專利名稱：半導(dǎo)體裝置和電子裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體裝置和電子裝置，特別涉及內(nèi)置IC芯片，并將IC芯片側(cè)的焊盤和IC的外部端子用鍵合線(以下，簡稱為‘線’)電連接的半導(dǎo)體裝置和搭載了該半導(dǎo)體裝置的電子裝置。
背景技術(shù)：
目前，在各種各樣的電子設(shè)備的內(nèi)部裝入很多半導(dǎo)體部件。半導(dǎo)體部件實(shí)際上有許多用途，根據(jù)用途，在嚴(yán)酷的環(huán)境下被使用，或在從外部容易接觸的條件下被利用。這樣的情況下，例如，因產(chǎn)生短路等不適狀況，有時(shí)在半導(dǎo)體部件中流過比通常預(yù)定的電流過大的電流。這樣的情況下，在半導(dǎo)體部件中的一部分上，發(fā)生開路、短路等不適合狀況，進(jìn)而因這種故障，有可能對(duì)外部的電路或裝置產(chǎn)生不良影響。為了消除這種問題，已知對(duì)于輸出端子等和負(fù)載、電源及接地之間的短路等產(chǎn)生時(shí)的過電流，設(shè)置用于檢測(cè)該電流的電阻元件，對(duì)電路進(jìn)行保護(hù)的技術(shù)(專利文獻(xiàn)1、2)。
專利文獻(xiàn)1特開平5-268724號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2特公平6-54865號(hào)公報(bào)發(fā)明內(nèi)容根據(jù)專利文獻(xiàn)1和專利文獻(xiàn)2，為了保護(hù)半導(dǎo)體部件內(nèi)的元件和電路，使用用于檢測(cè)電流的電阻元件，當(dāng)然存在因該電阻元件產(chǎn)生的發(fā)熱和功率損耗的問題。
發(fā)明人基于以上的認(rèn)識(shí)而完成了本發(fā)明，其目的在于，提供將發(fā)熱和功率損耗的問題減輕的半導(dǎo)體裝置和電子裝置。
本發(fā)明的一個(gè)方案涉及半導(dǎo)體裝置，該裝置有IC芯片，該IC芯片包括過電流保護(hù)電路，該過電流保護(hù)電路包括與輸入用外部端子連接的第1焊盤；通過有規(guī)定的電阻分量的布線而與該第1焊盤電連接，不與任何外部端子連接的測(cè)量用端子；連接到輸出用外部端子的第2焊盤；使測(cè)量用端子和所述第2焊盤之間的電連接導(dǎo)通/截止的開關(guān)電路；以及在第1焊盤和測(cè)量用端子之間的電位差超過了規(guī)定值時(shí)使該開關(guān)電路截止的比較器。此外，本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置除了比較器以外，也可以包括按照規(guī)定的邏輯控制而使開關(guān)電路導(dǎo)通/截止的控制單元。
根據(jù)這種方案，在由規(guī)定的布線具有的電阻分量產(chǎn)生的電位差比預(yù)定的值大的情況下，通過使開關(guān)電路截止，可以保護(hù)半導(dǎo)體裝置而避免過電流造成的故障。其結(jié)果，容易抑制被連接到半導(dǎo)體裝置的外部設(shè)備的誘發(fā)故障。此外，通過取代連接電阻或線電阻等的偏差容易受到影響的外裝電阻、或電阻值偏差大的擴(kuò)散電阻，而利用規(guī)定的布線具有的電阻分量，從而可使發(fā)熱和功率損耗的問題減輕。
本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的測(cè)量用端子也可以是焊盤。此外，IC芯片形成后，在該IC芯片的外部也可以形成布線。這樣，通過將第1焊盤和測(cè)量用端子之間的布線形成在外部，可以維持IC芯片的現(xiàn)狀特性，即使在布線形成后，特性也穩(wěn)定。該外部布線也可以用金形成。即，通過使用金布線來代替鋁布線，可以減輕長期使用造成的腐蝕和遷移(migration)的問題，可以實(shí)現(xiàn)高可靠性。本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置也可以具有多個(gè)共有第2焊盤的過電流保護(hù)電路。
