專利名稱：半導體元件的特性試驗裝置和半導體元件的特性試驗方法
技術領域：
本發(fā)明涉及半導體元件的特性試驗裝置和使用該裝置進行的包括絕緣強度(耐 性)試驗的特性試驗方法，其對于具有T03P型等的樹脂密封部的半導體元件，能夠在進行現(xiàn) 有的特性試驗的同時進行半導體芯片收納于樹脂密封部的半導體元件的樹脂密封部的絕緣檢查。
背景技術：
作為半導體元件的特性試驗，有作為靜特性試驗的漏電流特性試驗、耐壓特性試 驗等，作為動特性試驗有L負載試驗、開關試驗等。
圖11是全模塑型(Full mold type)的IGBT20的結構圖，圖11 (a)是正面圖，圖11(b)是側面圖。該IGBT (絕緣柵型雙極晶體管)是的上表面、下表面和側面的全部面被 樹脂密封的全模塑型的IGBT20。例如是T0-3PF型的樹脂模制品。
在作為金屬基板的模片部21上焊接IGBT芯片22的背面23的未圖示的集電極， 在該模片部21連接由引線框架形成的集電端子24a。IGBT芯片22的發(fā)射電極25和柵極 電極墊(焊盤)26分別經由結合接線27與由引線框架形成的發(fā)射端子24b、柵極端子24c連 接。模片部21、半導體芯片22、結合接線27和各端子24a、24b、24c的根部位置成為被樹脂 密封的樹脂密封部28。各端子24a、24b、24c從樹脂密封部28露出。該樹脂密封對模片部 的上表面、下表面、側面的全部面進行，因此被稱為全模塑型。該IGBT20在樹脂密封部28 的背面28a安裝冷卻翅片(fin)而使用。
圖12是說明圖11所的全模塑型的IGBT20的樹脂密封部的絕緣強度試驗的圖。該 絕緣強度試驗假設在全模塑型的IGBT20的模片部21的背面23側的樹脂密封部28設置未 圖示的冷卻翅片而使用的情況，為了研究模片部21的背面23側的樹脂密封部28的絕緣強 度而進行。
該絕緣強度試驗裝置500具有交流電壓施加部71和與IGBT20的樹脂密封部28 接觸的電壓施加器具72 (此處表示電極)。在該電壓施加器具72設置IGBT20。利用導電 體53使IGBT20的集電端子24a、發(fā)射端子24b、柵極端子24c相互短路，從交流電壓施加部 71向集電端子24a與電壓施加器具72之間施加規(guī)定期間(例如I分鐘左右)的超過1000V 的高電壓(一般是2kV以上的交流電壓)，判定IGBT20的樹脂密封部28是否絕緣破壞。
對于量產中的絕緣強度試驗進行說明。利用導電體53使全模塑的T0-3PF型的 IGBT20的各端子24a、24b、24成為短路狀態(tài)，使得這些端子全部為同電位(在圖中直接利用 導電體53使各端子24a、24b、24c短路，但是實際上使與這些端子24a、24b、24連接的試驗 探頭短路)。之后將樹脂密封部28設置于電壓施加器具(夾具)72，與樹脂密封部28的全部 的面接觸。之后，對電壓施加器具72與集電端子24a間施加規(guī)定時間的高電壓，測定漏電 流。通過檢測出漏電流的異常增大或規(guī)定值以上的電流值來進行樹脂密封部28的絕緣不 良的判定。這樣，在絕緣強度試驗中需要用于施加超過1000V的高電壓(一般為2kV以上的 交流電壓)的電源、電壓施加器具(電極)等，因此需要僅進行絕緣強度試驗的專用的試驗裝
但是，在與端子24b、24c連接的結合接線27從IGBT20的樹脂密封部28的正面28a 露出的情況下，也判定為絕緣不良。這是因為，在利用導電體53將各端子24a、24b、24c短 路，集電端子24a和結合接線27為同電位的狀態(tài)下，當電壓施加器具72與結合接線27接 觸時，電壓施加器具72與各端子24a、24b、24c經由結合接線短路。
此外，例如結合接線27的周圍以未填充樹脂密封部28的狀態(tài)被覆蓋時，如果與樹 脂密封部28的表面28a的距離T短，則也還是會判定為絕緣不良。
這樣，在對樹脂密封部28的正面?zhèn)冗M行絕緣強度(耐性)試驗時，需要設置與樹脂 密封部的形狀匹配的電壓施加器具，使用僅進行絕緣強度試驗的專用的試驗裝置。
接著，圖13是安裝有冷卻翅片的半模塑的T0-3P型的IGBT的結構圖，圖13 (a) 是正面圖，圖13 (b)是插上冷卻翅片之前的各部的側面圖，圖13 (c)是IGBT自身的背面 圖。該半模塑的T0-3P型的IGBTlO中，模片部11的背面I la、各端子13a、13b、13c從樹脂 密封部15露出。
