DE102017131350B4

DE102017131350B4 - Leckstrom-Detektionssystem mit passiver Brückenschaltung und Leckstoßstrom-Struktur sowie Verfahren zum Detektieren eines Leckstroms in einer passiven Brückenschaltung

Info

Publication number: DE102017131350B4
Application number: DE102017131350.8A
Authority: DE
Inventors: Dirk Hammerschmidt; Manfred Steiner
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2016-12-29
Filing date: 2017-12-27
Publication date: 2020-06-18
Anticipated expiration: 2037-12-28
Also published as: US10859638B2; US10126347B2; US20180188308A1; US20190064246A1; DE102017131350A1

Abstract

Ein Leckstrom-Detektionssystem, umfassend:eine passive Brückenschaltung (1), die einen ersten Zweig (3a; 3c) mit einem ersten Ausgang (Vout+) und einen zweiten Zweig (3b; 3d) mit einem zweiten Ausgang (Vout-) aufweist,eine erste Ausgangs-Anschlussfläche (5a), die elektrisch mit dem ersten Ausgang verbunden ist,eine zweite Ausgangs-Anschlussfläche (5b), die elektrisch mit dem zweiten Ausgang verbunden ist,eine Leck-Stoßstrom-Struktur (7), die zwischen der ersten Ausgangs-Anschlussfläche (5a) und der zweiten Ausgangs-Anschlussfläche (5b) angeordnet ist, wobei die Leck-Stoßstrom-Struktur mit einem niederohmigen Knoten (GND) verbunden ist und ausgebildet ist, um einen Leckstrom aus der passiven Brückenschaltung (1) zu ziehen und Spannungen an der ersten und der zweiten Ausgangs-Anschlussfläche (5a; 5b) in eine gleiche Richtung zu ziehen, auf eine Bedingung hin, dass der Leckstrom durch zumindest ein Element der passiven Brückenschaltung fließt; undeine Verarbeitungsvorrichtung (40), die ausgebildet ist, um den Leckstrom zu überwachen und ein überwachtes Ergebnis auszugeben.

Description

GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf eine passive Brückenschaltung, die ausgebildet ist, um einen Leckstrom zu detektieren, und auf Verfahren zum Detektieren eines Leckstroms.
HINTERGRUND
Die-Bonden ist der Prozess des Anbringens des Halbleiter-Dies entweder an sein Gehäuse, den metallischen Anschlussleitungsrahmen oder an ein Substrat. Der Prozess beginnt mit dem Auswählen des Ziel-Dies aus dem Wafer oder Scheibenträger (waffle tray), Ausrichten des ausgewählten Dies mit einer Ziel-Anschlussfläche auf dem Träger oder Substrat und dann permanentem Anbringen des ausgewählten Dies und die Ziel-Anschlussfläche unter Verwendung von einer oder mehreren Die-Bond-Techniken.
Epoxidbonden ist eine Form einer Die-Bond-Technik. Hier wird eine Epoxid-Bondverbindung durch Anbringen des Dies an das Substrat (z.B. Anschlussleitungsrahmen-Die-Anschlussfläche) unter Verwendung eines Epoxid-Klebstoffs gebildet. Ein Tropfen des Epoxids wird auf die Die-Anschlussfläche und den darauf platzierten Die abgegeben. Dieser Prozess verwendet Adhäsionsmittel, wie z.B. Polyimid, Epoxid und mit Silber gefülltes Glas als Die-Anbringungsmaterial, um den Die an der Die-Anschlussfläche eines Gehäuses zu befestigen. Epoxid-Adhäsionsmittel sind üblicherweise elektrische Isolatoren und haben eine schlechte thermische Leitfähigkeit. Um die elektrische Leitfähigkeit zu verbessern, werden Epoxid oder Polyimide mit Metallmaterial gefüllt (z.B. Gold oder Silber). Somit können adhäsive Die-Anbringungsmaterialien als Suspensionen von Metallpartikeln in einem Träger betrachtet werden (d.h. leitfähiger Die-Bond-Klebstoff). Der leitfähige Die-Bond-Klebstoff stellt Adhäsion und Kohäsion bereit, um eine Bond-Verbindung mit der korrekten mechanischen Festigkeit herzustellen, während die Metallpartikel eine elektrische und thermische Leitfähigkeit bereitstellen. Es ist erkennbar, dass leitfähige Harze nun häufig verwendet werden, wo keine elektrische Verbindung erforderlich ist, nur um den Vorteil eines verbesserten thermischen Verhaltens zu erlangen.
Gehäuse-Delaminierung bildet eine Separationsschicht zwischen Formmasse zu Chip, Die-Paddle und Anschlussleitungen, was nachfolgend eine Masse-Bond-Qualität beeinträchtigen kann und das elektrische Verhalten des Gehäuses verschlechtern kann, wenn dies mit anderen Einflüssen einhergeht, wie z.B. hoher Feuchtigkeit, extremen Temperaturen oder Verschmutzung der Umgebung (z.B. mit Salz). Delaminierung oder die Separation zwischen zwei vermutlich verbundenen Schicht-Schnittstellen innerhalb eines Chipgehäuses wird allgemein eher als ein Ausfall-Attribut betrachtet als ein Ausfall-Mechanismus, d.h. das Vorhandensein in einem Gehäuse bedeutet nicht notwendigerweise einen Ausfall. Das Vorhandensein muss jedoch als ein gültiger Gehäuse-Ausfall betrachtet werden, wenn seine Größe, Ort, Form oder jegliche andere Charakteristik ein Zuverlässigkeits-Risiko auf dem Gebiet darstellt, d.h. es verursachen kann, dass das Bauelement durch einen zweiten Ausfall-Mechanismus ausfällt.
Sekundäre Ausfall-Mechanismen, die aus dem Vorhandensein einer Delaminierung entstehen, umfassen Die-Korrosion, Gehäuse-Rissbildung, Bond-Abhebung und Brechen von Hals oder Fuß einer Bond-Verbindung. Vorrichtungs-bezogene Ausfälle, wie beispielsweise parametrische Verschiebungen aufgrund interner Verunreinigung, kann auch durch Gehäuse-Delaminierung induziert werden.
Delaminierung wird häufig in dem Kontext adressiert, welche Schicht-Schnittstellen beteiligt sind. Als solches wird die Die-zu-Formmasse-Delaminierung häufig unterschiedlich zu einer Anschlussleitungsrahmen-zu- Formmasse-Delaminierung behandelt, da sie zu unterschiedlichen Ausfall-Mechanismen führen und unterschiedliche Korrekturmaßnahmen zur Beseitigung erfordern.
Zum Beispiel kann eine Die-zu-Formmasse-Delaminierung verursachen, dass sich die Formmasse lateral im Hinblick auf die Die-Oberfläche bewegt, was entweder das Abheben einer Kugel-Bondverbindung oder Brüche am Hals verursachen kann. Wenn ein Feuchtigkeitspfad zwischen der Die-zu-Formmasse-Delaminierung und einem externen Merkmal des Gehäuses existiert, dann können Feuchtigkeit und Verunreinigungen die Die-Oberfläche von außen erreichen, was zu Die-Korrosion oder Metall-zu-Metall-Lecken führt.
Zusätzlich, wenn Feuchtigkeit in das Gehäuse eintritt, kann die Feuchtigkeit Metallionen aus dem leitfähigen Die-Bond-Klebstoff auflösen, was zu Ladungsträgern in dem Wasser führt, die sich innerhalb des Gehäuses sammeln. Die Metallionen können die Bondanschlussflächen eines Chips aufgrund einer Anziehung der Ionen durch ein elektrisches Feld erreichen, das durch die Bondanschlussflächen erzeugt wird und verursachen kann, dass ein Leckstrom zwischen Ausgangs-Anschlussflächen auf unterschiedlichen elektrischen Potentialen fließt.
In Fällen einer Struktur mit einer getriebenen Schnittstelle verursachen diese Leckvorkommnisse keine Auswirkung auf die Messung, da sie nur einen zusätzlichen Laststrom für den Treiber repräsentieren. In dem Fall von passiven Elementen jedoch (d. h. Komponenten ohne Treiber), wie resistiven Sensorbrücken mit einer relativ hohen Impedanz, können Ströme zwischen den Ausgangs-Anschlussflächen den Messwert um einen Betrag R_bridge*I_leakage verändern, ohne jegliche Chance auf eine Detektion, wobei R_bridge der Widerstandswert der resistiven Sensorbrücke ist und I_leakage der Leckstrom ist. Beispiele für resistive Sensorbrücken sind in US 2016/0161289 A1 oder US 2008/0297181 A1 gezeigt.
Die US 5 481 194 A betrifft eine Fehlererfassungsschaltung für ein elektrisches Fahrzeug zum Erfassen von Leckströmen zwischen einer Stromquelle und dem Rahmen des elektrischen Fahrzeugs. Die Fehlererfassungsschaltung ist besonders geeignet zum Einsatz in einem elektrischen Fahrzeug, das Batterien oder eine Kombination von Batterien und anderen Energiequellen benutzt, wie z. B. eine Wärmekraftmaschine, die mit einem Wechselstromgenerator als Stromquelle gekoppelt ist.
