JPH04196472A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、半導体素子を樹脂パッケージにより封止して
なる半導体装置に関する。

（従来の技術） 例えば、スイッチング素子としてのパワートランジスタ
においては、大電流を流して使用する場合に、電流がコ
レクタを通過するときの抵抗成分によりかなりの熱損失
が発生する。そこで、放熱を十分に行なわないとコレク
タのｐｎ接合温度Ｔｊが上昇し、許容温度を超えると熱
暴走をおこして破壊に至る場合がある。一般に、このよ
うな熱破壊を防止するために、第５図に示すようにパワ
ートランジスタ１を熱伝導の良いアルミ等の放熱板２に
取り付けて使用することにより十分な放熱を行う構成と
している。

また、パワートランジスタ１の接合温度Ｔｊが許容温度
を超えないようにするために、放熱板２には温度を検出
するためのサーミスタ等の感熱素子が取り付けられ、放
熱板２を介した状態でパワートランジスタ１の温度をモ
ニタしながら通電するようにしており、パワートランジ
スタ１の温度が所定温度以上に上昇しないように、検出
温度に基づいて通電電流をフィードバック制御するよう
にしている。

これにより、パワートランジスタ１を熱破壊から防止す
るようにしている。

（発明が解決しようとする課題） ところで、上述の場合、感熱素子３により検出される温
度は、放熱板２−の温度であって、直接パワートランジ
スタ１の接合温度Ｔｊを測定しているのではないため、
検出温度から推定する必要がある。一般に、半導体装置
は、ケース内の半導体素子（チップ）が発熱すると、そ
の熱は樹脂パッケージ内を伝わって放熱板２を介して外
気に発散される。その過程では、各部の熱容量があるた
め徐々に温度は低下する。このような熱伝導の過程は、
電流と抵抗との関係に対応させることができ、熱の伝わ
り方の度合いを示す熱抵抗として表わすことができる。

従って、放熱板２の温度を検出することによりパワ−ト
ランジスタ１内部のチップの接合温度Ｔｊを推定するこ
とができるのである。

しかしながら、このような熱伝導は、定常状態において
は上述の関係が良く表わされるが、過渡的な状態、即ち
、パワートランジスタ１に急激に多くの電流が流れた場
合等は、チップの温度は急激に上昇するのに対して、放
熱板２に伝達するまでには時間がかかり、そのときの接
合温度Ｔｊを推定することができなくなる。従って、電
流制御を行うためのフィードバックをかけることができ
ないと、そのまま接合温度Ｔｊが許容温度を超えてしま
うことがあり、パワートランジスタ１が熱破壊に至る虞
がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされなもので、その目的は
、半導体素子の温度を正確に検出することができ、これ
により極力熱破壊に至るのを防止することができる半導
体装置を提供するにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、半導体素子を樹脂パッケージにより封止して
なる半導体装置を対象とし、前記半導体素子の表面或は
前記半導体素子が載置された基板上にその半導体素子の
温度を検出する感熱素子を設けると共に、その感熱素子
の出力端子を前記樹脂パッケージの外部に導出したとこ
ろに特徴を有する。

（作用） 本発明の半導体装置によれば、半導体素子の動作電流が
流れることにより半導体素子自体で消費される電力によ
り温度が上昇する場合に、感熱素子により半導体素子に
最も近い所でその温度を検出することができる。従って
、急激な電流が流れることにより半導体素子自体の温度
が急に上昇した場合でも、その温度を的確に検出するこ
とができ、熱破壊に至る前に電流を制限することができ
る。

（実施例） 以下、本発明をスイッチング用のパワートランジスタに
適用した場合の第１の実施例についてｍ１図乃至第３図
を参照しながら説明する。

まず、全体構成の縦断側面を示すｍ１図において、半導
体素子たるｐｎｐ形パワートランジスタのチップ１１は
、基板たるリードフレーム１２上にコレクタ側がソフト
ソルダー等により電気的接触及び熱伝導を良好にした状
態で固定されている。

