CN110383474A - 电子模块和功率模块 - Google Patents

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Abstract

检测在电子模块产生的剥离。本发明的电子模块(1)具备特定导体(CE1)、绝缘层(IL3)、布线层(WL2)和电容电压转换器。布线层(WL2)包括检测电极(E16)。电容电压转换器连接于检测电极(E16)。检测电极(E16)隔着绝缘层(IL3)与特定导体(CE1)的部分对置，在与该部分之间形成电容。电容电压转换器构成为输出与该电容相应的电压。

Description

电子模块和功率模块
技术领域
本发明涉及具有故障检测功能的电子模块和功率模块。
背景技术
以往，已知在电子模块所包括的层叠结构中会产生剥离。例如，在日本特开2014-53344号公报(专利文献1)中公开了如下情况：随着温度反复上升和下降(温度循环)，在裸片垫(die pad)与半导体芯片之间产生剥离。
现有技术文件
专利文献
专利文献1：日本特开2014-53344号公报
发明内容
发明所要解决的技术课题
像功率模块那样，在电子模块中也有处理大的电力的模块。因此，电子模块在使用时有时会大量发热。当产生剥离时，在产生该剥离的部分热传导受到妨碍。由于电子模块中产生的热难以散发到外部，因此电子模块产生故障的可能性提高。
本发明是为了解决上述那样的技术课题而做出的，其目的在于检测电子模块中产生的剥离。
解决技术课题的技术方案
本发明的电子模块具备特定导体、绝缘层、布线层和电容电压转换器。布线层包括检测电极。电容电压转换器与检测电极连接。检测电极隔着绝缘层与特定导体的部分对置，在与该部分之间形成电容。电容电压转换器被构成为输出与该电容相应的电压。
发明效果
当在特定导体与绝缘层之间产生剥离时，在与检测电极对置的特定导体的部分和检测电极之间形成的电容产生变化。该电容的变化被检测为从电容电压转换器输出的电压的变化。根据本发明的电子模块，通过参照从电容电压转换器输出的电压，能够检测在特定基板与绝缘层之间产生的剥离。
附图说明
图1是作为实施方式1的电子模块的一例的功率模块的外观立体图。
图2是从图1的II-II线观察的剖视图。
图3是示出在图1的功率模块中产生了剥离的情形的图。
图4是示出两个电极和绝缘层在Z轴方向上层叠而成的层叠体的图。
图5是示出形成于图4所示的两个电极之间的电容器的结构的图。
图6是检测图5所示的电容器的电容变化的故障检测电路的电路图。
图7是用于检测图3所示的共集电极电极与绝缘层之间产生的剥离的故障检测电路的电路图。
图8是用于检测图3所示的散热基板与绝缘层之间产生的剥离的故障检测电路的电路图。
图9是作为实施方式2的电子模块的一例的功率模块的外观立体图。
图10是从图9的X-X线观察的剖视图。
图11是作为实施方式3的电子模块的一例的功率模块的外观立体图。
图12是从图11的XII-XII线观察的剖视图。
图13是用于检测图12所示的共集电极电极与绝缘层之间产生的剥离的故障检测电路的电路图。
图14是示出在图2所示的功率模块1中，在共集电极电极的X轴方向的两侧产生了剥离的情形的图。
图15是作为实施方式4的电子模块的一例的功率模块的外观立体图。
图16是从图15的XVI-XVI线观察的剖视图。
图17是用于检测图16所示的共集电极电极的X轴方向上的一个端部与绝缘层之间产生的剥离的故障检测电路的电路图。
图18是用于检测图16所示的共集电极电极的X轴方向上的另一个端部与绝缘层之间产生的剥离的故障检测电路的电路图。
图19是示出实施方式5的功率模块的功能结构的功能框图。
图20是将实施方式5的变形例的功率模块的功能结构和外部的判定电路一并示出的图。
附图标记
1、2、3、4、5、5A功率模块，10层叠体，50电子模块，500判定电路，C1～C3、C10、C13、C14、C23、C24、C33、C34、C100、C413、C414、C423、C424电容器，C11、C12、C21、C22、C31、C32、C411、C412、C421、C422可变电容器，CE1、CE2共集电极电极，CV10、CV11、CV13、CV14、CV21、CV23、CV24、CV51电容电压转换器，D1、D2二极管，E1，E2、E11～E16、E21～E26、E121、E122、E131、E132、E221、E222、E231、E232电极，FD1～FD3、FD41、FD42全差动放大器，HS1散热基板，IG1、IG2半导体开关，IL1～IL3、IL10绝缘层，LN11～LN16、LN21～LN26、LN122、LN132、LN222、LN232引线，MD1、MD2、MD3、MD10、MD41、MD42故障检测电路，PE1、PE2功率元件，SD1差动放大器，SW10、SW11、SW12、SW21、SW22、SW31、SW32、SW411、SW412、SW421、SW422开关，V1n、V1p、V2n、V2p、V3p、V3n、V41p、V41n、V42p、V42n、Vout输出端子，WL1、WL2布线层。
具体实施方式
以下参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。另外，对图中相同或相当的部分标注相同的附图标记，原则上不重复其说明。
实施方式1.
