本發(fā)明涉及對半橋(half bridge)、和用于驅(qū)動(dòng)半橋的半導(dǎo)體集成電路進(jìn)行樹脂密封而成的半導(dǎo)體模塊的測試方法以及半導(dǎo)體模塊，特別涉及對以電機(jī)為代表的電感負(fù)載進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的半導(dǎo)體模塊的測試方法以及半導(dǎo)體模塊。

背景技術(shù)：

專利文獻(xiàn)1公開了將包括電源開關(guān)在內(nèi)的半橋、和用于驅(qū)動(dòng)半橋的半導(dǎo)體集成電路內(nèi)置在1個(gè)樹脂封裝件中的半導(dǎo)體模塊以及使用了該半導(dǎo)體模塊的逆變器電路。根據(jù)專利文獻(xiàn)1，使得用于連接電源開關(guān)和半導(dǎo)體集成電路的金屬細(xì)線的連接距離成為最小限度的距離，由此，能夠?qū)崿F(xiàn)電感L值的最小化且抑制產(chǎn)生噪聲，并且能夠防止因在電源開關(guān)的柵極上進(jìn)行電荷的充放電時(shí)所產(chǎn)生的噪聲而造成電源開關(guān)進(jìn)行誤動(dòng)作的情況。

專利文獻(xiàn)1：日本特開2002-057282號公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

但是，僅利用專利文獻(xiàn)1的應(yīng)對方法無法充分地防止噪聲所造成的半導(dǎo)體模塊的誤動(dòng)作。例如，由于受到半導(dǎo)體工藝的精度和粒子(particle)的影響，半導(dǎo)體集成電路的特性具有某種程度的誤差。因此，期待對半導(dǎo)體模塊充分地實(shí)施噪聲應(yīng)對方法且能夠判定是否會(huì)引起噪聲所造成的誤動(dòng)作的測試方法。同時(shí)，期待不容易引起噪聲所造成的誤動(dòng)作的半導(dǎo)體模塊。本發(fā)明提供能夠通過簡單的方法來判定基于噪聲的半導(dǎo)體模塊的誤動(dòng)作耐受程度的測試方法、和能夠更可靠地防止噪聲所造成的誤動(dòng)作的半導(dǎo)體模塊。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式，半導(dǎo)體模塊的測試方法對半導(dǎo)體模塊進(jìn)行測試，所述半導(dǎo)體模塊是至少對第1半橋及第2半橋、和用于驅(qū)動(dòng)所述第1半橋及所述第2半橋的半導(dǎo)體集成電路進(jìn)行樹脂密封而成的，其特征在于，該半導(dǎo)體模塊的測試方法具有： 第1步驟，將構(gòu)成所述第1半橋的第1高側(cè)開關(guān)與第1低側(cè)開關(guān)之間的連接點(diǎn)、和構(gòu)成所述第2半橋的第2高側(cè)開關(guān)與第2低側(cè)開關(guān)之間的連接點(diǎn)連接于檢測部；第2步驟，在所述第1步驟之后，使所述第1高側(cè)開關(guān)成為導(dǎo)通狀態(tài)；第3步驟，在所述第2步驟之后，使所述第1高側(cè)開關(guān)成為截止?fàn)顟B(tài)；以及第4步驟，在所述第3步驟之后，根據(jù)從所述檢測部輸出的信號，檢測所述半導(dǎo)體模塊有無誤動(dòng)作。

根據(jù)本發(fā)明，可提供能夠通過簡單的方法來判定基于噪聲的半導(dǎo)體模塊的誤動(dòng)作耐受程度的測試方法、和能夠更可靠地防止噪聲所造成的誤動(dòng)作的半導(dǎo)體模塊。

附圖說明

圖1是示出包括本發(fā)明的實(shí)施方式的半導(dǎo)體模塊的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的電路圖。

