CN110858585A - 半导体模块 - Google Patents

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Abstract

本发明得到不仅能够确认残留电压的有无，而且能够确认残留电压的电平的半导体模块。半导体封装件(1)内置有半导体元件(10、11)。缓冲电路(13)具有与半导体元件(10、11)并联连接的缓冲电容器(4)以及缓冲电阻(5、6)。如果半导体元件(10)的阳极与阴极之间的残留电压分别变得大于或等于第1以及第2电压，则第1以及第2发光元件(7、8)发光。第1以及第2电压是不同的。

Description

半导体模块
技术领域
本发明涉及具备与残留电压相应地发光的发光元件的半导体模块。
背景技术
使用电的设备通过被施加电压、半导体开关通电而进行动作。
在由于维护或者半导体模块的更换等而需要直接对电路进行调整的情况下，由于防止触电等安全上的理由，必须确认半导体模块的残留电压的有无。当前，残留电压的有无是通过示波器等外部仪表进行确认的。但是，在由于停电等，电源被切断而外部仪表无法使用的情况下，无法确认残留电压的有无。与此相对，提出了能够在缓冲电容器的电压未放电的情况下，通过与缓冲电容器并联连接的发光元件发光而确认残留电压的有无的技术(例如，参照专利文献1)。
专利文献1：日本特开2013-110821号公报
但是，就当前技术而言，只能简单地确认残留电压是否小于或等于规定值，而无法确认残存电压的电平。
另外，就当前技术而言，在主电路的电容器安装有发光元件。但是，并非是针对每个内置有1个开关元件和1个二极管的半导体封装件安装发光元件。因此，无法确认各半导体封装件的残留电压的有无。
发明内容
本发明就是为了解决上述这样的课题而提出的，第1目的在于得到不仅能够确认残留电压的有无，而且能够确认残留电压的电平的半导体模块。第2目的在于得到能够针对每个内置有1个开关元件和1个二极管的半导体封装件而确认残留电压的有无的半导体模块。
第1发明涉及的半导体模块的特征在于，具备：半导体封装件，其内置有半导体元件；缓冲电路，其具有与所述半导体元件并联连接的缓冲电容器以及缓冲电阻；以及第1以及第2发光元件，如果所述半导体元件的阳极与阴极之间的残留电压分别变得大于或等于第1以及第2电压，则该第1以及第2发光元件发光，所述第1以及第2电压是不同的。
第2发明涉及的半导体模块的特征在于，具备：半导体封装件，其内置有半导体元件；缓冲电路，其具有与所述半导体元件并联连接的缓冲电容器以及缓冲电阻；以及发光元件，其从所述半导体封装件露出，对应于所述半导体元件的阳极与阴极之间的残留电压而发光，内置于所述半导体封装件的所述半导体元件只是1个开关元件和与所述开关元件逆并联连接的1个二极管。
发明的效果
在第1发明中，设置有发光的残留电压的电压值不同的2个发光元件。由此，不仅能够确认残留电压的有无，而且能够确认残留电压的电平。
在第2发明中，由于针对每个内置有1个开关元件和1个二极管的半导体封装件而安装有发光元件，因此能够针对每个半导体封装件而对残留电压的有无进行确认。
附图说明
图1是表示实施方式1涉及的半导体模块的俯视图。
图2是表示实施方式1涉及的半导体模块的侧视图。
图3是表示实施方式1涉及的半导体模块的电路图。
图4是表示未安装基板的半导体封装件的俯视图。
图5是表示基板的下表面的图。
图6是表示实施方式2涉及的半导体模块的侧视图。
图7是表示实施方式3涉及的半导体模块的侧视图。
图8是表示实施方式4涉及的半导体模块的侧视图。
图9是表示实施方式5涉及的半导体模块的俯视图。
图10是表示实施方式5涉及的半导体模块的侧视图。
图11是表示实施方式6涉及的半导体模块的俯视图。
标号的说明
1半导体封装件，4缓冲电容器，5、6缓冲电阻，7第1发光元件，8第2发光元件，10开关元件(半导体元件)，11二极管(半导体元件)，13缓冲电路，18基板，25发光元件
具体实施方式
参照附图，对实施方式涉及的半导体模块进行说明。对相同或者相应的结构要素标注相同的标号，有时省略重复说明。
实施方式1.
图1是表示实施方式1涉及的半导体模块的俯视图。图2是表示实施方式1涉及的半导体模块的侧视图。半导体封装件1具有+侧电极2和-侧电极3。在基板9安装有缓冲电容器4、缓冲电阻5、6、第1以及第2发光元件7、8。该基板9安装在半导体封装件1。
图3是表示实施方式1涉及的半导体模块的电路图。在半导体封装件1中，作为半导体元件而内置有1个开关元件10以及与开关元件10逆并联连接的1个二极管11。开关元件10的阳极和阴极分别与+侧电极2和-侧电极3连接。开关元件10例如是IGBT或者MOSFET。在半导体封装件1的外部，与开关元件10和二极管11并联地连接主电容器12。
缓冲电容器4以及缓冲电阻5、6与开关元件10以及二极管11并联连接。缓冲电路13具有缓冲电容器4以及缓冲电阻5、6。缓冲电阻5的电阻值为150kΩ左右，缓冲电阻6的电阻值为300kΩ左右。缓冲电容器4的电容值为nF等级。第1发光元件7与缓冲电阻5、6串联连接。第2发光元件8与缓冲电阻5串联连接。
