半导体模块的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种包括多个功率用半导体元件及对这些半导体元件分别进行导通、截止驱动的多个控制电路的半导体模块。
【背景技术】
[0002]包括多个开关元件、及对这些开关元件分别进行导通、截止驱动的多个控制电路的半导体模块被用作为例如驱动电动机等负载的逆变器装置的构成器件。图4是表示驱动三相电动机M的逆变器装置中使用的半导体模块IPM的主要部分简要结构的图，Ql、Q2?Q6是分别形成3组半桥电路的6个开关元件。Dl、D2?D6为分别与上述各开关元件Q1、Q2?Q6反并联连接的续流二极管。
[0003]此处，上述3组半桥电路将与施加有直流电压的电源端子P公共连接而形成上臂的开关元件Ql、Q2、Q3、以及形成下臂的开关元件Q4、Q5、Q6分别成对地直接连接而构成。这些各半桥电路将形成上臂的开关元件Ql (Q2、Q3)与形成下臂的开关元件Q4(Q5、Q6)之间的连接点作为向上述三相电动机M提供U(V、ff)相的电力的输出端子LI (L2、L3)。
[0004]形成上述下臂的开关元件Q4、Q5?Q6的另一端分别连接到接地侧端子N1、N2、N3。这些接地侧端子N1、N2、N3例如经由分流电阻Rl、R2、R3接地。另外，上述各开关元件Q1、Q2?Q6为由包括作为控制电极的栅极的IGBT或MOS-FET形成的功率用半导体元件。对于这种结构的半导体模块IPM，例如在专利文献I等中有详细介绍。
[0005]设置于上述半导体模块IPM并对上述开关元件Q1、Q2?Q6分别进行导通、截止驱动的控制电路ICl?IC6例如像图5所示那样，包括输出放大器Al?A6，以作为对上述各开关元件Ql、Q2?Q6的栅极施加驱动信号的驱动电路。上述各控制电路ICl?IC6还分别包括异常检测电路EDl?ED6，以监视流过上述开关元件Ql、Q2?Q6的电流、动作温度等并对该开关元件Ql、Q2?Q6的过电流、过热等异常进行检测。
[0006]此外，上述半导体模块IPM构成为在由上述异常检测电路EDl?ED6检测出异常时，经由输出控制电路Cl?C6禁止上述输出放大器Al?A6的动作，由此保护上述开关元件Q1、Q2?Q6。同时，上述半导体模块IPM构成为将由上述异常检测电路EDl?ED6分别检测出的上述过电流、过热等的异常信息作为上述控制电路ICl?IC6的动作状态信息，经由例如切换元件SI?S6输出到外部。
现有技术文献专利文献
[0007]专利文献1:日本专利第3394377号公报
【发明内容】
发明所要解决的技术问题
[0008]然而，在如上述那样构成的半导体模块IPM中，为了将上述控制电路ICl?IC6的动作状态信息分别输出到外部，需要与上述各切换元件SI?S6分别连接的外部连接端子。因此，不可否认，会造成上述半导体模块IPM中的输入输出端子数增加。因此，以往，专门仅使上述半导体模块IPM中的特定控制电路IC具有上述动作状态信息的输出功能。此外，还提出在上述多个控制电路ICl?IC6间相互通知上述动作状态信息，在异常检测时，仅从上述特定控制电路IC将上述动作状态信息输出到外部。
[0009]在采用这种结构的情况下，确实可减少上述半导体模块IPM中的输入输出端子数。然而，在此情况下，不可否认，从异常检测到将上述动作状态信息输出到外部较花时间。此外，在控制上述半导体模块IPM的动作的外部控制装置中，存在如下问题:判定上述半导体模块IPM中发生的异常的种类，并适当地使该半导体模块IPM的保护功能起作用较花时间。
[0010]本发明是考虑这种情况而完成的，其目的在于提供一种简单结构的半导体模块，其能将多个控制电路的动作状态信息输出到外部而无需增加输入输出端子数，且对于各控制电路中检测出的异常能迅速启动保护动作。
解决技术问题所采用的技术方案
[0011]为了达到上述目的，本发明所涉及的半导体模块的特征在于，包括:例如由IGBT或MOS-FET构成的多个功率用半导体元件；对这些半导体元件分别进行导通、截止驱动的多个控制电路；及分别设置于这些控制电路并输入输出动作状态信息的多个信号输出电路，
特别是，各所述信号输出电路由分别包括漏极开路结构的信号输出端的切换元件构成，将这些信号输出电路中的所述信号输出端分别连接到装载有该半导体模块的各所述功率用半导体元件及各所述控制电路的内部引线框。
或者，各所述信号输出电路由分别包括集电极开路结构的信号输出端的切换元件构成，将这些信号输出电路中的所述信号输出端分别连接到装载有该半导体模块的各所述功率用半导体元件及各所述控制电路的内部引线框。
[0012]优选为，多个所述信号输出电路内的至少一个信号输出电路构成为在所述控制电路的内部经由电阻将所述信号输出端上拉或下拉。或者也可构成为，将分别与多个所述信号输出电路的各输出端子连接的所述内部引线框经由电阻上拉或下拉。另外，当然也可为，将与所述内部引线框连接的所述半导体模块的特定输出端子在该所述半导体模块的外部经由电阻上拉或下拉。此外，优选为，形成多个所述信号输出电路中的集电极开路结构或漏极开路结构的信号输出端的切换元件对各所述信号输出电路的每一个具有彼此不同的输出电阻值。
