DE102014211462A1 - power module - Google Patents

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Abstract

Ein Leistungsmodul enthält ein Schaltelement (20) und ein Steuer-IC (100), das das Schaltelement steuert. Das Steuer-IC enthält einen Controller (10), der eine Gatespannung des Schaltelements steuert, und eine Schutzschaltung (11), die elektrisch unabhängig von dem Controller ist und die mit der Masse des Steuer-ICs verbunden ist. Die Schutzschaltung ist nicht mit einer Gateelektrode (10D) und einer Hauptstromelektrode (14D) des Schaltelements (20) verbunden. Die Schutzschaltung ist mit einer Fühlstromelektrode (15D) des Schaltelements verbunden.A power module includes a switching element (20) and a control IC (100) that controls the switching element. The control IC includes a controller (10) that controls a gate voltage of the switching element, and a protection circuit (11) that is electrically independent of the controller and that is connected to the ground of the control IC. The protection circuit is not connected to a gate electrode (10D) and a main current electrode (14D) of the switching element (20). The protection circuit is connected to a sense current electrode (15D) of the switching element.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Leistungsmodul.The present invention relates to a power module.

Spritzgepresste intelligente Leistungsmodule (IPMs, Intelligent Power Modules), bei denen die Schaltelemente wie. z. B. Bipolartransistoren mit isoliertem Gate (IGBTs, Insulated Gate Bipolar Transistors) und integrierte Steuerschaltungen (ICs, Integrated Circuits) zum Schützen und Treiben der Schaltelemente auf demselben plattierten Anschlussrahmen angebracht sind und bei denen sie weiter mit einem Harz versiegelt sind, sind bereits bekannt.Injection molded intelligent power modules (IPMs, Intelligent Power Modules) in which the switching elements such as. z. For example, insulated gate bipolar transistors (IGBTs) and integrated circuits (ICs) for protecting and driving the switching elements are mounted on the same plated leadframe and are further sealed with a resin, are already known.

Als eine der Schutzfunktionen hat das Schaltelement des Steuer-IC eine Überstromschutzfunktion, die verhindert, dass ein Überstrom durch das Schaltelement fließt, wenn die Last kurzgeschlossen ist. Ein konkretes Verfahren zum Bestimmen, ob ein Überstrom vorliegt, ist das Hauptstrombestimmungsverfahren, bei dem ein Shuntwiderstand in einem Hauptstrompfad eingesetzt wird, um den Strom zu erfassen, oder das Fühlstromerfassungsverfahren, das unter Verwendung eines Schaltelements mit einem Fühlemitter einen Fühlstrom erfasst.As one of the protection functions, the switching element of the control IC has an overcurrent protection function that prevents overcurrent from flowing through the switching element when the load is shorted. A concrete method for determining whether an overcurrent exists is the main current determining method in which a shunt resistor is used in a main current path to detect the current, or the sense current detection method that detects a sense current using a switching element with a sense emitter.

Das Hauptstromerfassungsverfahren hat den Vorteil, dass die Genauigkeit der Stromerfassung hoch ist, und es hat den Nachteil, dass der Leistungsverlust als Modul ansteigt, weil der Widerstand direkt mit dem Hauptstrompfad verbunden ist.The main current detection method has the advantage that the accuracy of the current detection is high, and it has the disadvantage that the power loss as a module increases because the resistor is connected directly to the main current path.

Das Fühlstromerfassungsverfahren hat dagegen den Vorteil, dass der Leistungsverlust verringert sein kann durch Verwenden des Fühlemitters, der einen Teil des Hauptstroms ableitet, wenn der Fühlstrom erfasst wird. Das Fühlstromerfassungsverfahren hat jedoch den Nachteil, dass die Genauigkeit der Stromerfassung niedriger ist als diejenige bei dem Hauptstromerfassungsverfahren.On the other hand, the sense current detection method has the advantage that the power loss can be reduced by using the sense emitter, which diverts a part of the main current when the sense current is detected. However, the sense current detection method has the disadvantage that the accuracy of current detection is lower than that in the main current sense method.

Wie oben beschrieben, haben beide Verfahren Vorteile und Nachteile. Um es einem IPM zu ermöglichen, ein beliebiges der Stromerfassungsverfahren handhaben zu können, wurde ein Aufbau entwickelt mit Erfassungsanschlüssen zum Erfassen des Stroms, der durch einen Fühlstromanschluss fließt und einem Hauptstromanschluss, und jeder Anschluss ist einzeln zur Außenseite des IPM geführt, ohne in dem IPM verbunden zu sein.As described above, both methods have advantages and disadvantages. In order to enable an IPM to handle any one of the current detection methods, a construction has been developed with detection terminals for detecting the current flowing through a sense current terminal and a main power terminal, and each terminal is individually led to the outside of the IPM without being in the IPM to be connected.

Andererseits kann eine elektrostatische Entladung (ESD, Electrostatic Discharge) auf die Anschlüsse aufgebracht werden, so dass ein Schutzelement bereitgestellt werden muss. Der Aufbau mit dem Schutzelement ist beispielsweise in JP 2008-42950 A und JP 2011-103483 A offenbart.On the other hand, an electrostatic discharge (ESD, Electrostatic Discharge) can be applied to the terminals, so that a protective element must be provided. The structure with the protective element is for example in JP 2008-42950 A and JP 2011-103483 A disclosed.

