TW200530566A - Method for detecting temperature of semiconductor element and semiconductor power converter - Google Patents

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200530566 (1) 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關半導體元件之溫度檢測技術’尤其是有 關使用於電力轉換裝置之半導體元件之溫度檢測方法。 【先前技術】 關於半導體元件之溫度檢測技術，在專利文獻1，專 利文件2，專利文件3中有所記載。 Φ [專利文獻1] 特開2002 - 1 0 1 66 8號公報 [專利文獻2]特開平1 1 — 1 42 2 5 4號公報 [專利文獻3]特開2 0 02 — 7623 6號公號 【發明內容】 [發明擬解決之問題] 通常，半導體元件有切換（switching)損失，因此， 尤其是使用於反相器等之電力轉換器之電源半導體元件（ φ 電力用半導體元件）伴隨有相當之發燙，因此流通過大之 電流，若冷卻能力跟不上時，因發燙而升高溫度，若置之 不理即超過容許溫度，有被熱破壞之虞。 於是，在電力轉換裝置上爲防止半導體元件因過熱而 受破壞，通常是設置防熱功能來因應，爲此目的，必須檢 測半導體元件之溫度。 在此，圖5爲表示電力轉換裝置之一例之反相器（ Inverter)裝置之一般構造者，此時裝置整體具有··所謂 -5- 200530566 (2) 轉換器（converter )之正轉換部100與平滑部200，所謂反 相器（inverter )之反轉換部3 0 0，用於控制反轉換部300 之控制部4 0 0，以藉由控制部4 0 0操作電力轉換裝置之操作 部500之各單元（block)爲主要部分。 而且將商用電源等之電源6 〇 〇所供應之三相交流電， 以例如三相橋式二極管（b r i d g e d i 〇 d e )電路所構成之正 轉換部100轉換成直流電，並將來自正轉換部100之直流電 以例如電解電容器所構成之平滑部2 0 0平順化，再將平滑 部2 0 0平順化之輸出電以反轉換部3 〇 〇轉換成企望頻率之三 相交流電U.V.W而供應至感應電動器（induchion motor) IM等之負載700。 其次，圖6爲電源半導體元件’使用例如IGBT (絕緣 閘雙極電晶體（bipolar fransis tor )時之反轉換部3 00之詳 細圖，在圖中，1至6 ( 1，2，3，4，5，6 )係由IGBT所 構成之電源半導體元件，而如圖所示’該等係由1GBT以 及與其反並聯二極管（fly— wheel diode)所構成。 此時，反轉換部3〇〇 ’直流之十端子P側稱爲上臂’而 一端子N側稱爲下臂’但是’在此’各臂之電源半導體元 件4至6係藉由控制部400所供應之閘驅動信號交互切換控 制上臂與下臂而得到反轉換動作。 而且，此時由十端子P流入之電流由上臂之各電源半 導體元件1至3之集極通過射極而流到負載（NPN型時） 7〇〇，在下臂則由各電源半導體元件4至6之集極通過射極 而由負載7 0 0到達直流一端子N ° -6 - 200530566 (3) 由於此電流之流通，在各電源半導體元件1至6中，主 要在集極與射極之接合部（junction )產生熱，因此，如 果由於例如過載（〇 v e r 1 0 a d )狀態等某種理由，在電源半 導體兀件1至6之集極與射極之間之電流過大時，電源半導 體元件之溫度上升，超過限度時，元件會被破壞，有時電 力轉換裝置本身有被損壞之虞。 