與圖11的不同點是，模片部11的背面Ila的大多數(shù)部分從樹脂密封部15露出。 IGBT芯片12的背面的集電極(未圖示)利用釬焊(焊料，未圖示)與模片部11接合。因此， 如圖13所示，通常在使用該類型的IGBTlO的情況下，在模片部11的背面Ila隔著期望的 絕緣強度的絕緣板31利用螺栓33和螺母34固定冷卻翅片32。因此，冷卻翅片32和模片 部11的絕緣通過具有期望的絕緣強度的絕緣板31實現(xiàn)。
此外，IGBTlO的模片部11從樹脂密封部15露出，因此即使要使用圖12所示的電 壓施加器具72進行絕緣強度試驗，由于電壓施加器具72與模片部11接觸，電壓施加器具 72和與模片部11連接的集電端子13a之間成為短路狀態(tài)，不能夠施加電壓，不能夠進行絕緣強度試驗。
此外，具有圖13的T0-3P型的樹脂密封部15的IGBTlO在模片部11的背面Ila 貼合絕緣板31，經由該絕緣板31利用螺栓固定冷卻翅片32，因此結合接線14與樹脂密封 部15的表面15a之間的絕緣強度(耐量)并非必需。
近年來，為了使冷卻翅片32的成本降低并使其安裝變得容易，開始使用夾持式冷 卻翅片41。
圖14是插著夾持式冷卻翅片35的IGBTlO的結構圖，圖14 Ca)是正面圖，圖14 (b)是側面圖。
以夾持式冷卻翅片35夾著IGBTlO的樹脂密封部15的正面15a和露出的模片部 11的背面11a，IGBT芯片12產生的熱量從夾持式冷卻翅片35散發(fā)。與圖13的現(xiàn)有的冷 卻翅片32相比，安裝極為簡單，冷卻翅片35本身成本也低。
此外，在專利文獻I中，公開了對與樹脂模內的金屬線(接線)連接的引線與密封樹 脂之間施加試驗電壓，檢測漏電流，進行密封狀態(tài)是否良好的判定的內容。
現(xiàn)有技術文獻
專利文獻
專利文獻1:日本特開2004 - 271245號公報 發(fā)明內容
發(fā)明要解決的問題
但是，帶有圖14的夾持式冷卻翅片35的T0-3P型的IGBT10，在圖15所示的結合 接線14與樹脂密封部15的表面15a之間存在沒有填充密封樹脂的區(qū)域、距離P較短的情 況下，在此間可能產生樹脂密封部15的絕緣破壞。
為了對IGBTlO的樹脂密封部15的絕緣強度進行試驗，使用上述專用的絕緣強度 試驗裝置500時，集電端子13a和電壓施加器具72成為相同電位，不能夠施加試驗電壓。因 此，現(xiàn)有技術中對于具有T0-3P型的樹脂密封部15的IGBTlO不進行絕緣強度試驗就出廠。
此外，在利用絕緣板使從樹脂密封部15露出的模片部11的背側Ila絕緣，使用專 用的絕緣強度試驗裝置500進行絕緣強度試驗的情況下，需要將作為試驗試件的IGBTlO設 置于絕緣強度試驗裝置500的時間，試驗成本增大。此外，當將該專用的絕緣強度試驗裝置 500組裝于自動試驗線時，自動試驗線的占用面積變大。而且，需要購入高價的專用的絕緣 強度試驗裝置500。
此外，在專利文獻I中，對于在引線端子與樹脂密封部之間施加進行通常的特性 試驗時的試驗電壓，在進行特性試驗的同時也進行樹脂密封部的的絕緣強度試驗的內容沒 有任何記載。
本發(fā)明的目的在于提供一種半導體元件的特性試驗裝置和使用該裝置的半導體 元件的特性試驗方法，其能夠解決上述問題，在樹脂箱體內收納有半導體芯片的半導體元 件中，使樹脂密封部的絕緣強度試驗與其它特性試驗同時進行，能夠減少試驗成本，能夠減 少特性試驗裝置整體的占用面積。
用于解決問題的技術手段
為了達成上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種半導體元件的特性試驗裝 置，上述半導體元件包括半導體芯片；該半導體芯片的背面的高電位電極所連接的導電 體；與該導電體連接的高電位端子；通過連接導體與上述半導體芯片的低電位側電極連接 的低電位端子；通過連接導體與上述半導體芯片的控制電極連接的控制端子；和樹脂密封 部，其覆蓋上述導電體的正面、上述半導體芯片、上述連接導體，該半導體元件的特性試驗 裝置包括與上述高電位端子、上述低電位端子、上述控制端子的各端子分別接觸的試驗探 