JP2002164509A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電磁妨害波耐性の高い温度検出機能を有する
半導体装置を提供する。 【解決手段】 半導体装置は、半導体基板３１上に設け
られた温度検出用センサ１と、前記温度検出用センサか
ら信号を検出する検出回路１０と、前記温度検出用セン
サと前記検出回路とを電気的に接続する往路と帰路３
ａ、３ｂとで構成される制御電流の経路とからなり、前
記制御電流の経路は、少なくとも一つのインダクタ４
ａ、４ｂを配置すると共に、前記制御電流の経路である
前記往路と前記帰路の間には少なくとも一つのキャパシ
タ５を接続し、前記少なくとも一つのインダクタと前記
キャパシタとによってＬＣローパスフィルタを構成す
る。
半導体装置を提供する。 【解決手段】 半導体装置は、半導体基板３１上に設け
られた温度検出用センサ１と、前記温度検出用センサか
ら信号を検出する検出回路１０と、前記温度検出用セン
サと前記検出回路とを電気的に接続する往路と帰路３
ａ、３ｂとで構成される制御電流の経路とからなり、前
記制御電流の経路は、少なくとも一つのインダクタ４
ａ、４ｂを配置すると共に、前記制御電流の経路である
前記往路と前記帰路の間には少なくとも一つのキャパシ
タ５を接続し、前記少なくとも一つのインダクタと前記
キャパシタとによってＬＣローパスフィルタを構成す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、温度検出機能を備
えた半導体装置、特に電力用半導体素子を有する半導体
装置に関する。
えた半導体装置、特に電力用半導体素子を有する半導体
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】電力用半導体素子の動作時、その接合部
に異常な温度上昇が生じて破壊や劣化が生じるのを避け
るために、通常、温度検出用ダイオードが設けられてい
る。この温度検出用ダイオードは、電力用半導体素子が
形成されている半導体基板と同一の半導体基板上に設け
られている。具体的には、半導体基板上で電気的に完全
に絶縁している絶縁酸化膜上に設けられた多結晶シリコ
ンダイオードが用いられる。この温度検出用ダイオード
からの信号を検出回路で検出し、半導体基板の温度を算
出して、電力用半導体素子を制御している。
に異常な温度上昇が生じて破壊や劣化が生じるのを避け
るために、通常、温度検出用ダイオードが設けられてい
る。この温度検出用ダイオードは、電力用半導体素子が
形成されている半導体基板と同一の半導体基板上に設け
られている。具体的には、半導体基板上で電気的に完全
に絶縁している絶縁酸化膜上に設けられた多結晶シリコ
ンダイオードが用いられる。この温度検出用ダイオード
からの信号を検出回路で検出し、半導体基板の温度を算
出して、電力用半導体素子を制御している。
【０００３】また、この多結晶シリコンダイオードから
なる温度検出用ダイオードと検出回路との間は、例え
ば、多結晶シリコンダイオード上に設けられた一対のボ
ンディングワイヤと一対の中継リードとから構成され
る。このボンディングワイヤと中継リードは、制御電流
の経路を構成している。また、電力用半導体素子と温度
検出用ダイオードは、半導体基板上に貼り付けられる。
この半導体基板は、放熱板上に電気的絶縁物を介して設
けられている。この放熱板は、アースグランドされてい
るか又は電気的接続が全くないものであり、中継リード
が挿入された樹脂ケースに取り付けられる。
なる温度検出用ダイオードと検出回路との間は、例え
ば、多結晶シリコンダイオード上に設けられた一対のボ
ンディングワイヤと一対の中継リードとから構成され
る。このボンディングワイヤと中継リードは、制御電流
の経路を構成している。また、電力用半導体素子と温度
検出用ダイオードは、半導体基板上に貼り付けられる。
この半導体基板は、放熱板上に電気的絶縁物を介して設
けられている。この放熱板は、アースグランドされてい
るか又は電気的接続が全くないものであり、中継リード
が挿入された樹脂ケースに取り付けられる。
【０００４】さらに、検出回路は、順電圧降下比較回路
等からなる。この検出回路を含む制御回路は、例えば、
電力用半導体素子制御部、温度検出用ダイオードへの制
御電流発生回路、それに信号検出用の順電圧降下比較回
路等で構成される。
等からなる。この検出回路を含む制御回路は、例えば、
電力用半導体素子制御部、温度検出用ダイオードへの制
御電流発生回路、それに信号検出用の順電圧降下比較回
路等で構成される。
【０００５】特開平７−２０２１２９号公報に記載され
ている半導体装置では、電力用半導体素子の熱破壊防止
のために温度検出ダイオードを備えている。この温度検
出用ダイオードは、互いに逆方向のダイオードが並列接
続されている。このうち一方のダイオードを温度検出
用、他方のダイオードを静電吸収ダイオードとして使用
している。これによって静電気放電（ＥＳＤ）イミュニ
ティを改善している。
ている半導体装置では、電力用半導体素子の熱破壊防止
のために温度検出ダイオードを備えている。この温度検
出用ダイオードは、互いに逆方向のダイオードが並列接
続されている。このうち一方のダイオードを温度検出
用、他方のダイオードを静電吸収ダイオードとして使用
している。これによって静電気放電（ＥＳＤ）イミュニ
ティを改善している。
【０００６】また、特開平１０−４１５１０号公報に記
載されている温度検知部内蔵型バイポーラ半導体素子で
は、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）を
設けている半導体基板内に絶縁膜を設けることなく温度
検知用ダイオードを形成している。このため、温度検出
用ダイオードへのＩＧＢＴの主電流の影響を抑えるため
に、温度検出用ダイオードとＩＧＢＴの各領域との間を
一定距離以上離すように限定している。
載されている温度検知部内蔵型バイポーラ半導体素子で
は、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）を
