(57)【要約】【課題】半導体装置の構成を簡素に実現し得る。【解決手段】半導体装置は、温度センスダイオードを内蔵する第１及び第２半導体素子と、封止体と、封止体の内外に亘って延びている第１及び第２温度センス端子とを備える。第１及び第２半導体素子の各々には、第１方向に沿って複数の信号電極が設けられている。複数の信号電極は、第１方向に沿った配列の一端に位置し、温度センスダイオードのアノードに接続されたアノード信号電極と、当該配列の他端に位置し、温度センスダイオードのカソードに接続されたカソード信号電極とを有する。第１半導体素子のカソード信号電極と第２半導体素子のアノード信号電極は、互いに隣接し、封止体の内部で接続されている。第１温度センス端子は第１半導体素子のアノード信号電極に接続され、第２温度センス端子は第２半導体素子のカソード信号電極に接続されている。【選択図】図１
2020123660.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各々が温度センスダイオードを内蔵する第１半導体素子及び第２半導体素子と、
前記第１半導体素子及び前記第２半導体素子を一体に封止する封止体と、
前記封止体の内外に亘って延びている第１温度センス端子及び第２温度センス端子と、を備え、
前記第１半導体素子及び前記第２半導体素子は、第１方向に沿って配置されているとともに、前記第１半導体素子及び前記第２半導体素子の各々には、前記第１方向に沿って複数の信号電極が設けられており、
前記複数の信号電極は、前記第１方向に沿った配列の一端に位置するとともに前記温度センスダイオードのアノードに接続されたアノード信号電極と、当該配列の他端に位置するとともに前記温度センスダイオードのカソードに接続されたカソード信号電極とを有し、
前記第１半導体素子の前記カソード信号電極と、前記第２半導体素子の前記アノード信号電極は、互いに隣接しているとともに、前記封止体の内部で互いに接続されており、
前記第１温度センス端子は、前記第１半導体素子の前記アノード信号電極に接続されており、
前記第２温度センス端子は、前記第２半導体素子の前記カソード信号電極に接続されている、
半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書が開示する技術は、半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に、半導体装置が開示されている。この半導体装置は、第１半導体素子及び第２半導体素子と、第１半導体素子及び第２半導体素子を一体に封止する封止体と、封止体の内外に亘って延びている複数の信号端子とを備える。第１半導体素子及び第２半導体素子の各々には、複数の信号電極が設けられており、信号端子の各々は、封止体の内部で第１半導体素子又は第２半導体素子の信号電極に接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−１４７３１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記した半導体装置では、各々の半導体素子に対して、複数の信号電極と同じ数の信号端子が用意されている。従って、半導体素子の数や、各々の半導体素子が有する信号電極の数に応じて、必要される信号端子の数も増大する。そのため、半導体装置の構成は複雑化、あるいは半導体装置全体が大型化するおそれがある。本明細書は、半導体装置の構成を簡素に実現し得る技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書が開示する半導体装置は、各々が温度センスダイオードを内蔵する第１半導体素子及び第２半導体素子と、第１半導体素子及び第２半導体素子を一体に封止する封止体と、封止体の内外に亘って延びている第１温度センス端子及び第２温度センス端子とを備える。第１半導体素子及び第２半導体素子は、第１方向に沿って配置されているとともに、第１半導体素子及び第２半導体素子の各々には、第１方向に沿って複数の信号電極が設けられている。