CN105826284B - 电子设备、车载该电子设备的汽车 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电子设备，目的在于消除在对半导体装置的电极和电导体进行接合的接合层产生电迁移即EM而寿命受到限制的课题。内置有开关元件与二极管的并联电路的半导体装置的通电方向为双向，在接合层流动有正向电流的时机和在接合层流动有反向电流的时机切换。正向电流EM被反向电流EM消除，反向电流EM被正向电流EM消除。若积极地利用该现象则能够抑制EM的发展。因此，在正向电流EM过剩时，提高反向电流通电中的接合层的温度。或者通过调整发动机输出来使反向电流流动的频率增大。在反向电流EM过剩时，提高正向电流通电中的接合层的温度。或者通过调整发动机输出来使正向电流流动的频率增大。

Description

电子设备、车载该电子设备的汽车
技术领域
在本发明中，公开一种将在表面露出有电极的半导体装置经由接合层与电导体接合而成的电子设备。另外，公开一种车载该电子设备的汽车。
背景技术
在表面露出有电极的半导体装置将该电极经由接合层与电导体接合而使用。电流在该接合层流动。
若电流在接合层流动，则会产生形成接合层的离子移动的现象。在本说明书中，将该现象称为电迁移(Electro Migration)，简称为EM。若EM发展，则会在接合层产生缺损，电子设备的动作变得不稳定。在专利文献1中公开了抑制EM的发展的技术。在专利文献1的技术中，追加抑制EM的发展的金属层。
专利文献1：日本特开2013－175578号公报
追加金属层的技术需要额外的金属层，这成为成本上升的主要原因。另外，由于需要根据通电方向改变金属的种类，因此也很繁杂。在本说明书中，公开一种不追加金属层就抑制EM的发展的技术。
发明内容
在本说明书所公开的电子设备中，半导体装置的通电方向为双向，随着时间的推移而切换在接合层流动有正向电流的状态和在接合层流动有反向电流的状态。
例如，在图1的(1)所例示的半导体装置10中，IGBT 12和二极管14并联连接，高电位电极16和低电位电极18在半导体装置10的表面露出。高电位电极16经由高电位接合层20与未图示的高电位电导体接合，低电位电极18经由低电位接合层22与未图示的低电位电导体接合。半导体装置10为双向，既存在如(a)所示流动有经由IGBT 12从高电位电极16朝向低电位电极18的电流的情况，也存在如(b)所示流动有经由二极管14从低电位电极18朝向高电位电极16的电流的情况。在过渡状态等，存在低电位电极18的电位暂时成为比高电位电极16高的电位而流动有反向电流的情况。在本说明书中，将从高电位电极16朝向低电位电极18的电流称为正向电流，将在过渡状态等中从低电位电极18朝向高电位电极16的电流称为反向电流。图1的(1)的半导体装置10的通电方向为双向，随着时间的推移而切换流动有正向电流的状态和流动有反向电流的状态。与此相伴，随着时间的推移而切换在接合层20、22流动有正向电流的状态和在接合层20、22流动有反向电流的状态。
在本说明书所公开的电子设备中具备：计算因在接合层流动有正向电流而在接合层产生的EM的发展指数(在本说明书中称为正向电流EM发展指数)与因在接合层流动有反向电流而在接合层产生的EM的发展指数(称为反向电流EM发展指数)之差(称为不平衡EM发展指数)的单元；以及控制装置，该控制装置引发通过利用反向电流EM消除正向电流EM、或者利用正向电流EM消除反向电流EM来抑制EM的发展的现象。该控制装置在正向电流EM发展指数超过反向电流EM发展指数时(称为正向电流EM过剩时)采用使反向电流EM发展指数的增大速度高速化的条件，在反向电流EM发展指数超过正向电流EM发展指数时(称为反向电流EM过剩时)采用使正向电流EM发展指数的增大速度高速化的条件。
在图1的(1)的情况下，在(a)所示的正向电流的通电期间，在接合层20、22，正向电流EM发展，在(b)所示的反向电流的通电期间，在接合层20、22，反向电流EM发展。成为EM的原因的离子的移动方向依存于通电方向而变化。若在产生正向电流EM之后产生反向电流EM，则正向电流EM被反向电流EM消除，在接合层20、22产生的EM的发展指数减少。相同地，若在产生反向电流EM之后产生正向电流EM，则反向电流EM被正向电流EM消除，在接合层20、22产生的EM的发展指数减少。若使正向电流EM发展指数和反向电流EM发展指数符号相同，则二者之差(不平衡量)表示在接合层20、22实际产生的EM的发展指数。
若因在接合层流动有正向电流而在接合层产生的EM的发展指数(正向电流EM发展指数)＞因在接合层流动有反向电流而在接合层产生的EM的发展指数(反向电流EM发展指数)，则可以说正向电流EM过剩。在该情况下，控制装置采用使反向电流EM发展指数的增大速度高速化的条件。若由正向电流导致的EM过剩，则之后采用由反向电流导致的EM的发展指数的增大速度高速化的条件。因此，由正向电流产生的过剩的EM被之后的反向电流消除，之后，EM的不平衡量减少。
相反，如果正向电流EM发展指数＜反向电流EM发展指数，则可以说反向电流EM过剩。在该情况下，控制装置采用使正向电流EM发展指数的增大速度高速化的条件。因此，由反向电流产生的过剩的EM被之后的正向电流消除，之后，EM的不平衡量减少。
根据上述的技术，能够抑制在接合层实际产生的EM(正向电流EM与反向电流EM的不平衡量＝正向电流EM发展指数与反向电流EM发展指数之差的绝对值)发展至较大的绝对值这一情况。