設けている半導体基板内に絶縁膜を設けることなく温度
検知用ダイオードを形成している。このため、温度検出
用ダイオードへのＩＧＢＴの主電流の影響を抑えるため
に、温度検出用ダイオードとＩＧＢＴの各領域との間を
一定距離以上離すように限定している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】特開平７−２０２１２
９号公報に記載されている上記半導体装置は、ＥＳＤイ
ミュニティ改善には寄与している。しかし、半導体素子
の近傍で高周波の電磁妨害波が発生すると、温度検出用
ダイオードの制御電流の経路と、放熱板やアースグラン
ド又は電力用半導体素子の大電流用電極との間で静電結
合や電磁結合により起電力が発生する。この起電力は、
制御電流の往路及び帰路のそれぞれで発生するが、順電
圧降下回路の入力インピーダンスの不均衡等によって往
路と帰路で相殺されずに起電力が発生する場合がある。
また、制御電流のループに磁力線が鎖交した場合も電磁
誘導による起電力が発生する。これらの機構によって発
生する起電力は、温度検出用ダイオードの感度（温度係
数）に対して比較的大きい。このため、温度検出用ダイ
オードの順電圧降下比較回路において適正な温度検出が
できない場合があり、電磁妨害波耐性（ＥＭＩ）のレベ
ルは低く十分なものではない。
９号公報に記載されている上記半導体装置は、ＥＳＤイ
ミュニティ改善には寄与している。しかし、半導体素子
の近傍で高周波の電磁妨害波が発生すると、温度検出用
ダイオードの制御電流の経路と、放熱板やアースグラン
ド又は電力用半導体素子の大電流用電極との間で静電結
合や電磁結合により起電力が発生する。この起電力は、
制御電流の往路及び帰路のそれぞれで発生するが、順電
圧降下回路の入力インピーダンスの不均衡等によって往
路と帰路で相殺されずに起電力が発生する場合がある。
また、制御電流のループに磁力線が鎖交した場合も電磁
誘導による起電力が発生する。これらの機構によって発
生する起電力は、温度検出用ダイオードの感度（温度係
数）に対して比較的大きい。このため、温度検出用ダイ
オードの順電圧降下比較回路において適正な温度検出が
できない場合があり、電磁妨害波耐性（ＥＭＩ）のレベ
ルは低く十分なものではない。
【０００８】また、特開平１０−４１５１０号公報に記
載されている温度検知部内蔵型バイポーラ半導体素子で
は、ＩＧＢＴを形成している半導体基板に直接温度検出
用ダイオードの領域を形成している。このため、ＩＧＢ
Ｔの主電流の影響を完全に避けることは困難である。
載されている温度検知部内蔵型バイポーラ半導体素子で
は、ＩＧＢＴを形成している半導体基板に直接温度検出
用ダイオードの領域を形成している。このため、ＩＧＢ
Ｔの主電流の影響を完全に避けることは困難である。
【０００９】そこで、本発明の目的は、電磁妨害波耐性
の高い温度検出機能を有する半導体装置を提供すること
である。
の高い温度検出機能を有する半導体装置を提供すること
である。
【００１０】
【００１１】本発明に係る半導体装置は、半導体基板上
に設けられた温度検出用センサと、前記温度検出用セン
サから信号を検出する検出回路と、前記温度検出用セン
サと前記検出回路とを電気的に接続する往路と帰路とで
構成される制御電流の経路とからなり、前記制御電流の
経路は、少なくとも一つのインダクタを配置すると共
に、前記制御電流の経路である前記往路と前記帰路の間
には少なくとも一つのキャパシタを接続し、前記少なく
とも一つのインダクタと前記キャパシタとによってＬＣ
ローパスフィルタを構成することを特徴とする。
に設けられた温度検出用センサと、前記温度検出用セン
サから信号を検出する検出回路と、前記温度検出用セン
サと前記検出回路とを電気的に接続する往路と帰路とで
構成される制御電流の経路とからなり、前記制御電流の
経路は、少なくとも一つのインダクタを配置すると共
に、前記制御電流の経路である前記往路と前記帰路の間
には少なくとも一つのキャパシタを接続し、前記少なく
とも一つのインダクタと前記キャパシタとによってＬＣ
ローパスフィルタを構成することを特徴とする。
【００１２】また、本発明に係る半導体装置は、前記半
導体装置であって、前記制御電流の経路である前記往路
と前記帰路は、略等長であって、互いに平行に配置され
ており、それぞれのインピーダンスが同じであることを
特徴とする。
導体装置であって、前記制御電流の経路である前記往路
と前記帰路は、略等長であって、互いに平行に配置され
ており、それぞれのインピーダンスが同じであることを
特徴とする。
【００１３】さらに、本発明に係る半導体装置は、前記
半導体装置であって、前記制御電流の経路である前記往
路及び前記帰路と平行に配置されているグランドプレー
ンをさらに含むことを特徴とする。
半導体装置であって、前記制御電流の経路である前記往
路及び前記帰路と平行に配置されているグランドプレー
ンをさらに含むことを特徴とする。
【００１４】またさらに、本発明に係る半導体装置は、
前記半導体装置であって、前記温度検出用センサが設け
られている前記半導体基板と同一の半導体基板上に設け
られた電力用半導体素子をさらに含むことを特徴とす
る。
前記半導体装置であって、前記温度検出用センサが設け
られている前記半導体基板と同一の半導体基板上に設け
られた電力用半導体素子をさらに含むことを特徴とす
る。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態に係る半導体
装置は、第１の態様では、制御電流の経路に少なくとも
一つのインダクタを配置すると共に、制御電流の経路を
構成する往路及び帰路の間に少なくとも一つのキャパシ
タを接続する。このインダクタとキャパシタによって制
御電流の経路にＬＣローパスフィルタを構成している。
このＬＣローパスフィルタによって制御電流の経路にお
ける高周波の電磁妨害波に対する電磁妨害波耐性を改善
できる。
装置は、第１の態様では、制御電流の経路に少なくとも
一つのインダクタを配置すると共に、制御電流の経路を
