[發明專利]功率模塊

有效

• 申請號: 201680006905.7
• 申請日: 2016-04-06
• 公開（公告）號: CN107466424B
• 公開（公告）日: 2020-07-17
• 發明（設計）人: 鈴木健一
• 申請（專利權）人: 新電元工業株式會社
• 主分類號: H01L23/58
• 分類號: H01L23/58;H02M7/12
• 代理公司: 上海德昭知識產權代理有限公司 31204
• 代理人: 郁旦蓉

在功率模塊內的功率半導體元件發生短路故障時，瞬間阻斷短路電流從而防止溫度急劇上升。功率模塊10具有封裝件10a。在封裝件10a內，具有：作為功率半導體元件的MOSFET21；對該MOSFET21的運作狀態進行檢測后輸出檢測信號的作為檢測手段的電阻23；以及與該MOSFET21串聯的作為電流阻斷用的開關的MOSFET22。MOSFET22對基于所述檢測信號生成的控制信號Si2做出應答，在MOSFET21正常運作時處于導通狀態，在MOSFET21發生短路故障時處于阻斷狀態從而阻斷流通MOSFET21的電流。

技術領域

本發明涉及將在電源電路等中使用的功率半導體元件內置的功率模塊。

背景技術

以往，在逆變器等的電源電路中，電力用MOSFET、雙極晶體管、IGBT(柵極絕緣雙極晶體管)等的功率半導體元件一般是作為開關元件來使用的。通常來說，這些功率半導體元件，是將單個元件或是多個元件收容在封裝件(package)內，并作為具備散熱板等的功率模塊來進行封裝。在專利文獻1以及2中，就記載了功率模塊的以往例子。

圖8是展示具有以往的功率模塊的電源電路的一例電路圖。

該電源電路是將由變壓器4左邊的一次側提供的交流電壓，通過其右邊的二次側中的兩個功率模塊5-1、5-2交互地進行ON/OFF開關切換從而轉換為直流電壓，并經由阻流線圈3以及電容器2對電池1進行充電。在各個功率模塊5-1、5-2的封裝件內，分別內置有作為開關用功率半導體元件的MOSFET5a。

以往，在將功率模塊(例如5-1、5-2)運用于電源電路時，一般會考慮到因大電力運作帶來的功率半導體元件(例如MOSFET5a)的發熱所導致的劣化從而會進行對策。例如，在專利文獻1中，記載了一種根據在功率半導體元件處流通正方向電流時的電流值變化，對熱電阻的劣化以及焊錫接合部的劣化進行檢測的方法。在專利文獻2中，記載了一種通過使用寬帶隙半導體來作為功率半導體元件，從而即使是在流通大電流時也能夠將半導體元件接合部的溫度下降至容許值以下的方法。另外，在如圖8所示的電源電路中，作為對策，還插入有用于在流向電池1的供給線路上防止過電流的熔斷器(fuse)。

【先行技術文獻】

【專利文獻1】特開2009-19953號公報

【專利文獻2】WO2011-086705號公報

然而，在以往的功率模塊(例如5-1、5-2)中，存在有如以下(a)～(c)的課題。

(a)如上述般，雖然會在對于功率半導體元件(例如MOSFET5a)劣化的檢測和減少溫度上升上下功夫，但是功率模塊5-1、5-2本身并不具備保護功能。因此，在功率模塊5-1、5-2內的MOSFET5a發生短路故障時，就無法對短路電流進行限制。

(b)在外部電路中插入熔斷器以防止過電流的情況下，是以電源電路等的電路整體的電流為基準來決定切斷電流值。因此，在使用多個功率模塊5-1、5-2的電路中，很難對每個功率模塊5-1、5-2的短路電流都做出對應。

(c)在使用熔斷器的情況下，切斷電流需要一定的時間。而一旦功率模塊5-1、5-2發生短路故障，溫度就會急劇上升。因此，為了安全就有必要盡可能在瞬間阻斷其電流，而這樣就會使熔斷器的選定變得很困難。

鑒于上述課題的解決，本發明的目的在于提供一種能夠在功率模塊內的功率半導體元件發生短路故障時，瞬間阻斷短路電流從而防止溫度急劇上升的功率模塊。

發明內容