半导体器件制造技术

技术编号:20569235 阅读:29 留言:0更新日期:2019-03-14 11:06
提供一种半导体器件,其具有如下配置,包括:驱动单元,用于根据用于控制上开关元件和下开关元件的驱动的控制信号来驱动上开关元件和下开关元件,该上开关元件和下开关元件串联连接以构成桥接电路;绝缘单元,具有绝缘变压器;以及封装件,用于密封绝缘单元和驱动单元的至少一部分。绝缘单元将与控制信号对应的信号发送到驱动单元侧,同时对该信号进行隔离。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体器件
本专利技术涉及一种半导体器件。
技术介绍
通常,作为将DC电力转换为AC电力的电力转换装置的逆变器用于驱动各种装置中包括的电动机,并且用在电源(例如电力调节器)中。通常,存在已知IPM(智能功率模块),其中包括诸如IGBT(绝缘栅双极晶体管)或MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)的功率器件和驱动功率器件的驱动器IC的逆变器封装在单个封装件中。在使用高电压的电力转换装置中,通常需要隔离输入部分中的信号和高压部分中的主电路以防止电击。图9是示出IPM安装在印刷电路板上的常规逆变器系统的配置的示例的概况的示图。图9所示的逆变器系统110包括MCU(微控制单元)101、光电耦合器102A至102F、光电耦合器103、IPM104和印刷电路板(PCB)105。MCU101、光电耦合器102A至102F、光电耦合器103和IPM104例如通过焊接安装在印刷电路板105上。MCU101将控制信号Sci1至Sci6分别发送到提供相对快速响应的光电耦合器102A至102F。光电耦合器102A至102F在电隔离的同时将所接收的控制信号Sci1至Sci6作为控制信号Sco1至Sco6传送至IPM104。IPM104用作驱动三相无刷DC电动机(未示出)的电动机驱动器,并且具有三个桥接结构(未示出),每个桥接结构形成有上开关器件和下开关器件,每个开关器件配置为IGBT等。在IPM104中,基于所接收的控制信号Sco1至Sco6,驱动器IC驱动上开关器件和下开关器件。以这种方式,IPM104作为逆变器操作。从IPM104将故障信号Fti发送到提供相对慢速响应的光电耦合器103。当发生诸如过电流或过热状态的故障时,发送故障信号Fti。光电耦合器103在电隔离的同时将所接收的故障信号Fti作为故障信号Fto传送到MCU101。这样,可以将故障状态通知给MCU101。引用文献列表专利文献专利文献1:JP-A-2001-156252
技术实现思路
技术问题因此,图9所示的常规逆变器系统110的配置(其中光电耦合器102A至102F以及103布置在低压侧的MCU101和高压侧的IPM104之间)实现控制信号和故障信号的信号隔离,并且防止MCU101的误动作和故障。然而,随着衬底安装面积由于下面给出的原因而增加,逆变器系统110的这种配置使印刷电路板105的尺寸增大,因此阻碍系统实现紧凑性。造成上述问题的原因之一是光电耦合器需要具有确保隔离的端子爬电距离,并且这增大了光电耦合器的封装尺寸。另一原因是需要提供与信号相同数量的光电耦合器。在逆变器系统110的示例中,需要七个光电耦合器。另一原因是光电耦合器需要外部电容器来供电。又一原因是需要在印刷电路板105上的布线图案之间确保隔离距离。专利文献1公开了一种配置,其中印刷电路板布置在IPM上,并且用于隔离PWM信号的光电耦合器安装在印刷电路板上。即使是这种常规配置也存在与上述类似问题。针对上述背景设计,本专利技术的一个目的是提供一种通过减小衬底安装面积来提供紧凑系统的半导体器件。解决问题的手段为了实现上述目的,根据本专利技术的一个方面,一种半导体器件包括:驱动器,配置为根据用于控制经串联连接一起构成桥接电路的上开关器件和下开关器件的驱动的控制信号,驱动上开关器件和下开关器件;具有隔离变压器的绝缘器;以及封装件,其中密封有绝缘器的至少一部分和驱动器的一部分。绝缘器配置为在隔离信号的同时将与控制信号对应的信号发送到驱动器(第一配置)。在根据第一配置的半导体器件中,驱动器可以包括:上驱动器,配置为驱动上开关器件;和下驱动器,配置为驱动下开关器件。绝缘器可以布置在上驱动器和下驱动器之间的位置并与之位于同一平面(第二配置)。根据第一或第二配置的半导体器件还可以包括:发送器,配置为基于所接收的控制信号生成脉冲信号,以将脉冲信号输出到绝缘器(第三配置)。在根据第一至第三配置中的任一个的半导体器件中,驱动器可以配置为将反映驱动状态的检测信号发送到绝缘器。绝缘器可以配置为在隔离的同时将检测信号发送到器件外部(第四配置)。在根据第四配置的半导体器件中,驱动器还可以包括:发送器,配置为基于所接收的控制信号生成脉冲信号,以将脉冲信号输出到绝缘器(第五配置)。根据第四或第五配置的半导体器件还可以包括:接收器,配置为基于从绝缘器馈送的脉冲输出生成信号,以将该信号发送到器件外部(第六配置)。在根据第一至第六配置中任一个的半导体器件中,绝缘器还可以包括:第一线圈,形成在具有半导体层的绝缘衬底的表面上或绝缘衬底中;第二线圈,形成为与第一线圈隔着介电构件相对(第七配置)。在根据第七配置的半导体器件中,第一线圈和第二线圈可以在俯视时彼此重叠布置(第八配置)。