在图1的(1)的情况下，在接合层20和接合层22，沿相同方向流动有相同强度的电流，因此能够认为在接合层20产生的EM和在接合层22产生的EM相同。若着眼于在接合层20产生的EM的不平衡量而以使得该不平衡量减少的方式进行控制，则在接合层22产生的EM的不平衡量也减少。相同地，若着眼于在接合层22产生的EM的不平衡量而以使得该不平衡量减少的方式进行控制，则在接合层20产生的EM的不平衡量也减少。对于本说明书所记载的技术，当有多个接合层的情况下，存在能够通过应用于其中一个接合层而得到有用的结果的情况。技术方案1所记载的技术在半导体装置经由多个接合层与电导体接合的情况下，并非必须应用于所有接合层，有时通过应用于其中一个接合层而带来有用的结果。
图1的(1)的半导体装置10只不过是例示，并不局限于此。例如，图1的(2)示出内置有MOS的半导体装置10α，在该半导体装置10α的情况下，也随着时间的推移而切换在接合层20α、22α流动有正向电流的状态和在接合层20α、22α流动有反向电流的状态。本说明书所记载的技术对于图1的(2)所例示的半导体装置也是有用的。
在图1的(3)的半导体装置10β的情况下，IGBT 12和二极管14的并联电路被串联连接。在该装置的情况下，也随着时间的推移而切换在接合层20β、22β流动有正向电流的状态和在接合层20β、22β流动有反向电流的状态。详细如后述，在图1的(3)的情况下，随着时间的推移而切换(a2)在接合层22β流动有正向电流的状态、(b1)在接合层20β流动有反向电流的状态、(a1)在接合层20β流动有正向电流的状态、(b2)在接合层22β流动有反向电流的状态。在该情况下，在接合层20β流动有正向电流的状态和在接合层22β流动有正向电流的状态错开时间产生，在接合层20β流动有反向电流的状态和在接合层22β流动有反向电流的状态错开时间产生。另外，在接合层20β流动的电流的大小和在接合层20β流动的电流的大小不同。本说明书所记载的技术能够应用于图1的(3)所例示的电子设备、即具备通电方向和通电电流值不同的两个以上接合层20β、22β的设备。另外，如后所述也能够应用于具备三个以上的接合层20β、22β、38β的电子设备。
图1的(1)、(2)所例示的半导体装置构成搭载于电动汽车的双向变换器(兼具升压功能和降压功能)的上臂或者下臂。图1的(3)的半导体装置构成搭载于电动汽车的双向变换器。本说明书所记载的技术能够应用于将电导体与构成搭载于电动汽车的双向变换器的半导体装置接合的接合层。
控制装置对于在正向电流EM过剩时使流动有反向电流时的接合层温度上升、在反向电流EM过剩时使流动有正向电流时的接合层温度上升这一情况是有用的。若接合层温度上升，则EM的发展速度增大。即，EM的发展指数的增大速度高速化。若在正向电流EM过剩时使流动有反向电流时的接合层温度上升，则反向电流通电期间的EM的发展指数的增大速度高速化，正向电流EM过剩的不平衡量在反向电流通电期间缩小，在接合层实际产生的EM减少。相同地，若在反向电流EM过剩时使流动有正向电流时的接合层温度上升，则反向电流EM过剩的不平衡量在正向电流通电期间缩小，在接合层实际产生的EM减少。
控制装置也可以在正向电流EM过剩时使流动有反向电流的机会增大，在反向电流EM过剩时使流动有正向电流的机会增大。详细如后述，存在能够通过调整朝电子设备供给的电压等来控制在半导体装置流动有正向电流还是流动有反向电流的情况。在能够进行该控制的情况下，能够通过在正向电流EM过剩时使流动有反向电流的机会增大而使在接合层产生的EM不平衡量缩小，能够通过在反向电流EM过剩时使流动有正向电流的机会增大而使在接合层产生的EM不平衡量缩小。
当在规定时间内正向电流和反向电流交替流动的情况下，如果使正向电流流动的机会增大则规定时间内的由正向电流导致的EM的发展指数的增大幅度上升。使正向电流通电时的接合层温度上升这一情况、或者使正向电流流动的机会增大这一情况，相当于切换至由正向电流导致的EM的发展指数的增大速度高速化这一条件。为了高速化，也可以并用接合层温度的上升和正向电流流动的机会的增大。相同地，使反向电流通电时的接合层温度上升这一情况、或者使反向电流流动的机会增大这一情况，相当于切换至由反向电流导致的EM的发展指数的增大速度高速化这一条件。也可以并用接合层温度的上升和反向电流流动的机会的增大。
如果在正向电流EM过剩时采用由反向电流导致的EM的发展指数的增大速度高速化的条件，则因反向电流而在接合层产生的EM的发展指数增大，因正向电流而在接合层产生的EM的发展指数和因反向电流而在接合层产生的EM的发展指数变得均衡。相反，如果在反向电流EM过剩时采用由正向电流导致的EM的发展指数的增大速度高速化的条件，则因正向电流而在接合层产生的EM的发展指数增大，因正向电流而在接合层产生的EM的发展指数和因反向电流而在接合层产生的EM的发展指数变得均衡。如果两者均衡，则即便停止采用使增大速度高速化的条件也无妨。
由正向电流导致的EM发展指数超过由反向电流导致的EM发展指数意味着从前者减去后者而得的差加大至第一规定值以上，由反向电流导致的EM发展指数超过由正向电流导致的EM发展指数意味着从前者减去后者而得的差加大至第一规定值以上，由正向电流导致的EM发展指数和由反向电流导致的EM发展指数均衡意味着前者与后者之差的绝对值缩小至第二规定值以下。预先设定为第一规定值＞第二规定值的关系。若EM的不平衡量的绝对值变为第一规定值以上则执行不平衡的消除处理，若EM的不平衡量的绝对值变为第二规定值以下则结束不平衡的消除处理。所谓EM不平衡量的大小是指正向电流EM发展指数与反向电流EM发展指数之差(不平衡EM发展指数)的绝对值。所谓消除EM的不平衡量是指使差的绝对值变小。
附图说明
图1示出半导体装置的电路构成例。
图2示出电动汽车的电力转换器、双向变换器、接合层。示出各半导体装置内置有包括开关元件和与该开关元件并联连接的二极管的组件，并利用接合层将两个半导体装置串联连接的情况。
图3的(1)～(4)示出在接合层流动的电流的方向。
图4示出消除EM的不平衡量的控制步骤。