Die US 5 473 253 A betrifft einen Halbleitersensor mit einer Fehler-Detektorschaltung. Der Halbleitersensor ist gekennzeichnet durch einen zwischen einem Ausgangsanschluss und einem Spannungsversorgungsanschluss außerhalb der Halbleitersensorvorrichtung verschalteten Widerstand zum Erzeugen einer einer zu messenden physikalischen Größe entsprechenden Ausgangsspannung, und eine innerhalb des Halbleitersensors angeordneten Ausgangsspannungs-Begrenzungsschaltung, die während dem Normalbetrieb des Halbleitersensors zumindest den oberen oder den unteren Grenzwert der Ausgangsspannung des Halbleitersensors derart begrenzt, dass die Ausgangsspannung innerhalb eines vorbestimmten Bereichs zu liegen kommt und die, wenn zumindest der Spannungsversorgungsanschluss, der Ausgangsanschluss, oder ein Masseanschluss unterbrochen ist, die am Ausgangsanschluss des Halbleitersensors abgegebene Ausgangsspannung auf einen Wert außerhalb des vorbestimmten Bereichs festlegt, wobei die Unterbrechung des Spannungsversorgungsanschlusses, des Ausgangsanschlusses, oder des Masseanschlusses aus dem Betrag der Ausgangsspannung ermittelt werden kann.
Daher kann eine verbesserte Vorrichtung erwünscht sein, die in der Lage ist, ein Vorhandensein eines Leckstroms zu detektieren (d. h. einen detektierbaren Fehler) und/oder den Leckstrom zu messen.
ZUSAMMENFASSUNG
Es besteht ein Bedarf zum Bereitstellen eines verbesserten Konzepts für ein Leckstrom-Detektionssystem und ein Verfahren zum Detektieren eines Leckstroms.
Ein solcher Bedarf kann durch den Gegenstand eines der Ansprüche erfüllt werden.
Einige Ausführungsbeispiele beziehen sich auf ein Leckstrom-Detektionssystem umfassend eine passive Brückenschaltung, umfassend einen ersten Zweig mit einem ersten Ausgang und einen zweiten Zweig mit einem zweiten Ausgang; eine erste Ausgangs-Anschlussfläche, die elektrisch verbunden ist mit dem ersten Ausgang; eine zweite Ausgangs-Anschlussfläche, die elektrisch verbunden ist mit dem zweiten Ausgang; eine Leck-Stoßstrom-Struktur, die zwischen der ersten Ausgangs-Anschlussfläche und der zweiten Ausgangs-Anschlussfläche angeordnet ist, wobei die Leck-Stoßstrom-Struktur mit einem niederohmigen Knoten verbunden ist und ausgebildet ist, um einen Leckstrom aus der passiven Brückenschaltung zu ziehen und Spannungen an der ersten und der zweiten Ausgangs-Anschlussfläche in die gleiche Richtung zu ziehen, auf eine Bedingung hin, dass der Leckstrom durch zumindest ein Element der passiven Brückenschaltung fließt; und eine Verarbeitungsvorrichtung, die ausgebildet ist, um den Leckstrom zu überwachen und ein überwachtes Ergebnis auszugeben.
Optional, in Abwesenheit des Leckstroms, ist die passive Brückenschaltung derart ausgebildet, dass die Spannungen an der ersten und der zweiten Ausgangs-Anschlussfläche sich in entgegengesetzte Richtungen ändern.
Wiederum optional umfasst das Leckstrom-Detektionssystem ferner eine Öffnung, die ausgebildet ist, um eine leitfähige Oberfläche der Leck-Stoßstrom-Struktur zu einer Oberfläche eines Halbleiterchips freizulegen, der die passive Brückenschaltung und die Leck-Stoßstrom-Struktur einlagert.
Optional ist die Öffnung derart ausgebildet, dass ein galvanischer Kontakt an der leitfähigen Oberfläche der Leck-Stoßstrom-Struktur einen Eintritt für mobile Ladungsträger zu einem Pfad bereitstellt, der für den Leckstrom zweckgebunden ist.
Wiederum optional ist die Leck-Stoßstrom-Struktur ausgebildet, um zumindest einen Abschnitt des Leckstroms aus dem ersten Zweig zu ziehen und zumindest einen anderen Abschnitt des Leckstroms aus dem zweiten Zweig zu ziehen.
Optional ist die Verarbeitungsvorrichtung ausgebildet, um eine Gleichtakt-Spannung der ersten und der zweiten Ausgangs-Anschlussfläche zu berechnen, die berechnete Gleichtakt-Spannung mit einem Gleichtaktwert zu vergleichen, der gleich einem vordefinierten Bruchteil einer Versorgungsspannung der passiven Brückenschaltung ist und, auf eine Bedingung hin, dass sich die Gleichtaktspannung von dem Gleichtaktwert um zumindest eine vorbestimmte Schwelle unterscheidet, das überwachte Ergebnis zu übertragen, das einen Fehler anzeigt.
Wiederum optional umfasst das Leckstrom-Detektionssystem ferner ein resistives Element, das mit der Leck-Stoßstrom-Struktur und der Verarbeitungsvorrichtung verbunden ist und zwischen denselben angeordnet ist, wobei die Verarbeitungsvorrichtung ausgebildet ist, um einen Spannungsabfall über das resistive Element zu messen, den gemessenen Spannungsabfall mit einem erwarteten Spannungsabfall zu vergleichen und das überwachte Ergebnis basierend auf einem Vergleichstest zu übertragen.
Optional weist die Leck-Stoßstrom-Struktur eine Form mit einer Achse auf, die sich zumindest teilweise zwischen der ersten und der zweiten Ausgangs-Anschlussfläche erstreckt.
Wiederum optional ist die Leck-Stoßstrom-Struktur eine Bondanschlussfläche, die an den niederohmigen Knoten gebondet ist.
Optional bildet die Leck-Stoßstrom-Struktur einen ersten Ring um die erste Ausgangs-Anschlussfläche und einen zweiten Ring um die zweite Ausgangs-Anschlussfläche.
Wiederum optional ist die Leck-Stoßstrom-Struktur durch eine Kette aus verbundenen Bondanschlussflächen gebildet, die mit dem niederohmigen Knoten verbunden sind.
Optional umfasst die Leck-Stoßstrom-Struktur einen Zwischenraum, der ausgebildet ist, um zu erlauben, dass eine leitfähige Spur durch dieselbe verläuft.
Wiederum optional umfasst das Leckstrom-Detektionssystem ferner einen leitfähigen Ring, der die passive Brückenschaltung umgibt, und wobei sich die Leck-Stoßstrom-Struktur von dem leitfähigen Ring erstreckt.
Optional bildet die Leck-Stoßstrom-Struktur eine einstückige Metallstruktur mit einer Bondanschlussfläche des niederohmigen Knotens.
Wiederum optional umfasst das Leckstrom-Detektionssystem ferner eine andere passive Brückenschaltung; und eine zusätzliche Leck-Stoßstrom-Struktur, die zwischen einer der ersten und der zweiten Ausgangs-Anschlussfläche und einer benachbarten Ausgangs-Anschlussfläche der anderen passiven Brückenschaltung angeordnet ist.
Optional ist die Leck-Stoßstrom-Struktur ausgebildet, um einen leitfähigen Pfad für den Leckstrom bereitzustellen, um durch die oberen Zweigelemente der passiven Brückenschaltung zu fließen und um untere Zweigelemente der passiven Brückenschaltung zu umgehen.
Einige Ausführungsbeispiele beziehen sich auf ein Verfahren zum Detektieren eines Leckstroms in einer passiven Brückenschaltung, umfassend einen ersten Zweig mit einem ersten Ausgang, der elektrisch verbunden ist mit einer ersten Ausgangs-Anschlussfläche und einen zweiten Zweig mit einem zweiten Ausgang, der elektrisch verbunden ist mit einer zweiten Ausgangs-Anschlussfläche, das Verfahren umfassend das Senken eines Leckstroms zu einer Leck-Stoßstrom-Struktur, die zwischen der ersten Ausgangs-Anschlussfläche und der zweiten Ausgangs-Anschlussfläche angeordnet ist, wobei die Leck-Stoßstrom-Struktur mit einem niederohmigen Knoten verbunden ist und ausgebildet ist, um den Leckstrom von der passiven Brückenschaltung zu ziehen; Ziehen von Spannungen an der ersten und der zweiten Ausgangs-Anschlussfläche in eine gleiche Richtung, auf eine Bedingung hin, dass der Leckstrom durch zumindest ein Element der passiven Brückenschaltung zu der Leck-Stoßstrom-Struktur fließt; Überwachen im Hinblick auf eine anormale Messung, die durch den Leckstrom verursacht wird; und Ausgeben eines überwachten Ergebnisses, das den Leckstrom basierend auf dem Detektieren der anormalen Messung anzeigt.
