JP2021125547A - 電力用半導体モジュール - Google Patents

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Japan
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corrosion
power semiconductor
semiconductor module
circuit
sensor
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優孝 藤井
Masataka Fujii
優孝 藤井
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Abstract

【課題】モジュール内部の腐食状態を簡便に検出できるようにする。
【解決手段】ＩＧＢＴ１１のコレクタ端子と外部端子２０とを接続するボンディングワイヤ２８およびＦＷＤ１２のアノード端子と外部端子２１とを接続するボンディングワイヤ２９の設置環境に腐食センサ１３，１４を設置する。ボンディングワイヤ２８，２９にＩＧＢＴ１１の主電流が流れて昇温すると、腐食センサ１３，１４も同じように昇温する。ボンディングワイヤ２８，２９および腐食センサ１３，１４は、長時間、腐食ガスに晒されると同じように腐食し、腐食センサ１３，１４は、抵抗値が上がっていく。腐食センサ１３，１４の抵抗値を観測することで、モジュール内部の腐食状態を判断することができる。腐食センサ１３，１４は、金属抵抗ワイヤで構成することにより、狭いモジュール内にも容易に設置が可能である。
【選択図】図１

Description

本発明は、電力用半導体モジュールに関する。
電力変換用のインバータ回路などでは、スイッチング素子として電力用半導体が用いられている。電力用半導体には、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）またはＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）が一般に用いられている。電力用半導体は、１つのパッケージに組み込まれて電力用半導体モジュールを構成している。電力用半導体モジュールは、電力用半導体を１つまたは複数個備えることがある。電力用半導体モジュールは、また、電力用半導体を駆動する駆動回路と各種保護回路などの周辺回路とを含む制御回路を内部に一緒に収容したＩＰＭ（Intelligent Power Module）へと進化している。
電力用半導体モジュールには、電力用半導体を樹脂で封止したものや、パッケージに収容した電力用半導体などをゲルで覆うことで絶縁するように構成したものが知られている。電力用半導体モジュールは、硫化水素のような腐食性ガスを含む劣悪な環境下で使用されることも多い。しかし、樹脂およびゲルは、電気的な絶縁を目的とするものであって気体を遮断するものではないので、大気中に自然に含まれている腐食性ガスを不可避的に透過してしまう。
樹脂封止の電力用半導体モジュールにおいては、樹脂を透過した腐食性ガスによって電力用半導体を内部配線しているワイヤなどが腐食されていたとしてもその状態を外部から知ることはできない。このため、ワイヤなどが腐食した状態で電力用半導体モジュールを使用していると、電力用半導体モジュールは、予期しないタイミングで突然動作を停止することがある。
電力用半導体などをゲルで覆うように構成した電力用半導体モジュールにおいても、蓋を取り外すことで、透明なゲルを介して腐食状態を目視することはできるが、腐食の進行具合を客観的に判断することはできない。このため、電力用半導体などをゲルで覆うように構成した電力用半導体モジュールにおいても、腐食があった場合、同様に、予期しないタイミングで突然動作を停止してしまうことがある。