構成する往路及び帰路の間に少なくとも一つのキャパシ
タを接続する。このインダクタとキャパシタによって制
御電流の経路にＬＣローパスフィルタを構成している。
このＬＣローパスフィルタによって制御電流の経路にお
ける高周波の電磁妨害波に対する電磁妨害波耐性を改善
できる。
【００１６】また、第２の態様では、制御電流の経路
は、略等長であって、互いに平行に配置されている往路
と帰路の２線からなり、この往路及び帰路は、それぞれ
インダクタ成分を有すると共に、この往路と帰路の間に
はキャパシタ成分を有する。このインダクタ成分とキャ
パシタ成分とによってＬＣローパスフィルタとして機能
させている。これによって、制御電流の経路における高
周波の電磁妨害波に対する電磁妨害波耐性を改善でき
る。
は、略等長であって、互いに平行に配置されている往路
と帰路の２線からなり、この往路及び帰路は、それぞれ
インダクタ成分を有すると共に、この往路と帰路の間に
はキャパシタ成分を有する。このインダクタ成分とキャ
パシタ成分とによってＬＣローパスフィルタとして機能
させている。これによって、制御電流の経路における高
周波の電磁妨害波に対する電磁妨害波耐性を改善でき
る。
【００１７】さらに、第３の態様では、制御電流の経路
である往路及び帰路に平行に配置されているグランドプ
レーンをさらに含んでいる。この制御電流の経路は、経
路に平行に近接したグランドプレーンとの間で静電結合
する。これによって、制御電流の経路と検出回路の基準
電位との間での電磁誘導による起電力発生を抑制し、検
出回路での信号検出に及ぼす影響を抑えることができ
る。
である往路及び帰路に平行に配置されているグランドプ
レーンをさらに含んでいる。この制御電流の経路は、経
路に平行に近接したグランドプレーンとの間で静電結合
する。これによって、制御電流の経路と検出回路の基準
電位との間での電磁誘導による起電力発生を抑制し、検
出回路での信号検出に及ぼす影響を抑えることができ
る。
【００１８】実施の形態１．本発明の実施の形態１に係
る半導体装置は、制御電流の経路３ａ、３ｂに少なくと
も一つのインダクタ４ａ、４ｂを配置すると共に、制御
電流の経路を構成する往路と帰路３ａ、３ｂの間に少な
くとも一つのキャパシタ５を接続している。このインダ
クタ４ａ、４ｂとキャパシタ５によって制御電流の経路
にＬＣローパスフィルタを構成している。これによっ
て、制御電流の経路における高周波の電磁妨害波２２に
対する電磁妨害波耐性を改善できる。
る半導体装置は、制御電流の経路３ａ、３ｂに少なくと
も一つのインダクタ４ａ、４ｂを配置すると共に、制御
電流の経路を構成する往路と帰路３ａ、３ｂの間に少な
くとも一つのキャパシタ５を接続している。このインダ
クタ４ａ、４ｂとキャパシタ５によって制御電流の経路
にＬＣローパスフィルタを構成している。これによっ
て、制御電流の経路における高周波の電磁妨害波２２に
対する電磁妨害波耐性を改善できる。
【００１９】具体的には、この半導体装置は、図１に示
すように、素子部、ボンディングワイヤ部、中継リード
部、それに制御基板部からなる。素子部では電力用半導
体素子２が設けられている半導体基板上に温度検出用セ
ンサ１が形成されている。また、制御基板部に、この温
度検出用センサ１からの信号を検出する検出回路１０
と、この温度検出用センサ１と検出回路１０とを電気的
に接続する制御電流の経路３ａ、３ｂを有している。こ
の半導体装置は、制御電流の経路３ａ、３ｂに少なくと
も一つのインダクタ４ａ、４ｂを配置すると共に、制御
電流の経路を構成する往路と帰路の間に少なくとも一つ
のキャパシタ５を接続している。この検出回路１０を構
成するオペアンプ６の２つの入力部は、一方が制御電流
の電源７と接続され、温度検出用センサ１からの順電圧
降下電圧信号が入力される。もう一方にはリファレンス
電力８が接続されている。そして、この検出回路１０か
らの出力は、電力用半導体素子２の駆動部９に接続され
ており、駆動部９のオン・オフを制御している。
すように、素子部、ボンディングワイヤ部、中継リード
部、それに制御基板部からなる。素子部では電力用半導
体素子２が設けられている半導体基板上に温度検出用セ
ンサ１が形成されている。また、制御基板部に、この温
度検出用センサ１からの信号を検出する検出回路１０
と、この温度検出用センサ１と検出回路１０とを電気的
に接続する制御電流の経路３ａ、３ｂを有している。こ
の半導体装置は、制御電流の経路３ａ、３ｂに少なくと
も一つのインダクタ４ａ、４ｂを配置すると共に、制御
電流の経路を構成する往路と帰路の間に少なくとも一つ
のキャパシタ５を接続している。この検出回路１０を構
成するオペアンプ６の２つの入力部は、一方が制御電流
の電源７と接続され、温度検出用センサ１からの順電圧
降下電圧信号が入力される。もう一方にはリファレンス
電力８が接続されている。そして、この検出回路１０か
らの出力は、電力用半導体素子２の駆動部９に接続され
ており、駆動部９のオン・オフを制御している。
【００２０】以下、各構成要素について、説明する。ま
ず、この制御電流の経路は、図２のレイアウトに示すよ
うに、スルーホール１８から検出回路である比較演算増
幅回路１０を結んでいる。この制御電流の経路を構成す
る往路と帰路３ａ、３ｂのそれぞれに一つづつインダク
タ４ａ、４ｂを配置すると共に、往路と帰路との間に一
つのキャパシタ５を接続している。このインダクタ４
ａ、４ｂとキャパシタ５の組み合わせによってＬＣロー
パスフィルタを構成し、高周波の電磁波成分をカットオ
フしている。これによって、制御電流の経路において、
高周波の電磁妨害波耐性を改善できる。なお、往路と帰
路は、それぞれ一つ以上のインダクタを配置していても
よい。また、往路と帰路との間のキャパシタは、往路と
帰路の配線の複数箇所に接続していてもよい。
ず、この制御電流の経路は、図２のレイアウトに示すよ
うに、スルーホール１８から検出回路である比較演算増
幅回路１０を結んでいる。この制御電流の経路を構成す
る往路と帰路３ａ、３ｂのそれぞれに一つづつインダク
