WO2010084550A1 - 半導体モジュール及びその制御方法 - Google Patents

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semiconductor
chip
temperature sensor
layer chip
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井上隆
金澤正喜
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サンケン電気株式会社
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    • H01L2924/15787—Ceramics, e.g. crystalline carbides, nitrides or oxides

Definitions

  • the present invention relates to a configuration of a semiconductor module configured by mounting a plurality of semiconductor chips and a control method thereof.
  • the power supply circuit 90 is a full bridge circuit using four IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors) 91 to 94.
  • IGBTs Insulated Gate Bipolar Transistors
  • a control circuit 95 for controlling the whole is connected, and the circuit operation can be disconnected in an emergency.
  • the outputs of this semiconductor module are taken out from the two OUT terminals in FIG.
  • the configuration shown in the drawing in which a built-in diode is connected between the collector and emitter of a normal IGBT is called an IGBT.
  • Each component (IGBT or the like) constituting the circuit configuration of FIG. 5 is mounted on a copper lead frame and enclosed in a package to constitute a semiconductor module.
  • a semiconductor module In order to reduce the size of this semiconductor module, it is necessary to mount each component with high density.
  • Patent Document 1 describes a semiconductor module that is densified by stacking components (chips) on a lead frame.
  • Patent Document 2 discloses a configuration in which a temperature sensor and a thermal overload protection circuit are formed in advance in the lower layer chip of the multilayer chip as in the case of the transistor. In this configuration, when the lower layer chip generates heat due to overcurrent, the temperature is detected and the operation can be automatically stopped.
  • JP 2000-164800 A Japanese Patent No. 4014652
  • the temperature directly detected in the structure described in Patent Document 2 is the temperature in the lower chip. Further, the place where the temperature sensor is arranged in the lower chip is limited because it is influenced by the layout of each element (IGBT, etc.) and the thermal overload protection circuit in the chip. Therefore, there is no degree of freedom at the place where the temperature sensor is installed, and it is actually difficult to place the temperature sensor at the place where the temperature rises the most.
  • the present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide an invention that solves the above problems.
  • the semiconductor module of the present invention is a semiconductor module having a configuration in which a laminated structure in which an upper layer chip on which a semiconductor element is formed is laminated on a lower layer chip on which a semiconductor element is formed is disposed on a substrate, A temperature sensor is installed on the current path on the laminated structure on the center side of the semiconductor module.
  • the temperature sensor is installed on the lower layer chip.
  • the temperature sensor is installed on the upper layer chip.
  • a plurality of the laminated structures are installed on the substrate.
  • the semiconductor module of the present invention is characterized in that two or more of the stacked structures and other semiconductor chips are installed on the substrate.
  • the semiconductor module of the present invention is characterized in that another semiconductor chip is arranged between the two stacked structures and placed on the substrate.
  • a control circuit for controlling the operation of the semiconductor module is formed on the other semiconductor chip, and an output of the temperature sensor is connected to the control circuit.
  • the semiconductor module of the present invention comprises a terminal for taking out an output signal from the temperature sensor to the outside of the semiconductor module.
  • a half-bridge circuit is formed by the semiconductor element of the lower layer chip and the semiconductor element of the upper layer chip.
  • the method for controlling a semiconductor module according to the present invention controls a semiconductor module having a structure in which a laminated structure in which an upper layer chip on which a semiconductor element is formed is laminated on a lower layer chip on which a semiconductor element is formed is disposed on a substrate.
  • a method is characterized in that a temperature sensor is installed on a current path on the laminated structure on the center side of the semiconductor module, and the operation of the semiconductor module is cut off based on an output of the temperature sensor. .
  • a control circuit for controlling the operation of the semiconductor module is formed, and another semiconductor chip having an output of the temperature sensor connected to the control circuit is disposed on the substrate, and the control is performed.
  • a circuit cuts off the operation of the semiconductor module.
  • the present invention is configured as described above, it is possible to obtain a high-density semiconductor module capable of appropriately controlling the temperature rise appropriately.
  • FIG. 1A is a top view of a configuration of a semiconductor module 10 according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 1B is a cross-sectional view in the II direction.
  • the semiconductor module 10 having this structure is enclosed in a mold material in a package, but the description of the package and the mold material is omitted here.
  • the circuit configuration of the semiconductor module 10 includes those within the range surrounded by the broken line in FIG. That is, the IGBTs 91 to 94 and the control circuit 95 are included, and a full bridge circuit using the IGBTs 91 to 94 is configured.
  • a lead frame (substrate) 15 made of copper or the like having high thermal conductivity, a lower layer chip 11 incorporating a high-side (high potential side) IGBT 91 and an upper layer incorporating a low-side (low potential) IGBT 92.
  • a stacked structure in which the chips 12 are stacked is mounted.
  • a laminated structure in which a lower layer chip 13 incorporating a high side IGBT 93 and an upper layer chip 14 incorporating a low side (low potential) IGBT 94 are laminated on the lead frame 15.
  • a control circuit chip (another semiconductor chip) 16 incorporating a control circuit 95 is mounted between these two stacked structures.
  • the lead frame (substrate) 15 and the lower layer chips 11 and 13 and the lower layer chips 11 and 13 and the upper layer chips 12 and 14 are joined to each other by a solder layer.
  • the lead frame (substrate) 15 and the control circuit chip 16 are joined by an insulating adhesive. However, the description of these bonding layers is omitted in FIG.
  • connection between these chips mounted on the lead frame 15 is made by bonding wires (for example, 38 ⁇ m ⁇ gold wires) 21 connected between a plurality of pads 20 formed on the upper surface of each chip.
  • This circuit is configured. However, these connections at connection point A (connection point between the emitter of IGBT 91 and collector of IGBT 92) and connection point B (connection point between the emitter of IGBT 93 and collector of IGBT 94) in FIG. It is performed by the solder layer between and the solder layer between the lower layer chip 13 and the upper layer chip 14.
  • the pads 201 are the pads 201 that are two of the pads 20, and the pads connected to the collector of the IGBT 91 (connection point C) and the collector of the IGBT 93 (connection point D) are:
  • the pads 203 are two of the pads 20.
  • the pads 201 and 203 in FIG. 1 have a triangular shape disposed at the corners of the chip, the pads are not limited to this, and may be disposed in other portions, for example, a rectangular shape.
  • the input / output of this semiconductor module is connected to the outside by the pads 20 and a plurality of terminals 22 formed on the package (not shown) outside the above-described configuration being similarly connected by bonding wires 21. It becomes the composition which is done. For example, in the case where a large current flows, as in the case of connection to the pads 201 and 203, two or more bonding wires 21 are used in parallel instead of one to connect the pad 20 and the terminal 22. be able to.
  • a package (not shown) is an SOP (Small Outline Package) having a configuration in which a plurality of leads are taken out on both the upper and lower sides in FIG. 1A and the lower surface of the lead frame 15 in FIG. 1B is exposed. ing. Note that heat radiation terminals 23 are directly joined to the four corners of the lead frame 15 for heat radiation.
  • the temperature sensor 30 is mounted on the inner side (the side where the control circuit chip 16 is present) on the upper surface of the lower layer chips 11 and 13.
  • the temperature sensor 30 is composed of, for example, a diode, and can detect the temperature based on a voltage change accompanying a temperature change. Accordingly, the temperature sensor 30 is provided with two terminals, and is connected to the terminal 221 included in the terminal 22 via the pad 202 included in the pad 20 and the bonding wire 21 as described above. Thereby, the temperature detected here also becomes one of the outputs of this semiconductor module, and this temperature can be recognized from the outside.
  • FIG. 2 is an enlarged perspective view showing in detail the structure of the portion surrounded by the broken line in FIG. 1A in the structure of FIG.
  • a wiring 41 indicated by a dotted line from the pad 201 is formed in the lower layer chip 11 and connected to the emitter (A) of the IGBT 91. That is, a large current flows from the pad 201 through the wiring 41 to the emitter (A) of the IGBT 91 in FIG.
  • the temperature sensor 30 is installed on the wiring 41 serving as the current path.
  • connection between the two terminals of the temperature sensor 30 and the pad 202 is also made through the wiring 42 formed in or on the lower layer chip 11 as shown in FIG.
