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JP7506922B2 - Power Cycle Test Equipment - Google Patents

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JP7506922B2
JP7506922B2 JP2020189919A JP2020189919A JP7506922B2 JP 7506922 B2 JP7506922 B2 JP 7506922B2 JP 2020189919 A JP2020189919 A JP 2020189919A JP 2020189919 A JP2020189919 A JP 2020189919A JP 7506922 B2 JP7506922 B2 JP 7506922B2
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誠一郎 木原
尚利 光崎
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  • Testing Of Individual Semiconductor Devices (AREA)

Description

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。 The present invention relates to a semiconductor testing device that performs power cycle testing on semiconductor elements such as SiC, IGBT, MOS-FET, GaN, and bipolar transistors, and a method for testing semiconductor elements.

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。 To provide a semiconductor testing device and a semiconductor element testing method that can efficiently reproduce stresses similar to failure modes in the environment in which semiconductor elements are used, and can evaluate power semiconductor elements and the like with high reliability.

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。 Power semiconductors are semiconductors that can handle high voltages and large currents. For example, HEVs/EVs, which are "advanced technologies" that combine inverters incorporating the latest power semiconductors with motors, are currently becoming more and more popular. In the future, this combination is expected to become the "core" that will contribute to the electrification of various types of transportation equipment, including trains, ships, aircraft, and satellites.

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。 Power semiconductors come in a wide variety of sizes and types, as they are used for everything from small amounts of power supply for CPUs and memory to large amounts of power supply to drive motors.

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。 To further improve energy conversion efficiency, development of new materials for wide-gap power semiconductors, such as SiC (silicon carbide) and GaN (gallium nitride), is also progressing.

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。 Because power semiconductors can handle large amounts of electricity, they also generate a lot of heat and need to be cooled efficiently. For this reason, many factors must be considered when it comes to mounting reliability.

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。 The lifespan of a power semiconductor element can be determined by thermal fatigue caused by heat generation within the power semiconductor element itself, or by thermal fatigue caused by temperature changes in the external environment of the power semiconductor element. There is also a lifespan due to voltage fatigue caused by the voltage applied to the gate insulating film of the power semiconductor element.

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。 Generally, life tests for power semiconductor elements are performed by repeatedly turning current on and off to the semiconductor element. For example, tests are performed by setting an applied voltage and current to the emitter terminal (source terminal) and collector terminal (drain terminal) of the transistor of the semiconductor element, and applying a periodic on-off signal (operation/non-operation signal) to the gate terminal.

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。 The current applied to the semiconductor element during testing is large, at several hundred amperes, and requires low-resistance wiring to avoid heat generation and voltage drop. Because the test current is large, the connections between the semiconductor element and the wiring must be made with low resistance.

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。 The semiconductor elements being tested are often connected in multiple stages, and when the semiconductor elements are transistors, the voltage between the channels varies greatly depending on the test conditions. If the test signal applied to the semiconductor element is not appropriate, the test signal may destroy the semiconductor element.

半導体素子の試験も多くの種類があり、試験の種類に対応させて配線の接続を変更する必要がある。配線の接続変更作業は多くの時間を必要とし、接続不良、接続ミスが発生する。
パワー半導体素子も小パッケージ化が進展しつつあり、小パッケージ化に伴い、パッケージの端子等の接続部面積も小さくなっている。
There are many types of semiconductor device tests, and it is necessary to change the wiring connections to correspond to the type of test. Changing the wiring connections takes a lot of time and can lead to poor connections and connection errors.
The packages of power semiconductor elements are also becoming smaller, and as the packages become smaller, the areas of the connection parts of the terminals of the packages are also becoming smaller.

特開2014-138488Patent Publication 2014-138488

従来の半導体試験装置では、トランジスタ117をオンオフ動作させるとともに、定電流Idをトランジスタのチャンネルに流すことにより、パワー半導体素子(トランジスタ等)の試験を実施する。 In conventional semiconductor testing equipment, tests are performed on power semiconductor elements (transistors, etc.) by turning transistor 117 on and off and passing a constant current Id through the transistor channel.

半導体素子試験装置(パワーサイクル試験装置)で実施する試験項目は多種多様であり、試験項目に対応させて、設定条件あるいは試験条件を変更する必要がある。 There are a wide variety of test items performed using semiconductor device test equipment (power cycle test equipment), and the settings or test conditions must be changed to accommodate the test items.

パワー半導体は、多種多様な信頼性試験を実施する必要があるが、従来の半導体素子試験装置では、多種多様な信頼性試験を効率良く実施できないという課題がある。 Power semiconductors require a wide variety of reliability tests, but conventional semiconductor element testing equipment has the problem of being unable to efficiently perform a wide variety of reliability tests.

半導体試験装置(パワーサイクル試験装置)で実施する試験項目は多種多様であり、試験項目に対応させて、トランジスタ117との接続を変更(結線を変更)する必要がある。 The test items performed by semiconductor test equipment (power cycle test equipment) are diverse, and it is necessary to change the connection (wire connection) to transistor 117 to correspond to the test items.

定電流Idは数百A以上の電流であることが多く、前記電流を流す接続配線211、電源配線212は太い線材を使用する必要がある。また、半導体電極端子に大きな電流Idが流れる。半導体素子の接続電極端子と接続配線間に接触抵抗があると、接触部が発熱し、半導体素子が破壊するという課題がある。 The constant current Id is often several hundred amperes or more, and the connection wiring 211 and power supply wiring 212 that carry this current must be made of thick wire. In addition, a large current Id flows through the semiconductor electrode terminal. If there is contact resistance between the connection electrode terminal of the semiconductor element and the connection wiring, the contact will generate heat, which can destroy the semiconductor element.

近年はパワー半導体素子も小パッケージ化が進展している。パワー半導体素子の小パッケージ化に伴い、パワー半導体素子の接続電極のサイズも小さくなっている。 In recent years, power semiconductor elements have also been getting smaller in packaging. As power semiconductor elements get smaller in packaging, the size of the connection electrodes of the power semiconductor elements has also become smaller.

パワー半導体素子の接続端子が小さくなると、接続基板の接続配線との接続が困難になる。また、接続抵抗も高くなる。パワー半導体素子には大電流が流れるため、接続抵抗が高くなると、接続部が発熱しパワー半導体素子が焼損する。 When the connection terminals of a power semiconductor element become smaller, it becomes difficult to connect to the connection wiring of the connection board. In addition, the connection resistance also increases. Because a large current flows through the power semiconductor element, if the connection resistance increases, the connection will heat up and the power semiconductor element will burn out.

パワー半導体素子の試験装置では、半田付けなどにより固定をすることができない。パワー半導体素子の試験装置では、試験するパワー半導体素子を脱着可能なようにする必要がある。 Test equipment for power semiconductor elements cannot be fixed by soldering or other methods. It is necessary for test equipment for power semiconductor elements to be able to detach the power semiconductor elements to be tested.

試験項目に対応させるための太い線材の配線の接続変更は、長時間を必要とし、また、配線の接続変更のための作業スペースを必要とするため、試験装置が大きくなるという課題がある。 Changing the connections of thick wires to accommodate test items takes a long time, and because it requires work space to change the wiring connections, there is an issue that the test equipment becomes large.

本発明の半導体素子試験装置は、1つのデバイスが通電オフの期間中に、他のデバイスに通電する通電切り替え部と、複数の電源装置、複数の温度測定装置、ノイズコントロール制御装置を具備する。
本発明の半導体装置は、半導体デバイスをオン(動作)させる周期、オンさせる時間を任意に設定できる。
The semiconductor device testing apparatus of the present invention comprises a current switching section that energizes one device while the other device is in a power-off state, a plurality of power supply devices, a plurality of temperature measuring devices, and a noise control device.
In the semiconductor device of the present invention, the cycle and time for turning on (operating) the semiconductor device can be set arbitrarily.

パワー半導体素子を周期tc、オン時間ton、オフ時間toffのいずれかを変更あるいは制御することにより、パワー半導体素子に所定の電流が流れる時間、間隔を制御する。 By changing or controlling the cycle tc, on time ton, or off time toff of the power semiconductor element, the time and interval during which a specified current flows through the power semiconductor element is controlled.

パワー半導体素子にオン時間ton1で通電すると、パワー半導体素子の温度が徐々に上昇する。パワー半導体素子の温度情報はリアルタイムで取得し、温度に変換する。パワー半導体素子が目標温度Taになれば、パワー半導体素子をオンさせる時間をton2に変更し、パワー半導体素子の温度が一定値Taとなるように、パワー半導体素子のオン時間を制御する。 When a current is applied to a power semiconductor element for an on-time ton1, the temperature of the power semiconductor element gradually rises. Temperature information of the power semiconductor element is acquired in real time and converted into temperature. When the power semiconductor element reaches the target temperature Ta, the time for turning on the power semiconductor element is changed to ton2, and the on-time of the power semiconductor element is controlled so that the temperature of the power semiconductor element remains at a constant value Ta.

パワー半導体素子117は、裏面の平面部に電極端子226と、側面に信号端子227が形成または配置されている。または、パワー半導体素子117の裏面の平面部に電極端子226及び信号端子227が形成または配置されている。
接続基板514には、電極端子226と接続する電極パターン505が形成され、前記信号端子227と接続する電極パターン506が形成されている。
パワー半導体素子117は前記電極端子226を上方に向けて、サンプル配置プレート511のサンプル穴512に挿入されて位置決めされる。
The power semiconductor element 117 has electrode terminals 226 formed or disposed on a flat portion of the back surface and signal terminals 227 formed or disposed on a side surface. Alternatively, the electrode terminals 226 and the signal terminals 227 are formed or disposed on the flat portion of the back surface of the power semiconductor element 117.
On the connection board 514, an electrode pattern 505 that connects to the electrode terminal 226 is formed, and an electrode pattern 506 that connects to the signal terminal 227 is formed.
The power semiconductor element 117 is inserted into the sample hole 512 of the sample placement plate 511 with the electrode terminal 226 facing upward, and positioned.

信号端子227と接続基板514間には、異方向性導電ゴム504が配置される。接続基板514は押圧されることにより、信号端子227と電極パターン506とが電気的に接続される。 An anisotropic conductive rubber 504 is disposed between the signal terminal 227 and the connection board 514. The connection board 514 is pressed, so that the signal terminal 227 and the electrode pattern 506 are electrically connected.

以上のように、半導体素子117の電極端子226及び信号端子227と、接続基板514の電極パターン506と信号端子227間に異方性導電ゴム504を挟持させる。異方性導電ゴム504により電極パターン506と信号端子227間が電気的に接続される。電極パターン505と電極パターン506間は耐熱レジスト523が形成される。電極パターンは接続部507と接続され、接続部507に試験電流を印加して、半導体素子117を試験する。 As described above, the anisotropic conductive rubber 504 is sandwiched between the electrode terminal 226 and signal terminal 227 of the semiconductor element 117 and the electrode pattern 506 and signal terminal 227 of the connection board 514. The anisotropic conductive rubber 504 electrically connects the electrode pattern 506 and the signal terminal 227. A heat-resistant resist 523 is formed between the electrode pattern 505 and the electrode pattern 506. The electrode pattern is connected to the connection portion 507, and a test current is applied to the connection portion 507 to test the semiconductor element 117.

本発明の半導体素子試験装置及び半導体の試験方法では、デバイス状態をリアルタイムに表示でき、半導体デバイスの温度の正確な測定ができる。また、半導体デバイスの完全破壊前に試験の停止が可能であり、リアルタイムで熱抵抗測定が可能であり、Kファクターの自動測定が可能という効果がある。
本発明の半導体素子試験装置は、押圧時に異方向性導電ゴム504により信号端子227と電極パターン506とが電気的に接続される。
The semiconductor element testing apparatus and semiconductor testing method of the present invention can display the device state in real time, accurately measure the temperature of the semiconductor device, and can stop the test before the semiconductor device is completely destroyed, and can measure the thermal resistance in real time and automatically measure the K-factor.
In the semiconductor device testing apparatus of the present invention, the signal terminals 227 and the electrode patterns 506 are electrically connected by the anisotropic conductive rubber 504 when pressed.

試験をするパワー半導体素子117は、異方向性導電ゴム504を除去することにより、取外しすることができる。また、接続基板514の配線パターンを試験するパワー半導体素子117の形状の一致させること、また、配線接続パターンを考慮することにより、多種多様な試験を実施することができる。 The power semiconductor element 117 to be tested can be removed by removing the anisotropic conductive rubber 504. In addition, by matching the wiring pattern of the connection board 514 to the shape of the power semiconductor element 117 to be tested and taking into consideration the wiring connection pattern, a wide variety of tests can be performed.

半導体素子の説明図及び等価回路図である。1A and 1B are an explanatory diagram and an equivalent circuit diagram of a semiconductor element. 半導体素子の平面図及び断面図である。1A and 1B are a plan view and a cross-sectional view of a semiconductor element. 本発明の半導体試験装置における接続基板の等価回路図及び説明図である。3A and 3B are an equivalent circuit diagram and an explanatory diagram of a connection board in the semiconductor testing device of the present invention; 半導体素子の説明図及び等価回路図である。1A and 1B are an explanatory diagram and an equivalent circuit diagram of a semiconductor element. 半導体素子の平面図及び断面図である。1A and 1B are a plan view and a cross-sectional view of a semiconductor element. 本発明の半導体試験装置における接続基板の等価回路図及び説明図である。3A and 3B are an equivalent circuit diagram and an explanatory diagram of a connection board in the semiconductor testing device of the present invention; 半導体素子の説明図及び等価回路図である。1A and 1B are an explanatory diagram and an equivalent circuit diagram of a semiconductor element. 半導体素子の説明図及び等価回路図である。1A and 1B are an explanatory diagram and an equivalent circuit diagram of a semiconductor element. 本発明の半導体試験装置におけるサンプル配置プレートの説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of a sample placement plate in the semiconductor testing device of the present invention. 本発明の半導体試験装置における接続基板の説明図である。1 is an explanatory diagram of a connection board in a semiconductor testing device according to the present invention; 本発明の半導体試験装置における接続基板の説明図である。1 is an explanatory diagram of a connection board in a semiconductor testing device according to the present invention; 本発明の半導体試験装置における接続基板の説明図である。1 is an explanatory diagram of a connection board in a semiconductor testing device according to the present invention; 本発明の半導体試験装置における接続基板の説明図である。1 is an explanatory diagram of a connection board in a semiconductor testing device according to the present invention; 本発明の半導体試験装置における押圧プレートの説明図である。4 is an explanatory diagram of a pressing plate in the semiconductor testing device of the present invention. 本発明の半導体試験装置における半導体素子の実装方法の説明図である。1 is an explanatory diagram of a mounting method of a semiconductor element in a semiconductor testing device of the present invention. 本発明の半導体試験装置における半導体素子の実装方法の説明図である。1 is an explanatory diagram of a mounting method of a semiconductor element in a semiconductor testing device of the present invention. 本発明の半導体試験装置における半導体素子の実装方法の説明図である。1 is an explanatory diagram of a mounting method of a semiconductor element in a semiconductor testing device of the present invention. 本発明の半導体試験装置における半導体素子の実装方法の説明図である。1 is an explanatory diagram of a mounting method of a semiconductor element in a semiconductor testing device of the present invention. 半導体素子の説明図及び等価回路図である。1A and 1B are an explanatory diagram and an equivalent circuit diagram of a semiconductor element. 本発明の半導体試験装置におけるサンプル配置プレートの説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of a sample placement plate in the semiconductor testing device of the present invention. 本発明の半導体試験装置における半導体素子の実装方法の説明図である。1 is an explanatory diagram of a mounting method of a semiconductor element in a semiconductor testing device of the present invention. 本発明の半導体試験装置の説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of a semiconductor testing device according to the present invention. 本発明の半導体試験装置の説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of a semiconductor testing device according to the present invention. 本発明の半導体試験装置の説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of a semiconductor testing device according to the present invention. 本発明の半導体試験装置の説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of a semiconductor testing device according to the present invention. 本発明の半導体試験装置における半導体素子の実装方法の説明図である。1 is an explanatory diagram of a mounting method of a semiconductor element in a semiconductor testing device of the present invention. 本発明の半導体試験装置の説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of a semiconductor testing device according to the present invention. 本発明の半導体試験装置の等価回路図及びブロック図である。1A and 1B are an equivalent circuit diagram and a block diagram of a semiconductor testing device according to the present invention; 本発明の半導体試験装置の構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a semiconductor testing device according to the present invention. 本発明の半導体試験装置の構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a semiconductor testing device according to the present invention. 本発明の半導体試験装置の説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of a semiconductor testing device according to the present invention. 本発明の半導体試験装置の説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of a semiconductor testing device according to the present invention. 本発明の半導体試験装置の説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of a semiconductor testing device according to the present invention. 本発明の半導体試験装置の説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of a semiconductor testing device according to the present invention. 本発明の半導体試験装置におけるヒートパイプの説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of a heat pipe in the semiconductor testing device of the present invention. 本発明の半導体試験装置の説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of a semiconductor testing device according to the present invention. 本発明の半導体試験装置の説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of a semiconductor testing device according to the present invention. 本発明の半導体試験装置の説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of a semiconductor testing device according to the present invention. 本発明の半導体試験装置の説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of a semiconductor testing device according to the present invention. 本発明の半導体試験装置におけるヒートパイプの説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of a heat pipe in the semiconductor testing device of the present invention. 本発明の半導体試験装置におけるヒートパイプの説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of a heat pipe in the semiconductor testing device of the present invention. 本発明の半導体試験装置におけるヒートパイプの説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of a heat pipe in the semiconductor testing device of the present invention. 本発明の半導体試験装置におけるヒートパイプの説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of a heat pipe in the semiconductor testing device of the present invention. 本発明の半導体素子の試験方法の説明図である。1 is an explanatory diagram of a method for testing a semiconductor element according to the present invention; 本発明の半導体素子の試験方法の説明図である。1 is an explanatory diagram of a method for testing a semiconductor element according to the present invention; 本発明の半導体素子の試験方法の説明図である。1 is an explanatory diagram of a method for testing a semiconductor element according to the present invention; 本発明の半導体素子の試験方法の説明図である。1 is an explanatory diagram of a method for testing a semiconductor element according to the present invention; 本発明の半導体素子の試験方法の説明図である。1 is an explanatory diagram of a method for testing a semiconductor element according to the present invention; 本発明の半導体素子の試験方法の説明図である。1 is an explanatory diagram of a method for testing a semiconductor element according to the present invention; 本発明の半導体素子の試験方法の説明図である。1 is an explanatory diagram of a method for testing a semiconductor element according to the present invention; 本発明の半導体素子の試験方法の説明図である。1 is an explanatory diagram of a method for testing a semiconductor element according to the present invention; 本発明の半導体素子の試験方法の説明図である。1 is an explanatory diagram of a method for testing a semiconductor element according to the present invention; 本発明の半導体試験装置におけるサンプル配置プレートの説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of a sample placement plate in the semiconductor testing device of the present invention. 本発明の半導体試験装置における接続基板の説明図である。1 is an explanatory diagram of a connection board in a semiconductor testing device according to the present invention; 半導体素子の説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of a semiconductor element. 本発明の半導体試験装置の説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of a semiconductor testing device according to the present invention. 本発明の半導体試験装置の説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of a semiconductor testing device according to the present invention. 本発明の半導体素子試験装置の説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of a semiconductor device testing device according to the present invention. 本発明の半導体素子試験装置の説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of a semiconductor device testing device according to the present invention. 本発明の半導体素子試験方法の説明図である。1 is an explanatory diagram of a semiconductor device testing method according to the present invention; 本発明の半導体素子試験方法の説明図である。1 is an explanatory diagram of a semiconductor device testing method according to the present invention; 本発明の半導体素子試験方法の説明図である。1 is an explanatory diagram of a semiconductor device testing method according to the present invention; 本発明の半導体素子試験方法の説明図である。1 is an explanatory diagram of a semiconductor device testing method according to the present invention; 本発明の半導体素子試験方法の説明図である。1 is an explanatory diagram of a semiconductor device testing method according to the present invention; 本発明の半導体素子試験方法の説明図である。1 is an explanatory diagram of a semiconductor device testing method according to the present invention; 本発明の半導体素子試験方法の説明図である。1 is an explanatory diagram of a semiconductor device testing method according to the present invention; 本発明の半導体素子試験方法の説明図である。1 is an explanatory diagram of a semiconductor device testing method according to the present invention; 本発明の半導体素子試験装置の構造図である。1 is a structural diagram of a semiconductor device testing device according to the present invention; 本発明の半導体素子試験装置の構造図である。1 is a structural diagram of a semiconductor device testing device according to the present invention; 本発明の半導体素子試験装置の構造図である。1 is a structural diagram of a semiconductor device testing device according to the present invention; 本発明の半導体素子試験装置の構造図である。1 is a structural diagram of a semiconductor device testing device according to the present invention; 本発明の半導体素子試験装置の構造図である。1 is a structural diagram of a semiconductor device testing device according to the present invention;

以下、添付した図面を参照して、本発明の実施の形態に係るパワーサイクル試験等のパワー半導体試験装置及びパワー半導体素子の試験方法を説明する。 The following describes a power semiconductor testing device and a power semiconductor element testing method for power cycle testing and the like according to an embodiment of the present invention, with reference to the attached drawings.

明細書で記載する実施形態では、パワー半導体素子のうち、IGBTを例にとって説明する。本発明はIGBTに限定されるものではなく、SiC、MOSFET、JFET、トランジスタ等の各種のパワー半導体素子に適用することができる。 In the embodiments described in the specification, an IGBT is used as an example of a power semiconductor element. The present invention is not limited to IGBTs, and can be applied to various power semiconductor elements such as SiC, MOSFETs, JFETs, and transistors.

本発明はトランジスタだけに適用されるものではなく、ダイオード等の2端子素子にも本発明は適用できる。また、サイリスタ、トライアック等の他のパワー半導体素子にも適用できる。
本発明はパワー半導体素子に限定されるものではなく、低電力用の半導体素子、小信号制御用の半導体素子にも本発明は適用できることは言うまでもない。
The present invention is not limited to being applied to transistors, but can also be applied to two-terminal elements such as diodes, etc. Also, the present invention can be applied to other power semiconductor elements such as thyristors and triacs.
The present invention is not limited to power semiconductor elements, but it goes without saying that the present invention can also be applied to low-power semiconductor elements and semiconductor elements for small-signal control.

本発明は素子あるいは部品に電流あるいは電圧等を印加して試験を行うものである。したがって、試験対象はパワー半導体素子に限定されるものではない。たとえば、電力用抵抗素子、サーミスタ、ポジスタ、ZNR、ホトトランジスタ、ホトダイオード、ショットキーダイオード、高速ダイオード、スピーカー、モーター、メカニカルリレー等にも適用できることは言うまでもない。 The present invention applies a current or voltage to an element or component to perform testing. Therefore, the test subjects are not limited to power semiconductor elements. It goes without saying that the test can also be applied to power resistors, thermistors, posistors, ZNRs, phototransistors, photodiodes, Schottky diodes, high-speed diodes, speakers, motors, mechanical relays, etc.

発明を実施するための形態を説明するための各図面において、同一の機能を有する要素には同一の符号を付し、説明を省略する場合がある。また、本明細書に記載する実施例は、それぞれの実施例と組み合わせることができる。 In each drawing for explaining the embodiment of the invention, elements having the same function are given the same reference numerals, and the description may be omitted. In addition, the embodiments described in this specification may be combined with each other.

図1は試験をする半導体素子117の説明図及び等価回路図である。図1(a)は、一例としての試験をする半導体素子117を裏面から見た状態を模式的に図示した説明図である。図1(b)は半導体素子の等価回路図である。 Figure 1 is an explanatory diagram and an equivalent circuit diagram of a semiconductor element 117 to be tested. Figure 1(a) is an explanatory diagram that shows a schematic diagram of an example of a semiconductor element 117 to be tested as viewed from the back side. Figure 1(b) is an equivalent circuit diagram of the semiconductor element.

図1(a)において、半導体素子等の形状として、SOP (Small Outline Package) が例示される。SOPの裏面に、電極端子226a、電極端子226bが形成されている。SOPでは信号端子227がパッケージの裏面(電極端子226が形成されている面)と側面部に形成または配置されている。 In FIG. 1(a), an SOP (Small Outline Package) is shown as an example of the shape of a semiconductor element, etc. Electrode terminals 226a and 226b are formed on the back surface of the SOP. In the SOP, signal terminals 227 are formed or placed on the back surface (the surface on which electrode terminals 226 are formed) and side surfaces of the package.

半導体素子117としてトランジスタを例示している。トランジスタ117は大電流を印加するP端子(トランジスタ117のコレクタ端子)と大電流を印加するN端子(トランジスタ117のエミッタ端子)を有する。 A transistor is shown as an example of the semiconductor element 117. The transistor 117 has a P terminal (collector terminal of the transistor 117) to which a large current is applied, and an N terminal (emitter terminal of the transistor 117) to which a large current is applied.

電極端子226上には、めっき膜524(図示せず)が形成される。めっき膜524は、Ni-P膜として説明するが、他に、NiあるいはNi-Bで薄膜を形成してもよい。めっき膜524(図示せず)は電極パターンと密着良く接合できる材料であれば、いずれの材料物であってもよい。ニッケル(Ni)以外に、たとえば、錫、銀、金、銅、鉛、亜鉛、あるいはこれらの合金等が例示される。 A plating film 524 (not shown) is formed on the electrode terminal 226. The plating film 524 is described as a Ni-P film, but a thin film of Ni or Ni-B may also be used. The plating film 524 (not shown) may be made of any material as long as it can be bonded closely to the electrode pattern. Examples of materials other than nickel (Ni) include tin, silver, gold, copper, lead, zinc, and alloys of these.

めっき膜524(図示せず)の膜厚は、1μm以上20μm以下の膜厚とすることが好ましい。特に、2μm以上6μm以下の膜厚にすることが好ましい。めっき膜524上には、金めっき膜525(図示せず)を形成することが好ましい。 The thickness of the plating film 524 (not shown) is preferably 1 μm or more and 20 μm or less. In particular, it is preferably 2 μm or more and 6 μm or less. It is preferable to form a gold plating film 525 (not shown) on the plating film 524.

電極端子226上に形成するめっき524膜は、端子227上に形成するめっき膜524よりのも厚くする。または、電極端子226上にめっき膜524を形成し、端子227上はめっき膜524を形成しない。または、信号端子227上に形成するめっき524膜は、電極端子226上に形成するめっき膜524よりも薄くする。 The plating film 524 formed on the electrode terminal 226 is made thicker than the plating film 524 formed on the terminal 227. Alternatively, the plating film 524 is formed on the electrode terminal 226, and the plating film 524 is not formed on the terminal 227. Alternatively, the plating film 524 formed on the signal terminal 227 is made thinner than the plating film 524 formed on the electrode terminal 226.

めっき膜524(図示せず)の膜厚と金めっき膜525(図示せず)を加算した膜厚は、1μm以上10μm以下の膜厚にすることが好ましい。特に、2μm以上6μm以下の膜厚にすることが好ましい。 The thickness of the plating film 524 (not shown) plus the thickness of the gold plating film 525 (not shown) is preferably 1 μm or more and 10 μm or less. In particular, it is preferably 2 μm or more and 6 μm or less.

めっき膜524上には、金めっき525(図示せず)を形成することが好ましい。めっき膜524を電極端子226または信号端子227部に形成しない場合は、金めっき膜525を電極端子226または信号端子227部上に形成することが好ましい。 It is preferable to form gold plating 525 (not shown) on the plating film 524. If the plating film 524 is not formed on the electrode terminal 226 or the signal terminal 227, it is preferable to form the gold plating film 525 on the electrode terminal 226 or the signal terminal 227.

金めっき膜525(図示せず)の膜厚は0.01μm以上とする。金めっき膜525(図示せず)はめっき膜524の表面の酸化あるいは汚染を防止あるいは抑制する機能を有する。 The thickness of the gold plating film 525 (not shown) is 0.01 μm or more. The gold plating film 525 (not shown) has the function of preventing or suppressing oxidation or contamination of the surface of the plating film 524.

図2は、図1における半導体素子117の断面図である。図2(b)は、図2(a)のAA’線における断面図である。図2(c)は、図2(a)のBB’線における断面図である。半導体素子117のパッケージの表面には電極端子226が配置され、半導体素子117のパッケージの側面には信号線端子が配置される。 Figure 2 is a cross-sectional view of the semiconductor element 117 in Figure 1. Figure 2(b) is a cross-sectional view taken along line AA' in Figure 2(a). Figure 2(c) is a cross-sectional view taken along line BB' in Figure 2(a). Electrode terminals 226 are arranged on the surface of the package of the semiconductor element 117, and signal line terminals are arranged on the side of the package of the semiconductor element 117.

図3は、半導体素子117の電極端子226と接続部507の接続状態、及び信号端子227とコネクタ202の接続ピン502との接続状態を示す説明図である。 Figure 3 is an explanatory diagram showing the connection state between the electrode terminal 226 of the semiconductor element 117 and the connection portion 507, and the connection state between the signal terminal 227 and the connection pin 502 of the connector 202.

電極端子226aと接続部507aとが接続配線503で電気的に接続されている。電極端子226bと接続部507bとが接続配線503で電気的に接続されている。コネクタ202内には、8本の接続ピン502が配置されている。 The electrode terminal 226a and the connection portion 507a are electrically connected by a connection wiring 503. The electrode terminal 226b and the connection portion 507b are electrically connected by a connection wiring 503. Eight connection pins 502 are arranged inside the connector 202.

接続ピン502aと半導体素子117の信号端子227dとが信号配線で電気的に接続されている。接続ピン502bと半導体素子117の信号端子227cとが信号配線508で電気的に接続されている。接続ピン502cと半導体素子117の信号端子227bとが信号配線508で電気的に接続されている。接続ピン502dと半導体素子117の信号端子227aとが信号配線508で電気的に接続されている。接続ピン502eと半導体素子117の信号端子227hとが信号配線508で電気的に接続されている。接続ピン502fと半導体素子117の信号端子227fとが信号配線508で電気的に接続されている。接続ピン502gと半導体素子117の信号端子227gとが信号配線508で電気的に接続されている。接続ピン502hと半導体素子117の信号端子227eとが信号配線508で電気的に接続されている。 The connection pin 502a and the signal terminal 227d of the semiconductor element 117 are electrically connected by a signal wiring. The connection pin 502b and the signal terminal 227c of the semiconductor element 117 are electrically connected by a signal wiring 508. The connection pin 502c and the signal terminal 227b of the semiconductor element 117 are electrically connected by a signal wiring 508. The connection pin 502d and the signal terminal 227a of the semiconductor element 117 are electrically connected by a signal wiring 508. The connection pin 502e and the signal terminal 227h of the semiconductor element 117 are electrically connected by a signal wiring 508. The connection pin 502f and the signal terminal 227f of the semiconductor element 117 are electrically connected by a signal wiring 508. The connection pin 502g and the signal terminal 227g of the semiconductor element 117 are electrically connected by a signal wiring 508. The connection pin 502h and the signal terminal 227e of the semiconductor element 117 are electrically connected by a signal wiring 508.

図4は試験をする半導体素子117の説明図及び等価回路図である。図4(a)は半導体素子117を裏面から見た状態を模式的に図示した説明図である。図4(b)は半導体素子の等価回路図である。 Figure 4 shows an explanatory diagram and an equivalent circuit diagram of the semiconductor element 117 to be tested. Figure 4(a) is an explanatory diagram that shows a schematic diagram of the semiconductor element 117 as viewed from the back side. Figure 4(b) is an equivalent circuit diagram of the semiconductor element.

図4(a)において、半導体素子等の形状として、QFN(Quad Flat No leaded package)が例示される。QFNの裏面に、電極端子226a、電極端子226bが形成されている。QFNでは信号端子227がパッケージの裏面(電極端子226が形成されている面)に形成または配置されている。 In FIG. 4(a), a QFN (Quad Flat No leaded package) is shown as an example of the shape of a semiconductor element, etc. Electrode terminals 226a and 226b are formed on the back surface of the QFN. In the QFN, signal terminals 227 are formed or placed on the back surface of the package (the surface on which electrode terminals 226 are formed).

半導体素子117としてトランジスタを例示している。トランジスタ117は大電流を印加するP端子(トランジスタ117のコレクタ端子)と大電流を印加するN端子(トランジスタ117のエミッタ端子)を有する。 A transistor is shown as an example of the semiconductor element 117. The transistor 117 has a P terminal (collector terminal of the transistor 117) to which a large current is applied, and an N terminal (emitter terminal of the transistor 117) to which a large current is applied.

電極端子226上には、めっき膜524(図示せず)が形成される。めっき膜524は、Ni-P膜として説明するが、他に、NiあるいはNi-Bで薄膜を形成してもよい。めっき膜524(図示せず)は電極パターンと密着良く接合できる材料であれば、いずれの材料物であってもよい。ニッケル(Ni)以外に、たとえば、錫、銀、金、銅、鉛、亜鉛、あるいはこれらの合金等が例示される。 A plating film 524 (not shown) is formed on the electrode terminal 226. The plating film 524 is described as a Ni-P film, but a thin film of Ni or Ni-B may also be used. The plating film 524 (not shown) may be made of any material as long as it can be bonded closely to the electrode pattern. Examples of materials other than nickel (Ni) include tin, silver, gold, copper, lead, zinc, and alloys of these.

めっき膜524(図示せず)の膜厚は、1μm以上20μm以下の膜厚が好ましい。特に、2μm以上6μm以下の膜厚にすることが好ましい。めっき膜524上には、金めっき膜525(図示せず)を形成することが好ましい。 The thickness of the plating film 524 (not shown) is preferably 1 μm or more and 20 μm or less. In particular, it is preferable that the thickness is 2 μm or more and 6 μm or less. It is preferable to form a gold plating film 525 (not shown) on the plating film 524.

電極端子226上に形成するめっき524膜は、信号端子227上に形成するめっき膜524よりのも厚くする。または、電極端子226上にめっき膜524を形成し、信号端子227上はめっき膜524を形成しない。または、信号端子227上に形成するめっき524膜は、電極端子226上に形成するめっき膜524よりも薄くする。 The plating film 524 formed on the electrode terminal 226 is made thicker than the plating film 524 formed on the signal terminal 227. Alternatively, the plating film 524 is formed on the electrode terminal 226, and the plating film 524 is not formed on the signal terminal 227. Alternatively, the plating film 524 formed on the signal terminal 227 is made thinner than the plating film 524 formed on the electrode terminal 226.

めっき膜524(図示せず)の膜厚と金めっき膜525(図示せず)を加算した膜厚は、1μm以上10μm以下の膜厚が好ましい。特に、2μm以上6μm以下の膜厚にすることが好ましい。 The thickness of the plating film 524 (not shown) plus the thickness of the gold plating film 525 (not shown) is preferably 1 μm or more and 10 μm or less. In particular, it is preferably 2 μm or more and 6 μm or less.

なお、SOP、QFNのいずれかのパッケージ形状において、電極端子226部を信号端子227部よりも高くする(厚みを厚く)ことも好ましい。電極端子226部を信号端子227部よりも10μ~0.5mm程度、高くすることが例示される。 In addition, in either the SOP or QFN package shape, it is also preferable to make the electrode terminal 226 higher (thicker) than the signal terminal 227. For example, the electrode terminal 226 is made higher than the signal terminal 227 by about 10μ to 0.5 mm.

図1等のSOPの場合と同様に、めっき膜524上には、金めっき525(図示せず)を形成することが好ましい。めっき膜524を電極端子226または信号端子227部に形成しない場合は、金めっき膜525を電極端子226または信号端子227部上に形成することが好ましい。 As in the case of the SOP in FIG. 1 etc., it is preferable to form gold plating 525 (not shown) on the plating film 524. If the plating film 524 is not formed on the electrode terminal 226 or the signal terminal 227, it is preferable to form the gold plating film 525 on the electrode terminal 226 or the signal terminal 227.

また、図1のSOPと同様に、金めっき膜525(図示せず)の膜厚は0.01μm以上とする。金めっき膜525(図示せず)はめっき膜524の表面の酸化あるいは汚染を防止あるいは抑制する機能を有する。 As with the SOP of FIG. 1, the thickness of the gold plating film 525 (not shown) is 0.01 μm or more. The gold plating film 525 (not shown) has the function of preventing or suppressing oxidation or contamination of the surface of the plating film 524.

図5は、図4における半導体素子117の断面図である。図4(b)は、図4(a)のAA’線における断面図である。図4(c)は、図4(a)のBB’線における断面図である。半導体素子117のパッケージの表面には電極端子226が配置され、半導体素子117のパッケージの側面には信号線端子が配置される。 Figure 5 is a cross-sectional view of the semiconductor element 117 in Figure 4. Figure 4(b) is a cross-sectional view taken along line AA' in Figure 4(a). Figure 4(c) is a cross-sectional view taken along line BB' in Figure 4(a). Electrode terminals 226 are arranged on the surface of the package of the semiconductor element 117, and signal line terminals are arranged on the side of the package of the semiconductor element 117.

図4の例では、図4(b)に図示するように、QFN内に2個のトランジスタ117(トランジスタ117m、トランジスタ117s)が配置または形成されている。図4(a)に図示するように、QFNの裏面には、トランジスタ117sのP端子の電極端子226a、トランジスタ117sのP端子の電極端子226a、トランジスタ117mのO端子の電極端子226c、トランジスタ117mのN端子の電極端子226bが形成または配置されている。 In the example of FIG. 4, as shown in FIG. 4(b), two transistors 117 (transistor 117m, transistor 117s) are disposed or formed in the QFN. As shown in FIG. 4(a), an electrode terminal 226a of the P terminal of transistor 117s, an electrode terminal 226a of the P terminal of transistor 117s, an electrode terminal 226c of the O terminal of transistor 117m, and an electrode terminal 226b of the N terminal of transistor 117m are formed or disposed on the back surface of the QFN.

トランジスタ117mには、コレクタ端子cm、ゲート端子gm、エミッタ端子emが配置されている。トランジスタ117sには、コレクタ端子cs、ゲート端子gs、エミッタ端子esが配置されている。 Transistor 117m has a collector terminal cm, a gate terminal gm, and an emitter terminal em. Transistor 117s has a collector terminal cs, a gate terminal gs, and an emitter terminal es.

図4の例での半導体素子(トランジスタ)117sは、温度測定用のダイオードDsが形成されている。ダイオードDsは、トランジスタ117と同一プロセスで形成される。ダイオードDsは、トランジスタ117sの温度情報Tjを測定するために使用する。ダイオードDsは、アノード端子as及びカソード端子ksに接続されている。アノード端子asは信号端子227a、カソード端子kmは信号端子227bである。 In the example of FIG. 4, the semiconductor element (transistor) 117s is formed with a diode Ds for temperature measurement. The diode Ds is formed in the same process as the transistor 117. The diode Ds is used to measure the temperature information Tj of the transistor 117s. The diode Ds is connected to the anode terminal as and the cathode terminal ks. The anode terminal as is the signal terminal 227a, and the cathode terminal km is the signal terminal 227b.

半導体素子(トランジスタ)117mは、温度測定用のダイオードDmが形成されている。ダイオードDmは、トランジスタ117と同一プロセスで形成される。ダイオードDmは、トランジスタ117mの温度情報Tjを測定するために使用する。ダイオードDmは、アノード端子am及びカソード端子kmに接続されている。アノード端子amは信号端子227e、カソード端子kmは信号端子227gである。 The semiconductor element (transistor) 117m is formed with a diode Dm for temperature measurement. The diode Dm is formed in the same process as the transistor 117. The diode Dm is used to measure the temperature information Tj of the transistor 117m. The diode Dm is connected to the anode terminal am and the cathode terminal km. The anode terminal am is the signal terminal 227e, and the cathode terminal km is the signal terminal 227g.

トランジスタ117mには、コレクタ端子cm、ゲート端子gm、エミッタ端子emが配置されている。ゲート端子gmには、トランジスタ117をオンオフさせる信号Vgsを印加する。アノード端子am、カソード端子kmには定電流回路118からダイオードDmに定電流Icmを流す。 Transistor 117m has a collector terminal cm, a gate terminal gm, and an emitter terminal em. A signal Vgs that turns transistor 117 on and off is applied to the gate terminal gm. A constant current Icm is passed from the constant current circuit 118 to the anode terminal am and the cathode terminal km of diode Dm.

トランジスタ117sには、コレクタ端子cs、ゲート端子gs、エミッタ端子esが配置されている。ゲート端子gsは、エミッタ端子esと短絡され、ダイオード接続状態にして半導体素子の試験が実施される。 Transistor 117s has a collector terminal cs, a gate terminal gs, and an emitter terminal es. The gate terminal gs is shorted to the emitter terminal es, and the semiconductor element is tested in a diode-connected state.

図5は、図4における半導体素子117の断面図である。図5(b)は、図4(a)のAA’線における断面図である。図5(c)は、図4(a)のBB’線における断面図である。半導体素子117のパッケージの表面には電極端子226が配置され、半導体素子117のパッケージの側面には信号線端子が配置される。 Figure 5 is a cross-sectional view of the semiconductor element 117 in Figure 4. Figure 5(b) is a cross-sectional view taken along line AA' in Figure 4(a). Figure 5(c) is a cross-sectional view taken along line BB' in Figure 4(a). Electrode terminals 226 are arranged on the surface of the package of the semiconductor element 117, and signal line terminals are arranged on the side of the package of the semiconductor element 117.

図6は、半導体素子117の電極端子226と接続部507の接続状態、及び信号端子227とコネクタ202の接続ピン502との接続状態を示す説明図である。 Figure 6 is an explanatory diagram showing the connection state between the electrode terminal 226 of the semiconductor element 117 and the connection portion 507, and the connection state between the signal terminal 227 and the connection pin 502 of the connector 202.

電極端子226aと接続部507aとが接続配線503で電気的に接続されている。電極端子226bと接続部507bとが接続配線503で電気的に接続されている。電極端子226cと接続部507cとが接続配線503で電気的に接続されている。 The electrode terminal 226a and the connection portion 507a are electrically connected by the connection wiring 503. The electrode terminal 226b and the connection portion 507b are electrically connected by the connection wiring 503. The electrode terminal 226c and the connection portion 507c are electrically connected by the connection wiring 503.

コネクタ202内には、8本の接続ピン502が配置され、接続ピン502aと半導体素子117の信号端子227dとが信号配線で電気的に接続されている。接続ピン502bと半導体素子117の信号端子227cとが信号配線508で電気的に接続されている。接続ピン502cと半導体素子117の信号端子227bとが信号配線508で電気的に接続されている。接続ピン502dと半導体素子117の信号端子227aとが信号配線508で電気的に接続されている。接続ピン502eと半導体素子117の信号端子227hとが信号配線508で電気的に接続されている。接続ピン502fと半導体素子117の信号端子227fとが信号配線508で電気的に接続されている。接続ピン502gと半導体素子117の信号端子227gとが信号配線508で電気的に接続されている。接続ピン502hと半導体素子117の信号端子227eとが信号配線508で電気的に接続されている。 Eight connection pins 502 are arranged in the connector 202, and the connection pin 502a and the signal terminal 227d of the semiconductor element 117 are electrically connected by a signal wiring. The connection pin 502b and the signal terminal 227c of the semiconductor element 117 are electrically connected by a signal wiring 508. The connection pin 502c and the signal terminal 227b of the semiconductor element 117 are electrically connected by a signal wiring 508. The connection pin 502d and the signal terminal 227a of the semiconductor element 117 are electrically connected by a signal wiring 508. The connection pin 502e and the signal terminal 227h of the semiconductor element 117 are electrically connected by a signal wiring 508. The connection pin 502f and the signal terminal 227f of the semiconductor element 117 are electrically connected by a signal wiring 508. The connection pin 502g and the signal terminal 227g of the semiconductor element 117 are electrically connected by a signal wiring 508. The connection pin 502h and the signal terminal 227e of the semiconductor element 117 are electrically connected by a signal wiring 508.

なお、本発明の実施例において、半導体素子等の形状として、SOP、QFNを例示して説明するがこれに限定するものではない。異方性導電ゴム504などの略平面上の接続部を用いて、電極端子226、信号端子227と、接続基板514の電極バターン505、電極パターン506と接続できるものであれば、いずれの形状であってもよい。たとえば、BGA(Ball Grid Array)、COG(Chip On Glass)、フリップチップボンディングIC、ピン グリッド アレイ(Pin grid array)等であっても良いことは言うまでもない。 In the embodiments of the present invention, the shapes of the semiconductor elements and the like are described by way of example with SOP and QFN, but are not limited to these. Any shape is acceptable as long as it is possible to connect the electrode terminals 226 and signal terminals 227 to the electrode patterns 505 and 506 of the connection board 514 using a substantially planar connection part such as anisotropic conductive rubber 504. It goes without saying that it is also acceptable to use, for example, BGA (Ball Grid Array), COG (Chip On Glass), flip chip bonding IC, pin grid array, etc.

なお、異方性導電ゴム504は、異方性導電ペースト、異方性導電接着剤、導電ペースト、異方性導電フィルム(anisotropic conductive film)、導電性接合材の置き換えても良い。以上の事項は、他の実施例のも適用できることは言うまでもない。 The anisotropic conductive rubber 504 may be replaced with anisotropic conductive paste, anisotropic conductive adhesive, conductive paste, anisotropic conductive film, or conductive bonding material. It goes without saying that the above points can also be applied to other embodiments.

