技术领域
[0001] 本发明涉及一种测试装置。
相关背景技术
[0002] 在对流经感应负载的电流进行转换的半导体开关(例如IGBT)的制造过程中，实施雪崩击穿耐量的测试。专利文献1中，记载有雪崩击穿测试使用的测试装置。
[0003] 专利文献1专利公开2007-33042号公报
具体实施方式
[0018] 下面，通过发明的实施方式说明本发明，但下述实施方式并不限定权利要求涉及的发明。另外，实施方式中说明的全部特征组合并不一定都是发明的解决手段所必需的。
[0019] 图1与被测试器件200一起示出了本实施方式涉及的测试装置10的结构。本实施方式涉及的测试装置10测试作为被测试器件200的半导体开关的雪崩击穿耐量。在本实施方式中，被测试器件200是绝缘栅型双极晶体管(IGBT)。
[0020] 测试装置10包括电源部22、感应负载部24、电源开关26、截止开关28、钳位部30、异常检测部32、控制部34。
[0021] 电源部22产生提供给被测试器件200的电源电压。作为一个例子，电源部22产生600V到2500V的直流电源电压。在本实施方式中，电源部22向作为被测试器件200的IGBT的集电极-发射极间施加电源电压。更具体地，被测试器件200的发射极接地。而且，电源部22向被测试器件200的集电极施加正电源电压。
[0022] 作为一个例子，电源部22具有直流电源部42、电源用电容44、电源用二极管45。直流电源部42负端子接地。电源用电容44连接在接地端子与直流电源部42的正极端子之间。电源用二极管45的正极和直流电源部42连接。这样的电源部22从电源用二极管
45的负极产生电源电压。
[0023] 感应负载部24具有电感，设置在电源部22和被测试器件200之间的路径上。作为一个例子，感应负载部24是电感器46。在本实施方式中，感应负载部24设置在电源部22的电源电压产生端和作为被测试器件200的IGBT的集电极之间的路径上。
[0024] 另外，感应负载部24也可为能切换具有不同电感的多个电感器46的结构。由此，感应负载部24，能够在电源部22和被测试器件200之间的径路上，设置与被测试器件200的种类及测试内容对应的电感。
[0025] 电源开关26将电源部22和感应负载部24之间的连接切断。电源开关26，在测试中将电源部22和感应负载部24之间进行连接，测试以外的时间里，将电源部22和感应负载部24之间的连接切断。作为一个例子，电源开关26是继电器或IGBT等的半导体开关。
[0026] 截止开关28设置在感应负载部24和被测试器件200之间的路径上。在本实施方式中，截止开关28设置在感应负载部24上没有连接电源部22一侧的端子和IGBT即被测试器件200的集电极之间的路径上。截止开关28，在通常的时候将感应负载部24和被测试器件200之间进行连接，在异常时将感应负载部24和被测试器件200之间的连接切断。
[0027] 截止开关28具有多个半导体开关50和多个绝缘放大器52。多个半导体开关50串联连接在感应负载部24和被测试器件200之间的径路上。
[0028] 在本实施方式中，多个半导体开关50分别是绝缘栅型双极晶体管(IGBT)，串联连接在集电极-发射极间。即，在最靠近感应负载部24一侧设置的半导体开关50的集电极连接在感应负载部24上，发射极与在被测试器件200侧邻接的半导体开关50的集电极连接。
[0029] 再有，在最靠近被测试器件200侧配置的半导体开关50的发射极连接在被测试器件200的集电极上。而且，在最靠近感应负载部24侧配置的半导体开关50和在最靠近被测试器件200侧配置的半导体开关50以外的其他各个半导体开关50的发射极与邻接在被测试器件200侧的半导体开关50的集电极连接。
[0030] 多个绝缘放大器52分别与多个半导体开关50的每个对应设置。而且，多个绝缘放大器52分别根据外部输入的控制信号，导通或断开相应的半导体开关50。在本实施方式中，半导体开关50是IGBT，多个绝缘放大器52分别控制对应的半导体开关50的栅极电压，将集电极-发射极间导通(连接)或断开(切断)。