タ４ａ、４ｂを配置すると共に、往路と帰路との間に一
つのキャパシタ５を接続している。このインダクタ４
ａ、４ｂとキャパシタ５の組み合わせによってＬＣロー
パスフィルタを構成し、高周波の電磁波成分をカットオ
フしている。これによって、制御電流の経路において、
高周波の電磁妨害波耐性を改善できる。なお、往路と帰
路は、それぞれ一つ以上のインダクタを配置していても
よい。また、往路と帰路との間のキャパシタは、往路と
帰路の配線の複数箇所に接続していてもよい。
【００２１】また、この温度検出用センサ１は、図４に
示すように、電力用半導体素子２が形成されている半導
体基板３１と同一の半導体基板上に絶縁膜３２を介して
形成されたｎ型領域３３とｐ型領域３４の接合で構成さ
れる複数のダイオードからなる。具体的には、互いに逆
方向のダイオードを並列に組み合わせて構成されてい
る。このダイオードは一方の向きについて少なくとも一
つあればよい。
示すように、電力用半導体素子２が形成されている半導
体基板３１と同一の半導体基板上に絶縁膜３２を介して
形成されたｎ型領域３３とｐ型領域３４の接合で構成さ
れる複数のダイオードからなる。具体的には、互いに逆
方向のダイオードを並列に組み合わせて構成されてい
る。このダイオードは一方の向きについて少なくとも一
つあればよい。
【００２２】さらに、検出回路１０は、例えば、順電圧
降下比較回路である比較演算増幅回路からなる。この比
較演算増幅回路は、温度検出センサ１からの信号をオペ
アンプ６で処理している。また、このオペアンプ６へは
リファレンス入力と、温度検出センサ１からの信号が入
力される。
降下比較回路である比較演算増幅回路からなる。この比
較演算増幅回路は、温度検出センサ１からの信号をオペ
アンプ６で処理している。また、このオペアンプ６へは
リファレンス入力と、温度検出センサ１からの信号が入
力される。
【００２３】次に、この半導体装置における電磁妨害波
耐性の作用について説明する。図３に示すように、電力
用半導体素子２の近傍で発生した高周波の電磁妨害波を
受けると、制御電流の経路３ａ、３ｂと電力用半導体素
子２のエミッタ電極あるいはドレイン電極との間でこの
高周波の電磁妨害波２２が静電結合又は電磁結合しコモ
ンモードの起電力が発生する。これに対して、実施の形
態１に係る半導体装置では、制御電流の経路３ａ、３ｂ
にＬＣローパスフィルタを構成している。これによっ
て、高周波成分がカットオフされ、検出回路１０での信
号検出に及ぼす影響を抑えることができる。
耐性の作用について説明する。図３に示すように、電力
用半導体素子２の近傍で発生した高周波の電磁妨害波を
受けると、制御電流の経路３ａ、３ｂと電力用半導体素
子２のエミッタ電極あるいはドレイン電極との間でこの
高周波の電磁妨害波２２が静電結合又は電磁結合しコモ
ンモードの起電力が発生する。これに対して、実施の形
態１に係る半導体装置では、制御電流の経路３ａ、３ｂ
にＬＣローパスフィルタを構成している。これによっ
て、高周波成分がカットオフされ、検出回路１０での信
号検出に及ぼす影響を抑えることができる。
【００２４】実施の形態２．本発明の実施の形態２に係
る半導体装置は、制御電流の経路は、略等長であって、
互いに平行で近接して配置されている往路と帰路３ａ、
３ｂの２線からなる。また、この往路及び帰路は、それ
ぞれインダクタ成分２４を有すると共に、この往路と帰
路の間にはキャパシタ成分２５を有する。このインダク
タ成分２４とキャパシタ成分２５は、通常、制御電流の
経路の配置によって生成される寄生成分と呼ばれるもの
であるが、本実施の形態２では、制御電流の経路の配置
から計算された成分である。このインダクタ成分２４と
キャパシタ成分２５によって制御電流の経路において、
ＬＣローパスフィルタとして機能させている。これによ
って、制御電流の経路における高周波の電磁妨害波に対
する電磁妨害波耐性を改善できる。
る半導体装置は、制御電流の経路は、略等長であって、
互いに平行で近接して配置されている往路と帰路３ａ、
３ｂの２線からなる。また、この往路及び帰路は、それ
ぞれインダクタ成分２４を有すると共に、この往路と帰
路の間にはキャパシタ成分２５を有する。このインダク
タ成分２４とキャパシタ成分２５は、通常、制御電流の
経路の配置によって生成される寄生成分と呼ばれるもの
であるが、本実施の形態２では、制御電流の経路の配置
から計算された成分である。このインダクタ成分２４と
キャパシタ成分２５によって制御電流の経路において、
ＬＣローパスフィルタとして機能させている。これによ
って、制御電流の経路における高周波の電磁妨害波に対
する電磁妨害波耐性を改善できる。
【００２５】具体的には、この半導体装置は、実施の形
態１に係る半導体装置と比較すると、図５に示すよう
に、制御電流の経路３ａ、３ｂにインダクタやキャパシ
タを実際に組み込んでいない点で相違する。また、往路
と帰路３ａ、３ｂとを、略等長であって、互いに平行で
近接して配置している点で相違する。このように往路と
帰路３ａ、３ｂとを互いに平行で近接して配置すること
によって、この往路と帰路３ａ、３ｂのそれぞれにイン
ダクタ成分２４を発生させると共に、この往路と帰路の
間にキャパシタ成分２５を生じさせている。このインダ
クタ成分２４とキャパシタ成分２５によってＬＣローパ
スフィルタとして機能させている。このインダクタ成分
２４やキャパシタ成分２５等の寄生成分は、部品として
組み込まれるインダクタやキャパシタに比べて小さいも
のであるので、比較的弱い高周波の電磁妨害波に対して
有効である。
態１に係る半導体装置と比較すると、図５に示すよう
に、制御電流の経路３ａ、３ｂにインダクタやキャパシ
タを実際に組み込んでいない点で相違する。また、往路
と帰路３ａ、３ｂとを、略等長であって、互いに平行で
近接して配置している点で相違する。このように往路と
帰路３ａ、３ｂとを互いに平行で近接して配置すること
によって、この往路と帰路３ａ、３ｂのそれぞれにイン
ダクタ成分２４を発生させると共に、この往路と帰路の
間にキャパシタ成分２５を生じさせている。このインダ