图5示出一个半导体装置内置有将包括开关元件和与该开关元件并联连接的二极管的组串联连接的电路的情况。
图6示出混合动力汽车的驱动机构。
图7示出在混合动力汽车中消除EM的不平衡量的控制步骤。
图8示意性地示出EM的发展程度、电流值、温度的关系。
具体实施方式
本说明书所记载的技术在应用于具备马达和驱动轮、且利用马达使驱动轮旋转来进行行驶的电动汽车的情况下能够起到极有用的效果。这里所说的电动汽车包括从蓄电池朝马达供电的电动汽车、从燃料电池朝马达供电的燃料电池汽车、从由发动机驱动的发电机朝马达供电的汽车、除了具备马达以外还具备发动机并利用马达以及/或者发动机使驱动轮旋转的混合动力汽车。
利用马达使驱动轮旋转的电动汽车具备与马达连接的电力转换器。在电动汽车中，公知有如下的汽车：具备兼具升压功能和降压功能的双向变换器，对蓄电池的电压进行升压并朝马达供电，对马达作为发电机发电而得的电压进行降压而朝蓄电池充电。双向变换器成为电力转换器的一部分。在本说明书中，将朝马达供电而使驱动轮旋转的情况称为电力驱动，将驱动轮对马达施加扭矩从而马达发电的情况称为再生。电力驱动时的电力转换器对蓄电池电压进行升压而转换成马达驱动电流，再生时的电力转换器将马达发电而得的电力转换成蓄电池的充电电流。着眼于作为马达或者作为发电机这一情况，有时也称为电动发电机，但是在本说明书中简称为马达。此外，在混合动力汽车的情况下，能够利用发动机使马达旋转、或者使马达和驱动轮双方旋转。这种情况也是再生。
如图2所示，公知有利用两个半导体装置10a、10b和电抗器24构成双向变换器8的技术。两个半导体装置10a、10b相同，在本说明书中，在对相同现象进行说明的情况下省略字母的附标。各半导体装置10具备开关元件12、与该开关元件12并联连接的二极管14、一对电极(例如高电位电极16和低电位电极18)。
一个半导体装置(本说明书中所说的第一半导体装置10a)与高电位配线(施加有对蓄电池2的电压进行升压后的电压的配线)26连接。另一个半导体装置(本说明书中所说的第二半导体装置10b)与低电位配线(与蓄电池2的低电位端子连接的配线)6连接。第一半导体装置10a和第二半导体装置10b在高电位配线26与低电位配线6之间串联连接，第一半导体装置10a和第二半导体装置10b的连接点25经由电抗器24和配线4与蓄电池2的高电位端子连接。此外，参考标号28是使高电位配线26的电压平滑化的电容器，参考标号30是转换成朝马达34供给的驱动电力的逆变器，参考标号32是电力转换器。
参考标号20、22表示与一对电极16、18连接的接合层(例如钎焊层)。接合层20a将第一半导体装置10a的一方的电极16a与高电位配线26连接。接合层22a将第一半导体装置10a的另一方的电极18a与电抗器24和第二半导体装置10b连接。接合层20b将第二半导体装置10b的一方的电极16b与电抗器24和第一半导体装置10a连接。接合层22b将第二半导体装置10b的另一方的电极18b与低电位配线6连接。
接合层20a是第一半导体装置10a的高电位接合层，相当于本说明书的高电位接合层。接合层22b是第二半导体装置10b的低电位接合层，相当于本说明书的低电位接合层。如后述的图5所示，有时不存在接合层22a和20b。
图3的(1)、(2)示出在通过双向变换器8将对配线4的电位进行升压后的电位给予高电位配线26的电力驱动时(升压时)流动的电流的方向。在本说明书中，将从高电位配线26朝低电位配线6流动的电流称为正向电流，将从低电位配线6朝高电位配线26流动的电流称为反向电流。在后述的过渡时期，由于电抗器24的存在，存在暂时出现低电位配线6的电位相比高电位配线26的电位上升的现象而流动有反向电流的情况。在本说明书中，将与蓄电池2的低电位端子连接的一侧称为低电位，将与蓄电池2的高电位端子连接的一侧称为高电位。在过渡时期，有时电位的高低关系反转。
图3的(1)示出在低电位接合层22b流动有正向电流的状态，(2)示出在高电位接合层20a流动有反向电流的状态。在电力驱动时，(1)的状态和(2)的状态交替地切换。
图3的(3)、(4)示出在通过双向变换器8将对施加于高电位配线26的电压进行降压后的电压给予配线4的再生时(降压时)流动的电流的方向。
(3)示出在高电位接合层20a流动有正向电流的状态，(4)示出在低电位接合层22b流动有反向电流的状态。在再生时，(3)的状态和(4)的状态交替地切换。
可知：图1的(1)的半导体装置10既是构成双向变换器8的上段臂的半导体装置10a，也是构成下段臂的半导体装置10b。可知：也能够由图1的(2)的双向半导体装置10α构成双向变换器8。另外，可知：也能够用图1的(3)的双向半导体装置10β构成双向变换器8。而且，可知：关于图1的(1)、(2)、(3)中的任一个，在接合层20、22、20α、22α、20β、22β，切换流动有正向电流的状态和流动有反向电流的状态。
以下示出在将本说明书所记载的技术应用于电动汽车的变换器的情况下的特征。如图3所示，在上述的电力转换器的情况下，在电力驱动时，交替产生(1)在低电位接合层流动有正向电流的状态和(2)在高电位接合层流动有反向电流的状态，在再生时，交替产生(3)在高电位接合层流动有正向电流的状态和(4)在低电位接合层流动有反向电流的状态。
在接合层产生的EM的发展程度受到通电的电流的总量和通电时的离子的移动度的影响。通电的电流的总量越高则EM越发展，且离子的移动度越高的情况下EM越迅速地发展。离子的移动度主要依存于接合层的温度。如果随时间推移而收集表示通电电流和当时的接合层温度的数据，则能够计算表示EM的发展程度的指数。本说明书中公开的电动汽车具备随时间推移而收集表示通电电流的大小和当时的接合层温度的数据，并计算EM的发展指数的功能。
