試験装置および試験方法
【課題】地球環境への負荷を低減し、かつ、試験装置や試験のための設備を複雑にすることなく、高電圧試験を実現する。
【解決手段】この試験装置１は、圧力容器１０と、圧力容器１０の内部空間１３に配置され、被試験体１２が載置される載置台３０と、圧力容器１０の内部空間１３に配置され、載置台３０に載置された被試験体１２に試験電圧を供給する試験電極２６，２７と、圧力容器１０の内部空間１３の気圧を上昇させる加圧手段と、を有し、加圧手段により圧力容器１０の内部空間１３の気圧を上昇させた状態で、載置台３０に載置された被試験体１２に試験電極２６，２７から試験電圧を供給して、被試験体１２の試験を行う。
【解決手段】この試験装置１は、圧力容器１０と、圧力容器１０の内部空間１３に配置され、被試験体１２が載置される載置台３０と、圧力容器１０の内部空間１３に配置され、載置台３０に載置された被試験体１２に試験電圧を供給する試験電極２６，２７と、圧力容器１０の内部空間１３の気圧を上昇させる加圧手段と、を有し、加圧手段により圧力容器１０の内部空間１３の気圧を上昇させた状態で、載置台３０に載置された被試験体１２に試験電極２６，２７から試験電圧を供給して、被試験体１２の試験を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被試験体の高電圧試験を行う試験装置および試験方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
被試験体に高電圧の試験電圧を供給して、被試験体の高電圧試験を行う試験方法が存在する。このような試験方法では、被試験体の電極間または被試験体の電極と試験装置との間等に絶縁破壊が発生して放電がおこり、被試験体や試験装置が損傷する可能性や、被試験体の試験が正しく行われない可能性がある。
【０００３】
このため、被試験体を、絶縁性の高いガス、例えば六フッ化硫黄ガス（ＳＦ6）、の雰囲気中に配置させ、試験雰囲気の絶縁耐圧を確保した上で高電圧試験を実施する技術が存在する。
【０００４】
しかしながら、六フッ化硫黄ガスに代表される高絶縁性能ガスは、地球温暖化係数（ＧＷＰ：Global Warming Potential）が高く、地球環境への負荷が大きい。例えば、六フッ化硫黄ガスの地球温暖化係数は、「２３，９００」である。
【０００５】
このため、高絶縁性能ガスを用いる方法とは別の方法で、放電を抑制することが考えられる。例えば、放電経路に絶縁遮蔽体を配置させる技術がある。例えば、被測定対象物の第１および第２のリード間の封止体表面に当接する絶縁遮蔽体を有する高電圧試験装置が存在する（例えば、特許文献１参照）。また、ウエハに接触する一対のプローブの先端間に、絶縁部材をウエハに接触するようにして介在させる半導体ウエハ測定装置が存在する（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
また、他の方法として、被試験体を絶縁溶液中に浸漬させた状態で試験を行う技術がある。例えば、半導体装置を絶縁性のフロロカーボン溶液中に浸漬して耐電圧測定を実施する技術が存在する（例えば、特許文献３参照）。また、半導体基板の少なくとも表面を絶縁溶液で覆い、半導体基板における少なくとも２カ所の間に電圧を印加することで、半導体基板の耐圧を検査する技術が存在する（例えば、特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−２７１３８７号公報
【特許文献２】特開２０１０−１０３０６号公報
【特許文献３】特開平６−１２０３１５号公報
【特許文献４】特開２００３−１００８１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、放電経路に絶縁遮蔽体を配置させる方法では、絶縁遮蔽体を所定の位置に配置させる構造を必要とするため、試験装置が複雑になってしまう可能性がある。
また、被試験体を絶縁溶液中に浸漬させた状態で試験を行う方法では、絶縁溶液を扱うため、試験のための設備が複雑になってしまう可能性がある。例えば、絶縁溶液に、フロロカーボンのような低沸点の溶液が用いられた場合、試験中に絶縁溶液を蒸発させないための設備や、乾燥時のガスの排気や回収のための設備が必要となる。また、絶縁溶液に、低沸点ではない溶液が用いられた場合でも、洗浄のための設備が必要となる。
【０００９】
このような点に鑑み、本発明は、地球環境への負荷を低減し、かつ、試験装置や試験のための設備を複雑にすることなく、高電圧試験を実現する試験装置および試験方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために以下のような試験装置および試験方法が提供される。
この試験装置は、圧力容器と、圧力容器の内部空間に配置され、被試験体が載置される載置台と、圧力容器の内部空間に配置され、載置台に載置された被試験体に試験電圧を供給する試験電極と、圧力容器の内部空間の気圧を上昇させる加圧手段と、を有し、加圧手段により圧力容器の内部空間の気圧を上昇させた状態で、載置台に載置された被試験体に試験電極から試験電圧を供給して、被試験体の試験を行う。
【００１１】
また、この試験方法は、圧力容器の内部空間に配置された載置台に、被試験体を載置する工程と、圧力容器の内部空間の気圧を上昇させる工程と、圧力容器の内部空間の気圧を上昇させた状態で、載置台に載置された被試験体に、内部空間に配置された試験電極から試験電圧を供給して、被試験体の試験を行う工程と、を有する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の試験装置および試験方法によれば、地球環境への負荷を低減し、かつ、試験装置や試験のための設備を複雑にすることなく、高電圧試験を実現させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１の実施の形態に係る試験装置の一例を示す図である。
【図２】第１の実施の形態に係る試験方法の一例を示すフローチャートである。
【図３】パッシェンカーブの一例を示す図である。
【図４】第２の実施の形態に係る試験装置の一例を示す図である。
【図５】第２の実施の形態に係る試験方法の一例を示すフローチャートである。
【図６】第２の実施の形態に係る試験方法の別の例を示すフローチャートである。
【図７】第３の実施の形態に係る絶縁耐圧試験の一例を示す図である。
【図８】第３の実施の形態に係る絶縁耐圧試験の別の例を示す図である。
【図９】第４の実施の形態に係る試験回路の一例とそのタイミングチャートを示す図である。
【図１０】第４の実施の形態に係る試験回路の別の例とそのタイミングチャートを示す図である。
【図１１】第４の実施の形態に係る試験回路のさらに別の例とそのタイミングチャートを示す図である。
【図１２】第４の実施の形態に係る試験回路のさらに別の例とそのタイミングチャートを示す図である。
【図１３】第４の実施の形態に係る試験回路のさらに別の例とそのタイミングチャートを示す図である。
【図１４】第５の実施の形態に係る発明の被試験体の一例を示す図である。
【図１５】第５の実施の形態に係る発明の被試験体の別の例を示す図である。
【図１６】第５の実施の形態に係る発明の被試験体のさらに別の例を示す図である。
【図１７】第５の実施の形態に係る発明の被試験体のさらに別の例を示す図である。
【図１８】第６の実施の形態に係る絶縁耐圧測定結果の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、実施の形態を図面を参照して説明する。
［第１の実施の形態］
図１は、第１の実施の形態に係る試験装置の一例を示す図である。
【００１５】
試験装置１は、圧力容器１０と底板１１と測定器２３とを有する。圧力容器１０は、被試験体（ＤＵＴ：Device Under Test）１２の試験が行われる内部空間１３を備え、内部空間１３の圧力が規定値となるまで耐えることができる。圧力容器１０は、例えば、チャンバーと称される場合もある。なお、ここでは、被試験体１２が、電極２８，２９を備えた半導体装置である場合を例としている。また、被試験体１２は、半導体ウエハ、半導体チップ、半導体パッケージ、および、半導体モジュールのいずれであってもよい。試験装置１も、これらの被試験体１２に合わせて適宜ウエハプローバやハンドラーなどを用いて構成することができる。
【００１６】
底板１１は、圧力容器１０の内部空間１３を覆うように配置され、Ｏリング１４を介して、圧力容器１０に密着されている。圧力容器１０と底板１１とが密着することにより、圧力容器１０の内部空間１３の気密性が確保されている。さらに、底板１１は、下降、または、上昇することができ、下降することで、圧力容器１０から離間する。このとき、内部空間１３は開放される。
【００１７】
まず、圧力容器１０について詳細に説明する。圧力容器１０には、ガスを内部空間１３に供給するための配管１５と、内部空間１３からガスを排気するための配管１６とが設けられている。配管１５は、ガス供給源１７に繋がっている。ガス供給源１７は、高圧ボンベ内または圧縮機で圧縮された圧縮ガス、または、液化ガス（例えば、液体窒素）等の高圧ガス（例えば、０．１２ＭＰａ以上）を供給する。
【００１８】
また、ガス供給源１７が供給するガスは、地球温暖化係数が低いガスである。具体的には、窒素、空気、二酸化炭素、アルゴン、酸素のいずれか１つ、または、これらのうちの１つまたは複数を含む混合ガスである。また、ガスに高い絶縁性が求められる場合には、これらのガスと六フッ化硫黄ガスなどのＧＷＰは高いが絶縁性に優れたガスとの混合ガスが供給される。
【００１９】
さらに、配管１５には、ガス供給源１７と内部空間１３との間に、レギュレーター１８と、供給用ソレノイドバルブ１９とが設けられている。レギュレーター１８は、ガス供給源１７から供給された高圧ガスの圧力を所定の値に調整する。供給用ソレノイドバルブ１９は、開閉されることにより、レギュレーター１８により圧力が調整された高圧ガスの、内部空間１３への供給、または、供給停止を制御する。
【００２０】
配管１６には、排気用ソレノイドバルブ２０が設けられている。排気用ソレノイドバルブ２０は、開閉されることにより、内部空間１３のガスの排気、または、排気停止を制御する。また、配管１６は、真空ポンプ（図示せず）に繋がっていてもよい。
【００２１】
さらに、圧力容器１０には、リリーフ弁２１が設けられている。リリーフ弁２１は、内部空間１３が、規定の気圧以上になった場合、内部空間１３のガスの排気を行い、内部空間１３を規定の気圧に保つ。なお、リリーフ弁２１により、内部空間１３の気圧を調整する場合には、レギュレーター１８を設けなくてもよい。
【００２２】
さらに、圧力容器１０には、圧力計２２が設けられている。圧力計２２は、内部空間１３の気圧を測定する。また、圧力計２２は、接点スイッチを備え、内部空間１３の気圧が所定値に達したことを検出すると、検出信号を測定器２３に送信する。
【００２３】
さらに、圧力容器１０には、一対の試験端子２４，２５が設けられている。なお、本実施例では説明の簡単化のために試験端子を２４，２５の２つとしているが、本発明は試験端子を２つに限定するものではなく、測定仕様に応じて３つ以上の試験端子を設ける場合も含めるものである。試験端子２４，２５はそれぞれ、圧力容器１０の外部から内部空間１３に延在している。圧力容器１０の外部に位置する試験端子２４，２５のそれぞれの部分は、測定器２３と電気的に接続されている。試験端子２４，２５にはそれぞれ、測定器２３から試験電圧が供給される。
【００２４】
さらに、圧力容器１０の内部空間１３には、一対の試験電極２６，２７が設けられている。試験電極２６，２７は、試験コンタクターと称される場合もある。試験電極２６は、試験端子２４に接続され、試験端子２４から試験電圧を受け取り、受け取った試験電圧を内部空間１３に配置された被試験体１２の電極２８に供給する。
【００２５】
試験電極２７は、試験端子２５に接続され、試験端子２５から試験電圧を受け取り、受け取った試験電圧を内部空間１３に配置された被試験体１２の電極２９に供給する。試験電極２６，２７から被試験体１２の電極２８，２９に試験電圧が供給されることで、被試験体１２の試験が行われる。
【００２６】
次に、底板１１について説明する。底板１１には、圧力容器１０の内部空間１３と対向する面側に、被試験体１２が載置される載置台３０が設けられている。底板１１が圧力容器１０と密着しているとき、載置台３０に載置された被試験体１２は、圧力容器１０の内部空間１３に位置し、被試験体１２の電極２８，２９はそれぞれ、試験電極２６，２７と接触する。
【００２７】
また、底板１１が下降し、圧力容器１０から離間すると、被試験体１２は、圧力容器１０の外側に運び出され、被試験体１２の電極２８，２９はそれぞれ、試験電極２６，２７から離れる。
【００２８】
次に、測定器２３について説明する。測定器２３は、高電圧電源や測定回路等の試験回路を備え、試験電圧を試験端子２４，２５に供給することで、被試験体１２の試験を行う。試験電圧の供給、すなわち、試験の開始は、圧力計２２から送信された検出信号に応じて行われる。また、試験電圧の供給を、手動により開始することも可能である。
【００２９】
次に、試験装置１を用いて、被試験体１２の試験を行う方法について説明する。
図２は、第１の実施の形態に係る試験方法の一例を示すフローチャートである。
［ステップＳ１００］初期状態として、供給用ソレノイドバルブ１９を閉じ、排気用ソレノイドバルブ２０を開いておく。さらに、底板１１を下降させ、底板１１と圧力容器１０とを離間させておく。
【００３０】
［ステップＳ１０１］レギュレーター１８を調整し、指定の圧力設定にする。
［ステップＳ１０２］載置台３０に被試験体１２を載置する。なお、この作業は、手動により行ってもよいし、搬送機を用いて自動的に行ってもよい。