本發(fā)明的其他方案涉及電子裝置。該裝置包括上述半導(dǎo)體裝置和由該半導(dǎo)體裝置形成的H電橋電路等的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器電路驅(qū)動(dòng)的規(guī)定的負(fù)載裝置。這里，負(fù)載裝置指通過利用半導(dǎo)體裝置用作電機(jī)等、例如電力供給而動(dòng)作的裝置。
本發(fā)明的電子裝置也可以用作車輛搭載，同時(shí)根據(jù)對(duì)車輛的負(fù)載裝置所估計(jì)的故障而確定所述規(guī)定值。這種情況下，能夠?qū)⑺鲭娮友b置和半導(dǎo)體裝置的優(yōu)點(diǎn)作為車輛搭載的電子設(shè)備來享受。車輛一般是使用環(huán)境嚴(yán)酷，或要求標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格，所以本發(fā)明的電子裝置的用作車輛搭載的應(yīng)用是有效的。
根據(jù)本發(fā)明，能夠提供使長期的可靠性提高、將發(fā)熱和功率損耗的問題減輕的半導(dǎo)體裝置和電子裝置。


圖1是表示實(shí)施方式1的第1電子裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
圖2是表示第1焊盤和第2焊盤等通過金布線而被電連接的狀態(tài)的外觀的圖。
圖3是表示實(shí)施方式2的第2電子裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
標(biāo)號(hào)說明10半導(dǎo)體裝置20IC芯片22控制電路30過電流保護(hù)電路31負(fù)載裝置40第1電子裝置50第2電子裝置Pi1、Po3第1焊盤Pw1、Pw2測(cè)量用端子Po1第2焊盤Pi2輸入用外部端子Po2、Po4輸出用外部端子Wi1、Wo1、Wo2鍵合線Lg金布線C1、C2、C3、C4比較器Q1、Q3PMOS型晶體管Q2、Q4NMOS型晶體管具體實(shí)施方式
(實(shí)施方式1)圖1是表示實(shí)施方式1的第1電子裝置40的結(jié)構(gòu)的圖。第1電子裝置40包括半導(dǎo)體裝置10和負(fù)載裝置31。該結(jié)構(gòu)是對(duì)線圈或電機(jī)等的負(fù)載裝置31進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的電路，為了實(shí)現(xiàn)用于該電路的通常動(dòng)作而具有控制電路22。但是，半導(dǎo)體裝置10除了其通常動(dòng)作以外，作為過電流對(duì)策還具有將另外途徑的電流斷路的功能。半導(dǎo)體裝置10例如用作車輛搭載，在酷暑或嚴(yán)寒等嚴(yán)酷的環(huán)境下被使用，或在下雨或下雪等中經(jīng)常被暴露的情況下，有時(shí)負(fù)載裝置31發(fā)生短路故障。而且，在后述的輸出用外部端子Po2產(chǎn)生與其他輸出用端子、電源及接地等的短路的情況下，電阻極大地下降，過電流持續(xù)流過負(fù)載裝置31，其結(jié)果，負(fù)載裝置31等發(fā)熱，對(duì)其可靠性產(chǎn)生影響，所以保護(hù)半導(dǎo)體裝置10而避免這樣產(chǎn)生的過電流是有意義的。
