CN113823609A - 半导体电路、控制板和半导体电路的温度控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种半导体电路、控制板和半导体电路的温度控制方法，通过电路基板上设有绝缘层，电路层设置在绝缘层上；第一引脚组件、第二引脚组件分别与电路层电性连接；第一引脚组件的第二端、第二引脚组件的第二端分别从密封本体露出；电路层包括控制芯片、第一测温元件和发热器件；控制芯片获取对应第一测温元件的内部温度信号和对应第二测温元件的外部温度信号，对内部温度信号和外部温度信号处理，并在处理的结果满足预设过温保护条件时，将当前工作状态切换为过温保护状态，实现准确判断半导体电路内发热器件的结温状况，提高了半导体电路中温度检测准确度，并在温度异常时，及时将工作状态切换为过温保护状态，提高了半导体电路的可靠性。

Description

半导体电路、控制板和半导体电路的温度控制方法

技术领域

本发明涉及一种半导体电路、控制板和半导体电路的温度控制方法，属于半导体电路应用技术领域。

背景技术

半导体电路是一种将电力电子和集成电路技术结合的功率驱动类产品。半导体电路把功率开关器件和高压驱动电路集成在一起，并内藏有过电压、过电流和过热等故障检测电路。半导体电路一方面接收MCU的控制信号，驱动后续电路工作，另一方面将系统的状态检测信号送回MCU进行处理。与传统分立方案相比，半导体电路以其高集成度、高可靠性等优势赢得越来越大的市场，尤其适合于驱动电机的变频器及各种逆变电源，是变频调速，冶金机械，电力牵引，伺服驱动，以及变频家电的一种理想电力电子器件。半导体电路由高速低工耗的管芯和优化的门级驱动电路以及快速保护电路构成。即使发生负载事故或使用不当，也可以使半导体电路自身不受损坏。半导体电路包括IGBT、MOSFET、FRD的功率开关元件以及一些阻容元件，并内藏驱动电路的集成结构。面对市场小型化、低成本竞争，对半导体电路高集成和高散热技术提出了更高的要求。

在实现过程中，发明人发现传统技术中至少存在如下问题：传统的半导体电路中，通常在半导体电路内部设置热敏电阻NTC，通过热敏电阻NTC来监控半导体电路的工作温度。但因为热敏电阻NTC距离主要发热器件(如IGBT、MOSFET、FRD等大功率器件)有一定距离，发热器件真实结温比热敏电阻NTC检测到的温度更高，而且检测到的温度传输到NTC也有延时，所以不能实时反应发热器件的温度状况，当造成结温短时间过高时不能及时探测到并采取保护动作，从而出现产品失效。

发明内容

基于此，有必要针对传统的半导体电路中温度检测准确度低，无法准确判断半导体电路内的发热器件结温状况的问题。提供一种半导体电路、控制板和半导体电路的温度控制方法。

具体地，本发明公开一种半导体电路，包括：

电路基板，电路基板上设有绝缘层；

电路层，电路层设置在绝缘层上；

引脚组件，引脚组件包括第一引脚组件和第二引脚组件，第一引脚组件的第一端、第二引脚组件的第一端分别与电路层电性连接；

密封本体，密封本体至少包裹设置电路层的电路基板的一表面，第一引脚组件的第二端、第二引脚组件的第二端分别从密封本体露出；

其中，电路层包括控制芯片、第一测温元件和发热器件；第一测温元件和发热器件分别连接控制芯片；第一引脚的第二端用于连接第二测温元件；第一测温元件配置为检测半导体电路内部的温度，得到内部温度信号；第二测温元件配置为检测半导体电路外部的温度，得到外部温度信号；控制芯片配置为获取第一测温元件传输的内部温度信号和第二测温元件传输的外部温度信号，对内部温度信号和外部温度信号进行处理，并在处理的结果满足预设过温保护条件时，将当前工作状态切换为过温保护状态。

可选地，控制芯片还配置为在对应外部温度信号的外部温度数值大于或等于预设第一温度阈值时，将当前工作状态切换为过温保护状态。

可选地，控制芯片还配置为在对应内部温度信号的内部温度数值大于或等于预设第二温度阈值时，将当前工作状态切换为过温保护状态。

可选地，控制芯片还配置为在内部温度信号与外部温度信号的温度差值大于或等于第三温度阈值时，将当前工作状态切换为过温保护状态；

控制芯片还配置为在对应外部温度信号的外部温度数值小于第一温度阈值、对应内部温度信号的内部温度数值小于第二温度阈值、且内部温度信号与外部温度信号的温度差值小于第三温度阈值时，将当前工作状态切换为正常工作状态。

可选地，第一测温元件和第二测温元件分别为热敏电阻。

本发明还公开一种控制板，包括：控制基板，第二测温元件和如上述任一项的半导体电路；第二测温元件和半导体电路分别设置在控制基板上；第二测温元件与半导体电路连接。

本发明还公开一种根据上述的半导体电路的温度控制方法，包括以下步骤：

获取第一测温元件传输的内部温度信号和第二测温元件传输的外部温度信号；内部温度信号为第一测温元件检测半导体电路内部的温度得到；外部温度信号为第二测温元件检测半导体电路外部的温度得到；

对内部温度信号和外部温度信号进行处理，得到处理的结果；

在处理的结果满足预设过温保护条件时，将当前工作状态切换为过温保护状态。

可选地，在处理的结果满足预设过温保护条件时，将当前工作状态切换为过温保护状态，包括：

在对应外部温度信号的外部温度数值大于或等于预设第一温度阈值时，将当前工作状态切换为过温保护状态。

可选地，在处理的结果满足预设过温保护条件时，将当前工作状态切换为过温保护状态，还包括：

在对应内部温度信号的内部温度数值大于或等于预设第二温度阈值时，将当前工作状态切换为过温保护状态。

可选地，在处理的结果满足预设过温保护条件时，将当前工作状态切换为过温保护状态，还包括：

在内部温度信号与外部温度信号的温度差值大于或等于第三温度阈值时，将当前工作状态切换为过温保护状态；

在对应外部温度信号的外部温度数值小于第一温度阈值、对应内部温度信号的内部温度数值小于第二温度阈值、且内部温度信号与外部温度信号的温度差值小于第三温度阈值时，将当前工作状态切换为正常工作状态。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点和有益效果：