頭；經由上述試驗探頭向上述高電位端子、上述低電位端子、上述控制端子的各端子施加規(guī) 定的電壓的電壓施加單元；檢測單元，其經由上述試驗探頭檢測上述高電位端子、上述低電 位端子、上述控制端子的各端子的電壓和電流中的至少一個；根據(jù)上述檢測結果評價上述 半導體元件的特性的評價單元；與上述樹脂密封部的正面接觸的試驗電極；和將該電極與 上述半導體元件的高電位端子連接的連接部件，使上述試驗探頭與上述高電位端子、上述 低電位端子、上述控制端子的各端子接觸，使上述電極與上述密封樹脂部分別接觸，利用上 述電壓施加單元施加規(guī)定的電壓，上述評價單元基于上述檢測值評價上述半導體元件的靜 特性或動特性中的至少一個，并且評價上述密封樹脂部的絕緣強度。
此外，根據(jù)本發(fā)明的第二方面，在第一方面記載的發(fā)明中，上述連接部件可以是對 上述電極和與上述高電位端子接觸的試驗探頭之間進行連接的導線。
此外，根據(jù)本發(fā)明的第三方面，在第一方面記載的發(fā)明中，上述連接部件可以使上 述電極與上述導電體也直接接觸。
此外，根據(jù)本發(fā)明的第四方面，在第一方面到第三方面中任一項所記載的發(fā)明中，上述電極可以由彈性體支承。
此外,根據(jù)本發(fā)明的第五方面，在第一方面記載的發(fā)明中，可以將導電性的夾持電 極安裝于上述半導體元件，其中，該夾持電極從樹脂密封部的正面?zhèn)群蜕鲜鰧щ婓w的背面 側彈性地夾著上述半導體元件，以該夾持電極代替上述電極和上述連接部件。
此外，根據(jù)本發(fā)明的第六方面，在第一方面記載的發(fā)明中，上述靜特性試驗是漏電 流特性試驗、耐壓特性試驗中的至少一個，上述動特性試驗是L負載強度(耐性)試驗。
此外，根據(jù)本發(fā)明的第七方面，提供一種半導體元件的特性試驗方法，其使用第一 方面到第六方面中任一項所記載的半導體元件的特性試驗裝置進行，該半導體元件的特性 試驗方法至少在上述高電位電極與上述低電位電極之間施加上述半導體元件的額定電壓 以上的電壓，與半導體元件的靜特性試驗、動特性試驗中的至少一個同時地進行樹脂密封 部的絕緣強度試驗。
發(fā)明效果
根據(jù)本發(fā)明，能夠使用漏電流試驗、耐壓特性試驗、L負載試驗等的特性試驗裝置 進行樹脂密封部的絕緣強度試驗。
即使是模片部的背面從樹脂密封部露出的半導體元件也能夠進行樹脂密封部的 絕緣強度試驗。
能夠使用特性試驗裝置同時進行樹脂密封部的絕緣強度試驗，因此能夠減少試驗 成本。


圖1是本發(fā)明的第一實施例的半導體元件的特性試驗裝置100的主要部分結構 圖，Ca)是主要部分側面圖，(b)是從箭頭A觀察(a)而得的主要部分上面圖。
圖2是本發(fā)明的特性試驗裝置100的主要部分截面圖，(a)是試驗前的狀態(tài)圖，(b) 是試驗中的狀態(tài)圖。
圖3是本發(fā)明的第二實施例的半導體元件的特性試驗方法的試驗工序圖。
圖4是接著圖3的本發(fā)明的第二實施例的半導體元件的特性試驗方法的試驗工序 圖。
圖5是接著圖4的本發(fā)明的第二實施例的半導體元件的特性試驗方法的試驗工序 圖。
圖6是使用本發(fā)明的漏電流特性試驗裝置IOOa進行漏電流特性試驗時的施加電 壓波形圖。
圖7是作為本發(fā)明的特性試驗裝置100的一個的L負載特性試驗裝置IOOb的主 要部分結構圖。
圖8是構成圖7的L負載特性試驗裝置IOOb的L負載特性試驗機60b的電路圖 和動作波形圖，Ca)是電路圖，(b)是動作波形圖。
圖9是本發(fā)明的第三實施例的半導體元件的特性試驗裝置200的主要部分截面 圖。
圖10是本發(fā)明的第四實施例的半導體元件的特性試驗裝置300的主要部分截面 圖。
圖11是全模塑型的IGBT20的結構圖，圖11 Ca)是正面圖，圖11 (b)是側面圖。
圖12是說明圖11的IGBT的樹脂密封部的絕緣強度試驗的圖。
圖13是安裝有冷卻翅片的半模塑的T0-3P型的IGBT的結構圖，(a)是正面圖，(b) 是插入冷卻翅片之前的各部分的側面圖，(c)是IGBT自身的背面圖。
圖14是插有夾持式冷卻翅片35的IGBTlO的結構圖，Ca)是正面圖，(b)是側面圖。
圖15是說明由結合接線14和樹脂密封部15產生絕緣破壞的情況的圖。
