JP2000060105A - モジュール内温度検出装置 - Google Patents
モジュール内温度検出装置Info
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- JP2000060105A JP2000060105A JP10225641A JP22564198A JP2000060105A JP 2000060105 A JP2000060105 A JP 2000060105A JP 10225641 A JP10225641 A JP 10225641A JP 22564198 A JP22564198 A JP 22564198A JP 2000060105 A JP2000060105 A JP 2000060105A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 パワー素子モジュール内に封止された半導体
チップの温度を精度良く測定することができなかった。 【解決手段】 パワー素子モジュール２と外部部品を接
続する電極端子２４には、樹脂等の絶縁材２８を介して
温度センサ５が接続されている。電極端子２４は熱伝導
率が高い金属細線２５を介して半導体チップ２１と接続
されているため、半導体チップ２１とほぼ同じ温度にな
る。また、絶縁材２８は熱伝導率が低いが、温度センサ
５と電極端子２４を電気的に絶縁できる程度の厚さで良
いので、絶縁材２８を介しても十分温度センサに半導体
チップ２１の熱は伝搬する。そのため、半導体チップ２
１の温度を温度センサ５で精度良く検出することが可能
となる。
チップの温度を精度良く測定することができなかった。 【解決手段】 パワー素子モジュール２と外部部品を接
続する電極端子２４には、樹脂等の絶縁材２８を介して
温度センサ５が接続されている。電極端子２４は熱伝導
率が高い金属細線２５を介して半導体チップ２１と接続
されているため、半導体チップ２１とほぼ同じ温度にな
る。また、絶縁材２８は熱伝導率が低いが、温度センサ
５と電極端子２４を電気的に絶縁できる程度の厚さで良
いので、絶縁材２８を介しても十分温度センサに半導体
チップ２１の熱は伝搬する。そのため、半導体チップ２
１の温度を温度センサ５で精度良く検出することが可能
となる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気自動車に使用
される電力用パワー素子モジュール内に封止された半導
体チップの温度検出装置に関する。
される電力用パワー素子モジュール内に封止された半導
体チップの温度検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】電気自動車等の電動機のコイルに所定の
交流電力を供給するインバータは、電力用スイッチング
素子、平滑用コンデンサ等で構成されている。電力用半
導体としては、ＩＧＢＴやパワーＭＯＳＦＥＴ等の半導
体チップに形成されたパワー素子が用いられている。パ
ワー素子が形成された半導体チップは、パワー素子モジ
ュールに封止されている。
交流電力を供給するインバータは、電力用スイッチング
素子、平滑用コンデンサ等で構成されている。電力用半
導体としては、ＩＧＢＴやパワーＭＯＳＦＥＴ等の半導
体チップに形成されたパワー素子が用いられている。パ
ワー素子が形成された半導体チップは、パワー素子モジ
ュールに封止されている。
【０００３】このようなパワー素子モジュールにおいて
は、封止されているパワー素子自体に大電流が流れるた
め、このパワー素子が発熱し熱破壊が起こる場合があ
る。このような熱破壊を防止するために、封止されてい
る半導体チップの温度を測定し、チップ温度がある温度
を超えるとインバータの出力を制限する等の制御を行う
ことが必要となる。このような制御を行うためには、封
止された半導体チップの温度を精度良く測定する必要が
あり、従来、半導体チップの温度を測定するために、パ
ワー素子モジュール内に半導体チップと共にサーミスタ
等の温度センサを封止したりしていた。
は、封止されているパワー素子自体に大電流が流れるた
め、このパワー素子が発熱し熱破壊が起こる場合があ
る。このような熱破壊を防止するために、封止されてい
る半導体チップの温度を測定し、チップ温度がある温度
を超えるとインバータの出力を制限する等の制御を行う
ことが必要となる。このような制御を行うためには、封
止された半導体チップの温度を精度良く測定する必要が
あり、従来、半導体チップの温度を測定するために、パ
ワー素子モジュール内に半導体チップと共にサーミスタ
等の温度センサを封止したりしていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、半導体
チップと共にサーミスタ等の温度センサを封止した場
合、半導体チップと温度センサの間に回路基板等の熱伝
導率が低い部材が介在するので、精度良く温度を測定す
ることができなかった。
チップと共にサーミスタ等の温度センサを封止した場
合、半導体チップと温度センサの間に回路基板等の熱伝
導率が低い部材が介在するので、精度良く温度を測定す
ることができなかった。
【０００５】本発明は、上記課題に鑑みなされたもので