P端子は電極端子226aと接続されている。N端子は電極端子226bと接続されている。電極端子226は、SOP、QFNの裏面に平面状に形成されている。電極端子226の表面は必要に応じてニッケル(Ni)めっき膜が形成される。
電極端子226は、接続基板514の電極パターン505と異方向性導電ゴム504を介して、電気的に接続される。
The P terminal is connected to the electrode terminal 226a. The N terminal is connected to the electrode terminal 226b. The electrode terminal 226 is formed in a flat shape on the back surface of the SOP or QFN. A nickel (Ni) plating film is formed on the surface of the electrode terminal 226 as required.
The electrode terminal 226 is electrically connected to the electrode pattern 505 of the connection board 514 via the anisotropic conductive rubber 504 .

図1の例での半導体素子(トランジスタ)117は、温度測定用のダイオードDmが形成されている。ダイオードDmは、トランジスタ117と同一プロセスで形成される。ダイオードDmは、トランジスタ117の温度情報Tjを測定するために使用する。 In the example of FIG. 1, the semiconductor element (transistor) 117 is formed with a diode Dm for temperature measurement. The diode Dm is formed in the same process as the transistor 117. The diode Dm is used to measure the temperature information Tj of the transistor 117.

ダイオードDmは、アノード端子am及びカソード端子kmに接続されている。アノード端子amは信号端子227e、カソード端子kmは信号端子227gである。 The diode Dm is connected to the anode terminal am and the cathode terminal km. The anode terminal am is the signal terminal 227e, and the cathode terminal km is the signal terminal 227g.

また、トランジスタ117のコレクタ端子cmは信号端子227dと接続され、トランジスタ117のエミッタ端子emは信号端子227hと接続されている。トランジスタ117のゲート端子gmは信号端子227fと接続されている。信号端子227はSOPの側面に形成または配置されている。また、SOPの裏面には、接続基板514の電極パターン506と電気的接続できるように構成されている。 The collector terminal cm of the transistor 117 is connected to the signal terminal 227d, and the emitter terminal em of the transistor 117 is connected to the signal terminal 227h. The gate terminal gm of the transistor 117 is connected to the signal terminal 227f. The signal terminal 227 is formed or disposed on the side of the SOP. The back surface of the SOP is configured to be electrically connected to the electrode pattern 506 of the connection board 514.

図1の例ではSOPの側面に、図4の例ではQFNの裏面に、8つの信号端子227が配置されている。信号端子227は接続基板514の電極パターン506と異方性導電ゴム504を介して電気的に接続される。信号端子227と電極端子226と接続基板514の電極パターン505、電極パターン506は、1枚の異方性導電ゴム504で同時に電気的に接続される。もしくは、信号端子227と電極パターン506のみが異方性導電ゴム504を介して電気的に接続される。 Eight signal terminals 227 are arranged on the side of the SOP in the example of FIG. 1, and on the back of the QFN in the example of FIG. 4. The signal terminals 227 are electrically connected to the electrode pattern 506 of the connection board 514 via anisotropic conductive rubber 504. The signal terminals 227, the electrode terminals 226, and the electrode patterns 505 and 506 of the connection board 514 are simultaneously electrically connected by one sheet of anisotropic conductive rubber 504. Alternatively, only the signal terminals 227 and the electrode pattern 506 are electrically connected via the anisotropic conductive rubber 504.

異方性導電ゴム504は、シリコーンゴムに金めっき金属ワイヤーを狭ピッチに配列した低荷重圧縮タイプが例示される。金属ワイヤーの線径は、0.02mm以上0.04mm以下が例示される。厚みは、0.2mm以上2mm以下が例示される。金属ワイヤーは、金または金合金で形成してもよい。
金めっき金属ワイヤーは、非磁性タイプが望ましい。非磁性タイプとすることにより、試験する半導体素子117を高周波対応で試験、評価が可能になる。
The anisotropic conductive rubber 504 is, for example, a low-load compression type in which gold-plated metal wires are arranged at a narrow pitch on silicone rubber. The wire diameter of the metal wire is, for example, 0.02 mm or more and 0.04 mm or less. The thickness is, for example, 0.2 mm or more and 2 mm or less. The metal wire may be made of gold or a gold alloy.
The gold-plated metal wire is preferably of a non-magnetic type, which allows the semiconductor element 117 to be tested and evaluated at high frequencies.

シリコーンゴム等のシートに配列する金属ワイヤーは、厚み方向に平行(シートの平面に対して垂直方向)に配置する構成が例示される。中でも、金属ワイヤーシートの平面に垂直な軸に対して、金属ワイヤーを10°(DEG.)から35°(DEG.)傾けた配置とすることが好ましい。 The metal wires arranged in a sheet of silicone rubber or the like are, for example, arranged parallel to the thickness direction (perpendicular to the plane of the sheet). In particular, it is preferable to arrange the metal wires at an angle of 10° (DEG.) to 35° (DEG.) with respect to an axis perpendicular to the plane of the metal wire sheet.

金属ワイヤーを垂直軸に対して傾けることにより、シートが厚み方向に柔軟性が良好になる。また、電極パターン505と電極端子226、電極パターン506と信号端子227に金属ワイヤーが斜め方向に突き刺さる状態となり、電気的接触(電気的接続)が良好となる。低接触荷重にて高精度なコンタクト性を実現できる。また、メンテナンスサイクルの改善が計れ、繰り返し長期間の間で使用できる。 By tilting the metal wire relative to the vertical axis, the sheet has good flexibility in the thickness direction. In addition, the metal wire penetrates obliquely between the electrode pattern 505 and the electrode terminal 226, and between the electrode pattern 506 and the signal terminal 227, resulting in good electrical contact (electrical connection). High-precision contact can be achieved with a low contact load. In addition, the maintenance cycle can be improved, allowing for repeated use over a long period of time.

なお、シリコーンゴムの他、ブチルゴム、エチレンプロピレンゴム、エチレン酢酸ビニル共重合体材料、エピクロロヒドリンゴム、アクリルゴム等も使用することができる。 In addition to silicone rubber, butyl rubber, ethylene propylene rubber, ethylene vinyl acetate copolymer material, epichlorohydrin rubber, acrylic rubber, etc. can also be used.

異方性導電ゴム504は、異方性導電ゴムに限定されるものではない。たとえば、異方性導電フィルム(ACF)、異方導電性接着剤等に置き換えることができる。本明細書では説明を容易にするため、504は異方性導電ゴム504として説明をする。 The anisotropic conductive rubber 504 is not limited to anisotropic conductive rubber. For example, it can be replaced with an anisotropic conductive film (ACF), an anisotropic conductive adhesive, etc. For ease of explanation, in this specification, 504 will be explained as anisotropic conductive rubber 504.

異方性導電フィルムは熱硬化性樹脂あるいは熱可塑性樹脂に微細な金属粒子を混ぜ合わせたものを、膜状に成型した導電性フィルムである。本半導体装置では、試験する半導体素子117は脱着可能なようにすることが好ましいため、熱可塑性樹脂のACFを使用することが好ましい。 An anisotropic conductive film is a conductive film made by mixing fine metal particles with a thermosetting or thermoplastic resin and molding it into a film. In this semiconductor device, it is preferable to make the semiconductor element 117 to be tested removable, so it is preferable to use an ACF made of thermoplastic resin.

導電性粒子の構造は、主に内側からニッケル層、金めっき層、最も外側に絶縁層を重ねた直径3~5μmの球体である。電極部分と部品の電極部分の間にACFを挟み、ヒーターなどで熱圧着する。 The conductive particles are mainly structured as spheres with a diameter of 3 to 5 μm, with a nickel layer on the inside, a gold plating layer, and an insulating layer on the outside. ACF is sandwiched between the electrode part and the electrode part of the component, and then thermocompressed using a heater or similar.

異方導電性接着剤は、一括して相対する電極を電気的に 接続、固定化することができる。また、ハンダ付けでは接合できない材質や、ハンダ付け時の高温に耐えられない材料にも使用できる。異方導電性接着剤の材料は、電極間を固定するための接着剤(バインダー)とこのバインダー中に、均一に分散された導電粒子から構成されている。 Anisotropic conductive adhesives can electrically connect and fix opposing electrodes together. They can also be used with materials that cannot be joined by soldering or that cannot withstand the high temperatures involved in soldering. Anisotropic conductive adhesive materials consist of an adhesive (binder) to fix the electrodes together, and conductive particles that are uniformly dispersed within this binder.

バインダー成分として接着力はもちろん、隣の電極と導通しない絶縁性を保持し、各信頼性を有する材料でなければならない。これらの基本特性を満足すれば、仕様により合成ゴム、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂などあらゆる樹脂がバインダーとして可能である。 The binder component must have adhesive strength, as well as insulating properties to prevent electrical conduction between adjacent electrodes, and must be a reliable material. If these basic properties are satisfied, any resin can be used as the binder, depending on the specifications, including synthetic rubber, thermoplastic resin, and thermosetting resin.

この導電材料には、金属(ニッケルやニッケルに金コートした複合材)、プラスチックやレジンのコアに金属めっきしたもの、あるいは、それらの上に熱や圧力などによって破壊する絶縁皮膜を有した材料等が例示される。
また、形状は、球形に近いものが選択され、その粒子径には各仕様、特に電極間の距離などから数μmから数十μmまでの粒径の材料が選択される。
Examples of conductive materials include metals (nickel or a gold-coated nickel composite), metal-plated plastic or resin cores, or materials with an insulating coating on top that breaks down when exposed to heat or pressure.
The shape is selected to be close to spherical, and the particle size is selected from a few μm to several tens of μm depending on the specifications, particularly the distance between the electrodes.

トランジスタ117には、コレクタ端子cm、ゲート端子gm、エミッタ端子emが配置されている。ゲート端子gmには、トランジスタ117をオンオフさせる信号Vgsを印加する。アノード端子am、カソード端子kmには定電流回路118からダイオードDmに定電流Icmを流す。 Transistor 117 has a collector terminal cm, a gate terminal gm, and an emitter terminal em. A signal Vgs that turns transistor 117 on and off is applied to the gate terminal gm. A constant current Icm is passed from the constant current circuit 118 to the anode terminal am and the cathode terminal km of diode Dm.

図7は他の例における試験をする半導体素子117の説明図及び等価回路図である。図7(a)は半導体素子117を裏面から見た状態を模式的に図示した説明図である。図7(b)は半導体素子の等価回路図である。図7においてはSOPのパッケージを例示している。
半導体素子117としてトランジスタを例示している。なお、他の例でも同様であるが、半導体素子117としてトランジスタに限定されるものではない。
7A and 7B are explanatory diagrams and an equivalent circuit diagram of a semiconductor element 117 to be tested in another example. Fig. 7A is an explanatory diagram showing a schematic diagram of the semiconductor element 117 as viewed from the back side. Fig. 7B is an equivalent circuit diagram of the semiconductor element. Fig. 7 shows an example of an SOP package.
A transistor is illustrated as the semiconductor element 117. Note that, although similar to other examples, the semiconductor element 117 is not limited to a transistor.

たとえば、図55の半導体素子、電力用抵抗、ポジスタ、サーミスタなど多種多様なデバイスが適応できる。また、抵抗素子とトランジスタなどの複数の素子が1つのSOP、QFN内に形成されたものなども適応できることは言うまでもない。 For example, a wide variety of devices can be used, such as the semiconductor element in Figure 55, power resistors, posistors, and thermistors. It goes without saying that multiple elements, such as resistor elements and transistors, formed in a single SOP or QFN package can also be used.

図7(b)において、トランジスタ117は大電流を印加するP端子(トランジスタ117のコレクタ端子)と大電流を印加するN端子(トランジスタ117のエミッタ端子)を有する。トランジスタQmのエミッタ端子emとトランジスタQmのコレクタ端子cm間にダイオードDmが形成または配置されている。ダイオードDmのカソード端子はトランジスタQmのコレクタ端子cmに接続され、ダイオードDmのアノード端子はトランジスタQmのエミッタ端子emに接続されている。 In FIG. 7(b), transistor 117 has a P terminal (collector terminal of transistor 117) to which a large current is applied, and an N terminal (emitter terminal of transistor 117) to which a large current is applied. A diode Dm is formed or disposed between the emitter terminal em of transistor Qm and the collector terminal cm of transistor Qm. The cathode terminal of diode Dm is connected to the collector terminal cm of transistor Qm, and the anode terminal of diode Dm is connected to the emitter terminal em of transistor Qm.

図7(a)において、SOPの裏面に、電極端子226a、電極端子226bが形成されている。P端子は電極端子226aと接続されている。N端子は電極端子226bと接続されている。電極端子226は、SOPの裏面に平面状に形成されている。電極端子226の表面は必要に応じてニッケル(Ni)めっき膜が形成される。また、電極端子226の表面は酸化防止のため、金めっきが形成される。
電極端子226は、接続基板514の電極パターン505と異方向性導電ゴム504を介して、電気的に接続される。
7(a), electrode terminals 226a and 226b are formed on the back surface of the SOP. The P terminal is connected to electrode terminal 226a. The N terminal is connected to electrode terminal 226b. The electrode terminal 226 is formed in a flat shape on the back surface of the SOP. A nickel (Ni) plating film is formed on the surface of the electrode terminal 226 as required. Furthermore, the surface of the electrode terminal 226 is gold plated to prevent oxidation.
The electrode terminal 226 is electrically connected to the electrode pattern 505 of the connection board 514 via the anisotropic conductive rubber 504 .

図7の例での半導体素子(トランジスタ)117は、温度測定用のダイオードDmが形成されている。ダイオードDmは、トランジスタ117と同一プロセスで形成される。ダイオードDmは、トランジスタ117の温度情報Tjを測定するために使用する。 In the example of FIG. 7, the semiconductor element (transistor) 117 is formed with a diode Dm for temperature measurement. The diode Dm is formed in the same process as the transistor 117. The diode Dm is used to measure the temperature information Tj of the transistor 117.

なお、ダイオードDmは、トランジスタの寄生ダイオードを使用してもよい。寄生ダイオードDmを使用して温度情報Tj等を得ることは、本発明の他の実施例においても適用できることは言うまでもない。 The diode Dm may be a parasitic diode of a transistor. Needless to say, obtaining temperature information Tj and the like using the parasitic diode Dm can also be applied to other embodiments of the present invention.

トランジスタ117のコレクタ端子cmは信号端子227dと接続され、トランジスタ117のエミッタ端子emは信号端子227hと接続されている。トランジスタ117のゲート端子gmは信号端子227fと接続されている。信号端子227はQFNの側面に形成または配置されている。また、信号端子227は、QFNの裏面に接続基板514の電極パターン506と電気的接続できるように構成されている。 The collector terminal cm of the transistor 117 is connected to the signal terminal 227d, and the emitter terminal em of the transistor 117 is connected to the signal terminal 227h. The gate terminal gm of the transistor 117 is connected to the signal terminal 227f. The signal terminal 227 is formed or disposed on the side of the QFN. The signal terminal 227 is also configured so that it can be electrically connected to the electrode pattern 506 of the connection board 514 on the rear surface of the QFN.

図7の例も他の例と同様に、SOPの側面及び裏面に電極パターン506と接続が取れるように、8つの信号端子227が配置されている。信号端子227は接続基板514の電極パターン506と異方性導電ゴム504を介して電気的に接続される。信号端子227と電極端子226と接続基板514の電極パターン505、電極パターン506は、1枚の異方性導電ゴム504等で同時に電気的に接続される。 In the example of FIG. 7, like the other examples, eight signal terminals 227 are arranged on the side and back of the SOP so that they can be connected to the electrode pattern 506. The signal terminals 227 are electrically connected to the electrode pattern 506 of the connection board 514 via the anisotropic conductive rubber 504. The signal terminals 227, the electrode terminals 226, and the electrode patterns 505 and 506 of the connection board 514 are simultaneously electrically connected by a single sheet of anisotropic conductive rubber 504, etc.

なお、信号端子227と電極端子226と接続基板514の電極パターン505、電極パターン506は、1枚の異方性導電ゴム504等で同時に電気的に接続することに限定されるものではない。信号端子227と接続基板514の電極パターン506とを接続する異方性導電ゴム504等と、電極端子226とを接続基板514の電極パターン505とを接続する異方性導電ゴム504等と別個の異方性導電ゴム504としても良いことは言うまでもない。
以上の事項は他の本発明の実施例においても同様である。
Incidentally, the signal terminal 227, the electrode terminal 226, and the electrode pattern 505 and the electrode pattern 506 of the connection substrate 514 are not limited to being electrically connected simultaneously by one piece of anisotropic conductive rubber 504 etc. It goes without saying that the anisotropic conductive rubber 504 etc. connecting the signal terminal 227 and the electrode pattern 506 of the connection substrate 514 and the anisotropic conductive rubber 504 etc. connecting the electrode terminal 226 and the electrode pattern 505 of the connection substrate 514 may be anisotropic conductive rubber 504 separate from each other.
The above points also apply to other embodiments of the present invention.

トランジスタ117には、コレクタ端子cm、ゲート端子gm、エミッタ端子emが配置されている。ゲート端子gmには、トランジスタ117をオンオフさせる信号Vgsを印加する。エミッタ端子em、コレクタ端子cmには、外部に設けられた定電流回路118からダイオードDmに定電流Icmを流すことができるように構成されている。 Transistor 117 has a collector terminal cm, a gate terminal gm, and an emitter terminal em. A signal Vgs that turns transistor 117 on and off is applied to the gate terminal gm. The emitter terminal em and collector terminal cm are configured to allow a constant current Icm to flow from an external constant current circuit 118 to diode Dm.

図8は他の例における試験をする半導体素子117の説明図及び等価回路図である。図8の例は、図7(b)の半導体素子117を1つのQFN内に2個、配置または形成して構成である。以上のように、半導体素子117は、1つのQFN等のパッケージ内に2個以上を配置または形成しても良いことは言うまでもない。
QFN内に複数の半導体素子117を配置し、半導体素子117の個数に適応してQFN等に信号端子227、電極端子226を形成または配置する。
図8(a)は半導体素子117を裏面から見た状態を模式的に図示した説明図である。図8(b)は半導体素子の等価回路図である。
Fig. 8 is an explanatory diagram and an equivalent circuit diagram of a semiconductor element 117 to be tested in another example. The example in Fig. 8 is configured by arranging or forming two semiconductor elements 117 of Fig. 7(b) in one QFN. As described above, it goes without saying that two or more semiconductor elements 117 may be arranged or formed in one package such as a QFN.
A plurality of semiconductor elements 117 are arranged in the QFN, and signal terminals 227 and electrode terminals 226 are formed or arranged on the QFN in accordance with the number of semiconductor elements 117 .
Fig. 8A is an explanatory diagram showing a schematic diagram of the semiconductor element 117 as viewed from the backside, and Fig. 8B is an equivalent circuit diagram of the semiconductor element.

図8の例では、図8(b)に図示するように、QFN内に図7(b)で説明したトランジスタ117が2個(トランジスタ117m、トランジスタ117s)が配置または形成されている。 In the example of FIG. 8, as shown in FIG. 8(b), two transistors 117 (transistor 117m and transistor 117s) described in FIG. 7(b) are arranged or formed within the QFN.

図8(a)に図示するように、QFNの裏面には、トランジスタ117sのP端子の電極端子226a、トランジスタ117sのP端子の電極端子226a、トランジスタ117mのO端子の電極端子226c、トランジスタ117mのN端子の電極端子226bが形成または配置されている。 As shown in FIG. 8(a), an electrode terminal 226a of the P terminal of transistor 117s, an electrode terminal 226a of the P terminal of transistor 117s, an electrode terminal 226c of the O terminal of transistor 117m, and an electrode terminal 226b of the N terminal of transistor 117m are formed or arranged on the rear surface of the QFN.

ダイオードDsはトランジスタ117sのエミッタ端子esとコレクタ端子cs間に接続されている。ダイオードDmはトランジスタ117mのエミッタ端子emとコレクタ端子cm間に接続されている。 Diode Ds is connected between the emitter terminal es and collector terminal cs of transistor 117s. Diode Dm is connected between the emitter terminal em and collector terminal cm of transistor 117m.

トランジスタ117mには、コレクタ端子cm、ゲート端子gm、エミッタ端子emが配置されている。トランジスタ117sには、コレクタ端子cs、ゲート端子gs、エミッタ端子esが配置されている。 Transistor 117m has a collector terminal cm, a gate terminal gm, and an emitter terminal em. Transistor 117s has a collector terminal cs, a gate terminal gs, and an emitter terminal es.

図8の例での半導体素子(トランジスタ)117sは、温度測定用のダイオードDsが形成されている。半導体素子(トランジスタ)117mは、温度測定用のダイオードDmが形成されている。 In the example of FIG. 8, the semiconductor element (transistor) 117s is formed with a diode Ds for measuring temperature. The semiconductor element (transistor) 117m is formed with a diode Dm for measuring temperature.

ダイオードDs、ダイオードDmは、トランジスタ117と同一プロセスで形成される。ダイオードDsは、トランジスタ117sの温度情報Tjを測定するために使用する。ダイオードDmは、トランジスタ117mの温度情報Tjを測定するために使用する。本発明は、トランジスタ117sとトランジスタ117mの試験を行う一方のダイオードD(ダイオードDmまたはダイオードDs)を使用してトランジスタ117(トランジスタ117mまたはトランジスタ117s)の温度情報Tjを取得する。 Diode Ds and diode Dm are formed in the same process as transistor 117. Diode Ds is used to measure temperature information Tj of transistor 117s. Diode Dm is used to measure temperature information Tj of transistor 117m. The present invention obtains temperature information Tj of transistor 117 (transistor 117m or transistor 117s) using one of the diodes D (diode Dm or diode Ds) that tests transistors 117s and 117m.

トランジスタ117mには、コレクタ端子cm、ゲート端子gm、エミッタ端子emが配置されている。ゲート端子gmには、トランジスタ117をオンオフさせる信号Vgsを印加する。トランジスタ117sには、コレクタ端子cs、ゲート端子gs、エミッタ端子esが配置されている。 Transistor 117m has a collector terminal cm, a gate terminal gm, and an emitter terminal em. A signal Vgs that turns transistor 117 on and off is applied to the gate terminal gm. Transistor 117s has a collector terminal cs, a gate terminal gs, and an emitter terminal es.

トランジスタ117mを試験する場合は、ゲート端子gsは、エミッタ端子esと短絡され、トランジスタ117sをダイオード接続状態にしてトランジスタ117mの試験が実施される。トランジスタ117sを試験する場合は、ゲート端子gmは、エミッタ端子emと短絡され、トランジスタ117mをダイオード接続状態にしてトランジスタ117sの試験が実施される。トランジスタ117mとトランジスタ117sの両方をトランジスタ動作状態にして、両方のトランジスタ(トランジスタ117m、トランジスタ117s)を同時に試験しても良いことは言うまでもない。以上の事項は本発明の他の実施例においても同様である。
図9は、本発明の半導体試験装置におけるサンプル配置プレート511の平面図及び説明図である。
When testing the transistor 117m, the gate terminal gs is shorted to the emitter terminal es, and the transistor 117s is placed in a diode-connected state, and the transistor 117m is tested. When testing the transistor 117s, the gate terminal gm is shorted to the emitter terminal em, and the transistor 117m is placed in a diode-connected state, and the transistor 117s is tested. It goes without saying that both the transistors 117m and 117s may be placed in a transistor operating state, and both transistors (transistor 117m, transistor 117s) may be tested simultaneously. The above matters are similar to those in other embodiments of the present invention.
FIG. 9 is a plan view and an explanatory diagram of a sample placement plate 511 in the semiconductor testing device of the present invention.

サンプル配置プレート511のサンプル穴512に試験を行う半導体素子117等が配置される。なお、本明細書では、半導体素子117として、主としてSOP形状のパッケージ、QFN形状のパッケージを例示して説明する。 The semiconductor element 117 to be tested is placed in the sample hole 512 of the sample placement plate 511. Note that in this specification, the semiconductor element 117 is mainly described as an SOP-shaped package and a QFN-shaped package.

サンプル配置プレート511の厚みは、試験を行う半導体素子117の厚みよりも薄いプレート厚である。サンプル配置プレートは、絶縁性を有する材料で構成されている。 The thickness of the sample placement plate 511 is thinner than the thickness of the semiconductor element 117 to be tested. The sample placement plate is made of an insulating material.

図9において、サンプル配置プレート511の4隅には固定穴510が形成されている。固定穴510は貫通穴である。サンプル配置プレート511には、2つの位置決め穴509が形成されている。位置決め穴509は貫通穴である。 In FIG. 9, fixing holes 510 are formed at the four corners of the sample placement plate 511. The fixing holes 510 are through holes. Two positioning holes 509 are formed in the sample placement plate 511. The positioning holes 509 are through holes.

図10は接続基板514の平面図及び説明図である。図10(a)に図示するように、接続基板514の4隅には固定穴510が形成されている。固定穴510は貫通穴である。サンプル配置プレート511には、2つの位置決め穴509が形成されている。位置決め穴509は貫通穴である。 Figure 10 is a plan view and an explanatory diagram of the connection board 514. As shown in Figure 10 (a), fixing holes 510 are formed in the four corners of the connection board 514. The fixing holes 510 are through holes. Two positioning holes 509 are formed in the sample placement plate 511. The positioning holes 509 are through holes.

接続基板514の耐熱基板の材質として、ガラスエポキシ材、セラミック材、フェノール樹脂材、絶縁されたアルミニウム材、ポリイミドフィルム、PET材が例示される。 Examples of materials for the heat-resistant substrate of the connection board 514 include glass epoxy material, ceramic material, phenolic resin material, insulated aluminum material, polyimide film, and PET material.

接続基板514には、試験する半導体素子117の電極端子226に対応した電極パターン505、半導体素子117の信号端子227に対応した電極パターン506が形成されている。
接続基板514には、コネクタ202が実装され、コネクタ202の接続ピン502を介して半導体素子117の端子に制御信号が印加される。
On the connection board 514, an electrode pattern 505 corresponding to the electrode terminals 226 of the semiconductor element 117 to be tested, and an electrode pattern 506 corresponding to the signal terminals 227 of the semiconductor element 117 are formed.
A connector 202 is mounted on the connection board 514 , and a control signal is applied to the terminal of the semiconductor element 117 via the connection pins 502 of the connector 202 .

接続基板514には、接続部507が形成または配置される。接続部507の基本的な材質は、厚みのある銅であり、表面がニッケル(Ni)めっきが施されている。接続部507の銅の他、銀、銅合金、銀合金、金合金も使用することができる。 A connection portion 507 is formed or disposed on the connection board 514. The basic material of the connection portion 507 is thick copper, and the surface is nickel (Ni) plated. In addition to copper for the connection portion 507, silver, copper alloy, silver alloy, and gold alloy can also be used.

図10(b)は、図10(a)のCC’線における接続基板514の断面図である。耐熱基板526には、電極パターン505、電極パターン506、信号配線508(図示せず)、接続配線503(図示せず)が形成されている。また、電極パターン505、電極パターン506間に耐熱レジスト523を形成している。二液性アルカリ現像型ソルダーレジストが例示され、たとえば、山下マテリアル株式会社の耐熱・放熱レジストHRS-2-6シリーズなどが例示される。
電極パターン505、電極パターン506の材料は銅が例示される。電極パターン505及び電極パターン506の表面にはめっき膜524が形成されている。
めっき膜524は、Ni-Pめっきによる薄膜(Ni-P膜)が例示され、Ni-P膜の表面には金めっき膜525が形成されている。
Fig. 10(b) is a cross-sectional view of the connection board 514 taken along line CC' in Fig. 10(a). An electrode pattern 505, an electrode pattern 506, a signal wiring 508 (not shown), and a connection wiring 503 (not shown) are formed on a heat-resistant board 526. A heat-resistant resist 523 is formed between the electrode patterns 505 and 506. A two-component alkaline development type solder resist is exemplified, for example, the heat-resistant/heat-dissipating resist HRS-2-6 series by Yamashita Material Co., Ltd.
Copper is exemplified as the material of the electrode patterns 505 and 506. A plating film 524 is formed on the surfaces of the electrode patterns 505 and 506.
The plating film 524 is exemplified by a thin film (Ni--P film) formed by Ni--P plating, and a gold plating film 525 is formed on the surface of the Ni--P film.

めっき膜524は、Ni-P膜として説明するが、他に、NiあるいはNi-Bで薄膜を形成してもよい。めっき膜524は電極パターンと密着良く接合できる材料であれば、いずれの材料物であってもよい。ニッケル(Ni)以外に、たとえば、錫、銀、金、銅、鉛、亜鉛、あるいはこれらの合金等が例示される。
めっき膜524の膜厚は、1μm以上10μm以下の膜厚が好ましい。特に、2μm以上6μm以下の膜厚にすることが好ましい。
金めっき膜525の膜厚は0.01μm以上とする。金めっき膜525はめっき膜524の表面の酸化あるいは汚染を防止あるいは抑制する機能を有する。
Although the plating film 524 will be described as a Ni-P film, a thin film may also be formed from Ni or Ni-B. The plating film 524 may be made of any material as long as it can be bonded closely to the electrode pattern. Examples of the material other than nickel (Ni) include tin, silver, gold, copper, lead, zinc, and alloys of these.
The thickness of the plating film 524 is preferably 1 μm or more and 10 μm or less, and more preferably 2 μm or more and 6 μm or less.
The gold plating film 525 has a thickness of 0.01 μm or more. The gold plating film 525 has a function of preventing or suppressing oxidation or contamination of the surface of the plating film 524.

めっき膜524の膜厚と金めっき膜525を加算した膜厚は、1μm以上10μm以下の膜厚が好ましい。特に、2μm以上6μm以下の膜厚にすることが好ましい。 The thickness of the plating film 524 plus the thickness of the gold plating film 525 is preferably 1 μm or more and 10 μm or less. In particular, it is preferably 2 μm or more and 6 μm or less.

また、耐熱レジスト523の平面より、めっき膜524の膜厚と金めっき膜525を加算した膜厚が、1μm以上10μm以下の膜厚で凸部として形成することが好ましい。特に、2μm以上6μm以下の膜厚で凸部として形成することが好ましい。 It is also preferable that the thickness of the plating film 524 plus the gold plating film 525 be 1 μm or more and 10 μm or less from the plane of the heat-resistant resist 523 to form the convex portion. It is particularly preferable that the thickness of the plating film 524 plus the gold plating film 525 be 2 μm or more and 6 μm or less to form the convex portion.

電極パターン505上、電極パターン506上にめっき膜524等を形成することにより、耐熱レジスト523膜よりも電極パターン505等が突き出た凸状構造となる。したがって、異方性導電ゴム504が凸状となった電極パターン505等で変形される。異方性導電ゴム504の変形により、電極端子226と電極パターン505、信号端子227と電極パターン506が良好に電気的に接続される。 By forming the plating film 524 etc. on the electrode pattern 505 and the electrode pattern 506, the electrode pattern 505 etc. is formed to have a convex structure protruding from the heat-resistant resist 523 film. Therefore, the anisotropic conductive rubber 504 is deformed by the convex electrode pattern 505 etc. The deformation of the anisotropic conductive rubber 504 provides good electrical connection between the electrode terminal 226 and the electrode pattern 505, and between the signal terminal 227 and the electrode pattern 506.

電極パターン505には、数100アンペア(A)以上の大きな電流が流れるため、電極面積は大きく形成されている。電極パターン506は、トランジスタ117の制御信号が印加される端子として使用される場合が多い。したがって、大きな電流が流れることは少ないため、電極パターン506は比較的面積は小さい。 The electrode pattern 505 has a large electrode area because a large current of several hundred amperes (A) or more flows through it. The electrode pattern 506 is often used as a terminal to which a control signal for the transistor 117 is applied. Therefore, a large current rarely flows through it, and the electrode pattern 506 has a relatively small area.

複数の電極パターン506を共通にして(複数の電極パターン506を電気的に連結して)大きな電流を印加することができる。この場合は、同一の信号を印加する信号端子227は複数個を形成または配置する。 A large current can be applied by sharing multiple electrode patterns 506 (electrically connecting multiple electrode patterns 506). In this case, multiple signal terminals 227 that apply the same signal are formed or arranged.

図10(b)では、電極パターン505上、電極パターン506上には同一膜厚のめっき524が形成または配置されている。また、めっき膜524上には金めっき膜525が形成されている。 In FIG. 10(b), plating 524 of the same thickness is formed or disposed on electrode pattern 505 and electrode pattern 506. In addition, a gold plating film 525 is formed on plating film 524.

図10(c)では、電極パターン505上には、電極パターン506上よりも厚い膜厚のめっき524が形成または配置されている。つまり、めっき膜524bはめっき膜524aよりの厚くめっき膜524が形成されている。また、めっき膜524上には同一膜厚の金めっき膜525が形成されている。 In FIG. 10(c), plating 524 is formed or placed on electrode pattern 505 with a thickness greater than that on electrode pattern 506. In other words, plating film 524b is formed thicker than plating film 524a. In addition, gold plating film 525 with the same thickness is formed on plating film 524.

図10(c)の実施例では、異方性導電ゴム504は、信号端子227と電極パターン506間に挟持させて電気的に接続させる。電極端子226と電極パターン505間は、直接に、密着させて電気的に接続させる。 In the embodiment shown in FIG. 10(c), the anisotropic conductive rubber 504 is sandwiched between the signal terminal 227 and the electrode pattern 506 to electrically connect them. The electrode terminal 226 and the electrode pattern 505 are electrically connected directly and in close contact with each other.

図10は、めっき膜524の膜厚を異ならせて、電極パターン505部を電極パターン506部よりも凸部に構成した実施例であった。めっき膜525の膜厚を異ならせる他、電極パターン505と電極パターン506の厚みを変化させて、電極パターン505を電極パターン506よりも凸部に構成あるいは形成しても良いことは言うまでもない。
図10は、接続基板514の厚みは均一(フラット、平坦)である実施例である。図57は接続基板514の厚みを異ならせた実施例である。
図57(b)は図57(a)のCC’線での断面図である。図57において、接続基板514には、配置凹部239が形成されている。
10 shows an example in which the thickness of the plating film 524 is made different, and the electrode pattern 505 is configured to be more convex than the electrode pattern 506. It goes without saying that in addition to making the thickness of the plating film 525 different, the thicknesses of the electrode patterns 505 and 506 may be changed to make the electrode pattern 505 more convex than the electrode pattern 506.
Fig. 10 shows an embodiment in which the thickness of the connection substrate 514 is uniform (flat), while Fig. 57 shows an embodiment in which the thickness of the connection substrate 514 is varied.
Fig. 57(b) is a cross-sectional view taken along line CC' in Fig. 57(a). In Fig. 57, a mounting recess 239 is formed in a connection board 514.

配置凹部239は一例として、接続基板514の耐熱レジスト523を削ることにより形成さている。その他、耐熱レジスト523を形成する際、成形金型で配置凹部239を形成する。 As an example, the placement recess 239 is formed by removing the heat-resistant resist 523 of the connection board 514. In addition, when forming the heat-resistant resist 523, the placement recess 239 is formed using a molding die.

配置凹部239に電極パターン506が形成されている。また、図57(b)に図示するように電極パターン506の厚みは、電極パターン505の厚みよりも薄く形成されている。 An electrode pattern 506 is formed in the placement recess 239. As shown in FIG. 57(b), the thickness of the electrode pattern 506 is formed to be thinner than the thickness of the electrode pattern 505.

電極パターン505、電極パターン506上にはめっき膜524が形成され、めっき膜524上には金めっき525が形成されている。図57(b)において、めっき膜525bとめっき膜525aと同一膜厚のように図示しているが、図10に示すように、めっき膜525bの膜厚とめっき膜525aの膜厚とを異ならせても良いことは言うまでもない。
他の点は、本発明の他の実施例と同様あるいは類似であるので説明を省略する。
A plating film 524 is formed on the electrode patterns 505 and 506, and a gold plating 525 is formed on the plating film 524. In Fig. 57(b), the plating film 525b and the plating film 525a are illustrated as having the same film thickness, but it goes without saying that the film thickness of the plating film 525b and the film thickness of the plating film 525a may be different, as shown in Fig. 10.
Other points are the same as or similar to other embodiments of the present invention, so a description thereof will be omitted.

図57(c)は、図57(a)、図57(b)において、電極パターン505、電極パターン506部に、SOP117またはQFN117などの半導体素子117を取り付けた状態を示す説明図である。 Figure 57(c) is an explanatory diagram showing the state in which a semiconductor element 117 such as SOP117 or QFN117 is attached to the electrode pattern 505 and electrode pattern 506 in Figures 57(a) and 57(b).

配置凹部239には、異方性導電ゴム504aが挿入または配置される。信号端子227と電極パターン506間には異方性導電ゴム504aが挟持される。電極端子226と電極パターン505は直接に電気的接続が取られる。 Anisotropic conductive rubber 504a is inserted or placed in placement recess 239. Anisotropic conductive rubber 504a is sandwiched between signal terminal 227 and electrode pattern 506. Electrode terminal 226 and electrode pattern 505 are directly electrically connected.

図11で説明するように、異方性導電ゴム504aは押圧により、導電線230により信号端子227と電極パターン506とが電気的接続が取られる。図13では、異方性導電ゴム504aの周辺部に配置凹部239が形成される。 As shown in FIG. 11, the anisotropic conductive rubber 504a is pressed to electrically connect the signal terminal 227 and the electrode pattern 506 via the conductive wire 230. In FIG. 13, a placement recess 239 is formed around the periphery of the anisotropic conductive rubber 504a.

図57の実施例では、配置凹部239が形成されているため、異方性導電ゴム504aに厚みが存在していても、配置凹部239内に異方性導電ゴム504a内に格納され、電極パターン505と電極端子226が密接し、密接により良好な電気的接続が実現できる。 In the embodiment of FIG. 57, since the placement recess 239 is formed, even if the anisotropic conductive rubber 504a has a thickness, it is stored within the placement recess 239 within the anisotropic conductive rubber 504a, and the electrode pattern 505 and the electrode terminal 226 are in close contact with each other, thereby achieving a closer and better electrical connection.

図11(a)は、SOP、QFNの電極端子226と電極パターン505、SOP、QFNの信号端子227と電極パターン506とを、異方性導電ゴム504を介して位置合わせした時の説明図である。 Figure 11(a) is an explanatory diagram of the SOP and QFN electrode terminals 226 and electrode pattern 505, and the SOP and QFN signal terminals 227 and electrode pattern 506 aligned via anisotropic conductive rubber 504.

図11の実施例では、1つの異方性導電ゴム504で、電極端子226と電極パターン505、信号端子226と電極パターン506とを同時に電気的に接続することができる。 In the embodiment of FIG. 11, one anisotropic conductive rubber 504 can simultaneously electrically connect the electrode terminal 226 to the electrode pattern 505 and the signal terminal 226 to the electrode pattern 506.

なお、第1の異方性導電ゴム504で、電極端子226と電極パターン505とを電気的に接続し、第2の異方性導電ゴム504で、信号端子226と電極パターン506とを電気的に接続するように構成してもよい。 The first anisotropic conductive rubber 504 may be configured to electrically connect the electrode terminal 226 and the electrode pattern 505, and the second anisotropic conductive rubber 504 may be configured to electrically connect the signal terminal 226 and the electrode pattern 506.

電極端子226aの形成面積よりも電極パターン505aの形成面積が広く形成されている。 電極端子226bの形成面積よりも電極パターン505bの形成面積が広く形成されている。電極端子226cの形成面積よりも電極パターン505cの形成面積が広く形成されている。 The formation area of electrode pattern 505a is larger than the formation area of electrode terminal 226a. The formation area of electrode pattern 505b is larger than the formation area of electrode terminal 226b. The formation area of electrode pattern 505c is larger than the formation area of electrode terminal 226c.

以上のように、電極パターン505の電極面積を電極端子226の形成面積よりもおおきくすることにより、位置合わせが容易になり、異方性導電ゴム504での接続も容易になる。 As described above, by making the electrode area of the electrode pattern 505 larger than the formation area of the electrode terminal 226, alignment becomes easier and connection with the anisotropic conductive rubber 504 becomes easier.

信号端子227aの形成面積よりも電極パターン506aの形成面積が広く形成されている。信号端子227bの形成面積よりも電極パターン506bの形成面積が広く形成されている。信号端子227cの形成面積よりも電極パターン506cの形成面積が広く形成されている。信号端子227dの形成面積よりも電極パターン506dの形成面積が広く形成されている。信号端子227eの形成面積よりも電極パターン506eの形成面積が広く形成されている。信号端子227fの形成面積よりも電極パターン506fの形成面積が広く形成されている。信号端子227gの形成面積よりも電極パターン506gの形成面積が広く形成されている。信号端子227hの形成面積よりも電極パターン506hの形成面積が広く形成されている。 The area of electrode pattern 506a is larger than the area of signal terminal 227a. The area of electrode pattern 506b is larger than the area of signal terminal 227b. The area of electrode pattern 506c is larger than the area of signal terminal 227c. The area of electrode pattern 506d is larger than the area of signal terminal 227d. The area of electrode pattern 506e is larger than the area of signal terminal 227e. The area of electrode pattern 506f is larger than the area of signal terminal 227f. The area of electrode pattern 506g is larger than the area of signal terminal 227g. The area of electrode pattern 506h is larger than the area of signal terminal 227h.

以上のように、電極パターン506の電極面積を信号端子227の形成面積よりもおおきくすることにより、位置合わせが容易になり、異方性導電ゴム504での接続も容易になる。 As described above, by making the electrode area of the electrode pattern 506 larger than the formation area of the signal terminal 227, alignment becomes easier and connection with the anisotropic conductive rubber 504 becomes easier.

試験をする半導体素子117としてのSOP、QFNは、電極端子226、信号端子227を上方に向けて、サンプル配置プレート511内のサンプル穴512に配置される。電極端子226、信号端子227上に異方性導電ゴム504が配置される。異方性導電ゴム504上に接続基板514が配置される。 The SOP or QFN semiconductor element 117 to be tested is placed in the sample hole 512 in the sample placement plate 511 with the electrode terminals 226 and signal terminals 227 facing upward. Anisotropic conductive rubber 504 is placed on the electrode terminals 226 and signal terminals 227. A connection board 514 is placed on the anisotropic conductive rubber 504.

異方性導電ゴム504のショア硬度は、30以上100以下のものを使用することが好ましい。ショア硬度が30未満だと押圧により変形し、ショア硬度が100より大きいと押圧による変形が小さく、電気的接続が悪くなる。 It is preferable to use anisotropic conductive rubber 504 with a Shore hardness of 30 or more and 100 or less. If the Shore hardness is less than 30, it will deform when pressed, and if the Shore hardness is more than 100, it will not deform much when pressed, resulting in poor electrical connection.

接続基板514とサンプル配置プレート511とは、位置決め穴509内に挿入された位置決め支柱518により位置決めされることにより、電極端子226と電極パターン505、信号端子227と電極パターン506が位置合わせされる。 The connection board 514 and the sample placement plate 511 are positioned by the positioning posts 518 inserted into the positioning holes 509, so that the electrode terminals 226 and the electrode patterns 505, and the signal terminals 227 and the electrode patterns 506 are aligned.

接続基板514側から下方向に押圧することにより、異方性導電ゴム504が変形し、異方性導電ゴム504を介して、電極端子226と電極パターン505、信号端子227と電極パターン506が電気的に接続される。
図11(b)、図11(c)は、導電線230の方向を模式的に図示している。
By pressing downward from the connection board 514 side, the anisotropic conductive rubber 504 is deformed, and the electrode terminal 226 and the electrode pattern 505 , and the signal terminal 227 and the electrode pattern 506 are electrically connected via the anisotropic conductive rubber 504 .
11B and 11C show schematic views of the direction of the conductive lines 230. FIG.

異方性導電ゴム504は、シリコーンゴムに導電線230として金めっき金属ワイヤーを狭ピッチに配列されている。金属ワイヤーの線径は、0.02mm以上0.04mm以下であり、シリコーンゴムの厚みは0.2mm以上2mm以下である。シリコーンゴムは押圧により、10μm以下の厚みとなる。 The anisotropic conductive rubber 504 is made of silicone rubber with gold-plated metal wires arranged at a narrow pitch as conductive wires 230. The wire diameter of the metal wire is 0.02 mm or more and 0.04 mm or less, and the thickness of the silicone rubber is 0.2 mm or more and 2 mm or less. When pressed, the silicone rubber becomes 10 μm or less in thickness.

導電線230の配置ピッチは、0.05mm以上0.4mm以下が例示される。シリコーンゴム等のシートに配列する金属ワイヤーは、金属ワイヤーシートの平面に垂直な軸に対して、金属ワイヤーを10°(DEG.)から35°(DEG.)傾けた配置とすることが好ましい。 The arrangement pitch of the conductive wires 230 is, for example, 0.05 mm or more and 0.4 mm or less. It is preferable that the metal wires arranged on a sheet of silicone rubber or the like are arranged so that the metal wires are tilted at an angle of 10° (DEG.) to 35° (DEG.) with respect to an axis perpendicular to the plane of the metal wire sheet.

図11(b)では、紙面に対して、上下方向に導電線230が配置された状態を模式的に図示している。図11(c)は異方性導電ゴム504の断面内での導電線230の配置方向を模式的に図示して説明図である。 Figure 11(b) shows a schematic diagram of the conductive wire 230 arranged in the vertical direction relative to the paper surface. Figure 11(c) is an explanatory diagram showing a schematic diagram of the arrangement direction of the conductive wire 230 within the cross section of the anisotropic conductive rubber 504.

金属ワイヤーを垂直軸に対して傾けることにより、シートが厚み方向に柔軟性が良好になる。金めっき金属ワイヤーは、非磁性タイプが望ましい。非磁性タイプとすることにより、試験する半導体素子117を高周波対応で試験、評価が可能になる。 By tilting the metal wire relative to the vertical axis, the sheet has good flexibility in the thickness direction. The gold-plated metal wire is preferably non-magnetic. By using a non-magnetic type, the semiconductor element 117 to be tested can be tested and evaluated at high frequencies.