半導(dǎo)體裝置10對(duì)外部的負(fù)載裝置31供給電力。半導(dǎo)體裝置10有作為引線端子的輸入用外部端子Pi2和輸出用外部端子Po2，在輸入用外部端子Pi2上連接作為電源的電池BAT，例如被供給4.5V的輸入電壓Vi。從輸出用外部端子Po2，對(duì)負(fù)載裝置31供給例如3.0V的輸出電壓Vo。
半導(dǎo)體裝置10例如有構(gòu)成串聯(lián)調(diào)節(jié)器的IC芯片20，該IC芯片20的細(xì)節(jié)后面論述，但包括過電流保護(hù)電路30、“或”門S1和控制電路22。過電流保護(hù)電路30包括第1焊盤Pi1、測(cè)量用端子Pw1、第2焊盤Po1、阻抗Rp1、比較器C1、PMOS型晶體管Q1。半導(dǎo)體裝置10對(duì)內(nèi)部的IC芯片20通過輸入線Wi1而提供輸入電壓Vi，通過輸出線Wo1而從IC芯片20獲得輸出電壓Vo。
以下，說明IC芯片20的結(jié)構(gòu)。IC芯片20具有從電源將輸入電壓Vi輸入的第1焊盤Pi1、輸出作為控制的目標(biāo)的輸出電壓Vo的第2焊盤Po1、通過金布線與第1焊盤Pi1電連接并不與任何外部端子進(jìn)行線連接的測(cè)量用端子Pw1。將利用金布線產(chǎn)生的電阻分量作為阻抗Rp1而示意地圖示。另一方面，在測(cè)量用端子Pw1和第2焊盤Po1之間，連接有PMOS型晶體管Q1。這里，測(cè)量用端子Pw1為了在晶片狀態(tài)下確認(rèn)阻抗Rp1的值或后述的比較器C1的動(dòng)作而設(shè)有焊盤。再有，測(cè)量用端子Pw1不一定為焊盤也可以。
控制電路22作為通常的動(dòng)作，在半導(dǎo)體裝置10或負(fù)載裝置31中流過電流的情況下，輸出相當(dāng)于低電平的‘0’，在未流過的情況下，輸出相當(dāng)于高電平的‘1’。除了這樣的通常的動(dòng)作以外，為了實(shí)施過電流對(duì)策，在IC芯片20內(nèi)部設(shè)置比較器C1和“或”門S1，與控制電路22組合使用。
比較器C1將設(shè)置在第1焊盤Pi1和測(cè)量用端子Pw1之間的金布線的阻抗Rp1所產(chǎn)生的電位差與規(guī)定的閾值比較，從而在超過了閾值的情況下進(jìn)行使PMOS型晶體管Q1截止的動(dòng)作。具體地說，比較器C1在將PMOS型晶體管Q1截止的情況下輸出‘1’，在導(dǎo)通的情況下輸出‘0’。再有，也可以為用戶根據(jù)使用環(huán)境或要求標(biāo)準(zhǔn)等而決定閾值的結(jié)構(gòu)。
此外，閾值也可以是對(duì)各種各樣的故障進(jìn)行估計(jì)而確定的值。例如，搭載于車輛的線圈等的負(fù)載裝置31發(fā)生短路故障的情況下，由負(fù)載裝置31的幾個(gè)部分發(fā)生短路而確定上述值。在估計(jì)所有部分發(fā)生短路故障的情況下，負(fù)載裝置31的電阻值極大地下降，其結(jié)果，由于半導(dǎo)體裝置10流過的電流的值非常大，所以例如如果被認(rèn)為通常流過的電流的最大值為1A(安培)，則將由其3倍的3A(安培)的值計(jì)算的電位差確定為閾值就可以。在不是上述這樣，估計(jì)一部分發(fā)生短路故障的情況下，負(fù)載裝置31的電阻值多少有些下降，其結(jié)果，由于半導(dǎo)體裝置10中流過的電流的值多少有些增大，所以例如如果被認(rèn)為通常流過的電流的最大值為1A(安培)，則將由其1.5倍的1.5A(安培)的值計(jì)算的電位差作為閾值，與前面的例子相比，也可以被嚴(yán)格地確定。
“或”門S1將從比較器C1輸出的信號(hào)和從控制電路22輸出的信號(hào)進(jìn)行“或”，并輸出到PMOS型晶體管Q1。由于比較器C1的輸出通常為‘0’，所以只要不檢測(cè)過電流，對(duì)控制電路22的通常動(dòng)作沒有影響。但是，在發(fā)生了過電流的情況下，因金布線的阻抗Rp1產(chǎn)生的電位差比規(guī)定的閾值大，比較器C1的輸出變成‘1’，所以控制電路22的輸出被忽視，PMOS型晶體管Q1被強(qiáng)制地截止。