【００３１】
［ステップＳ１０３］底板１１を上昇させて、圧力容器１０と密着させる。ここで、予め、試験電極２６，２７の位置を調整しておき、もしくはイメージセンサを用いたパターン認識などにより特定した被試験体１２の位置に試験電極２６，２７の位置を調整して、底板１１と圧力容器１０とが密着した際、被試験体１２の電極２８，２９と、試験電極２６，２７とが接触するようにしておく。
【００３２】
［ステップＳ１０４］排気用ソレノイドバルブ２０を閉じ、供給用ソレノイドバルブ１９を開く。これにより、レギュレーター１８により圧力が調整された高圧ガスが、内部空間１３に供給され、内部空間１３の気圧が上昇する。
【００３３】
［ステップＳ１０５］圧力計２２が所定の値に達すると、圧力計２２が検出信号を測定器２３に送信し、測定器２３が、受信した検出信号に応じて試験電圧を試験端子２４，２５に供給することで、被試験体１２の試験を開始する。このように、試験の開始を自動的に行うことで、人的コストを低減することができる。また、このとき、供給用ソレノイドバルブ１９を閉じてもよい。
【００３４】
このように、被試験体１２の試験は、試験雰囲気である圧力容器１０の内部空間１３の気圧を上昇させた状態で行われる。
［ステップＳ１０６］試験が終了したら、供給用ソレノイドバルブ１９を閉じ、排気用ソレノイドバルブ２０を開いて、圧力容器１０の内部空間１３を常圧に戻す。
【００３５】
［ステップＳ１０７］底板１１を下降させ、被試験体１２を内部空間１３から取り出す。取り出された被試験体１２には、試験結果に応じて、良品、不良品の分類等の処理が施される。
【００３６】
［ステップＳ１０８］次の被試験体１２を載置台３０に載置して、処理をステップＳ１０３に進める。
以上のステップにより、被試験体１２の試験が行われる。なお、内部空間１３において、大気成分の排除が必要な場合、または、供給するガスの濃度を高める必要がある場合には、配管１６を真空ポンプに繋ぎ、ステップＳ１０３とステップＳ１０４との間において、真空ポンプを動作させ、内部空間１３の残存空気を排出させる。
【００３７】
また、圧力容器１０の内部空間１３の湿度が高い場合、被試験体１２や試験電極２６，２７への水分吸着や、雰囲気ガスそのものの含有水分により、試験雰囲気の絶縁耐圧が低下する場合がある。そのため、内部空間１３の湿度を８０％ＲＨ以下に抑えることが、絶縁耐圧を低下させないために効果的である。
【００３８】
その実現手段としては、例えば、試験雰囲気のガス圧指定値が、例えば、０．２ＭＰａである場合、圧力容器１０の内部空間１３に供給するガスそのものの湿度を６０％ＲＨ以下とする方法と、ガス供給前の内部空間１３（大気圧）の湿度を８０％ＲＨ以下としておくとともに、供給するガスの湿度も８０％ＲＨ以下とする方法とがある。
【００３９】
前者の場合、仮に、ガス供給前の内部空間１３の湿度が１００％ＲＨであったとしても、湿度６０％ＲＨ以下のガスを同一体積分だけ供給すれば、全体の湿度は８０％ＲＨ以下となる。ガス供給源１７により供給されるガスに、例えば、液体窒素から作成する窒素ガスや、市販の高圧ボンベに封入されているガスを用いる場合、これらのガスの湿度は１％ＲＨ以下であり、試験で要求される湿度の上限と比較して極めて低い。そのため、内部空間１３の指定気圧が比較的高ければ、容易に低湿度雰囲気を実現させることが可能である。
【００４０】
以上のように、第１の実施の形態では、試験雰囲気となる圧力容器１０の内部空間１３の気圧を上昇させた状態で、試験電極２６，２７から被試験体１２に試験電圧を供給して、被試験体１２の試験を行う。この構成によれば、試験中に内部空間１３の雰囲気に絶縁破壊が発生して、被試験体１２の電極２８，２９の間や電極２８，２９と試験装置１との間等において放電がおこってしまう可能性を抑制することができる。
【００４１】
すなわち、圧力容器１０の内部空間１３の圧力が上昇すると、内部空間１３の雰囲気の絶縁耐圧は向上する。これはパッシェンの法則に基づくものである。パッシェンの法則は、平行な電極間において火花放電が生じる電圧は、気圧と電極の間隔との積の関数であることを示す法則である。
【００４２】
気圧を「ｐ」、電極間隔を「ｄ」としたとき、放電電圧と「ｐ＊ｄ」との関係は、気圧の種類によって異なるが、その多くは、「ｐ＊ｄ」（単位：気圧＊ｍｍ）が１０-2から１０-1の範囲で放電電圧の最低値がみられる。
【００４３】
火花放電は、電界で加速された電子が気体分子と衝突し、気体を電離させることによっておこる。そのため、ある境界より気体が少ない場合は、衝突がおこりにくくなり電離する気体が少ないため、火花放電がおこりにくくなる。また、反対に、ある境界より気体が多い場合には、電子が衝突までに十分に加速されにくくなり電離する気体が少ないため、火花放電がおこりにくくなる。すなわち、この境界において、火花放電が最もおこりやすくなり、放電電圧が最低値となる。
【００４４】
パッシェンの法則では、放電電圧が最低値をとる値よりも「ｐ＊ｄ」が大きい範囲では、「ｐ＊ｄ」が大きくなるに従って放電電圧も大きくなる。すなわち、パッシェンの法則は、電極間が一定の条件では、気体の圧力を上昇させれば、放電電圧が高くなり、絶縁耐圧を向上できることを示している。
【００４５】
図３は、パッシェンカーブの一例を示す図である。図３（Ａ）は、六フッ化硫黄ガスのパッシェンカーブを示す図であり、図３（Ｂ）は、窒素のパッシェンカーブを示す図である。ここで、横軸は、「ｐ＊ｄ」を示し、縦軸は放電電圧［ｋＶ］を示している。図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、「ｐ＊ｄ」が１０-2から１０-1の範囲よりも大きい場合、「ｐ＊ｄ」が大きくなるに従って放電電圧も高くなる。
【００４６】
このように、圧力容器１０の内部空間１３の圧力が上昇すると、内部空間１３の雰囲気の絶縁耐圧は向上するため、上述したように、第１の実施の形態によれば、試験中に内部空間１３の雰囲気に絶縁破壊が発生して放電がおこってしまう可能性を抑制することができる。
【００４７】
このため、圧力容器１０の内部空間１３に供給するガスに、地球温暖化係数の高い、六フッ化硫黄ガスに代表される高絶縁性能ガスを用いなくても、高電圧試験を実施できるため、地球環境への負荷を低減することが可能となる。
【００４８】
すなわち、圧力容器１０の内部空間１３に供給されるガスが、例えば、窒素の場合、窒素の絶縁性は、六フッ化硫黄ガスよりも低い。例えば、図３（Ａ）のパッシェンカーブで示されるように、「ｐ」が１気圧で、「ｄ」が１ｍｍの場合、すなわち、「ｐ＊ｄ」が１０0の場合、六フッ化硫黄ガスの放電電圧は、９．５ｋＶである。それに対して、図３（Ｂ）のパッシェンカーブで示されるように、窒素の放電電圧は、「ｐ＊ｄ」が１０0の場合、約４ｋＶである。
【００４９】
しかしながら、供給ガスに窒素を用いた場合でも、第１の実施の形態によれば、内部空間１３の気圧を上昇させることで、内部空間１３の雰囲気の絶縁耐圧を向上させることができ、高電圧試験を実施することが可能となる。
【００５０】
また、高絶縁性能ガスは比較的高価であるため、高絶縁性能ガスを用いなくても高電圧試験を実施できることで、試験コストを大幅に低減することが可能となる。
さらに、第１の実施の形態では、内部空間１３の気圧を上昇させることのみで、内部空間１３の雰囲気の絶縁耐圧を向上させることができるため、試験装置や試験のための設備を複雑にすることなく、高電圧試験を実現することが可能となる。
【００５１】
次に、試験装置１に対して、圧力容器１０の内部空間１３の気圧を上昇させるための他の加圧手段を用いた実施の形態を、第２の実施の形態として説明する。
［第２の実施の形態］
図４は、第２の実施の形態に係る試験装置の一例を示す図である。
【００５２】
試験装置２は、試験装置１と比較して、圧力容器の形状が異なり、さらに、ピストン３１と、サーボモーター３２とが追加して設けられている。また、リリーフ弁は設けられていないが、設けるようにしてもよい。その他の構成は試験装置１と同様である。
【００５３】
圧力容器３３は、その上方が開口している。ピストン３１は、圧力容器３３の開口を塞ぐように配置されている。ピストン３１には、サーボモーター３２が設けられている。サーボモーター３２による制御により、ピストン３１は、圧力容器３３の内部空間３４を上昇、または、下降する。
【００５４】
このとき、ピストン３１は、圧力容器３３の内側壁３５に密着しながら、内側壁３５に沿って移動する。すなわち、圧力容器３３は、シリンダーとして機能する。なお、ピストン３１の制御を、サーボモーター３２に替えて、手動により行ってもよい。この場合、例えば、錘や、てこの原理を用いたハンドプレス等が用いられる。
【００５５】
ピストン３１が下降することで、圧力容器３３の内部空間３４のガスが圧縮され、内部空間３４の気圧は上昇する。ピストン３１が上昇することで、圧力容器３３の内部空間３４の気圧は下降し、常圧となる。
【００５６】
また、ガス供給源１７が供給する高圧ガスの圧力は、試験装置１の場合よりも低いものでよく、例えば、０．１ＭＰａ以上でよい。
なお、内部空間３４に供給するガスが、大気である場合、ガス供給源１７やレギュレーター１８は設けなくてもよく、配管１５から大気を吸入できる構造となっていればよい。また、この場合、配管１５と配管１６とを別々に設ける必要がなく、共通の配管によりガスの給排気を行うようにしてもよい。
【００５７】
次に、試験装置２を用いて、被試験体１２の試験を行う方法について説明する。まず、圧力容器３３の内部空間３４に供給されるガスが大気であり、試験装置２には、ガス供給源１７やレギュレーター１８が設けられておらず、配管１５から大気が吸入される場合を例に、説明を進める。
【００５８】
図５は、第２の実施の形態に係る試験方法の一例を示すフローチャートである。
［ステップＳ２００］初期状態として、供給用ソレノイドバルブ１９、排気用ソレノイドバルブ２０を開けておく。さらに、底板１１を下降させ、底板１１と圧力容器３３とを離間させておく。ここで、供給用ソレノイドバルブ１９、排気用ソレノイドバルブ２０の開閉は任意であるが、開けておいた方が底板１１の下降がスムースに行われる。
【００５９】
［ステップＳ２０１］載置台３０に被試験体１２を載置する。なお、この作業は、手動により行ってもよいし、搬送機を用いて自動的に行ってもよい。
［ステップＳ２０２］底板１１を上昇させて、圧力容器３３と密着させる。ここで、予め、試験電極２６，２７の位置を調整しておき、底板１１と圧力容器３３とが密着した際、被試験体１２の電極２８，２９と、試験電極２６，２７とが接触するようにしておく。
【００６０】
［ステップＳ２０３］排気用ソレノイドバルブ２０、および、供給用ソレノイドバルブ１９を閉じる。
［ステップＳ２０４］サーボモーター３２により、ピストン３１を下降させて、圧力容器３３の内部空間３４の気圧を上昇させる。
【００６１】
［ステップＳ２０５］圧力計２２が所定の値に達したら、圧力計２２が検出信号を測定器２３とサーボモーター３２とに送信する。サーボモーター３２は、検出信号を受信すると、ピストン３１の下降を停止する。測定器２３は、受信した検出信号に応じて試験電圧を試験端子２４，２５に供給することで、被試験体１２の試験を開始する。また、予め確認がとれている規定の気圧を確保できる位置までピストン３１が下降したら、ピストン３１の下降を停止し、試験を開始するようにしてもよい。
【００６２】
このように、被試験体１２の試験は、試験雰囲気である圧力容器３３の内部空間３４の気圧を上昇させた状態で行われる。
［ステップＳ２０６］試験が終了したら、供給用ソレノイドバルブ１９、および、排気用ソレノイドバルブ２０を開いて、圧力容器３３の内部空間３４を常圧に戻すとともに、サーボモーター３２によりピストン３１を上昇させて元の位置に戻す。
【００６３】
なお、供給用ソレノイドバルブ１９、および、排気用ソレノイドバルブ２０が閉じた状態で、ピストン３１を上昇させても、内部空間３４を常圧に戻すことは可能であるが、開いた方が、次のステップＳ２０７での底板１１の下降をスムースに行うことができる。
【００６４】
［ステップＳ２０７］底板１１を下降させ、被試験体１２を内部空間３４から取り出す。取り出された被試験体１２には、試験結果に応じて、良品、不良品の分類等の処理が施される。
【００６５】
［ステップＳ２０８］次の被試験体１２を載置台３０に載置して、処理をステップＳ２０２に進める。
以上のステップにより、被試験体１２の試験が行われる。
【００６６】
次に、圧力容器３３の内部空間３４に供給されるガスに、大気以外のガスが用いられる場合を例に、試験装置２を用いた試験方法について説明する。なお、この例では、試験装置２には、ガス供給源１７とレギュレーター１８が設けられているものとする。
【００６７】
図６は、第２の実施の形態に係る試験方法の別の例を示すフローチャートである。
［ステップＳ３００］初期状態として、供給用ソレノイドバルブ１９を閉じ、排気用ソレノイドバルブ２０を開けておく。さらに、底板１１を下降させ、底板１１と圧力容器３３とを離間させておく。
【００６８】
［ステップＳ３０１］レギュレーター１８を調整し、指定の圧力設定にする。
［ステップＳ３０２］載置台３０に被試験体１２を載置する。なお、この作業は、手動により行ってもよいし、搬送機を用いて自動的に行ってもよい。
【００６９】
［ステップＳ３０３］底板１１を上昇させて、圧力容器３３と密着させる。ここで、予め、試験電極２６，２７の位置を調整しておき、底板１１と圧力容器３３とが密着した際、被試験体１２の電極２８，２９と、試験電極２６，２７とが接触するようにしておく。
【００７０】
［ステップＳ３０４］排気用ソレノイドバルブ２０を閉じ、供給用ソレノイドバルブ１９を開く。これにより、レギュレーターにより圧力が調整されたガスが、内部空間３４に供給される。
