JP5904136B2

JP5904136B2 - 検出温度誤差補正方法、及び検出温度誤差補正システム

Info

Publication number: JP5904136B2
Application number: JP2013023944A
Authority: JP
Inventors: 金森　淳; 淳金森
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2013-02-11
Filing date: 2013-02-11
Publication date: 2016-04-13
Anticipated expiration: 2033-02-11
Also published as: JP2014153232A

Description

本発明は、パワー半導体素子と温度センサとを有するパワー素子チップと、そのパワー半導体素子を駆動する駆動回路を有する駆動回路チップとが、１つのパッケージとして一体化されたパッケージモジュールにおいて、温度センサにより検出される温度の誤差を低減するための検出温度誤差補正方法及び検出温度誤差補正システムに関する。

例えば、特許文献１には、パワー半導体素子が高温となり、素子破壊が生じることを防止するために、パワー半導体素子が形成されたチップに、温度センサとしての温度検知用ダイオードを形成することが示されている。ただし、温度変化に対するダイオードの順方向電圧降下の大きさなどが、個々のダイオードでばらつくことがある。そのため、特許文献１では、温度計測装置によって、上述した複数のチップを内蔵したパワー半導体モジュールを加熱しつつ、温度検知用ダイオードの温度特性を測定する。そして、測定された温度特性に基づき、温度検知用ダイオードの検出出力を後段回路において補正することで、正確なパワー半導体素子の温度を検出できるようにしている。

特開２００７−２４８６０号公報

しかしながら、引用文献１に記載のように、パワー半導体モジュール単体の状態で、温度検知用ダイオードの温度特性が測定される場合、必ずしも、パワー半導体モジュールが駆動回路などと接続され、実際に使用される状態でのダイオードの温度特性と同一の温度特性を測定できるとは限らないという問題がある。なぜならば、パワー半導体モジュール単体の状態では、パワー半導体モジュールは検査装置に接続され、その検査装置内の通電回路により温度検知用ダイオードへの通電が行われたり、検出出力が検査装置内の測定回路によって測定されたりすることになる。これらの通電回路や測定回路の特性が、実際に使用されるときの通電回路や測定回路の特性とずれていると、その分、測定される温度特性に誤差が生じてしまう。

そこで、パワー半導体素子と温度センサとを有するパワー素子チップと、パワー半導体素子を駆動する駆動回路に加え、温度センサの出力信号を生成する回路などを有する駆動回路チップとを、１つのパッケージとして一体化し、その一体化したパッケージモジュールの状態で、温度センサの温度特性を測定することが考えられる。このようにすると、パワー半導体素子を実際に使用する状態に近い状態にて、温度センサの温度特性の測定を行うことができる。さらに、全体の体格の小型化や、コストの低減などの効果も見込むことができる。

しかし、パッケージモジュールの状態で、温度センサの温度特性を測定する場合、パワー半導体チップ単体の場合に比較して熱容量が大きくなる。このため、加熱板などの加熱手段によってパッケージモジュールを加熱したとき、温度センサの温度が安定するまでに長時間を要することになる。さらに、その加熱手段における温度と、温度センサにおける温度との温度差が大きくなってしまう。これらの理由から、温度センサの温度特性の測定精度が低下し、その結果、温度センサの検出出力に対する補正の精度も低下してしまう虞がある。

本発明は、上述した点に鑑みてなされたもので、パワー半導体素子と温度センサとを有するパワー素子チップと、パワー半導体素子を駆動する駆動回路を有する駆動回路チップとを、１つのパッケージとして一体化し、その一体化したパッケージモジュールの状態で、温度センサの検出出力の温度特性を測定する場合であっても、温度特性の測定精度を高めて、その温度特性の誤差を精度良く補正することが可能な検出温度誤差補正方法、及び検出温度誤差補正システムを提供することを目的とする。

上記目的を解決するために、本発明による検出温度誤差補正方法は、
制御負荷に対して駆動電流を通電するパワー半導体素子（２１）と当該パワー半導体素子の温度を検出する第１の温度センサ（２２）とを有するパワー素子チップ（２０）と、パワー半導体素子を駆動する駆動回路（３１）を有する駆動回路チップ（３０）とが、１つのパッケージとして一体化されたパッケージモジュール（１０）において、第１の温度センサにより検出される温度の誤差を低減するためのものであって、
駆動回路チップには、当該駆動回路チップの温度を検出する第２の温度センサ（３７）が内蔵されており、
駆動回路チップ単体の状態で所定の検査温度となるように温度制御を行い、そのときの第２の温度センサの検出出力に基づき、当該第２の温度センサにおける検出出力と温度との関係を測定する測定ステップ（Ｓ１００、Ｓ１１０）と、
パッケージモジュールの状態で所定の検査温度となるように温度制御を行い、そのときに、第１の温度センサにより検出される温度が、第２の温度センサの検出出力を測定ステップにより測定された関係に当て嵌めることにより得られる温度に一致するように、第１の温度センサの検出出力の誤差を補正するための補正値を算出する算出ステップ（Ｓ１２０〜Ｓ１５０）と、
算出ステップにより算出された補正値を、第１の温度センサの検出出力を補正する補正部（３４，３５）に設定する設定ステップ（Ｓ１６０）と、を備えることを特徴とする。