  • the bonding wire 21 may be directly connected to the temperature sensor 30 itself.
  • the structure shown in FIG. 2 is the same for the lower layer chip 13 and the upper layer chip 14.
  • the temperature sensor 30 can measure the temperature immediately above a location (wiring 41) where a large current flows in the lower layer chips 11 and 13. That is, the temperature sensor 30 can measure the temperature at the highest temperature in the laminated structure.
  • this heat is radiated from the lead frame 15 having high thermal conductivity through the solder layer, and further radiated through the heat radiation terminals 23 at the four corners of the lead frame 15. Further, heat is radiated from the package through the molding material.
  • the semiconductor module since the semiconductor module has a symmetrical shape in FIG. 1, the heat radiation efficiency at both ends thereof is high, and is low at the center. Accordingly, the temperature distribution is high in the center and low in both sides. Therefore, the temperature sensor 30 can measure the temperature at the highest temperature in the semiconductor module 10.
  • this semiconductor module 10 it is possible to appropriately sense a temperature rise and perform appropriate control based on this temperature. Therefore, this semiconductor module can be used safely. At this time, since the lower layer chip and the upper layer chip are laminated, the semiconductor module can be made high density.
  • the output from the temperature sensor 30 can be connected to the control circuit chip 16 by the pad 20 and the bonding wire 21 as described above, and this control can be performed by the control circuit 95. In this case, this control is automatically performed in the semiconductor module. That is, in this semiconductor module, the control of turning off the operation based on the output of the temperature sensor 30 can be performed outside the semiconductor module or inside the semiconductor module.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of a configuration other than that shown in FIG.
  • the temperature sensor 30 is formed not on the lower layer chip 11 but on the upper layer chip 12. Also in this case, the temperature sensor 30 is installed immediately above and inside the current path (wiring 41) (on the right side in FIG. 3), and the output is taken out to the outside.
  • the top view is shown in FIG.
  • the upper layer chips 54 to 56 each including the low side IGBT are stacked on the lower layer chips 51 to 53 including the high side IGBT, and the control circuit chips 57 are included in the vertical and horizontal rows on the lead frame 58.
  • the temperature sensor 30 can be similarly installed inside the upper surfaces of the lower layer chips 51 to 53. In FIG. 4, description of pads, bonding wires, terminals, wirings, and the like is omitted.
  • the temperature sensor 30 is installed immediately above the current path (wiring 41).
  • the temperature sensor 30 is not limited to this from the viewpoint of appropriately sensing the temperature at the location where the temperature is high. It can also be installed near the route.
  • the present invention is not limited to this, and for example, an insulating ceramic substrate or the like can be used.

Abstract

　温度上昇を適切に感知して適切な制御を行うことのできる高密度の半導体モジュールを得る。 　高熱伝導率をもつ銅等で構成されるリードフレーム１５上に、下層チップ１１と上層チップ１２が積層された積層構造が搭載されている。同様に、このリードフレーム１５上に、下層チップ１３と上層チップ１４が積層された積層構造が搭載されている。 また、これらの２つの積層構造の間に、制御回路チップ１６が搭載される。下層チップ１１、１３の上面における内側（制御回路チップ１６のある側）に、温度センサ３０が搭載される。電流経路となる配線４１上に温度センサ３０が設置されている。

Description

半導体モジュール及びその制御方法
　本発明は、複数の半導体チップを搭載して構成される半導体モジュールの構成、及びその制御方法に関する。
　例えば、自動車のランプ等を駆動するためには数百Ｖ以上の高電圧を要する場合がある。このため、ランプ駆動用には、この高電圧を発生させるための電源回路が形成された半導体モジュールが使用される。この半導体モジュールの回路構成の一例を図５に示す。この電源回路９０は、４つのＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ　Ｇａｔｅ　Ｂｉｐｏｌａｒ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）９１～９４を用いたフルブリッジ回路である。また、全体を制御する制御回路９５が接続されており、非常時に回路動作の切断等を行うことができる。この半導体モジュールの出力は、図５中の２つのＯＵＴ端子から取り出され、ランプ１００に印加される。なお、以下では、通常のＩＧＢＴのコレクタ・エミッタ間に内蔵ダイオードが接続された図に示された構成をＩＧＢＴと呼称する。
　図５の構成の回路構成を構成する各部品（ＩＧＢＴ等）が銅製のリードフレーム上に搭載され、パッケージ内に封入されて半導体モジュールが構成される。この半導体モジュールを小型化するためには、各部品を高密度に実装することが必要である。このために、例えば、特許文献１においては、リードフレーム上で部品（チップ）を積層することにより高密度化をした半導体モジュールが記載されている。
　一方、前記の通り、こうした半導体モジュールにおいては、高電圧、大電流が用いられる。ところが、例えばＩＧＢＴ等に過電流が流れた場合に、ＩＧＢＴ自身は破損しないがランプ１００に過電流が流れてランプ１００が破損することがある。こうした状況を抑止するために、上記のような積層チップにおける下層のチップ中に、トランジスタと同様に予め温度センサ及び熱過負荷保護回路を形成しておく構成が特許文献２に記載されている。この構成においては、下層のチップが過電流によって発熱した際に、その温度が検出され、自動的にその動作を停止させることができる。
　こうした構成により、過電流を負荷（ランプ）に供給することのない大電力用、かつ高密度の半導体モジュールを得ることができた。
特開２０００－１６４８００号公報 特許第４０１４６５２号公報
