(57)【要約】【課題】素子全体の温度を検出できるとともに，温度検出用の回路を簡素化できる電子回路装置を提供すること。【解決手段】本発明の電子回路装置１は，半導体素子２１と，半導体素子２１の素子駆動用基板１１と，半導体素子２１と素子駆動用基板１１との間に配置されたシールド板２４とを有する電子回路装置１であって，素子駆動用基板１１における半導体素子２１側の面に設けられ，逆バイアス電圧が印加される赤外線フォトダイオード１２を有し，シールド板２４には貫通孔２５が形成されており，赤外線フォトダイオード１２は，半導体素子２１からの赤外線をシールド板２４の貫通孔２５を通して受ける位置に配置されているものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子と，前記半導体素子の駆動用基板と，前記半導体素子と前記駆動用基板との間に配置されたシールド板とを有する電子回路装置において，
前記駆動用基板における前記半導体素子側の面に設けられ，逆バイアス電圧が印加される赤外線フォトダイオードを有し，
前記シールド板には窓が形成されており，
前記赤外線フォトダイオードは，前記半導体素子からの赤外線を前記シールド板の窓を通して受ける位置に配置されていることを特徴とする電子回路装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電子回路装置において，
前記シールド板の窓は，前記半導体素子と相対する位置に形成されており，
前記赤外線フォトダイオードは，前記シールド板の窓を通して前記半導体素子と相対する位置に配置されていることを特徴とする電子回路装置。
【請求項３】
請求項１に記載の電子回路装置において，
前記半導体素子からの赤外線を一端で受けて他端で前記赤外線フォトダイオードへ向けて照射する光ファイバーを有することを特徴とする電子回路装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，インバータ制御機器等に用いられるインテリジェントパワーモジュール（以下，ＩＰＭ）等に使用される電子回路装置に関する。さらに詳細には，半導体素子とその駆動用基板を有し，半導体素子の温度を監視するための電子回路装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば，モータ駆動回路等のインバータ制御機器において，基板に実装されている半導体素子は通電により発熱する。そのため，一般に放熱板を接続することにより，素子からの放熱を促している。しかしながら，例えば，高負荷運転されるとか高温環境で使用される等により，素子温度が許容範囲を超えて高温となる可能性が無くはない。そこでこのような装置では一般に，半導体素子の温度をモニターするようにしている（例えば，特許文献１参照。）。そして，検出温度が所定の温度を超えた場合には，通電を中止する等の保護動作により，素子の破損を防止するとされている。
【０００３】
この特許文献１の装置では，縦型サブ基板に半導体素子と温度センサとが実装され，それらを囲うように放熱板が配置されている。さらに，その内側にポッティング材が充填されているので，半導体素子と温度センサとの温度差を少なくできるとされている。
【０００４】
あるいは，半導体素子の一部に温度検出用のダイオードを内蔵しているものもある。このようにすれば，半導体素子の温度を直接検出できる。さらに，素子の配置に制限を設けることもない。
【特許文献１】特開２００６−１４０１９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら，前記した従来の特許文献１の装置では，半導体素子から発生した熱はポッティング材を介して温度センサに伝達される。そのため，検出誤差が大きくなるおそれがある。
【０００６】
また，温度検出用のダイオードを素子に内蔵しているものでは，そのダイオードの分だけ素子が大きくなる。例えば，ダイオードが素子全体の面積の１／１０程度を占める場合もある。さらに，素子のうち内蔵されたダイオードの箇所における温度が検出できるのみであり，素子全体の温度を検出することはできない。そのため，素子全体の温度のバラツキを考慮して，保護動作の発動される閾値にある程度余裕を持たせる必要があった。
【０００７】
さらに，例えば３相交流方式のモータの駆動回路に用いられるインバータ制御機器では，素子駆動用のＩＣが実装された素子駆動用基板に対し，６アームの半導体素子基板が接続されている。これは，Ｕ／Ｖ／Ｗの三相のそれぞれに上／下側の制御回路が必要となるからである。そして一般に，これらの各半導体素子基板は，それぞれの素子エミッタ基準で駆動され，共通のＧＮＤを有していない。一方で，各素子温度を検出する回路がそれぞれの素子駆動用基板に設けられているため，各素子に内蔵されたダイオードごとにそれぞれ独立した回路が必要となっていた。例えば，温度検出用の電源回路等がそれぞれ必要であった。この計６アーム分の検出回路を簡素化したいという要望があった。
【０００８】