Wenn die Vorrichtung, die das ESD-Schutzelement enthält, für das spritzgepresste IPM entsprechend dem Fühlstromerfassungsverfahren und dem Hauptstromerfassungsverfahren verwendet wird, treten die oben beschriebenen Probleme auf.When the device including the ESD protection element is used for the injection-molded IPM according to the sense current detection method and the main current sense method, the above-described problems arise.

In JP 2008-42950 A ist das Spannungsstoßschutzschaltungselement, das ein von dem Schaltelement (IGBT) verschiedener Chip ist, bereitgestellt. Mit diesem Aufbau steigt jedoch die Anzahl der Herstellungsvorgänge an. Wenn das Stoßspannungsschutzschaltungselement auf einem getrennten Metallblock angebracht ist, verhindert das außerdem, das gesamte Modul zu verkleinern.In JP 2008-42950 A For example, the surge absorbing protective circuit element that is a chip other than the switching element (IGBT) is provided. With this construction, however, the number of manufacturing operations increases. In addition, when the surge protection circuit element is mounted on a separate metal block, this prevents the entire module from being downsized.

In JP 2011-103483 A ist das ESD-Schutzelement in dem Schaltelement (IGBT-Chip) zwischen dem Fühlstromanschluss und dem Hauptstromanschluss angeordnet. Weiter ist das ESD-Schutzelement in einem monolithischen Aufbau auf demselben Halbleitersubstrat gebildet, auf dem das Schaltelement (IGBT-Chip) gebildet ist. Das ESD-Schutzelement kann vor ESD zwischen dem Fühlstromanschluss und dem Hauptstromanschluss schützen. Bei dem IPM, bei dem der Fühlstromanschluss und der Hauptstromanschluss jeweils als einzelner Anschluss bereitgestellt sind und beide nicht mit einem Referenzpotential (GND) des Systems verbunden sind, kann beispielsweise die ESD, die an den Hauptstromanschluss angelegt wird, auf die Fühlstromanschlussseite des IGBT fließen. Somit kann der ESD-Schutzanschluss den Fühlstromanschluss nicht geeignet vor ESD schützen.In JP 2011-103483 A For example, the ESD protection element is disposed in the switching element (IGBT chip) between the sense current terminal and the main power terminal. Further, the ESD protection element is formed in a monolithic structure on the same semiconductor substrate on which the switching element (IGBT chip) is formed. The ESD protection element can protect against ESD between the sensing power connector and the main power connector. For example, in the IPM in which the sense current terminal and the main power terminal are provided as a single terminal and both are not connected to a reference potential (GND) of the system, the ESD applied to the main power terminal may flow to the sense current terminal side of the IGBT. Thus, the ESD protection terminal can not properly protect the sense current terminal from ESD.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Leistungsmodul bereitzustellen, das in der Lage ist, in geeigneter Weise eine ESD-Schutzfunktion eines Fühlstromanschlusses durchzuführen, ohne einen komplizierten Herstellungsprozess zu erfordern.The object of the present invention is to provide a power module capable of suitably performing an ESD protection function of a sense current terminal without requiring a complicated manufacturing process.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Leistungsmodul gemäß Anspruch 1. Weiterbildungen der Erfindung sind jeweils in den Unteransprüchen angegeben.The object is achieved by a power module according to claim 1. Further developments of the invention are specified in the dependent claims.

Ein Leistungsmodul enthält ein Schaltelement und ein Steuer-IC, das das Schaltelement steuert. Das Steuer-IC enthält einen Controller, der eine Gatespannung des Schaltelements steuert, und eine Schutzschaltung, die elektrisch unabhängig von dem Controller ist und die mit der Masse des Steuer-ICs verbunden ist. Die Schutzschaltung ist nicht mit einer Gateelektrode und einer Hauptstromelektrode des Schaltelements verbunden, und sie ist mit einer Fühlstromelektrode des Schaltelements verbunden.A power module includes a switching element and a control IC that controls the switching element. The control IC includes a controller that controls a gate voltage of the switching element and a protection circuit that is electrically independent of the controller and that is connected to the ground of the control IC. The protection circuit is not connected to a gate electrode and a main current electrode of the switching element, and is connected to a sense current electrode of the switching element.

Die ESD kann zu der Seite der Schutzschaltung fließen, so dass die ESD-Schutzfunktion auf der Seite der Fühlstromelektrode geeignet durchgeführt werden kann, ohne einen komplizierten Herstellungsprozess zu erfordern.The ESD may flow to the side of the protection circuit so that the ESD protection function on the sensing current electrode side is suitably performed can be, without requiring a complicated manufacturing process.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Zeichnungen.Further features and advantages of the invention will become apparent from the description of embodiments with reference to the accompanying drawings.

1 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für einen Schaltungsaufbau eines Leistungsmoduls gemäß einer Ausführungsform zeigt. 1 FIG. 12 is a diagram showing an example of a circuit configuration of a power module according to an embodiment. FIG.

