JP2013252009A

JP2013252009A - スナバコンデンサが搭載された半導体モジュールの保護回路

Info

Publication number: JP2013252009A
Application number: JP2012125908A
Authority: JP
Inventors: Naoichi Harada; 直一原田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2012-06-01
Filing date: 2012-06-01
Publication date: 2013-12-12
Anticipated expiration: 2032-06-01
Also published as: JP5704121B2

Abstract

【課題】半導体モジュール内に搭載されたスナバコンデンサの耐久性の低下を抑制し、半導体モジュールの保護を図る。
【解決手段】半導体能動素子とスナバコンデンサとが樹脂筐体内に封入された半導体モジュールは、外部に接続される一対の端子であって半導体能動素子に与えられる印加電圧の正側に対応するＰ側端子及び負側に対応するＮ側端子と、外部に接続される一対の端子であってＰ側端子とＮ側端子との間に接続されたスナバコンデンサの両端の電圧をモニタするためのＰ側モニタ端子及びＮ側モニタ端子と、を備える。半導体モジュールの保護回路は、Ｐ側モニタ端子及びＮ側モニタ端子に接続された電圧モニタにより、スナバコンデンサの両端の電圧をモニタし、モニタした電圧があらかじめ定めた閾値以上となった場合には、制御部により、Ｐ側端子およびＮ側端子の間に与えられる印加電圧を低下させる。
【選択図】図３

Description

この発明は、スナバコンデンサが搭載された半導体モジュールの保護に関するものである。

特許文献１のパワーモジュールは、パワーモジュールの樹脂筐体内部において、インバータを構成する２つのパワー半導体チップの近傍に、サージ電圧吸収素子としてのスナバコンデンサを配置した構成を有する。そして、このパワーモジュールは、Ｐ側接続端子に接続される一方のパワー半導体チップの端子の近傍と、Ｎ側接続端子に接続される他方のパワー半導体チップの端子の近傍との間で、スナバコンデンサを接続した構成を有する。これにより、このパワーモジュールでは、パワーモジュールの外部配線のインダクタンスにより発生するサージ電圧のみならず、パワーモジュールの内部配線のインダクタンスにより発生するサージ電圧も低減して、サージ電圧の低減効果を高めている。

特開２００９−２２５６１２号公報

しかしながら、上記特許文献に記載されたパワーモジュールでは、スナバコンデンサが樹脂筐体内部に封じられていることやパワー半導体チップの近傍に配置されているため、スナバコンデンサの動作温度が、モジュール外部にスナバコンデンサを設ける場合よりも上昇することになる。スナバコンデンサの動作温度の上昇は、その耐久性の低下を招くため、十分なサージ電圧の吸収性能が得られる寿命が短くなり、結果として、パワー半導体チップの十分な保護ができなくなって、パワーモジュールの耐久性の低下を招くことになる。

この発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、半導体モジュール内に搭載されたスナバコンデンサの耐久性の低下を抑制し、半導体モジュールの保護を図る技術を提供することを目的とする。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。

［適用例１］
半導体能動素子とスナバコンデンサとが樹脂筐体内に封入された半導体モジュールの保護回路であって、前記半導体モジュールは、外部に接続される一対の端子であって、前記半導体能動素子に与えられる印加電圧の正側に対応するＰ側端子および負側に対応するＮ側端子と、外部に接続される一対の端子であって、前記Ｐ側端子と前記Ｎ側端子との間に接続された前記スナバコンデンサの両端の電圧をモニタするためのＰ側モニタ端子およびＮ側モニタ端子と、を備えており、前記半導体モジュールの保護回路は、前記Ｐ側モニタ端子および前記Ｎ側モニタ端子に接続され、前記スナバコンデンサの両端の電圧をモニタする電圧モニタと、前記電圧モニタでモニタした電圧が、あらかじめ定めた閾値以上となった場合には、前記Ｐ側端子および前記Ｎ側端子の間に与えられる印加電圧を低下させる制御部と、を備えることを特徴とする半導体モジュールの保護回路。
適用例１によれば、半導体モジュール内部に搭載されたスナバコンデンサの端子間の電圧が閾値以上となった場合に、Ｐ側端子およびＮ側端子の間に与える印加電圧を低下させることができる。これにより、例えば、スナバコンデンサの温度上昇を抑制することができ、スナバコンデンサの耐久性が低下して寿命が短くなることを抑制することができる。また、例えば、スナバコンデンサのサージ電圧吸収性能が低下したとしても、印加電圧を低下させることにより、発生するサージ電圧を低くすることができるので、半導体能動素子の保護を図ることができる。なお、半導体能動素子としては、単独の半導体能動素子であっても良いし、複数の半導体能動素子を含むものであっても良い。

