半导体元件的温度检测方法和电力变换装置的制作方法

xiaoxiao2020-8-1  7

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专利名称:半导体元件的温度检测方法和电力变换装置的制作方法
技术领域
本发明涉及半导体元件的温度检测技术,特别是涉及可在电力变 换装置中使用的半导体元件的温度检测方法。
背景技术
在专利文献1、专利文献2和专利文献3中有关于半导体元件的温 度检测技术的记述。[专利文献1]特开2002-101668号公报 [专利文献2]特开平11-142254号公报 [专利文献3]特开2002-76236号公报一般地说,在半导体元件中存在着开关损耗,为此,特别是在逆 变器等的电力变换装置中一直使用着的功率半导体元件(电力半导体 元件)中伴随有很大的发热,因此,当流动过大的电流,冷却能力赶 不上时,因发热而温度上升,若不加处置地放置不理,就会存在着超 过允许温度,因热而破坏的危险。于是,在电力变换装置中,为了防止半导体元件因过热而遭受破 坏,通例是采用设置保护功能的办法来应对,为此,就需要检测半导 体元件的温度。在这里,图5示出了作为电力变换装置的一个例子的逆变器装置 的一般的构成,在该情况下,装置的全体,作为主要部分具备被叫 做变换器的正变换部100和平滑部200、被叫做逆变器的逆变换部300、 控制逆变换部300的控制部400、以及通过控制部400操作电力变换装 置的操作部500等的各块。此外,用例如由3相二极管桥式电路构成的正变换部100,把由商用电源等的电源600供给的3相交流电力变化成直流电力,用由电解 电容器构成的平滑部200使来自正变换部100的直流电力平滑化。用 逆变换部300把由平滑部200平滑化后的输出电力变化成所希望的频 率的3相交流电力U、 V、 W后供往感应电动机IM等的负载700。其次,图6是作为功率半导体元件,使用例如IGBT(绝缘栅极双 极晶体管)的情况下的逆变换部300的详细图,在图中,1 6(1、 2、 3、 4、5、6)是由IGBT构成的功率半导体元件,如图所示,该元件是由IGBT 和与之逆并联连接的二极管(续流二极管)构成的。这时,在逆变换部300中,虽然把直流的+端子P侧叫做上支路, 把-端子一侧叫做下支路,但是,在这里,结果却变成为各个支路的功 率半导体元件4 6,借助于从控制部400供给的栅极驱动信号,交互 地开关控制上支路和下支路,来得到逆变换动作。此外,这时,从+端子P流入进来的电流,要从上支路的各个功率 半导体元件1 3的集电极通过发射极流向负载700(在NPN的情况下), 在下支路中则要从各个功率半导体元件4 6的集电极通过发射极,从 负载700到达直流-端子N。借助于该电流的通流,在各个功率半导体元件1 6中,主要在集 电极和发射极的接合部(结点)处发生热,因此,例如若变成为过负 载状态等,则只要因任一种理由使得在功率半导体元件1 6的集电极 和发射极间流动的电流变成为过大,功率半导体元件的温度就会上升, 在超过了限度的情况下,元件就会受到破坏,有的时候还会产生电力 变换装置本身也遭受破坏的危险。于是,控制部400,如上所述,规定为检测功率半导体元件的温度, 在所检测到的温度达到了预先定好了的规定的温度,例如8(TC时,就 切断功率半导体元件的通电(OFF),停止功率半导体元件的发热以抑制 温度的上升,借助于此,就可以进行功率半导体元件的保护和电力变 换装置的保护。这时,也可以在配置有功率半导体元件的冷却散热片上设置温度 检测元件,检测冷却散热片的温度当作半导体元件的温度的检测值。 