[0031] 进而，多个绝缘放大器52分别将输出控制信号的外部电路和对应的半导体开关50之间绝缘。由此，多个绝缘放大器52的每个，能够使电源部22提供给被测试器件200的高电压不提供给用于输出控制信号的外部电路。
[0032] 另外，在图1的例子中，截止开关28具有第1半导体开关50-1、第2半导体开关50-2、第1绝缘放大器52-1、第2绝缘放大器52-2。第1半导体开关50-1及第2半导体开关50-2的集电极-发射极间串联连接。
[0033] 第1半导体开关50-1配置在感应负载部24侧。第2半导体开关50-2配置在被测试器件200侧。第1绝缘放大器52-1根据来自外部的控制信号产生第1半导体开关50-1的栅极电压。第2绝缘放大器52-2根据来自外部的控制信号产生第2半导体开关50-2的栅极电压。
[0034] 钳位部30将感应负载部24和截止开关28之间的路径(连接点A)的电压限制在预先设定好的范围内。在本实施方式中，钳位部30限制连接点A的电压不会变到比电源电压高的预先设定的钳位电压(例如比电源电压还高几个10％的电压)以上。
[0035] 作为一个例子，钳位部30具有可变电压源54、钳位用电容56、二极管58。可变电压源54负端子接地，产生自外部设定的钳位电压。钳位用电容56连接在地与可变电压源54的正端子之间。
[0036] 二极管58，正极连接在感应负载部24和截止开关28之间的路径(连接点A)上，负极连接在可变电压源54的正端子上。这样的钳位部30连接点A的电位一变为钳位电压以上则二极管58就变为导通，吸收流经连接点A的电流。由此，钳位部30能将连接点A的电位限制在钳位电压以下。
[0037] 异常检测部32检测该测试装置10是否动作异常。作为一个例子，异常检测部32检测被测试器件200中的异常电流的流通或异常电压的产生。再有，作为一个例子，比如，异常检测部32也可以在被测试器件200的温度超过预先设定的值时，检测为动作异常。
[0038] 控制部34控制电源开关26。更具体的，控制部34在测试开始时导通电源开关26，在测试结束时断开电源开关26。由此，在测试时，控制部34能够经由感应负载部24将电源部22产生的电源电压提供给被测试器件200。
[0039] 再有，控制部34控制被测试器件200。在本实施方式中，控制部34施予作为被测试器件200的IGBT的栅极电压，控制被测试器件200导通或断开。
[0040] 再有，控制部34控制截止开关28。在本实施方式中，在给被测试器件200提供电压时，控制部34将截止开关28具有的多个半导体开关50导通。而且，在截止提供给被测试器件200的电压时，控制部34使截止开关28具有的多个半导体开关50断开。
[0041] 更具体地，在通常时(即通过异常检测部32未检测出异常动作时)，控制部34导通多个半导体开关50。而且，在测试异常时(即通过异常检测部32检测出异常动作时)控制部34断开多个半导体开关50。由此，在异常时，控制部34能够停止向被测试器件200提供电流。
[0042] 图2示出了在对作为被测试器件200的是IGBT的雪崩击穿耐量的测试中，当被测试器件200正常动作时，被测试器件200的栅极电压、集电极-发射极间电压、集电极电流、截止开关28的控制信号及连接点A的电压的波形的一个例子。另外，在图2中，Vge表示被测试器件200的栅极电压(栅极-发射极间电压)。再有，Vce表示被测试器件200的集电极-发射极间电压。Ic表示被测试器件200的集电极电流。SW表示截止开关28的控制信号的波形。Vsw表示感应负载部24和截止开关28之间的路径(连接点A)的电位。
[0043] 在测试作为被测试器件200的IGBT的雪崩击穿耐量时，首先，控制部34断开被测试器件200，导通电源开关26。再有，控制部34由于未检测出异常，所以导通截止开关28。断开被测试器件200及导通电源开关26之后，连接点A的电位(Vsw)变为电源电压Vcc。
再有，被测试器件200的集电极-发射极间电压(Vce)也变为电源电压Vcc。
[0044] 另外，之后，控制部34将电源开关26维持在已导通的状态。再有，之后，控制部34直到检测出异常为止，将截止开关28维持在已导通的状态。
