DE102010029457A1

DE102010029457A1 - Detektieren eines Fehlerzustandes einer Halbleiteranordnung

Info

Publication number: DE102010029457A1
Application number: DE102010029457A
Authority: DE
Inventors: Donald Dibra; Jens Dr. Barrenscheen
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2009-05-29
Filing date: 2010-05-28
Publication date: 2011-01-05
Also published as: US20100301332A1

Abstract

Beschrieben werden ein Verfahren zum Detektieren eines mechanischen Fehlerzustands einer Halbleiteranordnung und eine Halbleiteranordnung. Das verfahren umfasst:
Ermitteln eines Temperaturprofils, das n Temperaturen (T11, T12, T21, T22), mit n ≤ 2, aufweist, durch Ermitteln der Temperaturen (T11, T12, T21, T22) an n unterschiedlichen Positionen (P11, P12, P21, P22) der Halbleiteranordnung;
Auswerten des Temperaturprofils durch Auswerten der Beziehung von wenigstens zwei der n Temperaturen (T11, T12, T21, T22) des Temperaturprofils;
Detektieren des Vorhandenseins des Fehlerzustands abhängig von dem Ergebnis der Auswertung der des Temperaturprofils.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Detektieren eines Fehlerzustandes einer Halbleiteranordnung bzw. einer Halbleiterbauelementanordnung und eine Halbleiteranordnung bzw. Halbleiterbauelementanordnung.
Eine Halbleiteranordnung umfasst wenigstens einen Halbleiterkörper (die), in dem wenigstens ein Halbleiterbauelement integriert ist. Der Halbleiterkörper kann wenigstens einen elektrischen Kontakt oder einen thermischen Kontakt aufweisen, der dazu dient, den Halbleiterkörper elektrisch zu kontaktieren oder den Halbleiterkörper thermisch an ein Kühlelement anzuschließen. Der Halbleiterkörper, und insbesondere die Kontakte, unterliegen einer Ermüdung und einem Verschleiß, woraus eine Unterbrechung des elektrischen oder thermischen Kontakts resultieren kann.
Eine solche durch Ermüdung hervorgerufene Unterbrechung eines elektrischen oder thermischen Kontakts kann zu einer Beschädigung der Halbleiteranordnung oder, was noch relevanter ist, zu einer Beschädigung einer Schaltung führen, in der die Halbleiteranordnung eingesetzt ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Detektieren von durch Ermüdung hergerufenen Fehlerzuständen einer Halbleiteranordnung und eine Halbleiteranordnung mit einer Funktionalität zur Detektion solcher durch Ermüdung hervorgerufener Fehlerzustände zur Verfügung zu stellen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und durch eine Halbleiteranordnung gemäß Anspruch 19 gelöst. Ausgestaltungen und Weiterbildung der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zum Detektieren eines mechanischen Fehlerzustandes einer Halbleiteranordnung. Das Verfahren umfasst: Das Ermitteln eines Temperaturprofils, das n Temperaturen, mit n ≤ 2, umfasst, durch Ermitteln der Temperatur an n unterschiedlichen Positionen der Halbleiteranordnung; Auswerten des Temperaturprofils durch Ermitteln der Beziehung von wenigstens zwei der n Temperaturen des Temperaturprofils; Ermitteln des Vorhandenseins des Fehlerzustandes abhängig von dem Ergebnis der Auswertung des Temperaturprofils.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Halbleiteranordnung, die aufweist: n Temperatursensoren, mit n ≤ 2, die an n unterschiedlichen Positionen der Halbleiteranordnung angeordnet sind und die Temperatursignale zur Verfügung stellen, die ein Temperaturprofil mit n Temperaturen repräsentieren; eine Auswerteschaltung, die an die Temperatursensoren angeschlossen ist und die dazu ausgebildet ist, eine Beziehung von wenigstens zwei der n Temperaturen des Temperaturprofils auszuwerten und die ein Zustandssignal abhängig von dem Ergebnis der Auswertung des Temperaturprofils erzeugt, das einen Normalzustand oder einen mechanischen Fehlerzustand anzeigt.
Die Positionen, an denen die wenigstens zwei Temperaturen ermittelt werden bzw. an denen die Temperatursensoren angeordnet sind, sind insbesondere so gewählt, dass sich das gegenseitige Verhältnis der Temperaturen an diesen Positionen ändert, wenn die Halbleiteranordnung vom Normalzustand in den Fehlerzustand übergeht. Das gegenseitige Verhältnis dieser Temperatur kann beispielsweise durch die Differenz zwischen den Temperaturen repräsentiert sein. Diese wenigstens zwei Positionen sind beispielsweise so gewählt, dass sie im Normalzustand gleiche oder annähernd gleiche Temperaturen besitzen, und dass bei Auftreten eines Fehlerzustandes sich die Temperatur an einer Position gegenüber der Temperatur an der anderen Position erhöht. Diese wenigstens zwei Positionen können auch so gewählt werden, dass sich deren Temperaturen im Normalzustand unterscheiden und sich im Fehlerzustand aneinander angleichen.
Das Verfahren eignet sich sowohl zur Detektion der Uhterbrechung thermischer Kontakte als auch zur Detektion der Unterbrechung elektrischer Kontakte, wobei letzterem die Überlegung zugrunde liegt, dass elektrische Kontakte üblicherweise auch eine Wärmeableitung bewirken und damit gleichzeitig als thermische Kontakte dienen. Eine Unterbrechung eines thermischen oder elektrischen Kontakts kann beispielsweise dadurch detektiert werden, dass eine erste der wenigstens zwei Position näher an einem solchen Kontakt als eine zweite dieser Positionen angeordnet ist, so dass im Normalbetrieb die Temperatur an der ersten Position niedriger als an der zweiten Position ist, wohingegen sich diese Temperaturen im Fehlerfall, d. h. bei Unterbrechen des thermischen Kontakts, aneinander angleichen. Die wenigstens zwei Positionen können auch jeweils in der Nähe unterschiedlicher thermischer Kontakte angeordnet sein, so dass sie im Normalbetriebszustand gleiche oder annähernd gleiche Temperaturen besitzen, wohingegen sich diese Temperaturen im Fehlerfall, d. h. bei Unterbrechen des thermischen Kontakts, voneinander unterscheiden.
Beispiels werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen und die nachfolgende Beschreibung erläutert. Die Zeichnungen dienen dazu, das Grundprinzip zu erläutern, so dass lediglich die Merkmale, die zur Erläuterung des Grundprinzips notwendig sind, dargestellt sind. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen, sofern nichts anderes angegeben ist, gleiche Merkmale mit gleicher Bedeutung.
1 veranschaulicht eine Halbleiteranordnung, die Temperatursensoren und eine an die Temperatursensoren gekoppelte Auswerteschaltung aufweist.
2 zeigt ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Detektieren eines Fehlerzustandes veranschaulicht.
3 veranschaulicht die Temperaturen der unterschiedlichen Temperatursensoren in einem Normalzustand (3A) und in einem Fehlerzustand (3B) für ein erstes Ausführungsbeispiel einer Halbleiteranordnung.
4 veranschaulicht die Temperaturen der unterschiedlichen Temperatursensoren in einem Normalzustand (4A) und in einem Fehlerzustand (4B) für ein zweites Beispiel einer Halbleiteranordnung.
5 veranschaulicht eine Halbleiteranordnung, die elektrische Kontakte und in der Nähe der elektrischen Kontakte angeordnete Temperatursensoren aufweist und die weitere Temperatursensoren beabstandet zu den elektrischen Kontakten aufweist.
6 veranschaulicht die Temperaturverteilung entlang einer Kurve in der Halbleiteranordnung gemäß 5 in einem Normalzustand.
7 veranschaulicht die Halbleiteranordnung gemäß 5 bei einem mechanischen Fehlerzustand, bei dem ein elektrischer Kontakt unterbrochen ist.
8 veranschaulicht die Temperaturverteilung entlang einer Kurve in der Halbleiteranordnung gemäß 7.
9 veranschaulicht ein weiteres Beispiel einer Halbleiteranordnung, die elektrische Kontakte und Temperatursensoren aufweist.
10 veranschaulicht ein weiteres Beispiel einer Halbleiteranordnung, die elektrische Kontakte und Temperatursensoren aufweist.
11 veranschaulicht ein Beispiel einer Halbleiteranordnung, die einen thermischen Kontakt und eine in der Nähe des thermischen Kontakts angeordnete Temperatursensoranordnung aufweist.
12 veranschaulicht ein weiteres Beispiel einer Halbleiteranordnung.
13 veranschaulicht ein erstes Beispiel der Auswerteschaltung.
14 veranschaulicht ein Zeitdiagramm eines Temperaturmesssignals der Auswerteschaltung gemäß 13.
15 veranschaulicht ein zweites Beispiel der Auswerteschaltung.
16 veranschaulicht die Funktionsweise der Auswerteschaltung gemäß 15.
17 veranschaulicht ein drittes Beispiel der Auswerteschaltung.
18 veranschaulicht ein viertes Beispiel der Auswerteschaltung.
19 veranschaulicht die Funktionsweise der Auswerteschaltung gemäß 18.
20 veranschaulicht ein fünftes Beispiel der Auswerteschaltung.
21 veranschaulicht die Funktionsweise der Auswerteschaltung gemäß 20 in einem Normalzustand.
22 veranschaulicht die Funktionsweise der Auswerteschaltung gemäß 20 in einem Fehlerzustand.