上述的半导体电路的各实施例中，通过电路基板上设有绝缘层，电路层设置在绝缘层上；引脚组件包括第一引脚组件和第二引脚组件，第一引脚组件的第一端、第二引脚组件的第一端分别与电路层电性连接；密封本体至少包裹设置电路层的电路基板的一表面，第一引脚组件的第二端、第二引脚组件的第二端分别从密封本体露出；电路层包括控制芯片、第一测温元件和发热器件；第一测温元件和发热器件分别连接控制芯片；第一引脚的第二端用于连接第二测温元件；第一测温元件配置为检测半导体电路内部的温度，得到内部温度信号；第二测温元件配置为检测半导体电路外部的温度，得到外部温度信号；控制芯片配置为获取第一测温元件传输的内部温度信号和第二测温元件传输的外部温度信号，对内部温度信号和外部温度信号进行处理，并在处理的结果满足预设过温保护条件时，将当前工作状态切换为过温保护状态，实现准确判断半导体电路内发热器件的结温状况，提高了半导体电路中温度检测准确度，并在温度异常时，及时将工作状态切换为过温保护状态，提高了半导体电路的可靠性。本申请通过将获取到半导体电路内部温度和外部温度进行阈值对比，对半导体电路本身温升幅度及温升速度进行比较判断，进而准确判断当前发热器件结温状况，并在过温异常时及时对半导体电路进行更有效的过温保护。

附图说明

图1为本发明实施例的半导体电路的结构示意图；

图2为本发明实施例的半导体电路的结构示意图；

图3为本发明实施例的半导体电路的第一温度曲线示意图；

图4为本发明实施例的半导体电路的第二温度曲线示意图；

图5为本发明实施例的半导体电路的第三温度曲线示意图；

图6为本发明实施例的半导体电路的第四温度曲线示意图；

图7为本发明实施例的控制板的结构示意图；

图8为本发明实施例的半导体电路的温度控制方法的第一流程示意图；

图9为本发明实施例的半导体电路的温度控制方法的第二流程示意图；

图10为本发明实施例的半导体电路的温度控制方法的第三流程示意图；

图11为本发明实施例的半导体电路的温度控制方法的第四流程示意图。

附图标记：

半导体电路10，电路基板100，第一引脚组件210，第二引脚组件220，第一测温元件300，控制芯片400，发热器件500，密封本体600，控制基板20，第二测温元件30。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，在结构或功能不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

传统的半导体电路中，有些半导体电路内没有设置热敏电阻，也没有相应的采样控制功能，则在温度异常时，容易损坏半导体电路。有些半导体电路内部设置有热敏电阻，可以将发热器件(如功率器件)产生的热量通过基板和塑封料传递过来，从而改变其阻值。控制芯片检测该阻值，控制芯片读取热敏电阻阻值，并通过计算得到半导体电路的工作温度；然后通过内部比较运算，在判断半导体电路内部温度过高时，采用过温保护措施(如采用降频、减小电流甚至关断等方式)，避免半导体电路过温损坏。但因为热敏电阻距离主要发热器件有一定距离，发热器件真实结温更高而且温度传输到热敏电阻也有延时，所以不能实时反应器件温度状况，造成结温短时间过高时不能及时探测到并采取保护动作，从而出现产品失效。

在一个实施例中，如图1-6所示，本发明提出一种半导体电路，该半导体电路10包括电路基板100、电路层、引脚组件和密封本体600。电路基板100上设有绝缘层；电路层设置在绝缘层上；引脚组件包括第一引脚组件210和第二引脚组件220，第一引脚组件210的第一端、第二引脚组件220的第一端分别与电路层电性连接；密封本体600至少包裹设置电路层的电路基板100的一表面，第一引脚组件210的第二端、第二引脚组件220的第二端分别从密封本体600露出；其中，电路层包括控制芯片400、第一测温元件300和发热器件500；第一测温元件300和发热器件500分别连接控制芯片400；第一引脚的第二端用于连接第二测温元件30；第一测温元件300配置为检测半导体电路10内部的温度，得到内部温度信号；第二测温元件30配置为检测半导体电路10外部的温度，得到外部温度信号；控制芯片400配置为获取第一测温元件300传输的内部温度信号和第二测温元件30传输的外部温度信号，对内部温度信号和外部温度信号进行处理，并在处理的结果满足预设过温保护条件时，将当前工作状态切换为过温保护状态。

其中，电路基板100可用于承载整个半导体电路10的驱动电路及相应的元器件。电路基板100可由金属材料制成，如1100、5052等材质的铝构成的矩形板材，其厚度相对其它层厚很多，一般为0.8mm至2mm，常用的厚度为1.5mm，主要实现对功率器件等元器件的导热和散热作用。又如，电路基板100还可以是其它的导热性良好的金属材料制成，例如，可以是铜材质的矩形板材。需要说明的是，本申请的电路基板100形状不限定于是矩形形状，还可以是圆形或梯形等形状。电路基板100上设置有绝缘层，绝缘层可用来防止电路层与电路基板100进行导电。绝缘层设置于电路基板100的表面，其厚度相对电路基板100较薄，一般在50um至150um，常用为110um。在绝缘层上设置电路层，使得电路层与电路基板100之间绝缘，电路层上设有控制芯片400、发热器件500驱动电路和故障检测电路等内部电路。发热器件500可以是功率开关器件。功率开关器件、高压驱动电路和故障检测电路之间通过金属线电性连接。