[0045] 接着，在时刻t1中，控制部34将被测试器件200从断开转换为导通。在时刻t1中，被测试器件200变为导通之后，被测试器件200的集电极-发射极间电压(Vce)变为与被测试器件200的特性对应的电压。另外，连接点A的电位(Vsw)从集电极-发射极间电压(Vce)变为偏移了截止开关28的导通电压量的电压。
[0046] 另外，在时刻t1中，被测试器件200变为导通后，被测试器件200的集电极电流Ic以与感应负载部24的电感对应的变化速度增加。而且，能量通过电源部22提供的电力而蓄积在感应负载部24上。
[0047] 接着，在从时刻t1经过预先设定的时间后的时刻t2中，控制部34将被测试器件200从导通转换为断开。被测试器件200一从导通转换为断开，流经感应负载部24的电流就被截止，感应负载部24上产生逆电动势。从而，在时刻t2中，被测试器件200变为断开后，连接点A的电位(Vsw)上升为与电源部22产生的电源电位Vcc和感应负载部24的逆电动势对应的电压相加后的电压。
[0048] 再有，在时刻t2中，当被测试器件200变为断开后，感应负载部24在时刻t1到时刻t2之间作为电流释放蓄积的能量。被测试器件200通过流通集电极电流Ic来吸收感应负载部24释放的电流。
[0049] 从而，被测试器件200，在时刻t2被测试器件200变为断开后，截止到感应负载部24上蓄积的能量被全部释放的期间内，流通集电极电流Ic。而且，该集电极电流Ic以与感应负载部24的电感相对应的变化速度而减少。另外，将感应负载部24上蓄积的能量作为电流而释放的期间称作雪崩期间Tav。
[0050] 接着，感应负载部24上蓄积的能量一被全部释放(时刻t3)，集电极电流Ic就变为0。再有，因感应负载部24产生的逆电动势也变为0，所以连接点A的电位(Vsw)变为电源电压Vcc。再有，被测试器件200的集电极-发射极间电压(Vce)也变为电源电压Vcc。
[0051] 在雪崩击穿耐量的测试中，测试装置10对被测试器件200执行如上述的控制。而且，如果上述动作正常执行，即如果过电流没有在被测试器件200上流过、被测试器件200也没有受到破坏的话，则测试装置10判定被测试器件200是合格品。
[0052] 图3示出了作为被测试器件200的IGBT的雪崩击穿耐量的测试中，当被测试器件200异常动作时，被测试器件200的栅极电压、集电极-发射极间电压、集电极电流、截止开关28的控制信号及连接点A的电压的波形的一个例子。另外，在图3中，Vge、Vce、Ic、SW及Vsw与图2一样。
[0053] 在测试中，使被测试器件200已发生故障。此时，被测试器件200的动作发生异常。
[0054] 例如，在作为雪崩期间Tav期间的时刻t4中，使被测试器件200以短路状态发生故障。此时，集电极电流Ic急速增加。再有，连接点A的电位(Vsw)因被测试器件200以短路状态发生故障而下降。
[0055] 此处，像这样被测试器件200发生故障时，如继续向被测试器件200输出集电极电流Ic，则因集电极电流Ic的增加而被测试器件200遭到破坏的可能性很大。像这样，被测试器件200发生故障时，本实施方式涉及的异常检测部32将产生了异常的情况通知给控制部34。作为一个例子，在雪崩期间，异常检测部32检测出集电极电流Ic急速上升，并通知给控制部34。
[0056] 而且，控制部34根据从异常检测部32接收到的通知，将截止开关28具有的多个半导体开关50由导通转换为断开(时刻t5)。由此，像这样被测试器件200发生故障时，控制部34能够截止急速流入被测试器件200的集电极电流Ic。此时，连接点A的电位(Vsw)因感应负载部24的逆电动势而上升，但被钳位电压所限制。而且，连接点A的电位(Vsw)在经过一定时间后，下降为电源电压Vcc。
[0057] 由此，在作为IGBT的被测试器件200的雪崩击穿耐量的测试中，通过测试装置10能够防止过电流流过导致被测试器件200遭到破坏，或测试装置10自身遭到破坏。