複数の信号電極は、第１方向に沿った配列の一端に位置するとともに温度センスダイオードのアノードに接続されたアノード信号電極と、当該配列の他端に位置するとともに温度センスダイオードのカソードに接続されたカソード信号電極とを有する。第１半導体素子のカソード信号電極と、第２半導体素子のアノード信号電極は、互いに隣接しているとともに、封止体の内部で互いに接続されている。第１温度センス端子は、第１半導体素子のアノード信号電極に接続されており、第２温度センス端子は、第２半導体素子のカソード信号電極に接続されている。
【０００６】
上記した半導体装置では、第１半導体素子のカソード信号電極と、第２半導体素子のアノード信号電極が、封止体の内部で互いに接続されており、二つの半導体素子の温度センスダイオードが、一対の温度センス端子の間で直列に接続されている。このような構成によると、第１半導体素子及び第２半導体素子に存在する信号電極の数に対して、必要とされる信号端子の数を削減することができる。これにより、例えば半導体装置の小型化を図ることができる。また、第１半導体素子のカソード信号電極と、第２半導体素子のアノード信号電極とが互いに隣接するように、二つの半導体素子の配置及び複数の信号電極の配列が工夫されている。これにより、第１半導体素子のカソード信号電極と、第２半導体素子のアノード信号電極との間を、比較的に短い経路で容易に接続することができる。従って、半導体装置の構成を簡素に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施例の半導体モジュール１０の内部構造を示す平面図。
【図２】第１半導体素子１２における第１温度センスダイオード１２ｄの構成を説明する平面図。
【図３】温度センスダイオード１２ｄ（あるいは１４ｄ）の負の温度特性を説明するグラフである。図３（Ａ）は、個々の温度センスダイオード１２ｄ（あるいは１４ｄ）の順方向電圧Ｖｆに対する半導体素子１２（あるいは１４）の温度Ｔの相関を示しており、図３（Ｂ）は、半導体モジュール１０において検出される電圧（二つの温度センスダイオード１２ｄ、１４ｄの和）に対する各々の半導体素子１２(あるいは１４)の温度Ｔの相関を示す。
【図４】半導体モジュール１０の制御方法の一実施例を説明する回路図。
【図５】温度センサ５０とコントローラ３０の構成を説明する模式図。
【図６】半導体素子１２、１４が過熱したときに、それを検知する指標を説明する図。図６（Ａ）は、二つの半導体素子１２、１４が均等に温度上昇した場合を示し、図６（Ｂ）は、一つの半導体素子１２（あるいは１４）のみが温度上昇した場合を示す。
【図７】半導体素子１２、１４の過熱の有無を判定する方法の一例を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１−図４を参照して、半導体モジュール１０について説明する。半導体モジュール１０は、本明細書が開示する技術における半導体装置の一例であり、インバータやコンバータといった電力変換装置の回路の一部を構成することができる。この電力変換装置は、例えば電気自動車、ハイブリッド車、燃料電池車といった電動自動車に採用することができる。図１に示すように、半導体モジュール１０は、第１半導体素子１２及び第２半導体素子１４と、第１導体板１６及び第２導体板１８と、複数の電力端子２２、２４及び複数の信号端子２６、２８と封止体２０を備える。第１半導体素子１２及び第２半導体素子１４は、封止体２０に一体に封止される。複数の電力端子２２、２４及び複数の信号端子２６、２８は、封止体２０の内外に亘って延びている。複数の電力端子２２、２４及び複数の信号端子２６、２８は、封止体２０の内部において、第１半導体素子１２の信号電極１２ｃ又は第２半導体素子１４の信号電極１４ｃに電気的に接続されている。ここで、封止体２０は、絶縁性の材料を用いて構成されている。封止体２０は、例えばエポキシ樹脂といった熱硬化性樹脂を採用することができる。第１導体板１６と第２導体板１８は、第１半導体素子１２及び第２半導体素子１４を挟んで対向している。必ずしも必要とされないが、第１半導体素子１２及び第２導体板１８と、第２半導体素子１４と第２導体板１８との間には、不図示の導体スペーサがそれぞれ介挿されていてもよい。第１導体板１６及び第２導体板１８は、銅又は他の金属といった導体材料を用いて構成されている。
