具有功率半导体模块寿命检测功能的马达驱动装置制造方法及图纸

在马达驱动装置中，通过在功率半导体模块的内部内置预测布线的脱落的装置，从而能够在布线脱落之前，预知布线脱落的时期将近。通过这样，来明确马达驱动装置等电力机器中所使用的功率半导体模块的更换时期，预防马达驱动装置的动作中发生不良。功率半导体模块（１）是安装有功率半导体芯片（２）的模块，功率半导体芯片（２）在功率半导体的电极（３）中具有主电路布线（４）与虚设布线（５），且将虚设布线的连接强度设定为较弱。

【技术实现步骤摘要】
具有功率半导体模块寿命检测功能的马达驱动装置
本专利技术涉及一种使用对功率半导体芯片进行布线所形成的功率半导体模块，进行马达驱动的马达驱动装置。
技术介绍
驱动马达等电力机器的驱动电路中，为了控制驱动电流，而使用具有功率半导体芯片的功率半导体模块。该具有功率半导体芯片的功率半导体模块，通过进行间歇通电来进行驱动电流的控制。人们发现如果长期进行这样的间歇通电，由于电极与引线之间的线膨胀率差等原因，同时伴随着运行时的急剧温度变化的反复进行，接合界面中产生线膨胀率差等所引起的热应力，尤其是如果引线的线径较粗，引线自身的刚性也会增加。从而表现出显著的接合界面的热应力，很容易发生接合面中的引线脱落等损害，存在对功率循环、热循环的耐性降低这一问题(例如，特开2003-303845号公报)。因此，在功率半导体模块的内部进行连接的主电路布线与半导体芯片的接合面(电极面)恶化，主电路布线从半导体芯片的电极上脱落，在向电力机器供电时产生障碍。该布线从电极上的脱落，依赖于半导体芯片的温度变化量以及温度变化次数，另外，因为这些还依赖于通电的间歇状态以及使用环境，所以由于使用方法不同而存在差别，很难确定其发生时期。因此，历来，将加载给功率半导体芯片的最大负荷，假设为在某个一定的周期中使用，计算出寿命。如上所述，在根据加载给功率半导体芯片的最大负荷，来计算出功率半导体模块的寿命的情况下，存在以下问题：如果实际上所加载的负荷比设想的负荷或功率周期小，那么功率半导体芯片在还没有充分使用的状态下就会被更换，另外，如果在实际上所加载的负荷相反，比设想的负荷或功率周期要大的使用状态下，功率半导体芯片在根据计算寿命来进行更换之前就会损-->坏。因此，人们希望通过正确地判断功率半导体芯片的功率周期寿命，在到达半导体寿命末期之前，有效地使用功率半导体模块，且能够在发生意外的情况下之前，更换功率半导体模块进行预防保全。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于，以预知主电路布线的脱落为目的，根据主电路布线的脱落，对功率半导体模块以及使用功率半导体模块的马达驱动装置的动作不良进行预防。本专利技术通过在功率半导体模块的内部内置预测主电路布线的脱落的装置，从而能够在主电路布线脱落之前，预知主电路布线的脱落时期将近。通过这样，来明确马达驱动装置等电力机器中所使用的功率半导体模块的更换时期，预防马达驱动装置的动作中发生不良。本专利技术的马达驱动装置，是具有安装有功率半导体芯片的模块的马达驱动装置，功率半导体芯片，具有与该功率半导体芯片的电极相连接的主电路布线以及虚设布线，由功率半导体芯片模块来进行用来驱动马达的整流动作及/或开关动作。主电路布线与功率半导体芯片的电极相连接，在功率半导体芯片与外部之间进行通电。另一方面，虚设布线是用来预知主电路布线的脱落而设置的布线，不对主电路布线的通电带来影响，即使将该虚设布线从电极上剥离，也不会对主电路布线的通电带来障碍。虚设布线除了与主电路布线连接在同一个电极上之外，在看作是呈同样的温度变化的环境下，也可以连接在与主电路布线所连接的电极不同的电极上。在温度变化等使用环境相同的主电路布线与虚设布线中，假设这些布线与电极之间的连接中的恶化在同样的状况下发展。此时，根据虚设布线的脱落就可以预知主电路布线的脱落。本专利技术的虚设布线与电极之间的连接强度，比主电路布线与电极之间的连接强度低。由于连接强度较低的布线先脱落，因此，通过将虚设布线的连接强度设定为较低，使得虚设布线比主电路布线先脱落，通过这样，能够在-->主电路布线脱落之前，可靠地预知主电路布线的脱落。另外，还可以连接多根虚设布线，这些虚设布线的连接强度相同或不同。在连接有连接强度相同的多根虚设布线的情况下，即使在由于实际的连接强度或脱落现象的偏差引起各个虚设布线的脱落发生变化的情况下，也能够通过检测出任一个虚设布线的脱落，来可靠地预知主电路布线的脱落。另外，在连接有连接强度不同的多个虚设布线的情况下，通过顺次检测出虚设布线的脱落，能够得知恶化状态。布线与电极之间的连接，可以通过引线接合法或软钎焊来进行。