JP4798170B2

JP4798170B2 - 半導体装置

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Publication number: JP4798170B2
Application number: JP2008126108A
Authority: JP
Inventors: 宏幸大西; 俊昭長瀬; 純石川; 一善紺谷; 利成深津
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2008-05-13
Filing date: 2008-05-13
Publication date: 2011-10-19
Anticipated expiration: 2028-05-13
Also published as: JP2009277787A; US8288838B2; CN101582651A; EP2120260A2; US20090283765A1; EP2120260A3; EP2120260B1

Description

本発明は、半導体装置に係り、詳しくはセラミック基板の回路パターン上に実装された半導体チップの温度を検出する手段を備えた半導体装置に関する。

半導体装置において半導体チップ（半導体素子）の動作時の異常な温度上昇による破損を防止する目的等のために、半導体チップを含む半導体装置の温度を検出する温度検出部を設けたものがある。この種の半導体装置として、半導体装置の温度が異常に上昇した時にその温度を温度検出部で検出し、その検出信号に基づいて半導体チップの駆動を停止させるようにしたものがある。（例えば、特許文献１参照。）特許文献１の半導体装置は、図７に示すように、セラミック基板（絶縁基板）５１上に複数形成された回路パターン（配線パターン）５２の一つに半導体チップ（半導体素子）５３が実装されている。サーミスタ（温度検出体）５４は、半導体チップ５３が実装された回路パターン５２上にその外部接続用端子の一端が半田付けされ、半導体チップ５３が実装された回路パターン５２と別の回路パターン５２上に他端が半田付けされている。

また、半導体チップの温度を検出する方法として、温度センサが一体形成された半導体チップを使用して、半導体チップの温度を直接検出する方法もある。
また、セラミック基板上に実装された半導体チップの温度を検出するため、図８に示すように、セラミック基板５１が半田付けされた金属ベース（銅ベース）５５上に、外付け用のサーミスタ５６をねじ５７で固定する方法もある。セラミック基板５１は、表面に半導体チップ５３が半田Ｈで接合される回路パターン５２を有し、裏面にセラミック基板５１と金属ベース５５とを半田Ｈで接合する金属板５８を有するセラミック板５９で構成されている。
特開２００２−７６２３６号公報

ところが、特許文献１のようにセラミック基板５１上にサーミスタ５４を取り付ける場合は、サーミスタ５４を異なる回路パターン５２上に跨るように半田付けする必要があり、製造工程が複雑になる。また、半導体チップ５３が実装された回路パターン５２上に一方の端子が半田付けされているため、半導体チップ５３のスイッチングノイズの影響を受ける。

半導体チップにセンサが一体形成された構成では、半導体チップのスイッチングノイズの影響を受け、近くにある割に検出信号を正確に取れない。そして、半導体装置に同じ半導体チップを複数使用する場合、温度センシングは全ての半導体チップで行うのではなく、１つの半導体チップで行う場合が多く、センシングを行わない半導体チップは、センサが高価な半導体チップのデッドスペースとなり無駄になる。また、例えば、インバータ装置においては、各アームに大電流が支障なく流れるように複数の半導体チップを並列接続して使用するが、その場合各アームの全ての半導体チップの温度を検出する必要はない。しかし、センサを一体形成した半導体チップを使用すると、半導体チップが大きくなり、半導体装置の大型化に繋がる。

また、金属ベース５５にサーミスタ５６をねじ５７で固定した場合は、半導体チップ５３の熱が半田Ｈ、回路パターン５２、セラミック板５９、金属板５８、半田Ｈ及び金属ベース５５を介してサーミスタ５６まで伝達される。そのため、半導体チップ５３からサーミスタ５６までの熱伝達経路の熱抵抗が大きくなり、実際の温度に対して遅れが発生したりピークが検出できない場合が発生したりする。

本発明は、前記従来の問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、セラミック基板の回路パターン上に実装された半導体チップの温度を、従来の外付けのセンサに比べて精度良く検出することができ、センサが一体形成された半導体チップを使用する場合に比べて省スペース化を図ることができる半導体装置を提供することにある。

