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公開番号2025108508
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-23
出願番号2025063612,2024093422
出願日2025-04-08,2020-11-14
発明の名称半導体試験装置
出願人株式会社クオルテック
代理人
主分類G01R 31/26 20200101AFI20250715BHJP(測定;試験)
要約【課題】パワーモジュールの試験時に突入電流、サージ電圧が発生する。
【解決手段】パワーモジュール117は加熱冷却プレートに配置され、パワーモジュール117の電極端子に接続構造体218aが接続され、ゲート信号端子gにはゲートドライバ回路113が接続されている。接続構造体218aにスイッチ回路124aが接続される。電源装置121からの試験電流はスイッチ回路124aを介してパワーモジュール117に供給される。スイッチ回路124bはオンすることにより電源装置121の出力端子を短絡する。パワーモジュール117に試験電流を供給する時は、パワーモジュール117のゲート信号端子gにオン信号を印加した後に、スイッチ回路124aをオンさせる。スイッチ回路124bはスイッチ回路124aのオン前にオンさせ、スイッチ回路124aのオフ後にオフさせる。
【選択図】図44
特許請求の範囲【請求項１】
ゲート信号端子と第１の電極端子と第２の電極端子を有するパワーモジュールを試験する半導体試験装置であって、
前記第１の電極端子と接続される第１の接続構造体と、
前記パワーモジュールを冷却または加温する加熱冷却プレートと、
前記パワーモジュールの前記第１の電極端子に、前記第１の接続構造体を介して試験電流または試験電圧を供給する電源装置と、
前記第１の接続構造体を保持する押え部材と、
前記ゲート信号端子に、ゲート信号を印加するゲートドライバ回路を具備することを特徴とする半導体試験装置。
続きを表示（約 2,100 文字）【請求項２】
ゲート信号端子と第１の電極端子と第２の電極端子を有するパワーモジュールを試験する半導体試験装置であって、
前記第１の電極端子と接続される第１の接続構造体と、
前記パワーモジュールを冷却または加温する加熱冷却プレートと、
前記第１の接続構造体に接続される第１のスイッチ回路と、
前記第１のスイッチ回路を介して、前記パワーモジュールに試験電流または試験電圧を供給する電源装置と、
前記電源装置の出力端子間を短絡する第２のスイッチ回路と、
前記第１の接続構造体を保持する押え部材と、
前記ゲート信号端子に、ゲート信号を印加するゲートドライバ回路を具備することを特徴とする半導体試験装置。
【請求項３】
ゲート信号端子と第１の電極端子と第２の電極端子を有するパワーモジュールを試験する半導体試験装置であって、
前記第１の電極端子と接続される第１の接続構造体と、
前記パワーモジュールを冷却または加温する加熱冷却プレートと、
前記第１の接続構造体に接続される第１のスイッチ回路と、
前記第１のスイッチ回路を介して
前記
パワーモジュールに試験電流または試験電圧を供給する電源装置と、
前記第１の接続構造体を保持する押え部材と、
前記ゲート信号端子に、ゲート信号を印加するゲートドライバ回路を具備し、
前記パワーモジュールは、第１の室に配置され、
前記第１のスイッチ回路は、第２の室に配置されることを特徴とする半導体試験装置。
【請求項４】
ゲート信号端子と第１の電極端子と第２の電極端子を有するパワーモジュールを試験する半導体試験装置であって、
前記第１の電極端子と接続される第１の接続構造体と、
前記第２の電極端子と接続される第２の接続構造体と、
前記パワーモジュールを冷却または加温する加熱冷却プレートと、
前記パワーモジュールに、前記第１の接続構造体および前記第２の接続構造体を介して試験電流または試験電圧を供給する電源装置と、
前記第１の接続構造体および前記第２の接続構造体を保持する押え部材と、
前記ゲート信号端子に、ゲート信号を印加するゲートドライバ回路と、
前記パワーモジュールに、前記試験電流または試験電圧が供給されていない時に、前記第１の電極端子と前記第２の電極端子間に定電流を印加する定電流回路と、
前記定電流を印加した状態で、前記第１の電極端子と前記第２の電極端子間の端子電圧を出力する電圧出力回路を具備することを特徴とする半導体試験装置。
【請求項５】
ゲート信号端子と第１の電極端子と第２の電極端子を有するパワーモジュールを試験する半導体試験装置であって、
前記第１の電極端子と接続される第１の接続構造体と、