Die 1A und 1B zeigen schematisch eine Halbleiteranordnung, die einen Halbleiterkörper (englisch: die) 100 aufweist. Der Halbleiterkörper 100 umfasst eine erste Seite 101, die nachfolgend auch als Vorderseite bezeichnet wird, und eine zweite Seite 102, die nachfolgend auch als Rückseite bezeichnet wird. 1A zeigt einen vertikalen Querschnitt durch den Halbleiterkörper 100, d. h. einen Querschnitt in einer Richtung senkrecht zu der Vorderseite 101 und der Rückseite 102 verlaufenden Querschnittsebene. 1B zeigt eine Draufsicht auf die Vorderseite 101 des Halbleiterkörpers 100.
Die Halbleiteranordnung kann einen Fehlerzustand und einen Normalzustand annehmen. Verfahrensschritte zum Detektieren des Fehlerzustandes werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die 1 und 2 erläutert, wobei 2 ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung verschiedener Verfahrensschritte zeigt.
Bezugnehmend auf 2 wird in einem ersten Verfahrensschritt 201 ein Temperaturprofil erhalten. Das Temperaturprofil umfasst n Temperaturen, mit n ≤ 2, die durch Ermitteln der Temperaturen an n unterschiedlichen Positionen der Halbleiteranordnung erhalten werden. In den 1A und 1B sind P11, P21 die wenigstens zwei unterschiedlichen Positionen der Halbleiteranordnung, an denen die Temperaturen zum Erhalten des Temperaturprofils ermittelt werden. Diese Temperaturen werden unter Verwendung von Temperatursensoren 11, 12 ermittelt, die in den 1A und 1B schematisch dargestellt sind.
Die Temperatursensoren 11, 21 können beliebige Temperatursensoren sein, die dazu ausgebildet sind, die Temperatur an einer gegebenen Position der Halbleiteranordnung zu messen und ein Temperatursignal zu erzeugen, das von dieser Temperatur abhängig ist. Solche Temperatursensoren sind – ohne jedoch darauf beschränkt zu sein – beispielsweise Dioden, Bipolartransistoren oder temperaturabhängige Widerstände. Diese Bauelemente haben elektrische Eigenschaften, die von der Temperatur abhängig sind und die daher geeignet sind, elektrische Temperaturmesssignale zur Verfügung zu stellen, die von der Temperatur abhängig sind. Dioden besitzen, wenn sie mit einem konstanten Strom beaufschlagt werden, eine Flussspannung, die von der Temperatur abhängig ist, wobei die Spannung mit abnehmender Temperatur zunimmt. Außerdem besitzen Dioden, wenn sie mit einer konstanten Sperrspannung beaufschlagt werden, einen Leckstrom oder Rückwärtsstrom, der von der Temperatur abhängig ist. Daher kann entweder die Flussspannung oder der Rückwärtsstrom von Dioden als elektrisches temperaturabhängiges Signal genutzt werden. Während Dioden nur einen integrierten pn-Übergang besitzen, haben Bipolartransistoren zwei pn-Übergänge, wobei einer dieser pn-Übergänge als Temperatursensor verwendet werden kann. Entweder die Flussspannung oder der Rückwärtsstrom dieses pn-Übergangs kann als Temperatursensor genutzt werden. Temperaturabhängige Widerstände sind Widerstände mit einem ohmschen Widerstandswert, der von der Temperatur abhängig ist. Abhängig von der Art des Widerstands, kann der Widerstandswert mit ansteigender Temperatur ansteigen (PTC-Widerstände) oder kann mit ansteigender Temperatur absinken (NTC-Widerstände). Wenn ein temperaturabhängiger Widerstand als Temperatursensor verwendet wird, kann dieser Widerstand mit einem konstanten Strom beaufschlagt werden und die Spannung über dem Widerstand kann als elektrisches Strommesssignal verwendet werden.
Das Verfahren zum Detektieren eines mechanischen Fehlerzustandes umfasst außerdem das Auswertendes Temperaturprofils durch Auswerten der Beziehung von wenigstens zwei der n Temperaturen des Temperaturprofils, und das Detektieren des Vorhandenseins eines Fehlerzustandes abhängig von dem Ergebnis der Auswertung des Temperaturprofils.
Das für die Halbleiteranordnung erhaltene Temperaturprofil enthält eine Information über die absoluten Temperaturen der Halbleiteranordnung an n unterschiedlichen Positionen, und enthält außerdem eine Information über die Beziehung zwischen dem n einzelnen Temperaturen. Das nachfolgend beschriebene Verfahren nutzt die Tatsache, dass diese Beziehung zwischen den n unterschiedlichen Temperaturen für den Normalzustand und für den Fehlerzustand der Halbleiteranordnung unterschiedlich ist, d. h. dass sich die gegenseitige Beziehung zwischen wenigstens zwei Temperaturen des Temperaturprofils beim Übergang der Halbleiteranordnung vom Normalzustand in den Fehlerzustand ändert.
Gemäß einem ersten Beispiel umfasst das Ermitteln des Temperaturprofils das Ermitteln der Temperaturen an Positionen einer ersten Gruppe von Positionen und das Ermitteln der Temperaturen an Positionen einer zweiten Gruppe von Positionen, wobei jede dieser ersten und zweiten Gruppen wenigstens eine Position umfasst, und wobei diese Gruppen so gewählt sind, dass im Normalzustand die Temperaturen an Positionen der ersten Gruppe von den Temperaturen an Positionen der zweiten Gruppe verschieden sind.
3A veranschaulicht ein Beispiel eines im Normalzustand erhaltenen Temperaturprofils. In diesem Beispiel ist die erste Position P11 eine Position der ersten Gruppe und die zweite Position P21 ist eine Position der zweiten Gruppe. T11 und T21 bezeichnen die Temperaturen an der ersten und zweiten Position P11, P21. In diesem Beispiel sind die Positionen der ersten Gruppe der Halbleiteranordnung ”kühlere” Positionen, während die Positionen der zweiten Gruppe ”wärmere” Positionen der Halbleiteranordnung sind, wenn sich die Halbleiteranordnung im Normalzustand befindet. ”Kühlere” Positionen sind Positionen die eine niedrigere Temperatur besitzen im Vergleich zu ”wärmeren” Positionen, die eine höhere Temperatur besitzen.
Im Fehlerzustand nähert sich die Temperatur T21 an der zweiten Position P21 der Temperatur T11 an der ersten Position P11 an. Dies ist in 3B dargestellt, die das Temperaturprofil im Fehlerzustand zeigt. In diesem Beispiel, bei dem die Temperaturen der ersten und zweiten Gruppe im Normalzustand unterschiedlich sind, kann das Auswerten des Temperaturprofils ein Berechnen der Differenz zwischen einer der Temperaturen T11 der ersten Gruppe und einer der Temperaturen T21 der zweiten Gruppe umfassen. In diesem Fall wird beispielsweise das Vorhandensein eines Fehlerzustandes detektiert, wenn diese Differenz oder wenn ein Absolutwert dieser Differenz geringer ist als ein vorgegebener Differenzwert. In anderen Worten der Fehlerzustand (fault state, FS) liegt vor (is true, T) wenn gilt: |T21 – T11| < REF1 (1), wobei REF1 der Referenzwert ist.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist der Referenzwert REF1 abhängig von wenigstens einer der Temperaturen des Temperaturprofils. Hierdurch wird berücksichtigt, dass der Absolutwert dieser Temperaturen im Normalzustand die Differenz zwischen diesen Temperaturen beeinflussen kann. Diese Differenz kann beispielsweise mit abnehmenden Absoluttemperaturen an diesen zwei Positionen P11, P21 abnehmen. Der Referenzwert REF1 nimmt daher beispielsweise mit abnehmendem Absolutwert wenigstens einer der Temperaturen des Temperaturprofils ab.
Anstelle die Differenz zwischen den wenigstens zwei Temperaturen auszuwerten, um deren Beziehung zu ermitteln, kann die Beziehung zwischen diesen Temperaturen indirekt dadurch ermittelt werden, dass die Beziehung dieser Temperaturen zu einem Schwellenwert ermittelt wird. Bei einem Beispiel wird ein Fehlerzustand detektiert, wenn sowohl die Temperatur T11 der wenigstens einen Position P11 der ersten Gruppe als auch die Temperatur T21 der wenigstens einen Position P21 der zweiten Gruppe jeweils oberhalb eines vorgegebenen Temperaturschwellenwertes REF2 liegen. Dieser Temperaturschwellenwert REF2 ist so gewählt, dass im Normalzustand die Temperaturen der kühleren Positionen der ersten Gruppe unterhalb dieses Schwellenwertes liegen, während im Fehlerzustand, wenn eine der Temperaturen der ersten Gruppe sich den Temperaturen der zweiten Gruppe annähert, wenigstens eine der Temperaturen der ersten Gruppe oberhalb des zweiten Schwellenwertes REF2 liegt. Dieser Schwellenwert REF2 ist in den Temperaturprofilen der 3A und 3B dargestellt. In diesem Beispiel gilt: FS = T if(T11 > REF2 and T21 > REF2) (2).
Ein Fehlerzustand liegt also vor, wenn sowohl die erste Temperatur T11 als auch die zweite Temperatur T21 oberhalb des zweiten Referenzwertes liegen, während im Normalzustand eine, nämlich in dem Beispiel die zweite Temperatur T21 unterhalb dieses Schwellenwertes REF2 liegt. Wie in dem zuvor erläuterten Beispiel kann der Temperaturschwellenwert REF2 von wenigstens einer der Temperaturen des Temperaturprofils abhängig sein, wobei dieser Schwellenwert REF2 beispielsweise mit zunehmenden Absolutwert dieser wenigstens einen Temperatur zunimmt.
Bezugnehmend auf die vorangehende Erläuterung ist ein Temperaturprofil mit zwei Temperaturen, die an zwei unterschiedlichen Positionen der Halbleiteranordnung gemessen wurden, ausreichend zum Detektieren des Fehlerzustandes. Allerdings sind die ersten und zweiten Gruppen von Positionen nicht darauf beschränkt, lediglich jeweils eine Position zu umfassen. Diese Gruppen von Positionen können vielmehr eine beliebige Anzahl von unterschiedlichen Positionen umfassen, wobei diese Positionen so gewählt sind, dass im Normalzustand der Halbleiteranordnung die Temperaturen an den ersten Positionen unterhalb der Temperaturen an den zweiten Positionen liegen. In 1B sind beispielhaft mittels gepunkteten Linien zwei zusätzliche Positionen dargestellt: Eine zusätzliche Position P12 der ersten Gruppe, und eine zusätzliche Position P22 der zweiten Gruppe. Die zusätzlichen Abschnitte der Temperaturprofile, die durch Verwenden dieser zwei zusätzlichen Positionen erhalten werden, sind in den 3A und 3B in gepunkteten Linien dargestellt.
Wenn die zweite Gruppe mehr als eine Position umfasst, kann das Auswerten des Temperaturprofils beinhalten: Auswerten der Differenz zwischen einer beliebigen der Temperaturen der zweiten Gruppe und einer beliebigen Temperatur der ersten Gruppe; oder Auswerten, ob eine beliebige der Temperaturen der ersten Gruppe oberhalb eines vorgegebenen Schwellenwertes liegt.
Gemäß einem weiteren Beispiel umfasst das Ermitteln des Temperaturprofils das Ermitteln der Temperaturen an Positionen der ersten Gruppe von Positionen, wobei diese erste Gruppe wenigstens zwei Positionen umfasst und wobei die Temperaturen an diesen Positionen der ersten Gruppe innerhalb eines vorgegebenen Temperaturbereichs liegen, wenn sich die Halbleiteranordnung im Normalzustand befindet. Bezugnehmend auf 1B sind die Positionen P11 und P12 Positionen dieser ersten Gruppe. 4A veranschaulicht das Temperaturprofil, das im Normalzustand durch Ermitteln der Temperaturen T11, T12 an diesen zwei Positionen P11, P12 erhalten wird.
Im Fehlerzustand, der in 4B dargestellt ist, verlässt die Temperatur einer der Positionen, in dem Beispiel die Temperatur T12, den vorgegebenen Temperaturbereich. Dies ist gleichbedeutend damit, dass ein Fehlerzustand detektiert wird (FS = T), wenn der Absolutwert der Differenz zwischen diesen zwei Temperaturen einen Referenzwert REF3 übersteigt, d. h.: FS = T if|T12 – T11| > REF3 (3).
Anstelle die Differenz zwischen den wenigstens zwei Temperaturen auszuwerten, um deren Beziehung zu ermitteln, kann die Beziehung zwischen diesen Temperaturen indirekt dadurch ermittelt werden, dass die Beziehung dieser Temperaturen zu einem weiteren Schwellenwert REF4 ausgewertet wird, wobei ein Fehlerzustand detektiert wird (FS = T), wenn eine dieser Temperaturen den Schwellenwert übersteigt, d. h.: FS = T if(T11 > REF4 or T12 > REF4) (4).
Wie in dem zuvor erläuterten Beispiel können der Referenzwert REF3 und der Schwellewert REF4 von dem Absolutwert wenigstens einer der Temperaturen des Temperaturprofils abhängig sein. In diesem Fall nimmt beispielsweise der Referenzwert REF3 mit zunehmendem Absolutwert der Temperatur zu, und der Temperaturschwellenwert REF4 nimmt beispielsweise mit zunehmendem Absolutwert der Temperatur zu.
Gemäß einem weiteren Beispiel wird der Mittelwert der Temperaturen der ersten Gruppe berechnet, sofern die erste Gruppe mehr als zwei Positionen umfasst. In diesem Fall wird das Vorhandensein eines Fehlerzustandes detektiert, wenn die Differenz zwischen einer der Temperaturen und dem Mittelwert größer ist als ein Referenzwert. Außerdem kann auch die Standardabweichung der Temperaturen der ersten Gruppe berechnet werden, wobei der Referenzwert von der Standardabweichung abhängig sein kann. Der Referenzwert ist beispielsweise größer als das 1,5-fache der Standardabweichung.
Außer der Beziehung zwischen Temperaturen, die an unterschiedlichen Positionen ermittelt wurden, kann zusätzlich der Absolutwert von einer oder von mehreren dieser Temperaturen verwendet werden, um einen Überlastungszustand der Halbleiteranordnung zu detektieren. Ein solcher Überlastungszustand wird beispielsweise dann detektiert, wenn die Temperatur an wenigstens einer der Positionen einen vorgegebenen Temperaturschwellenwert erreicht.
Die 5A und 5B veranschaulichen eine Draufsicht auf und einen Querschnitt durch einen Halbleiterkörper 100, der eine Anzahl von elektrischen Kontakten 41–45 an seiner Vorderseite 101 aufweist. Diese Kontakte sind zwischen einem Kontaktbereich und einem Verbindungselement, das den Kontaktbereich elektrisch kontaktiert, angeordnet. Der Kontaktbereich befindet sich entweder unmittelbar an der Oberfläche des Halbleiterkörpers 100 oder befindet sich an einer optionalen Metallschicht 51 (in 5B gestrichelt dargestellt), die an der Vorderseite 101 des Halbleiterkörpers 100 angeordnet sind. Die Kontakte 41–45 sind beispielsweise Bonddrahtkontakte. Solche Bonddrahtkontakte sind zwischen dem Kontaktbereich bzw. der Kontaktflüche – die in diesem Fall auch als Bondpad bezeichnet wird – und einem Bonddraht als Verbindungselement vorhanden. Bei einem Ausführungsbeispiel ist ein Leistungshalbleiterbauelement, wie z. B. ein Leistungs-MOSFET, ein Leistungs-IGBT oder ein Thyristor in dem Halbleiterkörper integriert, wobei die elektrischen Kontakte 41–51 einen der Lastanschlüsse dieses Leistungshalbleiterbauelements kontaktieren. Bei einem MOSFET oder einem IGBT sind die Drain- und Sourceanschlüsse Lastanschlüsse (die bei einem IGBT auch als Emitter- und Kollektoranschlüsse bezeichnet werden), bei einem Thyristor sind Anoden- und Kathodenanschlüsse Lastanschlüsse. Das Leistungshalbleiterbauelement umfasst außerdem einen Steueranschluss, wie z. B. einen Gateanschluss in einem MOSFET oder einem IGBT. Diese Steueranschlüsse sind in den 5A und 5B allerdings nicht dargestellt.
Zu Zwecken der Erläuterung sei angenommen, dass ein vertikaler MOSFET in dem Halbleiterkörper 100 angeordnet ist, wobei ein Sourceanschluss dieses MOSFET an der Vorderseite 101 und ein Drainanschluss an der Rückseite 102 des Halbleiterkörpers 100 angeordnet ist. Ein Gateanschluss kann ebenfalls an der Vorderseite des Halbleiterkörpers 100 angeordnet sein. Allerdings ist dieser Gateanschluss in den 5A und 5B nicht dargestellt.
In Leistungshalbleiterbauelementen, wie beispielsweise Leistungs-MOSFETs, werden üblicherweise mehrere elektrische Kontakte zum Kontaktieren eines der Lastanschlüsse verwendet, wobei diese Mehreren Lastanschlüsse benötigt werden, um hohe Lastströme zu tragen, die durch solche Leistungshalbleiterbauelemente fließen können.
Aufgrund der hohen Temperaturen, die in Leistungshalbleiterbauelementen auftreten können, unterliegen diese elektrischen Kontakte 41–45 während der Lebensdauer der Halbleiteranordnung einem Verschleiß oder einer Ermüdung. Ein solcher Verschleiß oder eine solche Ermüdung kann dazu führen, dass sich einer der Bonddrähte ablöst, d. h. dass einer der elektrischen Kontakte unterbrochen wird. Die Unterbrechung eines elektrischen Kontakts führt zu einem höheren Strom über die anderen Kontakte, was wiederum einen Verschleiß- oder Ermüdungsprozess dieser anderen Kontakte beschleunigt. Außerdem kann die Unterbrechung eines Kontakts die Stromdichte in Bereichen der anderen Kontakte erhöhen. Dies kann zu einer unerwünschten lokalen Erwärmung der Halbleiteranordnung im Bereich dieser anderen Kontakte führen. Eine solche unerwünschte oder unkontrollierte Erwärmung kann zu einer Beschädigung der Halbleiteranordnung und/oder zu einer Beschädigung anderer an die Halbleiteranordnung angeschlossener Schaltungen führen.
Um solche Beschädigungen zu vermeiden, ist es wünschenswert, einen Fehlerzustand der Halbleiteranordnung zu detektieren, bei dem einer der elektrischen Kontakte unterbrochen ist. Ein solcher Fehlerzustand wird nachfolgend als ”mechanischer Fehlerzustand” bezeichnet. Jedes der zuvor erläuterten Verfahren kann dazu verwendet werden, einen solchen mechanischen Fehler zu detektieren, wie nachfolgend erläutert wird.