如果在开关元件10的阳极与阴极之间存在残留电压，则电压被存储至缓冲电容器4，与该电压值相应地，第1以及第2发光元件7、8通电、发光。如果残留电压分别变得大于或等于第1以及第2电压，则第1以及第2发光元件7、8发光。第1以及第2电压是不同的。第1发光元件7是高压用红色LED，第2发光元件8是中压用蓝色LED。
在残留电压大于或等于第1电压的高压时，第1以及第2发光元件7、8两者发光。在残留电压大于或等于第2电压而小于或等于第1电压的中压时，仅第2发光元件8发光。在残留电压比第2电压小的情况下或者不存在残留电压的情况下，两者均不发光。本实施方式涉及的半导体模块具有状态显示功能，即，能够对这3个状态通过第1以及第2发光元件7、8的发光模式而进行确认。
考虑当前的半导体模块的通断电压的上限电平，将第1电压设定为大于或等于1000V而小于4500V。将第2电压设定为大于或等于100V而小于1000V。此外，在残留电压的电压值小于100V的低压时，存储在缓冲电容器的电压很少引起问题，因而没有必要对残留电压的电平细致地进行确认。
图4是表示未安装基板的半导体封装件的俯视图。外部端子14、15被引出至半导体封装件1的表面。在半导体封装件1的内部，外部端子14通过铜条、导线等配线而与开关元件10的阳极连接。外部端子15同样地与开关元件10的阴极连接。
图5是表示基板的下表面的图。在基板9的下表面设置有端子16、17。端子16、17与缓冲电容器4、缓冲电阻5、6、第1以及第2发光元件7、8连接。基板9的端子16、17通过焊料等而分别被连接固定至外部端子14、15。由此，缓冲电路13、第1以及第2发光元件7、8与开关元件10以及二极管11并联连接。
如上所述，在本实施方式中，设置有发光的残留电压的电压值不同的2个发光元件。由此，不仅能够确认残留电压的有无，而且能够确认残留电压的电平。
实施方式2.
图6是表示实施方式2涉及的半导体模块的侧视图。缓冲电路13安装在基板18，与基板18的背面的端子19、20连接。基板18的端子19、20与外部端子14、15成为能够彼此连接的插塞形式。因此，缓冲电路13相对于半导体封装件1可以拆装。由此，能够根据需要向半导体封装件1安装缓冲电路13而使状态显示功能有效。另外，通过制造安装了最佳缓冲常数的缓冲电路13的基板18，从而能够容易地将缓冲电路13最优化。其它的结构以及效果与实施方式1相同。
实施方式3.
图7是表示实施方式3涉及的半导体模块的侧视图。第2发光元件8的引脚21、22能够通过插入至基板9的连接器23、24而连接。第1发光元件7也是相同的。因此，第1以及第2发光元件7、8是相对于半导体封装件1可拆装的构造。由此，能够根据需要安装第1以及第2发光元件7、8而使状态显示功能有效。此外，即使仅为高压用LED或者中压用LED也能够工作，也可以根据用途仅向所需要的部位安装第1以及第2发光元件7、8的一者。其它的结构以及效果与实施方式1相同。
实施方式4.
图8是表示实施方式4涉及的半导体模块的侧视图。缓冲电路13和第1以及第2发光元件7、8安装在基板18。缓冲电路13、第1以及第2发光元件7、8与基板18的背面的端子19、20连接。基板18的端子19、20和外部端子14、15成为能够彼此连接的插塞形式。因此，缓冲电路13、第1以及第2发光元件7、8一体化的基板18相对于半导体封装件1可拆装。由此，能够根据需要安装基板18而使状态显示功能有效。其它的结构以及效果与实施方式1相同。
实施方式5.
图9是表示实施方式5涉及的半导体模块的俯视图。图10是表示实施方式5涉及的半导体模块的侧视图。缓冲电路13和第1以及第2发光元件7、8被内置于半导体封装件1。只有第1以及第2发光元件7、8的发光部从半导体封装件1露出，显示残留电压。由此，电路部得到保护，不暴露于外部，因此由外部原因引起的短路的可能性降低。其它的结构以及效果与实施方式1相同。
实施方式6.
图11是表示实施方式6涉及的半导体模块的俯视图。在实施方式1-5中设置有第1以及第2发光元件7、8，但在本实施方式中只设置有1个发光元件25。针对每个内置有1个开关元件10和1个二极管11的半导体封装件1而安装有发光元件25，因此能够针对每个半导体封装件1而确认残留电压的有无。另外，由于只有1个发光元件，因而能够使外形紧凑。其它的结构以及效果与实施方式1相同。
此外，开关元件10和二极管11不限于由硅形成，也可以由与硅相比带隙大的宽带隙半导体形成。宽带隙半导体例如是碳化硅、氮化镓类材料或者金刚石。由这样的宽带隙半导体形成的半导体元件的耐电压性和容许电流密度高，所以能够小型化。通过使用该小型化的半导体元件，从而能够使组装有该半导体元件的半导体模块也小型化、高集成化。另外，由于半导体元件的耐热性高，所以能够使散热器的散热鳍片小型化，因而能够进一步将半导体模块小型化。另外，由于半导体元件的电力损耗低且高效，因此能够使半导体模块高效化。此外，虽然优选开关元件10和二极管11双方均由宽带隙半导体形成，但也可以是某一方由宽带隙半导体形成，能够得到该实施方式所记载的效果。

