半导体模块制造技术

本发明专利技术为了能在不搭载专用的温度检测IC的情况下检测壳体整体的过热。控制IGBT(1～6)的控制IC(11～16)除了具备判断IGBT(1～6)的芯片的过热状态的过热检测比较器(31～36)以外，还具备判断壳体的过热状态的过热检测比较器(51～56)。过热检测比较器(51～56)的输出被输入至AND电路(71)，在所有的过热检测比较器(51～56)均判断为处于壳体过热状态时，AND电路(71)输出高电平的保护动作信号，并且警报输出电路输出警报信号。由于基于形成于各个IGBT(1～6)的温度检测用二极管(1a～6a)所获得的芯片温度来检测芯片的过热状态及壳体的过热状态，因此无需壳体过热保护用的温度检测IC，壳体过热的检测精度得到提高。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及半导体模块，尤其涉及将用于功率转换的开关元件、二极管及控制IC(Integrated Circuit：集成电路)内置于一个封装中的半导体模块。
技术介绍
在用于功率转换的逆变器电路等中，将低损耗、高频化特性优异的IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor：绝缘栅双极型晶体管)用作开关元件。这样的IGBT从单个的元件发展成将保护用的二极管(续流二极管)、包含驱动电路及各种保护电路等周边电路的控制IC装入模块内部而得到的IPM(Intelligent Power Module：智能功率模块)。图11是表示现有的IPM的内部结构的一个示例的图。该图11所示的IPM100中，构成输出三相交流电压的逆变器。因此，IPM100具有正极电源端子P、负极电源端子N及输出端子U、V、W，并内置有6个IGBT101～106。IGBT101～106通过分别搭载于同一电路图案上的保护用的二极管111～116而反相并联连接。正极电源端子P和负极电源端子N之间分别串联连接有IGBT101、102、IGBT103、104、及IGBT105、106，以构成三组臂部。此外，U、V、W相的各臂部的中间连接部分别连接到输出端子U、V、W。IGBT101～106在各自表面(发射极端子)的中央经由绝缘层形成具有PN结的温度检测用二极管。由此，IGBT101～106通过对温度检测用二极管的具有温度依赖性的正向电压进行监视，从而能观测到接近结温的芯片温度。IGBT101～106的栅极端子及温度检测用二极管连接到控制IC121～126。控制IC121～126对IGBT101～106进行开关控制，并在温度检测用二极管中流过恒定电流，检测出IGBT101～106的过热状态。IPM100除了检测芯片温度的元件以外，还内置有专用于检测壳体温度的温度检测IC131。该温度检测IC131搭载于绝缘基板的一部分，并检测该位置的温度，由此检测出IPM100的壳体的过热状态。一般利用热敏电阻作为温度检测IC131的温度检测元件(例如参照专利文献1)，此处，利用将与IGBT101～106的温度检测用二极管具有相同结构的二极管形成在温度检测IC131的裸芯片上而得到的构件。图12是表示现有的IPM的过热保护电路的电路图，图13是表示温度检测用二极管的温度特性的图，图13(A)表示芯片过热保护时的温度对过热检测电压，图13(B)表示壳体过热保护时的温度对过热检测电压。如图12所示，控制IC121～126分别连接到IGBT101～106。即，控制IC121～126分别包括输出栅极电压的输出端子OUT、接地端子GND、过电流检测端子OC、过热检测端子OH。输出端子OUT连接到IGBT101～106的栅极端子，接地端子GND连接到IGBT101～106的发射极端子，过电流检测端子OC连接到IGBT101～106的电流感测用发射极端子。过热检测端子OH在控制IC121～126内与恒流源141和过热检测比较器142的反相输入端子相连接，过热检测比较器142的非反相输入端子与基准电压源143相连接。过热检测端子OH连接到IGBT101～106的温度检测用二极管107的阳极端子，温度检测用二极管107的阴极端子经由接地端子GND连接到控制IC121～126的接地电位。温度检测用二极管107始终流过由恒流源141产生的恒定电流，与IGBT101～106的芯片温度相对应的正向电压被施加于过热检测比较器142的反相输入端子。此处，温度检测用二极管107的温度特性如图13的(A)所示，具有负的温度特性，基准电压源143输出与175℃的温度相对应的电压VOH1。由此，在芯片温度小于175℃时，过热检测比较器142输出低电平的保护动作信号，若芯片温度成为175℃以上的高温，则输出高电平的保护动作信号。若输出该高电平的保护动作信号，则控制IC121～126在从警报输出电路输出警报信号的同时，进行使IGBT101～106全部截止的控制。另一方面，温度检测IC131包括温度检测用二极管132、恒流源133、过热检测比较器134。温度检测用二极管132的阳极端子与恒流源133和过热检测比较器134的反相输入端子相连接，阴极端子接地。过热检测比较器134的非反相输入端子与基准电压源135相连接。温度检测用二极管132始终流过由恒流源133产生的恒定电流，与壳体温度相对应的正向电压被施加于过热检测比较器134的反相输入端子。此处，温度检测用二极管132的温度特性如图13的(B)所示，具有负的温度特性，基准电压源135输出与125℃的温度相对应的电压VOH2。由此，在壳体温度小于125℃时，过热检测比较器134输出低电平的保护动作信号，若壳体温度成为125℃以上的中温，则输出高电平的保护动作信号。若输出该高电平的保护动作信号，则温度检测IC131在从警报输出电路输出警报信号的同时，进行使IGBT101～106全部截止的控制。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利特开2002-184940号公报(段落[0109])
