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公開番号2024154579
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-31
出願番号2023068476
出願日2023-04-19
発明の名称半導体装置の制御システム
出願人三菱電機株式会社
代理人個人,個人
主分類H01L 25/00 20060101AFI20241024BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】本開示は、半導体モジュールの大型化を防ぐことが可能な半導体装置の制御システムを提供することを目的とする。
【解決手段】本開示による半導体装置の制御システムは、取得部と検出部と判断部と出力部とを備え、検出部は両面プリント基板に設けられたコイル構造、往路、および復路で構成され、コイル構造は両面プリント基板の表層および裏層と、内側貫通ビアおよび外側貫通ビアとを含み、往路および復路は表層または裏層において平面視で周回するように設けられ、内側貫通ビアおよび外側貫通ビアは周回に沿って等間隔に設けられ、往路または復路の一方は表層および裏層において、内側貫通ビアと外側貫通ビアとに接続されかつ内側貫通ビアまたは外側貫通ビアの周辺以外の少なくとも一部が平面視で重畳し、往路または復路の他方は内側貫通ビアまたは外側貫通ビアに対してコイル構造とは反対側において往路または復路の一方に沿うように設けられている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号を取得する取得部と、
半導体装置を流れる電流の磁界信号を検出する検出部と、
前記取得部が取得した前記ＰＷＭ信号と、前記検出部が検出した前記磁界信号とに基づいて、前記半導体装置を流れる電流を判断する判断部と、
前記判断部の判断結果に基づいて前記半導体装置を制御する制御信号を出力する出力部と、
を備え、
前記検出部は、両面プリント基板に設けられたコイル構造、往路、および復路で構成され、
前記コイル構造は、前記両面プリント基板の表層と、前記両面プリント基板の裏層と、前記両面プリント基板を貫通して前記表層と前記裏層とを接続する内側貫通ビアおよび外側貫通ビアとを含み、
前記往路および前記復路は、前記表層または前記裏層において平面視で周回するように設けられ、
前記内側貫通ビアおよび前記外側貫通ビアは、前記周回に沿って等間隔に設けられ、
前記往路または前記復路の一方は、前記表層および前記裏層において、前記内側貫通ビアと前記外側貫通ビアとに接続され、かつ前記内側貫通ビアまたは前記外側貫通ビアの周辺以外の少なくとも一部が平面視で重畳し、
前記往路または前記復路の他方は、前記内側貫通ビアまたは前記外側貫通ビアに対して前記コイル構造とは反対側において、前記往路または前記復路の一方に沿うように設けられている、半導体装置の制御システム。
続きを表示（約 690 文字）【請求項２】
前記検出部が検出した前記磁界信号を積分演算する積分演算部をさらに備え、
前記判断部は、前記積分演算部が積分演算した信号と、前記取得部が取得した前記ＰＷＭ信号とに基づいて、前記半導体装置を流れる電流を判断する、請求項１に記載の半導体装置の制御システム。
【請求項３】
前記両面プリント基板は、ゲートドライブ基板と同一の基板である、請求項１または２に記載の半導体装置の制御システム。
【請求項４】
前記両面プリント基板は、ゲートドライブ基板とは異なる基板である、請求項１または２に記載の半導体装置の制御システム。
【請求項５】
前記検出部は、２ｉｎ１モジュールの直流端子または当該直流端子に接続された導体と磁気結合している、請求項１または２に記載の半導体装置の制御システム。
【請求項６】
前記検出部は、６ｉｎ１モジュールの直流端子または当該直流端子に接続された導体と磁気結合している、請求項１または２に記載の半導体装置の制御システム。
【請求項７】
前記半導体装置は、マルチゲートＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、ゲート付きダイオード、ＲＣ（Reverse Conducting）－ＩＧＢＴ、マルチゲートＲＣ－ＩＧＢＴ、およびＳｉＣ－ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）のうちのいずれかである、請求項１または２に記載の半導体装置の制御システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、半導体装置の制御システムに関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、半導体モジュールを流れる電流を測定する方法として、コイルを内蔵した電流センサチップを半導体モジュールに組み込む方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２０－１８０８９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、電流センサチップを内蔵しているため、半導体モジュールが大型化するという問題があった。
【０００５】
本開示は、このような問題を解決するためになされたものであり、半導体モジュールの大型化を防ぐことが可能な半導体装置の制御システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本開示による半導体装置の制御システムは、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号を取得する取得部と、半導体装置を流れる電流の磁界信号を検出する検出部と、取得部が取得したＰＷＭ信号と、検出部が検出した磁界信号とに基づいて、半導体装置を流れる電流を判断する判断部と、判断部の判断結果に基づいて半導体装置を制御する制御信号を出力する出力部とを備え、検出部は、両面プリント基板に設けられたコイル構造、往路、および復路で構成され、コイル構造は、両面プリント基板の表層と、両面プリント基板の裏層と、両面プリント基板を貫通して表層と裏層とを接続する内側貫通ビアおよび外側貫通ビアとを含み、往路および復路は、表層または裏層において平面視で周回するように設けられ、内側貫通ビアおよび外側貫通ビアは、周回に沿って等間隔に設けられ、往路または復路の一方は、表層および裏層において、内側貫通ビアと外側貫通ビアとに接続され、かつ内側貫通ビアまたは外側貫通ビアの周辺以外の少なくとも一部が平面視で重畳し、往路または復路の他方は、内側貫通ビアまたは外側貫通ビアに対してコイル構造とは反対側において、往路または復路の一方に沿うように設けられている。
【発明の効果】
【０００７】
本開示によれば、半導体モジュールの大型化を防ぐことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
実施の形態１に係る半導体装置の制御システムの構成の一例を示すブロック図である。
実施の形態１に係る検出部の構成の一例を示す平面図である。
実施の形態１に係る検出部の構成の一例を示す断面図である。
実施の形態１に係る検出部の表層の一例を示す平面図である。
実施の形態１に係る検出部の裏層の一例を示す平面図である。
実施の形態２に係る半導体装置の制御システムの構成の一例を示すブロック図である。
従来技術に係る半導体モジュールとゲートドライブ基板との組み合わせの一例を示す平面図である。
実施の形態３に係る半導体モジュールとゲートドライブ基板との組み合わせの一例を示す平面図である。
実施の形態５に係る半導体装置の制御システムを適用した半導体モジュールとその回路図との関係を示す図である。
実施の形態５に係るＰＷＭ信号および磁界信号に基づく電流の判定方法を説明するための図である。
実施の形態５に係るＰＷＭ信号および磁界信号に基づく電流の判定方法を説明するための図である。
実施の形態５に係るＰＷＭ信号および磁界信号に基づく電流の判定方法を説明するための図である。
実施の形態５の変形例に係る半導体モジュールとゲートドライブ基板との組み合わせの一例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
＜実施の形態１＞
図１は、実施の形態１に係る半導体装置の制御システムの構成の一例を示すブロック図である。実施の形態１に係る半導体装置の制御システムは、取得部１と、検出部２と、判断部３と、出力部４とを備えている。なお、以下では、半導体装置はＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）であるものとして説明する。
【００１０】
取得部１は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号を取得する。ＰＷＭ信号は、図示しない半導体装置を制御する際に用いられる信号である。
（【００１１】以降は省略されています）

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