引脚组件和划分为第一引脚组件210和第二引脚组件220，其中第一引脚组件210用来连接半导体电路10外部的第一测温元件300。第一引脚组件210可用来连接半导体电路10外部的其他模块或器件。第一引脚组件210可包括2个引脚(如定义为第一引脚和第二引脚)，第一引脚分别连接控制芯片400和第一测温元件300的第一端，第二引脚分别连接控制芯片400和第二测温元件30的第二端，进而控制芯片400可通过第一引脚组件210获取第二测温元件30检测到外部温度。第二引脚组件220可由若干个引脚组成。例如第二引脚组件220可包括用于传输低压逻辑控制信号的引脚端子，第二引脚组件220还可包括用于传输高压功率输出信号的引脚端子。引脚可用来传输信号至电路基板100上的相应内部电路，以及将电路层上的相应内部电路输出的信号传输给外部模块。引脚组件设置在电路基板100的至少一侧边缘处，且引脚组件与电路基板100的电路层电性连接；第一引脚组件210包含的引脚和第二引脚包含的引脚通过焊接如锡膏焊的方式焊接到电路基板100上的电路层的焊盘，以此实现与电路基板100上的电路层电性连接。例如，第二引脚组件220包含的部分引脚可通过金属线分别与电路层上的故障检测电路电性连接，第二引脚包含的部分引脚还可通过金属线分别与电路层上的功率开关器件和高压驱动电路电性连接，其中金属线可以是铜线。

示例性的，第一引脚组件210包含的引脚和第二引脚组件220包含的引脚的材质可采用C194(-1/2H)板料(化学成分：Cu(≧97.0)、Fe：2.4、P：0.03、Zn：0.12)或KFC(-1/2H)板料(化学成分：Cu(≧99.6)、Fe：0.1(0.05～0.15)、P：0.03(0.025～0.04))，通过冲压或蚀刻工艺对0.5mm的C194或KFC板料进行加工，再对表面进行先镀镍厚度0.1-0.5um，再镀锡厚度2-5um；通过特定设备将引脚多余的连筋切除并整形成所需形状。

需要说明的是，第一引脚组件210包含的引脚和第二引脚组件220包含的引脚从密封本体600的第一侧面穿出后，通过折弯工艺，将各引脚折弯，得到第一折弯端，然而再对第一折弯端的末端折弯，得到第二折弯端。其中第一折弯端可平行于电路基板100。

电路层可包括电路布线层，以及配置于电路布线层上的电路元件；电路布线层设于绝缘层上。其中，电路布线层由铜等金属构成且和电路基板100绝缘，电路布线层包括由蚀刻的铜箔构成电路线路，线路层厚度也较薄，如70um左右。在一个示例中，电路布线层还包括靠近电路基板100的侧边位置设置的焊盘，可以采用2盎司铜箔形成上述的电路布线层。最后在电路布线层上还可以涂覆一层较薄的绿油层，以起到线路隔离作用，隔断电路线路与电路线路之间的电连接。多个电路元件设在电路布线层上，多个电路元件之间或者电路元件与电路布线层之间可通过金属线电连接；电路元件可通过焊接的方式与电路布线层固定。

在一个示例中，电路元件可包括晶体管或二极管等有源元件、或者电容或电阻等无源元件。另外，也可以通过由铜等制成的散热器将功率元件等发热量大的元件固定在电路基板100上。绝缘层覆盖电路基板100至少一个表面形成，且形成密封层的环氧树脂等树脂材料内可高浓度填充氧化铝、碳化硅铝等填料提高热导率，为了提高热导率，填料可采用角形，为了规避填料损坏电路元件表面的风险，填料可采用球形。

其中，发热量大的电路元件可确认为发热器件500，例如将大功率器件确认为发热器件500。电路元件还可包括控制芯片400和第一测温元件300，第一测温元件300可以是热敏电阻，热敏电阻可以是负温度系数的热敏电阻器(NTC)或正温度系数的热敏电阻器(PTC)。需要说明的是，第一测温元件300还可采用热电偶。本发明实施例以第一测温元件300为负温度系数的热敏电阻为例进行说明：第一测温元件300靠近发热器件500设置，且第一测温元件300连接控制芯片400，进而半导体电路10工作过程中，发热器件500产生热量，第一测温元件300的温度相应增高，则第一测温元件300的电阻值相应减小，控制芯片400通过获取第一测温元件300的电阻值大小，并基于相应的温度曲线，处理该电阻值，进而可得到对应该电阻值的温度值，从而获取得到基于第一测温元件300检测得到的内部温度信号。

控制芯片400可包括电路布线层中相应的电路布线和电路元件。驱动芯片可用来驱动逆变组件工作，控制芯片400(如HVIC芯片)采用银胶或焊锡粘接到电路基板100上，控制芯片400可通过采用金、铜或铝等键合线连接在电路层上，且可采用采用金、铜或铝等键合线与第一测温元件300、发热器件500(如功率MOS管或IGBT)等的连接。控制芯片400还可用来接收第一测温元件300传输的第一电阻值，并将接收到的第一电阻值进行处理，得到相应的内部温度信号；控制芯片400还可以用来接收第二测温元件30的第二电阻值，并将接收到的第二电阻值进行处理，得到相应的外部温度信号。进而控制芯片400可将得到的内部温度信号和外部温度信号进行处理，并在处理的结果满足预设过温保护条件时，将当前工作状态切换为过温保护状态。例如控制芯片400在处理的结果满足预设过温保护条件时，可及时采用降频、减小电流甚至关断等方式，保护半导体电路10不会过温损坏，提高了半导体电路10的可靠性。