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题然而，现有的IPM中具有如下问题：需要用于进行壳体的过热检测的专用的温度检测IC,并且，壳体的过热检测仅在搭载有温度检测IC的部位这一点进行，即使在其他地点发生过热，也无法进行检测。本专利技术鉴于上述问题而完成，其目的在于提供一种无需专用的温度检测IC并能检测出壳体整体的过热的半导体模块。解决技术问题的技术方案本专利技术为了解决上述技术问题，提供如下的半导体模块，该半导体模块在一个封装中内置有多个开关元件、保护开关元件的多个二极管、及控制开关元件的多个控制电路，其中，多个所述开关元件分别形成有用于进行芯片温度检测的温度检测元件。该半导体模块的特征在于，控制电路分别具备将温度检测元件所获得的检测温度与用于壳体的规定的基准温度进行比较的比较器，并且控制电路的至少一个具备逻辑与电路，该逻辑与电路接受比较器中的至少两个的输出来判断壳体是否发生了过热。专利技术效果上述结构的半导体模块不具有专用的温度检测IC就能检测壳体的过热，因此具有能削减元器件数量的优点。由于直接检测发热源即芯片的温度来作为壳体过热保护的动作温度，因此能提高检测精度。本专利技术的上述内容及其它目的、特征及优点可通过与示出优选实施方式作为本专利技术的示例的附图相关联的以下说明来进一步明确。附图说明图1是表示实施方式1所涉及的半导体模块的电路结构例的图。图2是表示温度检测用二极管的温度特性的图。图3是表示实施方式2所涉及的半导体模块的电路结构例的图。图4是表示实施方式3所涉及的半导体模块的电路结构例的图。图5是表示实施方式4所涉及的半导体模块的电路结构例的图。图6是表示实施方式5所涉及的半导体模块的电路结构例的图。图7是表示实施方式6所涉及的半导体模块的电路结构例的图。图8是表示实施方式7所涉及的半导体模块的电路结构例的图。图9是表示实施方式8所涉及的半导体模块的电路结构例的图。图10是表示实施方式9所涉及的半导体模块的电路结构例的图。图11是表示现有的IPM的内部结构的一个示例的图。图12是表示现有的IPM的过热保护电路的电路图。图13是表示温度检测用二极管的温度特性的图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体模块，该半导体模块在一个封装中内置有多个开关元件、保护所述开关元件的多个二极管、及控制所述开关元件的多个控制电路，其中，多个所述开关元件分别形成有用于进行芯片温度检测的温度检测元件，所述半导体模块的特征在于，所述控制电路分别具备将所述温度检测元件所获得的检测温度与用于壳体的规定的基准温度进行比较的比较器，所述控制电路的至少一个具备逻辑与电路，该逻辑与电路接受所述比较器中的至少两个的输出来判断壳体是否发生了过热。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.09 JP 2014-1830901.一种半导体模块，该半导体模块在一个封装中内置有多个开关元件、保护所述开关元件的多个二极管、及控制所述开关元件的多个控制电路，其中，多个所述开关元件分别形成有用于进行芯片温度检测的温度检测元件，所述半导体模块的特征在于，所述控制电路分别具备将所述温度检测元件所获得的检测温度与用于壳体的规定的基准温度进行比较的比较器，所述控制电路的至少一个具备逻辑与电路，该逻辑与电路接受所述比较器中的至少两个的输出来判断壳体是否发生了过热。2.如权利要求1所述的半导体模块，其特征在于，在第1臂部至第3臂部的上臂部及下臂部分别配置所述开关元件来构成逆变器电路。3.如权利要求2所述的半导体模块，其特征在于，所述逻辑与电路输入有所述比较器中的对分别配置于所述下臂部的所述开关元件进行控制的三个所述控制电路的下臂用比较器的各自的输出。4.如权利要求3所述的半导体模块，其特征在于，所述逻辑与电路还输入有所述比较器中的对配置于所述上臂部中的至少一个上臂部的所述开关元件进行控制的所述控制电路的上臂用比较器的输出。5.如权利要求2所述的半导体模块，其特征在于，所述逻辑与电路输入有所述比较器中的对分别配置于所述上臂部的所述开关元件进行控制的三个所述控制电路的上臂用比较器的各自的输出。6.如权利要求5所述的半导体模块，其特征在于，所述逻辑与电路还输...

【专利技术属性】
技术研发人员：皆川启，
申请(专利权)人：富士电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP