JP4367239B2 - 混成集積回路装置 - Google Patents

Description

本発明は、電力供給素子であるパワー素子などの発熱素子を含む多種の電子部品を基板に搭載して構成される混成集積回路装置に関する。

従来、この種の装置としては、例えば車載される各種のモータをはじめとする電磁アクチュエータやランプなどの制御対象を駆動制御する混成集積回路装置が知られている。こうした混成集積回路装置は通常、上記制御対象への電力供給ライン上にパワートランジスタなどからなるパワー素子を設け、同パワー素子のオンオフ制御を通じて上記制御対象の駆動制御を行う構成となっている。ただし、このような混成集積回路装置では通常、制御対象の駆動状態によっては、上記パワー素子自身の発熱によってその温度が大きく上昇することがある。

そこで従来は、例えば特許文献１に見られるように、パワー素子の温度検出を行うようにした混成集積回路装置も提案されている。
図１５に、この特許文献１に記載されている混成集積回路装置についてその概要を示す。なお、この混成集積回路装置も、パワー素子２を含む多種の電子部品が基板１上に混成して搭載されている。そして、この混成集積回路装置では、パワー素子２によって囲繞されるかたちで温度検出素子３を配設し、パワー素子２から基板１などを介して伝達される温度をこの温度検出素子３によって検出するようにしている。なお、この混成集積回路装置において、パワー素子２および温度検出素子３は、給電端子Ｔｉｎを通じて電力の供給を受けている。
特開平１１−２１４６９１号公報

上記従来の混成集積回路装置によれば、温度検出素子３にて検出される温度が実験等により予め設定される上限温度に達した時点で上記制御対象の駆動を停止するようにすることで、上記パワー素子２の温度上昇に伴う過熱も回避されるようにはなる。しかし、この従来の混成集積回路装置では、パワー素子２から基板１などを介して温度検出素子３に伝達された温度を上記パワー素子２の温度として検出するため、この検出された温度とパワー素子２の実際の温度との間の誤差が無視できず、その温度検出精度も自ずと低くなる。このため、パワー素子２の温度上昇に伴う過熱を回避するための上記上限温度としても、こうした誤差を見込んで、同パワー素子２の限界温度よりもいく分低い温度に設定せざるを得ない。すなわちこの場合、パワー素子２が本来有効に使用することのできる温度領域にあったとしても、上記温度検出素子３に設定された上限温度によって同パワー素子２の駆動が制限されることにもなりかねず、ひいては上記制御対象の駆動が不要に制限されることにもなりかねない。

なお、正確を期すために、パワー素子２自体に温度検出機能を持たせることも考えられるが、これではパワー素子２そのものの複雑化が避けられず、その汎用性も乏しいものとなってしまう。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、より高い精度をもって発熱素子の温度検出を行うことのできる混成集積回路装置を提供することにある。

こうした目的を達成するため、請求項１に記載の混成集積回路装置では、発熱素子と、該発熱素子の近傍にて温度検出を行う温度検出素子とを含む多種の電子部品が搭載された基板を有して構成される混成集積回路装置において、前記多種の電子部品の１つとして、前記温度検出素子により検出される温度情報を取り込んでこれを補正演算する演算素子を
備え、前記演算素子は、前記温度検出素子にて検出される温度の前記発熱素子に対する電力供給が開始されたときからの経過時間毎の温度の上昇量を同温度検出素子による温度情報から得るとともに、この得られる温度の上昇量と、前記経過時間および前記発熱素子と前記温度検出素子との間の距離を含む熱伝達環境に基づいてその都度決定される前記発熱素子から前記温度検出素子への温度の伝達度合いの比率である伝達温度比とを除算することによって前記発熱素子の前記経過時間毎の温度の上昇量を演算する補正演算を通じて前記発熱素子の温度情報を検出することとした。

前述のように、温度検出素子にて検出される温度とは、発熱素子から基板などを介して伝達される温度であり、この温度検出素子にて検出される温度と発熱素子の実際の温度との間には自ずと誤差が生じる。この点、上記構成によれば、温度検出素子にて検出される温度情報を取り込んで補正演算し、この補正演算を通じて前記発熱素子の温度情報を検出するようにしているため、より高い精度をもって発熱素子の温度検出を行うことができるようになる。

また、上記構成によれば、前記演算素子として、前記発熱素子に対する電力供給が開始されたときからの経過時間に基づいて前記温度検出素子から取り込まれる温度情報を補正演算するものを採用したことにより、同発熱素子の上記精度の高い温度検出を容易に実現することができるようになる。

すなわち、発熱素子に対する電力供給が開始されたときから時間が経過するにつれて、温度検出素子にて検出される温度と発熱素子の温度との温度差は小さくなる。この点、上記構成によれば、発熱素子に対して電力供給が開始されたときからの経過時間に基づいて上記取り込まれた温度情報を補正演算するため、上記発熱素子の温度情報を検出するにあたって、上記温度検出素子にて検出される温度と発熱素子の実際の温度との間の上記経過時間の変動に起因する誤差を好適に抑制することができるようになる。