圖2是示出本發(fā)明的實(shí)施方式的半導(dǎo)體模塊的結(jié)構(gòu)圖。

圖3是示出本發(fā)明的實(shí)施方式的半導(dǎo)體模塊的測試裝置的結(jié)構(gòu)圖。

圖4是示出本發(fā)明的實(shí)施方式的半導(dǎo)體模塊的測試方法的圖。

圖5是示出本發(fā)明的實(shí)施方式的半導(dǎo)體模塊的測試方法的圖。

標(biāo)號說明

1：半導(dǎo)體模塊；2：電機(jī)逆變器；3：半導(dǎo)體集成電路；4：控制裝置；5：測試裝置；10：密封樹脂；21：第1半橋；22：第2半橋；23：第3半橋；31：輸出部；32：邏輯部；35：電平移位電路；Q1：第1高側(cè)開關(guān)；Q2：第1低側(cè)開關(guān)；Q3：第2高側(cè)開關(guān)；Q4：第2低側(cè)開關(guān)；Q5：第3高側(cè)開關(guān)；Q6：第3低側(cè)開關(guān)；R1：第1電阻；R2：第2電阻；FET1：第1開關(guān)；FET2：第2開關(guān)。

具體實(shí)施方式

接著，參照附圖來說明本發(fā)明的實(shí)施方式。在以下的附圖的記載中，對相同或類似的部分標(biāo)注相同或類似的標(biāo)號。不過，應(yīng)當(dāng)注意附圖是示意性的圖。另外，以下所示的實(shí)施方式例示了用于使本發(fā)明的技術(shù)思想具體化的裝置和方法，本發(fā)明的實(shí)施方式并不會(huì)使構(gòu)成部件的結(jié)構(gòu)、配置等特定于下述的內(nèi)容。本發(fā)明的實(shí)施方式能夠在權(quán)利要求的范圍內(nèi)施加各種變更。

圖1是示出包括本發(fā)明的實(shí)施方式的半導(dǎo)體模塊的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的電路圖。本實(shí)施方式的半導(dǎo)體模塊1，利用密封樹脂10至少對第1半橋及第2半橋21、22、和用 于驅(qū)動(dòng)第1半橋及第2半橋21、22的半導(dǎo)體集成電路3進(jìn)行樹脂密封而成。半導(dǎo)體模塊1在密封樹脂10的外緣具有多個(gè)用于與外部結(jié)構(gòu)連接的外部端子。例如，高壓端子VBB與600V左右的直流電源V1的正端子連接，第1接地端子GND1和直流電源V1的負(fù)端子一起連接于接地電位等固定電位，第1輸出端子至第3輸出端子U、V、W與三相無刷直流電機(jī)M連接。另外，例如，第1高壓信號端子至第3高壓信號端子HIN1～HIN3及第1低壓信號端子至第3低壓信號端子LIN1～LIN3與控制裝置4連接。此外，半導(dǎo)體模塊1除此之外還有未圖示的端子，但省略這些端子說明。

