半导体模块制造技术

本发明专利技术的半导体模块包括：半导体基体；开关元件，其具有第一电极、第二电极、以及栅电极，并通过向所述栅电极施加规定的栅极电压来进行所述第一电极·所述第二电极间的导通/断开；控制电路部，其控制所述栅极电压；以及电流检测元件，其检测流通于所述开关元件的所述第一电极·所述第二电极间的电流，其中，所述开关元件、所述控制电路部、以及所述电流检测元件被搭载于所述半导体基体，所述电流检测元件是罗氏线圈。本发明专利技术的半导体模块具有：即使开关元件在因制造偏差而使栅极电压的阈值各不相同，也能够分别掌握适当的阈值，并能够分别进行适当的导通/断开控制等效果。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体模块
本专利技术涉及半导体模块。
技术介绍
以往，一种封装了用于控制开关元件的导通/断开的开关元件及进行该驱动控制的驱动电路的半导体装置(半导体模块)已被普遍认知(例如，参照专利文献1)。以往的半导体模块中的开关元件控制电路900如图22所示，为了控制开关元件800的导通/断开，其具备控制栅极电压的栅极电压控制部920。所述开关元件控制电路900通过控制栅极电压就能够对开关元件800的导通/断开进行控制。【先行技术文献】【专利文献1】国际公开第2012/153459号有时即使想要均匀地制造开关元件，也可能会各自产生偏差。有时在进行开关的栅极电压的阈值电压中也可能会分别产生微妙的偏差。然而，搭载了开关元件的以往的半导体模块并没有考虑到分别对应开关元件的特性偏差来发挥最佳性能。近年来，能够通过加快开关速度来减小开关损耗的开关元件控制电路已成为了行业需求。而作为一种用于实现上述需要的方法，可以想到的是：通过将稍微超过阈值电压的栅极电压施加于进行导通/断开控制的栅电极来缩短开启(TurnON)期以及关断(TurnOFF)期,从而加快开关速度，并减小开关损耗。但是，由于开关元件的阈值电压有时会因开关元件的制造误差而发生变动，因此就很难将稍微超过阈值电压的栅极电压施加于开关元件的栅电极。这样一来，由于难以加快开关速度，因此就会存在难以减小开关损耗的问题。另外，当开关元件的阈值电压在因开关元件的制造误差而朝着更高于设计上的阈值电压的方向变动时，即便是将稍微超过设计上的阈值电压的栅极电压施加于栅电极，开关元件也有可能不会变为导通状态，这样也会出现无法控制开关元件的导通/断开的问题。特别是在诸如氮化镓(GaN)等的绝对最大额定电压与阈值电压之间的差是较小的情况下，上述问题就会尤为显著。另外，在理论上，也可以在编入于开关元件控制电路前对开关元件的阈值电压进行测定，并根据测定后的阈值电压来决定栅极电压。但是，由于一般来说开关元件是被大量生产的，因此如果想要对生产后的开关元件其各自的阈值电压进行测定，就会存在着工作变得非常地繁琐，且难以提高生产性的问题。因此，本专利技术为了解决上述问题，目的是提供一种半导体模块，其具备开关元件控制电路，所述开关元件控制电路能够达成：减小开关元件的开关损耗、对开关元件的导通/断开进行适当的控制、提高生产性、小型化中的至少一种。
技术实现思路
【1】本专利技术的半导体模块具备：半导体基体；开关元件，其具有第一电极、第二电极、以及栅电极，并通过向所述栅电极施加规定的栅极电压来进行所述第一电极·所述第二电极间的导通/断开；控制电路部，其控制所述栅极电压；以及电流检测元件，其检测流通于所述开关元件的所述第一电极·所述第二电极间的电流，其中，所述开关元件、所述控制电路部、以及所述电流检测元件被搭载于所述半导体基体，并且所述电流检测元件是罗氏(Rogowski)线圈。【2】在本专利技术的半导体模块中，所述控制电路部被构成为：将测定模式与控制模式切换实施，所述测定模式用于测定将所述开关元件导通/断开的所述栅极电压，所述控制模式用于控制所述开关元件的导通/断开，并且所述控制电路部具有：在所述测定模式中，对所述开关元件的所述第一电极提供电流的阈值电压测定用电源；在所述测定模式中，控制所述栅极电压从而使得所述栅极电压段差变化，并在所述控制模式中，为了控制所述开关元件的导通/断开而对所述栅极电压进行控制的栅极电压控制部；在所述测定模式中，根据通过所述电流检测元件得到的流通于所述第一电极·所述第二电极间的电流的检测结果来判定所述开关元件的导通/断开状态的导通/断开状态判定部；以及在所述测定模式中，对与所述阈值电压相关联的栅极电压关联信息进行存储的存储部，其中，所述栅极电压控制部构成为：在所述控制模式中，当将所述开关元件设为导通状态时，根据存储在所述存储部的所述栅极电压关联信息来控制所述栅极电压。【3】在本专利技术的半导体模块中，能够使用氮化镓基半导体基体来作为所述半导体基体。【4】在本专利技术的半导体模块中，所述开关元件能够通过将常开的氮化镓半导体开关与常关的半导体开关组合后组成，所述常开的氮化镓半导体开关是以所述氮化镓基半导体基体为材料，所述常关的半导体开关被级联(cascade)连接于所述氮化镓半导体开关且对所述氮化镓半导体开关进行导通/断开。