腐食の進行具合を検出するものとして、腐食センサが知られている（たとえば、特許文献１参照）。この腐食センサは、腐食速度を算出したい金属と固定抵抗器とを組み合わせた直列回路を複数個並列に接続し、かつ固定抵抗器の抵抗値に応じて腐食速度を求める金属との組み合わせで、暴露環境における複数の金属の腐食断線に至るまでの時間を求めるものである。
特開２０１４−１５３０８９号公報
しかしながら、従来の腐食センサは、腐食速度の異なる複数種の金属を備える必要があるので、電力用半導体モジュール内に設置するにはスペース的に難しく、また、設置場所の選定が困難であるという問題点があった。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、モジュール内部の腐食状態を簡便に検出できるようにした電力用半導体モジュールを提供することを目的とする。
本発明では、上記の課題を解決するために、１つの案では、第１の電力用半導体および第２の電力用半導体を直列に接続したハーフブリッジ回路と、第１の電力用半導体の高電位側主電極を第１の外部端子に接続する第１の配線材の設置環境に置かれた第１の腐食センサ、第２の電力用半導体の低電位側主電極を第２の外部端子に接続する第２の配線材の設置環境に置かれた第２の腐食センサおよびハーフブリッジ回路の出力を第３の外部端子に接続する第３の配線材の設置環境に置かれた第３の腐食センサの少なくとも一つと、を備えている電力用半導体モジュールが提供される。
上記構成の電力用半導体モジュールは、大電流が流れて発熱する第１の配線材、第２の配線材または第３の配線材の設置環境に第１の腐食センサ、第２の腐食センサまたは第３の腐食センサを簡便かつ少スペースで置くことができるという利点がある。
第１の実施の形態に係る電力用半導体モジュールの内部構成を例示した平面図である。 第１の実施の形態に係る電力用半導体モジュールの回路図である。 第２の実施の形態に係る電力用半導体モジュールの内部構成を例示した平面図である。 第２の実施の形態に係る電力用半導体モジュールの回路図である。 第３の実施の形態に係る電力用半導体モジュールの内部構成を例示した平面図である。 第３の実施の形態に係る電力用半導体モジュールの回路図である。 腐食検出回路の回路図である。
以下、本発明の実施の形態について、電力用半導体としてＩＧＢＴを使用したモジュールまたはＩＰＭの場合を例に図面を参照して詳細に説明する。なお、添付図面を通じて、同一の符号で示される構成要素については、同一の構成要素を示している。また、各実施の形態は、矛盾のない範囲で複数の実施の形態を部分的に組み合わせて実施することが可能である。
［第１の実施の形態］
図１は第１の実施の形態に係る電力用半導体モジュールの内部構成を例示した平面図、図２は第１の実施の形態に係る電力用半導体モジュールの回路図である。
第１の実施の形態に係る電力用半導体モジュール１０は、図１および図２に示したように、ＩＧＢＴ１１とＦＷＤ（Free Wheeling Diode）１２と、２つの腐食センサ１３，１４を備えている。ＩＧＢＴ１１およびＦＷＤ１２は、絶縁基板１５に搭載されている。すなわち、絶縁基板１５は、その一方の面に回路パターン１６が形成されており、その回路パターン１６にＩＧＢＴ１１およびＦＷＤ１２がはんだによって接合されている。このとき、ＩＧＢＴ１１は、高電位側主電極であるコレクタ端子が回路パターン１６にはんだ付けされ、ＦＷＤ１２は、カソード端子が回路パターン１６にはんだ付けされている。
絶縁基板１５は、また、腐食センサ１３，１４の一方の端子を接続する回路パターン１７，１８が形成されている。この絶縁基板１５は、ケース１９に収容されている。ケース１９の枠の部分には、高電位側の外部端子２０、低電位側の外部端子２１、制御信号入力用の外部端子２２，２３および腐食センサ１３，１４用の外部端子２４，２５，２６，２７が形成されている。
