[发明专利]一种集成有温度传感器的IGBT芯片

说明书

本申请提供一种集成有温度传感器的IGBT芯片，涉及功率器件技术领域，能够提高IGBT芯片的温度监测的准确性。该集成有温度传感器的IGBT芯片包括元胞区、发射极焊点、栅极焊点、栅极叉指结构、温度传感模块和导电屏蔽结构；发射极焊点与多个IGBT元胞的发射极电连接；栅极叉指结构连接于栅极焊点与多个IGBT元胞的栅极之间；温度传感模块包括温度传感器、阳极焊点、阴极焊点和金属引线，温度传感器和至少部分金属引线位于栅极叉指结构的内部并与栅极叉指结构绝缘；导电屏蔽结构至少设置于金属引线的位于栅极叉指结构内的部分与栅极叉指结构之间，并与发射极焊点电连接。本申请提供的集成有温度传感器的IGBT芯片用于电动汽车或者电梯。

技术领域

本申请涉及功率器件技术领域，尤其涉及一种集成有温度传感器的IGBT芯片。

背景技术

在电动汽车、电梯等应用领域，绝缘栅双极晶体管(insulated gate bipolartransistor，IGBT)模块要尽可能实现小型化、高功率密度、低结温，并且对IGBT模块的可靠性要求极高，这就需要对IGBT模块内IGBT芯片的温度进行实时、准确的监测。

为了监测IGBT芯片的温度，一方面可以将温度传感器(比如热敏电阻)和IGBT芯片封装在一起。由于温度传感器与IGBT芯片之间的距离较近，因此能够通过温度传感器获得IGBT芯片的温度。但是，由于温度传感器与IGBT芯片之间还是会存在一定距离，IGBT芯片的热量部分传导至温度传感器且响应速度较慢，这就会导致温度传感器对IGBT芯片温度监测的准确度降低。另一方面可以将温度传感器直接集成在IGBT芯片内。由于温度传感器直接集成在IGBT芯片内，因此温度监测时响应时间常数很小，能够更加快速、精准地获得被测温度。但是，在将温度传感器集成在IGBT芯片内，IGBT芯片上的信号线路与温度传感器的金属引线之间的距离较近，容易对温度传感器的金属引线上传输的监测信号产生干扰，从而导致温度传感的准确度较低，因此仍不能准确获得IGBT芯片的温度。

发明内容

本申请的实施例提供一种集成有温度传感器的IGBT芯片，能够提高IGBT芯片的温度监测的准确性。

为达到上述目的，本申请一些实施例提供一种集成有温度传感器的IGBT芯片，该IGBT芯片包括元胞区、发射极焊点、栅极焊点、栅极叉指结构、温度传感模块和导电屏蔽结构；其中，元胞区由多个IGBT元胞构成；发射极焊点设置于元胞区上，并与多个IGBT元胞的发射极电连接；栅极焊点和栅极叉指结构均位于元胞区的内部，栅极叉指结构连接于栅极焊点与多个IGBT元胞的栅极之间；温度传感模块包括温度传感器、阳极焊点、阴极焊点以及连接于温度传感器、阳极焊点和阴极焊点之间的金属引线，温度传感器和部分金属引线位于栅极叉指结构的内部并与该栅极叉指结构绝缘；导电屏蔽结构至少设置于金属引线的位于栅极叉指结构内的部分与栅极叉指结构之间，并与该金属引线和该栅极叉指结构均绝缘，且导电屏蔽结构与发射极焊点电连接。

在本申请实施例提供的IGBT芯片中，由于该IGBT芯片包括元胞区、发射极焊点、栅极焊点、栅极叉指结构和温度传感模块，栅极叉指结构经过元胞区的内部，且温度传感模块的温度传感器和至少部分金属引线位于栅极叉指结构的内部，因此通过温度传感器可以监测到IGBT芯片的真实温度，从而能够提高温度监测的准确性。同时由于该IGBT芯片还包括导电屏蔽结构，该导电屏蔽结构至少设置于金属引线上位于栅极叉指结构内的部分与栅极叉指结构之间，且导电屏蔽结构与发射极焊点电连接，发射极焊点通常接地，因此可以通过导电屏蔽结构对金属引线内的传输信号与栅极叉指结构内的传输信号之间进行屏蔽，防止金属引线内的传输信号与栅极叉指结构内的传输信号之间产生串扰，从而保证温度传感模块的采样和监测的准确性。

可选地，栅极叉指结构包括第一多晶硅走线、第一金属走线和第一接触孔，第一多晶硅走线与第一金属走线之间通过介质层隔开，第一多晶硅走线与第一金属走线之间通过第一接触孔电连接；导电屏蔽结构为至少设置于金属引线的位于栅极叉指结构内的部分与第一金属走线之间的金属线。此结构简单，成本较低。