すなわち、本発明による検出温度誤差補正方法によれば、まず、駆動回路チップ単体の状態で温度制御が行われたときに、駆動回路チップに内蔵された第２の温度センサの検出出力と温度との関係を測定し、保存しておく。その後、パッケージモジュールの状態で温度制御が行われたときに、第１の温度センサの検出出力が示す温度を測定する。同時に、測定した関係に、第２の温度センサの検出出力を当て嵌めることにより、第２の温度センサにおける温度を求める。

第１の温度センサと第２の温度センサとは、パッケージモジュール内のパワー素子チップ及び駆動回路チップにそれぞれ内蔵されるため、パッケージモジュールが温度制御される際、実質的に同等の温度環境に置かれるもとのみなすことができる。そのため、第２の温度センサの検出出力から得られた温度から、第１の温度センサが検出すべき温度が得られる。つまり、測定した関係に、第２の温度センサの検出出力を当て嵌めることにより算出された温度を基準として用いることで、第１の温度センサの検出出力の誤差を正しく補正可能な補正値を算出することができる。

なお、第２の温度センサの検出出力と温度との関係の測定は、駆動回路チップ単体の状態にて行われるので、測定される検出出力と温度との関係は、第２の温度センサの温度特性を精度良く表すものとなる。また、第２の温度センサは、第１の温度センサが検出すべき基準となる温度を得るためだけに用いられるものであり、駆動回路チップ単体での測定条件と、パッケージモジュールでの測定条件とを容易に揃えることが可能である。従って、第２の温度センサの検出出力と温度との関係から算出した温度は、第１の温度センサが検出すべき基準となる温度を正しく示すものとすることが可能である。

また、本発明による検出温度誤差補正システムは、
制御負荷に対して駆動電流を通電するパワー半導体素子（２１）と当該パワー半導体素子の温度を検出する第１の温度センサ（２２）とを有するパワー素子チップ（２０）と、前記パワー半導体素子を駆動する駆動回路（３１）を有する駆動回路チップとが、１つのパッケージとして一体化されたパッケージモジュール（１０）において、前記第１の温度センサにより検出される温度の誤差を低減するための検出温度誤差補正システムであって、
前記駆動回路チップに内蔵され、当該駆動回路チップの温度を検出する第２の温度センサ（３７）と、
前記駆動回路チップ単体の状態で所定の検査温度となるように温度制御が行われたときに、前記第２の温度センサの検出出力に基づき、当該第２の温度センサにおける検出出力と温度との関係を測定して保存しておく測定部（４０）と、
前記パッケージモジュールの状態で所定の検査温度となるように温度制御が行われたときに、前記第１の温度センサにより検出される温度が、前記第２の温度センサの検出出力を前記測定部により測定された関係に当て嵌めることにより得られる温度に一致するように、前記第１の温度センサの検出出力の誤差を補正するための補正値を算出する補正値算出部（４０）と
前記駆動回路チップに設けられ、前記補正値算出部により算出された補正値が設定され、設定された補正値を用いて、前記第１の温度センサの検出出力を補正する補正部（３４，３５）と、を備えることを特徴とする
本発明の検出温度誤差補正システムは、このような構成を備えることにより、上述した検出温度誤差補正システムと同様に、第１の温度センサの検出出力の誤差を正しく補正可能な補正値を算出することができる。従って、補正部が、この補正値を用いて、第１の温度センサの検出出力を補正することで、パワー半導体素子の温度を正しく検出することが可能になる。

なお、上記括弧内の参照番号は、本発明の理解を容易にすべく、後述する実施形態における具体的な構成との対応関係の一例を示すものにすぎず、なんら本発明の範囲を制限することを意図したものではない。