高電位側の外部端子２０は、回路パターン１６に配線材である複数のボンディングワイヤ２８によって接続されている。主電流が流れるボンディングワイヤ２８は、電流容量が大きい場合、数十本に及ぶこともある。このため、以下、電力用半導体モジュールの内部構成を例示した図では、図面の煩雑さを防ぐために、複数のボンディングワイヤによる配線は、両端に黒丸を付した１本の太線で表現する。低電位側の外部端子２１は、ＦＷＤ１２のアノード端子に複数のボンディングワイヤ２９によって接続され、ＦＷＤ１２のアノード端子は、ＩＧＢＴ１１の低電位側主電極であるエミッタ端子に複数のボンディングワイヤ３０によって接続されている。これにより、ＦＷＤ１２およびＩＧＢＴ１１は、互いに逆並列に接続されている。
腐食センサ１３の一方の端子が接続された回路パターン１７は、ボンディングワイヤ３１によって外部端子２４に接続され、腐食センサ１３の他方の端子は、外部端子２５に接続されている。腐食センサ１４の一方の端子が接続された回路パターン１８は、ボンディングワイヤ３２によって外部端子２６に接続され、腐食センサ１４の他方の端子は、外部端子２７に接続されている。
外部端子２２は、ＩＧＢＴ１１のゲートパッド３３にボンディングワイヤ３４によって接続され、外部端子２３は、ＩＧＢＴ１１のエミッタ端子にボンディングワイヤ３５によって接続されている。
腐食センサ１３，１４は、主電流が流入するボンディングワイヤ２８および主電流が流出するボンディングワイヤ２９の近傍に配置されている。これにより、腐食センサ１３，１４は、ボンディングワイヤ２８，２９に主電流が流れることによって発熱する高温の環境に置かれることになる。電力用半導体モジュール１０の中に腐食性ガスが透過してきた場合には、腐食センサ１３，１４は、ボンディングワイヤ２８，２９と一緒に腐食反応することになる。
ここで、腐食センサ１３，１４は、金属抵抗ワイヤを抵抗素子として使用しており、腐食の進行に応じて抵抗値が上がる特性を有している。金属抵抗ワイヤの材料は、ボンディングワイヤ２８，２９の材質に応じて選択される。すなわち、ボンディングワイヤ２８，２９がアルミニウムの場合、金属抵抗ワイヤの材料は、アルミニウムまたはアルミニウム合金であり、ボンディングワイヤ２８，２９が銅の場合、金属抵抗ワイヤの材料は、銅または銅合金である。金属抵抗ワイヤは、また、ボンディングワイヤ２８，２９の電流密度よりも高い電流密度となる断面積を有することで、ボンディングワイヤ２８，２９よりも高い抵抗値に調整することができる。
以上のように、この電力用半導体モジュール１０は、腐食センサ１３，１４を、金属抵抗ワイヤで構成したことにより、狭いモジュール内においても容易かつ安価に設置することができる。
なお、この電力用半導体モジュール１０では、腐食センサ１３，１４の端子を外部の回路に接続できるようにしてあるので、モジュール内の腐食状況は、外部の回路で判断することになる。このとき、外部の回路は、必要により、腐食センサ１３と腐食センサ１４との少なくとも一方を用いてモジュール内の腐食の状況を判断する。
［第２の実施の形態］
図３は第２の実施の形態に係る電力用半導体モジュールの内部構成を例示した平面図、図４は第２の実施の形態に係る電力用半導体モジュールの回路図である。なお、金属抵抗ワイヤの材料および抵抗値の調整方法は、第１の実施の形態のものと同じである。
第２の実施の形態に係る電力用半導体モジュール１０ａは、２つの電力用半導体を直列に接続して構成したハーフブリッジ回路に腐食センサ１３，１４を設けた場合を示している。なお、この電力用半導体モジュール１０ａでは、図４の回路図に示した通り、ハーフブリッジ回路のハイサイドおよびローサイドをそれぞれ４つの電力用半導体を並列に接続して吐き出し（ソース）電流および吸い込み（シンク）電流の容量を増やした構成にしている。また、電力用半導体としては、ＩＧＢＴとＦＷＤとを１つの素子で形成したＲＣ−ＩＧＢＴ（Reverse Conducting IGBT）を用いている。したがって、電力用半導体モジュール１０ａは、図３に示したように、８つの素子を備えている。
この電力用半導体モジュール１０ａは、ハイサイド用の絶縁基板１５ａおよびローサイド用の絶縁基板１５ｂを有し、これら絶縁基板１５ａ，１５ｂはケース１９ａに収容されている。ハイサイド用の絶縁基板１５ａには、回路パターン１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ，１６ｅ，１６ｆ，１６ｇが形成されている。ローサイド用の絶縁基板１５ｂには、回路パターン１６ｈ，１６ｉ，１６ｊ，１６ｋ，１６ｌが形成されている。