成为EM的原因的离子的移动方向依存于通电方向而变化。若在产生正向电流EM之后产生反向电流EM，则正向电流EM被反向电流EM消除，在接合层实际产生的EM的发展指数减少。相同地，若在产生反向电流EM之后产生正向电流EM，则反向电流EM被正向电流EM消除，在接合层实际产生的EM的发展指数减少。如果使正向电流EM发展指数和反向电流EM发展指数符号相同，则二者之差(不平衡量)表示在接合层实际产生的EM的发展指数。
在电动汽车的情况下，与高电位接合层20a相比，多在低电位接合层22b产生较大的EM。如果能够将在低电位接合层22b产生的EM不平衡量维持在低水平，则极有效。因此，在本说明书所记载的电动汽车中具备控制装置，该控制装置比较因切换至上述(1)的状态而在低电位接合层22b产生的EM的发展指数和因切换至上述(4)的状态而在低电位接合层22b产生的EM的发展指数，在前者比后者大时使发生再生现象的期间中的接合层的温度上升，在后者比前者大时使发生电力驱动现象的期间中的接合层的温度上升。
根据上述记载，在电力驱动时产生的因切换至(1)的状态而在低电位接合层22b产生的EM的发展指数比在再生时产生的因切换至(4)的状态而在低电位接合层22b产生的EM的发展指数大时，使发生再生现象的期间中的接合层的温度上升，使得在之后的再生运转中EM迅速地发展，从而得到消除EM不平衡量的现象。相反，在电力驱动时产生的因切换至(1)的状态而在低电位接合层22b产生的EM的发展指数比在再生时产生的因切换至(4)的状态而在低电位接合层22b产生的EM的发展指数小时，使发生电力驱动现象的期间中的接合层的温度上升，使得在之后的电力驱动运转中EM迅速地发展，从而得到消除EM不平衡量的现象。通过上述做法，能够将在低电位接合层22b产生的EM的不平衡量维持在低水平。
在电动汽车的情况下，与高电位接合层相比，多在低电位接合层产生较大的EM，如果能够将在低电位接合层产生的EM的不平衡量维持在低水平，则极有效。
在接合层20b产生的EM不平衡量等于在低电位接合层22b产生的EM不平衡量。若针对低电位接合层22b采用将EM的不平衡量维持在低水平的控制技术，则在接合层20b产生的EM的不平衡量也被维持在低水平。
本说明书所记载的技术能够以各种方式实施，具备下述的特征。
(特征1)
一种电动汽车，具备电力转换器和与电力转换器连接的马达。电力转换器具备兼具升压功能和降压功能的双向变换器，该双向变换器具备半导体装置，该半导体装置构成将包括开关元件和与该开关元件并联连接的二极管的组件串联连接的电路。
半导体装置的高电位电极经由高电位接合层与高电位配线接合，半导体装置的低电位电极经由低电位接合层与低电位配线连接。
当将从高电位配线朝低电位配线流动的电流设为正向电流，将从低电位配线朝高电位配线流动的电流设为反向电流时，
在电力驱动时，交替产生(1)在低电位接合层流动有正向电流的状态和(2)在高电位接合层流动有反向电流的状态，
在再生时，交替产生(3)在高电位接合层流动有正向电流的状态和(4)在低电位接合层流动有反向电流的状态。
(特征2)
一种特征1所述的电动汽车，与高电位接合层相比，在低电位接合层产生大的EM的不平衡量，该电动汽车具备控制装置，该控制装置比较由图3的(1)的正向电流在低电位接合层产生的EM的发展指数和由图3的(4)的反向电流在低电位接合层产生的EM的发展指数，在前者超过后者时使发生再生现象的期间中的接合层的温度上升，在后者超过前者时使发生电力驱动现象的期间中的接合层的温度上升。
(特征3)
一种特征1所述的电动汽车，与低电位接合层相比，在高电位接合层产生大的EM的不平衡量，该电动汽车具备控制装置，该控制装置比较由图3的(2)的反向电流在高电位接合层产生的EM的发展指数和由图3的(3)的正向电流在高电位接合层产生的EM的发展指数，在前者超过后者时使发生再生现象的期间中的接合层的温度上升，在后者超过前者时使发生电力驱动现象的期间中的接合层的温度上升。
(特征4)
一种特征1所述的电动汽车，在低电位接合层和高电位接合层产生的EM的不平衡量的大小关系无法预测，着眼于不平衡量的绝对值大的一方的接合层来消除不平衡量。当在低电位接合层产生的EM不平衡量的绝对值比在高电位接合层产生的EM不平衡量的绝对值大的情况下，采用特征2的技术而使在低电位接合层产生的不平衡量减少，当在高电位接合层产生的EM不平衡量的绝对值比在低电位接合层产生的EM不平衡量的绝对值大的情况下，采用特征3的技术而使在高电位接合层产生的不平衡量减少。
在混合动力汽车的情况下，能够通过调整使驱动轮旋转的动力与发动机输出的大小关系来控制是进行电力驱动运转还是进行再生运转。例如，在使驱动轮旋转的动力无法由发动机输出满足的情况下，马达进行电力驱动运转。相反，在发动机输出使驱动轮旋转的动力以上的动力的情况下，马达进行再生运转。通过利用该控制，能够消除在接合层产生的EM的不平衡量。如果因电力驱动而导致的EM占优势，则通过以再生运转的发生频率增大的方式进行调整能够消除不平衡量。如果因再生而导致的EM占优势，则通过以电力驱动运转的发生频率增大的方式进行调整能够消除不平衡量。
(特征5)
一种混合动力汽车，具备：电力转换器；与电力转换器连接的马达；发动机；以及在马达、发动机、驱动轮之间调整动力的传递分配的动力分配机构，
在发动机输出不足的电力驱动时，交替产生(1)在低电位接合层流动有正向电流的状态和(2)在高电位接合层流动有反向电流的状态，
在发动机输出过剩的再生时，交替产生(3)在高电位接合层流动有正向电流的状态和(4)在低电位接合层流动有反向电流的状态。
(特征6)
一种混合动力汽车，与高电位接合层相比，在低电位接合层产生大的EM的不平衡量，
该混合动力汽车附加有控制装置，该控制装置比较由图3的(1)的正向电流在低电位接合层产生的EM的发展指数和由图3(4)的反向电流在低电位接合层产生的EM的发展指数，在前者超过后者时，增大发动机的输出从而提高再生现象的出现频率，在后者超过前者时，减少发动机的输出从而提高电力驱动现象的出现频率。