あり、モジュール内に封止された半導体チップの温度を
精度良く検出できるモジュール内温度検出装置を提供す
ることを目的とする。
あり、モジュール内に封止された半導体チップの温度を
精度良く検出できるモジュール内温度検出装置を提供す
ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、パワー素子が
封入され、その表面にパワー素子と金属細線で接続され
た電極端子を有するパワー素子モジュールにおけるモジ
ュール内温度検出装置であって、前記電極端子に絶縁材
料を介して温度検出素子を取り付け、この温度検出素子
によりモジュール内温度を検出することを特徴とする。
封入され、その表面にパワー素子と金属細線で接続され
た電極端子を有するパワー素子モジュールにおけるモジ
ュール内温度検出装置であって、前記電極端子に絶縁材
料を介して温度検出素子を取り付け、この温度検出素子
によりモジュール内温度を検出することを特徴とする。
【０００７】また、本発明は、パワー素子が封入され、
その表面にパワー素子と金属細線で接続された電極端子
を有するパワー素子モジュールにおけるモジュール内温
度検出装置であって、前記電極端子に取り付けられ他の
部材との電気的接続を行う金属配線に接続されモジュー
ル外の他の部品と電気的に接続される金属配線に絶縁材
料を介して温度検出素子を取り付け、この温度検出素子
によりモジュール内温度を検出することを特徴とする。
その表面にパワー素子と金属細線で接続された電極端子
を有するパワー素子モジュールにおけるモジュール内温
度検出装置であって、前記電極端子に取り付けられ他の
部材との電気的接続を行う金属配線に接続されモジュー
ル外の他の部品と電気的に接続される金属配線に絶縁材
料を介して温度検出素子を取り付け、この温度検出素子
によりモジュール内温度を検出することを特徴とする。
【０００８】このように、本発明においては、モジュー
ル内に封止された半導体チップと熱伝導率が高い材質で
接続された電極端子が、半導体チップとほぼ同じ温度と
なることを利用し、電極端子や電極端子に接続された別
の金属配線に、温度検出素子を接続することにより、精
度の高いモジュール内半導体チップの温度検出が可能と
なった。
ル内に封止された半導体チップと熱伝導率が高い材質で
接続された電極端子が、半導体チップとほぼ同じ温度と
なることを利用し、電極端子や電極端子に接続された別
の金属配線に、温度検出素子を接続することにより、精
度の高いモジュール内半導体チップの温度検出が可能と
なった。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態（以下
実施形態という）を、図面に従って説明する。
実施形態という）を、図面に従って説明する。
【００１０】図１には、本実施形態のモジュール内半導
体チップ温度検出装置を備えた、電動機に電力を供給す
る電力供給回路の概略図が示されている。電力供給回路
１は、半導体チップ上に形成されたＩＧＢＴ等の図示し
ていないパワー素子が封止されたパワー素子モジュール
２，平滑用コンデンサ３、パワー素子モジュール２に電
源電圧を供給する電池４から構成される。パワー素子モ
ジュール２は六個のパワー素子を内蔵し、これらの切り
替えによって、電池４からの直流電力を所定の交流電力
に変換するインバータとして機能する。制御部６は、ア
クセル開度、電動機の回転数などから、電動機の出力ト
ルクを計算し、これに見合った出力トルクが得られるよ
うに、インバータを制御する。従って、電動機の出力が
ドライバの指示に従ったものとなり、電気自動車が走行
する。
体チップ温度検出装置を備えた、電動機に電力を供給す
る電力供給回路の概略図が示されている。電力供給回路
１は、半導体チップ上に形成されたＩＧＢＴ等の図示し
ていないパワー素子が封止されたパワー素子モジュール
２，平滑用コンデンサ３、パワー素子モジュール２に電
源電圧を供給する電池４から構成される。パワー素子モ
ジュール２は六個のパワー素子を内蔵し、これらの切り
替えによって、電池４からの直流電力を所定の交流電力
に変換するインバータとして機能する。制御部６は、ア
クセル開度、電動機の回転数などから、電動機の出力ト
ルクを計算し、これに見合った出力トルクが得られるよ
うに、インバータを制御する。従って、電動機の出力が
ドライバの指示に従ったものとなり、電気自動車が走行
する。
【００１１】パワー素子モジュール２内のパワー素子は
電流が流れると発熱し、その熱でパワー素子が搭載され
た半導体チップの温度が上昇し、パワー素子が熱破壊さ
れる場合がある。そのために、パワー素子モジュール２
内の半導体チップ温度を検出するために、パワー素子モ
ジュール２に温度センサ５が接続されていて、パワー素
子モジュール２内の温度を監視している。温度センサ５
は、例えば、サーミスタ等の温度を感知して電気的出力
が得られる素子であればよい。温度センサ５で検出され
た温度情報は、制御部６に入力されており、制御部６は
必要な場合は、電力供給回路１から図示していない電動
機への出力を制限したり、スイッチ７をＯＦＦにして電
力供給回路１の出力を禁止する。
電流が流れると発熱し、その熱でパワー素子が搭載され
た半導体チップの温度が上昇し、パワー素子が熱破壊さ