Beispiele von Verfahren zum Detektieren eines mechanischen Fehlerzustandes werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die 6 bis 8 erläutert. Bei diesen Verfahren werden die Temperaturen in der Nähe der elektrischen Kontakte 41–45 ausgewertet. Die erste Gruppe von Positionen oder die erste Gruppe von Sensoren ist daher unterhalb der elektrischen Kontakte 41–45 oder wenigstens in der Nähe dieser elektrischen Kontakte 41–45 angeordnet. Abhängig von den verwendeten Auswerteverfahren werden nur die Temperaturen an den ersten Positionen ausgewertet. Optional wird eine zweite Gruppe von Positionen, d. h. eine zweite Gruppe von Sensoren, verwendet, und das für die erste und zweite Gruppe von Positionen ermittelte Temperaturprofil wird ausgewertet. Wenn eine zweite Gruppe von Positionen verwendet wird, sind diese Positionen der zweiten Gruppe so angeordnet, dass sie einen größeren Abstand zu den elektrischen Kontakten 41–45 besitzen als die Positionen der ersten Gruppe. 5 zeigt Beispiele dieser zweiten Positionen 21–23.
Die 5A und 6 veranschaulichen die Temperaturverteilung in dem Halbleiterkörper 100 im Normalzustand. In 5A veranschaulichen gestrichelte und gepunktete Linien Isothermen; dies sind Linien, entlang derer die Temperatur konstant ist. In dem vorliegenden Beispiel nimmt die Temperatur ausgehend von dem Randbereich des Halbleiterkörpers 100 zu, d. h. eine äußerste Isotherme repräsentiert eine niedrigste Temperatur T1, und eine innerste Isotherme repräsentiert eine höchste Temperatur T2. Wie in 5A dargestellt sind, sind ”kühle Punkte (cool spots)” im Bereich der elektrischen Kontakte 41–45 vorhanden. Dies resultiert daraus, dass die elektrischen Kontakte nicht nur dazu dienen, ein Verbindungselement, wie beispielsweise einen Bonddraht, elektrisch an den Halbleiterkörper anzuschließen, sondern auch einen thermischen Kontakt zu dem Halbleiterkörper 100 darstellen, wobei ein solcher thermischer Kontakt dazu dient, Wärme von dem Halbleiterkörper 100 abzuleiten. Diese thermischen Kontakte werden nachfolgend auch als wärmeableitende Kontakte bezeichnet.
Die wärmeableitende Eigenschaft der elektrischen Kontakte beruht beispielsweise darauf, dass für das Verbindungselement, wie beispielsweise den Bonddraht, oder für die elektrischen Kontakte 41–45 üblicherweise Materialien verwendet werden, die nicht nur einen geringen elektrischen Widerstand besitzen, sondern die auch einen niedrigen thermischen Widerstand besitzen. Im Normalzustand ist daher die Temperatur im Bereich oder in der Nähe der elektrischen und thermischen Kontakte 41–45 geringer als in solchen Bereichen, die beabstandet zu diesen elektrischen und thermischen Kontakten 41–45 angeordnet sind. Im Normalzustand der Halbleiteranordnung sind die Temperaturen an den ersten Positionen P11–P15, die in der Nähe der elektrischen Kontakte 41–45 angeordnet sind, daher niedriger als an den zweiten Positionen P21–P23, die beabstandet zu diesen elektrischen und thermischen Kontakten 41–45 angeordnet sind.
6 veranschaulicht das Temperaturprofil entlang der Linien 301, 302. diese Linien verlaufen durch die einzelnen Positionen der ersten und zweiten Gruppe in folgender Reihenfolge: P11–P21–P12–P22–P13 (Linie 301) und P14–P23–P15 (Linie 302). In dem vorliegenden Beispiel verlaufen die Linien 301, 302 abwechselnd durch Positionen der ersten und zweiten Gruppe, so dass das entlang dieser Linien ermittelte Temperaturprofil zwischen hohen Temperaturwerten und niedrigen Temperaturwerten oszilliert.
7 veranschaulicht die Halbleiteranordnung gemäß 5A bei einem Fehlerzustand, bei dem einer 42 der elektrischen und thermischen Kontakte 41–45 unterbrochen ist. Eine solche Unterbrechung kann aus einem durch Ermüdung bedingten Abheben des Bonddrahts resultieren, der im Normalzustand diesen Kontakt 42 bildet.
8 veranschaulicht das Temperaturprofil entlang der Linie 301 für den speziellen in 7 dargestellten Fehlerzustand. Wie anhand der Verteilung der Isothermen in 7 ersichtlich ist, steigt die Temperatur T12 an der Position P12, die sich unterhalb des unterbrochenen elektrischen und thermischen Kontakts 52 befindet, signifikant über die Temperaturen T11, T13 an den Positionen P11, P13 der ersten Gruppe an, die sich unterhalb intakter Kontakte 41, 43 befinden. Die Temperatur T12 an der Position P12 des fehlerhaften Kontakts nähert sich den Temperaturen T21, T22 an den Positionen P21, P22 der zweiten Gruppe an.
Der in 7 dargestellte Fehlerzustand kann entweder nur durch Auswerten der Temperaturen an Positionen der ersten Gruppe detektiert werden, oder kann durch Auswerten der Temperaturen der ersten und zweiten Gruppe detektiert werden. Im ersten Fall können die Temperaturen der ersten Gruppe miteinander verglichen werden, wobei ein Fehlerzustand detektiert wird, wenn eine dieser Temperaturen außerhalb eines vorgegebenen Temperaturbereichs liegt. Dieser Temperaturbereich kann durch eine beliebige der anderen Temperaturen der ersten Gruppe, durch einen Mittelwert aller Temperaturen der ersten Gruppe oder durch den Mittelwert wenigstens einer Untergruppe der Temperaturen der ersten Gruppe definiert werden. Der Temperaturbereich wird beispielsweise definiert als ein Bereich, der Temperaturwerte umfasst, die innerhalb eines vorgegebenen Temperaturfensters um die eine der anderen Temperaturen der ersten Gruppe, um den Mittelwert aller der Temperaturen der ersten Gruppe, oder um den Mittelwert der Temperaturen wenigstens einer Untergruppe der ersten Gruppe liegen.
In dem zweiten Fall können die Temperaturen der ersten Gruppe mit den Temperaturen der zweiten Gruppe verglichen werden, wobei ein Fehlerzustand detektiert wird, wenn die Differenz zwischen einer beliebigen der Temperaturen der ersten Gruppe und einer beliebigen der Temperaturen der zweiten Gruppe geringer ist als ein vorgegebener Referenzwert.
Es sei darauf hingewiesen, dass die in 5A dargestellte Anordnung der Kontakte lediglich beispielhaft ist. Selbstverständlich kann abhängig von den elektrischen Anforderungen des in dem Halbleiterkörper integrierten Halbleiterbauelements eine beliebige Anzahl elektrischer Kontakte in einer beliebigen geeigneten Konfiguration angeordnet sein.
9 veranschaulicht ein weiteres Beispiel einer Halbleiteranordnung, die einen Halbleiterkörper und eine Anzahl elektrischer Kontakte 41–44 auf einer der Oberflächen des Halbleiterkörpers aufweist. In dem Beispiel gemäß 9 sind die elektrischen Kontakte an Ecken eines imaginären Rechtecks angeordnet. Die Positionen P11–P14 der ersten Gruppe sind unterhalb dieser elektrischen Kontakte 41–45 angeordnet. Optional können die Temperaturen an Positionen P21–P22– P23 einer zweiten Gruppe ermittelt werden, wobei eine P21 dieser Positionen in dem Zentrum des Rechtecks angeordnet ist, das durch die Positionen der ersten Gruppe elektrischer Kontakte 41–44 definiert ist.
Es sei darauf hingewiesen, dass das zuvor erläuterte Detektionsverfahren nicht darauf beschränkt ist, die Unterbrechung elektrischer Kontakte einer Halbleiteranordnung, die Leistungshalbleiterbauelemente umfasst, verwendet zu werden. Das Verfahren eignet sich vielmehr für jede Halbleiteranordnung, das ein Halbleiterbauelement aufweist, das elektrische Leistung in Wärme umsetzt.
10 zeigt eine Draufsicht auf einen Halbleiterkörper 100, der eine integrierte Schaltung, wie beispielsweise einen Mikrocontroller, einen Mikroprozessor oder eine beliebige andere integrierte Schaltung, umfasst. Der Halbleiterkörper 100 umfasst eine Anzahl von elektrischen Kontakten 41–4n, die entlang von Rändern des Halbleiterkörpers 100 angeordnet sind. Temperatursensoren 11–1n der ersten Gruppe können unterhalb dieser elektrischen Kontakte 41–4n angeordnet sein.
Bei einem ersten Verfahren wird nur das für die Positionen der ersten Gruppe ermittelte Temperaturprofil ausgewertet. Bei einem zweiten Verfahren umfasst die Detektion des Fehlerzustandes das Vergleichen der Temperaturen der ersten Gruppe mit den im Normalzustand höheren Temperaturen der zweiten Gruppe. In diesem Fall ist wenigstens ein Temperatursensor 21 der zweiten Gruppe beabstandet zu diesen elektrischen Kontakten 41–4n, wie beispielsweise nahe der Mitte des Halbleiterkörpers 100, angeordnet.