【5】在本专利技术的半导体模块中，所述半导体基体为平板状，并且所述开关元件与所述罗氏线圈能够配置为：从垂直方向看，与所述平板不重叠。【6】在本专利技术的半导体模块中，所述半导体基体为平板状，并且所述开关元件与所述罗氏线圈能够配置为：从垂直方向看，与所述平板重叠。【7】本专利技术的半导体模块是上述的半导体模块，其中，所述半导体基体具备：布线，所述布线处流通着在所述开关元件的所述第一电极·所述第二电极间流通的电流；以及所述布线的周边布线，其中，能够将所述周边布线作为所述罗氏线圈。专利技术效果本专利技术的半导体模块具备：开关元件；控制电路部，其控制开关元件的栅极电压；以及电流检测元件，其检测流通于所述开关元件的电流。因此，即使开关元件在因制造误差而使栅极电压的阈值各自不同，也能够分别掌握合适的阈值，并且能够分别进行适当的导通/断开控制。此外，电流检测元件是罗氏线圈，其能够对作为对象的开关元件进行非接触式测定。因此，即使栅极电压的阈值由于细微差异而产生偏差，也能够在不给开关元件带来不良影响的情况下分别高精度地进行测定。本专利技术的半导体模块的开关元件、控制电路部、以及电流检测元件被搭载于所述半导体基体。因此，就能够便于将整体作为半导体模块来进行处理。此外，能够通过半导体工艺在半导体基体上制造开关元件或控制电路等元件的至少一部分，并且制造容易小型化。即使是在将罗氏线圈等作为分立的器件的情况下，也能够容易地将其搭载于半导体基体上。即使是在将半导体模块作为大电流或高电压的开关来进行使用的情况下，也能够通过使用罗氏线圈或在半导体基体上搭载开关元件等来使模块整体大幅度地小型化。附图说明图1是展示实施方式涉及的半导体模块1的电路图。图2是用于说明实施方式涉及的开关元件控制电路100的测定模式的简图。图3是用于说明实施方式涉及的开关元件控制电路100的控制模式的简图。图4是将稍微超过阈值电压的栅极电压施加于栅电极时的效果说明图。其中，图4(a)是展示在比较例涉及的开关元件控制电路中对栅电极施加栅极电压时的栅极·源极间电压的时间变化的图表，图4(b)是展示在实施方式涉及的开关元件控制电路100中对栅电极施加稍微超过阈值电压的栅极电压时的栅极·源极间电压的时间变化的图表。图4(c)(d)(e)是施加的栅极电压的说明图。图5是实施方式中的测定模式的说明图。图6是变形例中的测定模式的说明图。图7是栅极电压控制(电路)部20的说明图。图8(a)是实施方式涉及的罗氏线圈的原理说明图，图8(b)是相同芯片类型的罗氏线圈的说明图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体模块，其特征在于，包括：/n半导体基体；/n开关元件，其具有第一电极、第二电极、以及栅电极，并通过向所述栅电极施加规定的栅极电压来进行所述第一电极·所述第二电极间的导通/断开；/n控制电路部，其控制所述栅极电压；以及/n电流检测元件，其检测流通于所述开关元件的所述第一电极·所述第二电极间的电流，/n其中，所述开关元件、所述控制电路部、以及所述电流检测元件被搭载于所述半导体基体，/n所述电流检测元件是罗氏线圈。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种半导体模块，其特征在于，包括：
半导体基体；
开关元件，其具有第一电极、第二电极、以及栅电极，并通过向所述栅电极施加规定的栅极电压来进行所述第一电极·所述第二电极间的导通/断开；
控制电路部，其控制所述栅极电压；以及
电流检测元件，其检测流通于所述开关元件的所述第一电极·所述第二电极间的电流，
其中，所述开关元件、所述控制电路部、以及所述电流检测元件被搭载于所述半导体基体，
所述电流检测元件是罗氏线圈。


2.根据权利要求1所述的半导体模块，其特征在于：
其中，所述控制电路部被构成为：
将测定模式与控制模式切换实施，所述测定模式用于测定将所述开关元件导通/断开的所述栅极电压，所述控制模式用于控制所述开关元件的导通/断开，
所述控制电路部具有：
在所述测定模式中，对所述开关元件的所述第一电极提供电流的阈值电压测定用电源；
在所述测定模式中，控制所述栅极电压从而使得所述栅极电压段差变化，并在所述控制模式中，为了控制所述开关元件的导通/断开而对所述栅极电压进行控制的栅极电压控制部；
在所述测定模式中，根据通过所述电流检测元件得到的流通于所述第一电极·所述第二电极间的电流的检测结果来判定所述开关元件的导通/断开状态的导通/断开状态判定部；以及
在所述测定模式中，对与所述阈值电压相关联的栅极电压关联信息进行存储的存储...

【专利技术属性】
技术研发人员：铃木健一，宫泽亘，
申请(专利权)人：新电元工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP