特開2021-32651(P2021-32651A)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2021-32651(P2021-32651A)
(43)【公開日】2021年3月1日
(54)【発明の名称】電力用半導体検査装置
(51)【国際特許分類】
   G01R 31/26 20200101AFI20210201BHJP
【FI】
   G01R31/26 J
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】OL
【全頁数】10
(21)【出願番号】特願2019-151871(P2019-151871)
(22)【出願日】2019年8月22日
(71)【出願人】
【識別番号】000006013
【氏名又は名称】三菱電機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100088672
【弁理士】
【氏名又は名称】吉竹 英俊
(74)【代理人】
【識別番号】100088845
【弁理士】
【氏名又は名称】有田 貴弘
(72)【発明者】
【氏名】坂井 靖広
【テーマコード(参考)】
2G003
【Fターム(参考)】
2G003AA07
2G003AG01
2G003AG08
2G003AH02
2G003AH04
2G003AH05
2G003AH06
(57)【要約】
【課題】本発明は、健全性確認を容易に行うことのできる電力用半導体検査装置の提供を目的とする。
【解決手段】本発明の電力用半導体検査装置は、接続対象の電力用半導体の静特性を測定する測定回路61と、電力用半導体の被測定サンプル8と接触する検出プローブ3と、電力用半導体の校正用サンプル1と、測定回路61と検出プローブ3の接続または非接続、および測定回路61と校正用サンプル1の接続または非接続を切り替えるスイッチSW1,SW2と、測定回路61、校正用サンプル1、およびスイッチSW1,SW2を収容する筐体15と、を備える。スイッチSW1,SW2の動作状況に応じて被測定サンプル8と校正用サンプル1のいずれかが測定回路に接続され、その静特性が測定回路に測定される。
【選択図】図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
接続対象の電力用半導体の静特性を測定する測定回路と、
電力用半導体の被測定サンプルと接触する検出プローブと、
電力用半導体の校正用サンプルと、
前記測定回路と前記検出プローブの接続または非接続、および前記測定回路と前記校正用サンプルの接続または非接続を切り替えるスイッチと、
前記測定回路、前記校正用サンプル、および前記スイッチを収容する筐体と、を備え、
前記スイッチの動作状況に応じて前記被測定サンプルと前記校正用サンプルのいずれかが前記測定回路に接続され、その静特性が前記測定回路に測定される、
電力用半導体検査装置。
【請求項2】
前記スイッチは、ディスクリート型の半導体スイッチング素子である、
請求項1に記載の電力用半導体検査装置。
【請求項3】
前記校正用サンプルは、前記筐体に脱着可能なカートリッジに格納される、
請求項1または請求項2に記載の電力用半導体検査装置。
【請求項4】
前記校正用サンプルにはメイン校正用サンプルとサブ校正用サンプルとがあり、
前記スイッチは、前記メイン校正用サンプルを前記測定回路に接続した後、前記メイン校正用サンプルの測定値と基準値との差異が閾値以上である場合に、前記サブ校正用サンプルを前記測定回路に接続する、
請求項3に記載の電力用半導体検査装置。
【請求項5】
前記カートリッジには、前記カートリッジに格納される前記校正用サンプルの型式を表すバーコードが付され、
前記バーコードを読み取るリーダーが接続された、
請求項3または請求項4に記載の電力用半導体検査装置。
【請求項6】
前記カートリッジに隣接して設けられ、隣接する前記カートリッジに格納された前記校正用サンプルの温度を調節する温度調節機構をさらに備える、
請求項3から請求項5のいずれか1項に記載の電力用半導体検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、電力用半導体の検査に関する。
【背景技術】
【0002】