图1是作为实施方式1的电子模块的一例的功率模块1的外观立体图。图2是从图1的II-II线观察的剖视图。如图1和图2所示，功率模块1具备：功率元件PE1、PE2，绝缘层IL1～IL3，布线层WL1～WL2，电容电压转换器CV11、CV21以及散热基板HS1。在图1中，为了易于观察配置于布线层的电极，未示出图2所示的绝缘层IL2、IL3。
散热基板HS1、绝缘层IL1、布线层WL1、绝缘层IL2、布线层WL2和绝缘层IL3以此顺序在Z轴方向上层叠。散热基板HS1对应于本发明的特定导体。
布线层WL1包括电容电压转换器CV11、CV21，电极E11～E14、E21～E24和引线LN11～LN14、LN21～LN24。电极E11～E14分别与引线LN11～LN14连接。引线LN11～LN14通过未图示的布线与电容电压转换器CV11连接。电极E21～E24分别与引线LN21～LN24连接。引线LN21～LN24通过未图示的布线与电容电压转换器CV21连接。电容电压转换器CV11和CV21具有相同的电路结构。
电极E11、E14、E21和E24各自隔着绝缘层IL1与散热基板HS1对置。电极E11、E14、E21和E24各自对应于本发明的检测电极。电极E11、E14、E21和E24各自配置为在Y轴方向上比散热基板HS1的中心部分靠外周侧。电极E11和E14被配置为关于平行于X轴的未图示的对称轴对称。从Z轴方向俯视时的电极E11的面积与E14的面积大致相等。电极E21和E24被配置为关于平行于X轴的未图示的对称轴对称。从Z轴方向俯视时的电极E21的面积与E24的面积大致相等。
电极E12、E13、E22、E23各自对应于本发明的电容器电极。电极E12和E13被配置为关于平行于X轴的未图示的对称轴对称。从Z轴方向俯视时的电极E12的面积与E13的面积大致相等。电极E22和E23被配置为关于平行于X轴的未图示的对称轴对称。从Z轴方向俯视时的电极E22的面积与电极E23的面积大致相等。
布线层WL2包括电极E15、E16、E25、E26和引线LN15、LN16、LN25、LN26。电极E15、E16、E25和E26各自对应于本发明的检测电极。
电极E15和E16分别连接于引线LN15和LN16。引线LN15和LN16通过未图示的布线与电容电压转换器CV11连接。电极E15和E16隔着绝缘层IL2分别与电极E12和E13对置。电极E15和E16被配置为关于平行于X轴的未图示的对称轴对称。从Z轴方向俯视时的电极E15的面积与E16的面积大致相等。
电极E25和E26分别连接于引线LN25和LN26。引线LN25和LN26通过未图示的布线连接于电容电压转换器CV21。电极E25和E26隔着绝缘层IL2分别与电极E22和E23对置。电极E25和E26被配置为关于平行于X轴的未图示的对称轴对称。从Z轴方向俯视时的电极E25的面积与E26的面积大致相等。
功率元件PE1和PE2配置于绝缘层IL3。功率元件PE1包括半导体开关IG1、二极管D1以及共集电极电极CE1。半导体开关IG1和二极管D1配置于共集电极电极CE1。功率元件PE2包括半导体开关IG2、二极管D2以及共集电极电极CE2。半导体开关IG2和二极管D2配置于共集电极电极CE2。半导体开关IG1、IG2各自包括IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor，绝缘栅双极型晶体管)。共集电极电极CE1、CE2各自对应于本发明的特定导体。
电极E15和E16各自隔着绝缘层IL3与共集电极电极CE1对置。在共集电极电极CE1的与电极E15对置的部分和电极E15之间形成有电容。在共集电极电极CE1的与电极E16对置的部分和电极E16之间形成有电容。
电极E25和E26分别隔着绝缘层IL3与共集电极电极CE2对置。在共集电极电极CE2的与电极E25对置的部分和电极E25之间形成有电容。在共集电极电极CE2的与电极E26对置的部分和电极E26之间形成有电容。
在功率模块1中，例如，如图3所示，由于温度循环，在共集电极电极CE1与绝缘层IL3之间或者在绝缘层IL1与散热基板HS1之间有时会产生剥离。由于功率模块1有时也供给大的电力，所以使用时有时会大量发热。因此，当产生图3所示的剥离时，在产生该剥离的部分，热传导受到妨碍。由于功率模块1中产生的热难以散发到外部，因此功率模块1产生故障的可能性提高。
因此，在功率模块1中，着眼于在隔着绝缘层而对置的2个电极间产生了剥离的情况下由该2个电极形成的电容变小的情况，来检测剥离的产生。以下，使用图4～图6，对本发明的剥离检测的机理进行说明。
图4是示出电极E1、E2和绝缘层IL10在Z轴方向上层叠而成的层叠体10的图。如图4所示，层叠体10为长方体。在层叠体10中，电极E1、绝缘层IL10和电极E2在Z轴方向上以此顺序层叠。电极E1和E2隔着绝缘层IL10对置，形成电容器C10。在图4中，电极E2从绝缘层IL10剥离。
