JPWO2005038918A1 - パワー半導体モジュール及びそれを用いた電力変換装置並びに移動体 - Google Patents

パワー半導体モジュール及びそれを用いた電力変換装置並びに移動体 Download PDF

Info

Publication number
JPWO2005038918A1
JPWO2005038918A1 JP2005509597A JP2005509597A JPWO2005038918A1 JP WO2005038918 A1 JPWO2005038918 A1 JP WO2005038918A1 JP 2005509597 A JP2005509597 A JP 2005509597A JP 2005509597 A JP2005509597 A JP 2005509597A JP WO2005038918 A1 JPWO2005038918 A1 JP WO2005038918A1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
power semiconductor
junction
metal
semiconductor module
power
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2005509597A
Other languages
English (en)
Inventor
東　克典
克典 東
真司 白川
真司 白川
阿南　裕康
裕康 阿南
前田　裕司
裕司 前田
時人 諏訪
時人 諏訪
敏之 印南
敏之 印南
和久 高見
和久 高見
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Publication of JPWO2005038918A1 publication Critical patent/JPWO2005038918A1/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/34—Strap connectors, e.g. copper straps for grounding power devices; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/39—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors after the connecting process
    • H01L24/40—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors after the connecting process of an individual strap connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/30—Structural arrangements specially adapted for testing or measuring during manufacture or treatment, or specially adapted for reliability measurements
    • H01L22/34—Circuits for electrically characterising or monitoring manufacturing processes, e. g. whole test die, wafers filled with test structures, on-board-devices incorporated on each die, process control monitors or pad structures thereof, devices in scribe line
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/34—Strap connectors, e.g. copper straps for grounding power devices; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/36—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors prior to the connecting process
    • H01L24/37—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors prior to the connecting process of an individual strap connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L24/49—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of a plurality of wire connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
    • H01L25/07—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L29/00
    • H01L25/072—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L29/00 the devices being arranged next to each other
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321—Disposition
    • H01L2224/32151—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/32221—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/32225—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/34—Strap connectors, e.g. copper straps for grounding power devices; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/36—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/37—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors prior to the connecting process of an individual strap connector
    • H01L2224/37001—Core members of the connector
    • H01L2224/37099—Material
    • H01L2224/371—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/34—Strap connectors, e.g. copper straps for grounding power devices; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/39—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors after the connecting process
    • H01L2224/40—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors after the connecting process of an individual strap connector
    • H01L2224/4005—Shape
    • H01L2224/4009—Loop shape
    • H01L2224/40095—Kinked
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/34—Strap connectors, e.g. copper straps for grounding power devices; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/39—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors after the connecting process
    • H01L2224/40—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors after the connecting process of an individual strap connector
    • H01L2224/401—Disposition
    • H01L2224/40151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/40221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/40225—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001—Core members of the connector
    • H01L2224/45099—Material
    • H01L2224/451—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001—Core members of the connector
    • H01L2224/45099—Material
    • H01L2224/451—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/45117—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 400°C and less than 950°C
    • H01L2224/45124—Aluminium (Al) as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805—Shape
    • H01L2224/4809—Loop shape
    • H01L2224/48091—Arched
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481—Disposition
    • H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48225—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H01L2224/48227—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation connecting the wire to a bond pad of the item
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/484—Connecting portions
    • H01L2224/4847—Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a wedge bond
    • H01L2224/48472—Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a wedge bond the other connecting portion not on the bonding area also being a wedge bond, i.e. wedge-to-wedge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/49—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of a plurality of wire connectors
    • H01L2224/4901—Structure
    • H01L2224/4903—Connectors having different sizes, e.g. different diameters
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/49—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of a plurality of wire connectors
    • H01L2224/4905—Shape
    • H01L2224/49051—Connectors having different shapes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/49—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of a plurality of wire connectors
    • H01L2224/491—Disposition
    • H01L2224/4911—Disposition the connectors being bonded to at least one common bonding area, e.g. daisy chain
    • H01L2224/49111—Disposition the connectors being bonded to at least one common bonding area, e.g. daisy chain the connectors connecting two common bonding areas, e.g. Litz or braid wires
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/49—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of a plurality of wire connectors
    • H01L2224/491—Disposition
    • H01L2224/4912—Layout
    • H01L2224/49174—Stacked arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/49—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of a plurality of wire connectors
    • H01L2224/491—Disposition
    • H01L2224/4912—Layout
    • H01L2224/49175—Parallel arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732—Location after the connecting process
    • H01L2224/73201—Location after the connecting process on the same surface
    • H01L2224/73221—Strap and wire connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732—Location after the connecting process
    • H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73265—Layer and wire connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/838—Bonding techniques
    • H01L2224/83801—Soldering or alloying
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/84—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a strap connector
    • H01L2224/848—Bonding techniques
    • H01L2224/84801—Soldering or alloying
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L24/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L24/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L24/84—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a strap connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/00014—Technical content checked by a classifier the subject-matter covered by the group, the symbol of which is combined with the symbol of this group, being disclosed without further technical details
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/013—Alloys
    • H01L2924/014—Solder alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
    • H01L2924/1304—Transistor
    • H01L2924/1305—Bipolar Junction Transistor [BJT]
    • H01L2924/13055—Insulated gate bipolar transistor [IGBT]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
    • H01L2924/1304—Transistor
    • H01L2924/1306—Field-effect transistor [FET]
    • H01L2924/13091—Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor [MOSFET]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/19—Details of hybrid assemblies other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/1901—Structure
    • H01L2924/1904—Component type
    • H01L2924/19041—Component type being a capacitor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/19—Details of hybrid assemblies other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/1901—Structure
    • H01L2924/1904—Component type
    • H01L2924/19043—Component type being a resistor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/19—Details of hybrid assemblies other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/191—Disposition
    • H01L2924/19101—Disposition of discrete passive components
    • H01L2924/19107—Disposition of discrete passive components off-chip wires

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Power Conversion In General (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)

Abstract

本発明の目的は、小型で、しかも、金属接合部の劣化を精度良く検知できる半導体素子を用いたパワー半導体モジュール及びそれを用いた電力変換装置並びに移動体を提供することにある。パワー半導体素子（２）の表面電極と電極用の金属板（３）は、金属ワイヤ（８）により金属接合される。接合部特性検出回路（２０）は、金属接合の接合部の特性を検出し、接合部の劣化による抵抗ＲＴ８の上昇と寿命の関係から決定したしきい値ＶＬを用いて、接合部の劣化を予測する。