【００７１】
［ステップＳ３０５］内部空間３４に供給されたガスの濃度が指定値となるよう、所定時間経過するのを待って、供給用ソレノイドバルブ１９を閉じる。
［ステップＳ３０６］サーボモーター３２により、ピストン３１を下降させて、圧力容器３３の内部空間３４の気圧を上昇させる。
【００７２】
［ステップＳ３０７］圧力計２２が所定の値に達したら、圧力計２２が検出信号を測定器２３とサーボモーター３２とに送信する。サーボモーター３２は、検出信号を受信すると、ピストン３１の下降を停止する。測定器２３は、受信した検出信号に応じて試験電圧を試験端子２４，２５に供給することで、被試験体１２の試験を開始する。また、予め確認がとれている規定の気圧を確保できる位置までピストン３１が下降したら、ピストン３１の下降を停止し、試験を開始するようにしてもよい。
【００７３】
このように、被試験体１２の試験は、試験雰囲気である圧力容器３３の内部空間３４の気圧を上昇させた状態で行われる。
［ステップＳ３０８］試験が終了したら、排気用ソレノイドバルブ２０を開いて、圧力容器３３の内部空間３４を常圧に戻すとともに、サーボモーター３２によりピストン３１を上昇させて元の位置に戻す。
【００７４】
なお、排気用ソレノイドバルブ２０が閉じた状態でピストン３１を上昇させても内部空間３４を常圧に戻すことは可能であるが、開いた方が、次のステップＳ３０９での底板１１の下降をスムースに行うことができる。
【００７５】
［ステップＳ３０９］底板１１を下降させ、被試験体１２を内部空間３４から取り出す。取り出された被試験体１２には、試験結果に応じて、良品、不良品の分類等の処理が施される。
【００７６】
［ステップＳ３１０］次の被試験体１２を載置台３０に載置して、処理をステップＳ３０３に進める。
以上のステップにより、被試験体１２の試験が行われる。なお、内部空間３４において、大気成分の排除が必要な場合、または、供給するガスの濃度を高める必要がある場合には、配管１６を真空ポンプに繋ぎ、ステップＳ３０３とステップＳ３０４との間において、真空ポンプを動作させ、内部空間３４の残存空気を排出させる。
【００７７】
また、圧力容器３３の内部空間３４の湿度が高い場合、被試験体１２や試験電極２６，２７への水分吸着や、雰囲気ガスそのものの含有水分により、試験雰囲気の絶縁耐圧が低下する場合がある。そのため、内部空間３４の湿度を８０％ＲＨ以下に抑えることが、絶縁耐圧を低下させないために効果的である。
【００７８】
以上のように、第２の実施の形態では、試験雰囲気となる圧力容器３３の内部空間３４の気圧を上昇させた状態で、試験電極２６，２７から被試験体１２に試験電圧を供給して、被試験体１２の試験を行う。この構成によれば、第１の実施の形態と同様に、試験中に内部空間３４の雰囲気に絶縁破壊が発生して、被試験体１２の電極２８，２９の間や電極２８，２９と試験装置２との間等において放電がおこってしまう可能性を抑制することができる。
【００７９】
このため、圧力容器３３の内部空間３４に供給するガスに高絶縁性能ガスを用いなくても、高電圧試験を実施できるため、地球環境への負荷を低減することが可能となる。
また、高絶縁性能ガスを用いなくても高電圧試験を実施できることで、試験コストを大幅に低減することが可能となる。
【００８０】
さらに、内部空間３４の気圧を上昇させることのみで、内部空間３４の雰囲気の絶縁耐圧を向上させることができるため、試験装置や試験のための設備を複雑にすることなく、高電圧試験を実現することが可能となる。
【００８１】
次に、第１および第２の実施の形態の試験方法が適用される絶縁耐圧試験の一例を、第３の実施の形態として説明する。
［第３の実施の形態］
図７は、第３の実施の形態に係る絶縁耐圧試験の一例を示す図である。図７（Ａ）は、被試験体４０の上面図であり、図７（Ｂ）は、試験用電極４７ａ，４７ｂが取り付けられた被試験体４０の断面図である。
【００８２】
図７（Ａ）に示すように、被試験体４０は、フレーム電極４１と、複数のリード端子４２，４３と、半導体チップ４４とを有している。半導体チップ４４はフレーム電極４１上に形成され、半導体チップ４４とリード端子４２，４３とは、内部配線４５により電気的に接続されている。さらに、フレーム電極４１と、複数のリード端子４２，４３と、半導体チップ４４と、内部配線４５とは、樹脂４６により封止されている。ここで、フレーム電極４１の端部と、リード端子４２，４３の端部とは樹脂４６から露出している。
【００８３】
試験を行う際、図７（Ｂ）に示すように、被試験体４０は、試験用電極４７ａ，４７ｂにより挟まれる。さらに、試験用電極４７ａ，４７ｂを短絡させ、フレーム電極４１とリード端子４２，４３とを短絡させる。そして、測定器２３から、例えば、フレーム電極４１に「＋」の電圧を供給し、試験用電極４７ａに「−」の電圧を供給することで、被試験体４０の試験が行われる。ここで、測定器２３は、ＡＣまたはＤＣの高電圧発生機と電流計を有している。
【００８４】
この試験は、フレーム電極４１およびリード端子４２，４３と樹脂４６の表面との絶縁性能（漏れ電流や絶縁破壊の有無）を測定するための試験である。目的に応じ、指定の電圧を指定時間印加し合否判定する方法と、電圧をステップアップし、破壊電圧を測定する方法とがある。
【００８５】
この試験を行う場合、試験雰囲気の絶縁耐圧が低いと、樹脂４６から露出しているフレーム電極４１およびリード端子４２，４３と、試験用電極４７ａまたは試験用電極４７ｂとの間（図中の矢印４８，４９参照）に絶縁破壊が発生して放電がおこってしまう可能性がある。
【００８６】
第１および第２の実施の形態に係る試験方法によれば、試験雰囲気の絶縁耐圧を向上させることができるので、このような被試験体４０の絶縁耐圧試験も、放電の影響を抑制して行うことが可能となる。
【００８７】
次に、絶縁耐圧試験の他の例を説明する。図８は、第３の実施の形態に係る絶縁耐圧試験の別の例を示す図である。
被試験体５０は、金属ベース５１と、金属ベース５１上に配置された絶縁基板５２と、絶縁基板５２上に配置されたＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）チップ５３と、金属ベース５１、絶縁基板５２、および、ＩＧＢＴチップ５３を収容する樹脂ケース５４とを有する。さらに、樹脂ケース５４上には、樹脂カバー５５が配置され、樹脂カバー５５上には主端子５６，５７，５８が配置されている。さらに、樹脂ケース５４上には、補助端子５９，６０が配置されている。主端子５６，５７，５８および補助端子５９，６０は図示しない内部配線によりＩＧＢＴチップ５３と電気的に接続されている。
【００８８】
試験を行う際、主端子５６，５７，５８と補助端子５９，６０とを全て短絡させる。そして、測定器２３から、例えば、補助端子６０に「＋」の電圧を供給し、金属ベース５１に「−」の電圧を供給することで、被試験体５０の試験が行われる。ここで、測定器２３は、ＡＣまたはＤＣの高電圧発生機と電流計を有している。
【００８９】
この試験は、金属ベース５１と、ＩＧＢＴチップ５３、主端子５６，５７，５８、および、補助端子５９，６０との絶縁性能を測定するための試験である。目的に応じ、指定の電圧を指定時間印加し合否判定する方法と、電圧をステップアップし、破壊電圧を測定する方法とがある。
【００９０】
この試験を行う場合、試験雰囲気の絶縁耐圧が低いと、主端子５６，５７，５８と金属ベース５１との間（図中の矢印６１参照）、または、補助端子５９，６０と金属ベース５１との間（図中の矢印６２参照）に絶縁破壊が発生して放電がおこってしまう可能性がある。
【００９１】
第１および第２の実施の形態に係る試験方法によれば、試験雰囲気の絶縁耐圧を向上させることができるので、このような被試験体５０の絶縁耐圧試験も、放電の影響を抑制して行うことが可能となる。
【００９２】
次に、第１および第２の実施の形態に係る試験方法に適用される試験回路の例を、第４の実施形態として説明する。
［第４の実施の形態］
以下に説明する試験回路は、第１および第２の実施の形態における試験装置１，２の測定器２３に設けられる。
【００９３】
まず、ＲＢＳＯＡ（Reverse Bias Safe Operation Area）試験回路について説明する。図９は、第４の実施の形態に係る試験回路の一例とそのタイミングチャートを示す図である。
【００９４】
ここでは、ゲート電極とコレクタ電極とエミッタ電極とを備えるトランジスタを被試験体７１としている。図９（Ａ）に示すように、ＲＢＳＯＡ試験回路７０は、被試験体７１のゲート電極と接続される端子７２と、コレクタ電極と接続される端子７３と、エミッタ電極に接続される端子７４とを有する。さらに、ＲＢＳＯＡ試験回路７０は、試験電源７５と、コンデンサ７６と、負荷用コイル７７と、ＦＷＤ（Free Wheeling Diode）７８と、ゲート抵抗７９と、ゲートドライバ８０とを有する。
【００９５】
端子７３と試験電源７５の正極との間には負荷用コイル７７とＦＷＤ７８とが電気的に接続されている。端子７４は試験電源７５の負極と電気的に接続されている。端子７３，７４と試験電源７５の正極、負極との間を接続する配線には、浮遊インダクタンス８１ａ，８１ｂが存在する。試験電源７５の正極と負極との間にはコンデンサ７６が電気的に接続されている。端子７２と端子７４との間にはゲート抵抗７９とゲートドライバ８０とが電気的に接続されている。
【００９６】
図９（Ｂ）は、ＲＢＳＯＡ試験回路７０のタイミングチャートを示す。図中には、被試験体７１のコレクタ−エミッタ間電圧（ＶCE）８２と、コレクタ電流（ＩC）８３とが示されている。拡大図中の矢印８４は、回路の浮遊インダクタンス８１ａ，８１ｂによる跳ね上がり電圧を示す。跳ね上がり電圧のピークは、例えば、１７００Ｖである。
【００９７】
次に、Ｌ負荷アバランシェ試験回路について説明する。図１０は、第４の実施の形態に係る試験回路の別の例とそのタイミングチャートを示す図である。
ここでは、ゲート電極とコレクタ電極とエミッタ電極とを備えるトランジスタ、または、ゲート電極とドレイン電極とソース電極とを備えるトランジスタを、被試験体９１としている。
【００９８】
図１０（Ａ）に示すように、Ｌ負荷アバランシェ試験回路９０は、被試験体９１のゲート電極と接続される端子９２と、コレクタ電極またはドレイン電極と接続される端子９３と、エミッタ電極またはソース電極と接続される端子９４とを有する。さらに、Ｌ負荷アバランシェ試験回路９０は、試験電源９５と、コンデンサ９６と、負荷用コイル９７と、ゲート抵抗９８と、ゲートドライバ９９とを有する。
【００９９】
端子９３と試験電源９５の正極との間には負荷用コイル９７が電気的に接続されている。端子９４は試験電源９５の負極と電気的に接続されている。試験電源９５の正極と負極との間にはコンデンサ９６が電気的に接続されている。端子９２と端子９４との間にはゲート抵抗９８とゲートドライバ９９とが電気的に接続されている。
【０１００】
図１０（Ｂ）は、Ｌ負荷アバランシェ試験回路９０のタイミングチャートを示す。図中には、被試験体９１のコレクタ−エミッタ間電圧（ＶCE）またはドレイン−ソース間電圧（ＶDS）１００と、コレクタ電流（ＩC）またはドレイン電流（ＩD）１０１とが示されている。矢印１０２では、負荷インダクタンスによる跳ね上がり電圧が素子耐圧まで上昇する。跳ね上がり電圧のピークは、例えば、１０００Ｖである。
【０１０１】
次に、負荷短絡試験回路について説明する。図１１は、第４の実施の形態に係る試験回路のさらに別の例とそのタイミングチャートを示す図である。
ここでは、ゲート電極とコレクタ電極とエミッタ電極とを備えるトランジスタを被試験体１１１としている。図１１（Ａ）に示すように、負荷短絡試験回路１１０は、被試験体１１１のゲート電極と接続される端子１１２と、コレクタ電極と接続される端子１１３と、エミッタ電極に接続される端子１１４とを有する。さらに、負荷短絡試験回路１１０は、試験電源１１５と、コンデンサ１１６と、ゲート抵抗１１７と、ゲートドライバ１１８とを有する。
【０１０２】
端子１１３は試験電源１１５の正極と電気的に接続されている。端子１１３と試験電源１１５の正極との間を接続する配線には、浮遊インダクタンス１１９が存在する。端子１１４は試験電源１１５の負極と電気的に接続されている。試験電源１１５の正極と負極との間にはコンデンサ１１６が電気的に接続されている。端子１１２と端子１１４との間にはゲート抵抗１１７とゲートドライバ１１８とが電気的に接続されている。
【０１０３】
図１１（Ｂ）は、負荷短絡試験回路１１０のタイミングチャートを示す。図中には、被試験体１１１のコレクタ−エミッタ間電圧（ＶCE）１２０と、コレクタ電流（ＩC）１２１とが示されている。矢印１２２は、回路の浮遊インダクタンス１１９による跳ね上がり電圧を示す。跳ね上がり電圧のピークは、例えば、１７００Ｖである。
【０１０４】
次に、逆回復動作保証試験回路について説明する。図１２は、第４の実施の形態に係る試験回路のさらに別の例とそのタイミングチャートを示す図である。
ここでは、カソード電極とアノード電極とを備えるダイオードを被試験体１３１としている。図１２（Ａ）に示すように、逆回復動作保証試験回路１３０は、被試験体１３１のカソード電極と接続される端子１３２とアノード電極と接続される端子１３３とを有する。さらに、逆回復動作保証試験回路１３０は、試験電源１３４と、コンデンサ１３５と、スイッチ素子１３６と、負荷用コイル１３７と、ゲート抵抗１３８と、ゲートドライバ１３９とを有する。
【０１０５】
端子１３２と試験電源１３４の正極との間にはスイッチ素子１３６が電気的に接続されている。端子１３２と試験電源１３４の正極との間を接続する配線には、浮遊インダクタンス１４０が存在する。端子１３３は試験電源１３４の負極と電気的に接続されている。試験電源１３４の正極と負極との間にはコンデンサ１３５が電気的に接続されている。