クタ成分２４とキャパシタ成分２５によってＬＣローパ
スフィルタとして機能させている。このインダクタ成分
２４やキャパシタ成分２５等の寄生成分は、部品として
組み込まれるインダクタやキャパシタに比べて小さいも
のであるので、比較的弱い高周波の電磁妨害波に対して
有効である。
【００２６】この制御電流の経路は、往路と帰路３ａ、
３ｂの配線を互いに平行で近接して配置するものであれ
ばよい。例えば、平行な２線の配線を近接して固定した
ものでもよく、また、制御基板上にパターン形成される
ものであってもよい。この制御電流の経路を構成する往
路と帰路３ａ、３ｂの間の間隔は、好ましくは０．５ｍ
ｍ以下、より好ましくは０．３ｍｍ以下である。さら
に、この往路と帰路３ａ、３ｂは、略等しい長さである
のが好ましい。また、この往路と帰路３ａ、３ｂは、配
線方向に対して対称形状（鏡像形状）とするのが好まし
い。
３ｂの配線を互いに平行で近接して配置するものであれ
ばよい。例えば、平行な２線の配線を近接して固定した
ものでもよく、また、制御基板上にパターン形成される
ものであってもよい。この制御電流の経路を構成する往
路と帰路３ａ、３ｂの間の間隔は、好ましくは０．５ｍ
ｍ以下、より好ましくは０．３ｍｍ以下である。さら
に、この往路と帰路３ａ、３ｂは、略等しい長さである
のが好ましい。また、この往路と帰路３ａ、３ｂは、配
線方向に対して対称形状（鏡像形状）とするのが好まし
い。
【００２７】次に、この半導体装置における高周波の電
磁妨害波耐性の改善に関する作用について説明する。図
５に示すように、電力用半導体素子２の近傍で発生した
高周波の電磁妨害波２２を受けると、制御電流の経路３
ａ、３ｂと放熱板１４との間でこの高周波の電磁妨害波
２２が静電結合又は電磁結合しコモンモードの起電力２
３ａ、２３ｂが発生する。これに対して、この実施の形
態２に係る半導体装置では、制御電流の経路は、互いに
平行で近接して配置されている往路と帰路３ａ、３ｂの
２線からなる。また、この往路と帰路３ａ、３ｂを略等
長にし、配線方向に対して対称形状としている。これに
よって、往路と帰路３ａ、３ｂの配線間の静電結合度は
高くなる。また、往路と帰路のそれぞれのインピーダン
スが同じであることから、コモンモードからノーマルモ
ードへのモード遷移が小さくなる。そのため、高周波の
電磁妨害波２２による検出回路１０での信号検出に及ぼ
す影響を抑えることができる。
磁妨害波耐性の改善に関する作用について説明する。図
５に示すように、電力用半導体素子２の近傍で発生した
高周波の電磁妨害波２２を受けると、制御電流の経路３
ａ、３ｂと放熱板１４との間でこの高周波の電磁妨害波
２２が静電結合又は電磁結合しコモンモードの起電力２
３ａ、２３ｂが発生する。これに対して、この実施の形
態２に係る半導体装置では、制御電流の経路は、互いに
平行で近接して配置されている往路と帰路３ａ、３ｂの
２線からなる。また、この往路と帰路３ａ、３ｂを略等
長にし、配線方向に対して対称形状としている。これに
よって、往路と帰路３ａ、３ｂの配線間の静電結合度は
高くなる。また、往路と帰路のそれぞれのインピーダン
スが同じであることから、コモンモードからノーマルモ
ードへのモード遷移が小さくなる。そのため、高周波の
電磁妨害波２２による検出回路１０での信号検出に及ぼ
す影響を抑えることができる。
【００２８】実施の形態３．本発明の実施の形態３に係
る半導体装置は、制御電流の経路である往路及び帰路に
平行に近接して配置されているグランドプレーン１６を
さらに含んでいる。この制御電流の経路は、経路に平行
に近接したグランドプレーン１６との間で静電結合す
る。これによって、制御電流の経路と検出回路の基準電
位との間での電磁誘導による起電力発生を抑制し、検出
回路１０での信号検出に及ぼす影響を抑えることができ
る。
る半導体装置は、制御電流の経路である往路及び帰路に
平行に近接して配置されているグランドプレーン１６を
さらに含んでいる。この制御電流の経路は、経路に平行
に近接したグランドプレーン１６との間で静電結合す
る。これによって、制御電流の経路と検出回路の基準電
位との間での電磁誘導による起電力発生を抑制し、検出
回路１０での信号検出に及ぼす影響を抑えることができ
る。
【００２９】具体的には、この半導体装置は、実施の形
態２に係る半導体装置と比較すると、図６に示すよう
に、制御電流の経路である往路及び帰路３ａ、３ｂに平
行に近接して配置されているグランドプレーン１６をさ
らに含んでいる点で相違する。この制御電流の経路３
ａ、３ｂとこのグランドプレーン１６との間には、静電
結合によりキャパシタ成分２６ａ、２６ｂを生じてい
る。このキャパシタ成分２６ａ、２６ｂは、通常、寄生
成分といわれるものであるが、本実施の形態３において
は、グランドプレーンの配置によって計算されたもので
ある。
態２に係る半導体装置と比較すると、図６に示すよう
に、制御電流の経路である往路及び帰路３ａ、３ｂに平
行に近接して配置されているグランドプレーン１６をさ
らに含んでいる点で相違する。この制御電流の経路３
ａ、３ｂとこのグランドプレーン１６との間には、静電
結合によりキャパシタ成分２６ａ、２６ｂを生じてい
る。このキャパシタ成分２６ａ、２６ｂは、通常、寄生
成分といわれるものであるが、本実施の形態３において
は、グランドプレーンの配置によって計算されたもので
ある。
【００３０】なお、このグランドプレーン１６は、制御
電流の経路３ａ、３ｂと近接して配置されていればよ
い。その素材は低抵抗のものであればよく、形状は任意
である。さらに、グランドプレーン１６は、電位安定の
ために大面積のベタパターンからなるのが好ましい。ま
た、このグランドプレーン１６と制御電流の経路３ａ、
３ｂとの間の間隔は、好ましくは０．５ｍｍ以下、より
好ましくは０．３ｍｍ以下である。
電流の経路３ａ、３ｂと近接して配置されていればよ
い。その素材は低抵抗のものであればよく、形状は任意
である。さらに、グランドプレーン１６は、電位安定の
ために大面積のベタパターンからなるのが好ましい。ま