(特征7)
一种混合动力汽车，与低电位接合层相比，在高电位接合层产生大的EM的不平衡量，
该混合动力汽车具备控制装置，该控制装置比较由图3的(2)的反向电流在高电位接合层产生的EM的发展指数和由图3的(3)的正向电流在高电位接合层产生的EM的发展指数，在前者比后者大时，增大发动机输出从而提高再生运转的出现频率，在后者比前者大时，减少发动机输出从而提高电力驱动运转的出现频率。
(特征8)
一种混合动力汽车，在低电位接合层和高电位接合层产生的EM的不平衡量的大小关系无法预测，着眼于不平衡量的绝对值大的一方的接合层来使不平衡量减少。当在低电位接合层产生的EM不平衡量的绝对值比在高电位接合层产生的EM不平衡量的绝对值大的情况下，采用特征6的技术而使在低电位接合层产生的不平衡量减少，当在高电位接合层产生的EM不平衡量的绝对值比在低电位接合层产生的EM不平衡量的绝对值大的情况下，采用特征7的技术而使在高电位接合层产生的不平衡量减少。
(特征9)
在使接合层温度上升而缩小EM不平衡量的情况、或者通过调整发动机输出来调整电力驱动或者再生的出现频率从而缩小EM不平衡量的情况下，当正在缩小的不平衡量的绝对值减少到规定值时，中止至此为止的调整。
实施例
图2示出电动汽车所具备的蓄电池2、电力转换器32、马达34。利用马达34使未图示的驱动轮旋转而进行行驶。
电力转换器32具备双向变换器8、平滑电容器28、逆变器30。在电力驱动时，双向变换器8对蓄电池2的电压进行升压并对逆变器30给予升压后的电压。逆变器30将直流电转换成3相交流电并给予马达34。在再生时，马达34借助从驱动轮给予马达34的力而进行发电。马达34发电而得的3相交流电由逆变器30转换成直流电，由双向变换器8降压，且降压后的电压对蓄电池2进行充电。
双向变换器8具备电抗器24、半导体装置10a、半导体装置10b。半导体装置10a、10b相同，以下省略附标而相同地说明。
半导体装置10具备开关元件12和与开关元件12并联连接的二极管14。开关元件12对从高电位配线26侧朝向低电位配线6侧的电流进行开关，从低电位配线6侧朝向高电位配线26侧的电流无法流过开关元件12。从低电位配线6侧朝向高电位配线26侧的电流流过二极管14。开关元件12和二极管14反向地并联连接。因为存在电抗器24，因此存在电流过渡性地从低电位配线6侧朝高电位配线26侧流动的情况。
半导体装置10(10a、10b)具备高电位电极16(16a、16b)和低电位电极18(18a、18b)。半导体装置10a的高电位电极16a通过高电位接合层20a与高电位配线26机械接合并且电接合。半导体装置10b的低电位电极18b通过低电位接合层22b与低高电位配线6机械接合并且电接合。半导体装置10a的低电位电极18a通过高电位侧中间接合层22a与电抗器24和半导体装置10b机械接合并且电接合。半导体装置10b的高电位电极16b通过低电位侧中间接合层20b与电抗器24和半导体装置10a机械接合并且电接合。
参考标号4是与蓄电池2的高电位电极连接的配线，参考标号6是低电位配线，参考标号26是高电位配线26。
图3的(1)和(2)示出在电力驱动时(升压时)流动的电流路径，在(1)中，在低电位接合层22b和低电位侧中间接合层20b流动有正向电流，在(2)中，在高电位接合层20a和高电位侧中间接合层22a流动有反向电流。(1)和(2)交替出现。
图3的(3)和(4)示出在再生时(降压时)流动的电流路径，在(3)中，在高电位接合层20a和高电位侧中间接合层22a流动有正向电流，在(4)中，在低电位接合层22b和低电位侧中间接合层20b流动有反向电流。
若着眼于高电位接合层20a，则可知：在电力驱动时流动有(2)的反向电流，在再生时流动有(3)的正向电流。在高电位接合层20a中，由(2)的反向电流导致的EM和由(3)的正向电流导致的EM反向地发展。然而，根据现有技术，并未调整成(2)的EM被(3)的EM抵消的关系，(2)的EM与(3)的EM之差蓄积而在高电位接合层20a产生的EM的不平衡量发展至较大的值。
若着眼于低电位接合层22b，则可知：在电力驱动时流动有(1)的正向电流，在再生时流动有(4)的反向电流。在低电位接合层22b中，由(1)的正向电流导致的EM和由(4)的反向电流导致的EM反向地发展。然而，根据现有技术，并未调整成(1)的EM被(4)的EM抵消的关系，(1)的EM与(4)的EM之差蓄积而在低电位接合层22b产生的EM的不平衡量发展至较大的值。
在下述说明的实施例中，处理如下的情况：不清楚在高电位接合层20a产生的EM的不平衡量的大小与在低电位接合层22b产生的EM的不平衡量的大小之间的大小关系，即不清楚在高电位接合层20a和低电位接合层22b中的哪一个产生较大的EM的不平衡量。
图4示出用于防止EM的不平衡量的大小发展至过大的水平的控制步骤。
在步骤S2中，计算表示在高电位接合层20a产生的EM的不平衡量的大小的指数ΔEM1、和表示在低电位接合层22b产生的EM的不平衡量的大小的指数ΔEM2。
如图8所示意性地示出的那样，在接合层产生的EM的每单位时间的发展量(＝发展速度，纵轴)与每单位时间通过接合层的电荷量(＝电流值，横轴)一起增大。另外，即便电流值相同，发展速度也依存于通电时的接合层温度而变化，如果是高温(T2)则发展速度大，如果是低温(T1)则发展速度小。实施例的电动汽车具备随时间推移而收集表示通电电流值和当时的接合层温度的数据，并计算EM的发展指数的功能。例如在横轴表示电流值，纵轴表示接合层温度的二维坐标图预先存储表示EM的发展速度的值。该坐标图能够实测电流值、温度、EM的发展速度而预先准备。能够通过在每单位时间读出与电流值和温度对应的发展速度EM(i，T)并进行累计来计算EM的发展指数。由正向电流导致的EM的发展指数和由反向电流导致的EM的发展指数双方作为具有正值的值而计算，并计算二者之差，由此来计算表示EM的不平衡量的大小的发展指数ΔEM。如果由正向电流导致的EM比由反向电流导致的EM占优势，则ΔEM为正值。