れる場合がある。そのために、パワー素子モジュール２
内の半導体チップ温度を検出するために、パワー素子モ
ジュール２に温度センサ５が接続されていて、パワー素
子モジュール２内の温度を監視している。温度センサ５
は、例えば、サーミスタ等の温度を感知して電気的出力
が得られる素子であればよい。温度センサ５で検出され
た温度情報は、制御部６に入力されており、制御部６は
必要な場合は、電力供給回路１から図示していない電動
機への出力を制限したり、スイッチ７をＯＦＦにして電
力供給回路１の出力を禁止する。
【００１２】次に、図２に従って、第一の実施形態の温
度センサを備えたパワー素子モジュールの構成を説明す
る。
度センサを備えたパワー素子モジュールの構成を説明す
る。
【００１３】パワー素子モジュール２は、表面にＩＧＢ
ＴやＭＯＳＦＥＴ等の図示していないパワー素子が形成
された半導体チップ２１と、半導体チップ２１とパワー
素子モジュール２の外部の電子部品とを電気的に絶縁す
るための絶縁基板２２と、半導体チップ２１で発生した
熱を放熱する放熱用金属板２３と、パワー素子モジュー
ル２と外部部品を電気的に接続するための電極端子２４
と、電極端子２４と半導体チップ２１上の図示されてい
ない入出力パッドとを接続する金属細線２５とで構成さ
れる。これらの部品は樹脂等で封止され、一つのパワー
素子モジュール２となる。半導体チップ２１は絶縁基板
２２上に半田２６で半田付けされている。半導体チップ
２１上のパワー素子が動作すると、その電流でパワー素
子が発熱し、半導体チップ２１のチップ温度が上昇す
る。半導体チップ２１の温度を下げるために、絶縁基板
２２はさらに放熱用金属板２３上に半田２７で半田付け
されている。半導体チップ２１で生じた熱は、絶縁基板
２２を介して、放熱用金属板２３から放熱される。パワ
ー素子モジュール２の外部の電子部品と半導体チップ２
１上のパワー素子とを電気的に接続するために、半導体
チップ２１上の図示されていない入出力パッドと電極端
子２４とは、ＡｕやＡｌ等の金属細線２５でワイヤボン
ディングされている。
ＴやＭＯＳＦＥＴ等の図示していないパワー素子が形成
された半導体チップ２１と、半導体チップ２１とパワー
素子モジュール２の外部の電子部品とを電気的に絶縁す
るための絶縁基板２２と、半導体チップ２１で発生した
熱を放熱する放熱用金属板２３と、パワー素子モジュー
ル２と外部部品を電気的に接続するための電極端子２４
と、電極端子２４と半導体チップ２１上の図示されてい
ない入出力パッドとを接続する金属細線２５とで構成さ
れる。これらの部品は樹脂等で封止され、一つのパワー
素子モジュール２となる。半導体チップ２１は絶縁基板
２２上に半田２６で半田付けされている。半導体チップ
２１上のパワー素子が動作すると、その電流でパワー素
子が発熱し、半導体チップ２１のチップ温度が上昇す
る。半導体チップ２１の温度を下げるために、絶縁基板
２２はさらに放熱用金属板２３上に半田２７で半田付け
されている。半導体チップ２１で生じた熱は、絶縁基板
２２を介して、放熱用金属板２３から放熱される。パワ
ー素子モジュール２の外部の電子部品と半導体チップ２
１上のパワー素子とを電気的に接続するために、半導体
チップ２１上の図示されていない入出力パッドと電極端
子２４とは、ＡｕやＡｌ等の金属細線２５でワイヤボン
ディングされている。
【００１４】電極端子２４には、樹脂等の絶縁材２８を
介して温度センサ５が接続されている。電極端子２４と
温度センサ５との間に絶縁材２８を挟むのは、温度セン
サ５からの温度情報を図１の制御部６に出力するため
に、電極端子２４と温度センサ５を電気的に絶縁させる
必要があるためである。金属細線２５と電極端子２４
は、電気伝導率が高い材料でできており、一般的に熱伝
導率も高いので、電極端子２４は半導体チップ２１とほ
ぼ同じ温度になる。また、絶縁材２８は熱伝導率が低い
が、温度センサ５と電極端子２４を電気的に絶縁できる
程度の厚さで良いので、絶縁材２８を介しても十分温度
センサ５に半導体チップ２１の熱は伝搬する。そのた
め、半導体チップ２１の温度を温度センサ５で精度良く
検出することが可能である。検出した温度情報は、図１
に示したように、制御部６に出力され、必要に応じて電
力供給回路の出力制御等が行われる。
介して温度センサ５が接続されている。電極端子２４と
温度センサ５との間に絶縁材２８を挟むのは、温度セン
サ５からの温度情報を図１の制御部６に出力するため
に、電極端子２４と温度センサ５を電気的に絶縁させる
必要があるためである。金属細線２５と電極端子２４
は、電気伝導率が高い材料でできており、一般的に熱伝
導率も高いので、電極端子２４は半導体チップ２１とほ
ぼ同じ温度になる。また、絶縁材２８は熱伝導率が低い
が、温度センサ５と電極端子２４を電気的に絶縁できる
程度の厚さで良いので、絶縁材２８を介しても十分温度
センサ５に半導体チップ２１の熱は伝搬する。そのた
め、半導体チップ２１の温度を温度センサ５で精度良く
検出することが可能である。検出した温度情報は、図１
に示したように、制御部６に出力され、必要に応じて電
力供給回路の出力制御等が行われる。
【００１５】また、温度センサ５は図３に示すように、
電極端子２４のパワー素子モジュール内側に絶縁材２８