ハイサイド用の絶縁基板１５ａの回路パターン１６ａには、ＲＣ−ＩＧＢＴ４１ａ−４１ｄが搭載され、ローサイド用の絶縁基板１５ｂの回路パターン１６ｈには、ＲＣ−ＩＧＢＴ４１ｅ−４１ｈが搭載されている。
ケース１９ａの枠の部分には、高電位側の外部端子２０、低電位側の外部端子２１、腐食センサ１３用の外部端子２４，２５、腐食センサ１４用の外部端子２６，２７、出力用の外部端子４２および腐食センサ１４ａ用の外部端子２６ａ，２７ａが形成されている。
高電位側の外部端子２０は、回路パターン１６ａに複数のボンディングワイヤ２８によって接続されている。ハイサイドのＲＣ−ＩＧＢＴ４１ａ−４１ｄのエミッタ端子は、回路パターン１６ｂに複数のボンディングワイヤ２８ａ−２８ｄによって接続されている。回路パターン１６ｂは、ローサイド用の絶縁基板１５ｂに形成された回路パターン１６ｈに複数のボンディングワイヤ２８ｅによって接続されている。
回路パターン１６ｈは、外部端子４２に複数のボンディングワイヤ２８ｆによって接続されている。ローサイドのＲＣ−ＩＧＢＴ４１ｅ−４１ｈのエミッタ端子は、回路パターン１６ｉに複数のボンディングワイヤ２９ａ−２９ｄによってそれぞれ接続されている。回路パターン１６ｉは、ハイサイドの回路パターン１６ｃに複数のボンディングワイヤ２９ｅによって接続され、回路パターン１６ｃは、低電位側の外部端子２１に複数のボンディングワイヤ２９によって接続されている。
ハイサイドの回路パターン１６ｄは、ハイサイドのＲＣ−ＩＧＢＴ４１ａ−４１ｄのゲートパッド３３ａ−３３ｄにそれぞれボンディングワイヤによって接続されている。回路パターン１６ｅは、ハイサイドのＲＣ−ＩＧＢＴ４１ｂのエミッタ端子にボンディングワイヤによって接続されている。ローサイドの回路パターン１６ｊは、ローサイドのＲＣ−ＩＧＢＴ４１ｅ−４１ｈのゲートパッド３３ｅ−３３ｈにそれぞれボンディングワイヤによって接続されている。回路パターン１６ｋは、ローサイドのＲＣ−ＩＧＢＴ４１ｇのエミッタ端子にボンディングワイヤによって接続されている。
腐食センサ１３の一方の端子が接続された回路パターン１６ｆは、ボンディングワイヤ３１によって外部端子２４に接続され、腐食センサ１３の他方の端子は、外部端子２５に接続されている。腐食センサ１４の一方の端子が接続された回路パターン１６ｇは、ボンディングワイヤ３２によって外部端子２６に接続され、腐食センサ１４の他方の端子は、外部端子２７に接続されている。腐食センサ１４ａの一方の端子が接続された回路パターン１６ｌは、ボンディングワイヤ３２ａによって外部端子２６ａに接続され、腐食センサ１４ａの他方の端子は、外部端子２７ａに接続されている。
腐食センサ１３，１４は、主電流が流入するボンディングワイヤ２８および主電流が流出するボンディングワイヤ２９の近傍に配置され、腐食センサ１４ａは、主電流が出入りするボンディングワイヤ２８ｆの近傍に配置されている。これにより、腐食センサ１３，１４，１４ａは、ボンディングワイヤ２８，２９，２８ｆに大電流が流れることによって発熱する高温の環境に置かれることになる。電力用半導体モジュール１０ａの中に腐食性ガスが透過してきた場合には、腐食センサ１３，１４，１４ａは、ボンディングワイヤ２８，２９，２８ｆと一緒に腐食反応することになる。
この電力用半導体モジュール１０ａにおいても、腐食センサ１３，１４，１４ａの端子を外部の回路に接続できるようにしてあるので、外部の回路で腐食センサ１３，１４，１４ａの抵抗値の変化を観測することによって、モジュール内の腐食状況が判断される。
［第３の実施の形態］
図５は第３の実施の形態に係る電力用半導体モジュールの内部構成を例示した平面図、図６は第３の実施の形態に係る電力用半導体モジュールの回路図、図７は腐食検出回路の回路図である。なお、金属抵抗ワイヤの材料および抵抗値の調整方法は、第１の実施の形態のものと同じである。