Description

本発明は、半導体素子を用いたパワー半導体モジュール及びそれを用いた電力変換装置並びに移動体に関する。
近年、パワー半導体素子を用いたパワー半導体モジュールで構成された電力変換装置は、モータ等の負荷に効率良く電力を供給することができるため、電車，自動車等の移動体のモータ駆動に幅広く利用されている。特に、最近では、自動車用の燃費向上のためのアイドルストップ後の再始動用のモータの駆動に使われつつある。
パワー半導体素子は、電力変換装置の運転によるスイッチング、定常通電により発熱する。このため、異材間の接合部，例えば、単結晶シリコンからなるパワー半導体素子と、アルミからなるボンディングワイヤとの接合部では、線膨張係数の相違により、熱疲労による歪が生じる。そこで、従来は、長寿命化策として、温度上昇の少ない運転制御方法，パワー半導体モジュールを並列接続し電流密度を低減した構成，温度を低減するために冷却能力を拡大する方法，低熱抵抗の材料選定などにより、パワー半導体素子の温度上昇を抑え、温度マージンを大きくとることで、パワーモジュールの長寿命化、高信頼化を図ってきた。
一方では、突然の破壊で装置停止することによる損害を防ぐため、例えば、特開平７−１４９４８号公報に記載されるように、熱電対等の温度センサをパワー半導体モジュールに内蔵し、各接合部劣化による熱抵抗変化を使用中の温度モニターにより把握するものが知られている。また、特開平８−２７５５８６号公報に記載されるように、寿命をスイッチング動作の開始回数で置き換え、動作の開始回数をカウントすることにより寿命を把握する方法も知られている。さらには、特開２００２−１０１６６８号公報に記載されるように、パワー半導体モジュールに温度検出器をとりつけ、毎運転時の温度上昇から累積被害率を計算し、寿命を算出する方法も知られている。
しかしながら、従来の温度上昇の少ない運転制御方法等の長寿命化方法では、パワー半導体モジュールや冷却装置が大型化するという問題があった。
また、特開平７−１４９４８号公報等に記載された寿命予測方法では、温度センサの精度や、予測精度をこれまで以上に向上させる必要がある。パワー半導体モジュールは基本的に低い熱抵抗材料で構成されているため、亀裂による金属接合部の熱抵抗増加を、温度検知するためには１℃以下の精度が必要で、冷却能力の変化、環境温度の変化を考慮すると、実現が厳しい。特に、ワイヤボンディング等の金属接合部の劣化は、パワー半導体素子による発熱に対して劣化部の発熱、放熱が少ないため温度検知が非常に厳しいという問題があった。
本発明の目的は、小型で、しかも、金属接合部の劣化を精度良く検知できる、半導体素子を用いたパワー半導体モジュール及びそれを用いた電力変換装置並びに移動体を提供する。
（１）上記目的を達成するために、本発明は、表面に電極をもつパワー半導体素子の表面と電極用の金属板を金属接合した構造を有するパワー半導体モジュールにおいて、前記金属接合の接合部の特性を検出する接合部特性検出手段を備えるようにしたものである。
かかる構成により、小型で、しかも、金属接合部の劣化を精度良く検知できるものとなる。
（２）上記（１）において、好ましくは、前記接合部特性検出手段は、前記接合部の劣化による抵抗若しくは電圧の上昇と寿命の関係から決定したしきい値を用いて、前記接合部の劣化を予測するようにしたものである。
（３）上記（１）において、好ましくは、前記金属接合は、金属ワイヤにより接合されるものである。
（４）上記（１）において、好ましくは、前記接合部特性検出手段によって検出された接合部の特性を記憶する記憶手段を備えるようにしたものである。
（５）上記（１）において、好ましくは、前記接合部特性検出手段によって前記金属接合の接合部の特性を検出する電圧端子を備えたものである。
（６）上記目的を達成するために、本発明は、表面に電極をもつパワー半導体素子の表面と電極用の金属板を金属接合した構造を有するパワー半導体モジュールにおいて、前記金属接合の接合部の特性を検出する電圧端子を備えるようにしたものである。
かかる構成により、小型で、しかも、金属接合部の劣化を精度良く検知できるものとなる。
（７）また、上記目的を達成するために、本発明は、表面に電極をもつパワー半導体素子の表面と電極用の金属板を金属接合した構造を有するパワー半導体モジュールを複数個有し、直流−交流変換をする電力変換装置において、前記金属接合の接合部の特性を検出する接合部特性検出手段を備えるようにしたものである。
かかる構成により、小型で、しかも、金属接合部の劣化を精度良く検知できるものとなる。
（８）上記（７）において、好ましくは、前記接合部特性検出手段は、検出された特性に基づいて予測された寿命に近づくと、定格運転より低い運転制御に切り替えるようにしたものである。
（９）上記目的を達成するために、本発明は、表面に電極をもつパワー半導体素子の表面と電極用の金属板を金属接合した構造を有するパワー半導体モジュールを複数個有し、直流−交流変換をする電力変換装置と、この電力変換装置によって直流から交流に変換された電力を用いて駆動するモータとを有する移動体において、前記金属接合の接合部の特性を検出する接合部特性検出手段を備えるようにしたものである。
かかる構成により、小型で、しかも、金属接合部の劣化を精度良く検知できるものとなる。
（１０）上記（９）において、好ましくは、前記移動体は、前記移動体の停車時に動力を停止し、発進時に動力を起動するアイドリングストップの運転モードにより運転されるものである。
図１は、本発明の一実施形態によるパワー半導体モジュールの回路図である。
図２は、本発明の一実施形態によるパワー半導体モジュールの外観構成を示す断面斜視図である。
図３は、本発明の一実施形態によるパワー半導体モジュールに用いる接合部特性検出回路２０によって検出される接合部の特性図である。
図４は、本発明の一実施形態によるパワー半導体モジュールの第２の回路図である。
図５は、本発明の一実施形態によるパワー半導体モジュールの第３の回路図である。
図６は、本発明の他の実施形態によるパワー半導体モジュールの外観構成を示す断面斜視図である。
図７は、本発明の他の実施形態によるパワー半導体モジュールの回路図である。
図８は、本発明の一実施形態によるパワー半導体モジュールを用いた電力変換装置の回路図である。
図９は、本発明の一実施形態によるパワー半導体モジュールを用いた電力変換装置のシステム構成図である。
図１０は、本発明の一実施形態によるパワー半導体モジュールを用いた電力変換装置の第２の回路図である。
図１１は、本発明の一実施形態によるパワー半導体モジュールを用いた電力変換装置による寿命予測の原理説明図である。
図１２は、本発明の一実施形態によるパワー半導体モジュールを用いた電力変換装置の第３の回路図である。
図１３は、本発明の一実施形態による電力変換装置を用いた移動体のブロック図である。
図１４は、本発明の一実施形態による電力変換装置を用いた移動体のブロック図である。
以下、図１〜図５を用いて、本発明の一実施形態によるパワー半導体モジュールの構成及び動作について説明する。
最初に、図１を用いて、本実施形態によるパワー半導体モジュールの回路構成について説明する。
図１は、本発明の一実施形態によるパワー半導体モジュールの回路図である。
パワー半導体素子２は、ここでは、ＩＧＢＴを例にして説明する。パワー半導体素子２は、上面電圧端子１１と、ゲート端子１２と、下面電圧端子１３とを備えている。パワー半導体素子２のエミッタは、図２を用いて後述するように、複数の金属ワイヤ８および金属板３を介して、アースに接続される。また、パワー半導体素子２のコレクタは、ハンダを介して下面電圧端子１３に接続される。ここで、パワー半導体素子２のエミッタと金属ワイヤ８は、超音波接合されるため、複数の第１の接合部が形成され、また、金属ワイヤ８と金属板３も、超音波接合されるため、複数の第２の接合部が形成される。抵抗Ｒｔ８は、これらの第１および第２の接合部の抵抗を示している。また、抵抗Ｒｔ９は、パワー半導体素子２のコレクタと下面電圧端子１３を接合するハンダによる接合部の抵抗を示している。
接合部特性検出回路２０は、上面電圧端子１１と、新たに設けられた電圧端子１０に接続され、抵抗Ｒｔ８の両端電圧を検出する。接合部特性検出回路２０は、検出された電圧値，若しくは電圧値から求められた抵抗値により、接合部の特性を検出し、接合部の寿命等を判定する。寿命の判定方法については、図３を用いて後述する。判定した結果は、表示器３０に表示され、接合部の寿命が短くなると警報器３２により警報し、また、接合部の特性や寿命を記憶部３４に記憶する。記憶部３４に記憶された情報は、携帯端末４０を接続することにより、外部から読み出すことができる。パワー半導体モジュールを電動車両等に用いる場合は、カーディーラや自動車の修理工場が携帯端末４０を有しており、この携帯端末４０を用いて、接合部の寿命に関するデータを読み出すことができる。
次に、図２を用いて、本実施形態によるパワー半導体モジュールの外観構成について説明する。
図２は、本発明の一実施形態によるパワー半導体モジュールの外観構成を示す断面斜視図である。なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。
パワー半導体モジュール１は、表面に電極を持つパワー半導体素子２と、外部電極用の金属板３と、放熱用の金属板４と、両面が金属メッキ６され電極ともなる絶縁板５と、これらを支える絶縁樹脂の構造材７とを備えている。パワー半導体素子２の下面は、スイッチング時や定常通電時の発熱を放熱するため、放熱用の金属板４に、絶縁板５を介して、ハンダ９で金属接合されている。また、パワー半導体素子２の上面と外部電極用の金属板３は、複数の金属ワイヤ８により超音波接合されている。金属板３は、接地される。図１の回路図から理解されるように、パワー半導体素子２の上面電極（エミッタ）からアースに大電流が流れるため、金属ワイヤ８は複数本用いている。各電圧端子として、パワー半導体素子の上面電圧端子１１，ゲート端子１２，下面電圧端子１３が設けられている。上面電圧端子１１は、パワー半導体素子２のエミッタ電極に接続される。ゲート端子１２は、パワー半導体素子２のゲート電極に接続される。下面電圧端子１３は、パワー半導体素子２のコレクタ電極に接続される。
ここで、パワー半導体素子２のエミッタ電極と金属ワイヤ８との間に、複数の第１の接合部が形成され、金属ワイヤ８と金属板３との間に、複数の第２の接合部が形成され、これらの合成抵抗が、図１に示した抵抗Ｒｔ８である。また、パワー半導体素子２のコレクタ電極と下面電圧端子１３を接合するハンダ９による接合部が形成され、この抵抗が、図１に示した抵抗Ｒｔ９である。
さらに、本実施形態では、第１の接合部の劣化の程度を判定するために、外部電極の電圧端子１０を新たに設けている。パワー半導体素子２は、通電により発熱し、温度が上昇・下降を繰り返す。例えば、パワー半導体素子２は、主に単結晶シリコンからなり、線膨張係数は約４．２×１０−６／℃であるのに対して、金属ワイヤ８は、純アルミまたは数ｐｐｍのニッケル含有のアルミからなり、線膨張係数は約２３×１０−６／℃で、約５倍の違いがある。このため、長い間の使用により、線膨張係数の違いによる歪が生じ、パワー半導体素子２の上面で接合された金属ワイヤ８の接合部には亀裂の発生・進展が生じる。この亀裂・進展により、金属ワイヤ８の接合面積は、長い間の使用により、徐々に小さくなり、この部分は電気抵抗が徐々に大きくなる。そして、図１に示したように、電圧端子１０および上面端子１１を用いて、第１の接合部の両端電圧を測定するようにしている。同様にして、下面の接合部であるハンダ９も電気抵抗が徐々に大きくなる。したがって、ハンダ９の接合部の抵抗によっても、接合部の劣化を判定することができる。