根據(jù)以上的結(jié)構(gòu)，可以保護(hù)半導(dǎo)體裝置10而避免過電流造成的故障。而且，可以抑制因半導(dǎo)體裝置10的故障產(chǎn)生的誘發(fā)外部的負(fù)載裝置31的故障。特別是在用于車輛搭載的第1電子裝置40的情況下，車輛一般來說使用環(huán)境嚴(yán)酷或要求標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格，所以更有效。
圖2是表示第1焊盤Pi1和測(cè)量用端子Pw1通過金布線Lg而電連接的狀態(tài)的外觀的圖。在IC芯片20形成后，在該IC芯片20的外部形成金布線Lg。以下，對(duì)與圖1相同的結(jié)構(gòu)賦予相同標(biāo)號(hào)并省略相應(yīng)說明。
對(duì)于金布線Lg，通過調(diào)整其長度或?qū)挾?，可以將阻抗Rp1的值調(diào)整到期望的值。此外，取代利用電阻元件或鋁布線的阻抗，通過利用金布線Lg的阻抗Rp1，可以減輕發(fā)熱和功率損耗的問題，通過使用金布線Lg來取代鋁布線，可以減輕長期使用造成的腐蝕和遷移的問題，可以實(shí)現(xiàn)高可靠性。
此外，如該圖所示，通過將第1焊盤Pi1和測(cè)量用端子Pw1間的金布線Lg形成在IC芯片20的外部，可以原樣維持IC芯片20的現(xiàn)狀的特性來形成，所以可以使用以往的特性進(jìn)行設(shè)計(jì)。
(實(shí)施方式2)圖3表示實(shí)施方式2的第2電子裝置50的結(jié)構(gòu)。該第2電子裝置50是電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的輸出級(jí)。以下，對(duì)與實(shí)施方式1相同的結(jié)構(gòu)賦予相同標(biāo)號(hào)并省略相應(yīng)說明。本實(shí)施方式與實(shí)施方式1的不同是，存在四個(gè)晶體管，使用這些晶體管構(gòu)成H電橋電路。第1PMOS型晶體管Q1的配置與實(shí)施方式1相同。在IC芯片20內(nèi)，將具有PMOS型晶體管Q1的第1過電流保護(hù)電路30a和具有NMOS型晶體管Q2的第2過電流保護(hù)電路30b電連接，以使PMOS型晶體管Q1的漏極和NMOS型晶體管Q2的漏極共用。其結(jié)果，第2過電流保護(hù)電路30b可以共有第1過電流保護(hù)電路30a內(nèi)的第2焊盤Po1，通過被線連接到第2焊盤Po1的輸出用外部端子Po2控制對(duì)負(fù)載裝置31、這里是對(duì)線圈的一端施加的電壓。如上述那樣，通過將第1過電流保護(hù)電路30a和第2過電流保護(hù)電路30b組合構(gòu)成的兩組電路如該圖所示進(jìn)一步組合，可以構(gòu)成H電橋電路。這里，在上述兩組電路中，一方的電路包括第3過電流保護(hù)電路30c和第4過電流保護(hù)電路30d。這些第3過電流保護(hù)電路30c、第4過電流保護(hù)電路30d的結(jié)構(gòu)分別與第1過電流保護(hù)電路30a、第2過電流保護(hù)電路30b的結(jié)構(gòu)相同。
來自第1過電流保護(hù)電路30a的比較器C1的信號(hào)被輸入到“或”門S1，來自第2過電流保護(hù)電路30b的比較器C2的信號(hào)被反相電路24反相并輸入到“與”門S2。同樣地，來自第3過電流保護(hù)電路30c的比較器C3的信號(hào)被輸入到“或”門S3，來自第4過電流保護(hù)電路30d的比較器C4的信號(hào)中途被反相電路24反相并輸入到“與”門S4。來自控制電路22的信號(hào)被輸入到“或”門S1、“與”門S2、“或”門S3和“與”門S4。