图5是示出图4所示的电极E1与E2之间形成的电容器C10的图。如图5所示，电容器C10包括电容器C1～C3。在图5中，电容器C1和C2对应于电极E1与E2对置的部分中的、产生了剥离的部分处形成的电容。电容器C3对应于电极E1与E2对置的部分中的、未产生剥离的部分处形成的电容。如图5所示，电容器C1和C2串联连接。电容器C3与串联连接的电容器C1和C2并联连接。
设为层叠体10被配置于真空，将真空的介电常数设为ε0。将绝缘层IL10的介电常数设为ε1。将层叠体10在X轴方向上的长度(宽度)设为a1，将在Y轴方向上的长度(深度)设为b1，将层叠体10的产生剥离的部分(裂缝)的宽度设为a2，将绝缘层IL10在Z轴方向上的长度(厚度)设为t1，并且将电极E2和绝缘层IL10之间的最大距离(剥离量)设为d1。电容器C1～C3的电容由以下的式(1)～(3)表示。
[数学式1]
当剥离量d1与绝缘层IL10的厚度t1相比非常小时(d1□t1)，电容器C1大致为0。在此情况下，在电极E2与绝缘层IL10之间产生剥离的情况几乎不表现于电容器C10的电容的变化。然而，当剥离量d1增大到一定程度时，电极E2与绝缘层IL10之间产生剥离的情况表现为电容器C1的电容的变化。例如，当设宽度a1为1e-2(1.0×10-2)、深度b1为5e-3(5.0×10-3)、剥离量d1为1e-6(1.0×10-6)且裂纹宽度a2为1e-3(1.0×10-3)时，由于电极E2与绝缘层IL10之间产生剥离，电容器C10的电容变动约0.03％左右。如果被输入电容器C10的电容的电容电压转换器和跟随在该电容电压转换器之后的AD转换器的S/N比为70dB左右，则能够检测到由于产生剥离而引起的电容器C10的变动。
图6是检测图5所示的电容器C10的电容的变化的故障检测电路MD10的电路图。如图6所示，故障检测电路MD10包括单一型差动放大器SD1、电容器C100和开关SW10。
对差动放大器SD1的反相输入端子连接有电容器C10。具体地说，电容器C10中包括的图4的电极E1连接于差动放大器SD1的反相输入端子。对差动放大器SD1的同相输入端子输入基准电压Vref。
电容器C100连接于差动放大器SD1的反相输入端子与差动放大器SD1的输出端子Vout之间。开关SW10在差动放大器SD1的反相输入端子和输出端子Vout之间与电容器C100并联连接。开关SW10在任意定时变为导通状态，将蓄积于电容器C100的电荷复位。开关SW10也可以根据时钟信号定期地变为导通状态，而将蓄积于电容器C100的电荷复位。
当在层叠体10未产生剥离时，在电容器C10储存有C10·Vref的电荷。假设在层叠体10产生了如图4所示的剥离，并且电容器C10的容量减少了ΔC。产生不被蓄积于电容器C10的剩余电荷(ΔC·Vref)，差动放大器SD1的反相输入端子的电压临时性上升。差动放大器SD1的输出电压降低而电容器C100的两端电压增加，以使该剩余电荷被蓄积于电容器C100。即，当在层叠体10产生剥离时，电容器C10的电容减少，其结果是，差动放大器SD1的输出电压也降低。
根据图6所示的故障检测电路MD10，能够将在层叠体10的电极E2与绝缘层IL10之间产生的剥离检测为差动放大器SD1的输出电压的减少。例如，能够用未图示的微控制器在一定时间内检测来自差动放大器SD1的输出电压的极小值(峰值)，在峰值低于阈值的时刻判定为产生了剥离。另外，也可以通过使用来自差动放大器SD1的输出电压的包络线进行AM(Amplitude Modulation，调幅)调制或峰值保持，来判定剥离的产生。
在图6中，使用单一型差动放大器对本发明的剥离检测的机理进行了说明。关于本发明的剥离检测，只要是如下的电路结构就能够实现：由于与差动放大器连接的电容器的电容减少而产生剩余电荷，为了将该剩余电荷蓄积于其它电容器而差动放大器的输出电压减少。该电路结构也可以由全差动放大器来实现。
在全差动放大器中，彼此反相的输出信号被分别输出到两个输出端子。通过取得两个输出信号的差，与单一型的差动放大器相比，能够得到2倍的信号振幅。即，全差动放大器的因产生剥离而引起的输出电压的变化量大于单一型差动放大器。因此，即使是利用单一型差动放大器无法检测到的剥离，通过使用全差动放大器有时也能够检测到该剥离。因此，在实施方式1中，使用全差动放大器来进行剥离的检测。
图7是用于检测图3所示的共集电极电极CE1与绝缘层IL3之间产生的剥离的故障检测电路MD1的电路图。如图7所示，故障检测电路MD1包括可变电容器C11、C12、全差动放大器FD1、电容器C13、C14以及开关SW11、SW12。