また、上述した特徴以外の本発明の特徴に関しては、後述する実施形態の説明及び添付図面から明らかになる。

実施形態による検出温度誤差補正システムの全体の構成を模式的に示す構成図である。第１の温度検知用ダイオードにより検出される温度の誤差を低減するための処理を示すフローチャートである。チップ単体の状態で設定温度まで加熱される場合と、パッケージモジュールの状態で設定温度まで加熱される場合との、加熱状態の相違を説明するための説明図である。第２の温度検知用ダイオードの検出信号と温度との関係を示す測定結果の一例を示す図である第２の温度検知用ダイオードの、温度変化に対する順方向降下電圧Ｖｆの変化（温度特性）を示すグラフである。第１の温度検知用ダイオードにおける、温度変化に対して理想とする出力デューティを表した理想特性と、実際の出力デューティを表した実際の特性とを示すグラフである。補正値の算出方法を説明するための説明図である。補正回路の構成の一例を示す構成図である。、検査装置４０が、相互に異なる温度において、３回以上、補正値を算出する場合の一例を説明するための説明図である。３回以上、補正値が算出された場合に、それらの補正値を用いて、その間の補正前デューティ信号に対する補正値の算出方法を説明するための説明図である。変形例による構成を模式的に示す構成図である。その他の変形例による構成を模式的に示す構成図である。第２の温度検知用ダイオードの検出信号と温度との関係を測定する他の例を説明するための図面である。第２の温度検知用ダイオードの検出信号と温度との関係を測定する、さらなる他の例を説明するための図面である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。図１は、本実施形態による検出温度誤差補正システムの全体の構成を模式的に示す構成図である。

図１において、パッケージモジュール１０は、パワー素子チップ２０と、駆動回路チップ３０とを、１つのパッケージに一体化したものである。このパッケージモジュール１０は、例えば、それぞれＩＣチップとして形成されたパワー素子チップ２０と駆動回路チップ３０とを共通の基板やリードフレームに実装するとともに、ワイヤボンディングなどにより必要な電気的接続を確保した上で、モールド樹脂により封止することによって形成される。なお、パワー素子チップ２０の基板と、駆動回路チップ３０の基板とは分離されていても良い。また、モールド樹脂による封止を行う以外に、シリコーンゲルやエポキシ樹脂をポッティングして電気的接続部分などを保護するようにしても良い。

パワー素子チップ２０は、モータなどの制御負荷に対して駆動電流を通電するパワー半導体素子（例えば、ＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴ）２１と、パワー半導体素子２１の温度を検出するための第１の温度検知用ダイオード２２とを内蔵している。第１の温度検知用ダイオード２２は、例えば、パワー半導体素子２１が形成された半導体基板上に搭載されたポリシリコンに、イオン注入及び拡散を行なってＰ層，Ｎ層を形成して構成される。このような第１の温度検知用ダイオード２２においては、その温度と、ある電流を流した時の順方向降下電圧Ｖｆとが、比例関係を有する。従って、第１の温度検知用ダイオード２２の順方向降下電圧Ｖｆを測定することにより、第１の温度検知用ダイオード２２、すなわち、パワー半導体素子２１の温度を検出することができる。

図示していないが、第１の温度検知用ダイオード２２による検出信号は、パワー半導体素子２１の通電状態を制御する制御装置に入力される。制御装置は、その検出信号に基づいて、パワー半導体素子２１の温度を検出する。そして、その温度が、所定の上限温度を超えたときには、パワー半導体素子２１の素子破壊を防止すべく、パワー半導体素子２１により制御負荷に通電される電流を制限したり、パワー半導体素子２１の動作を停止したりする。

駆動回路チップ３０は、上述した制御装置からの制御信号に従って、パワー半導体素子２１を駆動する駆動信号を出力するパワー素子駆動回路３１を備えている。さらに、駆動回路チップ３０は、定電流回路３２、電圧−デューティ変換回路３３、補正回路３４、メモリ３５、定電流回路３６、及び第２の温度検知用ダイオード３７を備えている。

定電流回路３２は、パワー素子チップ２０内の第１の温度検知用ダイオード２２に定電流を通電する。第１の温度検知用ダイオード２２に通電される電流が変動すると、それによって、第１の温度検知用ダイオード２２の順方向降下電圧Ｖｆが変化してしまう虞が生じる。その点、本実施形態では、定電流回路３２により、第１の温度検知用ダイオード２２に定電流が通電されるように構成している。このため、通電電流の変動による順方向降下電圧Ｖｆの変化を防止することができ、温度の検出精度を高めることができる。なお、定電流回路３２は、パワー素子チップ２０内に形成されていても良い。