附圖標記說明
Ulb,72電壓施加器具
2 接線
3 電極
4 彈簧
5電極承受部
6電極支承部
10 IGBT (T0-3P 型)
11模片部
Ila 背面
12 IGBT 芯片
13a集電端子
13b發(fā)射端子
13c柵極端子
14結合接線
15樹脂密封部
15a 表面
20 IGBT (T0-3PF)
51輸送軌道
52絕緣板
53 氣缸
54 筒
55支柱部
56探頭支承部
57探頭固定部
58試驗探頭(總稱)
58a試驗探頭(與集電端子連接)
58b試驗探頭(與發(fā)射端子連接)
58c試驗探頭(與柵極端子連接)
59端子臺
60特性試驗機
60a漏電流特性試驗機
60b L負載特性試驗機
61電源/主電路部
62特性評價部
71交流電壓施加部
100、200、300本發(fā)明的半導體元件的特性試驗裝置
IOOa本發(fā)明的漏電流特性試驗裝置
IOOb本發(fā)明的L負載特性試驗裝置
500專用的絕緣強度試驗裝置
600半導體元件的特性試驗部具體實施方式
利用以下的實施例說明實施方式。以下所示的圖是示意圖。使用與IGBTlO的各 端子(集電端子13a、發(fā)射端子13b、柵極端子13c)分別連接的試驗探頭58a、58b、58c，詳細 情況在各實施例中進行詳細敘述。試驗探頭58a、58b、58c分別以多根(例如3根)為一組的 方式構成，多根中的一根用于電流、電壓等的檢測，剩下(例如3根中的2根(在通電電流小 時也可以為I根))用于主電路連接。
為了避免圖示變得復雜，以下所說明的各例(各圖)中與集電端子13a、發(fā)射端子 13b、柵極端子13c連接的試驗探頭58a、58b、58c分別以一根為代表進行表示。
此外，在以下的實施例中，IGBTlO以圖13中說明的半模塑型的例子進行說明。圖 13所示的IGBTlO中，作為半導體芯片的正面電極(發(fā)射電極、柵極電極)與發(fā)射端子13b、柵 極端子13c之間的連接導體使用接線14。連接導體除了接線之外還可以使用由金屬小片 形成的連接子。以下的實施例對于在連接導體中使用接線或連接子的任一方的情況都能夠 適用。但是，利用接線14進行連接的話，如圖13 (b)所示，接線14存在于接近樹脂密封部 15的表面的位置，因此容易使得絕緣強度的問題變得顯著。由此在使用接線的封裝中特別 有效。
(實施例1)
圖1是本發(fā)明的第一實施例的半導體元件的特性試驗裝置100的主要部分結構 圖，圖1 (a)是主要部分側面圖，圖1 (b)是從箭頭A觀察圖1 (a)的主要部分上面圖。該 特性試驗裝置100在進行特性試驗的同時進行半導體元件(例如T0-3P型的IGBT10)的樹 脂密封部15的絕緣強度試驗，具有電壓施加器具I。
在圖1 (a)中，600是特性試驗裝置100的內部的特性試驗部。以自動試驗線為 例進行說明。被樹脂密封的IGBTlO在自動試驗線的輸送軌道51上例如從圖1 (a)的紙面 內側向跟前方向輸送，從圖1 (b)的紙面上方向下方輸送。輸送機構的詳細內容與本發(fā)明 沒有直接關系因此省略圖示。在該輸送軌道51的進行IGBTlO的試驗的位置配置有絕緣件 52。
特性試驗部600在與作為半導體元件的IGBTlO的各端子(集電端子13a、發(fā)射端子 13b、柵極端子13c)對應的位置設置有試驗探頭58a、58b、58c (例如也被稱為接觸指)。而 且具有支承各試驗探頭58的探頭支承部56 (例如被稱為支承管)；使該探頭支承部56上 下移動的氣缸53的筒54 ;支承探頭支承部56的支柱部55 ;對各端子進行定位固定的探頭固定部57 ;輸出施加電壓的電源/主電路部61 ;根據(jù)利用各探頭檢測出的值(電流、電壓) 對IGBTlO的各特性進行測定評價的特性評價部62。由電源/主電路部61和特性評價部 62構成特性試驗單元60。該特性試驗單元60經由試驗探頭58 (58a、58b、58c)與IGBTlO 的端子13 (13a、13b、13c)分別連接。
電壓施加器具I包括電極支承部6、固定于該電極支承部6的電極承受部5、收納 于該電極承受部5的電極3。如后所述，電極3與探頭58a電連接。