本発明における半導体モジュールの実施の形態を示す概略構成図である。図１に示した半導体モジュールの回路図である。図１および図２に示した半導体モジュールの制御について示す説明図である。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。図１は本発明における半導体モジュールの実施の形態を示す概略構成図である。図１（Ａ）は半導体モジュール１０の概略略断面図であり、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のスナバコンデンサ１１６部分の拡大図であり、図１（Ｃ）は図１（Ｂ）のＡ−Ａ概略断面図であり、図１（Ｄ）は図１（Ｂ）のＢ−Ｂ概略断面図である。

半導体モジュール１０は、電動モータの駆動回路や、電源回路等で用いられるインバータの例であり、図１（Ａ）に示すように、スイッチング素子として用いられる一対の絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（以下「ＩＧＢＴ：Insulated Gate Bipolar Transistor 」とも呼ぶ）１１２，１１４を備えている。ＩＧＢＴ１１２，１１４は、対向する一方の面にゲート端子（Ｇ）およびエミッタ端子（Ｅ）を備え（不図示）、対向する他方の面にコレクタ端子（Ｃ）を備えている（不図示）。ＩＧＢＴ１１２とＩＧＢＴ１１４とは、それぞれの表裏面が図の上下方向で互いに逆向きに実装されている。ＩＧＢＴ１１２，１１４としては、フリーホイールダイオード（ＦＷＤ：Free Wheeling Diode ）を含むＩＧＢＴ（ＲＣ−ＩＧＢＴ：Reverse Conducting Diode-IGBT ）等を用いることができ、本例では、ＲＣ−ＩＧＢＴを用いているものとする。なお、ＩＧＢＴ１１２，１１４が本発明における半導体能動素子に相当する。

また、半導体モジュール１０は、Ｐ側端子１２（不図示）に接続されるＰ側リードフレーム１２２と、Ｎ側端子１３（不図示）に接続されるＮ側リードフレーム１３２と、出力端子１６（不図示）に接続される出力側リードフレーム１６２と、制御端子１４，１５に接続される制御リードフレーム１４２，１４４と、を備えている。Ｐ側端子１２およびＮ側端子１３は、半導体モジュール１０のインバータを構成するスイッチング素子であるＩＧＢＴ１１２，１１４に与えられる印加電圧の正側および負側に対応する端子である。

Ｐ側リードフレーム１２２は、ハンダ１２４を介して第１のＩＧＢＴ１１２のコレクタ端子に電気的に接続されている。Ｎ側リードフレーム１３２は、ハンダ１３４ｃと導体板１３４ｂとハンダ１３４ａからなる導体部１３４を介して第２のＩＧＢＴ１１４のエミッタ端子に電気的に接続されている。出力側リードフレーム１６２は、ハンダ１６４ｃと導体板１６４ｂとハンダ１６４ａからなる導体部１６４を介して第１のＩＧＢＴ１１２のエミッタ端子に電気的に接続されているとともに、ハンダ１６６を介して第２のＩＧＢＴ１１４のコレクタ端子に電気的に接続されている。第１の制御リードフレーム１４２は、ワイヤ１４４を介して第１のＩＧＢＴ１１２のゲート端子に電気的に接続されている。第２の制御リードフレーム１５２は、ワイヤ１５４を介して第２のＩＧＢＴのゲート端子に接続されている。各リードフレーム１２２，１３２，１４２，１４４，１６２は、電気伝導性および放熱性の高い金属材料、例えば、ＡｌやＣｕ等を用いて構成することができる。また、導体板１３４ｂ，１６４ｂも、同様に、電気伝導性および放熱性の高い金属材料、例えば、ＣｕやＣｕＭｏ、Ａｌ等を用いて構成することができる。また、ワイヤ１４４，１５４は、電気伝導性の高い金属材料、例えば、ＡｌやＡｕ等を用いて構成することができる。