電圧−デューティ変換回路３３は、第１の温度検知用ダイオード２２の検出信号としての順方向降下電圧Ｖｆを、その電圧Ｖｆの大きさに応じたデューティ信号に変換する。このようにデューティ信号に変換された第１の温度検知用ダイオード２２の検出信号が、上述した制御装置に出力される。なお、信号変換として、通常のＡ／Ｄ変換器によりアナログ−デジタル変換を行なっても良い。

補正回路３４は、電圧−デューティ変換回路３３の後段に設けられ、当該電圧−デューティ変換回路３３により変換されたデューティ信号に対して、第１の温度検知用ダイオード２２の検出信号の誤差を低減するための補正を行う。これにより、補正回路３４は、第１の温度検知用ダイオード２２の誤差分だけでなく、電圧−デューティ変換回路３３の誤差分も含めて補正することができる。ただし、第１の温度検知用ダイオード２２の誤差分が補正できれば十分である場合には、補正回路３４を、電圧−デューティ変換回路３３の前段に、すなわち、第１の温度検知用ダイオード２２と電圧−デューティ変換回路３３との間に設けるようにしても良い。

メモリ３５は、補正回路３４に対して補正値を提供する。この補正値を用いた補正回路３４における補正の具体的な手法は、後に詳細に説明する。

定電流回路３６は、駆動回路チップ３０内に形成された第２の温度検知用ダイオード３７に定電流を通電する。第２の温度検知用ダイオード３７は、パワー素子チップ２０内の第１の温度検知用ダイオード２２と同様に構成され、駆動回路チップ３０内部の温度を検知するための検出信号（順方向降下電圧）を出力する。

図１には、第２の温度検知用ダイオード３７の検出信号（出力特性）の測定を行ったり、第１の温度検知用ダイオード２２の検出信号の誤差を補正するための補正値を算出したりするための構成も示されている。すなわち、熱板４１は、所定の温度パターンで、もしくは検査装置４０により指示された温度に一致するように、駆動回路チップ３０やパッケージモジュール１０の温度を調節する。温度センサ４２は、熱板４１により調節された温度を検出する。検査装置４０は、熱板４１により、駆動回路チップ３０またはパッケージモジュール１０の温度が調節されているときに、第１または第２の温度検知用ダイオード２２，３７の検出信号を測定する。そして、第１の温度検知用ダイオード２２の検出信号の誤差を補正するための補正値を算出し、メモリ３５に記憶させる。

従って、補正回路３４が、メモリ３５に記憶された補正値を用いて、第１の温度検知用ダイオード２２の検出信号を補正することで、その補正された検出信号は、正しい温度を示すものとなる。

次に、上述した構成において、第１の温度検知用ダイオード２２により検出される温度の誤差を低減するための処理について、図２のフローチャートを用いて説明する。

まず、ステップＳ１００において、駆動回路チップ３０を熱板４１に載置して加熱することにより、駆動回路チップ３０の温度を所定の設定温度に制御する。この場合、駆動回路チップ３０は、ＩＣチップ化される前のウエハ状態であっても良い。このように、駆動回路チップ３０単体の状態で設定温度となるように温度制御を行うことにより、図３に示すように、パッケージモジュール１０の状態で温度制御を行う場合に比較して、熱容量が小さいため、その設定温度に達するまでの時間を短縮することができる。さらに、熱板４１による温度と、内部の第２の温度検知用ダイオード３７との温度差が、駆動回路チップ３０の状態の方が小さくなるので、第２の温度検知用ダイオード３７の検出信号と温度との関係をより精度良く測定することが可能になる。

続くステップＳ１１０では、検査装置４０が、異なる設定温度において、２回以上、第２の温度検知用ダイオード３７の検出信号を測定するとともに、その検出信号を測定したときの温度を温度センサ４２からの検出信号に基づいて測定する。そして、第２の温度検知用ダイオード３７の検出信号、及びその検出信号を得たときの温度を、検出信号と温度との関係を示す測定結果として保存する。この測定結果の保存は、検査装置４０内のメモリに格納することによって行なっても良いが、駆動回路チップ３０内のメモリ３５に格納することによって行うことが好ましい。駆動回路チップ３０内のメモリ３５に格納することにより、後に、その駆動回路チップ３０を内蔵するパッケージモジュール１０に対して検査を行う際に、容易に、第２の温度検知用ダイオード３７の検出信号と温度との関係を取得することができるためである。

なお、メモリ３５に第２の温度検知用ダイオード３７の測定結果を保存する場合、当該メモリ３５は、その第２の温度検知用ダイオード３７の測定結果を記憶するための領域（第１の記憶部に相当）と、第１の温度検知用ダイオード２２の検出信号を補正するための補正値を記憶するための領域（第２の記憶部に相当）を有する。また、第２の温度検知用ダイオード３７の測定結果を記憶するメモリと、第１の温度検知用ダイオード２２のための補正値を記憶するメモリを、個別に設けても良い。

