半导体装置以及电力变换装置制造方法及图纸

提供使用键合导线的电感分量提高劣化探测精度的半导体装置。该提高劣化探测精度的半导体装置具备：第1导体图案(5)，形成于绝缘基板(1)上，流过半导体元件(6)的主电流；第2导体图案(3)，形成于绝缘基板(1)上，用于检测半导体元件(6)表面电极(8)的电位；第1键合导线(9)，连接表面电极(8)和第1导体图案(5)；第2键合导线(10)，连接表面电极(8)和第2导体图案(3)；电压检测部(12)，与第1导体图案(5)及第2导体图案(3)连接，检测半导体元件(6)的开关时的第1导体图案(5)与第2导体图案(3)之间的电压差；以及劣化探测部(13)，使用检测到的电压差，探测第1键合导线(9)的劣化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体装置以及电力变换装置
本专利技术涉及具有劣化探测功能的半导体装置以及具备该半导体装置的电力变换装置。
技术介绍
半导体装置通常具有：基板，具有导体图案；半导体元件，具有与导体图案接合的背面和设置有表面电极的表面；以及键合导线(bondingwire)，两端分别接合到表面电极和基板上的导体图案。键合导线在半导体模块的运用中反复接受温度变化而劣化。因此，以往的半导体装置使用特定的检测用的键合导线，在半导体元件中稳定地流过直流电流的状态下，测量芯片上的开尔文发射极电极和检查用电极的两端的电压。公开有：使用检测用的键合导线劣化而从芯片上剥离时的电压与未劣化的状态相比有变化这一点，检测键合导线的劣化(例如专利文献1)。另外，公开有如下方法：无需特定的检测用的键合导线，在半导体元件中稳定地流过直流电流的状态下，根据劣化时的键合导线的两端的电压的变化，检测键合导线的劣化(例如专利文献2)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2015-114149号公报专利文献2：日本特开2007-113983号公报
技术实现思路
然而，在以往的半导体装置中，通过键合导线部的电阻值的变化探测键合导线部的劣化，所以为了增大未劣化时和劣化时的电压的变化量来提高劣化的探测制度，必须增大在键合导线中通电的电流的值。另外，存在即使增大电流也使电压下降仅变大与电流的大小成比例的值这样的问题。本专利技术是为了解决如上述的课题而完成的，其目的在于得到一种具有无需特定的检测用的键合导线、并且无需增大对半导体元件通电的电流，而能够检测键合导线的劣化的功能的半导体装置。提供一种半导体装置，具备：绝缘基板；半导体元件，搭载于绝缘基板上，在表面具有表面电极；第1导体图案，形成于绝缘基板上，流过半导体元件的主电流；第2导体图案，形成于绝缘基板上，用于检测半导体元件的表面电极的电位；第1键合导线，连接表面电极和第1导体图案；第2键合导线，连接表面电极和第2导体图案；电压检测部，与第1导体图案及第2导体图案连接，检测半导体元件的开关时的第1导体图案与第2导体图案之间的电压差；以及劣化探测部，使用检测的电压差，探测第1键合导线的劣化。根据本专利技术的半导体装置，能够提高键合导线的劣化的检测精度。附图说明图1是本专利技术的实施方式1中的半导体装置的构造示意图。图2是本专利技术的实施方式1中的半导体装置的电路图。图3是本专利技术的实施方式2中的半导体装置的构造示意图。图4是本专利技术的实施方式3中的半导体装置的构造示意图。图5是本专利技术的实施方式4中的半导体装置的构造示意图。图6是本专利技术的实施方式4中的半导体装置的电路图。图7是示出应用本专利技术的实施方式5中的电力变换装置的电力变换系统的结构的框图。(附图标记说明)1：绝缘基板；2、3、3a、3b、4、4a、4b、5、23：导体图案；6、20：半导体元件；7、7a、7b：栅电极；8、8a、8b、21：表面电极；9、9a、9b、10、10a、10b、11、11a、11b、22：键合导线；12：电压检测部；13劣化探测部；14：劣化探测装置；15：二极管；16：电容器；17：开关；18：比较器；19：基准电压生成部；23a：连接点；100、200、300、400、410、500、600、2002：半导体装置；1000：电源；2000：电力变换装置；2001：主变换电路；2003：控制电路；3000：负载。具体实施方式以下，参照附图说明实施方式。此外，对各图中的同一或者相当部分附加同一符号。另外，也可以任意地组合以下记载的实施方式的至少一部分。实施方式1.以下，说明本专利技术的实施方式1中的半导体装置的构造。图1是本专利技术的实施方式1中的半导体装置的构造示意图。在图1中，半导体装置100具备绝缘基板1、导体图案2、作为第2导体图案的导体图案3、导体图案4、作为第1导体图案的导体图案5、半导体元件6、栅电极7、半导体元件6的表面电极8、作为第1键合导线的键合导线9、作为第2键合导线的键合导线10、键合导线11、检测导体图案3与导体图案5之间的电压差的电压检测部12、探测第1键合导线的劣化的劣化探测部13。