また一方、上記構成によれば、前記演算素子として、前記発熱素子と前記温度検出素子との間の距離を含む熱伝達環境に基づいて前記温度検出素子から取り込まれる温度情報を補正演算するものを採用するようにしたことにより、こうした温度検出精度のさらなる向上が期待できるようになる。

すなわち、発熱素子に対する電力供給が開始されたときから時間が経過するにつれて、温度検出素子にて検出される温度と発熱素子の温度との温度差が小さくなるとはいえ、時間経過に対するこの温度差が小さくなる割合などは、これら素子間の熱伝達環境、すなわち発熱素子と温度検出素子との距離や、これら素子間の熱伝達経路を構成する各構造体の材料、形状、大きさ、等々の影響を受けて変化する。この点、上記構成によれば、発熱素子と温度検出素子との間の距離を含む熱伝達環境に基づいて上記取り込まれる温度情報を補正演算するため、上記発熱素子の温度情報を検出するにあたって、上記温度検出素子にて検出される温度と発熱素子の実際の温度との間の上記熱伝達環境の違いに起因する誤差についてもこれを好適に抑制することができるようになる。

なお、発熱素子と温度検出素子との間にて熱伝達経路を構成する各構造体とは、発熱素子にて生じた熱が温度検出素子まで伝達される際に、この発生した熱との間で熱交換される全ての物体のことをいう。

そして、上記構成によれば、前記演算素子が、前記温度検出素子にて検出される温度の前記経過時間毎の温度の上昇量を同温度検出素子による温度情報から得るとともに、この
得られる温度の上昇量と、前記経過時間および前記熱伝達環境に基づいてその都度決定される前記発熱素子から前記温度検出素子への温度の伝達度合いの比率である伝達温度比とを除算することによって前記発熱素子の前記経過時間毎の温度の上昇量を演算するようにしたことによって、発熱素子の温度情報を容易に検出することができるようになる。

ここで、発熱素子の上記経過時間毎の温度の上昇量を、温度検出素子にて検出される温度の上記経過時間毎の温度の上昇量と、上記経過時間および熱伝達環境に基づいてその都度決定される上記発熱素子から上記温度検出素子への温度の伝達度合いの比率である伝達温度比との除算値として表わす場合におけるこの伝達温度比の値は、例えば実験等に基づき、上記経過時間ごとに得ることができる。このため、上記経過時間に対応する伝達温度比を算出するとともに、温度検出素子にて検出される温度の上記経過時間毎の温度の上昇量とこの伝達温度比とを除算することによって、発熱素子の温度情報を検出することができるようになる。

なお、演算素子は、外部から上記経過時間の情報を取り込むこともできるが、例えば請求項２に記載の発明によるように、演算素子が発熱素子に対する電力制御を併せて行う制御素子として設けられる場合には、温度検出素子により温度情報が取り込まれた時刻と発熱素子に対する電力供給を開始した時刻との差の演算によって、演算素子自体がこの経過時間を算出することもできる。

また、請求項３に記載の発明によるように、上記温度検出の対象となる発熱素子が電力供給素子であるパワー素子からなる場合には、同パワー素子の過熱を的確に抑制して、その電力供給対象となる各種アクチュエータやランプ等のより信頼性の高い駆動制御を行うことができるようになる。

以下、この発明にかかる混成集積回路装置の一実施の形態について、図１〜図５を参照して詳細に説明する。なお、この実施の形態の混成集積回路装置は、制御対象として、例えば車載されるランプを駆動制御する装置を想定している。

この混成集積回路装置は、図１（ａ）にその内部の平面構造を、図１（ｂ）にその側面の断面構造をそれぞれ示すように、多種の電子部品１１をアルミナ基板１２上に搭載して構成されている。アルミナ基板１２は、リードフレーム１３に接着剤１４によって接着され、この状態で樹脂などからなるモールド材１５によってシームレスにモールドされている。また、当該混成集積回路装置において、給電端子、出力端子などからなる外部端子ＧＴは上記モールド材１５から引き出され、上記多種の電子部品１１は、これら外部端子ＧＴとボンディングワイヤＷなどを介して電気的に接続されている。

一方、上記アルミナ基板１２の表面には、上記多種の電子部品１１として、パワートランジスタからなる電力供給素子であるパワー素子１１ａと、同パワー素子１１ａのオンオフ制御を行う制御素子１１ｂと、温度検出を行う温度検出素子１１ｃとが、はんだ１６により実装されている。

このうち、パワー素子１１ａは、アルミナ基板１２の表面に焼成形成されている上記ランプ（図示略）への電力供給ライン（図示略）上に設けられている。そして、パワー素子１１ａは、上記制御素子１１ｂから取り込まれる駆動信号に基づいてオンオフし、当該混成集積回路装置は、同制御素子１１ｂによるこうしたオンオフ制御を通じて上記ランプの駆動制御を行う。なお、上記駆動信号は、例えば車室内に設けられるランプスイッチによるオン信号が上記制御素子１１ｂに取り込まれることによって生成される。