【０１０６】
端子１３２と端子１３３との間には負荷用コイル１３７が電気的に接続されている。スイッチ素子１３６の制御電極と端子１３２との間にはゲート抵抗１３８とゲートドライバ１３９とが電気的に接続されている。
【０１０７】
図１２（Ｂ）は、逆回復動作保証試験回路１３０のタイミングチャートを示す。図中には、スイッチ素子１３６のコレクタ電流１４１と、被試験体１３１のカソード−アノード間電圧（ＶAK）１４２および電流（ＩF）１４３とが示されている。拡大図中の矢印１４４は、跳ね上がり電圧を示す。跳ね上がり電圧のピークは、例えば、１７００Ｖである。
【０１０８】
次に、降伏電圧（耐圧）およびリーク電流測定回路について説明する。図１３は、第４の実施の形態に係る試験回路のさらに別の例とそのタイミングチャートを示す図である。
ゲート電極とコレクタ電極とエミッタ電極とを備えるトランジスタ、または、ゲート電極とドレイン電極とソース電極とを備えるトランジスタを、被試験体１５１としている。
【０１０９】
図１３（Ａ）に示すように、降伏電圧およびリーク電流測定回路１５０は、被試験体１５１のゲート電極と接続される端子１５２と、被試験体１５１のコレクタ電極またはドレイン電極と接続される端子１５３と、被試験体１５１のエミッタ電極またはソース電極と接続される端子１５４とを有する。さらに、降伏電圧およびリーク電流測定回路１５０は、試験電圧可変電源１５５と、電流測定回路１５６と、電圧測定回路１５７とを有する。
【０１１０】
端子１５３は試験電圧可変電源１５５の正極と電気的に接続されている。端子１５４と試験電圧可変電源１５５の負極との間には電流測定回路１５６が電気的に接続されている。端子１５３と端子１５４との間には電圧測定回路１５７が電気的に接続されている。端子１５２と端子１５４とは電気的に接続されている。
【０１１１】
図１３（Ｂ），（Ｃ）は、降伏電圧およびリーク電流測定回路１５０のタイミングチャートを示す。図１３（Ｂ）は、降伏電圧測定におけるタイミングチャートを示し、図１３（Ｃ）は、リーク電流測定におけるタイミングチャートを示す。
【０１１２】
図１３（Ｂ）には、被試験体１５１のコレクタ−エミッタ間電圧（ＶCE）またはドレイン−ソース間電圧（ＶDS）１５８と、コレクタ電流（ＩC）またはドレイン電流（ＩD）１５９とが示されている。矢印１６０はコレクタ電流またはドレインに指定の電流が流れたときのコレクタ−エミッタ間電圧（ＶCE）またはドレイン−ソース間電圧（ＶDS）である降伏電圧を示し、矢印１６１は指定の電流値を示す。降伏電圧は、例えば、１８２１Ｖである。
【０１１３】
図１３（Ｃ）には、コレクタ−エミッタ間電圧（ＶCE）またはドレイン−ソース間電圧（ＶDS）１６２と、コレクタ電流（ＩC）またはドレイン電流（ＩD）１６３とが示されている。矢印１６４は指定の電圧値を示し、矢印１６５は当該指定の電圧が印加されたときのリーク電流を示す。指定の電圧値は、通常、定格電圧であり、例えば、１７００Ｖである。
【０１１４】
次に、第１および第２の実施の形態に係る試験方法が適用される被試験体の例を、第５の実施の形態として説明する。
［第５の実施の形態］
図１４は、第５の実施の形態に係る発明の被試験体の一例を示す図である。図１４（Ａ）は被試験体１７０の上面図であり、図１４（Ｂ）は被試験体１７０の断面図である。
【０１１５】
被試験体１７０は、半導体チップである。ここでは、ＩＧＢＴチップを例としている。図１４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、被試験体１７０は、シリコン基板１７１と、シリコン基板１７１の上面および下面に形成されたコレクタ電極１７２と、シリコン基板１７１の上面に形成されたゲート電極１７３、エミッタ電極１７４、および絶縁膜１７５とを有する。シリコン基板１７１の上面に形成されたコレクタ電極１７２とゲート電極１７３とエミッタ電極１７４とは、絶縁膜１７５により互いに絶縁されている。
【０１１６】
この被試験体１７０に、高電圧試験を実施する場合、例えば、コレクタ電極１７２とエミッタ電極１７４との間、または、コレクタ電極１７２とゲート電極１７３との間に規定の高電圧が印加される。これにより、各電極間で放電がおこってしまう可能性がある。
【０１１７】
第１および第２の実施の形態に係る試験方法によれば、試験雰囲気の絶縁耐圧を向上させることができるので、このような被試験体１７０の高電圧試験も、放電の影響を抑制して行うことが可能となる。なお、半導体チップが複数形成された半導体ウエハを被試験体に用いてもよい。
【０１１８】
図１５は、第５の実施の形態に係る発明の被試験体の別の例を示す図である。図１５（Ａ）は被試験体１８０の上面図であり、図１５（Ｂ）は被試験体１８０の断面図である。
被試験体１８０は、半導体モジュールの半製品である。ここでは、ＩＧＢＴモジュールの半製品を例としている。図１５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、被試験体１８０は、セラミック基板１８１と、セラミック基板１８１の上面に形成されたコレクタ電極１８２、ゲート電極１８３、およびエミッタ電極１８４とを有している。コレクタ電極１８２の上方には、ＩＧＢＴチップ１８５が形成（搭載）されている。ＩＧＢＴチップ１８５と、ゲート電極１８３およびエミッタ電極１８４とは、配線１８６で接続されている。
【０１１９】
この被試験体１８０に、高電圧試験を実施する場合、例えば、コレクタ電極１８２とエミッタ電極１８４との間、または、コレクタ電極１８２とゲート電極１８３との間に規定の高電圧が印加される。これにより、各電極間や、各電極と配線１８６との間で放電がおこってしまう可能性がある。
【０１２０】
第１および第２の実施の形態に係る試験方法によれば、試験雰囲気の絶縁耐圧を向上させることができるので、このような被試験体１８０の高電圧試験も、放電の影響を抑制して行うことが可能となる。
【０１２１】
図１６は、第５の実施の形態に係る発明の被試験体のさらに別の例を示す図である。図１６（Ａ）は被試験体１９０の上面図であり、図１６（Ｂ）は被試験体１９０の回路図である。
【０１２２】
被試験体１９０は、半導体モジュールである。ここでは、ＩＧＢＴモジュールを例としている。図１６（Ａ）、（Ｂ）に示すように、被試験体１９０は、Ｐ電極１９１とＮ電極１９２とＵ電極１９３とを有する。図１６（Ｂ）に示すように、Ｐ電極１９１とＵ電極１９３との間にはＩＧＢＴ素子１９４とダイオード１９５とが電気的に接続され、Ｕ電極１９３とＮ電極１９２との間にはＩＧＢＴ素子１９６とダイオード１９７とが電気的に接続されている。
【０１２３】
この被試験体１９０に、高電圧試験を実施する場合、例えば、Ｐ電極１９１とＮ電極１９２との間に規定の高電圧が印加される。また、構造によっては、Ｐ電極１９１とＵ電極１９３との間、Ｎ電極１９２とＵ電極１９３との間、または、Ｐ電極１９１、Ｎ電極１９２、およびＵ電極１９３と裏面金属ベース（図示せず）間に高電圧が印加される場合もある。これにより、各電極間で放電がおこってしまう可能性がある。なお、被試験体１９０である半導体モジュールや後述の半導体パッケージ（被試験体２００）は、定格電圧以下では放電が起こらないよう設計されていて、放電が懸念されるのは定格電圧以上の電圧が印加されたときである。
【０１２４】
第１および第２の実施の形態に係る試験方法によれば、試験雰囲気の絶縁耐圧を向上させることができるので、このような被試験体１９０の高電圧試験も、放電の影響を抑制して行うことが可能となる。
【０１２５】
図１７は、第５の実施の形態に係る発明の被試験体のさらに別の例を示す図である。
被試験体２００は、アノード電極２０１とカソード電極２０２とを有し、樹脂２０３により封止された半導体パッケージである。
【０１２６】
この被試験体２００に、高電圧試験を実施する場合、例えば、アノード電極２０１とカソード電極２０２との間に規定の高電圧が印加される。これにより、各電極間で放電がおこってしまう可能性がある。
【０１２７】
被試験体２１０は、ゲート電極２１１とドレイン電極２１２とソース電極２１３とを有し、樹脂２１４で封止された半導体パッケージである。
この被試験体２１０に、高電圧試験を実施する場合、例えば、ドレイン電極２１２とゲート電極２１１との間、または、ドレイン電極２１２とソース電極２１３との間に、規定の高電圧が印加される。これにより、各電極間で放電がおこってしまう可能性がある。
【０１２８】
第１および第２の実施の形態に係る試験方法によれば、試験雰囲気の絶縁耐圧を向上させることができるので、このような被試験体２００，２１０の高電圧試験も、放電の影響を抑制して行うことが可能となる。
【０１２９】
次に、第１および第２の実施の形態の試験装置１，２において、試験雰囲気の気圧を規定する方法を、第６の実施の形態として説明する。
［第６の実施の形態］
ここでは、代表して試験装置１について説明を進めるが、試験装置２についても同様である。まず、測定用デバイスを、試験装置１の圧力容器１０の内部空間１３に配置する。ここでは、測定用デバイスに、図１５で示される被試験体１８０と同じ構造を備えるＩＧＢＴモジュールの半製品を用いた場合を例としている。なお、電極間距離は１．１ｍｍであるものとする。
【０１３０】
次に、圧力容器１０の内部空間１３の気圧を０．１ＭＰａとし、この状態で、試験電圧を徐徐に上昇させ、絶縁破壊発生電圧を読み取り、これを絶縁耐圧とする。なお、内部空間１３に供給されるガスは窒素であるとする。
【０１３１】
次に、内部空間１３の気圧を０．１５ＭＰａとし、同様に絶縁耐圧を求める。以下、気圧を変えて、それぞれの絶縁耐圧を求める。これをグラフにプロットしたものが図１８である。
【０１３２】
図１８は、第６の実施の形態に係る絶縁耐圧測定結果の一例を示す図である。図１８のグラフの横軸は気圧（ＭＰａ）を示し、縦軸は絶縁耐圧（ＫＶ）を示す。
このようにして作成したグラフを参照することで、安全に高電圧試験を行える気圧を読み取り、試験雰囲気の気圧条件を決定することが可能となる。
【０１３３】
例えば、試験電圧の最大値が２ＫＶである場合、試験雰囲気の気圧を０．１５ＭＰａ以上とすることで、放電を抑制して試験を実施することができる。
なお、絶縁耐圧を高くするには、例えば、圧力容器１０の内部空間１３の気圧を上昇させる方法と、ガス供給源１７が供給するガスに、六フッ化硫黄ガス等の高絶縁性能ガスを混合させる方法とがある。
【符号の説明】
【０１３４】
１，２ 試験装置
１０，３３ 圧力容器
１１ 底板
１２ 被試験体
１３，３４ 内部空間
１４ Ｏリング
１５，１６ 配管
１７ ガス供給源
１８ レギュレーター
１９ 供給用ソレノイドバルブ
２０ 排気用ソレノイドバルブ
２１ リリーフ弁
２２ 圧力計
２３ 測定器
２４，２５ 試験端子
２６，２７ 試験電極
２８，２９ 電極
３０ 載置台
３１ ピストン
３２ サーボモーター
３５ 内側壁
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被試験体の高電圧試験を行う試験装置および試験方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
被試験体に高電圧の試験電圧を供給して、被試験体の高電圧試験を行う試験方法が存在する。このような試験方法では、被試験体の電極間または被試験体の電極と試験装置との間等に絶縁破壊が発生して放電がおこり、被試験体や試験装置が損傷する可能性や、被試験体の試験が正しく行われない可能性がある。
【０００３】
このため、被試験体を、絶縁性の高いガス、例えば六フッ化硫黄ガス（ＳＦ6）、の雰囲気中に配置させ、試験雰囲気の絶縁耐圧を確保した上で高電圧試験を実施する技術が存在する。
【０００４】
しかしながら、六フッ化硫黄ガスに代表される高絶縁性能ガスは、地球温暖化係数（ＧＷＰ：Global Warming Potential）が高く、地球環境への負荷が大きい。例えば、六フッ化硫黄ガスの地球温暖化係数は、「２３，９００」である。
【０００５】
このため、高絶縁性能ガスを用いる方法とは別の方法で、放電を抑制することが考えられる。例えば、放電経路に絶縁遮蔽体を配置させる技術がある。例えば、被測定対象物の第１および第２のリード間の封止体表面に当接する絶縁遮蔽体を有する高電圧試験装置が存在する（例えば、特許文献１参照）。また、ウエハに接触する一対のプローブの先端間に、絶縁部材をウエハに接触するようにして介在させる半導体ウエハ測定装置が存在する（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
また、他の方法として、被試験体を絶縁溶液中に浸漬させた状態で試験を行う技術がある。例えば、半導体装置を絶縁性のフロロカーボン溶液中に浸漬して耐電圧測定を実施する技術が存在する（例えば、特許文献３参照）。また、半導体基板の少なくとも表面を絶縁溶液で覆い、半導体基板における少なくとも２カ所の間に電圧を印加することで、半導体基板の耐圧を検査する技術が存在する（例えば、特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−２７１３８７号公報
【特許文献２】特開２０１０−１０３０６号公報
【特許文献３】特開平６−１２０３１５号公報
【特許文献４】特開２００３−１００８１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、放電経路に絶縁遮蔽体を配置させる方法では、絶縁遮蔽体を所定の位置に配置させる構造を必要とするため、試験装置が複雑になってしまう可能性がある。
