルの制御信号を入力することによって、ＡＮＤ回路４６の出力端子からリレー２６をオフからオンへとコントロールする制御信号を出力できるように構成されている。また、ＤＣモジュール７は、コネクタ１５，１６及び専用ボード９のショートライン３７を介して第５のピンエレクトロニクス５の出力信号を受け取り、その信号をＡＮＤ回路４６の一方の入力端子、すなわちリレー２６を開閉する制御端子へ入力するように接続されている。
【００５０】
第６のピンエレクトロニクス６は、リレー２７、終端抵抗器Ｒ、コンパレータ４７及びタイミングジェネレータ５７等から構成されている。タイミングジェネレータ５７は、制御部６２から入力される動作レート信号及びストローブ信号に基づいてコンパレータ４７の出力信号（アナログ信号）を取り込み、当該出力信号の論理値である検出論理信号を制御部６２に出力する。コンパレータ４７は、リレー２７の一端における信号レベルを判定するためのものであり、閾値が制御部６２から入力される設定信号によって、ＤＣ電圧発生部５６の出力電圧であるＥ［Ｖ］の中間電位であるＥ／２［Ｖ］に設定されている。
【００５１】
リレー２７は、前記コンパレータ４７の入力端と専用ボード９との接続をＯＮ／ＯＦＦするメカニカルリレーであり、制御部６２から入力される切替信号に基づいて図示するようにＯＮ状態に設定されている。終端抵抗器Ｒは、前記リレー２７の一端をＬレベル（ＦｉｘＬ）にプルダウンするためのものである。なお、第６のピンエレクトロニクス６についてはドライバを省略しているが、第５のピンエレクトロニクス５と同様にドライバとコンパレータとを備えた入出力ピンである。
【００５２】
専用ボード９は、内部に２つのショートライン３７，３８が形成されたプリント配線板である。ショートライン３７は、コネクタ１５，１６を介してリレー２５の他端（ピンエレクトロニクス５の入出力端）とＡＮＤ回路４６の他方の入力端子とを相互接続する。一方、ショートライン３８は、コネクタ１７，１８を介してリレー２６の他端（ＤＣモジュール７の出力端）とリレー２７の他端（ピンエレクトロニクス６の入出力端）とを相互接続する。
【００５３】
ここで、通常の機能試験時にＤＵＴに接続される第５のピンエレクトロニクス５の入出力端（つまりリレー２５の他端）が、前述したようにショートライン３７によってＤＣモジュール７の制御入力端（つまりＡＮＤ回路４６）に接続されてピンエレクトロニクス５の動作レートに同期した動作指示タイミングｔ２（図６参照）により診断対象であるリレー２６へ動作指示する。
【００５４】
一方、通常の機能試験時にＤＵＴに接続される入出力端（つまりリレー２６，２７の他端）が前述したようにショートライン３８によって相互接続され、かつ、診断対象リレーであるリレー２６を含む第ＤＣモジュール７と、第６のピンエレクトロニクス６は、診断対象リレーであるリレー２６の動作完了タイミングｔ３（図６参照）を検出するための動作完了タイミング検出器を構成している。
【００５５】
前記動作時間計測手段は、入出力端子が専用ボード９によってＤＣモジュール７における診断対象リレー２６の制御入力に接続されるピンエレクトロニクス５と、入出力端子が専用ボード９によってＤＣモジュール７の出力に接続されるピンエレクトロニクス６と、制御部６２から構成されている。
【００５６】
次に、このように構成された半導体試験装置Ｅ２（リレー診断装置Ｆ２）の動作について、図５，図６を参照して詳しく説明する。このリレー診断装置Ｆ２を備えた半導体試験装置Ｅ２も、半導体試験装置Ｅ１（図１参照）と同様であり、日々の運転において、作業者は、例えば稼動開始時にテストボードを前記専用ボード９に載せ代えることにより、本半導体試験装置Ｅ２をリレー２６（診断対象リレー）の寿命診断が可能な状態に設定する。制御部６２は、このように本半導体試験装置Ｅ２がリレー２６の寿命診断が可能な状態に設定された上で診断プログラムを実行することによりリレー２６の寿命診断を行う。
【００５７】
リレー診断装置Ｆ２の動作時間の計測処理において、制御部６２は、ピンエレクトロニクス５の動作レートに同期した動作指示タイミングｔ２によって診断対象であるリレー２６へ動作指示できることが前提条件である。したがって、ピンエレクトロニクス５の動作レートに同期して出力される動作指示タイミングｔ２は制御部６２で予め認識されている。この制御部６２は、第５，第６のピンエレクトロニクス５，６に動作レート信号を出力し、ピンエレクトロニクス６にストローブ信号、及び閾値をピンＥ／２［Ｖ］に設定する設定信号を出力し、また第５のピンエレクトロニクス５にドライバ３４の出力信号をＬレベルからＨレベルの遷移させるレベル設定信号を出力し、また第５，第６のピンエレクトロニクス５，６にリレー２５，２７をＯＮ状態とする切替信号を出力し、また診断対象リレー２６を含むＤＣモジュール７に、動作指示タイミングｔ２を出力する。