なお、以上の説明では、パワー半導体素子２として、ＩＧＢＴを例にしているが、ＭＯＳＦＥＴを用いた場合についても同様である。
次に、図３を用いて、本実施形態によるパワー半導体モジュールに用いる接合部特性検出回路２０によって検出される接合部の特性について説明する。
図３は、本発明の一実施形態によるパワー半導体モジュールに用いる接合部特性検出回路２０によって検出される接合部の特性図である。
図３において、横軸は、耐久回数，すなわち、パワー半導体素子のスイッチング回数を示している。縦軸は、接合部特性検出回路２０によって検出される接合部の電圧を示している。なお、接合部を流れる電流を検出することができるので、接合部の抵抗であってもよいものである。
図３に示すように、耐久回数が増加するに従って、接合部の電圧は次第に増加する。パワー半導体素子の長い間の使用により、線膨張係数の違いによる歪が生じ、パワー半導体素子２の上面で接合された金属ワイヤ８の接合部には亀裂の発生・進展が生じる。この亀裂・進展により、金属ワイヤ８の接合面積は、長い間の使用により、徐々に小さくなり、この部分は電気抵抗が徐々に大きくなる。
この中で、点Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３においては、特性を示す曲線が屈曲し、各点において、電圧値が急激に増加している。これは、図２に示したように複数本ある金属ワイヤ８の複数の接合部の内の、１カ所ないし数カ所が切断され、パワー半導体素子２のエミッタ電極と金属板３とを接続する金属ワイヤ８の本数が減少して、金属ワイヤ８の合成抵抗値が急激に増加したことを示している。
点Ｄ４では、全ての金属ワイヤ８の接合部が切断され、電圧値は無限大に上昇することを示している。したがって、点Ｄ１におけるように、接合部の最初の破壊を検出することにより、半導体パワーモジュールの寿命を知ることができる。点Ｄ１におけるしきい値ＶＬを求めるには、予め、寿命時の金属接合部の抵抗を試験、または、面積計算によりもとめ、設計マージンをとった寿命時の金属接合部の抵抗、または電圧のしきい値を決定する。
図１に示した回路構成では、初期状態においては、金属ワイヤ８と金属板３の抵抗は小さく、初期電圧ＶＯ、殆ど０Ｖである。一方、しきい値ＶＬは、例えば、１００ｍＶ程度となる。もちろん、このしきい値の値は、回路構成によって異なるものである。
さらに、上述の考え方から、現在の寿命を次のようにして求めることができる。すなわち、現在の寿命＝（現在の金属接合部の電圧Ｖ−初期の金属接合部電圧ＶＯ）／（しきい値ＶＬ−初期の金属接合部電圧値ＶＯ）として、寿命（％）を求めることができる。
接合部特性検出回路２０は、求められた寿命を表示器３０に表示する。また、接合部特性検出回路２０は、検出された接合部の電圧がしきい値ＶＬとなるか、しきい値ＶＬに近接した場合に、警報器３２から警報を出力する。さらに、接合部特性検出回路２０は、検出された接合部の電圧値若しくは求められた接合部の寿命を記憶部３４に記憶する。記憶された内容は、外部端末４０を用いることにより、記憶部３４から読み出すことができる。
次に、図４を用いて、本実施形態によるパワー半導体モジュールの第２の回路構成について説明する。
図４は、本発明の一実施形態によるパワー半導体モジュールの第２の回路図である。なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。
接合部特性検出回路２０Ａは、下面電圧端子１３と、新たに設けられた電圧端子１０に接続され、抵抗Ｒｔ８および抵抗Ｒｔ９の両端電圧を検出する。すなわち、接合部特性検出回路２０Ａは、金属ワイヤ８の接合部の抵抗Ｒｔ８とハンダ９の接合部の抵抗Ｒｔ９をモニターする。
ただし、この場合、パワー半導体素子２の電圧も含むことになる。そして、パワー半導体素子２は、温度により電圧が変化する。そこで、パワー半導体素子２の温度を検出する温度センサ５２と、温度センサ５２によって検出されたパワー半導体素子２の温度に基づいて、温度特性を補正する温度補正回路５０を備える。接合部特性検出回路２０Ａは、温度補正回路５０の出力によって温度補正し、接合部の特性を検出し、接合部の寿命等を判定する。判定した結果は、図１に示したように、表示器３０，警報器３２，記憶部３４に出力する。
なお、パワー半導体素子モジュールの使用開始直後のように、通電による発熱がまだ殆どなく、外気温と同じ状態であれば、毎回ほぼ同じ温度の状態で測定することができるので、金属接合部の抵抗による電圧の測定が可能となる。したがって、通電直後のようなほぼ同じ温度の状態で測定すれば、温度センサ５２や、温度補正回路５０は不要となる。
次に、図５を用いて、本実施形態によるパワー半導体モジュールの第３の回路構成について説明する。
図５は、本発明の一実施形態によるパワー半導体モジュールの第３の回路図である。なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。
接合部特性検出回路２０Ａは、下面電圧端子１３と、上面電圧端子１１に接続され、抵抗Ｒｔ９の両端電圧を検出する。すなわち、接合部特性検出回路２０Ａは、ハンダ９の接合部の抵抗Ｒｔ９をモニターする。
ただし、この場合、パワー半導体素子２の電圧も含むことになるので、温度センサ５２と温度補正回路５０とにより温度補正する。接合部特性検出回路２０Ａは、温度補正回路５０の出力によって温度補正し、接合部の特性を検出し、接合部の寿命等を判定する。判定した結果は、図１に示したように、表示器３０，警報器３２，記憶部３４に出力する。
なお、パワー半導体素子モジュールの使用開始直後のように、通電による発熱がまだ殆どなく、外気温と同じ状態であれば、毎回ほぼ同じ温度の状態で測定することができるので、金属接合部の抵抗による電圧の測定が可能となる。したがって、通電直後のようなほぼ同じ温度の状態で測定すれば、温度センサ５２や、温度補正回路５０は不要となる。
以上説明したように、本実施形態によれば、外部端子を設けて、接合部の電圧を測定するだけでよいため、小型で、しかも、金属接合部の劣化を精度良く検知できるものとなる。
次に、図６および図７を用いて、本発明の他の実施形態によるパワー半導体モジュールの構成及び動作について説明する。
最初に、図６を用いて、本実施形態によるパワー半導体モジュールの外観構成について説明する。
図６は、本発明の他の実施形態によるパワー半導体モジュールの外観構成を示す断面斜視図である。なお、図２と同一符号は、同一部分を示している。
本実施形態において、図２に示した実施形態と異なる点は、外部電極側の電圧端子１０Ａをパワー半導体素子の電極１１，１２，１３と同様の形状で設けたところである。電圧端子１０Ａは、金属ワイヤ８Ｂによって外部電極３と接続されている。
次に、図７を用いて、本実施形態によるパワー半導体モジュールの回路構成について説明する。
図７は、本発明の他の実施形態によるパワー半導体モジュールの回路図である。なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。
本実施形態において、図１に示した実施形態と異なる点は、接合部特性検出回路２０は、上面電圧端子１１と、電圧端子１０Ａに接続され、抵抗Ｒｔ８の両端電圧を検出することである。接合部特性検出回路２０は、検出された電圧値，若しくは電圧値から求められた抵抗値により、接合部の特性を検出し、接合部の寿命等を判定する。判定した結果は、図１と同様に、表示器３０，警報器３２，記憶部３４に出力される。
本実施形態では、図２に示した例に対して、図２の外部電極３が発生する電圧の影響、図２の電圧端子１０の接触抵抗による影響が除外され、ワイヤ接合部の抵抗による電圧を精度良く測定可能となる。
アイドルストップ等の極短時間に大電流を通電する運転モードで、放熱用の金属板４があまり温度上昇せず、ハンダ９の接合部よりも金属ワイヤ８の接合部の劣化進行が早い場合は、本例が有効である。
以上説明したように、本実施形態によれば、外部端子を設けて、接合部の電圧を測定するだけでよいため、小型で、しかも、金属接合部の劣化を精度良く検知できるものとなる。
次に、図８および図９を用いて、本発明の一実施形態によるパワー半導体モジュールを用いた電力変換装置の構成及び動作について説明する。
図８は、本発明の一実施形態によるパワー半導体モジュールを用いた電力変換装置の回路図である。図９は、本発明の一実施形態によるパワー半導体モジュールを用いた電力変換装置のシステム構成図である。
図８に示すように、電力変換装置１６は、３相交流モータ１７を制御する場合、６個のパワー半導体素子２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆを備えており、バッテリ１９の直流電流を３相交流電流に変換して、モータ１７に供給する。例えば、パワー半導体素子２ａ，２ｂは、Ｕ相交流電流を生成し、パワー半導体素子２ｃ，２ｄは、Ｖ相交流電流を生成し、パワー半導体素子２ｅ，２ｆは、Ｗ相交流電流を生成する。パワー半導体素子２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆは、モータコントロールユニット（ＭＣＵ）６０によりゲート電圧を制御され、スイッチング動作する。なお、コンデンサ１８は、フィルタコンデンサとして用いられている。
上側パワー半導体素子２ａ，２ｃ，２ｅは高電圧に接続され、下側パワー半導体素子２ｂ，２ｄ，２ｆはグランドに接続されている。この場合、電圧測定しやすい、グランド側に接続されているパワー半導体モジュール２ｂ，２ｄ，２ｆのうち、さらにモジュール内で最も温度が高くなるパワー半導体素子の金属接合部の電圧を取り出すことにより、高電圧を考慮しなくても簡単に電圧を取り出すことができる。具体的には、下側パワー半導体素子２ｂ，２ｆは両端部に配置されるために比較的放熱状態がよいの対して、中央の下側パワー半導体素子２ｄは放熱状態が悪く、高温になりやすい。そこで、接合部特性検出回路２０は、中央の下側パワー半導体素子２ｄの金属ワイヤ接合部の両端電圧を、図１に示した構成により、検出する。
図９に示すように、モータコントロールユニット６０は、運転者の加速の程度のような意図を検出するセンサ６２の出力に応じて、電力変換装置１６を構成するパワー半導体素子をスイッチング駆動する。これによって、バッテリ１９からモータ１７に供給されるモータ駆動電流が制御される。ここで、センサ６２としては、例えば、アクセル開度センサが用いられる。
接合部特性検出回路２０は、図１に示したようにして、接合部電圧Ｖとして、金属ワイヤの接合部の抵抗Ｒｔ８の両端電圧を検出する。なお、モータ駆動電流Ｉをモニタすることにより、接合部特性検出回路２０は、接合部の抵抗値により劣化の具合を判定するようにすることもできる。接合部特性検出回路２０は、検出された電圧値，若しくは電圧値から求められた抵抗値により、接合部の特性を検出し、接合部の寿命等を判定する。判定した結果は、表示器３０に表示され、接合部の寿命が短くなると警報器３２により警報し、また、接合部の特性や寿命を記憶部３４に記憶する。記憶部３４に記憶された情報は、携帯端末を接続することにより、外部から読み出すことができる。