本発明は，前記した従来の電子回路装置が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，素子全体の温度を検出できるとともに，温度検出用の回路を簡素化できる電子回路装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この課題の解決を目的としてなされた本発明の電子回路装置は，半導体素子と，半導体素子の駆動用基板と，半導体素子と駆動用基板との間に配置されたシールド板とを有する電子回路装置であって，駆動用基板における半導体素子側の面に設けられ，逆バイアス電圧が印加される赤外線フォトダイオードを有し，シールド板には窓が形成されており，赤外線フォトダイオードは，半導体素子からの赤外線をシールド板の窓を通して受ける位置に配置されているものである。
【００１０】
本発明の電子回路装置によれば，赤外線フォトダイオードが，半導体素子からの赤外線をシールド板の窓を通して受ける位置に配置されている。従って，赤外線フォトダイオードが受ける赤外線の量によって，半導体素子の温度を取得できる。半導体素子の発する赤外線の量は，その半導体素子の全体から発せられる熱量に対応しているので，赤外線フォトダイオードによって素子全体の温度を取得できる。
【００１１】
さらに本発明では，赤外線フォトダイオードが半導体素子の駆動用基板に設けられている。例えば，３相交流方式のモータの駆動回路に用いられるインバータ制御機器であっても，制御回路とは異なり，この駆動用基板のＧＮＤはＵ／Ｖ／Ｗの各相に共通である。つまり，各相ごとに電源回路を設ける必要が無く，温度検出用の回路を簡素化することができる。
【００１２】
さらに本発明では，シールド板の窓は，半導体素子と相対する位置に形成されており，赤外線フォトダイオードは，シールド板の窓を通して半導体素子と相対する位置に配置されていることが望ましい。このようになっていれば，赤外線フォトダイオードと半導体素子とは，窓を通して相対する。従って，半導体素子からの赤外線が赤外線フォトダイオードに伝達されるので，素子の温度が容易に検出される。
【００１３】
さらに本発明では，半導体素子からの赤外線を一端で受けて他端で赤外線フォトダイオードへ向けて照射する光ファイバーを有することが望ましい。このようなものであっても，半導体素子からの赤外線が赤外線フォトダイオードに伝達される。従って，素子の温度が容易に検出される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の電子回路装置によれば，半導体素子全体の温度を検出できるとともに，温度検出用の回路を簡素化できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下，本発明を具体化した最良の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，３相交流方式のモータの駆動回路として使用されるＩＰＭに用いられる電子回路装置に本発明を適用したものである。
【００１６】
「第１の形態」
第１の形態の電子回路装置１は，図１に示すように，素子駆動用基板１１とその一面に設置された赤外線フォトダイオード１２を有している。さらに，その赤外線フォトダイオード１２に対面する位置に半導体素子２１が配置される。ここでは，半導体素子２１は，ＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）によりモータへコイル電流を供給するパワー半導体素子である。半導体素子２１は，絶縁基板２２に実装されており，絶縁基板２２の背面（図中下面）には放熱板２３が設けられている。また，素子駆動用基板１１と放熱板２３との間には，ノイズ防止のためのシールド板２４が設けられている。
【００１７】
さらに本形態では，図１に示すように，素子駆動用基板１１，シールド板２４，放熱板２３は互いに所定の間隔をあけて固定されている。また，シールド板２４には，半導体素子２１に対応する部分に貫通孔２５が設けられている。この貫通孔２５が窓に相当する。そして，貫通孔２５をはさんで，半導体素子２１が図中上向きに配置されるとともに，赤外線フォトダイオード１２が図中下向きに配置されている。従って，半導体素子２１と赤外線フォトダイオード１２とは，貫通孔２５を通して相対している。
【００１８】
ここで，３相交流方式のモータの駆動回路では，（Ｕ／Ｖ／Ｗの三相）×（上／下）の計６アーム分の半導体素子２１が設けられる。本形態では，各アームのそれぞれに図１に示すような組み合わせが設けられている。すなわち，１つの素子駆動用基板１１に対して計６個の半導体素子２１と絶縁基板２２との組が接続されている。放熱板２３は各アームに共通でも良い。
【００１９】
素子駆動用基板１１は，各アームの半導体素子２１を制御するものである。温度検出用の部分のみの回路を図示すると，図２に示すように，ＩＣ１５に直接，赤外線フォトダイオード１２が接続される。そして，赤外線フォトダイオード１２には逆バイアス電圧が印加されている。なお，このＩＣ１５は，図１中の素子駆動用基板１１に実装されている回路である。従って，ＧＮＤは全アームで共通であり，電源１６は共通のものが１つあればよい。本形態では，半導体素子２１には，温度検出用の部材は内蔵されていない。
【００２０】