在这里,图7是功率半导体元件的一个例子,在这里部件7 12(7、8、 9、 10、 11、 12)相当于各个功率半导体元件1 6(图6)的封装,这 些部件,如图所示,己以所希望的形式安装到了冷却散热片15的元件 安装面上,对于各个部件7 12的连接,要借助于在电路基板13上形 成的某一电路图形进行,借助于此,就可以构成逆变换部300。另外,在该图7中,虽然是以与冷却散热片15离开来的状态示出 了电路基板13,但是,实际上却要做成为使得电路基板13被各个部件 7 12蒙盖起来,把冷却散热片15的元件安装面覆盖起来后,再把电 路基板13安装到冷却散热片15上。此外,在该图7中,如图所示,在冷却散热片15的元件安装面上, 在由各个功率半导体元件1 6的封装构成的部件7 12的附近,配置 各个温度检测元件16 21,并从每一者引出引线16a 21a连接到电路 基板13上。这时,作为上边所说的冷却散热片15的元件安装面的所希望的配 置形式,在这里,要规定为例如要与图6的电路构成中的功率半导体 元件1 6的配置状况相一致地在上侧横向地并排配置下支路的功率半 导体元件4、 5、 6的部件7、 8、 9,在下侧横向地并排配置上支路的功 率半导体元件l、 2、 3的部件10、 11、 12。此外,这时,冷却散热片15,要做成为使得在电力变换装置已变 成为使用状态时,其元件安装面变成为大体上垂直后,才可以组装到 该电力变换装置的本体内。在使用封入了半导体元件的模块的电力变换装置中,把温度检测 元件也一起封入到该模块内,借助于此,也可以检测温度。上边所说的技术,对于温度检测元件的配置并未考虑,在具备热 保护功能的电力变换装置的小型化和低价格化方面存在着问题。如上所述,在图7中,虽然在功率半导体元件的封装附近的冷却 散热片上配置温度检测元件,此时,在该冷却散热片还需要仅在冷却 散热片上配置温度检测部件的面积。但是,此时,由于需要把用来取出温度检测元件的检测结果的引 线连接起来,或使温度检测元件与冷却散热片电绝缘的工序,为此, 电力变换装置的小型化或低价格化就变得困难了起来。另外,上述专利文献3,公开了一般地说被叫做模块的半导体器件。在这里,所谓上述模块,是用具有固定半导体元件的金属层的绝 缘基板构成的。上述模块,其特征在于为了用热传导使在半导体元 件等中产生的热向外部的冷却散热片等的散热部件散热,上述绝缘基 板,使用氧化铝或陶瓷等的热传导性良好的部件。就是说,半导体元 件等的热,采用经由金属层、绝缘基板等向冷却散热片等的散热部件 进行热传导的办法进行散热、冷却。如上所述,在专利文献3中,采用把半导体元件及其外围元件等 装载到上述热传导性良好的绝缘基板所具有的金属层上的办法的构 成。相对于此,在本发明中,却不把以被叫做模块的元件为对象而提 供与温度检测有关的技术当作课题。或者说,与以使用热传导性良好 的上述绝缘基板的电路构成部为对象的温度检测有关的温度检测技术 没有关系。这是因为在上述专利文献3或上边所说的别的技术中,把温度检测元件封入到模块内部的结果,模块就要大一个该温度检测元件的量, 此外,在模块上还需要额外的端子,故结果就变成为即便由于该点模 块也要大型化。此外,还需要构成模块的框体、壳体等。特别是氧化铝或陶瓷等 的上述绝缘基板一般地说是昂贵的。从这些可知,包括另外需要模块 制造工序在内,使用模块常常伴随有价格上升。因此,若使用模块, 有时候对于小型化不利,有时候难于低价格化。发明内容本发明的目的在于提供适合于小型化的半导体元件的温度检测方 法和电力变换装置。上述目的可采用如下办法实现使用己配置在要把与该半导体元 件的接合部相对的端子连接起来的电路基板上的温度检测元件,检测 在电力变换装置的逆变换部中使用的半导体元件的温度。