次に、図１０および図１１を用いて、本発明の一実施形態によるパワー半導体モジュールを用いた電力変換装置の第２の構成及び動作について説明する。
図１０は、本発明の一実施形態によるパワー半導体モジュールを用いた電力変換装置の第２の回路図である。なお、図８と同一符号は、同一部分を示している。図１１は、本発明の一実施形態によるパワー半導体モジュールを用いた電力変換装置による寿命予測の原理説明図である。
図１０に示すように、本例では、図８に示した構成に加えて、寿命予測回路２２を備えている。寿命予測回路２２は、図１１に示すように、これまでの寿命推移から、直線近似で将来の寿命を予測する。この予測結果を表示器３０に表示する。表示内容は、例えば、「本装置の寿命は、ｘ年ｙ月ｚ日です」というようにする。これにより、使用者は、時間で寿命を把握することが出来る。
次に、図１２を用いて、本発明の一実施形態によるパワー半導体モジュールを用いた電力変換装置の第３の構成及び動作について説明する。
図１２は、本発明の一実施形態によるパワー半導体モジュールを用いた電力変換装置の第３の回路図である。なお、図８と同一符号は、同一部分を示している。
本実施形態では、接合部特性検出回路２０Ｂは、判定された半導体パワーモジュールの寿命が所定に寿命になると、モータコントロールユニット６０に対して、パワーセーブ信号ＰＳを出力する。モータコントロールユニット６０は、パワーセーブ信号が入力すると、モータ１７に供給する電流を減少させ、モータの出力トルクを小さくして、パワーセーブ運転とする。モータ電流が小さくなることにより、接合部に流れる電流も小さくなるため、接合部の寿命を長くすることができる。パワーセーブ信号を出力するときの寿命は、例えば、９５％とする。また、パワーセーブ信号を出力したときは、表示器３０に、「現在寿命ｘｘ％。パワーセーブ運転中」というような表示をする。これにより寿命に近づくと、運転が制限され、モータの停止による損害を防ぐことができる。
次に、図１３を用いて、本発明の一実施形態による電力変換装置を用いた移動体の構成について説明する。
図１３は、本発明の一実施形態による電力変換装置を用いた移動体のブロック図である。なお、図１２と同一符号は、同一部分を示している。
移動体７０は、モータ１７のみによって駆動される電気自動車や、モータとエンジンによって駆動されるハイブリット自動車等の電動車両である。モータ１７は、図１２に示した電力変換システムによって駆動される。接合部特性検出回路２０Ｂがパワーセーブ信号を出力したときは、表示器３０に、「現在寿命ｘｘ％。パワーセーブ運転中。点検してください」というような表示をする。これにより、電力変換装置の交換時期の把握ができるため、コストを低減が可能で、移動体に搭載することができる。特に、自動車用の燃費向上のためのアイドルストップ用のモータ駆動のような、通電モードの電力変換装置として有効である。
ここで、図１４を用いて、本発明の一実施形態による電力変換装置を用いた移動体の構成について説明する。
図１４は、本発明の一実施形態による電力変換装置を用いた移動体のブロック図である。なお、図１３と同一符号は、同一部分を示している。
本実施形態は、モータ１７に加えて、エンジン８０を備えているハイブリット自動車に適用した場合を示している。例えば、モータ１７によって前輪を駆動し、エンジン８０によって後輪を駆動する。なお、モータ１７によって後輪を駆動し、エンジン８０によって前輪を駆動するものでもよく、モータ１７及びエンジン８０によって前輪若しくは後輪を駆動するものであってもよいものである。
エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）７０は、クランク角センサ９２によって検出されたエンジン回転数や、空気流量センサ９３によって検出された吸入空気量等に応じて、エンジン８０に対する燃料噴射量や点火時期を制御する。ＥＣＵ７０は、例えば、ブレーキペダルセンサ９４によってブレーキが踏まれていることを検出し、しかも、車速センサ９５によって車速が０ｋｍ／ｈであり停止状態にあることを検出するなどの所定の条件を満たされると、エンジン８０を停止して、アイドルストップする。その後、ブレーキペダルセンサ９４によってブレーキの踏込みが中止され、アクセルペダルセンサ９６によってアクセルペダルが踏み込まれたことを検出するなどの所定の条件を満たされると、ＭＣＵ６０にモータ駆動の指令を送る。ＭＣＵ６０によってモータ１７が駆動されると、移動体が移動を始める。ＥＣＵ７０は、車速センサ９５によって検出される車速が０ｋｍ／ｈより早くなり、移動体が移動し始めたことを検出すると、燃料噴射制御や点火時期制御を開始して、エンジン８０を再始動する。以上のようにして、アイドルストップ時には、モータ１７により移動体を移動開始するとともに、その後はエンジン７０を再始動する。
以上説明したように、本発明の各実施形態によれば、金属接合部の劣化を、その抵抗上昇や電圧上昇により検知することで、パワー半導体モジュール，それを用いた電力変換装置，電気自動車等の移動体において、保守費用のコストダウンや、小型化，軽量化による燃費等のユーザメリットの拡大、予期せぬ破壊による損害の低減を実現できる。
本発明によれば、小型で、しかも、金属接合部の劣化を精度良く検知できる半導体素子を用いたパワー半導体モジュール及びそれを用いた電力変換装置並びに移動体を得ることができる。
本発明は、半導体素子を用いたパワー半導体モジュール及びそれを用いた電力変換装置並びに移動体に関する。
近年、パワー半導体素子を用いたパワー半導体モジュールで構成された電力変換装置は、モータ等の負荷に効率良く電力を供給することができるため、電車，自動車等の移動体のモータ駆動に幅広く利用されている。特に、最近では、自動車用の燃費向上のためのアイドルストップ後の再始動用のモータの駆動に使われつつある。
パワー半導体素子は、電力変換装置の運転によるスイッチング、定常通電により発熱する。このため、異材間の接合部，例えば、単結晶シリコンからなるパワー半導体素子と、アルミからなるボンディングワイヤとの接合部では、線膨張係数の相違により、熱疲労による歪が生じる。そこで、従来は、長寿命化策として、温度上昇の少ない運転制御方法，パワー半導体モジュールを並列接続し電流密度を低減した構成，温度を低減するために冷却能力を拡大する方法，低熱抵抗の材料選定などにより、パワー半導体素子の温度上昇を抑え、温度マージンを大きくとることで、パワーモジュールの長寿命化、高信頼化を図ってきた。
一方では、突然の破壊で装置停止することによる損害を防ぐため、例えば、特開平７−１４９４８号公報に記載されるように、熱電対等の温度センサをパワー半導体モジュールに内蔵し、各接合部劣化による熱抵抗変化を使用中の温度モニターにより把握するものが知られている。また、特開平８−２７５５８６号公報に記載されるように、寿命をスイッチング動作の開始回数で置き換え、動作の開始回数をカウントすることにより寿命を把握する方法も知られている。さらには、特開２００２−１０１６６８号公報に記載されるように、パワー半導体モジュールに温度検出器をとりつけ、毎運転時の温度上昇から累積被害率を計算し、寿命を算出する方法も知られている。
特開平７−１４９４８号公報 特開平８−２７５５８６号公報 特開２００２−１０１６６８号公報
しかしながら、従来の温度上昇の少ない運転制御方法等の長寿命化方法では、パワー半導体モジュールや冷却装置が大型化するという問題があった。
また、特開平７−１４９４８号公報等に記載された寿命予測方法では、温度センサの精度や、予測精度をこれまで以上に向上させる必要がある。パワー半導体モジュールは基本的に低い熱抵抗材料で構成されているため、亀裂による金属接合部の熱抵抗増加を、温度検知するためには１℃以下の精度が必要で、冷却能力の変化、環境温度の変化を考慮すると、実現が厳しい。特に、ワイヤボンディング等の金属接合部の劣化は、パワー半導体素子による発熱に対して劣化部の発熱、放熱が少ないため温度検知が非常に厳しいという問題があった。
本発明の目的は、小型で、しかも、金属接合部の劣化を精度良く検知できる、半導体素子を用いたパワー半導体モジュール及びそれを用いた電力変換装置並びに移動体を提供する。
（１）上記目的を達成するために、本発明は、表面に電極をもつパワー半導体素子の表面と電極用の金属板を、金属ワイヤ若しくはハンダを介して金属接合した構造を有するパワー半導体モジュールにおいて、前記金属接合の接合部の抵抗若しくは電圧から該接合部の劣化を予測する接合部特性検出手段を備えるようにしたものである。
かかる構成により、小型で、しかも、金属接合部の劣化を精度良く検知できるものとなる。
（２）上記（１）において、好ましくは、前記接合部特性検出手段は、前記接合部の劣化による抵抗若しくは電圧の上昇と寿命の関係から決定したしきい値を用いて、前記接合部の劣化を予測するようにしたものである。
（３）上記（１）において、好ましくは、前記接合部特性検出手段によって検出された前記接合部の特性を記憶する記憶手段を備えるようにしたものである。
（４）上記（１）において、好ましくは、前記接合部特性検出手段によって前記接合部の特性を検出する電圧端子を備えたものである。
（５）上記目的を達成するために、本発明は、表面に電極をもつパワー半導体素子の表面と電極用の金属板を、金属ワイヤ若しくはハンダを介して金属接合した構造を有するパワー半導体モジュールにおいて、前記金属接合の接合部の特性を検出する電圧端子を備えるようにしたものである。
かかる構成により、小型で、しかも、金属接合部の劣化を精度良く検知できるものとなる。
（６）また、上記目的を達成するために、本発明は、表面に電極をもつパワー半導体素子の表面と電極用の金属板を、金属ワイヤ若しくはハンダを介して金属接合した構造を有するパワー半導体モジュールを複数個有し、直流ー交流変換をする電力変換装置において、前記金属接合の接合部の抵抗若しくは電圧から該接合部の劣化を予測する接合部特性検出手段を備えるようにしたものである。
かかる構成により、小型で、しかも、金属接合部の劣化を精度良く検知できるものとなる。
（７）上記（６）において、好ましくは、前記接合部特性検出手段は、検出された特性に基づいて予測された寿命に近づくと、定格運転より低い運転制御に切り替えるようにしたものである。
（８）上記目的を達成するために、本発明は、表面に電極をもつパワー半導体素子の表面と電極用の金属板を、金属ワイヤ若しくはハンダを介して金属接合した構造を有するパワー半導体モジュールを複数個有し、直流−交流変換する電力変換装置と、この電力変換装置によって直流から交流に変換された電力を用いて駆動するモータとを有する移動体において、前記金属接合の接合部の抵抗若しくは電圧から該接合部の劣化を予測する接合部特性検出手段を備えるようにしたものである。
かかる構成により、小型で、しかも、金属接合部の劣化を精度良く検知できるものとなる。