第2過電流保護(hù)電路30b的第1焊盤Po3、測(cè)量用端子Pw2、金布線的阻抗Rp2、輸出線Wo2和輸出用外部端子Po4分別相當(dāng)于第1過電流保護(hù)電路30a中的第1焊盤Pi1、測(cè)量用端子Pw1、金布線的阻抗Rp1、輸入線Wi1和輸入用外部端子Pi2。但是，相對(duì)于在第1過電流保護(hù)電路30a中，從輸入用外部端子Pi2通過輸入線Wi，在第1焊盤Pi1中流過電流，在第2過電流保護(hù)電路30b中，以輸出用外部端子Po2、第2焊盤Po1、第1焊盤Po3、輸出用外部端子Po4的順序，中途通過輸出線Wo2流過電流。
以下，說明圖3的第2電子裝置50內(nèi)的第2過電流保護(hù)電路30b的動(dòng)作?！芭c”門S2將從比較器C2輸出的信號(hào)和從控制電路22輸出的信號(hào)進(jìn)行“與”，并輸出到NMOS型晶體管Q2。比較器C2的輸出通常為‘0’，中途被反相電路24反相為‘1’，并被輸入到“與”門S2。由此，只要不檢測(cè)過電流，對(duì)控制電路22的通常動(dòng)作沒有影響。但是，在發(fā)生了過電流的情況下，因金布線的阻抗Rp2產(chǎn)生的電位差比規(guī)定的閾值大，比較器C2的輸出為‘1’，即，輸入到“與”門S2的信號(hào)變成‘0’，所以控制電路22的輸出被忽視，NMOS型晶體管Q2被強(qiáng)制地截止。第4過電流保護(hù)電路30d進(jìn)行與第2過電流保護(hù)電路30b同樣的動(dòng)作。
在發(fā)生了過電流的情況下，比較器C1可使第1過電流保護(hù)電路30a中的PMOS型晶體管Q1截止，比較器C2可使第2過電流保護(hù)電路30b中的NMOS型晶體管Q2截止，在由這些電路構(gòu)成的H電橋電路中，在哪個(gè)路徑中，都能夠?qū)⑦^電流斷路。
由此，可以避免過電流持續(xù)流過半導(dǎo)體裝置10或負(fù)載裝置31(這里為線圈)，元件發(fā)生故障的問題。特別是具有H電橋電路的用于車輛搭載的第2電子裝置50大多對(duì)負(fù)載裝置31流過某一程度的電流，必然考慮將過電流斷路。因此，將實(shí)施方式1的過電流斷路的過電流保護(hù)電路30組合四個(gè)并應(yīng)用于H電橋電路是更有效的，該第2電子裝置50照樣能夠享受實(shí)施方式1的優(yōu)點(diǎn)。
以下，根據(jù)實(shí)施方式說明了本發(fā)明。但這些實(shí)施方式是例示，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解各種各樣的變形例是可能的，而這樣的變形例也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
下面說明這樣的變形例。例如，在實(shí)施方式1中，使用了PMOS型晶體管，但也可以是NMOS型晶體管。在實(shí)施方式2中，在第1過電流保護(hù)電路30a中使用了PMOS型晶體管，在第2過電流保護(hù)電路30b中使用了NMOS型晶體管，但也可以在第1過電流保護(hù)電路30a中使用NMOS型晶體管，在第2過電流保護(hù)電路30b中使用PMOS型晶體管，也可以在雙方中使用PMOS型晶體管，或則在雙方中使用NMOS型晶體管。在實(shí)施方式中，使用了MOS晶體管，但晶體管也可以是雙極晶體管。
作為實(shí)施方式說明了串聯(lián)調(diào)節(jié)器及H電橋電路。作為其他變形例，電子裝置也可以包括開關(guān)調(diào)節(jié)器、電荷泵式調(diào)節(jié)器等其他調(diào)節(jié)器。此外，也可以是驅(qū)動(dòng)三相電機(jī)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器電路。