前記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、金属ベースとセラミック基板とで基板が構成され、該基板の回路パターン上に半導体チップが実装された半導体装置であって、前記金属ベースの周縁には電気的絶縁性の支持枠が固定されているとともに、該支持枠には板ばねで形成された支持板が固定されており、前記支持板の先端には温度センサが固定されているとともに、前記支持板により前記温度センサを前記セラミック基板に押圧した状態に保持する。この発明では、温度センサは、半導体チップが実装された回路パターンが形成されたセラミック基板に押圧された状態で温度検出を行なう。半導体チップから温度センサまでの熱伝達経路の熱抵抗は、従来の外付けセンサの場合の半導体チップからセンサまでの熱伝達経路の熱抵抗に比べて小さくなるため、精度良く検出することができる。また、温度センサはセラミック基板のどこかを押圧すればよいため、半導体装置を大型化せずに温度センサの配置位置を確保することができる。そのため、センサが一体形成された半導体チップを使用する場合に比べて省スペース化を図ることができる。また、温度センサをセラミック基板に押圧する構成として、板ばねで形成された支持板を採用しているため、たとえば、コイルばねを使用する場合に比べて構成が簡単になる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記温度センサは、前記半導体チップが実装された回路パターンに押圧されている。この発明では、温度センサがセラミック基板を直接押圧したり、セラミック基板上の回路パターンのうち半導体チップが実装されていない回路パターンを押圧したりする構成に比べて検出精度が良くなる。

本発明によれば、セラミック基板の回路パターン上に実装された半導体チップの温度を、従来の外付けのセンサに比べて精度良く検出することができ、センサが一体形成された半導体チップを使用する場合に比べて省スペース化を図ることができる半導体装置を提供することができる。

（第１の実施形態）
以下、本発明を３相用のインバータ装置に具体化した一実施形態を図１〜図５にしたがって説明する。

先ずインバータ装置の回路構成を説明する。図１（ａ）に示すように、インバータ装置１１は、６個の半導体チップとしてのスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を有するインバータ回路１２を備えている。各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６には、ＭＯＳＦＥＴ（metal oxide semiconductor 電界効果トランジスタ）が使用されている。インバータ回路１２は、第１及び第２のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２、第３及び第４のスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４、第５及び第６のスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６がそれぞれ直列に接続されている。各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のドレインとソース間には、ダイオードＤ１〜Ｄ６が、逆並列に接続されている。第１、第３及び第５のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５及び各第１、第３及び第５のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５に接続されたダイオードＤ１，Ｄ３，Ｄ５の組はそれぞれ上アームと呼ばれる。また、第２、第４及び第６のスイッチング素子Ｑ２，Ｑ４，Ｑ６及び第２、第４及び第６のスイッチング素子Ｑ２，Ｑ４，Ｑ６に接続されたダイオードＤ２，Ｄ４，Ｄ６の組はそれぞれ下アームと呼ばれる。

第１、第３及び第５のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５のドレインが、配線１３を介して電源入力用のプラス入力端子１４に接続され、第２、第４及び第６のスイッチング素子Ｑ２，Ｑ４，Ｑ６が、配線１５を介して電源入力用のマイナス入力端子１６に接続されている。配線１３及び配線１５間にはコンデンサ１７が複数並列に接続されている。この実施形態ではコンデンサ１７として電解コンデンサが使用され、コンデンサ１７の正極（プラス）端子が配線１３に接続され、コンデンサ１７の負極（マイナス）端子が配線１５に接続されている。

スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の間の接合点はＵ相端子Ｕに、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４の間の接合点はＶ相端子Ｖに、スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６の間の接合点はＷ相端子Ｗに、それぞれ接続されている。各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のゲートは駆動信号入力端子Ｇ１〜Ｇ６に接続されている。各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のソースは信号端子Ｓ１〜Ｓ６に接続されている。図１（ａ）では各上アーム及び各下アームがそれぞれ、１個のスイッチング素子及び１個のダイオードで示されているが、各アームは、図１（ｂ）に示すように、スイッチング素子ＱとダイオードＤの組が複数並列に接続された構成になっている。この実施形態では各アームはそれぞれ４組のスイッチング素子Ｑ及びダイオードＤで構成されている。