Optional umfasst das Verfahren ferner das Sammeln mobiler Ladungsträger in einer Öffnung, die eine Oberfläche der Leck-Stoßstrom-Struktur zu einer Oberfläche eines Halbleiterchips freilegt, der die passive Brückenschaltung und die Leck-Stoßstrom-Struktur einlagert; und das Bilden eines leitfähigen Pfades, der aus den mobilen Ladungsträgern besteht, der zumindest einen Abschnitt des Leckstroms aus dem ersten Zweig zieht und zumindest einen anderen Abschnitt des Leckstroms aus dem zweiten Zweig zieht.
Wiederum optional umfasst das Verfahren ferner das Berechnen einer Gleichtakt-Spannung der ersten und der zweiten Ausgangs-Anschlussfläche; Vergleichen der berechneten Gleichtakt-Spannung mit einem Gleichtaktwert, der gleich einem vorbestimmten Bruchteil einer Versorgungsspannung der passiven Brückenschaltung ist und, auf eine Bedingung hin, dass sich die Gleichtaktspannung von dem Gleichtaktwert um zumindest eine vorbestimmte Schwelle unterscheidet, Übertragen des überwachten Ergebnisses, das einen Fehler anzeigt.
Optional umfasst das Verfahren ferner das Messen eines Spannungsabfalls über ein resistives Element, das elektrisch verbundenen ist mit der Leck-Stoßstrom-Struktur und extern zu einem Stoßstrom-Potential ist; das Vergleichen des gemessenen Spannungsabfalls mit einem erwarteten Spannungsabfall; und das Übertragen des überwachten Ergebnisses basierend auf einem Vergleichstest.
Ein oder mehrere Ausführungsbeispiele beziehen sich auf ein Leckstrom-Detektionssystem und ein Verfahren zum Detektieren eines Leckstroms in einer passiven Brückenschaltung.
Ein Leckstrom-Detektionssystem umfasst eine passive Brückenschaltung, umfassend einen ersten Zweig mit einem ersten Ausgang und einen zweiten Zweig mit einem zweiten Ausgang; eine erste Ausgangs-Anschlussfläche, die elektrisch verbunden ist mit dem ersten Ausgang; eine zweite Ausgangs-Anschlussfläche, die elektrisch verbunden ist mit dem zweiten Ausgang; eine Leck-Stoßstrom-Struktur, die zwischen der ersten Ausgangs-Anschlussfläche und der zweiten Ausgangs-Anschlussfläche angeordnet ist, wobei die Leck-Stoßstrom-Struktur mit einem niederohmigen Knoten verbunden ist und ausgebildet ist, um einen Leckstrom aus der passiven Brückenschaltung zu ziehen und Spannungen an der ersten und der zweiten Ausgangs-Anschlussfläche in eine gleiche Richtung zu ziehen, auf eine Bedingung hin, dass der Leckstrom durch zumindest ein Element der passiven Brückenschaltung fließt, und eine Verarbeitungsvorrichtung, die ausgebildet ist, um den Leckstrom zu überwachen und ein überwachtes Ergebnis auszugeben.
Ein Verfahren zum Detektieren eines Leckstroms in einer passiven Brückenschaltung wird bereitgestellt. Die passive Brückenschaltung umfasst einen ersten Zweig mit einem ersten Ausgang, der elektrisch verbunden ist mit einer ersten Ausgangs-Anschlussfläche und einen zweiten Zweig mit einem zweiten Ausgang, der elektrisch verbunden ist mit einer zweiten Ausgangs-Anschlussfläche. Das Verfahren umfasst das Senken eines Leckstroms zu einer Leck-Stoßstrom-Struktur, die zwischen der ersten Ausgangs-Anschlussfläche und der zweiten Ausgangs-Anschlussfläche angeordnet ist, wobei die Leck-Stoßstrom-Struktur mit einem niederohmigen Knoten verbunden ist und ausgebildet ist, um den Leckstrom von der passiven Brückenschaltung zu ziehen; Ziehen von Spannungen an der ersten und der zweiten Ausgangs-Anschlussfläche in eine gleiche Richtung, auf eine Bedingung hin, dass der Leckstrom durch das zumindest eine Element der passiven Brückenschaltung zu der Leck-Stoßstrom-Struktur fließt; Überwachen im Hinblick auf eine anormale Messung, die durch den Leckstrom verursacht wird; und Ausgeben eines überwachten Ergebnisses, das den Leckstrom basierend auf dem Detektieren der anormalen Messung anzeigt.
Figurenliste
Ausführungsbeispiele werden hierin unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.

1 stellt ein schematisches Diagramm von passiven Brückenschaltungen dar, implementiert gemäß einem oder mehreren Ausführungsbeispielen;
2A-2E stellen schematische Diagramme von Abschnitten von passiven Brückenschaltungen mit unterschiedlichen Anordnungen von einer oder mehreren Leck-Stoßstrom-Strukturen gemäß einem oder mehreren Ausführungsbeispielen dar;
3 stellt ein schematisches Diagramm von Brückenschaltungen dar, implementiert in einem Sensorbauelement gemäß einem oder mehreren Ausführungsbeispielen;
4 stellt ein schematisches Diagramm eines Abschnitts einer passiven Brückenschaltung dar, wobei einer oder mehrere Ausgänge mit einer externen Überwachungseinheit verbunden sind, gemäß einem oder mehreren Ausführungsbeispielen;
5 stellt ein schematisches Layout einer integrierten Schaltung dar, die passive Brückenschaltungen umfasst, gemäß einem oder mehreren Ausführungsbeispielen; und
6 stellt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Detektieren eines Leckstroms dar, gemäß einem oder mehreren Ausführungsbeispielen.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Nachfolgend werden verschiedene Ausführungsbeispiele detailliert Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Die Ausführungsbeispiele sind nur zu darstellenden Zwecken gegeben und sollen nicht als einschränkend betrachtet werden. Zum Beispiel, während Ausführungsbeispiele derart beschrieben sein können, dass sie eine Mehrzahl von Merkmalen oder Elementen aufweisen, können einige dieser Merkmale oder Elemente bei anderen Ausführungsbeispielen weggelassen sein und/oder können durch alternative Merkmale oder Elemente ersetzt sein. Bei anderen Ausführungsbeispielen können weitere Merkmale oder Elemente zusätzlich zu jenen bereitgestellt sein, die ausdrücklich gezeigt und beschrieben sind. Zusätzlich können Merkmale der verschiedenen hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele nachfolgend miteinander kombiniert werden können, außer dies ist spezifisch anderweitig angegeben.
Bei Ausführungsbeispielen, die hierin beschrieben oder in den Zeichnungen gezeigt sind, kann jede direkte elektrische Verbindung oder Kopplung, d.h. jegliche Verbindung oder Kopplung ohne zusätzliche dazwischen liegende Elemente, auch durch eine indirekte Verbindung oder Kopplung, d.h. eine Verbindung oder Kopplung mit einem oder mehreren dazwischen liegenden Elementen sein, oder umgekehrt, solange der allgemeine Zweck der Verbindung oder Kopplung, zum Beispiel das Übertragen einer bestimmten Art von Signal oder das Übertragen einer bestimmten Art von Information, im Wesentlichen beibehalten wird. Merkmale von unterschiedlichen Ausführungsbeispielen können kombiniert werden, um weitere Ausführungsbeispiele zu bilden. Zum Beispiel können Abänderungen oder Modifikationen, die in Bezug auf eines der Ausführungsbeispiele beschrieben sind, auch auf andere Ausführungsbeispiele anwendbar sein, außer dies ist anderweitig angegeben.
Die Zeichnungen sollen als schematische Darstellungen betrachtet werden und Elemente, die in den Zeichnungen dargestellt sind, sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu gezeichnet. Stattdessen sind die verschiedenen Elemente derart dargestellt, dass ihre Funktion und ihr allgemeiner Zweck für einen Fachmann auf dem Gebiet offensichtlich werden. Jegliche Verbindung oder Kopplung zwischen funktionalen Blöcken, Vorrichtungen, Komponenten oder anderen physischen oder funktionalen Einheiten, die in den Zeichnungen gezeigt oder hierin beschrieben sind, können auch durch eine indirekte Verbindung oder Kopplung implementiert werden. Eine Kopplung zwischen Komponenten kann auch über eine drahtlose Verbindung eingerichtet werden. Funktionale Blöcke können in Hardware, Firmware, Software oder einer Kombination derselben implementiert sein.
Eine Brückenschaltung ist eine Topologie einer elektrischen Schaltung, in der zwei Schaltungszweige (üblicherweise parallel zueinander) durch einen dritten Zweig „überbrückt“ werden, der zwischen die ersten zwei Zweige an einem Zwischenpunkt entlang derselben verbunden ist. Eine Brückenschaltung kann resistive, kapazitive und induktive Elemente oder eine Kombination derselben umfassen. Wie hierin verwendet können „Brückenschaltung“, „Brückenvorrichtung“ und „Brücke“ austauschbar verwendet werden.
Eine aktive Vorrichtung, wie z.B. eine Treiberschaltung, ist jeglicher Typ einer Schaltungskomponente mit der Fähigkeit, einen Elektronenfluss elektrisch zu steuern (elektrisches Steuern von Elektrizität). Komponenten, die nicht in der Lage sind, Strom mittels eines anderen elektrischen Signals zu steuern, werden passive Bauelemente genannt. Eine passive Komponente kann keine Netto-Energie in eine Schaltung einführen. Somit umfassen passive Brückenschaltungen passive Komponenten (z.B. Widerstände (R), Kondensatoren (C) und/oder Induktivitäten (L)) aber umfassen keine aktiven Komponenten, wie z.B. Ausgangstreiber. Memristoren, Transformatoren, Wandler, Sensoren, Detektoren, RC-Netze, LC-Netze, piezoelektrische Bauelemente und Antennen werden auch als passive Bauelemente betrachtet und können an ein oder mehrere hierin offenbarte Ausführungsbeispiele anwendbar sein.
Als ein Beispiel kann eine passive Brücke in einen Magnetsensor implementiert sein. Eine passive Brücke ist jedoch nicht darauf beschränkt und kann in jeglichem Bauelement oder jeglicher Anwendung implementiert werden, die eine passive Brücke verwendet.
Ein Magnetfeldsensor umfasst zum Beispiel ein oder mehrere Magnetfeldsensorelemente (z.B. passive resistive Elemente), die eine oder mehrere Charakteristika eines Magnetfeldes messen (z.B. einen Betrag einer Magnetfeld-Flussdichte, eine Feldstärke, einen Feldwinkel, eine Feldrichtung, eine Feldausrichtung, etc.), entsprechend dem Detektieren und/oder Messen des Magnetfeldmusters eines Elements, das das Magnetfeld erzeugt (z.B. ein Magnet, ein stromtragender Leiter (z.B. ein Draht), die Erde, ein Permanentmagnet oder eine andere Magnetfeldquelle). Ein resistiver Wert des einen oder der mehreren Magnetfeldsensorelemente kann sich ändern, wenn dies einem Magnetfeld ausgesetzt wird. Der resistive Wert, der einer Charakteristik des Magnetfeldes entspricht, kann derart gemessen werden, dass Informationen im Hinblick auf die Charakteristik des Magnetfeldes erhalten werden. Ferner kann der resistive Wert in der Form einer Spannungs- oder Strommessung gemessen werden.
Magnetfeldsensorelemente umfassen, sind aber nicht begrenzt auf, Sensorelemente, die in magnetoresistiven Sensoren verwendet werden, häufig bezeichnet als XMR-Sensoren, was ein kollektiver Ausdruck für anisotropen Magnetowiderstand (AMR), Riesenmagnetowiderstand (GMR), Tunnelmagnetowiderstand (TMR), etc. ist. Zum Beispiel können Magnetfeldsensorelemente in einem XMR-Sensor in einer Brückenformation angeordnet sein, um einen Widerstandswert bereitzustellen (z.B. in Form eines Spannungsausgangs), der einer gemessenen Charakteristik eines Magnetfeldes entspricht.
Gemäß einem oder mehreren Ausführungsbeispielen werden eine oder mehrere nicht gebondete oder gebondete Leck-Stoßstrom-Strukturen mit Oxid-Öffnungen zwischen und/oder um zwei oder mehr Ausgangs-Anschlussflächen einer passiven Brückenschaltung bereitgestellt. Die Leck-Stoßstrom-Strukturen können einen definierten Strompfad für Leckströme derart bereitstellen, dass ein Vorhandensein eines Leckstroms detektiert, gemessen und/oder einem Benutzer oder einem anderen Bauelement angezeigt werden kann. Wie hierin verwendet können die Leck-Stoßstrom-Strukturen als Leck-Stoß-Anschlussflächen derart bezeichnet werden, dass die Ausdrücke austauschbar verwendet werden können.
Die Leck-Stoßstrom-Strukturen können mit einem niederohmigen Knoten verbunden sein, wie z.B. Signal-Masse (GND) oder einer Leistungsversorgungsspannung (VDD), aber jegliches andere Potential, das in eine detektierbare Richtung im Fall eines Leckens zieht, kann ebenfalls verwendet werden. Die Verbindung mit einem niederohmigen Knoten mit einem Potential, das sich wesentlich von dem Potential der Brückenausgänge unterscheidet, stellt zum Beispiel sicher, dass beide Ausgangs-Anschlussflächen in dieselbe Richtung gezogen werden, wenn ein Lecken (d.h. Leckstrom) auftritt, derart, dass das Vorhandensein des Leckens durch einen GleichtaktTest oder durch einen Vergleich der Halbbrückensignale detektiert werden kann.
Die Phrase „Gleichtakt“ (common mode) bezieht sich darauf, wenn ein Signal erscheint, das beiden Eingängen gemeinsam ist, im Wesentlichen wenn sie aneinander gebunden sind. Ein Gleichtaktpotential ist eine Halbsumme aus zwei Spannungen (V1+V2)/2 (d.h. ein Durchschnitt des absoluten Werts von zwei Spannungen). In dem Fall eines Gleichtakts einer Brückenschaltung ist der Gleichtakt ein Durchschnitt einer Ausgangsspannung einer ersten Seite (erster Zweig) der Brücke (VOut+) und einer Ausgangsspannung einer zweiten Seite (zweiter Zweig) der Brücke (VOut-) und sollte idealerweise in dem Fall einer symmetrischen Brückenschaltung gleich der Hälfte der Versorgungsspannung sein (d.h. der Mittelpunkt zwischen VDD und GND). In dem Fall einer asymmetrischen Brückenschaltung ist der Gleichtakt gleich einem vordefinierten Bruchteil der Versorgungsspannung der passiven Brückenschaltung. Bei der Implementierung einer Leck-Stoßstrom-Struktur gemäß den offenbarten Ausführungsbeispielen jedoch kann ein Leckstrom verursachen, dass die Gleichtaktspannung von einem Gleichtaktwert abweicht, der gleich der Hälfte der Versorgungsspannung ist, oder von einem anderen vordefinierten Bruchteil der Versorgungsspannung abweicht. Somit, wenn die gemessene Gleichtaktspannung von diesem Gleichtaktwert abweicht (d.h. nicht gleich dem vordefinierten Bruchteil der Versorgungsspannung ist), kann ein Vorhandensein eines Leckstroms detektiert und/oder gemessen werden.
Somit kann eine Gleichtaktdiagnose durch Überwachen des Gleichtakts der zwei Ausgangs-Anschlussflächen einer Brücke ausgeführt werden, die Ausgangssignale VOut+ und/oder VOutbereitstellen. Beide Ausgangssignale VOut+ und VOut- können unsymmetrisch (single-ended) gegen GND (oder jegliches andere Potential, das in eine detektierbare Richtung zieht) gemessen werden und können verglichen werden. Die zwei gemessenen Ausgangssignale VOut+ und VOut- sollten Signale liefern, die sich um denselben Betrag in unterschiedlichen Richtungen ändern (d.h. eine Änderung in einer positiven Richtung durch ein Messsignal und eine Änderung in einer negativen Richtung gleicher Größe durch ein anderes Messsignal). Wenn zum Beispiel VOut+ positiver wird, wird VOut- um denselben Größenbetrag negativer. Umgekehrt, wenn VOut+ weniger positiv wird, wird VOut- um denselben Größenbetrag weniger negativ. Somit sollte die Gleichtaktspannung gleich (innerhalb eines Toleranzfensters von ca. 5%) einem Gleichtaktwert sein, der gleich einem vordefinierten Bruchteil der Versorgungsspannung ist (z.B. der Hälfte der Versorgungsspannung). Wie jedoch oben erwähnt wurde, durch Implementierung von einer oder mehreren Leck-Stoßstrom-Strukturen, wenn ein Leckstrom zwischen den zwei Ausgangs-Anschlussflächen vorhanden ist, weicht die Gleichtaktspannung (|VOut+| + |VOut-|)/2 der Brücke von dem Gleichtaktwert ab und der Fehler kann detektiert werden.
Ohne die Leck-Stoßstrom-Struktur, die zwischen den zwei Ausgangs-Anschlussflächen angeordnet ist und zum Beispiel mit Masse GND verbunden ist, kann der Leckstrom verursachen, dass die Ausgangsspannung von jeder Ausgangs-Anschlussfläche in der Größe abnimmt. Die Gleichtaktspannung bleibt jedoch gleich dem Gleichtaktwert des vordefinierten Bruchteils der Versorgungsspannung, da jede Ausgangsspannung in der Größe (in entgegengesetzten Richtungen) um denselben Betrag verringert wird (d.h. der absolute Wert der Verringerung jeder Ausgangsspannung ist gleich). Somit kann ohne die Leck-Stoßstrom-Struktur die Brücke scheinbar normal arbeiten, ohne dass ein Vorliegen eines Leckstroms angezeigt wird. Die Ausgangswerte können jedoch inkorrekte Informationen bereitstellen aufgrund des Leckstroms und zu Fehlern während der Verwendung eines Bauelements führen.