此外，電極3與IGBTlO的樹脂密封部15接觸，但是優(yōu)選采用能夠可靠地與IGBTlO 的樹脂密封部15接觸，而且在接觸時不會在樹脂密封部15留下接觸痕跡的結構。例如，如 果與樹脂密封部15面接觸則優(yōu)選是不留下接觸痕跡的結構。例如，采用電極3與IGBTlO 的樹脂密封部15彈性接觸的結構即可。在本實施例中，由彈簧4將電極3彈性地支承(懸 吊支承)于電極承受部5。
此外，電極3用于試驗IGBTlO的樹脂密封部15的絕緣強度，因此要求與樹脂密 封部15均勻接觸。此外，電極3由具有導電性且難以磨耗的材料構成即可。例如，可以由 多個彈簧支承塊狀的導電部件(銅塊、碳塊等)。采用將塊狀的金屬部件分割為多個，使得更 能夠跟蹤樹脂密封部15的形狀(相對輸送軌道面的傾斜等)，以彈簧分別進行支承的結構即 可(參照圖1 (b))。
電極支承部6固定于上述氣缸53的筒54,與試驗探頭58同時上下移動。因此,通 過將電極支承部6、承受部5的至少一方由絕緣材料形成,能夠避免對氣缸53、筒54等施加 不需要的電位。
此外，需要將電極3與試驗探頭58a電連接。可以利用導線直接連接電極3和試 驗探頭58a，但為了以對樹脂密封部15的形狀有良好的跟蹤性的方式支承電極3或者為了 使電極3的維護性良好，要避免將電極3與導線直接連接。在本實施例中，采用下述結構 以導電性的部件形成電極承受部5和彈簧4，由接線2 (導線)將電極承受部5與試驗探頭 58a連接，該試驗探頭58a在特性測定時與集電端子13a連接(接觸)。
圖2是本發(fā)明的特性試驗裝置100的主要部分截面圖，圖2 Ca)是試驗前的狀態(tài) 圖，圖2 (b)是試驗中的狀態(tài)圖。在圖2中，試驗探頭58 (例如被稱為接觸指)被施以用于 與特性試驗機60 (不包含試件測定器具)連接的電配線(導線，接線)。此外，作為半導體元 件舉出具有T0-3P型的樹脂密封部的IGBTlO為例。
圖2(a)表示IGBTlO試驗前的狀態(tài)即輸送狀態(tài)、定位狀態(tài)。試驗探頭58從IGBTlO 的各端子13a、13b、13c離開。此外，金屬制電極3也從IGBTlO的樹脂密封部15離開。這 是因為使試驗探頭58上下移動的支承部56被氣缸53的筒54上推。此外，電極支承部6 也被上推，與電極3同步地從樹脂密封部15離開。在該狀態(tài)下能夠不損傷IGBTlO地進行輸送。
端子臺59在試驗探頭58與IGBTlO的端子13接觸時，從反面(背面)側支承端子 13的接觸位置附近。通過以端子臺59支承端子13，能夠防止由于試驗探頭58與端子13的 上表面(正面)接觸時的加壓力而導致各端子彎曲。此外，通過由試驗探頭58和端子臺59 夾持IGBTlO來固定IGBT10。
輸送軌道51是金屬制造的，在測定位置載置有絕緣件52，因此載置IGBT芯片12 的模片部11與輸送軌道絕緣。
圖2 (b)表示IGBTlO被試驗的狀態(tài)。當IGBTlO移動至測定位置時，氣缸53的筒 54下降,支承部56下降,被支承部56支承的各試驗探頭58a、58b、58c與各端子13a、13b、 13c接觸。
此外，與此同步地，電極支承部6也下降，因此用于試驗樹脂密封部15的絕緣強度 的電極3也與樹脂密封部15接觸。
電極3經由接線2與連接于集電端子13a的試驗探頭58a連接。
本發(fā)明的特性試驗裝置100在特性試驗部600中進行漏電流特性試驗、耐壓特性 試驗、圖7所示的L負載特性試驗等靜特性、動特性試驗。
本發(fā)明的特性試驗裝置100采用在上述特性試驗裝置設置電壓施加器具I (電極 3)，將該電極3與連接于被施加高電壓的IGBTlO的集電端子13a的試驗探頭58a連接的結 構。因此，使電極3與IGBTlO的樹脂密封部15接觸，經由試驗探頭58a、58b對IGBTlO的 集電端子13a與發(fā)射端子13b間施加高電壓，由此能夠同時進行樹脂密封部15的絕緣強度 試驗和其它特性試驗。
因此，不需要專門設置僅進行絕緣強度試驗的試驗裝置，能夠減少具有多個的特 性試驗裝置的占用面積。
此外，因為同時進行樹脂密封部15的絕緣強度試驗和其它特性試驗，所以與分開 進行各個試驗的情況相比能夠減少試驗成本在。
此外，通過在T0-3P型等樹脂密封部從模片部的背面露出的IGBT中也使用本特性 試驗裝置，能夠價廉地進行樹脂密封部的絕緣強度試驗。