パワートランジスタ１１は、第２図にも示すように、エ
ミッタ１１ａ及びベース１１ｂの電極が形成されており
、夫々にリード線１３ａ及び１３ｂが配設されている。

また、ベース層１１ｃの表面部には感熱素子たるサーミ
スタ１４が取り付けられており、その出力端子１４ａ、
１４ｂが引き出されている。そして、チップ１１及びサ
ーミスタ１４を含んで全体が樹脂により封止され、樹脂
パッケージ１５として外気雰囲気と隔絶するように構成
されている。この状盾で、サーミスタ１４の出力端子１
４ａ、１４ｂは樹脂パッケージ１５の外に測定可能に導
出されている。

このような構成によれば、チップ１１に流れる電流によ
りコレクタ損失として発生する熱はチップ１１の温度を
上昇させるが、サーミスタ１４によりその最も近傍にお
いてチップ１１の温度を検出することができる。

さて、チップ１１の温度はコレクタ損失に対して第３図
に実線Ｉで示すように上昇するので、これに伴って樹脂
パッケージ１５の温度は図中実線ｍで示すように上昇す
る。この場合に、放熱板における温度上昇は図中−点鎖
線ｎで示すようにかなり低い温度となっているが、本実
施例におけるサーミスタ１４は、図中破線ｐで示すよう
に、接合温度Ｔｊに最も近い温度を検出している。また
、このようにチップ１１の温度を直接検出しているので
、急激な温度上昇に対しても追従性良く接合温度Ｔｊを
検出することができ、熱破壊に至る前にモニタした温度
に基づいて通電電流を制限することができる。

第４図は本発明の第２の実施例を示すもので、第１の実
施例と異なるところは、サーミスタ１４を、チップ１１
の表面ではなくリードフレーム１２上に配設したところ
である。これは、例えば、チップ１１の表面部分には配
設するのが困難な場合に適するもので、第１の実施例に
比べると検出温度が若干低くなるが、この場合でも、従
来に比べてチップ１１の温度をかなり忠実に検出するこ
とができ、従って、第１の実施例と略同様の効果が得ら
れる。

尚、上記各実施例においては、半導体素子としてパワー
トランジスタのチップ１１を用いる場合について述べた
が、これに限らず、サイリスタ。

ＦＥＴ等の半導体素子を樹脂パッケージにより封止した
半導体装置全般に適用できるものである。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の半導体装置によれば、樹
脂パッケージ内に感熱素子を配設して半導体素子の温度
を検出するようにしたので、従来と異なり、半導体素子
の接合温度に最も近い温度を検出することができると共
に追従性良くモニタすることができるので、半導体素子
に急激に大電流が流れて温度が上昇した場合でも、これ
を速やかに検出して通電電流を制限することができ、半
導体素子が熱破壊に至るのを極力防止することができる
という優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本発明の第１の実施例を示し、第１
図は全体構成の縦断側面図、第２図は半導体素子の上面
図、第３図は各部の温度上昇の度合いを示す特性図であ
り、第４図は本発明の第２の実施例を示す全体構成の上
面図である。第５図は従来例を説明するための感熱素子
を配置した全体構成図である。 図面中、１１はチップ（半導体素子）、１２はリードフ
レーム（基板）、１４はサーミスタ（感熱素子）、１５
は樹脂パッケージである。。 代理人　　弁理士　　佐　藤　　強 電　３　図 第　４　図 第　５　口

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、半導体素子を樹脂パッケージにより封止してなる半
   導体装置において、前記半導体素子の表面或は前記半導
   体素子が載置された基板上にその半導体素子の温度を検
   出する感熱素子を設けると共に、その感熱素子の出力端
   子を前記樹脂パッケージの外部に導出したことを特徴と
   する半導体装置。