或者,可采 用使用配置在与该半导体元件的接合部相对的端子的附近上的温度检 测元件进行在电力变换装置的逆变换部中使用的半导体元件的温度的 检测的办法实现这时,即便是做成为使得上述端子是上述半导体元件的发射极端 子和集电极端子中的一方也可以实现上述目的,同样,也可以采用上 述半导体元件的个数是多个,上述温度检测元件被配置在这些多个半 导体元件的中温度上升大的半导体元件的发射极端子和集电极端子中 的一方上的办法,实现上述目的。此外,上述目的,可采用在要检测在逆变换部中使用的半导体元 件的温度的电力变换装置中,用配置在要把与所述半导体元件的接合 部相对的端子连接起来的电路基板上边的温度检测元件检测上述半导 体元件的温度的办法实现。或者,也可以采用使用配置在与该半导体 元件的接合部相对的端子的附近上的温度检测元件进行上述半导体元 件的温度检测的办法实现。这时,即便是做成为使得上述端子是上述半导体元件的发射极端 子和集电极端子中的一方也可以实现上述目的,同样,也可以采用上 述半导体元件的个数是多个,上述温度检测元件被配置在这些多个半 导体元件的中温度上升大的半导体元件的发射极端子和集电极端子中 的一方上的办法,实现上述目的。另外,即使通过上述温度检测元件 配置在上述半导体元件的连接中使用的电路基板上也可实现上述目 的。另外,在上述中,温度检测元件的配置,在具有多个半导体元件 的情况下,并不是非要配置在其中温度上升最大的半导体元件的附近 不可。但是,采用在温度上升最大的半导体元件的附近或者在多个中温 度上升比较大的半导体元件的附近配置温度检测元件的办法,对于热 保护功能来说,则可以取得更为理想的效果。倘采用上述手段,则可以把目的在于防止半导体元件的破坏用的 温度检测的温度检测元件,配置在例如功率半导体元件的发射极端子 或集电极端子的附近。这时,上述温度检测元件,由于可以直接配置在要装配半导体元 件的电路基板上,故不需要与已配置功率半导体元件的冷却散热片进 行电绝缘,因而可以减少布线用工时。倘采用本发明,与现有技术相比,则可以实现电力变换装置的小型化。


图1是示出了本发明的半导体元件的检测方法和具备温度检测功 能的电力变换装置的一个实施方式的构成图。图2是示出了本发明的一个实施方式的分解图。图3是示出了本发明的一个实施方式的对功率半导体元件的温度检测元件的配置例的说明图。图4是示出了本发明的另一个实施方式的对功率半导体元件的温度检测元件配置例的说明图。图5是示出了电力变换装置的一个例子的方框图。图6是示出了电力变换装置的逆变换部的一个例子的电路图。图7是示出了电力变换装置的一个例子的构成图。图8是把温度检测元件连接起来的逆变换部、正变换部和控制部的构成图。图9是图1的截面图。图IO是示出了本发明的一个实施方式的对功率半导体元件的温度 检测元件的配置例的的说明图。图11是示出了本发明的一个实施方式的对功率半导体元件的温度 检测元件的配置例的说明图。符号说明1 6功率半导体元件,7~12部件(功率半导体元件1~6 被封装后的元件);13电力变换装置的电路基板(搭载有控制部400 等的电路基板);15冷却散热片;15a塑料壳体;22温度检测元件(电 路基板13的电路图形面所配置的温度检测元件);27功率半导体元件 的发射极端子;28功率半导体元件的集电极端子;50电阻器;100正 变换部(变换器);200平滑部(电容器);300逆变换部(逆变器); 400控制部;500操作部;600电源(商用电源);700负载(IM (感 应电动机))。
具体实施方式
以下,用图示的实施方式详细地对本发明的半导体元件的检测方法和具备温度检测功能的电力变换装置进行说明。图1是本发明的一个实施方式,在图中,22是温度检测元件,其 它的构成要素与在图7中说明的技术是同样的,把已把功率半导体元件1 6封装起来的部件7 12配置在冷却散热片15上,再把电路基 板13安装到其上边的实施方式。此外,图9是图1的截面图,示出了 通过部件8和11的截面。在散热片15上边配置部件7 12,该部件7 12已用塑料壳体15a固定到了散热片15上边。在其上侧安装电路基板 13并焊接上了部件7 12的端子。温度检测元件22是芯片状的部件, 己焊接到电路基板13的上边。此外,在图1和图9中,温度检测元件 22虽然已装配在电路基板13的上侧,但是,也可以装配在电路基板 13的下侧。此外,塑料壳体15a虽然具有把部件7 12推压到冷却散 热片15上的作用,但是,如果采用例如用螺钉把部件7 12固定到冷 却散热片上边等的方法,则可以没有15a。这吋,作为一个例子,把热敏电阻(注册商标)用做温度检测元件, 除此之外,全体构成与图5所示的技术是同样的,这时逆变换部300 的电路构成的也与图6所示的技术是同样的。但是,在该图l的实施方式中,如图2所示,该温度检测元件22 已被安装在电路基板13而不是冷却散热片15上,因此,结果就变成 为与安装到冷却散热片15上的实施方式不同。在这里,该图2与上边 所说的图7同样,示出的是使电路基板13从冷却散热片15离开来的 状态。而且,在该实施方式中,温度检测元件仅仅为该温度检测元件22, 即,仅仅这一个元件,因此,即便是在这一点上,与在各个功率半导 体元件1 6中的每一者上都设置共计6个的实施方式也不一样。但是, 不意味着温度检测元件限于1个,例如即便是在各个功率半导体元件 中的每一者上设置多个温度检测元件,与本发明有关的实施方式的意 图也不会有任何改变。在这里,该1个温度检测元件22,如图l所示的那样,在把电路 基板13组合到冷却散热片15上时,要采用使之位于在已封装到处于 图中上侧的正中的部件8内的功率半导体元件5(参看图6)的集电极端 子或发射极端子的附近,而且位于要把这些端子连接起来的电路图形的附近的办法安装在电路基板13的已形成有电路图形的一方的面上。于是,控制部400,借助于从该温度检测元件22取入进来的信号, 检测该温度检测元件22的温度,在所检测出的温度达到了预先定好了 的判定温度,例如,8(TC的判定温度时,就要使所有的功率半导体元 件1 6的栅极都变成为断开,切断各个元件的集电极-发射极间的通 电。其结果是,由于各个功率半导体元件1 6都停止了发热,以后, 功率半导体元件1 6的温度上升受到抑制,借助于此,结果变成为功 率半导体元件和电力变换装置全体都可以得到热保护,在这里,其次, 将对根据本实施方式,并不是把温度检测元件22安装到冷却散热片15 上,而且,仅仅用该一个温度检测元件22就可以得到所有的功率半导 体元件1 6和电力变换装置全体的热保护的理由,进行说明。首先,在把功率半导体元件例如封装到例如3端子的盘式引线的 部件内的情况下,其集电极端子,就直接把端子连接到了接合部(结 合)上,为此热传导就很大。发射极端子由于也已连接到了距接合部(结合)非常近的位置上,故热传导也大。因此,在接合部(结合) 上所发生的热就可以借助于端子效率更为良好地向封装外传导。在上 边所说的技术中,在功率半导体元件中所发生的热,例如,在经功率 半导体元件接合部(结合)和冷却散热片间的密封剂,向冷却散热片 进行了热传导后,用温度检测元件检测被传热后的冷却散热片的温度。 因此,从功率半导体元件经由密封剂、冷却散热片到温度检测元件为 止的热阻就变成为比本发明的实施例的热阻大。在本发明的实施例的 技术的情况下,由于在功率半导体元件的接合部(结合)处所发生的 热,向功率半导体元件的端子进行热传导,然后再向要焊接端子的电 路基板上边的电路图形进行热传导,故要对该布线图形的温度进行检 测。从该功率半导体元件经由端子、布线图形到温度检测元件为止的 热阻,比现有技术的热阻小。