第３の実施の形態に係る電力用半導体モジュール１０ｂは、三相モータのような負荷を駆動するＩＰＭであり、３組のハーフブリッジ回路に腐食センサ１４を設けた場合を示している。このため、この電力用半導体モジュール１０ｂは、ハーフブリッジ回路を構成する電力用半導体をそれぞれ駆動し、過熱および過電流などの異常から保護するための回路を有する制御ＩＣ（Integrated Circuit）５１ａ−５１ｆを備えている。ハーフブリッジ回路を構成する電力用半導体は、ＩＧＢＴ１１ａ−１１ｆであり、ＩＧＢＴ１１ａ−１１ｆにはそれぞれＦＷＤ１２ａ−１２ｆが逆並列に接続されている。
この電力用半導体モジュール１０ｂは、絶縁基板１５ｃと、絶縁基板１５ｃの外周の三方の辺に沿って配置されたプリント基板５２と、腐食センサ１４、絶縁基板１５ｃおよびプリント基板５２を収容するケース１９ｂとを備えている。ケース１９ｂは、高電位側の入力端子である外部端子２０と、低電位側の入力端子である外部端子２１と、三相の出力端子である外部端子５３（ｕ），５３（ｖ），５３（ｗ）と、腐食を検出したときの警報出力端子である外部端子５４とを備えている。
絶縁基板１５ｃには、図５に示したように、図の上下方向に長い回路パターン５５と、図の上下方向に並んだ３つの回路パターン５６，５７，５８と、図の上下方向に長い回路パターン５９と、腐食センサ１４用の回路パターン６０とが形成されている。
回路パターン５５には、ＩＧＢＴ１１ａおよびＦＷＤ１２ａと、ＩＧＢＴ１１ｃおよびＦＷＤ１２ｃと、ＩＧＢＴ１１ｅおよびＦＷＤ１２ｅとが搭載されている。回路パターン５６には、ＩＧＢＴ１１ｂおよびＦＷＤ１２ｂが搭載され、回路パターン５７には、ＩＧＢＴ１１ｄおよびＦＷＤ１２ｄが搭載され、回路パターン５８には、ＩＧＢＴ１１ｆおよびＦＷＤ１２ｆが搭載されている。
プリント基板５２には、ＩＧＢＴ１１ａ−１１ｆをそれぞれ制御する制御ＩＣ５１ａ−５１ｆが搭載されている。プリント基板５２には、また、腐食センサ１４用の回路パターン６１が形成されている。ここで、腐食センサ１４の設置場所に最も近い制御ＩＣ５１ａは、図６に示す腐食検出回路６２を内蔵している。
高電位側の外部端子２０は、回路パターン５５に複数のボンディングワイヤ６３によって接続されている。回路パターン５５に搭載されたＦＷＤ１２ａのアノード端子は、ＩＧＢＴ１１ａのエミッタ端子に複数のボンディングワイヤ６４によって接続され、かつ、回路パターン５６に複数のボンディングワイヤ６５によって接続されている。回路パターン５６は、外部端子５３（ｕ）に複数のボンディングワイヤ６６によって接続されている。回路パターン５６に搭載されたＦＷＤ１２ｂのアノード端子は、ＩＧＢＴ１１ｂのエミッタ端子に複数のボンディングワイヤ６７によって接続され、かつ、回路パターン５９に複数のボンディングワイヤ６８によって接続されている。
同様に、回路パターン５５に搭載されたＦＷＤ１２ｃのアノード端子は、ＩＧＢＴ１１ｃのエミッタ端子と回路パターン５７とに接続され、その回路パターン５７は、外部端子５３（ｖ）に接続されている。回路パターン５７に搭載されたＦＷＤ１２ｄのアノード端子は、ＩＧＢＴ１１ｄのエミッタ端子と回路パターン５９とに接続されている。
回路パターン５５に搭載されたＦＷＤ１２ｅのアノード端子は、ＩＧＢＴ１１ｅのエミッタ端子と回路パターン５８とに接続され、その回路パターン５８は、外部端子５３（ｗ）に接続されている。回路パターン５８に搭載されたＦＷＤ１２ｆのアノード端子は、ＩＧＢＴ１１ｆのエミッタ端子と回路パターン５９とに接続されている。
そして、回路パターン５９は、低電位側の外部端子２１に複数のボンディングワイヤ６９によって接続されている。なお、外部端子５３（ｕ），５３（ｖ），５３（ｗ）は、負荷７０に接続される。
回路パターン５９と低電位側の外部端子２１とを接続している複数のボンディングワイヤ６９に隣接して腐食センサ１４が設けられている。これにより、腐食センサ１４は、複数のボンディングワイヤ６９に主電流が流れることによって発熱する高温の環境に置かれることになる。腐食センサ１４は、制御ＩＣ５１ａに接続されている。
