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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung, die ein
Fuseelement, einen zu schützenden
Schaltungsteil und ein Sensorelement umfasst, sowie ein System zum
Einsatz in einem Kraftfahrzeug.
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Vor
allem in integrierten Halbleiterschaltungen finden Sicherungen,
sogenannte Fuses bzw. Anti-Fuses, eine Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten.
Beispielsweise werden sie verwendet, um defekte Speicherzellen durch
redundante Speicherzellen zu ersetzen oder um die integrierte Halbleiterschaltung
mit einer eindeutigen Kennung zu versehen. Des Weiteren werden Fuses
bzw. Anti-Fuses verwendet, um einen analogen Schaltungsteil, beispielsweise
eine Bandgag-Schaltung, zu trimmen.
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Eine
Anti-Fuse kann programmiert werden, indem eine elektrisch leitfähige Verbindung
in einem integrierten Halbleiterbaustein hergestellt wird. Eine Fuse
kann programmiert werden, indem eine elektrisch leitfähige Verbindung
in einem integrierten Halbleiterbaustein durchgetrennt wird. Beispielsweise
wird bei der Programmierung einer Fuse eine Metallleitung durch
die Energie eines Laserimpulses gezielt durchgetrennt. Dabei können Isolierschichten, die
die Metallleitung umgeben, beschädigt
werden. Nach dem Programmiervorgang besteht deshalb die Gefahr,
dass Feuchtigkeit in den Halbleiterbaustein eindringt und die durchtrennte
Metallleitung korrodiert. Die Korrosion kann sich auch auf umliegende Schaltungsteile
fortsetzen. Dies stellt insbesondere beim Einsatz der Fuse in einer
sicherheitskritischen Anwendung ein Problem dar.
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Die
US 6 091 273 A beschreibt
eine integrierte Schaltung mit einer Fuse und einer Spannungsbegrenzungsschaltung,
die mit den beiden Anschlüssen
der Fuse gekoppelt ist. Durch die Spannungsbegrenzungsschaltung
wird ein Zurückbilden
der Fuse oder eine Korrosion selbiger vermieden.
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Die
DE 101 27 385 C2 beschreibt
eine integrierte Schaltung mit aufschmelzbaren Sicherungen, die
in einer Öffnung
einer Isolationsschicht angeordnet sind und von einem Metallring
umgeben sind. Außerhalb
des Metallrings liegende Bestandteile der integrierten Schaltung
sind durch den Metallring vor Feuchtigkeit und Kontaminationen geschützt. Darüber hinaus
wird auch eine integrierte Schaltung mit einer Sicherung offenbart,
bei der andere Strukturelemente der integrierten Schaltung durch
eine in der integrierten Schaltung angeordnete Abschirmung vor elektromagnetischer
Strahlung geschützt
werden.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung mit
einem Fuseelement zur Verfügung
zu stellen, die für
einen Einsatz in einer sicherheitskritischen Anwendung geeignet
ist.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Schaltungsanordnung bzw. ein System mit
den Merkmalen gemäß dem unabhängigen Patentanspruch
1 bzw. 17 gelöst.
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Die
Schaltungsanordnung weist ein Fuseelement, von dem eine Degradation
ausgehen kann, ein Sensorelement und einen zu schützenden
Schaltungsteil auf. Das Sensorelement kann ein Eindringen der Degradation
in einen Bereich, der zwischen dem Fuseelement und dem zu schützenden
Schaltungsteil liegt, erkennen.
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Das
System zum Einsatz in einem Kraftfahrzeug weist eine Steuereinheit
auf, die eine Schaltungsanordnung umfasst. Die Schaltungsanordnung weist
ein Fuseelement, von dem eine Degradation ausgehen kann, ein Sensorelement
und einen zu schützenden
Schaltungsteil auf. Das Sensorelement kann ein Eindringen der Degradation
in einen Bereich, der zwischen dem Fuseelement und dem zu schützenden
Schaltungsteil liegt, erkennen.
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Um
ein korrektes Verhalten des zu schützenden Schaltungsteils im
Betrieb sicherzustellen, darf er nicht von einer Degradation beeinflusst
werden, die von dem Fuseelement ausgeht. Das Sensorelement ist vorgesehen,
um das Eindringen der Degradation in einen Bereich, der zwischen
dem Fuseelement und dem zu schützenden
Schaltungsteil liegt, zu erkennen. In der erfindungsgemäßen Anordnung ändert das
Sensorelement aufgrund der Degradation seinen Zustand, bevor der
zu schützende
Schaltungsteil von der Degradation betroffen ist. Die Degradation,
die von dem Fuseelement ausgeht, kann somit mittels des Sensorelements
erkannt werden, bevor sie den zu schützenden Schaltungsteil erreicht.
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Verschiedene
Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
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In
einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung umfasst die Schaltungsanordnung
eine Auswerteschaltung, die mit dem Sensorelement koppelbar ist.
Die Auswerteschaltung wertet einen Zustand des Sensorelements aus.
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In
einer Ausgestaltung ist die Auswerteschaltung mit dem zu schützenden
Schaltungsteil koppelbar, um den zu schützenden Schaltungsteil abzuschalten.
Der zu schützende
Schaltungsteil wird abgeschaltet, wenn das Sensorelement seinen
Zustand aufgrund der Degradation ändert.
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In
einer Weiterbildung ist ein Ausgang der Auswerteschaltung vorgesehen,
um ein Signal bereitzustellen. Die Auswerteschaltung ist derart
eingerichtet, dass sie das Signal in Abhängigkeit des Zustands des Sensorelements
erzeugt. Mittels des Signals wird erkannt, wenn das Sensorelement
seinen Zustand aufgrund der Degradation ändert.
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In
einer Ausgestaltung der Schaltungsanordnung umfasst das Fuseelement
ein Leitungselement, das zum Programmieren des Fuseelements durchtrennbar
ist. In der Halbleitertechnik wird ein solches Fuseelement als Fuse
bezeichnet.
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In
einer Ausgestaltung der Schaltungsanordnung umfasst das Fuseelement
zwei Leitungsteilelemente, die zueinander beabstandet angeordnet
sind und die zum Programmieren des Fuseelements miteinander verbindbar
sind. In der Halbleitertechnik wird ein solches Fuseelement als
Anti-Fuse bezeichnet.
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In
einer Ausgestaltung der Schaltungsanordnung ist das Fuseelement
eine mittels Laser programmierbare Fuse oder Anti-Fuse. In einer
anderen Ausgestaltung ist das Fuseelement eine elektrisch programmierbare
Fuse oder Anti-Fuse.
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In
einer Ausgestaltung der Schaltungsanordnung sind das Fuseelement,
der zu schützende Schaltungsteil
und das Sensorelement in einem integrierten Halbleiterbaustein ausgebildet.
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In
einer Ausgestaltung der Schaltungsanordnung umfasst das Sensorelement
ein Leitungselement, das in einer gleichen Leiterbahnebene wie das Fuseelement
angeordnet ist. Die Degradation wird erkannt, da das Leitungselement
aufgrund der Degradation beschädigt
bzw. durchgetrennt wird.
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In
einer Ausgestaltung der Schaltungsanordnung umfasst das Sensorelement
ein Leitungselement, das in einer über dem Fuseelement liegenden Leiterbahnebene
angeordnet ist. Damit wird eine Degradation, die sich von dem Fuseelement
ausgehend kegelförmig über mehrere
Leiterbahnebenen ausdehnt, frühzeitig
erkannt.
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In
einer Ausgestaltung der Schaltungsanordnung ist das Leitungselement
in einer Metallebene angeordnet.
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In
einer Ausgestaltung der Schaltungsanordnung umfasst das Sensorelement
zwei Leitungsteilelemente, die in zwei Leiterbahnebenen angeordnet sind
und die über
eine Durchkontaktierung miteinander verbunden sind. Mittels des
Sensorelements wird eine Degradation erkannt, die sich von dem Fuseelement
aus in unterschiedliche Richtungen ausdehnt. In einer Ausgestaltung
ist das Fuseelement vollständig
von dem Sensorelement umgeben, und eine Degradation wird unabhängig von
der Richtung, in die sie sich von dem Fuseelement aus ausdehnt,
mittels des Sensorelements erkannt.
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In
einer Ausgestaltung der Schaltungsanordnung umfasst der zu schützende Schaltungsteil
ein weiteres Fuseelement. Somit stellt der zu schützende Schaltungsteil
ein Element dar, von dem eine Degradation ausgehen kann und das
vor einer Degradation geschützt
werden muss, die von einem benachbarten Fuseelement ausgeht.
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In
einer Ausgestaltung der Schaltungsanordnung umfasst der zu schützende Schaltungsteil
eine Mehrzahl von Fuseelementen und eine Mehrzahl von Sensorelementen.
Ein Sensorelement ist jeweils in einem Bereich zwischen zwei Fuseelementen
angeordnet, und die Sensorelemente sind seriell miteinander verbunden.
Jedes Fuseelement stellt ein Element dar, von dem eine Degradation
ausgehen kann und das vor der Degradation geschützt werden muss, die vom jeweils
benachbarten Fuseelement ausgehen kann. Durch die serielle Verbindung
der Sensorelemente kann auf einfache Weise erkannt werden, wenn
eines der Sensorelemente seinen Zustand aufgrund der Degradation ändert.
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In
einer Ausgestaltung der Schaltungsanordnung umfasst der zu schützende Schaltungsteil
eine Mehrzahl von Fuseelementen, und das Sensorelement ist als Leitungselement
ausgestaltet. Das Leitungselement ist mäanderförmig um die Fuseelemente angeordnet.
Aufgrund der mäanderförmigen Ausgestaltung
des Leitungselements wird erkannt, wenn sich eine Degradation von
einem der Fuseelement in die Richtung eines benachbarten Fuseelements
ausdehnt.
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In
einer Weiterbildung des Systems umfasst das erfindungsgemäße System
eine Antriebsvorrichtung, die mit der Steuereinheit koppelbar ist.
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In
einer Ausgestaltung des Systems umfasst die Antriebsvorrichtung
ein Rad.
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In
einer Ausgestaltung des Systems ist die Steuereinheit vorgesehen,
um einen Bremsvorgang des Rades zu steuern.
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In
einer Ausgestaltung des Systems weist die Steuereinheit einen Sensor
zum Erfassen einer Drehzahl des Rades auf und der Sensor umfasst
die Schaltungsanordnung.
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In
einer Ausgestaltung des Systems umfasst die Antriebsvorrichtung
ein Motor-System, und die Steuereinheit ist vorgesehen, um eine
Unterspannung des Motor-Systems zu überwachen.
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In
einer Weiterbildung des Systems umfasst das erfindungsgemäße System
ein Insassenschutzmittel, und die Steuereinheit ist vorgesehen,
um das Insassenschutzmittel zu steuern.
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In
Ausgestaltungen des Systems umfasst das Insassenschutzmittel einen
Airbag oder einen Gurtstraffer.
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In
einer Ausgestaltung des Systems weist die Steuereinheit einen Sensor
zum Erfassen einer Beschleunigung des Kraftfahrzeugs auf und der
Sensor umfasst die Schaltungsanordnung.
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Ausführungsformen
der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei
zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung;
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2 eine
schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung;
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3 eine
schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung;
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4 eine
schematische Darstellung eines Querschnitts eines in 3 dargestellten
Ausschnitts;
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5 eine
schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung;
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6 eine
schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung;
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7 eine
schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung;
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8 eine
schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung;
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9 eine
schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung;
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10 eine
beispielhafte Ausführungsform einer
in 2 und 3 dargestellten Auswerteschaltung;
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11 eine
weitere beispielhafte Ausführungsform
einer in
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2 und 3 dargestellten
Auswerteschaltung; und
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12 eine
schematische Darstellung eines Systems, das in einem Kraftfahrzeug
eingesetzt wird.
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1 zeigt
eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung.
Die Schaltungsanordnung 100 umfasst ein Fuseelement 102,
von dem eine Degradation 108 ausgehen kann. Es ist weiterhin
ein zu schützender
Schaltungsteil 104 gezeigt, dessen Funktion durch die Degradation 108 nicht
gestört werden
darf. In einem Bereich 110, der zwischen dem Fuseelement 102 und
dem zu schützenden Schaltungsteil 104 liegt,
ist ein Sensorelement 106 angeordnet. Durch die erfindungsgemäße Anordnung
wird erreicht, dass das Sensorelement 106 seinen Zustand
aufgrund der Degradation 108 ändert, bevor der zu schützenden
Schaltungsteil 104 von der Degradation 108 betroffen
ist. Mittels des Sensorelements 106 wird ein Eindringen
der von dem Fuseelement 102 ausgehenden Degradation 108 in
den Bereich 110, der zwischen dem Fuseelement 102 und dem
zu schützenden
Schaltungsteil 104 liegt, erkannt.
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2 zeigt
eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung.
In ihr ist zusätzlich
zu der in 1 dargestellten Ausführungsform
eine Auswerteschaltung 202 gezeigt, die mit dem Sensorelement 106 gekoppelt
ist. Die Auswerteschaltung 202 wertet einen Zustand des
Sensorelements 106 aus und stellt an einem Ausgang ein
Signal 204 bereit. Mittels des Signals 204 kann
erkennt werden, wenn das Sensorelement 106 seinen Zustand
aufgrund der Degradation 108 ändert.
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In
einer Ausführungsform
ist das Signal 204 mit dem zu schützenden Schaltungsteil 104 gekoppelt.
Beispielsweise aktiviert die Auswerteschaltung 202 das
Signal 204, wenn sie erkennt, dass die von dem Fuseelement 102 ausgehende
Degradation 108 das Sensorelement 106 erreicht.
Der zu schützende Schaltungsteil 104 kann
so abgeschaltet werden, bevor er von der Degradation 108,
die von dem Fuseelement 102 ausgeht, betroffen ist. Durch
das Abschalten wird ein durch Degradation 108 verursachtes,
fehlerhaftes Verhalten des zu schützenden Schaltungsteils 104 verhindert.
Dies ist insbesondere bei sicherheitskritischen Anwendungen von
Bedeutung, da bei solchen Anwendungen ein fehlerhaftes Verhalten
einer Schaltung unbedingt zu verhindern ist.
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In
einer Ausführungsform
dient das Signal 204 als Warnsignal, um vor einem fehlerhaften
Verhalten des zu schützenden
Schaltungsteils 104 zu warnen. Beispielsweise ist das Signal 204 mit
einem Zähler
gekoppelt und ein Ausgang des Zählers
ist mit dem zu schützenden
Schaltungsteil 104 gekoppelt. Der Zähler bewirkt eine zeitliche
Verzögerung
des Signals 204. Der zu schützende Schaltungsteil 104 kann
so eine bestimmte Zeit nachdem die Auswerteschaltung 202 eine
Zustandsänderung
des Sensorelements 106 erkannt hat abgeschaltet werden.
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Das
Fuseelement 102, der zu schützende Schaltungsteil 104 und
das Sensorelement 106 können
in einem integrierten Halbleiterbaustein ausgebildet sein. Die Auswerteschaltung 202 kann
in dem gleichen integrierten Halbleiterbaustein oder gesondert angeordnet
sein.
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Bei
der von dem Fuseelement 102 ausgehenden Degradation 108 kann
es sich um eine physikalische und/oder chemische Veränderung
von Strukturen handeln. Beispielsweise kann es sich um eine Korrosion
einer Metallleitung handeln, die durch eindringende Feuchtigkeit
verursacht wird. Es kann sich auch um eine Rissbildung in einer
Metallleitung handeln, die durch eine thermische Belastung, beispielsweise
durch mehrfaches Aufheizen und Abkühlen des Halbleiterbausteins,
verursacht wird.
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Es
gibt unterschiedliche Arten von Fuseelementen 102. In der
Halbleitertechnik wird zwischen sogenannten Fuses und sogenannten
Anti-Fuses unterschieden. Fuses und Anti-Fuses sind irreversibel programmierbare
Speicherelemente.
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Eine
Anti-Fuse ist ein Fuseelement, das in einem unprogrammierten Zustand
nichtleitend ist. Sie umfasst zwei Leitungsteilelemente, die zueinander beabstandet
angeordnet sind. Die Anti-Fuse wird programmiert, indem eine Verbindung
zwischen den zwei Leitungsteilelementen hergestellt wird. Zwischen
den zwei Leitungsteilelementen kann eine dielektrische Schicht liegen,
die im unprogrammierten Zustand hochohmig ist und an der bei einer
Programmierung ein Durchbruch entsteht.
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Eine
Fuse ist ein Fuseelement, das in einem unprogrammierten Zustand
leitend ist. Sie umfasst ein Leitungselement und sie wird programmiert,
indem das Leitungselement durchgetrennt wird.
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Die
Programmierung von Fuses bzw. Anti-Fuses kann mittels eines Lasers
erfolgen. Dabei wird durch die Energie eines gepulsten Lasers bei
einer Anti-Fuse eine Verbindung zwischen den zwei Leitungsteilelementen
hergestellt. Bei einer Fuse wird durch die Energie des gepulsten
Lasers das Leitungselement durchgetrennt.
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Bei
einer anderen Art von Fuses bzw. Anti-Fuses erfolgt ihre Programmierung
mittels eines Stromimpulses. Dabei wird eine Fuse bzw. Anti-Fuse mit
einem ausreichend hohen Stromimpuls beaufschlagt, so dass bei einer
Anti-Fuse eine Verbindung zwischen den zwei Leitungsteilelementen
hergestellt wird und bei einer Fuse das Leitungselement durchgetrennt
wird.
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Fuses
bzw. Anti-Fuses stellen irreversibel programmierbare Speicherelemente
dar. Es besteht zwar die Gefahr, dass bei einer Fuse getrennte Verbindungen
während
des Betriebes zumindest teilweise wieder zusammenwachsen, hierbei
handelt es sich jedoch um einen unerwünschten Effekt. Bei einer Anti-Fuse besteht die
Gefahr, dass sich die beiden Leitungsteilelemente während des
Betriebes zumindest teilweise wieder trennen. Auch hier handelt es
sich um einen unerwünschten
Effekt.
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Die
nachfolgend gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen beziehen sich
auf Laser-Fuses, die in einem Halbleiterbaustein ausgebildet sind, und
erfolgen beispielhaft und stellvertretend für andere Arten von Fuseelementen,
die in der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung
zur Anwendung kommen können.
Verbindungen der Laser-Fuse mit einer Ausleseschaltung, die zum
Auslesen eines in der Laser-Fuse gespeicherten Wertes dient, sind
aus Gründen
der Übersichtlichkeit
in den nachfolgenden gezeigten Ausführungsformen nicht dargestellt.
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3 zeigt
eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung.
Dabei ist ein Ausschnitt 306 in einer Draufsicht dargestellt
und 4 zeigt einen Querschnitt des Ausschnitts 306 entlang der
Linie A-A'.
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In 3 sind
eine Fuse 302, eine Leiterbahn 304 und ein zu
schützender
Schaltungsteil 104 gezeigt, die alle in einem Halbleiterbaustein
ausgebildet sind. Es ist ferner eine Auswerteschaltung 202 gezeigt,
die mit der Leiterbahn 304, wie durch gestrichelte Linien
angedeutet ist, gekoppelt ist. Die Fuse 302 ist in einem
unprogrammierten Zustand dargestellt und ein erster Anschluss 308 der
Fuse 302 ist mit einem zweiten Anschluss 310 der
Fuse 302 über eine
Verbindungsbrücke 312 verbunden.
Die Fuse 302 ist an ihrem ersten Anschluss 308 und
an ihrem zweiten Anschluss 310 mit einer Ausleseschaltung gekoppelt,
auf deren Darstellung in 3 aus Gründen der Übersichtlichkeit verzichtet
wurde.
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Zum
Programmieren der Fuse 302 wird ein gepulster Laser auf
die Verbindungsbrücke 312 gerichtet
und die Verbindungsbrücke 312 wird
durchgetrennt. Infolge der Durchtrennung der Verbindungsbrücke 312 besteht
die Gefahr einer von der Fuse 302 ausgehenden Degradation.
Bei der Degradation kann es sich beispielsweise um eine Korrosion
handeln, die durch eintretende Feuchtigkeit verursacht wird, und/oder
es kann sich um eine Rissbildung handeln, die durch thermische Belastung
verursacht wird.
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Die
Leiterbahn 304 ist vorgesehen, um zu verhindern, dass die
Funktion des zu schützenden Schaltungsteils 104 im
Betrieb von der Degradation beeinflusst wird. Die Leiterbahn 304 dient
als Sensorelement und ist in einem Bereich zwischen der Fuse 302 und
dem zu schützenden
Schaltungsteil 104 angeordnet. Durch diese Anordnung wird
bewirkt, dass die Leiterbahn 304 zeitlich vor dem zu schützenden Schaltungsteil 104 von
einer Degradation, die von der Fuse 302 ausgeht, betroffen
ist. Im Falle einer von der Fuse 302 ausgehenden Korrosion
oder Rissbildung, die sich in Richtung des zu schützenden Schaltungsteils 104 erstreckt,
wird die Leiterbahn 304 beschädigt bzw. durchgetrennt. Die
Auswerteschaltung 202 wertet einen Zustand der Leiterbahn 304 aus
und stellt an einem Ausgang ein Signal 204 bereit. Beispielsweise
aktiviert die Auswerteschaltung 202 das Signal 204,
wenn sie erkennt, dass die Leiterbahn 304 beschädigt bzw.
durchgetrennt ist. Bei einer Ausführungsform ist das Signal 204 mit dem
zu schützenden
Schaltungsteil 104 gekoppelt, und der zu schützende Schaltungsteil 104 wird
abgeschaltet, wenn das Signal 204 aktiv wird. Der zu schützende Schaltungsteil 104 wird
deaktiviert noch bevor ihn die Degradation erreicht, die von der
Fuse 302 ausgeht. Ein fehlerhaftes Verhalten des zu schützenden
Schaltungsteils 104 wird verhindert.
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Bei
der in 3 dargestellten Draufsicht des Ausschnitts 306 sind
die Leiterbahn 304 und die Fuse 302 in einer über einem
Halbleitersubstrat ausgebildeten Leiterbahnebene angeordnet, und
die Leiterbahn 304 ist u-förmig um die Fuse 302 angeordnet. Die
Leiterbahn 304 ist benachbart zu den Seiten, die dem ersten
Anschluss 308, dem zweiten Anschluss 310 und dem
zu schützenden
Schaltungsteil 104 zugewandt sind, angeordnet. Die dem
ersten Anschluss 308 zugewandte Seite wird im Folgenden
als Oberseite der Fuse 302 bezeichnet, und die dem zweiten
Anschluss 310 zugewandte Seite wird im folgenden als Unterseite
der Fuse 302 bezeichnet. Durch diese Anordnung wird erreicht,
dass nicht nur eine Degradation erkannt wird, die sich von der Fuse 302 in
Richtung des zu schützenden
Schaltungsteils 104 ausbreitet. Es wird auch eine Degradation
erkannt, die sich in Bereiche oberhalb des ersten Anschluss 308 oder
unterhalb des zweiten Anschluss 310 erstreckt. Die u-förmige Leiterbahn 304 stellt eine
beispielhafte Ausführungsform
des in 1 und 2 gezeigten Sensorelements 106 dar.
Das Sensorelement 106 kann auf verschiedene Arten ausgestaltet
sein. Beispielsweise kann die Ausgestaltung des Sensorelements 106 an
die Form und an die Position des zu schützenden Schaltungsteils 104 angepasst
sein.
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Bei
der in 3 dargestellten Ausführungsform wird eine Degradation
erkannt, die von der Laser-Fuse 302 in Richtung des zu
schützenden
Bereichs 104 ausgeht. Es wird außerdem erkannt, wenn der Laser
bei der Programmierung der Laser-Fuse 302 ungenau justiert
ist und die Leiterbahn 304 anstelle der Verbindungsbrücke 312 der
Fuse 302 durchgetrennt wird.
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4 zeigt
eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Querschnitt
des in 3 dargestellten Ausschnitts 306 entlang
der Linie A-A'.
Auf einem Halbleitersubstrat 402 ist eine erste Leiterbahnebene 404 gebildet,
die ein elektrisch nicht-leitfähiges
Material, beispielsweise Siliziumoxid, als Dielektrikum enthält. Die
erste Leiterbahnebene 404 kann nicht dargestellte, elektrisch
leitfähige Bereiche
aus Polysilizium enthalten. Eine zweite Leiterbahnebene 406,
die über
der ersten Leiterbahnebene 404 gebildet ist, enthält ebenfalls
ein elektrisch nicht-leitfähiges Material.
Ferner sind in der zweiten Leiterbahnebene 406 die Fuse 302 und
die Leiterbahn 304 ausgebildet. Die zweite Leiterbahnebene 406 ist
beispielsweise eine Metallebene, wobei die Fuse 302 und
die Leiterbahn 304 aus einem elektrisch leitenden Material,
beispielsweise Aluminium oder Kupfer, gebildet sind. Eine dritte
Leiterbahnebene 408 ist über der zweiten Leiterbahnebene 406 gebildet,
und eine vierte Leiterbahnebene 410 ist über der
dritten Leiterbahnebene 408 gebildet. Wie in der zweiten
Leiterbahnebene 406, können
auch in der dritten Leiterbahnebene 408 und in der vierten
Leiterbahnebene 410 nicht dargestellte Leiterbahnen ausgebildet
sein. Bereiche aus Polysilizium der ersten Leiterbahnebene 404 können mit
Leiterbahnen der zweiten Leiterbahnebene 406 über Durchkontaktierungen
verbunden sein. Ebenso können
Leiterbahnen der zweiten Leiterbahnebene 406 mit Leiterbahnen
der dritten Leiterbahnebene 408 und Leiterbahnen der dritten
Leiterbahnebene 408 mit Leiterbahnen der vierten Leiterbahnebene 410 über Durchkontaktierungen
verbunden sein.
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In
der dritten Leiterbahnebene 408 und in der vierten Leiterbahnebene 410 ist
eine Öffnung 414 in einem
Bereich ausgebildet, welcher der Lage der Fuse 302 entspricht.
Durch die Öffnung 414 wird
ein Durchbrennen der Verbindungsbrücke 312 der Fuse 302 mittels
eines Laserstrahls ermöglicht.
Auf der vierten Leiterbahnebene 410 und entlang der beiden Seitenwände 416, 418 der Öffnung 414 ist
eine Passivierungsschicht 412 ausgebildet. Die Passivierungsschicht 412 ist
beispielsweise aus Siliziumnitrid oder Siliziumoxid gebildet und
dient unter anderem dazu, das Eindringen von Feuchtigkeit in den
Halbleiterbaustein zu verhindern.
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Insbesondere
wenn sich die Fuse 302 in einem programmierten Zustand
befindet, kann Feuchtigkeit in den Halbleiterbaustein eindringen,
da im Bereich der Öffnung 414 die
Passivierungsschicht fehlt. So kann eine von der Fuse 302 ausgehende
Degradation entstehen. Eine von der Fuse 302 in Richtung der
zu schützenden
Schaltung 104 ausgehende Degradation wird mittels der Leiterbahn 304 erkannt. Die
Leiterbahn 304 ist in einem Abstand A von der Fuse 302 angeordnet.
Je näher
die Leiterbahn 304 an der Fuse 302 angeordnet
ist, desto frühzeitiger kann
die Degradation mittels der Leiterbahn 304 erkannt werden.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform
entspricht der Abstand A zwischen der Fuse 302 und der
Leiterbahn 304 einem minimalen Abstand, der bei einer bestimmten
Technologie zwischen zwei Strukturen, die sich in der gleichen Leiterbahnebene befinden,
implementiert werden kann.
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Bei
der in 4 dargestellten Ausführungsform sind die Leiterbahn 304 und
die Fuse 302 in der zweiten Leiterbahnebene 406 angeordnet.
Bei einer weiteren Ausführungsform
können
die Leiterbahn 304 und die Fuse 302 in der ersten
Leitbahnebene 404, in der dritten Leiterbahnebene 408 oder
in der vierten Leiterbahnebene 410 angeordnet sein. Bei
einer weiteren Ausführungsform
befinden sich die Leiterbahn und die Fuse in unterschiedlichen Leiterbahnebenen.
Beispielsweise ist bei einer in 5 dargestellten
Ausführungsform
eine Leiterbahn 502 in der dritten Leiterbahnebene 408 angeordnet,
die sich direkt über
der zweiten Leiterbahnebene 406 befindet, in der die Fuse 302 angeordnet
ist. Eine durch Feuchtigkeit hervorgerufene Korrosion breitet sich von
der Fuse 302 kegelförmig über mehrere
Leiterbahnebenen aus, wie in 5 durch
gestrichelte Linien angedeutet ist. Die in der dritten Leiterbahnebene 408 befindliche
Leiterbahn 502 ist frühzeitiger
von der Korrosion betroffen als eine Leiterbahn, die sich wie in 4 dargestellt,
in der zweiten Leiterbahnebene 406 befindet. Eine von der
Fuse 302 ausgehende Korrosion wird mit der in 5 dargestellten
Ausführungsform
frühzeitiger
erkannt als mit der in 4 dargestellten Ausführungsform.
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6 zeigt
eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung
in einer Draufsicht. Dabei ist eine Fuse 302 gezeigt und
eine zu schützende
Schaltung 104, die selbst eine Mehrzahl von Fuses 602, 604, 606 umfasst.
Ein Leitungsteilelement 610, 612, 614 ist
jeweils in einem Bereich zwischen zwei Fuses 302, 602, 604, 606 angeordnet. Weiterhin
sind Leitungsteilelemente 608, 616 in Bereichen
angeordnet, die sich seitlich neben den außen liegenden Fuses 302, 606 befinden.
Die Leitungsteilelemente 608, 610, 612, 614, 616 sind über Verbindungsleitungen 618, 620, 622, 624 seriell
miteinander verbunden. Die Verbindungsleitungen 618, 620, 622, 624 verlaufen
abwechselnd an der Oberseite und an der Unterseite der Fuses 302, 602, 604, 606 und
verbinden jeweils zwei Leitungsteilelemente 608, 610, 612, 614, 616 miteinander.
Die Leitungsteilelemente 608, 610, 612, 614, 616 und
die Verbindungsleitungen 618, 620, 622, 624 ergeben
somit zusammen ein Leitungselement 630, das mäanderförmig um
die Fuses 302, 602, 604, 606 angeordnet
ist und als Sensorelement dient. Ein erster Anschluss 626 und
ein zweiter Anschluss 628 des Leitungselements 630 können mit
einer Auswerteschaltung 202, wie in 2 und 3 dargestellt,
gekoppelt sein.
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Die
in 6 dargestellte Anordnung kann in einer sogenannten
Fusebox eingesetzt werden. Bei einer Fusebox handelt es sich um
eine Ansammlung von Fuses an einer bestimmten Stelle in einem Halbleiterbaustein.
Bei der in 6 dargestellten Fusebox sind
eine Mehrzahl von Fuses nebeneinander in einer Reihe angeordnet,
wobei der Abstand zwischen zwei Fuses jeweils gleich ist. Wird eine
Fusebox beispielsweise in einem analogen Schaltungsteil zum Speichern
eines Trimmwerts eingesetzt, dann sind, abhängig vom Trimmwert, nicht alle
Fuses der Fusebox programmiert. Um ein fehlerhaftes Verhalten des
analogen Schaltungsteils im Betrieb zu verhindern, darf sich der
in den Fuses programmierte Trimmwert nicht ändern. Es muss erkannt werden, wenn
sich eine Degradation von einer programmierten Fuse in Richtung
einer unprogrammierten Fuse ausbreitet. Durch die in 6 dargestellte,
erfindungsgemäße Anordnung
wird eine von einer Fuse in Richtung der benachbarten Fuse ausgehende
Degradation erkannt. Eine Fuse stellt in dieser Anordnung gleichzeitig
einen zu schützenden
Bereich und ein Element, von dem eine Degradation ausgehen kann,
dar.
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Bei
der in 6 dargestellten Anordnung wird nicht nur eine
Degradation im Bereich zwischen zwei benachbarten Fuses erkannt,
sondern es wird auch eine Degradation erkannt, die sich in Bereiche seitlich
neben den außen
liegenden Fuses 302, 606 erstreckt. Da die Verbindungsleitungen 618, 620, 622, 624 abwechselnd
an der Oberseite und an der Unterseite der Fuses 302, 602, 604, 606 verlaufen, kann
eine Degradation, die sich in eine Richtung oberhalb oder unterhalb
der Fuses 302, 602, 604, 606 ausdehnt,
nur teilweise erkannt werden.
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7 zeigt
eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung
in einer Draufsicht. Zusätzlich
zu der in 6 dargestellten Ausführungsform
verläuft
ein Leitungsteilelement 702 entlang der Oberseite der Fuses 302, 602, 604, 606 und
parallel zu den Verbindungsleitungen 620, 624.
Ein Anschluss des Leitungsteilelements 702 ist mit einem Anschluss
des Leitungsteilelements 608 verbunden. Weiterhin verläuft ein
Leitungsteilelement 704 entlang der Unterseite der Fuses 302, 602, 604, 606 und parallel
zu den Verbindungsleitungen 618, 622. Ein Anschluss
des Leitungsteilelements 704 ist mit einem Anschluss des
Leitungsteilelements 616 verbunden. Die Leitungsteilelemente 608, 610, 612, 614, 616, 702, 704 und
die Verbindungsleitungen 618, 620, 622, 624 ergeben
zusammen ein Leitungselement 706, das als Sensorelement
dient. Ein erster Anschluss 708 und ein zweiter Anschluss 710 des Leitungselements 706 können mit
einer Auswerteschaltung 202, wie in 2 und 3 dargestellt, gekoppelt
sein. Mittels des Leitungselements 706 kann sowohl eine
Degradation erkannt werden, die sich in Bereiche seitlich neben
den außen
liegenden Fuses 302, 606 erstreckt, als auch eine
Degradation erkannt werden, die sich in eine Richtung oberhalb oder
unterhalb der Fuses 302, 602, 604, 606 ausdehnt.
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8 zeigt
eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung
in einer perspektivischen Ansicht. Der Übersichtlichkeit wegen sind
die Fuses 302, 602, 604, 606 in 8 vereinfacht
als Striche dargestellt. Ein erstes Leitungsteilelement 802 ist
auf der gleichen Leiterbahnebene wie die Fuses 302, 602, 604, 606 angeordnet
und verläuft
mäanderförmig durch
die Fuses 302, 602, 604, 606 hindurch, ähnlich wie
bei der in 6 dargestellten Ausführungsform.
Ein zweites Leitungsteilelement 804 ist in einer Leiterbahnebene
angeordnet, die oberhalb der Fuses 302, 602, 604, 606 und
des ersten Leitungsteilelements 802 liegt. Das zweite Leitungsteilelement 804 verläuft ebenfalls
mäanderförmig und ist
versetzt zu dem ersten Leitungsteilelement 802 angeordnet.
Der Versatz zwischen den beiden Leitungsteilelementen 802, 804 entspricht
dem Abstand zwischen zwei benachbarten Fuses. Ein erster Anschluss 806 des
ersten Leitungsteilelements 802 und ein erster Anschluss 808 des
zweiten Leitungsteilelements 804 sind über eine Durchkontaktierung 810 miteinander
verbunden. Ein zweiter Anschluss 812 des ersten Leitungsteilelements 802 und
ein zweiter Anschluss 814 des zweiten Leitungsteilelements 804 können mit
einer Auswerteschaltung 202, wie in 2 und 3 dargestellt,
gekoppelt sein. Das erste Leitungsteilelement 802, das
zweite Leitungsteilelement 804 und die Durchkontaktierung 810 bilden ein
Sensorelement 816. Eine Degradation, die von einer Fuse
ausgeht, breitet sich üblicherweise über mehrere
Leiterbahnebenen aus. Da das Sensorelement 816 jede Fuse
vollständig
umgibt, kann eine Degradation unabhängig von der Richtung, in die
sie sich ausdehnt, erkannt werden.
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9 zeigt
eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung. Ähnlich wie
bei der in 6 dargestellten Ausführungsform
ist ein Leitungselement 902 mäanderförmig um die Fuses 302, 602, 604, 606 angeordnet.
Weiterhin ist eine Aktivierungsfuse 904 vorgesehen, die
benachbart zu und in der gleichen Reihe wie die Fuses 302, 602, 604, 606 angeordnet ist.
Die Fuses 302, 602, 604, 606 und
die Aktivierungsfuse 904 können alle einer Fusebox angehören. Ein
erster Anschluss 906 der Aktivierungsfuse 904 ist
mit einem ersten Anschluss des Leitungselements 902 verbunden
und ein zweiter Anschluss 908 der Aktivierungsfuse 904 ist
mit einem zweiten Anschluss des Leitungselements 902 verbunden.
Die beiden Anschlüsse 906, 908 der
Aktivierungsfuse 904 können
mit einer Auswerteschaltung 202, wie in 2 und 3 dargestellt,
gekoppelt sein. Befindet sich die Aktivierungsfuse 904 in
einem unprogrammierten Zustand, dann besteht stets eine Verbindung
zwischen den Anschlüssen 906, 908 der Auswerteschaltung 202 aufgrund
der Verbindung durch die Aktivierungsfuse 904. Eine von
den Fuses 302, 602, 604, 606 ausgehende
Degradation kann von der Auswerteschaltung 202 nicht erkannt
werden. Nach einer Programmierung der Aktivierungsfuse 904 ist
die Verbindung zwischen dem ersten Anschluss 906 und dem
zweiten Anschluss 908 der Aktivierungsfuse 904 durchgetrennt.
Die Anschlüsse 906, 908 der
Auswerteschaltung 202 sind nicht mehr miteinander verbunden,
wenn das Leitungselement 902 aufgrund von Degradation durchgetrennt
ist. Eine von den Fuses 302, 602, 604, 606 ausgehende Degradation
kann von der Auswerteschaltung 202 erkannt werden.
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Bei
der in 9 dargestellten Ausführungsform wird eine Vorrichtung
zum Erkennung einer Degradation gezielt aktiviert. Die Aktivierung
wird nach der eigentlichen Herstellung eines Halbleitbausteins vorgenommen,
indem die Aktivierungsfuse 904 programmiert wird. Es ist
somit möglich
Halbleiterbausteine in einem einheitlichen Herstellungsprozess mit einem
einheitlichen Maskensatz zu fertigen und nur bei einem Teil der
Halbleiterbausteine die Vorrichtung zum Erkennung einer Degradation
zu aktivieren.
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10 zeigt
eine beispielhafte Ausführungsform
einer Auswerteschaltung 1000, die für die in den 2 und 3 schematisch
dargestellte Auswerteschaltung 202 eingesetzt werden kann.
Die Auswerteschaltung 1000 stellt an ihrem Ausgang ein
Signal 1002 bereit, das dem in den 2 und 3 dargestellten
Signal 204 entspricht. Die Auswerteschaltung 1000 besitzt
weiterhin zwei Eingänge 1004, 1006 die mit
einem in den 1 bis 9 dargestellten
Sensorelement verbunden sein können.
In den 6 bis 9 sind beispielhafte Ausführungsformen
eines Sensorelements mit jeweils zwei Anschlüssen gezeigt. Die in 6 dargestellten
Anschlüsse 626, 628 des
Sensorelements 630 können
mit den beiden Eingängen 1004, 1006 der
Auswerteschaltung 1000 gekoppelt sein. Entsprechend können die
in 8 dargestellten Anschlüsse 812, 814 und
die in 9 dargestellten Anschlüsse 906, 908 mit
den Eingängen 1004, 1006 der
Auswerteschaltung 1000 gekoppelt sein.
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Die
in 10 dargestellte Auswerteschaltung 1000 umfasst
eine Stromquelle 1008 und einen Inverter 1010,
wobei ein erster Anschluss der Stromquelle 1008 mit einem
Eingang des Inverters 1010 und mit dem Eingang 1004 der
Auswerteschaltung 1000 verbunden ist. Ein zweiter Anschluss
der Stromquelle 1008 ist mit einem Versorgungsspannungspotential,
das einer Betriebsspannung VDD entspricht, verbunden. Der Eingang 1006 der
Auswerteschaltung 1000 ist mit einem Versorgungsspannungspotential,
das einem Massepotential VSS entspricht, verbunden.
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Ist
ein Sensorelement, das mit den beiden Eingängen 1004, 1006 der
Auswerteschaltung 1000 gekoppelt ist, nicht von einer Degradation
betroffen, dann besteht eine elektrische Verbindung zwischen den
beiden Eingängen 1004, 1006 der
Auswerteschaltung 1000 und am Eingang des Inverters 1010 liegt
das Massepotential VSS an. Der Inverter 1010 gibt an seinem
Ausgang 1002 den Wert einer logischen '1' aus.
Die Auswerteschaltung 1000 zeigt mit dem Wert einer logischen '1' an ihrem Ausgang 1002 an,
dass keine Degradation vorliegt.
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Ist
das Sensorelement, das mit den beiden Eingängen 1004, 1006 der
Auswerteschaltung 1000 gekoppelt ist, aufgrund einer Degradation
durchtrennt, dann besteht keine elektrische Verbindung zwischen
den beiden Eingängen 1004, 1006 der
Auswerteschaltung 1000. Am Eingang des Inverters 1010 liegt
die Betriebsspannung VDD an, und der Inverter 1010 gibt
an seinem Ausgang 1002 den Wert einer logischen '0' aus. Die Auswerteschaltung 1000 zeigt
mit dem Wert einer logischen '0' an ihrem Ausgang 1002 an,
dass eine Degradation entstanden ist.
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11 zeigt
eine weitere beispielhafte Ausführungsform
einer Auswerteschaltung 1100, die für die in den 2 und 3 schematisch
dargestellte Auswerteschaltung 202 eingesetzt werden kann. Analog
zu der in 10 dargestellten Auswerteschaltung 1000 umfasst
die Auswerteschaltung 1100 einen Ausgang mit einem Signal 1102,
zwei Eingänge 1104, 1106,
eine Stromquelle 1108 und einen Inverter 1110.
Im Gegensatz zu der in 10 dargestellten Auswerteschaltung 1000 ist
bei der Auswerteschaltung 1100 der Eingang 1106 mit
einer Betriebsspannung VDD verbunden und der zweite Anschluss der
Stromquelle 1108 ist mit einen Massepotential VSS verbunden.
Der erste Anschluss der Stromquelle 1108 ist mit dem Eingang 1104 der
Auswerteschaltung 1100 und einem Eingang des Inverters 1110 verbunden.
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Ist
ein Sensorelement, das mit den beiden Eingängen 1104, 1106 gekoppelt
ist, nicht von einer Degradation betroffen, dann besteht eine elektrische Verbindung
zwischen den beiden Eingängen 1104, 1106 der
Auswerteschaltung 1100 und am Eingang des Inverters 1110 liegt
das Betriebspotential VDD an. Der Inverter 1110 gibt an
seinem Ausgang 1102 den Wert einer logischen '0' aus. Die Auswerteschaltung 1100 zeigt
mit dem Wert einer logischen '0' an ihrem Ausgang 1102 an,
dass keine Degradation vorliegt.
-
Ist
das Sensorelement, das mit den beiden Eingängen 1104, 1106 der
Auswerteschaltung 1100 gekoppelt ist, aufgrund einer Degradation
durchtrennt, dann besteht keine elektrische Verbindung zwischen
den beiden Eingängen 1104, 1106 der
Auswerteschaltung 1100. Am Eingang des Inverters 1110 liegt
das Massepotential VSS an, und der Inverter 1110 gibt an
seinem Ausgang 1102 den Wert einer logischen '1' aus. Die Auswerteschaltung 1100 zeigt mit
dem Wert einer logischen '1' an ihrem Ausgang 1102 an,
dass eine Degradation entstanden ist.
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Im
Gegensatz zu der Auswerteschaltung 1000 gibt die Auswerteschaltung 1100 an
ihrem Ausgang 1102 im Fehlerfall, d. h. im Falle einer
Degradation, den Wert einer logischen '1' aus
und im fehlerfreien Betrieb den Wert einer logischen '0' aus.
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Die
Auswerteschaltung 1000 eignet sich besonders für einen
Einsatz in einem Halbleiterbaustein, dessen Halbleitsubstrat mit
einem Betriebspotential VDD verbunden ist. In diesem Fall kann nicht nur
erkannt werden, wenn das Sensorelement aufgrund von Degradation
durchgetrennt ist, sondern es kann auch erkannt werden, wenn eine
Verbindung zwischen dem Sensorelement und dem Substrat aufgrund
von Degradation hergestellt wird. Eine Verbindung zwischen dem Sensorelement
und dem Substrat bewirkt, dass der Eingang des Inverters 1010 mit dem
Betriebpotential VDD verbunden ist und am Ausgang 1002 der
Auswerteschaltung 1000 der Wert einer logisch '0' anliegt. Der Wert einer logisch '0' am Ausgang 1002 der Auswerteschaltung 1000 zeigt
einen Fehlerfall an.
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Analog
dazu eignet sich die Auswerteschaltung 1100 besonders für einen
Einsatz in einem Halbleiterbaustein, dessen Halbleitsubstrat mit
einem Massepotential VSS verbunden ist. In diesem Fall kann nicht
nur erkannt werden, wenn das Sensorelement aufgrund von Degradation
durchgetrennt ist, sondern es kann auch erkannt werden, wenn eine Verbindung zwischen
dem Sensorelement und dem Substrat aufgrund von Degradation hergestellt
wird. Eine Verbindung zwischen dem Sensorelement und dem Substrat
bewirkt, dass der Eingang des Inverters 1110 mit dem Massepotential
VSS verbunden ist und am Ausgang 1102 der Auswerteschaltung 1100 der
Wert einer logisch '1' anliegt. Der Wert
einer logisch '1' am Ausgang 1102 der
Auswerteschaltung 1100 zeigt einen Fehlerfall an.