劣化探测装置14具备：电压检测部12，检测导体图案3与导体图案5之间的电压差；以及劣化探测部13，根据由电压检测部12检测出的电压差判断键合导线9的劣化。劣化探测装置14既可以内置于半导体装置100的内部，也可以形成于绝缘基板1上。另外，劣化探测装置14也可以设置于半导体装置100的外部。在绝缘基板1中，例如使用氧化铝(Al2O3)、氮化铝(AlN)等。在绝缘基板1的表面(绝缘基板1上)，形成有导体图案2、3、4、5。在导体图案2、3、4、5以及栅电极7、半导体元件6的表面电极8中，例如使用铜(Cu)、铝(Al)。导体图案2被连接有半导体元件6的背面。导体图案3经由键合导线10，与半导体元件6的表面电极8连接。导体图案3被用于检测半导体元件6的表面电极8的电位。导体图案4经由键合导线11，与半导体元件6的栅电极7连接。导体图案5经由键合导线9，与半导体元件6的表面电极8连接。在导体图案5中，流过半导体元件6的主电流。半导体元件6例如是如IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor，绝缘栅双极晶体管)、纵型MOSFET(MetalOxideSemiconductorFieldEffectTransistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)那样的开关元件、或者如肖特基势垒二极管那样的整流元件。半导体元件6例如是具有从半导体元件6的背面侧朝向表面侧流过电流的纵型构造的功率半导体元件。半导体元件6例如使用硅(Si)的单晶体形成。构成半导体元件6的半导体材料不限于此。例如，也可以是碳化硅(SiC)、氮化硅(GaN)等具有宽能带隙的半导体材料。能够在键合导线9、10、11中，使用例如金(Au)、铜(Cu)、铝(Al)等。键合导线9、10、11分别通过例如超声波接合与导体图案2、3、4、5以及表面电极8、栅电极7中的任意部件接合。键合导线9连接半导体元件6的表面电极8和导体图案5。键合导线9还能够使用多根键合导线。键合导线10连接半导体元件6的表面电极8和导体图案3。键合导线10用于检测半导体元件6的表面电极8的电位，所以还能够使用径比键合导线9细的键合导线。键合导线11连接半导体元件6的栅电极7和导体图案4。图2是本专利技术的实施方式1的半导体装置的电路图。在图2中，示出作为电压检测部12以及劣化探测部13的实施例的电路图。如图2所示，电压检测部12具备二极管15、电容器16、开关17。劣化探测部13具备作为比较器的比较器18、生成基准电压的基准电压生成部19。半导体元件6的开关时的电压检测的点有如下3个种类：开关导通、开关截止、开关导通时的恢复电流通电时。图2是与半导体元件6的开关本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体装置，具备：/n绝缘基板；/n半导体元件，搭载于所述绝缘基板上，在表面具有表面电极；/n第1导体图案，形成于所述绝缘基板上，流过所述半导体元件的主电流；/n第2导体图案，形成于所述绝缘基板上，用于检测所述半导体元件的所述表面电极的电位；/n第1键合导线，连接所述表面电极和所述第1导体图案；/n第2键合导线，连接所述表面电极和所述第2导体图案；/n电压检测部，与所述第1导体图案及所述第2导体图案连接，检测所述半导体元件进行开关时的所述第1导体图案与所述第2导体图案之间的电压差；以及/n劣化探测部，使用所述检测的所述电压差来探测所述第1键合导线的劣化。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180126 JP 2018-0113841.一种半导体装置，具备：
绝缘基板；
半导体元件，搭载于所述绝缘基板上，在表面具有表面电极；
第1导体图案，形成于所述绝缘基板上，流过所述半导体元件的主电流；
第2导体图案，形成于所述绝缘基板上，用于检测所述半导体元件的所述表面电极的电位；
第1键合导线，连接所述表面电极和所述第1导体图案；
第2键合导线，连接所述表面电极和所述第2导体图案；
电压检测部，与所述第1导体图案及所述第2导体图案连接，检测所述半导体元件进行开关时的所述第1导体图案与所述第2导体图案之间的电压差；以及
劣化探测部，使用所述检测的所述电压差来探测所述第1键合导线的劣化。


2.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，
所述电压检测部检测由所述第1键合导线的电感分量引起的所述电压差。


3.根据权利要求1或者2所述的半导体装置，其中，
所述劣化探测部具备基准电压生成部和比较器，用所述比较...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊藤悠策，中松佑介，富泽淳，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP