專利名稱：半導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’)電連接的半導體裝置和搭載了該半導體裝置的電子裝置。
背景技術(shù)：
目前，在各種各樣的電子設備的內(nèi)部裝入很多半導體部件。半導體部件實際上有許多用途，根據(jù)用途，在嚴酷的環(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，有時在半導體部件中流過比通常預定的電流過大的電流。這樣的情況下，在半導體部件中的一部分上，發(fā)生開路、短路等不適合狀況，進而因這種故障，有可能對外部的電路或裝置產(chǎn)生不良影響。為了消除這種問題，已知對于輸出端子等和負載、電源及接地之間的短路等產(chǎn)生時的過電流，設置用于檢測該電流的電阻元件，對電路進行保護的技術(shù)(專利文獻1、2)。
專利文獻1特開平5-268724號公報專利文獻2特公平6-54865號公報發(fā)明內(nèi)容根據(jù)專利文獻1和專利文獻2，為了保護半導體部件內(nèi)的元件和電路，使用用于檢測電流的電阻元件，當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)明人基于以上的認識而完成了本發(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體裝置和電子裝置。
本發(fā)明的一個方案涉及半導體裝置，該裝置有IC芯片，該IC芯片包括過電流保護電路，該過電流保護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量用端子；連接到輸出用外部端子的第2焊盤；使測量用端子和所述第2焊盤之間的電連接導通/截止的開關(guān)電路；以及在第1焊盤和測量用端子之間的電位差超過了規(guī)定值時使該開關(guān)電路截止的比較器。此外，本發(fā)明的半導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)生的電位差比預定的值大的情況下，通過使開關(guān)電路截止，可以保護半導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體裝置的外部設備的誘發(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)明的半導體裝置的測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，可以實現(xiàn)高可靠性。本發(fā)明的半導體裝置也可以具有多個共有第2焊盤的過電流保護電路。
本發(fā)明的其他方案涉及電子裝置。該裝置包括上述半導體裝置和由該半導體裝置形成的H電橋電路等的電機驅(qū)動器電路驅(qū)動的規(guī)定的負載裝置。這里，負載裝置指通過利用半導體裝置用作電機等、例如電力供給而動作的裝置。
本發(fā)明的電子裝置也可以用作車輛搭載，同時根據(jù)對車輛的負載裝置所估計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置和半導體裝置的優(yōu)點作為車輛搭載的電子設備來享受。車輛一般是使用環(huán)境嚴酷，或要求標準嚴格，所以本發(fā)明的電子裝置的用作車輛搭載的應用是有效的。
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體裝置和電子裝置。


圖1是表示實施方式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是表示實施方式2的第2電子裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
標號說明10半導體裝置20IC芯片22控制電路30過電流保護電路31負載裝置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型晶體管具體實施方式
(實施方式1)圖1是表示實施方式1的第1電子裝置40的結(jié)構(gòu)的圖。第1電子裝置40包括半導體裝置10和負載裝置31。該結(jié)構(gòu)是對線圈或電機等的負載裝置31進行驅(qū)動的電路，為了實現(xiàn)用于該電路的通常動作而具有控制電路22。但是，半導體裝置10除了其通常動作以外，作為過電流對策還具有將另外途徑的電流斷路的功能。半導體裝置10例如用作車輛搭載，在酷暑或嚴寒等嚴酷的環(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，有時負載裝置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)流過負載裝置31，其結(jié)果，負載裝置31等發(fā)熱，對其可靠性產(chǎn)生影響，所以保護半導體裝置10而避免這樣產(chǎn)生的過電流是有意義的。
半導體裝置10對外部的負載裝置31供給電力。半導體裝置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，對負載裝置31供給例如3.0V的輸出電壓Vo。
半導體裝置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的細節(jié)后面論述，但包括過電流保護電路30、“或”門S1和控制電路22。過電流保護電路30包括第1焊盤Pi1、測量用端子Pw1、第2焊盤Po1、阻抗Rp1、比較器C1、PMOS型晶體管Q1。半導體裝置10對內(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行線連接的測量用端子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，測量用端子Pw1為了在晶片狀態(tài)下確認阻抗Rp1的值或后述的比較器C1的動作而設有焊盤。再有，測量用端子Pw1不一定為焊盤也可以。
控制電路22作為通常的動作，在半導體裝置10或負載裝置31中流過電流的情況下，輸出相當于低電平的‘0’，在未流過的情況下，輸出相當于高電平的‘1’。除了這樣的通常的動作以外，為了實施過電流對策，在IC芯片20內(nèi)部設置比較器C1和“或”門S1，與控制電路22組合使用。
比較器C1將設置在第1焊盤Pi1和測量用端子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行使PMOS型晶體管Q1截止的動作。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)境或要求標準等而決定閾值的結(jié)構(gòu)。
此外，閾值也可以是對各種各樣的故障進行估計而確定的值。例如，搭載于車輛的線圈等的負載裝置31發(fā)生短路故障的情況下，由負載裝置31的幾個部分發(fā)生短路而確定上述值。在估計所有部分發(fā)生短路故障的情況下，負載裝置31的電阻值極大地下降，其結(jié)果，由于半導體裝置10流過的電流的值非常大，所以例如如果被認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)的值計算的電位差確定為閾值就可以。在不是上述這樣，估計一部分發(fā)生短路故障的情況下，負載裝置31的電阻值多少有些下降，其結(jié)果，由于半導體裝置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)的值計算的電位差作為閾值，與前面的例子相比，也可以被嚴格地確定。
“或”門S1將從比較器C1輸出的信號和從控制電路22輸出的信號進行“或”，并輸出到PMOS型晶體管Q1。由于比較器C1的輸出通常為‘0’，所以只要不檢測過電流，對控制電路22的通常動作沒有影響。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被強制地截止。
根據(jù)以上的結(jié)構(gòu)，可以保護半導體裝置10而避免過電流造成的故障。而且，可以抑制因半導體裝置10的故障產(chǎn)生的誘發(fā)外部的負載裝置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)境嚴酷或要求標準嚴格，所以更有效。
圖2是表示第1焊盤Pi1和測量用端子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，對與圖1相同的結(jié)構(gòu)賦予相同標號并省略相應說明。
對于金布線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，可以實現(xiàn)高可靠性。
此外，如該圖所示，通過將第1焊盤Pi1和測量用端子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行設計。
(實施方式2)圖3表示實施方式2的第2電子裝置50的結(jié)構(gòu)。該第2電子裝置50是電機驅(qū)動器的輸出級。以下，對與實施方式1相同的結(jié)構(gòu)賦予相同標號并省略相應說明。本實施方式與實施方式1的不同是，存在四個晶體管，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過電流保護電路30a和具有NMOS型晶體管Q2的第2過電流保護電路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過電流保護電路30b可以共有第1過電流保護電路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控制對負載裝置31、這里是對線圈的一端施加的電壓。如上述那樣，通過將第1過電流保護電路30a和第2過電流保護電路30b組合構(gòu)成的兩組電路如該圖所示進一步組合，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過電流保護電路30c和第4過電流保護電路30d。這些第3過電流保護電路30c、第4過電流保護電路30d的結(jié)構(gòu)分別與第1過電流保護電路30a、第2過電流保護電路30b的結(jié)構(gòu)相同。
來自第1過電流保護電路30a的比較器C1的信號被輸入到“或”門S1，來自第2過電流保護電路30b的比較器C2的信號被反相電路24反相并輸入到“與”門S2。同樣地，來自第3過電流保護電路30c的比較器C3的信號被輸入到“或”門S3，來自第4過電流保護電路30d的比較器C4的信號中途被反相電路24反相并輸入到“與”門S4。來自控制電路22的信號被輸入到“或”門S1、“與”門S2、“或”門S3和“與”門S4。
第2過電流保護電路30b的第1焊盤Po3、測量用端子Pw2、金布線的阻抗Rp2、輸出線Wo2和輸出用外部端子Po4分別相當于第1過電流保護電路30a中的第1焊盤Pi1、測量用端子Pw1、金布線的阻抗Rp1、輸入線Wi1和輸入用外部端子Pi2。但是，相對于在第1過電流保護電路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過電流保護電路30b的動作?！芭c”門S2將從比較器C2輸出的信號和從控制電路22輸出的信號進行“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，只要不檢測過電流，對控制電路22的通常動作沒有影響。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的信號變成‘0’，所以控制電路22的輸出被忽視，NMOS型晶體管Q2被強制地截止。第4過電流保護電路30d進行與第2過電流保護電路30b同樣的動作。
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)流過半導體裝置10或負載裝置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大多對負載裝置31流過某一程度的電流，必然考慮將過電流斷路。因此，將實施方式1的過電流斷路的過電流保護電路30組合四個并應用于H電橋電路是更有效的，該第2電子裝置50照樣能夠享受實施方式1的優(yōu)點。
以下，根據(jù)實施方式說明了本發(fā)明。但這些實施方式是例示，本領(lǐng)域技術(shù)人員應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。在實施方式2中，在第1過電流保護電路30a中使用了PMOS型晶體管，在第2過電流保護電路30b中使用了NMOS型晶體管，但也可以在第1過電流保護電路30a中使用NMOS型晶體管，在第2過電流保護電路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)動三相電機的電機驅(qū)動器電路。
此外，在實施方式1和實施方式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體裝置。但是，半導體裝置也可以是封裝了實現(xiàn)高密度的倒裝芯片的半導體裝置。由此，尋求更小型化、高功能化的照相機或攜帶電話等電子設備通過封裝了上述倒裝芯片的半導體裝置，可以享受由實施方式1和實施方式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體裝置和電子裝置。
權(quán)利要求
1.一種半導體裝置，在具有IC芯片的半導體裝置中，所述IC芯片包括過電流保護電路，其特征在于，該過電流保護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量用端子；連接到輸出用外部端子的第2焊盤；使所述測量用端子和所述第2焊盤的電連接導通/截止的開關(guān)電路；以及在所述第1焊盤和所述測量用端子之間的電位差超過了規(guī)定值時使所述開關(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)電路導通/截止的控制單元。
3.如權(quán)利要求1或2所述的半導體裝置，其特征在于，所述測量用端子為焊盤。
4.如權(quán)利要求1至3任何一項所述的半導體裝置，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任何一項所述的半導體裝置，其特征在于，具有多個共有所述第2焊盤的所述過電流保護電路。
7.一種電子裝置，其特征在于，包括權(quán)利要求2至6任何一項所述的半導體裝置，以及由該半導體裝置形成的H電橋電路所驅(qū)動的規(guī)定的負載電路。
8.如權(quán)利要求7所述的半導體裝置，其特征在于，將該半導體裝置用作車輛搭載，同時根據(jù)對所述車輛的所述負載裝置所估計的故障而確定所述規(guī)定值。
全文摘要
在半導體裝置中，減輕發(fā)熱和功率損耗的問題，并保護半導體裝置因過流而發(fā)生故障。半導體裝置(10)有具有大電流輸出的IC芯片(20)，測量用端子(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，進行使PMOS型晶體管(Q1)截止的動作。
文檔編號H01L27/02GK1961419SQ20058001787
公開日2007年5月9日 申請日期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 申請人:羅姆股份有限公司