制御ＩＣ５１ａは、図７に示すような腐食検出回路６２を内蔵している。腐食検出回路６２は、定電流回路７１と、比較器７２と、基準電圧源７３と、温度補償演算回路７４と、選択回路７５とを有している。定電流回路７１の出力端子は、腐食センサ１４の一方の端子に接続され、腐食センサ１４の他方の端子は、この腐食検出回路６２のグランド（ＧＮＤ）端子に接続されている。温度補償演算回路７４の入力端子は、温度センサ７６および定電流回路７７に接続されている。なお、温度センサ７６は、ＩＧＢＴ１１ａに一体に形成されて過熱保護回路で使用される温度検出用ダイオード７６ａを用いることができる。この場合、定電流回路７７は、制御ＩＣ５１ａの過熱保護回路に設けられたものが使用される。また、温度補償演算回路７４は、ＩＧＢＴ１１ａの温度検出用ダイオード７６ａによる温度信号だけでなく、他のＩＧＢＴ１１ｂ−１１ｆにそれぞれ形成された温度検出用ダイオードがそれぞれ検出した温度信号を制御ＩＣ５１ｂ−５１ｆから取得することができる。
腐食検出回路６２において、定電流回路７１の出力端子は、また、比較器７２の非反転入力端子とに接続され、比較器７２の反転入力端子には、基準電圧Ｖｒｅｆを出力する基準電圧源７３の正極端子に接続されている。基準電圧源７３の負極端子は、この腐食検出回路６２のグランド（ＧＮＤ）端子に接続されている。基準電圧源７３は、その基準電圧Ｖｒｅｆを可変することができ、その値は、温度補償演算回路７４によって演算された値である。温度補償演算回路７４は、温度センサ７６によって検出された温度の最大値を求めて保持する機能および温度センサ７６によって検出された温度の平均値を求めて保持する機能を有し、どの値を使うかは、必要に応じて選択回路７５が選択する。
これにより、腐食検出回路６２は、周囲の温度環境に応じて基準電圧Ｖｒｅｆを設定することができる。たとえば、基準電圧Ｖｒｅｆを検出温度の最大値に相当する電圧に設定している状態で周囲温度が高くなるような電力用半導体モジュール１０ｂの使い方をしている場合、基準電圧Ｖｒｅｆを最大値から平均値に切り換えるとよい。もちろん、選択回路７５は、温度補償演算回路７４においてあらかじめ設定した固定値を選択することも可能である。
この腐食検出回路６２は、定電流回路７１で腐食センサ１４に一定の電流を流しながら、腐食センサ１４の両端の検出電圧を比較器７２が基準電圧源７３の基準電圧Ｖｒｅｆと比較する。ここで、腐食センサ１４は、腐食を検出していないときに抵抗値が小さいので、定電流回路７１によって供給された定電流による電圧降下も小さく、検出電圧も十分に小さい。このため、比較器７２は、グランドレベルの信号を出力する。
腐食センサ１４の腐食が進んで腐食センサ１４の抵抗値が大きくなると、腐食センサ１４の両端の電圧も大きくなる。検出電圧が基準電圧Ｖｒｅｆより大きくなると、比較器７２は、ハイレベルの警報信号を出力する。この警報信号は、電力用半導体モジュール１０ｂの内部で腐食が所定値以上に進んでいることを外部端子５４を介して外部に通知することになる。
なお、腐食検出回路６２の定電流回路７１は、電力用半導体モジュール１０ｂの動作中は常時定電流を流していることになる。しかし、定電流回路７１で生成される電流は、たとえば、数十μアンペア程度であり、たとえば数百アンペア程度流れる主電流に対して無視できる程度に小さいので、特に問題になることはない。
１０，１０ａ，１０ｂ 電力用半導体モジュール
１１，１１ａ−１１ｆ ＩＧＢＴ
１２，１２ａ−１２ｆ ＦＷＤ
１３，１４，１４ａ 腐食センサ
１５，１５ａ−１５ｃ 絶縁基板
１６，１６ａ−１６ｌ，１７，１８ 回路パターン
１９，１９ａ，１９ｂ ケース
２０−２７，２６ａ，２７ａ 外部端子
２８，２８ａ−２８ｆ，２９，２９ａ−２９ｅ，３０−３２，３２ａ ボンディングワイヤ
３３，３３ａ−３３ｈ ゲートパッド
３４，３５ ボンディングワイヤ
４１ａ−４１ｈ ＲＣ−ＩＧＢＴ
４２ 外部端子
５１ａ−５１ｆ 制御ＩＣ