因此’如上所述，控制部400被設成可以檢測電源半 導體元件之溫度，若檢測出之溫度達到預定之特定溫度， 例如80 °C時，即切斷（OFF )電源半導體元件之通電以停 止電源半導體元件之發熱並抑制溫度之上升，藉以保護電 源半導體元件以及電力轉換裝置。 此時，也可以在配置有電源半導體元件之冷卻肋片設 置溫度檢測元件以檢測冷卻肋片之溫度俾做爲半導體元件 之溫度檢出値。 在此，圖7爲電源半導體元件之配置之一例，在此零 件7至1 2 ( 7，8，9，1 0，1 1，1 2 )分別相當於電源半導體 元件1至6 (圖6 )之組件（p a c k a g e )，如圖所示，該等組 件以企望之配置形式安裝於冷卻肋片1 5之元件安裝面，且 各零件7至1 2之連接係依據形成於電路基板1 3之電路圖進 行，藉此構成反轉換部3 0 0。 另外，在該圖7中，雖然電路基板被圖示成離開冷卻 肋片1 5之狀態，但是實際上，電路基板1 3被各零件7至1 2 所覆蓋，電路基板1 3被裝設於冷卻肋片1 5上俾覆蓋冷卻肋 片1 5之元件安裝面。 200530566 (4) 而且在該圖7中，如圖所示，在冷卻肋片15之元件安 裝面之由各電源半導體元件1至6之組件所構成之零件7至 1 2附近分別配置溫度檢測元件1 6至2 1 ’並由其分別拉出引 線16a至2 la以連接至電路基板13。 此時，上面所述在冷卻肋片15之元件安裝面之企望之 配置形式係，例如配合圖6之電路配置之電源半導體元件1 至6之配置狀況，在上側橫向排列配置下臂之電源半導體 元件4，5，6之零件7，8，9，而在下側橫向排列配置上臂 之電源半導體元件1，2，3之零件1 0，1 1，1 2。 此時，冷卻肋片1 5在電力轉換裝置被設成使用狀態時 ，可以組合於該電力轉換裝置之本體，俾該元件安裝面成 爲大致垂直。 另外，在使用半導體元件被封入之模組之電力轉換裝 置上’也可以一起將溫度檢測元件封入該模組（module ) 中藉以檢測溫度。 上面所述之技術並未顧慮及溫度檢測元件之配置，且 在具備熱保護功能之電力轉換裝置之小型化或廉價化上有 其問題存在。 如上所述，在圖7中，在電源半導體元件之組件附近 之冷卻肋片上配置有溫度檢測元件，惟此時，在該冷卻肋 片上必須要有額外用於在冷卻肋片上配置溫度檢測元件之 面積。 而且’此時，需要連接用於取出溫度檢測元件之檢測 結果之引線’或將溫度檢測元件由冷卻肋片電性絕緣之工 -8- 200530566 (5) 程，因此電力轉換裝置之小型化與廉價化超於困難。 此外，上述專利文獻3有針對一般所謂之模組（ module)之半導體裝置之揭不。 在此，上述之模組係由具有黏合有半導體元件之金屬 層之絕緣基板所構成。在上述模組中，係以熱傳導將半導 體元件等所產生之熱散熱至外部之冷卻肋片等之散熱構件 ，因此，上述絕緣基板以使用氧化鋁或陶瓷等之熱導性良 好之構件爲其特徵。亦即，半導體元件等之熱係經過金屬 層，絕緣基板等而熱傳導至冷卻肋片等之散熱構件以散熱 與冷卻。 專利文獻3就是如此地在上述熱導性良好之絕緣基板 所有之金屬層上載置半導體元件與基周邊元件所構成。 與此相對地，本發明係以此種所謂之模組爲對象，而 不以提供有關溫度檢測之技術爲課題者。或不是以使用熱 導性良好之上述絕緣基板之電路構部爲對象之溫度檢測有 關之技術者。 其原因是，在上述專利文獻3或上述之其他技術中， 因爲在模組內部封入溫度檢測元件，結果模組隨著增大， 且在模組上需要多餘之端子，此點也使模組變大。 另外，還需要構成模組之框體、盒子等。尤其是氧化 金呂或陶瓷等之上述絕緣基板通常爲昂貴者。因此，包括需 要其他製造模組之工程，使用模組有時會伴隨價格之上升 。