また、被試験体を絶縁溶液中に浸漬させた状態で試験を行う方法では、絶縁溶液を扱うため、試験のための設備が複雑になってしまう可能性がある。例えば、絶縁溶液に、フロロカーボンのような低沸点の溶液が用いられた場合、試験中に絶縁溶液を蒸発させないための設備や、乾燥時のガスの排気や回収のための設備が必要となる。また、絶縁溶液に、低沸点ではない溶液が用いられた場合でも、洗浄のための設備が必要となる。
【０００９】
このような点に鑑み、本発明は、地球環境への負荷を低減し、かつ、試験装置や試験のための設備を複雑にすることなく、高電圧試験を実現する試験装置および試験方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために以下のような試験装置および試験方法が提供される。
この試験装置は、圧力容器と、圧力容器の内部空間に配置され、被試験体が載置される載置台と、圧力容器の内部空間に配置され、載置台に載置された被試験体に試験電圧を供給する試験電極と、圧力容器の内部空間の気圧を上昇させる加圧手段と、を有し、加圧手段により圧力容器の内部空間の気圧を上昇させた状態で、載置台に載置された被試験体に試験電極から試験電圧を供給して、被試験体の試験を行う。
【００１１】
また、この試験方法は、圧力容器の内部空間に配置された載置台に、被試験体を載置する工程と、圧力容器の内部空間の気圧を上昇させる工程と、圧力容器の内部空間の気圧を上昇させた状態で、載置台に載置された被試験体に、内部空間に配置された試験電極から試験電圧を供給して、被試験体の試験を行う工程と、を有する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の試験装置および試験方法によれば、地球環境への負荷を低減し、かつ、試験装置や試験のための設備を複雑にすることなく、高電圧試験を実現させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１の実施の形態に係る試験装置の一例を示す図である。
【図２】第１の実施の形態に係る試験方法の一例を示すフローチャートである。
【図３】パッシェンカーブの一例を示す図である。
【図４】第２の実施の形態に係る試験装置の一例を示す図である。
【図５】第２の実施の形態に係る試験方法の一例を示すフローチャートである。
【図６】第２の実施の形態に係る試験方法の別の例を示すフローチャートである。
【図７】第３の実施の形態に係る絶縁耐圧試験の一例を示す図である。
【図８】第３の実施の形態に係る絶縁耐圧試験の別の例を示す図である。
【図９】第４の実施の形態に係る試験回路の一例とそのタイミングチャートを示す図である。
【図１０】第４の実施の形態に係る試験回路の別の例とそのタイミングチャートを示す図である。
【図１１】第４の実施の形態に係る試験回路のさらに別の例とそのタイミングチャートを示す図である。
【図１２】第４の実施の形態に係る試験回路のさらに別の例とそのタイミングチャートを示す図である。
【図１３】第４の実施の形態に係る試験回路のさらに別の例とそのタイミングチャートを示す図である。
【図１４】第５の実施の形態に係る発明の被試験体の一例を示す図である。
【図１５】第５の実施の形態に係る発明の被試験体の別の例を示す図である。
【図１６】第５の実施の形態に係る発明の被試験体のさらに別の例を示す図である。
【図１７】第５の実施の形態に係る発明の被試験体のさらに別の例を示す図である。
【図１８】第６の実施の形態に係る絶縁耐圧測定結果の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、実施の形態を図面を参照して説明する。
［第１の実施の形態］
図１は、第１の実施の形態に係る試験装置の一例を示す図である。
【００１５】
試験装置１は、圧力容器１０と底板１１と測定器２３とを有する。圧力容器１０は、被試験体（ＤＵＴ：Device Under Test）１２の試験が行われる内部空間１３を備え、内部空間１３の圧力が規定値となるまで耐えることができる。圧力容器１０は、例えば、チャンバーと称される場合もある。なお、ここでは、被試験体１２が、電極２８，２９を備えた半導体装置である場合を例としている。また、被試験体１２は、半導体ウエハ、半導体チップ、半導体パッケージ、および、半導体モジュールのいずれであってもよい。試験装置１も、これらの被試験体１２に合わせて適宜ウエハプローバやハンドラーなどを用いて構成することができる。
【００１６】
底板１１は、圧力容器１０の内部空間１３を覆うように配置され、Ｏリング１４を介して、圧力容器１０に密着されている。圧力容器１０と底板１１とが密着することにより、圧力容器１０の内部空間１３の気密性が確保されている。さらに、底板１１は、下降、または、上昇することができ、下降することで、圧力容器１０から離間する。このとき、内部空間１３は開放される。
【００１７】
まず、圧力容器１０について詳細に説明する。圧力容器１０には、ガスを内部空間１３に供給するための配管１５と、内部空間１３からガスを排気するための配管１６とが設けられている。配管１５は、ガス供給源１７に繋がっている。ガス供給源１７は、高圧ボンベ内または圧縮機で圧縮された圧縮ガス、または、液化ガス（例えば、液体窒素）等の高圧ガス（例えば、０．１２ＭＰａ以上）を供給する。
【００１８】
また、ガス供給源１７が供給するガスは、地球温暖化係数が低いガスである。具体的には、窒素、空気、二酸化炭素、アルゴン、酸素のいずれか１つ、または、これらのうちの１つまたは複数を含む混合ガスである。また、ガスに高い絶縁性が求められる場合には、これらのガスと六フッ化硫黄ガスなどのＧＷＰは高いが絶縁性に優れたガスとの混合ガスが供給される。
【００１９】
さらに、配管１５には、ガス供給源１７と内部空間１３との間に、レギュレーター１８と、供給用ソレノイドバルブ１９とが設けられている。レギュレーター１８は、ガス供給源１７から供給された高圧ガスの圧力を所定の値に調整する。供給用ソレノイドバルブ１９は、開閉されることにより、レギュレーター１８により圧力が調整された高圧ガスの、内部空間１３への供給、または、供給停止を制御する。
【００２０】
配管１６には、排気用ソレノイドバルブ２０が設けられている。排気用ソレノイドバルブ２０は、開閉されることにより、内部空間１３のガスの排気、または、排気停止を制御する。また、配管１６は、真空ポンプ（図示せず）に繋がっていてもよい。
【００２１】
さらに、圧力容器１０には、リリーフ弁２１が設けられている。リリーフ弁２１は、内部空間１３が、規定の気圧以上になった場合、内部空間１３のガスの排気を行い、内部空間１３を規定の気圧に保つ。なお、リリーフ弁２１により、内部空間１３の気圧を調整する場合には、レギュレーター１８を設けなくてもよい。
【００２２】
さらに、圧力容器１０には、圧力計２２が設けられている。圧力計２２は、内部空間１３の気圧を測定する。また、圧力計２２は、接点スイッチを備え、内部空間１３の気圧が所定値に達したことを検出すると、検出信号を測定器２３に送信する。
【００２３】
さらに、圧力容器１０には、一対の試験端子２４，２５が設けられている。なお、本実施例では説明の簡単化のために試験端子を２４，２５の２つとしているが、本発明は試験端子を２つに限定するものではなく、測定仕様に応じて３つ以上の試験端子を設ける場合も含めるものである。試験端子２４，２５はそれぞれ、圧力容器１０の外部から内部空間１３に延在している。圧力容器１０の外部に位置する試験端子２４，２５のそれぞれの部分は、測定器２３と電気的に接続されている。試験端子２４，２５にはそれぞれ、測定器２３から試験電圧が供給される。
【００２４】
さらに、圧力容器１０の内部空間１３には、一対の試験電極２６，２７が設けられている。試験電極２６，２７は、試験コンタクターと称される場合もある。試験電極２６は、試験端子２４に接続され、試験端子２４から試験電圧を受け取り、受け取った試験電圧を内部空間１３に配置された被試験体１２の電極２８に供給する。
【００２５】
試験電極２７は、試験端子２５に接続され、試験端子２５から試験電圧を受け取り、受け取った試験電圧を内部空間１３に配置された被試験体１２の電極２９に供給する。試験電極２６，２７から被試験体１２の電極２８，２９に試験電圧が供給されることで、被試験体１２の試験が行われる。
【００２６】
次に、底板１１について説明する。底板１１には、圧力容器１０の内部空間１３と対向する面側に、被試験体１２が載置される載置台３０が設けられている。底板１１が圧力容器１０と密着しているとき、載置台３０に載置された被試験体１２は、圧力容器１０の内部空間１３に位置し、被試験体１２の電極２８，２９はそれぞれ、試験電極２６，２７と接触する。
【００２７】
また、底板１１が下降し、圧力容器１０から離間すると、被試験体１２は、圧力容器１０の外側に運び出され、被試験体１２の電極２８，２９はそれぞれ、試験電極２６，２７から離れる。
【００２８】
次に、測定器２３について説明する。測定器２３は、高電圧電源や測定回路等の試験回路を備え、試験電圧を試験端子２４，２５に供給することで、被試験体１２の試験を行う。試験電圧の供給、すなわち、試験の開始は、圧力計２２から送信された検出信号に応じて行われる。また、試験電圧の供給を、手動により開始することも可能である。
【００２９】
次に、試験装置１を用いて、被試験体１２の試験を行う方法について説明する。
図２は、第１の実施の形態に係る試験方法の一例を示すフローチャートである。
［ステップＳ１００］初期状態として、供給用ソレノイドバルブ１９を閉じ、排気用ソレノイドバルブ２０を開いておく。さらに、底板１１を下降させ、底板１１と圧力容器１０とを離間させておく。
【００３０】
［ステップＳ１０１］レギュレーター１８を調整し、指定の圧力設定にする。
［ステップＳ１０２］載置台３０に被試験体１２を載置する。なお、この作業は、手動により行ってもよいし、搬送機を用いて自動的に行ってもよい。
【００３１】
［ステップＳ１０３］底板１１を上昇させて、圧力容器１０と密着させる。ここで、予め、試験電極２６，２７の位置を調整しておき、もしくはイメージセンサを用いたパターン認識などにより特定した被試験体１２の位置に試験電極２６，２７の位置を調整して、底板１１と圧力容器１０とが密着した際、被試験体１２の電極２８，２９と、試験電極２６，２７とが接触するようにしておく。
【００３２】
［ステップＳ１０４］排気用ソレノイドバルブ２０を閉じ、供給用ソレノイドバルブ１９を開く。これにより、レギュレーター１８により圧力が調整された高圧ガスが、内部空間１３に供給され、内部空間１３の気圧が上昇する。
【００３３】
［ステップＳ１０５］圧力計２２が所定の値に達すると、圧力計２２が検出信号を測定器２３に送信し、測定器２３が、受信した検出信号に応じて試験電圧を試験端子２４，２５に供給することで、被試験体１２の試験を開始する。このように、試験の開始を自動的に行うことで、人的コストを低減することができる。また、このとき、供給用ソレノイドバルブ１９を閉じてもよい。
【００３４】
このように、被試験体１２の試験は、試験雰囲気である圧力容器１０の内部空間１３の気圧を上昇させた状態で行われる。
［ステップＳ１０６］試験が終了したら、供給用ソレノイドバルブ１９を閉じ、排気用ソレノイドバルブ２０を開いて、圧力容器１０の内部空間１３を常圧に戻す。
【００３５】
［ステップＳ１０７］底板１１を下降させ、被試験体１２を内部空間１３から取り出す。取り出された被試験体１２には、試験結果に応じて、良品、不良品の分類等の処理が施される。
【００３６】
［ステップＳ１０８］次の被試験体１２を載置台３０に載置して、処理をステップＳ１０３に進める。
以上のステップにより、被試験体１２の試験が行われる。なお、内部空間１３において、大気成分の排除が必要な場合、または、供給するガスの濃度を高める必要がある場合には、配管１６を真空ポンプに繋ぎ、ステップＳ１０３とステップＳ１０４との間において、真空ポンプを動作させ、内部空間１３の残存空気を排出させる。
【００３７】
また、圧力容器１０の内部空間１３の湿度が高い場合、被試験体１２や試験電極２６，２７への水分吸着や、雰囲気ガスそのものの含有水分により、試験雰囲気の絶縁耐圧が低下する場合がある。そのため、内部空間１３の湿度を８０％ＲＨ以下に抑えることが、絶縁耐圧を低下させないために効果的である。
【００３８】
その実現手段としては、例えば、試験雰囲気のガス圧指定値が、例えば、０．２ＭＰａである場合、圧力容器１０の内部空間１３に供給するガスそのものの湿度を６０％ＲＨ以下とする方法と、ガス供給前の内部空間１３（大気圧）の湿度を８０％ＲＨ以下としておくとともに、供給するガスの湿度も８０％ＲＨ以下とする方法とがある。
【００３９】
前者の場合、仮に、ガス供給前の内部空間１３の湿度が１００％ＲＨであったとしても、湿度６０％ＲＨ以下のガスを同一体積分だけ供給すれば、全体の湿度は８０％ＲＨ以下となる。ガス供給源１７により供給されるガスに、例えば、液体窒素から作成する窒素ガスや、市販の高圧ボンベに封入されているガスを用いる場合、これらのガスの湿度は１％ＲＨ以下であり、試験で要求される湿度の上限と比較して極めて低い。そのため、内部空間１３の指定気圧が比較的高ければ、容易に低湿度雰囲気を実現させることが可能である。
【００４０】
以上のように、第１の実施の形態では、試験雰囲気となる圧力容器１０の内部空間１３の気圧を上昇させた状態で、試験電極２６，２７から被試験体１２に試験電圧を供給して、被試験体１２の試験を行う。この構成によれば、試験中に内部空間１３の雰囲気に絶縁破壊が発生して、被試験体１２の電極２８，２９の間や電極２８，２９と試験装置１との間等において放電がおこってしまう可能性を抑制することができる。
【００４１】