た、このグランドプレーン１６と制御電流の経路３ａ、
３ｂとの間の間隔は、好ましくは０．５ｍｍ以下、より
好ましくは０．３ｍｍ以下である。
【００３１】次に、この半導体装置における高周波の電
磁妨害波耐性の改善に関する作用について説明する。図
６に示すように、制御電流の往路と帰路３ａ、３ｂとの
間で高周波インピーダンス特性に不均衡が存在する場
合、高周波の電磁妨害波２２によるコモンモードの起電
力がノーマルモードに遷移する。これに対して、この実
施の形態３に係る半導体装置では、制御電流の往路と帰
路３ａ、３ｂのそれぞれに平行にグランドプレーン１６
を近接して設けている。これによってこの往路と帰路
は、経路に平行に近接するグランドプレーン１６と静電
結合し、制御電流の経路と検出回路の基準電位間での電
磁誘導による起電力の発生を抑制する。そこで、検出回
路１０での信号検出に及ぼす影響を抑えることができ
る。
磁妨害波耐性の改善に関する作用について説明する。図
６に示すように、制御電流の往路と帰路３ａ、３ｂとの
間で高周波インピーダンス特性に不均衡が存在する場
合、高周波の電磁妨害波２２によるコモンモードの起電
力がノーマルモードに遷移する。これに対して、この実
施の形態３に係る半導体装置では、制御電流の往路と帰
路３ａ、３ｂのそれぞれに平行にグランドプレーン１６
を近接して設けている。これによってこの往路と帰路
は、経路に平行に近接するグランドプレーン１６と静電
結合し、制御電流の経路と検出回路の基準電位間での電
磁誘導による起電力の発生を抑制する。そこで、検出回
路１０での信号検出に及ぼす影響を抑えることができ
る。
【００３２】実施の形態４．本発明の実施の形態に係る
半導体装置では、制御電流の経路３ａ、３ｂに少なくと
も一つのインダクタ４ａ、４ｂを配置すると共に、制御
電流の経路を構成する往路と帰路３ａ、３ｂの間に少な
くとも一つのキャパシタ５を接続している。このインダ
クタ４ａ、４ｂとキャパシタ５によって制御電流の経路
にＬＣローパスフィルタを構成している。また、この制
御電流の経路は、略等長であって、互いに平行で近接し
て配置されている往路と帰路３ａ、３ｂの２線からな
る。この往路及び帰路３ａ、３ｂは、それぞれインダク
タ成分２４を有すると共に、この往路と帰路の間にはキ
ャパシタ成分２５を有する。このインダクタ成分２４と
キャパシタ成分２５によって制御電流の経路において、
ＬＣローパスフィルタとして機能させている。これらの
ＬＣローパスフィルタによって、制御電流の経路３ａ、
３ｂにおける高周波の電磁妨害波２２に対する電磁妨害
波耐性を改善できる。さらに、この半導体装置では、制
御電流の経路である往路及び帰路３ａ、３ｂに近接して
配置されているグランドプレーン１６をさらに含んでい
る。この制御電流の経路３ａ、３ｂは、経路に平行に近
接したグランドプレーン１６との間で静電結合する。こ
れによって、制御電流の経路３ａ、３ｂと検出回路の基
準電位との間での電磁誘導による起電力発生を抑制し、
検出回路１０での信号検出に及ぼす影響を抑えることが
できる。
半導体装置では、制御電流の経路３ａ、３ｂに少なくと
も一つのインダクタ４ａ、４ｂを配置すると共に、制御
電流の経路を構成する往路と帰路３ａ、３ｂの間に少な
くとも一つのキャパシタ５を接続している。このインダ
クタ４ａ、４ｂとキャパシタ５によって制御電流の経路
にＬＣローパスフィルタを構成している。また、この制
御電流の経路は、略等長であって、互いに平行で近接し
て配置されている往路と帰路３ａ、３ｂの２線からな
る。この往路及び帰路３ａ、３ｂは、それぞれインダク
タ成分２４を有すると共に、この往路と帰路の間にはキ
ャパシタ成分２５を有する。このインダクタ成分２４と
キャパシタ成分２５によって制御電流の経路において、
ＬＣローパスフィルタとして機能させている。これらの
ＬＣローパスフィルタによって、制御電流の経路３ａ、
３ｂにおける高周波の電磁妨害波２２に対する電磁妨害
波耐性を改善できる。さらに、この半導体装置では、制
御電流の経路である往路及び帰路３ａ、３ｂに近接して
配置されているグランドプレーン１６をさらに含んでい
る。この制御電流の経路３ａ、３ｂは、経路に平行に近
接したグランドプレーン１６との間で静電結合する。こ
れによって、制御電流の経路３ａ、３ｂと検出回路の基
準電位との間での電磁誘導による起電力発生を抑制し、
検出回路１０での信号検出に及ぼす影響を抑えることが
できる。
【００３３】この半導体装置を実施の形態３に係る半導
体装置と比較すると、図７のレイアウト及び図８の回路
のモデル図に示すように、制御電流の経路３ａ、３ｂに
インダクタ４ａ、４ｂやキャパシタ５を実際に組み込ん
でいる点で相違する。即ち、このインダクタ４ａ、４ｂ
とキャパシタ５によって制御電流の経路に実際のＬＣロ
ーパスフィルタを構成している。また、インダクタ成分
２４とキャパシタ成分２５によってもう一つのＬＣロー
パスフィルタとして機能させている。さらに、制御電流
の経路３ａ、３ｂに平行に近接して配置されるグランド
プレーン１６を備えている。したがって、上記実施の形
態１から実施の形態３において示した構成を併せ持ち、
優れた高周波の電磁妨害波耐性を有している。これによ
って、制御電流の経路３ａ、３ｂと検出回路の基準電位
間での電磁誘導による起電力の発生を抑制する。そこ
で、検出回路１０での信号検出に及ぼす影響を抑えるこ
とができる。
体装置と比較すると、図７のレイアウト及び図８の回路
のモデル図に示すように、制御電流の経路３ａ、３ｂに
インダクタ４ａ、４ｂやキャパシタ５を実際に組み込ん
でいる点で相違する。即ち、このインダクタ４ａ、４ｂ
とキャパシタ５によって制御電流の経路に実際のＬＣロ
ーパスフィルタを構成している。また、インダクタ成分
２４とキャパシタ成分２５によってもう一つのＬＣロー
パスフィルタとして機能させている。さらに、制御電流
の経路３ａ、３ｂに平行に近接して配置されるグランド
プレーン１６を備えている。したがって、上記実施の形
態１から実施の形態３において示した構成を併せ持ち、