　しかしながら、特許文献２に記載の構造において直接検出される温度は下層のチップ内の温度である。更に、下層のチップ内においてこの温度センサが配置される場所は、チップ内の各素子（ＩＧＢＴ等）や熱過負荷保護回路のレイアウトに影響されるため、限定される。従って、この温度センサを設置する個所には自由度がなく、最も温度が上昇する箇所にこの温度センサを配置することは実際には困難である。
　従って、温度上昇を適切に関知して適切な制御を行うことができる高密度の半導体モジュールを得ることは困難であった。
　本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、上記問題点を解決する発明を提供することを目的とする。
　本発明は、上記課題を解決すべく、以下に掲げる構成とした。
　本発明の半導体モジュールは、半導体素子が形成された下層チップ上に、半導体素子が形成された上層チップが積層された積層構造が基板上に設置された構成を具備する半導体モジュールであって、前記半導体モジュールの中心側において、前記積層構造上における電流経路の上に温度センサが設置されたことを特徴とする。
　本発明の半導体モジュールにおいて、前記温度センサは前記下層チップ上に設置されたことを特徴とする。
　本発明の半導体モジュールにおいて、前記温度センサは前記上層チップ上に設置されたことを特徴とする。
　本発明の半導体モジュールにおいて、複数の前記積層構造が前記基板上に設置されたことを特徴とする。
　本発明の半導体モジュールは、２つ以上の前記積層構造と、他の半導体チップとが前記基板上に設置されたことを特徴とする。
　本発明の半導体モジュールは、２つの前記積層構造の間に他の半導体チップが配列されて前記基板上に設置されたことを特徴とする。
　本発明の半導体モジュールにおいて、前記他の半導体チップには前記半導体モジュールの動作を制御する制御回路が形成され、前記温度センサの出力は前記制御回路に接続されたことを特徴とする。
　本発明の半導体モジュールは、前記温度センサからの出力信号を前記半導体モジュールの外部に取り出す端子を具備することを特徴とする。
　本発明の半導体モジュールにおいて、前記下層チップの半導体素子と前記上層チップの半導体素子とでハーフブリッジ回路が構成されることを特徴とする。
　本発明の半導体モジュールの制御方法は、半導体素子が形成された下層チップ上に、半導体素子が形成された上層チップが積層された積層構造が基板上に設置された構成を具備する半導体モジュールの制御方法であって、前記半導体モジュールの中心側において、前記積層構造上における電流経路の上に温度センサを設置し、該温度センサの出力に基づいて前記半導体モジュールの動作を遮断することを特徴とする。
　本発明の半導体モジュールの制御方法において、前記半導体モジュールの動作を制御する制御回路が形成され前記温度センサの出力が前記制御回路に接続された他の半導体チップを前記基板上に設置し、前記制御回路が前記半導体モジュールの動作を遮断することを特徴とする。
　本発明は以上のように構成されているので、温度上昇を適切に関知して適切な制御を行うことのできる高密度の半導体モジュールを得ることができる。
本発明の実施の形態に係る半導体モジュールの構成を示す上面図（ａ）及び断面図（ｂ）である。 本発明の実施の形態に係る半導体モジュールにおける温度センサ付近の構成を拡大して示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る半導体モジュールの変形例を示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る半導体モジュールの他の変形例を示す上面図である。 電源回路の構成の一例を示す図である。
　以下、本発明の半導体装置の製造方法を実施するための最良の形態となる半導体モジュールにつき説明する。この半導体モジュールにおいては、半導体チップが積層された積層構造が２組配置され、これらの積層構造の間に他の半導体チップである制御回路チップが配置される。
　図１（ａ）は、本発明の実施の形態となる半導体モジュール１０の構成の上面図であり、図１（ｂ）は、そのＩ－Ｉ方向における断面図である。実際にはこの構造の半導体モジュール１０は、パッケージ内でモールド材中に封入されているが、ここではパッケージ及びモールド材の記載は省略されている。
　また、この半導体モジュール１０の回路構成には、図５中の破線で囲まれた範囲内のものが含まれる。すなわち、ＩＧＢＴ９１～９４、制御回路９５が含まれ、ＩＧＢＴ９１～９４を用いたフルブリッジ回路が構成されている。ここでは、高熱伝導率をもつ銅等で構成されるリードフレーム（基板）１５上に、ハイサイド（高電位側）のＩＧＢＴ９１を内蔵する下層チップ１１とローサイド（低電位）のＩＧＢＴ９２を内蔵する上層チップ１２が積層された積層構造が搭載されている。同様に、このリードフレーム１５上に、ハイサイドのＩＧＢＴ９３を内蔵する下層チップ１３とローサイド（低電位）のＩＧＢＴ９４を内蔵する上層チップ１４が積層された積層構造が搭載されている。また、これらの２つの積層構造の間に、制御回路９５を内蔵する制御回路チップ（他の半導体チップ）１６が搭載される。なお、リードフレーム（基板）１５と下層チップ１１、１３との間、及び下層チップ１１、１３と上層チップ１２、１４との間は互いにはんだ層によって接合されている。また、リードフレーム（基板）１５と制御回路チップ１６とは絶縁性接着剤によって接合されている。ただし、これらの接合層については、図１等において、その記載は省略されている。
　リードフレーム１５上に搭載されたこれらの各チップ間における電気的接続は、各チップの上面に形成された複数のパッド２０間に接続されたボンディングワイヤ（例えば３８μｍφの金線）２１によってなされ、上記の回路が構成される。ただし、図５における接続点Ａ（ＩＧＢＴ９１のエミッタとＩＧＢＴ９２のコレクタの接続点）、接続点Ｂ（ＩＧＢＴ９３のエミッタとＩＧＢＴ９４のコレクタの接続点）におけるこれらの接続は、それぞれ下層チップ１１と上層チップ１２間のはんだ層、下層チップ１３と上層チップ１４間のはんだ層によって行われる。図５におけるＯＵＴ端子に接続されるパッドは、パッド２０のうちの２つであるパッド２０１とされ、ＩＧＢＴ９１のコレクタ（接続点Ｃ）、ＩＧＢＴ９３のコレクタ（接続点Ｄ）に接続されるパッドは、パッド２０の中のうちの２つであるパッド２０３とされる。また、図１におけるパッド２０１、２０３はチップ角部に配置された三角形状であるが、これに限られるものではなく、他の部分に配置され、例えば四角形状とすることも可能である。
　また、この半導体モジュールの入出力は、パッド２０と、上記の構成の外側においてパッケージ（図示せず）に形成された複数の端子２２とがボンディングワイヤ２１で同様に接続されることによって外部と接続される構成となっている。なお、例えば前記のパッド２０１、２０３に接続される場合のように、大電流が流れる箇所においては、ボンディングワイヤ２１を１本ではなく並列に２本以上用いてパッド２０と端子２２とを接続することができる。また、図示していないパッケージは、図１（ａ）における上下の両側に複数のリードが取り出され、図１（ｂ）におけるリードフレーム１５の下面が露出した構成のＳＯＰ（Ｓｍａｌｌ　Ｏｕｔｌｉｎｅ　Ｐａｃｋａｇｅ）となっている。なお、リードフレーム１５の４隅には、放熱端子２３が放熱のために直接接合されている。
　この半導体モジュール１０においては、下層チップ１１、１３の上面における内側（制御回路チップ１６のある側）に、温度センサ３０が搭載される。温度センサ３０は、例えばダイオードで構成され、温度変動に伴う電圧変化によって温度を検出することができる。従って、温度センサ３０には２つの端子が設けられ、前記と同様に、パッド２０に含まれるパッド２０２と、ボンディングワイヤ２１とを介して、端子２２に含まれる端子２２１に接続される。これにより、ここで検出された温度も、この半導体モジュールの出力の一つとなり、外部からこの温度を認識することができる。
　図２は、図１の構造において、図１（ａ）中で破線で囲まれた部分の構成を詳細に示す拡大斜視図である。ここでは、下層チップ１１中には、パッド２０１から点線で示された配線４１が形成されており、ＩＧＢＴ９１のエミッタ（Ａ）に接続されている。すなわち、図５におけるＩＧＢＴ９１のエミッタ（Ａ）には、パッド２０１から配線４１を介して大電流が流れる。この電流経路となる配線４１上に温度センサ３０が設置されている。
　また、温度センサ３０の２つの端子とパッド２０２との間の接続も、図２に示されるように、下層チップ１１中、あるいは下層チップ上に形成された配線４２を介して行われる。また、温度センサ３０自身に直接ボンディングワイヤ２１を接続する構成としてもよい。なお、図２に示された構造は、下層チップ１３、上層チップ１４においても同様である。
　この構成においては、温度センサ３０は、下層チップ１１、１３において大電流が流れる箇所（配線４１）の直上の温度を測定することができる。すなわち、この温度センサ３０は、上記の積層構造において最も温度が高くなる箇所の温度を測定することができる。
　更に、この熱は、はんだ層を介して、高い熱伝導率をもつリードフレーム１５から放熱され、更に、リードフレーム１５の４隅の放熱端子２３を介して放熱される。また、モールド材を介してパッケージから放熱される。この際、上記の通り、この半導体モジュールは図１中で左右対称の形状をしているため、その両端部での放熱効率が高く、中央部で低くなる。従って、中央部の温度が高く、両側の温度が低い温度分布となる。従って、この温度センサ３０は、この半導体モジュール１０において最も温度の高くなる箇所の温度を測定することができる。
　これに対し、特許文献２に記載の構造においては、同様に温度センサが用いられるものの、温度センサを半導体チップ内に半導体素子と同様に形成するため、その設置個所（温度測定個所）には自由度がない。あるいは、半導体チップ製造後にこの設置個所を変更することが不可能である。
　従って、この半導体モジュール１０においては、温度上昇を適切に感知し、この温度に基づいて適切な制御を行うことができる。従って、この半導体モジュールを安全に使用することができる。この際、下層チップと上層チップとが積層されているため、この半導体モジュールを高密度とすることもできる。
　また、温度センサ３０からの出力を上記と同様にパッド２０、ボンディングワイヤ２１によって制御回路チップ１６に接続し、この制御を制御回路９５によって行わせることもできる。この場合、この制御がこの半導体モジュール内で自動的に行われることになる。すなわち、この半導体モジュールにおいては、温度センサ３０の出力に基づいてその動作をオフするという制御を、半導体モジュール外、あるいは半導体モジュール内部で行うことができる。
　また、図１の構成以外にも、チップのレイアウトに応じて温度センサ３０の位置は適宜変更できる。図３は、図１に示された以外の構成の一例を示す図である。この例においては、温度センサ３０は、下層チップ１１ではなく、上層チップ１２上に形成されている。この場合においても、電流経路（配線４１）の直上かつ内側（図３中の右側）に温度センサ３０を設置し、その出力が外部に取り出される構成となっている。
　また、例えば、ＩＧＢＴを６個用いる構成として、例えば、ハーフブリッッジ回路３個とした場合や、フルブリッジ回路１個とハーフブリッジ１個の構成を用いた場合には、図４にその上面図を示すように、ハイサイド側のＩＧＢＴを内蔵する下層チップ５１～５３上にそれぞれローサイド側のＩＧＢＴを内蔵する上層チップ５４～５６が積層され、制御回路チップ５７を含んで縦横２列にリードフレーム５８上に配列される。この場合においても、下層チップ５１～５３の上面の内側に、同様に温度センサ３０を設置することができる。なお、図４においては、パッド、ボンディングワイヤ、端子、配線等の記載は省略している。
　図３、図４の構成においても、温度上昇を適切に感知し、この温度に基づいて適切な制御を行うことができるという上記の点は同様である。
　なお、上記の例では、温度センサ３０を電流経路（配線４１）の直上に設置したが、高温となった箇所の温度を適切に感知するという観点からは、これに限られるものではなく、電流経路の近傍に設置することもできる。
　また、上記の例では、基板として銅製のリードフレームを用いた場合につき記載したが、これに限られるものではなく、例えば絶縁性のセラミック基板等を用いることも可能である。
　なお、上記の例では、ＩＧＢＴが形成されたチップを下層チップ及び上層チップとした積層構造を用いた例につき記載したが、これに限られるものではない。例えば、パワーＭＯＳＦＥＴ、パワーダイオード等、他の半導体素子であって、特に大電流で駆動する素子が形成されたチップを同様に積層して用いることができることは明らかである。この場合、図５に示す電源回路以外の回路においても同様の構成とすることができる。
１０　半導体モジュール
１１、１３、５１～５３　下層チップ
１２、１４　５４～５６　上層チップ
１５　リードフレーム（基板）
１６　制御回路チップ（他の半導体チップ）
２０、２０１、２０２、２０３　パッド
２１　ボンディングワイヤ
２２、２２１　端子
２３、放熱端子
３０　温度センサ
４１、４２　配線
９０　電源回路
９１～９４　絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）
９５　制御回路
１００　ランプ

Claims (11)

  1. 　半導体素子が形成された下層チップ上に、半導体素子が形成された上層チップが積層された積層構造が基板上に設置された構成を具備する半導体モジュールであって、
    　前記半導体モジュールの中心側において、前記積層構造上における電流経路の上に温度センサが設置されたことを特徴とする半導体モジュール。
  2. 　前記温度センサは前記下層チップ上に設置されたことを特徴とする請求項１に記載の半導体モジュール。
  3. 　前記温度センサは前記上層チップ上に設置されたことを特徴とする請求項１に記載の半導体モジュール。
  4. 　複数の前記積層構造が前記基板上に設置されたことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の半導体モジュール。
  5. 　２つ以上の前記積層構造と、他の半導体チップとが前記基板上に設置されたことを特徴とする請求項４に記載の半導体モジュール。
  6. 　２つの前記積層構造の間に他の半導体チップが配列されて前記基板上に設置されたことを特徴とする請求項４に記載の半導体モジュール。
  7. 　前記他の半導体チップには前記半導体モジュールの動作を制御する制御回路が形成され、前記温度センサの出力は前記制御回路に接続されたことを特徴とする請求項４から請求項６までのいずれか１項に記載の半導体モジュール。
  8. 　前記温度センサからの出力信号を前記半導体モジュールの外部に取り出す端子を具備することを特徴とする請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の半導体モジュール。
  9. 　前記下層チップの半導体素子と前記上層チップの半導体素子とでハーフブリッジ回路が構成されることを特徴とする請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の半導体モジュール。
  10. 　半導体素子が形成された下層チップ上に、半導体素子が形成された上層チップが積層された積層構造が基板上に設置された構成を具備する半導体モジュールの制御方法であって、
    　前記半導体モジュールの中心側において、前記積層構造上における電流経路の上に温度センサを設置し、
    　該温度センサの出力に基づいて前記半導体モジュールの動作を遮断することを特徴とする半導体モジュールの制御方法。
  11. 　前記半導体モジュールの動作を制御する制御回路が形成され前記温度センサの出力が前記制御回路に接続された他の半導体チップを前記基板上に設置し、
    　前記制御回路が前記半導体モジュールの動作を遮断することを特徴とする請求項１０に記載の半導体モジュールの制御方法。
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