第1半橋至第3半橋21～23構(gòu)成向三相無刷直流電機(jī)M提供從直流電源V1輸出的直流電的三相電機(jī)逆變器2。第1半橋至第3半橋21～23分別具有第1高側(cè)開關(guān)至第3高側(cè)開關(guān)Q1、Q3、Q5、和第1低側(cè)開關(guān)至第3低側(cè)開關(guān)Q2、Q4、Q6。第1高側(cè)開關(guān)Q1與第1低側(cè)開關(guān)Q2之間的連接點(diǎn)連接于第1輸出端子U。第2高側(cè)開關(guān)Q3與第2低側(cè)開關(guān)Q4之間的連接點(diǎn)連接于第2輸出端子V。第3高側(cè)開關(guān)Q5與第3低側(cè)開關(guān)Q6之間的連接點(diǎn)連接于第3輸出端子W。本實(shí)施方式的高側(cè)開關(guān)和低側(cè)開關(guān)由MOSFET構(gòu)成，但也可以置換成IGBT等開關(guān)半導(dǎo)體元件。第1高側(cè)開關(guān)至第3高側(cè)開關(guān)Q1、Q3、Q5的漏極端子經(jīng)由高壓端子VBB與直流電源V1的正端子連接。第1高側(cè)開關(guān)至第3高側(cè)開關(guān)Q1、Q3、Q5的源極端子與第1低側(cè)開關(guān)至第3低側(cè)開關(guān)Q2、Q4、Q6的漏極端子連接，且分別經(jīng)由第1輸出端子至第3輸出端子U、V、W與三相無刷直流電機(jī)M連接。第1低側(cè)開關(guān)至第3低側(cè)開關(guān)Q2、Q4、Q6的源極端子經(jīng)由第1接地端子GND1與直流電源V1的負(fù)端子連接。各開關(guān)的柵極端子經(jīng)由各高壓信號端子HIN1～HIN3及各低壓信號端子LIN1～LIN3與半導(dǎo)體集成電路3連接。

半導(dǎo)體集成電路3是根據(jù)由微處理器構(gòu)成的控制裝置4所生成的驅(qū)動(dòng)指令信號對三相電機(jī)逆變器2進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的逆變器驅(qū)動(dòng)裝置。半導(dǎo)體集成電路3連接于第1高側(cè)開關(guān)至第3高側(cè)開關(guān)Q1、Q3、Q5各自的柵極端子及第1低側(cè)開關(guān)至第3低側(cè)開關(guān)Q2、Q4、Q6各自的柵極端子，并且經(jīng)由第1高壓信號端子至第3高壓信號端子HIN1～HIN3及第1低壓信號端子至第3低壓信號端子LIN1～LIN3與控制裝置4連接。

圖2是示出本發(fā)明的實(shí)施方式的半導(dǎo)體模塊的一部分的結(jié)構(gòu)圖。因?yàn)橛糜趯θ嚯姍C(jī)逆變器2的各相進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的半導(dǎo)體集成電路3中的各相的結(jié)構(gòu)彼此等效，所以在此僅對與第1相相關(guān)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明，并省略重復(fù)的說明。本實(shí)施方式的半導(dǎo)體集成 電路3具有與第1高側(cè)開關(guān)Q1的柵極端子連接的高壓側(cè)輸出部31、與高壓側(cè)輸出部31連接的邏輯部32、以及與邏輯部32連接的電平移位電路35。另外，半導(dǎo)體集成電路3具有與邏輯部32及電平移位電路35連接的濾波器33、34、與電平移位電路35連接的脈沖生成部36、與脈沖生成部36連接的輸入部37、與脈沖生成部36及輸入部37連接的穩(wěn)壓器38、以及與第1低側(cè)開關(guān)Q2的柵極端子連接的低壓側(cè)輸出部39。

另外，半導(dǎo)體集成電路3具有自舉(bootstrap)端子VB、驅(qū)動(dòng)電源端子VCC和第2接地端子GND2。在自舉端子VB與第1輸出端子U之間連接有自舉電容器Cb，在自舉端子VB與驅(qū)動(dòng)電源端子VCC之間連接有自舉二極管Db，在驅(qū)動(dòng)電源端子VCC與第2接地端子GND2之間連接有驅(qū)動(dòng)電源V2。

驅(qū)動(dòng)電源V2經(jīng)由自舉二極管Db對自舉電容器Cb進(jìn)行充電。因此，輸出部31、邏輯部32以及濾波器33、34利用在自舉端子VB與第1輸出端子U之間產(chǎn)生的電位差來進(jìn)行工作。