また、温度検出素子１１ｃは、例えばサーミスタなどから形成され、パワー素子１１ａの温度上昇に伴う過熱を回避すべく、同パワー素子１１ａの近傍にて温度検出を行うようになっている。ただし、この実施の形態にかかる混成集積回路装置は、この温度検出素子１１ｃにより検出される温度情報の補正演算を通じて上記パワー素子１１ａの温度情報を検出することとしている。

すなわち、この実施の形態において、制御素子１１ｂは、上記パワー素子１１ａの駆動制御（電力制御）に加えて、上記温度検出素子１１ｃにより検出される温度情報を取り込んでこれを補正演算する。そして、同制御素子１１ｂは、この補正演算を通じて上記パワー素子１１ａの温度情報を検出し、この検出される温度情報が実験等により予め設定されている上限温度に達したと判断された時点で、同パワー素子１１ａをオフにする制御を行うようにしている。これにより、高い精度をもってパワー素子１１ａの温度検出を行うことができるようになり、同パワー素子１１ａの温度上昇に伴う過熱を的確に抑制して、その電力供給対象となる車載されるランプのより信頼性の高い駆動制御を行うことができるようになる。

ここで、制御素子１１ｂによって行われる上記温度検出素子１１ｃにより検出される温度情報の補正演算方法についてその一例を説明する。
パワー素子１１ａに対する電力供給が開始されたときからの経過時間、すなわちパワー素子１１ａがオン状態にされたときからの経過時間毎の同パワー素子１１ａの温度の上昇量ΔＰＴと、上記経過時間毎の温度検出素子１１ｃにて検出される温度の上昇量ΔＳＴとは、

ΔＳＴ＝ＲＴ×ΔＰＴ ・・・（１）
ただし、
ＲＴ：パワー素子から温度検出素子への温度の伝達度合いの比率（伝達温度比）

といった関係式にて表わされる。そして、この式（１）において、伝達温度比ＲＴの値は、例えば実験等に基づいて上記経過時間毎に得ることができ、この実施の形態にかかる混成集積回路装置では、図２に示されるような結果が得られているとする。なお、この実施の形態において、パワー素子１１ａと温度検出素子１１ｃとの間の熱伝達経路は上記アルミナ基板１２、リードフレーム１３、モールド材１５、さらには上記接着剤１４やはんだ１６等によって形成される。

すなわち、この図２から明らかなように、上記伝達温度比ＲＴの値は、上記経過時間Ｔに基づき、

ＲＴ＝Ｂ×ＬｎＴ＋Ａ（ただし、ＲＴ≦１） ・・・（２）
ただし、
ＬｎＴ：パワー素子がオン状態にされたときからの経過時間の常用対数
Ａ：「Ｔ＝１」のときの伝達温度比（以下、係数Ａという）
Ｂ：パワー素子がオン状態にされたときからの経過時間の常用対数に対して伝達温度比が直線的に増加するときの傾き（以下、係数Ｂという）

といった関係式に基づいて得ることができる。このため、制御素子１１ｂは、上記温度検出素子１１ｃにより検出される温度情報の補正演算として、まず、式（２）に基づいて、上記経過時間Ｔ毎に伝達温度比ＲＴを算出する。そして、上記式（１）に基づいて、上記経過時間Ｔ毎の温度検出素子１１ｃにて検出される温度の上昇量ΔＳＴと、この算出された伝達温度比ＲＴとを除算することによって、パワー素子１１ａの温度の上昇量ΔＰＴを演算する。制御素子１１ｂによるこうした補正演算を通じて上記パワー素子１１ａの温度情報を検出することができるようになる。

ところで、上記式（２）において、係数Ａ、Ｂの値は、パワー素子１１ａと温度検出素子１１ｃとの間の熱伝達環境によって変化する。具体的には、係数Ａの値は、主にパワー素子１１ａと温度検出素子１１ｃとの距離Ｌによって、また係数Ｂの値は、主にパワー素子１１ａと温度検出素子１１ｃとの間の熱伝達経路によってそれぞれ変化する。したがって、当該混成集積回路装置にあって、例えばパワー素子１１ａと温度検出素子１１ｃとの距離Ｌが設計変更されるような場合には、再度実験を行い、上記式（２）の関係、特に係数Ａの値を明らかにすることとなる。ただし、上記係数Ａには、図２から明らかなように、パワー素子１１ａと温度検出素子１１ｃとの距離Ｌに対して図３に示すような特性、すなわち、

Ａ＝Ｃ×ＬｎＬ＋Ｄ（ただし、Ａ＜１） ・・・（３）
ただし、
ＬｎＬ：パワー素子と温度検出素子との距離の常用対数
Ｃ：パワー素子と温度検出素子との距離の常用対数に対して係数Ａが直線的に減少するときの傾き（以下、係数Ｃという）
Ｄ：「Ｌ＝１」のときの係数Ａの値（以下、係数Ｄという）