在图4的步骤S4中，比较ΔEM1的绝对值和ΔEM2的绝对值，并将较大的一方的绝对值设为MAXΔEM。
在步骤S6中，将绝对值较大的一方的ΔEM(带正负符号)设为ΔEM(带符号)。
在步骤S8中，将MAXΔEM与允许值C1比较。允许值C1表示与EM的不平衡量相关的允许值，如果MAXΔEM＜C1，则相当于不需要进行用于使EM的不平衡量减少的控制的情况。如果MAXΔEM＜C1(如果步骤S8中为否)，则不进入步骤S9以后的处理。
如果MAXΔEM≥C1，则EM的不平衡量的大小超过允许值C1，相当于需要进行用于使EM的不平衡量减少的控制的情况。在该情况下，在步骤S9中，判断ΔEM1的绝对值与ΔEM2的绝对值的大小关系。比较在高电位接合层20a产生的EM的不平衡量的大小与在低电位接合层22b产生的EM的不平衡量的大小。接下来，判断ΔEM(带符号)的正负。如果ΔEM1的绝对值＞ΔEM2的绝对值、且ΔEM(带符号)＝正，则可知图3的(3)的通电占优势，再生过剩。如果ΔEM1的绝对值＞ΔEM2的绝对值、且ΔEM(带符号)＝负，则可知图3的(2)的通电占优势，电力驱动过剩。如果ΔEM1的绝对值＜ΔEM2的绝对值、且EM(带符号)＝正，则可知图3的(1)的通电占优势，电力驱动过剩。如果ΔEM1的绝对值＜ΔEM2的绝对值、且ΔEM(带符号)＝负，则可知图3的(4)的通电占优势，再生过剩。
如果电力驱动过剩，则在步骤S12中使再生时的冷却液的目标温度上升。在本实施例中，半导体装置10和接合层20、22等由冷却液冷却。在图2中，参考标号48表示在半导体装置10、接合层20、22等与冷却液之间进行热交换的热交换器，参考标号50表示在冷却液与大气之间进行热交换的热交换器，参考标号52表示冷却液泵。冷却液借助泵52循环，反复进行如下的循环：对接合层20、22等进行冷却而升温，并被热交换器50冷却。参考标号54是检测冷却液的温度的温度传感器，泵控制装置56对泵52的转速进行反馈控制而将冷却液温度维持在目标温度。参考标号58是控制装置，具备计算正向电流EM发展指数、反向电流EM发展指数、不平衡EM发展指数的功能，执行图4的控制步骤。若执行步骤S12，则再生运转中的冷却液的目标温度上升。在再生运转中，泵52停止，直至冷却液温度上升到上升后的目标温度为止。若执行步骤S12，则之后在接合层20、22的温度高的环境下实施再生运转，在接合层20、22的温度低的环境下实施电力驱动运转。在接合层20、22的温度高的情况下，EM迅速地发展。若执行步骤S12，则能够得到在之后的再生运转中EM的不平衡量减少的结果。
如果再生过剩，则在步骤S14中使电力驱动时的冷却液的目标温度上升。若执行步骤S14，则之后在接合层20、22的温度高的环境下实施电力驱动运转，在接合层20、22的温度低的环境下实施再生运转。在接合层20、22的温度高的情况下，EM迅速地发展。若执行步骤S14，则能够得到在之后的电力驱动运转中EM的不平衡量减少的结果。
若执行步骤S12，则能够得到在步骤S10的执行时由电力驱动导致的EM占优势的接合层在之后的再生运转中EM迅速地发展的现象，能够得到前者被后者抵消的现象。若这种现象持续存在，则步骤S16变为是。这里所说的C2与步骤S8的允许值C1相比十分小，是能够判断为EM的不平衡量十分小、不需要进行不平衡量的抵消处理的较小的值。在步骤S16为否的期间，持续进行步骤S12的处理，若在步骤S16中判断为不平衡量被消除，则执行步骤S18从而结束不平衡量的抵消处理。
若执行步骤S14，则能够得到在步骤S10的执行时由再生导致的EM占优势的接合层在之后的电力驱动运转中EM迅速地发展的现象，能够得到前者被后者抵消的现象。若这种现象持续存在，则步骤S16变为是。这里所说的C2与步骤S8的允许值C1相比十分小，是能够判断为EM的不平衡量十分小，不需要进行不平衡量的抵消处理的较小的值。在步骤S16为否的期间，持续进行步骤S14的处理，若在步骤S16中判断为不平衡量被消除，则执行步骤S18从而结束不平衡量的抵消处理。
图4的处理是对不清楚在高电位接合层20a产生的EM不平衡量的大小与在低电位接合层22b产生的不平衡量的大小之间的大小关系的情况进行处理。相当于特征4所记载的技术。根据电动汽车的不同，存在能够清楚与在高电位接合层20a产生的EM不平衡量相比而在低电位接合层22b产生的不平衡量大的情况，在该情况下，着眼于不平衡量大的一方的低电位接合层，判断是电力驱动过剩还是再生过剩即可。不需要进行图4的步骤S9的判断，从步骤S8进入步骤S10B即可。特征2所记载的技术相当于该情况。相反，存在能够清楚与在低电位接合层22b产生的不平衡量相比而在高电位接合层20a产生的EM不平衡量大的情况，在该情况下，着眼于不平衡量大的一方的高电位接合层，判断是电力驱动过剩还是再生过剩即可。在该情况下，也不需要进行图4的步骤S9的判断，从步骤S8进入步骤S10A即可。特征3所记载的技术相当于该情况。
根据图3的(2)和(3)可以明确：在高电位接合层20a产生的EM和在高电位侧中间接合层22a产生的EM相同，如果进行抑制在高电位接合层20a产生的EM的处理，则在高电位侧中间接合层22a产生的EM不平衡量也被抑制。同样，根据图3的(1)和(4)可以明确：在低电位接合层22b产生的EM和在低电位侧中间接合层20b产生的EM相同，如果进行抑制在低电位接合层22b产生的EM的处理，则在低电位侧中间接合层20b产生的EM不平衡量也被抑制。