５２ プリント基板
５３（ｕ），５３（ｖ），５３（ｗ），５４ 外部端子
５５−６１ 回路パターン
６２ 腐食検出回路
６３−６９ ボンディングワイヤ
７０ 負荷
７１ 定電流回路
７２ 比較器
７３ 基準電圧源
７４ 温度補償演算回路
７５ 選択回路
７６ 温度センサ
７６ａ 温度検出用ダイオード
７７ 定電流回路

Claims (13)

  1. 第１の電力用半導体および第２の電力用半導体を直列に接続したハーフブリッジ回路と、
    前記第１の電力用半導体の高電位側主電極を第１の外部端子に接続する第１の配線材の設置環境に置かれた第１の腐食センサ、前記第２の電力用半導体の低電位側主電極を第２の外部端子に接続する第２の配線材の設置環境に置かれた第２の腐食センサおよび前記ハーフブリッジ回路の出力を第３の外部端子に接続する第３の配線材の設置環境に置かれた第３の腐食センサの少なくとも一つと、
    を備えている、電力用半導体モジュール。
  2. 前記第１の腐食センサ、前記第２の腐食センサおよび前記第３の腐食センサは、前記第１の配線材、前記第２の配線材および前記第３の配線材に応じてアルミニウム、アルミニウム合金、銅および銅合金からなる群より選ばれる、請求項１記載の電力用半導体モジュール。
  3. 前記第１の腐食センサ、前記第２の腐食センサおよび前記第３の腐食センサは、前記第１の配線材、前記第２の配線材および前記第３の配線材の電流密度よりも高い電流密度となる断面積を有する、請求項１記載の電力用半導体モジュール。
  4. 前記第１の腐食センサ、前記第２の腐食センサまたは前記第３の腐食センサは、検出信号を外部に出力するための外部端子に接続されている、請求項１記載の電力用半導体モジュール。
  5. 前記第１の腐食センサまたは前記第２の腐食センサの出力値の大きさにより、腐食が所定値以上に進んだときに警報信号を出力する腐食検出回路をさらに備えている、請求項１記載の電力用半導体モジュール。
  6. 前記電力用半導体のスイッチングを制御する制御回路をさらに備えている、請求項５記載の電力用半導体モジュール。
  7. 前記腐食検出回路は、前記制御回路に内蔵されている、請求項６記載の電力用半導体モジュール。
  8. 前記腐食検出回路は、前記第１の腐食センサまたは前記第２の腐食センサに一定の電流を供給する定電流回路と、前記所定値に相当する基準電圧を出力する基準電圧源と、前記第１の腐食センサまたは前記第２の腐食センサの両端の電圧を前記基準電圧と比較する比較器とを有している、請求項７記載の電力用半導体モジュール。
  9. 前記腐食検出回路は、内部に設置された温度センサと、前記温度センサが検出した検出温度を演算して前記基準電圧を前記検出温度に応じて可変する温度補償演算回路とをさらに有している、請求項８記載の電力用半導体モジュール。
  10. 前記温度補償演算回路は、前記検出温度の最大値を求めて保持し、前記基準電圧を前記検出温度の最大値に応じて可変する、請求項９記載の電力用半導体モジュール。
  11. 前記温度補償演算回路は、前記検出温度の平均値を求めて保持し、前記基準電圧を前記検出温度の平均値に応じて可変する、請求項９記載の電力用半導体モジュール。
  12. 前記温度補償演算回路は、前記検出温度の最大値を求めて保持する最大値保持部および前記検出温度の平均値を求めて保持する平均値保持部を有し、前記腐食検出回路は、前記最大値保持部または前記平均値保持部の出力を選択し、選択された出力に応じて前記基準電圧を可変する選択回路をさらに有する、請求項９記載の電力用半導体モジュール。
  13. 電力用半導体と、
    前記電力用半導体の高電位側主電極を第１の外部端子に接続する第１の配線材の設置環境に置かれた第１の腐食センサと前記電力用半導体の低電位側主電極を第２の外部端子に接続する第２の配線材の設置環境に置かれた第２の腐食センサとの少なくとも一方と、
    を備えている、電力用半導体モジュール。
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