可变电容器C11连接于半导体开关IG1的集电极电极(共集电极电极CE1)与全差动放大器FD1的反相输入端子之间。可变电容器C12连接于半导体开关IG1的集电极电极与全差动放大器FD1的同相输入端子之间。
电容器C13连接于全差动放大器FD1的反相输入端子与输出端子V1p之间。开关SW11在全差动放大器FD1的反相输入端子和输出端子V1p之间与电容器C13并联连接。开关SW11在任意定时变为导通状态，将蓄积于电容器C13的电荷复位。开关SW11也可以根据时钟信号定期地变为导通状态，而将蓄积于电容器C13的电荷复位。
电容器C14连接于全差动放大器FD1的同相输入端子与输出端子V1n之间。开关SW12在全差动放大器FD1的同相输入端子和输出端子V1n之间与电容器C14并联连接。开关SW12在任意定时变为导通状态，将蓄积于电容器C14中的电荷复位。开关SW12也可以根据时钟信号定期地变为导通状态，而将蓄积于电容器C14的电荷复位。
参照图3和图7，可变电容器C11对应于在共集电极电极CE1的与电极E15对置的部分和电极E15之间形成的电容。电极E15连接于全差动放大器FD1的反相输入端子。可变电容器C12对应于在共集电极电极CE1的与电极E16对置的部分和电极E16之间形成的电容。电极E16连接于全差动放大器FD1的同相输入端子。
电容器C13对应于在电极E15与E12之间形成的电容。电极E12连接于全差动放大器FD1的输出端子V1p。电容器C14对应于在电极E16与E13之间形成的电容。电极E13连接于全差动放大器FD1的输出端子V1n。
图7所示的全差动放大器FD1和开关SW11、SW12安装于图1所示的电容电压转换器CV11。
图8是用于检测图3所示的散热基板HS1与绝缘层IL1之间的剥离的故障检测电路MD2的电路图。如图8所示，故障检测电路MD2包括可变电容器C21、C22、全差动放大器FD2、电容器C23、C24以及开关SW21、SW22。
可变电容器C21连接于散热基板HS1与全差动放大器FD2的反相输入端子之间。可变电容器C22连接于散热基板HS1与全差动放大器FD2的同相输入端子之间。
电容器C23连接于全差动放大器FD2的反相输入端子与输出端子V2p之间。开关SW21在全差动放大器FD2的反相输入端子和输出端子V2p之间与电容器C23并联连接。开关SW21在任意定时变为导通状态，将蓄积于电容器C23的电荷复位。开关SW21也可以根据时钟信号定期地变为导通状态，而将蓄积于电容器C23的电荷复位。
电容器C24连接于全差动放大器FD2的同相输入端子与输出端子V2n之间。开关SW22在全差动放大器FD2的同相输入端子和输出端子V2n之间与电容器C24并联连接。开关SW22在任意定时变为导通状态，将蓄积于电容器C24的电荷复位。开关SW22也可以根据时钟信号定期地变为导通状态，而将蓄积于电容器C24的电荷复位。
参照图3和图8，可变电容器C21对应于在散热基板HS1的与电极E11对置的部分和电极E11之间形成的电容。电极E11连接于全差动放大器FD2的反相输入端子。可变电容器C22对应于在散热基板HS1的与电极E14对置的部分和电极E14之间形成的电容。电极E14连接于全差动放大器FD2的同相输入端子。
图8所示的全差动放大器FD2、电容器C23、C24以及开关SW21、SW22安装于图1所示的电容电压转换器CV11。
在实施方式1中，对功率元件中包括的半导体开关包括IGBT、检测IGBT的集电极电极与绝缘层之间产生的剥离的情况进行了说明。半导体开关也可以包括FET(Field EffectTransistor，场效应晶体管)。在这种情况下，FET的漏极电极对应于本发明的特定导体。根据实施方式1的电子模块，能够检测在漏极电极与绝缘层之间产生的剥离。
如上所述，根据实施方式1的电子模块，通过参照从电容电压转换器输出的电压，能够检测在特定基板与绝缘层之间产生的剥离。另外，根据实施方式1的电子模块，通过使用全差动放大器，与使用单一型差动放大器的情况相比，能够高精度地检测在特定基板与绝缘层之间产生的剥离。进而，根据实施方式1的电子模块，能够对两个特定导体分别检测剥离。
实施方式2
在实施方式1中，能够检测共集电极电极与绝缘层之间的剥离和散热基板与绝缘层之间的剥离这两者。即，在实施方式1中，说明了能够对两个特定导体分别检测剥离的情况。在实施方式2中，说明仅对两个特定导体中的一个特定导体检测剥离的情况。
图9是作为实施方式2的电子模块的一例的功率模块2的外观立体图。图10是从图9的X-X线观察的剖视图。图9和图10所示的功率模块2的结构是从图1和图2所示的功率模块1的结构中去除了绝缘层IL2和IL3、电极E12、E13、E15、E16、E22、E23、E25和E26以及引线LN12、LN13、LN15、LN16、LN22、LN23、LN25和LN26、并且将图1的电容电压转换器CV11、CV21分别置换为电容电压转换器CV12、CV22而成的结构。