1 stellt ein schematisches Diagramm von Brückenschaltungen dar, implementiert in einem GMR-Sensor 100 gemäß einem oder mehreren Ausführungsbeispielen. Genauer gesagt umfasst der GMR-Sensor 100 eine erste Brückenschaltung 1 (d.h. Y-Brücke) und eine zweite Brückenschaltung 11 (d.h. X-Brücke), die auf einem Substrat angeordnet sind (z.B. einem Halbleiter-Die oder einer Schicht innerhalb einer integrierten Schaltung oder eines Chips) (nicht gezeigt). Jede der ersten Brückenschaltung 1 und der zweiten Brückenschaltung 11 kann Teil einer integrierten Schaltung des Halbleiterchips sein (hierin bezeichnet als ein („Chip“). Jede der ersten Brückenschaltung 1 und der zweiten Brückenschaltung 11 umfasst vier resistive Elemente, die ausgebildet sind zum Messen einer Charakteristik eines Magnetfeldes gemäß einer Referenzrichtung, die einer Richtung eines hierin gezeigten Pfeils entspricht. Ferner sind Bondanschlussflächen, die auf dem Substrat angeordnet und aus einer oder mehreren Metallschichten hergestellt sind, für Eingangs- und Ausgangsanschlüsse der Schaltung bereitgestellt und elektrisch mit den resistiven Elementen durch Draht, leitfähige Spuren oder ähnliches verbunden.
Genauer gesagt umfasst die erste Brückenschaltung 1 obere resistive Elemente 3a und 3b, die mit VIn+ verbunden sind (z.B. analoge Versorgungsspannung VDDa) und untere resistive Elemente 3c und 3d, die mit VIn- verbunden sind (z.B. GND). Zusätzlich sind die Ausgänge der resistiven Elemente 3a und 3c mit einer ersten Ausgangs-Anschlussfläche 5a (VOut+) eines ersten Zweigs verbunden, und die Ausgänge der resistiven Elemente 3b und 3d sind mit einer zweiten Ausgangs-Anschlussfläche 5b (VOut-) eines zweiten Zweigs verbunden. VOut+ und VOut- sind analoge Ausgänge der ersten Brückenschaltung 1, die Messsignale bereitstellen, die durch die erste Brückenschaltung 1 erzeugt werden.
Zusätzlich umfasst die erste Brückenschaltung 1 eine Leck-Stoßstrom-Struktur 7 (z.B. eine Elektrodenstruktur), die zwischen der ersten Ausgangs-Anschlussfläche 5a (VOut+) und der zweiten Ausgangs-Anschlussfläche 5b (VOut-) angeordnet ist und mit der Bondanschlussfläche GND über eine elektrische Verbindung verbunden ist. Wie vorangehend erwähnt wurde, kann die Leck-Stoßstrom-Struktur 7 mit der Bondanschlussfläche VDDa abhängig von der Implementierung verbunden sein. Die Leck-Stoßstrom-Struktur 7 ist eine leitfähige Struktur (z.B. Hergestellt aus ähnlichem Material wie die Bondanschlussflächen), die ausgebildet ist, um eine Leck-Senke zu sein, und kann eine Form mit einer längeren Achse aufweisen, die sich zwischen den Ausgangs-Anschlussflächen 5a und 5b erstreckt, und kann sich vorbei an einer oder mehreren Seiten der Ausgangs-Anschlussflächen 5a und 5b erstrecken. D.h., die Leck-Stoßstrom-Struktur 7 kann in einer Richtung länger sein als die Ausgangs-Anschlussflächen 5a und 5b, sodass eines oder beide Enden der Leck-Stoßstrom-Struktur 7 sich über die Enden der Ausgangs-Anschlussflächen 5a und 5b hinaus erstrecken.
Bondanschlussflächen (z.B. Bondanschlussflächen GND und VDDa) sind üblicherweise resistent gegen mechanische Bond-Kräfte und erfordern daher oft die Verwendung eines Stapels aus Metallschichten, Oxidschichten und Via-Schichten. Aufgrund dieser Anforderung werden aktive Strukturen (z.B. Schutzstrukturen vor elektrostatischer Entladung (ESD; electrostatic discharge) oder jegliche andere aktive Schaltungsanordnungskomponente) bei einigen Technologien üblicherweise nicht unter den Bondanschlussflächen toleriert. Die Leck-Stoßstrom-Struktur 7 jedoch kann eine unterschiedliche vertikale Struktur aufweisen als die typischen Bondanschlussflächen. Zum Beispiel kann die Leck-Stoßstrom-Struktur 7 in einer oberen Metallschicht derart gebildet sein, dass eine oder mehrere aktive Strukturen (z.B. ESD-Schutzstrukturen) unter der Leck-Stoßstrom-Struktur 7 in einer unteren Schicht des Chips (integrierte Schaltung) platziert sein können.
Die Leck-Stoßstrom-Struktur 7 kann ferner ein Oxidfenster aufweisen (d.h. Öffnung oder Hohlraum), derart, dass eine Oberfläche (z.B. obere Oberfläche aus einer Draufsicht des Chipgehäuses) der Leck-Stoßstrom-Struktur 7 freiliegend ist für oder einen offenen Kontakt aufweist zu einer oberen Oberfläche des Chips, wobei die obere Oberfläche des Chips schließlich durch eine Gehäuseform abgedeckt ist. Das Oxidfenster ist ein Bereich, wo eine Passivierungsschicht bis zu der Metallschicht der oberen Ebene weggeätzt wird (d.h. bis hinunter zu der Oberfläche der Leck-Stoßstrom-Struktur 7). Ein ähnlicher Prozessschritt kann für die Anschlussflächen-Öffnungen verwendet werden. Folglich sind die Wände des Oxidfensters ein Querschnitt durch einen Passivierungsstapel, der üblicherweise Oxid, Nitrid und Polyimid enthalten kann, aber andere dielektrische Materialien wie Teflon oder Parylen können auch gefunden werden.
Die Oberfläche der Leck-Stoßstrom-Struktur 7, die zu dem Oxidfenster freiliegend ist, ist eine leitfähige Oberfläche, wie z.B. eine metallische Oberfläche. Das Oxidfenster kann derart ausgebildet sein, dass ein galvanischer Kontakt an der leitfähigen Oberfläche der Leck-Stoßstrom-Struktur einen Eintritt für mobile Ladungsträger zu einem Pfad bereitstellt, der für den Leckstrom zweckgebunden ist. Zum Beispiel kann das Oxidfenster zum Sammeln leitfähiger Ionen ausgebildet sein, die einen Leckstrom verursachen und die in das Oxidfenster so fließen, dass sie die Oberfläche der Leck-Stoßstrom-Struktur 7 kontaktieren. Somit stellen die leitfähigen Ionen, die in dem Oxidfenster gesammelt werden, einen leitfähigen Pfad bereit (z.B. aus den Ausgängen Vout+ und Vout- der Brückenschaltung 1 oder aus den Ausgangs-Anschlussflächen 5a/5b), sodass der Leckstrom zu der Leck-Stoßstrom-Struktur 7 fließt.
Die Leck-Stoßstrom-Struktur 7 kann in einer oberen Metallschicht des Chips derart gebildet sein, dass die freiliegende Oberfläche (und Oxidfenster) der Leck-Stoßstrom-Struktur 7 planar oder im Wesentlichen planar zu der Oberfläche des Chips ist. Hier kann das Oxidfenster keine oder eine minimale Dicke oder Tiefe aufweisen. Alternativ kann die Leck-Stoßstrom-Struktur 7 in einer Metallschicht unter der oberen Metallschicht derart gebildet sein, dass sich das Oxidfenster von der freiliegenden Oberfläche der Leck-Stoßstrom-Struktur 7 zu der Oberfläche des Chips erstreckt. Hier kann das Oxidfenster eine Dicke oder Tiefe von zumindest einer Metallschicht aufweisen.
Ohne die Leck-Stoßstrom-Struktur 7 würde der Leckstrom von Vin+ von der linken Seite der ersten Brückenschaltung 1 zu der rechten Seite der ersten Brückenschaltung 1 fließen. Stattdessen, mit der Leck-Stoßstrom-Struktur 7, fließt der Leckstrom von der linken Seite der ersten Brückenschaltung 1 zu Masse GND und von der rechten Seite der ersten Brückenschaltung 1 zu Masse GND. Die Leck-Stoßstrom-Struktur 7 sammelt einen Leckstrom, der in dem Fall fließt, dass Ladungsträger zum Beispiel aus mobilen Ionen, gelöst aus einem leitfähigen Die-Bond-Klebstoff (oder jeglichem anderen Grund) um und/oder zwischen den Ausgangs-Anschlussflächen 5a und 5b existieren.