上述实施例是应用于利用4个接合层20a、22a、20b、22b来接合2个半导体装置10a、10b的情况，但是并不局限于此，如图1的(1)、(2)所例示的那样，能够应用于利用2个接合层接合一个半导体装置的情况。在该情况下，在2个接合层呈现相同的EM不平衡量，通过EM不平衡量的消除处理而2个接合层的EM不平衡量相同地减少。因此，图4的处理步骤简化。能够着眼于一方的接合层，辨别是电力驱动过剩还是再生过剩，并据此选择步骤S12或者步骤S14的处理。另外，如图1的(3)或者图5所示，在双向变换器由一个半导体装置构成，不存在高电位侧中间接合层22a和低电位侧中间接合层20b的情况下也是有效的。
如图5所示，在对电抗器24和半导体装置10进行接合的电抗器接合层38也产生EM。在电抗器接合层38流动的电流的方向在电力驱动时和再生时反转。如果在过去的电力驱动中产生的EM占优势，超过图4的步骤S8的允许值C1，则能够通过执行图4的步骤S12来缩小EM的不平衡量。如果在过去的再生中产生的EM占优势，超过图4的步骤S8的允许值C1，则能够通过执行图4的步骤S14来缩小在电抗器接合层38产生的EM的不平衡量。当不清楚在高电位接合层20、低电位接合层22、电抗器接合层38产生的EM不平衡量的大小关系的情况下，在图4的步骤S4的处理中，变更为着眼于高电位接合层20、低电位接合层22、电抗器接合层38中的EM不平衡量的绝对值最大的接合层的处理即可。
如图6所示，混合动力汽车除了具备马达34还具备发动机42，具备调整马达34、发动机42、驱动轮44之间的动力传递分配的动力分配机构40。在该情况下，如果与驱动轮44的驱动所需要的动力相比，发动机输出不足，则马达34进行电力驱动运转以将所需要的动力给予驱动轮44。相反，如果与驱动轮44的驱动所需要的动力相比，发动机输出过剩，则马达34进行再生运转而发电。在混合动力汽车的情况下，能够通过调整发动机输出来选择使马达34进行电力驱动运转还是进行再生运转。参考标号46是发动机输出的调整装置，参考标号58是具备计算正向电流EM发展指数、反向电流EM发展指数、不平衡EM发展指数的功能的计算机装置，是执行图7的控制步骤的控制装置。
在混合动力汽车的情况下，如果过去产生的EM是由电力驱动导致的EM，则随后能够通过提高再生运转的出现频率来缩小EM的不平衡量，如果过去产生的EM是由再生导致的EM，则随后能够通过提高电力驱动运转的出现频率来缩小EM的不平衡量。
图7是用于缩小在混合动力汽车的接合层产生的EM不平衡量的控制步骤。与图4的处理步骤类似，省略重复的说明。利用直到图7的步骤S10A、10B为止的处理，判断在EM不平衡量超过允许值C1的接合层是电力驱动过剩还是再生过剩。至此为止与图4的处理相同。如果是电力驱动过剩，则在步骤S12a中进行使发动机输出增大的修正。于是，马达34进行再生运转的频率增大。能够得到因电力驱动过剩而产生的EM不平衡量通过再生运转收缩的现象。如果是再生过剩，则在步骤S14a中进行使发动机输出减少的修正。于是，马达34进行电力驱动运转的频率增大。能够得到因再生过剩而产生的EM不平衡量通过电力驱动运转收缩的现象。
在图7的处理中也形成为：当清楚在低电位接合层22b产生的EM的不平衡量比在高电位接合层20a产生的EM的不平衡量大的情况下，着眼于不平衡量大的一方的低电位接合层判断是电力驱动过剩还是再生过剩即可。在步骤S8中为是的情况下，省略步骤S9而进行步骤S10B的判断即可。特征6所记载的技术相当于该情况。相反，存在清楚在高电位接合层20a产生的EM的不平衡量比在低电位接合层22b产生的EM的不平衡量大的情况，在该情况下，着眼于不平衡量大的一方的高电位接合层来判断是电力驱动过剩还是再生过剩即可。在步骤S8中为是的情况下，省略步骤S9而进行步骤S10A的判断即可。特征7所记载的技术相当于这种情况。图7的处理是应对在高电位接合层20a产生的EM的不平衡量和在低电位接合层22b产生的EM的不平衡量的大小关系不明确的情况的技术，相当于特征8所记载的技术。
在混合动力汽车的情况下，能够除了实施步骤S12a以外还实施图4的步骤S12。另外，能够除了实施步骤S14a以外还实施图4的步骤S14。在混合动力汽车的情况下，可以仅实施步骤S12、实施步骤S12+12a、或者仅实施步骤S12a。同样，可以仅实施步骤S14、实施步骤S14+14a、或者仅实施步骤S14a。
在上述说明中，开关元件利用IGBT。也可以代替IGBT而使用MOS。本技术也能够应用于利用进行同步整流动作的MOS的变换器。另外，也能够应用于利用Di内置型的MOS的变换器。
以上对本发明的具体例详细地进行了说明，但是这些只不过是例示，并不限定技术方案的保护范围。技术方案中所记载的技术包含对以上例示的具体例进行各种变形、变更后的技术。另外，本说明书或者附图中说明了的技术要素单独地或者通过各种组合发挥其技术上的有用性，并不局限于提出申请时的技术方案中记载的组合。另外，本说明书或者附图所例示的技术能够同时实现多个目的，实现其中一个目的自身即具有技术上的有用性。

Claims (8)

1.一种电子设备，
在所述电子设备中，半导体装置的电极经由接合层与电导体接合，所述半导体装置对电导体双向通电，随着时间的推移而切换在所述接合层流动有正向电流的状态和在所述接合层流动有反向电流的状态，
其中，
所述电子设备具备：
计算不平衡EM发展指数的单元，所述不平衡EM发展指数是因所述正向电流而在所述接合层产生的电迁移的发展指数亦即正向电流EM发展指数与因所述反向电流而在所述接合层产生的电迁移的发展指数亦即反向电流EM发展指数之差；以及
控制装置，所述控制装置在所述正向电流EM发展指数超过所述反向电流EM发展指数的正向电流EM过剩期间的至少一部分采用使所述反向电流EM发展指数的增大速度高速化的条件，在所述反向电流EM发展指数超过所述正向电流EM发展指数的反向电流EM过剩期间的至少一部分采用使所述正向电流EM发展指数的增大速度高速化的条件。
