JPS63127559A - 混成集積回路 - Google Patents

混成集積回路

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JPS63127559A
JPS63127559A JP61273213A JP27321386A JPS63127559A JP S63127559 A JPS63127559 A JP S63127559A JP 61273213 A JP61273213 A JP 61273213A JP 27321386 A JP27321386 A JP 27321386A JP S63127559 A JPS63127559 A JP S63127559A
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resistor
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power semiconductor
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JP61273213A
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Hisashi Shimizu
清水 永
Katsumi Okawa
克実 大川
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Sanyo Electric Co Ltd
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    • H01L2924/19Details of hybrid assemblies other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/191Disposition
    • H01L2924/19101Disposition of discrete passive components
    • H01L2924/19105Disposition of discrete passive components in a side-by-side arrangement on a common die mounting substrate

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  • Parts Printed On Printed Circuit Boards (AREA)
  • Insulated Metal Substrates For Printed Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (イ)産業上の利用分野 本発明は混成集積回路に関し、特に低抵抗値の検出抵抗
を用いて電流検出を行う混成集積回路の改良に関する。
(ロ)従来の技術 従来、電流検出を行う手段の1としてブリッジ回路があ
る。この電流検出用のブリッジ回路は周知の如く、ブリ
ッジの平衡条件を利用して電流検出を行うものであり、
その回路について簡単に説明すると(第10図参照)、
電流検出用の抵抗R0(21)にある電流1.が流れて
いるとする。この電流1.の最大値が抵抗R,(21)
に流れたときにブリッジが平衡となる様に各抵抗RI(
22) 、 R1(23) 、 R、(25) 、 R
、(24)を設定する。このブリッジ回路の抵抗R6(
21)に電流I0の最大値以下の電流が流れたとすると
コンパレータ(26)からr L 、レベルの信号が出
力きれ、抵抗R,(21)に電流■。の最大値以上の電
流が流れたとするとフンパレータ(26)への入力の電
圧が逆転し「Hjレベルの信号が出力され電流1.を遮
断し回路を保護する。
この様なブリッジ回路は特開昭53−97470号公報
に記載されている。
上述のブリッジ回路を厚膜ICに用いた場合、電流1.
を検出する抵抗R0の抵抗体にNiメッキが主として用
いられた。しかしながら、Niメツキは溶断電流が小さ
いので小さい電流の検出は行えるが大電流の検出を行う
際には溶断電流を犬とするために抵抗体面積を大きくす
るかあるいは厚みを厚くしなければならないので、基板
実装面積の縮小、メッキ処理時間が長くなるという問題
があり、例えば40Aという大電流を検出するのは略不
可能とされていた。
斯上の問題を解消するために電流検出抵抗R0の抵抗体
溶断電流の大きい銅箔あるいはAgペーストを用いるこ
とにより解消することができる。
(ハ)発明が解決しようとする問題点 溶断電流の大きいAgペーストあるいは銅箔を用いるこ
とで大電流を検出することは可能である。
確かに銅箔の比抵抗が0.5mΩ、Agペーストの比抵
抗37mΩと小さいので大電流を流すことができる。し
かしながら、Agペーストはペースト材にAgの粉末を
混入しスクリーン印刷等により形成するために抵抗面積
が大きくなる問題があり、更に銅箔をプリント基板上に
形成し大電流を流すと熱によりプリント基板が変形する
問題点があった。
また銅箔はエツチング時のサイドエツチング及び銅箔の
圧延工程での厚みのバラツキにより一定した抵抗が得ら
れないので検出抵抗として用いることができない問題点
があった。更に銅箔及びAgペーストのTCR(抵抗温
度係数)が3800±200 ppm及び2150±1
50ppmと非常に高いので温度の変化に対して抵抗の
バラツキが大きいので電流を正確に検出することが行え
ない問題点があった。
(ニ)問題点を解決するための手段 本発明は上述した問題点に鑑みて成されたものであり、
第1図に示す如く、金属基板(1)上に形成された絶縁
薄層上に導電路(2)を形成し、その導電路(2)上に
固着されたパワー半導体素子(3)の近傍の導電路(2
)の一部を電流検出用の検出抵抗(4)として用いて電
流を検出する混成集積回路を提供するものである。
(*)作用 本発明に依れば、金属基板(1)上の絶縁薄層上に形成
された導電路(2)の一部を電流検出用の検出抵抗(4
)として用いるので、低抵抗の検出抵抗(4)に大電流
を流すことができ、検出抵抗(4)が大電流により発熱
したとしても十分な放熱が行えると共に基板(1)の変
形を防止することができる。
(へ)実施例 以下に第1図乃至第3図に基づいて本発明の一実施例を
詳細に説明する。
第1図及び第2図に示す如く、本発明の混成集積回路は
金属基板(1)と、金属基板(1)上に形成された絶縁
薄層(5)と、絶縁薄層(5)上に形成された導電路(
2)と、導電路(2)上に固着されたパワー半導体素子
(3)と、パワー半導体素子(3)の近傍に形成された
導電路(2)の一部分を用いた検出抵抗R0(4)とか
ら構成される。
金属基板(1)はアルミニウム基板が用いられ、その表
面は陽極酸化により酸化アルミニウム膜が形成される。
酸化アルミニウム膜が形成された金属基板(1)の−主
面にはエポキシ樹脂あるいはポリイミド樹脂等の樹脂で
絶縁薄層(5)が形成される。ここでは酸化アルミニウ
ム膜を形成したが金属基板(1)上に直接ポリイミド樹
脂等の絶縁薄層(5)を形成することも可能である。
導電路(2)は金属基板(1)上の絶縁薄層(5)を介
して厚さ35μの銅箔が貼着され、ブリッジ回路を組む
様な所定のパターンにエツチング形成された後、ボンデ
ィングを行う部分にNiメッキが施される。
導電路(2)上にはパワー半導体素子(3)や他の回路
素子例えばチップ抵抗、チップコンデンサー、モノリシ
ックIC等が固着形成され、ブリッジ回路を構成する導
電路(2)上には抵抗R1(6)′、R。
(7) 、 R5(s) 、 R4(9) 、ダイオー
ド(10)及び集積IC(コンパレータ) (11)が
固着形成される。抵抗R1Rt、Rs、R4は抵抗ペー
ストのスクリーン印刷で形成され、ダイオード(10)
はチップ部品が用いられ、ブリッジ回路を構成する如く
、近傍の導電路(2〉上に超音波ボンディング等でボン
ディング接続される。
ここでブリッジ回路の構成を具体的に説明すると、第3
図の如く、検出抵抗R11(4)と、検出抵抗R11(
4)と直列に接続された第3の抵抗RS(S)と、第1
の抵抗R,(6)と、第2の抵抗Rt(7)と、第2の
抵抗Rt(7)と直列に接続されたダイオードD(10
)と、第4の抵抗R4(9)と、第1及び第2の抵抗R
、(6)、 Rt(7)の接続点と第3及び第4の抵抗
R1(s) 、 R4(9)の接続点とに接続されたコ
ンパレータ(11)とから構成され、コンパレータから
r L 。
レベルの信号が出力されたとき、パワー半導体素子(3
)に検出抵抗R@(4)を介して流れる大電流を遮断制
御する制御回路が構成される。
第4図は制御回路を示す等価回路図であり、抵抗R6は
ブリッジ回路に設けられた電流検出用の検出抵抗R6(
4)である。今、フンパレータ(11)からr L 、
レベルの信号が出力されたとすると、トランジスタ’r
rt(ta)及びTry(17)がオンし、トランジス
タTr、(18)のベースに入力される信号がトランジ