【００５８】
図６は、本実施形態に係る半導体試験装置の制御部６２から出力された各種信号に基づくピンエレクトロニクス５，６及びＤＣモジュール７の動作タイミングを示すタイミングチャートである。この図６において、（ａ）は動作レート信号、（ｂ）はストローブ信号、（ｃ）はドライバ３４の出力信号、（ｄ）はコンパレータ４７の出力信号、（ｅ）は第６のピンエレクトロニクス６の検出論理信号を示している。図６に示す動作指示タイミングｔ２で、制御部６２がＤＲＶ３４のレベル設定を（ＦｉｘＬ→ＦｉｘＨ）に遷移すると、第５のピンエレクトロニクス５のドライバ３４の出力信号がＬレベルからＨレベルに遷移する。なお、このようなドライバ３４の出力信号の変化は、予め制御部６２に動作指示タイミングｔ２として認識されている。
【００５９】
ここで、リレー２６の閉路動作が進行することによって、ＣＭＰ４７への入力信号がＣＭＰ４７の閾値であるＥ／２［Ｖ］を超えた時点で動作完了タイミングｔ３が検出される。第６のピンエレクトロニクス６において、ＣＭＰ４７に入力された信号の立ち上がる動作完了タイミングｔ３を検出し、測定を開始する動作指示タイミングｔ２から動作完了タイミングｔ３までの動作時間Ｔを、制御部６２のＣＰＵ６５に認識させる。
【００６０】
また、図６（ｅ）に第６のピンエレクトロニクス６の検出論理信号で示すように、動作指示タイミングｔ２〜動作完了タイミングｔ３が、リレー２６の閉路動作に要する動作時間Ｔである。第６のピンエレクトロニクス６の検出論理信号におけるＣＭＰ論理遷移間のレート数をｎ〜（ｎ＋Ｍ）までカウント（Ｍ）することによって、リレー２６の動作時間Ｔを、Ｔ＝動作レート（Ｔレート）×レート数（Ｍ）で算出することが可能である。
【００６１】
さらに、前述した実施の形態において示した動作手順、あるいは各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲においてプロセス条件や設計要求等に基づき種々変更可能である。例えば、前述した予防保全対象リレーの動作時間Ｔが急激に変化したことを検知するように、観測点間の変化率△Ｔを抽出する方法は一例に過ぎず、他の方法を採用しても構わない。例えば、動作時間Ｔの直近５回分の平均値が所定の閾値を超えたら対象リレー２３，２６の交換時期が到来したことを報知するような簡素な方法でも良い。
【００６２】
また、リレー２３，２６の接点を（オン→オフ）する動作時間を計測する場合は、論理を逆転すれば良い。すなわち、ＣＭＰ４４，４７に入力されていたＤＲＶレベルＦｉｘＨの信号が途絶えることにより、抵抗Ｒを介してＦｉｘＬのターミネーションと同電位に降下するタイミングを動作完了タイミングｔ３と捉えて、動作時間を計測することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の一実施形態（本実施形態）に係る半導体試験装置の要部機能構成を示すブロック図である。
【図２】本実施形態に係るリレー診断装置の制御部が診断プログラムに基づいて行う寿命診断処理の手順を示すフローチャートである。
【図３】本実施形態係る半導体試験装置の制御部から出力された各種信号に基づく各ピンエレクトロニクスの動作タイミングを示すタイミングチャートである。
【図４】本実施形態に係る半導体試験装置で使用中のリレーの動作回数と動作時間の関係を示すグラフである。
【図５】本発明の他の実施形態に係る半導体試験装置の要部機能構成を示すブロック図である。
【図６】本実施形態係る半導体試験装置の制御部から出力された各種信号に基づくピンエレクトロニクス及びＤＣモジュールの動作タイミングを示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００６４】
１〜６…ピンエレクトロニクス、７…ＤＣモジュール、１０…ピンエレクトロニクスカード（動作時間計測手段）、２０…動作時間計測部（動作時間計測手段）、２３，２６…リレー、６２…制御部（動作時間計測手段，寿命判定手段）、６３…管理コンピュータ、Ｅ１，Ｅ２…半導体試験装置、Ｆ１，Ｆ２…リレー診断装置、Ｔ…動作時間、ｔ２…動作指示タイミング、ｔ３…動作完了タイミング
【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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