といった特性がある。したがってこのような場合には、実験により再度得られる係数Ａが、この式（３）の関係に合致するか否かを検討することで、この再度得られる係数Ａの信頼性を判断することはできる。

次に、このような方法を用いて補正演算を行う制御素子１１ｂの内部構造およびその動作について、図４および図５を参照しつつ説明する。図４は、パワー素子１１ａと温度検出素子１１ｃとの電気的な関係も含めて、制御素子１１ｂの内部構造を示すブロック図である。また、図５は、制御素子１１ｂによるパワー素子１１ａの駆動制御についてその手順を示すフローチャートである。

同図４に示されるように、制御素子１１ｂは、例えばロジック回路などからなり各種情報の比較、判断を行う制御部２１を中心として構成されている。この制御部２１は、温度検出素子１１ｃと入力部２２を介して、またパワー素子１１ａと出力部２３を介して電気的に各々接続されている。また、同制御部２１は、パワー素子１１ａの駆動制御に関するプログラムが格納されているメモリ（ＲＯＭ）２４、および情報の書き込み、読み込みを行うためのレジスタ部２５、および加算、減算などの演算を行う演算部２６とも電気的に接続されている。なお、メモリ２４には、上記式（１）、および係数ＡおよびＢが予め実験等により求められている上記式（２）も格納されている。そして、上記ランプを点灯する旨の外部信号が入力部２７を介してこの制御部２１に取り込まれると、該制御部２１によって、図５に示されるステップＳ１〜Ｓ７の各処理が実行されることとなる。

すなわち、まず、ステップＳ１の処理においては、メモリ２４から上記ランプの駆動制御に関するプログラムが読み出され、この読み出されたプログラムにしたがった信号（駆動信号）が出力部２３を介してパワー素子１１ａに出力される。それとともに、同信号が出力された時刻、すなわちパワー素子１１ａに対する電力供給が開始された時刻が、レジスタ部２５に格納される。また、温度検出素子１１ｃにより検出された温度情報が入力部２２を介して取り込まれ、この温度情報も上記レジスタ部２５に格納される。そして次に、ステップＳ２の処理として、パワー素子１１ａがオン状態にされたか否かが確認される。パワー素子１１ａのオン状態が確認されない場合には、次にステップＳ７の処理として、パワー素子１１ａがオフ状態にされた時点で、この制御が終了する。

一方、上記ステップＳ２の処理において、パワー素子１１ａがオン状態であり、且つ、上記ランプが点灯していると判断される場合には、次にステップＳ３の処理として、温度検出素子１１ｃによる温度情報が入力部２２を介して再度取り込まれる。またそれとともに、レジスタ部２５に格納されている上記パワー素子１１ａに対する電力供給が開始された時刻、および同時刻に取り込まれた温度検出素子１１ｃによる温度情報がそれぞれ読み出される。そして、このステップＳ３の処理においてはさらに、現在の時刻と、上記レジスタ部２５から読み出された時刻との差が上記演算部２６を通じて演算され、上記経過時間Ｔが算出される。

次のステップＳ４の処理では、温度検出素子１１ｃにより検出された温度情報の補正演算が行われる。すなわち、このステップＳ４の処理においては、まず、上記ステップＳ３の処理において入力された温度検出素子１１ｃによる温度情報と、同じくステップＳ３の処理において読み出された温度検出素子１１ｃによる温度情報とから、上記経過時間Ｔの温度検出素子１１ｃにて検出される温度の上昇量ΔＳＴが算出される。そして、メモリ２４から上記式（２）が読み出され、この式（２）に基づいて、上記算出された経過時間Ｔから伝達温度比ＲＴが求められる。そして次に、メモリ２４から上記式（１）が読み出され、この式（１）に基づいて、上記求められた伝達温度比ＲＴと上記算出された温度の上昇量ΔＳＴとからパワー素子１１ａの温度の上昇量ΔＰＴが演算され、これによってパワー素子１１ａの温度情報が検出されるようになる。

パワー素子１１ａの温度情報がこうして検出されると、次にステップＳ５の処理として、この検出された温度情報が、パワー素子１１ａの上限温度に達しているか否かが判断される。パワー素子１１ａの温度が正常であると判断される場合には、上記ランプが点灯している期間、上記ステップＳ２〜Ｓ５の処理が繰り返し実行される。そしてこの結果、上記ステップＳ５の処理において、検出された温度情報がパワー素子１１ａの上限温度に達したと判断されるようになると、その時点でステップＳ７の処理に移行し、同処理において上記パワー素子１１ａがオフ状態にされ、この制御が終了する。

なお、上記繰り返しの処理においては、ステップＳ５からステップＳ２に移行する際に、ステップＳ６の処理として、上記ランプの点灯を要求する外部信号が制御部２１に入力されているか否かが確認される。そして、このステップＳ６の処理において、上記外部信号の入力が確認されない場合にも、その時点で上記ステップＳ７の処理に移行し、同処理においてパワー素子１１ａがオフ状態にされ、この制御が終了する。