此外，作為特性試驗，以在IGBTlO的額定電壓(或超過額定電壓的電壓)下進行試 驗的特性試驗作為對象，如果在該特性試驗中判定絕緣強度良好，則在額定電壓以下的電 壓下使用的顧客的使用電路中不會發(fā)生絕緣不良的問題。
通過實施上述絕緣強度試驗，能夠防止具有使用夾持式冷卻翅片的樹脂密封部15 的IGBTlO等半導體元件在實際動作中由于樹脂密封部15的絕緣不良而破壞。
此外，如上所述，在現(xiàn)有的T0-3P型的IGBTlO的通常的使用方法中，不對樹脂密封 部的正面?zhèn)仁┘痈唠妷?，因此不進行絕緣強度試驗。但是，對于樹脂密封部15的傷痕或凹 陷，外觀檢查員通過目視進行檢查，認為存在外觀不良的問題。
但是，通過使用本發(fā)明的特性試驗裝置100，能夠利用電特性可靠地檢測出樹脂密 封部的正面?zhèn)鹊慕^緣不良問題，因此能夠可靠地排除雖然如上所述通過了外觀檢查但是在 安裝夾持式冷卻翅片時產生絕緣不良問題的IGBT。
此外，能夠將通過本發(fā)明的特性試驗方法發(fā)現(xiàn)的絕緣不良問題反饋給前工序，并 反映在制造設備的管理基準的修改、操作順序的修改等產品品質的提高中。
此外，在本發(fā)明的特性試驗裝置100中，如果在一般的靜特性試驗(DC測試)、動特 性試驗的項目中存在絕緣破壞，則當然判定為存在絕緣不良問題。
此外，由本發(fā)明的特性試驗裝置100進行試驗的半導體元件，以T0-3P型這樣的固 定半導體元件12的模片部11的一部分從樹脂密封部15露出的情況為例，但也能夠應用于 全模塑型的半導體元件。在該情況下電壓施加器具I需要是對背面?zhèn)鹊臉渲芊獠恳彩┘?電壓的器具。
接著，針對同時進行作為特性試驗的一個的漏電流特性試驗、絕緣強度試驗的順序，說明本發(fā)明。
(實施例2)
圖3 圖5是按工序順序說明本發(fā)明的第二實施例的半導體元件的特性試驗方法 的試驗工序圖。其中，圖中的61a是產生施加于IGBTlO的試驗電壓的電源/主電路部，62a 是檢測、測定、評價IGBTlO的漏電流的特性評價部。
該半導體元件是例如具有T0-3P型的樹脂密封部的IGBT，是作為圖1的特性試驗， 同時進行漏電流特性試驗和絕緣強度試驗的特性試驗方法。
首先，在圖3中，在載置在輸送軌道51上的絕緣件52上載置作為試驗試件的具有 T0-3P型的樹脂密封部15的IGBT10。
在漏電流特性試驗機60a的電源/主電路部61b設置有使連接于柵極端子13c的 試驗探頭58c與連接于發(fā)射端子13b的試驗探頭58b短路的開關SW。此時開關SW為打開 的狀態(tài)。
接著，在圖4中，關閉開關SW，使與發(fā)射端子13c與柵極端子13b連接的試驗探頭 58c,58b短路。之后使用固定于氣缸53的筒54的支柱部55和電極支承部6，使各試驗探 頭58a、58b、58c和電極3下降，使各個試驗探頭58a、58b、58c與IGBTlO的集電端子13a、發(fā) 射端子13b、柵極端子13c接觸，同時使電極3與IGBTlO的樹脂密封部15接觸。
接著，在圖5中，因為開關SW為關閉的狀態(tài)，所以柵極端子13c與發(fā)射端子13b(發(fā) 射電極)短路。從漏電流特性試驗機60a向集電端子13a與發(fā)射端子13b之間施加IGBTlO 的高電壓，由特性評價部62a對IGBTlO的漏電流進行檢測、測定、評價。此時，同時對電極 3也施加高電壓，該高電壓例如為1250V，使用IGBTlO的額定電壓。該電壓也在連接于發(fā)射 電極12b、柵極墊12c的結合接線14與電極3之間施加。即，對于樹脂密封部15也經由電 極3施加上述高電壓。
此處，在接線14異常接近樹脂密封部15的正面?zhèn)鹊谋砻婊驈臉渲芊獠?5露出 時，對于接線14的絕緣強度不足或缺失。當經由電極3向此處施加上述高電壓時，在電極 3與接線14之間流過電流。如果樹脂密封部的絕緣強度正常則該電流不流動，因此如果檢 測到在電極3與接線14之間流過異常的電流，則能夠檢測出覆蓋結合接線14的樹脂密封 部15的絕緣不良問題。即，能夠同時進行漏電流試驗和絕緣強度試驗。