電平移位電路35具有：第1電平移位電路，其由彼此串聯(lián)連接的第1電阻R1和第1開關(guān)FET1構(gòu)成；以及第2電平移位電路，其由彼此串聯(lián)連接的第2電阻R2和第2開關(guān)FET2構(gòu)成。第1電平移位電路輸出使第1高側(cè)開關(guān)Q1成為導(dǎo)通狀態(tài)的信號，第2電平移位電路輸出使第1高側(cè)開關(guān)Q1成為截止?fàn)顟B(tài)的信號。第1電阻R1的一端及第2電阻R2的一端連接于第1自舉端子VB1。第1電阻R1的另一端及第2電阻R2的另一端分別與第1開關(guān)FET1的漏極端子及第2開關(guān)FET2的漏極端子連接。另外，第1電阻R1的另一端經(jīng)由濾波器部33與邏輯部32的置位端子S連接。第2電阻R2的另一端經(jīng)由濾波器部34與邏輯部32的復(fù)位端子R連接。第1開關(guān)FET1的源極端子及第2開關(guān)FET2的源極端子連接于第2接地端子GND2。第1開關(guān)FET1的柵極端子及第2開關(guān)FET2的柵極端子連接于脈沖生成部36。

對半導(dǎo)體模塊1的動(dòng)作進(jìn)行說明。脈沖生成部36根據(jù)經(jīng)由第1高壓信號端子HIN1接收的驅(qū)動(dòng)指令信號，生成使第1高側(cè)開關(guān)Q1導(dǎo)通截止的脈沖信號，向電平移位電路35輸出。具體而言，脈沖生成部36使第1高側(cè)開關(guān)Q1成為導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，向第1開關(guān)FET1輸出高電平的信號、向第2開關(guān)FET2輸出低電平的信號，脈沖生成部36使第1高側(cè)開關(guān)Q1成為截止?fàn)顟B(tài)時(shí)，向第1開關(guān)FET1輸出低電平的信號、向第2開關(guān)FET2輸出高電平的信號。當(dāng)?shù)?開關(guān)及第2開關(guān)FET1、FET2接收脈沖 信號而從截止?fàn)顟B(tài)遷移到導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，第1開關(guān)及第2開關(guān)FET1、FET2的漏極電位從高電平變化成低電平。根據(jù)該漏極電位的變化，邏輯部32從輸出端子Q輸出使第1高側(cè)開關(guān)Q1成為導(dǎo)通狀態(tài)的高電平、或使第1高側(cè)開關(guān)Q1成為截止?fàn)顟B(tài)的低電平的高壓脈沖信號。輸出部31對從邏輯部32輸出的高壓脈沖信號進(jìn)行放大后輸出至第1高側(cè)開關(guān)Q1的柵極端子。

對發(fā)生第1高側(cè)開關(guān)Q1的誤動(dòng)作的機(jī)理進(jìn)行說明。已知在一般的情況下FET具有各種寄生電容，在本實(shí)施方式的第1開關(guān)及第2開關(guān)FET1、FET2的漏極端子與源極端子之間存在用虛線表示的寄生電容。當(dāng)因構(gòu)成電機(jī)逆變器2的各開關(guān)的導(dǎo)通截止動(dòng)作而第1輸出端子至第3輸出端子U、V、W的電位變動(dòng)時(shí)，自舉端子VB的電位受到該影響而發(fā)生較大變化。該電位變動(dòng)造成的噪聲電流流過第1電阻及第2電阻R1、R2和第1開關(guān)及第2開關(guān)FET1、FET2的寄生電容，且第1開關(guān)及第2開關(guān)FET1、FET2的漏極電位與驅(qū)動(dòng)指令無關(guān)地發(fā)生變化。在漏極電位的變化較大的情況下，該變化傳遞至邏輯部32而引起第1高側(cè)開關(guān)Q1的誤動(dòng)作。這樣，在因電平移位電路35的制造方面的誤差而無法充分地抑制漏極電位的變化的情況下，有時(shí)會(huì)產(chǎn)生由噪聲電流引起的第1高側(cè)開關(guān)Q1的誤動(dòng)作。