ここで参考までに、この実施の形態にかかる混成集積回路装置の製造方法の一例について、先の図１を参照しつつ説明する。
すなわち、まず、上記ランプへの電力供給ラインを含め、導体パターンや抵抗体をアルミナ基板１２の表面に焼成形成（印刷）する。そして、このアルミナ基板１２の表面にはんだクリームを塗り、このはんだクリーム上にパワー素子１１ａ、制御素子１１ｂ、温度検出素子１１ｃなどの電子部品１１を搭載する。そしてこの状態で、アルミナ基板１２を加熱するリフロー工程を行う。こうしてアルミナ基板１２に上記各電子部品１１が搭載されると、次に、このアルミナ基板１２とリードフレーム１３とを接着剤１４によって接着する。次いで、上記各電子部品１１や、導体パターン、リードフレーム１３などをボンディングワイヤＷを介して電気的に接続するワイヤボンディング工程を行う。そして、モールド成形によりモールド材１５を形成し、該モールド材１５から外部に取り出されているリードフレーム１３の先端の一部を切断することで、外部端子ＧＴを形成する。

以上説明したように、この実施の形態にかかる混成集積回路装置によれば、以下に記載するような優れた効果が得られるようになる。
（１）温度検出素子１１ｃにて検出される温度情報を取り込んで補正演算し、この補正演算を通じてパワー素子１１ａの温度情報を検出するようにしたため、より高い精度をもってパワー素子１１ａの温度検出を行うことができるようになる。

（２）上記温度検出素子１１ｃにて検出される温度情報の補正演算を、上記式（１）、（２）に基づいて行うこととしたため、パワー素子１１ａの温度情報を容易に検出することができるようになる。

（３）制御素子１１ｂを、上記温度情報の補正演算と併せて、パワー素子１１ａに対する電力制御を行うものとしたため、温度検出素子１１ｃによる温度情報が取り込まれた時刻とパワー素子１１ａに対する電力供給が開始された時刻との差の演算によって、制御素子１１ｂ自体が上記経過時間Ｔを算出することができるようになる。

（４）温度検出の対象をパワー素子１１ａとしたため、同パワー素子１１ａの温度上昇に伴う過熱を的確に抑制して、その電力供給対象となる車載されるランプのより信頼性の高い駆動制御を行うことができるようになる。

なお、上記実施の形態は、以下のように変更して実施することもできる。
・パワー素子１１ａと温度検出素子１１ｃとの関係の変形例を図６に示すように、パワー素子１１ａと温度検出素子１１ｃとが搭載されているアルミナ基板１２を、ヒートシンク１１３に直接接着して設けるようにしてもよい。このような関係によれば、パワー素子１１ａによる熱は、アルミナ基板１２やヒートシンク１１３などを介して温度検出素子１１ｃまで伝達されるようになる。しかも、ヒートシンク１１３によるパワー素子１１ａの冷却効果も期待できるようになる。なお、この図６に示す混成集積回路装置の製造工程は、基本的には、先の実施の形態にて示した工程と同様である。ただし、アルミナ基板１２とヒートシンク１１３とを接着する工程では、ヒートシンク１１３と、後に外部端子ＧＴとなるリードフレームとの位置関係が適宜固定された状態で、上記各電子部品１１が搭載されているアルミナ基板１２とヒートシンク１１３とを接着することとなる。

・また、パワー素子１１ａと温度検出素子１１ｃとの関係の別の変形例を図７に示すように、上記温度検出素子１１ｃを、アルミナ基板１２上に焼成形成するようにしてもよい。このような関係によれば、パワー素子１１ａによる熱は、先の図６に例示した温度検出素子１１ｃとアルミナ基板１２との間のはんだ１６を介すことなく、温度検出素子１１ｃに伝達されるようになる。しかも、先の図６に例示したように、アルミナ基板１２の表面に電子部品を組み付ける際のハンドリングとの関係上、温度検出素子１１ｃを、パワー素子１１ａや制御素子１１ｂと同じ厚さに設計する必要もなくなる。なお、この図７に示す混成集積回路装置の製造工程は、基本的には、先の図６に示した混成集積回路装置の場合と同様である。ただし、導体パターンや抵抗体をアルミナ基板１２の表面に焼成形成（印刷）する工程では、温度検出素子１１ｃも併せて焼成形成（印刷）することとなる。