【０００９】
図１、図４に示すように、第１半導体素子１２は、パワー半導体素子であって、半導体基板と、複数の電極１２ａ、１２ｂ、１２ｃとを有する。複数の電極１２ａ、１２ｂ、１２ｃには、電力回路に接続される第１主電極１２ａ及び第２主電極１２ｂと、信号回路に接続される複数の信号電極１２ｃとが含まれる。特に限定されないが、第１半導体素子１２はスイッチング素子であり、第１主電極１２ａと第２主電極１２ｂとの間を導通及び遮断することができる。第１主電極１２ａ及び複数の信号電極１２ｃは、半導体基板の一方の表面に位置しており、第２主電極１２ｂは、半導体基板の他方の表面に位置している。第１半導体素子１２の複数の信号電極１２ｃには、第１アノード信号電極１２ｇと、第１カソード信号電極１２ｈとが含まれる。
【００１０】
特に限定されないが、本実施例における第１半導体素子１２は、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）構造１２ｅを有している。第１主電極１２ａは、ＩＧＢＴ構造１２ｅのエミッタに接続されており、第２主電極１２ｂは、ＩＧＢＴ構造１２ｅのコレクタに接続されており、信号電極１２ｃは、ＩＧＢＴ構造１２ｅのゲートに接続されている。加えて、第１半導体素子１２は、ＩＧＢＴ構造１２ｅと並列に接続されたダイオード構造１２ｆを有している。第１主電極１２ａは、ダイオード構造１２ｆのアノードに接続されており、第２主電極１２ｂは、ダイオード構造１２ｆのカソードに接続されている。なお、他の実施形態として、第１半導体素子１２は、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）構造を有してもよい。この場合、第１主電極１２ａは、ＭＯＳＦＥＴ構造のソースに接続され、第２主電極１２ｂは、ＭＯＳＦＥＴ構造のドレインに接続され、信号電極１２ｃは、ＭＯＳＦＥＴ構造のゲートに接続されている。
【００１１】
同様に、第２半導体素子１４は、パワー半導体素子であって、半導体基板と、複数の電極１４ａ、１４ｂ、１４ｃとを有する。複数の電極１４ａ、１４ｂ、１４ｃには、電力回路に接続される第１主電極１４ａ及び第２主電極１４ｂと、信号回路に接続される複数の信号電極１４ｃとが含まれる。特に限定されないが、第２半導体素子１４はスイッチング素子であり、第１主電極１４ａと第２主電極１４ｂとの間を導通及び遮断することができる。第１主電極１４ａ及び複数の信号電極１４ｃは、半導体基板の一方の表面に位置しており、第２主電極１４ｂは、半導体基板の他方の表面に位置している。第２半導体素子１４の複数の信号電極１４ｃには、第２アノード信号電極１４ｇと、第２カソード信号電極１４ｈとが含まれる。
【００１２】
特に限定されないが、本実施例における第２半導体素子１４は、ＩＧＢＴ構造１４ｅを有している。第１主電極１４ａは、ＩＧＢＴ構造１４ｅのエミッタに接続されており、第２主電極１４ｂは、ＩＧＢＴ構造１４ｅのコレクタに接続されており、信号電極１４ｃは、ＩＧＢＴ構造１４ｅのゲートに接続されている。加えて、第２半導体素子１４は、ＩＧＢＴ構造１４ｅと並列に接続されたダイオード構造１４ｆを有している。第１主電極１４ａは、ダイオード構造１４ｆのアノードに接続されており、第２主電極１４ｂは、ダイオード構造１４ｆのカソードに接続されている。なお、他の実施形態として、第２半導体素子１４は、ＭＯＳＦＥＴ構造を有してもよい。この場合、第１主電極１４ａは、ＭＯＳＦＥＴ構造のソースに接続され、第２主電極１４ｂは、ＭＯＳＦＥＴ構造のドレインに接続され、信号電極１４ｃは、ＭＯＳＦＥＴ構造のゲートに接続されている。