図11(b)に図示するように、信号端子227は矩形形状であり、矩形形状の長手方向に導電線230の長手方向が略一致するように、異方性導電ゴム504が配置される。 As shown in FIG. 11(b), the signal terminal 227 has a rectangular shape, and the anisotropic conductive rubber 504 is arranged so that the longitudinal direction of the conductive wire 230 roughly coincides with the longitudinal direction of the rectangular shape.

異方性導電ゴム504内の導電線230は押圧により、電極パターン506と信号端子227、電極パターン505と電極端子226に突き刺さり、良好に電気的接続が実現できる。 When pressed, the conductive wire 230 in the anisotropic conductive rubber 504 penetrates the electrode pattern 506 and the signal terminal 227, and the electrode pattern 505 and the electrode terminal 226, achieving good electrical connection.

図12は、図5に図示した電極端子226が3個(電極端子226a、電極端子226b、電極端子226c)の場合の接続基板514の平面図及び説明図である。接続部507も3個(接続部507a、接続部507b、接続部507c)形成または配置されている。他の構成あるいは構造等は、図10で説明した内容と同様または類似であるので説明を省略する。 Figure 12 is a plan view and explanatory diagram of a connection board 514 in which there are three electrode terminals 226 (electrode terminal 226a, electrode terminal 226b, electrode terminal 226c) as shown in Figure 5. Three connection parts 507 (connection part 507a, connection part 507b, connection part 507c) are also formed or arranged. Other configurations or structures are the same or similar to those described in Figure 10, so description will be omitted.

図13(a)は、図5等に図示した電極端子226が3個(電極端子226a、電極端子226b、電極端子226c)の場合のSOP・QFNの電極端子226と電極パターン505、SOP・QFNの信号端子227と電極パターン506とを、異方性導電ゴム504を介して位置合わせした時の説明図である。
図13(b)では、紙面に対して、上下方向に導電線230が配置された状態を模式的に図示している。
図13(b)で図示するように、異方性導電ゴム504aは信号端子227部に配置される。異方性導電ゴム504は電極パターン505上には配置されない。
異方性導電ゴム504は矩形形状であり、1つの異方性導電ゴム504で複数の信号端子227上を被覆する(重ねられる)。
異方性導電ゴム504内の導電線230は、異方性導電ゴム504の矩形形状の長手方向に配向されて配置されている。
FIG. 13A is an explanatory diagram of the state in which the SOP/QFN electrode terminals 226 and electrode pattern 505, and the SOP/QFN signal terminals 227 and electrode pattern 506 are aligned via anisotropic conductive rubber 504 when there are three electrode terminals 226 (electrode terminal 226a, electrode terminal 226b, electrode terminal 226c) as shown in FIG. 5 etc.
FIG. 13B diagrammatically illustrates a state in which the conductive wires 230 are arranged in the up-down direction relative to the paper surface.
13B, the anisotropic conductive rubber 504a is disposed on the signal terminal 227. The anisotropic conductive rubber 504 is not disposed on the electrode pattern 505.
The anisotropic conductive rubber 504 has a rectangular shape, and one anisotropic conductive rubber 504 covers (is layered on) a plurality of signal terminals 227 .
The conductive lines 230 in the anisotropic conductive rubber 504 are arranged and oriented in the longitudinal direction of the rectangular shape of the anisotropic conductive rubber 504 .

図13(b)で図示する異方性導電ゴム504は押圧等により伸縮するが、矩形形状であるため、特に長手方向により伸縮しやすい。そのため、導電線230が、導電線230の長手方向(配向方向)に移動しやすい。導電線230の移動により、信号端子227と電極パターン506とが良好に電気的接続を取ることができる。 The anisotropic conductive rubber 504 shown in FIG. 13(b) expands and contracts when pressed, etc., but because it has a rectangular shape, it is particularly likely to expand and contract in the longitudinal direction. Therefore, the conductive wire 230 is likely to move in the longitudinal direction (orientation direction) of the conductive wire 230. The movement of the conductive wire 230 allows good electrical connection between the signal terminal 227 and the electrode pattern 506.

以上のように、異方性導電ゴム504が矩形形状の場合、図13(b)に図示するように、導電線230は異方性導電ゴム504の長手方向に配置または配向あるいは形成する。また、信号端子227、電極パターン506が矩形形状である場合、信号端子227、電極パターン506の長手方向に導電線230を配置または配向あるいは形成する。 As described above, when the anisotropic conductive rubber 504 is rectangular, the conductive wire 230 is arranged, oriented, or formed in the longitudinal direction of the anisotropic conductive rubber 504, as shown in FIG. 13(b). Also, when the signal terminal 227 and the electrode pattern 506 are rectangular, the conductive wire 230 is arranged, oriented, or formed in the longitudinal direction of the signal terminal 227 and the electrode pattern 506.

信号端子227、電極パターン506の長手方向に導電線230を配置または配向あるいは形成するとしたが、導電線230の形成等の方向は、長手方向に対して±45°(DEG.)内であればよい。好ましくは、導電線230の形成等の方向は、長手方向に対して±20°(DEG.)内であることが好ましい。 The conductive wire 230 is arranged, oriented, or formed in the longitudinal direction of the signal terminal 227 and electrode pattern 506, but the direction of the formation of the conductive wire 230 may be within ±45° (DEG.) of the longitudinal direction. Preferably, the direction of the formation of the conductive wire 230 is within ±20° (DEG.) of the longitudinal direction.

他の構成あるいは構造等は、図11で説明した内容と同様または類似であるので説明を省略する。また、以上の事項は、図57の実施例等、本明細書の他の実施例にも適用できることは言うまでもない。 Other configurations or structures are the same as or similar to those described in FIG. 11, and therefore will not be described here. Needless to say, the above points can also be applied to other embodiments in this specification, such as the embodiment in FIG. 57.

図14は、押圧プレート515の平面図及び説明図である。平坦性が良好で、少なくとも接続基板の導電部と絶縁できるような構造または構成となっている。押圧プレートの材質として、銅、ステンレス、アルミニウム、真鍮が例示される。また、セラミックス、フェノール樹脂が例示される。 Figure 14 shows a plan view and an explanatory diagram of the pressure plate 515. It has a good flatness and a structure or configuration that can be insulated from at least the conductive part of the connection board. Examples of materials for the pressure plate include copper, stainless steel, aluminum, and brass. Other examples include ceramics and phenolic resin.

押圧プレート515は、接続基板514に配置される。押圧プレート515上から押圧することにより、接続基板514が均一に押圧される。押圧により、接続基板514の電極パターン505、電極パターン506に密着して配置された異方性導電ゴム504が押圧される。異方性導電ゴム504により、電極パターン505と電極端子226が電気的に接続される。また、電極パターン506と信号端子227が電気的に接続される。 The pressure plate 515 is placed on the connection board 514. By applying pressure from above the pressure plate 515, the connection board 514 is evenly pressed. The pressure also presses the anisotropic conductive rubber 504, which is placed in close contact with the electrode patterns 505 and 506 of the connection board 514. The anisotropic conductive rubber 504 electrically connects the electrode pattern 505 and the electrode terminal 226. Also, the electrode pattern 506 and the signal terminal 227 are electrically connected.

押圧プレート515の4隅には固定穴510が形成されている。固定穴510は貫通穴である。押圧プレート515には、2つの位置決め穴509が形成されている。位置決め穴509は貫通穴である。
図15は、SOP117またはQFN117と接続基板514とが、異方性導電ゴム504で接続した接続状態の説明図である。
Fixing holes 510 are formed at the four corners of the pressure plate 515. The fixing holes 510 are through holes. Two positioning holes 509 are formed in the pressure plate 515. The positioning holes 509 are through holes.
FIG. 15 is an explanatory diagram of a connection state in which the SOP 117 or QFN 117 and the connection board 514 are connected with the anisotropic conductive rubber 504 .

図15に示すように、位置決め支柱プレート519上に配置される。位置決め支柱プレート519は熱伝導性の良い材料で形成されている。位置決め支柱プレート519の材質として、銅、ステンレス、アルミニウム、真鍮、セラミックスが例示される。なお、図16等に図示する表面プレート520も位置決め支柱プレート519と同様に、熱伝導性の良い材料で形成されている。加熱冷却プレート134の熱を良好に伝達するためである。 As shown in FIG. 15, it is placed on the positioning support plate 519. The positioning support plate 519 is made of a material with good thermal conductivity. Examples of materials for the positioning support plate 519 include copper, stainless steel, aluminum, brass, and ceramics. Note that the surface plate 520 shown in FIG. 16 and other figures is also made of a material with good thermal conductivity, just like the positioning support plate 519. This is to ensure good transfer of heat from the heating/cooling plate 134.

SOP117またはQFN117は位置決め支柱プレート519に密着される。また、必要に応じて、SOP117またはQFN117と位置決め支柱プレート519間に、熱伝導性の良いグリスが塗付される。 The SOP117 or QFN117 is in close contact with the positioning support plate 519. If necessary, grease with good thermal conductivity is applied between the SOP117 or QFN117 and the positioning support plate 519.

SOP117またはQFN117は、サンプル配置プレート511のサンプル穴512にはめ込まれて配置される。また、必要に応じて、様々なSOP117またはQFN117を挟持して固定できるように、SOP117またはQFN117のサイズに合わせてサンプル穴512のサイズを可変する可変機構が構成され、付加される。 The SOP117 or QFN117 is placed by fitting it into the sample hole 512 of the sample placement plate 511. In addition, a variable mechanism is configured and added to change the size of the sample hole 512 to match the size of the SOP117 or QFN117 so that various SOP117s or QFN117s can be clamped and fixed as necessary.

SOP117またはQFN117の電極端子226、信号端子227上には、異方性導電ゴム504が配置される。異方性導電ゴム504は、押圧により上下方向に電気的な導通が生じる。 Anisotropic conductive rubber 504 is disposed on the electrode terminals 226 and signal terminals 227 of the SOP117 or QFN117. When pressed, the anisotropic conductive rubber 504 generates electrical conduction in the vertical direction.

異方性導電ゴム504の上には、接続基板514の電極パターン505、電極パターン506が位置決めされる。電極端子226と信号端子227間等には、耐熱レジスト523が形成または配置されている。 The electrode patterns 505 and 506 of the connection board 514 are positioned on the anisotropic conductive rubber 504. Heat-resistant resist 523 is formed or placed between the electrode terminal 226 and the signal terminal 227, etc.

電極パターン505、電極パターン506上には、めっき膜524bが形成され、耐熱レジスト523面より、数μm程度の凸状となっている。なお、電極パターン505等自身が、耐熱レジスト523などの平面部より凸状になっている場合は、めっき膜524等で凸状にする必要がない。SOP117またはQFN117の信号端子227、電極端子226上にもめっき膜524aで凸状にすることが好ましい。 A plating film 524b is formed on the electrode patterns 505 and 506, and is convex by several μm from the surface of the heat-resistant resist 523. If the electrode patterns 505, etc. themselves are convex from the flat surface of the heat-resistant resist 523, etc., there is no need to make them convex with the plating film 524, etc. It is preferable to also make the signal terminals 227 and electrode terminals 226 of the SOP117 or QFN117 convex with the plating film 524a.

図15の点線で示すように、異方性導電ゴム504は、めっき膜524でより強く押圧されることにより、接続基板514の電極パターン505と電極端子226、電極パターン506と信号端子227とが電気的に接続される。 As shown by the dotted lines in FIG. 15, the anisotropic conductive rubber 504 is pressed more firmly by the plating film 524, electrically connecting the electrode pattern 505 of the connection board 514 to the electrode terminal 226, and the electrode pattern 506 to the signal terminal 227.

図15の実施例では、電極端子226と信号端子227とが、共通の(1枚の)異方性導電ゴム504を使用して、電極パターン505または電極パターン506と電気的接続を実現する実施例であった。 In the embodiment of FIG. 15, the electrode terminal 226 and the signal terminal 227 use a common (single) piece of anisotropic conductive rubber 504 to achieve electrical connection with the electrode pattern 505 or the electrode pattern 506.

しかし、本発明はこれに限定するものではなく、第1の異方性導電ゴム504で電極パターン505と電極端子226とを電気的接続し、第2の異方性導電ゴム504で電極パターン506と信号端子227とを電気的接続を実施してもよい。以上の場合でも、図11、図13で説明した事項を実施する。
図56は、半導体素子117を接続基板514に接続した状態の説明図である。基本的には図15の状態が適応する。
図56において、接続基板514の電極パターン506と信号端子227間に異方性導電ゴム504aが配置されている。
However, the present invention is not limited to this, and the electrode pattern 505 and the electrode terminal 226 may be electrically connected by the first anisotropic conductive rubber 504, and the electrode pattern 506 and the signal terminal 227 may be electrically connected by the second anisotropic conductive rubber 504. Even in the above case, the matters described in Figs. 11 and 13 are implemented.
Fig. 56 is an explanatory diagram of a state in which the semiconductor element 117 is connected to a connection board 514. Basically, the state in Fig. 15 is applicable.
In FIG. 56, anisotropic conductive rubber 504 a is disposed between electrode pattern 506 of connection board 514 and signal terminal 227 .

電極パターン505、電極パターン506上にはめっき膜524が形成され、めっき膜524上には金めっき525が形成されている。図56において、電極パターン505上のめっき膜524は、電極パターン506上のめっき膜524aよりも厚く形成している。 A plating film 524 is formed on the electrode patterns 505 and 506, and gold plating 525 is formed on the plating film 524. In FIG. 56, the plating film 524 on the electrode pattern 505 is formed thicker than the plating film 524a on the electrode pattern 506.

図56において、めっき膜524bが厚く形成されているため、異方性導電ゴム504の厚みがあっても、押圧により、電極パターン505と電極端子226が密着し、良好な電気的接続が実現される。 In FIG. 56, the plating film 524b is formed thick, so even if the anisotropic conductive rubber 504 is thick, the electrode pattern 505 and the electrode terminal 226 are tightly attached by pressing, achieving good electrical connection.

信号端子227と電極パターン506間には異方性導電ゴム504が挟持される。電極端子226と電極パターン505は直接に電気的接続が取られる。図13で説明したように、異方性導電ゴム504は押圧により、導電線230により信号端子227と電極パターン506とが電気的接続が取られる。 Anisotropic conductive rubber 504 is sandwiched between the signal terminal 227 and the electrode pattern 506. The electrode terminal 226 and the electrode pattern 505 are directly electrically connected. As described in FIG. 13, the anisotropic conductive rubber 504 is pressed, and the signal terminal 227 and the electrode pattern 506 are electrically connected by the conductive wire 230.

図56の実施例では、異方性導電ゴム504に厚みが存在していても、電極パターン505と電極端子226が密接し、密接により良好な電気的接続が実現できる。
なお、図56において、図57の配置凹部239の構成あるいは構造にも適用できることは言うまでもない。
In the embodiment of FIG. 56, even if the anisotropic conductive rubber 504 has a thickness, the electrode pattern 505 and the electrode terminal 226 are in close contact with each other, and a closer and better electrical connection can be achieved.
Needless to say, the configuration or structure of FIG. 56 can also be applied to the arrangement recess 239 of FIG.

図16、図17は、本発明の半導体試験装置の試験をする半導体素子117の取り付け部を説明する説明図である。図16(a)は、取り付け部を上からみた時の模式的に示した説明図である。図16(b)は、図16(a)のAA’線での断面図である。 Figures 16 and 17 are explanatory diagrams explaining the mounting portion of the semiconductor element 117 to be tested by the semiconductor testing device of the present invention. Figure 16(a) is an explanatory diagram showing a schematic view of the mounting portion as seen from above. Figure 16(b) is a cross-sectional view taken along line AA' in Figure 16(a).

図17は、電極パターン505にめっき膜524が厚く形成されている。信号端子227と電極パターン506間に異方性導電ゴム504aが配置される。電極パターン505と電極端子226は密接し、押圧により電気的接続が取られる。 In FIG. 17, a thick plating film 524 is formed on the electrode pattern 505. Anisotropic conductive rubber 504a is placed between the signal terminal 227 and the electrode pattern 506. The electrode pattern 505 and the electrode terminal 226 are in close contact with each other, and an electrical connection is made by pressing them.

位置決め支柱プレート519には、2本の支柱518(支柱518a、支柱518b)が取り付けられている。支柱518aは、サンプル配置プレート511の位置決め穴509a、接続基板514の位置決め穴509a、及び押圧プレート515の位置決め穴509aに挿入される。支柱518bは、サンプル配置プレート511の位置決め穴509b、接続基板514の位置決め穴509b、及び押圧プレート515の位置決め穴509bに挿入される。 Two supports 518 (support 518a, support 518b) are attached to the positioning support plate 519. Support 518a is inserted into positioning hole 509a of sample placement plate 511, positioning hole 509a of connection board 514, and positioning hole 509a of pressure plate 515. Support 518b is inserted into positioning hole 509b of sample placement plate 511, positioning hole 509b of connection board 514, and positioning hole 509b of pressure plate 515.

SOP117、QFN117はサンプル穴512に挿入される。支柱518を位置決め穴に挿入することにより、接続基板514の電極パターンとQFNの電極端子226、信号端子227が位置決めされる。押圧プレート515側からB方向に押圧される。
図18は、本発明の半導体試験装置への試験半導体素子117の取り付け方法を説明する説明図である。
図18(a)に図示するように、サンプル配置プレート511には、サンプル穴512、位置決め穴509、固定穴510が形成されている。
The SOP 117 and QFN 117 are inserted into the sample holes 512. The electrode patterns of the connection board 514 and the electrode terminals 226 and signal terminals 227 of the QFN are positioned by inserting the support posts 518 into the positioning holes. Pressing is performed in the B direction from the pressing plate 515 side.
FIG. 18 is an explanatory diagram for explaining a method of mounting a test semiconductor element 117 on the semiconductor testing apparatus of the present invention.
As shown in FIG. 18A, a sample placement plate 511 has sample holes 512, positioning holes 509, and fixing holes 510 formed therein.

図18(b)に図示するように、サンプル配置プレート511のサンプル穴512に、半導体素子117が配置される。QFNまたはSOPの半導体素子117は、電極端子226を上方に向けて配置される。電極端子226上には、異方性導電ゴム504が配置される。 As shown in FIG. 18(b), a semiconductor element 117 is placed in a sample hole 512 of a sample placement plate 511. The QFN or SOP semiconductor element 117 is placed with the electrode terminals 226 facing upward. Anisotropic conductive rubber 504 is placed on the electrode terminals 226.

図18(c)に図示するように、異方性導電ゴム504上に、接続基板514が配置される。接続基板514の接続部507に電流電源装置が接続できるように配置される。 As shown in FIG. 18(c), a connection board 514 is placed on the anisotropic conductive rubber 504. The connection board 514 is positioned so that a current power supply device can be connected to the connection portion 507.

次に、図18(d)に図示するように、接続基板514上に押圧プレート515が配置される。サンプル配置プレート511、接続基板514、押圧プレート515は、位置決め穴509に挿入された位置決め支柱518により位置決めされる。 Next, as shown in FIG. 18(d), the pressure plate 515 is placed on the connection substrate 514. The sample placement plate 511, the connection substrate 514, and the pressure plate 515 are positioned by the positioning posts 518 inserted into the positioning holes 509.

次に、図18(e)に図示するように、固定穴510に固定支柱(図示せず)等が挿入され、また、固定支柱は、押圧具516が取り付けられて、異方性導電ゴム504が押圧される。 Next, as shown in FIG. 18(e), a fixed support (not shown) or the like is inserted into the fixing hole 510, and a pressing tool 516 is attached to the fixed support, thereby pressing the anisotropic conductive rubber 504.

図9等は、サンプル配置プレート511にサンプル穴512が1つの場合であるが、本発明はこれに限定するものではない。図19は、2つの半導体素子117が接続され、接続された状態で試験を行う場合の実施例である。図9(b)の実施例では、図1の半導体素子117を2個接続した状態である。半導体素子117sの電極端子226bと、半導体素子117mの電極端子226aとは接続配線503で接続される。接続配線503は接続基板514に形成される。他の構成等は、明細書における他の実施例で説明しているため、説明を省略する。 In Fig. 9 and other figures, there is one sample hole 512 in the sample placement plate 511, but the present invention is not limited to this. Fig. 19 shows an embodiment in which two semiconductor elements 117 are connected and tested in the connected state. In the embodiment of Fig. 9(b), two semiconductor elements 117 of Fig. 1 are connected. The electrode terminal 226b of the semiconductor element 117s and the electrode terminal 226a of the semiconductor element 117m are connected by a connection wiring 503. The connection wiring 503 is formed on a connection board 514. Other configurations are explained in other examples in the specification, so explanations are omitted.

図19の実施例の場合は、図20のサンプル配置プレート511に示すように、サンプル配置プレート511に、半導体素子117s用のサンプル穴512a、半導体素子117m用のサンプル穴512bを形成する。本発明は、サンプル配置プレート511にサンプル穴512の形成個数を適切にすることにより、複数個の半導体素子117を試験することができる。 In the case of the embodiment of FIG. 19, as shown in the sample placement plate 511 of FIG. 20, a sample hole 512a for the semiconductor element 117s and a sample hole 512b for the semiconductor element 117m are formed in the sample placement plate 511. The present invention allows multiple semiconductor elements 117 to be tested by forming an appropriate number of sample holes 512 in the sample placement plate 511.

図27は本発明のパワーサイクル試験装置(半導体試験装置)の構成図である。パワーサイクル試験装置は、チラー(冷却・加温装置)136と、加熱冷却プレート134、加熱冷却プレート134とチラー136間を循環する循環水パイプ135を有する。加熱冷却プレート134には、試験する半導体素子としてのトランジスタ117が積載されている。実際には、多種多様な半導体素子117の形状に対応するため、加熱冷却プレート134上には、表面プレート520が取り付けられ、表面プレート520上に位置決め支柱プレート519が取り付けられ、位置決め支柱プレート519に半導体素子117が配置される。 Figure 27 is a diagram showing the configuration of the power cycle test device (semiconductor test device) of the present invention. The power cycle test device has a chiller (cooling/warming device) 136, a heating/cooling plate 134, and a circulating water pipe 135 that circulates between the heating/cooling plate 134 and the chiller 136. The heating/cooling plate 134 is loaded with transistors 117 as semiconductor elements to be tested. In practice, to accommodate a wide variety of shapes of semiconductor elements 117, a surface plate 520 is attached to the heating/cooling plate 134, a positioning support plate 519 is attached to the surface plate 520, and the semiconductor element 117 is placed on the positioning support plate 519.

デバイス固定・接続装置610内に、加熱冷却プレート134、加熱冷却プレート134とチラー136間を循環する循環水パイプ135を有する。また、加熱冷却プレート134には、試験する半導体素子としてのトランジスタ117が積載され、サンプル接続回路203(図示せず)が構成、あるいは配置されている。
加熱冷却プレート134からの熱は、表面プレート520、位置決め支柱プレート519を介して半導体素子117に伝達される。
The device fixing and connecting apparatus 610 includes a heating and cooling plate 134 and a circulating water pipe 135 that circulates water between the heating and cooling plate 134 and a chiller 136. In addition, a transistor 117 is mounted on the heating and cooling plate 134 as a semiconductor element to be tested, and a sample connecting circuit 203 (not shown) is configured or arranged therein.
Heat from the heating/cooling plate 134 is transferred to the semiconductor element 117 via the surface plate 520 and the positioning support plate 519 .

加熱冷却プレート134からの熱は、試験をするトランジスタ117の温度情報Tjが所定値となるように、電流Id、ゲート電圧Vgs、電圧Vceを変化させて試験の条件を設定する。 The heat from the heating/cooling plate 134 changes the current Id, gate voltage Vgs, and voltage Vce to set the test conditions so that the temperature information Tj of the transistor 117 being tested becomes a specified value.

温度情報Tjが変化すると、トランジスタ117が劣化あるいは特性が変化していると判断し、トランジスタ117の試験を停止、あるいは制御方法を変更する。 When the temperature information Tj changes, it is determined that the transistor 117 has deteriorated or its characteristics have changed, and the test of the transistor 117 is stopped or the control method is changed.

なお、トランジスタ117に流す、あるいは印加する電流は定電流Idとして説明をするが、本発明はこれに限定するものではない。Idは所定周期あるいは所定時間等で変化する電流であってもよいことは言うまでもない。また、電流に限定するものではなく、電圧でもよい。 Note that the current flowing through or applied to transistor 117 is described as a constant current Id, but the present invention is not limited to this. It goes without saying that Id may be a current that changes at a predetermined cycle or time. Also, it is not limited to a current, and may be a voltage.

温度情報Tjの変化で、トランジスタ117の特性変化を判定あるいは判定する。また、電圧Vceが所定電圧になる時間、トランジスタ117の破壊までの時間等からトランジスタ117の特性変化、信頼性、寿命を評価する。 The change in the characteristics of transistor 117 is judged or determined based on the change in temperature information Tj. In addition, the change in characteristics, reliability, and lifespan of transistor 117 are evaluated based on the time it takes for voltage Vce to reach a predetermined voltage, the time until transistor 117 is destroyed, etc.

本発明の半導体の試験方法において、トランジスタ117の劣化あるいは特性変化にあわせて外部条件を変える。たとえば、トランジスタ117が発熱した場合は水温を下げる。水温を下げると、トランジスタ117に流れる電流を少なくすると、トランジスタ117の劣化、特性変化が進まず、結果、トランジスタ117の寿命が延びる。したがって、所定設定条件に対するトランジスタ117の寿命、信頼性特性を定量的に測定、判断することができる。 In the semiconductor testing method of the present invention, the external conditions are changed according to the deterioration or characteristic changes of transistor 117. For example, if transistor 117 generates heat, the water temperature is lowered. By lowering the water temperature and reducing the current flowing through transistor 117, the deterioration and characteristic changes of transistor 117 do not progress, and as a result, the lifespan of transistor 117 is extended. Therefore, the lifespan and reliability characteristics of transistor 117 for specified set conditions can be quantitatively measured and determined.

チラー136の循環水を加温または冷却することにより、トランジスタ117の温度を規定値あるいは所定値に維持する。また、試験条件に対応してトランジスタ等の温度を周期的に変化させ、また、一定に冷却し、また、加熱する。また、試験トランジスタの温度情報Tjを測定し、測定した温度情報Tjを一定値に維持するように、チラー136を制御する。 The temperature of the transistor 117 is maintained at a specified or predetermined value by heating or cooling the circulating water in the chiller 136. The temperature of the transistor, etc. is also periodically changed in response to the test conditions, and the transistor is cooled or heated to a constant value. The temperature information Tj of the test transistor is also measured, and the chiller 136 is controlled to maintain the measured temperature information Tj at a constant value.

チラーは水や熱媒体の液温を管理しながら循環させることで、機器等の温度を一定に保つことができるように構成している。主に冷却に用いる場合が多いが、冷やすだけでなく温めることもできる。様々な温度の制御を実施できるように構成している。 Chillers are designed to keep the temperature of equipment constant by circulating water or heat transfer medium while controlling its temperature. They are primarily used for cooling, but can also heat as well as cool. They are designed to allow for a variety of temperature controls.

制御ラック131には、トランジスタ117に試験電流、試験電圧を供給する電源装置132と、トランジスタ117を制御あるいは試験条件を設定する制御回路133を有している。 The control rack 131 has a power supply unit 132 that supplies a test current and a test voltage to the transistor 117, and a control circuit 133 that controls the transistor 117 or sets the test conditions.

制御回路133には、トランジスタ117の温度情報Tjが入力され、温度情報Tjに基づいてチラー136を制御する。あるいは、温度情報Tjを所定値にするように、チラー136を制御する。 The control circuit 133 receives temperature information Tj of the transistor 117 and controls the chiller 136 based on the temperature information Tj. Alternatively, the control circuit 133 controls the chiller 136 so that the temperature information Tj becomes a predetermined value.

なお、本明細書では循環水として説明するが、水に限定されるものではない。エチレングリコール、グリセリン、フロン等でも良いし、強制空冷であってもよい。チラー136は循環水パイプ135内の液体を、たとえば水温マイナス1℃からプラス100℃までの範囲で制御して試験ユニットの加熱冷却プレート134に供給する。加熱冷却プレート134は十分に大きな熱容量を持っている。 Note that although circulating water is described in this specification, it is not limited to water. It may be ethylene glycol, glycerin, freon, etc., or forced air cooling. The chiller 136 controls the liquid in the circulating water pipe 135 to a temperature range of, for example, -1°C to +100°C, and supplies it to the heating and cooling plate 134 of the test unit. The heating and cooling plate 134 has a sufficiently large heat capacity.

上記実施形態では加熱冷却プレート134を使用したが、加熱プレートと冷却プレートを別体とし、加熱冷却プレート以外の熱源・冷熱源を用いて加熱・冷却するものであってもよい。 In the above embodiment, a heating/cooling plate 134 is used, but the heating plate and cooling plate may be separate, and heating and cooling may be performed using a heat source or cold source other than the heating/cooling plate.

図68は、両面冷却サンプル(パワー半導体素子)用の電圧電流印加治具(装置)である。半導体デバイスは両面冷却構造とすることにより、大電流印加が可能となる。 Figure 68 shows a voltage and current application jig (apparatus) for a double-sided cooling sample (power semiconductor element). By using a double-sided cooling structure for semiconductor devices, it becomes possible to apply a large current.

図38、図43では、ヒートパイプ223を接続構造体218の裏面に配置したように図示している。本発明はこれに限定するものではなく、図68、図69に図示するように、ヒートパイプ223を接続構造体218の側面に配置し、接続構造体218の側面を上方から、押え部材608で押圧して固定してもよい。
電圧電流印加治具(装置)は、接点や配線の発熱を抑え、目的に応じた試験条件を再現することができる。
38 and 43 show heat pipes 223 arranged on the back surface of connection structure 218. The present invention is not limited to this, and as shown in Figures 68 and 69, heat pipes 223 may be arranged on the side surface of connection structure 218, and the side surface of connection structure 218 may be pressed from above with a pressing member 608 to be fixed.
The voltage and current application jig (device) suppresses heat generation in the contacts and wiring and can reproduce test conditions according to the purpose.

図68において、試験電流、制御信号は、デバイス固定・接続装置610から供給される。試験電流は接続構造体218に印加される。接続構造体218の一端にはパワー半導体素子の接続端子と接続するための端子接続部609が配置されている。接続構造体218には、ヒートパイプ223が配置されている。接続構造体218の下部あるいは上部には冷却ファン229が配置されている。冷却ファン229が発生する空気の流れは、接続構造体218、ヒートパイプ223、押え部材608間を通過し、デバイス117との接続部、接点、接続構造体218等の温度上昇を抑制する。
デバイス固定・接続装置610内には、接続構造体218
In Fig. 68, a test current and a control signal are supplied from a device fixing and connecting device 610. The test current is applied to a connection structure 218. A terminal connection portion 609 for connecting to a connection terminal of a power semiconductor element is disposed at one end of the connection structure 218. A heat pipe 223 is disposed in the connection structure 218. A cooling fan 229 is disposed at the lower or upper part of the connection structure 218. The air flow generated by the cooling fan 229 passes between the connection structure 218, the heat pipe 223, and the pressing member 608, and suppresses the temperature rise of the connection portion with the device 117, the contact point, the connection structure 218, etc.
Within the device fixing and connecting device 610, a connecting structure 218

図27、図28、図29に図示するように、デバイス固定・接続装置610内には、加熱冷却プレート134、試験とする半導体素子117、押圧ヘッド530等を有する半導体素子117の固定あるいは保持する装置、サンプル接続回路203等が配置されている。デバイス固定・接続装置610のカバーは、静電シールド、電磁シールドできる構造物で構成されており、前記かバーは接地されている。 As shown in Figures 27, 28, and 29, the device fixing and connecting device 610 contains a heating and cooling plate 134, a semiconductor element 117 to be tested, a device for fixing or holding the semiconductor element 117 having a pressing head 530, etc., a sample connection circuit 203, etc. The cover of the device fixing and connecting device 610 is made of a structure that can provide electrostatic and electromagnetic shielding, and the cover is grounded.

接続構造体218には、ヒートパイプ223が密着されている。接続構造体218の表面とヒートパイプ223間に熱伝導性グリス、放熱用シリコーンオイルコンパウンドを塗付してもよい。 The heat pipe 223 is in close contact with the connection structure 218. Thermally conductive grease or a heat dissipating silicone oil compound may be applied between the surface of the connection structure 218 and the heat pipe 223.

接続構造体218の材質は銅として説明するが、銅に限定されるものではない、接続構造体218の材料として、銅(線膨張率16.8)、黄銅(線膨張率19)、鉄(線膨張率12.1)、ステンレス(SUS304)(線膨張率17.3)が例示される。 The material of the connection structure 218 will be described as copper, but is not limited to copper. Examples of materials for the connection structure 218 include copper (linear expansion coefficient 16.8), brass (linear expansion coefficient 19), iron (linear expansion coefficient 12.1), and stainless steel (SUS304) (linear expansion coefficient 17.3).

ヒートパイプ223の材料として線膨張率が大きい材料、たとえば、アルミニウム(線膨張率23)、錫(線膨張率26.9)、鉛(線膨張率29.1)が例示される。中でも、接続構造体218の材料として、銅(線膨張率16.8)、ヒートパイプの材料として、アルミニウム(線膨張率23)を採用することが好ましい。また、アルミニウムにモリブデンなどの第2の金属を混合させて合金化してものを採用してもよい。 Examples of materials for the heat pipe 223 include those with a large linear expansion coefficient, such as aluminum (linear expansion coefficient 23), tin (linear expansion coefficient 26.9), and lead (linear expansion coefficient 29.1). Of these, it is preferable to use copper (linear expansion coefficient 16.8) as the material for the connection structure 218 and aluminum (linear expansion coefficient 23) as the material for the heat pipe. It is also possible to use an alloy made by mixing aluminum with a second metal such as molybdenum.

図69は、図68の側面を反対方向から見た斜視図である。デバイス固定・接続装置610内に循環水を供給あるいは排出する循環水パイプ135が取り付けられている。なお、冷却ファン229は、接続構造体218の上部に配置しても良いし、側面に配置しても良い。あるいは上下左右等2方向以上の位置に配置してもよい。 Figure 69 is a perspective view of the side of Figure 68 seen from the opposite direction. A circulating water pipe 135 that supplies or discharges circulating water is attached to the device fixing/connecting device 610. The cooling fan 229 may be placed on the top or side of the connection structure 218. Alternatively, it may be placed in two or more directions, such as up, down, left, or right.

支柱534に、押え部材608が取り付けられ、接続構造体218を固定、保持する。また、押え部材608は支柱534の上下に移動させることができ、所定の圧力で押え部材608を保持することができる。 A pressing member 608 is attached to the support 534, and fixes and holds the connection structure 218. The pressing member 608 can be moved up and down the support 534, and can be held with a predetermined pressure.

図70、図71、図72は、本発明の半導体素子試験装置に用いる高放熱汎用(TOパッケージ等)に使用する装置である。パワー半導体素子として、TO-247パッケージの場合に使用する。接続基板514に、電流印加用回路、トランジスタのゲート端子に印加するオンオフパルスのドライバ回路を実装あるいは形成する。 Figures 70, 71, and 72 show equipment for use with high heat dissipation general-purpose devices (TO packages, etc.) used in the semiconductor element testing equipment of the present invention. It is used when the power semiconductor element is a TO-247 package. A current application circuit and an on/off pulse driver circuit for applying to the gate terminal of the transistor are mounted or formed on the connection board 514.

接続基板514に試験を行う半導体デバイスに合わせてカスタム設計することができ、様々なデバイス形状に対応可能である。たとえば、図2、図5、図7、図58等で説明する各種の半導体素子117のチップ形状あるいは構造に対応することができる。 The connection board 514 can be custom designed to match the semiconductor device to be tested, and can accommodate a variety of device shapes. For example, it can accommodate the chip shapes or structures of various semiconductor elements 117 described in Figures 2, 5, 7, 58, etc.

図72において、位置決め支柱プレート519aの下には加熱冷却プレート134bが配置されている。位置決め支柱プレート519aに試験をするパワー半導体デバイス117が配置され。パワー半導体デバイスの接続端子と、接続基板514の電極とが電気的に接続される。接続基板514からのゲート信号、試験電流がパワー半導体デバイス117に印加される。
デバイス台611は、半導体デバイス素子117を配置する台であり、静電気を抑制する樹脂材料で構成され、柔軟性、バネ性を有している。
72, a heating/cooling plate 134b is disposed under a positioning support plate 519a. A power semiconductor device 117 to be tested is disposed on the positioning support plate 519a. The connection terminals of the power semiconductor device are electrically connected to the electrodes of a connection board 514. A gate signal and a test current from the connection board 514 are applied to the power semiconductor device 117.
The device stand 611 is a stand on which the semiconductor device element 117 is placed, and is made of a resin material that suppresses static electricity, and has flexibility and springiness.

パワー半導体デバイス117の接続端子と、接続基板514とが密着するように、押圧柱531が配置され、押圧されることにより、パワー半導体デバイスの接続端子と、接続基板514が電気的に良好に接続される。なお、半導体素子117が図2、図5等の構成の場合、接続基板514は、図10、図12、図54、図57等の構成とし、異方向性導電ゴム504で電極パターン506と信号端子227と接続を取っても良い。 The pressing posts 531 are arranged so that the connection terminals of the power semiconductor device 117 and the connection board 514 are in close contact with each other, and are pressed to provide a good electrical connection between the connection terminals of the power semiconductor device and the connection board 514. When the semiconductor element 117 has the configuration shown in FIG. 2, FIG. 5, etc., the connection board 514 may have the configuration shown in FIG. 10, FIG. 12, FIG. 54, FIG. 57, etc., and the anisotropic conductive rubber 504 may be used to connect the electrode pattern 506 and the signal terminal 227.

位置決め支柱プレート519bは、パワー半導体デバイス117の上面に配置され、パワー半導体デバイスを位置固定する。加熱冷却プレート134aはパワー半導体デバイス117の上面からパワー半導体デバイスを冷却または加温する。 The positioning support plate 519b is placed on the top surface of the power semiconductor device 117 and fixes the position of the power semiconductor device. The heating/cooling plate 134a cools or heats the power semiconductor device from the top surface of the power semiconductor device 117.

図70、図71は、本発明の半導体素子試験装置に使用する表面実装部品用治具の構成図及びデバイス素子117の実装時の説明図である。QFNパッケージ、SOPパッケージ等の表面実装デバイスにも対応できる。 Figures 70 and 71 are diagrams showing the structure of a surface mount component jig used in the semiconductor element test apparatus of the present invention, and an explanatory diagram of the mounting of device element 117. It can also be used for surface mount devices such as QFN packages and SOP packages.

加熱冷却プレート134b上に熱伝導性のよい金属材料からなる表面プレート520が配置されている。表面プレート520に位置決め支柱プレート519が配置される。半導体素子117は接続基板514に配置されるとともに、デバイス台611に配置される。絶縁性を有する押圧プレート513により、半導体素子117の接続端子が押圧され、導体素子117の接続端子と接続基板514の電極とが接続される。
接続基板514に形成された電極と接続が取られる。位置決め支柱プレート519は接続基板514を平面性がでるように、接続基板514を押圧固定する。
図22は、本発明の半導体試験装置の説明図である。基台522上に、加熱冷却プレート134が配置される。基台522は防振定盤が例示される。
A surface plate 520 made of a metal material with good thermal conductivity is disposed on the heating/cooling plate 134b. A positioning support plate 519 is disposed on the surface plate 520. The semiconductor element 117 is disposed on a connection board 514 and also on a device stand 611. The connection terminals of the semiconductor element 117 are pressed by an insulating pressing plate 513, and the connection terminals of the conductive element 117 are connected to the electrodes of the connection board 514.
The connection is made with electrodes formed on the connection board 514. The positioning support plate 519 presses and fixes the connection board 514 so that the connection board 514 has a flatness.
22 is an explanatory diagram of the semiconductor testing device of the present invention. The heating/cooling plate 134 is disposed on a base 522. The base 522 is exemplified by a vibration-proof surface plate.

図23から図25は、本発明の半導体試験装置において、SOP117またはQFN117と取り付ける時を主とした半導体素子117の試験方法の説明図である。なお、図58等の半導体チップにも適用することができることは言うまでもない。 Figures 23 to 25 are explanatory diagrams of a method for testing a semiconductor element 117, mainly when it is attached to an SOP 117 or QFN 117, in the semiconductor testing device of the present invention. It goes without saying that this can also be applied to semiconductor chips such as those in Figure 58.

基台522には、表面プレート520が取り付けられている。表面プレート520は位置決め支柱プレート519を取り付けるプレートである。表面プレート520を変更することにより、位置決め支柱プレート519の変更を容易に行うことができる。 A surface plate 520 is attached to the base 522. The surface plate 520 is a plate to which the positioning support plate 519 is attached. By changing the surface plate 520, the positioning support plate 519 can be easily changed.

位置決め支柱プレート519は、サンプル配置プレート511の形状、位置決め穴509位置に対応して変更する必要がある。また、サンプル配置プレート511は、SOP117、QFN117の形状に対応して、サンプル穴512の大きさ、位置が変更される。 The positioning support plate 519 needs to be changed to correspond to the shape of the sample placement plate 511 and the position of the positioning hole 509. Also, the size and position of the sample hole 512 of the sample placement plate 511 are changed to correspond to the shapes of the SOP117 and QFN117.

図23に図示するように、位置決め支柱プレート519の位置決め支柱518が、サンプル配置プレート511の位置決め穴509に挿入され、サンプル配置プレート511が固定される。 As shown in FIG. 23, the positioning posts 518 of the positioning post plate 519 are inserted into the positioning holes 509 of the sample placement plate 511, and the sample placement plate 511 is fixed.

サンプル配置プレート511の厚みは、SOP117、QFN117の厚みよりも薄く構成されている。SOP117、QFN117はサンプル穴512の電極端子226を上方向に向けて配置される。 The thickness of the sample placement plate 511 is configured to be thinner than the thickness of the SOP117 and QFN117. The SOP117 and QFN117 are placed with the electrode terminals 226 of the sample holes 512 facing upward.

位置決め支柱プレート519は、熱伝送性のよい金属材料からなる基材で構成される。たとえば、銅、ステンレス、アルミニウムが例示される。位置決め支柱プレート519の表面は、ニッケル(Ni)めっき、銀(Ag)めっきが施される。 The positioning support plate 519 is made of a base material made of a metal material with good thermal conductivity. Examples include copper, stainless steel, and aluminum. The surface of the positioning support plate 519 is plated with nickel (Ni) or silver (Ag).

SOP117、QFN117の電極端子226上には、異方性導電ゴム504(図示せず)が配置される。異方性導電ゴム504は矩形であり、その面積は、電極端子226と信号端子227の配置面積を含む面積と同一か、わずかに広い面積である。
サンプル配置プレート511をザグリ加工し、ザグリ加工箇所に、異方性導電ゴム504が丁度はまるように構成する。
Anisotropic conductive rubber 504 (not shown) is disposed on the electrode terminals 226 of the SOP 117 and the QFN 117. The anisotropic conductive rubber 504 is rectangular, and its area is equal to or slightly larger than the area including the arrangement areas of the electrode terminals 226 and the signal terminals 227.
The sample placement plate 511 is countersunk, and configured so that the anisotropic conductive rubber 504 fits exactly into the countersunk portion.

図24に図示するように、異方性導電ゴム504上に、接続基板514が配置される。接続基板514の電極パターン505がSOP117、QFN117の電極端子226と、接続基板514の電極パターン506がSOP117、QFN117の信号端子227とに対応するように配置される。 As shown in FIG. 24, a connection board 514 is placed on anisotropic conductive rubber 504. The electrode patterns 505 of the connection board 514 are arranged to correspond to the electrode terminals 226 of the SOP117 and QFN117, and the electrode patterns 506 of the connection board 514 are arranged to correspond to the signal terminals 227 of the SOP117 and QFN117.

支柱534は基台522に取り付けられている。支柱534にはアーム台533が取り付けられている。アーム台533には、アーム532が取り付けられている。アーム532が中心軸で回転可能なように構成されている。アーム532の長さは、図21に図示するように、押圧ヘッド530位置が、異方性導電ゴム504の上方位置となるように設定され、構成されている。 The support 534 is attached to the base 522. An arm stand 533 is attached to the support 534. An arm 532 is attached to the arm stand 533. The arm 532 is configured to be rotatable around a central axis. The length of the arm 532 is set and configured so that the pressing head 530 is positioned above the anisotropic conductive rubber 504, as shown in FIG. 21.

以上に説明した事項は、図68、図72の本発明の装置にも適用できることは言うまでもない。また、図25、図68、図72の構成、部材、構造、動作は相互に全部または一部を組み合わせて適用できることは言うまでもない。 It goes without saying that the matters described above can also be applied to the devices of the present invention shown in Figures 68 and 72. It also goes without saying that the configurations, members, structures, and operations shown in Figures 25, 68, and 72 can be applied in whole or in part in combination with each other.

押圧ヘッド530には押圧柱531が取り付けられ、アーム532と押圧柱531が取り付けられている。押圧柱531を摺動されることにより、押圧ヘッド530の位置が上下する。押圧ヘッド530の位置の上下により、異方性導電ゴム504の押圧が調整あるいは設定される。 A pressing post 531 is attached to the pressing head 530, and an arm 532 and pressing post 531 are attached to the pressing head 530. By sliding the pressing post 531, the position of the pressing head 530 moves up and down. The pressing force of the anisotropic conductive rubber 504 is adjusted or set by moving the position of the pressing head 530 up and down.

押圧ヘッド530には、ゴム517が取り付けられている。ゴム517は弾性材料、弾性物であればいずれの物でもよい。弾性材料を使用することにより、異方性導電ゴム504が全体的に、均一に押圧することができる。 A rubber 517 is attached to the pressing head 530. The rubber 517 may be made of any elastic material. By using an elastic material, the anisotropic conductive rubber 504 can be pressed uniformly over its entirety.