[0013]此外，多个所述信号输出电路所输出的所述动作状态信息为表示所述功率用半导体元件的异常动作的异常信息。此外，优选为，各所述控制电路包括检测输出到所述内部引线框的所述动作状态信息并停止所述功率用半导体元件的驱动的保护电路。
发明效果
[0014]根据本发明所涉及的半导体模块，分别设置于多个所述控制电路并输出所述动作状态信息的多个信号输出电路包括漏极开路结构或集电极开路结构的输出端子，将这些输出端子分别连接到该半导体模块的内部引线框并进行线或。因此，可以将多个所述控制电路的输出端子汇总成一个，将从各所述控制电路分别输出的所述动作状态信息输出到外部，而无关乎能多个所述控制电路的数量。因此，能构建半导体模块而不会导致外部连接用的输入输出端子数增加。
[0015]而且，各所述控制电路能经由将其信号输出电路的输出端子进行线或连接的所述内部引线框将自身的动作状态信息输出到外部，并且，经由所述内部引线框分别读取其它控制电路输出到外部的所述动作状态信息。因此，能迅速且简单地获取其它控制电路中检测出的异常信息，并执行适当的异常对策处理。此外，也可使形成所述漏极开路结构或集电极开路结构的信号输出端的切换元件的输出电阻值、即切换元件的导通阻抗对各所述信号输出电路的每一个彼此不同。如此，根据异常检测时的所述信号输出端的电压变化，还能容易检测出是哪个信号输出电路输出了异常信号的动作状态信息。因此，能简单有效地实现其异常对策功能的扩充，实用优点较多。
【附图说明】
[0016]图1是本发明的一个实施方式的半导体模块的简要结构图。
图2是表示半导体模块中设置的控制电路的简要结构的图。
图3是表示图1所示的半导体模块的布局结构的图。
图4是表示在驱动三相电动机的逆变器装置中使用的现有的一般半导体模块的输出级的结构例的图。
图5是表示现有的半导体模块中设置的控制电路的简要结构的图。
【具体实施方式】
[0017]以下，参照附图来对本发明的一个实施方式的半导体模块进行说明。
[0018]图1是本发明的半导体模块IPM的简要结构图。该图1所示的半导体模块IPM包括形成3组半桥电路的6个开关元件Q1、Q2?Q6、及6个续流二极管D1、D2?D6。半导体模块IPM还包括对各上述半桥电路的每一个的上述开关元件Ql、Q2?Q6分别互补地进行导通、截止驱动的3个控制电路IC1、IC2、IC3。另外，此处对形成3组半桥电路的半导体模块IPM进行说明，但也可形成2组或4组以上的半桥电路。
[0019]此外，上述6个开关元件Ql、Q2?Q6例如由IGBT构成，基本上两两成对串联连接，构成3组半桥电路。此外，上述6个续流二极管D1、D2?D6基本如上所述，起到分别与上述开关元件Ql、Q2?Q6反并联连接而形成续流电流的路径的作用。
[0020]上述控制电路IC1、IC2、IC3例如像图2中示出其简要结构那样，分别包括输出放大器Alu、Ald?A3u、A3d，该输出放大器Alu、Ald?A3u、A3d对于形成上述半桥电路的各开关元件Ql、Q2?Q6的每一对的控制电极即栅极互补地施加驱动信号。各上述控制电路ICl?IC3还分别包括异常检测电路EDl?ED3，该异常检测电路EDl?ED3监视流过上述开关元件Ql、Q2?Q6的电流、动作温度等，并对该开关元件Ql、Q2?Q6的过电流、过热等异常进行检测。
[0021]此外，上述各控制电路IC1、IC2、IC3构成为在由上述异常检测电路EDl?ED3检测出异常时，如后述那样通过作为保护电路的输出控制电路Cl?C3禁止上述输出放大器Alu、Ald?A3u、A3d的动作，由此保护上述开关元件Ql、Q2?Q6。同时，上述各控制电路ICU IC2、IC3构成为将由上述异常检测电路EDl?ED3分别检测出的上述过电流、过热等的异常信息作为该控制电路ICl?IC3的动作状态信息，经由以例如由η型MOS-FET形成的切换元件SI?S3为主体而构成的信号输出电路1l?103输出到外部。
[0022]此处，各上述切换元件SI?S3分别构建所谓漏极开路结构的信号输出电路1l?103。由MOS-FET形成的各上述切换元件SI?S3的信号输出端即漏极分别连接到后述的内部引线框3c。另外，在各上述上述切换元件SI?S3例如由双极晶体管等形成的情况下，这些切换元件SI?S3的信号输出端为集电极。因此，在此情况下，将各上述切换元件SI?S3形成为集电极开路结构即可。
上述信号输出电路1l?103中的一个、具体而言上述信号输出电路103的信号输出端在该控制电路IC3的内部经由上拉电阻R连接到其电源电压Vcc。即，上述输出控制电路Cl?C3将上述信号输出电路1l?103的各信号输出端的电压即上述内部引线框3c的电压与规定的阈值电压Vref分别进行比较，从而检测上述动作状态信息。
[0023]图3示出包括上述由IGBT形成的多个开关元件Q1、Q2?Q6、上述续流二极管D1、D2?D6、以及上述控制电路ICl?IC3的半导体模块IPM的布局结构。该半导体模块IPM设置在形成矩形状框架主体I的端子壳体的约中央部，例如包括由Al基板形成的绝缘基板2。上述开关元件Ql、Q2?Q6及上述续流二极管Dl、D2?D6分别排成I列