因此,由于与现有技术的热阻比,在本 发明的实施例的情况下,到温度检测元件为止的热阻小,故可以比现 有技术更快地检测功率半导体元件的温度上升。其结果是本发明的实 施例可以进行比现有技术的保护动作更快地进行对功率半导体元件的 温度上升的保护动作。然后,像这样地借助于端子效率更为良好地向外部导出出来的热, 由于该端子己连接到了电路基板13的电路图形上,故结果就变成为将 之传达给该电路图形,局部地使电路基板13的温度上升。于是,即便是假定已把温度检测元件22安装到了电路基板13上, 如果做成为使之位于功率半导体元件5(参看图6)的集电极端子或发射 极端子的附近,而且位于把这些端子连接起来的电路图形的附近,则 可以进行比把温度检测元件22安装在冷却散热片15上的情况下更快 的温度检测。其次,在本实施方式中,冷却散热片15,在使电力变换装置变成 为使用状态时,就要采用其元件安装面变成为大体上垂直的办法组装 到该电力变换装置的本体内。这样一来,如本实施方式所示,在上侧横向并排配置下支路的功 率半导体元件4、 5、 6的部件7、 8、 9,在下侧横向并排地把上支路的 功率半导体元件1、 2、 3的部件10、 11、 12配置在冷却散热片15的 元件安装面上的情况下,由各个元件的发热所形成的冷却散热片15的 温度,就如用箭头A所示的那样,随着向上侧前进而变得更高。此外,这时,由于各个功率半导体元件1 6不论哪一个都同样地 发热,故在冷却散热片15的中央,热就要集中,温度上升变大,故位 于冷却散热片15的中央上侧的功率半导体元件5,即部件8的温度就 将变成为最高。此外,在本实施方式中,由于把温度检测元件22配置在该功率半 导体元件5就是说部件8的附近,故结果就变成为该温度检测元件22 检测的是在6个功率半导体元件1 6中温度最高的功率半导体元件5 的温度。此外,即便是在不论什么条件都不能检测部件8的温度的情 况下,只要知道部件8周围的温度与实际上可以检测的温度的关系, 也可以推测温度将变成为最高的半导体元件5的温度。在这里,为了进行热保护,不言而喻只要做成为使得在已安装到 同一冷却散热片上的多个功率半导体元件之内,在温度最高的元件的 温度达到了需要进行热保护的温度时,保护功能就进行动作即可。因此,倘采用本实施方式,则无须把温度检测元件22安装到冷却 散热片15上,而且,仅仅用一个温度检测元件22,就可以得到所有的功率半导体元件1 6和电力变换装置全体的热保护。在本实施例中, 虽然说明的仅仅一个温度检测元件的例子,但是,不限于此,即便是 增加温度检测元件的个数,本发明的意图所在也没有任何变化。因此,结果就变成为倘采用本实施方式,则如上边所说的图7所示,由于不需要把温度检测元件16 21这6个温度检测元件配置在冷 却散热片15上,故可以减少这些设置所需要的工时数和温度检测元件 的布线所需要的工时数,而且,还可以削除上述布线所需要的电线等 的部件。其次,若对于本实施方式的温度检测元件22的配置更为详细地进 行说明,则如上所述,要在电路基板13上将之配置为使得位于己把受 其他功率半导体元件的温度上升影响最多的功率半导体元件5封装起 来的部件8的附近。在这里,在本实施方式中,要把温度检测元件22设置在要成为温 度检测对象的功率半导体元件的附近的理由,是因为想要检测该元件 接合部(结合)的温度的缘故,为此,虽然说是功率半导体元件的附 近,但是,如果可能,优选是集电极端子或发射极端子附近。在这里,首先,图10、图11分别是把温度检测元件22配置在功 率半导体元件l、 2、 3、 4、 5、 6(部件10、 11、 12、 7、 8、 9)的发射极 端子27附近的情况下的一个例子。