スタ’rrt(t7)のコレクタにバイパスされ、トラ
ンジスタT r * (18)はオフする。トランジス
タT r s (1B )がオフすることにより、トラ
ンジスタTr、(19)がオフし大電流が遮断されパワ
ー半導体素子(3)が保護される。
本発明の1つの特徴は検出抵抗Ro(4)に低抵抗の導
電路(2)の一部分を利用するところにあり、ここでは
パワー半導体素子(3)の近傍の点a−b間を検出抵抗
Re(4)に用いる。検出、抵抗R,(4)の近傍には
ブリッジ回路が形成され、更に検出抵抗Rゆ(4)の端
部には検出抵抗R6(4)を調整するためのカギ状の突
出部り12)が形成される。この突出部(12)は点a
−b間の検出抵抗R,(4)の抵抗の調整を行うもので
あり、以下その調整法について説明する。
突出部(12)と検出抵抗Re(4)とをNiメッキ等
の接続体(13)で接続する。ここで接続体(13)は
Niメッキが用いられるが、突出部(12)と検出抵抗
R@(4)とを接続するものであれば任意である。接続
体(12)で接続された部分の検出抵抗R,(4>の内
部抵抗は幅が広い為に略無視できる超低抵抗となり、検
出抵抗R@(4)全体の抵抗は接続体(13)で接続さ
れた距離、即ち、突出部(12)4!+の任意点Pいか
ら点aまでの内部抵抗と任意点f!1から点すまでの超
低抵抗値の内部抵抗の和である。
従って検出抵抗R#(4)の突出部oz)Lにおける任
意点!工を変化させることで検出抵抗R#(4)の抵抗
を調整することができる。即ち、接続体(12)のトリ
ミングスリット(14)距離で任意点2!が定まり、点
aから任意点!8までの距離の内部抵抗が検出抵抗Re
(4)の抵抗値となり微調整が容易に行える。
他の検出抵抗(4)の調整として第9図に示す如く、絶
縁体(13)にワイヤ(15)を用いて突出部(12)
の所定の位置と検出抵抗R@(4)とをボンディング接
続し任意点18を変化させて検出抵抗R6(4)の抵抗
を調整することができる。
第5図は金属基板(アルミニウム)とプリント基板上に
導体を形成した際の導体幅と溶断電流との関係を表わす
特性図であり、今、厚さ35μ、導体幅llT11のと
きの溶断電流について見てみると金属基板の溶断電流が
約47Aに対しプリント基板の溶断電流は約12Aであ
る。プリント基板は放熱性が悪<3OA以上の大電流を
流す導体を形成す条には厚みと幅を大きく形成しなけれ
ばならずたとえ形成したとしたも大電流を流すことによ
り、その熱によって基板が変形する。それに対して本発
明は放熱良好な金属基板(1)上に導電路(2)を形成
し、その導電路り2)の一部分を検出抵抗R0(4)に
用いるため約4OAの大電流を流し発熱したとしても即
座に熱が放出される。
また本発明は第1図に示す如く、金属基板(1)上にパ
ワー半導体素子(3)、検出抵抗RO(4)及びダイオ
ード<10)が形成されるので検出抵抗R,(4)とダ
イオード(10)との基板温度が同じになり、検出抵抗
R,(4)の温度変化に対する抵抗のバラツキを補正す
ることができる。
即ち、本発明のもう1つの特徴はブリッジ回路における
ダイオード(10)で検出抵抗R6(4)の温度変化に
対する抵抗のバラツキを補正することにある。ブリッジ
回路は上記で述べた如く形成される。
以下にダイオードによる温度補正法の動作原理を説明す
る。
第2図においてツェナーダイオードでツェナー電圧v2
を一定にする(このときOvはツェナー電圧v2のアノ
ード側)。電流1.が検出抵抗R0に流れているときの
ブリッジ回路の中点電圧VllV、は以下の式で与えら
れる。
上記(2)式はIE流I0の依存性があり、?!!流1
.が大のとき中点電圧V、は低い電圧となる。電流I0
が小さいときの中点電圧V、、V、はV I< V *
となり、電流■。が犬となりI o<&IAx>に到達
したとき中点電圧V、、V、はV、=V、と等しくなり
、このときコンパレータの出力は反転し電流工。が遮断
される。
検出抵抗R6の温度変化は第6図の如く、温度25℃の
とき抵抗値はr、。であり、これを式で表わすと下記の
如く与えられる。
Ro−roe(1+α(T−25))     ・−・
−・−・(3)ここでro。は25℃のCuパターン抵
抗値、αはCuのTCRである。上記(3)式を(2)
式に代入するとVよの温度変化が下記の如く与えられる
・・・・・・(4) ダイオードの温度変化は第7図の如く、温度25°Cの
とき電圧■、はVDOであり、これを式で表わすと下記
の如く与えられる。
Vb=Voo  d(T−25)       ・・・