弾性材料あるいは弾性物として、スポンジ、海綿、軟性プラスチック、エアパック、液体パック、ゲルパック、ゴムメタル、金属あるいは樹脂性バネ、板バネが例示される。 Examples of elastic materials or elastic objects include sponge, seaweed, soft plastic, air packs, liquid packs, gel packs, rubber metal, metal or resin springs, and leaf springs.

一例として、押圧は圧力モーターを使用する。圧力モーターは、液体の圧力を機械運動に変換する流体機械のうち、回転運動に変換する原動機やアクチュエータがある。流体の圧力を直線運動に変換するものは圧力シリンダーがある。 As an example, a pressure motor is used for pressing. Pressure motors are fluid machines that convert liquid pressure into mechanical motion, and include prime movers and actuators that convert rotational motion. Pressure cylinders are used to convert fluid pressure into linear motion.

ポンプは、回転エネルギーを圧力エネルギーへ変換する。圧力モーターは、圧力エネルギーを回転エネルギーへ変換を行うため、基本構造はポンプと同様である。電動機と異なり高温な環境でも安定して運転することが可能である。また、動力源が停止した場合でもアキュムレータなどに圧力保存していることで運転することができる。圧力を検出するため、圧力センサを設ける。 Pumps convert rotational energy into pressure energy. Pressure motors convert pressure energy into rotational energy, so their basic structure is similar to that of pumps. Unlike electric motors, they can operate stably even in high-temperature environments. In addition, they can continue to operate even if the power source stops because pressure is stored in an accumulator or the like. A pressure sensor is provided to detect the pressure.

図25は、接続基板514上から、押圧ヘッド530により異方性導電ゴム504に圧力を印加するように図示している。しかし、接続基板514はガラスエポキシ材料等で構成することが多く、また、接続基板514は薄く、押圧時に変形しやすい。 Figure 25 shows pressure being applied to the anisotropic conductive rubber 504 by a pressure head 530 from above the connection board 514. However, the connection board 514 is often made of a glass epoxy material or the like, and is thin and easily deformed when pressed.

この対策のため、図14に図示する押圧プレート515を接続基板514上に配置する。押圧プレート515は、金属材料のように熱伝伝導性が良好で、平滑性があり、たわみにくい材料と厚みで構成される。
押圧プレート515上から、押圧ヘッド530により押圧を印加することにより、異方性導電ゴム504を一定圧力で、均一に圧力を印加することができる。
14 is disposed on the connection board 514. The pressure plate 515 is made of a material and thickness that has good thermal conductivity, is smooth, and is not easily bent, such as a metal material.
By applying pressure from above the pressure plate 515 using the pressure head 530, pressure can be applied uniformly to the anisotropic conductive rubber 504 at a constant pressure.

図21は、押圧ヘッド530を使用して異方性導電ゴム504に圧力を印加している状態を示す説明図である。図21では接続基板514上からゴム517を介して、押圧した場合を示している。押圧を矢印で示す。 Figure 21 is an explanatory diagram showing the state in which pressure is applied to anisotropic conductive rubber 504 using pressure head 530. Figure 21 shows the case in which pressure is applied from above connection board 514 via rubber 517. The pressure is indicated by the arrow.

電極パターン(電極パターン505、電極パターン506)とめっき膜524のうち、少なくともいずれか一方が、耐熱レジスト523等から構成される平面部よりも凸状となっている。したがって、凸状の部分が、異方性導電ゴム504が押圧され、異方性導電ゴム504を介して、電極パターン505と電極端子226、電極パターン506と信号端子227とが電気的に接続される。 At least one of the electrode patterns (electrode pattern 505, electrode pattern 506) and the plating film 524 is more convex than the flat portion composed of the heat-resistant resist 523, etc. Therefore, the anisotropic conductive rubber 504 is pressed against the convex portion, and the electrode pattern 505 and the electrode terminal 226, and the electrode pattern 506 and the signal terminal 227 are electrically connected via the anisotropic conductive rubber 504.

電気的な接続状態は、電極パターン505と電極端子226、電極パターン506と信号端子227間に抵抗を測定するモニター端子(図示せず)を接続基板514に設けている。押圧ヘッド530で押圧し、モニター端子の抵抗値をモニターし、所定の抵抗値以下となったときに、接続完了として押圧ヘッド530の押圧を維持させる。 The connection board 514 is provided with monitor terminals (not shown) that measure the electrical connection state between the electrode pattern 505 and the electrode terminal 226, and between the electrode pattern 506 and the signal terminal 227. Pressing is performed with the pressing head 530, and the resistance value of the monitor terminal is monitored. When the resistance value falls below a predetermined value, the connection is completed and the pressing head 530 is maintained under pressure.

図22は、アーム台533に取り付けられた一方向のアーム532で支えられた押圧ヘッド530で押圧をするものであった。この場合、押圧ヘッド530に傾きが発生する場合がある。 In FIG. 22, pressing is performed by a pressing head 530 supported by a one-way arm 532 attached to an arm stand 533. In this case, the pressing head 530 may become tilted.

この対策のために、図26に図示するように、支柱534aと支柱534b間にアーム532を設ける。つまり、支柱534aと支柱534bとアーム532で、「門」状に構成する。 To address this issue, arm 532 is provided between support posts 534a and 534b, as shown in FIG. 26. In other words, support posts 534a, 534b, and arm 532 form a "gate" shape.

アーム532は左右の支柱(支柱534a、支柱534b)で支えられている。したがって、押圧ヘッド530を移動させる押圧柱531を安定して維持させることができる。異方性導電ゴム504を均一に押圧できるため、良好な電気的接続を実現できる。 The arm 532 is supported by left and right pillars (pillars 534a and 534b). Therefore, the pressing pillar 531 that moves the pressing head 530 can be stably maintained. The anisotropic conductive rubber 504 can be pressed evenly, so a good electrical connection can be achieved.

図28は本発明の半導体試験装置(たとえば、パワートランジスタを試験するパワーサイクル試験装置)の構成図である。図44は半導体試験装置の等価回路図あるいは説明図である。 Figure 28 is a configuration diagram of a semiconductor testing device of the present invention (for example, a power cycle testing device for testing power transistors). Figure 44 is an equivalent circuit diagram or explanatory diagram of the semiconductor testing device.

電流電源装置121は、トランジスタ117を試験するための大電流の定電流Idを出力する。電流電源装置121は、コントロール回路基板111からの制御信号に同期させて電力(電流、電圧)を供給すると共に、供給された電力を用いて前記負荷を設定された定電流または定電圧で駆動する。電流電源装置121は、出力する最大電圧値を設定することができる。電流電源装置121は電流と電圧のうち、少なくとも一方の定常的に出力する。 The current power supply device 121 outputs a large constant current Id for testing the transistor 117. The current power supply device 121 supplies power (current, voltage) in synchronization with a control signal from the control circuit board 111, and uses the supplied power to drive the load at a set constant current or constant voltage. The current power supply device 121 can set the maximum voltage value to be output. The current power supply device 121 steadily outputs at least one of the current and voltage.

スイッチ回路122a(SWa)は、電流電源装置121が出力する定電流の供給をオン(供給)オフ(遮断)させる。スイッチ回路122aはコントロール回路基板111からの信号に基づき、オン(定電流を出力)またはオフ(定電流を遮断)に設定または制御される。通常、スイッチ回路122aは試験開始前にオンされ、半導体素子の試験中は常時、オン状態に維持される。 The switch circuit 122a (SWa) turns on (supply) and off (cut) the supply of the constant current output by the current power supply device 121. The switch circuit 122a is set or controlled to be on (output constant current) or off (cut off constant current) based on a signal from the control circuit board 111. Typically, the switch circuit 122a is turned on before the start of testing, and is constantly maintained in the on state during testing of the semiconductor elements.

図28において、1台の電流電源装置121を図示している。電流電源装置121は1台に限定されるものではない。たとえば、本発明の半導体試験装置において、2台以上の電流電源装置121を保有させてもよい。電流電源装置121の台数が増加するほど、多種多様な電流波形Idあるいは電圧波形を発生させることができる。 In FIG. 28, one current power supply device 121 is shown. The number of current power supply devices 121 is not limited to one. For example, the semiconductor testing device of the present invention may have two or more current power supply devices 121. The more current power supply devices 121 are used, the more diverse the current waveforms Id or voltage waveforms that can be generated.

本発明の実施例において、電流電源装置121として説明するが、電流電源装置121は定電流を出力するものに限定されるものではない。たとえば、電流電源装置121に最大電圧を設定できるものを使用する。一定の条件で、設定された最大電圧において、所定の定電流を出力できるように機能させることが例示される。また、定電流を出力する場合に、出力端子電圧を所定の最大電圧を設定できるように構成されることが例示される。本発明の半導体試験装置において、電流電源装置121は、定電流のみ出力する装置ではなく、電圧、電流を出力できる電源装置であってもよいことは言うまでもない。 In the embodiment of the present invention, the current power supply device 121 is described, but the current power supply device 121 is not limited to one that outputs a constant current. For example, a current power supply device that can set a maximum voltage is used as the current power supply device 121. An example is one in which the device functions to output a predetermined constant current at a set maximum voltage under certain conditions. Another example is one in which the device is configured to be able to set the output terminal voltage to a predetermined maximum voltage when outputting a constant current. It goes without saying that in the semiconductor testing device of the present invention, the current power supply device 121 is not limited to a device that outputs only a constant current, but may be a power supply device that can output both voltage and current.

図28等の実施例において、電流電源装置121で電流Idを発生させるとして説明するが、電流Idは、トランジスタ117のオン抵抗の状態に応じて、印加電圧を調整することによっても実現できる。したがって、本発明の半導体試験装置において、電流を出力する電流電源装置121に限定するものではなく、電圧出力の電源装置で構成しても良いことはいうまでもない。 28 and other embodiments are described as generating the current Id using the current power supply device 121, but the current Id can also be realized by adjusting the applied voltage depending on the on-resistance state of the transistor 117. Therefore, it goes without saying that the semiconductor testing device of the present invention is not limited to the current power supply device 121 that outputs a current, and may be configured as a power supply device that outputs a voltage.

電流Idは、トランジスタ117のゲート電圧の電圧値の制御によっても実現できる。本明細書では、電流電源装置121の制御によって、トランジスタ117に所定の電流を印加するとして説明する。しかし、これに限定するものはなく、トランジスタ117のゲート端子gの電圧、トランジスタ117のコレクタ端子cの電圧を調整あるいは制御してもよいことは言うまでもない。 The current Id can also be realized by controlling the voltage value of the gate voltage of transistor 117. In this specification, a predetermined current is applied to transistor 117 by controlling current power supply device 121. However, this is not limited to this, and it goes without saying that the voltage of gate terminal g of transistor 117 and the voltage of collector terminal c of transistor 117 may also be adjusted or controlled.

本発明の半導体素子の試験方法の実施例では、説明を容易にするため、定電流Idは電流電源装置121が発生するとしている。トランジスタ117に流す定電流Idは電流電源装置121を動作させることにより供給する。電流電源装置121はコントロール回路基板111からの信号によりオン/オフ制御される。デバイス制御回路基板209はコントロール回路基板111によりタイミング制御される。 In the embodiment of the semiconductor element testing method of the present invention, for ease of explanation, it is assumed that the constant current Id is generated by the current power supply device 121. The constant current Id flowing through the transistor 117 is supplied by operating the current power supply device 121. The current power supply device 121 is controlled to be turned on/off by a signal from the control circuit board 111. The device control circuit board 209 is timing-controlled by the control circuit board 111.

トランジスタ117のエミッタ端子eは接地(グランド)されている(接地ラインと接続されている)。トランジスタ117のゲート端子gには、ゲートドライバ回路113が接続されている。 The emitter terminal e of the transistor 117 is grounded (connected to the ground line). The gate terminal g of the transistor 117 is connected to the gate driver circuit 113.

サンプル接続回路203内には、ゲートドライバ回路113、可変抵抗回路125、定電流回路118、オペアンプ(バッファ回路)116が配置または形成されている。サンプル接続回路203は、試験を行うトランジスタ117に近い位置に配置できるように、デバイス制御回路基板209から分離されて配置されている。 The gate driver circuit 113, the variable resistance circuit 125, the constant current circuit 118, and the operational amplifier (buffer circuit) 116 are arranged or formed within the sample connection circuit 203. The sample connection circuit 203 is arranged separately from the device control circuit board 209 so that it can be arranged in a position close to the transistor 117 to be tested.

サンプル接続回路203は、試験する各トランジスタ117に1つのサンプル接続回路203を設けることが好ましいが、これに限定するものではなく、複数のトランジスタ117に対して、複数の信号回路を含む1つのサンプル接続回路203を配置してもよい。 It is preferable to provide one sample connection circuit 203 for each transistor 117 to be tested, but this is not limited thereto, and one sample connection circuit 203 including multiple signal circuits may be provided for multiple transistors 117.

サンプル接続回路203は、コネクタ202の接続ピン206でトランジスタ117と接続されている。ゲートドライバ回路113とトランジスタ117のゲート端子g間は、30mm以下の短距離となるように配置されている。ゲートドライバ回路113とトランジスタ117のゲート端子g間が長いとゲート端子gにノイズ等が重畳され、トランジスタ117が誤動作してトランジスタ117の破壊に直結する。 The sample connection circuit 203 is connected to the transistor 117 by the connection pin 206 of the connector 202. The gate driver circuit 113 and the gate terminal g of the transistor 117 are arranged so that the distance between them is short, less than 30 mm. If the distance between the gate driver circuit 113 and the gate terminal g of the transistor 117 is long, noise and the like will be superimposed on the gate terminal g, causing the transistor 117 to malfunction and directly leading to the destruction of the transistor 117.

図29に図示するように、デバイス制御回路基板209は半導体試験装置の筐体210のB室に配置される。筐体210は半導体試験装置の電源装置132、駆動回路、加熱冷却プレート134が組み込まれたフレームあるいは装置本体である。サンプル接続回路203は、試験するトランジスタ117に近い位置に配置するため、半導体試験装置の筐体210のC1室に配置される。サンプル接続回路203は筐体210の側面に配置されたコネクタ208と接続される。コネクタ208の接続ピン206に接続された配線は、B室のデバイス制御回路基板209と接続されている。 As shown in FIG. 29, the device control circuit board 209 is placed in room B of the housing 210 of the semiconductor test equipment. The housing 210 is a frame or device body in which the power supply unit 132, drive circuit, and heating/cooling plate 134 of the semiconductor test equipment are incorporated. The sample connection circuit 203 is placed in room C1 of the housing 210 of the semiconductor test equipment in order to be located close to the transistor 117 to be tested. The sample connection circuit 203 is connected to a connector 208 placed on the side of the housing 210. The wiring connected to the connection pin 206 of the connector 208 is connected to the device control circuit board 209 in room B.

筐体210は箱状のものだけでなく、たとえば部屋であってもよい。部屋の中に電流電源装置121が配置されるイメージである。隔壁214、隔壁215、隔壁217は部屋の壁であってもよい。 The housing 210 need not necessarily be box-shaped, but may also be, for example, a room. The image is of the current power supply device 121 being placed inside the room. Partitions 214, 215, and 217 may be the walls of the room.

図29に図示するように、試験をする半導体素子117(トランジスタ等)はC1室に配置される。トランジスタ117等は、加熱冷却プレート134上に配置・固定される。 As shown in FIG. 29, the semiconductor element 117 (transistor, etc.) to be tested is placed in chamber C1. The transistor 117, etc. is placed and fixed on the heating and cooling plate 134.

デバイス固定・接続装置610内に、加熱冷却プレート134、加熱冷却プレート134とチラー136間を循環する循環水パイプ135を有する。また、加熱冷却プレート134には、試験する半導体素子としてのトランジスタ117が積載され、サンプル接続回路203(図示せず)が構成、あるいは配置されている。 The device fixing/connecting device 610 includes a heating/cooling plate 134 and a circulating water pipe 135 that circulates between the heating/cooling plate 134 and a chiller 136. In addition, a transistor 117 is mounted on the heating/cooling plate 134 as a semiconductor element to be tested, and a sample connection circuit 203 (not shown) is configured or arranged therein.

図29では、図示を容易にするため、また、理解を容易にするため、SOP117、QFN117等は、加熱冷却プレート134上に配置・固定しているように図示している。実際には、図16(b)に図示するように、加熱冷却プレート134上に、熱伝導性の良好な表面プレート520、位置決め支柱プレート519が配置され、支柱プレート519にSOP117、QFN117が配置されている。以上の事項は、図27、図29、図30、図36、図38、図39、図43等においても同様である。 In FIG. 29, for ease of illustration and understanding, the SOP117, QFN117, etc. are shown as being arranged and fixed on the heating and cooling plate 134. In reality, as shown in FIG. 16(b), a surface plate 520 with good thermal conductivity and a positioning support plate 519 are arranged on the heating and cooling plate 134, and the SOP117 and QFN117 are arranged on the support plate 519. The above matters are the same in FIG. 27, FIG. 29, FIG. 30, FIG. 36, FIG. 38, FIG. 39, FIG. 43, etc.

図29に図示するようにコネクタ208は筐体210の側面に設けられたものであり、コネクタ208とB室に配置されたデバイス制御回路基板209とは信号配線235により接続されている。デバイス制御回路基板209から、ゲートドライバ回路113、ゲート信号制御回路112、温度測定回路115、可変抵抗回路125、オペアンプ回路116の制御信号あるいは出力信号が入出力される。 As shown in FIG. 29, the connector 208 is provided on the side of the housing 210, and the connector 208 and the device control circuit board 209 arranged in the B room are connected by a signal wiring 235. The device control circuit board 209 inputs and outputs control signals or output signals of the gate driver circuit 113, the gate signal control circuit 112, the temperature measurement circuit 115, the variable resistance circuit 125, and the operational amplifier circuit 116.

必要に応じて、図36に図示するように、トランジスタ117等は、加熱冷却プレート134aと加熱冷却プレート134bに挟持されて固定される。以上のように、本発明は、筐体210がC1室など複数の領域に区分されている。C1室には、ドライエア(乾燥気体、露点温度が低い気体)が注入されるように構成されている。C1室は空気圧力がかかり、C1室に注入されたエアは、開口部216などを介して排出される。 If necessary, as shown in FIG. 36, the transistor 117 and the like are fixed by being sandwiched between the heating and cooling plates 134a and 134b. As described above, in the present invention, the housing 210 is divided into a plurality of regions, including the C1 chamber. The C1 chamber is configured to be injected with dry air (dry gas, gas with a low dew point temperature). Air pressure is applied to the C1 chamber, and the air injected into the C1 chamber is discharged through the opening 216 and the like.

接続構造体218は、C2室から隔壁217の開口部216から差し込まれる。接続構造体218を差し込むことにより、トランジスタ117の接続部507と接続構造体218とが電気的に接続が取られ、トランジスタ117に定電流(試験電流)Idを印加できるようになる。
接続構造体218は、銅あるいは銅合金で形成され、表面が銀またはニッケルでめっきされている。
The connection structure 218 is inserted from the C2 chamber through the opening 216 of the partition wall 217. By inserting the connection structure 218, an electrical connection is established between the connection portion 507 of the transistor 117 and the connection structure 218, and a constant current (test current) Id can be applied to the transistor 117.
The connection structure 218 is made of copper or a copper alloy and has a silver or nickel plated surface.

隔壁217は、静電シールド、接続構造体218の保持としての機能がある。別途、静電シールド機能構成物、接続構造体218の固定あるいは保持台を配置または構成する場合は、隔壁217を省略することができることは言うまでもない。
また、隔壁217がない場合、接続構造体218にトランジスタ117の接続部507を位置決めして固定してもよいことはよいことは言うまでもない。
The partition wall 217 has a function of electrostatic shielding and holding the connection structure 218. It goes without saying that the partition wall 217 can be omitted when a separate electrostatic shielding functional component, a fixing or holding stand for the connection structure 218 is disposed or configured.
Furthermore, it goes without saying that when the partition wall 217 is not provided, the connection portion 507 of the transistor 117 may be positioned and fixed to the connection structure 218 .

隔壁(隔壁214、隔壁215、隔壁217)は、各室(C1室、C2室、A室、B室)を分離する機能と、外気が流入しないようにする機能がある。特に、C1室は、低温状態の試験で結露することがあるため、C1室には露点が-20℃以下のドライエアを流入させる。C1室に流入したドライエアは、開口部216から他の室に排出される。しかし、開口部216の開口が大きいと、大量のドライエアが必要になる。したがって、開口部216は、接続部材としてのフォークプラグ205、接続構造体218が丁度、挿入されるサイズにすることが好ましい。 The partitions (partitions 214, 215, 217) have the function of separating each chamber (chamber C1, chamber C2, chamber A, chamber B) and the function of preventing outside air from flowing in. In particular, since condensation may occur in chamber C1 during testing at low temperatures, dry air with a dew point of -20°C or less is flowed into chamber C1. The dry air that flows into chamber C1 is exhausted to the other chambers through opening 216. However, if the opening of opening 216 is large, a large amount of dry air will be required. Therefore, it is preferable that opening 216 is sized so that the fork plug 205 and connection structure 218 serving as the connecting member can be inserted.

図30に図示するように接続構造体218に他端には、固定ネジ221が取り付けられ、接続配線211が接続構造体218に接続されている。接続配線211の他端には接続部材としての図31等に図示するフォークプラグ205が取り付けられている。 As shown in FIG. 30, a fixing screw 221 is attached to the other end of the connection structure 218, and the connection wiring 211 is connected to the connection structure 218. A fork plug 205 shown in FIG. 31 etc. is attached to the other end of the connection wiring 211 as a connection member.

図30、図38、図43には、接続構造体218を固定する押え部材608が配置されている。押え部材608により、接続構造体218が固定され、接続金具232、接続金具233からなる端子接続部609が、試験をするデバイス117の接続部507と安定して嵌合される。デバイス117と接続構造体218とを離す時は、押え部材608をはずしてから行う。 30, 38, and 43 show a pressing member 608 that fixes the connection structure 218. The pressing member 608 fixes the connection structure 218, and the terminal connection portion 609 consisting of the connection fittings 232 and 233 is stably engaged with the connection portion 507 of the device 117 to be tested. When separating the device 117 and the connection structure 218, the pressing member 608 is first removed.

接続構造体218の固定ネジ221はネジに限定されるものではなく、接続構造体218に接続配線211を電気的に接続できるものであればいずれのものでもよい。また、固定ネジ221はバネ(図示せず)で押圧により接触できるものであっても良いことは言うまでもない。 The fixing screw 221 of the connection structure 218 is not limited to a screw, and may be anything that can electrically connect the connection wiring 211 to the connection structure 218. It goes without saying that the fixing screw 221 may be one that can make contact by pressing with a spring (not shown).

サンプル接続回路203はコネクタ208の接続ピン206によりデバイス制御回路基板209と接続されている。サンプル接続回路203は試験する各トランジスタ117に対応して個別に配置され、サンプル接続回路203は容易に取り外しが可能なように構成されている。
コネクタ208、コネクタ213はコネクタに限定されるものではなく、配線を電気的に接続、非接続にできるものであれば、いずれのものであってもよい。
The sample connection circuit 203 is connected to a device control circuit board 209 by a connection pin 206 of a connector 208. The sample connection circuits 203 are individually arranged corresponding to each transistor 117 to be tested, and the sample connection circuits 203 are configured so as to be easily removable.
The connectors 208 and 213 are not limited to connectors, and may be any connector that can electrically connect and disconnect wiring.

図35は本発明の半導体試験装置における接続構造体218の説明図である。接続構造体218の表面の凹部234には、ヒートパイプ223が密着されている。接続構造体218の表面とヒートパイプ間に熱伝導性グリス、放熱用シリコーンオイルコンパウンドを塗付してもよい。 Figure 35 is an explanatory diagram of the connection structure 218 in the semiconductor testing device of the present invention. A heat pipe 223 is in close contact with the recess 234 on the surface of the connection structure 218. Thermally conductive grease or a silicone oil compound for heat dissipation may be applied between the surface of the connection structure 218 and the heat pipe.

凹部234はヒートパイプ金具231に形成されている。凹部234にはめ込むようにヒートパイプ223が配置されている。凹部にヒートパイプ223を配置することによりヒートパイプ223が損傷するリスクが低下する。 The recess 234 is formed in the heat pipe fitting 231. The heat pipe 223 is arranged so as to fit into the recess 234. By arranging the heat pipe 223 in the recess, the risk of damage to the heat pipe 223 is reduced.

ヒートパイプ金具231は、電気伝導性があり、熱伝導性のよい金属で構成される。金属して銅、銀が例示される。その他、金属以外のカーボンなどを採用することもできる。 The heat pipe fitting 231 is made of a metal that has good electrical and thermal conductivity. Examples of metals include copper and silver. Other non-metallic materials such as carbon can also be used.

熱伝導性グリスは、窒化ホウ素(ボロン)を配合したものを使用することが好ましい。放熱用シリコーンオイルコンパウンドは、シリコーンオイルを基油にアルミナ等熱伝導性のよい粉末を配合したものを使用することが好ましい。
ヒートパイプ223とは、密閉容器内に少量の液体(作動液)を真空密封し、内壁に毛細管構造(ウイック)を備えたものである。
It is preferable to use thermally conductive grease containing boron nitride (boron). It is preferable to use heat dissipating silicone oil compound that uses silicone oil as a base oil and is mixed with powder with good thermal conductivity such as alumina.
The heat pipe 223 is a sealed container in which a small amount of liquid (working liquid) is vacuum sealed, and which has a capillary structure (wick) on the inner wall.

ヒートパイプの一部が加熱されると加熱部で作動液が蒸発(蒸発潜熱の吸収)し、低温部に蒸気が高速(音速)で移動する。蒸気が低温部で凝縮(蒸発潜熱の放出)し、凝縮した作動液がウイックの毛細管現象で加熱部に還流する。以上の相変化が外力なしに連続的に繰り返されることによって、瞬時に熱が移動することにより、半導体素子の端子部で発熱した熱を高速にかつ効率よく伝熱することができる。 When part of the heat pipe is heated, the working fluid evaporates in the heated area (absorbing the latent heat of evaporation), and the vapor moves to the low-temperature area at high speed (the speed of sound). The vapor condenses in the low-temperature area (releasing the latent heat of evaporation), and the condensed working fluid flows back to the heated area due to the capillary action of the wick. The above phase changes are repeated continuously without any external force, and heat is transferred instantly, allowing the heat generated at the terminals of the semiconductor element to be transferred quickly and efficiently.

ヒートパイプ223は、コンテナ(銅パイプ)を複数本配列することにより、構成されている。コンテナの内部は高度な減圧状態であり、ウィック(毛細管構造)と適量の作動液(純水等)を有している。
作動液として、純水の他、メタノール(メチルアルコール)、アセトン、ナトリウム、水銀、フロン系冷媒、アンモニアを使用してもよい。
ウイック材には、アルミニウム、銅、ステンレス、焼結合金,金網,発泡メタル、セラミック等が用いられる。
The heat pipe 223 is composed of an array of multiple containers (copper pipes). The inside of the container is in a highly decompressed state, and contains a wick (capillary structure) and an appropriate amount of working fluid (pure water, etc.).
As the working fluid, in addition to pure water, methanol (methyl alcohol), acetone, sodium, mercury, a fluorocarbon-based refrigerant, or ammonia may be used.
Wick materials include aluminum, copper, stainless steel, sintered alloy, wire mesh, foamed metal, ceramics, and the like.

接続構造体218は金属に限定されるものではない。たとえば、セラミック、グラファイト、グラファイトと銅またはアルミニウムの複合材料等の非金属物質で構成してもよいことは言うまでもない。接続構造体218に直接に電流を通電する構成の場合は、接続構造体218は、銅等の金属材料で構成する。接続構造体218の表面は、銀、ニッケル等でめっきすることが好ましい。
図35は接続構造体218の構成の説明図である。図35(a)は裏面を模式的に図示した図であり、図35(b)は側面を模式的に図示した図である。
The connection structure 218 is not limited to metal. It goes without saying that it may be made of a nonmetallic material such as ceramic, graphite, or a composite material of graphite and copper or aluminum. In the case where a current is directly passed through the connection structure 218, the connection structure 218 is made of a metallic material such as copper. The surface of the connection structure 218 is preferably plated with silver, nickel, or the like.
Fig. 35 is an explanatory diagram of the configuration of the connection structure 218. Fig. 35(a) is a diagram that typically illustrates the back surface, and Fig. 35(b) is a diagram that typically illustrates the side surface.

接続構造体218は、主としてヒートパイプ金具231、接続金具232、接続金具233からなる。接続金具232と接続金具233等が端子接続部609を構成する。端子接続部609に半導体素子の接続部507が差し込まれる。 The connection structure 218 mainly consists of a heat pipe fitting 231, a connection fitting 232, and a connection fitting 233. The connection fitting 232 and the connection fitting 233 etc. form the terminal connection part 609. The connection part 507 of the semiconductor element is inserted into the terminal connection part 609.

接続金具232と接続金具233間には、接点部225a、接点部225bが配置されている。 接点部225として、白金、金、銀、タングステン、銅、ニッケル、またはそれらを組合せた合金が用いられる。また、銀-酸化物接点材料(Ag+ZnO、Ag+SnO、Ag+SnO In、Ag+、Ag+SnO SnBi)を用いることも好ましい。 Contact parts 225a and 225b are disposed between the connecting fitting 232 and the connecting fitting 233. Platinum, gold, silver, tungsten, copper, nickel, or an alloy of a combination of these is used as the contact part 225. It is also preferable to use a silver-oxide contact material (Ag+ZnO, Ag+SnO 2 , Ag+SnO 2 In 2 O 3 , Ag+, Ag+SnO 2 Sn 2 Bi 2 O 7 ).

接続金具233はヒートパイプ金具231に固定ネジ224aで固定されている。接続金具232は接続金具233に固定ネジ224bで固定される。固定ネジ224bを締め付けることにより半導体素子の接続部507を固定する。ヒートパイプ金具231の左端には接続配線211が固定ネジ221で固定される。 The connection fitting 233 is fixed to the heat pipe fitting 231 with a fixing screw 224a. The connection fitting 232 is fixed to the connection fitting 233 with a fixing screw 224b. The connection part 507 of the semiconductor element is fixed by tightening the fixing screw 224b. The connection wiring 211 is fixed to the left end of the heat pipe fitting 231 with a fixing screw 221.

図36は接続部507を接続構造体218に接続した状態の説明図である。接点部225aと接点部225b間に接続部507が挟持されている。接続金具232は固定ネジ224bにより接続部507と固定される。 Figure 36 is an explanatory diagram of the state in which the connection part 507 is connected to the connection structure 218. The connection part 507 is sandwiched between the contact part 225a and the contact part 225b. The connection fitting 232 is fixed to the connection part 507 by the fixing screw 224b.

トランジスタ117は加熱冷却プレート134aに固定され、さらに加熱冷却プレート134bで狭持される。トランジスタ117は加熱冷却プレート134により試験温度に適切に維持される。凹部234内にヒートパイプ223が取り付けられている。 The transistor 117 is fixed to the heating and cooling plate 134a and is further sandwiched between the heating and cooling plate 134b. The transistor 117 is appropriately maintained at the test temperature by the heating and cooling plate 134. A heat pipe 223 is attached in the recess 234.

接続構造体218から接続部507に試験の定電流Idが印加される。定電流Idは数百アンペア(A)と大きい。接続部507は通常、比較的面積が小さく、また、接点部225と接続部507とは接触抵抗がある。そのため、大電流が接続部507に流れると接点部225で発熱する。 A test constant current Id is applied from the connection structure 218 to the connection portion 507. The constant current Id is large, at several hundred amperes (A). The connection portion 507 usually has a relatively small area, and there is contact resistance between the contact portion 225 and the connection portion 507. Therefore, when a large current flows through the connection portion 507, heat is generated at the contact portion 225.

発熱は試験をするトランジスタ117に伝導し、トランジスタ117を過熱する。過熱によりトランジスタ117が劣化あるいは接続部507が焼損する可能性がある。また、SOP117、QFN117の電極端子226等でも発熱し、発熱した熱は接続基板514を伝導する。伝導した熱は接続部507の温度を上昇させる。したがって、接点部225での発熱を速やかに放熱する必要がある。 The heat is conducted to the transistor 117 being tested, overheating the transistor 117. Overheating may cause the transistor 117 to deteriorate or the connection part 507 to burn. Heat is also generated in the electrode terminals 226 of the SOP117 and QFN117, and the generated heat is conducted through the connection board 514. The conducted heat raises the temperature of the connection part 507. Therefore, it is necessary to quickly dissipate the heat generated at the contact part 225.

本発明の接続構造体218はヒートパイプ223を有している。接点部225での発熱は、ヒートパイプ223で伝熱される。したがって、接点部225の熱は速やかに接点部225から除去される。また、接続部507の熱、接続基板514の熱が除去される。 The connection structure 218 of the present invention has a heat pipe 223. The heat generated at the contact portion 225 is transferred by the heat pipe 223. Therefore, the heat of the contact portion 225 is quickly removed from the contact portion 225. In addition, the heat of the connection portion 507 and the heat of the connection board 514 are removed.

C1室とC2室間には隔壁217が配置されている。図37に図示するように、隔壁217には開口部216が形成されている。開口部216a1に接続構造体218a1が挿入され、開口部216b1に接続構造体218b1が挿入される。開口部216a2に接続構造体218a2が挿入され、開口部216b2に接続構造体218b2が挿入される。開口部216anに接続構造体218anが挿入され、開口部216bnに接続構造体218bnが挿入される。 A partition wall 217 is disposed between the C1 and C2 chambers. As shown in FIG. 37, an opening 216 is formed in the partition wall 217. A connection structure 218a1 is inserted into the opening 216a1, and a connection structure 218b1 is inserted into the opening 216b1. A connection structure 218a2 is inserted into the opening 216a2, and a connection structure 218b2 is inserted into the opening 216b2. A connection structure 218an is inserted into the opening 216an, and a connection structure 218bn is inserted into the opening 216bn.

たとえば、図37の半導体試験装置では、接続構造体218a1の接続金具232と接続金具233間に試験をするトランジスタ117Q1のP端子が挟持されて電気的に接続される。また、接続構造体218b1の接続金具232と接続金具233間に試験をするトランジスタ117Q1のN端子が挟持されて電気的に接続される。 For example, in the semiconductor testing device of FIG. 37, the P terminal of the transistor 117Q1 to be tested is sandwiched and electrically connected between the connection fitting 232 and the connection fitting 233 of the connection structure 218a1. Also, the N terminal of the transistor 117Q1 to be tested is sandwiched and electrically connected between the connection fitting 232 and the connection fitting 233 of the connection structure 218b1.

同様に、接続構造体218a2の接続金具232と接続金具233間に試験をするトランジスタ117Q2のP端子が挟持されて電気的に接続される。また、接続構造体218b2の接続金具232と接続金具233間に試験をするトランジスタ117Q2のN端子が挟持されて電気的に接続される。 Similarly, the P terminal of the transistor 117Q2 to be tested is sandwiched and electrically connected between the connection fitting 232 and the connection fitting 233 of the connection structure 218a2. Also, the N terminal of the transistor 117Q2 to be tested is sandwiched and electrically connected between the connection fitting 232 and the connection fitting 233 of the connection structure 218b2.

同様に、接続構造体218anの接続金具232と接続金具233間に試験をするトランジスタ117QnのP端子が挟持されて電気的に接続される。また、接続構造体218bnの接続金具232と接続金具233間に試験をするトランジスタ117QnのN端子が挟持されて電気的に接続される。 Similarly, the P terminal of the transistor 117Qn to be tested is sandwiched and electrically connected between the connection fitting 232 and the connection fitting 233 of the connection structure 218an. Also, the N terminal of the transistor 117Qn to be tested is sandwiched and electrically connected between the connection fitting 232 and the connection fitting 233 of the connection structure 218bn.

隔壁217には静電シールド板あるいは静電シールド網が配置され、電源装置132、B室の駆動回路系からのノイズが遮蔽され、ノイズはC1室には印加されない。また、トランジスタ117のオンオフにより発生するノイズが、B室の駆動回路系には印加されない。 An electrostatic shield plate or electrostatic shield net is placed on the partition 217, blocking noise from the power supply 132 and the drive circuit system of chamber B, and the noise is not applied to chamber C1. In addition, noise generated by turning on and off the transistor 117 is not applied to the drive circuit system of chamber B.

図38は、トランジスタ117と接続構造体218の接続状態を説明する説明図である。トランジスタ117は加熱冷却プレート134aに固定される。実際には、加熱冷却プレート134a上には、表面プレート520、位置決め支柱プレート519等が配置または形成されているが、理解を容易にするため、また、作図を容易にするため省略している。 Figure 38 is an explanatory diagram explaining the connection state between the transistor 117 and the connection structure 218. The transistor 117 is fixed to the heating and cooling plate 134a. In reality, a surface plate 520, a positioning support plate 519, etc. are arranged or formed on the heating and cooling plate 134a, but they are omitted for ease of understanding and drawing.

固定はバネ(図示せず)により行われる。密着は、熱伝導性グリス、放熱用シリコーンオイルコンパウンドを塗付してもよい。必要に応じて、図36に図示するように、トランジスタ117の上側にも加熱冷却プレート134bが配置され、トランジスタ117を所定の温度条件に設定できるようにする。なお、バネに限定されるものではなく、固定できる構造、機構であればいずれの構成であってもよい。 Fixation is achieved by a spring (not shown). Thermally conductive grease or a silicone oil compound for heat dissipation may be applied to achieve adhesion. If necessary, as shown in FIG. 36, a heating/cooling plate 134b may also be placed above the transistor 117 so that the transistor 117 can be set to a predetermined temperature condition. Note that this is not limited to a spring, and any structure or mechanism that allows for fixing may be used.

トランジスタ117の端子(エミッタ端子e、ゲート端子g、コレクタ端子c)には、コネクタ202が接続される。コネクタ202には信号配線222が引き出される。信号配線222に、トランジスタ117のゲート端子gに印加する制御信号Vgs、定電流回路118からの定電流Icが印加される。 A connector 202 is connected to the terminals (emitter terminal e, gate terminal g, collector terminal c) of the transistor 117. A signal wiring 222 is drawn out to the connector 202. A control signal Vgs to be applied to the gate terminal g of the transistor 117 and a constant current Ic from the constant current circuit 118 are applied to the signal wiring 222.

接続構造体218aは隔壁217の開口部216aにC2室側から挿入される。接続構造体218bも同様に隔壁217の開口部216bにC2室側から挿入される。接続構造体218を挿入すると、接続金具232と接続金具233間に接続部507が挟持される。この状態で、固定ネジ224bを締めることによりトランジスタ117の接続部507と接続構造体218とが電気的接続される。 The connection structure 218a is inserted into the opening 216a of the partition 217 from the C2 chamber side. Similarly, the connection structure 218b is inserted into the opening 216b of the partition 217 from the C2 chamber side. When the connection structure 218 is inserted, the connection portion 507 is sandwiched between the connection fitting 232 and the connection fitting 233. In this state, the connection portion 507 of the transistor 117 and the connection structure 218 are electrically connected by tightening the fixing screw 224b.

試験を行うトランジスタ117は加熱冷却プレート134等に密着させて固定させる必要がある。また、異方性導電ゴム504で電極パターン505と電極端子226を位置決めして電気的接続を行っているため、容易に取り外すことが難しい。 The transistor 117 to be tested must be fixed in place by being in close contact with the heating and cooling plate 134 or the like. In addition, the anisotropic conductive rubber 504 positions the electrode pattern 505 and the electrode terminal 226 for electrical connection, making it difficult to remove.

トランジスタ117の取り付け作業は、最初に試験を行う複数個のトランジスタ117を加熱冷却プレート134等に固定する。次に、最初に試験を行うトランジスタ117を選択して接続構造体218を接続部507に取り付ける。 The transistors 117 are attached by first fixing the multiple transistors 117 to be tested to the heating and cooling plate 134 or the like. Next, the transistor 117 to be tested first is selected and the connection structure 218 is attached to the connection portion 507.

選択するトランジスタ117は、選択するトランジスタ117が位置する開口部216にC2室側から接続構造体218を挿入して接続部507と電気的接続を行う。 The selected transistor 117 is electrically connected to the connection portion 507 by inserting the connection structure 218 from the C2 chamber side into the opening 216 in which the selected transistor 117 is located.

トランジスタ117との電気的接続は、接続構造体218を挿入する位置を選択するだけであるので容易である。また、接続構造体218に接続された接続配線211の印加信号を変更することにより、トランジスタ117の試験条件、試験内容を容易に変更することができる。 Electrical connection with the transistor 117 is easy since it is only necessary to select the position where the connection structure 218 is inserted. In addition, the test conditions and test contents of the transistor 117 can be easily changed by changing the signal applied to the connection wiring 211 connected to the connection structure 218.

図36に図示するように、接続部507は、接点部225aと接点部225bにより圧力をかけて挟持される。接続構造体218の一端には接続配線211が接続され、接続配線211から定電流Idがトランジスタ117に印加される。接続構造体218の裏面側にはヒートパイプ223が配置されている。 As shown in FIG. 36, the connection portion 507 is clamped by applying pressure between the contact portions 225a and 225b. A connection wiring 211 is connected to one end of the connection structure 218, and a constant current Id is applied to the transistor 117 from the connection wiring 211. A heat pipe 223 is disposed on the back side of the connection structure 218.

接続部507には、数百アンペア(A)の電流が流れる。接点部225にわずかな抵抗があっても、数百アンペア(A)の電流により、大きな熱が発生し、接続部507部を過熱する。過熱されるとトランジスタ117をも過熱することになり、過熱によりトランジスタ117が劣化あるいは破壊する。 A current of several hundred amperes (A) flows through connection 507. Even if there is a slight resistance in contact 225, a current of several hundred amperes (A) generates a large amount of heat, overheating connection 507. If this occurs, transistor 117 will also overheat, causing it to deteriorate or break down.

本発明は、接点部225で発生した熱はヒートパイプ223により接続構造体218の接続配線211側に伝熱される。したがって、接点部225が過熱されることはない。接続構造体218の下側には冷却ファン229が配置され、ヒートパイプ223の熱を放熱させる。
図38は、本発明の半導体試験装置における接続構造体218の冷却方法を説明する説明図である。
In the present invention, heat generated at the contact portion 225 is transferred to the connection wiring 211 side of the connection structure 218 by the heat pipe 223. Therefore, the contact portion 225 does not overheat. A cooling fan 229 is disposed below the connection structure 218 to dissipate heat from the heat pipe 223.
FIG. 38 is an explanatory diagram for explaining a method for cooling the connection structure 218 in the semiconductor testing device of the present invention.

図38に図示するように、接続構造体218の裏面には、ヒートパイプ223の熱を除去するための冷却ファン229が配置される。冷却ファン229は接続部507、ヒートパイプ223の過熱状況に応じて回転速度が制御される。
図39は、本発明の半導体試験装置における半導体素子117と接続構造体218との接続方法を説明する説明図である。
38, a cooling fan 229 for removing heat from the heat pipe 223 is disposed on the back surface of the connection structure 218. The rotation speed of the cooling fan 229 is controlled according to the overheating state of the connection portion 507 and the heat pipe 223.
FIG. 39 is an explanatory diagram for explaining a method of connecting a semiconductor element 117 and a connection structure 218 in the semiconductor testing device of the present invention.

C1室とC2室間に隔壁217が設けられている。隔壁217に図37に図示するように、試験するトランジスタ117等の位置に対応して開口部216が形成されている。隔壁217の開口部216と接続構造体218の固定台(図示せず)により、接続構造体218は水平あるいは安定に位置決めされ、固定される。 A partition 217 is provided between the C1 and C2 chambers. As shown in FIG. 37, an opening 216 is formed in the partition 217 corresponding to the position of the transistor 117 to be tested. The connection structure 218 is positioned and fixed horizontally or stably by the opening 216 of the partition 217 and a fixing base (not shown) for the connection structure 218.

図39(a)に図示するように、試験をするトランジスタ117は、加熱冷却プレート134aに密着されて位置決めされ、また、固定される。トランジスタ117と加熱冷却プレート134a間は熱伝導性グリス、放熱用シリコーンオイルコンパウンドが塗付されている。 As shown in FIG. 39(a), the transistor 117 to be tested is positioned and fixed in place by being in close contact with the heating and cooling plate 134a. Thermally conductive grease and silicone oil compound for heat dissipation are applied between the transistor 117 and the heating and cooling plate 134a.

トランジスタ117の端子(エミッタ端子e、ゲート端子g、コレクタ端子c)には脱着可能なコネクタ202が接続される。コネクタ202には信号配線222が接続され、信号配線222はサンプル接続回路203に接続されている。 A detachable connector 202 is connected to the terminals (emitter terminal e, gate terminal g, collector terminal c) of the transistor 117. A signal wiring 222 is connected to the connector 202, and the signal wiring 222 is connected to the sample connection circuit 203.

サンプル接続回路203とコネクタ202間の信号配線222は極力短くなるように形成する。信号配線222が長いと信号配線222にノイズが重畳され、トランジスタ117が誤動作する。たとえば、トランジスタ117のゲート端子gにノイズが重畳されると、トランジスタ117がオンし、トランジスタ117が破壊する可能性がある。信号配線222はツイスト配線とするか、同軸ケーブルのようにシールドがある配線を使用する。 The signal wiring 222 between the sample connection circuit 203 and the connector 202 is formed to be as short as possible. If the signal wiring 222 is long, noise will be superimposed on the signal wiring 222, causing the transistor 117 to malfunction. For example, if noise is superimposed on the gate terminal g of the transistor 117, the transistor 117 will turn on, which may destroy the transistor 117. The signal wiring 222 should be twisted, or a shielded wiring such as a coaxial cable should be used.