従来の電力用半導体検査装置(以下、単に「検査装置」とも称する)は、電力用半導体の出荷検査を開始する前の健全性確認を以下のように実施する。一般的には、校正用サンプルを下治具の上に固定し、検出プローブを備えた上治具をプレスすることにより、校正用サンプルと測定機を接続し、主回路電源より検出プローブに電源を供給して検査を行う。特許文献1には、検査治具をプレスして校正用サンプルの電気特性を測定することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2007−198750号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
検査装置の健全性確認は、電力用半導体の検査を実施する前に、校正用サンプルを用いて実施される。しかし、作業者が校正用サンプルのセットを手動で行うため検査を開始するまでに時間を要していた。本発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、健全性確認を容易に行うことのできる電力用半導体検査装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明の電力用半導体検査装置は、接続対象の電力用半導体の静特性を測定する測定回路と、電力用半導体の被測定サンプルと接触する検出プローブと、電力用半導体の校正用サンプルと、前記測定回路と前記検出プローブの接続または非接続、および前記測定回路と前記校正用サンプルの接続または非接続を切り替えるスイッチと、前記測定回路、前記校正用サンプル、および前記スイッチを収容する筐体と、を備え、前記スイッチの動作状況に応じて前記被測定サンプルと前記校正用サンプルのいずれかが前記測定回路に接続され、その静特性が前記測定回路に測定される。
【発明の効果】
【0006】
本発明の電力用半導体検査装置は、筐体に校正用サンプルを内蔵し、スイッチの制御により測定回路の測定対象を校正用サンプルと被測定サンプルの間で切り替える。従って、電力用半導体検査装置の健全性確認を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
図1】実施の形態1の電力用半導体検査装置の構成を示す図である。
図2】実施の形態1の電力用半導体検査装置の回路図である。
図3】ディスクリート型の半導体スイッチング素子でスイッチを構成した実施の形態1の電力用半導体検査装置の回路図である。
図4】実施の形態2の電力用半導体検査装置の構成を示す図である。
図5】実施の形態3の電力用半導体検査装置の構成を示す図である。
図6】実施の形態3の電力用半導体検査装置の回路図である。
図7】実施の形態3の電力用半導体検査装置による健全性確認処理を示すフローチャートである。
図8】実施の形態4の電力用半導体検査装置の構成を示す図である。
図9】実施の形態5の電力用半導体検査装置の構成を示す図である。
図10】前提技術の電力用半導体検査装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
<A.前提技術>
図10は、前提技術の電力用半導体検査装置100の構成を示している。電力用半導体検査装置100は、測定機5、下治具2、検出プローブ3、および上治具4を備えている。検出プローブ3は上治具4に固定されると共に、配線で測定機5と接続されている。測定機5は、主回路・制御電源6と、主回路・制御電源6を収納する筐体15とを備えている。
【0009】
電力用半導体検査装置100の健全性確認は、以下のように行われる。まず、校正用サンプル1を下治具2の上に固定する。そして、検出プローブ3を備えた上治具4をプレスすることにより、校正用サンプル1と主回路・制御電源6を電気的に接触する。主回路・制御電源6から検出プローブ3に電源を供給し、校正用サンプル1の電気的特性を測定する。
【0010】
<B.実施の形態1>
<B−1.構成>
図1は、実施の形態1の電力用半導体検査装置101の構成を示している。図1において、図10に示した前提技術と同一の構成には同一の参照符号を付している。電力用半導体検査装置101は、測定機51、下治具2、検出プローブ3、および上治具4を備えている。
【0011】