次にインバータ装置１１の構造を説明する。
図２に示すように、インバータ装置１１は、銅製の金属ベース２０と、絶縁基板としてのセラミック基板２１とで構成された基板上に半導体チップ２３が実装されている。半導体チップ２３は、１個のスイッチング素子（ＭＯＳＦＥＴ）及び１個のダイオードが一つのデバイスとして組み込まれている。即ち、半導体チップ２３は、図１（ｂ）に示される一つのスイッチング素子Ｑ及び一つのダイオードＤを備えたデバイスとなる。

図３に示すように、セラミック基板２１は、表面に回路パターン２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄを有し、裏面にセラミック基板２１と金属ベース２０とを接合する接合層として機能する金属板（図示せず）を有するセラミック板２６で構成されている。セラミック板２６は、例えば、窒化アルミニウム、アルミナ、窒化ケイ素等により形成され、回路パターン２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ及び金属板は、例えば、アルミニウムや銅等で形成されている。セラミック基板２１は、金属板を介して半田（図示せず）で金属ベース２０に接合されている。以下、この明細書では、金属ベース２０をインバータ装置１１の底部（下部）として説明する。

金属ベース２０はほぼ矩形状に形成され、セラミック基板２１も矩形状に形成されている。セラミック基板２１は１２個設けられ、長手方向が金属ベース２０の長手方向と直交する状態で各列６個となるように２列、６行に配置されている。そして、各行の２個のセラミック基板２１上に配置された半導体チップ２３がインバータ回路１２の各アームを構成する。図３に示すように、この実施形態では、半導体チップ２３は、各セラミック基板２１上に２個ずつ実装されており、４個の半導体チップ２３がそれぞれ１つのアームを構成する。なお、図３は第２アームの上アーム及び下アームを示している。

回路パターン２４ａはゲート信号用の回路パターン、回路パターン２４ｂはドレイン用の回路パターン、回路パターン２４ｃはソース用の回路パターン、回路パターン２４ｄはソース信号用の回路パターンである。半導体チップ２３は、ドレイン用の回路パターン２４ｂ上に半田で接合されている。図３に示すように、半導体チップ２３は、ゲートとゲート信号用の回路パターン２４ａとの間、ソースとソース用の回路パターン２４ｃとの間及びソースとソース信号用の回路パターン２４ｄとの間をワイヤボンディングにより電気的に接続されている。

基板の上方には配線部材として板状導体で形成された正極用配線部材２７及び負極用配線部材２８が、金属ベース２０と平行に、かつ相互に絶縁された状態で近接して重なるように配置されている。正極用配線部材２７及び負極用配線部材２８の間には、両者の電気的絶縁性を確保するための絶縁部材（図示せず）が配置されている。この実施形態では、正極用配線部材２７の上側に負極用配線部材２８が配置され、負極用配線部材２８上には、複数（この実施形態では４個）のコンデンサ１７が正極端子及び負極端子が下向きになる状態で配置されている。正極用配線部材２７は図１（ａ）における配線１３を、負極用配線部材２８は図１（ａ）における配線１５をそれぞれ構成する。

正極用配線部材２７及び負極用配線部材２８は、それぞれ幅方向の両端部に端子部２７ａ，２８ａが複数（この実施形態では３対６個）形成されている。各端子部２７ａ，２８ａは、それぞれ正極用配線部材２７及び負極用配線部材２８の幅方向の端部からセラミック基板２１側に向かって屈曲し、さらに回路パターン２４ｂ，２４ｃに接合されている接合部２７ｂ，２８ｂが各配線部材２７，２８と平行に延びるように屈曲形成されている。なお、正極用配線部材２７及び負極用配線部材２８には、幅方向の端部両側に、各端子部２７ａ，２８ａの一部と連続するとともに互いに重なる状態で配置される垂下部２７ｃ，２８ｃが形成されている。