図39(b)に図示するように、開口部216aに接続構造体218aが挿入される。接続構造体218aは、開口部216aに挿入されることにより、接続構造体218aの先端の接続金具232と接続金具233間にトランジスタ117の接続部507aが挟持される。接続構造体218aと接続部507aの連結後、固定ネジ224b1を締め付けることにより、接点部225と接続部507が良好な電気的接続を実現できる。 As shown in FIG. 39(b), the connection structure 218a is inserted into the opening 216a. By inserting the connection structure 218a into the opening 216a, the connection portion 507a of the transistor 117 is sandwiched between the connection fitting 232 and the connection fitting 233 at the tip of the connection structure 218a. After the connection structure 218a and the connection portion 507a are connected, the fixing screw 224b1 is tightened to achieve good electrical connection between the contact portion 225 and the connection portion 507.

同様に、開口部216bに接続構造体218bが挿入される。接続構造体218bは、開口部216bに挿入されることにより、接続構造体218bの先端の接続金具232と接続金具233間にトランジスタ117の接続部507bが挟持される。接続構造体218bと接続部507bの連結後、固定ネジ224b2を締め付けることにより、接点部225と接続部507が良好な電気的接続が実現できる。 Similarly, the connection structure 218b is inserted into the opening 216b. By inserting the connection structure 218b into the opening 216b, the connection portion 507b of the transistor 117 is sandwiched between the connection fitting 232 and the connection fitting 233 at the tip of the connection structure 218b. After the connection structure 218b and the connection portion 507b are connected, the fixing screw 224b2 is tightened to achieve a good electrical connection between the contact portion 225 and the connection portion 507.

図38の実施例では、接続構造体218のヒートパイプ金具231の凹部234に、ヒートパイプ223を取り付けるとした。しかし、本発明はこれに限定するものではない。 In the embodiment shown in FIG. 38, the heat pipe 223 is attached to the recess 234 of the heat pipe fitting 231 of the connection structure 218. However, the present invention is not limited to this.

たとえば、図40に図示するように、接続構造体218を構成してもよい。図40において、図40(a)は接続構造体218の裏面(下面)を模試的に図示したものであり、図40(a)は接続構造体218の表面(上面)を模試的に図示したものである。 For example, the connection structure 218 may be configured as shown in FIG. 40. In FIG. 40, FIG. 40(a) is a schematic illustration of the back surface (lower surface) of the connection structure 218, and FIG. 40(a) is a schematic illustration of the front surface (upper surface) of the connection structure 218.

図40において、凹面234aにヒートパイプ223aが配置されている。ヒートパイプ223aは、接続金具233部まで形成または配置されている。接続金具233部まで形成または配置することにより、接続部507の発熱をより効率よく伝熱することができる。 In FIG. 40, a heat pipe 223a is disposed on the concave surface 234a. The heat pipe 223a is formed or disposed up to the connecting fitting 233. By forming or disposing the heat pipe 223a up to the connecting fitting 233, the heat generated by the connecting portion 507 can be transferred more efficiently.

図40(b)に図示するように、凹面234bにヒートパイプ223bが配置されている。ヒートパイプ223を接続構造体218の両面に配置することにより、より接続部507の発熱をより効率よく伝熱することができる。 As shown in FIG. 40(b), the heat pipe 223b is disposed on the concave surface 234b. By disposing the heat pipe 223 on both sides of the connection structure 218, the heat generated by the connection portion 507 can be transferred more efficiently.

図38の実施例等は、冷却ファン229でヒートパイプ223等を冷却するとしたが、本発明はこれに限定するものではない。たとえば、図41に図示するように、ヒートパイプ223に密着するように、放熱フィン228を形成または配置してもよい。ヒートパイプ223内を伝熱する熱が効率よく放熱フィン228に伝熱され、よりヒートパイプ223の伝熱、放熱効果が高まる。 In the embodiment of FIG. 38, the heat pipe 223 and the like are cooled by a cooling fan 229, but the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 41, heat dissipation fins 228 may be formed or positioned so as to be in close contact with the heat pipe 223. Heat transferred within the heat pipe 223 is efficiently transferred to the heat dissipation fins 228, further improving the heat transfer and heat dissipation effect of the heat pipe 223.

図41の放熱フィン228は開口部216部に該当する箇所には形成あるいは配置されていない。接続構造体218はC2室からC1室側に開口部216を介して挿入される。開口部216はC1室の密閉性を保つため、開口部216は接続構造体218の断面積+αのサイズの開口部となっている。したがって、放熱フィン228が接続構造体218に形成または配置されていると、開口部216に挿入できない。そのため、隔壁217を基準としてトランジスタ117の接続部507と接続される側には放熱フィン228は形成または配置されていない。 The heat dissipation fins 228 in FIG. 41 are not formed or placed in the area corresponding to the opening 216. The connection structure 218 is inserted from the C2 chamber to the C1 chamber side through the opening 216. In order to maintain the airtightness of the C1 chamber, the opening 216 has a size equal to the cross-sectional area of the connection structure 218 + α. Therefore, if the heat dissipation fins 228 are formed or placed on the connection structure 218, they cannot be inserted into the opening 216. Therefore, the heat dissipation fins 228 are not formed or placed on the side connected to the connection portion 507 of the transistor 117 based on the partition wall 217.

図42に図示するように、接続構造体218内に、循環水パイプ135を形成または配置し、接続構造体218を冷却してもよい。循環水パイプ内を流れる冷媒により接続構造体218が冷却されて、ヒートパイプ223内の伝熱が効率よく接続構造体218に伝達される。したがって、接続部507で発生した熱が効率よく放熱される。 As shown in FIG. 42, a circulating water pipe 135 may be formed or disposed within the connection structure 218 to cool the connection structure 218. The connection structure 218 is cooled by the refrigerant flowing through the circulating water pipe, and the heat transfer within the heat pipe 223 is efficiently transferred to the connection structure 218. Therefore, the heat generated in the connection portion 507 is efficiently dissipated.

図1のトランジスタ117(SOP117、QFN117、半導体素子117)において、図3に図示するように、電極端子226aは接続部507aに接続され、電極端子226bは接続部507bに接続されている。したがって、接続部507が接続部507a(P)と接続部507b(N)の2端子であった。 In the transistor 117 (SOP117, QFN117, semiconductor element 117) in FIG. 1, as shown in FIG. 3, the electrode terminal 226a is connected to the connection portion 507a, and the electrode terminal 226b is connected to the connection portion 507b. Therefore, the connection portion 507 has two terminals, the connection portion 507a (P) and the connection portion 507b (N).

図6に図示するように、トランジスタ117の接続部507が接続部507a(P)、接続部507b(N)と接続部507cの3端子のものもある。図6に図示するように、電極端子226aは接続部507aに接続され、電極端子226bは接続部507bに接続され、電極端子226cは接続部507cに接続されている。
本発明の半導体試験装置及び半導体素子の試験方法は、多種多様な半導体素子117を試験することができる。
As shown in Fig. 6, the connection portion 507 of the transistor 117 may have three terminals, that is, a connection portion 507a (P), a connection portion 507b (N), and a connection portion 507c. As shown in Fig. 6, the electrode terminal 226a is connected to the connection portion 507a, the electrode terminal 226b is connected to the connection portion 507b, and the electrode terminal 226c is connected to the connection portion 507c.
The semiconductor testing apparatus and semiconductor device testing method of the present invention are capable of testing a wide variety of semiconductor devices 117.

図6の半導体素子117は、図4に図示するように、トランジスタ117mとトランジスタ117sの2つのトランジスタが1つのSOPまたはQFNパッケージに配置されているものである。 The semiconductor element 117 in FIG. 6 is a semiconductor element in which two transistors, transistor 117m and transistor 117s, are arranged in a single SOP or QFN package, as shown in FIG. 4.

トランジスタ117sのコレクタ端子csが接続部507aに接続される。トランジスタ117sのエミッタ端子esとトランジスタ117mのコレクタ端子cmが接続され、中点が接続部507cに接続されている。トランジスタ117mのエミッタ端子emが接続部507bに接続されている。 The collector terminal cs of transistor 117s is connected to connection part 507a. The emitter terminal es of transistor 117s and the collector terminal cm of transistor 117m are connected, with the midpoint connected to connection part 507c. The emitter terminal em of transistor 117m is connected to connection part 507b.

トランジスタ117mには、エミッタ端子em、ゲート端子gm、コレクタ端子cmが接続されている。トランジスタ117sには、エミッタ端子es、ゲート端子gs、コレクタ端子csが接続されている。 Transistor 117m is connected to emitter terminal em, gate terminal gm, and collector terminal cm. Transistor 117s is connected to emitter terminal es, gate terminal gs, and collector terminal cs.

図43は、3つの接続部507(接続部507a(P)、接続部507b(N)、接続部507c(O))を有するトランジスタ117(半導体素子117)と接続構造体218との接続状態を図示した説明図である。 Figure 43 is an explanatory diagram illustrating the connection state between a transistor 117 (semiconductor element 117) having three connection parts 507 (connection part 507a (P), connection part 507b (N), connection part 507c (O)) and a connection structure 218.

図43において、接続基板514に配置凹部239が形成または構成され、配置凹部239に異方性導電ゴム504aが配置されている。異方性導電ゴム504aは信号端子227と電極パターン506とを電気的に接続する。接続基板514上には押圧プレート515が配置され、押圧プレート515はゴム(弾性材)517を介して押圧ヘッド530で押圧される。 In FIG. 43, a placement recess 239 is formed or configured in a connection board 514, and an anisotropic conductive rubber 504a is placed in the placement recess 239. The anisotropic conductive rubber 504a electrically connects the signal terminal 227 and the electrode pattern 506. A pressure plate 515 is placed on the connection board 514, and the pressure plate 515 is pressed by a pressure head 530 via rubber (elastic material) 517.

図43において、接続構造体218aと接続部507aとの接続、接続構造体218bと接続部507bとの接続は、図38、図39で説明した内容と同様であるので説明を省略する。 In FIG. 43, the connection between connection structure 218a and connection portion 507a, and the connection between connection structure 218b and connection portion 507b are the same as those described in FIG. 38 and FIG. 39, so the description is omitted.

図43において、接続構造体218aにはヒートパイプ223aが、接続構造体218bにはヒートパイプ223bが形成または配置されているのに対し、接続構造体218cには、ヒートパイプ223が形成または配置されていない。接続構造体218cは接続部507cに接続されている。 In FIG. 43, a heat pipe 223a is formed or arranged in the connection structure 218a, and a heat pipe 223b is formed or arranged in the connection structure 218b, whereas a heat pipe 223 is not formed or arranged in the connection structure 218c. The connection structure 218c is connected to the connection portion 507c.

トランジスタ117の接続部507c(O)には大きな電流が流れない。したがって、接続部507cが過熱されることはない。接続構造体218cにはヒートパイプ223を形成する必要がない。接続構造体218cを他の接続構造体218(接続構造体218a、接続構造体218b)よりも細く形成することにおり、接続構造体218とトランジスタ117の接続部507との接続が容易になる。また、トランジスタ117を配置するスペースが狭くても良いため、加熱冷却プレート134に搭載できるトランジスタ117の数を多くすることができる。 A large current does not flow through the connection portion 507c (O) of the transistor 117. Therefore, the connection portion 507c does not overheat. There is no need to form a heat pipe 223 in the connection structure 218c. By forming the connection structure 218c thinner than the other connection structures 218 (connection structure 218a, connection structure 218b), it becomes easier to connect the connection structure 218 and the connection portion 507 of the transistor 117. In addition, since the space required to place the transistor 117 can be narrow, the number of transistors 117 that can be mounted on the heating/cooling plate 134 can be increased.

なお、接続構造体218cにヒートパイプ223を形成または配置してもよいことは言うまでもない。他の事項等については、図38、図39の実施例と同様あるいは類似であるので説明を省略する。 It goes without saying that a heat pipe 223 may be formed or disposed in the connection structure 218c. Other details are the same as or similar to the embodiments in Figures 38 and 39, so a description thereof will be omitted.

図58は本発明の半導体素子試験装置の実施例における冷熱サイクル試験(サーマル衝撃試験)の模式図である。図58において、絶縁基板602には、配線電極607a、607b、607cが形成されている。配線電極607aには、半導体チップ601がはんだ605で接続されている。 Figure 58 is a schematic diagram of a thermal cycle test (thermal shock test) in an embodiment of the semiconductor element test device of the present invention. In Figure 58, wiring electrodes 607a, 607b, and 607c are formed on an insulating substrate 602. A semiconductor chip 601 is connected to wiring electrode 607a with solder 605.

半導体チップ601のボンディング端子(図示せず)と配線電極607bとはアルミワイヤ606で電気的に接続されている。絶縁基板602の裏面には配線電極607cが形成または配置され、銅ベース604にはんだ605で接続されている。 The bonding terminal (not shown) of the semiconductor chip 601 and the wiring electrode 607b are electrically connected by an aluminum wire 606. A wiring electrode 607c is formed or placed on the back surface of the insulating substrate 602 and is connected to the copper base 604 by solder 605.

図58に示す冷熱サイクル試験(サーマル衝撃試験)は、製品またはシステム起動や停止にて生じる比較的穏やかな温度変化に対する寿命を予測する試験である。 The thermal cycle test (thermal shock test) shown in Figure 58 is a test that predicts the lifespan of a product or system against relatively mild temperature changes that occur when the product or system is started or stopped.

パワーモジュール117(パワー半導体素子、パワー半導体チップ、半導体素子が実装されたモジュール)等では、起動/停止により、ケース温度(Tc)が比較的緩やかで、大きく温度変化する。この応力が繰り返されることにより、ダイボンド(はんだなどの接合材)のクラックがパワー半導体チップ下まで到達すると、熱抵抗の増加を招き、熱暴走に至り、パワーモジュールを破壊する。 In power modules 117 (power semiconductor elements, power semiconductor chips, modules in which semiconductor elements are mounted), the case temperature (Tc) changes relatively slowly and significantly when the module is started and stopped. When this stress is repeated, cracks in the die bond (bonding material such as solder) reach the bottom of the power semiconductor chip, which increases the thermal resistance and leads to thermal runaway, destroying the power module.

本発明の半導体素子試験装置は、パワーモジュール117の外部からパワーモジュールを加熱もしくはパワーモジュール自身の発熱による加熱、あるいは外部からの冷却を行う。また、加熱あるいは冷却はチラーによる冷却水あるいは温水により行う。 The semiconductor element testing device of the present invention heats the power module 117 from outside, heats the power module itself by heat generation, or cools it from the outside. Heating or cooling is also performed using cooling water or hot water from a chiller.

本発明の半導体素子試験装置及び半導体素子の試験方法において、試験条件に対応してパワー半導体素子(トランジスタ等)117の温度を周期的に変化させ、また、一定温度に冷却し、また、一定温度に加熱する。また、試験するトランジスタの温度情報Tjを測定し、測定した温度情報Tjを一定値に維持するように、チラー136を制御する。 In the semiconductor element testing device and semiconductor element testing method of the present invention, the temperature of the power semiconductor element (transistor, etc.) 117 is periodically changed in response to the test conditions, and is cooled and heated to a constant temperature. In addition, the temperature information Tj of the transistor being tested is measured, and the chiller 136 is controlled to maintain the measured temperature information Tj at a constant value.

チラー136は水や熱媒体の液温を管理しながら循環させることで、機器等の温度を一定に保つことができるように構成している。主に冷却に用いる場合が多いが、冷やすだけでなく温めることもできる。様々な温度の制御を実施できるように構成している。 The chiller 136 is designed to keep the temperature of equipment, etc. constant by circulating water or heat transfer medium while controlling its temperature. It is primarily used for cooling, but can also heat as well as cool. It is designed to be able to control a variety of temperatures.

制御ラック131には、パワー半導体素子117(トランジスタ等)に試験電流、試験電圧を供給する電源装置132と、トランジスタ117を制御あるいは試験条件を設定する制御回路を有している。 The control rack 131 has a power supply unit 132 that supplies a test current and a test voltage to a power semiconductor element 117 (transistor, etc.), and a control circuit that controls the transistor 117 or sets the test conditions.

制御回路132には、トランジスタの温度情報Tjが入力され、温度情報Tjに基づいてチラーを制御する。あるいは、温度情報Tjを所定値にするように、チラー136を制御する。 The control circuit 132 receives transistor temperature information Tj and controls the chiller based on the temperature information Tj. Alternatively, it controls the chiller 136 to set the temperature information Tj to a predetermined value.

なお、本明細書では循環水として説明するが、水に限定されるものではない。エチレングリコール、グリセリン、フロン等でも良いし、強制空冷であってもよい。チラー136は循環水パイプ135内の液体を、たとえば水温マイナス1℃からプラス100℃までの範囲で制御して試験ユニットの冷却・加熱ヒートシンクに供給する。冷却・加熱ヒートシンク134は十分に大きな熱容量を持っている。 Note that although circulating water is described in this specification, it is not limited to water. It may be ethylene glycol, glycerin, freon, etc., or forced air cooling. The chiller 136 controls the liquid in the circulating water pipe 135 to a temperature range of, for example, -1°C to +100°C, and supplies it to the cooling/heating heat sink of the test unit. The cooling/heating heat sink 134 has a sufficiently large thermal capacity.

パワーモジュール117の加熱あるいは冷却により、比較的緩やかな膨張・収縮が発生する。本発明の半導体素子試験装置は、冷却あるいは加熱の温度、周期を設定することができる。温度及び周期により半導体モジュールの耐久試験を行うことができる。
試験サイクル数は、100~10万サイクルを任意に設定することができる。また、冷却時間及び加熱時間を任意に設定することができる。
Heating or cooling the power module 117 causes relatively gradual expansion and contraction. The semiconductor element testing device of the present invention can set the temperature and cycle of cooling or heating. A durability test of the semiconductor module can be performed by adjusting the temperature and cycle.
The number of test cycles can be set arbitrarily between 100 and 100,000 cycles. In addition, the cooling time and heating time can be set arbitrarily.

図59は、本発明の半導体素子試験装置におけるパワーサイクル試験の模式図である。接合温度変化が頻繁に生じる動作パターンでの寿命、信頼性に関する試験を行うことができる。 Figure 59 is a schematic diagram of a power cycle test in the semiconductor element testing device of the present invention. It is possible to perform tests on life and reliability in an operating pattern in which junction temperature changes occur frequently.

パワーサイクル試験は、パワー半導体素子117の動作条件に応じて、熱の上昇・下降が生じる。ケース温度(半導体チップのモールド樹脂、半導体チップ601を有するモジュールのケース等)の変化は少なく、接合温度変化が頻繁に生じる動作パターンでの寿命に対する試験である。 In the power cycle test, heat rises and falls depending on the operating conditions of the power semiconductor element 117. The change in case temperature (molding resin of the semiconductor chip, case of the module having the semiconductor chip 601, etc.) is small, and the test is performed on the life span under an operating pattern in which junction temperature changes frequently occur.

半導体チップ601の発熱は、矢印Aで図示するように、アルミワイヤ606を伝熱し、また、半導体チップ601の発熱は、矢印Bで図示するように、絶縁基板602の方向に伝熱する。 The heat generated by the semiconductor chip 601 is transferred to the aluminum wire 606 as shown by arrow A, and the heat generated by the semiconductor chip 601 is transferred in the direction of the insulating substrate 602 as shown by arrow B.

パワー半導体デバイス117やパワー半導体モジュール117では、パワーサイクル試験は必須の試験項目である。パワーモジュール117の構造では、パワー半導体117の動作により接合部の温度変化が生じると、アルミワイヤ606とパワー半導体チップ(シリコンチップなど)601の線膨張係数差によって生じる応力により、接合面に亀裂が生じる。 Power cycle testing is an essential test item for power semiconductor devices 117 and power semiconductor modules 117. In the structure of power module 117, when the operation of power semiconductor 117 causes a temperature change in the joint, cracks occur on the joint surface due to stress caused by the difference in linear expansion coefficient between aluminum wire 606 and power semiconductor chip (silicon chip, etc.) 601.

亀裂が進展すると剥離モードによる故障に至る。特にインバータなどに使用されるパワー半導体117は、このパワーサイクル破壊を機器設計段階から考慮する必要がある。 If the cracks grow, they can lead to failure due to peeling. In particular, for power semiconductors 117 used in inverters, etc., this power cycle failure must be taken into consideration from the equipment design stage.

本発明の半導体素子試験装置は、パワー半導体素子117の動作に伴う急速な発熱(膨張)温度、変化時間、保持時間、冷却(収縮)温度、変化時間、保持時間を任意に設定することができる。したがって、線膨張係数差等による応力に対する耐久試験を容易に実現できる。 The semiconductor element testing device of the present invention can arbitrarily set the rapid heat generation (expansion) temperature, change time, and retention time associated with the operation of the power semiconductor element 117, as well as the cooling (contraction) temperature, change time, and retention time. Therefore, durability testing against stress due to differences in linear expansion coefficients, etc. can be easily performed.

試験サイクル数は、100~10万サイクルを任意に設定することができる。また、冷却時間及び加熱時間及び保持時間、温度変化時間を任意に設定することができる。
以下、本発明の半導体素子の試験方法について説明をする。図44、図45、図46は本発明の半導体素子の試験方法の説明図である。
The number of test cycles can be set arbitrarily between 100 and 100,000. In addition, the cooling time, heating time, holding time, and temperature change time can be set arbitrarily.
The method for testing a semiconductor device according to the present invention will be described below. Figures 44, 45 and 46 are explanatory diagrams of the method for testing a semiconductor device according to the present invention.

定電流回路118はトランジスタ117のダイオードDiに定電流Icを供給する。オペアンプ回路116はダイオードDiの端子電圧Viをバッファリングして出力する。端子電圧Viは温度測定回路115に印加され、温度測定回路115は端子電圧Viからトランジスタ117の温度情報Tjを求め、コントローラ回路基板11に転送する。温度情報はデバイス制御回路基板209のコネクタ213からマザー基板207に出力され、コントロール回路基板111に送られる(図28等参照)。 The constant current circuit 118 supplies a constant current Ic to the diode Di of the transistor 117. The operational amplifier circuit 116 buffers and outputs the terminal voltage Vi of the diode Di. The terminal voltage Vi is applied to the temperature measurement circuit 115, which determines temperature information Tj of the transistor 117 from the terminal voltage Vi and transfers it to the controller circuit board 11. The temperature information is output from the connector 213 of the device control circuit board 209 to the mother board 207 and sent to the control circuit board 111 (see Figure 28, etc.).

本発明の半導体素子試験装置及び半導体素子の試験方法は、ノイズコントロール技術を実現している。ノイズコントロール技術は、突入電流除去方法と、サージ電圧除去方法を実施する。図61は突入電流除去方法の説明図である。図62はサージ電圧除去方法の説明図である。 The semiconductor element testing device and semiconductor element testing method of the present invention realize noise control technology. The noise control technology implements an inrush current elimination method and a surge voltage elimination method. Figure 61 is an explanatory diagram of the inrush current elimination method. Figure 62 is an explanatory diagram of the surge voltage elimination method.

SiC/GaNなどの新しいデバイスは、低オン抵抗及び高速スイッチング性能が良好である。特性上、パワーサイクル試験時においてもスイッチングノイズ(サージなど)に敏感に反応する。したがって、デバイス破壊の危険性があるため、ノイズをコントロールすることは試験装置あるいは試験方法として重要である。 New devices such as SiC/GaN have low on-resistance and high-speed switching performance. Due to their characteristics, they react sensitively to switching noise (surges, etc.) even during power cycle testing. Therefore, since there is a risk of device destruction, it is important to control noise in terms of test equipment and test methods.

ノイズコントロール方法、突入電流除去方法、サージ電圧除去方法等は、具体的には、図46、図48、図51、図52で説明する試験方法を実施し、実施回路は、図28、図29、図44、図45、図49、図50、図51の構成あるいは動作を使用する。
半導体素子の性能向上により、あるいは高機能化要求にともなって、パワー半導体素子を用いた回路設計余裕度が減少している。
The noise control method, inrush current removal method, surge voltage removal method, etc. specifically implement the test methods described in Figures 46, 48, 51, and 52, and the implementation circuits use the configurations or operations of Figures 28, 29, 44, 45, 49, 50, and 51.
Due to improvements in the performance of semiconductor elements or in response to demands for higher functionality, the margin for designing circuits using power semiconductor elements is decreasing.

特に、IGBT、SiC、GaN等の新しいデバイスによる低オン抵抗及びスイッチングの高速化は、スイッチングノイズの増加し、ノイズ(サージなど)によるデバイス破壊が発生する。
本発明の半導体素子試験装置では、ノイズコントロール等の技術を確立しており、突入電流及びサージ電圧に影響しない試験状態を実現できる。
In particular, the low on-resistance and high switching speed of new devices such as IGBT, SiC, and GaN increase switching noise, causing device destruction due to noise (surge, etc.).
In the semiconductor device testing apparatus of the present invention, techniques such as noise control have been established, making it possible to realize a testing state that is not affected by inrush currents and surge voltages.

図61に示す突入電流除去方法では、図44、図45、図49、図50、図51等に図示するように、試験を行うパワー半導体素子117(パワートランジスタ)のドレイン端子とソース端子間(チャンネル間)に、スイッチング素子としてのMOSトランジスタ等からなるスイッチング回路基板201が配置または接続されている。 In the inrush current removal method shown in Figure 61, as shown in Figures 44, 45, 49, 50, 51, etc., a switching circuit board 201 consisting of a MOS transistor or the like as a switching element is placed or connected between the drain terminal and source terminal (between channels) of the power semiconductor element 117 (power transistor) to be tested.

スイッチ回路基板201aのスイッチ回路124bがオンすることにより、トランジスタ117のドレイン端子とソース端子間は短絡される。短絡によりトランジスタ117のチャンネル間に電圧または電流は印加されない。また、スイッチ回路124bがオンすることにより、トランジスタ117に試験電流を供給する電流電源装置121の出力端子を短絡し、電荷を放電させる。 When the switch circuit 124b of the switch circuit board 201a is turned on, the drain terminal and source terminal of the transistor 117 are short-circuited. Due to the short circuit, no voltage or current is applied between the channel of the transistor 117. Furthermore, when the switch circuit 124b is turned on, the output terminal of the current power supply device 121 that supplies the test current to the transistor 117 is short-circuited, discharging the electric charge.

スイッチ回路124bがオンすると電流が流れ、電流電源装置121の電荷を放電する。あるいは、電流電源装置121が出力する電流はスイッチ回路124bを介して、グランドに流す。 When the switch circuit 124b is turned on, a current flows, discharging the charge of the current power supply device 121. Alternatively, the current output by the current power supply device 121 flows to ground via the switch circuit 124b.

試験をするトランジスタに突入電流Isが流れるとトランジスタを突入電流Isあるいはサージ電圧Vsの発生によって、トランジスタが破壊する。突入電流Isあるいはサージ電圧Vsの発生することを防止するため、スイッチ回路をオンオフ制御、オンオフ順序を制御する。 When an inrush current Is flows through the transistor being tested, the transistor is destroyed by the inrush current Is or surge voltage Vs. To prevent the inrush current Is or surge voltage Vs from occurring, the switch circuit is controlled to turn on and off, and the on and off sequence is controlled.

図61に図示するように、従来例ではトランジスタのチャンネル間に流れる電流(ドレイン電流Id)が突入電流として発生していた。本発明では、スイッチ回路124等を制御することにより、突入電流の発生はない。 As shown in FIG. 61, in the conventional example, the current (drain current Id) flowing between the channels of the transistor occurs as an inrush current. In the present invention, by controlling the switch circuit 124, etc., no inrush current occurs.

同様に、スイッチ回路124を制御することにより、サージ電圧を除去することができる。図62に図示するように、従来例では、トランジスタ117のドレイン端子とソース端子間にサージ電圧が発生するが、本発明はスイッチ回路基板201の制御によりサージ電圧を除去できる。
本発明の半導体素子試験装置(パワーサイクル試験機)及び半導体素子の試験方法では、飽和熱抵抗測定を行うことができる。
Similarly, a surge voltage can be removed by controlling the switch circuit 124. As shown in Fig. 62, in the conventional example, a surge voltage occurs between the drain terminal and the source terminal of the transistor 117, but in the present invention, the surge voltage can be removed by controlling the switch circuit board 201.
The semiconductor device testing apparatus (power cycle tester) and semiconductor device testing method of the present invention can measure saturated thermal resistance.

パワーサイクル試験機の複合機能として、任意の設定電流、及び/または任意の設定電圧で飽和熱抵抗の測定が可能である。また、サイクル時間、回数、複数デバイスの同時測定も可能である。 The power cycle tester's multiple functions allow it to measure saturation thermal resistance at any set current and/or voltage. It is also possible to measure cycle time, number of cycles, and multiple devices simultaneously.

飽和熱抵抗とは、半導体パッケージの熱抵抗とは、電力1Wあたりの発熱量である。パワーサイクル試験機では指定電力にて熱飽和した状態でのジャンクション温度(Tj)と周囲温度(Ta)から熱飽和抵抗を測定できる。試験フローとしては、以下の通りである。
1.Ic(Id)電流及びVce(Vds)電圧を試験条件として入力する。
2.飽和熱抵抗試験を開始する事で、周囲温度(通電前温度)とジャンクション温度を測定する。
3.上記1、2から熱抵抗を算出。熱飽和した状態の熱抵抗値を表示する。
Rth=Tj-Ta/Pd
ただし、
Rth:飽和熱抵抗(℃/W)
Tj:ジャンクション温度(℃)
Ta:通電前温度(℃)
The thermal resistance of a semiconductor package is the amount of heat generated per 1W of power. With a power cycle tester, the thermal saturation resistance can be measured from the junction temperature (Tj) and ambient temperature (Ta) in a thermally saturated state at a specified power. The test flow is as follows:
1. Input the Ic (Id) current and Vce (Vds) voltage as test conditions.
2. By starting the saturated thermal resistance test, the ambient temperature (temperature before current is applied) and the junction temperature are measured.
3. Calculate the thermal resistance from steps 1 and 2 above. The thermal resistance value in the thermally saturated state is displayed.
Rth=Tj-Ta/Pd
however,
Rth: Saturation thermal resistance (℃/W)
Tj: Junction temperature (°C)
Ta: Temperature before power is applied (℃)

パワーサイクル試験機では、電力制御条件に見合ったゲート電圧設定ができる。ゲート電圧を自動で可変し、試験条件のVce電圧を設定することができる。設定フローとしては以下の通りである。
1.印加電流:Ic(Id)を指定する。
2.試験実施電力を指定する。
3.試験開始にてゲート電圧をオートで可変。指定電力に見合ったゲート電圧を提示する。
このゲート電圧を使用する事で、試験条件に合ったコレクタエミッタ電圧(Vce)、ドレインソース電圧(Vds)にて容易に試験が可能である。
The power cycle tester allows you to set the gate voltage according to the power control conditions. The gate voltage can be automatically varied to set the Vce voltage for the test conditions. The setting flow is as follows:
1. Applied current: Specify Ic (Id).
2. Specify the test power.
3. When the test starts, the gate voltage is automatically adjusted to the appropriate value for the specified power.
By using this gate voltage, testing can be easily performed at the collector-emitter voltage (Vce) and drain-source voltage (Vds) that match the test conditions.

図63は、8個のデバイス(Dev1~Dev8))の飽和熱抵抗推移を測定したグラフである。本発明のパワーサイクル試験機では、多数のパワーデバイスを、同時に飽和熱抵抗推移等を測定し、ディスプレイ等に表示して可視化することができる。また、プリンタへの印刷も可能である。 Figure 63 is a graph showing the measured saturated thermal resistance transitions of eight devices (Dev1 to Dev8). The power cycle tester of the present invention can simultaneously measure the saturated thermal resistance transitions of multiple power devices and visualize them on a display or the like. It is also possible to print them out on a printer.

本発明の半導体素子試験装置及び半導体素子の試験方法は、短パルスのパワーサイクル試験を実施できる。図64は電流パルスによるパワーサイクル試験を測定している時における測定波形の一例を示す。 The semiconductor element testing device and semiconductor element testing method of the present invention can perform a short pulse power cycle test. Figure 64 shows an example of a measured waveform when measuring a power cycle test using a current pulse.

図64(a)は試験をする半導体素子117のゲート端子gに印加するゲート電圧波形を示す。ゲート電圧はデバイス制御回路基板209で発生し、サンプル接続回路203から半導体素子117に印加する。ゲートのオン時間ta、周期tcはデバイス制御回路基板209で可変設定することができる。また、0(V)がオフ電圧であるが、半導体素子117の種類によっては、オフ電圧レベルを低くする必要がある。本発明の半導体試験装置では、0(V)の第1のオフ電圧に加えて、第2のオフ電圧Vtの大きさ、印加時間tn2を設定することができる。 Figure 64 (a) shows the gate voltage waveform applied to the gate terminal g of the semiconductor element 117 to be tested. The gate voltage is generated in the device control circuit board 209 and applied to the semiconductor element 117 from the sample connection circuit 203. The gate on time ta and period tc can be variably set by the device control circuit board 209. Also, while 0 (V) is the off voltage, depending on the type of semiconductor element 117, it may be necessary to lower the off voltage level. In the semiconductor testing device of the present invention, in addition to the first off voltage of 0 (V), the magnitude of the second off voltage Vt and the application time tn2 can be set.

図64(b)は試験をする半導体素子117のコレクタ端子cあるいはドレイン(ソース)端子に印加する電流(電圧)波形を図示したグラフである。印加する電流(電圧)は、図45等のスイッチ回路基板201bのスイッチ回路124aを制御することにより実現できる。スイッチ回路124aの動作タイミングにより、図62(b)にte時間、td時間、tf時間の長さとタイミングを設定制御することができる。 Figure 64 (b) is a graph illustrating the waveform of the current (voltage) applied to the collector terminal c or drain (source) terminal of the semiconductor element 117 to be tested. The current (voltage) to be applied can be realized by controlling the switch circuit 124a of the switch circuit board 201b of Figure 45 etc. Depending on the operation timing of the switch circuit 124a, the length and timing of the te time, td time, and tf time in Figure 62 (b) can be set and controlled.

本発明の半導体試験装置は、最短10ms(ミリ秒)の電流パルスによるパワーサイクル試験を実施することができる。10msパルス電流の印加においても、サージ吸収回路により電流オン/オフのタイミングで発生するサージ電流/電圧を吸収し、試験デバイスの破壊を防止する。 The semiconductor testing device of the present invention can perform power cycle testing using current pulses as short as 10 ms (milliseconds). Even when a 10 ms pulse current is applied, the surge absorption circuit absorbs the surge current/voltage that occurs when the current is turned on/off, preventing damage to the test device.

また、10msのパルス試験において、測定データのログ取得を行うことができる。たとえば、感温ダイオード搭載デバイスであれば10msのパルス電流の印加であっても正確なTj測定が可能である。したがって、半導体素子の破壊に至る経緯のトレースを実施できる。 In addition, measurement data can be logged during 10 ms pulse testing. For example, accurate Tj measurement is possible for devices equipped with temperature-sensitive diodes even when a 10 ms pulse current is applied. This makes it possible to trace the process that leads to the breakdown of semiconductor elements.

本発明の半導体素子試験装置及び半導体素子の試験方法は、図65の表示しめすJEITA、IEC,AQG324の各ガイドラインでの試験方法を実施することができる。
本発明の半導体素子試験装置及び半導体素子の試験方法は、パルス型パワーサイクル試験を実施できる。
従来の半導体素子試験装置及び半導体素子の試験方法では、トランジスタをオンオフ動作する試験しか、実施することができなかった。
The semiconductor device testing apparatus and semiconductor device testing method of the present invention can implement the test methods according to the guidelines of JEITA, IEC, and AQG324 shown in FIG.
The semiconductor device testing apparatus and the semiconductor device testing method of the present invention are capable of carrying out a pulsed power cycle test.
Conventional semiconductor device testing apparatus and methods for testing semiconductor devices can only perform tests that involve turning transistors on and off.

たとえば、図66(a)に図示するように、パワー半導体素子(トランジスタ等)をオンさせることにより、所定の電流が流れる。すると、図66(b)に図示するように、パワー半導体素子の温度が、通電時のt1から徐々に上昇する。t2時間で通電電流Iaが一定となる。t3時間で、パワー半導体素子がオン状態であるため、温度は目標温度Taを越えてしまう。 For example, as shown in FIG. 66(a), a power semiconductor element (transistor, etc.) is turned on to cause a predetermined current to flow. Then, as shown in FIG. 66(b), the temperature of the power semiconductor element gradually rises from t1 when current is applied. At t2, the current Ia becomes constant. At t3, because the power semiconductor element is in the on state, the temperature exceeds the target temperature Ta.

温度を低下させるには、冷却水温度等を変化させる必要がある。冷却水温度を変化させるには時間を必要とし、目標温度を超えている期間は所定の試験状態を保持することができない。
本発明は、トランジスタをオンオフ時間だけでなく、さらにトランジスタのオン中にパルス通電することができる。
To lower the temperature, it is necessary to change the cooling water temperature, etc. It takes time to change the cooling water temperature, and the specified test state cannot be maintained for the period during which the cooling water temperature exceeds the target temperature.
The present invention allows the transistor to be pulsed not only during the on and off times, but also during the on time of the transistor.

図67は本発明の半導体素子試験装置及び半導体素子の試験方法の説明図である。図67(a)に図示するように、パワー半導体素子を周期Tc、オン時間ton、オフ時間toffのいずれかを変更あるいは制御することにより、パワー半導体素子に所定の電流が流れる時間、間隔を精度よく制御することができる。 Figure 67 is an explanatory diagram of the semiconductor element testing device and semiconductor element testing method of the present invention. As shown in Figure 67 (a), by changing or controlling the cycle Tc, on time ton, or off time toff of the power semiconductor element, the time and interval at which a predetermined current flows through the power semiconductor element can be precisely controlled.

図67(a)では、同一の周期時間tcで、オン時間ton1、オフ時間toff1の設定を実施し、t4時間で、オン時間ton2、オフ時間toff2に設定変更した例である。 Figure 67 (a) shows an example in which the on time ton1 and the off time toff1 are set for the same cycle time tc, and then at time t4, the settings are changed to on time ton2 and off time toff2.

本図67で示すように、発明の半導体試験装置では、温度情報Tjをリアルタイムで取得し、目標温度Taと比較して、半導体素子の試験を実施することができる。
図64、図67ではta、tc、teを同一時間として図示しているが、時間とともに変化させても良いことは言うまでもない。
As shown in FIG. 67, the semiconductor testing apparatus of the present invention can acquire temperature information Tj in real time, compare it with a target temperature Ta, and perform testing of semiconductor elements.
Although ta, tc, and te are shown as the same time in Figures 64 and 67, it goes without saying that they may be changed with time.

パワー半導体素子17(トランジスタ等)をオンさせることにより、所定の電流が流れる。図67(b)に図示するように、パワー半導体素子の温度が徐々に上昇する。パワー半導体素子117がオフ状態であれば、パワー半導体素子117の温度は降下する。
パワー半導体素子117が目標温度Taになれば、パワー半導体素子117をオフさせ、パワー半導体素子117が目標温度Taを超えれば、オフ状態にする。
本発明は、パルス通電に起因する故障箇所の確認が行える。本発明の半導体素子試験装置は、パルス型の連続通電試験も実施可能である。
By turning on the power semiconductor element 17 (transistor, etc.), a predetermined current flows. As shown in Fig. 67(b), the temperature of the power semiconductor element 117 gradually increases. If the power semiconductor element 117 is in the off state, the temperature of the power semiconductor element 117 decreases.
When the temperature of the power semiconductor element 117 reaches the target temperature Ta, the power semiconductor element 117 is turned off, and when the temperature of the power semiconductor element 117 exceeds the target temperature Ta, the power semiconductor element 117 is turned off.
The present invention can identify the location of a failure caused by pulse current passing. The semiconductor device testing apparatus of the present invention can also perform a pulse-type continuous current passing test.

従来の連続通電試験では直流電流を通電するため、発熱量が高いサンプルだと所定の電流まで通電不可能である。本発明のパルス通電方式Duty比の変更で所定の電流密度で試験可能である。 Conventional continuous current tests use direct current, so it is not possible to pass a specified current through samples that generate a high amount of heat. The pulse current method of the present invention allows testing at a specified current density by changing the duty ratio.

ゲートドライバ回路113からは、設定された周波数、かつ、設定されたオン電圧時間でトランジスタ117のゲートをオンさせるオン電圧Vgが出力される。一例として、図46(a)に図示するように、トランジスタ117のオンオフ周期はtcycleであり、オン時間はton、オフ時間はtoffである。 The gate driver circuit 113 outputs an on-voltage Vg that turns on the gate of the transistor 117 at a set frequency and for a set on-voltage time. As an example, as shown in FIG. 46(a), the on-off cycle of the transistor 117 is tcycle, the on-time is ton, and the off-time is toff.

図46(a)のオン信号電圧Vgsに基づいて、トランジスタ117はオンオフ制御される。ゲートドライバ回路113はゲート信号制御回路112で制御される。
電流電源装置121は定電流Idを出力し、トランジスタ117に供給される。
46(a), the transistor 117 is controlled to be turned on and off. The gate driver circuit 113 is controlled by the gate signal control circuit 112.
The current power supply 121 outputs a constant current Id, which is supplied to the transistor 117 .

ゲートドライバ回路113から出力されるVgs信号電圧により、トランジスタ117はオンオフ動作し、トランジスタ117がオンしている期間にトランジスタ117のチャンネル間に電流Idが流れる。 The Vgs signal voltage output from the gate driver circuit 113 turns transistor 117 on and off, and a current Id flows between the channels of transistor 117 while transistor 117 is on.

ゲートドライバ回路113は、内部に可変抵抗回路125を有している。可変抵抗回路125の値は、0(Ω)から500(Ω)間で、所定値に、あるいはステップ的に設定できるように構成されている。ゲート端子gの波形を観察しながら、コントロール回路基板111からの制御信号により可変抵抗回路125の値を設定してもよい。 The gate driver circuit 113 has a variable resistance circuit 125 inside. The value of the variable resistance circuit 125 is configured so that it can be set to a predetermined value or in steps between 0 (Ω) and 500 (Ω). The value of the variable resistance circuit 125 may be set by a control signal from the control circuit board 111 while observing the waveform of the gate terminal g.

トランジスタ117のゲート端子gとエミッタ端子eまたは、コレクタ端子c間に抵抗R(図示せず)を配置してもよい。抵抗Rの値を調整することにより、ゲート信号の立ち上がり及び立ち下がり電圧波形の傾斜角度を調整できる。 A resistor R (not shown) may be placed between the gate terminal g and the emitter terminal e or collector terminal c of the transistor 117. By adjusting the value of the resistor R, the slope angle of the rising and falling voltage waveforms of the gate signal can be adjusted.

可変抵抗回路125の値が大きい場合は、トランジスタ117のゲート端子に印加するトランジスタ117のゲート信号の立ち上がり/立ち下がり波形の傾斜が緩やかになる。 When the value of the variable resistance circuit 125 is large, the slope of the rising/falling waveform of the gate signal of transistor 117 applied to the gate terminal of transistor 117 becomes gentler.

一方、可変抵抗回路125の抵抗値が小さい場合は、ゲート信号の立ち上がり/立ち下がり波形の傾斜が急峻になる。可変抵抗回路125の値を変更あるいは所定値に設定することにより、トランジスタ117のオン時間を調整できる。 On the other hand, if the resistance value of the variable resistance circuit 125 is small, the slope of the rising/falling waveform of the gate signal becomes steep. By changing the value of the variable resistance circuit 125 or setting it to a predetermined value, the on-time of the transistor 117 can be adjusted.

ゲートドライバ回路113は、トランジスタ117のゲート端子gに印加するゲート電圧において、立ち上がり波形の傾斜(立ち上がり時間Tr)と立ち下がり波形の傾斜(立ち下がり時間Td)を設定できる。立ち上がり時間Trと立ち下がり時間Tdを別々に調整することによりトランジスタ117のオン時間等を任意に調整できる。 The gate driver circuit 113 can set the slope of the rising waveform (rise time Tr) and the slope of the falling waveform (fall time Td) for the gate voltage applied to the gate terminal g of the transistor 117. By separately adjusting the rise time Tr and the fall time Td, the on time of the transistor 117 can be adjusted as desired.

可変抵抗回路125の抵抗値は、コントロール回路基板111により設定する。設定は、一定値であることに限定されない。ゲートドライバ回路113の立ち上がり波形の傾斜(立ち上がり時間Tr)と立ち下がり波形の傾斜(立ち下がり時間Td)を変化させてもよい。ゲート信号の立ち上がり時の抵抗値と、立ち下がり時の抵抗値とを変化させてもよい。また、リアルタイムに抵抗値を可変制御してもよい。可変抵抗回路125を可変制御することにより、トランジスタ117のオン時間が安定する。 The resistance value of the variable resistance circuit 125 is set by the control circuit board 111. The setting is not limited to a constant value. The slope of the rising waveform (rise time Tr) and the slope of the falling waveform (fall time Td) of the gate driver circuit 113 may be changed. The resistance value at the rising edge and the resistance value at the falling edge of the gate signal may be changed. The resistance value may also be variably controlled in real time. By variably controlling the variable resistance circuit 125, the on time of the transistor 117 is stabilized.