此外，在實(shí)施方式1和實(shí)施方式2中，說明了將IC芯片側(cè)的焊盤和IC的外部端子用線連接的半導(dǎo)體裝置。但是，半導(dǎo)體裝置也可以是封裝了實(shí)現(xiàn)高密度的倒裝芯片的半導(dǎo)體裝置。由此，尋求更小型化、高功能化的照相機(jī)或攜帶電話等電子設(shè)備通過封裝了上述倒裝芯片的半導(dǎo)體裝置，可以享受由實(shí)施方式1和實(shí)施方式2記述的同樣的效果。
工業(yè)上的利用可能性根據(jù)本發(fā)明，可以提供使長期的可靠性提高、減輕發(fā)熱和功率損耗的問題的半導(dǎo)體裝置和電子裝置。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體裝置，在具有IC芯片的半導(dǎo)體裝置中，所述IC芯片包括過電流保護(hù)電路，其特征在于，該過電流保護(hù)電路包括與輸入用外部端子連接的第1焊盤；通過具有規(guī)定的電阻分量的布線而與所述第1焊盤電連接，不與任何外部端子連接的測(cè)量用端子；連接到輸出用外部端子的第2焊盤；使所述測(cè)量用端子和所述第2焊盤的電連接導(dǎo)通/截止的開關(guān)電路；以及在所述第1焊盤和所述測(cè)量用端子之間的電位差超過了規(guī)定值時(shí)使所述開關(guān)電路截止的比較器。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，除了所述比較器以外，還包括按照規(guī)定的邏輯控制而使所述開關(guān)電路導(dǎo)通/截止的控制單元。
3.如權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述測(cè)量用端子為焊盤。
4.如權(quán)利要求1至3任何一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，在所述IC芯片形成后，在該IC芯片的外部形成所述布線。
5.如權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述布線用金形成。
6.如權(quán)利要求1至5任何一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，具有多個(gè)共有所述第2焊盤的所述過電流保護(hù)電路。
7.一種電子裝置，其特征在于，包括權(quán)利要求2至6任何一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置，以及由該半導(dǎo)體裝置形成的H電橋電路所驅(qū)動(dòng)的規(guī)定的負(fù)載電路。
8.如權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，將該半導(dǎo)體裝置用作車輛搭載，同時(shí)根據(jù)對(duì)所述車輛的所述負(fù)載裝置所估計(jì)的故障而確定所述規(guī)定值。
全文摘要
在半導(dǎo)體裝置中，減輕發(fā)熱和功率損耗的問題，并保護(hù)半導(dǎo)體裝置因過流而發(fā)生故障。半導(dǎo)體裝置(10)有具有大電流輸出的IC芯片(20)，測(cè)量用端子(Pw1)通過金布線電連接到IC芯片(20)內(nèi)的第1焊盤(Pi1)，并將金布線的阻抗(Rp1)產(chǎn)生的電位差與規(guī)定的閾值比較，從而在電位差超過了規(guī)定的閾值的情況下，進(jìn)行使PMOS型晶體管(Q1)截止的動(dòng)作。
文檔編號(hào)H01L27/02GK1961419SQ20058001787
公開日2007年5月9日 申請(qǐng)日期2005年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月1日
發(fā)明者滝原裕貴, 梶原洋一, 土橋正典 申請(qǐng)人:羅姆股份有限公司