既可以如图10所示,把温度检测 元件22配置在发射极端子27附近而与发射极端子27的周边的布线无 关,也可以如图11所示,把温度检测元件22焊接到发射极端子27附 近,而且,直接焊接到要与发射极端子27连接的电路基板上的图形布 线。其次,图3、图4,是把温度检测元件22配置在功率半导体元件1、 2、 3、 4、 5、 6(部件10、 11、 12、 7、 8、 9)的集电极端子28的附近的 情况下的一个例子。既可以如图3所示,把温度检测元件22配置在集 电极端子28附近而与集电极端子28的周边的布线无关,也可以把温 度检测元件22焊接到集电极端子28附近,而且,直接焊接到要连接 集电极端子28的电路基板布线图形。另一方面,该温度检测元件22,虽然可以把其检测信号取入到控 制部400内,在这里虽然如上所述地用于热保护动作,但是,这时由 于控制部400是以与逆变换部300相同的电位为基准,故温度检测元件22的检测结果,也必须变成为以与控制部400相同的电位当作基准 的信号后再输入到该控制部400内。这时,逆变换部300,由于要受由控制部400供给的开关信号控制, 故在逆变换部300与控制部400作为基准的电位,就要变成为相等而 且变成为图8中的直流-端子N的电位,因此,在该情况下,就将变成 为功率半导体元件4、功率半导体元件5、功率半导体元件6的发射极 端子的电位。于是,现在,如图10和图11所示,若将温度检测元件22配置在 发射极端子27的附近,而且,在此情况下假定功率半导体元件是图6 中的功率半导体元件4或功率半导体元件5或功率半导体元件6中的 任一,则其发射极端子27的电位,就会变成为与控制部400当作基准 的电位相同,因此,就可以直接把温度检测元件22的检测结果输入给 控制部400。在这里,图8示出了温度检测元件22是热敏电阻的情况 的时候的电路构成例。在图8中,电阻50和温度检测元件22形成了 分压电路,把与控制部400相同的直流-端子N当作基准电位。另一方面,如果假定图10和图11所示的功率半导体元件是图6 中的功率半导体元件1或功率半导体元件2或功率半导体元件3中的 任一,则其发射极端子27的电位,就表示出与3相交流输出的U、 V、 W中的任何一者的相的电位相同的变化,在该情况下,与在控制部400 中当作基准的电位比,就变成了高电压。因此,在该情况下,在温度检测元件22与发射极端子27之间, 就必须形成一个由该电力变换装置所要求的技术规格(例如UL规格)决 定的绝缘距离,在该情况下,温度检测元件22就难于配置在功率半导 体元件1、功率半导体元件2、功率半导体元件3的发射极端子27的 附近。于是,在该情况下,就做成为使得把温度检测元件22配置在功率 半导体元件1或功率半导体元件2或功率半导体元件3的发射极端子 27的附近以便可以更为正确地检测温度,此外,温度检测元件22的检 测输出,必须在己进行了电隔离的状态下用光耦合器等的元件向控制 部400输入。而且,在该情况下,由于功率半导体元件l、功率半导体元件2、功率半导体元件3的发射极端子27的电位,在电力变换装置运行中在激烈地变动,故还要注意温度检测元件22的输出易于受到噪声的影响其次,如图3和图4所示,在把温度检测元件22配置在集电极端 子28的附近的情况下,图6中的功率半导体元件1、功率半导体元件 2、功率半导体元件3的集电极端子27的电位,就将变成为与直流的+ 端子P同一高电位。于是,在如上所述把温度检测元件22配置在功率半导体元件1、 功率半导体元件2、功率半导体元件3的集电极端子28的附近的情况 下,在温度检测元件22与集电极端子28之间,就必须形成一个由电 力变换装置所要取得的技术规格决定的绝缘距离。因此,在像这样地形成了绝缘距离的该情况下,温度检测元件22 就难于配置在功率半导体元件1、功率半导体元件2、功率半导体元件 3的集电极端子28的附近。