図２に示すように、金属ベース２０には、その周縁に沿うように電気的絶縁性の支持枠３０が、全てのセラミック基板２１を枠内に収容する状態に固定されている。正極用配線部材２７の長手方向の一端部には、外部電源入力用のプラス入力端子１４が、一部が支持枠３０の外側に位置するように配置されている。負極用配線部材２８には、その長手方向の正極用配線部材２７のプラス入力端子１４が形成された側と反対側の端部に、外部電源入力用のマイナス入力端子１６が形成され、一部が支持枠３０の外側に位置するように配置されている。

図２に示すように、インバータ装置１１の３つの出力電極部材３２Ｕ，３２Ｖ，３２Ｗは、側面ほぼＬ字状に形成されるとともに、上方に向かって延びる部分が支持枠３０の近くに位置し、横方向に延びる部分が正極用配線部材２７の下方においてその長手方向と直交する状態で配置されている。そして、各出力電極部材３２Ｕ，３２Ｖ，３２Ｗは、２個の接合部３３が水平に延びる部分の先端両側で、２個の接合部３３が屈曲部寄りでそれぞれ下側に突出するように形成されている。正極用配線部材２７と出力電極部材３２Ｕ，３２Ｖ，３２Ｗとは、シリコーンゲル（図示せず）で絶縁が確保されるようになっている。出力電極部材３２Ｕは、第１のスイッチング素子Ｑ１及びダイオードＤ１で構成される上アームのソース用の回路パターン２４ｃと、第２のスイッチング素子Ｑ２及びダイオードＤ２で構成される下アームのドレイン用の回路パターン２４ｂとに超音波接合されている。出力電極部材３２Ｖは、第３のスイッチング素子Ｑ３及びダイオードＤ３で構成される上アームのソース用の回路パターン２４ｃと、第４のスイッチング素子Ｑ４及びダイオードＤ４で構成される下アームのドレイン用の回路パターン２４ｂとに超音波接合されている。出力電極部材３２Ｗは、第５のスイッチング素子Ｑ５及びダイオードＤ５で構成される上アームのソース用の回路パターン２４ｃと、第６のスイッチング素子Ｑ６及びダイオードＤ６で構成される下アームのドレイン用の回路パターン２４ｂとに超音波接合されている。

各アームに対応するそれぞれ２個のセラミック基板２１のうち、出力電極部材３２Ｕ，３２Ｖ，３２Ｗの先端側と対応するセラミック基板２１のゲート信号用の回路パターン２４ａには、駆動信号入力端子Ｇ１〜Ｇ６の第１端部が、ソース信号用の回路パターン２４ｄには信号端子Ｓ１〜Ｓ６の第１端部が、それぞれ接合されている。各端子Ｇ１〜Ｇ６，Ｓ１〜Ｓ６は、第２端部が支持枠３０から突出するように、支持枠３０を貫通する状態で支持枠３０に一体成形されている。なお、各アームを構成する２個のセラミック基板２１上に形成された、回路パターン２４ａ同士及び回路パターン２４ｄ同士はそれぞれワイヤボンディング（図３に図示）で電気的に接続されている。

インバータ装置１１には回路パターン２４ｂ上に実装された半導体チップ２３の温度を検出する温度センサ３４が設けられている。図４（ａ），（ｂ）に示すように、支持枠３０には支持板３５がねじ３６により固定され、温度センサ３４は、支持板３５の先端に嵌合固定されている。支持板３５として板ばねが使用されている。温度センサ３４は、熱伝導性の良い銅、アルミニウム、ステンレス鋼等の金属製の筒状ケース３７内にサーミスタが内蔵されるとともに電気的絶縁性でかつ熱伝導性の良い材料で封止され、信号線３８が筒状ケース３７から導出された構成になっている。そして、筒状ケース３７の先端がセラミック基板２１に押圧された状態で半導体チップ２３の温度を検出するようになっている。