在通过引线接合法来进行布线与电极之间的连接的情况下的状态是，将主电路布线以及虚设布线通过引线接合来与电极连接起来，通过让主电路布线的接合条件与虚设布线的接合条件不同，来使得虚设布线的连接强度与主电路布线的连接强度不同。另外，该接合条件，是加载给主电路布线与虚设布线的加压力，及/或加载给主电路布线与虚设布线的的超声波功率。通过调整接合条件，能够将虚设布线的连接强度设定为比主电路布线的连接强度低。另外，作为调整连接强度的方法，将主电路布线以及虚设布线通过引线接合来与电极连接起来，让主电路布线的线径与虚设布线的线径不同。在同样的接合条件下引线接合不同的线径的布线的情况下，由该线径引起连接强度中产生差异。通过将虚设布线的线径设置为比主电路布线的线径大，能够使得虚设布线的连接强度较弱。另外，在通过软钎焊进行布线与电极之间的连接的情况下的状态是，将主电路布线以及虚设布线通过软钎焊来与电极连接起来，通过让主电路布线的软钎焊条件与虚设布线的软钎焊条件不同，来使得虚设布线的连接强度与主电路布线的连接强度不同。另外，软钎焊条件可以是软钎焊面积或软钎焊长度。通过将虚设布线的软钎焊面积设定为较狭窄，将软钎焊长度设定为较短，能够将虚设布线的连接强度设定为较弱。本专利技术的马达驱动装置，具有检测出虚设布线与电极之间的连接状态的检测装置。检测装置经光电耦合器输出检测信号。通过该检测信号，能够检-->测出设置在功率半导体模块中的虚设布线从电极上脱落，通过这样来预知主电路布线从电极上的脱落。能够由该预知来把握、管理功率半导体模块更换时期。另外，本专利技术的马达驱动装置，根据检测信号来通知消息，能够对寿命将近或功率半导体模块的更换时期进行通知。由于马达驱动装置能够通过检测出虚设布线的脱落，来预知主电路布线的脱落，因此，能够在发生马达驱动的动作不良之前，更换半导体模块，对动作不良进行预防。通过本专利技术，能够预知主电路布线的脱落。另外，根据主电路布线的脱落，还能够预防功率半导体模块以及使用功率半导体模块的马达驱动装置的动作不良。通过附图中所示的本专利技术的典型实施方式的详细说明，能够进一步明确本专利技术的上述目的、特征及优点，以及其他目的、特征及优点。附图说明图1为说明本专利技术的功率半导体模块的概要的示意图；图2a为说明本专利技术的主电路布线与虚设布线的连接状态的示意图；图2b为说明本专利技术的主电路布线与虚设布线的连接状态的示意图；图3a为说明本专利技术的设有多根虚设布线的例子；图3b为说明本专利技术的设有多根虚设布线的例子；图3c为说明本专利技术的设有多根虚设布线的例子；图4a为说明使布线的线径不同的虚设布线的例子的示意图；图4b为说明使布线的线径不同的虚设布线的例子的示意图；图5为说明本专利技术的检测电路的构成例的示意图；图6为说明本专利技术的检测电路的另一个构成例的示意图；图7为说明本专利技术的检测电路的另一个构成例的示意图；图8为详细说明本专利技术的检测电路的电路图。具体实施方式下面对照附图，对本专利技术的实施方式进行详细说明。图1为说明本专利技术的马达驱动装置的功率半导体模块的概要的示意图。-->图1中，功率半导体芯片2具有用来连接布线的电极3。该电极3连接有在功本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种马达驱动装置，具有安装有功率半导体芯片（２）的模块（１），其特征在于：功率半导体芯片（２），具有与该功率半导体芯片（２）的电极（３）相连接的主电路布线（４）以及虚设布线（５），由上述功率半导体芯片模块（１），来进行用来驱动马达的整流动作及／或开关动作。

【技术特征摘要】
JP 2004-3-29 2004-0961751.一种马达驱动装置，具有安装有功率半导体芯片(2)的模块(1)，其特征在于：功率半导体芯片(2)，具有与该功率半导体芯片(2)的电极(3)相连接的主电路布线(4)以及虚设布线(5)，由上述功率半导体芯片模块(1)，来进行用来驱动马达的整流动作及/或开关动作。2.如权利要求1所述的马达驱动装置，其特征在于：上述虚设布线(5)的连接强度，比上述主电路布线(4)的连接强度低。3.如权利要求1或权利要求2所述的马达驱动装置，其特征在于：具有相同的连接强度或不同的连接强度的多根虚设布线(5A、5B)。4.如权利要求1至权利要求3中任一个所述的马达驱动装置，其特征在于：上述主电路布线(4)以及上述虚设布线(5)通过引线接合法连接在电极(3)上，通过让上述主电路布线(4)的接合条件与上述虚设布线(5)的接合条件不同，来使得虚设布线(5)的连接强度与主电路布线(4)的连接强度...

【专利技术属性】
技术研发人员：松原俊介，堀越真一，牧田肇，
申请(专利权)人：发那科株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]