需要说明的是，第二测温元件30可以是热敏电阻，热敏电阻可以是负温度系数的热敏电阻器(NTC)或正温度系数的热敏电阻器(PTC)。需要说明的是，第二测温元件30还可采用热电偶。本发明实施例以第二测温元件30为负温度系数的热敏电阻为例进行说明：第二测温元件30设置在半导体电路10外部，且第二测温元件30通过第一引脚组件210连接控制芯片400，进而半导体电路10工作过程中，第二测温元件30可实时监测半导体电路10的外部温度情况，当半导体电路10外部温度升高时，第二测温元件30的温度相应增高，则第二测温元件30的电阻值相应减小，控制芯片400通过获取第二测温元件30的电阻值大小，并基于相应的温度曲线，处理该电阻值，进而可得到对应该电阻值的温度值，从而获取得到基于第二测温元件30检测得到的外部温度信号。

密封本体600可用来对电性连接有引脚组件和电路层的电路基板100进行塑封，使得将连接引脚组件的电路层包裹在密封本体600内，起到保护内部的线路，以及绝缘耐压的作用。密封本体600在制备过程中，可通过塑封工艺，采用塑封模具将电性连接有引脚组件的电路层塑封在密封本体600内。密封本体600的材料可以是热固性高分子，如环氧树脂、酚醛树脂、硅胶、氨基、不饱和树脂；为了提高散热能力，密封本体600可以为含有金属、陶瓷、氧化硅、石墨烯等粉末或纤维的复合材料。在一个示例中，密封本体600采用的材料可以是以环氧树脂为基体树脂，以高性能酚醛树脂为固化剂，加入硅微粉等为填料，以及添加多种助剂混配而成的模塑料。

可根据不同的设计要求，设计不同形状的塑封模具，进而可塑封得到不同形状结构的密封本体600。例如，密封本体600可以是长方体结构。通过使用热塑性树脂的注入模模制方式或使用热硬性树脂的传递模模制方式，将连接有引脚组件且设置有控制芯片400、发热器件500和第一测温元件300的电路层包裹起来起到保护作用。

在一个示例中，绝缘层覆盖电路基板100至少一个表面形成。且形成密封层的环氧树脂等树脂材料内可高浓度填充氧化铝、碳化硅铝等填料提高热导率，为了提高热导率，填料可采用角形，为了规避填料损坏电路元件表面的风险，填料可采用球形。引脚组件一般采用铜等金属制成，铜表面通过化学镀和电镀形成一层镍锡合金层，合金层的厚度一般为5μm，镀层可保护铜不被腐蚀氧化，并可提高可焊接性。

上述实施例中，通过电路基板100上设有绝缘层，电路层设置在绝缘层上；引脚组件包括第一引脚组件210和第二引脚组件220，第一引脚组件210的第一端、第二引脚组件220的第一端分别与电路层电性连接；密封本体600至少包裹设置电路层的电路基板100的一表面，第一引脚组件210的第二端、第二引脚组件220的第二端分别从密封本体600露出；电路层包括控制芯片400、第一测温元件300和发热器件500；第一测温元件300和发热器件500分别连接控制芯片400；第一引脚的第二端用于连接第二测温元件30；第一测温元件300配置为检测半导体电路10内部的温度，得到内部温度信号；第二测温元件30配置为检测半导体电路10外部的温度，得到外部温度信号；控制芯片400配置为获取第一测温元件300传输的内部温度信号和第二测温元件30传输的外部温度信号，对内部温度信号和外部温度信号进行处理，并在处理的结果满足预设过温保护条件时，将当前工作状态切换为过温保护状态，实现准确判断半导体电路10内发热器件500的结温状况，提高了半导体电路10中温度检测准确度，并在温度异常时，及时将工作状态切换为过温保护状态，提高了半导体电路10的可靠性。通过将获取到半导体电路10内部温度和外部温度进行对比，对半导体电路10本身温升幅度及温升速度进行比较判断，进而准确判断当前发热器件500结温状况，并在过温异常时及时对半导体电路10进行更有效的过温保护。

在本发明的一些实施例中，如图3所示的曲线示意图，其中，图中横坐标为时间(T)，纵坐标为温度(S)，XI为对应外部温度的曲线，a为预设第一温度阈值。控制芯片400还配置为在对应外部温度信号的外部温度数值大于或等于预设第一温度阈值时，将当前工作状态切换为过温保护状态。

其中，预设第一温度阈值可根据系统预设得到，例如可根据半导体电路10的耐温特性来设置预设第一温度阈值。例如设置第一温度阈值为90摄氏度，控制芯片400将获取到的对应外部温度信号的外部温度数据与预设第一温度阈值进行比对处理，根据处理的结果，在外部温度数据大于或等于90摄氏度时，判定外部温度异常。当外部温度异常时直接影响发热器件500内部的温度，因此需要对半导体电路10采取保护措施，则将当前工作状态切换为过温保护状态，如对发热器件500采用降频、减小电流甚至关断等方式，保护半导体电路10不会过温损坏。

在本发明的一些实施例中，如图4所示的曲线示意图，其中，图中横坐标为时间(T)，纵坐标为温度(S)，XI为对应外部温度的曲线，X2为对应内部温度的曲线，b为预设第二温度阈值。控制芯片400还配置为在对应内部温度信号的内部温度数值大于或等于预设第二温度阈值时，将当前工作状态切换为过温保护状态。

其中，预设第二温度阈值可根据系统预设得到，例如可根据半导体电路10的耐温特性来设置预设第二温度阈值。例如设置第二温度阈值为130摄氏度，控制芯片400将获取到的对应内部温度信号的内部温度数据与预设第二温度阈值进行比对处理，根据处理的结果，在内部温度数值大于或等于130摄氏度时，判定内部温度异常，即发热器件500的结温异常，同样需要对半导体电路10采取保护措施，则将当前工作状态切换为过温保护状态，如对发热器件500采用降频、减小电流甚至关断等方式，保护半导体电路10不会过温损坏。

需要说明的是，控制芯片400在检测到外部温度数值大于或等于预设第一温度阈值时，即使此时内部温度数值小于预设第二温度阈值，则同样判定外部温度异常，并及时将半导体电路10进入过温保护状态，进而提高了半导体电路10的可靠性。控制芯片400在检测到内部温度数值大于或等于预设第二温度阈值时，即使此时外部温度数值小于预设第一温度阈值，则同样判定内部温度异常，并在过温异常时及时对半导体电路10进行更有效的过温保护，实现准确判断当前发热器件500结温状况，提高了半导体电路10的可靠性。

在本发明的一些实施例中，如图5所示的曲线示意图，其中，图中横坐标为时间(T)，纵坐标为温度(S)，XI为对应外部温度的曲线，X2为对应内部温度的曲线，c为预设第三温度阈值。控制芯片400还配置为在内部温度信号与外部温度信号的温度差值大于或等于第三温度阈值时，将当前工作状态切换为过温保护状态；控制芯片400还配置为在对应外部温度信号的外部温度数值小于第一温度阈值、对应内部温度信号的内部温度数值小于第二温度阈值、且内部温度信号与外部温度信号的温度差值小于第三温度阈值时，将当前工作状态切换为正常工作状态。

其中，预设第三温度阈值可根据系统预设得到，例如可根据半导体电路10的耐温特性来设置预设第三温度阈值。控制芯片400还将获取到的对应内部温度信号的内部温度数据和对应外部温度信号的外部温度数值进行差值处理，得到对应内部温度数值与外部温度数值之间的差值，并将该差值与预设第三温度阈值进行比对处理，根据处理的结果，在该差值大于或等于预设第三温度阈值时，判定发热器件500的结温异常，只是因为外部温度较低，所以半导体电路10内第一测温元件300检测到的内部温度还在安全范围内，但这个温升差值已经可以说明发热器件500本身实际温升接近或超过最高安全工作温度，因此需要对半导体电路10采取保护措施，则将当前工作状态切换为过温保护状态，如对发热器件500采用降频、减小电流甚至关断等方式，保护半导体电路10不会过温损坏。

示例性的，控制芯片400在检测到外部温度数值小于预设第一温度阈值，且内部温度数值小于预设第二温度阈值时，进一步的还需要将内部温度数值和外部温度数值之间的差值与预设第三温度阈值进行比对处理，在该差值大于或等于预设第三温度阈值时，判定发热器件500的结温异常，则需要对半导体电路10采取保护措施，如对发热器件500采用降频、减小电流甚至关断等方式，保护半导体电路10不会过温损坏，实现及时将半导体电路10进入过温保护状态，进而提高了半导体电路10的可靠性。

进一步的，如图6所示的曲线示意图，其中，图中横坐标为时间(T)，纵坐标为温度(S)，XI为对应外部温度的曲线，X2为对应内部温度的曲线。控制芯片400获取到对应第一测温元件300的内部温度数值和对应第二测温元件30的外部温度数值时，并将内部温度数值与预设第二温度阈值进行比对处理、将外部温度数值与预设第一温度阈值进行比对处理、将内部温度数值与外部温度数值之间的差值与预设第三温度阈值进行比对处理，在外部温度数值小于第一温度阈值、内部温度数值小于第二温度阈值、且内部温度数值与外部温度数值的差值小于第三温度阈值时，判定发热器件500的结温正常，即当前半导体电路10工作正常，则将当前工作状态切换为正常工作状态。

需要说明的是，内部温度数值与预设第二温度阈值进行比对处理、将外部温度数值与预设第一温度阈值进行比对处理、将内部温度数值与外部温度数值之间的差值与预设第三温度阈值进行比对处理，三者之间的处理顺序可以依次进行处理。在其他实施例中，处理顺序还可以是先对将外部温度数值与预设第一温度阈值进行比对处理，然后将内部温度数值与外部温度数值之间的差值与预设第三温度阈值进行比对处理，最后在进行内部温度数值与预设第二温度阈值进行比对处理，在此不再赘述。

上述实施例中，通过设计特定的控制芯片400和外部引脚，同时得到半导体电路10的内部温度信号和外部温度信号，根据控制芯片400内部功能设计，可以根据检测到的内部温度信号和外部温度信号，通过绝对温度以及相对温差值，共同判断半导体电路10的发热器件500的实际温升，从而进行有效的过温保护，实现准确判断半导体电路10内发热器件500的结温状况，提高了半导体电路10中温度检测准确度，并在温度异常时，及时将工作状态切换为过温保护状态，提高了半导体电路10的可靠性。

在一个示例中，半导体电路10具体的制备过程为：根据需要的电路布局设计大小合适的电路基板100；将做好的电路基板100放入到特制载具(载具可以是铝、合成石、陶瓷、PPS等耐高温200℃以上的材料)，在电路基板100上制备绝缘层，接着在绝缘层的表面压合铜箔，然后通过将铜箔进行蚀刻，局部的取出铜箔，以形成电路布线层；在电路层预留的元器件安装位通过刷锡膏或点银胶分别将桥臂模块(包括IGBT、功率MOS管和阻容元件等)、第一测温元件300和控制芯片400相应的电子元件(IGBT、功率MOS管、快恢复二极管等)通过银胶或焊锡粘接到元器件安装位上，通过自动贴片SMT设备将阻、容件贴装到元器件安装位上，通过机械手或人工将引脚放置到对应的安装位并通过载具进行固定；然后将整个半成品包括载具一起过回流炉将所有的元器件焊接到对应安装位上，通过视觉检查AOI设备对元器件焊接质量进行检测，通过喷淋、超声等清洗方式，清除残留在所述金属铝基板上的助焊剂和铝屑等异物，通过键合线，使控制芯片400包含的电路元件、第一测温元件300和逆变组件(如IGBT、续流二极管和阻容件)包含的电路元件和电路布线间形成连接，使得第一测温元件300电性连接控制芯片400，进而在电路基板100上形成电路层。