以下、具体例について説明する。例えば、図４に示すように、第２の温度検知用ダイオード３７の検出信号の測定が、異なる温度において２回行われ、温度Ｔ１にて検出信号（順方向降下電圧）Ｖ１、温度Ｔ２にて検出信号Ｖ２の測定結果が得られたとする。なお、２点の検査温度としては、パッケージモジュール１０の使用環境温度を考慮し、特に精度が求められる温度範囲をカバーするように設定することが好ましい。例えば、Ｔ１は２５℃、Ｔ２は１５０℃に設定される。

第２の温度検知用ダイオード３７は、温度変化に対して、例えば図５に示すような温度特性に従って、温度に応じて変化する順方向降下電圧Ｖｆを出力する。この第２の温度検知用ダイオード３７の温度特性はほぼ直線とみなすことができる。このため、２回の測定結果（温度Ｔ１と検出信号Ｖ１、温度Ｔ２と検出信号Ｖ２）から、第２の温度検知用ダイオード３７の検出信号（順方向降下電圧Ｖｆ）の温度特性を示す関係（直線を示す数式）を求めることができる。そのため、本実施形態では、２回の測定結果を、第２の温度検知用ダイオード３７の検出出力と温度との関係を示すものとして、駆動回路チップ３０内のメモリ３５、もしくは検査装置４０内のメモリに保存する。

図２のフローチャートのステップＳ１２０では、パッケージモジュール１０を熱板４１に載置して加熱することにより、パッケージモジュール１０の温度を所定の設定温度に制御する。続くステップＳ１３０では、検査装置４０が、第１の温度検知用ダイオード２２の出力信号を測定する。なお、第１の温度検知用ダイオード２２の出力信号は、電圧−デューティ変換手段によりデューティ信号に変換されて、検査装置４０に入力される。なお、補正回路３４における補正量は、初期的にはゼロとなっている。

続くステップＳ１４０では、ステップＳ１１０にて得られた測定結果から、第２の温度検知用ダイオード３７の検出信号と温度との関係を求め、その関係を示す数式に、第２の温度検知用ダイオード３７の検出信号を代入して、温度を算出する。これにより、そのときの、第２の温度検知用ダイオード３７の温度を正確に求めることができる。

ここで、第１の温度検知用ダイオード２２と第２の温度検知用ダイオード３７とは、パッケージモジュール１０内のパワー素子チップ２０及び駆動回路チップ３０にそれぞれ内蔵されている。このため、パッケージモジュール１０が所定温度となるように温度制御される際、実質的に同等の温度環境に置かれるもとのみなすことができる。そのため、第２の温度検知用ダイオード３７の検出信号から得られた温度から、第１の温度検知用ダイオード２２が検出すべき温度が得られる。

なお、第２の温度検知用ダイオード３７の検出信号と温度との関係の測定は、上述したように、駆動回路チップ３０単体の状態にて行われる。そのため、図３に示すように、第２の温度検知用ダイオード３７は、設定温度とほぼ等しいとみなせる温度となる。このため、測定された第２の温度検知用ダイオード３７の検出信号と温度との関係から、第２の温度検知用ダイオード３７の温度を精度良く算出することが可能となる。また、第２の温度検知用ダイオード３７は、第１の温度検知用ダイオード２２が検出すべき基準となる温度を得るためだけに用いられるものである。そのため、第２の温度検知用ダイオード３７は、駆動回路チップ３０単体での検査、及びパッケージモジュール１０の検査のときにだけ、いずれも検査装置４０に接続された状態でのみ駆動される。従って、駆動回路チップ３０単体での検出信号の測定条件と、パッケージモジュール１０での検出信号の測定条件とを容易に揃えることが可能である。この点からも、第２の温度検知用ダイオード３７の検出出力から、第１の温度検知用ダイオード２２が基準とすべき温度を精度良く算出することが可能となる。

ステップＳ１５０では、検査装置４０が、第１の温度検知用ダイオード２２の検出信号（デューティ信号）が示す温度を、ステップＳ１４０にて算出した温度に一致させるための補正値を算出する。この補正値の算出方法の一例について説明する。検査装置４０は、図６に示すような、第１の温度検知用ダイオード２２の理想とする温度とデューティ信号との関係を理想特性として予め記憶している。この記憶した理想特性を用いて、第２の温度検知用ダイオード３７の検出信号から得られた温度を基準とし、その基準温度に対する基準デューティを求める。そして、この基準デューティと第１の温度検知用ダイオード２２の検出信号であるデューティ信号との差を、補正値として算出する。従って、この補正値を第１の温度検知用ダイオード２２の検出信号に対して加算もしくは減算して補正することにより、補正された検出信号は正しい温度を示すものとなる。