すなわち、圧力容器１０の内部空間１３の圧力が上昇すると、内部空間１３の雰囲気の絶縁耐圧は向上する。これはパッシェンの法則に基づくものである。パッシェンの法則は、平行な電極間において火花放電が生じる電圧は、気圧と電極の間隔との積の関数であることを示す法則である。
【００４２】
気圧を「ｐ」、電極間隔を「ｄ」としたとき、放電電圧と「ｐ＊ｄ」との関係は、気圧の種類によって異なるが、その多くは、「ｐ＊ｄ」（単位：気圧＊ｍｍ）が１０-2から１０-1の範囲で放電電圧の最低値がみられる。
【００４３】
火花放電は、電界で加速された電子が気体分子と衝突し、気体を電離させることによっておこる。そのため、ある境界より気体が少ない場合は、衝突がおこりにくくなり電離する気体が少ないため、火花放電がおこりにくくなる。また、反対に、ある境界より気体が多い場合には、電子が衝突までに十分に加速されにくくなり電離する気体が少ないため、火花放電がおこりにくくなる。すなわち、この境界において、火花放電が最もおこりやすくなり、放電電圧が最低値となる。
【００４４】
パッシェンの法則では、放電電圧が最低値をとる値よりも「ｐ＊ｄ」が大きい範囲では、「ｐ＊ｄ」が大きくなるに従って放電電圧も大きくなる。すなわち、パッシェンの法則は、電極間が一定の条件では、気体の圧力を上昇させれば、放電電圧が高くなり、絶縁耐圧を向上できることを示している。
【００４５】
図３は、パッシェンカーブの一例を示す図である。図３（Ａ）は、六フッ化硫黄ガスのパッシェンカーブを示す図であり、図３（Ｂ）は、窒素のパッシェンカーブを示す図である。ここで、横軸は、「ｐ＊ｄ」を示し、縦軸は放電電圧［ｋＶ］を示している。図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、「ｐ＊ｄ」が１０-2から１０-1の範囲よりも大きい場合、「ｐ＊ｄ」が大きくなるに従って放電電圧も高くなる。
【００４６】
このように、圧力容器１０の内部空間１３の圧力が上昇すると、内部空間１３の雰囲気の絶縁耐圧は向上するため、上述したように、第１の実施の形態によれば、試験中に内部空間１３の雰囲気に絶縁破壊が発生して放電がおこってしまう可能性を抑制することができる。
【００４７】
このため、圧力容器１０の内部空間１３に供給するガスに、地球温暖化係数の高い、六フッ化硫黄ガスに代表される高絶縁性能ガスを用いなくても、高電圧試験を実施できるため、地球環境への負荷を低減することが可能となる。
【００４８】
すなわち、圧力容器１０の内部空間１３に供給されるガスが、例えば、窒素の場合、窒素の絶縁性は、六フッ化硫黄ガスよりも低い。例えば、図３（Ａ）のパッシェンカーブで示されるように、「ｐ」が１気圧で、「ｄ」が１ｍｍの場合、すなわち、「ｐ＊ｄ」が１０0の場合、六フッ化硫黄ガスの放電電圧は、９．５ｋＶである。それに対して、図３（Ｂ）のパッシェンカーブで示されるように、窒素の放電電圧は、「ｐ＊ｄ」が１０0の場合、約４ｋＶである。
【００４９】
しかしながら、供給ガスに窒素を用いた場合でも、第１の実施の形態によれば、内部空間１３の気圧を上昇させることで、内部空間１３の雰囲気の絶縁耐圧を向上させることができ、高電圧試験を実施することが可能となる。
【００５０】
また、高絶縁性能ガスは比較的高価であるため、高絶縁性能ガスを用いなくても高電圧試験を実施できることで、試験コストを大幅に低減することが可能となる。
さらに、第１の実施の形態では、内部空間１３の気圧を上昇させることのみで、内部空間１３の雰囲気の絶縁耐圧を向上させることができるため、試験装置や試験のための設備を複雑にすることなく、高電圧試験を実現することが可能となる。
【００５１】
次に、試験装置１に対して、圧力容器１０の内部空間１３の気圧を上昇させるための他の加圧手段を用いた実施の形態を、第２の実施の形態として説明する。
［第２の実施の形態］
図４は、第２の実施の形態に係る試験装置の一例を示す図である。
【００５２】
試験装置２は、試験装置１と比較して、圧力容器の形状が異なり、さらに、ピストン３１と、サーボモーター３２とが追加して設けられている。また、リリーフ弁は設けられていないが、設けるようにしてもよい。その他の構成は試験装置１と同様である。
【００５３】
圧力容器３３は、その上方が開口している。ピストン３１は、圧力容器３３の開口を塞ぐように配置されている。ピストン３１には、サーボモーター３２が設けられている。サーボモーター３２による制御により、ピストン３１は、圧力容器３３の内部空間３４を上昇、または、下降する。
【００５４】
このとき、ピストン３１は、圧力容器３３の内側壁３５に密着しながら、内側壁３５に沿って移動する。すなわち、圧力容器３３は、シリンダーとして機能する。なお、ピストン３１の制御を、サーボモーター３２に替えて、手動により行ってもよい。この場合、例えば、錘や、てこの原理を用いたハンドプレス等が用いられる。
【００５５】
ピストン３１が下降することで、圧力容器３３の内部空間３４のガスが圧縮され、内部空間３４の気圧は上昇する。ピストン３１が上昇することで、圧力容器３３の内部空間３４の気圧は下降し、常圧となる。
【００５６】
また、ガス供給源１７が供給する高圧ガスの圧力は、試験装置１の場合よりも低いものでよく、例えば、０．１ＭＰａ以上でよい。
なお、内部空間３４に供給するガスが、大気である場合、ガス供給源１７やレギュレーター１８は設けなくてもよく、配管１５から大気を吸入できる構造となっていればよい。また、この場合、配管１５と配管１６とを別々に設ける必要がなく、共通の配管によりガスの給排気を行うようにしてもよい。
【００５７】
次に、試験装置２を用いて、被試験体１２の試験を行う方法について説明する。まず、圧力容器３３の内部空間３４に供給されるガスが大気であり、試験装置２には、ガス供給源１７やレギュレーター１８が設けられておらず、配管１５から大気が吸入される場合を例に、説明を進める。
【００５８】
図５は、第２の実施の形態に係る試験方法の一例を示すフローチャートである。
［ステップＳ２００］初期状態として、供給用ソレノイドバルブ１９、排気用ソレノイドバルブ２０を開けておく。さらに、底板１１を下降させ、底板１１と圧力容器３３とを離間させておく。ここで、供給用ソレノイドバルブ１９、排気用ソレノイドバルブ２０の開閉は任意であるが、開けておいた方が底板１１の下降がスムースに行われる。
【００５９】
［ステップＳ２０１］載置台３０に被試験体１２を載置する。なお、この作業は、手動により行ってもよいし、搬送機を用いて自動的に行ってもよい。
［ステップＳ２０２］底板１１を上昇させて、圧力容器３３と密着させる。ここで、予め、試験電極２６，２７の位置を調整しておき、底板１１と圧力容器３３とが密着した際、被試験体１２の電極２８，２９と、試験電極２６，２７とが接触するようにしておく。
【００６０】
［ステップＳ２０３］排気用ソレノイドバルブ２０、および、供給用ソレノイドバルブ１９を閉じる。
［ステップＳ２０４］サーボモーター３２により、ピストン３１を下降させて、圧力容器３３の内部空間３４の気圧を上昇させる。
【００６１】
［ステップＳ２０５］圧力計２２が所定の値に達したら、圧力計２２が検出信号を測定器２３とサーボモーター３２とに送信する。サーボモーター３２は、検出信号を受信すると、ピストン３１の下降を停止する。測定器２３は、受信した検出信号に応じて試験電圧を試験端子２４，２５に供給することで、被試験体１２の試験を開始する。また、予め確認がとれている規定の気圧を確保できる位置までピストン３１が下降したら、ピストン３１の下降を停止し、試験を開始するようにしてもよい。
【００６２】
このように、被試験体１２の試験は、試験雰囲気である圧力容器３３の内部空間３４の気圧を上昇させた状態で行われる。
［ステップＳ２０６］試験が終了したら、供給用ソレノイドバルブ１９、および、排気用ソレノイドバルブ２０を開いて、圧力容器３３の内部空間３４を常圧に戻すとともに、サーボモーター３２によりピストン３１を上昇させて元の位置に戻す。
【００６３】
なお、供給用ソレノイドバルブ１９、および、排気用ソレノイドバルブ２０が閉じた状態で、ピストン３１を上昇させても、内部空間３４を常圧に戻すことは可能であるが、開いた方が、次のステップＳ２０７での底板１１の下降をスムースに行うことができる。
【００６４】
［ステップＳ２０７］底板１１を下降させ、被試験体１２を内部空間３４から取り出す。取り出された被試験体１２には、試験結果に応じて、良品、不良品の分類等の処理が施される。
【００６５】
［ステップＳ２０８］次の被試験体１２を載置台３０に載置して、処理をステップＳ２０２に進める。
以上のステップにより、被試験体１２の試験が行われる。
【００６６】
次に、圧力容器３３の内部空間３４に供給されるガスに、大気以外のガスが用いられる場合を例に、試験装置２を用いた試験方法について説明する。なお、この例では、試験装置２には、ガス供給源１７とレギュレーター１８が設けられているものとする。
【００６７】
図６は、第２の実施の形態に係る試験方法の別の例を示すフローチャートである。
［ステップＳ３００］初期状態として、供給用ソレノイドバルブ１９を閉じ、排気用ソレノイドバルブ２０を開けておく。さらに、底板１１を下降させ、底板１１と圧力容器３３とを離間させておく。
【００６８】
［ステップＳ３０１］レギュレーター１８を調整し、指定の圧力設定にする。
［ステップＳ３０２］載置台３０に被試験体１２を載置する。なお、この作業は、手動により行ってもよいし、搬送機を用いて自動的に行ってもよい。
【００６９】
［ステップＳ３０３］底板１１を上昇させて、圧力容器３３と密着させる。ここで、予め、試験電極２６，２７の位置を調整しておき、底板１１と圧力容器３３とが密着した際、被試験体１２の電極２８，２９と、試験電極２６，２７とが接触するようにしておく。
【００７０】
［ステップＳ３０４］排気用ソレノイドバルブ２０を閉じ、供給用ソレノイドバルブ１９を開く。これにより、レギュレーターにより圧力が調整されたガスが、内部空間３４に供給される。
【００７１】
［ステップＳ３０５］内部空間３４に供給されたガスの濃度が指定値となるよう、所定時間経過するのを待って、供給用ソレノイドバルブ１９を閉じる。
［ステップＳ３０６］サーボモーター３２により、ピストン３１を下降させて、圧力容器３３の内部空間３４の気圧を上昇させる。
【００７２】
［ステップＳ３０７］圧力計２２が所定の値に達したら、圧力計２２が検出信号を測定器２３とサーボモーター３２とに送信する。サーボモーター３２は、検出信号を受信すると、ピストン３１の下降を停止する。測定器２３は、受信した検出信号に応じて試験電圧を試験端子２４，２５に供給することで、被試験体１２の試験を開始する。また、予め確認がとれている規定の気圧を確保できる位置までピストン３１が下降したら、ピストン３１の下降を停止し、試験を開始するようにしてもよい。
【００７３】
このように、被試験体１２の試験は、試験雰囲気である圧力容器３３の内部空間３４の気圧を上昇させた状態で行われる。
［ステップＳ３０８］試験が終了したら、排気用ソレノイドバルブ２０を開いて、圧力容器３３の内部空間３４を常圧に戻すとともに、サーボモーター３２によりピストン３１を上昇させて元の位置に戻す。
【００７４】
なお、排気用ソレノイドバルブ２０が閉じた状態でピストン３１を上昇させても内部空間３４を常圧に戻すことは可能であるが、開いた方が、次のステップＳ３０９での底板１１の下降をスムースに行うことができる。
【００７５】
［ステップＳ３０９］底板１１を下降させ、被試験体１２を内部空間３４から取り出す。取り出された被試験体１２には、試験結果に応じて、良品、不良品の分類等の処理が施される。
【００７６】
［ステップＳ３１０］次の被試験体１２を載置台３０に載置して、処理をステップＳ３０３に進める。
以上のステップにより、被試験体１２の試験が行われる。なお、内部空間３４において、大気成分の排除が必要な場合、または、供給するガスの濃度を高める必要がある場合には、配管１６を真空ポンプに繋ぎ、ステップＳ３０３とステップＳ３０４との間において、真空ポンプを動作させ、内部空間３４の残存空気を排出させる。
【００７７】
また、圧力容器３３の内部空間３４の湿度が高い場合、被試験体１２や試験電極２６，２７への水分吸着や、雰囲気ガスそのものの含有水分により、試験雰囲気の絶縁耐圧が低下する場合がある。そのため、内部空間３４の湿度を８０％ＲＨ以下に抑えることが、絶縁耐圧を低下させないために効果的である。
【００７８】
以上のように、第２の実施の形態では、試験雰囲気となる圧力容器３３の内部空間３４の気圧を上昇させた状態で、試験電極２６，２７から被試験体１２に試験電圧を供給して、被試験体１２の試験を行う。この構成によれば、第１の実施の形態と同様に、試験中に内部空間３４の雰囲気に絶縁破壊が発生して、被試験体１２の電極２８，２９の間や電極２８，２９と試験装置２との間等において放電がおこってしまう可能性を抑制することができる。
【００７９】
このため、圧力容器３３の内部空間３４に供給するガスに高絶縁性能ガスを用いなくても、高電圧試験を実施できるため、地球環境への負荷を低減することが可能となる。
また、高絶縁性能ガスを用いなくても高電圧試験を実施できることで、試験コストを大幅に低減することが可能となる。
【００８０】
さらに、内部空間３４の気圧を上昇させることのみで、内部空間３４の雰囲気の絶縁耐圧を向上させることができるため、試験装置や試験のための設備を複雑にすることなく、高電圧試験を実現することが可能となる。
【００８１】
次に、第１および第２の実施の形態の試験方法が適用される絶縁耐圧試験の一例を、第３の実施の形態として説明する。
［第３の実施の形態］
図７は、第３の実施の形態に係る絶縁耐圧試験の一例を示す図である。図７（Ａ）は、被試験体４０の上面図であり、図７（Ｂ）は、試験用電極４７ａ，４７ｂが取り付けられた被試験体４０の断面図である。
【００８２】