を介して接続し、パワー素子モジュール２内に封止して
もよい。
電極端子２４のパワー素子モジュール内側に絶縁材２８
を介して接続し、パワー素子モジュール２内に封止して
もよい。
【００１６】図４には、第二の実施形態のモジュール内
半導体チップ温度検出装置を備えたパワー素子モジュー
ルが示されている。バスバー４０はパワー素子モジュー
ル２と平滑用コンデンサ３とを接続する金属配線であ
り、電極端子２４にネジ４１で固定されており、平滑用
コンデンサ３にネジ４２で固定されている。図２と同様
に、電極端子２４は半導体チップ２１と金属細線２５で
接続されているので、半導体チップ２１とほぼ同じ温度
となる。そして、バスバー４０は、通常金属製であり熱
伝導率も高いため、バスバー４０も半導体チップ２１と
ほぼ同じ温度となる。そのため、バスバー４０に絶縁材
２８を介して温度センサ５に接続して、精度良くチップ
温度を検出することが可能である。
半導体チップ温度検出装置を備えたパワー素子モジュー
ルが示されている。バスバー４０はパワー素子モジュー
ル２と平滑用コンデンサ３とを接続する金属配線であ
り、電極端子２４にネジ４１で固定されており、平滑用
コンデンサ３にネジ４２で固定されている。図２と同様
に、電極端子２４は半導体チップ２１と金属細線２５で
接続されているので、半導体チップ２１とほぼ同じ温度
となる。そして、バスバー４０は、通常金属製であり熱
伝導率も高いため、バスバー４０も半導体チップ２１と
ほぼ同じ温度となる。そのため、バスバー４０に絶縁材
２８を介して温度センサ５に接続して、精度良くチップ
温度を検出することが可能である。
【００１７】このように、以上の実施形態では、電極端
子２４は半導体チップ２１とほぼ同じ温度となるので、
電極端子２４に温度センサ５を接続したり、電極端子２
４に接続されたバスバー４０に温度センサ５を接続する
ことで、精度良く半導体チップ２１の温度を測定するこ
とが可能となる。
子２４は半導体チップ２１とほぼ同じ温度となるので、
電極端子２４に温度センサ５を接続したり、電極端子２
４に接続されたバスバー４０に温度センサ５を接続する
ことで、精度良く半導体チップ２１の温度を測定するこ
とが可能となる。
【００１８】
【発明の効果】以上のように、本発明では、封止された
半導体チップと熱伝導率の高い部材で接続された場所に
温度検出装置を接続するため、モジュール内に封止され
た半導体チップの温度を精度良く検出することが可能で
ある。
半導体チップと熱伝導率の高い部材で接続された場所に
温度検出装置を接続するため、モジュール内に封止され
た半導体チップの温度を精度良く検出することが可能で
ある。
【図１】 本実施形態の温度検出装置を備えた電力供給
回路の概略図である。
回路の概略図である。
【図２】 第一の実施形態の電極端子に温度センサを備
えたパワー素子モジュールの断面図である。
えたパワー素子モジュールの断面図である。
【図３】 第一の実施形態において温度センサを封止し
たパワー素子モジュールの断面図である。
たパワー素子モジュールの断面図である。
【図４】 第二の実施形態の電極端子に温度センサを備
えたパワー素子モジュールの断面図である。
えたパワー素子モジュールの断面図である。
１ 電力供給回路、２ パワー素子モジュール、３ 平
滑用コンデンサ、４電池、５ 温度センサ、７ スイッ
チ、２１ 半導体チップ、２２ 絶縁基板、２３ 放熱
用金属板、２４ 電極端子、２５ 金属細線、２６，２
７ 半田、２８ 絶縁材、４０ バスバー、４１，４２
ネジ。
滑用コンデンサ、４電池、５ 温度センサ、７ スイッ
チ、２１ 半導体チップ、２２ 絶縁基板、２３ 放熱
用金属板、２４ 電極端子、２５ 金属細線、２６，２
７ 半田、２８ 絶縁材、４０ バスバー、４１，４２
ネジ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鹿田 勝也 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 山川 崇尚 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 Ｆターム(参考） 5H007 AA05 BB06 CA01 CC23 DC08 FA09 HA03 HA04 HA05 5H740 AA08 BA11 BB09 BB10 MM08 PP02 PP03 PP04 PP05
Claims (2)
- 【請求項１】 パワー素子が封入され、その表面にパワ
ー素子と金属細線で接続された電極端子を有するパワー
素子モジュールにおけるモジュール内温度検出装置であ
って、 前記電極端子に絶縁材料を介して温度検出素子を取り付
け、この温度検出素子によりモジュール内温度を検出す
ることを特徴とするモジュール内温度検出装置。 - 【請求項２】 パワー素子が封入され、その表面にパワ
ー素子と金属細線で接続された電極端子を有するパワー
素子モジュールにおけるモジュール内温度検出装置であ
って、 前記電極端子に取り付けられ他の部材との電気的接続を
行う金属配線に接続されモジュール外の他の部品と電気
的に接続される金属配線に絶縁材料を介して温度検出素
子を取り付け、この温度検出素子によりモジュール内温