測定機51は、主回路・制御電源6に加えて、校正用サンプル1と、コネクタ7を筐体15に内蔵している。校正用サンプル1は、測定機51の筐体15内において主回路・制御電源6の近くに設けられ、コネクタ7を介して主回路・制御電源6と配線接続される。主回路・制御電源6は、校正用サンプル1と接続されると、校正用サンプル1に電圧または電流を供給する。校正用サンプル1は、量産の製品サンプルである被測定サンプル8と同一の電気特性を有する。電力用半導体検査装置101は、校正用サンプル1の静特性を測定することにより、電力用半導体検査装置101が前回測定時と同じ状態であるか見極める。
【0012】
下治具2の上には被測定サンプル8が固定される。被測定サンプル8とは出荷検査を行う電力用半導体である。検出プローブ3を備えた上治具4と下治具2とで被測定サンプル8を挟み込み、プレスすることで、被測定サンプル8が検出プローブ3と電気的に接触する。
【0013】
図2は、電力用半導体検査装置101の回路図を示している。主回路・制御電源6は、直流電流源I、内部インピーダンスZs、電圧計V、スイッチSW1,SW2を備えている。直流電流源I、内部インピーダンスZs、および電圧計Vの並列接続によって、測定回路61が構成されている。測定回路61は、スイッチSW1を介して校正用サンプル1と接続し、スイッチSW2を介して検出プローブ3と接続する。
【0014】
通常、スイッチSW1,SW2にはリレーが用いられるが、ディスクリート型の半導体スイッチング素子が用いられても良い。ディスクリート型の半導体スイッチング素子は、例えばバイポーラトランジスタ、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)、またはIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)である。図3は、IGBT Tr1でスイッチSW1を構成し、IGBT Tr2でスイッチSW2を構成した電力用半導体検査装置101の回路図を示している。測定回路61と校正用サンプル1または被測定サンプル8との導通をディスクリート型の半導体スイッチング素子により制御することで、機械式のリレーよりも高い信頼性が得られる。
【0015】
<B−2.動作>
主回路・制御電源6は、スイッチSW1とスイッチSW2のいずれか一方を導通状態とし、他方を非導通状態とする。電力用半導体検査装置101の健全性確認を行う場合、主回路・制御電源6は、スイッチSW1を導通状態とし、スイッチSW2を非導通状態とする。これにより、被測定サンプル8が測定回路61から電気的に切り離される一方、校正用サンプル1が測定回路61に接続される。すなわち、測定回路61の接続対象が校正用サンプル1となる。直流電流源Iは校正用サンプル1に直流電流を供給し、電圧計Vは校正用サンプル1の両端の電圧を測定する。
【0016】
出荷検査を行う場合、主回路・制御電源6は、スイッチSW1を非導通状態とし、スイッチSW2を導通状態とする。これにより、校正用サンプル1が測定回路61から電気的に切り離される一方、被測定サンプル8が測定回路61に接続される。すなわち、測定回路61の接続対象が被測定サンプル8となる。直流電流源Iは被測定サンプル8に直流電流を供給し、電圧計Vは被測定サンプル8の両端の電圧を測定する。
【0017】
<B−3.効果>
実施の形態1の電力用半導体検査装置101は、接続対象の電力用半導体の静特性を測定する測定回路61と、電力用半導体の被測定サンプル8と接触する検出プローブ3と、電力用半導体の校正用サンプル1と、測定回路61と検出プローブ3の接続または非接続、および測定回路61と校正用サンプル1の接続または非接続を切り替えるスイッチSW1,SW2と、測定回路61、校正用サンプル1、およびスイッチSW1,SW2を収容する筐体と、を備え、スイッチSW1,SW2の動作状況に応じて被測定サンプル8と校正用サンプル1のいずれかが測定回路に接続され、その静特性が測定回路61に測定される。このような構成によれば、健全性確認を行う際に、校正用サンプル1を治具へ取り付ける手動の作業が不要となるため、容易に自主校正が行うことが可能となる。
【0018】
<C.実施の形態2>
<C−1.構成>
図4は、実施の形態2の電力用半導体検査装置102の構成を示す図である。電力用半導体検査装置102は、実施の形態1の電力用半導体検査装置101の構成と比較すると、測定機51に代えて測定機52を備えている。測定機52は、校正用サンプル1を格納したカートリッジ9を有する点で測定機51と異なる。カートリッジ9は、測定機52の筐体15に脱着可能である。
【0019】