・また、温度検出素子１１ｃを焼成形成する場合には、図８に示すように、この温度検出素子１１ｃを、パワー素子１１ａによる熱がヒートシンク１１３に伝達される経路上となるアルミナ基板１２の裏面に設けることもできるようになる。このような関係によれば、温度検出素子１１ｃがパワー素子１１ａによる熱のヒートシンク１１３への伝達経路上に配置されるため、同温度検出素子１１ｃにて、上記パワー素子１１ａの温度に対して温度差の小さい温度が検出されるようになる。なお、この図８に示す混成集積回路装置の製造工程は、基本的には、先の図７に示した混成集積回路装置の場合と同様である。ただし、導体パターンや抵抗体をアルミナ基板１２の表面に焼成形成（印刷）し、温度検出素子１１ｃをアルミナ基板１２の裏面に焼成形成（印刷）する。またこの工程では、図８に例示した状態において、温度検出素子１１ｃによる検出信号を取り出すことができるような導体パターンをアルミナ基板１２に形成する。そしてこの後に、アルミナ基板１２の表面に温度検出素子１１ｃを除く各電子部品１１を搭載し、この状態でアルミナ基板１２とヒートシンク１１３とを接着することとなる。

・温度検出素子１１ｃを焼成形成する場合には、さらに図９に示すように、この温度検出素子１１ｃを、パワー素子１１ａによる熱がヒートシンク１１３に伝達される経路上となるアルミナ基板１２の表面に設けることもできる。このような関係によれば、パワー素子１１ａによる熱が、アルミナ基板１２を介すことなく温度検出素子１１ｃに直接伝達されるようになるため、同温度検出素子１１ｃにて、上記パワー素子１１ａの温度に対して温度差のより小さい温度が検出されるようになる。なお、この図９に示す混成集積回路装置の製造工程も、基本的には、先の図７に示した混成集積回路装置の場合と同様である。ただし、導体パターンや抵抗体をアルミナ基板１２の表面に焼成形成（印刷）し、温度検出素子１１ｃを、アルミナ基板１２の表面のうち、後にパワー素子１１ａが搭載される部分に焼成形成（印刷）する。またこの工程では、図９に例示した状態において、温度検出素子１１ｃによる検出信号を取り出すことができるような導体パターンをアルミナ基板１２に形成する。そしてこの後に、アルミナ基板１２の表面に焼成形成された温度検出素子１１ｃ上に、はんだクリームを塗り、このはんだクリーム上にパワー素子１１ａを搭載する。そしてこの状態で、アルミナ基板１２を加熱するリフロー工程を行うこととなる。

・混成集積回路装置が電力供給素子であるパワー素子を複数備える装置であるような場合には、温度検出素子を、図１０に示すようなパターンにて配置してもよい。このような温度検出素子の配置パターンによれば、各パワー素子１１１ａ〜１１４ａの近傍にて温度検出素子１１１ｃ〜１１４ｃがそれぞれ配置されるため、パワー素子１１１ａ〜１１４ａの温度上昇に伴う過熱を抑制することができるようになる。

・混成集積回路装置がパワー素子１１１ａ〜１１４ａを備える場合には、パワー素子１１１ａ、１１２ａの近傍にて温度を検出する温度検出素子１２ｃと、パワー素子１１３ａ、１１４ａの近傍にて温度を検出する温度検出素子３４ｃとを、図１１（ａ）または（ｂ）に示すように配置することもできる。すなわち、このような構成によれば、温度検出素子１２ｃでは、パワー素子１１１ａ、１１２ａの高いほうの温度が、また温度検出素子３４ｃでは、パワー素子１１３ａ、１１４ａの高いほうの温度が各々検出される。このため、温度検出素子１２ｃ、３４ｃにて検出される各温度情報の補正演算を通じて得られるパワー素子の温度情報が上記上限温度に達したときに、こうした温度情報が検出された側の温度検出素子の温度検出対象となる２つのパワー素子をいずれもオフ状態にする制御を行うことで、これらパワー素子の過熱を抑制することができるようになる。

・また、混成集積回路装置がパワー素子１１１ａ〜１１４ａを備える場合には、温度検出素子１２３４ｃを、図１１（ｃ）または（ｄ）に示すように配置することもできる。このような構成によれば、パワー素子１１１ａ〜１１４ａの最も高い温度が温度検出素子１２３４ｃにより検出されるようになる。このため、温度検出素子１２３４ｃにて検出される温度情報の補正演算を通じて得られるパワー素子の温度情報が上記上限温度に達したときに、パワー素子１１１ａ〜１１４ａをいずれもオフ状態にする制御を行うことで、全てのパワー素子１１１ａ〜１１４ａの過熱を抑制することができるようになる。

・混成集積回路装置は、図１２に示すように、Ｈブリッジ接続された回路において、モータＭへの電源供給ラインを開閉する電力供給素子として複数のパワー素子１１５ａ〜１１８ａを備えるものであってもよい。