Claims (8)

1.一种半导体模块，其特征在于，具备：
半导体封装件，其内置有半导体元件；
缓冲电路，其具有与所述半导体元件并联连接的缓冲电容器以及缓冲电阻；以及
第1以及第2发光元件，如果所述半导体元件的阳极与阴极之间的残留电压分别变得大于或等于第1以及第2电压，则该第1以及第2发光元件发光，
所述第1以及第2电压是不同的。
2.根据权利要求1所述的半导体模块，其特征在于，
所述第1电压大于或等于1000V而小于4500V，
所述第2电压大于或等于100V而小于1000V。
3.根据权利要求1或2所述的半导体模块，其特征在于，
所述缓冲电路呈相对于所述半导体封装件可拆装的构造。
4.根据权利要求1或2所述的半导体模块，其特征在于，
所述第1以及第2发光元件的至少1个呈相对于所述半导体封装件可拆装的构造。
5.根据权利要求1或2所述的半导体模块，其特征在于，
还具备安装了所述缓冲电路和所述第1以及第2发光元件的基板，
所述基板呈相对于所述半导体封装件可拆装的构造。
6.根据权利要求1或2所述的半导体模块，其特征在于，
所述缓冲电路和所述第1以及第2发光元件被内置于所述半导体封装件，
所述第1以及第2发光元件的发光部从所述半导体封装件露出。
7.一种半导体模块，其特征在于，具备：
半导体封装件，其内置有半导体元件；
缓冲电路，其具有与所述半导体元件并联连接的缓冲电容器以及缓冲电阻；以及
发光元件，其从所述半导体封装件露出，对应于所述半导体元件的阳极与阴极之间的残留电压而发光，
内置于所述半导体封装件的所述半导体元件只是1个开关元件和与所述开关元件逆并联连接的1个二极管。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的半导体模块，其特征在于，
所述半导体元件由宽带隙半导体形成。
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