【００１３】
また、図１、図２、図４に示すように、第１半導体素子１２は、第１温度センスダイオード１２ｄを内蔵している。第１温度センスダイオード１２ｄのアノードは、第１半導体素子１２の第１アノード信号電極１２ｇに接続されており、第１温度センスダイオード１２ｄのカソードは、第１半導体素子１２の第１カソード信号電極１２ｈに接続されている。同様に、第２半導体素子１４は、第２温度センスダイオード１４ｄを内蔵している。第２温度センスダイオード１４ｄのアノードは、第２半導体素子１４の第２アノード信号電極１４ｇに接続されており、第２温度センスダイオード１４ｄのカソードは、第２半導体素子１４の第２カソード信号電極１４ｈに接続されている。
【００１４】
ここで、第１半導体素子１２及び第２半導体素子１４は、第１導体板１６と第２導体板１８との間で、第１方向（図１における左右方向）に沿って配置されている。さらに、第１半導体素子１２の複数の信号電極１２ｃは、第１方向に沿って配列されている。この第１半導体素子１２の信号電極１２ｃの配列を第１配列と称する。図２に示すように、第１配列の一端には、第１アノード信号電極１２ｇが位置し、第１配列の他端には、第１カソード信号電極１２ｈが位置する。同様に、第２半導体素子１４の複数の信号電極１４ｃは、第１方向に沿って配列されている。この第２半導体素子１４の信号電極１４ｃの配列を第２配列と称する。図２に示すように、第２配列の一端には、第２アノード信号電極１４ｇが位置し、第２配列の他端には、第２カソード信号電極１４ｈが位置する。従って、第１半導体素子１２の第１カソード信号電極１２ｈと、第２半導体素子１４の第２アノード信号電極１４ｇは、互いに隣接している。加えて、第１カソード信号電極１２ｈと、第２アノード信号電極１４ｇは、互いに接続されている。即ち、二つの温度センスダイオード１２ｄ、１４ｄは、第１カソード信号電極１２ｈと第２アノード信号電極１４ｇとの間で直列に接続されている。特に限定されないが、第１カソード信号電極１２ｈと、第２アノード信号電極１４ｇは、例えばボンディングワイヤといった導電性を有する部材を介して接続されている。
【００１５】
一例ではあるが、図３（Ａ）に示すように、第１温度センスダイオード１２ｄは、負の温度特性を有する感温素子である。ここでいう負の温度特性とは、感温素子の温度が上昇すると、その感温素子の信号値が減少する特性を示す。即ち、第１半導体素子１２の温度Ｔが上昇して、第１温度センスダイオード１２ｄの温度が上昇すると、その順方向電圧Ｖｆは低下する。この特性については、第２温度センスダイオード１４ｄも同様である。本実施例の場合、第１カソード信号電極１２ｈと、第２アノード信号電極１４ｇとの間には、第１温度センスダイオード１２ｄと第２温度センスダイオード１４ｄとが直列に接続されている。従って、図３（Ｂ）に示すように、半導体モジュール１０の第１カソード信号電極１２ｈと、第２アノード信号電極１４ｇとの間で検出される電圧は、直列に接続された二つの温度センスダイオード１２ｄ、１４ｄの順方向電圧Ｖｆの和を示している。
【００１６】
半導体モジュール１０は、複数の電力端子２２、２４及び複数の信号端子２６、２８を備える。複数の電力端子２２、２４は、第１電力端子２４、第２電力端子２２を含む。第２電力端子２２は、第１導体板１６に接続されている。第１電力端子２４は、第２導体板１８に接続されている。第１電力端子２４は、直流電源（図示省略）の低電位側（あるいは高電位側）へ接続されており、第２電力端子２２は、例えば負荷（例えば、モータ）へ接続される。これにより、半導体モジュール１０は、例えば、インバータ回路の一部を構成することができる。複数の信号端子２６、２８は、第１温度センス信号端子２６ａ及び第２温度センス信号端子２８ｋを含む。第１温度センス信号端子２６ａは、第１半導体素子１２の信号電極１２ｃに接続されている。第２温度センス信号端子２８ｋは、第２半導体素子１４の信号電極１４ｃに接続されている。
【００１７】
