在该半导体装置(1)中，功率半导体元件(2)的发射极电极(5)包括：第1副电极(5a)，形成于半导体基板(3)的表面的包括中央部的区域；以及第2副电极(5b)，形成于半导体基板的表面的不包括中央部的区域。第1键合线(21～23)将第1副电极与发射极端子(13)进行连接。第2键合线(24～26)将第2副电极与发射极端子进行连接。第1以及第2电压检测器(41、42)分别检测第1以及第2副电极与发射极端子之间的电压。能够分别检测在初期劣化的第1键合线和在末期劣化的第2键合线这两方的劣化。第2键合线这两方的劣化。第2键合线这两方的劣化。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体装置以及电力变换装置
[0001]本公开涉及半导体装置以及电力变换装置。
技术介绍
[0002]一般而言，在功率模块中，功率半导体元件的发射极电极经由多个键合线连接于发射极端子。当反复进行功率半导体元件的导通以及截止而反复进行功率半导体元件的发热以及冷却时，起因于键合线与发射极电极的线膨胀系数的差异而键合线发生劣化。
[0003]例如，在国际公开第2018
‑
211735号说明书(专利文献1)中，公开有如下方法：将发射极电极分割为多个副电极，利用电阻部连接各邻接的2个副电极间，利用多个键合线连接各副电极和发射极端子，在某个副电极与发射极端子之间的电压超过阈值电压的情况下，判定为键合线发生了劣化。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1：国际公开第2018
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211735号说明书
技术实现思路
[0007]但是，在专利文献1中，未能分别检测多个键合线中的在初期劣化的线和在末期劣化的线这两方的劣化，精度良好地判定功率模块作为整体而处于劣化的初期还是末期。
[0008]因此，本公开的主要的目的在于提供能够分别检测在初期劣化的键合线和在末期劣化的键合线这两方的劣化的半导体装置以及使用了该半导体装置的电力变换装置。
[0009]本公开的半导体装置具备：半导体元件，包括半导体基板、第1电极、第2电极以及控制电极，使与被施加到控制电极的电压相应的值的电流从第1电极流到第2电极；第1端子；以及多个键合线，将第2电极与第1端子进行连接。第2电极被分割为多个副电极，多个副电极包括：第1副电极，形成于半导体基板的表面的包括中央部的第1区域；以及第2副电极，形成于半导体基板的表面的不包括中央部的第2区域。多个键合线包括：第1键合线，将第1副电极与第1端子进行连接；以及第2键合线，将第2副电极与第1端子进行连接。该半导体装置还具备：第1电压检测器，检测第1副电极与第1端子之间的电压；以及第2电压检测器，检测第2副电极与第1端子之间的电压。
[0010]在该半导体装置中，第1副电极的温度比第2副电极的温度高，所以与第1副电极连接的第1键合线在初期劣化，与第2副电极连接的第2键合线在末期劣化。另外，当第1键合线发生劣化时，第1副电极的电压增大，当第2键合线发生劣化时，第2副电极的电压增大。因而，能够根据第1以及第2电压检测器的检测结果，分别检测在初期劣化的第1键合线和在末期劣化的第2键合线这两方的劣化。
附图说明
[0011]图1是示出实施方式1的半导体装置的结构的图。
[0012]图2是图1的II－II线剖视图。
[0013]图3是用于说明检测图1所示的键合线的劣化程度的方法的电路图。
[0014]图4是示出实施方式2的半导体装置的结构的图。
[0015]图5是示出实施方式3的半导体装置的结构的图。
[0016]图6是示出实施方式4的半导体装置的结构的图。
[0017]图7是示出实施方式5的半导体装置的结构的图。
[0018]图8是示出实施方式6的半导体装置的结构的图。
[0019]图9是示出实施方式7的电力变换系统的结构的图。
[0020]符号说明
[0021]1、50、51、55、60、70、84：半导体装置；2：功率半导体元件；3：半导体基板；3a～3c：电流源；4：集电极电极；5、52：发射极电极；5a～5c、52a～52d：副电极；6：栅极电极；10：底板；11：绝缘层；12：集电极端子；13：发射极端子；14：栅极端子；15、16：监视器端子；21～32：键合线；41～43：电压检测器；45、87：负载；61～63：判定部；64：温度检测部；71：栅极控制部；72：报告部；80：电力变换系统；81：电源；82：电力变换装置；83：主变换电路；85：电压检测部；86：控制电路。
具体实施方式
[0022]实施方式1.