2 und 3 sind Diagramme, die einen konkreten Aufbau eines ESD-Schutzschaltungsabschnitts gemäß der Ausführungsform zeigen. 2 and 3 FIG. 15 is diagrams showing a concrete structure of an ESD protection circuit section according to the embodiment. FIG.

4 ist ein Diagramm, das ein Aufbaubeispiel für einen tatsächlichen Anschlussrahmen des Leistungsmoduls gemäß der Ausführungsform zeigt. 4 FIG. 15 is a diagram showing a structural example of an actual lead frame of the power module according to the embodiment. FIG.

5 ist ein Schaltbild des Leistungsmoduls gemäß der Ausführungsform und ein Diagramm, das einen ESD-Strompfad zeigt. 5 FIG. 12 is a circuit diagram of the power module according to the embodiment and a diagram showing an ESD current path. FIG.

6 ist ein Schaltbild eines Leistungsmoduls gemäß einer Abwandlung und ein Diagramm, das einen ESD-Strompfad zeigt. 6 Fig. 12 is a circuit diagram of a power module according to a modification and a diagram showing an ESD current path.

7 ist ein Diagramm, das ein Aufbaubeispiel für einen tatsächlichen Anschlussrahmen des Leistungsmoduls gemäß der Abwandlung zeigt. 7 FIG. 15 is a diagram showing a structural example of an actual lead frame of the power module according to the modification. FIG.

8 ist ein Schaltbild eines Leistungsmoduls gemäß einer zugrundeliegenden Technik. 8th is a circuit diagram of a power module according to an underlying technique.

Mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen wird eine Ausführungsform beschrieben.An embodiment will be described with reference to the accompanying drawings.

8 ist ein Schaltbild eines Leistungsmoduls gemäß einer zugrundeliegenden Technik. Wie in 8 gezeigt, enthält das Leistungsmodul einen IGBT 20 und ein Steuer-IC 100A, das den IGBT 20 steuert. Das Steuer-IC 100A enthält einen Controller 10, der mit einer Gateelektrode 10D des IGBT 20 verbunden ist, und das Steuer-IC 100A kann eine Gatespannung des IGBT 20 steuern. 8th is a circuit diagram of a power module according to an underlying technique. As in 8th As shown, the power module includes an IGBT 20 and a control IC 100A that the IGBT 20 controls. The control IC 100A contains a controller 10 that with a gate electrode 10D of the IGBT 20 connected, and the control IC 100A can be a gate voltage of the IGBT 20 Taxes.

Ein ESD-Schutzelement 11A ist zwischen einem Fühlstromanschluss 15, der mit einer Fühlstromelektrode 15D des IGBT 20 verbunden ist, und einem Hauptstromanschluss 14, der mit einer Hauptstromelektrode 14D des IGBT 20 verbunden ist, angeordnet. Das ESD-Schutzelement 11A kann von der ESD zwischen dem Fühlstromanschluss 15 und dem Hauptstromanschluss 14 schützen.An ESD protection element 11A is between a sense power connection 15 that with a sense current electrode 15D of the IGBT 20 connected, and a main power connection 14 that with a main current electrode 14D of the IGBT 20 is connected, arranged. The ESD protection element 11A can from the ESD between the sensing power connection 15 and the main power connection 14 protect.

In einem Fall, in dem die ESD beispielsweise an den Hauptstromanschluss 14 angelegt ist, fließt die ESD jedoch über das ESD-Schutzelement 11A auf die Seite des Fühlstromanschlusses 15, und weiter bildet die ESD einen Strompfad X, der von der Gateelektrode 10D des IGBT 20 durch den Controller 10 zu einer Masse 13 des Steuer-IC 100A fließt. Somit kann es auch in einem Fall, in dem das ESD-Schutzelement 11A bereitgestellt ist, misslingen, den Fühlstromanschluss 15 geeignet vor ESD zu schützen.In a case where the ESD, for example, to the main power connection 14 however, the ESD flows through the ESD protection element 11A on the side of the sensing power connection 15 , and further, the ESD forms a current path X from the gate electrode 10D of the IGBT 20 through the controller 10 to a mass 13 of the control IC 100A flows. Thus, even in a case where the ESD protection element 11A is failed, the sensing power connection 15 suitable to protect against ESD.

Eine Ausführungsform, die im Folgenden beschrieben wird, bezieht sich auf ein Leistungsmodul, das die o. g. Probleme verhindert.An embodiment, which will be described below, relates to a power module that satisfies the above-mentioned. Prevents problems.

Für ein in der folgenden Ausführungsform beschriebenes Schaltelement können Halbleitermaterialien verwendet werden. Außerdem können die Halbleitermaterialien einen Halbleiter mit großer Bandlücke einschließen. Halbleiter mit großer Bandlücke bezeichnet im Allgemeinen einen Halbleiter, der eine Breite des verbotenen Bands von etwa 2 eV oder größer hat und ist bekannt als ein Gruppe-iii-Nitrid, repräsentiert durch GaN, ein Gruppe-ii-Nitrid, repräsentiert durch ZnO, ein Gruppe-ii-Chalkogenid, repräsentiert durch ZnSe und SiC.For a switching element described in the following embodiment, semiconductor materials can be used. In addition, the semiconductor materials may include a wide bandgap semiconductor. A wide bandgap semiconductor generally refers to a semiconductor having a forbidden band width of about 2 eV or greater, and is known as a group III nitride represented by GaN, a group II nitride represented by ZnO Group II chalcogenide represented by ZnSe and SiC.