本発明によれば、小型で、しかも、金属接合部の劣化を精度良く検知できる半導体素子を用いたパワー半導体モジュール及びそれを用いた電力変換装置並びに移動体を得ることができる。
以下、図１〜図５を用いて、本発明の一実施形態によるパワー半導体モジュールの構成及び動作について説明する。
最初に、図１を用いて、本実施形態によるパワー半導体モジュールの回路構成について説明する。
図１は、本発明の一実施形態によるパワー半導体モジュールの回路図である。
パワー半導体素子２は、ここでは、ＩＧＢＴを例にして説明する。パワー半導体素子２は、上面電圧端子１１と、ゲート端子１２と、下面電圧端子１３とを備えている。パワー半導体素子２のエミッタは、図２を用いて後述するように、複数の金属ワイヤ８および金属板３を介して、アースに接続される。また、パワー半導体素子２のコレクタは、ハンダを介して下面電圧端子１３に接続される。ここで、パワー半導体素子２のエミッタと金属ワイヤ８は、超音波接合されるため、複数の第１の接合部が形成され、また、金属ワイヤ８と金属板３も、超音波接合されるため、複数の第２の接合部が形成される。抵抗Ｒｔ8は、これらの第１および第２の接合部の抵抗を示している。また、抵抗Ｒｔ9は、パワー半導体素子２のコレクタと下面電圧端子１３を接合するハンダによる接合部の抵抗を示している。
接合部特性検出回路２０は、上面電圧端子１１と、新たに設けられた電圧端子１０に接続され、抵抗Ｒｔ8の両端電圧を検出する。接合部特性検出回路２０は、検出された電圧値，若しくは電圧値から求められた抵抗値により、接合部の特性を検出し、接合部の寿命等を判定する。寿命の判定方法については、図３を用いて後述する。判定した結果は、表示器３０に表示され、接合部の寿命が短くなると警報器３２により警報し、また、接合部の特性や寿命を記憶部３４に記憶する。記憶部３４に記憶された情報は、携帯端末４０を接続することにより、外部から読み出すことができる。パワー半導体モジュールを電動車両等に用いる場合は、カーディーラや自動車の修理工場が携帯端末４０を有しており、この携帯端末４０を用いて、接合部の寿命に関するデータを読み出すことができる。
次に、図２を用いて、本実施形態によるパワー半導体モジュールの外観構成について説明する。
図２は、本発明の一実施形態によるパワー半導体モジュールの外観構成を示す断面斜視図である。なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。
パワー半導体モジュール１は、表面に電極を持つパワー半導体素子２と、外部電極用の金属板３と、放熱用の金属板４と、両面が金属メッキ６され電極ともなる絶縁板５と、これらを支える絶縁樹脂の構造材７とを備えている。パワー半導体素子２の下面は、スイッチング時や定常通電時の発熱を放熱するため、放熱用の金属板４に、絶縁板５を介して、ハンダ９で金属接合されている。また、パワー半導体素子２の上面と外部電極用の金属板３は、複数の金属ワイヤ８により超音波接合されている。金属板３は、接地される。図１の回路図から理解されるように、パワー半導体素子２の上面電極（エミッタ）からアースに大電流が流れるため、金属ワイヤ８は複数本用いている。各電圧端子として、パワー半導体素子の上面電圧端子１１，ゲート端子１２，下面電圧端子１３が設けられている。上面電圧端子１１は、パワー半導体素子２のエミッタ電極に接続される。ゲート端子１２は、パワー半導体素子２のゲート電極に接続される。下面電圧端子１３は、パワー半導体素子２のコレクタ電極に接続される。
ここで、パワー半導体素子２のエミッタ電極と金属ワイヤ８との間に、複数の第１の接合部が形成され、金属ワイヤ８と金属板３との間に、複数の第２の接合部が形成され、これらの合成抵抗が、図１に示した抵抗Ｒｔ8である。また、パワー半導体素子２のコレクタ電極と下面電圧端子１３を接合するハンダ９による接合部が形成され、この抵抗が、図１に示した抵抗Ｒｔ9である。
さらに、本実施形態では、第１の接合部の劣化の程度を判定するために、外部電極の電圧端子１０を新たに設けている。パワー半導体素子２は、通電により発熱し、温度が上昇・下降を繰り返す。例えば、パワー半導体素子２は、主に単結晶シリコンからなり、線膨張係数は約４．２×１０−６／℃であるのに対して、金属ワイヤ８は、純アルミまたは数ppmのニッケル含有のアルミからなり、線膨張係数は約２３×１０−６／℃で、約5倍の違いがある。このため、長い間の使用により、線膨張係数の違いによる歪が生じ、パワー半導体素子２の上面で接合された金属ワイヤ８の接合部には亀裂の発生・進展が生じる。この亀裂・進展により、金属ワイヤ８の接合面積は、長い間の使用により、徐々に小さくなり、この部分は電気抵抗が徐々に大きくなる。そして、図１に示したように、電圧端子１０および上面端子１１を用いて、第１の接合部の両端電圧を測定するようにしている。同様にして、下面の接合部であるハンダ９も電気抵抗が徐々に大きくなる。したがって、ハンダ９の接合部の抵抗によっても、接合部の劣化を判定することができる。
なお、以上の説明では、パワー半導体素子２として、ＩＧＢＴを例にしているが、ＭＯＳＦＥＴを用いた場合についても同様である。
次に、図３を用いて、本実施形態によるパワー半導体モジュールに用いる接合部特性検出回路２０によって検出される接合部の特性について説明する。
図３は、本発明の一実施形態によるパワー半導体モジュールに用いる接合部特性検出回路２０によって検出される接合部の特性図である。
図３において、横軸は、耐久回数，すなわち、パワー半導体素子のスイッチング回数を示している。縦軸は、接合部特性検出回路２０によって検出される接合部の電圧を示している。なお、接合部を流れる電流を検出することができるので、接合部の抵抗であってもよいものである。
図３に示すように、耐久回数が増加するに従って、接合部の電圧は次第に増加する。パワー半導体素子の長い間の使用により、線膨張係数の違いによる歪が生じ、パワー半導体素子２の上面で接合された金属ワイヤ８の接合部には亀裂の発生・進展が生じる。この亀裂・進展により、金属ワイヤ８の接合面積は、長い間の使用により、徐々に小さくなり、この部分は電気抵抗が徐々に大きくなる。
この中で、点Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３においては、特性を示す曲線が屈曲し、各点において、電圧値が急激に増加している。これは、図２に示したように複数本ある金属ワイヤ８の複数の接合部の内の、１カ所ないし数カ所が切断され、パワー半導体素子２のエミッタ電極と金属板３とを接続する金属ワイヤ８の本数が減少して、金属ワイヤ８の合成抵抗値が急激に増加したことを示している。
点Ｄ４では、全ての金属ワイヤ８の接合部が切断され、電圧値は無限大に上昇することを示している。したがって、点Ｄ１におけるように、接合部の最初の破壊を検出することにより、半導体パワーモジュールの寿命を知ることができる。点Ｄ１におけるしきい値ＶLを求めるには、予め、寿命時の金属接合部の抵抗を試験、または、面積計算によりもとめ、設計マージンをとった寿命時の金属接合部の抵抗、または電圧のしきい値を決定する。
図１に示した回路構成では、初期状態においては、金属ワイヤ８と金属板３の抵抗は小さく、初期電圧Ｖ0は、殆ど０Ｖである。一方、しきい値ＶLは、例えば、１００ｍＶ程度となる。もちろん、このしきい値の値は、回路構成によって異なるものである。
さらに、上述の考え方から、現在の寿命を次のようにして求めることができる。すなわち、現在の寿命＝（現在の金属接合部の電圧Ｖ−初期の金属接合部電圧Ｖ0）／（しきい値ＶL−初期の金属接合部電圧値Ｖ0）として、寿命（％）を求めることができる。
接合部特性検出回路２０は、求められた寿命を表示器３０に表示する。また、接合部特性検出回路２０は、検出された接合部の電圧がしきい値ＶLとなるか、しきい値ＶLに近接した場合に、警報器３２から警報を出力する。さらに、接合部特性検出回路２０は、検出された接合部の電圧値若しくは求められた接合部の寿命を記憶部３４に記憶する。記憶された内容は、外部端末４０を用いることにより、記憶部３４から読み出すことができる。
次に、図４を用いて、本実施形態によるパワー半導体モジュールの第２の回路構成について説明する。
図４は、本発明の一実施形態によるパワー半導体モジュールの第２の回路図である。なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。
接合部特性検出回路２０Ａは、下面電圧端子１３と、新たに設けられた電圧端子１０に接続され、抵抗Ｒｔ8および抵抗Ｒｔ9の両端電圧を検出する。すなわち、接合部特性検出回路２０Ａは、金属ワイヤ８の接合部の抵抗Ｒｔ8とハンダ９の接合部の抵抗Ｒｔ9をモニターする。
ただし、この場合、パワー半導体素子２の電圧も含むことになる。そして、パワー半導体素子２は、温度により電圧が変化する。そこで、パワー半導体素子２の温度を検出する温度センサ５２と、温度センサ５２によって検出されたパワー半導体素子２の温度に基づいて、温度特性を補正する温度補正回路５０を備える。接合部特性検出回路２０Ａは、温度補正回路５０の出力によって温度補正し、接合部の特性を検出し、接合部の寿命等を判定する。判定した結果は、図１に示したように、表示器３０，警報器３２，記憶部３４に出力する。
なお、パワー半導体素子モジュールの使用開始直後のように、通電による発熱がまだ殆どなく、外気温と同じ状態であれば、毎回ほぼ同じ温度の状態で測定することができるので、金属接合部の抵抗による電圧の測定が可能となる。したがって、通電直後のようなほぼ同じ温度の状態で測定すれば、温度センサ５２や、温度補正回路５０は不要となる。
次に、図５を用いて、本実施形態によるパワー半導体モジュールの第３の回路構成について説明する。
図５は、本発明の一実施形態によるパワー半導体モジュールの第３の回路図である。なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。
接合部特性検出回路２０Ａは、下面電圧端子１３と、上面電圧端子１１に接続され、抵抗Ｒｔ9の両端電圧を検出する。すなわち、接合部特性検出回路２０Ａは、ハンダ９の接合部の抵抗Ｒｔ9をモニターする。
ただし、この場合、パワー半導体素子２の電圧も含むことになるので、温度センサ５２と温度補正回路５０とにより温度補正する。接合部特性検出回路２０Ａは、温度補正回路５０の出力によって温度補正し、接合部の特性を検出し、接合部の寿命等を判定する。判定した結果は、図１に示したように、表示器３０，警報器３２，記憶部３４に出力する。
なお、パワー半導体素子モジュールの使用開始直後のように、通電による発熱がまだ殆どなく、外気温と同じ状態であれば、毎回ほぼ同じ温度の状態で測定することができるので、金属接合部の抵抗による電圧の測定が可能となる。したがって、通電直後のようなほぼ同じ温度の状態で測定すれば、温度センサ５２や、温度補正回路５０は不要となる。
以上説明したように、本実施形態によれば、外部端子を設けて、接合部の電圧を測定するだけでよいため、小型で、しかも、金属接合部の劣化を精度良く検知できるものとなる。
次に、図６および図７を用いて、本発明の他の実施形態によるパワー半導体モジュールの構成及び動作について説明する。
最初に、図６を用いて、本実施形態によるパワー半導体モジュールの外観構成について説明する。