また、半導体モジュール１０は、Ｐ側リードフレーム１２２およびＮ側リードフレーム１３２および図示しないハンダを介して第１のＩＧＢＴ１１２のコレクタ端子と第２のＩＧＢＴ１１４のエミッタ端子との間（Ｐ−Ｎ間）に電気的に接続されたスナバコンデンサ１１６を備えている。具体的には、スナバコンデンサ１１６は、図１（Ｂ）に示すように、上下方向（ＩＧＢＴ１１２，１１４の表裏面に垂直方向）に空間を介して重複するＰ側リードフレーム１２２の中央側の先端部分１２６と、Ｎ側リードフレーム１３２の中央側の先端部分１３６との間に配置され、図示しないハンダを介して電気的に接続されている。

スナバコンデンサ１１６は、コンデンサのショート故障を考慮して、少なくとも２個のコンデンサが直列に接続されたコンデンサ群の構成であることが好ましい。本例では、図１（Ｃ），（Ｄ）に示すように、２個のコンデンサ１１６ｐが直列に接続された構成（以下、「直列コンデンサ」とも呼ぶ）を基本とし、直列コンデンサを３つ並列に接続したコンデンサ群の構成を例に示している。なお、コンデンサ１１６ｐとしては、セラミックコンデンサを用いることができる。ただし、コンデンサ１１６ｐとしてはフィルムコンデンサを用いるようにしても良い。

スナバコンデンサ１１６が接続されたＰ側リードフレーム１２２の先端部分１２６は、図１（Ｃ），（Ｄ）に示すように、ワイヤ１７４およびＰ側モニタリードフレーム１７２を介してＰ側モニタ端子１７に接続されている。また、スナバコンデンサ１１６が接続されたＮ側リードフレーム１３２の先端部分１３６は、図１（Ｃ），（Ｄ）に示すように、ワイヤ１８４およびＮ側モニタリードフレーム１８２を介してＮ側モニタ端子１８に接続されている。

Ｐ側リードフレーム１２２およびＮ側リードフレーム１３２は、図１（Ｃ），（Ｄ）に示すように、モールドＭの外部まで延びた構成となっており、外部まで延びたＰ側リードフレーム１２２の部分がＰ側端子１２となり、外部まで延びたＮ側リードフレーム１３２の部分がＮ側端子１３となる。

以上説明した各ＩＧＢＴ１１２，１１４や、各リードフレーム１２２，１３２，１４２，１４４，１６２，１７２，１８２、各ワイヤ１４４，１５４，１７４，１８４、スナバコンデンサ１１６等の各構成要素は、半導体モジュール１０において、モールドＭによる樹脂筐体内に封入されて一体に構成されている。

