[發(fā)明專利]功率模塊

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110592081.9
• 申請日: 2021-05-28
• 公開（公告）號: CN113764398A
• 公開（公告）日: 2021-12-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 椿谷貴史;山口公輔
• 申請（專利權(quán)）人: 三菱電機(jī)株式會社
• 主分類號: H01L25/18
• 分類號: H01L25/18;H02M1/088;H02M1/32;H02M7/00;H02M7/537
• 代理公司: 北京天昊聯(lián)合知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11112
• 代理人: 何立波;張?zhí)焓?/td>

提供能夠利用由將多個(gè)元件進(jìn)行層疊帶來的優(yōu)點(diǎn)，并且不使用復(fù)雜的結(jié)構(gòu)就能夠降低分流電壓帶給控制元件的不良影響的功率模塊。第2半導(dǎo)體開關(guān)元件(141b)與第1半導(dǎo)體開關(guān)元件(141a)串聯(lián)連接，在厚度方向上與第1半導(dǎo)體開關(guān)元件(141a)至少局部地層疊。第1控制元件(102)對第1半導(dǎo)體開關(guān)元件(141a)以及第2半導(dǎo)體開關(guān)元件(141b)進(jìn)行控制，參照分流電壓而進(jìn)行過電流保護(hù)動作。第1控制元件(102)在面內(nèi)方向上與第1半導(dǎo)體開關(guān)元件(141a)以及第2半導(dǎo)體開關(guān)元件(141b)錯(cuò)開地配置。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及功率模塊，特別地，涉及具有對第1半導(dǎo)體開關(guān)元件以及第2半導(dǎo)體開關(guān)元件進(jìn)行控制的第1控制元件的功率模塊。

背景技術(shù)

日本特開2005-277014號公報(bào)(專利文獻(xiàn)1)公開了用于使負(fù)載進(jìn)行動作的半導(dǎo)體裝置。該半導(dǎo)體裝置具有第1支撐板、第1支撐板之上的第1半導(dǎo)體開關(guān)元件、第1半導(dǎo)體開關(guān)元件之上的第2支撐板、第2支撐板之上的第2半導(dǎo)體開關(guān)元件、第2半導(dǎo)體開關(guān)元件之上的第3支撐板和第3支撐板之上的控制元件。第1半導(dǎo)體開關(guān)元件以及第2半導(dǎo)體開關(guān)元件彼此串聯(lián)連接。在動作時(shí)，第1支撐板與直流電源的正側(cè)端子連接，第3支撐板與直流電源的接地端子連接。第3支撐板能夠作為控制元件的接地電極。控制元件對第1半導(dǎo)體開關(guān)元件以及第2半導(dǎo)體開關(guān)元件賦予控制信號，使第1半導(dǎo)體開關(guān)元件和第2半導(dǎo)體開關(guān)元件交替地進(jìn)行通斷動作。

通過如上所述將多個(gè)元件沿厚度方向?qū)盈B，從而獲得各種優(yōu)點(diǎn)。例如，能夠減小半導(dǎo)體裝置的平面尺寸。另外，能夠簡化元件間的配線構(gòu)造。

日本特開2020-014315號公報(bào)(專利文獻(xiàn)2)公開了功率半導(dǎo)體元件。該功率半導(dǎo)體元件具有：高電位側(cè)開關(guān)元件；與高電位側(cè)開關(guān)元件串聯(lián)連接的負(fù)載側(cè)開關(guān)元件；對高電位側(cè)開關(guān)元件的通斷驅(qū)動進(jìn)行控制的高電位側(cè)控制電路；對低電位側(cè)開關(guān)元件的通斷驅(qū)動進(jìn)行控制的低電位側(cè)控制電路；以及電流檢測電路。流過低電位側(cè)開關(guān)元件的電流通過在負(fù)載側(cè)開關(guān)元件與具有基準(zhǔn)電位的線路之間連接的分流電阻而被轉(zhuǎn)換為分流電壓。電流檢測電路在分流電壓超過了預(yù)先設(shè)定的閾值的情況下，檢測出產(chǎn)生了過電流，向驅(qū)動電路發(fā)送過電流檢測信號。驅(qū)動電路如果接收到過電流檢測信號，則使低電位側(cè)開關(guān)元件斷開。由此，能夠進(jìn)行過電流保護(hù)動作。

專利文獻(xiàn)1：日本特開2005-277014號公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：日本特開2020-014315號公報(bào)

在上述日本特開2005-277014號公報(bào)的技術(shù)中，作為低電位側(cè)開關(guān)元件的第2半導(dǎo)體開關(guān)元件的基準(zhǔn)電位側(cè)(與作為高電位側(cè)開關(guān)元件的第1半導(dǎo)體開關(guān)元件連接側(cè)的相反側(cè))的電位與第3支撐板的電位相等。另一方面，控制元件的基準(zhǔn)電位也與第3支撐板的電位相等。因此，低電位側(cè)開關(guān)元件的基準(zhǔn)電位側(cè)的電位與控制元件的基準(zhǔn)電位相等。因此，如果在低電位側(cè)開關(guān)元件的基準(zhǔn)電位側(cè)與基準(zhǔn)電位之間安裝了分流電阻，則與分流電壓的變動相應(yīng)地，控制元件的基準(zhǔn)電位也發(fā)生變動。由于該電位變動，在控制元件的配線流過過大的電流，由此，有時(shí)產(chǎn)生熱破壞。通過使用浮置電源作為對控制元件進(jìn)行驅(qū)動的電源而避免該電流的產(chǎn)生。但是，浮置電源的利用會使半導(dǎo)體裝置的電路復(fù)雜化。為了避免這樣的復(fù)雜化的問題，在使用分流電阻的情況下，通常，使用低電位側(cè)開關(guān)元件的基準(zhǔn)電位側(cè)與控制元件的基準(zhǔn)電位部分未被短路的結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本發(fā)明人的研究，即使在使用上述這樣的結(jié)構(gòu)時(shí)，在多個(gè)元件全部被層疊起來的情況下，分流電壓的變動也經(jīng)由元件間的電容耦合而導(dǎo)致控制元件的基準(zhǔn)電位的變動。該電位變動的大小需要被抑制在能夠充分避免上述熱破壞這樣的問題的程度。這會導(dǎo)致半導(dǎo)體裝置能夠產(chǎn)生的電流的大小受到限制。本發(fā)明就是為了解決上述這樣的課題而提出的，其目的在于，提供能夠利用由將多個(gè)元件進(jìn)行層疊帶來的優(yōu)點(diǎn)，并且不使用復(fù)雜的結(jié)構(gòu)就能夠降低分流電壓帶給控制元件的不良影響的功率模塊。