−=(5)ここでβはP−N接合V、の温度変化量であ
り1つあたり約−2m’!//”Cである。上記(5)
式を(1)に代入するとV、の温度変化が下記の如く与
えられる。
温度25°Cではl6=I@(MAX)における中点’
71: EE V 1゜■、はv1寓V、と等しいので
、中点電圧V l、 V *の温度変化量が等しければ
温度が変化しても1゜=Is<MAx>における中点電
圧V I= V *は成立する。
先ず(4)式を温度Tで微分すると 次に(6)式を温度で微分すると 温度25℃における中点′WL圧V 、−V !を表わ
すと下記の如く与えられる。
比で並べかえると下記の如く2元連立方程式が与えられ
る。
上記(11)(12)式の方程式を解くと下記の如く与
えられる。
となる。(13)(14)式は初期定数であるからRA
IR8も定数でただひとつ決まることになる。従って(
13)(14)式の如く、RA、R11を定めれば中点
電圧V + ”” V tは温度変化に関係なく常に等
しくなり、第8図の如く、温度変化に関係すること無く
一定した電流を検出することができる。
(ト)発明の効果 以上に詳述した如く本発明に依れば金属基板に形成され
た導電路の一部分を電流検出抵抗として用いることによ
り、大電流の検出を行うことができる。またパワー半導
体素子に流れる大電流を直接検出することができパワー
半導体素子の破壊を助士することができる。
更に本発明は大電流を流したとしても金属基板によって
十分熱が放熱され基板の変形は全く生じ無い。
更に本発明は銅箔より成る検出抵抗の端部に突出部を設
けることで検出抵抗の抵抗の微調整が行え保護回路を容
易に形成することができる。
更に本発明では金属基板上に温度(TCR)補正用のダ
イオードを設けることにより、完全な温度補正が行えT
CRの大きい銅箔を検出抵抗として十分利用することが
できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例を示す平面図、第2図は第1図
のI−II断面図、第3図は本発明に用いるブリッジ回
路図、第4図は本発明に用いられる制御回路図、第5図
は導体幅と溶断電流に関する特性図、第6図は抵抗の温
度特性図、第7図は電圧の温度特性図、第8図は本発明
によって補正された検出電流の温度特性図、第9図は本
発明の他の実施例を示す平面図、第10図は従来のブリ
ッジ回路図である。 (1)・・・金属基板、 (2)・・・導電路、 (3
)・・・パワー半導体素子、 (4)・・・検出抵抗、
 (5)・・・絶縁薄層、 (6)(7)(8)(9)
・・・抵抗R,、R1、R1、R1(10)・・・ダイ
オード、(11)・・・コンパレータ、(12)・・・
突出部、 (13)・・・接続体、 (14)・・・ス
リット、(15)・・・ワイヤ、  (16)(17)
(18)(19)・・・トランジスタ。 出願人 三洋電機株式会社外1名 代理人 弁理士 西野卓嗣 外1名 第2図 第、3図 第5図 再イブトー寸噛しくmm ノ 第6図 第8図 r。 沫          0 第10図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)良熱伝導性の金属基板と、前記金属基板上に設け
    られた絶縁薄層と、前記絶縁薄層上に銅箔より形成され
    た所望形状の導電路と、前記導電路上に固着され負荷へ
    の電源の供給を制御するためのパワー半導体素子と、前
    記導電路のうち前記パワー半導体素子の近傍に延在され
    た前記導電路の一部を用いて形成した低抵抗値の検出抵
    抗とを具備し、前記検出抵抗を用いて前記パワー半導体
    素子を流れる電流を検出することを特徴とする混成集積
    回路。
JP61273213A 1986-11-17 1986-11-17 混成集積回路 Expired - Lifetime JPH0752764B2 (ja)

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS517014U (ja) * 1974-06-28 1976-01-19
JPS5875306A (ja) * 1981-10-29 1983-05-07 Nec Corp 集積回路

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS517014U (ja) * 1974-06-28 1976-01-19
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