図７（Ａ）に示すように、被試験体４０は、フレーム電極４１と、複数のリード端子４２，４３と、半導体チップ４４とを有している。半導体チップ４４はフレーム電極４１上に形成され、半導体チップ４４とリード端子４２，４３とは、内部配線４５により電気的に接続されている。さらに、フレーム電極４１と、複数のリード端子４２，４３と、半導体チップ４４と、内部配線４５とは、樹脂４６により封止されている。ここで、フレーム電極４１の端部と、リード端子４２，４３の端部とは樹脂４６から露出している。
【００８３】
試験を行う際、図７（Ｂ）に示すように、被試験体４０は、試験用電極４７ａ，４７ｂにより挟まれる。さらに、試験用電極４７ａ，４７ｂを短絡させ、フレーム電極４１とリード端子４２，４３とを短絡させる。そして、測定器２３から、例えば、フレーム電極４１に「＋」の電圧を供給し、試験用電極４７ａに「−」の電圧を供給することで、被試験体４０の試験が行われる。ここで、測定器２３は、ＡＣまたはＤＣの高電圧発生機と電流計を有している。
【００８４】
この試験は、フレーム電極４１およびリード端子４２，４３と樹脂４６の表面との絶縁性能（漏れ電流や絶縁破壊の有無）を測定するための試験である。目的に応じ、指定の電圧を指定時間印加し合否判定する方法と、電圧をステップアップし、破壊電圧を測定する方法とがある。
【００８５】
この試験を行う場合、試験雰囲気の絶縁耐圧が低いと、樹脂４６から露出しているフレーム電極４１およびリード端子４２，４３と、試験用電極４７ａまたは試験用電極４７ｂとの間（図中の矢印４８，４９参照）に絶縁破壊が発生して放電がおこってしまう可能性がある。
【００８６】
第１および第２の実施の形態に係る試験方法によれば、試験雰囲気の絶縁耐圧を向上させることができるので、このような被試験体４０の絶縁耐圧試験も、放電の影響を抑制して行うことが可能となる。
【００８７】
次に、絶縁耐圧試験の他の例を説明する。図８は、第３の実施の形態に係る絶縁耐圧試験の別の例を示す図である。
被試験体５０は、金属ベース５１と、金属ベース５１上に配置された絶縁基板５２と、絶縁基板５２上に配置されたＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）チップ５３と、金属ベース５１、絶縁基板５２、および、ＩＧＢＴチップ５３を収容する樹脂ケース５４とを有する。さらに、樹脂ケース５４上には、樹脂カバー５５が配置され、樹脂カバー５５上には主端子５６，５７，５８が配置されている。さらに、樹脂ケース５４上には、補助端子５９，６０が配置されている。主端子５６，５７，５８および補助端子５９，６０は図示しない内部配線によりＩＧＢＴチップ５３と電気的に接続されている。
【００８８】
試験を行う際、主端子５６，５７，５８と補助端子５９，６０とを全て短絡させる。そして、測定器２３から、例えば、補助端子６０に「＋」の電圧を供給し、金属ベース５１に「−」の電圧を供給することで、被試験体５０の試験が行われる。ここで、測定器２３は、ＡＣまたはＤＣの高電圧発生機と電流計を有している。
【００８９】
この試験は、金属ベース５１と、ＩＧＢＴチップ５３、主端子５６，５７，５８、および、補助端子５９，６０との絶縁性能を測定するための試験である。目的に応じ、指定の電圧を指定時間印加し合否判定する方法と、電圧をステップアップし、破壊電圧を測定する方法とがある。
【００９０】
この試験を行う場合、試験雰囲気の絶縁耐圧が低いと、主端子５６，５７，５８と金属ベース５１との間（図中の矢印６１参照）、または、補助端子５９，６０と金属ベース５１との間（図中の矢印６２参照）に絶縁破壊が発生して放電がおこってしまう可能性がある。
【００９１】
第１および第２の実施の形態に係る試験方法によれば、試験雰囲気の絶縁耐圧を向上させることができるので、このような被試験体５０の絶縁耐圧試験も、放電の影響を抑制して行うことが可能となる。
【００９２】
次に、第１および第２の実施の形態に係る試験方法に適用される試験回路の例を、第４の実施形態として説明する。
［第４の実施の形態］
以下に説明する試験回路は、第１および第２の実施の形態における試験装置１，２の測定器２３に設けられる。
【００９３】
まず、ＲＢＳＯＡ（Reverse Bias Safe Operation Area）試験回路について説明する。図９は、第４の実施の形態に係る試験回路の一例とそのタイミングチャートを示す図である。
【００９４】
ここでは、ゲート電極とコレクタ電極とエミッタ電極とを備えるトランジスタを被試験体７１としている。図９（Ａ）に示すように、ＲＢＳＯＡ試験回路７０は、被試験体７１のゲート電極と接続される端子７２と、コレクタ電極と接続される端子７３と、エミッタ電極に接続される端子７４とを有する。さらに、ＲＢＳＯＡ試験回路７０は、試験電源７５と、コンデンサ７６と、負荷用コイル７７と、ＦＷＤ（Free Wheeling Diode）７８と、ゲート抵抗７９と、ゲートドライバ８０とを有する。
【００９５】
端子７３と試験電源７５の正極との間には負荷用コイル７７とＦＷＤ７８とが電気的に接続されている。端子７４は試験電源７５の負極と電気的に接続されている。端子７３，７４と試験電源７５の正極、負極との間を接続する配線には、浮遊インダクタンス８１ａ，８１ｂが存在する。試験電源７５の正極と負極との間にはコンデンサ７６が電気的に接続されている。端子７２と端子７４との間にはゲート抵抗７９とゲートドライバ８０とが電気的に接続されている。
【００９６】
図９（Ｂ）は、ＲＢＳＯＡ試験回路７０のタイミングチャートを示す。図中には、被試験体７１のコレクタ−エミッタ間電圧（ＶCE）８２と、コレクタ電流（ＩC）８３とが示されている。拡大図中の矢印８４は、回路の浮遊インダクタンス８１ａ，８１ｂによる跳ね上がり電圧を示す。跳ね上がり電圧のピークは、例えば、１７００Ｖである。
【００９７】
次に、Ｌ負荷アバランシェ試験回路について説明する。図１０は、第４の実施の形態に係る試験回路の別の例とそのタイミングチャートを示す図である。
ここでは、ゲート電極とコレクタ電極とエミッタ電極とを備えるトランジスタ、または、ゲート電極とドレイン電極とソース電極とを備えるトランジスタを、被試験体９１としている。
【００９８】
図１０（Ａ）に示すように、Ｌ負荷アバランシェ試験回路９０は、被試験体９１のゲート電極と接続される端子９２と、コレクタ電極またはドレイン電極と接続される端子９３と、エミッタ電極またはソース電極と接続される端子９４とを有する。さらに、Ｌ負荷アバランシェ試験回路９０は、試験電源９５と、コンデンサ９６と、負荷用コイル９７と、ゲート抵抗９８と、ゲートドライバ９９とを有する。
【００９９】
端子９３と試験電源９５の正極との間には負荷用コイル９７が電気的に接続されている。端子９４は試験電源９５の負極と電気的に接続されている。試験電源９５の正極と負極との間にはコンデンサ９６が電気的に接続されている。端子９２と端子９４との間にはゲート抵抗９８とゲートドライバ９９とが電気的に接続されている。
【０１００】
図１０（Ｂ）は、Ｌ負荷アバランシェ試験回路９０のタイミングチャートを示す。図中には、被試験体９１のコレクタ−エミッタ間電圧（ＶCE）またはドレイン−ソース間電圧（ＶDS）１００と、コレクタ電流（ＩC）またはドレイン電流（ＩD）１０１とが示されている。矢印１０２では、負荷インダクタンスによる跳ね上がり電圧が素子耐圧まで上昇する。跳ね上がり電圧のピークは、例えば、１０００Ｖである。
【０１０１】
次に、負荷短絡試験回路について説明する。図１１は、第４の実施の形態に係る試験回路のさらに別の例とそのタイミングチャートを示す図である。
ここでは、ゲート電極とコレクタ電極とエミッタ電極とを備えるトランジスタを被試験体１１１としている。図１１（Ａ）に示すように、負荷短絡試験回路１１０は、被試験体１１１のゲート電極と接続される端子１１２と、コレクタ電極と接続される端子１１３と、エミッタ電極に接続される端子１１４とを有する。さらに、負荷短絡試験回路１１０は、試験電源１１５と、コンデンサ１１６と、ゲート抵抗１１７と、ゲートドライバ１１８とを有する。
【０１０２】
端子１１３は試験電源１１５の正極と電気的に接続されている。端子１１３と試験電源１１５の正極との間を接続する配線には、浮遊インダクタンス１１９が存在する。端子１１４は試験電源１１５の負極と電気的に接続されている。試験電源１１５の正極と負極との間にはコンデンサ１１６が電気的に接続されている。端子１１２と端子１１４との間にはゲート抵抗１１７とゲートドライバ１１８とが電気的に接続されている。
【０１０３】
図１１（Ｂ）は、負荷短絡試験回路１１０のタイミングチャートを示す。図中には、被試験体１１１のコレクタ−エミッタ間電圧（ＶCE）１２０と、コレクタ電流（ＩC）１２１とが示されている。矢印１２２は、回路の浮遊インダクタンス１１９による跳ね上がり電圧を示す。跳ね上がり電圧のピークは、例えば、１７００Ｖである。
【０１０４】
次に、逆回復動作保証試験回路について説明する。図１２は、第４の実施の形態に係る試験回路のさらに別の例とそのタイミングチャートを示す図である。
ここでは、カソード電極とアノード電極とを備えるダイオードを被試験体１３１としている。図１２（Ａ）に示すように、逆回復動作保証試験回路１３０は、被試験体１３１のカソード電極と接続される端子１３２とアノード電極と接続される端子１３３とを有する。さらに、逆回復動作保証試験回路１３０は、試験電源１３４と、コンデンサ１３５と、スイッチ素子１３６と、負荷用コイル１３７と、ゲート抵抗１３８と、ゲートドライバ１３９とを有する。
【０１０５】
端子１３２と試験電源１３４の正極との間にはスイッチ素子１３６が電気的に接続されている。端子１３２と試験電源１３４の正極との間を接続する配線には、浮遊インダクタンス１４０が存在する。端子１３３は試験電源１３４の負極と電気的に接続されている。試験電源１３４の正極と負極との間にはコンデンサ１３５が電気的に接続されている。
【０１０６】
端子１３２と端子１３３との間には負荷用コイル１３７が電気的に接続されている。スイッチ素子１３６の制御電極と端子１３２との間にはゲート抵抗１３８とゲートドライバ１３９とが電気的に接続されている。
【０１０７】
図１２（Ｂ）は、逆回復動作保証試験回路１３０のタイミングチャートを示す。図中には、スイッチ素子１３６のコレクタ電流１４１と、被試験体１３１のカソード−アノード間電圧（ＶAK）１４２および電流（ＩF）１４３とが示されている。拡大図中の矢印１４４は、跳ね上がり電圧を示す。跳ね上がり電圧のピークは、例えば、１７００Ｖである。
【０１０８】
次に、降伏電圧（耐圧）およびリーク電流測定回路について説明する。図１３は、第４の実施の形態に係る試験回路のさらに別の例とそのタイミングチャートを示す図である。
ゲート電極とコレクタ電極とエミッタ電極とを備えるトランジスタ、または、ゲート電極とドレイン電極とソース電極とを備えるトランジスタを、被試験体１５１としている。
【０１０９】
図１３（Ａ）に示すように、降伏電圧およびリーク電流測定回路１５０は、被試験体１５１のゲート電極と接続される端子１５２と、被試験体１５１のコレクタ電極またはドレイン電極と接続される端子１５３と、被試験体１５１のエミッタ電極またはソース電極と接続される端子１５４とを有する。さらに、降伏電圧およびリーク電流測定回路１５０は、試験電圧可変電源１５５と、電流測定回路１５６と、電圧測定回路１５７とを有する。
【０１１０】
端子１５３は試験電圧可変電源１５５の正極と電気的に接続されている。端子１５４と試験電圧可変電源１５５の負極との間には電流測定回路１５６が電気的に接続されている。端子１５３と端子１５４との間には電圧測定回路１５７が電気的に接続されている。端子１５２と端子１５４とは電気的に接続されている。
【０１１１】
図１３（Ｂ），（Ｃ）は、降伏電圧およびリーク電流測定回路１５０のタイミングチャートを示す。図１３（Ｂ）は、降伏電圧測定におけるタイミングチャートを示し、図１３（Ｃ）は、リーク電流測定におけるタイミングチャートを示す。
【０１１２】
図１３（Ｂ）には、被試験体１５１のコレクタ−エミッタ間電圧（ＶCE）またはドレイン−ソース間電圧（ＶDS）１５８と、コレクタ電流（ＩC）またはドレイン電流（ＩD）１５９とが示されている。矢印１６０はコレクタ電流またはドレインに指定の電流が流れたときのコレクタ−エミッタ間電圧（ＶCE）またはドレイン−ソース間電圧（ＶDS）である降伏電圧を示し、矢印１６１は指定の電流値を示す。降伏電圧は、例えば、１８２１Ｖである。
【０１１３】
図１３（Ｃ）には、コレクタ−エミッタ間電圧（ＶCE）またはドレイン−ソース間電圧（ＶDS）１６２と、コレクタ電流（ＩC）またはドレイン電流（ＩD）１６３とが示されている。矢印１６４は指定の電圧値を示し、矢印１６５は当該指定の電圧が印加されたときのリーク電流を示す。指定の電圧値は、通常、定格電圧であり、例えば、１７００Ｖである。
【０１１４】
次に、第１および第２の実施の形態に係る試験方法が適用される被試験体の例を、第５の実施の形態として説明する。
［第５の実施の形態］
図１４は、第５の実施の形態に係る発明の被試験体の一例を示す図である。図１４（Ａ）は被試験体１７０の上面図であり、図１４（Ｂ）は被試験体１７０の断面図である。
【０１１５】
被試験体１７０は、半導体チップである。ここでは、ＩＧＢＴチップを例としている。図１４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、被試験体１７０は、シリコン基板１７１と、シリコン基板１７１の上面および下面に形成されたコレクタ電極１７２と、シリコン基板１７１の上面に形成されたゲート電極１７３、エミッタ電極１７４、および絶縁膜１７５とを有する。シリコン基板１７１の上面に形成されたコレクタ電極１７２とゲート電極１７３とエミッタ電極１７４とは、絶縁膜１７５により互いに絶縁されている。