所以如果使用模組，有時會有對小型化不利之情形，或 不易廉價化之問題。 -9- 200530566 (6) 本發明針對小型化提供較佳半導體元件之溫度檢測方 法與電力轉換裝置。 【發明內容】 上述目的可將使用於電力轉換裝置之反轉換部之半導 體元件之溫度，藉由檢測配置於連接有對該半導體元件之 接合部之端子的電路基板之溫度檢測元件而達成。或者， 藉由配置於與該半導體元件之接合部相對之端子附近之溫 度檢測元件達成檢測使用於電力轉換裝置之反轉換部之半 導體元件之溫度。 此時，如將上述端子設置於上述半導體元件之射極端 子與集極端子之一方也可達成上述目的，相同地，如上述 半導體元件之個數爲複數，而將上述溫度檢測元件配置於 在該等多個半導體元件中溫度上升變大之半導體元件之射 極端子與集極端子之一方也可以達成上述目的。 另外，上述目的，在用於檢測反轉換部之半導體元件 之溫度之電力轉換裝置中，可以藉由配置於連接有相對於 上述半導體元件之接合部之端子的電路基板上之溫度檢測 元件檢測上述半導體元件之溫度而達成。或是，以配置於 相對於該半導體元件之接合部之端子附近之溫度檢測元件 達成上述半導體元件之溫度檢測。 此時，將上述端子設成爲上述半導體元件之射極端子 與集極端子之一方也可以達成上述目的，在上述半導體元 件之個數爲複數且上述溫度檢測元件被配置於該等多個半 -10- 200530566 (7) 導體元件中溫度上升變大之半導體元件之射極端子與集極 端子之一方也可以達成，甚至於將上述溫度檢測元件配置 於上述半導體元件之連接所使用之電路基板上也可以達成 上述目的。 另外，在上述中，溫度檢測元件之配置在有多個半導 體元件時，並不一定非配置於其中溫度上升最高之半導體 元件之附近不可。 可是，將溫度檢測元件配置在溫度上升最高之半導體 ，或多個之中溫度上升比較高之半導體元件附近可以取得 熱保護功能更好的效果。 依據上述之手段，將用於防止半導體元件之破壞而檢 測溫度之溫度檢測元件配置於例如電源半導體元件之射極 端子或集極端子附近。 此時，可以將上述溫度檢測元件直接配置於封裝有電 源半導體元件之電路基板，因此不必由配置有電源半導體 元件之冷卻肋片進行電性絕緣，配線之工時也可以減少。 利用本發明，可以比先前技術更謀求電力轉換裝置之 山型化。 【實施方式】 以下，要根據圖示之實施形態詳細說明本發明之半導 體元件之溫度檢測方法以及具有溫度檢測功能之電力轉換 裝置。 圖1爲本發明之一實施形態，在圖中，2 2爲溫度檢測 -11 - 200530566 (8) 元件，其他之構成要件與圖7所說明之技術相同，封裝電 源半導體元件1至6之零件7至1 2係配置於冷卻肋片’其上 面裝設有電路基板13。另外’圖9爲圖1之剖面圖’表示通 過零件8與1 1之剖面。肋片1 5放置有零件7至1 2，且該零件7 至12係以塑膠盒15a固定於肋片15上面。其上側裝設有電路 基板13而零件7至12之端子被焊接。溫度檢測元件22爲晶片 狀之零件，而被焊接於電路基板Π上。此外，在圖1與圖9中 ，溫度檢測元件22係被封裝於電路基板1 3上面，但是溫度檢 測元件22也可以封裝於電路基板1 3之下側。另外，塑膠盒 15a有將零件7至12頂壓於冷卻肋片15之功用，惟如採取例如 將零件7至12以螺桿固定於冷卻肋片上之方法時，也可以不 用 1 5a。 此時，在溫度檢出元件22係使用熱阻器（Thermistor) (登錄商標）爲例，其他則全體構造與圖5所示之技術相同 ，此時反轉換部3 00之電路構造也與圖6所示之技術相同。 但是，該圖1之實施形態如圖2所示，該溫度檢測元件 22並非裝設於冷卻肋片15而是電路基板13上，因此，此濯占 與裝設於冷卻肋片1 5者不同。