また、半導体モジュール１０は、図１（Ａ）に示すように、図の上下方向に一対の冷却器１９２，１９４を備えている。そして、上側の冷却器１９２とＰ側リードフレーム１２２およびＮ側リードフレーム１３２との間には絶縁基板１９６が放熱板として配置されており、下側の冷却器１９４と出力側リードフレーム１６２との間には絶縁基板１９８が放熱板として配置されている。絶縁基板１９６および絶縁基板１９８の上下の面には接触性を高めて熱伝導性を確保するためにグリスＧｒが塗布されている。これにより、例えば、第１のＩＧＢＴ１１２で生じた熱は、ハンダ１２４、Ｐ側リードフレーム１２２、グリスＧｒ、および、絶縁基板１９６を介して上側の冷却器１９２から放熱されるとともに、ハンダ１６４ａ、導体板１６４ｂ、ハンダ１６４ｃ、出力側リードフレーム１６２、グリスＧｒ、および、絶縁基板１９８を介して下側の冷却器１９４から放熱される。また、例えば、第２のＩＧＢＴ１１４で生じた熱は、ハンダ１３４ａ、導体板１３４ｂ、ハンダ１３４ｃ、Ｎ側リードフレーム１３２、グリスＧｒ、および、絶縁基板１９６を介して上側の冷却器１９２から放熱されるとともに、ハンダ１６６、出力側リードフレーム１６２、グリスＧｒ、および、絶縁基板１９８を介して下側の冷却器１９４から放熱される。

図２は、図１に示した半導体モジュールの回路図である。図１に示した半導体モジュール１０は、図２の回路図に示すような回路構成となる。なお、ＩＧＢＴ１１２，１１４は上記したようにＲＣ−ＩＧＢＴであり、第１のＩＧＢＴ１１２はＩＧＢＴ素子１１２ｔとＦＷＤ１１２ｄで構成され、第２のＩＧＢＴ１１４はＩＧＢＴ素子１１４ｔとＦＷＤ１１４ｄで構成される。

上記した半導体モジュール１０では、第１のＩＧＢＴ１１２のコレクタ端子に接続されたＰ側リードフレーム１２２の先端部分１２６と、第２のＩＧＢＴ１１４のエミッタ端子に接続されたＮ側リードフレーム１３２の先端部分１３６との間に、スナバコンデンサ１１６を配置している。そして、第１のＩＧＢＴ１１２のコレクタ端子の近傍および第２のＩＧＢＴ１１４のエミッタ端子の近傍との間でスナバコンデンサ１１６を電気的に接続し、Ｐ側端子とＮ側端子との間で発生するサージ電圧を低減する効果を高めている。サージ電圧を低減することが可能になると、ＩＧＢＴ１１２，１１４のスイッチングスピードを高速化でき、スイッチング損失を低減することが可能となり、素子の小型化が可能となる。スイッチング速度を高速化、すなわち、スイッチング周波数を高周波化できると、半導体モジュールへの印加電圧を生成する外部のコンバータ（不図示）におけるコンデンサやリアクトル等の構成部品の小型化が可能である。

また、スナバコンデンサ１１６としてコンデンサを複数直列に接続した構成を採用しているので、１つのコンデンサにショート故障が発生することにより、Ｐ−Ｎ間がショートしてしまうことを防止することが可能である。

また、ＩＧＢＴ１１２，１１４およびスナバコンデンサ１１６を上下に一対の冷却器１９２，１９４および放熱板としての絶縁基板１９６，１９８で挟みこむ構成とすることにより、冷却・放熱効果を高めて、ＩＧＢＴ１１２，１１４およびスナバコンデンサ１１６をそれぞれの許容温度以下で動作させることが可能である。

ところで、上記したようにスナバコンデンサ１１６を半導体モジュール１０のモールドＭ（樹脂筐体）内でＩＧＢＴ１１２，１１４の近傍に配置した場合には、ＩＧＢＴ１１２，１１４の発熱による温度上昇に応じて、スナバコンデンサ１１６の温度も上昇することになる。冷却器１９２，１９４によって、ＩＧＢＴ１１２，１１４およびスナバコンデンサ１１６をそれぞれ許容温度以下となるように抑制することはできる。しかしながら、半導体モジュールの外部でＰ側端子およびＮ側端子の間にスナバコンデンサを接続する場合に比べれば、スナバコンデンサの温度は高くなる。コンデンサは動作温度の上昇に応じてその要量が小さくなる傾向にある。また、コンデンサは動作温度の上昇に応じて耐久性が低下し寿命が短くなる傾向にある。この結果、スナバコンデンサにおるサージ電圧吸収性能が低下することになり、ＩＧＢＴ１１２，１１４の耐圧を越えるようなサージ電圧が発生し、ＩＧＢＴ１１２，１１４を保護することができなくなる可能性がある。