在根据第一至第八配置中的任一个的半导体器件中,绝缘器和驱动器均可以配置为芯片(第九配置)。在根据第一至第九配置中的任一个的半导体器件中,上开关器件和下开关器件可以是具有Si衬底的IGBT或MOSFET、或具有SiC衬底或宽带隙型半导体衬底的IGBT或MOSFET(第十配置)。根据本专利技术的另一方面,一种逆变器系统包括:第一至第十配置中的任一个的半导体器件;控制器,配置为将控制信号发送到半导体器件;以及电路板,其上安装有半导体器件和控制器(第十一配置)。根据本专利技术的又一方面,一种装置包括:上述逆变器系统;以及由上述逆变器系统驱动的电动机(第十二配置)。根据本专利技术的又一方面,一种电力转换装置,配置为通过驱动经串联连接一起构成桥接电路的上开关器件和下开关器件来执行电力转换,包括:第一和第二驱动电路芯片,配置为基于与从外部馈入的控制信号对应的信号来驱动上开关器件和下开关器件;绝缘芯片,配置为利用隔离变压器在控制信号与用于驱动第一和第二驱动电路芯片的信号之间隔离;电路板,其上至少安装有绝缘芯片;以及封装件,其中密封有电路板的至少一部分、绝缘芯片的一部分以及第一和第二驱动电路芯片的一部分。绝缘芯片在俯视时布置在第一和第二驱动电路芯片之间的区域中(第十三配置)。在根据第十三配置的电力转换装置中,绝缘芯片可以包括:第一线圈,形成在具有半导体层的绝缘衬底的表面上或绝缘衬底中;第二线圈,形成在介电构件的表面上或介电构件中,以隔着介电构件与第一线圈相对(第十四配置)。在根据第十三或第十四配置的电力转换装置中,电路板可以包括连接到引线端子的金属岛(metalisland)(第十五配置)。在根据第十三或第十四配置的电力转换装置中,电路板可以包括绝缘印刷电路板(第十六配置)。在根据第十三或第十四配置的电力转换装置中,电路板可以包括连接到引线端子的金属岛和绝缘印刷电路板(第十七配置)。在根据第十三至第十七配置中的任一个的电力转换装置中,电路板还可以在其上安装有发送-接收芯片,其配置为发送和接收控制信号(第十八配置)。在根据第十三至第十八配置中的任一个的电力转换装置中,第一和第二驱动电路芯片可以安装在共用岛上(第十九配置)。本专利技术的有益效果利用本专利技术,可以通过减小衬底安装面积来减小系统的尺寸。附图说明图1是示出根据本专利技术的一个实施例的逆变器系统的概略配置的示图;图2是示出根据本专利技术的一个实施例的IPM的电路配置的示图;图3是示出根据本专利技术的一个实施例的发送-接收IC和绝缘器的配置的示图;图4是示本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种半导体器件,包括:驱动器,配置为根据用于控制经串联连接一起构成桥接电路的上开关器件和下开关器件的驱动的控制信号,驱动所述上开关器件和所述下开关器件;绝缘器,具有隔离变压器;以及封装件,其中密封有所述绝缘器的至少一部分和所述驱动器的一部分,其中所述绝缘器配置为在隔离与所述控制信号对应的信号的同时将所述信号发送到所述驱动器。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.07.01 JP 2016-1315391.一种半导体器件,包括:驱动器,配置为根据用于控制经串联连接一起构成桥接电路的上开关器件和下开关器件的驱动的控制信号,驱动所述上开关器件和所述下开关器件;绝缘器,具有隔离变压器;以及封装件,其中密封有所述绝缘器的至少一部分和所述驱动器的一部分,其中所述绝缘器配置为在隔离与所述控制信号对应的信号的同时将所述信号发送到所述驱动器。2.根据权利要求1所述的半导体器件,其中:所述驱动器包括配置为驱动所述上开关器件的上驱动器和配置为驱动所述下开关器件的下驱动器,并且所述绝缘器布置在所述上驱动器和所述下驱动器之间的位置并与所述上驱动器和所述下驱动器位于同一平面。3.根据权利要求1或2所述的半导体器件,还包括:发送器,配置为基于所接收的控制信号生成脉冲信号,以将所述脉冲信号输出到所述绝缘器。4.根据权利要求1至3中任一项所述的半导体器件,其中:所述驱动器配置为将反映驱动状态的检测信号发送到所述绝缘器,并且所述绝缘器配置为在隔离的同时将所述检测信号发送到器件外部。5.根据权利要求4所述的半导体器件,其中:所述驱动器还包括:发送器,配置为基于所接收的检测信号生成脉冲信号,以将该脉冲信号输出到所述绝缘器。6.根据权利要求4或5所述的半导体器件,还包括:接收器,配置为基于从所述绝缘器馈送的脉冲输出生成信号,以将该信号发送到器件外部。7.根据权利要求1至6中任一项所述的半导体器件,其中:所述绝缘器还包括:第一线圈,形成在具有半导体层的绝缘衬底的表面上或所述绝缘衬底中;和第二线圈,形成为与所述第一线圈隔着介电构件相对。8.根据权利要求7所述的半导体器件,其中:所述第一线圈和所述第二线圈在俯视时彼此重叠布置。9.根据权利要求1至8中任一项所述的半导体器件,其中:所述绝缘器和所述驱动器均配置为芯片。10.根据权利要求1至9中任一项所述的半导体器件,其中:所述上开关器件和所述下开关器件是具有Si衬底的...

【专利技术属性】
技术研发人员:安东基浩
申请(专利权)人:罗姆股份有限公司
类型:发明
国别省市:日本,JP

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