在此該圖2與上述之圖7 一樣 ，將電路基板1 3圖示成離開冷卻肋片1 5之狀態。 而且在該實施形態中，溫度檢測元件只有溫度檢測元 件22，亦即唯有此一個，因此，這一點也與各電源半導體 元件1至6設置6個者不同。但是，溫度檢測元件並不限定於 1個，例如即使在每一電源半導體元件設置多個，也不會對 本發明之貫施形態之意圖有任何改變。 -12- 200530566 (9) 在此，該一個溫度檢測元件2 2如圖1所示，在將電路基 扳1 3組合於冷卻肋片1 5時，係安裝於形成有電路基板1 3之 電路圖之一方之表面上，俾位·於圖中上側之正中之零件8所 封裝之電源半導體元件5 (參照圖6 )之集極端子，或射極 附近，且在連接有該等端子之電路圖之附近。 而且，控制部400依據由該溫度檢測元件22取入之信號 檢測該溫度檢測元件2 2之溫度，並在所檢測到之溫度達到 事先設定之特定判定溫度，例如80 °C之判定溫度時，即將 全部之電源半導體元件1至6之閘極關閉以切斷各元件之集 極與射極間之通電。 結果，可以停止各電源半導體元件1至6之發熱，因此 嗣後電源半導體元件1至6之溫度上升會被抑止，藉此可以 獲得電源半導體元件與電力轉換裝置整體之熱保護，惟在 此，接著要說明利用本實施形態不必將溫度檢測元件22安 裝於冷卻肋片1 5，而且僅用一個溫度檢測元件22即可得到 所有電源半導體元件1至6以及電力轉換裝置整體之熱保護 之理由。 首先，將電源半導體元件封裝於例如3個端子之磁碟導 線（Disk lead )之零件中時，該集極端子有直接端子連接 到接合部（junction )，因此，熱傳導相當大。射極端子也 在非常接近接合部之位置連接有端子，因此熱傳導也大。 因此，在接合部所發生之熱會由端子有效地傳達到組 件之外。上述之技術中，在電源半導體元件所產生之熱係 經由例如電源半導體元件之接合部（junction )與冷卻肋 -13- 200530566 (10) 片之間之密封劑而熱傳導至冷卻肋片後’被加熱之冷卻肋 片之溫度以溫度檢測元件來檢測。因此’由電源半導體元 件經由密封劑與冷卻肋片到達溫度檢測元件爲止之熱阻比 本發明之實施例所產生者爲大。利用本發明之實施例者在 電源半導體元件之接合部所產生之熱傳導至電源半導體元 件之端子後再傳導至焊接有端子之電路基板上之配線圖上 ，因此檢測該配線圖之溫度。由該電源半導體元件經過端 子，配線圖直到溫度檢測元件之熱阻（τ h e r m a 1 r e s i s t ο n c e )即成爲比先前者爲小。因此，與先前者相比，在本發明 之實施例中到溫度檢測元件之熱阻小，因此，可以比先前 者更早檢測出電源半導體元件之溫度上升。結果，本發明 之實施例可以比先前者更早採取對電源半導體元件之溫度 上升之保護動作。 而如此藉由端子有效地引導至外部之熱由於其與電路 基板13之電路圖相連接，因此被傳達至該電路圖（pattern )而使電路基板1 3之溫度局部地上升。 因此，即使將溫度檢測元件裝設於電路基板1 3，若使 其位於電源半導體元件5 (參照圖6 )之集極端子，或射極 端子之附近，且在該等端子所連接之電路圖之附近時，即 可比將溫度檢測元件22裝設於冷卻肋片1 5時更早檢測出溫 度。 其次，在本實施形態中，冷卻肋片1 5在電力轉換裝置 設成使用狀態時，該元件安裝面係略呈垂直狀態裝設於該 電力轉換裝置之本體中。 -14 - 200530566 (11) 如此一來，如實施形態所示，在上側將下臂之電源半 導體元件4，5，6之零件7 ’ 8，9橫向配置，在下側將上臂 之電源半導體元件1，2 ’ 3之零件1 0，1 1 ’ 1 2橫向排列而 配置於冷卻肋片1 5之元件安裝面時’因各元件之發熱而引 起之冷卻肋片1 5之溫度即如箭號A所示’向上側升高。 此外，此時各電源半導體元件1至6皆一樣發熱，因此 冷卻肋片15之中央有熱集中’溫度上升快速，因此，在冷 卻肋片1 5之中央上側之電源半導體元件5即零件8之溫度成 爲最局。 而且，在本實施形態中，係在該電源半導體元件5， 即零件8之附近配置溫度檢測元件2 2，因此等於該溫度檢 測元件2 2在檢測6個電源半導體元件1至6中溫度最高之電 源半導體元件5之溫度。另外，即使零件8之溫度因某種條 件而無法檢測時，如能弄淸楚零件8周圍之溫度與可以實 際上檢測之元件之溫度的關係時，即可以推定溫度最高之 半導體元件5之溫度。 在此，爲了防熱，只要在裝設於同一冷卻肋片之多個 電源半導體元件中，最高溫之元件溫度達到需要防熱之溫 度時，使其發揮防熱功能，自不待言。 因此，利用本實施形態，即不必將溫度檢測元件22裝 設於冷卻肋片1 5上，而且只要此一溫度檢測元件22即可以獲 得全部電源半導體元件1至6與電力轉換裝置整體之防熱。在 本實施例中，僅以1個溫度檢測元件爲例來說明，但是並非 限定溫度檢測元件之數目。增加溫度檢測元件之數目並未變 -15- 200530566 (12) 更本發明之意圖所在。 結果是，利用本實施形態，如上述圖7所示，也不必在 冷卻肋片15配置溫度檢測元件16至21之6個溫度檢測元件， 因此可以減少設置該等所需之工時以及溫度檢測元件之配線 所需之時數，而且可以扣除上述配線所需之電線等零件。 其次，要更具體地說明本實施形態之溫度檢測元件22之 配置。如上所述，其係配置於電路基板1 3俾使最受其他電源 半導體元件之溫度上升之影響之電源半導體元件5位於被封 裝之零件8之附近。 在本實施形態中，之所以將溫度檢測元件22設置於溫度 檢測對象之電源半導體元件之附近之理由爲希望檢測出該 元件接合部之溫度，因此，雖說是電源半導體元件之附近 ，如果可能則以集極端子，或射極端子附近爲理想。 在此，圖1 1，圖1 2爲分別將溫度檢測元件22設置於電源 半導體元件 1，2，3，4，5，6(零件 10，11，12，7，8，9 )之射極端子27附近之情形之一例。如圖1 0所示，也可以 不管射極端子27周邊之配線，在射極端子27附近配置溫度 檢測元件22，也可以如圖1 1所示，於射極端子27附近，而 且在連接於射極端子27之電路基板上之圖案配線上直接將溫 度檢測元件22焊接。其次，圖3，圖4爲將溫度檢測元件22 配置於電源半導體元件1，2，3，4，5，6(零件10，11， 1 2 ’ 7 ’ 8 ’ 9 )之集極端子28附近之情形之一例。如圖3所 示’也可以不管集極端子2 8之周邊配線，將溫度檢測元件 22配置於集極端子28附近之溫度檢測元件22，或在集極端 -16- 200530566 (13) 子2 8附近且在連接於集極端子2 8之電路基板配線圖上直接焊 接溫度檢測元件22。 另一方面，該溫度檢測元件22之檢測信號被取入控制 部400 ’在此，如上所述，被使用於防熱操作，惟此時，控 制部400係以反轉換部300相同之電位爲基準，因此，由溫 度檢測元件22所測得之檢測結果也必須以與控制部400相同 電位爲基準之信號輸入該控制部4 0 0。 此時，反轉換部300係受控制部400所供應之切換信號 所控制，所以在反轉換部3 00與控制部400爲基準之電位同 樣地也做爲圖8之直流一端子N之電位，因此，此時也成爲 電源半導體元件4，電源半導體元件5，電源半導體元件6之 射極端子之電位。 因此，現在，如圖1 0與圖1 1所示，若將溫度檢出元件 2.2配置於射極端子27附近，而且，此時假設電源半導體元 件爲圖6中之電源半導體元件4，或電源半導體5，或電源半 導體元件6之任一元件，則該射極端子27之電位與以控制部 4 00爲基準之電位相同，因此，可以直接將溫度檢測元件22 之檢測結果輸入控制部400。