ゲート信号の立ち上がり時の抵抗値を小さくすると、トランジスタ117のゲート端子に印加されるオン電圧の波形が急峻になり、高速にトランジスタ117がオンする。ゲート信号の立ち上がり時の抵抗値を大きくすると、トランジスタ117のゲート端子に印加されるオン電圧の波形が緩やかになり、緩やかにトランジスタ117がオンする。 When the resistance value at the rising edge of the gate signal is reduced, the waveform of the on-voltage applied to the gate terminal of transistor 117 becomes steeper, and transistor 117 turns on quickly. When the resistance value at the rising edge of the gate signal is increased, the waveform of the on-voltage applied to the gate terminal of transistor 117 becomes gentler, and transistor 117 turns on slowly.

ゲート信号の立ち下がり時の抵抗値を小さくすると、トランジスタ117のゲート端子に印加されるオン電圧の波形が急峻になり、高速にトランジスタ117がオフする。ゲート信号の立ち下がり時の抵抗値を大きくすると、トランジスタ117のゲート端子に印加されるオン電圧の波形が緩やかになり、緩やかにトランジスタ117がオフする。 When the resistance value at the falling edge of the gate signal is reduced, the waveform of the on-voltage applied to the gate terminal of transistor 117 becomes steeper, and transistor 117 turns off quickly. When the resistance value at the falling edge of the gate signal is increased, the waveform of the on-voltage applied to the gate terminal of transistor 117 becomes gentler, and transistor 117 turns off slowly.

以上のように、トランジスタ117のゲート端子に接続された可変抵抗回路の値、あるいはゲートドライバ回路113の立ち上がり時間/立ち下がり時間を制御あるいは調整または設定することができる。したがって、ゲートドライバ回路113の機能として、トランジスタ117に発生させる突入電流Is、サージ電圧Vsを変化あるいは変更することができる。 As described above, it is possible to control, adjust, or set the value of the variable resistance circuit connected to the gate terminal of transistor 117, or the rise time/fall time of gate driver circuit 113. Therefore, as a function of gate driver circuit 113, it is possible to change or modify the inrush current Is and surge voltage Vs generated in transistor 117.

トランジスタ117の動作は、トランジスタ117のゲート端子のオン電圧の制御だけでなく、電流電源装置121がトランジスタ117に供給する定電流Idあるいは電圧Vmの値を変化あるいは設定できることは言うまでもない。 It goes without saying that the operation of transistor 117 can be achieved not only by controlling the on-voltage of the gate terminal of transistor 117, but also by changing or setting the value of the constant current Id or voltage Vm supplied to transistor 117 by current power supply device 121.

ゲートドライバ回路113の可変抵抗回路125はコントロール回路基板111により制御される。図46に図示するゲートドライバ回路113が出力するゲート信号の周期時間tcycle、オン時間tonあるいはオフ時間toffはゲート信号制御回路112が制御し、ゲート信号がトランジスタ117のゲート端子に印加される。また、ゲート信号制御回路112はコントロール回路基板111により制御される。 The variable resistance circuit 125 of the gate driver circuit 113 is controlled by the control circuit board 111. The cycle time tcycle, on time ton, and off time toff of the gate signal output by the gate driver circuit 113 shown in FIG. 46 are controlled by the gate signal control circuit 112, and the gate signal is applied to the gate terminal of the transistor 117. The gate signal control circuit 112 is also controlled by the control circuit board 111.

図44、図45等において、ゲートドライバ回路113の可変抵抗回路125の抵抗値は、可変としたがこれに限定するものではない。たとえば、可変抵抗回路125を外付け抵抗とし、抵抗をコネクタ(図示せず)等によりトランジスタ117のゲート端子に接続してもよいことは言うまでもない。
接続する抵抗の値は、トランジスタ117のゲート端子の波形、チャンネル電流Idの波形を観察して設定する。
44, 45, etc., the resistance value of the variable resistance circuit 125 of the gate driver circuit 113 is variable, but this is not limiting. For example, it goes without saying that the variable resistance circuit 125 may be an external resistor, and the resistor may be connected to the gate terminal of the transistor 117 by a connector (not shown) or the like.
The value of the resistor to be connected is set by observing the waveform of the gate terminal of the transistor 117 and the waveform of the channel current Id.

図44、図45等において、トランジスタ117のコレクタ端子cとエミッタ端子e間には定電流回路118が接続されている。定電流回路118は、所定の定電流Icを流す。定電流Icはトランジスタ117の温度をモニターするためである。 In Figures 44 and 45, etc., a constant current circuit 118 is connected between the collector terminal c and the emitter terminal e of the transistor 117. The constant current circuit 118 passes a predetermined constant current Ic. The constant current Ic is for monitoring the temperature of the transistor 117.

なお、IGBTを例示して本明細書は説明するため、トランジスタ117の端子はゲート端子g、コレクタ端子c、エミッタ端子eである。MOSトランジスタ117の場合は、トランジスタ117の端子はゲート端子g、ドレイン端子d、ソース端子sとなる。 In this specification, an IGBT is used as an example for explanation, so the terminals of the transistor 117 are the gate terminal g, the collector terminal c, and the emitter terminal e. In the case of a MOS transistor 117, the terminals of the transistor 117 are the gate terminal g, the drain terminal d, and the source terminal s.

トランジスタ117には、ボディダイオードあるいはチャンネルダイオードDiが形成されている。なお、ダイオードDiはトランジスタ117が形成された半導体チップに実装された別の半導体チップのダイオードであってもよい。 A body diode or a channel diode Di is formed in the transistor 117. Note that the diode Di may be a diode of a separate semiconductor chip mounted on the semiconductor chip in which the transistor 117 is formed.

ダイオードDiは、トランジスタ117の形成時に副次的に形成されるダイオード(寄生ダイオード)を利用してもよい。寄生ダイオードはトランジスタ117の層構造により副次的に形成される。ダイオードDiは、構造上、トランジスタ117のチャンネル部の近傍に形成される。 The diode Di may be a parasitic diode formed secondarily when the transistor 117 is formed. The parasitic diode is formed secondarily due to the layer structure of the transistor 117. The diode Di is formed near the channel portion of the transistor 117 due to its structure.

ダイオードDiは、トランジスタ117を動作させている時には動作しないものであれば、いずれの素子でもよい。たとえば、ダイオードに限定されるものではなく、トランジスタをダイオード接続して使用しても良いことはいうまでもない。 The diode Di may be any element that does not operate when the transistor 117 is operating. For example, it is not limited to a diode, and it goes without saying that a transistor may be used in a diode connection.

また、ダイオード等の半導体に限定されるものではなく、抵抗等のデバイスでもよい。抵抗等のデバイスに定電流Icを印加することにより、抵抗の端子電圧を測定する。この電圧を電圧Viとして測定する。 In addition, the device is not limited to a semiconductor such as a diode, but may be a device such as a resistor. A constant current Ic is applied to a device such as a resistor to measure the terminal voltage of the resistor. This voltage is measured as voltage Vi.

以上のように、温度を取得する素子は、半導体等のデバイスだけでなく、抵抗等のデバイスでもよい。つまり、電流を流すことにより電圧値を取得できるデバイス、あるいは電圧を印加することにより電流値を取得できるデバイスであればいずれのデバイスでも適用できる。 As described above, the element that acquires the temperature can be not only a semiconductor device, but also a resistor or other device. In other words, any device that can acquire a voltage value by passing a current, or a current value by applying a voltage, can be used.

ダイオードDiはトランジスタ117の発熱により抵抗値が変化する。ダイオードDiに定電流Icを流すと、ダイオードDiの抵抗値の変化に比例してダイオードDiの端子間の電圧が変化する。端子間の電圧をモニターあるいは測定すれば、トランジスタ117の温度、または温度の変化を知ることができる。
トランジスタ117の温度をダイオードDiの電圧からモニターするためには、温度係数を予め取得しておく必要がある。
The resistance value of the diode Di changes due to heat generation by the transistor 117. When a constant current Ic flows through the diode Di, the voltage between the terminals of the diode Di changes in proportion to the change in the resistance value of the diode Di. By monitoring or measuring the voltage between the terminals, the temperature or the change in temperature of the transistor 117 can be known.
In order to monitor the temperature of the transistor 117 from the voltage of the diode Di, it is necessary to obtain the temperature coefficient in advance.

温度係数は、トランジスタ117を恒温槽で所定温度に設定し、ダイオードDiに定電流Icを流して、ダイオードDiの端子電圧を測定する。前記所定温度を変化させ、かつダイオードDiの端子電圧を測定することにより、温度に対するダイオードの端子電圧を取得できる。したがって、温度に対するダイオードDiの端子電圧からトランジスタ117の温度係数Kを求めることができる。 The temperature coefficient is determined by setting the transistor 117 to a predetermined temperature in a thermostatic chamber, passing a constant current Ic through the diode Di, and measuring the terminal voltage of the diode Di. By varying the predetermined temperature and measuring the terminal voltage of the diode Di, the terminal voltage of the diode with respect to temperature can be obtained. Therefore, the temperature coefficient K of the transistor 117 can be obtained from the terminal voltage of the diode Di with respect to temperature.

温度係数Kは、トランジスタ117の各生産ロットで異なる場合があるが、一般的には生産ロットで一定の値を示す。したがって、各生産ロットで、試験を行うトランジスタ117を抜き取り、温度係数Kを求めておけば他のトランジスタ117の温度係数Kにも使用できる。 The temperature coefficient K may differ for each production lot of transistor 117, but generally it shows a constant value for each production lot. Therefore, if the transistor 117 to be tested is sampled from each production lot and the temperature coefficient K is calculated, it can be used for the temperature coefficient K of other transistors 117.

精度よく温度係数Kを取得するには、同じロットでも、各トランジスタ117の温度係数Kを個別に測定して試験をする。温度係数Kの測定は、恒温槽の使用に限定されない。たとえば、トランジスタ117を実装したヒートシンクに流す水温を変えて温度係数Kを取得する。 To obtain the temperature coefficient K with high accuracy, the temperature coefficient K of each transistor 117 is measured and tested individually, even for the same lot. Measurement of the temperature coefficient K is not limited to using a thermostatic bath. For example, the temperature coefficient K can be obtained by changing the temperature of the water flowing through the heat sink on which the transistor 117 is mounted.

試験時は、トランジスタ117に間欠的に、試験電流Idを印加する。試験電流Idをオフした直後あるいは、オフした後、短時間の所定時間の経過後、定電流回路118から、温度測定用の定電流Icを流す。 During testing, a test current Id is applied intermittently to transistor 117. Immediately after the test current Id is turned off, or after a short, predetermined time has elapsed after it is turned off, a constant current Ic for temperature measurement is passed from constant current circuit 118.

定電流Icでトランジスタ117が発熱することを防止するため、あるいは定電流Icの影響がないようにするため、定電流Icはトランジスタ117のチャンネルに流す定電流Idよりも十分に小さい電流値にする。定電流Idは、温度測定に影響を与える発熱しない程度の電流を流す。 To prevent the constant current Ic from heating the transistor 117 or to avoid any influence of the constant current Ic, the constant current Ic is set to a current value that is sufficiently smaller than the constant current Id passed through the channel of the transistor 117. The constant current Id is set to a current that does not generate heat that would affect the temperature measurement.

具体的には、定電流Icは試験時にトランジスタ117に流す電流Idの1/1000以下に設定する。好ましくは、トランジスタ117に流す電流Icは電流Idの1/100000の1以上1/10000の1以下にする。定電流Icは0.1mA以上100mA以下にする。 Specifically, the constant current Ic is set to 1/1000 or less of the current Id passed through the transistor 117 during testing. Preferably, the current Ic passed through the transistor 117 is set to 1/100000 or more and 1/10000 or less of the current Id. The constant current Ic is set to 0.1 mA or more and 100 mA or less.

チャンネル電流Idを変化させ、ダイオードDi電圧(トランジスタ117のコレクタ-エミッタ端子間電圧)を測定して、温度係数Kを求める。求められた温度係数Kは、温度測定回路115に記憶させる。 The channel current Id is changed, the diode Di voltage (the voltage between the collector and emitter terminals of transistor 117) is measured, and the temperature coefficient K is calculated. The calculated temperature coefficient K is stored in the temperature measurement circuit 115.

温度を測定する時、ダイオードDiがトランジスタ117と同一チップ内に形成されている場合、ゲート電圧Vgsによって飽和電圧のVn電圧が変化する場合がある。ゲート電圧Vgsはゼロ(0)電圧または負電圧(マイナス電圧)とすることが好ましい。 When measuring temperature, if the diode Di is formed in the same chip as the transistor 117, the saturation voltage Vn may change depending on the gate voltage Vgs. It is preferable that the gate voltage Vgs be zero (0) voltage or a negative voltage (minus voltage).

図27に示すように、温度情報Tjに基づいて、コントロール回路基板111はチラー136を制御する。チラー136は循環水(循環溶液)の温度を調整し、加熱冷却プレート134の温度を調整する。 As shown in FIG. 27, the control circuit board 111 controls the chiller 136 based on the temperature information Tj. The chiller 136 adjusts the temperature of the circulating water (circulating solution) and adjusts the temperature of the heating and cooling plate 134.

以上の実施例では、予め、温度係数Kを求めるとしたが、本発明の半導体試験方法はこれに限定するものではない。なお、温度係数とダイオード端子電圧等からトランジスタ117の温度情報Tjを求める。
トランジスタ117と加熱冷却プレート134に密着して配置し、加熱冷却プレート134の温度が、トランジスタ117と略一致するように構成する。
In the above embodiment, the temperature coefficient K is calculated in advance, but the semiconductor testing method of the present invention is not limited to this. Temperature information Tj of the transistor 117 is calculated from the temperature coefficient and the diode terminal voltage, etc.
The transistor 117 is disposed in close contact with the heating/cooling plate 134 so that the temperature of the heating/cooling plate 134 is substantially equal to that of the transistor 117 .

コントロール回路基板111はチラー136を制御して、加熱冷却プレート134の温度を所定温度にし、トランジスタ117に定電流Icを印加して、ダイオードDiの端子電圧を測定する。 The control circuit board 111 controls the chiller 136 to set the temperature of the heating/cooling plate 134 to a predetermined temperature, applies a constant current Ic to the transistor 117, and measures the terminal voltage of the diode Di.

測定結果から、温度係数Kを求める。加熱冷却プレート134の温度は、複数の温度に設定し、それぞれの温度での温度係数Kを求め、結果からより温度係数の値の精度を向上させる。 From the measurement results, the temperature coefficient K is calculated. The temperature of the heating/cooling plate 134 is set to multiple temperatures, and the temperature coefficient K at each temperature is calculated, and the accuracy of the temperature coefficient value is improved from the results.

温度係数Kは、トランジスタ117を加熱冷却プレート134で所定温度にし、ダイオードDiに定電流Icを流して、端子電圧を測定する。前記所定温度を変化させ、かつダイオードDiの端子電圧を測定することにより、温度に対するダイオードDiの端子電圧を取得できる。したがって、温度に対するダイオードDiの端子電圧からトランジスタ117の温度係数Kを求めることができる。 The temperature coefficient K is obtained by heating the transistor 117 to a predetermined temperature using the heating/cooling plate 134, passing a constant current Ic through the diode Di, and measuring the terminal voltage. By varying the predetermined temperature and measuring the terminal voltage of the diode Di, the terminal voltage of the diode Di versus temperature can be obtained. Therefore, the temperature coefficient K of the transistor 117 can be obtained from the terminal voltage of the diode Di versus temperature.

トランジスタ117の試験時は、定電流Icは、チャンネル電流Idが流れていない時にダイオードDiに流す。つまり、トランジスタ117がオンしていない時に、定電流Icを流してダイオードDiの端子間電圧を測定する。 When testing transistor 117, constant current Ic is passed through diode Di when channel current Id is not flowing. In other words, when transistor 117 is not on, constant current Ic is passed and the voltage between the terminals of diode Di is measured.

オペアンプ回路(バッファ回路)116は、ダイオードDiの端子電圧Vi(端子c-端子e)を出力する。なお、オペアンプ回路116は、オペアンプ素子から構成されるものに限定されない。入力インピーダンスが高く、出力インピーダンスが低いものであればいずれのものでもよい。
温度測定回路115は保持されている温度係数Kと電圧Viから、試験を実施しているトランジスタ117の温度情報Tjを求める。
The operational amplifier circuit (buffer circuit) 116 outputs the terminal voltage Vi (terminal c-terminal e) of the diode Di. The operational amplifier circuit 116 is not limited to being composed of an operational amplifier element. Any circuit having high input impedance and low output impedance may be used.
The temperature measuring circuit 115 obtains temperature information Tj of the transistor 117 being tested from the stored temperature coefficient K and voltage Vi.

求められた温度情報Tjはコントロール回路基板111に送られる。コントロール回路基板111は、温度情報Tjが所定設定値以上のなった場合、トランジスタ117が所定のストレス状態、あるいは劣化状態となったと判断し、試験の制御変更あるいは試験の停止等を行う。 The obtained temperature information Tj is sent to the control circuit board 111. When the temperature information Tj reaches or exceeds a predetermined set value, the control circuit board 111 determines that the transistor 117 is in a predetermined stress state or a deteriorated state, and changes the control of the test or stops the test.

試験でトランジスタが劣化する箇所は主として、トランジスタ117内の接合部であることが多い。半導体そのものが劣化することはなく、トランジスタ117の接合部(ボンディング、ダイボンド等)が劣化し、接合部の抵抗値が高くなる。抵抗値が高くなることにより、電圧Vceが高くなり、発熱してトランジスタ117の温度が上昇する。 The main area where a transistor deteriorates during testing is often the junctions within the transistor 117. The semiconductor itself does not deteriorate, but the junctions (bonding, die bonding, etc.) of the transistor 117 deteriorate, causing the resistance of the junctions to increase. As the resistance increases, the voltage Vce increases, generating heat and raising the temperature of the transistor 117.

半導体が劣化する場合は、トランジスタ117のゲート酸化膜(絶縁膜)の劣化である場合が多い。ゲート酸化膜の劣化が発生した場合は、酸化膜(絶縁膜)の短絡状態になり、電圧Vceは下がる。または、トランジスタ117がオフ状態となり、トランジスタ117には電流は流れず、電圧Vceは電源電圧の最大値まで上昇する。 When a semiconductor deteriorates, it is often the deterioration of the gate oxide film (insulating film) of transistor 117. When the gate oxide film deteriorates, the oxide film (insulating film) is short-circuited, and the voltage Vce drops. Alternatively, transistor 117 is turned off, no current flows through transistor 117, and the voltage Vce rises to the maximum value of the power supply voltage.

温度情報Tjは、試験開始時は、最低温度T1から最高温度T2の間を変化する。試験によりトランジスタ117にストレスがかかると、トランジスタ117のVce電圧が変化し、通常は温度情報Tjが高くなる方向に変化する。
したがって、図47(c)に図示するように、最低温度は、温度T1より上昇し、最高温度は温度情報Tm(Tjmax)に近づく。
本発明の半導体の試験方法では、試験の終了は下記のいずれかの条件で停止する。
・温度情報Tjが所定範囲内から外れた場合。
・チャンネル電圧Vceが所定の電圧範囲から外れた場合。
・熱抵抗が所定の範囲内から外れた場合。
At the start of the test, the temperature information Tj varies between the minimum temperature T1 and the maximum temperature T2. When the transistor 117 is subjected to stress by the test, the Vce voltage of the transistor 117 varies, and the temperature information Tj generally varies in the increasing direction.
Therefore, as shown in FIG. 47(c), the minimum temperature rises above temperature T1, and the maximum temperature approaches temperature information Tm (Tjmax).
In the semiconductor testing method of the present invention, the test is terminated under any of the following conditions:
When the temperature information Tj falls outside a predetermined range.
When the channel voltage Vce falls outside a predetermined voltage range.
- If the thermal resistance is outside the specified range.

図44、図45等の実施例において、スイッチ回路Ssa124a、スイッチ回路Sab124bはスイッチ回路の記号を使用している。スイッチ回路Ssa124a、スイッチ回路Sab124bは、クローズ(オン)した時の抵抗(オン抵抗)が小さいものであれば、いずれの素子でもスイッチ回路として使用できる。たとえば、トランジスタ、メカニカルリレー、ホトトランジスタ、ホトダイオードスイッチ等が例示される。 In the examples of Figures 44 and 45, the switch circuit Ssa124a and the switch circuit Sab124b use the symbols for the switch circuits. Any element can be used as the switch circuit for the switch circuit Ssa124a and the switch circuit Sab124b as long as the resistance (on resistance) when closed (on) is small. Examples include a transistor, a mechanical relay, a phototransistor, and a photodiode switch.

図45は本発明の第1の実施例における半導体試験装置の等価回路図である。本実施例では、スイッチ回路Ssa、スイッチ回路Sabは、図45に図示するようにパワーMOSFET124を使用している。パワーMOSFETはチャンネル間の電圧(Vsd)が小さい。 Figure 45 is an equivalent circuit diagram of a semiconductor testing device in the first embodiment of the present invention. In this embodiment, the switch circuit Ssa and the switch circuit Sab use a power MOSFET 124 as shown in Figure 45. The voltage (Vsd) between the channels of a power MOSFET is small.

なお、スイッチ回路として、パワーMOSFET以外のものを採用してもよい。スイッチ回路Ssa、スイッチ回路SabはパワーMOSFETだけでなく、パワートランジスタ等であっても良いことはいうまもない。その他、電磁リレー、電磁スイッチなども例示される。 Note that the switch circuit may be something other than a power MOSFET. Needless to say, the switch circuit Ssa and the switch circuit Sab may be power transistors or the like, in addition to power MOSFETs. Other examples include electromagnetic relays and electromagnetic switches.

パワーMOSFET124bのオン時のチャネル電圧(Vsdb)は、パワーMOSFET124aのオン時のチャネル電圧(Vsda)以下となるものを選定する。つまり、パワーMOSFET124bのオン時のチャネル電圧(Vsdb)は、パワーMOSFET124aのオン時のチャネル電圧(Vsda)よりも小さくなるようにする。スイッチ回路124bがオンした時、完全に電流電源装置121の端子間を短絡して、電流Imを安定して流すためである。
以上の事項は、スイッチ回路124がパワートランジスタ等の場合も同様である。パワートランジスタ124の場合は、チャンネル電圧はVceとなる。
スイッチ回路124aがオンすることにより、電流電源装置121が出力する電流Idが試験電流としてトランジスタ117に供給できるようになる。
The channel voltage (Vsdb) of the power MOSFET 124b when on is selected to be equal to or lower than the channel voltage (Vsda) of the power MOSFET 124a when on. In other words, the channel voltage (Vsdb) of the power MOSFET 124b when on is set to be smaller than the channel voltage (Vsda) of the power MOSFET 124a when on. This is to completely short-circuit the terminals of the current power supply device 121 when the switch circuit 124b is turned on, allowing the current Im to flow stably.
The above also applies when the switch circuit 124 is a power transistor, etc. In the case of the power transistor 124, the channel voltage is Vce.
When the switch circuit 124a is turned on, the current Id output by the current power supply device 121 can be supplied to the transistor 117 as a test current.

スイッチ回路124はスイッチ回路基板201に実装されている。スイッチ回路124は導体板204(金属板、導電板)に接続されている。導体板204は、一例として厚み5mm、幅50mmの銅からなる板である。長さは、回路基板幅+フォークプラグ205を接続する幅を有している。 The switch circuit 124 is mounted on the switch circuit board 201. The switch circuit 124 is connected to a conductor plate 204 (metal plate, conductive plate). The conductor plate 204 is, for example, a copper plate with a thickness of 5 mm and a width of 50 mm. Its length is the width of the circuit board plus the width required to connect the fork plug 205.

図31はフォークプラグ205及びフォークプラグ205と導体板204の接続(接触)状態を図示している。スイッチ回路基板201には2枚の導体板204が取り付けられている。スイッチ回路基板201は全面アース層(図示せず)を有し、全面アース層と導体板204とは熱的に接続されている。導体板204の熱は、前記全面アース層を介して放熱される。導体板204とスイッチ回路基板201はネジ止めされる。 Figure 31 illustrates the fork plug 205 and the connection (contact) state between the fork plug 205 and the conductor plate 204. Two conductor plates 204 are attached to the switch circuit board 201. The switch circuit board 201 has a full earth layer (not shown), and the full earth layer and the conductor plate 204 are thermally connected. Heat from the conductor plate 204 is dissipated via the full earth layer. The conductor plate 204 and the switch circuit board 201 are secured with screws.

スイッチ回路124は、2枚の導体板に接続されている。図45に図示するようにスイッチ回路124がMOSトランジスタの場合は、ドレイン端子とソース端子が異なる導体板204に接続される。スイッチ回路124はバイポーラトランジスタの場合は、コレクタ端子とエミッタ端子が異なる導体板204に接続される。スイッチ回路124がオン(導通)することにより、2つの導体板204が電気的に接続される。スイッチ回路124として、IGBTも使用できる。 The switch circuit 124 is connected to two conductor plates. As shown in FIG. 45, if the switch circuit 124 is a MOS transistor, the drain terminal and the source terminal are connected to different conductor plates 204. If the switch circuit 124 is a bipolar transistor, the collector terminal and the emitter terminal are connected to different conductor plates 204. When the switch circuit 124 is turned on (conductive), the two conductor plates 204 are electrically connected. An IGBT can also be used as the switch circuit 124.

フォークプラグ205と導体板204とは機械的(メカニカル)に嵌合させることにより電気的に接続を実現する。フォークプラグ205のU字部は、導体板204に差し込まれる際、わずかにU字部が広がり、良好にフォークプラグ205と導体板204が接合される。良好に接合あるいは嵌合されることにより接続部の電気抵抗は極めて小さくなり、接続部に大きな電流が流れる場合であっても、発熱あるいは電圧降下は発生しない。 The fork plug 205 and the conductor plate 204 are electrically connected by mechanically fitting them together. When the U-shaped portion of the fork plug 205 is inserted into the conductor plate 204, the U-shaped portion expands slightly, and the fork plug 205 and the conductor plate 204 are well joined. With a good joint or fit, the electrical resistance of the connection is extremely small, and no heat is generated or voltage drops occur even when a large current flows through the connection.

フォークプラグ205には接続ボルト219が取り付けられている。接続ボルト219に接続配線211が接続される。図31(a)のAA’での断面を図31(b)に示す。導体板204とフォークプラグ205とは、フォークプラグ205に形成された接触部220a、接触部220bで接触される。接触部220の表面は銀めっきが施されている。接触部220はリン青銅、ニッケル合金で構成されている。
なお、接続ボルト219はボルトに限定されるものではなく、フォークプラグ205と線材が電気的に接続できるものであれば、いずれのものでもよい。
導体板204の表面は少なくともフォークプラグ205と接触する部分には銀めっきが施されている。
A connection bolt 219 is attached to the fork plug 205. A connection wiring 211 is connected to the connection bolt 219. A cross section taken along line AA' in Fig. 31(a) is shown in Fig. 31(b). The conductive plate 204 and the fork plug 205 are in contact with each other at contact parts 220a and 220b formed on the fork plug 205. The surface of the contact part 220 is silver plated. The contact part 220 is made of phosphor bronze and nickel alloy.
The connection bolt 219 is not limited to a bolt, and may be anything that can electrically connect the fork plug 205 and a wire.
At least the surface of the conductive plate 204 that comes into contact with the fork plug 205 is plated with silver.

図30は、本発明の半導体試験装置の構成図である。隔壁217の開口部216aに接続構造体218aが挿入され、隔壁217の開口部216bに接続構造体218bが挿入されている。 Figure 30 is a diagram showing the configuration of a semiconductor testing device of the present invention. A connection structure 218a is inserted into the opening 216a of the partition 217, and a connection structure 218b is inserted into the opening 216b of the partition 217.

接続構造体218aはトランジスタ117の接続部507aと連結され、接続構造体218bはトランジスタ117の接続部507bと連結されている。加熱冷却プレート134には循環水パイプ135が組み込まれている。 The connection structure 218a is connected to the connection portion 507a of the transistor 117, and the connection structure 218b is connected to the connection portion 507b of the transistor 117. A circulating water pipe 135 is incorporated into the heating/cooling plate 134.

トランジスタ117の端子にはコネクタ202が接続され、コネクタ202に接続された信号配線222はサンプル接続回路203に接続される。サンプル接続回路203の信号配線235はコネクタ208を介して、デバイス制御回路基板209に接続されている。 A connector 202 is connected to the terminal of the transistor 117, and a signal wiring 222 connected to the connector 202 is connected to the sample connection circuit 203. The signal wiring 235 of the sample connection circuit 203 is connected to the device control circuit board 209 via the connector 208.

フォークプラグ205と導体板204とは、図30等に図示するように、隔壁214の開口部216からフォークプラグ205を差し入れることにより接触される。接触時は、フォークプラグ205のU部が導体板204により広げられ、強固に接触される。 As shown in FIG. 30, the fork plug 205 and the conductive plate 204 are brought into contact by inserting the fork plug 205 through the opening 216 of the bulkhead 214. When they come into contact, the U-shaped portion of the fork plug 205 is expanded by the conductive plate 204, and they come into firm contact.

図29に本発明の半導体試験装置の各構成部材の配置図を示す。半導体試験装置の筐体210は、3つの部分に分離されている。筐体の下部は、A室とB室に分離されている。A室には電源装置132が配置される。A室とB室とは隔壁215で分離されている。 Figure 29 shows the layout of each component of the semiconductor testing device of the present invention. The housing 210 of the semiconductor testing device is separated into three parts. The lower part of the housing is separated into chamber A and chamber B. The power supply unit 132 is placed in chamber A. Chamber A and chamber B are separated by a partition wall 215.

各室は、シールドされている。電源装置132、スイッチ回路基板201、トランジスタ117は動作/非動作を繰り返すことにより大きなノイズを発生する。ノイズにより、回路基板等が誤動作することからシールドにより誤動作を防止する。シールドは、導通を有する板、金属板、金属フィルムを各室の周りに配置して実現する。 Each chamber is shielded. The power supply 132, switch circuit board 201, and transistor 117 generate large noise as they repeatedly operate and deactivate. Noise can cause circuit boards and other components to malfunction, so shielding is used to prevent this. The shielding is achieved by placing conductive plates, metal plates, and metal films around each chamber.

C1室には、図27に示す加熱冷却プレート134、循環水パイプ135等が配置され、加熱冷却プレート134上に試験をするトランジスタ117が配置される。 In chamber C1, the heating and cooling plate 134, circulating water pipe 135, etc. shown in FIG. 27 are arranged, and the transistor 117 to be tested is placed on the heating and cooling plate 134.

C1室とA室、B室間には隔壁214が形成されている。C1室の加熱冷却プレートの周囲には漏水センサ(図示せず)が配置されている。循環水(冷却媒体)等が漏れると漏水センサが働き、半導体試験装置を停止または警報を発するように構成されている。 Partitions 214 are formed between chamber C1 and chambers A and B. A water leakage sensor (not shown) is placed around the heating and cooling plate in chamber C1. If circulating water (cooling medium) or the like leaks, the water leakage sensor is activated and is configured to stop the semiconductor testing equipment or sound an alarm.

また、加熱冷却プレートの周囲には、排水用の溝が形成され、加熱冷却プレートから循環水(冷却媒体)が漏れると排水用の溝に、循環水(冷却媒体)が流れ込み、半導体試験装置外に排出されるように構成されている。
以上のように、隔壁214は循環水パイプ135が損傷しても、下側のA室、B室に循環水(冷却媒体)等が漏れないように構成されている。
In addition, a drainage groove is formed around the periphery of the heating and cooling plate, so that if circulating water (cooling medium) leaks from the heating and cooling plate, the circulating water (cooling medium) flows into the drainage groove and is discharged outside the semiconductor testing equipment.
As described above, the partition wall 214 is configured so that even if the circulating water pipe 135 is damaged, the circulating water (cooling medium) and the like will not leak into the lower chambers A and B.

電源装置132が配置されたA室と、駆動回路系が配置されたB室間には隔壁215が形成されている。隔壁214、隔壁215、隔壁217には静電シールド板が配置され、電源装置132のノイズが遮蔽され、ノイズはB室の駆動回路系には印加されない。 A partition wall 215 is formed between chamber A, in which the power supply unit 132 is located, and chamber B, in which the drive circuit system is located. Electrostatic shielding plates are placed on partition walls 214, 215, and 217 to block noise from the power supply unit 132 and prevent the noise from being applied to the drive circuit system in chamber B.

本発明の実施例では、C2室からフォークプラグ205を差し込み、B室の導体板204と接続するとして説明する。上側から下側にフォークプラグ205を押し込みする動作は容易である。しかし、本発明はこれに限定するものではない。たとえば、C2室に導体板204が配置され、B室からフォークプラグ205を挿入して、電気的に接続してもよい。
また、C2室から接続構造体218を差し込み、半導体素子117の接続部507と接続構造体218とを接続する。
In the embodiment of the present invention, the fork plug 205 is inserted from the C2 chamber and connected to the conductive plate 204 in the B chamber. It is easy to push the fork plug 205 from the top to the bottom. However, the present invention is not limited to this. For example, the conductive plate 204 may be placed in the C2 chamber, and the fork plug 205 may be inserted from the B chamber to establish an electrical connection.
Furthermore, the connection structure 218 is inserted from the C2 chamber, and the connection portion 507 of the semiconductor element 117 and the connection structure 218 are connected.

図29等に図示するように、接続構造体218をC2室からC1室に挿入し、トランジスタ117の接続部507と電気的に接続する。また、フォークプラグ205をC2室からB室に挿入して、フォークプラグ205と導体板204とを電気的に接続する。トランジスタ117は加熱冷却プレート134に固定され、スイッチ回路基板201はマザー基板207位置で固定されている。接続構造体218とフォークプラグ205は接続配線211で電気的に接続されている。 As shown in FIG. 29 etc., the connection structure 218 is inserted from chamber C2 to chamber C1 and electrically connected to the connection portion 507 of the transistor 117. Also, the fork plug 205 is inserted from chamber C2 to chamber B and electrically connected to the fork plug 205 and the conductor plate 204. The transistor 117 is fixed to the heating and cooling plate 134, and the switch circuit board 201 is fixed at the mother board 207 position. The connection structure 218 and the fork plug 205 are electrically connected by the connection wiring 211.

接続構造体218で開口部216の位置を選択し、試験を行うトランジスタ117を選択することができる。フォークプラグ205を挿入する開口部を選択することにより、容易に制御するスイッチ回路基板201を選択し、試験方法、試験条件を変更することができる。したがって、本発明は、接続構造体218及びフォークプラグ205を用いていることにより、容易にトランジスタ117を選択、また、試験方法等の変更を短時間で実施できる。 The position of the opening 216 can be selected with the connection structure 218 to select the transistor 117 to be tested. By selecting the opening into which the fork plug 205 is inserted, the switch circuit board 201 to be controlled can be easily selected and the test method and test conditions can be changed. Therefore, by using the connection structure 218 and the fork plug 205, the present invention makes it easy to select the transistor 117 and to change the test method, etc., in a short time.

なお、隔壁214、隔壁215、隔壁217とは、壁状の構造物、板状の構造物、フィルム状の物、メッシュ状の物、金網状の物等が例示される。一例としてフェノール樹脂(フェノール樹脂、フェノール-ホルムアルデヒド樹脂、石炭酸樹脂)が例示される。隔壁とは、半導体試験装置の第1の部分と第2の部分とを分離するものであればどのような物でもよい。 Note that partitions 214, 215, and 217 may be wall-shaped structures, plate-shaped structures, film-shaped objects, mesh-shaped objects, wire mesh-shaped objects, etc. One example is phenolic resin (phenolic resin, phenol-formaldehyde resin, phenolic resin). The partition may be any object that separates the first and second parts of the semiconductor testing device.

図28に図示するように、マザー基板207にコネクタ213が取り付けられている。マザー基板207のコネクタにコントロール回路基板111、デバイス制御回路基板209、スイッチ回路基板201が取り付けられる。試験するトランジスタ117の個数に応じて準備するスイッチ回路基板201はマザー基板207に取り付けるスイッチ回路基板201の枚数を変更することにより容易に実現できる。 As shown in FIG. 28, a connector 213 is attached to the motherboard 207. A control circuit board 111, a device control circuit board 209, and a switch circuit board 201 are attached to the connector of the motherboard 207. The number of switch circuit boards 201 prepared according to the number of transistors 117 to be tested can be easily realized by changing the number of switch circuit boards 201 attached to the motherboard 207.

半導体素子117のゲート端子g、コレクタ端子c、エミッタ端子e等は異方性導電ゴム504aで電気的に接続されている。電気的接続は、図22に図示するように、押圧ヘッド530等により行われる。 The gate terminal g, collector terminal c, emitter terminal e, etc. of the semiconductor element 117 are electrically connected by anisotropic conductive rubber 504a. The electrical connection is made by a pressing head 530, etc., as shown in FIG. 22.

マザー基板207には、温度情報Tj、電圧Vi、可変抵抗回路125の制御信号、定電流回路118の制御信号等が伝送される。また、各回路の電源配線、グランド配線が形成され、コネクタ213を介して各回路基板に供給されている。
導体板204は、スイッチ回路基板201からはみ出るように配置されている。このはみ出た部分にフォークプラグ205が接続される。
Temperature information Tj, voltage Vi, a control signal for the variable resistance circuit 125, a control signal for the constant current circuit 118, etc. are transmitted to the mother board 207. In addition, power supply wiring and ground wiring for each circuit are formed and supplied to each circuit board via a connector 213.
The conductive plate 204 is disposed so as to protrude from the switch circuit board 201. A fork plug 205 is connected to this protruding portion.

フォークプラグ205aはスイッチ回路基板201aの導体板204aと接続される。電源配線212は隔壁215の開口部216を介して、スイッチ回路基板201aと接続される。フォークプラグ205dはスイッチ回路基板201bの導体板204cと接続される。電源配線212は隔壁215の開口部216を介して、スイッチ回路基板201bと接続される。フォークプラグ205bはスイッチ回路基板201aの導体板204bと接続される。電源配線212は隔壁215の開口部216を介して、スイッチ回路基板201aと接続される。 The fork plug 205a is connected to the conductor plate 204a of the switch circuit board 201a. The power supply wiring 212 is connected to the switch circuit board 201a through the opening 216 of the bulkhead 215. The fork plug 205d is connected to the conductor plate 204c of the switch circuit board 201b. The power supply wiring 212 is connected to the switch circuit board 201b through the opening 216 of the bulkhead 215. The fork plug 205b is connected to the conductor plate 204b of the switch circuit board 201a. The power supply wiring 212 is connected to the switch circuit board 201a through the opening 216 of the bulkhead 215.

図44等に図示するように、スイッチ回路基板201bの導体板204dと導体板204c間にはスイッチ回路124aが配置され、導体板204dと導体板204c間を短絡する。短絡することにより、電流電源装置121が出力する電流Idが試験電流としてトランジスタ117に供給される。 As shown in FIG. 44 etc., a switch circuit 124a is disposed between conductor plate 204d and conductor plate 204c of switch circuit board 201b, and short-circuits conductor plate 204d and conductor plate 204c. By short-circuiting, the current Id output by current power supply device 121 is supplied to transistor 117 as a test current.

スイッチ回路基板201aの導体板204aと導体板204b間にはスイッチ回路124bが配置され、スイッチ回路124bがオンすることにより、導体板204aと導体板204b間を短絡する。短絡することにより、電流電源装置121が出力する電流Idが放電電流Imとしてグランドに流れ、トランジスタ117のチャンネル間が短絡される。チェンネル間が短絡されることにより、トランジスタ117に過電圧、過電流が印加されることはない。 Switch circuit 124b is disposed between conductor plate 204a and conductor plate 204b of switch circuit board 201a, and when switch circuit 124b is turned on, conductor plate 204a and conductor plate 204b are short-circuited. When this is done, current Id output by current power supply device 121 flows to ground as discharge current Im, and the channels of transistor 117 are short-circuited. When the channels are short-circuited, no overvoltage or overcurrent is applied to transistor 117.

導体板204にはフォークプラグ205が接続される。導体板204bには、フォークプラグ205cが接続される。導体板204aにはフォークプラグ205bが接続される。また、導体板204dには、フォークプラグ205eが接続される。導体板204cにはフォークプラグ205dが接続される。 Fork plug 205 is connected to conductor plate 204. Fork plug 205c is connected to conductor plate 204b. Fork plug 205b is connected to conductor plate 204a. Fork plug 205e is connected to conductor plate 204d. Fork plug 205d is connected to conductor plate 204c.

図31はフォークプラグ205の構成図である。図31(a)はスイッチ回路基板201に取り付けられた導体板204とフォークプラグ205とが結合された状態を示している。図31(b)は図31(a)のAA’線での断面を、矢印方向から見たときの、導体板204とフォークプラグ205の結合状態を示している。 Figure 31 is a diagram of the configuration of the fork plug 205. Figure 31(a) shows the state in which the conductor plate 204 attached to the switch circuit board 201 and the fork plug 205 are connected. Figure 31(b) shows the connected state of the conductor plate 204 and the fork plug 205 when viewed from the direction of the arrow in the cross section of line AA' in Figure 31(a).

フォークプラグ205の材質はアルミニウム、ステンレス、銅等の金属で構成されている。また、表面は下地をニッケル処理したうえに銀めっきが施されている。フォークフラグ205はネジ溝が形成されており、接続ボルト219で接続配線211がフォークプラグ205に取り付けができるように構成されている。 The fork plug 205 is made of metals such as aluminum, stainless steel, and copper. The surface is nickel-plated and then silver-plated. The fork plug 205 is threaded, and is configured so that the connection wiring 211 can be attached to the fork plug 205 with a connection bolt 219.

凸状の接触部220はリン青銅、銅合金で構成されている。また、接触部220の表面は銀めっきが施されている。フォークプラグ205の導体板204への挿入力は40以上60N以下になるように構成されている。 The convex contact portion 220 is made of phosphor bronze and copper alloy. The surface of the contact portion 220 is silver plated. The insertion force of the fork plug 205 into the conductor plate 204 is configured to be 40 to 60 N.

接触部220として、白金、金、銀、タングステン、銅、ニッケル、またはそれらを組合せた合金が用いられる。また、銀-酸化物接点材料(Ag+ZnO、Ag+SnO、Ag+SnO In、Ag+、Ag+SnO SnBi)を用いることも好ましい。 Platinum, gold, silver, tungsten, copper, nickel, or alloys of combinations thereof may be used for the contact 220. It is also preferred to use silver-oxide contact materials ( Ag + ZnO , Ag+ SnO2 , Ag+ SnO2In2O3 , Ag + , Ag + SnO2Sn2Bi2O7 ) .

図28では、2枚のスイッチ回路基板201を図示しているが、試験をするトランジスタ117数によりスイッチ回路基板201は2枚以上を必要とし、スイッチ回路基板201はマザー基板207のコネクタ213と接続される。 In Figure 28, two switch circuit boards 201 are shown, but depending on the number of transistors 117 to be tested, two or more switch circuit boards 201 may be required, and the switch circuit boards 201 are connected to the connectors 213 of the mother board 207.

図30に図示するように、フォークプラグ205cは、C2室とB室間に設けられた隔壁214の開口部216から差し込まれ、導体板204bとフォークプラグ205cが接続される。C1室には試験するトランジスタ117、加熱冷却プレート134が配置され、B室にはトランジスタ117の試験のための駆動回路等が配置されている。C1室、C2室とB室とは隔壁214で分離されているため、加熱冷却プレート134から冷媒液がもれたとしてもB室に漏れることはない。なお、加熱冷却プレート134の周辺には漏水センサ(図示せず)が配置されている。また、冷却液が流出した場合、冷却液を試験装置外に排出する溝が形成されている。
隔壁214には静電シールド板が配置され、トランジスタ117から発生したノイズにより、B室の駆動回路系が誤動作しないように構成されている。
As shown in Fig. 30, the fork plug 205c is inserted through an opening 216 in a partition wall 214 provided between the C2 chamber and the B chamber, and the conductor plate 204b and the fork plug 205c are connected. The transistor 117 to be tested and the heating and cooling plate 134 are arranged in the C1 chamber, and a driving circuit for testing the transistor 117 and the like are arranged in the B chamber. Since the C1 chamber, the C2 chamber, and the B chamber are separated by the partition wall 214, even if the refrigerant liquid leaks from the heating and cooling plate 134, it will not leak into the B chamber. A water leakage sensor (not shown) is arranged around the heating and cooling plate 134. In addition, a groove is formed to discharge the refrigerant liquid to the outside of the testing device if the refrigerant leaks out.
An electrostatic shield plate is disposed on the partition 214 so as to prevent the drive circuit system in the chamber B from malfunctioning due to noise generated from the transistor 117 .

試験するトランジスタ117に流す電流は数百アンペアと大きいため、使用する接続配線211の太さも太い。そのため、接続配線211の摺動性がなく、また、接続配線211が硬く、接続配線211の接続変更が容易でない。 The current flowing through the transistor 117 to be tested is large, at several hundred amperes, so the connection wiring 211 used is also thick. As a result, the connection wiring 211 does not slide smoothly, and is also hard, making it difficult to change the connection of the connection wiring 211.

本発明の半導体試験装置では、C2室から挿入されたフォークプラグ205により、スイッチ回路基板201に接続できる。したがって、トランジスタ117の試験条件により使用するスイッチ回路基板201との接続変更は、接続配線211の結線変更する必要がなく、フォークプラグ205を挿入する開口部216位置の変更だけでよい。また、スイッチ回路基板201は、マザー基板207に接続するコネクタ213の位置の変更だけでよい。 The semiconductor testing device of the present invention can be connected to the switch circuit board 201 by the fork plug 205 inserted from the C2 chamber. Therefore, changing the connection with the switch circuit board 201 used depending on the test conditions of the transistor 117 does not require changing the wiring of the connection wiring 211, but only requires changing the position of the opening 216 into which the fork plug 205 is inserted. Also, the switch circuit board 201 only requires changing the position of the connector 213 that connects to the mother board 207.