次に，本形態の電子回路装置１による半導体素子温度の検出方法を説明する。半導体素子２１に通電し，モータの駆動を実行させると，半導体素子２１が発熱する。発熱した半導体素子２１からは，その全面から赤外線が放射される。この赤外線の放射量は，半導体素子２１の全体の温度が上がれば上がるほど多い。そして，放射された赤外線の一部は，シールド板２４の貫通孔２５を通って，半導体素子駆動用基板１１の赤外線フォトダイオード１２に照射される。
【００２１】
赤外線フォトダイオード１２は，受けた赤外線の量により電気的特性，特にリーク電流が変化する。ここでは，赤外線フォトダイオード１２の受ける赤外線の量は，半導体素子２１から放射された赤外線の量に対応している。従って，赤外線フォトダイオード１２を流れる電流を検出することにより，半導体素子２１の発している熱の全体量を把握することができる。これにより，半導体素子２１の全体としての温度を取得できる。局所的に高温箇所があれば，それも反映される。
【００２２】
そこで，半導体素子２１の温度の閾値をあらかじめ所定の値に設定しておき，取得された半導体素子２１の温度がその閾値を超えていたら，半導体素子２１の通電を所定時間停止する。これにより，過熱によって半導体素子２１が破損することが防止される。
【００２３】
以上詳細に説明したように本形態の電子回路装置１によれば，半導体素子２１に対面する位置に貫通孔２５を介して赤外線フォトダイオード１２が設置されている。そして，この赤外線フォトダイオード１２によって，半導体素子２１の温度検出を行うようにしている。従って，半導体素子２１に温度検出用のダイオードを内蔵させる必要はない。また，赤外線フォトダイオード１２によって，半導体素子２１から放射される赤外線量をモニターしているので，半導体素子２１の全体の温度が把握できる。従って，温度のバラツキを考慮した閾値とする必要が無く，規定温度ギリギリまで半導体素子２１を使用できる。さらに，各アームの赤外線フォトダイオード１２が素子駆動用基板１１に設けられているので，すべてを共通のＧＮＤに接続することができる。従って，電源１６を全アームで共通のものとすることができ，簡素化された温度検出用の回路とすることができる。
【００２４】
「第２の形態」
第２の形態の電子回路装置２は，図３に示すように，第１の形態の電子回路装置１に加えて，光ファイバー３１を有している。第１の形態と同様の部材には，同じ符号を付して説明を省略する。
【００２５】
光ファイバー３１の一端は貫通孔２５を貫通して，半導体素子２１に対面する位置に固定されている。従って，貫通孔２５は，半導体素子２１に対面する位置に設けられるとともに，光ファイバー３１が貫通できる程度の大きさとすればよい。つまり，図１に示す貫通孔２５より小さくてよい。また，光ファイバー３１の他端は，赤外線フォトダイオード１２に対面する位置に固定されている。
【００２６】
本形態では，赤外線フォトダイオード１２は半導体素子２１の直上に対面して配置される必要はなく，その配置は自由である。素子駆動用基板１１の部品レイアウトの規制となることはない。従って，基板サイズにとって効率的な配置をとることができ，基板サイズの小型化を図ることができる。
【００２７】
本形態では，半導体素子２１から放射された赤外線は，その一部が光ファイバー３１を介して伝達され，赤外線フォトダイオード１２に入射される。従って，第１の形態と同様に，半導体素子２１の温度を取得できる。なお，半導体素子２１から放射された赤外線の全量に対する光ファイバー３１による赤外線量の捕捉率は，回路定数に見込んでおけばよい。
【００２８】
以上詳細に説明したように本形態の電子回路装置２によっても，第１の形態と同様に，半導体素子全体の温度を検出できるとともに，温度検出用の回路を簡素化できる。さらに，第１の形態に比較して，シールド板２４の貫通孔２５をより小さくできるので，ノイズの影響を極力排除することができる。また，赤外線フォトダイオード１２の配置が自由であるので，素子駆動用基板１１の空き領域等に配置することができる。あるいは，より集約した配置とすることができる。従って，素子駆動用基板１１を小型化することができるという効果も得られる。
【００２９】
なお，本形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。
例えば，第１の形態において，貫通孔２５を設ける代わりに，赤外線に対して透明な部材によって塞がれた窓であってもよい。また例えば，第２の形態において，貫通孔２５の位置は半導体素子２１の直上の位置に限らない。適切に光ファイバー３１を通すことができればよい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】第１の形態の電子回路装置の概略構成を示す側面図である。
【図２】温度検出用回路の概略構成を示す回路図である。
【図３】第２の形態の電子回路装置の概略構成を示す側面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１，２  電子回路装置
１１  素子駆動用基板
１２  赤外線フォトダイオード
２１  半導体素子
２４  シールド板
２５  貫通孔
【図１】
2008262946.tif 000003
【図２】
2008262946.tif 000004
【図３】
2008262946.tif 000005