功率元件PE1、PE2配置于绝缘层IL1。在电容电压转换器CV12安装有图8所示的全差动放大器FD2、电容器C23、C24以及开关SW21、SW22。在功率模块2中，形成有图8所示的故障检测电路MD2。电容电压转换器CV12和CV22具有相同的电路结构。
在图9和图10所示的功率模块2中，散热基板HS1与绝缘层IL1之间产生的剥离由图8所示的故障检测电路MD2来检测，而共集电极电极CE1与绝缘层之间产生的剥离不被检测。然而，由于功率模块2的绝缘层的数量和电极的数量比图1的功率模块1少也行，因此与功率模块1相比能够抑制制造成本，并且如图10所示能够减小尺寸并降低高度。
如上所述，根据实施方式2的电子模块，通过参照从电容电压转换器输出的电压，能够检测在特定基板与绝缘层之间产生的剥离。另外，根据实施方式2的电子模块，通过使用全差动放大器，与使用单一型差动放大器的情况相比，能够高精度地检测在特定基板与绝缘层之间产生的剥离。进而，根据实施方式2的电子模块，与实施方式1相比能够抑制制造成本，并且能够减小尺寸并降低高度。
实施方式3
在实施方式1中，对故障检测电路中包括的电容器所包括的电容器电极配置于电容电压转换器的外部的情况进行了说明。在实施方式3中，对故障检测电路中包括的电容器安装于电容电压转换器的内部的情况进行说明。
图11是作为实施方式3的电子模块的一例的功率模块3的外观立体图。图12是从图11的XII-XII线观察的剖视图。图11和图12所示的功率模块3的结构是从图1和图2所示的功率模块1的结构中去除了绝缘层IL3、电极E15、E16、E25和E26以及引线LN15、LN16、LN25和LN26、并且将图1的电容电压转换器CV11、CV21分别置换为电容电压转换器CV13、CV23而成的结构。电容电压转换器CV13和CV23具有相同的电路结构。
功率元件PE1、PE2配置于绝缘层IL2。电极E12和E13各自隔着绝缘层IL2与共集电极电极CE1对置。在共集电极电极CE1的与电极E12对置的部分和电极E12之间形成电容。在共集电极电极CE1的与电极E13对置的部分和电极E13之间形成电容。
图13是用于检测图12所示的共集电极电极CE1与绝缘层IL2之间的剥离的故障检测电路MD3的电路图。如图13所示，故障检测电路MD3包括可变电容器C31、C32、全差动放大器FD3、电容器C33、C34和开关SW31、SW32。
可变电容器C31连接于半导体开关IG1的集电极电极与全差动放大器FD3的反相输入端子之间。可变电容器C32连接于半导体开关IG1的集电极电极与全差动放大器FD3的同相输入端子之间。
电容器C33连接于全差动放大器FD3的反相输入端子与输出端子V3p之间。开关SW31在全差动放大器FD3的反相输入端子和输出端子V3p之间与电容器C33并联连接。开关SW31在任意定时变为导通状态，将蓄积于电容器C33的电荷复位。开关SW31也可以根据时钟信号定期地变为导通状态，而将蓄积于电容器C33的电荷复位。
电容器C34连接于全差动放大器FD3的同相输入端子与输出端子V3n之间。开关SW32在全差动放大器FD3的同相输入端子和输出端子V3n之间与电容器C34并联连接。开关SW32在任意定时变为导通状态，将蓄积于电容器C34的电荷复位。开关SW32也可以根据时钟信号定期地变为导通状态，而将蓄积于电容器C34的电荷复位。
参照图12和图13，可变电容器C31对应于在共集电极电极CE1的与电极E12对置的部分和电极E12之间形成的电容。电极E12连接于全差动放大器FD3的反相输入端子。可变电容器C32对应于在共集电极电极CE1的与电极E13对置的部分和电极E13之间形成的电容。电极E13连接于全差动放大器FD3的同相输入端子。
图12所示的全差动放大器FD3、电容器C33、C34和开关SW31、SW32安装于图11所示的电容电压转换器CV13。在电容电压转换器CV13中，形成有用于检测在图8所示的散热基板HS1与绝缘层IL3之间产生的剥离的故障检测电路MD2。
在功率模块3中，由于电容器C33、C34安装于电容电压转换器CV13，因此绝缘层的数量和电极的数量少于图1的功率模块1。因此，与功率模块1相比，能够抑制制造成本，并且能够减小尺寸并降低高度。
如上所述，根据实施方式3的电子模块，通过参照从电容电压转换器输出的电压，能够检测在特定基板与绝缘层之间产生的剥离。另外，根据实施方式3的电子模块，通过使用全差动放大器，与使用单一型差动放大器的情况相比，能够高精度地检测在特定基板与绝缘层之间产生的剥离。根据实施方式3的电子模块，能够对两个特定导体分别检测剥离。另外，根据实施方式3的电子模块，与实施方式1的电子模块相比能够抑制制造成本，并且能够减小尺寸并降低高度。
实施方式4