支持板３５は、温度センサ３４をセラミック基板２１に押圧した状態に保持する押圧手段として機能する。この実施形態では、温度センサ３４は、半導体チップ２３が実装された回路パターン２４ｂに押圧されている。温度センサ３４による押圧力が大きすぎるとセラミック基板２１が破損する虞があるため、支持板３５（押圧手段）による押圧力は、セラミック基板２１を損傷しない大きさ、例えば、５０Ｎ以下で、かつ適度な押圧力を付与可能な大きさ、例えば１０〜３０Ｎ程度が好ましい。

次に前記のように構成されたインバータ装置１１の作用を説明する。
インバータ装置１１は、例えば、車両の電源装置の一部を構成するものとして使用される。インバータ装置１１は、プラス入力端子１４及びマイナス入力端子１６が直流電源（図示せず）に接続され、Ｕ相端子Ｕ、Ｖ相端子Ｖ及びＷ相端子Ｗがモータ（図示せず）に接続され、駆動信号入力端子Ｇ１〜Ｇ６及び信号端子Ｓ１〜Ｓ６が制御装置（図示せず）に接続された状態で使用される。また、温度センサ３４の信号線３８も制御装置に接続されて使用される。

上アームの第１、第３及び第５のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５及び下アームの第２、第４及び第６のスイッチング素子Ｑ２，Ｑ４，Ｑ６、即ち各スイッチング素子を構成する半導体チップ２３がそれぞれ所定周期でオン、オフ制御されることによりモータに交流が供給されてモータが駆動される。

正極用配線部材２７及び負極用配線部材２８には、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のスイッチング時に急峻に立ち上がる電流又は立ち下がる電流が流れ、その電流は正極用配線部材２７及び負極用配線部材２８で逆方向となる。正極用配線部材２７及び負極用配線部材２８は平行な平板状に形成され、互いに近接して配置されているため、相互インダクタンスの効果により配線インダクタンスが低減する。また、垂下部２７ｃ，２８ｃも平行に近接して配置されているため、垂下部２７ｃ，２８ｃが存在しない場合に比較して、配線インダクタンスがより低減する。

制御装置は負荷の要求に応じて電力を供給するように各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６、即ち半導体チップ２３を制御する。半導体チップ２３がスイッチング駆動されると、半導体チップ２３から熱が発生する。発生した熱は、金属ベース２０を介して放熱されるが、半導体チップ２３からの発熱量が多くなって放熱が不充分になると、半導体チップ２３の温度が耐熱温度を超えた状態になる。半導体チップ２３が耐熱温度を超えた状態で駆動を継続すると、半導体チップ２３が損傷する。

そのような事態になるのを防止するため、温度センサ３４が半導体チップ２３の温度に対応する温度を検出してその検出信号を制御装置に出力する。そして、制御装置は温度センサ３４の検出信号を入力して、半導体チップ２３の周囲の温度が半導体チップ２３の耐熱温度を超えないように半導体チップ２３をスイッチング制御する。

温度センサ３４は、半導体チップ２３が実装された回路パターン２４ｂが形成されたセラミック基板２１に押圧された状態で温度検出を行なう。そして、温度センサ３４の検出信号を入力した制御装置は、メモリに記憶されているマップ又は式を用いて検出信号から半導体チップ２３の温度を演算する。半導体チップ２３から温度センサ３４までの熱伝達経路の熱抵抗は、従来の外付けセンサの場合の半導体チップ２３からセンサまでの熱伝達経路の熱抵抗に比べて小さくなるため、精度良く検出することができる。また、温度センサ３４は、セラミック基板のどこかを押圧すればよいため、半導体装置を大型化せずに温度センサ３４の配置位置を確保することができる。そのため、センサが一体形成された半導体チップを使用する場合に比べて省スペース化を図ることができる。

この実施形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。
（１）セラミック基板２１の回路パターン２４ｂ上に実装された半導体チップ２３を備えたインバータ装置１１は、温度センサ３４と、温度センサ３４をセラミック基板２１に押圧した状態に保持する押圧手段とを備えている。したがって、半導体チップ２３から温度センサ３４までの熱伝達経路の熱抵抗は、従来の外付けセンサの場合の半導体チップからセンサまでの熱伝達経路の熱抵抗に比べて小さくなるため、精度良く検出することができる。また、温度センサ３４はセラミック基板２１のどこかを押圧すればよいため、センサが一体形成された半導体チップ２３を使用する場合に比べて省スペース化を図ることができる。