図６は、本発明の他の実施形態によるパワー半導体モジュールの外観構成を示す断面斜視図である。なお、図２と同一符号は、同一部分を示している。
本実施形態において、図２に示した実施形態と異なる点は、外部電極側の電圧端子１０Ａをパワー半導体素子の電極１１，１２，１３と同様の形状で設けたところである。電圧端子１０Ａは、金属ワイヤ８Ｂによって外部電極３と接続されている。
次に、図７を用いて、本実施形態によるパワー半導体モジュールの回路構成について説明する。
図７は、本発明の他の実施形態によるパワー半導体モジュールの回路図である。なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。
本実施形態において、図１に示した実施形態と異なる点は、接合部特性検出回路２０は、上面電圧端子１１と、電圧端子１０Ａに接続され、抵抗Ｒｔ8の両端電圧を検出することである。接合部特性検出回路２０は、検出された電圧値，若しくは電圧値から求められた抵抗値により、接合部の特性を検出し、接合部の寿命等を判定する。判定した結果は、図１と同様に、表示器３０，警報器３２，記憶部３４に出力される。
本実施形態では、図２に示した例に対して、図２の外部電極３が発生する電圧の影響、図２の電圧端子１０の接触抵抗による影響が除外され、ワイヤ接合部の抵抗による電圧を精度良く測定可能となる。
アイドルストップ等の極短時間に大電流を通電する運転モードで、放熱用の金属板４があまり温度上昇せず、ハンダ９の接合部よりも金属ワイヤ８の接合部の劣化進行が早い場合は、本例が有効である。
以上説明したように、本実施形態によれば、外部端子を設けて、接合部の電圧を測定するだけでよいため、小型で、しかも、金属接合部の劣化を精度良く検知できるものとなる。
次に、図８および図９を用いて、本発明の一実施形態によるパワー半導体モジュールを用いた電力変換装置の構成及び動作について説明する。
図８は、本発明の一実施形態によるパワー半導体モジュールを用いた電力変換装置の回路図である。図９は、本発明の一実施形態によるパワー半導体モジュールを用いた電力変換装置のシステム構成図である。
図８に示すように、電力変換装置１６は、３相交流モータ１７を制御する場合、６個のパワー半導体素子２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆを備えており、バッテリ１９の直流電流を３相交流電流に変換して、モータ１７に供給する。例えば、パワー半導体素子２ａ，２ｂは、Ｕ相交流電流を生成し、パワー半導体素子２ｃ，２ｄは、Ｖ相交流電流を生成し、パワー半導体素子２ｅ，２ｆは、Ｗ相交流電流を生成する。パワー半導体素子２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆは、モータコントロールユニット（ＭＣＵ）６０によりゲート電圧を制御され、スイッチング動作する。なお、コンデンサ１８は、フィルタコンデンサとして用いられている。
上側パワー半導体素子２ａ，２ｃ，２ｅは高電圧に接続され、下側パワー半導体素子２ｂ，２ｄ，２ｆはグランドに接続されている。この場合、電圧測定しやすい、グランド側に接続されているパワー半導体モジュール２ｂ，２ｄ，２ｆのうち、さらにモジュール内で最も温度が高くなるパワー半導体素子の金属接合部の電圧を取り出すことにより、高電圧を考慮しなくても簡単に電圧を取り出すことができる。具体的には、下側パワー半導体素子２ｂ，２ｆは両端部に配置されるために比較的放熱状態がよいの対して、中央の下側パワー半導体素子２ｄは放熱状態が悪く、高温になりやすい。そこで、接合部特性検出回路２０は、中央の下側パワー半導体素子２ｄの金属ワイヤ接合部の両端電圧を、図１に示した構成により、検出する。
図９に示すように、モータコントロールユニット６０は、運転者の加速の程度のような意図を検出するセンサ６２の出力に応じて、電力変換装置１６を構成するパワー半導体素子をスイッチング駆動する。これによって、バッテリ１９からモータ１７に供給されるモータ駆動電流が制御される。ここで、センサ６２としては、例えば、アクセル開度センサが用いられる。
接合部特性検出回路２０は、図１に示したようにして、接合部電圧Ｖとして、金属ワイヤの接合部の抵抗Ｒｔ8の両端電圧を検出する。なお、モータ駆動電流Ｉをモニタすることにより、接合部特性検出回路２０は、接合部の抵抗値により劣化の具合を判定するようにすることもできる。接合部特性検出回路２０は、検出された電圧値，若しくは電圧値から求められた抵抗値により、接合部の特性を検出し、接合部の寿命等を判定する。判定した結果は、表示器３０に表示され、接合部の寿命が短くなると警報器３２により警報し、また、接合部の特性や寿命を記憶部３４に記憶する。記憶部３４に記憶された情報は、携帯端末を接続することにより、外部から読み出すことができる。
次に、図１０および図１１を用いて、本発明の一実施形態によるパワー半導体モジュールを用いた電力変換装置の第２の構成及び動作について説明する。
図１０は、本発明の一実施形態によるパワー半導体モジュールを用いた電力変換装置の第２の回路図である。なお、図８と同一符号は、同一部分を示している。図１１は、本発明の一実施形態によるパワー半導体モジュールを用いた電力変換装置による寿命予測の原理説明図である。
図１０に示すように、本例では、図８に示した構成に加えて、寿命予測回路２２を備えている。寿命予測回路２２は、図１１に示すように、これまでの寿命推移から、直線近似で将来の寿命を予測する。この予測結果を表示器３０に表示する。表示内容は、例えば、「本装置の寿命は、ｘ年ｙ月ｚ日です」というようにする。これにより、使用者は、時間で寿命を把握することが出来る。
次に、図１２を用いて、本発明の一実施形態によるパワー半導体モジュールを用いた電力変換装置の第３の構成及び動作について説明する。
図１２は、本発明の一実施形態によるパワー半導体モジュールを用いた電力変換装置の第３の回路図である。なお、図８と同一符号は、同一部分を示している。
本実施形態では、接合部特性検出回路２０Ｂは、判定された半導体パワーモジュールの寿命が所定に寿命になると、モータコントロールユニット６０に対して、パワーセーブ信号ＰＳを出力する。モータコントロールユニット６０は、パワーセーブ信号が入力すると、モータ１７に供給する電流を減少させ、モータの出力トルクを小さくして、パワーセーブ運転とする。モータ電流が小さくなることにより、接合部に流れる電流も小さくなるため、接合部の寿命を長くすることができる。パワーセーブ信号を出力するときの寿命は、例えば、９５％とする。また、パワーセーブ信号を出力したときは、表示器３０に、「現在寿命ｘｘ％。パワーセーブ運転中」というような表示をする。これにより寿命に近づくと、運転が制限され、モータの停止による損害を防ぐことができる。
次に、図１３を用いて、本発明の一実施形態による電力変換装置を用いた移動体の構成について説明する。
図１３は、本発明の一実施形態による電力変換装置を用いた移動体のブロック図である。なお、図１２と同一符号は、同一部分を示している。
移動体７０は、モータ１７のみによって駆動される電気自動車や、モータとエンジンによって駆動されるハイブリット自動車等の電動車両である。モータ１７は、図１２に示した電力変換システムによって駆動される。接合部特性検出回路２０Ｂがパワーセーブ信号を出力したときは、表示器３０に、「現在寿命ｘｘ％。パワーセーブ運転中。点検してください」というような表示をする。これにより、電力変換装置の交換時期の把握ができるため、コストを低減が可能で、移動体に搭載することができる。特に、自動車用の燃費向上のためのアイドルストップ用のモータ駆動のような、通電モードの電力変換装置として有効である。
ここで、図１４を用いて、本発明の一実施形態による電力変換装置を用いた移動体の構成について説明する。
図１４は、本発明の一実施形態による電力変換装置を用いた移動体のブロック図である。なお、図１３と同一符号は、同一部分を示している。
本実施形態は、モータ１７に加えて、エンジン８０を備えているハイブリット自動車に適用した場合を示している。例えば、モータ１７によって前輪を駆動し、エンジン８０によって後輪を駆動する。なお、モータ１７によって後輪を駆動し、エンジン８０によって前輪を駆動するものでもよく、モータ１７及びエンジン８０によって前輪若しくは後輪を駆動するものであってもよいものである。
エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）７０は、クランク角センサ９２によって検出されたエンジン回転数や、空気流量センサ９３によって検出された吸入空気量等に応じて、エンジン８０に対する燃料噴射量や点火時期を制御する。ＥＣＵ７０は、例えば、ブレーキペダルセンサ９４によってブレーキが踏まれていることを検出し、しかも、車速センサ９５によって車速が０ｋｍ／ｈであり停止状態にあることを検出するなどの所定の条件を満たされると、エンジン８０を停止して、アイドルストップする。その後、ブレーキペダルセンサ９４によってブレーキの踏込みが中止され、アクセルペダルセンサ９６によってアクセルペダルが踏み込まれたことを検出するなどの所定の条件を満たされると、ＭＣＵ６０にモータ駆動の指令を送る。ＭＣＵ６０によってモータ１７が駆動されると、移動体が移動を始める。ＥＣＵ７０は、車速センサ９５によって検出される車速が０ｋｍ／ｈより早くなり、移動体が移動し始めたことを検出すると、燃料噴射制御や点火時期制御を開始して、エンジン８０を再始動する。以上のようにして、アイドルストップ時には、モータ１７により移動体を移動開始するとともに、その後はエンジン７０を再始動する。
以上説明したように、本発明の各実施形態によれば、金属接合部の劣化を、その抵抗上昇や電圧上昇により検知することで、パワー半導体モジュール，それを用いた電力変換装置，電気自動車等の移動体において、保守費用のコストダウンや、小型化，軽量化による燃費等のユーザメリットの拡大、予期せぬ破壊による損害の低減を実現できる。
本発明の一実施形態によるパワー半導体モジュールの回路図である。 本発明の一実施形態によるパワー半導体モジュールの外観構成を示す断面斜視図である。 本発明の一実施形態によるパワー半導体モジュールに用いる接合部特性検出回路２０によって検出される接合部の特性図である。 本発明の一実施形態によるパワー半導体モジュールの第２の回路図である。 本発明の一実施形態によるパワー半導体モジュールの第３の回路図である。 本発明の他の実施形態によるパワー半導体モジュールの外観構成を示す断面斜視図である。 本発明の他の実施形態によるパワー半導体モジュールの回路図である。 本発明の一実施形態によるパワー半導体モジュールを用いた電力変換装置の回路図である。 本発明の一実施形態によるパワー半導体モジュールを用いた電力変換装置のシステム構成図である。 本発明の一実施形態によるパワー半導体モジュールを用いた電力変換装置の第２の回路図である。 本発明の一実施形態によるパワー半導体モジュールを用いた電力変換装置による寿命予測の原理説明図である。 本発明の一実施形態によるパワー半導体モジュールを用いた電力変換装置の第３の回路図である。 本発明の一実施形態による電力変換装置を用いた移動体のブロック図である。 本発明の一実施形態による電力変換装置を用いた移動体のブロック図である。