複数の信号端子２６、２８には、第１ゲート信号端子２６ｇ及び第２ゲート信号端子２８ｇが含まれる。第１ゲート信号端子２６ｇは、信号電極１２ｃを介して第１半導体素子１２のゲート（ここでは、ＩＧＢＴ構造１２ｅのゲート）に接続されている。第２ゲート信号端子２８ｇについても同様であり信号電極１４ｃを介して第２半導体素子１４のゲート（ここでは、ＩＧＢＴ構造１４ｅのゲート）に接続されている。
【００１８】
上記したように、半導体モジュール１０では、第１半導体素子１２の第１カソード信号電極１２ｈと、第２半導体素子１４の第２アノード信号電極１４ｇが、封止体２０の内部で互いに接続されており、二つの半導体素子１２、１４の温度センスダイオード１２ｄ、１４ｄが、一対の温度センス信号端子２６ａ、２８ｋの間で直列に接続されている。このような構成によると、第１半導体素子１２及び第２半導体素子１４に存在する信号電極１２ｃ、１４ｃの数に対して、必要とされる信号端子２６、２８の数を削減することができる。これにより、例えば半導体モジュール１０の小型化を図ることができる。また、第１半導体素子１２の第１カソード信号電極１２ｈと、第２半導体素子１４の第２アノード信号電極１４ｇとが互いに隣接するように、二つの半導体素子１２、１４の配置及び複数の信号電極１２ｃ、１４ｃの配列が工夫されている。これにより、第１半導体素子１２の第１カソード信号電極１２ｈと、第２半導体素子１４の第２アノード信号電極１４ｇとの間を、比較的に短い経路で容易に接続することができる。従って、半導体モジュール１０の構成を簡素に実現することができる。
【００１９】
本実施例では、第１半導体素子１２の第１カソード信号電極１２ｈと、第２半導体素子１４の第２アノード信号電極１４ｇが、直接的に接続されている構造を例示したが、これに限定されず、間接的に接続されていてもよい。従って、半導体モジュール１０に内蔵される半導体素子の数は、二つに限定されず、三以上の半導体素子であってもよい。
【００２０】
図４−図６を参照して、半導体モジュール１０の制御方法の一実施例について説明する。半導体モジュール１０は、例えば電力変換装置に採用することができる。電力変換装置では、半導体モジュール１０に隣接して、冷却装置５２が設けられている。冷却装置５２には、供給口５２ａと排出口５２ｂが設けられている。冷却装置５２は、供給口５２ａから排出口５２ｂへと冷媒Ｐが流れることによって、半導体モジュール１０を冷却する。排出口５２ｂの近傍には温度センサ５０が設けられており、冷媒Ｐの温度が監視されている。図４に示すように、半導体モジュール１０は、インバータ回路の一部を成しており、その動作は、コントローラ３０によって制御される。コントローラ３０は、半導体モジュール１０の状態（温度や電流）を監視しながら、半導体モジュール１０の動作を制御する。
【００２１】
コントローラ３０は、半導体モジュール１０の複数の信号端子２６、２８に接続されている。コントローラ３０は、複数の信号端子２６、２８を介して、上述したように半導体モジュール１０の状態（温度や電流）を監視しながら、半導体モジュール１０の動作を制御する。例えば、コントローラ３０は、ゲート制御部３２を備えている。ゲート制御部３２は、各々のゲート信号端子２６ｇ、２８ｇへ駆動制御信号を出力することによって、各々の半導体素子１２、１４の動作を個別に制御することができる。
【００２２】
コントローラ３０は、温度モニタ部３４をさらに備える。温度モニタ部３４は、一対の温度センス信号端子２６ａ、２８ｋに接続されている。温度モニタ部３４は、一対の温度センス信号端子２６ａ、２８ｋ間に一定の参照電流を供給しながら、一対の温度センス信号端子２６ａ、２８ｋ間に生じる電圧を監視する。前述したように、一対の温度センス信号端子２６ａ、２８ｋ間には、二つの温度センスダイオード１２ｄ、１４ｄが直列に接続されており、各々の温度センスダイオード１２ｄ、１４ｄは負の温度特性を有している。通常、二つの半導体素子１２、１４の間で大きな温度差は生じない。従って、一対の温度センス信号端子２６ａ、２８ｋ間の電圧を監視することで、第１半導体素子１２及び第２半導体素子１４の温度Ｔをまとめて把握することができる。