引脚组件(如第一引脚组件210和第二引脚组件220)包含的各引脚由金属基材如铜基材制成，如制成长度C为25mm，宽度K为1.5mm，厚度H为1mm的长条状，为便于装配，在其中一端可压制整形出一定的弧度，然后通过化学镀的方法在引脚表面形成镍层：通过镍盐和次亚磷酸钠混合溶液，并添加了适当的络合剂，在已形成特定形状的铜材表面形成镍层，在金属镍具有很强的钝化能力，能迅速生成一层极薄的钝化膜，能抵抗大气、碱和某些酸的腐蚀。镀镍结晶极细小，镍层厚度一般为0.1μm；接着通过酸性硫酸盐工艺，在室温下将已形成形状和镍层的铜材浸在带有正锡离子的镀液中通电，在镍层表面形成镍锡合金层，镍层厚度一般控制在5μm，镍层的形成极大提高了保护性和可焊性。以此完成引脚的制备。然后将各引脚的第一端通过回流焊，锡膏或银浆固化制备在电路层上。

采用预设设计好的塑封模具，在制备过程中，可通过塑封工艺，采用塑封模具，通过塑封料将电性连接有引脚组件、控制芯片400、第一测温元件300和逆变组件(即发热器件500)的电路基板100塑封在塑封模具内；最后进行脱模，在脱模后，塑封料形成密封本体600，且使得电性连接有引脚组件、控制芯片400、第一测温元件300和逆变组件(即发热器件500)的电路基板100塑封在密封本体600内，仅露出引脚。

最后，经过打标，PMC后固化，切筋成型等工序后形成封装半成品；通过电参数测试机对产品进行电性能测试，进而形成半导体电路10。进而在半导体电路10应用时，将半导体电路10的第一引脚组件210连接第二半导体电路10外部的第二测温元件30。半导体电路10工作过程中，通过第一测温元件300实时检测半导体电路10内部的温度，得到内部温度信号；通过第二测温元件30实时检测半导体电路10外部的温度，得到外部温度信号；控制芯片400获取对应第一测温元件300的内部温度信号和对应第二测温元件30的外部温度信号，对内部温度信号和外部温度信号进行处理，并在对应外部温度信号的外部温度数值大于或等于预设第一温度阈值时，判定外部温度异常偏高，则将半导体电路10的当前工作状态切换为过温保护状态；在对应内部温度信号的内部温度数值大于或等于预设第二温度阈值时，判定内部温度异常偏高，可以判断半导体电路10内部的发热器件500产生热量已经造成自身温升过高，则将半导体电路10的当前工作状态切换为过温保护状态；在内部温度数值与外部温度数值的差值大于或等于预设第三温度阈值时，这时可以判断发热器件500本身温度已经很高，这个温升差值已经可以说明发热器件500本身实际温升接近或超过半导体电路10的最高安全工作温度，则将半导体电路10的当前工作状态切换为过温保护状态；在外部温度数值、内部温度数值及内外温差值都在安全范围内时，则判定发热器件500的结温正常，则将半导体电路10的当前工作状态切换为正常工作状态。需要说明的是，若半导体电路10的当前工作状态已经是正常工作状态，则只需维持半导体电路10的当前工作状态即可。实现准确判断半导体电路10内发热器件500的结温状况，提高了半导体电路10中温度检测准确度，并在温度异常时，及时将工作状态切换为过温保护状态，提高了半导体电路10的可靠性。

在一个实施例中，如图7所示，还提出一种控制板，应用半导体电路10的控制板，该控制板包括：控制基板20，第二测温元件30和如上述任一项的半导体电路10；第二测温元件30和半导体电路10分别设置在控制基板20上；第二测温元件30与半导体电路10连接。

其中，控制基板20可以是PCB电路基板100，例如，控制基板20可以是双层PCB电路基板100。控制基板20上设置有第一焊盘组件和第二焊盘组件，半导体电路10可通过第一焊盘组件焊接在控制基板20的相应位置上。第二测温元件30可通过第二焊盘组件焊接在控制基板20的相应位置上，控制基板20上的还设置有电路布线层，其中半导体电路10的第二引脚组件220通过相应的布线线路连接第二测温元件30，使得半导体电路10与第二测温元件30建立电性连接。

具体而言，通过电路基板100上设有绝缘层，电路层设置在绝缘层上；引脚组件包括第一引脚组件210和第二引脚组件220，第一引脚组件210的第一端、第二引脚组件220的第一端分别与电路层电性连接；密封本体600至少包裹设置电路层的电路基板100的一表面，第一引脚组件210的第二端、第二引脚组件220的第二端分别从密封本体600露出；电路层包括控制芯片400、第一测温元件300和发热器件500；第一测温元件300和发热器件500分别连接控制芯片400；第一引脚的第二端用于连接第二测温元件30；第一测温元件300配置为检测半导体电路10内部的温度，得到内部温度信号；第二测温元件30配置为检测半导体电路10外部的温度，得到外部温度信号；控制芯片400配置为获取第一测温元件300传输的内部温度信号和第二测温元件30传输的外部温度信号，对内部温度信号和外部温度信号进行处理，并在处理的结果满足预设过温保护条件时，将当前工作状态切换为过温保护状态，实现准确判断半导体电路10内发热器件500的结温状况，提高了半导体电路10中温度检测准确度，并在温度异常时，及时将工作状态切换为过温保护状态，提高了半导体电路10的可靠性。通过将获取到半导体电路10内部温度信号和外部温度信号进行阈值对比，对半导体电路10本身温升幅度及温升速度进行比较判断，进而准确判断当前发热器件500结温状况，并在过温异常时及时对半导体电路10进行更有效的过温保护。

在一个实施例中，如图8所示，还提供了一种根据上述的半导体电路的温度控制方法，以该方法应用于图7中的控制芯片为例进行说明，包括以下步骤：

步骤S100，获取第一测温元件传输的内部温度信号和第二测温元件传输的外部温度信号；内部温度信号为第一测温元件检测半导体电路内部的温度得到；外部温度信号为第二测温元件检测半导体电路外部的温度得到。