Außerdem ist das hierin beschriebene Verfahren nicht darauf beschränkt, die Unterbrechung thermischer Kontakte zu detektieren, die gleichzeitig elektrische Kontakte sind, wie dies z. B. bei Bonddrahtkontakten der Fall ist, sondern kann auch zur Diagnose des Zustands von ausschließlich thermischen Kontakten verwendet werden. 11 veranschaulicht eine Halbleiteranordnung, die einen Halbleiterkörper 100 aufweist, dessen Rückseite 102 auf einem Träger befestigt ist. Der Halbleiterkörper 100 ist an diesem Träger 62 unter Verwendung eines Lotmaterials oder eines Klebers befestigt, das/der zwischen der Rückseite 102 des Halbleiterkörpers 100 und dem Träger 62 aufgebracht wurde. Der Träger 62 dient dazu, Wärme aus dem Halbleiterkörper 100 abzuleiten und kann zusätzlich auf einem optionalen Kühlelement 63 (gestrichelt dargestellt) angeordnet sein. Das Lotmaterial oder der Kleber 61 bildet. eine thermische Kontaktschicht bzw. einen thermischen Kontakt zwischen dem Halbleiterkörper 100 und dem Träger 62. Der thermische Widerstand der thermischen Kontaktschicht 61 beeinflusst die Wärmeableitung von dem Halbleiterkörper 100 zu dem Kühlkörper 63.
Die Wärmeableiteigenschaften der thermischen Kontaktschicht 61 können durch verschiedene Faktoren negativ beeinflusst werden: Erstens, der thermische Kontakt kann einer Ermüdung oder einem Verschleiß während der Lebensdauer des Halbleiterbauelements unterliegen, was zu Rissen in der thermischen Kontaktschicht 61 führen kann. Diese Risse beginnen üblicherweise an einem Ort und können sich dann vollständig durch die Kontaktschicht 61 ausbreiten. In Bereichen, in denen diese Risse beginnen, ist die Wärmeableiteigenschaft der Kontaktschicht 61 reduziert, d. h. der thermische Widerstand der Kontaktschicht 61 ist in diesem Bereich erhöht. Zweitens können Fehler während des Herstellungsprozesses auftreten, die zu einer fehlerhaften Ausrichtung der Kontaktschicht 61 bezüglich des Halbleiterkörpers 100 führen. Diese fehlerhaft Ausrichtung ist in 11 mittels gepunkteten Linie dargestellt. Wenn der Halbleiterkörper 100 bezüglich der Kontaktschicht 61 falsch ausgerichtet ist, werden Bereiche des Halbleiterkörpers 100 nicht durch die Kontaktschicht 61 kontaktiert, was zu einem erhöhten thermischen Widerstand zwischen diesen Bereichen und dem Träger 62 führt. Drittens können Fehler während des Herstellungsprozesses auftreten, die zu Hohlräumen oder anderen Beschädigungen der Kontaktschicht 61 führen können, wobei diese Hohlräume oder Beschädigungen zu einem lokal erhöhten thermischen Widerstand der Kontaktschicht 61 führen können.
Diese durch Ermüdung hervorgerufenen oder durch die Herstellung bedingten Fehler der Kontaktschicht 61 können durch Ermitteln eines Temperaturprofils detektiert werden, das an den Positionen P11, P12 der ersten Gruppe ermittelte Temperaturen umfasst, wobei diese Positionen in der Nähe der thermischen Kontaktschicht 61 angeordnet sind. Im Normalzustand liegen die Temperaturen dieser Positionen der ersten Gruppe innerhalb eines vorgegebenen Temperaturbereichs. Wenn ein Fehler der Kontaktschicht 61 vorliegt, der zu einem lokal erhöhten thermischen Widerstand führt, ist die Temperatur in dem Halbleiterkörper 100 im Bereich dieses Fehlers höher als in anderen Bereichen. Dieser Fehler kann durch Ermitteln des Temperaturprofils an Positionen der ersten Gruppe und durch Auswerten der Temperaturen ermittelt werden, und kann insbesondere ermittelt werden durch Auswerten, ob die entlang der Positionen der ersten Gruppe ermittelten einzelnen Temperaturen derart zueinander in Beziehung stehen, dass sie innerhalb des vorgegebenen Temperaturbereichs liegen.
Der Halbleiterkörper gemäß 11 kann ein beliebiges Halbleiterbauelement oder eine beliebige integrierte Schaltung umfassen. Abhängig von der Art des Halbleiterbauelements oder der integrierten Schaltung, das/die in dem Halbleiterkörper 100 integriert ist, kann die Rückseite 102 des Halbleiterkörpers 100 einen der elektrischen Kontakte des Halbleiterbauelements bzw. der elektrischen Schaltung bilden. Dies ist beispielsweise der Fall bei vertikalen Leistungsbauelementen, wie beispielsweise vertikalen MOSFETs, vertikalen IGBTs oder vertikalen Thyristoren. Bei diesen Bauelementen bildet die Rückseite 102 des Halbleiterkörpers 100 üblicherweise einen Drain- oder Kathodenanschluss des Bauelements. In diesem Fall besteht die Funktion der Kontaktschicht 61 nicht nur darin, Wärme von dem Halbleiterkörper 100 abzuleiten, sondern auch darin, die Rückseite 102 des Halbleiterkörpers 100 elektrisch an den Träger 62 anzuschließen. In diesem Fall ist der Träger 62 beispielsweise ein Leiterrahmen (Leadframe).
Bei einem anderen Beispiel umfasst die in 11 dargestellte Anordnung einen Halbleiterkörper 100 als einen ersten Halbleiterkörper und einen zweiten Halbleiterkörper als Träger 62. Bei diesem Beispiel kann der zweite Halbleiterkörper 62 ein Halbleiterbauelement, wie beispielsweise einen MOSFET, einen IGBT oder einen Thyristor umfassen, und der erste Halbleiterkörper 100 kann eine Steuerschaltung zum Steuern des Leistungshalbleiterbauelements umfassen. In diesem Fall kann eine thermisch leitende Schicht zwischen dem Leistungshalbleiterbauelement 62 und dem Halbleiterkörper 100, der die Steuerschaltung aufweist, angeordnet sein. Unter Verwendung eines der zuvor erläuterten Verfahren können mechanische Fehler der thermisch leitenden Schicht 61 ebenso detektiert werden wie mechanische Fehler der elektrischen Verbindungen zwischen der Steuerschaltung 62 und dem Leistungshalbleiterbauelement 100.
Die hierin beschriebenen Verfahren erlauben nicht nur die Unterbrechung von elektrischen Kontakten und/oder die Ermüdung von thermischen Kontakte zu detektieren, sondern erlauben auch die Unterbrechung elektrischer Kontakte an Positionen beabstandet zu dem Halbleiterkörper 100 zu detektieren. Dies wird nachfolgend unter Bezugnahme auf 12 erläutert. 12 veranschaulicht eine Halbleiteranordnung mit einem Halbleiterkörper 100. Der Halbleiterkörper 100 besitzt eine Rückseite, die an einem Träger 62, wie beispielsweise einem Leadframe befestigt ist. Der Halbleiterkörper 100 und der Träger 62 sind von einem Gehäuse (Package) 63 umgeben. Innerhalb des Gehäuses bilden Bonddrähte 51, 52 elektrische Kontakte mit Kontaktbereichen an der Vorderseite 101 des Halbleiterkörpers. Diese Bonddrähte 61, 62 sind mit Anschlussbeinen 64, 65 verbunden, die sich in das Gehäuse 63 hineinerstrecken und die dazu dienen, die Halbleiteranordnung auf einer Leiterplatte zu montieren. Diese Beine 64, 65 sind beispielsweise unter Verwendung eines elektrisch leitenden Klebers oder Lotmaterials an der Leiterplatte 68 befestigt. Bonddrähte 51, 52, die den Halbleiterkörper 100 an Kontakten 41, 42 kontaktieren, Beine 64, 65 und Lotmaterial- oder Kleberflecken 66, 67 bilden gemeinsam elektrische Kontakte zu dem Halbleiterkörper 100. Eine Unterbrechung eines dieser elektrischen Kontakte an einem beliebigen Punkt kann zu einer lokal erhöhten Temperatur des Halbleiterkörpers 100 in dem Bereich, in dem der elektrische Kontakt den Halbleiterkörper 100 kontaktiert, führen. Zu Zwecken der Erläuterung sei angenommen, dass der erste elektrische Kontakt außerhalb des Gehäuses 63 unterbrochen ist, und zwar beispielsweise aufgrund eines Risses in den Lotmaterial- oder Kleberflecken 66, der aus einem Abheben des Beins 64 von der Leiterplatte 68 resultiert. Diese Unterbrechung reduziert die Wärmeableitung über den elektrischen Anschluss, was zu einer erhöhten Temperatur im Bereich des elektrischen Kontakts 61 führt. Ein solcher Fehler kann durch die gleichen Methoden detektiert werden, wie sie anhand der 5 bis 8 erläutert wurden.