Somit, aufgrund der Leck-Stoßstrom-Struktur 7, die zwischen den Ausgangs-Anschlussflächen 5a und 5b angeordnet ist, fließt ein Leckstrom aus beiden Ausgangs-Anschlussflächen 5a und 5b zu Masse GND. Die Leck-Stoßstrom-Struktur 7 verursacht, dass ein Leckstrom von Vin+ (d.h. von der Versorgung VDDa) durch die oberen zwei Zweigelemente 3a und 3b der Brücke 1 zu den Ausgangs-Anschlussflächen 5a bzw. 5b fließt, aber nicht durch die zwei unteren Zweigelemente 3c und 3d der Brücke 1. Aufgrund der Leck-Stoßstrom-Struktur 7 ändert sich die Spannung an den Ausgangs-Anschlussflächen 5a und 5b nicht mehr symmetrisch in entgegengesetzten Richtungen. Wenn zum Beispiel ein Leckstrom vorhanden ist, wird er gezwungen, zu der Leck-Stoßstrom-Struktur 7 zu fließen und die Spannungen der Ausgangs-Anschlussflächen 5a und 5b können sich um unterschiedliche Beträge ändern und/oder in derselben Richtung (z.B. sowohl in der positiven oder negativen Richtung). Somit ist eine Leck-Stoßstrom-Struktur 7 zwischen Ausgangs-Anschlussflächen 5a und 5b derart angeordnet, dass ein Leckstrom zwischen den Ausgangs-Anschlussflächen 5a und 5b zu der Leck-Stoßstrom-Struktur 7 fließt. Wie hierin verwendet, kann sich „zwischen“ auf einen Nahbereich beziehen, der einen Raum zwischen den Ausgangs-Anschlussflächen 5a und 5b umfasst, aber nicht notwendigerweise erfordert, dass die Leck-Stoßstrom-Struktur 7 in derselben lateralen Ebene zwischen den Ausgangs-Anschlussflächen 5a und 5b ist (siehe z.B. 2B und 5).
Bei einem oder mehreren Ausführungsbeispielen stellt die Leck-Stoßstrom-Struktur 7, die mit GND oder VDDa verbunden ist sicher, dass beide Ausgangs-Anschlussflächen 5a und 5b in dieselbe Richtung gezogen werden (anstatt in entgegengesetzte Richtungen im normalen Betrieb) und das Lecken durch den oben beschriebenen Gleichtakttest oder durch Vergleich der Halbbrückensignale detektiert werden kann.
Aufgrund dieser Disparität bei dem Leckstromfluss zwischen dem oberen und unteren Zweigelement wird ein Durchschnitt aus VOut+ und VOut- (d.h., (|VOut+| + |VOut-|)/2) abwärts weg von dem Gleichtaktwert gezogen, der gleich einem vordefinierten Bruchteil der Versorgungsspannung ist (d.h. Die Gleichtaktspannung der ersten Brückenschaltung 1 ist kleiner als der Gleichtaktwert), falls die Leck-Stoßstrom-Struktur mit GND verbunden ist. Alternativ, wenn die Leck-Stoßstrom-Struktur (leakage surge structure) mit VDDa verbunden ist, wird der Durchschnitt aus VOut+ und VOut- aufwärts weg von dem Gleichtaktwert gezogen, der gleich einem vordefinierten Bruchteil der Versorgungsspannung ist. In jedem Fall ist der Durchschnitt aus VOut+ und VOut- nicht mehr gleich dem Gleichtaktwert, wenn ein Leckstrom in der ersten Brückenschaltung 1 vorhanden ist. Da die Gleichtaktspannung der Brückenschaltung 1 sich in Bezug auf den Gleichtaktwert ändert und da die Änderung detektiert werden kann, kann ein Leckstrom detektiert werden.
Eine externe Steuerung, Mikrocontroller, Prozessor (z.B. eine elektronische Steuereinheit (ECU; Electronic Control Unit)) oder eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC; application-specific integrated circuit) kann die Spannungen an den Ausgangs-Anschlussflächen 5a und 5b überwachen und einen Gleichtakttest ausführen, um das Vorhandensein eines Leckstroms zu detektieren. Zum Beispiel kann eine Steuerung die Gleichtaktspannung der ersten Brückenschaltung berechnen und die berechnete Gleichtaktspannung mit einer erwarteten Gleichtaktspannung vergleichen. Wenn sich die berechnete Gleichtaktspannung von der erwarteten Gleichtaktspannung unterscheidet oder sich von der erwarteten Gleichtaktspannung um einen vorbestimmten Schwellenbetrag unterscheidet (z.B. 5% der erwarteten Gleichtaktspannung, um ein Toleranzfenster zu berücksichtigen), kann die Steuerung bestimmen, dass ein Fehler vorliegt, der durch einen Leckstrom als Ergebnis zum Beispiel einer Delaminierung verursacht werden kann.
Auf ähnliche Weise kann ein Leckstrom in der zweiten Brückenschaltung 11 überwacht werden, die ähnlich dazu konfiguriert ist, was im Hinblick auf die erste Brückenschaltung 1 beschrieben ist. Zum Beispiel umfasst die zweite Brückenschaltung 1 obere resistive Elemente 13a und 13b, die mit VIn+ verbunden sind (z.B. Analoge Versorgungsspannung VDDa) und untere resistive Elemente 13c und 13d, die mit VIn- verbunden sind (z.B. GND). Zusätzlich sind die Ausgänge der resistiven Elemente 13a und 13c mit einer ersten Ausgangs-Anschlussfläche 15a (VOut+) eines ersten Zweigs verbunden, und die Ausgänge der resistiven Elemente 13b und 13d sind mit einer zweiten Ausgangs-Anschlussfläche 15b (VOut-) eines zweiten Zweigs verbunden. VOut+ und VOut- sind analoge Ausgänge der ersten Brückenschaltung 1, die Messsignale bereitstellen, die durch die erste Brückenschaltung 1 erzeugt werden.
Zusätzlich umfasst die zweite Brückenschaltung 11 eine Leck-Stoßstrom-Struktur 17 (z.B. eine Elektrodenstruktur), die zwischen der ersten Ausgangs-Anschlussfläche 15a (VOut+) und der zweiten Ausgangs-Anschlussfläche 15b (VOut-) angeordnet ist und mit der Bondanschlussfläche GND über eine elektrische Verbindung verbunden ist. Wie vorangehend erwähnt wurde, kann die Leck-Stoßstrom-Struktur 17 mit der Bondanschlussfläche VDDa abhängig von der Implementierung verbunden sein. Die Leck-Stoßstrom-Struktur 17 ist eine leitfähige Struktur (z.B. hergestellt aus ähnlichem Material wie die Bondanschlussflächen), und kann eine Form mit einer längeren Achse aufweisen, die sich zwischen den Ausgangs-Anschlussflächen 15a und 15b erstreckt, und kann sich vorbei an einer oder mehreren Seiten der Ausgangs-Anschlussflächen 15a und 15b erstrecken. D.h., die Leck-Stoßstrom-Struktur 17 kann in einer Richtung länger sein als die Ausgangs-Anschlussflächen 15a und 15b, sodass eines oder beide Enden der Leck-Stoßstrom-Struktur 17 sich über die Enden der Ausgangs-Anschlussflächen 15a und 15b hinaus erstrecken. Die Leck-Stoßstrom-Struktur 17 kann auch ein Oxidfenster umfassen, das die Oberfläche der Leck-Stoßstrom-Struktur 17 zu einer oberen Oberfläche des Chips freilegt.
Eine Steuerung, ein Mikrocontroller, ein Prozessor (z.B. eine ECU) oder eine ASIC außerhalb des Chips kann die Spannungen an den Ausgangs-Anschlussflächen 15a und 15b überwachen und einen Gleichtakttest ausführen, um das Vorhandensein eines Leckstroms zu detektieren. Zum Beispiel kann eine Steuerung die Gleichtaktspannung der ersten Brückenschaltung berechnen und die berechnete Gleichtaktspannung mit einer erwarteten Gleichtaktspannung vergleichen. Wenn sich die berechnete Gleichtaktspannung von der erwarteten Gleichtaktspannung unterscheidet oder sich von der erwarteten Gleichtaktspannung um einen vorbestimmten Schwellenbetrag unterscheidet (z.B. 5% der erwarteten Gleichtaktspannung, um ein Toleranzfenster zu berücksichtigen), kann die Steuerung bestimmen, dass ein Fehler vorliegt, der durch einen Leckstrom als Ergebnis zum Beispiel einer Delaminierung verursacht werden kann. Die Steuerung kann ferner ein Signal übertragen, das den Fehler in dem Bauelement an eine Komponente oder eine Anzeige derart anzeigt, dass ein Benutzer über den Fehler benachrichtigt wird.