・混成集積回路装置がパワー素子１１５ａ〜１１８ａ（図１２）を備える場合には、温度検出素子６７ｃを、図１３（ａ）または（ｂ）または（ｃ）に示すように配置してもよい。すなわち、先の図１２に示した回路では、モータＭが駆動する際、パワー素子１１５ａおよび１１７ａに同じ電流が流れるため、これらパワー素子１１５ａおよび１１７ａの温度は同じように変化する。また、パワー素子１１６ａおよび１１８ａも同様、互いに同じ電流が流れるため、これらの温度も同じように変化するようになる。したがって、このような混成集積回路装置にあっては、モータＭに対して電源側（ハイサイド）に配置されたパワー素子１１６ａ、１１７ａの温度情報を検出するだけで、全てのパワー素子１１５ａ〜１１８ａの温度上昇に伴う過熱を抑制することができるようになる。この点、温度検出素子６７ｃのこのような配置態様によれば、同温度検出素子６７ｃにて、パワー素子１１６ａ、１１７ａの高いほうの温度が検出される。このため、温度検出素子６７ｃにて検出される温度情報の補正演算を通じて得られるパワー素子の温度情報が上記上限温度に達したときに、パワー素子１１５ａ〜１１８ａをいずれもオフ状態にする制御を行うことで、パワー素子１１５ａ〜１１８ａの温度上昇に伴う過熱を抑制することができるようになる。なお、図１３（ｃ）において、温度検出素子６７ｃは、先の図８に例示したかたちで、アルミナ基板１２およびリードフレーム１３の間に配置されている。このため、この混成集積回路装置の製造方法は、先の図８に例示した混成集積回路装置に準じたものとなる。

・また、混成集積回路装置がパワー素子１１５ａ〜１１８ａ（図１２）を備える場合には、温度検出素子５８ｃを、図１４（ａ）または（ｂ）または（ｃ）に示すように配置することもできる。すなわち上述のように、先の図１２に示した回路では、モータＭが駆動する際、パワー素子１１５ａおよび１１７ａに同じ電流が流れるため、これらパワー素子１１５ａおよび１１７ａの温度は同じように変化する。また、パワー素子１１６ａおよび１１８ａも同様、互いに同じ電流が流れるため、これらの温度も同じように変化するようになる。したがって、このような混成集積回路装置にあっては、モータＭに対して接地側（ローサイド）に配置されたパワー素子１１５ａ、１１８ａの温度情報を検出することによっても、全てのパワー素子１１５ａ〜１１８ａの温度上昇に伴う過熱を抑制することができるようになる。この点、温度検出素子５８ｃのこのような配置態様によれば、同温度検出素子５８ｃにて、パワー素子１１５ａ、１１８ａの高いほうの温度が検出される。このため、温度検出素子５８ｃにて検出される温度情報の補正演算を通じて得られるパワー素子の温度情報が上記上限温度に達したときに、パワー素子１１５ａ〜１１８ａをいずれもオフ状態にする制御を行うことで、パワー素子１１５ａ〜１１８ａの温度上昇に伴う過熱を抑制することができるようになる。なお、図１４（ｃ）に示す温度検出素子５８ｃも、先の図８に例示したかたちで、アルミナ基板１２およびリードフレーム１３の間に配置されている。このため、この混成集積回路装置の製造方法も、先の図８に例示した混成集積回路装置に準じたものとなる。

・制御素子１１ｂに取り込まれる温度検出素子にて検出される温度情報はアナログ信号、デジタル信号のいずれでもよい。同温度情報がアナログ信号である場合には、入力部２２にてアナログ／デジタル変換されて、その後、制御部２１に取り込まれる。一方、同温度情報がシリアルなデジタル信号である場合には、入力部２２にてシリアル／パラレル変換され、その後、制御部２１に取り込まれることとなる。

・制御素子１１ｂは、温度検出素子にて検出される温度情報の補正演算と併せて、パワー素子の電力制御を行うものでなく、通常の演算素子であってもよい。ただしこの場合、パワー素子に対する電力制御が開始された時刻、または上記経過時間Ｔは、外部より取り込まれることとなる。

・アルミナ基板１２に代えて、例えばガラスエポキシ基板、アルミや銅などを用いたメタルベース基板、セラミック基板を採用してもよい。ただしこのような場合、上記式（２）における係数Ａや係数Ｂ、上記式（３）における係数Ｃや係数Ｄは変化する。こうした影響によって、伝達温度比ＲＴが低下するようになると、上記補正演算を通じて検出されるパワー素子の温度情報の精度が低下することも考えられるため、基板としては熱伝達率の高い基板を用いることが実用上より望ましい。

・パワー素子の駆動電流を検出してこの電流量を制御素子１１ｂに取り込み、同制御素子１１ｂにてこの電流量をも加味して上記温度検出素子にて検出される温度情報の補正演算を行うようにしてもよい。パワー素子の温度の上昇量は同パワー素子の駆動電流と相関があるため、このような補正演算を通じてパワー素子の温度情報をより的確に検出することができるようになる。なお、パワー素子１１ａの駆動電流は例えば、上記ランプへの電源供給ラインにシャント抵抗を配置することによって検出することができる。