在此，將溫度檢測元件22爲熱 阻器時之電路配置例圖示於圖8。在圖8中，電阻器50與溫 度檢測元件22成爲分壓電路，與控制部400—樣以直流一端 子N爲基準電位。 另一方面，在此，假設圖10與圖11所示之電源半導體 元件爲圖6之電源半導體元件1或電源半導體元件2，或電源 半導體元件3之任一元件時，則該射極端子27之電位顯示與 -17- 200530566 (14) 3相交流輸出之U，V，W之任一相之電位相同之變化，此時 ，在控制部400與基準電位相比即成爲高壓。 因此，在此情形下，必須在溫度檢測元件2 2與射極端 子27之間取得該電力轉換裝置所要求之規格（例如UL規格 )所規定之絕緣距離，此時，溫度檢測元件22不易配置於 電源半導體元件1，電源半導體元件2與電源半導體元件3之 射極端子27附近。 因此，此時在電源半導體元件1，或電源半導體元件2 ，或電源半導體元件3之射極端子27之附近配置溫度檢測元 件22俾可更正確檢測溫度之後，必須利用光耦合器（photo coupler)等元件以電性隔離之狀態下，使溫度檢測元件22 之檢測輸出輸入至控制部400。 而且此時，電源半導體元件1，電源半導體元件2，電 源半導體元件3之射極端子27之電位之電力轉換裝置之運轉 中電位變動激烈，因此必須注意溫度檢測元件22之輸出容 易受噪音之影響。 接著如圖3與圖4所示，將溫度檢測元件22配置於集極 端子28之附近時，在圖6之電源半導體元件1，電源半導體 元件2，與半導體元件3之集極端子27之電位與直流十端子 一樣成爲高壓。 因此，在電源半導體元件1 ’電源半導體元件2，電源 半導體元件3之集極端子28附近配置溫度檢測元件22時，必 須取得在溫度檢測元件22與集極28之間取得電子轉換裝置之 必要規格所規定之絕緣距離。 -18- (15) (15)200530566 而且，在如此採取絕緣距離時，即不易將溫度檢測元 件22配置於電源半導體元件1 ’電源半導體元件2，及電源 半導體元件3之集極端子2 8附近。 因此，此時在電源半導體元件1或電源半導體元件2或 電源半導體元件3之集極端子28附近配置溫度檢測元件22俾 可更正確檢測溫度之後，必須利用光親合器（Photo coupler )等元件以電性隔離之狀態下，使溫度檢測元件22之檢測 輸出輸入至控制部400。 另外，若該圖3與圖4所示之電源半導體元件爲圖6中之 電源半導體元件4，電源半導體元件5與電源半導體元件6之 任一元件時，該等集極端子2 8即顯示與3相交流輸出之U，V ，W之任一相之電位相同之變化’此時’與在控制部400做 爲基準之電位相比成爲高壓。 因此，在此情形下，在溫度檢測元件22與集極端子2 8 之間必須採取該電力轉換裝置所要求之規格中所規定之絕對 距離，此時不易將溫度檢測元件2 2配設於電源半導體元件4 ，電源半導體元件5或電源半導體6之集極端子28附近。 因此，在此情形下，在電源半導體元件4或電源半導體 元件5或電源半導體元件6之集極2 8附近配置溫度檢測元件22 俾更正確檢測溫度之後，必須利用光耦合器等元件於電性 隔離之狀態下，將溫度檢測元件22之檢測輸出輸入至控制 咅Μ 〇 〇 〇 而且在此情形下’電源半導體元件4 ’電源半導體元件 5與電源半導體元件6之集極端子2 8之電位在電力轉換裝置之 -19- 200530566 (16) 運轉中電位之變動激烈，因此必須注意溫度檢測元件22之 輸出容易受到噪音之影響這一點。 因此，在本發明之實施形態中’如圖1 0所示’在將溫 度檢測元件22配置於電源半導體元件4至6之射極27附近後 ，宜將配置有該溫度檢測元件22於電源半導體元件4至6之 射極端子27附近之電源半導體元件構成爲圖6所示之電 '源 半導體元件2，即零件8。 