2A-2E stellen schematische Diagramme von unteren Abschnitten von passiven Brückenschaltungen mit unterschiedlichen Anordnungen von einer oder mehreren Leck-Stoßstrom-Strukturen gemäß einem oder mehreren Ausführungsbeispielen dar. Genauer gesagt zeigen 2A bis 2E einen Bereich, in dem Bondanschlussflächen und Ausgangs-Anschlussflächen bereitgestellt sind. Die Leck-Stoßstrom-Strukturen können viele unterschiedliche Formen und Strukturen annehmen, solange ein Abschnitt zwischen den Ausgangs-Anschlussflächen der passiven Brückenschaltung angeordnet ist. Diese Leck-Stoßstrom-Strukturen können wiederum mit einem aus GND oder VDD verbunden sein und können mit einem Oxidfenster ausgebildet sein, wie oben beschrieben wurde. Formen können eine Form umfassen, die eine Ecke, eine Klammer oder einen Ring um die Ausgangs-Anschlussflächen bildet, die geschützt werden sollen, und es wird darauf hingewiesen, dass andere Formen und Anordnungen innerhalb des Schutzbereichs dieser Offenbarung denkbar sind.
2A zeigt eine Leck-Stoßstrom-Struktur 7, die elektrisch mit einer Masse-Bondanschlussfläche GND und einer Leck-Stoßstrom-Struktur 17 verbunden ist, die elektrisch mit einer Versorgungs-Bondanschlussfläche VDDa verbunden sind. Wie vorangehend beschrieben wurde, wenn ein Leckstrom aus der Versorgungsspannung VDDA existiert, wird die Gleichtaktspannung der ersten Brückenschaltung (links) abwärts weg von dem Gleichtaktwert gezogen, der gleich zu einem vordefinierten Bruchteil der Versorgungsspannung ist, und die Gleichtaktspannung der zweiten Brückenschaltung (rechts) wird aufwärts weg von dem Gleichtaktwert gezogen, der gleich einem vordefinierten Bruchteil der Versorgungsspannung ist. Ein externes Bauelement, wie zum Beispiel eine Steuerung, Mikrocontroller, Prozessor oder eine ASIC, gemeinschaftlich bezeichnet als „Verarbeitungsvorrichtungen“, kann dann diese Abweichung detektieren und einen Fehler in dem Bauelement anzeigen.
2B zeigt eine andere Anordnung, bei der Leck-Stoßstrom-Strukturen 7a und 7b mit einer Masse-Bondanschlussfläche GND elektrisch verbunden sind und Leck-Stoßstrom-Strukturen 17a und 17b elektrisch mit einer Versorgungs-Bondanschlussfläche VDDa verbunden sind. Während die Leck-Stoßstrom-Strukturen 7a und 7b und die Leck-Stoßstrom-Strukturen 17a und 17b immer noch zwischen ihren entsprechenden Ausgangs-Anschlussflächen (5a/5b und 15a/15b) angeordnet sind, werden die Leck-Stoßstrom-Strukturen jeder Brücke derart unterbrochen, dass ein Draht 8 oder 18 (oder leitfähige Spur) von einer Ausgangs-Anschlussfläche 5a oder 15b zu einem anderen Teil der integrierten Schaltung verlaufen kann. Diese Anordnung kann aufgrund von Layout-Einschränkungen in Technologien mit einer geringen Anzahl von Routing-Schichten verwendet werden. Ferner sind die Leck-Stoßstrom-Strukturen möglicherweise nicht immer gleich geformt.
2C zeigt eine andere Anordnung, in der Leck-Stoßstrom-Strukturen 7 und 17 elektrisch mit einer Masse-Bondanschlussfläche GND als einzigem eingebautem Bauglied verbunden sind. Zum Beispiel sind die Leck-Stoßstrom-Strukturen 7 und 17 als Ringe um beide Driftempfindlichen Anschlussflächen gebildet (d.h. Ausgangs-Anschlussflächen 5a/5b und Ausgangs-Anschlussflächen 15a/15b). Ferner ist die Metallschicht, die die Leck-Stoßstrom-Strukturen 7 und 17 bildet, direkt mit der Masse-Bondanschlussfläche GND verbunden.
2D zeigt eine andere Anordnung, in der Leck-Stoßstrom-Strukturen 7 und 17 durch zusätzliche Bondanschlussflächen gebildet sind. Diese zusätzlichen Bondanschlussflächen können als GND-Bondanschlussflächen durch Bonden der Bondanschlussfläche über einen Draht an GND gebildet werden. Alternativ können die Leck-Stoßstrom-Strukturen 7 und 17 als Versorgungs-VDD-Bondanschlussflächen gebildet werden. Während jedoch zusätzliche GND-Bond-Verbindungen zwischen den Ausgangs-Anschlussflächen erwünscht sein können, ist die Anordnung möglicherweise nicht möglich abhängig von dem Chipgehäuse, das häufig durch die Anwendungsanforderungen gegeben ist und üblicherweise eine begrenzte Anzahl von Stiften oder die Anzahl von GND-Bond-Verbindungen an eine gemeinsame Chipanschlussfläche GND bietet. Wenn möglich jedoch reduzieren die zusätzlichen Leck-Stoßstrom-Strukturen 7 und 17, die als Bondanschlussflächen gebildet sind, die Möglichkeit eines Leckens in dem Chipgehäuse weiter, da die zusätzlichen Bond-Verbindungen Leckströme senken, ähnlich zu den offenen Metallbereichen.
Ferner, wenn eine oder mehrere Bondanschlussflächen für die Leck-Stoßstrom-Struktur 7 oder 17 verwendet werden, kann die Leck-Stoßstrom-Struktur 7 oder 17 mit Masse GND über einen externen Widerstand verbunden sein. Der externe Widerstand ist elektrisch verbunden mit der Leck-Stoßstrom-Struktur und extern zu einem Stoßstrom-Potential, das üblicherweise GND oder VDD ist. Falls ein Leckstrom vorhanden ist, würde der Leckstrom durch den externen Widerstand sinken und einen Spannungsabfall über den Widerstand verursachen. Der Spannungsabfall über den Widerstand kann gemessen und überwacht werden, um direkt einen Leckstrom basierend auf dem gemessenen Spannungsabfall zu detektieren (z.B. basierend auf einem Schwellentest oder einem Vergleichstest basierend auf einem erwarteten Wert). Zum Beispiel kann der Spannungsabfall über den Widerstand unter Verwendung eines Analog-zu-Digital-Wandlers (ADC) eines Mikrocontrollers oder einer anderen Steuerung oder eines Prozessors (z.B. Der ECU) überwacht werden.
Zusätzlich kann eine zusätzliche Leck-Stoßstrom-Struktur 9, gezeigt in 2D (oder zusätzliche Leck-Stoßstrom-Strukturen 9 und 19, gezeigt in 2E) zwischen benachbarten Bondanschlussflächen der ersten Brückenschaltung 1 und der zweiten Brückenschaltung 11 bereitgestellt sein (z.B. zwischen Ausgangs-Anschlussfläche 5b und Ausgangs-Anschlussfläche 15a). Diese zusätzliche Leck-Stoßstrom-Struktur 9 ist auch mit Masse verbunden und weist ein Oxidfenster auf. Die zusätzliche Leck-Stoßstrom-Struktur 9 kann auch eine Isolierung zwischen benachbarten Bondanschlussflächen in dem Fall bereitstellen, dass ein Leckstrom vorhanden ist.
2E zeigt eine andere Anordnung, bei der die Leck-Stoßstrom-Strukturen 7 und 17 durch Ketten aus Bondanschlussflächen gebildet sind, die nicht gebondet werden können oder von denen nur wenige gebondet werden können. Die Ketten aus Bondanschlussflächen können mit Masse GND durch eine leitfähige Spur oder ähnliches verbunden sein. Zusätzlich können zusätzliche Leck-Stoßstrom-Strukturen 9 und 19 bereitgestellt sein, um die benachbarten Bondanschlussflächen (z.B. Ausgangs-Anschlussflächen 5b und 15a) voneinander zu isolieren.
3 stellt ein schematisches Diagramm von Brückenschaltungen dar, implementiert in einem GMR-Sensor 300 gemäß einem oder mehreren Ausführungsbeispielen. Genauer gesagt umfasst der GMR-Sensor 300 einen kompletten GND-Ring 32, der auch Teil eines standardmäßigen Anschlussflächen-Rings sein kann, mit einem Oxidfenster (Öffnung) in einer Passivierung (z.B. Stapel aus Oxid, Nitrid und Polyimid) auf einem GND-Metallring. Die Leck-Stoßstrom-Strukturen 7 und 17 sind mit dem GND-Ring 32 verbunden und/oder in diesen integriert. Das Oxidfenster kann an den Leck-Stoßstrom-Strukturen 7 und 17 gebildet sein. Ferner kann das Oxidfenster um den gesamten GND-Ring 32 oder zumindest an Teilen desselben gebildet sein. Die Oxidfenster stellen einer freiliegende Oberfläche der Leck-Stoßstrom-Strukturen 7 und 17 und die freiliegenden Metallabschnitten des GND-Rings 32 mit einem offenen Kontakt zu einer oberen Oberfläche des Chips bereit.