[0058] 图4示出了在本实施方式中，截止感应负载部24和被测试器件200之间流通的集电极电流Ic时流经被测试器件200的电流的波形的一个例子。例如，如图4所示，通过串联连接的2个半导体开关截止集电极电流Ic时的截止期间比通过1个半导体开关截止集电极电流Ic时的截止期间还短。
[0059] 在本实施方式中，截止开关28通过串联连接的多个半导体开关50，将感应负载部24和被测试器件200之间D的连接(导通)或切断(断开)。从而，与通过1个半导体开关50将连接点A和被测试器件200之间从导通转换为断开时相比较，截止开关28能够高速地断开。
[0060] 由此，本实施方式涉及的测试装置10，在测试异常时，能够将感应负载部24和被测试器件200之间流通的电流高速地截止。从而，通过测试装置10，能够在被测试器件200中流入过剩的电流之前截止电路，避免被测试器件200被破坏及测试装置10自身遭到破坏。
[0061] 再有，多个半导体开关50的每个可为耐压比较低，价格低廉的产品。作为一个例子，多个半导体开关50可为与作为被测试器件200的IGBT相比，是耐压较低的IGBT。由此，测试装置10能够将成本降低。
[0062] 图5是与被测试器件200一起表示本实施方式的第1变形例涉及的测试装置10的结构。本变形例涉及的测试装置10，由于与图1所示的同一符号的部件采用大致相同的构造及功能，所以下面除不同点之外省略其他说明。
[0063] 本变形例涉及的测试装置10还包括调整部60。调整部60调整用于控制将截止开关28具有的多个半导体开关50导通或断开的多个控制信号各自的波形。这样的调整部60，能够对多个半导体开关50的每一个分别调整多个半导体开关50的由导通变为断开或由断开变为导通的时序。
[0064] 图6表示对第1半导体开关50-1及第2半导体开关50-2分别改变了输入时序的控制信号的一个例子。作为一个例子，调整部60调整将多个控制信号分别向多个半导体开关50的各个输入的时序。
[0065] 此时，半导体开关50越靠近被测试器件200，调整部60越延迟使多个半导体开关50分别从断开转为导通时的多个控制信号各自的输入时序。由此，在使多个半导体开关50由断开转换为导通时，调整部60能够最后导通接地电位侧(即被测试器件200侧)的半导体开关50。
[0066] 另外，调整部60将使多个半导体开关50的各个分别从导通转为断开时的多个控制信号各自的输入时序调整为越是更靠近被测试器件200的半导体开关50越早。由此，在使多个半导体开关50由导通转换为断开时，调整部60能够最先导通地电位侧(即被测试器件200侧)的半导体开关50。
[0067] 通过这样的调整部60，即便在感应负载部24上产生有过大电压的情况下，也对多个半导体开关50施加平均化后的电压，即，不使过大电压只施加在1个半导体开关50上，所以能够避免半导体开关50发生故障。
[0068] 图7示出了按第1半导体开关50-1及第2半导体开关50-2分别改变了变化时的斜度的控制信号的一个例子。作为一个例子，调整部60调整多个控制信号各自在变化时的斜度。
[0069] 此时，调整部60将使多个半导体开关50的分别由断开转为导通时的多个控制信号各自的斜度调整成离被测试器件200越近的半导体开关50越慢。由此，在多个半导体开关50由断开转为导通时，调整部60能够最后导通地电位侧(即被测试器件200侧)的半导体开关50。
[0070] 再有，调整部60将使多个半导体开关50的分别由断开转为导通时的多个控制信号各自的斜度调整成离被测试器件200越近的半导体开关50越陡峭。由此，在多个半导体开关50由导通转为断开时，调整部60能够最先导通地电位侧(即被测试器件200侧)的半导体开关50。
[0071] 即便是这样的调整部60，即便是在感应负载部24上产生有过大电压时，也对多个半导体开关50施加平均化后的电压，即不是过大的电压只施加在1个半导体开关50上，所以能够避免半导体开关50发生故障。
[0072] 图8与被测试器件200一同示出了本实施方式的第2变形例涉及的测试装置10的结构。由于本变形例涉及的测试装置10采用与图1到图7中已说明的测试装置10同样的功能及构造，所以下面除不同点外省略其他说明。