在实施方式1中，说明了与一个特定导体对应的检测电极为两个的情况。根据实施方式1的电子模块，由于当产生剥离而各检测电极与特定导体的距离变化时，在各检测电极与特定导体之间形成的电容变化，因此能够检测到该剥离。然而，在各检测电极与特定导体的距离的变化量大致相同的限定性的情况下，可能难以检测到该剥离。
图14是示出在图2所示的功率模块1中，在共集电极电极CE1的X轴方向的两侧产生了剥离的情形的图。在图14中，在因产生剥离而导致的共集电极电极CE1与电极E15的距离的变化量和共集电极电极CE1与电极E16的距离的变化量大致相同的情况下，图7所示的可变电容器C11和C12的各电容的变化量变得大致相同。由于即使产生剥离，全差动放大器FD1的反相输入端子和同相输入端子之间的电压差也几乎不变，因此全差动放大器FD1的输出电压也几乎不变。如图14所示，当在特定导体的两侧产生相同程度的剥离时，根据实施方式1的电子模块可能难以检测到该剥离。
因此，在实施方式4中，说明针对一个特定导体使用直线状地配置的四个检测电极的情况。在实施方式4中，使用两个检测电极来检测在特定导体的一侧产生的剥离，使用其它两个检测电极来检测在特定导体的另一侧产生的剥离。根据实施方式4的电子模块，即使在特定导体的两侧产生相同程度的剥离的情况下，也能够检测到该剥离。
图15是作为实施方式4的电子模块的一例的功率模块4的外观立体图。图16是从图15的XVI-XVI线观察的剖视图。在图15和图16所示的功率模块4中，从图1和图2所示的功率模块1的结构中去除了绝缘层IL3、电极E15、E16、E25和E26以及引线LN15、LN16、LN25和LN26。在功率模块4中，代替功率模块1的电极E12和E13而配置有电极E121、E122、E131和E132。在功率模块4中，代替功率模块1的电极E22和E23而配置有电极E221、E222、E231和E232。在功率模块4中，对功率模块1的结构添加了引线LN122、LN132、LN222和LN232。在功率模块4中，图1的电容电压转换器CV11、CV21分别被电容电压转换器CV14、CV24置换。
功率元件PE1、PE2配置于绝缘层IL2。电容电压转换器CV14和CV24具有相同的电路结构。
电极E122、E132在X轴方向上配置于电极E121与E131之间。电极E121、E122、E132和E131在X轴方向上以此顺序配置为直线状。电极E121、E122、E132和E131分别连接于引线LN12、LN122、LN132和LN13。引线LN12、LN122、LN132和LN13通过未图示的布线连接于电容电压转换器CV14。
电极E222、E232在X轴方向上配置于电极E221与E231之间。电极E221、E222、E232和E231在X轴方向上以此顺序配置为直线状。电极E221、E222、E232和E231分别连接于引线LN22、LN222、LN232和LN23。引线LN22、LN222、LN232和LN23通过未图示的布线连接于电容电压转换器CV24。
参照图16，电极E121、E122、E132和E131各自隔着绝缘层IL2与共集电极电极CE1对置。在共集电极电极CE1的与电极E121对置的部分和电极E121之间形成有电容。在共集电极电极CE1的与电极E122对置的部分和电极E122之间形成有电容。在共集电极电极CE1的与电极E132对置的部分和电极E132之间形成有电容。在共集电极电极CE1的与电极E131对置的部分和电极E131之间形成有电容。
图17是故障检测电路MD41的电路图，该故障检测电路MD41用于检测图16所示的共集电极电极CE1的X轴方向上的一个端部与绝缘层IL2之间产生的剥离。如图17所示，故障检测电路MD41包括可变电容器C411、C412、全差动放大器FD41、电容器C413、C414以及开关SW411、SW412。
可变电容器C411连接于半导体开关IG1的集电极电极与全差动放大器FD41的反相输入端子之间。可变电容器C412连接于半导体开关IG1的集电极电极与全差动放大器FD41的同相输入端子之间。
电容器C413连接于全差动放大器FD41的反相输入端子与输出端子V41p之间。开关SW411在全差动放大器FD41的反相输入端子和输出端子V41p之间与电容器C413并联连接。开关SW411在任意定时变为导通状态，将蓄积于电容器C413的电荷复位。开关SW411也可以根据时钟信号定期地变为导通状态，而将蓄积于电容器C413的电荷复位。
电容器C414连接于全差动放大器FD41的同相输入端子与输出端子V41n之间。开关SW412在全差动放大器FD41的同相输入端子和输出端子V41n之间与电容器C414并联连接。开关SW412在任意定时变为导通状态，将蓄积于电容器C414的电荷复位。开关SW412也可以根据时钟信号定期地变为导通状态，而将蓄积于电容器C414的电荷复位。