優れた高周波の電磁妨害波耐性を有している。これによ
って、制御電流の経路３ａ、３ｂと検出回路の基準電位
間での電磁誘導による起電力の発生を抑制する。そこ
で、検出回路１０での信号検出に及ぼす影響を抑えるこ
とができる。
【００３４】
【発明の効果】以上、詳述した通り、本発明に係る半導
体装置によれば、制御電流の経路は、少なくとも一つの
インダクタを配置すると共に、制御電流の経路を構成す
る往路と帰路の間には少なくとも一つのキャパシタを接
続している。この少なくとも一つのインダクタとキャパ
シタとによってＬＣローパスフィルタを構成している。
このＬＣローパスフィルタによって、高周波成分がカッ
トオフされ、検出回路での信号検出に及ぼす影響を抑え
ることができる。
体装置によれば、制御電流の経路は、少なくとも一つの
インダクタを配置すると共に、制御電流の経路を構成す
る往路と帰路の間には少なくとも一つのキャパシタを接
続している。この少なくとも一つのインダクタとキャパ
シタとによってＬＣローパスフィルタを構成している。
このＬＣローパスフィルタによって、高周波成分がカッ
トオフされ、検出回路での信号検出に及ぼす影響を抑え
ることができる。
【００３５】また、本発明に係る半導体装置によれば、
制御電流の往路と帰路の配線は、略等長であって、互い
に平行に配置している。これによって往路と帰路の配線
間の静電結合度は高くなり、往路と帰路は、それぞれイ
ンダクタ成分を有すると共に、往路と帰路との間にキャ
パシタ成分を有する。このインダクタ成分とキャパシタ
成分とによってＬＣローパスフィルタとして機能させて
いる。そのため、高周波の電磁妨害波による検出回路で
の信号検出に及ぼす影響を抑えることができる。また、
往路と帰路のそれぞれのインピーダンスが同じであるこ
とから、コモンモードからノーマルモードへのモード遷
移が小さくなる。そのため、高周波の電磁妨害波による
検出回路での信号検出に及ぼす影響を抑えることができ
る。
制御電流の往路と帰路の配線は、略等長であって、互い
に平行に配置している。これによって往路と帰路の配線
間の静電結合度は高くなり、往路と帰路は、それぞれイ
ンダクタ成分を有すると共に、往路と帰路との間にキャ
パシタ成分を有する。このインダクタ成分とキャパシタ
成分とによってＬＣローパスフィルタとして機能させて
いる。そのため、高周波の電磁妨害波による検出回路で
の信号検出に及ぼす影響を抑えることができる。また、
往路と帰路のそれぞれのインピーダンスが同じであるこ
とから、コモンモードからノーマルモードへのモード遷
移が小さくなる。そのため、高周波の電磁妨害波による
検出回路での信号検出に及ぼす影響を抑えることができ
る。
【００３６】さらに、本発明に係る半導体装置によれ
ば、制御電流の経路に平行にグランドプレーンを配置し
ている。これによって、制御電流の経路と平行に近接し
ているグランドプレーンとは静電結合する。そのため、
制御電流の経路と検出回路の基準電位間での電磁誘導に
よる起電力の発生を抑制する。そこで、検出回路での信
号検出に及ぼす影響を抑えることができる。
ば、制御電流の経路に平行にグランドプレーンを配置し
ている。これによって、制御電流の経路と平行に近接し
ているグランドプレーンとは静電結合する。そのため、
制御電流の経路と検出回路の基準電位間での電磁誘導に
よる起電力の発生を抑制する。そこで、検出回路での信
号検出に及ぼす影響を抑えることができる。
【００３７】本発明に係る半導体装置によれば、温度検
出対象である電力用半導体素子を形成している半導体基
板と同一の半導体基板上に、絶縁膜を介して温度検出用
センサを設けている。そこで、電力用半導体素子の実際
の温度を正確に検出することができ、電力用半導体素子
の適切な温度制御ができる。
出対象である電力用半導体素子を形成している半導体基
板と同一の半導体基板上に、絶縁膜を介して温度検出用
センサを設けている。そこで、電力用半導体素子の実際
の温度を正確に検出することができ、電力用半導体素子
の適切な温度制御ができる。
【図１】 実施の形態１に係る半導体装置の温度検出用
素子に関する回路のブロック図である。
素子に関する回路のブロック図である。
【図２】 実施の形態１に係る半導体装置における温度
検出用素子の制御電流の経路に関する具体的なレイアウ
トの上面図である。
検出用素子の制御電流の経路に関する具体的なレイアウ
トの上面図である。
【図３】 実施の形態１に係る半導体装置における温度
検出用センサの制御電流の経路と電力用半導体素子の電
極との間で結合した高周波の電磁波成分の抑制を示す回
路のモデル図である。
検出用センサの制御電流の経路と電力用半導体素子の電
極との間で結合した高周波の電磁波成分の抑制を示す回
路のモデル図である。
【図４】 実施の形態１に係る半導体装置における温度
検出用センサの断面図である。
検出用センサの断面図である。
【図５】 実施の形態２に係る半導体装置における温度
検出用素子の制御電流の経路と放熱板との間で結合した
高周波の電磁波成分の抑制を示す回路のモデル図であ
る。
検出用素子の制御電流の経路と放熱板との間で結合した
高周波の電磁波成分の抑制を示す回路のモデル図であ
る。
【図６】 実施の形態３に係る半導体装置における温度
検出用素子の制御電流の経路とグランドプレーンとの間
で結合した高周波の電磁波成分の抑制を示す回路のモデ
ル図である。
検出用素子の制御電流の経路とグランドプレーンとの間
で結合した高周波の電磁波成分の抑制を示す回路のモデ
ル図である。
【図７】 実施の形態４に係る半導体装置における温度
検出用素子の制御電流の経路に関する具体的なレイアウ
トの上面図である。
検出用素子の制御電流の経路に関する具体的なレイアウ
トの上面図である。
【図８】 実施の形態４に係る半導体装置における温度
検出用素子の制御電流の経路とグランドプレーンとの間
で結合した高周波の電磁波成分の抑制を示す回路のモデ
ル図である。
検出用素子の制御電流の経路とグランドプレーンとの間
で結合した高周波の電磁波成分の抑制を示す回路のモデ
ル図である。