前記パワーモジュールを冷却または加温する加熱冷却プレートと、
前記パワーモジュールに、前記第１の接続構造体を介して試験電流または試験電圧を供給する電源装置と、
前記第１の接続構造体を保持する押え部材と、
前記ゲート信号端子に、ゲート信号を印加するゲートドライバ回路と、
前記第１の電極端子と前記第２の電極端子間の端子電圧を出力する電圧出力回路を具備し、
前記ゲートドライバ回路は前記ゲート信号を可変し、前記電圧出力回路が出力する前記端子電圧と前記試験電流により求められる前記パワーモジュールの電力が、指定電力となるようにされることを特徴とする半導体試験装置。
【請求項６】
電極パターンが形成された接続基板を有し、
前記電極端子と前記電極パターンが、導電ゴムで接続されることを特徴とする請求項１または請求項２または請求項３または請求項４または請求項５記載の半導体試験装置。
【請求項７】
前記加熱冷却プレートは第１の加熱冷却プレートと第２の加熱冷却プレートを有し、
前記第１の加熱冷却プレートと前記第２の加熱冷却プレート間に、前記パワーモジュールが配置されることを特徴とする請求項１または請求項２または請求項３または請求項４または請求項５記載の半導体試験装置。
【請求項８】
前記加熱冷却プレートに液体の循環水パイプが接続され、前記循環水パイプに流す液体の液温を調整する温度調整装置と、
漏れた前記液体を検出する漏水センサを更に具備し、
前記漏水センサの動作により、前記半導体試験装置を停止または警報を発することを特徴とする請求項１または請求項２または請求項３または請求項４または請求項５記載の半導体試験装置。
【請求項９】
前記端子電圧に基づいて、試験を停止、あるいは制御方法を変更、あるいは試験条件の変更されることを特徴とする請求項４または請求項５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、ＳｉＣ、ＩＧＢＴ、ＭＯＳ－ＦＥＴ、ＧａＮ、バイポーラトランジスタ等の半導体素子のパワーサイクル試験を行う半導体試験装置、半導体素子の試験方法等に関するものである。
続きを表示（約 1,100 文字）【０００２】
半導体素子の使用環境での故障モードに近いストレスを効率よく再現でき、高い信頼性でパワー半導体素子等の評価を行うことができる半導体試験装置及び半導体素子の試験方法を提供する。
【背景技術】
【０００３】
パワー半導体は、高電圧や大電流を扱うことが出来る半導体である。たとえば最新のパワー半導体を組み込んだインバータとモーターを組み合わせ、「先進技術」であるHEV/EVなどが、現在普及の広がりを見せている。今後はこの組み合わせが「核」となり、鉄道・船舶・航空・衛星など、各種輸送機器の電動化に貢献していくことが期待されている。
【０００４】
パワー半導体は、CPU・メモリなどに使用する小さな電力供給から、モーターを駆動させる大きな電力供給まで行うことから、大きさや種類が非常に多くなっている。
【０００５】
さらなるエネルギー変換効率向上から、SiC（シリコンカーバイド）やGaN（窒化ガリウム）など、ワイドギャップパワー半導体における新素材開発も進歩している。
【０００６】
パワー半導体は多くの電力を扱うことが出来るため、自己発生する熱量も多く、効率的に冷却する必要がある。そのため、実装の信頼性においては、多くの項目に配慮する必要がある。
【０００７】
パワー半導体素子の寿命には、パワー半導体素子自体の発熱に起因した熱疲労現象による寿命と、パワー半導体素子の外部環境の温度変化に起因した熱疲労現象による寿命とがある。また、パワー半導体素子のゲート絶縁膜への印加電圧による電圧疲労による寿命等がある。
【０００８】
一般的に、パワー半導体素子の寿命試験は、半導体素子に通電オンオフを繰り返すことが行われている。たとえば、半導体素子のトランジスタのエミッタ端子（ソース端子）、コレクタ端子（ドレイン端子）等に印加電圧及び電流を設定し、ゲート端子に周期的なオンオフ信号（動作／非動作信号）を印加して試験が行われる。
【０００９】
試験時に半導体素子に印加する電流は数百アンペアと大きく、発熱、電圧降下をさけるため低抵抗の配線を必要とする。試験電流が大きいため、半導体素子と配線に接続部を低抵抗に接続する必要がある。
【００１０】
試験をする半導体素子は多段に接続されたものが多く、半導体素子がトランジスタの場合等、チャンネル間電圧は試験条件等で大きく変化する。半導体素子に印加する試験信号が適切でないと半導体素子に印加する試験信号で破壊する場合がある。
（【００１１】以降は省略されています）

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