2.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于，
在所述正向电流EM过剩期间的所述至少一部分中，在所述反向电流流动时，所述控制装置使所述接合层温度上升，在所述反向电流EM过剩期间的所述至少一部分中，当所述正向电流流动时，所述控制装置使所述接合层温度上升。
3.根据权利要求1或者2所述的电子设备，其特征在于，
所述控制装置在正向电流EM过剩时使所述反向电流流动的机会增大，在反向电流EM过剩时使所述正向电流流动的机会增大。
4.根据权利要求1或者2所述的电子设备，其特征在于，
在所述正向电流EM发展指数和所述反向电流EM发展指数均衡时，不采用使所述反向电流EM发展指数或所述正向电流EM发展指数的增大速度高速化的条件。
5.根据权利要求3所述的电子设备，其特征在于，
在所述正向电流EM发展指数和所述反向电流EM发展指数均衡时，不采用使所述反向电流EM发展指数或所述正向电流EM发展指数的增大速度高速化的条件。
6.一种电动汽车，其中，
所述电动汽车车载权利要求1～5中的任意一项所述的电子设备。
7.一种电动汽车，所述电动汽车具备电力转换器和与电力转换器连接的马达，其中，
所述电力转换器具备兼具升压功能和降压功能的变换器，
所述变换器具备半导体装置，所述半导体装置构成将包括开关元件和与该开关元件并联连接的二极管的组件串联连接的电路，
所述半导体装置的高电位电极经由高电位接合层与高电位配线接合，
所述半导体装置的低电位电极经由低电位接合层与低电位配线连接，
当将从所述高电位配线朝所述低电位配线流动的电流设为正向电流，将从所述低电位配线朝所述高电位配线流动的电流设为反向电流时，
在电力驱动运转中，交替产生在所述低电位接合层流动有正向电流的状态和在所述高电位接合层流动有反向电流的状态，
在再生运转中，交替产生在所述高电位接合层流动有正向电流的状态和在所述低电位接合层流动有反向电流的状态，
所述电动汽车具有计算单元和控制单元，
所述计算单元计算所述高电位接合层的不平衡EM发展指数和所述低电位接合层的所述不平衡EM发展指数，所述不平衡EM发展指数是因所述正向电流而在接合层产生的电迁移的发展指数亦即正向电流EM发展指数与因所述反向电流而在所述接合层产生的电迁移的发展指数亦即反向电流EM发展指数之差，
所述控制单元构成为：
在所述低电位接合层的所述不平衡EM发展指数的绝对值比所述高电位接合层的所述不平衡EM发展指数的绝对值大的情况下：
在所述低电位接合层的所述正向电流EM发展指数超过所述低电位接合层的所述反向电流EM发展指数时，使再生运转中的所述低电位接合层的温度上升，
在所述低电位接合层的所述反向电流EM发展指数超过所述低电位接合层的所述正向电流EM发展指数时，使电力驱动运转中的所述低电位接合层的温度上升，
在所述高电位接合层的所述不平衡EM发展指数的绝对值比所述低电位接合层的所述不平衡EM发展指数的绝对值大的情况下：
在所述高电位接合层的所述正向电流EM发展指数超过所述高电位接合层的所述反向电流EM发展指数时，使电力驱动运转中的所述高电位接合层的温度上升，
在所述高电位接合层的所述反向电流EM发展指数超过所述高电位接合层的所述正向电流EM发展指数时，使再生运转中的所述高电位接合层的温度上升。
8.一种混合动力汽车，
所述混合动力汽车具备：电力转换器；与电力转换器连接的马达；发动机；以及在马达、发动机、驱动轮之间调整动力的传递分配的动力分配机构，
其中，
所述电力转换器具备兼具升压功能和降压功能的变换器，
所述变换器具备半导体装置，所述半导体装置构成将包括开关元件和与该开关元件并联连接的二极管的组件串联连接的电路，
所述半导体装置的高电位电极经由高电位接合层与高电位配线接合，
所述半导体装置的低电位电极经由低电位接合层与低电位配线连接，
当将从所述高电位配线朝所述低电位配线流动的电流设为正向电流，将从所述低电位配线朝所述高电位配线流动的电流设为反向电流时，
在发动机输出不足的电力驱动运转时，交替产生在所述低电位接合层流动有正向电流的状态和在所述高电位接合层流动有反向电流的状态，
在发动机输出过剩的再生运转时，交替产生在所述高电位接合层流动有正向电流的状态和在所述低电位接合层流动有反向电流的状态，
所述混合动力汽车具有计算单元和控制单元，
所述计算单元计算所述高电位接合层的不平衡EM发展指数和所述低电位接合层的不平衡EM发展指数，所述不平衡EM发展指数是因所述正向电流而在所述接合层产生的电迁移的发展指数亦即正向电流EM发展指数与因所述反向电流而在所述接合层产生的电迁移的发展指数亦即反向电流EM发展指数之差，
所述控制单元构成为：
在所述低电位接合层的所述不平衡EM发展指数的绝对值比所述高电位接合层的所述不平衡EM发展指数的绝对值大的情况下：
在所述低电位接合层的所述正向电流EM发展指数超过所述低电位接合层的所述反向电流EM发展指数时，增大发动机的输出从而提高再生运转的出现频率，
在所述低电位接合层的所述反向电流EM发展指数超过所述低电位接合层的所述正向电流EM发展指数时，减少发动机的输出从而提高电力驱动运转的出现频率，
在所述高电位接合层的所述不平衡EM发展指数的绝对值比所述低电位接合层的所述不平衡EM发展指数的绝对值大的情况下：
在所述高电位接合层的所述正向电流EM发展指数超过所述高电位接合层的所述反向电流EM发展指数时，减少发动机的输出从而提高电力驱动运转的出现频率，
在所述高电位接合层的所述反向电流EM发展指数超过所述高电位接合层的所述正向电流EM发展指数时，增大发动机的输出从而提高再生运转的出现频率。
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