ここで、第１の温度検知用ダイオード２２の検出信号は、ダイオードの製造上のばらつきなどにより、理想出力特性からずれる場合があるが、そのずれは、図６に示すように、オフセット及び傾きのずれとして現れる。このような、オフセット及び傾きのずれを補正するために、本実施形態では、図６に示す如く、２点以上の温度にて、補正値を算出する。例えば、図６に示すように、２点の温度にて、基準デューティと検出したデューティ信号との差分を補正値１及び補正値２として算出する。

そして、検査装置４０は、ステップＳ１６０において、このように算出した複数の補正値を、対応する補正前デューティ信号（温度に相当）とともにメモリ３５に格納する。このように２点以上の温度における補正値がメモリ３５に格納されることにより、補正回路３４は、図７に示すように、単純な比例計算（直線補間演算）により、第１の温度検知用ダイオード２２の検出信号である各々の補正前デューティ信号に対する補正値を算出することができるようになる。

また、本実施形態では、電圧−デューティ変換回路３３により変換されたデューティ信号に対する補正値を算出している。このため、定電流回路３２や電圧−デューティ変換回路３３などの周辺回路の特性が狙いとする特性からずれていたとしても、それら周辺回路の特性のずれをも加味した補正値を算出することができる。

図８に、補正回路３４の構成の一例を示す。補正回路３４は、電圧−デューティ変換回路３３から補正前のデューティ信号を入力する。そして、補正値算出部３８が、メモリ３５に記憶されている補正値とその補正値に対応する補正前デューティ信号との複数の組み合わせから、入力された補正前デューティ信号に対する補正値を算出する。この補正値は加算部３９に送られ、加算部３９が、補正前デューティ信号を補正値により加減算することにより、補正後のデューティ信号を生成する。

なお、図９に示すように、検査装置４０は、相互に異なる温度において、３回以上、補正値を算出して、これらの補正値をメモリ３５に格納するようにしても良い。この場合、補正回路３４が、補正値が算出された補正前デューティ（温度に対応）以外の補正前デューティ信号に対する補正値を求める際には、その補正値を求めようとしている補正前デューティ信号の両側において最も近い２点の補正値を選択し、その選択した補正値を用いて比例計算を行うことが好ましい。例えば、図１０に示す例では、補正値を求めようとしている補正前デューティ信号Ｄ１に対しては、その両側においてそれぞれ最も近い補正値１，２が選択され、それら補正値１，２から、補正前デューティ信号Ｄ１に対する補正値が算出される。このようにすると、図６に示す第１の温度検知用ダイオード２２の理想とする温度とデューティ信号との関係が完全な直線関係ではない場合に、より精度の高い補正値を算出することが可能となる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態になんら制限されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。

例えば、上述した実施形態では、パッケージモジュール１０が、１組のパワー素子チップ２０と駆動回路チップ３０を内蔵する例について説明したが、パッケージモジュール１０は、複数組のパワー素子チップ２０と駆動回路チップ３０を内蔵しても良い。

この場合、図１１に示すように、それぞれの組の駆動回路チップ３０に、第２の温度検知用ダイオード３７を設けても良いし、図１２に示すように、複数組の駆動回路チップ３０のいずれかに第２の温度検知用ダイオード３７を設けて、複数の駆動回路チップ３０にて共用するようにしても良い。

また、上述した実施形態において、狙いとする設定温度に対応する補正前デューティ信号における補正値を精度良く得るために、第２の温度検知用ダイオード３７の検出出力を、その検出出力と温度との関係に代入して得られる温度が、狙いとする設定温度に一致するように、検査装置４０が熱板４１の加熱状態を制御するようにしても良い。熱板４１における温度とパッケージモジュール１０の内部温度との間には、若干のずれが生じるが、上述したように熱板４１を制御すると、第１の温度検知用ダイオード２２の温度が設定温度に一致させることができる。

また、上述した実施形態では、第１の温度検知用ダイオード２２の検出信号の理想出力特性からのずれを補正するために、図６に示されるように、２点以上の温度にて補正値を算出した。しかしながら、例えば、パッケージモジュール１０の使用温度範囲が狭い温度範囲に管理されていたり、ある限定された温度範囲にて精度が得られれば十分である用途に使用されるものであったり、あるいは、第１の温度検知用ダイオード２２の出力特性の傾きのずれが相対的に小さかったりする場合には、１点の温度にて補正値を算出するのみであっても良い。