對半導(dǎo)體模塊的檢查裝置和檢查方法進(jìn)行說明，該半導(dǎo)體模塊的檢查裝置和檢查方法檢查針對上述那樣的噪聲的安全性。圖3是示出本發(fā)明的實(shí)施方式的半導(dǎo)體模塊的測試裝置的結(jié)構(gòu)圖。因?yàn)閷Φ?高側(cè)開關(guān)至第3高側(cè)開關(guān)Q1、Q3、Q5進(jìn)行測試的各相的結(jié)構(gòu)彼此等效，所以在此僅說明第2高側(cè)開關(guān)Q2的誤動(dòng)作測試的結(jié)構(gòu)，并省略重復(fù)的說明。本實(shí)施方式的測試裝置5具有：多個(gè)用于與半導(dǎo)體模塊1連接的連接端子、直流電源V3、驅(qū)動(dòng)信號源Vp、以及檢測部DET。直流電源V3被構(gòu)成為能夠輸出與直流電源V1同等的直流電壓。直流電源V3的正端子與高壓端子VBB連接，直流電源V3的負(fù)端子與接地端子GND1、GND2連接并接地。驅(qū)動(dòng)信號源Vp被構(gòu)成為能夠生成與控制裝置4生成的驅(qū)動(dòng)指令信號同等的脈沖信號，且與第1高壓信號端子HIN1即第1高側(cè)開關(guān)Q1的柵極端子連接。檢測部DET具有：將分壓電阻R3、R4串聯(lián)連接而成的I/V轉(zhuǎn)換部、以及對分壓電阻R3、R4的連接點(diǎn)的電壓進(jìn)行檢測的電壓檢測部Vdet。檢測部DET連接于第1輸出端子至第3輸出端子U、V、W與地之間，且對從直流電源V3經(jīng)由高壓端子VBB及第1輸出端子至第3輸出端子U、V、W而流動(dòng)的電流進(jìn)行檢測。第2高壓信號端子及第3高壓信號端子HIN2、HIN3即 第2高側(cè)開關(guān)及第3高側(cè)開關(guān)Q3、Q5的柵極端子、第1低壓信號端子至第3低壓信號端子LIN1～LIN3、以及接地端子GND1、GND2接地。

圖4是示出本發(fā)明的實(shí)施方式的半導(dǎo)體模塊的測試方法的流程圖。另外，圖5是示出圖4的第4步驟S4中的半導(dǎo)體模塊的結(jié)構(gòu)圖。因?yàn)橛糜趯θ酂o刷直流電機(jī)M進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的半導(dǎo)體模塊1中的各相的結(jié)構(gòu)彼此等效，所以在此僅對判定第2相的誤動(dòng)作耐受程度的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明，并省略重復(fù)的說明。在第1步驟S1中，半導(dǎo)體模塊1與測試裝置5連接，驅(qū)動(dòng)信號源Vp向第1高側(cè)開關(guān)Q1的柵極端子輸出低電平信號。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，使第1高側(cè)開關(guān)至第3高側(cè)開關(guān)Q1、Q3、Q5和第1低側(cè)開關(guān)至第3低側(cè)開關(guān)Q2、Q4、Q6成為截止?fàn)顟B(tài)。在第2步驟S2中，驅(qū)動(dòng)信號源Vp輸出高電平的信號，且使第1高側(cè)開關(guān)Q1從截止?fàn)顟B(tài)切換到導(dǎo)通狀態(tài)。第1輸出端子及第2輸出端子U、V的電位與高壓端子VBB的電位相等，如圖5的(a)所示，電流從直流電源V3經(jīng)由高壓端子VBB、第1高側(cè)開關(guān)Q1及檢測部DET而流動(dòng)。在第3步驟S3中，驅(qū)動(dòng)信號源Vp輸出低電平的信號，且使第1高側(cè)開關(guān)Q1從導(dǎo)通狀態(tài)切換到截止?fàn)顟B(tài)。此時(shí)，第1輸出端子及第2輸出端子U、V的電位急劇下降，且該影響所造成的噪聲電流流過半導(dǎo)體集成電路3。在第4步驟S4中，根據(jù)在檢測部DET中流過的電流，判定半導(dǎo)體模塊1是否進(jìn)行了誤動(dòng)作。通常，在第2步驟S2中流過的電流在第3步驟S3中被切斷，因此，在電流不會(huì)流過檢測部DET的情況下檢測部DET輸出低電平的信號。但是，當(dāng)?shù)?高側(cè)開關(guān)Q3由于第2步驟及第3步驟S2、S3中產(chǎn)生的噪聲而錯(cuò)誤地導(dǎo)通時(shí)，電流流過檢測部DET而檢測部DET輸出高電平的信號，判定為半導(dǎo)體模塊進(jìn)行了誤動(dòng)作。