Claims (10)

  1. 表面に電極をもつパワー半導体素子の表面と電極用の金属板を金属接合した構造を有するパワー半導体モジュールにおいて、
    前記金属接合の接合部の特性を検出する接合部特性検出手段を備えたことを特徴とするパワー半導体モジュール。
  2. 請求項１記載のパワー半導体モジュールにおいて、
    前記接合部特性検出手段は、前記接合部の劣化による抵抗若しくは電圧の上昇と寿命の関係から決定したしきい値を用いて、前記接合部の劣化を予測することを特徴とするパワー半導体モジュール。
  3. 請求項１記載のパワー半導体モジュールにおいて、
    前記金属接合は、金属ワイヤにより接合されることを特徴とするパワー半導体モジュール。
  4. 請求項１記載のパワー半導体モジュールにおいて、
    前記接合部特性検出手段によって検出された接合部の特性を記憶する記憶手段を備えたことを特徴とするパワー半導体モジュール。
  5. 請求項１記載のパワー半導体モジュールにおいて、
    前記接合部特性検出手段によって前記金属接合の接合部の特性を検出する電圧端子を備えたことを特徴とするパワー半導体モジュール。
  6. 表面に電極をもつパワー半導体素子の表面と電極用の金属板を金属接合した構造を有するパワー半導体モジュールにおいて、
    前記金属接合の接合部の特性を検出する電圧端子を備えたことを特徴とするパワー半導体モジュール。
  7. 表面に電極をもつパワー半導体素子の表面と電極用の金属板を金属接合した構造を有するパワー半導体モジュールを複数個有し、直流−交流変換をする電力変換装置において、
    前記金属接合の接合部の特性を検出する接合部特性検出手段を備えたことを特徴とする電力変換装置。
  8. 請求項７記載のパワー半導体モジュールにおいて、
    前記接合部特性検出手段は、検出された特性に基づいて予測された寿命に近づくと、定格運転より低い運転制御に切り替えることを特徴とする電力変換装置。
  9. 表面に電極をもつパワー半導体素子の表面と電極用の金属板を金属接合した構造を有するパワー半導体モジュールを複数個有し、直流−交流変換をする電力変換装置と、この電力変換装置によって直流から交流に変換された電力を用いて駆動するモータとを有する移動体において、
    前記金属接合の接合部の特性を検出する接合部特性検出手段を備えたことを特徴とする移動体。
  10. 請求項９記載の移動体において、
    前記移動体は、前記移動体の停車時に動力を停止し、発進時に動力を起動するアイドリングストップの運転モードにより運転されることを特徴とする移動体。
JP2005509597A 2003-10-15 2003-10-15 パワー半導体モジュール及びそれを用いた電力変換装置並びに移動体 Pending JPWO2005038918A1 (ja)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2003/013174 WO2005038918A1 (ja) 2003-10-15 2003-10-15 パワー半導体モジュール及びそれを用いた電力変換装置並びに移動体