これに対して、上記した半導体モジュール１０は、スナバコンデンサ１１６の両端で発生する電圧がＰ側モニタ端子１７およびＮ側モニタ端子１８を介してモニタすることができる。そこで、モニタ端子１７，１８でモニタ可能な電圧をモニタすることにより、以下で説明するように、半導体モジュール１０の動作を制御し、半導体モジュール１０を保護することができる。

図３は、図１および図２に示した半導体モジュールの制御について示す説明図である。図３（Ａ）は、制御回路を示すブロック図であり、図３（Ｂ）は制御手順を示すフローチャートである。図３（Ａ）に示すように、制御回路は、半導体モジュール１０のＰ側モニタ端子１７とＮ側モニタ端子１８の間の電圧をモニタする電圧モニタ３０と、半導体モジュール１０のＰ側端子１２およびＮ側端子１３の間に与える印加電圧Ｖｐｎを生成するＤＣ／ＤＣコンバータ２０の動作を制御する制御部４０と、を備えている。なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０は、例えば、燃料電池搭載自動車の燃料電池や電気自動車の蓄電池等から与えられる電源電圧Ｖｖから半導体モジュールに与える印加電圧Ｖｐｎを生成して出力する回路である。本例では、例えば、約２００Ｖの電源電圧Ｖｖを５００Ｖ〜６５０Ｖに昇圧し、印加電圧Ｖｐｎとして出力するものとする。

電圧モニタ３０は、種々の一般的な回路で構成することができる。例えば、Ｐ側モニタ端子１７およびＮ側モニタ端子１８の間に発生するモニタ電圧Ｖｓを直接あるいは分圧してモニタし、デジタル化してモニタ信号Ｓｍとして出力する構成が考えられる。また、Ｐ側モニタ端子１７およびＮ側モニタ端子１８の間に発生する電圧を、既知の抵抗値を有する抵抗を用いて電流に変換してモニタし、Ａ／Ｄコンバータでデジタル化してモニタ信号Ｓｍとして出力する構成が考えられる。

制御部４０は、例えば、マイクロコンピュータによって構成され、以下で説明するように、電圧モニタ３０から供給されるモニタ信号Ｓｍに含まれるモニタ電圧に基づいて、制御信号Ｓｃｔｌを出力し、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０を制御する。制御信号Ｓｃｔｌを受け取ったＤＣ／ＤＣコンバータ２０では、これに応じた印加電圧Ｖｐｎを出力する。

制御部４０は、図３（Ｂ）に示すように、モニタ電圧Ｖｓのモニタ（ステップＳ１０）、モニタ電圧Ｖｓが予め設定されている閾値Ｖｒ以上であるか否の判断（ステップＳ２０）、および、その判断結果に応じた印加電圧Ｖｐｎの制御（ステップＳ３０あるいはステップＳ４０）を、繰り返し実行する。閾値Ｖｒは、半導体モジュール１０を構成するスイッチング素子であるＩＧＢＴ１１２，１１４の耐圧に対して、フェールセーフの観点からのマージンを考慮して設定される。ＩＧＢＴ１１２，１１４として、耐圧が例えば１２００ＶのＲＣ−ＩＧＢＴを用いているとした場合には、閾値Ｖｒを例えば１０００Ｖと設定することができる。なお、この設定は例示であって、耐圧および設定するマージンに応じて、種々の値に設定することができる。