（２）温度センサ３４は、半導体チップ２３が実装された回路パターン２４ｂに押圧されている。したがって、温度センサ３４がセラミック基板２１を直接押圧したり、セラミック基板２１上の回路パターンのうち半導体チップ２３が実装されていない回路パターンを押圧したりする構成に比べて検出精度が良くなる。

（３）押圧手段は、支持板３５としても機能する板ばねで構成されている。したがって、押圧手段にコイルばねを使用する場合に比べて構成が簡単になる。
（４）温度センサ３４は、熱伝導性の良い金属製の筒状ケース３７内にサーミスタが内蔵されるとともに電気的絶縁性でかつ熱伝導性の良い材料で封止され、信号線３８が筒状ケース３７から導出された構成になっている。したがって、温度センサ３４が押圧される箇所の電位に関係なく、検出信号から温度を演算できる。

実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
○ 押圧手段は板ばねに限らず、コイルばねを使用してもよい。例えば、図５（ａ）に示すように、温度センサ３４は、先端に挿通孔３９ａが形成された剛体製の支持板３９に対して、挿通孔３９ａに筒状ケース３７が挿通された状態で取り付けられている。筒状ケース３７には基端寄りに鍔部３７ａが形成されており、筒状ケース３７には鍔部３７ａと支持板３９との間にコイルばね４０が介装され、コイルばね４０の端部が鍔部３７ａ及び支持板３９にそれぞれ固着されている。支持板３９は支持枠３０に対してボルト４１により固定されている。コイルばね４０は、自由状態における筒状ケース３７の先端側の支持板３９からの突出長さが、支持板３９が支持枠３０に固定された状態における突出長さより長く形成されている。そして、支持板３９が支持枠３０に固定された状態において、温度センサ３４の先端がコイルばね４０のばね力により回路パターン２４ｂに適正な押圧力で当接した状態に保持される。

○ 図５（ｂ）に示すように、樹脂製の支持板４２をボルト４１により支持枠３０に固定し、支持板４２に温度センサ３４を固定するとともに支持板４２の曲げ弾性を利用して温度センサ３４を回路パターン２４ｂに押圧するようにしてもよい。鍔部３７ａは、外周縁が断面半円状に形成され、支持板４２には筒状ケース３７を挿通可能、かつ鍔部３７ａを嵌合保持可能な嵌合部を有する孔４２ａが形成されている。支持板４２は、自由状態においては湾曲形状を成す状態に形成され、支持枠３０にボルト４１で締め付け固定されることにより、金属ベース２０と平行に延びる状態で支持枠３０に固定され、温度センサ３４を回路パターン２４ｂに押圧した状態に保持されている。

○ 支持板３５は、筒状ケース３７を片持ち状態で支持する構成に限らず、両持ち状態で支持する構成にしてもよい。例えば、図６に示すように、格子状の支持枠４３を設け、支持枠４３の直交する部分に跨るように支持板３５を固定する。そして、支持板３５の中央に温度センサ３４を取り付ける。この場合、温度センサ３４を片持ち状態に比べて安定した状態で支持することができる。

○ 温度センサ３４は、セラミック基板２１を押圧した状態に保持されればよく、半導体チップ２３が実装された回路パターン２４ｂに当接する状態で配置される必要はない。例えば、半導体チップ２３が実装されていない回路パターン２４ｃに当接する状態や、回路パターンではなく、セラミック板２６を直接押圧する配置にしてもよい。しかし、半導体チップ２３が実装された回路パターン２４ｂに当接する状態に配置した方が半導体チップ２３の温度検出精度が良くなる。

○ 温度センサ３４は、サーミスタを使用したものに限らない。例えば、ダイオードを筒状ケース３７内に内蔵した構成としてもよい。ダイオードの電流／電圧特性は温度依存性が高いため、使用するダイオードの電流／電圧特性をメモリに記憶しておき、その変化から温度を検出することができる。

