[发明专利]功率模块

说明书

提供能够利用由将多个元件进行层叠带来的优点，并且不使用复杂的结构就能够降低分流电压带给控制元件的不良影响的功率模块。第2半导体开关元件(141b)与第1半导体开关元件(141a)串联连接，在厚度方向上与第1半导体开关元件(141a)至少局部地层叠。第1控制元件(102)对第1半导体开关元件(141a)以及第2半导体开关元件(141b)进行控制，参照分流电压而进行过电流保护动作。第1控制元件(102)在面内方向上与第1半导体开关元件(141a)以及第2半导体开关元件(141b)错开地配置。

技术领域

本发明涉及功率模块，特别地，涉及具有对第1半导体开关元件以及第2半导体开关元件进行控制的第1控制元件的功率模块。

背景技术

日本特开2005-277014号公报(专利文献1)公开了用于使负载进行动作的半导体装置。该半导体装置具有第1支撑板、第1支撑板之上的第1半导体开关元件、第1半导体开关元件之上的第2支撑板、第2支撑板之上的第2半导体开关元件、第2半导体开关元件之上的第3支撑板和第3支撑板之上的控制元件。第1半导体开关元件以及第2半导体开关元件彼此串联连接。在动作时，第1支撑板与直流电源的正侧端子连接，第3支撑板与直流电源的接地端子连接。第3支撑板能够作为控制元件的接地电极。控制元件对第1半导体开关元件以及第2半导体开关元件赋予控制信号，使第1半导体开关元件和第2半导体开关元件交替地进行通断动作。

通过如上所述将多个元件沿厚度方向层叠，从而获得各种优点。例如，能够减小半导体装置的平面尺寸。另外，能够简化元件间的配线构造。

日本特开2020-014315号公报(专利文献2)公开了功率半导体元件。该功率半导体元件具有：高电位侧开关元件；与高电位侧开关元件串联连接的负载侧开关元件；对高电位侧开关元件的通断驱动进行控制的高电位侧控制电路；对低电位侧开关元件的通断驱动进行控制的低电位侧控制电路；以及电流检测电路。流过低电位侧开关元件的电流通过在负载侧开关元件与具有基准电位的线路之间连接的分流电阻而被转换为分流电压。电流检测电路在分流电压超过了预先设定的阈值的情况下，检测出产生了过电流，向驱动电路发送过电流检测信号。驱动电路如果接收到过电流检测信号，则使低电位侧开关元件断开。由此，能够进行过电流保护动作。

专利文献1：日本特开2005-277014号公报

专利文献2：日本特开2020-014315号公报

在上述日本特开2005-277014号公报的技术中，作为低电位侧开关元件的第2半导体开关元件的基准电位侧(与作为高电位侧开关元件的第1半导体开关元件连接侧的相反侧)的电位与第3支撑板的电位相等。另一方面，控制元件的基准电位也与第3支撑板的电位相等。因此，低电位侧开关元件的基准电位侧的电位与控制元件的基准电位相等。因此，如果在低电位侧开关元件的基准电位侧与基准电位之间安装了分流电阻，则与分流电压的变动相应地，控制元件的基准电位也发生变动。由于该电位变动，在控制元件的配线流过过大的电流，由此，有时产生热破坏。通过使用浮置电源作为对控制元件进行驱动的电源而避免该电流的产生。但是，浮置电源的利用会使半导体装置的电路复杂化。为了避免这样的复杂化的问题，在使用分流电阻的情况下，通常，使用低电位侧开关元件的基准电位侧与控制元件的基准电位部分未被短路的结构。

发明内容

根据本发明人的研究，即使在使用上述这样的结构时，在多个元件全部被层叠起来的情况下，分流电压的变动也经由元件间的电容耦合而导致控制元件的基准电位的变动。该电位变动的大小需要被抑制在能够充分避免上述热破坏这样的问题的程度。这会导致半导体装置能够产生的电流的大小受到限制。本发明就是为了解决上述这样的课题而提出的，其目的在于，提供能够利用由将多个元件进行层叠带来的优点，并且不使用复杂的结构就能够降低分流电压带给控制元件的不良影响的功率模块。