另外，在上述實施形態中，係以具備集極端子與射極 端子者做爲電源半導體元件，惟即使是具有其他端子名稱 之半導體兀件’在其電源半導體兀件之接合處附近之纟而子 旁邊配置溫度檢測元件俾可檢測電源半導體元件之溫度， 對本發明之優點，仍然不變。 此外，在上述實施形態中，雖然僅對一個之溫度檢測 元件加以說明，惟即使在每一電源半導體元件附近分別配 置多數個，對本發明之意指也無改變。 再者，在上述實施形態中，雖然針對可以對交流電動 機供應可變電壓可變頻率之交流電力之電力轉換裝置加以 描述，惟即使不是可對交流電動機供應可變電壓可變頻率 之交流電力之電力轉換裝置，只要是利用電源半導體元件 之電力轉換電路，則本發明之電源半導體元件之溫度檢測 之優點不變。 在上述中’已說明將溫度檢測元件設置於半導體元件 之端子等之附近之要旨加以說明。該附近之程度，依據實 際之檢討’可以約1 〇 m m檢測半導體元件之溫度上升，並 -20- 200530566 (17) 實施保護動作等之企望處理。產品上除了溫度上升之檢測 所需之時間以外’尙需考慮安全性，電路基板上之元件之 配置，電路圖（pattern)之設計，小型化等而以約3mm之 距離配置了溫度檢測元件。 但是，有關此附近之具體距離並不限定於上述之 10mm與3 mm，只要是可以檢測半導體元件之接合部等之 溫度變化之距離，也可以爲其他數値。例如，也可以設定 爲1 5 m m至3 0 m m，惟此時，距離比1 〇 m m，3 m m大，電路基 板上等傳熱速度會變動，須考慮此點縮小溫度檢測元件之 檢測溫度之判定値，或想法改變檢測溫度變化時之解析度 (resolution )等俾可以控制部檢測半導體元件等之溫度變 化。 另外，藉由放大距離至15mm至30mm，使熱傳導至溫度 檢測元件，檢測其溫度變化所需之時間變長，而變成延遲 檢測時間之問題時，可以說以約1 以內之距離爲理想。 此外，要謀求構成電力轉換裝置等之電路基板之小型化時 ，以設成約3 mm以內之距離更爲理想。當然，如上所述也可 更接近以直接使溫度檢測元件連接端子或電路圖。 利用本發明之實施形態’由於溫度檢測元件係裝設於 電路基板上，所以可以由冷卻肋片之面積或冷卻肋片電性 絕緣以檢測電源半導體元件之溫度’而不需要將檢測結果 傳達至其他基板之零件’而且省去配線之工時。 因此，利用本發明之實施形態，可以廉價實現對半導 體之防熱功能之賦予’同時可以實現電力轉換裝置之小型 -21 - (18) (18)200530566 化與組裝時間之縮短。 [圖式簡單說明】 圖1爲表示具有本發明之半導體元件之溫度檢測方法 與溫度檢測功能之電力轉換裝置之一實施形態之構造® ° 圖2爲表不本發明之一實施形態之分解圖。 圖3爲表示對本發明之一實施形態之電源半導體元件 之溫度檢測元件之配置例之說明圖。 圖4爲表示對本發明之一實施形態之電源半導體元件 之溫度檢測元件之另一配置例之說明圖。 圖5爲表示電力轉換裝置之一例之方塊構造圖。 圖6爲表示電力轉換裝置之反轉換部之一例之電路 〇 圖7爲表示電力轉換裝置之一例之構造圖。 圖8爲連接有溫度檢測元件之反轉換部，正轉換部’ 控制部之構造圖。 圖9爲圖1之剖面圖。 圖1 〇爲表示對本發明之一實施形態之電源半導體％# 配置溫度檢測元件之配置例之說明圖。 圖1 1爲表示對本發明之一實施形態之電源半導體元{牛 配置溫度檢測元件之配置例之說明圖。 [主要元件符號說明】 1〜6 電源半導體元件 -22- 200530566 (19) 7〜12 零件（封裝電源半導體元件1至6之零件） 13 電力轉換裝置之電路基板（載置有控制部 400等之電路基板） 15 冷卻肋片 15a 塑膠蓋 22 溫度檢測元件（配置於電路基板1 3之電路 圖面上之溫度檢測元件） 27 電源半導體元件之射極端子 28 電源半導體元件之集極 5 0 電阻器 100 正轉換器（轉換器） 200 平滑部（電容器） 3 0 0 反轉換器（反相器） 400 控制部 5 0 0 操作部 6 00 電源（商用電源） 7 0 0 負載（IΜ (感應電動機））