1 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für einen Schaltungsaufbau eines Leistungsmoduls gemäß der Ausführungsform zeigt. Wie in 1 gezeigt, sind eine Mehrzahl von Schaltelementen (IGBTs 20) mit einer Stromfühlfunktion (mit einer Fühlstromelektrode) auf dem Leistungsmodul angebracht. Ein Betrieb jedes IGBT 20 ist durch ein Steuer-IC gesteuert. Weiter ist das Steuer-IC von einer MCU (Micro Control Unit, Mikrosteuereinheit) gesteuert. Das Steuer-IC enthält einen Controller 10 (IC mit niedriger Durchbruchspannung: LVIC, Low Breakdown Voltage IC), einen ESD-Schutzschaltungsabschnitt 11 und einen Überstromerfassungsabschnitt 12. 1 FIG. 15 is a diagram showing an example of a circuit configuration of a power module according to the embodiment. FIG. As in 1 As shown, a plurality of switching elements (IGBTs 20 ) with a current sensing function (with a sense current electrode) mounted on the power module. One operation of each IGBT 20 is controlled by a control IC. Further, the control IC is controlled by an MCU (micro control unit). The control IC contains a controller 10 (Low Breakdown Voltage IC: LVIC) An ESD protection circuit section 11 and an overcurrent detecting section 12 ,

Der Controller 10 steuert eine Gatespannung des IGBT 20 als Reaktion auf ein EIN-Steuersignal oder ein AUS-Steuersignal, das von außen eingegeben wird. Insbesondere wird die Gatespannung als Reaktion auf das EIN-Steuersignal eingeschaltet, um den IGBT 20 zu treiben. Weiter wird die Gatespannung als Reaktion auf das AUS-Steuersignal ausgeschaltet, um das Treiben des IGBT 20 zu beenden.The controller 10 controls a gate voltage of the IGBT 20 in response to an ON control signal or an OFF control signal input from the outside. In particular, the gate voltage is turned on in response to the ON control signal to the IGBT 20 to drive. Further, the gate voltage is turned off in response to the OFF control signal to drive the IGBT 20 to end.

Der Überstromerfassungsabschnitt 12 kann einen Wert eines Stroms erfassen, der durch eine Hauptstromelektrode oder eine Fühlstromelektrode fließt. Der Überstromerfassungsabschnitt 12 gibt in einem Fall, in dem der Wert des Stroms, der zwischen den Elektroden (Anschlüssen) des IGBT 20 fließt, einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet, das AUS-Steuersignal an den Controller 10 aus. Der Controller 10 beendet das Treiben des IGBT 20 unabhängig von dem Zustand des IGBT 20 zu dieser Zeit (EIN-Zustand oder AUS-Zustand).The overcurrent detection section 12 may detect a value of a current flowing through a main current electrode or a sense current electrode. The overcurrent detection section 12 gives in a case where the value of the current between the electrodes (terminals) of the IGBT 20 flows, exceeds a predetermined threshold, the OFF control signal to the controller 10 out. The controller 10 ends the bustle of the IGBT 20 regardless of the state of the IGBT 20 at this time (ON state or OFF state).

Wie in 1 gezeigt, ist ein Erfassungsanschluss des Überstromerfassungsabschnitts 12 mit der Seite der Fühlstromelektrode verbunden, und der Überstromerfassungsabschnitt 12 erfasst den Wert des Stroms, der durch einen Fühlstromanschluss fließt. Insbesondere erfasst der Überstromerfassungsabschnitt 12 einen Spannungsabfall an einem Fühlwiderstand, und wenn der Span nungsabfall eine vorbestimmte Referenzspannung (typischerweise etwa 0,5 V) überschreitet, stellt der Überstromerfassungsabschnitt 12 fest, dass ein Zustand vorliegt, in dem der Wert des Stroms den Schwellenwert überschreitet (Überstromzustand). As in 1 is a detection terminal of the overcurrent detection section 12 connected to the side of the sense current electrode, and the overcurrent sense portion 12 detects the value of the current flowing through a sense current terminal. In particular, the overcurrent detection section detects 12 a voltage drop across a sense resistor, and when the voltage drop exceeds a predetermined reference voltage (typically about 0.5 V), the overcurrent detection section 12 determines that there is a condition in which the value of the current exceeds the threshold (overcurrent condition).

Der Erfassungsanschluss des Überstromerfassungsabschnitts 12 kann auch mit der Seite der Hauptstromelektrode verbunden sein. In diesem Fall erfasst der Überstromerfassungsabschnitt 12 einen Wert eines Stroms, der durch die Hauptstromelektrode fließt.The detection terminal of the overcurrent detection section 12 may also be connected to the side of the main current electrode. In this case, the overcurrent detecting section detects 12 a value of a current flowing through the main current electrode.