度を検出することを特徴とするモジュール内温度検出装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10225641A JP2000060105A (ja) | 1998-08-10 | 1998-08-10 | モジュール内温度検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10225641A JP2000060105A (ja) | 1998-08-10 | 1998-08-10 | モジュール内温度検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000060105A true JP2000060105A (ja) | 2000-02-25 |
Family
ID=16832493
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10225641A Pending JP2000060105A (ja) | 1998-08-10 | 1998-08-10 | モジュール内温度検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000060105A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7456531B2 (en) | 2003-07-24 | 2008-11-25 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Switching device, generator-motor apparatus using switching device, drive system including generator-motor apparatus, and computer-readable recording medium on which a program for directing computer to perform control of generator-motor apparatus is recorded |
| JP2012100412A (ja) * | 2010-11-01 | 2012-05-24 | Mitsubishi Electric Corp | Ｄｃ／ｄｃコンバータ |
| JPWO2012042899A1 (ja) * | 2010-10-01 | 2014-02-06 | パナソニック株式会社 | 電動コンプレッサ |
| KR20210017693A (ko) * | 2019-08-09 | 2021-02-17 | 주식회사 이온팜스 | 휴대형 수소수 제조 장치 |
| JP7118314B1 (ja) * | 2021-04-21 | 2022-08-15 | 三菱電機株式会社 | 電力変換装置、および電力変換装置の制御方法 |
-
1998
- 1998-08-10 JP JP10225641A patent/JP2000060105A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7456531B2 (en) | 2003-07-24 | 2008-11-25 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Switching device, generator-motor apparatus using switching device, drive system including generator-motor apparatus, and computer-readable recording medium on which a program for directing computer to perform control of generator-motor apparatus is recorded |
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| JPWO2012042899A1 (ja) * | 2010-10-01 | 2014-02-06 | パナソニック株式会社 | 電動コンプレッサ |
| JP5899502B2 (ja) * | 2010-10-01 | 2016-04-06 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 電動コンプレッサ |
| JP2012100412A (ja) * | 2010-11-01 | 2012-05-24 | Mitsubishi Electric Corp | Ｄｃ／ｄｃコンバータ |
| KR20210017693A (ko) * | 2019-08-09 | 2021-02-17 | 주식회사 이온팜스 | 휴대형 수소수 제조 장치 |
| KR102283295B1 (ko) * | 2019-08-09 | 2021-07-29 | 주식회사 이온팜스 | 휴대형 수소수 제조 장치 |
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