步骤S200，对内部温度信号和外部温度信号进行处理，得到处理的结果。

步骤S300，在处理的结果满足预设过温保护条件时，将当前工作状态切换为过温保护状态。

具体而言，第一测温元件实时检测半导体电路内部的温度，得到内部温度信号；第二测温元件实时检测半导体电路外部的温度，得到外部温度信号；控制芯片获取对应第一测温元件的内部温度信号和对应第二测温元件的外部温度信号，对内部温度信号和外部温度信号进行处理，得到对应内部温度信号的内部温度和对应外部温度信号的外部温度。控制芯片将内部温度和外部温度分别将相应的预设温度阈值进行比对处理，得到处理结果，并在处理的结果满足预设过温保护条件时，将当前工作状态切换为过温保护状态，否则，将当前工作状态切换为正常工作状态，实现准确判断半导体电路内发热器件的结温状况，提高了半导体电路中温度检测准确度，并在温度异常时，及时将工作状态切换为过温保护状态，提高了半导体电路的可靠性。通过将获取到半导体电路内部温度信号和外部温度信号进行阈值对比，对半导体电路本身温升幅度及温升速度进行比较判断，进而准确判断当前发热器件结温状况，并在过温异常时及时对半导体电路进行更有效的过温保护。

在一个实施例中，如图9所示，还提供了一种根据上述的半导体电路的温度控制方法，以该方法应用于图7中的控制芯片为例进行说明，包括以下步骤：

步骤S100，获取第一测温元件传输的内部温度信号和第二测温元件传输的外部温度信号；内部温度信号为第一测温元件检测半导体电路内部的温度得到；外部温度信号为第二测温元件检测半导体电路外部的温度得到。

步骤S200，对内部温度信号和外部温度信号进行处理，得到处理的结果。

其中，上述步骤S100和步骤S200的具体内容过程可参考上文内容，此处不再赘述。

步骤S310，在对应外部温度信号的外部温度数值大于或等于预设第一温度阈值时，将当前工作状态切换为过温保护状态。

其中，预设第一温度阈值可根据系统预设得到，例如可根据半导体电路的耐温特性来设置预设第一温度阈值。例如设置第一温度阈值为90摄氏度，控制芯片将获取到的对应外部温度信号的外部温度数值与预设第一温度阈值进行比对处理，根据处理的结果，在外部温度数值大于或等于90摄氏度时，判定外部温度异常。当外部温度异常时会直接影响发热器件内部的温度，因此需要对半导体电路采取保护措施，则将当前工作状态切换为过温保护状态；如对发热器件采用降频、减小电流甚至关断等方式，保护半导体电路不会过温损坏，提高了半导体电路中温度检测准确度，并在温度异常时，及时将工作状态切换为过温保护状态，提高了半导体电路的可靠性。

在一个实施例中，如图10所示，还提供了一种根据上述的半导体电路的温度控制方法，以该方法应用于图7中的控制芯片为例进行说明，包括以下步骤：

步骤S100，获取第一测温元件传输的内部温度信号和第二测温元件传输的外部温度信号；内部温度信号为第一测温元件检测半导体电路内部的温度得到；外部温度信号为第二测温元件检测半导体电路外部的温度得到。

步骤S200，对内部温度信号和外部温度信号进行处理，得到处理的结果。

其中，上述步骤S100和步骤S200的具体内容过程可参考上文内容，此处不再赘述。

步骤S320，在对应内部温度信号的内部温度数值大于或等于预设第二温度阈值时，将当前工作状态切换为过温保护状态。

其中，预设第二温度阈值可根据系统预设得到，例如可根据半导体电路的耐温特性来设置预设第二温度阈值。例如设置第二温度阈值为130摄氏度，控制芯片将获取到的对应内部温度信号的内部温度数值与预设第二温度阈值进行比对处理，根据处理的结果，在内部温度数值大于或等于130摄氏度时，判定内部温度异常，即发热器件的结温异常，同样需要对半导体电路采取保护措施，则将当前工作状态切换为过温保护状态，如对发热器件采用降频、减小电流甚至关断等方式，保护半导体电路不会过温损坏，提高了半导体电路中温度检测准确度，并在温度异常时，及时将工作状态切换为过温保护状态，提高了半导体电路的可靠性。

在一个实施例中，如图11所示，还提供了一种根据上述的半导体电路的温度控制方法，以该方法应用于图7中的控制芯片为例进行说明，包括以下步骤：

步骤S100，获取第一测温元件传输的内部温度信号和第二测温元件传输的外部温度信号；内部温度信号为第一测温元件检测半导体电路内部的温度得到；外部温度信号为第二测温元件检测半导体电路外部的温度得到。

步骤S200，对内部温度信号和外部温度信号进行处理，得到处理的结果。

其中，上述步骤S100和步骤S200的具体内容过程可参考上文内容，此处不再赘述。

步骤S330，在内部温度信号与外部温度信号的温度差值大于或等于第三温度阈值时，将当前工作状态切换为过温保护状态。

步骤S340，在对应外部温度信号的外部温度数值小于第一温度阈值、对应内部温度信号的内部温度数值小于第二温度阈值、且内部温度信号与外部温度信号的温度差值小于第三温度阈值时，将当前工作状态切换为正常工作状态。