参照图16和图17，可变电容器C411对应于在共集电极电极CE1的与电极E121对置的部分和电极E121之间形成的电容。电极E121连接于全差动放大器FD41的反相输入端子。可变电容器C412对应于在共集电极电极CE1的与电极E122对置的部分和电极E122之间形成的电容。电极E122连接于全差动放大器FD41的同相输入端子。
图18是故障检测电路MD42的电路图，该故障检测电路MD42用于检测图16所示的共集电极电极CE1的X轴方向上的另一端部与绝缘层IL2之间的剥离。如图18所示，故障检测电路MD42包括可变电容器C421、C422、全差动放大器FD42、电容器C423、C424以及开关SW421、SW422。
可变电容器C421连接于半导体开关IG1的集电极电极与全差动放大器FD42的反相输入端子之间。可变电容器C422连接于半导体开关IG1的集电极电极与全差动放大器FD42的同相输入端子之间。
电容器C423连接于全差动放大器FD42的反相输入端子与输出端子V42p之间。开关SW421在全差动放大器FD42的反相输入端子和输出端子V42p之间与电容器C423并联连接。开关SW421在任意定时变为导通状态，将蓄积于电容器C423的电荷复位。开关SW421也可以根据时钟信号定期地变为导通状态，而将蓄积于电容器C423的电荷复位。
电容器C424连接于全差动放大器FD42的同相输入端子与输出端V42n之间。开关SW422在全差动放大器FD42的同相输入端子和输出端子V42n之间与电容器C424并联连接。开关SW422在任意定时变为导通状态，将蓄积于电容器C424的电荷复位。开关SW422也可以根据时钟信号定期地变为导通状态，而将蓄积于电容器C424的电荷复位。
参照图16和图18，可变电容器C421对应于在共集电极电极CE1的与电极E131对置的部分和电极E131之间形成的电容。电极E131连接于全差动放大器FD42的反相输入端子。可变电容器C422对应于在共集电极电极CE1的与电极E132对置的部分和电极E132之间形成的电容。电极E132连接于全差动放大器FD42的同相输入端子。
图17所示的全差动放大器FD41、电容器C413、C414以及开关SW411、SW412安装于图15所示的电容电压转换器CV14。图18所示的全差动放大器FD42、电容器C423、C424以及开关SW421、SW422安装于电容电压转换器CV14。在功率模块4中，形成有图8所示的用于检测散热基板HS1与绝缘层IL1之间的剥离的故障检测电路MD2。
如上所述，根据实施方式4的电子模块，通过参照从电容电压转换器输出的电压，能够检测在特定基板与绝缘层之间产生的剥离。另外，根据实施方式4的电子模块，通过使用全差动放大器，与使用单一型差动放大器的情况相比，能够高精度地检测在特定基板与绝缘层之间产生的剥离。根据实施方式4的电子模块，能够对两个特定导体分别检测剥离。根据实施方式4的电子模块，与实施方式1的电子模块相比，能够抑制制造成本，并且能够减小尺寸并降低高度。另外，根据实施方式4的电子模块，即使在特定导体的两侧产生相同程度的剥离的情况下，也能够检测到该剥离。
实施方式5
在实施方式5中，对使用了实施方式1～4的电子模块的功率模块进行说明。图19是示出实施方式5的功率模块5的功能结构的功能框图。如图19所示，功率模块5具备电子模块50和判定电路500。
电子模块50的电路结构与图6所示的故障检测电路MD10相同。开关SW10、电容器C10以及差动放大器SD1安装于电容电压转换器CV51。电子模块50的电路结构可以包括图7、8、13、17和18所示的电路结构。
判定电路500接收来自电容电压转换器CV51的输出电压而判定电子模块50的状态。在电子模块50的状态异常的情况下，判定电路500对半导体开关IG1输出停止信号而使电子模块50停止。
在实施方式5中，对判定电路被包括于功率模块的情况进行了说明。判定电路也可以不被包括于功率模块。图20是将实施方式5的变形例的功率模块5A的功能结构和外部的判定电路500一并示出的图。如图20所示，判定电路500也可以被设置在功率模块5A的外部。
如上所述，根据实施方式5的功率模块，通过参照从电容电压转换器输出的电压来检测在特定基板与绝缘层之间产生的剥离，由此能够判断电子模块的劣化。
对于本次公开的各实施方式，还预计在不矛盾的范围内适当组合地实施。应该认为本次公开的实施方式在所有方面都是例示而不是限制性的。本发明的范围不是由上述说明而是由权利要求书来示出，并旨在包括与权利要求书等同的意思以及范围内的所有变更。

Claims (11)

1.一种电子模块，具备：
第一特定导体；
第一绝缘层；
第一布线层，包括第一检测电极；以及
电容电压转换器，与所述第一检测电极连接，