Der ESD-Schutzschaltungsabschnitt 11 ist ein Strompfad, durch den die ESD fließt. Der ESD-Schutzschaltungsabschnitt 11 ist elektrisch von dem Controller 10 und dem Überstromerfassungsabschnitt 12 unabhängig und mit der Masse des Steuer-IC verbunden. Weiter ist der ESD-Schutzschaltungsabschnitt 11 nicht mit der Hauptstromelektrode und einer Gateelektrode des IGBT 20 verbunden, und er ist mit der Fühlstromelektrode des IGBT 20 verbunden. Insbesondere ist die Fühlstromelektrode des IGBT 20 über eine verzweigte Verdrahtung mit dem ESD-Schutzschaltungsabschnitt 11 und dem Fühlstromanschluss verbunden.The ESD protection circuit section 11 is a current path through which the ESD flows. The ESD protection circuit section 11 is electrically from the controller 10 and the overcurrent detecting section 12 independent and connected to the mass of the control IC. Next is the ESD protection circuit section 11 not with the main current electrode and a gate electrode of the IGBT 20 connected, and it is connected to the sense current of the IGBT 20 connected. In particular, the sense current electrode of the IGBT 20 via a branched wiring with the ESD protection circuit section 11 and the sense power connection.

Ein konkreter Aufbau des ESD-Schutzschaltungsabschnitts kann eine Schaltung sein, wie sie beispielsweise in 2 oder 3 dargestellt ist. Anders ausgedrückt, wird angenommen, dass sie eine Klemmschaltung ist, die aus einer Kombination von mehreren Dioden gebildet ist, wie es in 2 gezeigt ist (ESD-Schutzschaltungsabschnitt 11C), oder dass sie eine Klemmschaltung ist, die aus einer Kombination von Zehnerdioden zusätzlich zu den Dioden gebildet ist, (ESD-Schutzschaltungsabschnitt 11D in 3).A concrete structure of the ESD protection circuit section may be a circuit such as shown in FIG 2 or 3 is shown. In other words, it is assumed to be a clamp circuit formed of a combination of a plurality of diodes, as shown in FIG 2 is shown (ESD protection circuit section 11C ), or that it is a clamp circuit formed of a combination of tens diodes in addition to the diodes (ESD protection circuit section 11D in 3 ).

4 ist ein Diagramm, das ein Aufbaubeispiel für einen tatsächlichen Anschlussrahmen des Leistungsmoduls gemäß der Ausführungsform zeigt. Wie in 4 gezeigt, ist die Fühlstromelektrode des IGTB über eine verzweigte Verdrahtung mit einem Steuer-IC 100 (ESD-Schutzschaltungsabschnitt) und einem Fühlstromanschluss 15 verbunden. 4 FIG. 15 is a diagram showing a structural example of an actual lead frame of the power module according to the embodiment. FIG. As in 4 As shown, the sense current electrode of the IGTB is a branched wiring with a control IC 100 (ESD protection circuit section) and a sense power connection 15 connected.

5 ist ein Schaltbild des Leistungsmoduls entsprechend zu 4 und ein Diagramm, das einen Strompfad der ESD zeigt. 5 is a circuit diagram of the power module according to 4 and a diagram showing a current path of the ESD.

Wie in 5 gezeigt, enthält das Leistungsmodul den IGBT 20 und das Steuer-IC 100, das den IGBT 20 steuert. Das Steuer-IC 100 enthält den Controller 10, den ESD-Schutzschaltungsabschnitt 11 und den Überstromerfassungsabschnitt 12.As in 5 As shown, the power module contains the IGBT 20 and the control IC 100 that the IGBT 20 controls. The control IC 100 contains the controller 10 , the ESD protection circuit section 11 and the overcurrent detecting section 12 ,

Der Controller 10 steuert die Gatespannung des IGBT 20. Der ESD-Schutzschaltungsabschnitt 11 ist elektrisch von dem Controller 10 unabhängig und ist mit der Masse des Steuer-IC 100 verbunden.The controller 10 controls the gate voltage of the IGBT 20 , The ESD protection circuit section 11 is electrically from the controller 10 independent and is with the mass of the control IC 100 connected.

Der ESD-Schutzschaltungsabschnitt 11 ist nicht mit einer Gateelektrode 10D des IGBT 20 und dessen Hauptstromelektrode 14D verbunden, und er ist mit einer Fühlstromelektrode 15D des IGBT 20 verbunden.The ESD protection circuit section 11 is not with a gate electrode 10D of the IGBT 20 and its main current electrode 14D connected, and he is with a sense current electrode 15D of the IGBT 20 connected.

Ein Hauptstromanschluss 14, der mit der Hauptstromelektrode 14D verbunden ist, ein Fühlstromanschluss 15, der mit der Fühlstromelektrode 15D verbunden ist, und ein Erfassungsanschluss 16, der zum Erfassen eines Werts eines Stroms für den Überstromerfassungsabschnitt 12 bereitgestellt ist, sind jeweils einzeln zu dem Äußeren des Moduls geführt, und sie sind jeweils einzeln von außerhalb des Moduls anschließbar.A main power connection 14 that with the main current electrode 14D connected, a sense power connection 15 that with the sense current electrode 15D connected, and a detection terminal 16 for detecting a value of a current for the overcurrent detection section 12 are each individually guided to the exterior of the module, and they are each individually connectable from outside the module.