Related Child Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009294075A Division JP4950275B2 (ja) 2009-12-25 2009-12-25 電力変換装置
JP2009294038A Division JP4950274B2 (ja) 2009-12-25 2009-12-25 パワー半導体モジュール

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPWO2005038918A1 true JPWO2005038918A1 (ja) 2007-02-01

Family

ID=34452308

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005509597A Pending JPWO2005038918A1 (ja) 2003-10-15 2003-10-15 パワー半導体モジュール及びそれを用いた電力変換装置並びに移動体
JP2005514715A Expired - Fee Related JP4450796B2 (ja) 2003-10-15 2004-08-26 電力変換装置

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005514715A Expired - Fee Related JP4450796B2 (ja) 2003-10-15 2004-08-26 電力変換装置

Country Status (3)

Country Link
JP (2) JPWO2005038918A1 (ja)
AU (1) AU2003304509A1 (ja)
WO (2) WO2005038918A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110800104A (zh) * 2017-06-22 2020-02-14 三菱电机株式会社 半导体模块

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007049870A (ja) * 2005-08-12 2007-02-22 Fuji Electric Device Technology Co Ltd 電力用半導体モジュール
JP4765638B2 (ja) * 2006-01-25 2011-09-07 トヨタ自動車株式会社 インバータモジュールの検査方法及び検査装置
JP4920319B2 (ja) 2006-06-22 2012-04-18 三菱電機株式会社 半導体素子の寿命予測回路
JP5245306B2 (ja) * 2007-07-11 2013-07-24 富士電機株式会社 半導体装置の劣化保護方法
JP5233198B2 (ja) 2007-08-06 2013-07-10 富士電機株式会社 半導体装置
EP2302673A3 (de) * 2009-09-28 2016-05-25 SEMIKRON Elektronik GmbH & Co. KG Halbleiteranordnung und Verfahren zur Ermittlung der Sperrschichttemperatur eines Halbleiterbauelements
WO2011111097A1 (ja) * 2010-03-10 2011-09-15 株式会社 日立製作所 電力変換装置
JP6432126B2 (ja) * 2013-11-08 2018-12-05 株式会社明電舎 半導体モジュールの検査方法及び半導体システム
JP5893106B1 (ja) * 2014-09-08 2016-03-23 三菱電機株式会社 モータジェネレータ装置およびその制御方法
JP6550761B2 (ja) * 2015-01-27 2019-07-31 日本電気株式会社 半導体集積回路の寿命予測装置
WO2016170584A1 (ja) * 2015-04-20 2016-10-27 三菱電機株式会社 電力変換装置
JP6683510B2 (ja) * 2016-03-17 2020-04-22 東京エレクトロンデバイス株式会社 半導体装置、メンテナンス装置、及びメンテナンス方法
US11346879B2 (en) 2017-05-19 2022-05-31 Mitsubishi Electric Corporation Semiconductor device
JP7170871B2 (ja) 2019-06-25 2022-11-14 三菱電機株式会社 半導体装置および電力変換装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0714948A (ja) * 1993-06-15 1995-01-17 Hitachi Ltd パワー半導体モジュール
JPH09289777A (ja) * 1996-04-22 1997-11-04 Hitachi Ltd 電力変換装置
JPH1056130A (ja) * 1996-08-12 1998-02-24 Toshiba Corp 半導体装置
JP2001245479A (ja) * 2000-02-29 2001-09-07 Mitsubishi Electric Corp 電力半導体モジュール
JP2002005989A (ja) * 2000-06-20 2002-01-09 Meidensha Corp 電力用半導体素子の劣化判断方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3245985B2 (ja) * 1992-08-20 2002-01-15 株式会社日立製作所 寿命診断機能を備えたインバータ装置
JP3209004B2 (ja) * 1994-08-10 2001-09-17 株式会社明電舎 パワースイッチング素子の寿命監視装置及び同寿命監視装置を有するパワースイッチング素子を用いた装置
JP2002119043A (ja) * 2000-10-03 2002-04-19 Hitachi Ltd 半導体装置及びその点検方法
JP3808326B2 (ja) * 2001-06-12 2006-08-09 三菱電機株式会社 電力変換装置
JP3668708B2 (ja) * 2001-10-22 2005-07-06 株式会社日立製作所 故障検知システム

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0714948A (ja) * 1993-06-15 1995-01-17 Hitachi Ltd パワー半導体モジュール
JPH09289777A (ja) * 1996-04-22 1997-11-04 Hitachi Ltd 電力変換装置
JPH1056130A (ja) * 1996-08-12 1998-02-24 Toshiba Corp 半導体装置
JP2001245479A (ja) * 2000-02-29 2001-09-07 Mitsubishi Electric Corp 電力半導体モジュール
JP2002005989A (ja) * 2000-06-20 2002-01-09 Meidensha Corp 電力用半導体素子の劣化判断方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110800104A (zh) * 2017-06-22 2020-02-14 三菱电机株式会社 半导体模块

Also Published As

Publication number Publication date
WO2005038918A1 (ja) 2005-04-28
JP4450796B2 (ja) 2010-04-14
AU2003304509A1 (en) 2005-05-05
JPWO2005038919A1 (ja) 2007-02-08
WO2005038919A1 (ja) 2005-04-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPWO2005038918A1 (ja) パワー半導体モジュール及びそれを用いた電力変換装置並びに移動体
US6759964B2 (en) Fault detection system
US7023107B2 (en) Power circuit for battery
US6828742B2 (en) Power supplying apparatus and method for vehicle drive device to be controlled using control unit
US7102310B2 (en) Cooling device of power supply
JP2008538892A (ja) Ｈｅｖ及びｅｖのための電池パック管理方法
US9515584B2 (en) Converter for an electric motor
JP2020092091A (ja) 電力貯蔵システムの寿命を最適化する方法及び装置
JP4950275B2 (ja) 電力変換装置
WO2013027337A1 (ja) 車両用電源装置
JP4703677B2 (ja) 車載用電力変換装置、及び車両制御装置
WO2010106588A1 (ja) 蓄電装置及びそれに用いられる電子回路装置
JP3933627B2 (ja) インバータ装置およびこれを用いた車両
JP2005354812A (ja) インバータ装置
JP4950274B2 (ja) パワー半導体モジュール
JP2003009312A (ja) 電気自動車の制御装置
JP2010200531A (ja) バッテリ診断装置および方法、並びに、プログラム
KR100992762B1 (ko) 저전압직류변환기의 수명 예측장치 및 방법
WO2022209975A1 (ja) 劣化判定装置、および、電力変換装置
JP3156340B2 (ja) 電気自動車用回生制動装置
JP2007295703A (ja) 電動機制御装置、報知装置および電動車両
JP2021078300A (ja) 電力変換装置のリユースシステム
JP2019187030A (ja) 電力変換装置
JP2006081341A (ja) 負荷駆動回路における異常判定装置
CN117501136A (zh) 寿命诊断装置以及电力变换装置

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090303

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090501

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20091104

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20091225

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20091228

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20100302