１ 温度検出用センサ、 ２ 電力用半導体素子、 ３
ａ、３ｂ 制御電流の経路（往路、帰路）、 ４ａ、４
ｂ インダクタ、 ５ キャパシタ、 ６ オペアン
プ、 ７ 制御電流電源、 ８ リファレンス、 ９
電力用半導体素子駆動部、 １０ 比較演算増幅回路
（検出回路）、 １２ 電力用半導体素子主回路、 １
４ 放熱板、 １６ グランドプレーン、 １８ スル
ーホール、２０ 高周波電磁波成分、 ２１ 容量結合
した高周波電磁波成分、 ２２ モード遷移後の高周波
電磁波成分（ノーマルモード）、 ２３ 容量結合した
高周波電磁波成分（コモンモード）、 ２４ インダク
タ成分、 ２５ キャパシタ成分、 ２６ａ、２６ｂ
キャパシタ成分、 ３１ 半導体基板、 ３２ 絶縁
膜、 ３３ ｎ型領域、 ３４ ｐ型領域、 ３５ 電
極
ａ、３ｂ 制御電流の経路（往路、帰路）、 ４ａ、４
ｂ インダクタ、 ５ キャパシタ、 ６ オペアン
プ、 ７ 制御電流電源、 ８ リファレンス、 ９
電力用半導体素子駆動部、 １０ 比較演算増幅回路
（検出回路）、 １２ 電力用半導体素子主回路、 １
４ 放熱板、 １６ グランドプレーン、 １８ スル
ーホール、２０ 高周波電磁波成分、 ２１ 容量結合
した高周波電磁波成分、 ２２ モード遷移後の高周波
電磁波成分（ノーマルモード）、 ２３ 容量結合した
高周波電磁波成分（コモンモード）、 ２４ インダク
タ成分、 ２５ キャパシタ成分、 ２６ａ、２６ｂ
キャパシタ成分、 ３１ 半導体基板、 ３２ 絶縁
膜、 ３３ ｎ型領域、 ３４ ｐ型領域、 ３５ 電
極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 29/78 ６５７ Ｈ０１Ｌ 29/78 ６５８Ｌ 21/336 Ｈ０２Ｍ 1/00 Ｆターム(参考） 5F038 BH01 BH03 BH11 BH19 EZ20 5F048 AA02 CC05 CC15 CC17 5H740 AA08 BA11 MM08 NN02 PP01 PP02 PP03
Claims (4)
- 【請求項１】 半導体基板上に設けられた温度検出用セ
ンサと、 前記温度検出用センサから信号を検出する検出回路と、 前記温度検出用センサと前記検出回路とを電気的に接続
する往路と帰路とで構成される制御電流の経路とからな
り、 前記制御電流の経路は、少なくとも一つのインダクタを
配置すると共に、前記制御電流の経路である前記往路と
前記帰路の間には少なくとも一つのキャパシタを接続
し、前記少なくとも一つのインダクタと前記キャパシタ
とによってＬＣローパスフィルタを構成することを特徴
とする半導体装置。 - 【請求項２】 前記制御電流の経路を構成する前記往路
と前記帰路は、略等長であって、互いに平行に配置され
ており、それぞれのインピーダンスが同じであることを
特徴とする請求項１に記載の半導体装置。 - 【請求項３】 前記制御電流の経路である前記往路及び
前記帰路に平行に配置されているグランドプレーンをさ
らに含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の半導
体装置。 - 【請求項４】 前記温度検出用センサが設けられている
前記半導体基板と同一の半導体基板上に設けられた電力
用半導体素子をさらに含むことを特徴とする請求項１か
ら３のいずれか一項に記載の半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000359281A JP4381592B2 (ja) | 2000-11-27 | 2000-11-27 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000359281A JP4381592B2 (ja) | 2000-11-27 | 2000-11-27 | 半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002164509A true JP2002164509A (ja) | 2002-06-07 |
| JP4381592B2 JP4381592B2 (ja) | 2009-12-09 |
Family
ID=18831064
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000359281A Expired - Lifetime JP4381592B2 (ja) | 2000-11-27 | 2000-11-27 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4381592B2 (ja) |
Cited By (9)
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|---|---|---|---|---|
| JP2008042950A (ja) * | 2006-08-01 | 2008-02-21 | Mitsubishi Electric Corp | 電力変換装置 |
| US7583486B2 (en) | 2006-06-12 | 2009-09-01 | Denso Corporation | Semiconductor device having protection diode |
| US7800195B2 (en) | 2007-02-27 | 2010-09-21 | Denso Corporation | Semiconductor apparatus having temperature sensing diode |
| JP2010249687A (ja) * | 2009-04-16 | 2010-11-04 | Denso Corp | 物理量検出装置 |
| JP2012244741A (ja) * | 2011-05-18 | 2012-12-10 | Omron Corp | パワーコンディショナ |
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