Die zuvor beschriebenen Verfahrenschritte zum Auswerten des Temperaturprofils können unter Verwendung einer Detektorschaltung, die in 1 in gestrichelten Linien dargestellt ist, durchgeführt werden. Die Detektorschaltung 30 ist an die einzelnen Temperatursensoren gekoppelt, die die Temperatur an den unterschiedlichen Positionen zum Ermitteln des Temperaturprofils messen. Gemäß einem Beispiel stellt die Detektorschaltung 30 ein Statussignal zur Verfügung, das einen ersten oder einen zweiten Signalpegel annimmt, der nachfolgend auch als Fehlerzustandspegel und Normalzustandspegel bezeichnet wird, und zwar abhängig vom Zustand der Halbleiteranordnung. Die Detektorschaltung 30 kann in dem Halbleiterkörper 100 integriert sein. In diesem Fall wird für das Bereitstellen nur eines ”digitalen” Statussignals S30 anstelle des Bereitstellens unterschiedlicher Temperaturwerte, die ”außerhalb” des Halbleiterkörpers ausgewertet werden, lediglich einen zusätzlichen Anschluss oder Pin an der Halbleiteranordnung im Vergleich zu solchen Halbleiteranordnungen, die nicht die zuvor erläuterte Funktion zur Detektion eines mechanischen Fehlers besitzen, benötigt. Außerdem ist eine digitale Signalübertragung robuster bezüglich unterschiedlicher Offsets und ist zuverlässiger im Vergleich zu einer analogen Signalübertragung.
13 veranschaulicht ein Beispiel einer Detektorschaltung 30. Zum besseren Verständnis ist in 13 außer der Detektorschaltung 30 eine Anzahl von Temperatursensoren 11, 12, 13, 21, 22, die an die Detektorschaltung 30 angeschlossen sind, ebenfalls dargestellt. In dem dargestellten Beispiel sind die Temperatursensoren Dioden, die in Flussrichtung gepolt sind. Solche in Flussrichtung gepolte Dioden besitzen einen negativen Temperaturkoeffizienten, d. h. die Spannung über diesen Dioden nimmt mit ansteigender Temperatur ab. Selbstverständlich kann jedoch auch jede andere Art von Temperatursensor verwendet werden, wie z. B. Temperatursensoren, die einen positiven Temperaturkoeffizienten besitzen und die daher ein Temperatursignal erzeugen, dessen Amplitude mit ansteigernder Temperatur ansteigt.
Die Detektorschaltung 30 umfasst einen Multiplexer 31, der in Reihe zu einer Stromquelle 32 zwischen einen Anschluss für ein erstes Versorgungspotential V+ und die Temperatursensoren geschaltet ist, wobei die Temperatursensoren zwischen den Multiplexer 31 und ein zweites Versorgungspotential geschaltet sind. Das zweite Versorgungspotential ist beispielsweise Massepotential. Dem Multiplexer 31 ist ein Steuersignal S31 zugeführt. Der Multiplexer ist dazu ausgebildet, selektiv einen der Temperatursensoren an die Stromquelle 32 anzuschießen. Die Stromquelle 32 treibt über den Multiplexer 31 einen Strom I32 durch den ausgewählten Temperatursensor, wobei dieser Strom zu einem Spannungsabfall über dem ausgewählten Temperatursensor führt und wobei dieser Spannungsabfall abhängig von der Temperatur des Sensors ist. In 13 bezeichnet V31 den Spannungsabfall über dem durch den Multiplexer 31 ausgewählten Temperatursensor. In dem dargestellten Beispiel umfasst die Spannung V31 auch den Spannungsabfall über dem Multiplexer 31. Dieser Spannungsabfall ist allerdings konstant, und zwar unabhängig davon, welcher Temperatursensor ausgewählt ist, und beeinflusst daher die Auswertung der Temperatursignale nicht negativ. Die Detektorschaltung 30 umfasst außerdem eine Auswerteschaltung 33, der die durch die Reihenschaltung mit der Stromquelle 32, dem Multiplexer 31 und den Temperatursensoren erzeugte Spannung V31 zugeführt ist.
Das Temperatursignal, das durch die Spannung V31 repräsentiert ist, umfasst eine Sequenz unterschiedlicher Temperatursignale, wobei jedes dieser Temperatursignale die Spannung über einem der Temperatursensoren repräsentiert und daher die durch die unterschiedlichen Temperatursensoren gemessenen unterschiedlichen Temperaturen repräsentiert. 14 veranschaulicht ein Beispiel des der Auswerteschaltung 33 zugeführten Temperatursignals V31. Das Temperatursignal V31 umfasst in diesem Beispiel eine Sequenz unterschiedlicher Temperatursignale V11, V21, V12, V22, V13, V23, ..., wobei jedes dieser Signale die Spannung über einem der Temperatursensoren und daher die Temperatur an einer Position innerhalb der Halbleiteranordnung repräsentiert. Der Multiplexer 31 fragt die durch die einzelnen Temperatursensoren bereitgestellten Temperaturinformationen zyklisch ab, wobei die Dauer der einzelnen Temperatursignale V11, V21, ... innerhalb des Temperatursignals V31 abhängig ist von einem Steuersignal S31, das den Multiplexer 31 zwischen den einzelnen Temperatursensoren umschaltet. Der Multiplexer 31 ist beispielsweise dazu ausgebildet, zwischen den einzelnen Temperatursensoren in einer vorgegebenen Reihenfolge umzuschalten. Die durch die einzelnen Temperatursensoren 11, 21, 12, ... bereitgestellten Temperaturinformationen sind dann in dem Temperatursignal V31 in dieser vorgegebenen Reihenfolge enthalten. Die Auswerteschaltung 33 ist dazu ausgebildet, die Temperaturinformation, die sie von den einzelnen Temperatursensoren erhält, gemäß einem der zuvor erläuterten Verfahren auszuwerten. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass die an den Multiplexer 31 angeschlossenen Temperatursensoren entweder Temperatursensoren der ersten Gruppe und der zweiten Gruppe oder nur Temperatursensoren der ersten Gruppe sein können. Abhängig von der Art der Temperatursensoren, die an die Detektorschaltung 30 angeschlossen sind, führt die Auswerteschaltung 33 eines der zuvor erläuterten Auswerteverfahren durch. In dem Beispiel gemäß 14 resultiert das Temperatursignal V31 aus einem abwechselnden Abfragen der Temperatursensoren der ersten Gruppe und der zweiten Gruppe, so dass das Temperatursignal V31 abwechselnd niedrige und hohe Signalpegel annimmt, wenn kein mechanischer Fehlerzustand aufgetreten ist. Hohe Signalpegel stammen von Temperatursensoren der ersten Gruppe, die an ”kühleren” Positionen angeordnet sind, und niedrige Signalpegel stammen von Temperatursensoren der zweiten Gruppe, die an ”wärmeren” Positionen angeordnet sind.
15. veranschaulicht ein Beispiel einer Detektorschaltung 30, die zusätzlich zu der durch die einzelnen Temperatursensoren bereitgestellten Temperaturinformation eine Startinformation oder ein Startsignal S an die Auswerteschaltung 33 liefert. Diese Startinformation S ist eine eindeutige Information, die sich von der durch die Temperatursensoren im Normalzustand oder im Fehlerzustand bereitgestellten Temperaturinformationen unterscheidet. In dem Beispiel gemäß 15 wird die Startinformation S unter Verwendung eines Widerstands 10 erzeugt, der parallel zu den Temperatursensoren 11, 22 zwischen den Multiplexer 31 und das zweite Versorgungspotential GND geschaltet ist. Der Widerstandswert dieses Widerstands 11 ist beispielsweise so gewählt, dass eine Spannung über dem Widerstand 10, die aus einem durch den Widerstand 10 fließenden Strom I32 resultiert, höher ist als ein Spannungsabfall über den Temperatursensoren 11–22, sofern die Temperaturen innerhalb eines vorgegebenen Temperaturbereichs liegen. Wenn Temperatursensoren verwendet werden, die einen negativen Temperaturkoeffizienten besitzen, ist der Widerstand 10 so gewählt, dass der Spannungsabfall über dem Widerstand 10 höher ist als der Spannungsabfall über einem beliebigen der Temperatursensoren bei einer minimalen Temperatur. Alternativ ist der Widerstandswert des Widerstands 10 beispielsweise so gewählt, dass eine Spannung über dem Widerstand 10, die aus einem durch den Widerstand 10 fließenden Strom I32 resultiert, geringer ist als der Spannungsabfall über den Temperatursensoren 11–22 bei einer maximalen Temperatur. Anstelle eines Widerstandes kann ein beliebiges anderes passives Bauelement zum Erzeugen des Startsignals S verwendet werden. Ein Beispiel eines solchen anderen passiven Bauelements ist beispielsweise eine Zenerdiode.
16A veranschaulicht ein Beispiel des Temperatursignals V31, das in der Detektorschaltung 30 gemäß 15 erhalten wird. Bei dieser Schaltung fragt der Multiplexer 32 zyklisch den Widerstand 10 und die Temperatursensoren 11–22 ab. V10 in 16A bezeichnet den Spannungsabfall über dem Widerstand 10, der höher ist als der jeweilige Spannungsabfall über den Temperatursensoren 11–22. Der hohe Spannungsabfall über dem Widerstand 10 markiert den Beginn eines neuen Abfragezyklus-Dieser hohe Spannungsabfall kann unter Verwendung eines Komparators 34 ausgewertet werden, der das Temperatursignal V31 mit einem Referenzsignal V_REF-START vergleicht, wobei dieses Referenzsignal V_REF-START höher ist als der jeweilige Spannungsabfall, der über einem beliebigen der Temperatursensoren 11–22 bei einer minimalen Temperatur auftreten kann. Die minimale Temperatur führt zu dem höchsten Temperatursignal, das bei Verwendung der Halbleiteranordnung auftreten kann.
Bei der Detektorschaltung gemäß 15 erzeugt der Komparator 34 das Startsignal S. Bezugnehmend auf 16C umfasst das Startsignal S einen Signalimpuls jedes Mal dann, wenn das Temperatursignal V31 über den Referenzwert V_REF-START ansteigt. Signalimpulse des Startsignals S markieren daher den Beginn eines neuen Abfragezyklus. Die Signalinformation, die während der Zeitdauer zwischen zwei ”Startimpulsen” vorliegt, ist die durch die einzelnen Temperatursensoren zur Verfügung gestellte Temperaturinformation.