[0073] 测试装置10并行测试晶片部210上形成的多个被测试器件200的雪崩击穿耐量。另外，晶片部210也可以是对配置为晶片状的多个被测试器件200进行保持的托盘等。再有，晶片部210也可以是对配置为晶片状以外的排列而保持多个被测试器件200的部件(被测试单元)。
[0074] 在本实施方式中，多个被测试器件200分别为IGBT。测试装置10包括测试电路70、台架72、探针74、摄像部76、确定部78。
[0075] 测试电路70在对应成为测试对象的多个被测试器件200的每个中，分别具有与图1所示的测试装置10相同结构的电路。除不同点外，省略对测试电路70的说明。
[0076] 台架72载置晶片部210，与配置在多个被测试器件200各自的背面上的多个垫片分别接触。作为一个例子，台架72与连接多个被测试器件200各自的集电极的多个垫片分别接触。而且，台架72将测试电路70提供的电源电压施加给多个被测试器件200各自的集电极。
[0077] 探针74与配置在被测试器件200的表面上的多个垫片分别接触。作为一个例子，探针74分别与连接多个被测试器件200各自的栅极的多个垫片以及分别与连接多个的被测试器件200的发射极的多个垫片相接触。而且，探针74将测试电路70输出的栅极电压施加给多个被测试器件200各自的栅极。再有，探针74将地电位施加给多个被测试器件200各自的发射极。
[0078] 摄像部76，通过用于检测被摄体上温度分布的摄像机，拍摄形成有多个被测试器件200的晶片部210。由此，摄像部76能够检测出晶片部210的表面的温度分布。
[0079] 确定部78根据由摄像部76得到的温度分布而确定晶片部210中包含的多个被测试器件200中发生故障的被测试器件200。作为一个例子，确定部78根据配置在被测试器件200的表面的垫片的温度，确定晶片部210中包含的多个被测试器件200中的发生了故障的被测试器件200。例如，确定部78将温度高于预先设定的基准温度的位置周围的被测试器件200确定为发生故障的被测试器件200。
[0080] 而且，确定部78将所确定的被测试器件200已发生故障的情况通知给测试电路70。对测试电路70内的已确定的被测试器件200的测试进行控制的控制部34，一接收到测试对象的被测试器件200已发生故障的通知，就截止在向相对应的被测试器件200提供电源电压的路径上设置的多个半导体开关50。而且，该控制部34中止所对应的被测试器件
200的测试。
[0081] 通过这样的测试装置10，在并行测试晶片部210上形成的多个被测试器件200时，当一部分被测试器件200发生故障时，能够仅中止该被测试器件200的测试，继续其它的被测试器件200的测试。由此，通过测试装置10，由于不必因一部分被测试器件200发生故障而中断全部被测试器件200的测试，所以能高效地进行测试。
[0082] 以上，用实施方式说明了本发明，但本发明的技术范围并不仅限于上述实施方式所述的范围。本领域技术人员明显知道，可以对上述实施方式施加多种变更或改良。从权利要求的内容可明确地知道，施加了这样的变更或改良的方式也包含在本发明的技术范围内。
[0083] 应该注意的是，对于权利要求书、说明书以及附图中所示的装置、系统、程序以及方法中的动作、顺序、步骤以及阶段等各处理的实施顺序，如果没有特别标明“之前”、“先于”等字样，而且只要不是在后面的处理中使用先前的处理的输出，便能够以任意的顺序来实现。关于权利要求、说明书以及附图中的动作流程，即使为了方便说明而使用了“首先”、“接着”等字样，也并不意味必须按该顺序进行实施。
[0084] 附图标记说明
[0085] 10 测试装置、22 电源部、24 感应负载部、26 电源开关、28 截止开关、30 钳位部、32 异常检测部、34 控制部、42 直流电源部、44 电源用电容、45 电源用二极管、46 电感器、
50 半导体开关、52 绝缘放大器、54 可变电压源、56 钳位用电容、58 二极管、60 调整部、70 测试电路、72 台架、74探针、76 摄像部、78 确定部、200 被测试器件、210 晶片部。