換言之，通過以利用上述測試方法使各高側(cè)開關(guān)不會(huì)進(jìn)行誤動(dòng)作的方式構(gòu)成半導(dǎo)體集成電路3，而可構(gòu)成能夠更可靠地防止噪聲所造成的誤動(dòng)作的半導(dǎo)體模塊。具體而言，通過滿足下述情況中的至少一方，而能夠抑制誤動(dòng)作的發(fā)生：使構(gòu)成電平移位電路35的第1電阻及第2電阻R1、R2的電阻值充分地提高的情況；使第1開關(guān)及第2開關(guān)FET1、FET2的寄生電容充分地降低的情況。所需要的電阻值和容量值并不是固定不變的，能夠隨著半導(dǎo)體模塊或電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)而改變。

根據(jù)本實(shí)施方式的半導(dǎo)體模塊的測試方法，測試裝置5通過從驅(qū)動(dòng)信號源Vp輸出脈沖信號而使第1高側(cè)開關(guān)Q1進(jìn)行導(dǎo)通截止動(dòng)作，而使各半橋的輸出端子的電位急劇地變動(dòng)。即，能夠在半導(dǎo)體模塊1中產(chǎn)生與將半導(dǎo)體模塊1應(yīng)用于電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置 中的情況相同的噪聲。另外，測試裝置5利用檢測部DET檢測流過各半橋的輸出端子的電流，且根據(jù)從檢測部DET輸出的信號，判定半導(dǎo)體模塊1有無誤動(dòng)作。本發(fā)明可提供能夠通過簡單的方法來判定基于噪聲的半導(dǎo)體模塊的誤動(dòng)作耐受程度的測試方法，并且能夠提供通過使用測試方法而能夠更可靠地防止噪聲所造成的誤動(dòng)作的半導(dǎo)體模塊。

如上述所述，通過實(shí)施方式記載了本發(fā)明，但應(yīng)當(dāng)理解構(gòu)成本公開的一部分的論述和附圖并不限定本發(fā)明。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，根據(jù)本公開而各種替代實(shí)施方式、實(shí)施例和運(yùn)用技術(shù)是顯而易見的。即，本發(fā)明當(dāng)然包括未在此記載的各種實(shí)施方式等。因此，本發(fā)明的技術(shù)范圍僅取決于基于上述說明的適當(dāng)?shù)臋?quán)利要求的范圍所涉及的發(fā)明特定事項(xiàng)。例如，為了更可靠地判定半導(dǎo)體模塊的誤動(dòng)作耐受程度，如圖4中虛線所示，既可以多次重復(fù)執(zhí)行第2步驟及第3步驟S2、S3之后執(zhí)行第4步驟S4，也可以多次重復(fù)執(zhí)行第2步驟至第4步驟S2～S4。另外，本發(fā)明也能夠應(yīng)用于包括單相電機(jī)逆變器的半導(dǎo)體模塊。