Der Erfassungsanschluss 16 des Überstromerfassungsabschnitts 12 kann auch mit der Seite der Hauptstromelektrode 14D verbunden sein. In diesem Fall erfasst der Überstromerfassungsabschnitt 12 den Wert des Stroms, der durch die Seite der Hauptstromelektrode 14D fließt.The detection terminal 16 of the overcurrent detecting section 12 can also with the side of the main current electrode 14D be connected. In this case, the overcurrent detecting section detects 12 the value of the current passing through the side of the main current electrode 14D flows.

Wenn bei diesem Aufbau beispielsweise die ESD an den Fühlstromanschluss 15 angebracht ist, fließt die ESD zu einer Masse 13 des Steuer-IC 100 über den ESD-Schutzschaltungsabschnitt 11 (Strompfad Y). Demzufolge fließt die ESD nicht durch einen Pfad, der die Gateelektrode 10D des IGBT 20 enthält, und somit wird die ESD-Schutzfunktion des Fühlstromanschlusses 15 geeignet durchgeführt, wodurch die ESD-Festigkeit des IGBT 20 verbessert werden kann.For example, with this setup, the ESD is connected to the sensing power connector 15 is attached, the ESD flows to a mass 13 of the control IC 100 via the ESD protection circuit section 11 (Rung Y). As a result, the ESD does not flow through a path connecting the gate electrode 10D of the IGBT 20 contains, and thus the ESD protection function of the sensing current connection 15 performed suitably, thereby increasing the ESD strength of the IGBT 20 can be improved.

6 ist ein Schaltbild eines Leistungsmoduls gemäß einer Abwandlung und ein Diagramm, das einen ESD-Strompfad zeigt. 6 Fig. 12 is a circuit diagram of a power module according to a modification and a diagram showing an ESD current path.

Wie in 6 gezeigt ist, enthält das Leistungsmodul einen IGBT 20 und ein Steuer-IC 100B, das den IGBT 20 steuert. Das Steuer-IC 100B enthält einen Controller 10, einen ESD-Schutzschaltungsabschnitt 11B und einen Überstromerfassungsabschnitt 12.As in 6 is shown, the power module contains an IGBT 20 and a control IC 100B that the IGBT 20 controls. The control IC 100B contains a controller 10 , an ESD protection circuit section 11B and an overcurrent detecting section 12 ,

Der ESD-Schutzschaltungsabschnitt 11B ist anders als der in 5 gezeigte sowohl mit einer Fühlstromelektrode 15D und einem Fühlstromanschluss 15 an verschiedenen Punkten verbunden. Anders ausgedrückt ist die Fühlstromelektrode 15D des IGBT 20 über den ESD-Schutzschaltungsabschnitt 11B mit dem Fühlstromanschluss 15 verbunden. Bei diesem Aufbau ist eine ESD-Schutzschaltung in einen Fühlstrompfad eingesetzt, wodurch die Flexibilität einer Form eines Anschlussrahmens verbessert sein kann.The ESD protection circuit section 11B is different than the one in 5 shown with both a sense current electrode 15D and a sense power connection 15 connected at different points. In other words, the sense current electrode is 15D of the IGBT 20 via the ESD protection circuit section 11B with the sensing power connection 15 connected. In this structure, an ESD protection circuit is inserted in a sense current path, whereby the flexibility of a form of lead frame can be improved.

Ein Erfassungsanschluss 16 des Überstromerfassungsabschnitts 12 kann auch mit einer Seite der Hauptstromelektrode 14D verbunden sein. In diesem Fall erfasst der Überstromerfassungsabschnitt 12 den Wert des Stroms, der durch die Seite der Hauptstromelektrode 14D fließt.A detection terminal 16 of the overcurrent detecting section 12 can also with one side of the main current electrode 14D be connected. In this case, the overcurrent detecting section detects 12 the value of the current passing through the side of the main current electrode 14D flows.

Wenn bei diesem Aufbau beispielsweise die ESD an den Fühlstromanschluss 15 angelegt wird, fließt die ESD über den ESD-Schutzschaltungsabschnitt 11B (Strompfad Z) zu einer Masse 13 des Steuer-IC 100B. Dementsprechend fließt die ESD nicht durch einen Pfad, der eine Gateelektrode 10D des IGBT 20 enthält, und somit ist die ESD-Schutzfunktion des Fühlstromanschlusses 15 geeignet durchgeführt, wodurch die ESD-Festigkeit des IGBT 20 verbessert werden kann.For example, with this setup, the ESD is connected to the sensing power connector 15 is applied, the ESD flows through the ESD protection circuit section 11B (Rung Z) to a mass 13 of the control IC 100B , Accordingly, the ESD does not flow through a path that forms a gate electrode 10D of the IGBT 20 contains, and thus is the ESD protection function of the sensing power connector 15 performed suitably, thereby increasing the ESD strength of the IGBT 20 can be improved.

7 ist ein Diagramm, das ein Aufbaubeispiel für einen tatsächlichen Anschlussrahmen entsprechend 6 zeigt. Wie in 7 gezeigt, ist die Fühlstromelektrode des IGBT über das Steuer-IC 100E (den ESD-Schutzschaltungsabschnitt) mit dem Fühlstromanschluss 15 verbunden. 7 is a diagram corresponding to a structural example of an actual lead frame 6 shows. As in 7 As shown, the sense current electrode of the IGBT is above the control IC 100E (the ESD protection circuit section) with the sense power connection 15 connected.

Gemäß der Ausführungsform sind der IGBT 20, der als Schaltelement dient, und das Steuer-IC 100, das den IGBT 20 steuert, bereitgestellt.According to the embodiment, the IGBT 20 serving as a switching element and the control IC 100 that the IGBT 20 controls, provided.

Das Steuer-IC 100 enthält den Controller 10, der die Gatespannung des IGBT 20 steuert, und den ESD-Schutzschaltungsabschnitt 11, der elektrisch unabhängig von dem Controller 10 ist und als eine Schutzschaltung dient, die mit der Masse des Steuer-IC 100 verbunden ist.The control IC 100 contains the controller 10 , which is the gate voltage of the IGBT 20 controls, and the ESD protection circuit section 11 that is electrically independent of the controller 10 is and serves as a protection circuit that matches the ground of the control IC 100 connected is.

Der ESD-Schutzschaltungsabschnitt 11 ist nicht mit der Gateelektrode 10D des IGBT 20 und dessen Hauptstromelektrode 14D verbunden, und er ist mit der Fühlstromelektrode 15D des IGBT 20 verbunden.The ESD protection circuit section 11 is not with the gate electrode 10D of the IGBT 20 and its main current electrode 14D connected, and he is with the sense current electrode 15D of the IGBT 20 connected.

Das Steuer-IC und der ESD-Schutzschaltungsabschnitt 11 können durch das Steuer-IC 100D und den ESD-Schutzschaltungsabschnitt 11B ersetzt sein.The control IC and the ESD protection circuit section 11 can through the control ic 100D and the ESD protection circuit section 11B be replaced.

Bei diesem Aufbau kann die ESD zu der Seite des ESD-Schutzschaltungsabschnitts 11 (oder des ESD-Schutzschaltungsabschnitts 11B) fließen, so dass kein komplizierter Herstellungsvorgang erforderlich ist und die ESD-Schutzfunktion auf der Seite der Fühlstromelektrode 15D geeignet durchgeführt werden kann.With this structure, the ESD can become the side of the ESD protection circuit section 11 (or the ESD protection circuit section 11B ) flow, so that no complicated manufacturing process is required and the ESD protection function on the side of the sensing current electrode 15D can be carried out suitably.

Außerdem enthält das Steuer-IC 100 gemäß der Ausführungsform den Überstromerfassungsabschnitt 12, der als Erfassungsabschnitt dient, der in der Lage ist, den Wert des Stroms zu erfassen, der durch die Hauptstromelektrode 14D oder die Fühlstromelektrode 15D fließt.In addition, the control IC contains 100 according to the embodiment, the overcurrent detecting section 12 serving as the detection section capable of detecting the value of the current passing through the main current electrode 14D or the sense current electrode 15D flows.

Der Überstromerfassungsabschnitt 12 gibt ein AUS-Steuersignal aus, wenn der Wert des Stroms, der durch die Hauptstromelektrode 14D oder die Fühlstromelektrode 15D fließt, einen Schwellenwert überschreitet, und der Controller 10 steuert die Gatespannung als Reaktion auf das AUS-Steuersignal.The overcurrent detection section 12 outputs an OFF control signal when the value of the current flowing through the main current electrode 14D or the sense current electrode 15D flows, exceeds a threshold, and the controller 10 controls the gate voltage in response to the OFF control signal.

Das Steuer-IC 100 kann durch das Steuer-IC 100B ersetzt sein.The control IC 100 can through the control ic 100B be replaced.

Wenn bei diesem Aufbau ESD erzeugt wird, wird das Ansteuern des IGBT 20 beendet, und somit kann die ESD zu der Seite des ESD-Schutzschaltungsabschnitts 11 (oder des ESD-Schutzschaltungsabschnitts 11B) fließen.In this construction, when ESD is generated, the driving of the IGBT becomes 20 stops, and thus the ESD may go to the side of the ESD protection circuit section 11 (or the ESD protection circuit section 11B ) flow.

Weiter ist gemäß der Ausführungsform die Fühlstromelektrode 15D über eine verzweigte Verdrahtung mit dem ESD-Schutzschaltungsabschnitt 11 und dem Fühlstromanschluss 15 verbunden.Further, according to the embodiment, the sense current electrode 15D via a branched wiring with the ESD protection circuit section 11 and the sensing power connection 15 connected.