○ 温度センサ３４を構成する温度検出用のセンサ（サーミスタやダイオード等）を内蔵する筒状ケース３７の形状は、円筒状に限らず多角筒状や楕円筒状としてもよい。また、筒状ケース３７に限らず、箱状のケースに温度検出用のセンサを収容してもよい。

○ ケース内に収容した温度検出用のセンサを封止するための熱伝導性の良い材料は、電気的絶縁性である必要はなく、電気的絶縁性でない材料を使用してもよい。しかし、電気的絶縁性でない材料を使用する場合は、ケースを回路パターン２４ｂ，２４ｃに当接させると、センサが回路パターンの電位の影響を受けるため、その影響を考慮してセンサの検出信号から温度を演算する必要がある。

○ 温度センサ３４を支持する支持板３５，３９，４２の形状は平板状に限らない。例えば、片持ち状態であればクランク状やＬ字状にし、両持ち状態であれば略Ｕ字状に形成してもよい。

○ 温度センサ３４は、１個に限らず複数設けてもよい。複数設ける場合、各上アーム及び下アームに１個ずつ合計６個設けたり、一組の上アーム及び下アームにつき１個ずつ合計３個設けたりしてもよい。

○ 各アームを構成するスイッチング素子Ｑ及びダイオードＤの数は４個に限らず、各アームを流れる電流量の大きさによって３個以下でも５個以上でもよい。また、複数個に限らず、１個のスイッチング素子Ｑ及びダイオードＤで構成されてもよい。

○ １組のスイッチング素子及びダイオードは、１個の半導体チップ２３としてパッケージ化される構成に限らず、スイッチング素子及びダイオードがそれぞれ回路パターン上に実装された構成でもよい。

○ インバータ装置１１は、３相交流を出力する構成に限らず、単相交流を出力する構成としてもよい。単相交流を出力する構成では上アーム及び下アームの組が２組存在する。

○ 半導体装置は、インバータ装置１１に限らず、例えば、ＤＣ−ＤＣコンバータに適用してもよい。
○ コンデンサ１７の数は４個に限らず、インバータ装置１１の定格電流値及び使用するコンデンサの容量により決まり、３個以下でも５個以上でもよい。また、コンデンサ１７のない半導体装置であってもよい。

○ 半導体チップ２３はＭＯＳＦＥＴに限らず、他のパワートランジスタ（例えば、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラ型トランジスタ））やサイリスタを使用してもよい。
以下の技術的思想（発明）は前記実施形態から把握できる。

（１）前記温度センサは、筒状の金属ケース内にサーミスタが電気的絶縁性でかつ熱伝導性の良い材料で封止されたものである。

（ａ）はインバータ装置の回路図、（ｂ）は一つのアームの回路図。インバータ装置の概略分解斜視図。半導体チップ、セラミック基板、回路パターン等の関係を示す部分模式図。（ａ）は温度センサの支持状態を示す支持枠を破断した概略斜視図、（ｂ）は同じく部分側面図。（ａ），（ｂ）は別の実施形態の支持枠を破断した模式側面図。別の実施形態を示す模式平面図。従来技術の模式平面図。別の従来技術の模式断面図。

符号の説明

２１…セラミック基板、２３…半導体チップ、２４ｂ…回路パターン、３４…温度センサ、３５，４２…押圧手段を兼ねた支持板、４０…押圧手段としてのコイルばね。

Claims

金属ベースとセラミック基板とで基板が構成され、該基板の回路パターン上に半導体チップが実装された半導体装置であって、
前記金属ベースの周縁には電気的絶縁性の支持枠が固定されているとともに、該支持枠には板ばねで形成された支持板が固定されており、
前記支持板の先端には温度センサが固定されているとともに、前記支持板により前記温度センサを前記セラミック基板に押圧した状態に保持することを特徴とする半導体装置。
前記温度センサは、前記半導体チップが実装された回路パターンに押圧されている請求項１に記載の半導体装置。