このような構成によれば、校正用サンプル1の故障時に、作業者は筐体15からカートリッジ9を取り出して、カートリッジ9内の校正用サンプル1を交換し、再度カートリッジ9を筐体15にはめ込むという対応が可能である。なお、カートリッジ9には接続コネクタが搭載されており、校正用サンプル1を格納したカートリッジ9が筐体15にはめ込まれた状態で、校正用サンプル1はスイッチSW1と接続されている。そのため、作業者は、校正用サンプル1の交換時に配線作業を行う必要がない。
【0020】
<C−2.効果>
実施の形態2の電力用半導体検査装置102において、校正用サンプル1は、筐体15に脱着可能なカートリッジ9に格納される。そのため、作業者は、カートリッジ9を筐体15から取り出した後にカートリッジ9内の校正用サンプル1を交換し、再度カートリッジ9を筐体15にはめ込むことにより、測定機52に内蔵の校正用サンプル1を容易に交換することができる。そのため、例えば、校正用サンプル1が破壊した場合でも、校正用サンプル1を交換して早期に復旧することが可能となる。
【0021】
<D.実施の形態3>
<D−1.構成>
図5は、実施の形態3の電力用半導体検査装置103の構成を示している。電力用半導体検査装置103は、実施の形態2の電力用半導体検査装置102の構成において、測定機52に代えて測定機53を備えたものである。測定機53の筐体15に脱着可能なカートリッジ9は、校正用サンプル1に加えて予備の校正用サンプル10を格納している。校正用サンプル1をメイン校正用サンプル、校正用サンプル10をサブ校正用サンプルとも称する。それ以外の測定機53の構成は測定機52と同様である。
【0022】
図6は、電力用半導体検査装置103の回路図である。測定機53は、測定機51のスイッチSW1に代えてスイッチSW11を備えている。スイッチSW1は、測定回路61と校正用サンプル1の接続と非接続を切り替えていた。これに対してスイッチSW11は、測定回路61の接続状態を、校正用サンプル1との接続した状態、校正用サンプル10との接続した状態、いずれとも接続しない状態、という3つの状態間で切り替える。
【0023】
<D−2.動作>
図7は、実施の形態3の電力用半導体検査装置103の健全性確認処理を示すフローチャートである。まず、スイッチSW2が非導通となって被測定サンプル8を測定回路61から切り離すとともに、スイッチSW11が測定回路61と校正用サンプル1を接続する。そして、測定回路61が校正用サンプル1の静特性を測定する(ステップS1)。次に、主回路・制御電源6は、校正用サンプル1の測定値を図示しないメモリ内の基準値と比較する(ステップS2)。校正用サンプル1の測定値と基準値との差異が予め定められた閾値未満であれば(ステップS2でNo)、主回路・制御電源6は健全性確認処理を終了し、そのまま被測定サンプル8の測定に移行する。
【0024】
一方、ステップS2において校正用サンプル1の測定値と基準値との差異が閾値以上であれば(ステップS2でYes)、スイッチSW11が測定回路61と校正用サンプル10を接続し、測定回路61が校正用サンプル10の静特性を測定する(ステップS3)。次に、主回路・制御電源6は、校正用サンプル10の測定値を図示しないメモリ内の基準値と比較する(ステップS4)。校正用サンプル10の測定値と基準値との差異が予め定められた閾値未満であれば(ステップS4でNo)、主回路・制御電源6は健全性確認処理を終了し、そのまま被測定サンプル8の測定に移行する。
【0025】
一方、ステップS4において校正用サンプル10の測定値と基準値との差異が閾値以上であれば(ステップS4でYes)、主回路・制御電源6は校正用サンプルが2台とも故障したと判断し、作業者によるカートリッジ9の交換を待機する(ステップS5)。作業者がカートリッジ9を交換すると(ステップS5でYes)、主回路・制御電源6の処理はステップS1に戻り、再び校正用サンプル1を測定する。
【0026】
<D−3.効果>
電力用半導体検査装置103において、校正用サンプルにはメイン校正用サンプルである校正用サンプル1とサブ校正用サンプルである校正用サンプル10とがある。そして、スイッチSW1,SW2は、メイン校正用サンプルを測定回路61に接続した後、メイン校正用サンプルの測定値と基準値との差異が閾値以上である場合に、サブ校正用サンプルを測定回路61に接続する。そのため、電力用半導体検査装置103は、メイン校正用サンプルが故障しても、サブ校正用サンプルに切り替えて健全性確認処理を続行することができ、校正用サンプルの交換作業による装置の停止が抑制される。