[0023]图1是示出实施方式1的半导体装置1的结构的图。图2是图1的II－II线剖视图。在图1以及图2中，该半导体装置1具备功率半导体元件2。
[0024]功率半导体元件2例如是IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)，包括半导体基板3、集电极电极4(第1电极)、发射极电极5(第2电极)以及栅极电极6(控制电极)。功率半导体元件2使与被施加到栅极电极6的电压相应的值的电流从集电极电极4流到发射极电极5。
[0025]半导体基板3形成为矩形形状。半导体基板3的表面具有在图中的X方向上延伸的边和在图中的Y方向上延伸的边。半导体基板3的厚度方向是图中的Z方向。集电极电极4以覆盖半导体基板3的背面整体的方式形成。
[0026]发射极电极5以及栅极电极6形成于半导体基板3的表面。发射极电极5被分割为3个副电极5a、5b、5c。副电极5a～5c分别形成为长方形形状，副电极5a～5c的长边都朝向图中的Y方向。副电极5a(第1副电极)配置于半导体基板3的表面的中央，副电极5b(第2副电极)配置于副电极5a的一侧(在图中右侧)，副电极4c配置于副电极5a的另一侧(在图中左侧)。
[0027]换言之，半导体基板3的表面被分割为第1～第3区域。第1区域是半导体基板3的表面的包括中央部的区域。第2区域是半导体基板3的表面的不包括中央部的区域，是第1区域的一侧(在图中右侧)的区域。第3区域是第1区域的另一侧(在图中左侧)的区域。第3区域既可以包括半导体基板3的表面的中央部，也可以不包括中央部。
[0028]栅极电极6以覆盖第1区域的图中的上端中央部的方式形成，副电极5a以覆盖第1区域的剩余的部分的方式形成。副电极5b以覆盖第2区域的方式形成，副电极5c以覆盖第3区域的方式形成。
[0029]发射极电极5包含铝、铝硅合金(AlSi)或者金(Au)。为了防止与功率半导体元件2的温度变化相伴的发射极电极5的劣化，有时还在发射极电极5之上进而通过镀敷加工、蒸镀或者溅射形成有镍(Ni)或者铜等金属膜。
[0030]该半导体装置1还具备金属制的底板10和多个键合线21～32。底板10形成为比半导体基板3大的矩形形状。在底板10的表面形成有绝缘层11，在绝缘层11的表面形成有集电极端子12、发射极端子13、栅极端子14以及监视器端子15、16。端子12～16分别例如包含铜(Cu)、铝(Al)等金属材料。
[0031]集电极端子12形成为比半导体基板3大的矩形形状，在从上方观察的情况下配置于底板10的中央部。在集电极端子12的表面的中央部，配置有功率半导体元件2，利用导电性粘接剂(未图示)粘接有集电极电极4。导电性粘接剂例如是焊料、烧结银等。
[0032]发射极端子13(第1端子)形成为带状，在图中的X方向上延伸，以沿着集电极端子12的图中的下侧的1边的方式配置。键合线21～23将副电极5a与发射极端子本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种半导体装置，具备：半导体元件，包括半导体基板、第1电极、第2电极以及控制电极，使与被施加到所述控制电极的电压相应的值的电流从所述第1电极流到所述第2电极；第1端子；以及多个键合线，将所述第2电极与所述第1端子进行连接，所述第2电极被分割为多个副电极，所述多个副电极包括：第1副电极，形成于所述半导体基板的表面的包括中央部的第1区域；以及第2副电极，形成于所述半导体基板的表面的不包括中央部的第2区域，所述多个键合线包括：第1键合线，将所述第1副电极与所述第1端子进行连接；以及第2键合线，将所述第2副电极与所述第1端子进行连接，所述半导体装置还具备：第1电压检测器，检测所述第1副电极与所述第1端子之间的电压；以及第2电压检测器，检测所述第2副电极与所述第1端子之间的电压。2.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，还具备：第2端子以及第3端子；第3键合线，将所述第1副电极与所述第2端子进行连接；以及第4键合线，将所述第2副电极与所述第3端子进行连接，所述第1电压检测器检测所述第2端子与所述第1端子之间的电压，所述第2电压检测器检测所述第3端子与所述第1端子之间的电压。3.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述多个副电极还包括第3副电极，该第3副电极形成于所述半导体基板的表面的与所述第1区域以及所述第2区域不同的第3区域，所述多个键合线还包括第3键合线，该第3键合线将所述第3副电极与所述第1端子进行连接，所述第1副电极以及所述第2副电极各自的宽度比所述第3副电极的宽度小，所述第1键合线以及所述第2键合线各自的数量比所述第3键合线的数量少。4.根据权利要求3所述的半导体装置，其中，所述第1键合线被设置1根，所述第2键合线被设置1根。5.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述半导体装置还具备第3电压检测器，该第3电压检测器检测所述第1副电极与所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：和田幸彦，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：
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