于是,在该情况下,也必须做成为使得把温度检测元件22配置在 功率半导体元件1或功率半导体元件2或功率半导体元件3的集电极 端子28的附近以便可以更为正确地检测温度,此外,温度检测元件22 的检测输出,必须在已进行了电隔离的状态下用光耦合器等的元件向 控制部400输入。此外,如果假定图3和图4所示的功率半导体元件是图6中的功 率半导体元件4或功率半导体元件5或功率半导体元件6中的任何一 者,则其集电极端子28,就将呈现出与3相交流输出的U、 V、 W中 的任何一者的相的电位相同的变化,在该情况下,与在控制部400中 当作基准的电位比,就变成了高电压。因此,在该情况下,在温度检测元件22与集电极端子28之间, 就必须形成一个由该电力变换装置所要求的技术规格决定的绝缘距 离,在该情况下,温度检测元件22就难于配置在功率半导体元件4、 功率半导体元件5、功率半导体元件6的集电极端子28的附近。于是,在该情况下,也必须做成为使得把温度检测元件22配置在 功率半导体元件4或功率半导体元件5或功率半导体元件6的集电极 端子28的附近以便可以更为正确地检测温度,此外,温度检测元件22的检测输出,必须在已进行了电隔离的状态下用光耦合器等的元件向 控制部400输入。而且,在该情况下,由于功率半导体元件4、功率半导体元件5、 功率半导体元件6的集电极端子28的电位,在电力变换装置运行中激 烈地变动,故还要注意温度检测元件22的输出易于受到噪声的影响的 情况。因此,作为本发明的实施方式,如图10所示,优选的是把温度检 测元件22配置在功率半导体元件4 6的发射极端子27的附近,还要 构成为在发射极端子27的附近配置有该温度检测元件22的功率半导 体元件,变成为图6所示的功率半导体元件2, g卩,变成为部件8。另外,在上述的实施方式中,作为功率半导体元件虽然具有具备 集电极端子和发射极端子的元件,但是,即便是具有其它的端子名称 的半导体元件,也可以采用温度检测元件配置在该功率半导体元件的 接合部(结合)附近的办法,进行功率半导体元件的温度检测,本发 明的优点不会改变。此外,在上述实施方式中,虽然说明的是温度检测元件为1个的 情况,但是,即便是在功率半导体元件的每一个的附近单独地配置多 个温度检测元件,本发明的意图也没有任何改变。再有,在上述的实施方式中,虽然说明的是可以向交流电动机供 给电压可变频率可变的交流电力的电力变换装置,但是,即便不是可 以向交流电动机供给电压可变频率可变的交流电力的电力变换装置, 只要是使用功率半导体元件的电力变换电路,本发明的功率半导体元 件的温度检测的优点就没有改变。在上述中说明的是对于半导体元件的端子等把温度检测元件配置 在附近的主旨。至于该附近的程度,根据实际的研究,在约10mm处 检测半导体元件的温度上升,可实施保护动作等的所希望的处理。在 产品的情况下,除去温度上升的检测所需要的时间之外,考虑到安全 性、在电路基板上的元件的配置、电路图形的设计和小型化等,决定 以约3mm的距离配置温度检测元件。但是,关于该附近的具体的距离,并不限于上述的10mm、 3mm, 只要是可检测半导体元件的接合部(结合)等的温度变化的距离,也可以是别的值。例如,虽然也可以做成为15mm到30mm ,但是,在 该情况下,由于距离比10mm、 3mm大,电路基板上等的热的传导速 度会发生变化,故要设想这样的情况在考虑到这些因素后需要在减 小温度检测元件的检测温度的判定值或改变对温度变化进行检测时的 分辨率等的方面动些脑筋,使得可以用控制部检测半导体元件等的温 度变化。另外,由于归因于把距离加大到15mm到30mm而使得热向温度 检测元件进行传导,检测其温度变化所需要的时间变大,故在检测时 间的变慢会成为问题的情况下,可以说使距离为约10mm以内左右是 优选的。此外,在要实现构成电力变换装置情况下的电路基板的小型 化的情况下更优选做成为距离为约3mm以内。当然,即便是更为靠近, 像上述那样直接把温度检测元件连接到端子或电路图形上的构成也可 以。倘采用本发明的实施方式,由于可把温度检测元件安装到电路基 板上,而不再需要冷却散热片的面积,或用来与冷却散热片进行电绝 缘而检测功率半导体元件的温度,不需要向别的基板传达检测结果的 部件,而且,也不需要用来进行布线的工时。因此,倘采用本发明,就可以廉价地实现对半导体元件的热保护 功能的赋予,还可以实现电力变换装置的小型化或组装时间的缩短。
权利要求
1.一种半导体元件的温度检测方法,其特征在于使用配置在连接与该半导体元件的接合部相对的端子的电路基板上的温度检测元件,检测在电力变换装置的逆变换部中使用的半导体元件的温度。
2. —种半导体元件的温度检测方法,其特征在于 使用配置在与该半导体元件的接合部相对的端子附近的温度检测元件,进行在电力变换装置的逆变换部中使用的半导体元件的温度检
3. 根据权利要求2所述的半导体元件的温度检测方法,其特征在于所述温度检测元件与所述半导体元件的端子之间的距离,在10mm 以内。
4. 根据权利要求2所述的半导体元件的温度检测方法,其特征在于所述温度检测元件与所述半导体元件的端子之间的距离,在3mm 以内。
5. 根据权利要求2所述的半导体元件的温度检测方法,其特征在于与所述半导体元件的端子相接而配置所述温度检测元件。
6. 根据权利要求2所述的半导体元件的温度检测方法,其特征在于与连接所述半导体元件的端子的电路基板的电路图形相接而配置 所述温度检测元件。
7. 根据权利要求1或2所述的半导体元件的温度检测方法,其特征在于所述端子是所述半导体元件的发射极端子和集电极端子中的一方。
8. 根据权利要求1或2所述的半导体元件的温度检测方法,其特征在于所述半导体元件的个数是多个,所述温度检测元件被配置在这些 多个半导体元件中温度上升变大的半导体元件的发射极端子和集电极 端子中的一方处。
9. 一种电力变换装置,检测逆变换部中使用的半导体元件的温度, 其特征在于用配置在连接与所述半导体元件的接合部相对的端子的电路基板 上的温度检测元件检测所述半导体元件的温度。
10. —种电力变换装置,其特征在于,具有 将交流电力变换成直流电力的正变换部; 使所述正变换部的输出平滑化的平滑部; 把所述平滑部的输出变换成交流电力的逆变换部;和 控制所述逆变换部的控制部,检测在所述逆变换部中使用的半导体元件的温度, 用配置在与该半导体元件的接合部相对的端子附近的温度检测元 件检测所述半导体元件的温度。
全文摘要
本发明提供小型且低价格的半导体元件的温度检测方法和小型且低价格的电力变换装置。用配置在已把功率半导体元件封装起来的部件(8)的附近,而且在该功率半导体元件的发射极端子和集电极端子中的任何一方的附近的温度检测元件(22),进行用来保护功率半导体元件的温度检测。由于可把温度检测元件(22)安装在电路基板(13)上,故不需要与已配置功率半导体元件的冷却散热片(15)形成温度检测元件(22)的电绝缘,由于不需要引线和用来进行该引线的布线的工时数,故可以廉价地实现电力变换装置中的功率半导体元件的保护。此外,还可以实现电力变换装置的小型化,和组装时间的短缩。
文档编号H01L23/34GK101231196SQ200810074120
公开日2008年7月30日 申请日期2005年1月17日 优先权日2004年3月5日
发明者井堀敏, 平贺正宏, 广田雅之, 高田直树, 龟泽友哉 申请人:株式会社日立产机系统

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