Optional wird das Temperatursignal V31 vor-ausgewertet, bevor dieses Signal der Auswerteschaltung 33 zugeführt wird. Diese Vor-Auswertung kann unter Verwendung eines zweiten Komparators 35 (in 15 in gestrichelten Linien dargestellt) durchgeführt werden, der das Temperatursignal V31 mit einem Temperaturreferenzsignal V_REF-TEMP vergleicht. Dieses Temperaturreferenzsignal V_REF-TEMP ist geringer als das Startreferenzsignal V_REF-START. Der zweite Komparator 35 erzeugt ein Ausgangssignal D, das einen ersten Signalpegel aufweist (einen High-Pegel in dem dargestellten Beispiel), wenn das Temperatursignal V31 höher ist als das Referenzsignal V_REF-TEMP, und der einen zweiten Signalpegel (einen Low-Pegel in dem dargestellten Beispiel) aufweist, wenn das Temperatursignal V31 geringer ist als das Referenzsignal V_REF-TEMP. Abhängig von der Art des verwendeten Temperatursensors zeigt ein High-Pegel des Ausgangssignals D entweder an, dass die durch einen der Temperatursensoren gemessene Temperatur höher ist als ein Temperaturschwellenwert, der durch das Referenzsignal V_{REF_TEMP} repräsentiert ist, oder zeigt an, dass die durch einen der Sensoren gemessene Temperatur niedriger ist als ein Temperaturschwellenwert, der durch das Referenzsignal V_REF-TEMP repräsentiert ist. Der erste Fall liegt vor, wenn Temperatursensoren mit einem positiven Temperaturkoeffizienten verwendet werden und der zweite Fall liegt vor, wenn Temperatursensoren mit einem negativen Temperaturkoeffizienten verwendet werden.
Eine solche Vor-Auswertung kann bei Detektionsverfahren verwendet werden, bei denen ein Fehlerzustand lediglich durch Vergleichen der durch die Temperatursensoren erzeugten Temperatursignale mit einem Referenzsignal detektiert wird. 16A veranschaulicht ein Beispiel, bei dem Temperatursensoren einer ersten Gruppe und einer zweiten Gruppe verwendet werden, und bei dem Temperatursensoren einer ersten und einer zweiten Gruppe abwechselnd durch den Multiplexer 31 abgefragt werden. In diesem Fall nimmt das Temperaturdatensignal D abwechselnd einen hohen und einen niedrigen Signalpegel zwischen zwei Startimpulsen an, wenn sich das Halbleiterbauelement in seinem Normalzustand befindet. Die 16A und 16B veranschaulichen in gepunkteten Linien einen Fehlerzustand, bei dem das Temperatursignal V12 eines der Temperatursensoren der ersten Gruppe über den Temperaturreferenzwert V_REF-TEMP ansteigt, was dazu führt, dass das Datensignal D einen niedrigen Signalpegel annimmt.
Wenn eine Vor-Auswertung des Temperatursignals V31 durchgeführt wird, ist die Auswerteschaltung 33 dazu ausgebildet, das Signalmuster des Temperatursignals D mit einem intern in der Auswerteschaltung 33 abgespeicherten Referenzsignalmuster zu vergleichen, wobei dieses Referenzmuster das Signalmuster repräsentiert, das im Normalzustand der Halbleiteranordnung erhalten wird. In dem Beispiel gemäß 16 entspricht dieses Referenzmuster dem Signalmuster, das für das Signal D in durchgezogenen Linien zwischen den Startimpulsen dargestellt ist. ein Fehlerzustand wird durch die Auswerteschaltung 33 detektiert, wenn das Signalmuster des Temperaturdatensignals D nicht mit dem Referenzsignalmuster übereinstimmt.
Wie zuvor erläutert wurde, kann bei Verfahren, bei denen die Temperaturen der ersten Gruppe mit einem Referenzwert verglichen werden, um einen Fehlerzustand zu detektieren, der Referenzwert über der Zeit angepasst bzw. adaptiert werden. 17 veranschaulicht eine Detektorschaltung 30, bei der die Auswerteschaltung 33 das Temperaturreferenzsignal V_REF-TEMP erzeugt. Die Auswerteschaltung 33 ist beispielsweise dazu ausgebildet, dieses Referenzsignal V_REF-TEMP abhängig von einer Anzahl von Temperaturen zu erzeugen, die durch die ersten und/oder zweiten Temperatursensoren ermittelt werden. Wenn eine Vor-Auswertung des Temperatursignals V31 durchgeführt wird, wird der Auswerteschaltung 33 außer dem Temperaturinformationssignal D auch das Temperatursignal V31 zugeführt, das eine Information über die durch die Temperatursensoren 11–22 ermittelten absoluten Temperaturen enthält.
Bei den Auswerteschaltungen 30 gemäß der 15 und 17 stellt die Vor-Auswerteschaltung 35 eine Information dahingehend zur Verfügung, ob das Temperatursignal V31 höher ist oder niedriger ist als das Referenzsignal V_REF-TEMP. Eine Information über den Absolutwert der einzelnen Temperatursignale, die durch die Temperatursensoren 11–22 erzeugt werden, sind in dem Temperaturdatensignal D nicht enthalten. 18 veranschaulicht eine Detektorschaltung 30, die eine Vor-Auswerteschaltung 33 aufweist, die ein pulseitenmoduliertes Temperaturdatensignal D erzeugt. Die Dauer der einzelnen Impulse dieses. Datensignals D repräsentiert eine Information über die Absolutwerte der Temperatursignale, die durch die Temperatursensoren 11–22 erzeugt werden. Bei dieser Detektorschaltung 30 ist das Referenzsignal ein Sägezahnsignal, das durch einen Sägezahngenerator 36 erzeugt wird. Ein Beispiel eines Zeitverlaufs dieses Sägezahnsignals V_REF-TEMP ist in 19 dargestellt. 19 veranschaulicht außerdem ein Beispiel des Temperatursignals V31, das durch den Komparator 35 mit dem Referenzsignal V_REF-TEMP verglichen wird, und des durch den Komparator 35 erzeugten Temperaturdatensignals D. Wie in 19 dargestellt ist, ist die Dauer der einzelnen Impulse des Datensignals D um so länger, je höher die Amplitude der einzelnen Temperatursignals V11, V21, ... ist.
Optional kann der Widerstand 10 auch in Verbindung mit der Detektorschaltung gemäß 18 verwendet werden. Der hohe Spannungsabfall über dem Widerstand 10 führt zu Signalimpulsen, die länger sind als Signalimpulse, die aus den jeweiligen Spannungsabfällen über den Temperatursensoren resultieren. Diese langen Signalimpulse markieren daher jeweils den Beginn eines neuen Abfragezyklus und können in der Auswerteschaltung 33 ausgewertet werden.
Bei der Detektorschaltung gemäß 18 wird das Steuersignal S31 durch eine Schaltung 37 erzeugt, der das Sägezahnsignal V_REF-TEMP zugeführt ist und die das Steuersignal S31 abhängig von dem Sägezahnsignal erzeugt. Die Schaltung 37 ist beispielsweise dazu ausgebildet, den Multiplexer 31 jedes Mal dann umzuschalten, wenn eine neue Periode (ein neuer Sägezahn) des Sägezahnsignals beginnt.
Die Detektorschaltung, die im Zusammenhang mit 18 erläutert wurde, kann – wie jede der anderen Detektorschaltungen 30 die zuvor erläutert wurden – vollständig in dem Halb Leiterkörper der Halbleiteranordnung integriert sein. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Auswerteschaltung 33 nicht in dem Halbleiterkörper integriert. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann die Auswerteschaltung 33 ein Mikrocontroller oder ein Teil eines Mikrocontrollers sein, dem das Datensignal D zur Auswertung und zum Erzeugen des Statussignals S30 zugeführt ist.
20 veranschaulicht ein weiteres Beispiel einer Detektorschaltung 30. Diese Detektorschaltung ist insbesondere geeignet zum Auswerten von Temperaturprofilen, die in einem Normalzustand wenigsten zwei unterschiedliche Temperaturen besitzen, wobei eine dieser Temperaturen unterhalb eines Referenzwertes V_REF-TEMP liegt und die andere dieser Temperaturen oberhalb des Referenzwerts V_REF-TEMP liegt. In dem Beispiel gemäß 20 wird das Temperaturprofil unter Verwendung eines Temperatursensors 21 der zweiten Gruppe und von drei Temperatursensoren 11, 12, 13 der ersten Gruppe erzeugt, wobei auch ein Temperatursensor der ersten Gruppe ausreichend wäre. Bei dieser Schaltung fragt der Multiplexer 31 zyklisch die einzelnen Temperatursensoren derart ab, dass abwechselnd ein Temperatursensor der ersten Gruppe und der Temperatursensor der zweiten Gruppe abgefragt wird. Ein Beispiel eines Temperatursignals V31, das durch Abfragen der einzelnen Temperatursensoren in der erläuterten Weise erhalten wird, ist in 21A dargestellt. Dieses Temperatursignal V31 wird mit dem Referenzsignal V_REF-TEMP durch den Komparator 35 verglichen. Im Normalzustand der Halbleiteranordnung umfasst das Temperaturdatensignal am Ausgang des Komparators 35 abwechselnd Signalimpulse mit hohen und niedrigen Signalpegeln. Dieses Datensignal D wird integriert oder tiefpassgefiltert, wobei ein aus dieser Integration resultierendes Signal V_D der Auswerteschaltung 33 zugeführt ist. Zum Integrieren des Datensignals D kann ein beliebiger geeigneter Integrierer verwendet werden. Bei dem Beispiel gemäß 20 umfasst der Integrierer einen Kondensator 74, zwei Stromquellen 71, 72 und einen Schalter 73. Der Schalter 73 wird durch das Datensignal D angesteuert und verbindet abhängig von dem Datensignal D den Kondensator 74 mit der ersten oder zweiten Stromquelle 71, 72. Der Kondensator 34 wird geladen, wenn die erste Stromquelle 71 aktiv ist, und der Kondensator 74 wird entladen, wenn die zweite Stromquelle 72 aktiv ist. Die durch diese zwei Stromquellen 71, 72 bereitgestellten Ströme sind jeweils gleich. Im Normalzustand oszilliert das durch Integration erhaltene Signal V_D um einen konstanten Wert. Dies ist in 21 dargestellt, indem der Zeitverlauf des integrierten Signals V_D abhängig von dem Temperatursignal V31 dargestellt ist.