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12 zeigt
eine schematische Darstellung eines Systems 1200 mit einer
Steuereinheit 1202, das in einem Kraftfahrzeug eingesetzt
wird. Die Steuereinheit 1202 umfasst eine Schaltungsanordnung 100,
wie sie beispielhaft im Zusammenhang mit den 1 bis 9 dargestellt
und beschrieben ist.
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In
einer beispielhaften Ausführungsform
des Systems 1200 ist die Steuereinheit mit einer Antriebsvorrichtung
gekoppelt. Die Steuereinheit 1202 steuert einen Bremsvorgang
eines Rades, das Teil der Antriebsvorrichtung ist. Die Steuereinheit 1202 regelt
eine Bremsleistung des Kraftfahrzeugs, um einen möglichst
kurzen Bremsweg zu erzielen. Beispielsweise ist die Steuereinheit 1202 Teil
eines Antiblockiersystems und verhindert bei einem Bremsvorgang
ein Blockieren des Rades. In einer Ausführungsform umfasst die Steuereinheit 1202 einen Sensor,
der eine Drehzahl des Rades misst und der eine Schaltungsanordnung 100 umfasst.
Mittels des Raddrehzahlsensors kann erkannt werden, wenn das Blockieren
des Rades droht bzw. wenn das Rad blockiert.
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In
einer weiteren beispielhaften Ausführungsform des Systems 1200 steuert
die Steuereinheit 1202 ein Insassenschutzmittel. Bei dem
Insassenschutzmittel handelt es sich beispielsweise um einen Airbag
oder um einen Gurtstraffer. Die Steuereinheit 1202 löst beispielsweise
den Airbag aus, wenn das Kraftfahrzeug auf ein Hindernis prallt,
um Fahrzeuginsassen vor Verletzungen zu schützen. In einer Ausführungsform
umfasst die Steuereinheit 1202 einen Sensor, der die Beschleunigung
des Kraftfahrzeugs erfasst und der eine Schaltungsanordnung 100 umfasst.
Der Beschleunigungssensor erkennt eine negative Beschleunigung des
Kraftfahrzeugs, die durch einen Aufprall verursacht wird, und die Steuereinheit 1202 löst daraufhin
den Airbag aus.
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In
einer weiteren beispielhaften Ausführungsform des Systems 1200 umfasst
die Antriebsvorrichtung ein Motor-System, und die Steuereinheit 1202 überwacht
eine Unterspannung des Motor-Systems. Die Steuereinheit 1202 löst beispielsweise
ein Rücksetzsignal
aus, wenn eine Spannung des Motor-Systems einen bestimmten Wert
unterschreitet.
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Bei
den mit Bezug auf 12 beschriebenen Ausführungsformen
des Systems 1200 ist die Schaltungsanordnung 100 in
einer sicherheitskritischen Anwendung, nämlich in einem Kraftfahrzeug,
eingesetzt. Bei dem System 1200 ist ein Versagen, beispielsweise
eines Airbags oder eines Antiblockiersystems, unbedingt zu verhindern
und eine korrekte Funktionsweise der Schaltungsanordnung 100 muss gewährleistet
sein. Die Schaltungsanordnung 100 eignet sich für einen
Einsatz in einem derartigen sicherheitskritischen System, da eine
Degradation einer Fuse der Schaltungsanordnung 100 erkannt
wird noch bevor sich die Schaltungsanordnung 100 fehlerhaft
verhält.
Im Falle einer entstandenen Degradation besteht somit die Möglichkeit,
die Schaltungsanordnung 100 außer Betrieb zu setzen noch
bevor sie sich fehlerhaft verhält.
Beispielsweise kann die Schaltungsanordnung 100 in einem
Kraftfahrzeugsystem derart integriert sein, dass das Erkennen einer
Degradation bewirkt, dass ein Neustart des Kraftfahrzeugs verhindert
wird, da ein korrektes Verhalten eines Airbags, eines Antiblockiersystems
oder einer Unterspannungsüberwachung
eines Motor-Systems nicht mehr garantiert ist.
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Neben
einem Kraftfahrzeug gibt es weitere Systeme, in denen die Schaltungsanordnung 110 in einer
sicherheitskritischen Anwendung eingesetzt werden kann. Beispielsweise
kann die Schaltungsanordnung 100 in einem System der Medizintechnik, in
einer Reaktorsteuerung oder in einem Verkehrsleitsystem, beispielsweise
des Luftverkehrs oder des Bahnverkehrs, eingesetzt werden.
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- 100
- Schaltungsanordnung
- 102
- Fuseelement
- 104
- zu
schützender
Schaltungsteil
- 106
- Sensorelement
- 108
- Degradation
- 110
- Bereich
- 202
- Auswerteschaltung
- 204
- Signal
- 302
- Fuse
- 304
- Leiterbahn
- 306
- Ausschnitt
- 308
- erster
Anschluss der Fuse
- 310
- zweiter
Anschluss der Fuse
- 312
- Verbindungsbrücke
- 402
- Halbleitersubstrat
- 404
- erste
Leiterbahnebene
- 406
- zweite
Leiterbahnebene
- 408
- dritte
Leiterbahnebene
- 410
- vierte
Leiterbahnebene
- 412
- Passivierungsschicht
- 414
- Öffnung
- 416,
418
- Seitenwand
- 502
- Leiterbahn
- 602,
604,
-
- 606
- Fuse
- 608,
610,
-
- 612,
614,
-
- 616
- Leitungsteilelement
- 618,
620,
-
- 622,
624
- Verbindungselement
- 626
- erster
Anschluss des Leitungselements
- 628
- zweiter
Anschluss des Leitungselements
- 630
- Leitungselement
- 702,
704
- Leitungsteilelement
- 706
- Leitungselement
- 708
- erster
Anschluss des Leitungselements
- 710
- zweiter
Anschluss des Leitungselements
- 802
- erstes
Leitungsteilelement
- 804
- zweites
Leitungsteilelement
- 806
- erster
Anschluss des ersten Leitungsteilelements
- 808
- erster
Anschluss des zweiten Leitungsteilelements
- 810
- Durchkontaktierung
- 812
- zweiter
Anschluss des ersten Leitungsteilelements
- 814
- zweiter
Anschluss des zweiten Leitungsteilelements
- 816
- Sensorelement
- 902
- Leitungselement
- 904
- Aktivierungsfuse
- 906
- erster
Anschluss der Aktivierungsfuse
- 908
- zweiter
Anschluss der Aktivierungsfuse
- 1000
- Auswerteschaltung
- 1002
- Signal
- 1004,
1006
- Eingang
- 1008
- Stromquelle
- 1010
- Inverter
- 1100
- Auswerteschaltung
- 1102
- Signal
- 1104,
1106
- Eingang
- 1108
- Stromquelle
- 1110
- Inverter
- 1200
- System
- 1202
- Steuereinheit