其中，预设第三温度阈值可根据系统预设得到，例如可根据半导体电路的耐温特性来设置预设第三温度阈值。控制芯片在检测到对应外部温度信号的外部温度数值小于预设第一温度阈值，且对应内部温度信号的内部温度数值小于预设第二温度阈值时，进一步的还需要将内部温度数值和外部温度数值之间的差值与预设第三温度阈值进行比对处理，在该差值大于或等于预设第三温度阈值时，判定发热器件的结温异常，只是因为外部温度较低，所以半导体电路内第一测温元件检测到的内部温度还在安全范围内，但这个温升差值已经可以说明发热器件本身实际温升接近或超过最高安全工作温度，则需要对半导体电路采取保护措施，如对发热器件采用降频、减小电流甚至关断等方式，保护半导体电路不会过温损坏，实现及时将半导体电路进入过温保护状态，进而提高了半导体电路的可靠性。

控制芯片获取到对应第一测温元件的内部温度信号和对应第二测温元件的外部温度信号时，并将对应内部温度信号的内部温度数值与预设第二温度阈值进行比对处理、将对应外部温度信号的外部温度数值与预设第一温度阈值进行比对处理、将内部温度数值与外部温度数值之间的差值与预设第三温度阈值进行比对处理，在外部温度数值小于第一温度阈值、内部温度数值小于第二温度阈值、且内部温度数值与外部温度数值的差值小于第三温度阈值时，判定发热器件的结温正常，即当前半导体电路工作正常，则将当前工作状态切换为正常工作状态。需要说明的是，若当前工作状态本身已经是正常工作状态，则维持当前工作状态即可。

上述实施例中，通过实时获取半导体电路的内部温度信号和外部温度信号，对获取到的内部温度信号和外部温度信号进行处理，通过绝对温度以及相对温差，共同判断半导体电路的发热器件的实际温升，从而进行有效的过温保护，实现准确判断半导体电路内发热器件的结温状况，提高了半导体电路中温度检测准确度，并在温度异常时，及时将工作状态切换为过温保护状态，提高了半导体电路的可靠性。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种半导体电路，其特征在于，包括：

电路基板，所述电路基板上设有绝缘层；

电路层，所述电路层设置在所述绝缘层上；

引脚组件，所述引脚组件包括第一引脚组件和第二引脚组件，所述第一引脚组件的第一端、所述第二引脚组件的第一端分别与所述电路层电性连接；

密封本体，所述密封本体至少包裹设置所述电路层的电路基板的一表面，所述第一引脚组件的第二端、所述第二引脚组件的第二端分别从所述密封本体露出；

其中，所述电路层包括控制芯片、第一测温元件和发热器件；所述第一测温元件和所述发热器件分别连接所述控制芯片；所述第一引脚的第二端用于连接第二测温元件；所述第一测温元件配置为检测所述半导体电路内部的温度，得到内部温度信号；所述第二测温元件配置为检测所述半导体电路外部的温度，得到外部温度信号；所述控制芯片配置为获取所述第一测温元件传输的所述内部温度信号和所述第二测温元件传输的所述外部温度信号，对所述内部温度信号和所述外部温度信号进行处理，并在所述处理的结果满足预设过温保护条件时，将当前工作状态切换为过温保护状态。

2.根据权利要求1所述的半导体电路，其特征在于，所述控制芯片还配置为在对应所述外部温度信号的外部温度数值大于或等于预设第一温度阈值时，将当前工作状态切换为所述过温保护状态。

3.根据权利要求1所述的半导体电路，其特征在于，所述控制芯片还配置为在对应所述内部温度信号的内部温度数值大于或等于预设第二温度阈值时，将当前工作状态切换为所述过温保护状态。

4.根据权利要求1所述的半导体电路，其特征在于，所述控制芯片还配置为在所述内部温度信号与所述外部温度信号的温度差值大于或等于第三温度阈值时，将当前工作状态切换为所述过温保护状态；

所述控制芯片还配置为在对应所述外部温度信号的外部温度数值小于所述第一温度阈值、对应所述内部温度信号的内部温度数值小于所述第二温度阈值、且所述内部温度信号与所述外部温度信号的温度差值小于第三温度阈值时，将当前工作状态切换为正常工作状态。

5.根据权利要求1所述的半导体电路，其特征在于，所述第一测温元件和所述第二测温元件分别为热敏电阻。

6.一种控制板，其特征在于，包括：控制基板，第二测温元件和如权利要求1至5任一项所述的半导体电路；所述第二测温元件和所述半导体电路分别设置在所述控制基板上；所述第二测温元件与所述半导体电路连接。

7.一种根据权利要求1至5所述的半导体电路的温度控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取第一测温元件传输的内部温度信号和第二测温元件传输的外部温度信号；所述内部温度信号为所述第一测温元件检测半导体电路内部的温度得到；所述外部温度信号为所述第二测温元件检测半导体电路外部的温度得到；

对所述内部温度信号和所述外部温度信号进行处理，得到处理的结果；

在所述处理的结果满足预设过温保护条件时，将当前工作状态切换为过温保护状态。

8.根据权利要求7所述的半导体电路的温度控制方法，其特征在于，所述在所述处理的结果满足预设过温保护条件时，将当前工作状态切换为过温保护状态，包括：

在对应所述外部温度信号的外部温度数值大于或等于预设第一温度阈值时，将当前工作状态切换为所述过温保护状态。

9.根据权利要求7所述的半导体电路的温度控制方法，其特征在于，所述在所述处理的结果满足预设过温保护条件时，将当前工作状态切换为过温保护状态，还包括：

在对应所述内部温度信号的内部温度数值大于或等于预设第二温度阈值时，将当前工作状态切换为所述过温保护状态。

10.根据权利要求7所述的半导体电路的温度控制方法，其特征在于，所述在所述处理的结果满足预设过温保护条件时，将当前工作状态切换为过温保护状态，还包括：

在所述内部温度信号与所述外部温度信号的温度差值大于或等于第三温度阈值时，将当前工作状态切换为所述过温保护状态；

在对应所述外部温度信号的外部温度数值小于所述第一温度阈值、对应所述内部温度信号的内部温度数值小于所述第二温度阈值、且所述内部温度信号与所述外部温度信号的温度差值小于第三温度阈值时，将当前工作状态切换为正常工作状态。

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