【0027】
<E.実施の形態4>
<E−1.構成>
図8は、実施の形態4の電力用半導体検査装置104の構成を示している。電力用半導体検査装置104は、実施の形態2の電力用半導体検査装置102の構成において、測定機52に代えて測定機54を備えたものである。測定機54は、リーダー11を接続可能に構成されている。リーダー11は、筐体15から取り外したカートリッジ9の側面に記載されたバーコードを読み取ることにより、カートリッジ9に格納された校正用サンプル1(校正用サンプル1は図8に図示せず。図4参照)の型式を識別する。すなわち、カートリッジ9の側面には、カートリッジ9に格納された校正用サンプル1の型式を表すバーコードが付されている。
【0028】
ここでは、実施の形態4の電力用半導体検査装置104を、実施の形態2の電力用半導体検査装置102にリーダー11を加えた構成として説明している。しかし、実施の形態3の電力用半導体検査装置102にリーダー11を加えることも可能である。
【0029】
<E−2.効果>
電力用半導体検査装置104において、カートリッジ9にはカートリッジ9に格納される校正用サンプル1の型式を表すバーコードが付され、測定機54に接続されたリーダー11がバーコードを読み取って校正用サンプル1の型式を識別する。そのため、主回路・制御電源6は、リーダー11が読み取って識別した校正用サンプル1の型式に応じたプログラムを起動し、健全性確認処理を行うことができる。すなわち、電力用半導体検査装置104は、多品種の校正用サンプル1を自動認識することができる。
【0030】
<F.実施の形態5>
<F−1.構成>
図9は、実施の形態5の電力用半導体検査装置105の構成を示している。電力用半導体検査装置105は、実施の形態2の電力用半導体検査装置102の構成において、測定機52に代えて測定機55を備えている。測定機55は、測定機52の構成に加えて、カートリッジ13とヒーター14を筐体15内に有している。カートリッジ13には、カートリッジ9に格納されている校正用サンプル1と同じ型式の校正用サンプル16が格納されている。カートリッジ13の下面には温度調整機構であるヒーター14が設置されている。ヒーター14によりカートリッジ13を加熱することで、高温環境下で校正用サンプル16を測定することができる。ヒーター14の温度は、最大200℃程度である。
【0031】
ヒーター14はカートリッジ13内の校正用サンプル16を温めることが出来ればよいため、カートリッジ13に隣接して設けられていればよく、カートリッジ13の下面は配置の一例である。
【0032】
校正用サンプル1,16は、実施の形態3の校正用サンプル1,10のように、スイッチによりいずれか一方が選択されて測定回路61に接続される。
【0033】
図9では、カートリッジ13の下面に温度調整機構を設けたが、カートリッジ13とカートリッジ9の下面の両方に温度調整機構を設けても良い。
【0034】
<F−2.効果>
実施の形態5の電力用半導体検査装置105は、カートリッジ13に隣接して設けられ、隣接するカートリッジ13に格納された校正用サンプル16の温度を調節する温度調節機構であるヒーター14を備える。最近、電力用半導体の性能を最大限活用する観点から、その動作温度が高温化しているため、電力用半導体装置の検査を高温下でも精度よく行うことが求められている。実施の形態5の電力用半導体検査装置105によれば、ヒーター14により加熱した状態で測定回路61が校正用サンプル16を測定することにより、高温環境での健全性確認を行うことができる。そのため、高温動作するパワー半導体装置の特性検査が容易になる。
【0035】
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。
【符号の説明】
【0036】
1,10,16 校正用サンプル、2 下治具、3 検出プローブ、4 上治具、5 測定機、6 制御電源、7 コネクタ、8 被測定サンプル、9 カートリッジ、11 リーダー、13 カートリッジ、14 ヒーター、15 筐体、51−55 測定機、61 測定回路、100−105 電力用半導体検査装置。
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10