・温度検出素子は、パワー素子の温度が伝達される位置に設けられていればよい。
・温度検出素子は、サーミスタやダイオードなど、温度検出が可能な素子であればよい。

・より高い精度をもってパワー素子の温度検出を行うという所期の目的については、制御素子１１ｂが温度検出素子にて検出された温度情報を補正演算することで達成することはできる。ただし通常、パワー素子に対する電力供給が開始されたときからの経過時間Ｔが大きくなるにつれて、温度検出素子にて検出される温度とパワー素子の温度との温度差は小さくなる。このため、同経過時間Ｔに基づいて温度検出素子にて検出される温度情報を補正演算するようにすることが好ましい。また、温度検出素子にて検出される温度情報は、パワー素子と同温度検出素子との間の熱伝達環境、すなわちパワー素子と温度検出素子との距離Ｌや、これらパワー素子と温度検出素子との間にて熱伝達経路を構成する各構造体の材料、形状、大きさ、等々の影響も受ける。したがって、パワー素子の温度情報をより正確に検出する上では、パワー素子と温度検出素子との間の熱伝達環境をさらに加味して上記温度検出素子にて検出される温度情報を補正演算するようにすることがより好ましい。そして、この最も実用的な例が式（１）、（２）を用いて温度情報を補正演算する先の実施の形態での例となる。

・パワー素子は、パワーＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴやダイオード、さらには抵抗などのように、電力供給に起因して発熱する素子で（発熱素子）あればよい。これら素子であれば、温度検出素子にて検出される温度情報の補正演算を通じて同素子の温度を的確に検出することができる。

・はんだ１６に代えて、例えば導電性接着剤や、また導電性を要しない場合には通常の接着剤を用いてもよい。

（ａ）は、この発明にかかる混成集積回路装置の一実施の形態についてその内部の平面構造を示す平面図。（ｂ）は、同実施の形態についてその内部の側面の断面構造を示す断面図。 パワー素子に対する電力供給が開始された時刻からの伝達温度比の変化を示すタイムチャート。 パワー素子と温度検出素子との距離Ｌに対する係数Ａの特性を示すグラフ。 制御素子の内部構造について、パワー素子および温度検出素子との電気的関係も含めて示すブロック図。 制御素子によるパワー素子の駆動制御についてその手順を示すフローチャート。 パワー素子と温度検出素子との関係の変形例を示す断面図。 パワー素子と温度検出素子との関係の変形例を示す断面図。 パワー素子と温度検出素子との関係の変形例を示す断面図。 パワー素子と温度検出素子との関係の変形例を示す断面図。 温度検出素子の配置パターンの一例を示す平面図。 （ａ）〜（ｄ）は、温度検出素子の配置パターンの一例を示す平面図。 Ｈブリッジ接続されたモータＭへの電源供給ラインを開閉するパワー素子を示す回路図。 （ａ）〜（ｃ）は、温度検出素子の配置パターンの一例を示す平面図。 （ａ）〜（ｃ）は、温度検出素子の配置パターンの一例を示す平面図。 従来の混成集積回路装置を示す平面図。

符号の説明

１１…電子部品、１１ａ、１１１ａ〜１１８ａ…パワー素子、１１ｂ…制御素子、１１ｃ、１２ｃ、３４ｃ、５８ｃ、６７ｃ、１１１ｃ〜１１４ｃ、１２３４ｃ…温度検出素子、１２…アルミナ基板、１３…リードフレーム、１４…接着剤、１５…モールド材、１６…はんだ、２１…制御部、２２…入力部、２３…出力部、２４…メモリ、２５…レジスタ部、２６…演算部、２７…入力部、１１３…ヒートシンク、ＧＴ…外部端子、Ｗ…ボンディングワイヤ。

Claims (3)

1. 発熱素子と、該発熱素子の近傍にて温度検出を行う温度検出素子とを含む多種の電子部品が搭載された基板を有して構成される混成集積回路装置において、
   前記多種の電子部品の１つとして、前記温度検出素子により検出される温度情報を取り込んでこれを補正演算する演算素子を備え、前記演算素子は、前記温度検出素子にて検出される温度の前記発熱素子に対する電力供給が開始されたときからの経過時間毎の温度の上昇量を同温度検出素子による温度情報から得るとともに、この得られる温度の上昇量と、前記経過時間および前記発熱素子と前記温度検出素子との間の距離を含む熱伝達環境に基づいてその都度決定される前記発熱素子から前記温度検出素子への温度の伝達度合いの比率である伝達温度比とを除算することによって前記発熱素子の前記経過時間毎の温度の上昇量を演算する補正演算を通じて前記発熱素子の温度情報を検出する
   ことを特徴とする混成集積回路装置。
2. 前記演算素子は、前記発熱素子に対する電力制御を併せて行う制御素子として設けられ、前記温度検出素子により温度情報が取り込まれた時刻と前記発熱素子に対する電力供給を開始した時刻との差の演算によって前記経過時間を算出する
   請求項１に記載の混成集積回路装置。
3. 前記発熱素子が、電力供給素子であるパワー素子からなる
   請求項１または２に記載の混成集積回路装置。

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