所述第一检测电极隔着所述第一绝缘层与所述第一特定导体的第一部分对置，在与所述第一部分之间形成第一电容，
所述电容电压转换器构成为输出与所述第一电容相应的电压。
2.根据权利要求1所述的电子模块，其中，
所述电容电压转换器包括：
第一差动放大器，具有第一输入端子和第二输入端子以及第一输出端子，并且构成为将所述第一输入端子与所述第二输入端子之间的电压差输出到所述第一输出端子；以及
第一电容器，连接于所述第一输入端子与所述第一输出端子之间，
所述第一布线层连接于所述第一输入端子。
3.根据权利要求2所述的电子模块，其中，
所述第一布线层还包括第二检测电极，
所述第一检测电极连接于所述第一输入端子，
所述第二检测电极连接于所述第二输入端子，并且隔着所述第一绝缘层与所述第一特定导体的第二部分对置，在与所述第二部分之间形成电容，
所述第一差动放大器还包括第二输出端子，构成为将所述电压差作为第一信号输出到所述第一输出端子，并且将所述电压差作为与所述第一信号反相的第二信号输出到所述第二输出端子，
所述电容电压转换器还包括连接于所述第二输入端子与所述第二输出端子之间的第二电容器。
4.根据权利要求3所述的电子模块，还具备：
第二绝缘层；以及
第二布线层，包括第一电容器电极和第二电容器电极，
所述第一电容器电极隔着所述第二绝缘层与所述第一检测电极形成所述第一电容器，并且连接于所述第一输出端子，
所述第二电容器电极隔着所述第二绝缘层与所述第二检测电极形成所述第二电容器，并且连接于所述第二输出端子。
5.根据权利要求3或4所述的电子模块，其中，
所述电容电压转换器还具备：
第一开关，在所述第一输入端子和所述第一输出端子之间与所述第一电容器并联连接；以及
第二开关，在所述第二输入端子和所述第二输出端子之间与所述第二电容器并联连接。
6.根据权利要求3所述的电子模块，其中，还具备：
第二特定导体；
第二绝缘层；以及
第二布线层，包括第三检测电极和第四检测电极，
所述电容电压转换器还包括：
第二差动放大器，具有第三输入端子和第四输入端子以及第三输出端子和第四输出端子，该第二差动放大器构成为将所述第三输入端子与所述第四输入端子的电压差作为第三信号输出到所述第三输出端子，并且将所述第三输入端子与所述第四输入端子的电压差作为与所述第三信号反相的第四信号输出到所述第四输出端子；
第三电容器，连接于所述第三输入端子与所述第三输出端子之间；以及
第四电容器，连接于所述第四输入端子与所述第四输出端子之间，
所述第三检测电极连接于所述第三输入端子，并且隔着所述第二绝缘层与所述第二特定导体的第三部分对置而在与所述第三部分之间形成第三电容，
所述第四检测电极连接于所述第四输入端子，并且隔着所述第二绝缘层与所述第二特定导体的第四部分对置而在与所述第四部分之间形成第四电容。
7.根据权利要求3所述的电子模块，其中，
所述第一布线层还包括第三检测电极和第四检测电极，
所述电容电压转换器还包括：
第二差动放大器，具有第三输入端子和第四输入端子以及第三输出端子和第四输出端子，构成为将所述第三输入端子与所述第四输入端子之间的电压差作为第三信号输出到所述第三输出端子，并且将所述第三输入端子与所述第四输入端子之间的电压差作为与所述第三信号反相的第四信号输出到所述第四输出端子；
第三电容器，连接于所述第三输入端子与所述第三输出端子之间；以及
第四电容器，连接于所述第四输入端子与所述第四输出端子之间，
所述第三检测电极连接于所述第三输入端子，并且隔着所述第一绝缘层与所述第一特定导体的第三部分对置而在与所述第三部分之间形成第三电容，
所述第四检测电极连接于所述第四输入端子，并且隔着所述第一绝缘层与所述第一特定导体的第四部分对置而在与所述第四部分之间形成第四电容，
所述第二检测电极和所述第三检测电极配置于所述第一检测电极与所述第四检测电极之间。
8.根据权利要求6或7所述的电子模块，其中，
所述电容电压转换器还具备：
第三开关，在所述第三输入端子和所述第三输出端子之间与所述第三电容器并联连接；以及
第四开关，在所述第四输入端子和所述第四输出端子之间与所述第四电容器并联连接。
9.根据权利要求2所述的电子模块，其中，对所述第二输入端子输入基准电压。
10.一种功率模块，具备：
权利要求1～9中任一项所述的电子模块；以及
判定电路，从所述电容电压转换器接收所述电压而判定所述电子模块的状态，
所述判定电路在所述电子模块的状态为异常的情况下，使所述电子模块停止。
11.一种功率模块，具备：
权利要求1～9中任一项所述的电子模块，
所述电容电压转换器将所述电压输出到外部的判定电路，
所述判定电路接收所述电压而判定所述电子模块的状态，在所述电子模块的状态为异常的情况下，使所述电子模块停止。
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