圖6是使用本發(fā)明的漏電流特性試驗裝置IOOa進行漏電流特性試驗時的施加電 壓波形圖。使用構成漏電流特性試驗裝置IOOa的漏電流特性試驗機，例如使施加于IGBTlO 的集電端子13a與發(fā)射端子13b之間的電壓階段性地上升，在達到規(guī)定電壓(額定電壓此 處為1250V)的階段(B點)下降。該電壓也施加于樹脂密封部15。當在樹脂密封部15存 在絕緣不良位置時，在規(guī)定的電壓以下(1200V)漏電流異常上升。檢測出該漏電流的異常 上升，使施加電壓下降(C點)，判定IGBTlO的樹脂密封部15存在絕緣不良問題。在樹脂密 封部15不存在絕緣不良位置的情況下，在檢測出漏電流的異常上升或超過規(guī)定值的值的 情況下，判定為漏電流存在不良問題。另外，有時不使上述施加電壓階段性上升，而是一直 上升至到達電壓。
圖7是作為本發(fā)明的特性試驗裝置100的一個的L負載特性試驗裝置IOOb的主 要部分結構圖。其中，圖中的61b是在IGBTlO中流過主電流的的電源/主電路部。此外， 圖中的62b是對IGBTlO的集電電壓、集電電流進行檢測、測定、評價的特性評價部。
圖8是構成圖7的L負載特性試驗裝置IOOb的L負載特性試驗機60b的主電路 圖和動作波形圖，圖8 (a)是主電路圖，圖8 (b)是動作波形圖。圖7中沒有表示特性評價 部62b的電路。
L負載特性試驗機60b的的電源/主電路部61b具有作為負載的電感L和電源E (E也用作電源電壓)。另外，在該例中，作為試驗對象的元件是組入有M0SFET10’的電路。 試驗方法是，在M0SFET10’的柵極施加規(guī)定的柵極電壓，使M0SFET10’導通，從電源E經由 電感L向IGBTlO流過集電電流Ic。利用該電流在電感L積蓄能量。接著，使M0SFET10’斷 開，阻斷漏極電流Id。由M0SFET10消耗蓄積在電感L中的能量。
此時M0SFET10’的漏極電壓Vd上跳至雪崩電壓(參照圖8 (b))。該雪崩電壓被維 持至蓄積于電感L中的能量消失。在能量被消耗之后，漏極電壓Vd成為電源電壓E。在不 能夠維持該雪崩電壓的情況下判定M0SFET10’存在不良問題。
在如上所述進行L負載特性試驗時，對電極3也施加電源電壓E或雪崩電壓。
此處，在接線14異常接近樹脂密封部15的正面?zhèn)鹊谋砻婊驈臉渲芊獠?5露出 時，對于接線14的絕緣強度不足或缺失。當經由電極3向此處施加上述電源電壓E或雪崩 電壓時，在電極3與接線14之間流過電流。如果樹脂密封部的絕緣強度正常則該電流不流 動，因此如果檢測到在電極3與接線14之間流過異常的電流，則能夠檢測出覆蓋結合接線 14的樹脂密封部15的絕緣不良問題。即，能夠同時進行L負載特性試驗和絕緣強度試驗。
這樣，利用蓄積于電感負載的能量，在MOSFET斷開時，漏極電壓Vd上跳至雪崩電 壓。該雪崩電壓施加于樹脂密封部15，因此也能夠同時進行樹脂密封部15的絕緣強度試 驗。
另外，在作為試驗對象的元件使用IGBTlO時，需要與圖8 Ca)的電感L并聯(lián)地連 接二極管D。二極管D用于在斷開IGBTlO時，使蓄積于電感L的能量返流，陰極與電源E側 連接，陽極與IGBTlO側連接。于是，當IGBTlO斷開時，蓄積于電感L的能量返流至二極管 D，被二極管D的正向電壓降消耗。
此時，對IGBTlO的集電極施加電源電壓E，對電極3也施加電源電極E。在接線14 異常接近樹脂密封部15的正面?zhèn)鹊谋砻婊驈臉渲芊獠?5露出時，對于接線14的絕緣強 度不足或缺失。當經由電極3向此處施加上述電源電壓E時，在電極3與接線14之間流過 電流。如果樹脂密封部的絕緣強度正常則該電流不流動，因此如果檢測到在電極3與接線 14之間流過異常的電流，則能夠檢測出覆蓋結合接線14的樹脂密封部15的絕緣不良問題。 即，能夠同時進行L負載特性試驗和絕緣強度試驗。
(實施例3)
圖9是本發(fā)明的第三實施例的半導體元件的特性試驗裝置200的主要部分截面 圖。圖9的特性試驗裝置200與圖1的特性試驗裝置100的不同之處在于，使電壓施加器 具I與集電電極13a的連接為，使構成該電壓施加器具I的電極3的一部分與搭載有IGBT 芯片12的從樹脂密封部15露出的模片部11在G部接觸。通過采用該結構，不需要連接集 電端子13a和電壓施加器具I的接線2。此時也能夠得到與上述同樣的效果。
(實施例4)