22 veranschaulicht das Temperatursignal V31 bei einem Fehlerzustand, bei dem eine der ersten Temperaturen (V11 in dem dargestellten Beispiel) unter den Referenzwert V_REF-TEMP absinkt. Als Ergebnis davon verringert sich die Gesamtdauer, für welche die erste Stromquelle 31 den Kondensator 34 auflädt, im Vergleich zum Normalzustand. Das integrierte Signal V_D bzw. der Mittelwert dieses integrierten Signals V_D nimmt über der Zeit ab. In dem dargestellten Beispiel ist die Auswerteschaltung 33 dazu ausgebildet, das integrierte Signal V_D mit einem Schwellenwert V_TH zu vergleichen, und ist dazu ausgebildet, einen Fehlerzustand zu detektieren, wenn das integrierte Signal V_D unter das Referenzsignal absinkt.
Abschließend sei darauf hingewiesen, dass Merkmale, die im Zusammenhang mit einer der Figuren erläutert wurden, auch dann mit Merkmalen anderer Figuren kombiniert werden können, wenn dies zuvor nicht explizit erwähnt wurde.

Claims

Verfahren zum Detektieren eines mechanischen Fehlerzustands einer Halbleiteranordnung, das aufweist: Ermitteln eines Temperaturprofils, das n Temperaturen (T11, T12, T21, T22), mit n ≤ 2, aufweist, durch Ermitteln der Temperaturen (T11, T12, T21, T22) an n unterschiedlichen Positionen (P11, P12, P21, P22) der Halbleiteranordnung; Auswerten des Temperaturprofils durch Auswerten der Beziehung von wenigstens zwei der n Temperaturen (T11, T12, T21, T22) des Temperaturprofils; Detektieren des Vorhandenseins des Fehlerzustands abhängig von dem Ergebnis der Auswertung der des Temperaturprofils.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Ermitteln des Temperaturprofils aufweist: Ermitteln der Temperaturen (T11, T12) an Positionen (P11, P12) einer ersten Gruppe von Positionen, wobei die erste Gruppe wenigstens eine Position umfasst, und Ermitteln der Temperaturen (T21, T22) an Positionen (P21, P22) einer zweiten Gruppe von Positionen, wobei die zweite Gruppe wenigstens eine zweite Position umfasst, und wobei die Positionen der ersten und der zweiten Gruppe so gewählt sind, dass sich die Temperaturen (T11, T12) an den Positionen (P11, P12) der ersten Gruppe im Normalzustand von den Temperaturen (T21, T22) an den Positionen (P21, P22) der zweiten Gruppe unterscheiden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Halbleiteranordnung wenigstens einen thermischen Kontakt (11, 12) aufweist und bei dem die ersten Positionen (P11, P12) näher an dem wenigstens einen thermischen Kontakt (11, 12) angeordnet sind, als die zweiten Positionen (P21, P22).
Verfahren nach Anspruch 3, bei dem der thermische Kontakt (11, 12) gleichzeitig ein elektrischer Kontakt ist.
Verfahren nach Anspruch 4, bei dem der elektrische Kontakt ein Bonddrahtkontakt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, bei dem das Auswerten des Temperaturprofils aufweist: Auswerten der Temperaturen (T11, T21) an einer Position (P11) der ersten Gruppe und einer Position (P21) der zweiten Gruppe.
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem das Vorhandensein des Fehlerzustands detektiert wird, wenn eine Differenz zwischen den Temperaturen (T11, T21) an der einen Position (P21) der zweiten Gruppe und der einen Position (P11) der ersten Gruppe geringer ist als ein vorgegebener Referenzwert.
Verfahren nach Anspruch 7, bei dem der Referenzwert abhängig ist von wenigstens einer der zwei Temperaturen (T11, T21).
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem Vorhandensein des Fehlerzustands detektiert wird, wenn beide Temperaturen (T11, T21) oberhalb eines vorgegebenen Schwellenwertes liegen.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem der Schwellenwert von wenigstens einer der zwei Temperaturen (T11, T21) abhängig ist.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die zweite Gruppe zwei oder mehr Positionen umfasst; und bei dem das Auswerten des Temperaturprofils aufweist: Berechnen eines Mittelwertes der Temperaturen (T21, T22) der zweiten Gruppe; und Bei dem das Vorhandensein eines Fehlerzustand detektiert wird, wenn die Differenz zwischen dem Mittelwert und der Temperatur an einer der Positionen (P11, P12) der ersten Gruppe geringer ist als ein vorgegebener Referenzwert.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Ermitteln des Temperaturprofils aufweist: Ermitteln der Temperatur an Positionen einer Gruppe (P11, P12) von Positionen, wobei die Gruppe wenigstens zwei Positionen umfasst, und wobei diese Positionen so gewählt sind, dass Temperaturen (T11, T12) n den Positionen (P11, P12) dieser Gruppe im Normalzustand innerhalb eines vorgegebenen Temperaturbereichs liegen, wobei das Vorhandensein des Fehlerzustands detektiert wird, wenn eine der Temperaturen (T11, T12) außerhalb des vorgegebenen Temperaturbereichs liegt.
Verfahren nach Anspruch 12, bei dem der vorgegebene Temperaturbereich abhängig ist von dem Mittelwert der Temperaturen.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, bei dem die Halbleiteranordnung wenigstens zwei thermische Kontakte aufweist und bei dem die Positionen in der Nähe der thermischen Kontakte liegen.
Verfahren nach Anspruch 14, bei dem die thermischen Kontakte gleichzeitig elektrische Kontakte sind.
Verfahren nach Anspruch 15, bei dem die elektrischen Kontakte Bonddrahtkontakte sind.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, bei dem die Halbleiteranordnung einen Träger (62) und einen auf dem Träger (62) angeordneten Halbleiterkörper (100) aufweist, und bei dem die Positionen in der Nähe einer Schnittstelle zwischen dem Halbleiterkörper (100) und dem Träger (62) angeordnet sind.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Halbleiteranordnung ein Leistungshalbleiterbauelement oder eine integrierte Schaltung umfasst.
Halbleiteranordnung die aufweist: n Temperatursensoren (11, 12, 21, 22), mit n ≤ 2, die an n unterschiedlichen Positionen (P11, P12, P21, P22) der Halbleiteranordnung angeordnet sind und die Temperatursignale erzeugen, die ein Temperaturprofil mit n Temperaturen repräsentieren; eine Auswerteschaltung (30), die an die Temperatursensoren angeschlossen (11, 12, 21, 22) ist und die dazu ausgebildet ist, die Beziehung von wenigstens zwei der n Temperaturen (T11; T12, T21, T22) des Temperaturprofils zu vergleichen, und dazu ausgebildet ist, abhängig von dem Ergebnis der Auswertung ein Zustandssignal zu erzeugen, das einen Normalzustand oder einen mechanischen Fehlerzustand anzeigt.
Halbleiteranordnung nach Anspruch 19, die aufweist: eine erste Gruppe (11, 12) von Temperatursensoren, wobei die erste Gruppe wenigstens einen Temperatursensor umfasst, und eine zweite Gruppe (21, 22) von Temperatursensoren, wobei die zweite Gruppe wenigstens einen Temperatursensor umfasst, wobei die Positionen der ersten Gruppe (11, 12) und der zweiten Gruppe (21, 22) von Temperatursensoren so gewählt sind, dass sich im Normalzustand die Temperaturen an den Positionen der ersten Gruppe von den Temperaturen an den Positionen der zweiten Grippe unterscheiden.
Halbleiteranordnung nach Anspruch 19 oder 20, die weiterhin aufweist: wenigstens einen thermischen Kontakt, wobei die Positionen der ersten Gruppe (11, 12) der Temperatursensoren näher an dem thermischen Kontakt angeordnet sind, als die Positionen der zweiten Gruppe (21, 22) von Temperatursensoren.
Halbleiteranordnung nach Anspruch 19, bei dem die Positionen der Temperatursensoren so gewählt sind, dass die Temperaturen an den Positionen im Normalzustand innerhalb eines vorgegebenen Temperaturbereichs liegen.
Halbleiteranordnung nach Anspruch 22, bei der die Halbleiteranordnung wenigstens zwei thermische Kontakte aufweist und bei der die Positionen der Temperatursensoren in der Näher der thermischen Kontakte liegen.