Wenn bei diesem Aufbau beispielsweise die ESD an dem Fühlstromanschluss 15 anliegt, fließt die ESD über den ESD-Schutzschaltungsabschnitt 11 zu der Masse 13 des Steuer-IC 100. Dementsprechend fließt die ESD nicht durch einen Pfad, der die Gateelektrode 10D des IGTB 20 enthält, und somit wird die ESD-Schutzfunktion des Fühlstromanschlusses 15 passend durchgeführt, wodurch die ESD-Festigkeit des IGBT 20 verbessert werden kann.For example, if in this setup the ESD is at the sensing power connector 15 is applied, the ESD flows through the ESD protection circuit section 11 to the crowd 13 of the control IC 100 , Accordingly, the ESD does not flow through a path connecting the gate electrode 10D of the IGTB 20 contains, and thus the ESD protection function of the sensing current connection 15 performed suitably, reducing the ESD strength of the IGBT 20 can be improved.

Auch wenn die Materialeigenschaften und die Materialien der Bestandteile, die Bedingungen für die Ausführung und dergleichen in der Ausführungsform beschrieben sind, dienen diese nur als Beispiele und sind nicht auf die oben beschriebenen eingeschränkt.Although the material properties and the constituent materials, conditions of execution and the like are described in the embodiment, these are only examples and are not limited to those described above.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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  • JP 2011-103483 A [0007, 0010] JP 2011-103483 A [0007, 0010]

Claims (5)

Ein Leistungsmodul, das enthält: ein Schaltelement (20) und ein Steuer-IC (100; 100B), das das Schaltelement (20) steuert, wobei das Steuer-IC (100; 100B) enthält: einen Controller (10), der eine Gatespannung des Schaltelements (20) steuert, und eine Schutzschaltung (11; 11B), die elektrisch unabhängig von dem Controller (10) ist und die mit der Masse des Steuer-ICs (100; 100B) verbunden ist, wobei die Schutzschaltung (11; 11B) nicht mit einer Gateelektrode (10D) und einer Hauptstromelektrode (14D) des Schaltelements (20) verbunden ist und mit einer Fühlstromelektrode (15D) des Schaltelements (20) verbunden ist.A power module that includes: a switching element ( 20 ) and a control IC ( 100 ; 100B ), which is the switching element ( 20 ), wherein the control IC ( 100 ; 100B ) contains: a controller ( 10 ), which has a gate voltage of the switching element ( 20 ), and a protection circuit ( 11 ; 11B ) that are electrically independent of the controller ( 10 ) and that with the mass of the control IC ( 100 ; 100B ), the protection circuit ( 11 ; 11B ) not with a gate electrode ( 10D ) and a main current electrode ( 14D ) of the switching element ( 20 ) and with a sense current electrode ( 15D ) of the switching element ( 20 ) connected is. Ein Leistungsmodul gemäß Anspruch 1, bei dem das Steuer-IC (100; 100B) weiter einen Stromerfassungsabschnitt (12) enthält, der einen Wert eines Stroms erfasst, der durch die Hauptstromelektrode (14D) oder die Fühlstromelektrode (15D) fließt, der Stromerfassungsabschnitt (12) ein AUS-Steuersignal ausgibt, wenn der Wert des durch die Hauptstromelektrode (14D) oder die Fühlstromelektrode (15D) fließenden Stroms einen Schwellenwert überschreitet und der Controller (10) die Gatespannung als Reaktion auf das AUS-Steuersignal steuert.A power module according to claim 1, wherein the control IC ( 100 ; 100B ) further comprises a current detection section ( 12 ), which detects a value of a current passing through the main current electrode ( 14D ) or the sense current electrode ( 15D ) flows, the current detection section ( 12 ) outputs an OFF control signal when the value of the signal passing through the main current electrode ( 14D ) or the sense current electrode ( 15D ) flowing current exceeds a threshold and the controller ( 10 ) controls the gate voltage in response to the OFF control signal. Ein Leistungsmodul gemäß Anspruch 2, bei dem ein Hauptstromanschluss (14), der mit der Hauptstromelektrode (14D) verbunden ist, ein Fühlstromanschluss (15), der mit der Fühlstromelektrode (15D) verbunden ist, und ein Erfassungsanschluss (16), der zum Erfassen eines Stromwerts für den Stromerfassungsabschnitt (12) bereitgestellt ist, so bereitgestellt sind, dass sie einzeln von außerhalb des Moduls anschließbar sind.A power module according to claim 2, wherein a main power connection ( 14 ) connected to the main current electrode ( 14D ), a sense current connection ( 15 ) connected to the sensing current electrode ( 15D ), and a detection terminal ( 16 ) for detecting a current value for the current detection section (Fig. 12 ) are provided so as to be individually connectable from outside the module. Ein Leistungsmodul gemäß Anspruch 3, bei dem die Fühlstromelektrode (15D) über eine verzweigte Verdrahtung mit der Schutzschaltung (11) und dem Fühlstromanschluss (15) verbunden ist.A power module according to claim 3, wherein the sense current electrode ( 15D ) via a branched wiring with the protection circuit ( 11 ) and the sensing power connection ( 15 ) connected is. Ein Leistungsmodul gemäß Anspruch 3, bei dem die Fühlstromelektrode (15D) über die Schutzschaltung (11B) mit dem Fühlstromanschluss (15) verbunden ist.A power module according to claim 3, wherein the sense current electrode ( 15D ) via the protection circuit ( 11B ) with the sensing current connection ( 15 ) connected is.
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