図28、図29、図30、図31、図33、図34、図38、図44、図45等に図示するように、トランジスタ117に接続された接続配線211bはフォークプラグ205cに接続されている。トランジスタ117に接続された接続配線211aはフォークプラグ205eに接続されている。 As shown in Figures 28, 29, 30, 31, 33, 34, 38, 44, 45, etc., the connection wiring 211b connected to the transistor 117 is connected to the fork plug 205c. The connection wiring 211a connected to the transistor 117 is connected to the fork plug 205e.

試験をするトランジスタ117を複数であっても、スイッチ回路基板201aは1基板であっても用途として充足する。電流電源装置121の出力電流IdをImとしてグランドラインに流せば良いからである。 Even if there are multiple transistors 117 to be tested, the application is sufficient even if there is only one switch circuit board 201a. This is because the output current Id of the current power supply device 121 can be made to flow to the ground line as Im.

スイッチ回路基板201bは試験するトランジスタ117の数が必要である。たとえば、試験するトランジスタ117が12個であれば、スイッチ回路基板201bは12枚準備することが好ましい。スイッチ回路基板201aとスイッチ回路基板201bは同一の仕様とすることがコスト的にも有利である。 Switch circuit boards 201b are required for the number of transistors 117 to be tested. For example, if there are 12 transistors 117 to be tested, it is preferable to prepare 12 switch circuit boards 201b. It is also cost-effective to make switch circuit boards 201a and 201b have the same specifications.

スイッチ回路基板201には、スイッチ回路124としてのトランジスタ等を複数実装する。スイッチ回路124の個数が多いほど、2枚の導体板204間を短絡するインピーダンスが小さくなる。スイッチ回路124bのオン抵抗は、試験するトランジスタ117のオン抵抗よりも小さくなるように、スイッチ回路基板201aに実装するスイッチ回路124bの個数を決定する。 A plurality of transistors or the like are mounted on the switch circuit board 201 as the switch circuits 124. The greater the number of switch circuits 124, the smaller the impedance of the short circuit between the two conductive plates 204. The number of switch circuits 124b mounted on the switch circuit board 201a is determined so that the on-resistance of the switch circuit 124b is smaller than the on-resistance of the transistor 117 to be tested.

図33、図34は、隔壁214の開口部216にフォークプラグ205を挿入した状態を図示したものである。図33は隔壁214の表面から見た図であり、図34は隔壁214の裏面から見た図である。 Figures 33 and 34 show the state in which the fork plug 205 is inserted into the opening 216 of the partition wall 214. Figure 33 is a view from the front side of the partition wall 214, and Figure 34 is a view from the back side of the partition wall 214.

図33の導体板204bには、一例として、フォークプラグ205bと複数のフォークプラグ205c(フォークプラグ205c1~フォークプラグ205c5)が接続されている。導体板204d1にはフォークプラグ205e1、導体板204d2にはフォークプラグ205e2、導体板204d3にはフォークプラグ205e3、導体板204d4にはフォークプラグ205e4、導体板204d5にはフォークプラグ205e5が接続されている。 As an example, fork plug 205b and multiple fork plugs 205c (fork plugs 205c1 to 205c5) are connected to conductor plate 204b in FIG. 33. Fork plug 205e1 is connected to conductor plate 204d1, fork plug 205e2 is connected to conductor plate 204d2, fork plug 205e3 is connected to conductor plate 204d3, fork plug 205e4 is connected to conductor plate 204d4, and fork plug 205e5 is connected to conductor plate 204d5.

フォークプラグ205cとフォークプラグ205e間にはそれぞれ試験するトランジスタ117が接続されている。試験するトランジスタ117の個数分のスイッチ回路基板201bがマザー基板207に実装される。開口部216はスイッチ回路基板201の導体板204位置に対応して形成されている。 A transistor 117 to be tested is connected between the fork plug 205c and the fork plug 205e. The same number of switch circuit boards 201b as the number of transistors 117 to be tested are mounted on the mother board 207. The openings 216 are formed to correspond to the positions of the conductor plates 204 of the switch circuit boards 201.

なお、図示していないが、スイッチ回路基板201のスイッチ回路124がオンオフすることにより大きなノイズが発生する。この対策として、スイッチ回路基板201間に金属板を配置し、金属板をアース接地している。 Although not shown in the figure, large noise is generated when the switch circuit 124 of the switch circuit board 201 is turned on and off. As a countermeasure to this, a metal plate is placed between the switch circuit boards 201 and is earthed.

各図面では、スイッチ回路124はスイッチ回路基板201に1個を図示している。しかし、実際には導体板204間には、複数のスイッチ回路124が配置されている。スイッチ回路基板201に複数のスイッチ回路124を配置することにより導体板204間(たとえば、導体板204cと導体板204e間)を低抵抗で短絡することができる。 In each drawing, one switch circuit 124 is shown on the switch circuit board 201. However, in reality, multiple switch circuits 124 are arranged between the conductor plates 204. By arranging multiple switch circuits 124 on the switch circuit board 201, it is possible to short-circuit the conductor plates 204 (for example, between conductor plates 204c and conductor plates 204e) with low resistance.

スイッチ回路124の発熱は導体板204に放熱される。また、スイッチ回路124には放熱板が取り付けられている。スイッチ回路124のグランド端子はスイッチ回路基板201のグランドに接続され、グランドの銅箔を介しても放熱される。 The heat generated by the switch circuit 124 is dissipated to the conductor plate 204. A heat sink is also attached to the switch circuit 124. The ground terminal of the switch circuit 124 is connected to the ground of the switch circuit board 201, and heat is also dissipated through the copper foil of the ground.

図29に図示するように、スイッチ回路基板201には、2つの導体板204が取り付けられ、2つの導体板204を短絡するようにスイッチ回路124が配置されている。また、図44は第1の実施例における本発明の半導体試験装置の等価回路図である。 As shown in FIG. 29, two conductive plates 204 are attached to the switch circuit board 201, and a switch circuit 124 is arranged to short the two conductive plates 204. Also, FIG. 44 is an equivalent circuit diagram of the semiconductor testing device of the present invention in the first embodiment.

図29、図30等に図示するように、スイッチ回路基板201aには導体板204a、導体板204bが取り付けられている。導体板204aは、フォークプラグ205aと接続されている。フォークプラグ205aは電流電源装置121の出力端子と接続されている。導体板204bはフォークプラグ205bと接続されている。フォークプラグ205bは電流電源装置121のグランド端子と接続されている。 As shown in Figures 29 and 30, conductive plates 204a and 204b are attached to switch circuit board 201a. Conductive plate 204a is connected to fork plug 205a. Fork plug 205a is connected to the output terminal of current power supply 121. Conductive plate 204b is connected to fork plug 205b. Fork plug 205b is connected to the ground terminal of current power supply 121.

スイッチ回路124bがオンすると電流電源装置121の出力端子間が短絡され、短絡電流Imが流れる。そのため、電流電源装置121の出力電流はトランジスタ117には供給されない。スイッチ回路124bがオープンの時に、電流電源装置121の出力電流Idがトランジスタ117に供給される。 When the switch circuit 124b is turned on, the output terminals of the current power supply device 121 are short-circuited, and a short-circuit current Im flows. Therefore, the output current of the current power supply device 121 is not supplied to the transistor 117. When the switch circuit 124b is open, the output current Id of the current power supply device 121 is supplied to the transistor 117.

スイッチ回路基板201bには導体板204c、導体板204dが取り付けられている。導体板204cは、フォークプラグ205dと接続されている。フォークプラグ205dは電流電源装置121の出力端子と接続されている。導体板204dはフォークプラグ205eと接続されている。フォークプラグ205eは試験を行うトランジスタ117のコレクタ端子と接続されている。 Conductive plates 204c and 204d are attached to switch circuit board 201b. Conductive plate 204c is connected to fork plug 205d. Fork plug 205d is connected to the output terminal of current power supply 121. Conductive plate 204d is connected to fork plug 205e. Fork plug 205e is connected to the collector terminal of transistor 117 to be tested.

図29、図30、図33、図34等に図示するように、フォークプラグ205eは隔壁214に開口された開口部216に差し込まれ、導体板204dと結合されている。また、フォークプラグ205cは隔壁214に開口された開口部216に差し込まれ、導体板204dと結合される。 As shown in Figures 29, 30, 33, 34, etc., fork plug 205e is inserted into opening 216 in bulkhead 214 and is coupled to conductor plate 204d. Fork plug 205c is inserted into opening 216 in bulkhead 214 and is coupled to conductor plate 204d.

スイッチ回路基板201bにはスイッチ回路124aが配置され、スイッチ回路124aがオンすると電流電源装置121からの出力電流Idがトランジスタ117に流す試験電流として、トランジスタ117に供給される。 A switch circuit 124a is arranged on the switch circuit board 201b, and when the switch circuit 124a is turned on, the output current Id from the current power supply device 121 is supplied to the transistor 117 as a test current to be passed through the transistor 117.

スイッチ回路基板201bは筐体210のB室に配置されているが、C2室から隔壁214の開口部216から差し込まれたフォークプラグ205により、スイッチ回路基板201bと試験を行うトランジスタ117が電気的に接続される。 The switch circuit board 201b is placed in the B room of the housing 210, and the switch circuit board 201b is electrically connected to the transistor 117 to be tested by a fork plug 205 inserted from the C2 room through the opening 216 in the partition wall 214.

図29、図30、図33、図34等に図示すように、フォークプラグ205と導体板204とが接続される。図30において、スイッチ回路基板201は平行して配置されているように図示している。実際にはスイッチ回路基板201は基板ラックに並行した挿入されて配列されている。基板ラックの側面にはマザー基板が配置され、各回路基板への制御信号は、マザー基板から印加される。 As shown in Figures 29, 30, 33, 34, etc., the fork plug 205 and the conductor plate 204 are connected. In Figure 30, the switch circuit boards 201 are illustrated as being arranged in parallel. In reality, the switch circuit boards 201 are inserted in parallel and arranged in the board rack. A mother board is arranged on the side of the board rack, and control signals to each circuit board are applied from the mother board.

図46は、第1の実施例における本発明の半導体素子の試験方法の説明図である。図46においてVgsは、試験をするトランジスタ117のゲート端子に印加するゲート信号である。Idは試験時にトランジスタ117に流す電流である。説明を容易にするため、トランジスタ117がオン時に定電流Iaを流すとしている。 Figure 46 is an explanatory diagram of a method for testing a semiconductor element of the present invention in the first embodiment. In Figure 46, Vgs is a gate signal applied to the gate terminal of the transistor 117 to be tested. Id is a current passed through the transistor 117 during testing. For ease of explanation, it is assumed that a constant current Ia passes when the transistor 117 is on.

図46(c)St1はダイオードDiに電流Icを流すタイミング信号であり、St1がHレベルの時、トランジスタ117のダイオードDiに電流が流れる。オペアンプ回路116はダイオードDiの端子間電圧を取得し、温度測定回路115は端子間電圧を温度情報Tjに変換する。温度情報Tjはコントロール回路基板111に送られ、コントロール回路基板111は温度情報Tjにしたがってトランジスタ117(半導体素子117)の試験を実施する。 In FIG. 46 (c), St1 is a timing signal for passing a current Ic through the diode Di, and when St1 is at the H level, a current flows through the diode Di of the transistor 117. The operational amplifier circuit 116 acquires the terminal voltage of the diode Di, and the temperature measurement circuit 115 converts the terminal voltage into temperature information Tj. The temperature information Tj is sent to the control circuit board 111, and the control circuit board 111 tests the transistor 117 (semiconductor element 117) according to the temperature information Tj.

Idは試験を行うトランジスタ117に流れる電流であり、電流電源装置121が出力する電流である。St1、St2は温度測定用のダイオードに測定用電流を流す時間あるいは温度の測定時間である。
図46(e)Ssaはスイッチ回路124aのオンオフ信号、図46(f)Sabはスイッチ回路124bのオンオフ信号である。
Id is a current flowing through the transistor 117 to be tested, and is a current output from the current power supply device 121. St1 and St2 are times for which a measurement current is passed through a diode for temperature measurement, or times for which the temperature is measured.
In FIG. 46(e), Ssa is the on/off signal of the switch circuit 124a, and in FIG. 46(f), Sab is the on/off signal of the switch circuit 124b.

図46(g)Vceはトランジスタ117のc端子の電圧(トランジスタ117のチャンネル電圧)、温度情報Tjは測定されたトランジスタ117の温度変化を示す。 Figure 46 (g) Vce indicates the voltage at terminal c of transistor 117 (channel voltage of transistor 117), and temperature information Tj indicates the measured temperature change of transistor 117.

図46(a)に図示するように、ゲートドライバ回路113からゲート信号Vgsがトランジスタ117のゲート端子gに印加される。ゲート信号Vgsは周期時間tcycle、オン時間tonである。周期時間tcycle、オン時間tonはゲート信号制御回路112で任意の値に設定することができる。また、オン電圧Vgも任意の電圧に設定することができる。 As shown in FIG. 46(a), a gate signal Vgs is applied from the gate driver circuit 113 to the gate terminal g of the transistor 117. The gate signal Vgs has a cycle time tcycle and an on-time ton. The cycle time tcycle and the on-time ton can be set to any value by the gate signal control circuit 112. The on-voltage Vg can also be set to any voltage.

図46(d)St2は図49に示す実施例において、ダイオードDsa、ダイオードDsbに電流Icを流すタイミング信号である。St2がHレベルの時、トランジスタ117のダイオードDsaまたはDsbに電流が流れる。トランジスタ117と独立したデバイス(ダイオード)に定電流Icを流して温度情報Tjを取得する場合である。 Figure 46 (d) St2 is a timing signal for passing a current Ic through diode Dsa and diode Dsb in the embodiment shown in Figure 49. When St2 is at H level, a current flows through diode Dsa or Dsb of transistor 117. This is the case where a constant current Ic is passed through a device (diode) independent of transistor 117 to obtain temperature information Tj.

オペアンプ回路116はダイオードDsaまたはDsbの端子間電圧を取得し、温度測定回路115は端子間電圧を温度情報Tjに変換する。温度情報Tjはコントロール回路基板111に送られ、コントロール回路基板111は温度情報Tjに基づいてトランジスタ117の試験を実施する。なお、St2に関連する事項は、図49等で説明する。 The operational amplifier circuit 116 acquires the terminal voltage of the diode Dsa or Dsb, and the temperature measurement circuit 115 converts the terminal voltage into temperature information Tj. The temperature information Tj is sent to the control circuit board 111, which tests the transistor 117 based on the temperature information Tj. Note that matters related to St2 will be explained in FIG. 49 etc.

理解を容易にするため、測定された温度情報Tjは図46(h)で示すように、T1からT2の間を変化するとして説明する。温度情報Tjはトランジスタ117に通電されることにより高くなり、通電する電流が停止すると低下する。また、温度情報Tjはトランジスタ117の特性変化にともなって変化する。 For ease of understanding, the measured temperature information Tj will be described as changing between T1 and T2 as shown in FIG. 46(h). The temperature information Tj increases when a current is passed through the transistor 117, and decreases when the current is stopped. The temperature information Tj also changes with changes in the characteristics of the transistor 117.

図46(e)Ssaはスイッチ回路Ssaのオンオフ制御信号のタイミングを示す。SsaがVonになるとスイッチ回路Ssaがクローズ(オン)する。0の場合は、スイッチ回路Ssaがオープン(オフ)になり、電流あるいは電圧の印加が遮断される。 Figure 46 (e) Ssa shows the timing of the on/off control signal for the switch circuit Ssa. When Ssa becomes Von, the switch circuit Ssa closes (turns on). When it is 0, the switch circuit Ssa opens (turns off), and the application of current or voltage is cut off.

図46(f)Ssbはスイッチ回路Ssbのオンオフ制御信号のタイミングを示す。SsbがVonになるとスイッチ回路Ssbがクローズ(オン)する。0の場合は、スイッチ回路Ssbがオープン(オフ)になる。 Figure 46 (f) Ssb shows the timing of the on/off control signal for the switch circuit Ssb. When Ssb becomes Von, the switch circuit Ssb closes (turns on). When it is 0, the switch circuit Ssb opens (turns off).

図46(g)Vceはトランジスタ117のチャンネル電圧(エミッタ端子とコレクタ端子間の電圧)である。トランジスタ117のオンオフにともなって、サージ電圧、ザージ電流が発生し、また、トランジスタ117のオン抵抗の変化にともないVce波形が時間的に複雑に変化する。また、ダイオードDiに電流Icが流れることにより、トランジスタ117のVce波形は変化する。 Figure 46 (g) Vce is the channel voltage (voltage between the emitter terminal and collector terminal) of transistor 117. As transistor 117 is turned on and off, surge voltage and surge current are generated, and the Vce waveform changes in a complex manner over time as the on-resistance of transistor 117 changes. In addition, the Vce waveform of transistor 117 changes as current Ic flows through diode Di.

本明細書、図面では、説明を容易にするため、あるいは作図を容易にするため、トランジスタ117がオンの時は電圧Vnになるとし、トランジスタがオフの時は電圧Veになるとして説明をする。
ゲート信号は、周期tcycle、オン時間ton、オフ時間toffで試験をするトランジスタ117のゲート端子に印加される。
In this specification and drawings, for ease of explanation or for ease of drawing, it is assumed that when the transistor 117 is on, the voltage is Vn, and when the transistor is off, the voltage is Ve.
The gate signal is applied to the gate terminal of the transistor 117 under test with a period tcycle, an on time ton, and an off time toff.

ゲート信号Vgsはトランジスタ117がNチャンネルの場合は、グランド(接地)電圧0(V)がオフ電圧であり、Vgがオン電圧である。トランジスタ117がPチャンネルの場合は、オン電圧の電位とオフ電圧の電位を変更する。 When transistor 117 is an N-channel transistor, the gate signal Vgs has a ground (earth) voltage of 0 (V) as its off voltage and Vg as its on voltage. When transistor 117 is a P-channel transistor, it changes the potential of the on voltage and the off voltage.

トランジスタ117をオンする前のtn2期間は、オフ電圧よりもマイナス側のVt電圧にする。また、トランジスタ117をオフ後のtn1期間は、オフ電圧よりもマイナス側のVt電圧にする。
Vt電圧は、0(V)よりも低く、-4(V)よりも高い電圧である。したがって、Vtとは、-4(V)以上かつ0(V)よりも低い電圧である。
During a period tn2 before the transistor 117 is turned on, the Vt voltage is set to a voltage more negative than the off voltage, and during a period tn1 after the transistor 117 is turned off, the Vt voltage is set to a voltage more negative than the off voltage.
The Vt voltage is a voltage lower than 0 (V) and higher than −4 (V). Therefore, Vt is a voltage equal to or higher than −4 (V) and lower than 0 (V).

なお、トランジスタ117がSiCの場合はオフ電圧をVt電圧とし、IGBTの場合は、オフ電圧を0(V)とする。以上のように、試験するトランジスタ117の種類に応じて、トランジスタ117に供給するオフ電圧を変更できるように本発明の半導体試験装置を構成している。 When the transistor 117 is SiC, the off voltage is the Vt voltage, and when it is an IGBT, the off voltage is 0 (V). As described above, the semiconductor testing device of the present invention is configured so that the off voltage supplied to the transistor 117 can be changed depending on the type of transistor 117 being tested.

Vt電圧が印加されている時に、St1(St2)をHレベルにしてトランジスタ117の温度を測定する。Vt電圧を印加している期間にダイオードDiに定電流Icを流す。また、St1(St2)のHレベルに期間には定電流Icを流す。 When the Vt voltage is applied, St1 (St2) is set to H level to measure the temperature of transistor 117. A constant current Ic is passed through diode Di while the Vt voltage is being applied. In addition, a constant current Ic is passed while St1 (St2) is set to H level.

トランジスタ117のゲート端子にVt電圧が印加されることにより、トランジスタ117のオフ状態が安定し、温度情報Tjの測定を安定して実施することができる。また、温度情報Tjの測定時にノイズが乗りにくく、温度情報Tjの測定精度が向上する。 By applying the Vt voltage to the gate terminal of transistor 117, the off state of transistor 117 becomes stable, and the measurement of temperature information Tj can be performed stably. In addition, noise is less likely to be introduced when measuring the temperature information Tj, improving the measurement accuracy of the temperature information Tj.

トランジスタ117のゲート端子にVt電圧を印加することにより、トランジスタ117のリーク電流が減少し、Vi電圧の測定精度が向上、また測定が安定する。 By applying the Vt voltage to the gate terminal of transistor 117, the leakage current of transistor 117 is reduced, improving the measurement accuracy of the Vi voltage and stabilizing the measurement.

ゲート信号Vgsは、tn1、tn2の時間にVt電圧にされる。一例としてtn1、tn2の時間は、0.2m秒以上2m秒以下の時間である。トランジスタ117は0(V)でオフする。 The gate signal Vgs is set to the Vt voltage during times tn1 and tn2. As an example, the times tn1 and tn2 are between 0.2 ms and 2 ms. Transistor 117 is turned off at 0 (V).

したがって、トランジスタ117のゲート端子gには、Vg、0(V)、Vtの3電圧を印加する。Vtを印加している期間に、トランジスタのダイオードDiに電流を流して温度情報Tjを測定する。 Therefore, three voltages, Vg, 0 (V), and Vt, are applied to the gate terminal g of transistor 117. During the period when Vt is being applied, a current is passed through the diode Di of the transistor to measure the temperature information Tj.

ダイオードDiに定電流Icを流すときには、スイッチ回路Ssaをオフして、電流電源装置121からの電流がトランジスタ117に印加されないように制御する。 When a constant current Ic is passed through the diode Di, the switch circuit Ssa is turned off so that no current from the current power supply device 121 is applied to the transistor 117.

ダイオードDiに定電流Icを流すことにより、ダイオードDiの端子電圧を取得し、オペアンプ回路116は端子電圧に対応するVi電圧を出力する。Vi電圧は温度測定回路115に入力され、温度測定回路115はトランジスタ117の温度に対応する温度情報Tjを求める。 By passing a constant current Ic through the diode Di, the terminal voltage of the diode Di is obtained, and the operational amplifier circuit 116 outputs the Vi voltage corresponding to the terminal voltage. The Vi voltage is input to the temperature measurement circuit 115, which obtains temperature information Tj corresponding to the temperature of the transistor 117.

温度情報Tjはコントロール回路基板111に転送され、コントロール回路基板111は温度情報Tjに基づいてトランジスタ117の試験の継続、停止、条件変更等、トランジスタ117(半導体素子117)の試験を制御する。 The temperature information Tj is transferred to the control circuit board 111, and the control circuit board 111 controls the test of the transistor 117 (semiconductor element 117) by continuing, stopping, changing the conditions of the test of the transistor 117, etc. based on the temperature information Tj.

図46(e)Ssaはスイッチ回路124aのオンオフ制御するタイミング信号である。図46(f)Ssbはスイッチ回路124bのオンオフ制御するタイミング信号である。 Figure 46 (e) Ssa is a timing signal that controls the on/off state of switch circuit 124a. Figure 46 (f) Ssb is a timing signal that controls the on/off state of switch circuit 124b.

スイッチ回路124aは、トランジスタ117のVgs信号がVgになってから、tm2時間遅れてオンする。tm2時間はコントロール回路基板111により変更設定できるように構成されている。 The switch circuit 124a turns on after a delay of tm2 from when the Vgs signal of the transistor 117 becomes Vg. The tm2 time can be changed and set by the control circuit board 111.

スイッチ回路124aがオンする前のtb2時間前にスイッチ回路124bがオンする。スイッチ回路124aがオンしてからtb1時間後までスイッチ回路124bのオン状態は維持される。tb2時間、tb1時間は独立して変更設定できるように構成されている。
特に、tb1の設定は重要である。tb1の時間は、トランジスタ117のVce電圧の波形を観察して、適正に設定あるいは変更する。
The switch circuit 124b turns on a time tb2 before the switch circuit 124a turns on. The on state of the switch circuit 124b is maintained until tb1 after the switch circuit 124a turns on. The times tb2 and tb1 can be changed independently.
In particular, the setting of tb1 is important. The time tb1 is appropriately set or changed by observing the waveform of the Vce voltage of the transistor 117.

スイッチ回路124aは、トランジスタ117のVgs信号がVtになるtm1時間前にオフする。tm1時間はコントロール回路基板111により変更設定できるように構成されている。 The switch circuit 124a turns off tm1 before the Vgs signal of the transistor 117 becomes Vt. The tm1 time can be changed and set by the control circuit board 111.

スイッチ回路124aがオフする前のta2時間前にスイッチ回路124bがオンする。スイッチ回路124aがオフしてからta1時間後までスイッチ回路124bのオン状態は維持される。ta2時間、ta1時間は独立して変更設定できるように構成されている。
特に、ta1の設定は重要である。ta1の時間は、トランジスタ117のVce電圧の波形を観察あるいは測定して、適正に設定あるいは変更する。
The switch circuit 124b turns on a time ta2 before the switch circuit 124a turns off. The on state of the switch circuit 124b is maintained until ta1 after the switch circuit 124a turns off. The times ta2 and ta1 can be changed and set independently.
In particular, the setting of ta1 is important. The time ta1 is appropriately set or changed by observing or measuring the waveform of the Vce voltage of the transistor 117.

スイッチ回路Ssbがオンすることにより、電流電源装置121の出力端子がグランド(接地ライン)と短絡し、電荷が放電される。電荷が放電されることにより電流電源装置121の端子電圧は0(V)(グランド電圧)となる。また、電流電源装置121が出力する電流Idを、電流Imとして接地(グランド)へ流す。したがって、電流Iaはトランジスタ117に印加されることはなく、また、トランジスタ117のコレクタ電圧が上昇することはない。 When the switch circuit Ssb is turned on, the output terminal of the current power supply device 121 is shorted to the ground (ground line), and the charge is discharged. As a result of the charge being discharged, the terminal voltage of the current power supply device 121 becomes 0 (V) (ground voltage). In addition, the current Id output by the current power supply device 121 flows to the ground (ground) as a current Im. Therefore, the current Ia is not applied to the transistor 117, and the collector voltage of the transistor 117 does not rise.

tb2時間は、電流電源装置121の出力電圧が0(V)あるいは0(V)近傍になる時間、あるいは、電流電源装置121の出力電圧の方が、トランジスタ117のコレクタ電圧よりも低くなる時間を観察あるいは測定して設定する。 The time tb2 is set by observing or measuring the time when the output voltage of the current power supply device 121 becomes 0 (V) or close to 0 (V), or the time when the output voltage of the current power supply device 121 becomes lower than the collector voltage of the transistor 117.

上記の電圧の関係が所定値になった時刻(tb2経過後)で、スイッチ回路124aをオンさせて、電流電源装置121からの電流Idを印加する。しかし、このときは、スイッチ回路124bがオンしているため、電流電源装置121からの電流Idは、スイッチ回路124bを介して電流Imとしてグランド(接地ライン)に流れる。したがって、トランジスタ117には定電流Idは流れない。
スイッチ回路124aがオンしてから、tb1時間経過後、スイッチ回路124bがオフし、試験電流Idがトランジスタ117に供給される。
試験電流Idは、図46のように、スイッチ回路124aに同期して、トランジスタ117に供給される。
At the time when the above voltage relationship reaches a predetermined value (after tb2 has elapsed), the switch circuit 124a is turned on to apply the current Id from the current power supply 121. However, since the switch circuit 124b is on at this time, the current Id from the current power supply 121 flows to the ground (ground line) as the current Im via the switch circuit 124b. Therefore, the constant current Id does not flow through the transistor 117.
After the switch circuit 124 a is turned on and a time tb 1 has elapsed, the switch circuit 124 b is turned off and the test current Id is supplied to the transistor 117 .
The test current Id is supplied to the transistor 117 in synchronization with the switch circuit 124a as shown in FIG.

以上のようにスイッチ回路124a、124bを動作させることにより、トランジスタ117にはサージ電圧Vsあるいは突入電流Isが印加されない。または、サージ電圧Vsあるいは突入電流Isが抑制され、良好なトランジスタ117の試験を実施することができる。 By operating the switch circuits 124a and 124b as described above, the surge voltage Vs or inrush current Is is not applied to the transistor 117. Alternatively, the surge voltage Vs or inrush current Is is suppressed, allowing a good test of the transistor 117 to be performed.

トランジスタ117への試験電流Idの停止時は、スイッチ回路124aのオフさせるta2前にスイッチ回路124bをオンさせる。スイッチ回路Ssbを介して、電流電源装置121が出力する定電流Idは電流Imとしてグランドに流れ、トランジスタ117には供給されない。 When the test current Id to the transistor 117 is stopped, the switch circuit 124b is turned on before the switch circuit 124a is turned off (ta2). The constant current Id output by the current power supply device 121 flows to ground as the current Im via the switch circuit Ssb and is not supplied to the transistor 117.

ta2時間は、電流電源装置121の出力電圧が0(V)あるいは0(V)近傍になる時間、あるいは、電流電源装置121の出力電圧の方が、トランジスタ117のコレクタ電圧よりも低くなる時間を観察して設定する。 The time ta2 is set by observing the time when the output voltage of the current power supply device 121 becomes 0 (V) or close to 0 (V), or the time when the output voltage of the current power supply device 121 becomes lower than the collector voltage of the transistor 117.

上記の電圧の関係が所定値になった時刻(ta2経過後)で、スイッチ回路124aをオフさせる。スイッチ回路124aがオフしてから、ta1時間経過後、スイッチ回路124bがオフされる。 When the above voltage relationship reaches a predetermined value (after ta2 has elapsed), switch circuit 124a is turned off. After ta1 time has elapsed since switch circuit 124a was turned off, switch circuit 124b is turned off.

以上のようにスイッチ回路124a、124bを以上のように動作あるいは制御することにより、トランジスタ117にはサージ電圧Vsあるいは突入電流Isが印加されない。または、サージ電圧Vsあるいは突入電流Isが抑制され、良好なトランジスタ117の試験を実施することができる。 By operating or controlling the switch circuits 124a and 124b as described above, the surge voltage Vs or inrush current Is is not applied to the transistor 117. Alternatively, the surge voltage Vs or inrush current Is is suppressed, and a good test of the transistor 117 can be performed.

トランジスタ117に定電流Idが供給されることにより、温度情報Tjは上昇する。トランジスタ117への定電流Idが停止することにより、温度情報Tjは下降する。温度情報TjはT1とT2間を変動する。試験によりトランジスタ117の特性が変動すると温度情報Tjは徐々に上昇する。
一定値の電流Idをトランジスタ117に印加するには、電流電源装置121を動作させ、トランジスタ117に電流Idを印加する。
The temperature information Tj increases when the constant current Id is supplied to the transistor 117. The temperature information Tj decreases when the constant current Id to the transistor 117 is stopped. The temperature information Tj fluctuates between T1 and T2. When the characteristics of the transistor 117 fluctuate due to the test, the temperature information Tj gradually increases.
In order to apply a constant current Id to the transistor 117 , the current power supply device 121 is operated to apply the current Id to the transistor 117 .

図44、図45、図47、図49、図50等に図示するように、ゲートドライバ回路113の可変抵抗回路125の抵抗値も設定することができる。抵抗値を大きくすることにより、ゲート信号Vgsの立ち上がり/立ち下がり波形は、図47(a)の点線あるいは一点鎖線のように変化させることができる。 As shown in Figures 44, 45, 47, 49, 50, etc., the resistance value of the variable resistor circuit 125 of the gate driver circuit 113 can also be set. By increasing the resistance value, the rising/falling waveform of the gate signal Vgs can be changed as shown by the dotted line or dashed line in Figure 47(a).

ゲート信号Vgsの変化あるいは設定により、トランジスタ117に流れる電流Idも図47(b)に図示するように、点線あるいは一点鎖線のように変化させることができる。
電流Idの立ち上り波形、立ち下り波形を変化させることにより、サージ電圧あるいは突入電流を調整あるいは抑制することができる。
By changing or setting the gate signal Vgs, the current Id flowing through the transistor 117 can also be changed as shown by the dotted line or the dashed dotted line in FIG.
By changing the rising and falling waveforms of the current Id, it is possible to adjust or suppress the surge voltage or inrush current.

温度情報Tjは図47(c)に図示するように、試験によりトランジスタ117の特性が変化するにともなって、実線から点線、点線から一点鎖線に変化する。温度情報TjがTmのレベルに達した時に試験を停止する。あるいは、温度情報Tjの変化割合が所定値になったときに試験と停止する。また、試験条件を変更する。 As shown in FIG. 47(c), the temperature information Tj changes from a solid line to a dotted line and from a dotted line to a dashed line as the characteristics of the transistor 117 change due to the test. The test is stopped when the temperature information Tj reaches the level of Tm. Alternatively, the test is stopped when the rate of change of the temperature information Tj reaches a predetermined value. The test conditions are also changed.

図48に図示するように、スイッチ回路Ssa(スイッチ回路124a)がオフ状態の時に、St1信号をHにして、温度情報Tjを測定する。St1信号は、ゲート信号がVtの時に、Hレベルにする。tn2期間で、tc2の期間にHレベルにして、温度情報Tjを測定する。tn1期間で、tc1の期間に温度情報Tjを測定する。 As shown in FIG. 48, when the switch circuit Ssa (switch circuit 124a) is in the off state, the St1 signal is set to H and the temperature information Tj is measured. The St1 signal is set to H level when the gate signal is Vt. During the tn2 period, the signal is set to H level during the tc2 period and the temperature information Tj is measured. During the tn1 period, the temperature information Tj is measured during the tc1 period.

tc2の期間に測定した温度情報Tjは、トランジスタ117が冷却された時点の温度情報Tjとなる。tc1期間に測定した温度情報Tjは、トランジスタ117に電流Idを停止した直後の温度情報Tjとなる。
試験の停止、条件変更、制御の変更等は、tc2の期間に測定した温度情報Tjと、tc1期間に測定した温度情報Tjで判断する。
The temperature information Tj measured during the period tc2 is the temperature information Tj at the time when the transistor 117 is cooled down. The temperature information Tj measured during the period tc1 is the temperature information Tj immediately after the current Id to the transistor 117 is stopped.
Stopping the test, changing the conditions, changing the control, etc. are determined based on the temperature information Tj measured during the period tc2 and the temperature information Tj measured during the period tc1.

tc1期間に測定した温度情報Tjがtc2の期間に測定した温度情報Tjに比較して変化率が大きい場合、tc1期間に測定した温度情報Tjがtc2の期間に測定した温度情報Tjとの絶対値の差が大きい場合等、測定値温度情報Tjに対応して、試験を制御、変更する。 If the rate of change of the temperature information Tj measured during the tc1 period is greater than that of the temperature information Tj measured during the tc2 period, or if the difference in absolute value between the temperature information Tj measured during the tc1 period and the temperature information Tj measured during the tc2 period is large, the test is controlled and modified in response to the measurement value temperature information Tj.

また、tc2の期間に測定した温度情報Tjが標準値と所定値異なっていると場合、トランジスタ117の接続状態、試験装置に問題があるかを判定し「試験を開始せず」の判断等を行う。
tc2あるいはtc1期間に、Viを複数回測定し、Viに対する温度情報Tjを求める。
Furthermore, if the temperature information Tj measured during the period tc2 differs from the standard value by a predetermined value, it is determined whether there is a problem with the connection state of the transistor 117 or the test equipment, and a decision is made to "not start the test", etc.
During the period tc2 or tc1, Vi is measured multiple times to obtain temperature information Tj for Vi.

図49の実施例は、本発明の第2の実施例における半導体試験装置である。図49におけるトランジスタ117は、温度測定用のダイオードDs(ダイオードDsa、ダイオードDsb)を別途設けている。なお、ダイオードDsは、トランジスタ117と同一プロセスで形成される。 The embodiment in FIG. 49 is a semiconductor testing device according to the second embodiment of the present invention. The transistor 117 in FIG. 49 is provided with a separate diode Ds (diode Dsa, diode Dsb) for temperature measurement. The diode Ds is formed in the same process as the transistor 117.

図49の実施例では、図46(d)のSt2信号のタイミングで温度情報Tjを測定する。スイッチ回路Ssa(スイッチ回路124a)がオフ状態の時に、St2信号をHにして、温度情報Tjを測定する。tn2期間で、tc2の期間にHレベルにして、温度情報Tjを測定する。tc1の期間は、tonの期間、tn1の期間にいずれの期間に温度情報Tjを測定してもよい。tc2の期間に測定した温度情報Tjと、tc1期間に測定した温度情報Tjは、平均を取り、温度情報Tjを求める。 In the embodiment of FIG. 49, temperature information Tj is measured at the timing of the St2 signal in FIG. 46(d). When the switch circuit Ssa (switch circuit 124a) is in the off state, the St2 signal is set to H and temperature information Tj is measured. During the tn2 period, the signal is set to H level during the tc2 period and temperature information Tj is measured. During the tc1 period, temperature information Tj may be measured during either the ton period or the tn1 period. The temperature information Tj measured during the tc2 period and the temperature information Tj measured during the tc1 period are averaged to obtain the temperature information Tj.

なお、tc2あるいはtc1期間に、Viを複数回測定し、Viに対する温度情報Tjを求める。図46の他の信号あるいはスイッチ回路の動作は、図28等で説明した実施例と同一あるいは同様である。
以上の実施例は、トランジスタ117に付加する、あるいは形成されたダイオードで温度情報Tjを測定する実施例であった。
図49の実施例では、トランジスタ117にトランジスタとは接続されていない(独立した)ダイオードDsが形成された実施例である。
During the period tc2 or tc1, Vi is measured multiple times to obtain temperature information Tj for Vi. The operations of other signals or switch circuits in Fig. 46 are the same as or similar to those in the embodiment described with reference to Fig. 28 and the like.
In the above embodiment, the temperature information Tj is measured by a diode added to or formed in the transistor 117 .
In the embodiment of FIG. 49, a diode Ds that is not connected (is independent) from the transistor 117 is formed.

ダイオードDsaは定電流Icを流す向きに形成されている。ダイオードDsbは定電流Ic’を流す向きに形成されている。定電流回路118(Pc)は定電流Ic及び定電流Ic’を発生する。 Diode Dsa is oriented to pass constant current Ic. Diode Dsb is oriented to pass constant current Ic'. Constant current circuit 118 (Pc) generates constant current Ic and constant current Ic'.

ダイオードDsa、ダイオードDsbは温度測定用のダイオードである。ダイオードDsa、ダイオードDsbの構造は、図28等のダイオードDiと類似あるいは同一である。 Diodes Dsa and Dsb are diodes for measuring temperature. The structure of diodes Dsa and Dsb is similar or identical to that of diode Di in Figure 28, etc.

ダイオードDiがトランジスタ117の端子(端子c、端子e)と接続されているのに対して、ダイオードDsa、ダイオードDsbはトランジスタ117の端子とは接続されておらず、独立した端子に接続されている点、ダイオードDiは図46(c)のSt1のタイミングで温度情報Tjが測定されるのに対し、ダイオードDsa、ダイオードDsbは図46(d)St2のタイミングで温度情報Tjが測定される点以外は、同一動作あるいは同一構成である。 Diode Di is connected to the terminals (terminals c and e) of transistor 117, while diodes Dsa and Dsb are not connected to the terminals of transistor 117 but are connected to independent terminals, and temperature information Tj of diode Di is measured at timing St1 in Figure 46 (c), while temperature information Tj of diode Dsa and diode Dsb is measured at timing St2 in Figure 46 (d). Other than this, they have the same operation or configuration.

図49の実施例では、ダイオードDsが定電流Idを流す経路から分離されている。トランジスタ117に電流Idを流している状態でもダイオードに定電流Icを流すことができる。したがって、温度情報Tjを測定する時間を自由に設定することができる。図46(d)に図示するように、tc1、tc2の位置を設定することができる。 In the embodiment of FIG. 49, the diode Ds is separated from the path through which the constant current Id flows. Even when the current Id flows through the transistor 117, the constant current Ic can be passed through the diode. Therefore, the time for measuring the temperature information Tj can be freely set. The positions of tc1 and tc2 can be set as shown in FIG. 46(d).

ただし、tc2にあっては、図46(d)に示すように、ゲート信号がVtの期間に配置あるいは設定する。tc2の期間で測定する温度情報Tjは、トランジスタ117が動作前の値として使用する。tc1の期間は、トランジスタ117の定電流Idを停止する直前が好ましい。なお、定電流Idの停止した直後でもよい。直前、直後とは1m秒以内の時間とすることが好ましい。
図46(d)のSt2はダイオードDs(Dsa、Dsb)の電流Ic(または電流Ic’)を流すタイミング信号である。
However, in tc2, as shown in Fig. 46(d), the gate signal is placed or set in the period of Vt. The temperature information Tj measured in the period tc2 is used as the value before the transistor 117 operates. The period tc1 is preferably immediately before the constant current Id of the transistor 117 is stopped. It may also be immediately after the constant current Id is stopped. It is preferable that "immediately before" and "immediately after" are within 1 ms.
St2 in FIG. 46(d) is a timing signal for causing the current Ic (or current Ic') to flow through the diode Ds (Dsa, Dsb).

St2がHレベルの時、トランジスタ117のダイオードDs(Dsa、Dsb)に電流が流れる。オペアンプ回路116はダイオードDsの端子間電圧を取得し、温度測定回路115は端子間電圧を温度情報Tjに変換する。 When St2 is at H level, a current flows through the diode Ds (Dsa, Dsb) of the transistor 117. The operational amplifier circuit 116 acquires the terminal voltage of the diode Ds, and the temperature measurement circuit 115 converts the terminal voltage into temperature information Tj.

温度情報Tjはコントロール回路基板111に送られ、コントロール回路基板111は温度情報Tjにしたがってトランジスタ117の試験を実施あるいは停止あるいは制御を変更する。 The temperature information Tj is sent to the control circuit board 111, which performs, stops, or changes the control of the test of the transistor 117 according to the temperature information Tj.

St2がHレベルの時に、定電流回路118は定電流Icを流し、定電流IcはダイオードDsaに流れる。また、定電流回路118は定電流Ic’を流し、定電流Ic’はダイオードDsbに流れる。 When St2 is at the H level, the constant current circuit 118 passes a constant current Ic, which flows through the diode Dsa. The constant current circuit 118 also passes a constant current Ic', which flows through the diode Dsb.

定電流Icと定電流Ic’は同一の大きさの電流である。ただし、ダイオードDsaとダイオードDsbの閾値電圧が異なる場合、ダイオードDsaとダイオードDsbの特性が異なる場合等は、定電流Icと定電流Ic’の大きさを異ならせることが好ましい。 The constant current Ic and the constant current Ic' are currents of the same magnitude. However, when the threshold voltages of the diodes Dsa and Dsb are different, or when the characteristics of the diodes Dsa and Dsb are different, it is preferable to make the constant current Ic and the constant current Ic' different in magnitude.

オペアンプ回路116はダイオードDsaまたはDsbの端子間電圧を取得し、温度測定回路115は端子間電圧を温度情報Tjに変換する。温度情報Tjはコントロール回路基板111に送られ、コントロール回路基板111は温度情報Tjに基づいてトランジスタ117の試験を実施する。 The operational amplifier circuit 116 acquires the terminal voltage of the diode Dsa or Dsb, and the temperature measurement circuit 115 converts the terminal voltage into temperature information Tj. The temperature information Tj is sent to the control circuit board 111, and the control circuit board 111 tests the transistor 117 based on the temperature information Tj.

定電流Icを流して求めたTjと、定電流Ic’を流して求めた温度情報Tjとは、平均値をとる、あるいは重みづけ処理を行い、1つの温度情報Tjの値とする。この温度情報Tjを用いて、コントロール回路基板111はトランジスタ117の試験を実施あるいは停止あるいは制御を変更する。
他の事項は、本明細書、図面で説明した事項あるいは内容と同一あるいは類似であるので説明を省略する。
The temperature information Tj obtained by passing the constant current Ic and the temperature information Tj obtained by passing the constant current Ic' are averaged or weighted to obtain a single value of temperature information Tj. Using this temperature information Tj, the control circuit board 111 performs or stops the test of the transistor 117, or changes the control.
The other matters are the same as or similar to the matters or contents described in this specification and drawings, and therefore will not be described here.

本発明はその要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。本明細書及び図面に記載した事項あるいは内容は、相互に組み合わせることができることは言うまでもない。 It goes without saying that the present invention can be modified in various ways without departing from the spirit and scope of the invention. It goes without saying that the matters or contents described in this specification and drawings can be combined with each other.

図50は本発明の実施例における半導体試験装置の説明図である。図28との差異は、ダイオード接続されたトランジスタ117sが試験を行うトランジスタ117mに流す電流Idの経路に配置されている点である。他の箇所は同一であるので説明を省略する。 Figure 50 is an explanatory diagram of a semiconductor testing device in an embodiment of the present invention. The difference from Figure 28 is that a diode-connected transistor 117s is placed in the path of a current Id that flows through a transistor 117m to be tested. Other parts are the same, so the explanation is omitted.

トランジスタ117sは一例として、試験を実施するトランジスタ117mと同一の仕様のトランジスタである。トランジスタ117sのゲート端子g2とエミッタ端子e2は接続され、トランジスタ117sは等価的にダイオードとみなせる。トランジスタ117sのゲート端子g2とエミッタ端子e2は接続部507のO端子に接続される。トランジスタ117sのコレクタ端子c2は接続部507のP端子と接続される。 As an example, transistor 117s is a transistor with the same specifications as transistor 117m to be tested. The gate terminal g2 and emitter terminal e2 of transistor 117s are connected, and transistor 117s can be considered equivalent to a diode. The gate terminal g2 and emitter terminal e2 of transistor 117s are connected to the O terminal of connection part 507. The collector terminal c2 of transistor 117s is connected to the P terminal of connection part 507.