【００２３】
温度モニタ部３４の具体的な構成は特に限定されない。一例ではあるが、本実施例における温度モニタ部３４は、定電流源３６や過熱検知部３８等を用いて構成されている。定電流源３６は、一対の温度センス信号端子２６ａ、２８ｋ間に、一定の参照電流を供給する。過熱検知部３８は、一対の温度センス信号端子２６ａ、２８ｋ間の電圧が、所定の電圧閾値（例えば、後述する過熱検知基準値ＴＲ）より低いときに、所定の異常信号を出力する。この異常信号は、例えばゲート制御部３２に入力される。ゲート制御部３２は、過熱検知部３８から異常信号が入力されると、いずれかの半導体素子１２、１４に温度異常が生じたと判定する。この場合、ゲート制御部３２は、例えば駆動制御信号の出力を中止又は制限するといった、所定の保護動作を実行する。なお、所定の電圧閾値には、基準電圧源の電圧よりも低い値が設定されてよい。
【００２４】
ここで、温度モニタ部３４による検知温度を監視するだけでは、第１半導体素子１２及び第２半導体素子１４の一方のみが過熱したときに、それを検知することが難しい。そのことから、コントローラ３０は、冷却装置５２の温度センサ５０をさらに用いて、二つの半導体素子１２、１４の温度を監視するように構成されている。即ち、温度センサ５０による検知温度は、半導体モジュール１０の温度と相関するので、温度センサ５０による検知温度から、二つの半導体素子１２、１４の平均温度を推定することができる。しかしながら、二つの半導体素子１２、１４の実際の平均温度と、温度センサ５０による検知温度との間の関係は、二つの半導体素子１２、１４の両者が均等に温度上昇した場合と、二つの半導体素子１２、１４の一方のみが温度上昇した場合とで、有意に相違する。従って、温度センサ５０による検知温度と、温度モニタ部３４による検知温度との関係（例えば差分）をさらに監視することで、二つの半導体素子１２、１４の温度Ｔをより正確に監視することができる。
【００２５】
以上の知見に基づいて、本実施例のコントローラ３０は、図６、図７に示す制御方法を実行するように構成されている。ここで、上記した二つの半導体素子１２、１４の実際の平均温度と、温度センサ５０による検知温度との間の関係は、例えば実車を用いて実際に測定することで、基準となる参照マップを作成することができる。そして、温度センサ５０による検知温度と、その参照マップとに基づいて、推定される二つの半導体素子１２、１４の平均温度Ｔ２を決定することができる。
【００２６】
ステップＳ２において、コントローラ３０は、温度モニタ部３４を用いて、二つの半導体素子１２、１４の平均温度Ｔ１を決定する。上述したように、温度モニタ部３４の定電流源３６は、一対の温度センス信号端子２６ａ、２８ｋ間に、一定の参照電流を供給する。その結果、一対の温度センス信号端子２６ａ、２８ｋ間には、二つの温度センスダイオード１２ｄ、１４ｄの平均温度Ｔ１に対応する電圧が発生し、その電圧信号が温度モニタ部３４に入力される。
【００２７】
ステップＳ４において、コントローラ３０は、冷却装置５２の温度センサ５０を用いて、二つの半導体素子１２、１４の平均温度Ｔ２を決定する。上述したように、コントローラ３０は、冷却装置５２の温度センサ５０に接続されており（図５参照）、温度センサ５０の出力信号を受け取るように構成されている。温度センサ５０の出力信号は、コントローラ３０内のゲート制御部３２へ入力される。ゲート制御部３２は、温度センサ５０の出力信号と、前述した参照マップとに基づいて、推定される二つの半導体素子１２、１４の平均温度Ｔ２を決定する。
【００２８】
ステップＳ６において、コントローラ３０は、ステップＳ２で決定された温度モニタ部３４による平均温度Ｔ１が、過熱検知基準値ＴＲ以上であるか否かを判断する。図６（Ａ）に示すように、温度モニタ部３４による平均温度Ｔ１が、過熱検知基準値ＴＲ以上であれば（ステップＳ６でＹＥＳ）、二つの半導体素子１２、１４は、過熱していると判断される（ステップＳ８）。一方、温度モニタ部３４による平均温度Ｔ１が、過熱検知基準値ＴＲ未満であるときは、当該平均温度Ｔ１については異常がないと判断される。この場合（ステップＳ６でＮＯ）、コントローラ３０はステップＳ１０の処理へ進む。