Claims (1)

1. 200530566 (1) 十、申請專利範圍 1. 一種半導體元件之溫度檢測方法，其特徵爲： 利用配置於連接相對於半導體元件之接合部之電路基 板之溫度檢測元件檢測使用於電力轉換裝置之反轉換部之 半導體元件之溫度。 2· —種半導體元件之溫度檢測方法，其特徵爲： 利用配置於相對於該半導體元件之接合部之端子附近 之溫度檢測元件檢測使用於電力轉換裝置之反轉換部之半 φ 導體元件之溫度。 3 ·如申請專利範圍第2項之半導體元件之溫度檢測方 法’其中上述溫度檢測元件與半導體元件之端子之距離爲 1 Omm以內。 4.如申請專利範圍第2項之半導體元件之溫度檢測方 法，其中上述溫度檢測元件與半導體元件之端子之距離爲 3 mm以內。 5 .如申請專利範圍第2項之半導體元件之溫度檢測方 ® 法，其中上述溫度檢測元件係與上述半導體元件之端子連 接配置。 6. 如申請專利範圍第2項之半導體元件之溫度檢測方 法，其中上述溫度檢測元件係被配置成與連接有上述半導 體元件之端子之電路基板之電路圖相連接。 7. 如申請專利範圍第1或2項之半導體元件之溫度檢 測方法，其中上述端子爲上述半導體元件之射極端子或集 極端子之一方。 -24 - 200530566 (2) 8. 如申請專利範圍第1或2項之半導體元件之溫度檢 測方法，其中上述半導體元件之個數爲多個，而上述溫度 檢測元件係配置於該等多個半導體元件中，溫度上升變大 之半導體兀件之射極端子與集極端子之一方。 9. 一種電力轉換裝置，用於檢測使用於反轉換部之半 導體元件之溫度，其特徵爲： 利用配置於連接有與上述半導體元件之接合部相對之端 子之電路基板上之溫度檢測元件檢測上述半導體元件之溫 0 度。 1 0. —種電力轉換裝置，具備：將交流電轉換爲直流電 之正轉換部；將上述正轉換部之輸出平順化之平滑部；將上 述平滑部之輸出轉換成交流電之反轉換部；以及控制上述反 轉換部之控制部；並用於檢測使用於上述反轉換部之半導體 之溫度；其特徵爲： 利用配置於與該半導體元件之接合部相對之端子附近之 溫度檢測元件檢測上述半導體元件之溫度。 拳 11. 如申請專利範圍第1 0項之電力轉換裝置，其中上 述溫度檢測元件與上述半導體元件之端子之距離爲1 0mm以 內。 12. 如申請專利範圍第10項之電力轉換裝置，其中上 述溫度檢測元件與上述半導體元件之端子之距離爲3mm以 內。 13. 如申請專利範圍第1 0項之電力轉換裝置，其中上 述溫度檢測元件被配置成與上述半導體元件之端子相連接。 -25- 200530566 (3) 14.如申請專利範圍第1 0項之電力轉換裝置，其中上 述溫度檢測元件被配置成與連接有上述半導體元件之端子之 電路基板之電路圖相連接。 1 5 ·如申請專利範圍第1 0項之電力轉換裝置，其中上 述端子爲上述半導體元件之射極端子與集極端子之一方。 16.如申請專利範圍第1 0項之電力轉換裝置，其中上 述半導體元件之個數爲多個，而上述溫度檢測元件係配置 於該等多個半導體元件中，溫度上升變大之半導體元件之 擊 射極端子與集極端子之一方。

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