トランジスタ117sの端子(ゲート端子g2、エミッタ端子e2、コレクタ端子c2)は図43に図示するように、コネクタ202bと接続され、コネクタ202bは信号配線222bにより、サンプル接続回路203に接続されている。トランジスタ117sの端子(ゲート端子g2、エミッタ端子e2、コレクタ端子c2)の結線は、サンプル接続回路203内で実施される。 As shown in FIG. 43, the terminals of the transistor 117s (gate terminal g2, emitter terminal e2, collector terminal c2) are connected to the connector 202b, which is connected to the sample connection circuit 203 by the signal wiring 222b. The terminals of the transistor 117s (gate terminal g2, emitter terminal e2, collector terminal c2) are connected within the sample connection circuit 203.

スイッチ回路124bがオンすると電流Imが流れ、電流電源装置121の電荷を放電する。あるいは、電流電源装置121が出力する電流Idはスイッチ回路124bを介して、グランドに流す。 When the switch circuit 124b is turned on, a current Im flows, discharging the charge of the current power supply device 121. Alternatively, the current Id output by the current power supply device 121 flows to ground via the switch circuit 124b.

試験をするトランジスタ117mに突入電流Isが流れるとトランジスタ117mを突入電流Isあるいはサージ電圧Vsの発生によって、トランジスタ117mが破壊する。突入電流Isあるいはサージ電圧Vsの発生することを防止するため、スイッチ回路124a、124bのオンオフ制御、オンオフ順序を制御する。 When an inrush current Is flows through the transistor 117m being tested, the transistor 117m is destroyed by the inrush current Is or surge voltage Vs. To prevent the inrush current Is or surge voltage Vs from occurring, the on/off control and on/off sequence of the switch circuits 124a and 124b are controlled.

周期tcycleを速くして、トランジスタ117mの試験を実施する場合、スイッチ回路124a、スイッチ回路124bのオンオフを高速に実施する必要がある。この場合、スイッチ回路124のオンオフタイミングにより、突入電流Isあるいはサージ電圧Vsが発生する場合がある。 When testing transistor 117m by shortening the cycle tcycle, it is necessary to turn switch circuits 124a and 124b on and off at high speed. In this case, an inrush current Is or a surge voltage Vs may occur depending on the on/off timing of switch circuit 124.

トランジスタ117のコレクタ端子の電圧Vmの電圧が、電流電源装置の出力部の電圧Vpよりも高ければ、電流は電流Imとしてグランドに向かって流れ、トランジスタ117mには流れないか、わずかとなる。 If the voltage Vm at the collector terminal of transistor 117 is higher than the voltage Vp at the output of the current power supply device, the current flows toward ground as current Im, and no current or only a small amount flows through transistor 117m.

Vm > Vpの関係を作るため、図50に示す実施例では、ダイオード接続したトランジスタ117sを電流Idの経路に配置している。トランジスタ117sに電流が流れる場合、トランジスタ117sのチャンネル電圧分だけ、電圧Vmに積み上がる状態になる。したがって、電圧Vpは、電圧Vmより低い状態となり、トランジスタ117mに突入電流は印加されなくなる。トランジスタ117mが突入電流Isあるいはサージ電圧Vsで破壊することはない。 In order to create the relationship Vm > Vp, in the embodiment shown in Figure 50, a diode-connected transistor 117s is placed in the path of current Id. When a current flows through transistor 117s, the voltage Vm is built up by the channel voltage of transistor 117s. Therefore, voltage Vp is lower than voltage Vm, and no inrush current is applied to transistor 117m. Transistor 117m will not be destroyed by inrush current Is or surge voltage Vs.

図60は複数の半導体素子(パワートランジスタ等)のパワーサイクル試験を行っている際のトランジスタのチャンネル(Vce、Vds)電圧あるいは波形図である。具体的な回路構成、試験方法として、図51、図52が例示される。 Figure 60 shows the channel (Vce, Vds) voltage or waveform diagram of a transistor when performing a power cycle test on multiple semiconductor elements (power transistors, etc.). Specific circuit configurations and test methods are shown in Figures 51 and 52.

本発明の半導体素子試験装置及び半導体素子の試験方法において、複数デバイスの同時試験方法を行う。本発明では同時試験方法として、一例としてタイムシェア方式を実施する。
図60は、1台の本発明の半導体素子試験装置で、4個のデバイスのパワーサイクルを実施しているときの波形である。
時間2(s)~4(s)では第1デバイスがオンし、他のデバイス(第2デバイス、第3デバイス、第4デバイス)はオフとなっている。
時間4(s)~6(s)では第2デバイスがオンし、他のデバイス(第1デバイス、第3デバイス、第4デバイス)はオフとなっている。
時間6(s)~8(s)では第3デバイスがオンし、他のデバイス(第1デバイス、第2デバイス、第4デバイス)はオフとなっている。
時間8(s)~10(s)では第4デバイスがオンし、他のデバイス(第1デバイス、第2デバイス、第3デバイス)はオフとなっている。
次に、4.5(s)後(13.5(s))に再び第1デバイスがオンし、以降、順次、第2デバイス、第3デバイス、第4デバイスがオンする。
In the semiconductor device testing apparatus and semiconductor device testing method of the present invention, a method for simultaneously testing a plurality of devices is carried out. In the present invention, as an example of the method for simultaneously testing, a time-share method is carried out.
FIG. 60 shows waveforms when power cycles are performed on four devices using one semiconductor device testing apparatus according to the present invention.
From time 2(s) to 4(s), the first device is on, and the other devices (the second device, the third device, and the fourth device) are off.
From time 4 (s) to 6 (s), the second device is on, and the other devices (the first device, the third device, and the fourth device) are off.
From time 6 (s) to 8 (s), the third device is turned on, and the other devices (the first device, the second device, and the fourth device) are turned off.
From time 8 (s) to 10 (s), the fourth device is turned on, and the other devices (the first device, the second device, and the third device) are turned off.
Next, after 4.5 (s) (13.5 (s)), the first device is turned on again, and thereafter, the second device, the third device, and the fourth device are turned on in sequence.

図60では、たとえば、第1デバイスがオフすると同時に、第2デバイスがオンするように図示しているが、実際には、第1デバイスがオフ後、所定時間(1~100ms)の時間間隔後に、第2デバイスがオンする。前記所定時間twは、所定値あるいは任意の時間を設定できるように構成されている。 In FIG. 60, for example, the second device is shown to be turned on at the same time as the first device is turned off, but in reality, the second device is turned on after a predetermined time interval (1 to 100 ms) has elapsed since the first device was turned off. The predetermined time tw is configured to be able to be set to a predetermined value or any time.

以上ことは、他のデバイスとの動作間隔においても同様であり、各デバイス間の所定時間twは、任意に設定できるように構成している。以上の事項は図52等においても同様である。 The above also applies to the operation intervals with other devices, and the specified time tw between each device can be set arbitrarily. The above also applies to Figure 52, etc.

本発明の半導体素子試験装置及び半導体の試験方法において、各デバイスのオン時間ton、各デバイスのオフ時間toffを所定値に設定できるように構成している。各半導体デバイスがトランジスタ素子の場合、トランジスタのゲート端子に印加するパルス時間、周期により容易に試験周期tc(tcycle)、オン時間tonまたはオフ時間toff、所定時間twを調整あるいは設定することができる。
複数のデバイスを複数の半導体素子試験装置で試験した場合、試験結果には装置間のばらつきが含まれるため、正確なデバイスの比較ができない。
In the semiconductor element testing apparatus and semiconductor testing method of the present invention, the on-time ton of each device and the off-time toff of each device can be set to a predetermined value. When each semiconductor device is a transistor element, the test cycle tc (tcycle), on-time ton or off-time toff, and predetermined time tw can be easily adjusted or set by the pulse time and cycle applied to the gate terminal of the transistor.
When multiple devices are tested using multiple semiconductor device test equipment, the test results include variations between the equipment, making it impossible to accurately compare the devices.

本発明の半導体素子試験装置及び半導体素子の試験方法では、1つのデバイスが通電オフ(OFF)の期間中に、他のデバイスに通電(オン)する。一定間隔の通電オン(ON)、オフ(OFF)を繰り返し、半導体デバイスに熱ストレスを与える。 In the semiconductor element testing apparatus and semiconductor element testing method of the present invention, while one device is powered off (OFF), another device is powered on (ON). Power is repeatedly turned on and off at regular intervals, applying thermal stress to the semiconductor device.

同一の装置(電源、温度測定、制御、バイパスなどの試験環境)で、複数のデバイスを同時(順次に)に試験することで、デバイス試験のスピードアップと正確なデバイス性能の比較を実現することができる。 By testing multiple devices simultaneously (sequentially) using the same equipment (power supply, temperature measurement, control, bypass, and other test environments), it is possible to speed up device testing and accurately compare device performance.

図51は、本発明の実施例における半導体試験装置の説明図である。図51において、電流電源装置121に並列して、試験を行う複数のトランジスタ117(トランジスタ117Q1~トランジスタ117Qn)が接続されている。 Figure 51 is an explanatory diagram of a semiconductor testing device in an embodiment of the present invention. In Figure 51, multiple transistors 117 (transistors 117Q1 to 117Qn) to be tested are connected in parallel to a current power supply device 121.

図51の実施例では、複数個のトランジスタ117を位置決め支柱プレート519上に配置する必要がある。そのため、図53に図示するように、サンプル配置プレート511に試験をするトランジスタ117(SOP117、QFN117)数分の位置決め穴512(図53では、位置決め穴512a、位置決め穴512b、位置決め穴512c、位置決め穴512d、位置決め穴512e)を、サンプル配置プレート511に形成している。それぞれの生き決め穴にSOP117、QFN117等が配置される。 In the embodiment of FIG. 51, it is necessary to arrange a plurality of transistors 117 on a positioning support plate 519. For this reason, as shown in FIG. 53, positioning holes 512 (positioning holes 512a, 512b, 512c, 512d, and 512e in FIG. 53) corresponding to the number of transistors 117 (SOP117, QFN117) to be tested are formed in the sample arrangement plate 511. The SOP117, QFN117, etc. are arranged in each of the positioning holes.

また、図54に図示するように、接続基板514にはSOP117数、QFN117数に対応する電極パターン505、電極パターン506が形成されている。電極パターン上には異方性導電ゴム504が配置され、複数のSOP117、QFN117を押圧は、1つの押圧ヘッドで実施される。 As shown in FIG. 54, electrode patterns 505 and 506 corresponding to the number of SOP117s and QFN117s are formed on the connection board 514. Anisotropic conductive rubber 504 is arranged on the electrode patterns, and multiple SOP117s and QFN117s are pressed with one pressing head.

実施例では、1枚のスイッチ回路基板201aと、n枚のスイッチ回路基板201b(スイッチ回路基板201b1~スイッチ回路基板201bn)を有している。同時あるいは順次に試験するトランジスタ117Qはn個(トランジスタ117Q1~トランジスタ117Qn)である。 In this embodiment, there is one switch circuit board 201a and n switch circuit boards 201b (switch circuit boards 201b1 to 201bn). There are n transistors 117Q (transistors 117Q1 to 117Qn) that are tested simultaneously or sequentially.

トランジスタQ1のコレクタ端子は、フォークプラグ205e1と接続され、トランジスタQ1のエミッタ端子は、フォークプラグ205c1と接続されている。 The collector terminal of transistor Q1 is connected to fork plug 205e1, and the emitter terminal of transistor Q1 is connected to fork plug 205c1.

トランジスタQ2のコレクタ端子は、フォークプラグ205e2と接続され、トランジスタQ2のエミッタ端子は、フォークプラグ205c2と接続されている。 The collector terminal of transistor Q2 is connected to fork plug 205e2, and the emitter terminal of transistor Q2 is connected to fork plug 205c2.

トランジスタQ3のコレクタ端子は、フォークプラグ205e3と接続され、トランジスタQ3のエミッタ端子は、フォークプラグ205c3と接続されている。 The collector terminal of transistor Q3 is connected to fork plug 205e3, and the emitter terminal of transistor Q3 is connected to fork plug 205c3.

以下同様で、トランジスタQnのコレクタ端子は、フォークプラグ205enと接続され、トランジスタQnのエミッタ端子は、フォークプラグ205cnと接続されている。 Similarly, the collector terminal of transistor Qn is connected to fork plug 205en, and the emitter terminal of transistor Qn is connected to fork plug 205cn.

定電流回路118の電流Icは、スイッチ回路Ssa1がオンすることにより、トランジスタ117Q1のダイオードDsに供給される。ダイオードDsの端子電圧は、オペアンプ(バッファ)116に印加され、オペアンプ回路116からVi1電圧として出力される。 When the switch circuit Ssa1 is turned on, the current Ic of the constant current circuit 118 is supplied to the diode Ds of the transistor 117Q1. The terminal voltage of the diode Ds is applied to the operational amplifier (buffer) 116 and is output from the operational amplifier circuit 116 as the Vi1 voltage.

定電流回路118の電流Icは、スイッチ回路Ssa2がオンすることにより、トランジスタ117Q2のダイオードDsに供給される。ダイオードDsの端子電圧は、オペアンプ(バッファ)116に印加され、オペアンプ回路116からVi2電圧として出力される。 When the switch circuit Ssa2 is turned on, the current Ic of the constant current circuit 118 is supplied to the diode Ds of the transistor 117Q2. The terminal voltage of the diode Ds is applied to the operational amplifier (buffer) 116 and is output from the operational amplifier circuit 116 as the voltage Vi2.

同様に、定電流回路118の電流Icは、スイッチ回路Ssanがオンすることにより、トランジスタ117QnのダイオードDsに供給される。ダイオードDsの端子電圧は、オペアンプ(バッファ)116に印加され、オペアンプ回路116からVin電圧として出力される。
電圧Vi1から電圧Vinはセレクタ127で1つの電圧が選択され、Viとして出力されて温度測定回路115に入力される。
Similarly, when the switch circuit Ssan is turned on, the current Ic of the constant current circuit 118 is supplied to the diode Ds of the transistor 117Qn. The terminal voltage of the diode Ds is applied to the operational amplifier (buffer) 116 and is output from the operational amplifier circuit 116 as the voltage Vin.
One voltage is selected from voltage Vi 1 to voltage Vin by selector 127 , and output as Vi, which is then input to temperature measurement circuit 115 .

温度測定回路115は温度情報Tjを求めて、コントロール回路基板111に出力する。なお、図51の実施例において、定電流回路118は1つとしたがこれに限定するものではない。各トランジスタ117Qに定電流回路118を配置してもよい。また、各トランジスタ117Qに温度測定回路115を形成または配置してもよい。
電圧データVi、温度情報Tjはマザー基板207の配線を介して、コントロール回路基板111に送られる。
The temperature measuring circuit 115 obtains temperature information Tj and outputs it to the control circuit board 111. In the embodiment of Fig. 51, one constant current circuit 118 is used, but this is not limited to this. A constant current circuit 118 may be provided for each transistor 117Q. Also, a temperature measuring circuit 115 may be formed or provided for each transistor 117Q.
The voltage data Vi and the temperature information Tj are sent to the control circuit board 111 via the wiring of the mother board 207 .

トランジスタ117Q1の接続部507(P端子)は接続構造体218a1と接続されている。トランジスタ117Q1の接続部507(N端子)は接続構造体218b1と接続されている。 The connection portion 507 (P terminal) of the transistor 117Q1 is connected to the connection structure 218a1. The connection portion 507 (N terminal) of the transistor 117Q1 is connected to the connection structure 218b1.

トランジスタ117Q2の接続部507(P端子)は接続構造体218a2と接続されている。トランジスタ117Q2の接続部507(N端子)は接続構造体218b2と接続されている。 The connection portion 507 (P terminal) of the transistor 117Q2 is connected to the connection structure 218a2. The connection portion 507 (N terminal) of the transistor 117Q2 is connected to the connection structure 218b2.

以下、同様に、トランジスタ117Qnの接続部507(P端子)は接続構造体218anと接続されている。トランジスタ117Qnの接続部507(N端子)は接続構造体218bnと接続されている。なお、nは1以上の正数である。
接続構造体218は隔壁217に設けられた開口部216から挿入される。接続構造体218の挿入は、C2室からC1室方向に実施される。
Similarly, the connection portion 507 (P terminal) of the transistor 117Qn is connected to the connection structure 218an. The connection portion 507 (N terminal) of the transistor 117Qn is connected to the connection structure 218bn. Here, n is a positive number equal to or greater than 1.
The connection structure 218 is inserted from an opening 216 provided in the partition wall 217. The connection structure 218 is inserted in the direction from the C2 chamber to the C1 chamber.

フォークプラグ205は、C2室側から隔壁214に形成された開口部216を介してB室に差し込まれる。フォークプラグ205は差し込まれることによりスイッチ回路基板201の導体板204と接続される。フォークプラグ205を差し込む開口部216位置により、スイッチ回路基板201を選択できる。 The fork plug 205 is inserted into chamber B from the C2 chamber side through an opening 216 formed in the partition wall 214. When the fork plug 205 is inserted, it is connected to the conductor plate 204 of the switch circuit board 201. The switch circuit board 201 can be selected depending on the position of the opening 216 into which the fork plug 205 is inserted.

マザー基板207のコネクタ213に接続するスイッチ回路基板201位置を変更することによりフォークプラグ205で選択するスイッチ回路基板201を選択することができる。 The switch circuit board 201 to be selected by the fork plug 205 can be selected by changing the position of the switch circuit board 201 connected to the connector 213 of the mother board 207.

スイッチ回路基板201には導体板204が2枚配置されている。2枚の導体板204のうち、C2室に近い側の導体板204とフォークプラグ205とが接続(接触)されるように、導体板204が配置される。 Two conductive plates 204 are arranged on the switch circuit board 201. The conductive plates 204 are arranged so that the conductive plate 204 closest to the C2 chamber is connected (contacted) to the fork plug 205.

本発明の実施例において、フォークプラグ205と導体板204とを接触させて電気的に接続するとしたが、これに限定するものではない。機構的な動作により電気的に接続状態と、非接続状態とを変更できるものであればいずれでもよい。また、接続した状態を安定的に維持できるものであればいずれの構成であってもよい。 In the embodiment of the present invention, the fork plug 205 and the conductor plate 204 are electrically connected by contacting each other, but this is not limited to this. Any configuration is acceptable as long as it is possible to change between an electrically connected state and a non-connected state by mechanical operation. In addition, any configuration is acceptable as long as it is possible to stably maintain the connected state.

たとえば、フォークプラグ205のかわりに、ロータリーコネクタ、ロータリージョイント、大電流コネクタ等であってもよい。導体板204の代わりに、ロータリーコネクタ、ロータリージョイント、大電流コネクタであってもよいし、円筒状の導体棒、角型の導体棒、くし型の導体板等であってもよい。 For example, instead of the fork plug 205, a rotary connector, a rotary joint, a high-current connector, etc. may be used. Instead of the conductor plate 204, a rotary connector, a rotary joint, a high-current connector, a cylindrical conductor rod, a rectangular conductor rod, a comb-shaped conductor plate, etc. may be used.

図52は、図51の動作を説明する本発明の実施例における半導体素子の試験方法の説明図である。トランジスタ117Q(トランジスタ117Q1~トランジスタ117Qn)が同時にオンさせて半導体試験を実施することは可能である。この場合、トランジスタ117Q(トランジスタ117Q1~トランジスタ117Qn)のすべてに定電流Idを流す必要がある。したがって、電流電源装置121には、トランジスタ117Qがn個あれば、Id×n(nは1以上の正数)の電流を出力できる必要がある。したがって、大容量の電流電源装置121が必要となる。 Figure 52 is an explanatory diagram of a method for testing a semiconductor element in an embodiment of the present invention, explaining the operation of Figure 51. It is possible to perform a semiconductor test by simultaneously turning on transistors 117Q (transistors 117Q1 to 117Qn). In this case, it is necessary to pass a constant current Id through all of transistors 117Q (transistors 117Q1 to 117Qn). Therefore, if there are n transistors 117Q, the current power supply device 121 must be able to output a current of Id x n (n is a positive number equal to or greater than 1). Therefore, a large-capacity current power supply device 121 is required.

トランジスタ117Qを順次オンさせて、定電流Idをトランジスタ117Qに印加して試験を実施すれば、電流電源装置121が出力する定電流はIdでよい。図52は、トランジスタ117Qを順次オンさせて試験を実施する半導体試験装置の試験方法の実施例である。半導体素子は、定電流Idをオンオフさせる回数で変化する。 If the test is performed by turning on transistors 117Q in sequence and applying a constant current Id to transistor 117Q, the constant current output by current power supply device 121 can be Id. Figure 52 shows an example of a test method for a semiconductor test device that performs a test by turning on transistors 117Q in sequence. The semiconductor element changes depending on the number of times the constant current Id is turned on and off.

したがって、図52のように半導体素子(トランジスタ117Q等)を順次オンさせることによる試験をすることにより、効率よく試験を実施でき、また、電流電源装置121の最大出力電流容量を小さくすることができる。 Therefore, by performing testing by sequentially turning on the semiconductor elements (transistor 117Q, etc.) as shown in FIG. 52, the testing can be performed efficiently and the maximum output current capacity of the current power supply device 121 can be reduced.

図52において、オンさせるトランジスタ117Qは1個として説明するが、これに限定するものではない。たとえば、複数個のトランジスタ117Qを同時にオンさせてもよい。この場合、電流電源装置121が出力する定電流の最大値は、オンさせるトランジスタ117Qの個数×Idとなる。 In FIG. 52, the number of transistors 117Q turned on is described as one, but this is not limited to this. For example, multiple transistors 117Q may be turned on simultaneously. In this case, the maximum value of the constant current output by the current power supply device 121 is the number of transistors 117Q turned on x Id.

本発明の実施例において電流電源装置121は1台と図示しているが、これに限定するものではない。電流電源装置121は、別途、電流電源装置121bを設置してもよい。また、2台以上の電流電源装置121を設置してもよい。電流電源装置121を複数台、設置することより、トランジスタ117に流す電流Idをさまざまな波形とすることができる。
以上の事項は、本発明の実施例においても同様である。
In the embodiment of the present invention, one current power supply device 121 is illustrated, but the present invention is not limited to this. A current power supply device 121b may be installed separately from the current power supply device 121. Two or more current power supply devices 121 may be installed. By installing multiple current power supply devices 121, the current Id flowing through the transistor 117 can have various waveforms.
The above also applies to the embodiments of the present invention.

図52(a)に図示するように、スイッチ回路St1(151s1)~スイッチ回路Stn(151sn)がオンすることにより、トランジスタ117に定電流Id1~定電流Idnが流れる。たとえば、定電流Idの印加時間はtonであり、定電流Id1と定電流Id2とは時間tcycleの間隔で順次、トランジスタ117に印加される。トランジスタ117はオンすることにより、トランジスタ117Qのチャンネル電圧が順次、変化する(図52(c))。 As shown in FIG. 52(a), when switch circuit St1 (151s1) to switch circuit Stn (151sn) are turned on, constant currents Id1 to Idn flow through transistor 117. For example, the application time of constant current Id is ton, and constant currents Id1 and Id2 are applied to transistor 117 sequentially at intervals of time tcycle. When transistor 117 is turned on, the channel voltage of transistor 117Q changes sequentially (FIG. 52(c)).

したがって、たとえば、定電流Id1と定電流Id2とは時間的に重なりがない。そのため、電流電源装置121の出力容量は、1つのトランジスタ117Qの試験に必要とする出力容量でよい。 Therefore, for example, there is no overlap in time between the constant current Id1 and the constant current Id2. Therefore, the output capacity of the current power supply device 121 can be the output capacity required to test one transistor 117Q.

定電流Id(Id1~Idn)は重ならないように制御する。また、好ましくは定電流Id(Id1~Idn)のそれぞれの電流Id間は、1μ秒以上の間隔をあけることが好ましい。なお、各トランジスタ117Qに対しては、図46で説明した駆動方法、制御方法を実施する。 The constant currents Id (Id1 to Idn) are controlled so as not to overlap. It is also preferable to leave an interval of 1 μs or more between each of the constant currents Id (Id1 to Idn). The driving and control methods described in FIG. 46 are implemented for each transistor 117Q.

各トランジスタ117Qに供給する定電流Icは、スイッチ回路Ssa(Ssa1~Ssan)を順次オンさせて、各トランジスタ117QのダイオードDsに供給する。 The constant current Ic supplied to each transistor 117Q is supplied to the diode Ds of each transistor 117Q by sequentially turning on the switch circuits Ssa (Ssa1 to Ssan).

ダイオードDsの端子電圧に対応する電圧Vi(Vi1~Vin)はスイッチ回路Ssa(Ssa1~Ssan)に同期して、セレクタ127によって選択される。たとえば、トランジスタ117Q1に電流Icが供給されている時は、セレクタ127はトランジスタ117Q1のダイオードDsの端子電圧を選択する。トランジスタ117Q3に電流Icが供給されている時は、セレクタ127はトランジスタ117Q3のダイオードDsの端子電圧を選択する。選択された電圧Viが温度測定回路115に供給される。
他の構成、動作は他の実施例で説明している構成、動作と同様であるので説明を省略する。
本発明の実施例において、トランジスタ117は、IGBTを例示して説明したが、これに限定するものではない。
A voltage Vi (Vi1 to Vin) corresponding to the terminal voltage of diode Ds is selected by the selector 127 in synchronization with the switch circuit Ssa (Ssa1 to Ssan). For example, when a current Ic is supplied to the transistor 117Q1, the selector 127 selects the terminal voltage of the diode Ds of the transistor 117Q1. When a current Ic is supplied to the transistor 117Q3, the selector 127 selects the terminal voltage of the diode Ds of the transistor 117Q3. The selected voltage Vi is supplied to the temperature measurement circuit 115.
The other configurations and operations are similar to those described in the other embodiments, and therefore the description thereof will be omitted.
In the embodiment of the present invention, the transistor 117 is an IGBT, but the present invention is not limited to this.

たとえば、NチャンネルのJFET(図55(a))、PチャンネルのJFET(図55(b))、NチャンネルのMOSFET(図55(c))、PチャンネルのMOSFET(図55(d))、NチャンネルのバイポーラFET(図55(e))、PチャンネルのバイポーラFET(図55(f))であっても良いことは言うまでもない。 For example, it goes without saying that it may be an N-channel JFET (Figure 55(a)), a P-channel JFET (Figure 55(b)), an N-channel MOSFET (Figure 55(c)), a P-channel MOSFET (Figure 55(d)), an N-channel bipolar FET (Figure 55(e)), or a P-channel bipolar FET (Figure 55(f)).

また、3端子のデバイスに限定されるものではなく、図55(g)に図示するダイオード等の2端子素子であってもよい。2端子素子では、ゲート信号Vgsは必要がない。電流電源装置121で定電流Idを流して試験することにより、本発明の半導体試験装置、半導体素子の試験方法を適用できることは言うまでもない。 Furthermore, the device is not limited to a three-terminal device, but may be a two-terminal element such as a diode as shown in FIG. 55(g). A two-terminal element does not require the gate signal Vgs. It goes without saying that the semiconductor testing device and semiconductor element testing method of the present invention can be applied by testing by passing a constant current Id from the current power supply device 121.

また、トランジスタ、ダイオードに限定されるものではなく、サイリスタ、トライアックなどの他の半導体素子、バリスタ、ダイアック、あるいは、トランジスタ、ダイオード抵抗などが混載あるいは集積されたモジュールも、本発明の半導体試験装置、半導体素子の試験方法を適用できることは言うまでもない。 It goes without saying that the semiconductor testing device and semiconductor element testing method of the present invention can be applied to other semiconductor elements such as thyristors and triacs, varistors, diacs, or modules in which transistors, diodes, resistors, etc. are mixed or integrated, without being limited to transistors and diodes.

また、半導体素子に限定されるものではなく、たとえば、コンクリート抵抗、ホーロー抵抗等の抵抗素子あるいは可変抵抗素子、サーミスタ、ポジスタなど非線形の抵抗素子、トランスなどの偏圧素子等にも本発明は適用することができる。 In addition, the present invention is not limited to semiconductor elements, but can also be applied to, for example, resistive elements such as concrete resistors and enamel resistors, variable resistive elements, nonlinear resistive elements such as thermistors and posistors, and bias elements such as transformers.

以上、本明細書において、実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。
本明細書及び図面に記載した事項あるいは内容は、相互に組み合わせることができることは言うまでもない。
In the above, the present specification has specifically described the present invention based on the embodiment, but it goes without saying that the present invention is not limited thereto and various modifications are possible without departing from the spirit of the present invention.
It goes without saying that the matters or contents described in this specification and the drawings can be mutually combined.

たとえば、図45で示すスイッチ回路124a、スイッチ回路124bは、他の実施例にも適用できる。たとえば、図51、図52の構成あるいは動作は、図49、図50等の他の実施例にも適用できることは言うまでもない。 For example, the switch circuit 124a and the switch circuit 124b shown in FIG. 45 can be applied to other embodiments. For example, it goes without saying that the configurations or operations of FIG. 51 and FIG. 52 can be applied to other embodiments such as FIG. 49 and FIG. 50.

たとえば、図25、図68、図72に図示する本発明の装置、当該装置の動作、当該装置の構成は、相互に一部または全部を組み合わせることができることは言うまでもない。
たとえば、図2、図5、図7、図58等で説明した本発明は、相互に一部または全部を組み合わせることができることは言うまでもない。
For example, it goes without saying that the devices of the present invention shown in Figures 25, 68, and 72, the operations of the devices, and the configurations of the devices can be combined with each other in part or in whole.
For example, it goes without saying that the present inventions described with reference to Figs. 2, 5, 7, 58, etc. can be combined with each other in part or in whole.

たとえば、図46、47、48、図49、図50、図51、図53、図60、図61、図62、図63、図64、図65、図66、図67等で説明した本発明の試験方法、検査方法、試験装置の駆動方法は、相互に一部または全部を組み合わせることができることは言うまでもない。 For example, it goes without saying that the test methods, inspection methods, and test device driving methods of the present invention described in Figures 46, 47, 48, 49, 50, 51, 53, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, etc. can be combined in part or in whole with each other.

本発明は、トランジスタ等の半導体素子の試験内容、半導体素子の同時試験数に応じて、容易に接続変更でき、試験時に発生するノイズ対策を良好に実現できる半導体試験装置及び半導体試験方法を提供できる。 The present invention provides a semiconductor testing device and a semiconductor testing method that can easily change connections depending on the test content of semiconductor elements such as transistors and the number of semiconductor elements to be tested simultaneously, and can effectively deal with noise generated during testing.

111 コントロール回路基板(コントローラ)
112 ゲート信号制御回路
113 ゲートドライバ回路
115 温度測定回路(図示せず)
116 オペアンプ回路(バッファアンプ)
117 パワートランジスタ
121 定電流回路
122 スイッチ回路
123 スイッチ回路
124 スイッチ回路
125 可変抵抗回路
126 可変抵抗回路
127 切り替えスイッチ回路
128 電流検出回路
129 電圧検出回路
130 定電流設定回路
131 制御ラック
132 電源装置
133 制御回路
134 加熱冷却プレート
135 循環水パイプ
136 チラー
137 短絡回路
138 絶縁型DCDCコンバータ回路
201 スイッチ回路基板
202 コネクタ
203 サンプル接続回路
204 導体板
205 フォークプラグ
206 接続ピン
207 マザー基板
208 コネクタ
209 デバイス制御回路基板
210 筐体
211 接続配線
212 電源配線
213 コネクタ
214 隔壁
215 隔壁
216 開口部
217 隔壁
218 接続構造体
219 接続ボルト
220 接触部
221 固定ネジ
222 信号配線
223 ヒートパイプ
224 固定ネジ
225 接点部
226 電極端子
227 信号端子
228 放熱フィン
229 冷却ファン
230 導電線
231 ヒートパイプ金具
232 接続金具
233 接続金具
234 凹部
235 信号配線
239 配置凹部
301 試験回路モジュール
302 電圧選択回路
502 接続ピン
503 接続配線
504 異方向性導電ゴム
505 電極パターン
506 電極パターン
507 接続部
508 信号配線
509 位置決め穴
510 固定穴
511 サンプル配置プレート
512 サンプル穴
514 接続基板
515 押圧プレート
516 押圧具
517 ゴム(弾性材)
518 位置決め支柱
519 位置決め支柱プレート
520 表面プレート
521 素例プレート
522 基台
523 耐熱レジスト
524 Ni-Pめっき膜
525 耐熱基板
525 金めっき膜
530 押圧ヘッド
531 押圧柱
532 アーム
533 アーム台
534 支柱
601 半導体チップ
602 絶縁基板
604 銅ベース
605 はんだ
606 アルミワイヤ
607 配線電極
608 押え部材
609 端子接続部
610 デバイス固定・接続装置
611 デバイス台
111 Control circuit board (controller)
112 Gate signal control circuit 113 Gate driver circuit 115 Temperature measurement circuit (not shown)
116 Op-amp circuit (buffer amplifier)
117 Power transistor 121 Constant current circuit 122 Switch circuit 123 Switch circuit 124 Switch circuit 125 Variable resistance circuit 126 Variable resistance circuit 127 Changeover switch circuit 128 Current detection circuit 129 Voltage detection circuit 130 Constant current setting circuit 131 Control rack 132 Power supply device 133 Control circuit 134 Heating and cooling plate 135 Circulating water pipe 136 Chiller 137 Short circuit 138 Insulated DC-DC converter circuit 201 Switch circuit board 202 Connector 203 Sample connection circuit 204 Conductive plate 205 Fork plug 206 Connection pin 207 Mother board 208 Connector 209 Device control circuit board 210 Housing 211 Connection wiring 212 Power supply wiring 213 Connector 214 Partition wall 215 Partition wall 216 Opening 217 Partition wall 218 Connection structure 219 Connection bolt 220 Contact portion 221 Fixing screw 222 Signal wiring 223 Heat pipe 224 Fixing screw 225 Contact portion 226 Electrode terminal 227 Signal terminal 228 Heat dissipation fin 229 Cooling fan 230 Conductive wire 231 Heat pipe fitting 232 Connection fitting 233 Connection fitting 234 Recess 235 Signal wiring 239 Placement recess 301 Test circuit module 302 Voltage selection circuit 502 Connection pin 503 Connection wiring 504 Anisotropic conductive rubber 505 Electrode pattern 506 Electrode pattern 507 Connection portion 508 Signal wiring 509 Positioning hole 510 Fixing hole 511 Sample placement plate 512 Sample hole 514 Connection board 515 Pressing plate 516 Pressing tool 517 Rubber (elastic material)
518 Positioning support 519 Positioning support plate 520 Surface plate 521 Sample plate 522 Base 523 Heat-resistant resist 524 Ni-P plating film 525 Heat-resistant substrate 525 Gold plating film 530 Pressing head 531 Pressing post 532 Arm 533 Arm stand 534 Support 601 Semiconductor chip 602 Insulating substrate 604 Copper base 605 Solder 606 Aluminum wire 607 Wiring electrode 608 Pressing member 609 Terminal connection portion 610 Device fixing/connecting device 611 Device stand

Claims (10)

パワーモジュールを試験する半導体試験装置であって、A semiconductor testing apparatus for testing a power module, comprising:
接続構造体と、A connection structure;
支持部材と、A support member;
第1の加熱冷却プレートと、A first heating/cooling plate;
第2の加熱冷却プレートと、a second heating/cooling plate;
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に取り付けられた循環パイプと、a circulation pipe attached to the first heating/cooling plate and the second heating/cooling plate;
前記パワーモジュールに、前記接続構造体を介して試験電流を供給する電源装置と、a power supply device that supplies a test current to the power module via the connection structure;
前記支持部材と取り付けられ、前記接続構造体を保持する押え部材を具備し、a pressing member attached to the support member and holding the connection structure;
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、the power module is disposed between the first heating/cooling plate and the second heating/cooling plate;
前記前記支持部材と前記押え部材との取付け位置を変更することにより、前記接続構造体の位置を移動して保持できることを特徴とするパワーサイクル試験装置。A power cycle testing device, characterized in that the position of the connection structure can be moved and maintained by changing the mounting positions of the support member and the pressing member.
パワーモジュールを試験する半導体試験装置であって、A semiconductor testing apparatus for testing a power module, comprising:
第1のスイッチ回路基板に実装または配置された第1のスイッチ回路と、a first switch circuit mounted or disposed on a first switch circuit board;
接続構造体と、A connection structure;
支持部材と、A support member;
第1の加熱冷却プレートと、A first heating/cooling plate;
第2の加熱冷却プレートと、a second heating/cooling plate;
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に取り付けられた循環パイプと、a circulation pipe attached to the first heating/cooling plate and the second heating/cooling plate;
前記パワーモジュールに、前記接続構造体および前記第1のスイッチ回路を介して試験電流を供給する電源装置と、a power supply device that supplies a test current to the power module via the connection structure and the first switch circuit;
前記支持部材と取り付けられ、前記接続構造体を保持する押え部材を具備し、a pressing member attached to the support member and holding the connection structure;
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、the power module is disposed between the first heating/cooling plate and the second heating/cooling plate;
前記前記支持部材と前記押え部材との取付け位置を変更することにより、前記接続構造体の位置を移動して保持でき、By changing the attachment positions of the support member and the pressing member, the position of the connection structure can be moved and maintained,
前記第1のスイッチ回路は、前記電源装置と前記接続構造体間に配置され、the first switch circuit is disposed between the power supply device and the connection structure;
前記第1のスイッチ回路がオンすることにより、前記試験電流が前記接続構造体を介して前記パワーモジュールに供給され、When the first switch circuit is turned on, the test current is supplied to the power module via the connection structure,
前記パワーモジュールは、第1の室に配置され、The power module is disposed in a first chamber;
前記第1のスイッチ回路基板は、第2の室に配置されていることを特徴とするパワーサイクル試験装置。The power cycle testing apparatus according to claim 1, wherein the first switch circuit board is disposed in a second chamber.
パワーモジュールを試験する半導体試験装置であって、A semiconductor testing apparatus for testing a power module, comprising:
第1のスイッチ回路基板に実装または配置された第1のスイッチ回路と、a first switch circuit mounted or disposed on a first switch circuit board;
第2のスイッチ回路基板に実装または配置された第2のスイッチ回路と、a second switch circuit mounted or disposed on a second switch circuit board;
接続構造体と、A connection structure;
支持部材と、A support member;
第1の加熱冷却プレートと、A first heating/cooling plate;
第2の加熱冷却プレートと、a second heating/cooling plate;
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に取り付けられた循環パイプと、a circulation pipe attached to the first heating/cooling plate and the second heating/cooling plate;
前記パワーモジュールに、前記接続構造体および前記第1のスイッチ回路を介して試験電流を供給する電源装置と、a power supply device that supplies a test current to the power module via the connection structure and the first switch circuit;
前記支持部材と取り付けられ、前記接続構造体を保持する押え部材を具備し、a pressing member attached to the support member and holding the connection structure;
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、the power module is disposed between the first heating/cooling plate and the second heating/cooling plate;
前記前記支持部材と前記押え部材との取付け位置を変更することにより、前記接続構造体の位置を移動して保持でき、By changing the attachment positions of the support member and the pressing member, the position of the connection structure can be moved and maintained,
前記第1のスイッチ回路は、前記電源装置と前記接続構造体間に配置され、the first switch circuit is disposed between the power supply device and the connection structure;
前記第1のスイッチ回路がオンすることにより、前記試験電流が前記接続構造体を介して前記パワーモジュールに供給され、When the first switch circuit is turned on, the test current is supplied to the power module via the connection structure,
前記第2のスイッチ回路は、前記電源装置の出力を短絡する機能を有し、the second switch circuit has a function of short-circuiting an output of the power supply device,
前記パワーモジュールは、第1の室に配置され、The power module is disposed in a first chamber;
前記第1のスイッチ回路基板および前記第2のスイッチ回路基板は、第2の室に配置されていることを特徴とするパワーサイクル試験装置。The power cycle testing apparatus, wherein the first switch circuit board and the second switch circuit board are disposed in a second chamber.
パワーモジュールを試験する半導体試験装置であって、A semiconductor testing apparatus for testing a power module, comprising:
前記パワーモジュールの端子間に定電流を印加する定電流回路と、a constant current circuit that applies a constant current between terminals of the power module;
前記パワーモジュールの端子間の端子電圧を出力する電圧出力回路と、a voltage output circuit that outputs a terminal voltage between terminals of the power module;
第1のスイッチ回路と、A first switch circuit;
接続構造体と、A connection structure;
支持部材と、A support member;
第1の加熱冷却プレートと、A first heating/cooling plate;
第2の加熱冷却プレートと、a second heating/cooling plate;
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に取り付けられた循環パイプと、a circulation pipe attached to the first heating/cooling plate and the second heating/cooling plate;
前記パワーモジュールに、前記接続構造体および前記第1のスイッチ回路を介して試験電流を供給する電源装置と、a power supply device that supplies a test current to the power module via the connection structure and the first switch circuit;
前記支持部材と取り付けられ、前記接続構造体を保持する押え部材を具備し、a pressing member attached to the support member and holding the connection structure;
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、the power module is disposed between the first heating/cooling plate and the second heating/cooling plate;
前記前記支持部材と前記押え部材との取付け位置を変更することにより、前記接続構造体の位置を移動して保持でき、By changing the attachment positions of the support member and the pressing member, the position of the connection structure can be moved and maintained,
前記第1のスイッチ回路は、前記電源装置と前記接続構造体間に配置され、the first switch circuit is disposed between the power supply device and the connection structure;
前記第1のスイッチ回路がオンすることにより、前記試験電流が前記接続構造体を介して前記パワーモジュールに供給され、When the first switch circuit is turned on, the test current is supplied to the power module via the connection structure,
前記第1のスイッチ回路がオフしている期間に、前記定電流回路は前記端子間に前記定電流を印加し、前記電圧出力回路は前記端子間の端子電圧を出力することを特徴とするパワーサイクル試験装置。2. A power cycle testing device comprising: a first switch circuit for applying a constant current between the terminals and a voltage output circuit for outputting a terminal voltage between the terminals during a period in which the first switch circuit is turned off;
パワーモジュールを試験する半導体試験装置であって、A semiconductor testing apparatus for testing a power module, comprising:
前記パワーモジュールをオンまたはオフさせるゲート電圧を出力するゲートドライバ回路と、a gate driver circuit that outputs a gate voltage for turning on or off the power module;
前記パワーモジュールの端子間の端子電圧を出力する電圧出力回路と、a voltage output circuit that outputs a terminal voltage between terminals of the power module;
接続構造体と、A connection structure;
支持部材と、A support member;
第1の加熱冷却プレートと、A first heating/cooling plate;
第2の加熱冷却プレートと、a second heating/cooling plate;
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に取り付けられた循環パイプと、a circulation pipe attached to the first heating/cooling plate and the second heating/cooling plate;
前記パワーモジュールに、前記接続構造体を介して試験電流を供給する電源装置と、a power supply device that supplies a test current to the power module via the connection structure;
前記支持部材と取り付けられ、前記接続構造体を保持する押え部材を具備し、a pressing member attached to the support member and holding the connection structure;
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、the power module is disposed between the first heating/cooling plate and the second heating/cooling plate;
前記前記支持部材と前記押え部材との取付け位置を変更することにより、前記接続構造体の位置を移動して保持でき、By changing the attachment positions of the support member and the pressing member, the position of the connection structure can be moved and maintained,
前記ゲートドライバ回路は前記ゲート電圧を可変し、前記電圧出力回路が出力する端子電圧と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することを特徴とするパワーサイクル試験装置。The gate driver circuit varies the gate voltage so that the power of the power module calculated from the terminal voltage output by the voltage output circuit and the test current becomes a designated power.
前記循環パイプに接続され、前記循環パイプに流す液体の液温を調整する冷却または加温装置を更に具備し、The apparatus further includes a cooling or heating device connected to the circulation pipe for adjusting a temperature of the liquid flowing through the circulation pipe,
前記第1の室に、ドライエアが流入されることを特徴とする請求項2または請求項3記載のパワーサイクル試験装置。4. The power cycle testing apparatus according to claim 2, wherein dry air is introduced into said first chamber.
前記循環パイプに接続され、前記循環パイプに流す液体の液温を調整する冷却または加温装置と、a cooling or heating device connected to the circulation pipe and adapted to adjust the temperature of the liquid flowing through the circulation pipe;
漏れた前記液体を検出する漏水センサを更に具備し、Further comprising a water leakage sensor for detecting the leaked liquid,
前記漏水センサの動作により、パワーサイクル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記載のパワーサイクル試験装置。6. A power cycle testing device according to claim 1, 2, 3, 4 or 5, wherein the operation of the power cycle testing device is stopped or an alarm is issued in response to the operation of the water leakage sensor.
前記パワーモジュールをオンまたはオフさせるゲート電圧を出力するゲートドライバ回路を更に具備し、Further comprising a gate driver circuit that outputs a gate voltage that turns on or off the power module,
前記ゲート電圧を出力する配線は、ツイスト配線またはシールド配線であ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記載のパワーサイクル試験装置。5. The power cycle testing device according to claim 1, 2, 3 or 4, wherein the wiring for outputting the gate voltage is a twisted wiring or a shielded wiring.
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を実施することを特徴とする請求項4または請求項5記載のパワーサイクル試験装置。6. The power cycle testing device according to claim 4, wherein the test is stopped, the control method is changed, or the test conditions are changed based on the terminal voltage. 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、n個(nは2以上の正数)のパワーモジュールが配置され、n (n is a positive number equal to or greater than 2) power modules are disposed between the first heating/cooling plate and the second heating/cooling plate;
前記n個のパワーモジュールに対応するn枚のスイッチ回路基板が配置されてい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記載のパワーサイクル試験装置。6. A power cycle testing device according to claim 1, 2, 3, 4 or 5, further comprising n switch circuit boards arranged corresponding to said n power modules.
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