圖10是本發(fā)明的第四實施例的半導體元件的特性試驗裝置300的主要部分截面 圖。圖10的特性試驗裝置300與圖9的特性試驗裝置200的不同之處在于，使電壓施加器具I為夾持式電壓施加器具la，夾持IGBTlO的上表面的樹脂密封部15和下表面的模片部 11的背面。通過采用該結構，圖1的特性試驗裝置100必需的絕緣制成電極支承部6、金屬 制造承受部5不再需要，僅將金屬制造電極3代替為夾持式電壓施加器具la。但是，在夾持 式電壓施加器具Ia需要另外設置夾持IGBTlO的裝置和折卸裝置。在沒有這些裝置時，可 以人工進行電壓施加器具Ia的裝卸。在本實施例的情況下也能夠得到與上述實施例同樣 的效果。
另外，在上述實施例1 實施例4中作為半導體元件以具有T0-3P型的樹脂密封 部15的IGBTlO為例，但是具有T0-220P型的樹脂密封部的IGBT、IGBT以外的MOSFET和二 極管等也能夠應用本發(fā)明。
權利要求
1.一種半導體元件的特性試驗裝置，所述半導體元件包括半導體芯片；該半導體芯片的背面的高電位電極所連接的導電體；與該導電體連接的高電位端子；通過連接導體與所述半導體芯片的低電位側電極連接的低電位端子；通過連接導體與所述半導體芯片的控制電極連接的控制端子；和樹脂密封部，其覆蓋所述導電體的正面、所述半導體芯片、所述連接導體，該半導體元件的特性試驗裝置的特征在于包括與所述高電位端子、所述低電位端子、所述控制端子的各端子分別接觸的試驗探頭；經由所述試驗探頭向所述高電位端子、所述低電位端子、所述控制端子的各端子施加規(guī)定的電壓的電壓施加單元；檢測單元，其經由所述試驗探頭檢測所述高電位端子、所述低電位端子、所述控制端子的各端子的電壓和電流中的至少一個；根據(jù)所述檢測結果評價所述半導體元件的特性的評價單元；與所述樹脂密封部的正面接觸的試驗電極；和將該電極與所述半導體元件的高電位端子連接的連接部件，使所述試驗探頭與所述高電位端子、所述低電位端子、所述控制端子的各端子接觸，使所述電極與所述密封樹脂部分別接觸，利用所述電壓施加單元施加規(guī)定的電壓，所述評價單元基于所述檢測值評價所述半導體元件的靜特性或動特性中的至少一個， 并且評價所述密封樹脂部的絕緣強度。
2.如權利要求1所述的半導體元件的特性試驗裝置，其特征在于所述連接部件是對所述電極和與所述高電位端子接觸的試驗探頭之間進行連接的導線。
3.如權利要求1所述的半導體元件的特性試驗裝置，其特征在于所述連接部件使所述電極與所述導電體也直接接觸。
4.如權利要求1 3中任一項所述的半導體元件的特性試驗裝置，其特征在于所述電極由彈性體支承。
5.如權利要求1所述的半導體元件的特性試驗裝置，其特征在于 將導電性的夾持電極安裝于所述半導體元件，其中，該夾持電極從樹脂密封部的正面?zhèn)群退鰧щ婓w的背面?zhèn)葟椥缘貖A著所述半導體元件，以該夾持電極代替所述電極和所述連接部件。
6.如權利要求1所述的半導體元件的特性試驗裝置，其特征在于所述靜特性試驗是漏電流特性試驗、耐壓特性試驗中的至少一個，所述動特性試驗是L 負載強度試驗。
7.一種半導體元件的特性試驗方法，其使用權利要求1 6中任一項所述的半導體元件的特性試驗裝置進行，該半導體元件的特性試驗方法的特征在于至少在所述高電位電極與所述低電位電極之間施加所述半導體元件的額定電壓以上的電壓，與半導體元件的靜特性試驗、動特性試驗中的至少一個同時地進行樹脂密封部的絕緣強度試驗。
全文摘要
本發(fā)明提供一種半導體元件的特性試驗裝置和半導體元件的特性試驗方法，其在對半導體芯片進行樹脂密封的半導體元件中，同時進行樹脂密封部(15)的絕緣強度試驗和其它特性試驗，能夠減少試驗成本，減少特性試驗裝置整體的占用面積。使用于對絕緣強度進行試驗的電壓施加器具(1)與半導體元件的樹脂密封部(15)接觸，對該電壓施加器具(1)施加在靜特性試驗或動特性試驗中施加的高電壓，由此在進行特性試驗(漏電流試驗、耐壓特性試驗、L負載試驗等)的同時進行樹脂密封部(15)的絕緣強度試驗。
文檔編號G01R31/12GK102998606SQ20121033329
公開日2013年3月27日 申請日期2012年9月10日 優(yōu)先權日2011年9月8日
發(fā)明者山本浩 申請人:富士電機株式會社