【０１１６】
この被試験体１７０に、高電圧試験を実施する場合、例えば、コレクタ電極１７２とエミッタ電極１７４との間、または、コレクタ電極１７２とゲート電極１７３との間に規定の高電圧が印加される。これにより、各電極間で放電がおこってしまう可能性がある。
【０１１７】
第１および第２の実施の形態に係る試験方法によれば、試験雰囲気の絶縁耐圧を向上させることができるので、このような被試験体１７０の高電圧試験も、放電の影響を抑制して行うことが可能となる。なお、半導体チップが複数形成された半導体ウエハを被試験体に用いてもよい。
【０１１８】
図１５は、第５の実施の形態に係る発明の被試験体の別の例を示す図である。図１５（Ａ）は被試験体１８０の上面図であり、図１５（Ｂ）は被試験体１８０の断面図である。
被試験体１８０は、半導体モジュールの半製品である。ここでは、ＩＧＢＴモジュールの半製品を例としている。図１５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、被試験体１８０は、セラミック基板１８１と、セラミック基板１８１の上面に形成されたコレクタ電極１８２、ゲート電極１８３、およびエミッタ電極１８４とを有している。コレクタ電極１８２の上方には、ＩＧＢＴチップ１８５が形成（搭載）されている。ＩＧＢＴチップ１８５と、ゲート電極１８３およびエミッタ電極１８４とは、配線１８６で接続されている。
【０１１９】
この被試験体１８０に、高電圧試験を実施する場合、例えば、コレクタ電極１８２とエミッタ電極１８４との間、または、コレクタ電極１８２とゲート電極１８３との間に規定の高電圧が印加される。これにより、各電極間や、各電極と配線１８６との間で放電がおこってしまう可能性がある。
【０１２０】
第１および第２の実施の形態に係る試験方法によれば、試験雰囲気の絶縁耐圧を向上させることができるので、このような被試験体１８０の高電圧試験も、放電の影響を抑制して行うことが可能となる。
【０１２１】
図１６は、第５の実施の形態に係る発明の被試験体のさらに別の例を示す図である。図１６（Ａ）は被試験体１９０の上面図であり、図１６（Ｂ）は被試験体１９０の回路図である。
【０１２２】
被試験体１９０は、半導体モジュールである。ここでは、ＩＧＢＴモジュールを例としている。図１６（Ａ）、（Ｂ）に示すように、被試験体１９０は、Ｐ電極１９１とＮ電極１９２とＵ電極１９３とを有する。図１６（Ｂ）に示すように、Ｐ電極１９１とＵ電極１９３との間にはＩＧＢＴ素子１９４とダイオード１９５とが電気的に接続され、Ｕ電極１９３とＮ電極１９２との間にはＩＧＢＴ素子１９６とダイオード１９７とが電気的に接続されている。
【０１２３】
この被試験体１９０に、高電圧試験を実施する場合、例えば、Ｐ電極１９１とＮ電極１９２との間に規定の高電圧が印加される。また、構造によっては、Ｐ電極１９１とＵ電極１９３との間、Ｎ電極１９２とＵ電極１９３との間、または、Ｐ電極１９１、Ｎ電極１９２、およびＵ電極１９３と裏面金属ベース（図示せず）間に高電圧が印加される場合もある。これにより、各電極間で放電がおこってしまう可能性がある。なお、被試験体１９０である半導体モジュールや後述の半導体パッケージ（被試験体２００）は、定格電圧以下では放電が起こらないよう設計されていて、放電が懸念されるのは定格電圧以上の電圧が印加されたときである。
【０１２４】
第１および第２の実施の形態に係る試験方法によれば、試験雰囲気の絶縁耐圧を向上させることができるので、このような被試験体１９０の高電圧試験も、放電の影響を抑制して行うことが可能となる。
【０１２５】
図１７は、第５の実施の形態に係る発明の被試験体のさらに別の例を示す図である。
被試験体２００は、アノード電極２０１とカソード電極２０２とを有し、樹脂２０３により封止された半導体パッケージである。
【０１２６】
この被試験体２００に、高電圧試験を実施する場合、例えば、アノード電極２０１とカソード電極２０２との間に規定の高電圧が印加される。これにより、各電極間で放電がおこってしまう可能性がある。
【０１２７】
被試験体２１０は、ゲート電極２１１とドレイン電極２１２とソース電極２１３とを有し、樹脂２１４で封止された半導体パッケージである。
この被試験体２１０に、高電圧試験を実施する場合、例えば、ドレイン電極２１２とゲート電極２１１との間、または、ドレイン電極２１２とソース電極２１３との間に、規定の高電圧が印加される。これにより、各電極間で放電がおこってしまう可能性がある。
【０１２８】
第１および第２の実施の形態に係る試験方法によれば、試験雰囲気の絶縁耐圧を向上させることができるので、このような被試験体２００，２１０の高電圧試験も、放電の影響を抑制して行うことが可能となる。
【０１２９】
次に、第１および第２の実施の形態の試験装置１，２において、試験雰囲気の気圧を規定する方法を、第６の実施の形態として説明する。
［第６の実施の形態］
ここでは、代表して試験装置１について説明を進めるが、試験装置２についても同様である。まず、測定用デバイスを、試験装置１の圧力容器１０の内部空間１３に配置する。ここでは、測定用デバイスに、図１５で示される被試験体１８０と同じ構造を備えるＩＧＢＴモジュールの半製品を用いた場合を例としている。なお、電極間距離は１．１ｍｍであるものとする。
【０１３０】
次に、圧力容器１０の内部空間１３の気圧を０．１ＭＰａとし、この状態で、試験電圧を徐徐に上昇させ、絶縁破壊発生電圧を読み取り、これを絶縁耐圧とする。なお、内部空間１３に供給されるガスは窒素であるとする。
【０１３１】
次に、内部空間１３の気圧を０．１５ＭＰａとし、同様に絶縁耐圧を求める。以下、気圧を変えて、それぞれの絶縁耐圧を求める。これをグラフにプロットしたものが図１８である。
【０１３２】
図１８は、第６の実施の形態に係る絶縁耐圧測定結果の一例を示す図である。図１８のグラフの横軸は気圧（ＭＰａ）を示し、縦軸は絶縁耐圧（ＫＶ）を示す。
このようにして作成したグラフを参照することで、安全に高電圧試験を行える気圧を読み取り、試験雰囲気の気圧条件を決定することが可能となる。
【０１３３】
例えば、試験電圧の最大値が２ＫＶである場合、試験雰囲気の気圧を０．１５ＭＰａ以上とすることで、放電を抑制して試験を実施することができる。
なお、絶縁耐圧を高くするには、例えば、圧力容器１０の内部空間１３の気圧を上昇させる方法と、ガス供給源１７が供給するガスに、六フッ化硫黄ガス等の高絶縁性能ガスを混合させる方法とがある。
【符号の説明】
【０１３４】
１，２ 試験装置
１０，３３ 圧力容器
１１ 底板
１２ 被試験体
１３，３４ 内部空間
１４ Ｏリング
１５，１６ 配管
１７ ガス供給源
１８ レギュレーター
１９ 供給用ソレノイドバルブ
２０ 排気用ソレノイドバルブ
２１ リリーフ弁
２２ 圧力計
２３ 測定器
２４，２５ 試験端子
２６，２７ 試験電極
２８，２９ 電極
３０ 載置台
３１ ピストン
３２ サーボモーター
３５ 内側壁
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力容器と、
前記圧力容器の内部空間に配置され、被試験体が載置される載置台と、
前記圧力容器の前記内部空間に配置され、前記載置台に載置された被試験体に試験電圧を供給する試験電極と、
前記圧力容器の前記内部空間の気圧を上昇させる加圧手段と、を有し、
前記加圧手段により前記圧力容器の前記内部空間の気圧を上昇させた状態で、前記載置台に載置された前記被試験体に前記試験電極から試験電圧を供給して、前記被試験体の試験を行うことを特徴とする試験装置。
【請求項２】
前記加圧手段は、圧力を調整した高圧ガスを前記圧力容器の前記内部空間に供給するレギュレーターを有することを特徴とする請求項１記載の試験装置。
【請求項３】
前記圧力容器の前記内部空間の気圧を制御するリリーフ弁を有することを特徴とする請求項１または２記載の試験装置。
【請求項４】
前記加圧手段は、前記圧力容器の前記内部空間のガスを圧縮するピストンを有することを特徴とする請求項１記載の試験装置。
【請求項５】
前記圧力容器の前記内部空間に供給されるガスは、窒素、圧縮空気、酸素、二酸化炭素、アルゴンのいずれか１つ、または、これらのうちの１つまたは複数を含む混合ガスであることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の試験装置。
【請求項６】
前記圧力容器の前記内部空間へのガスの流入および前記内部空間からのガスの流出を制御するソレノイドバルブを有することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の試験装置。
【請求項７】
試験時における前記圧力容器の前記内部空間の湿度が、８０％ＲＨ以下であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の試験装置。
【請求項８】
前記圧力容器の前記内部空間の気圧を測定し、前記内部空間の気圧が所定の値に達すると、前記試験電極に試験電圧を供給する測定器に、試験開始のための信号を送信する圧力計を有することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の試験装置。
【請求項９】
圧力容器の内部空間に配置された載置台に、被試験体を載置する工程と、
前記圧力容器の前記内部空間の気圧を上昇させる工程と、
前記圧力容器の前記内部空間の気圧を上昇させた状態で、前記載置台に載置された前記被試験体に、前記内部空間に配置された試験電極から試験電圧を供給して、前記被試験体の試験を行う工程と、
を有することを特徴とする試験方法。
【請求項１０】
前記圧力容器の前記内部空間に窒素、圧縮空気、酸素、二酸化炭素、アルゴンのいずれか１つ、または、これらのうちの１つまたは複数を含む混合ガスを供給する工程を有することを特徴とする請求項９記載の試験方法。
【請求項１】
圧力容器と、
前記圧力容器の内部空間に配置され、被試験体が載置される載置台と、
前記圧力容器の前記内部空間に配置され、前記載置台に載置された被試験体に試験電圧を供給する試験電極と、
前記圧力容器の前記内部空間の気圧を上昇させる加圧手段と、を有し、
前記加圧手段により前記圧力容器の前記内部空間の気圧を上昇させた状態で、前記載置台に載置された前記被試験体に前記試験電極から試験電圧を供給して、前記被試験体の試験を行うことを特徴とする試験装置。
【請求項２】
前記加圧手段は、圧力を調整した高圧ガスを前記圧力容器の前記内部空間に供給するレギュレーターを有することを特徴とする請求項１記載の試験装置。
【請求項３】
前記圧力容器の前記内部空間の気圧を制御するリリーフ弁を有することを特徴とする請求項１または２記載の試験装置。
【請求項４】
前記加圧手段は、前記圧力容器の前記内部空間のガスを圧縮するピストンを有することを特徴とする請求項１記載の試験装置。
【請求項５】
前記圧力容器の前記内部空間に供給されるガスは、窒素、圧縮空気、酸素、二酸化炭素、アルゴンのいずれか１つ、または、これらのうちの１つまたは複数を含む混合ガスであることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の試験装置。
【請求項６】
前記圧力容器の前記内部空間へのガスの流入および前記内部空間からのガスの流出を制御するソレノイドバルブを有することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の試験装置。
【請求項７】
試験時における前記圧力容器の前記内部空間の湿度が、８０％ＲＨ以下であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の試験装置。
【請求項８】
前記圧力容器の前記内部空間の気圧を測定し、前記内部空間の気圧が所定の値に達すると、前記試験電極に試験電圧を供給する測定器に、試験開始のための信号を送信する圧力計を有することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の試験装置。
【請求項９】
圧力容器の内部空間に配置された載置台に、被試験体を載置する工程と、
前記圧力容器の前記内部空間の気圧を上昇させる工程と、
前記圧力容器の前記内部空間の気圧を上昇させた状態で、前記載置台に載置された前記被試験体に、前記内部空間に配置された試験電極から試験電圧を供給して、前記被試験体の試験を行う工程と、
を有することを特徴とする試験方法。
【請求項１０】
前記圧力容器の前記内部空間に窒素、圧縮空気、酸素、二酸化炭素、アルゴンのいずれか１つ、または、これらのうちの１つまたは複数を含む混合ガスを供給する工程を有することを特徴とする請求項９記載の試験方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２０１１−２５２７９２（Ｐ２０１１−２５２７９２Ａ）
【公開日】平成２３年１２月１５日（２０１１．１２．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１２６６８０（Ｐ２０１０−１２６６８０）
【出願日】平成２２年６月２日（２０１０．６．２）
【出願人】（０００００５２３４）富士電機株式会社 (3,146)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月１５日（２０１１．１２．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月２日（２０１０．６．２）
【出願人】（０００００５２３４）富士電機株式会社 (3,146)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]