【００２９】
ステップＳ１０において、コントローラ３０は、温度モニタ部３４による平均温度Ｔ１を、ステップＳ４で決定した温度センサ５０による平均温度Ｔ２と比較する。具体的には、温度センサ５０による平均温度Ｔ２と、温度モニタ部３４による平均温度Ｔ１との差分ΔＴ（＝Ｔ２−Ｔ１）を計算し、その差分ΔＴが、乖離温度基準値ΔＴｒ以上であるか否かを判断する。図６（Ａ）に示すように、二つの半導体素子１２、１４の両者が均等に温度上昇した場合は、温度モニタ部３４による平均温度Ｔ１と、温度センサ５０による平均温度Ｔ２との間に、有意な差異は現れない。それに対して、図６（Ｂ）に示すように、二つの半導体素子１２、１４の一方のみが温度上昇した場合では、温度モニタ部３４による平均温度Ｔ１と、温度センサ５０による平均温度Ｔ２との間に、有意な差異は現れる。従って、両者の差分ΔＴが、乖離温度基準値ΔＴｒ以上である場合、ステップＳ１２に移動し、第１半導体素子１２及び第２半導体素子１４の一方に過熱が生じていると判定する。一方、差分ΔＴが、乖離温度基準値ΔＴｒ未満である場合、コントローラ３０はステップＳ１４に移動して、二つの半導体素子１２、１４に温度異常はないと判定する。
【００３０】
以上の一連のステップＳ２−Ｓ１４により、第１半導体素子１２及び第２半導体素子１４の一方のみが過熱した場合においても、ゲート制御部３２で過熱の有無を判定することができる。従って、ゲート制御部３２は、判定した結果に基づいて、各々のゲート信号端子２６ｇ、２８ｇへの駆動制御信号の出力又は制限をすることで所定の保護動作を実行することができる。ここで、本実施例におけるコントローラ３０は、冷却装置５２の温度センサ５０を用いて、半導体素子１２、１４の温度Ｔ（平均温度Ｔ２）を推定した。しかしながら、他の実施形態として、コントローラ３０は、半導体素子１２、１４の温度Ｔに相関、逆相関又はその他の態様で対応し得る指標を用いて、半導体素子１２、１４の温度Ｔ（平均温度Ｔ２）を推定してもよい。
【００３１】
以上、いくつかの具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書又は図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものである。
【符号の説明】
【００３２】
１０：半導体モジュール
１２：第１半導体素子
１２ａ、１２ｂ：主電極
１２ｃ：信号電極
１２ｄ：第１温度センスダイオード
１２ｅ：ＩＧＢＴ構造
１２ｆ：ダイオード構造
１２ｇ：第１アノード信号電極
１２ｈ：第１カソード信号電極
１４：第２半導体素子
１４ａ、１４ｂ：主電極
１４ｃ：信号電極
１４ｄ：第２温度センスダイオード
１４ｅ：ＩＧＢＴ構造
１４ｆ：ダイオード構造
１４ｇ：第２アノード信号電極
１４ｈ：第２カソード信号電極
１６：第１導体板
１８：第２導体板
２０：封止体
２２：第２電力端子
２４：第１電力端子
２６、２８：信号端子
２６ａ：第１温度センス信号端子
２６ｇ：第１ゲート信号端子
２８ｇ：第２ゲート信号端子
２８ｋ：第２温度センス信号端子
３０：コントローラ
３２：ゲート制御部
３４：温度モニタ部
３６：定電流源
３８：過熱検知部
５０：温度センサ
５２：冷却装置
５２ａ：供給口
５２ｂ：排出口
Ｐ：冷媒
Ｔ：半導体素子の温度
Ｔ１：温度モニタ部による平均温度
Ｔ２：温度センサによる平均温度
ＴＲ：過熱検知基準値
Ｖｆ：順方向電圧
ΔＴｒ：乖離温度基準値
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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