モニタ電圧Ｖｓが閾値Ｖｒよりも小さい場合には（ステップＳ２０：Ｎ）、スナバコンデンサ１１６のサージ電圧吸収機能は十分に機能していると考えられ、印加電圧Ｖｐｎを、あらかじめ定めた規定印加電圧Ｖｔｐとするように、対応する制御データを制御信号Ｓｃｔｌとして出力する。なお、ここでは、規定印加電圧Ｖｔｐを、例えば、６５０Ｖと設定するものとする。これに対して、モニタ電圧Ｖｓが閾値Ｖｒ以上となった場合には（ステップＳ２０：Ｙ）、スナバコンデンサ１１６のサージ電圧吸収機能が低下していると考えられ、印加電圧Ｖｐｎを、あらかじめ定めた制限印加電圧Ｖｄｗとするように、対応する制御データを制御信号Ｓｃｔｌとして出力する。なお、制限印加電圧Ｖｄｗは、サージ電圧が十分に吸収されていないとしても、モニタ電圧Ｖｓが閾値Ｖｒよりも小さくすることが可能で、かつ、例えば、この半導体モジュールで駆動する負荷装置、例えば、電動モータを、駆動可能な印加電圧Ｖｐｎとして、あらかじめ定めた電圧である。制限印加電圧Ｖｄｗは、規定印加電圧Ｖｔｐの６５０Ｖよりも低い電圧、例えば、５００Ｖに設定される。

以上説明したように、図３に示した制御では、半導体モジュール１０に備えられたモニタ端子１７，１８を利用してモニタ電圧Ｖｓをモニタし、モニタ電圧Ｖｓが閾値Ｖｒ以上となった場合、スナバコンデンサ１１６のサージ電圧吸収性能が低下したと判断し、印加電圧Ｖｐｎを規定印加電圧Ｖｔｐから制限印加電圧Ｖｄｗに低くして、半導体モジュール１０を動作させることができる。これにより、半導体モジュール１０の動作による損失を低減して温度上昇を抑制し、スナバコンデンサ１１６に対するいわゆる熱負荷を軽減することができ、スナバコンデンサ１１６の動作温度を低く抑えることが可能である。これにより、スナバコンデンサ１１６の耐久性の低下によって寿命の低下を抑制することが可能である。また、半導体能動素子の耐圧を越えるサージ電圧が発生しないように印加電圧Ｖｐｎを低く制限することにより、半導体モジュールのサージ電圧に対する保護を図ることが可能である。

なお、図３（Ｂ）に示した制御において、印加電圧Ｖｐｎを制限印加電圧Ｖｄｗとした場合、スナバコンデンサ１１６のサージ電圧吸収性能の低下が想定される。そこで、例えば、この半導体モジュール１０を用いて駆動する負荷装置を備えた装置、例えば、電動モータを搭載した燃料電池車や電気自動車等において、警告ランプ等を点灯させて運転者に注意を喚起し、運転の退避動作を促してフェールセーフを図るようにしてもよい。また、負荷装置へ供給可能な出力電力（電圧および電力）を低く制限して、フェールセーフを図るようにしてもよい。

また、図３（Ｂ）に示した制御では、モニタ電圧Ｖｓが閾値Ｖｒ以上となったら印加電圧Ｖｐｎを規定印加電圧Ｖｔｐから制限印加電圧Ｖｄｗに低下させる１段の制御としているが、これに限定されるものではない。制限印加電圧Ｖｄｗとして、複数の設定値が用意されており、モニタ電圧Ｖｓが閾値Ｖｒ以上となる度に、高い設定値から低い設定値へ順に変更して、制御するようにしてもよい。このようにすれば、スナバコンデンサのサージ電圧吸収性能の低下度合いに応じてオーバースペックな制限とならないような適切な制限を実行し、適切な保護を図ることができる。

なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。

上記実施形態においてスナバコンデンサはコンデンサが２個直列に接続された構成の直列コンデンサを基本とし、この直列コンデンサを３個並列に接続したコンデンサ群の構成を例に説明しているが、これに限定されるものではない。例えば、１つの直列コンデンサのみ構成されたコンデンサ群としてもよい。また、２個並列や４個並列でもよく、すなわち、直列コンデンサを複数並列に接続した構成のコンデンサ群であってもよい。また直列コンデンサは、コンデンサが３個以上直列に接続された構成でもよい。さらに、また、１個のコンデンサをスナバコンデンサとしてもよい。