また、第２の温度検知用ダイオード３７の測定結果としても、１点の検査温度において、第２の温度検知用ダイオード３７の検出信号と温度との関係を測定しても良い。例えば、図１３に示すように、第１の温度検知用ダイオード２２の理想とする傾きαが予め判明しており、実際の傾きが、その理想とする傾きαからのずれが小さいとみなせる場合、ある１点の検査温度Ｔ３で検出信号（順方向降下電圧）との関係を測定すれば、図１３に示す式に従って、第２の温度検知用ダイオード３７の温度Ｔを算出することができる。また、図１４に示すように、第１の温度検知用ダイオード２２の理想特性のある温度における温度特性値（例えば温度Ｔ０における順方向降下電圧Ｖ０）が予め判明しており、実際の温度特性値とのずれが小さいとみなせる場合も、１点の検査温度Ｔ３で検出信号（順方向降下電圧）との関係を測定すれば、図１４に示す式に従って、第２の温度検知用ダイオード３７の温度Ｔを算出することができる。

さらに、上述した実施形態では、メモリ３５に複数の補正値を格納し、その複数の補正値から、各補正前デューティ信号に対する補正値を算出し、補正前デューティ信号に対する補正を行なっていた。しかしながら、第１の温度検知用ダイオード２２の検出信号をアナログ信号のまま補正回路３４に出力し、補正回路３４において、例えば検査装置４０の測定結果により抵抗値が調節された抵抗や増幅器を用いて、必要な補正を行うことも可能である。

１０パッケージモジュール
２０パワー素子チップ
２１パワー半導体素子
２２第１の温度検知用ダイオード
３０駆動回路チップ
３１パワー素子駆動回路
３４補正回路
３５メモリ
３７第２の温度検知用ダイオード
４０検査装置

Claims

制御負荷に対して駆動電流を通電するパワー半導体素子（２１）と当該パワー半導体素子の温度を検出する第１の温度センサ（２２）とを有するパワー素子チップ（２０）と、前記パワー半導体素子を駆動する駆動回路（３１）を有する駆動回路チップ（３０）とが、１つのパッケージとして一体化されたパッケージモジュール（１０）において、前記第１の温度センサにより検出される温度の誤差を低減するための検出温度誤差補正方法であって、
前記駆動回路チップには、当該駆動回路チップの温度を検出する第２の温度センサ（３７）が内蔵されており、
前記駆動回路チップ単体の状態で所定の検査温度となるように温度制御を行い、そのときの前記第２の温度センサの検出出力に基づき、当該第２の温度センサにおける検出出力と温度との関係を測定する測定ステップ（Ｓ１００、Ｓ１１０）と、
前記パッケージモジュールの状態で所定の検査温度となるように温度制御を行い、そのときに、前記第１の温度センサにより検出される温度が、前記第２の温度センサの検出出力を前記測定ステップにより測定された関係に当て嵌めることにより得られる温度に一致するように、前記第１の温度センサの検出出力の誤差を補正するための補正値を算出する算出ステップ（Ｓ１２０〜Ｓ１５０）と、
前記算出ステップにより算出された前記補正値を、前記第１の温度センサの検出出力を補正する補正部（３４，３５）に設定する設定ステップ（Ｓ１６０）と、を備えることを特徴とする検出温度誤差補正方法。
前記測定ステップにおいて測定された、第２の温度センサにおける温度と検出出力との関係が、前記駆動回路チップ内に設けられた第１の記憶部（３５）に記憶されることを特徴とする請求項１に記載の検出温度誤差補正方法。
前記補正部は、前記駆動回路チップ内に設けられるとともに、前記算出ステップにおいて算出された前記補正値を記憶する第２の記憶部（３５）を有することを特徴とする請求項１または２に記載の検出温度誤差補正方法。
前記算出ステップでは、前記第１の温度センサの検出温度と、前記関係を用いて前記第２の温度センサの検出出力から得られる温度との差分に応じた補正値が算出され、
前記補正部は、前記補正値が算出された温度以外の温度における補正値を、算出された補正値に基づき、比例計算により求めることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の検出温度誤差補正方法。
前記算出ステップでは、相互に異なる検査温度において、少なくとも２回、前記第１の温度センサの検出温度と、前記関係を用いて前記第２の温度センサの検出出力から得られる温度との差分に応じた補正値が算出されることを特徴とする請求項４に記載の検出温度誤差補正方法。
前記算出ステップにおいて、相互に異なる検査温度において、前記第１の温度センサの検出温度と、前記関係を用いて前記第２の温度センサの検出出力から得られる温度との差分に応じた補正値が、３回以上算出された場合、前記補正部は、前記補正値が算出された温度以外の温度における補正値を求める際に、その補正値を求めようとしている温度の高温側及び低温側においてそれぞれ最も近い温度における算出済みの補正値を用いて、前記比例計算を行うことを特徴とする請求項５に記載の検出温度誤差補正方法。
前記算出ステップにおいて、前記関係を用いて前記第２の温度センサの検出出力から得られる温度が前記所定の検査温度に一致するように、前記パッケージモジュールを加熱する加熱手段（４１）が制御されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の検出温度誤差補正方法。
制御負荷に対して駆動電流を通電するパワー半導体素子（２１）と当該パワー半導体素子の温度を検出する第１の温度センサ（２２）とを有するパワー素子チップ（２０）と、前記パワー半導体素子を駆動する駆動回路（３１）を有する駆動回路チップとが、１つのパッケージとして一体化されたパッケージモジュール（１０）において、前記第１の温度センサにより検出される温度の誤差を低減するための検出温度誤差補正システムであって、
前記駆動回路チップに内蔵され、当該駆動回路チップの温度を検出する第２の温度センサ（３７）と、
前記駆動回路チップ単体の状態で所定の検査温度となるように温度制御が行われたときに、前記第２の温度センサの検出出力に基づき、当該第２の温度センサにおける検出出力と温度との関係を測定して保存しておく測定部（４０）と、
前記パッケージモジュールの状態で所定の検査温度となるように温度制御が行われたときに、前記第１の温度センサにより検出される温度が、前記第２の温度センサの検出出力を前記測定部により測定された関係に当て嵌めることにより得られる温度に一致するように、前記第１の温度センサの検出出力の誤差を補正するための補正値を算出する補正値算出部（４０）と
前記駆動回路チップに設けられ、前記補正値算出部により算出された補正値が設定され、設定された補正値を用いて、前記第１の温度センサの検出出力を補正する補正部（３４，３５）と、を備えることを特徴とする検出温度誤差補正システム。
前記測定部（４０）により測定された前記第２の温度センサにおける検出出力と温度との関係は、前記駆動回路チップ内に設けられた記憶部（３５）に記憶されて保存されることを特徴とする請求項８に記載の検出温度誤差補正システム。
前記補正値算出部は、前記第１の温度センサの検出温度と、前記関係を用いて前記第２の温度センサの検出出力から得られる温度との差分に応じた補正値を算出し、
前記補正部は、前記補正値が算出された温度以外の温度における補正値を、算出された補正値に基づいて、比例計算により求めることを特徴とする請求項８または９に記載の検出温度誤差補正システム。
前記補正値算出部は、相互に異なる検査温度において、少なくとも２回、前記第１の温度センサの検出温度と、前記関係を用いて前記第２の温度センサの検出出力から得られる温度との差分に応じた補正値を算出することを特徴とする請求項１０に記載の検出温度誤差補正システム。
前記補正値算出部が、相互に異なる検査温度において、前記第１の温度センサの検出温度と、前記関係を用いて前記第２の温度センサの検出出力から得られる温度との差分に応じた補正値を３回以上算出した場合、前記補正部は、前記補正値が算出された温度以外の温度における補正値を求める際に、その補正値を求めようとしている温度の高温側及び低温側においてそれぞれ最も近い温度における算出済みの補正値を用いて、前記比例計算を行うことを特徴とする請求項１１に記載の検出温度誤差補正システム。
前記パッケージモジュールには、複数のパワー素子チップと、それら複数のパワー素子チップにそれぞれ対応する複数の駆動回路チップが設けられ、前記第２の温度センサは、複数の駆動回路チップにそれぞれ設けられることを特徴とする請求項８乃至１２のいずれかに記載の検出温度誤差補正システム。
前記パッケージモジュールには、複数のパワー素子チップと、それら複数のパワー素子チップにそれぞれ対応する複数の駆動回路チップが設けられ、前記第２の温度センサは、複数の駆動回路チップのいずれか１つに設けられることを特徴とする請求項８乃至１２のいずれかに記載の検出温度誤差補正システム。
前記パッケージモジュールの温度制御は、前記関係を用いて前記第２の温度センサの検出出力から得られる温度が前記所定の検査温度に一致するように、前記パッケージモジュールを加熱する加熱手段（４１）を制御することにより行われることを特徴とする請求項８乃至１４のいずれかに記載の検出温度誤差補正システム。