また、上記実施形態においては、ワイヤ１７４とＰ側モニタリードフレーム１７２とＰ側モニタ端子１７、および、ワイヤ１８４とＮ側モニタリードフレーム１８２とＮ側モニタ端子１８により、本発明のスナバコンデンサの両端の電圧をモニタするためのＰ側モニタ端子およびＮ側モニタ端子を構成しているが、樹脂筐体としてのモールドＭを形成する際にエジェクターピンを用いてＰ側リードフレーム１２２の先端部分１２６およびＮ側リードフレーム１３２の先端部分１３６に接するまで穴を形成し、この形成された穴にコンタクトプローブを挿入することにより、電圧をモニタするようにしてもよい。この場合、Ｐ側リードフレーム１２２の先端部分１２６に接する穴部分がＰ側モニタ端子に相当し、Ｎ側リードフレーム１３２の先端部分１３２に接する穴部分がＮ側モニタ端子に相当する。

また、上記実施形態において、半導体モジュールに備える半導体能動素子として、一対のＲＣ−ＩＧＢＴをスイッチング素子として適用した場合を例に説明している。しかしながら、これに限定されるものではなく、ＦＷＤを有しないＩＧＢＴや、ＭＯＳＦＥＴ、バイポーラトランジスタ、ダイオード等の種々の半導体能動素子の単独または種々の組み合わせを有し、かつ、スナバコンデンサが搭載されている半導体モジュールにおいて適用可能であり、同様の効果を得ることが可能である。

１０…半導体モジュール
１２…Ｐ側端子
１３…Ｎ側端子
１４…制御端子
１６…出力端子
１７…Ｐ側モニタ端子
１８…Ｎ側モニタ端子
２０…ＤＣ／ＤＣコンバータ
３０…電圧モニタ
４０…制御部
１１２，１１４…ＩＧＢＴ
１１２ｔ，１１４ｔ…ＩＧＢＴ素子
１１２ｄ，１１４ｄ…ＦＷＤ
１１６…スナバコンデンサ
１１６ｐ…コンデンサ
１２２…Ｐ側リードフレーム
１２４…ハンダ
１２６…先端部分
１３２…Ｎ側リードフレーム
１３４…導体部
１３４ａ…ハンダ
１３４ｂ…導体板
１３４ｃ…ハンダ
１３６…先端部分
１４２…制御リードフレーム
１４４…ワイヤ
１５２…制御リードフレーム
１５４…ワイヤ
１６２…出力側リードフレーム
１６４…導体部
１６４ａ…ハンダ
１６４ｂ…導体板
１６４ｃ…ハンダ
１６６…ハンダ
１７２…Ｐ側モニタリードフレーム
１７４…ワイヤ
１８２…Ｎ側モニタリードフレーム
１８４…ワイヤ
１９２…冷却器
１９４…冷却器
１９６…絶縁基板
１９８…絶縁基板
Ｍ…モールド
Ｇｒ…グリス

Claims

半導体能動素子とスナバコンデンサとが樹脂筐体内に封入された半導体モジュールの保護回路であって、
前記半導体モジュールは、
外部に接続される一対の端子であって、前記半導体能動素子に与えられる印加電圧の正側に対応するＰ側端子および負側に対応するＮ側端子と、
外部に接続される一対の端子であって、前記Ｐ側端子と前記Ｎ側端子との間に接続された前記スナバコンデンサの両端の電圧をモニタするためのＰ側モニタ端子およびＮ側モニタ端子と、
を備えており、
前記半導体モジュールの保護回路は、
前記Ｐ側モニタ端子および前記Ｎ側モニタ端子に接続され、前記スナバコンデンサの両端の電圧をモニタする電圧モニタと、
前記電圧モニタでモニタした電圧が、あらかじめ定めた閾値以上となった場合には、前記Ｐ側端子および前記Ｎ側端子の間に与えられる印加電圧を低下させる制御部と、
を備えることを特徴とする半導体モジュールの保護回路。