4 stellt ein schematisches Diagramm eines Abschnitts einer passiven Brückenschaltung dar, wobei einer oder mehrere Ausgänge mit einer externen Überwachungseinheit 40 gemäß einem oder mehreren Ausführungsbeispielen verbunden sind. Die externe Überwachungseinheit 40 kann auf der gleichen gedruckten Schaltungsplatine (PCB) umfasst sein wie die, auf der der Chip bereitgestellt ist, oder getrennt davon sein. Wie oben erwähnt wurde, kann ein externes Bauelement, wie z.B. die externe Überwachungseinheit 40 eine Steuerung, ein Mikrocontroller, ein Prozessor oder eine ASIC sein, kollektiv bezeichnet als „Verarbeitungsvorrichtungen“, und kann ausgebildet sein, um einen Fehler zu detektieren, der durch einen Leckstrom verursacht wird.
Zum Beispiel kann die externe Überwachungseinheit 40 Ausgangssignale von Ausgangs-Anschlussflächen 5a/5b und/oder 15a/15b empfangen und einen Gleichtakttest an diesen ausführen, um zu bestimmen, ob ein Leckstrom in einer Brückenschaltung vorliegt, wie zum Beispiel im Hinblick auf 2A beschrieben ist.
Alternativ kann die externe Überwachungseinheit 40 ein Signal von der einen oder beiden der Leck-Stoßstrom-Strukturen 7 und 17 empfangen, durch Verwendung eines Pull-Down-Widerstandes R, und einen Strom aus der(den) Leck-Stoßstrom-Struktur(en) 7 und 17 messen, um zu bestimmen, ob ein Leckstrom in einer Brückenschaltung vorliegt, wie z.B. in Bezug auf 2D beschrieben ist.
5 stellt ein schematisches Layout einer integrierten Schaltung 500 dar, die passive Brückenschaltungen umfasst, gemäß einem oder mehreren Ausführungsbeispielen. Die integrierte Schaltung 500 umfasst Brückenschaltungen 1 und 11 jeweils umfassend vier Brückenwiderstände, wobei einer über den anderen geschichtet sein kann, verschiedene Bondanschlussflächen (z.B. GND und VDD) mit entsprechenden Stift-Anzahlen 1-8, Ausgangs-Anschlussflächen 5a, 5b, 15a und 15b und Leck-Stoßstrom-Strukturen 7 und 17. 5 zeigt eine mögliche Anordnung zum Bereitstellen der Leck-Stoßstrom-Strukturen 7 und 17, die sich zwischen ihren jeweiligen Ausgangs-Anschlussflächen 5a/5b und 15a/15b erstrecken.
6 stellt ein Flussdiagramm eines Verfahrens 600 zum Detektieren eines Leckstroms dar, gemäß einem oder mehreren Ausführungsbeispielen. Das Verfahren 600 umfasst das Senken eines Leckstroms zu einer Leck-Stoßstrom-Struktur, die zwischen einer ersten Ausgangs-Anschlussfläche und einer zweiten Ausgangs-Anschlussfläche einer passiven Brückenschaltung angeordnet ist (Schritt 605). Wie oben beschrieben ist, kann die Leck-Stoßstrom-Struktur mit einem niederohmigen Knoten so verbunden sein, dass sie den Leckstrom von der passiven Brückenschaltung zieht. Die Leck-Stoßstrom-Struktur kann ferner eine Öffnung umfassen, die über zumindest einem Abschnitt einer leitfähigen Oberfläche der Leck-Stoßstrom-Struktur derart gebildet ist, dass sich die Öffnung von der leitfähigen Oberfläche der Leck-Stoßstrom-Struktur zu einer Oberfläche des Halbleiterchips erstreckt. Das Verfahren 600 umfasst ferner das Überwachen im Hinblick auf eine anormale Messung, die durch den Leckstrom verursacht wird (Schritt 610). Die anormale Messung kann durch den oben beschriebenen Gleichtakttest, den oben beschriebenen Spannungsabfalltest (z.B. über einen Widerstand) oder ähnliches detektiert werden. Das Verfahren 600 umfasst ferner das Übertragen eines überwachten Ergebnisses, das ein Vorhandensein des Leckstroms anzeigt, wenn dieser basierend auf einer anormalen Messung detektiert wird (Schritt 615). Das überwachte Ergebnis kann auch anzeigen, dass sich das Bauelement, das die passive Brückenschaltung umfasst, normal verhält (z.B. kein Leckstrom vorhanden ist).
Zusätzlich kann das Verfahren ferner das Sammeln leitfähiger Ionen in einer Öffnung, die eine Oberfläche der Leck-Stoßstrom-Struktur zu einer Oberfläche eines Halbleiterchips freilegt, der die passive Brückenschaltung und die Leck-Stoßstrom-Struktur einlagert, und das Bilden eines leitfähigen Pfades umfassen, der aus den leitfähigen Ionen besteht, der zumindest einen Abschnitt des Leckstroms aus einem ersten Zweig der passiven Brückenschaltung zieht und zumindest einen anderen Abschnitt des Leckstroms aus einem zweiten Zweig der passiven Brückenschaltung zieht.
Zusätzlich kann das Verfahren 600 das Berechnen einer Gleichtakt-Spannung der ersten und der zweiten Ausgangs-Anschlussfläche, Vergleichen der berechneten Gleichtakt-Spannung mit einem Gleichtaktwert, der gleich einem vordefinierten Bruchteil (z.B. der Hälfte) einer Versorgungsspannung der passiven Brückenschaltung ist, und, auf eine Bedingung hin, dass sich die Gleichtaktspannung von dem Gleichtaktwert um zumindest eine vorbestimmte Schwelle unterscheidet, das Übertragen des überwachten Ergebnisses, das einen Fehler anzeigt, umfassen. Zusätzlich oder alternativ kann das Verfahren 600 ferner das Messen eines Spannungsabfalls über ein resistives Element umfassen, das elektrisch mit der Leck-Stoßstrom-Struktur verbundenen ist und extern zu der passiven Brückenschaltung ist, das Vergleichen des gemessenen Spannungsabfalls mit einem erwarteten Spannungsabfall, und das Übertragen des überwachten Ergebnisses basierend auf einem Vergleichstest.
Im Hinblick auf eines oder mehrere der beschriebenen Ausführungsbeispiele können die Leck-Stoßstrom-Strukturen sicherstellen, dass Leckstrom, der in einem Chipgehäuse aufgrund einer Delaminierung auftreten kann, in eine Richtung gezogen wird, die detektiert werden kann durch Überwachen einer passiven Brückenstruktur, zum Beispiel durch Detektieren von Gleichtakt-Verschiebungen, und ein System und/oder einen Benutzer über einen Fehler innerhalb des Chipgehäuses zur weiteren Bewertung warnen kann.
Während ein Beispiel eines Magnetsensors zum Demonstrieren von passiven Brückenschaltungen verwendet wird, sind die Ausführungsbeispiele nicht darauf beschränkt und können in anderen Typen von Sensoren verwendet werden (z.B. passiven, piezoresistiven Drucksensoren oder Beschleunigungsmessern) oder jeglicher anderen integrierten Schaltung, die eine oder mehrere passive Brücken-Strukturen oder -Schaltungen umfasst. Somit wird darauf hingewiesen, dass die hierin beschriebenen Konzepte an jeglichen Typ einer passiven Brückenschaltung, eine Vorrichtung oder ein System anwendbar sind.
Obwohl einige Aspekte im den Kontext einer Vorrichtung beschrieben wurden, ist es offensichtlich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens repräsentieren, wobei ein Block oder eine Vorrichtung einem Verfahrensschritt oder einem Merkmal eines Verfahrensschrittes entspricht. Analog dazu repräsentieren Aspekte, die in dem Kontext eines Verfahrensschrittes beschrieben sind, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Elements oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung. Einige oder alle der Verfahrensschritte können durch eine (oder unter Verwendung einer) Hardwarevorrichtungen ausgeführt werden, wie z.B. eines Mikroprozessors, einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (ASIC), eines programmierbaren Computers oder einer elektronischen Schaltung. Bei einigen Ausführungsbeispielen können einige einzelne oder mehrere der Verfahrensschritte durch eine solche Vorrichtung ausgeführt werden.
Abhängig von bestimmten Implementierungsanforderungen können hierin bereitgestellte Ausführungsbeispiele in Hardware oder Software implementiert sein. Die Implementierung kann unter Verwendung eines digitalen Speichermediums ausgeführt werden, z.B. einer Diskette, DVD, einer Blue-Ray, einer CD, einem ROM, einem PROM, einem EPROM, einem EEPROM oder einem FLASH-Speicher mit elektronisch lesbaren Steuerungssignalen, die darauf gespeichert sind, die mit einem programmierbaren Computersystem derart zusammenarbeiten (oder in der Lage sind, damit zusammenzuarbeiten), dass das entsprechende Verfahren ausgeführt wird. Daher kann das digitale Speichermedium computerlesbar sein.

Claims

Ein Leckstrom-Detektionssystem, umfassend: eine passive Brückenschaltung (1), die einen ersten Zweig (3a; 3c) mit einem ersten Ausgang (Vout+) und einen zweiten Zweig (3b; 3d) mit einem zweiten Ausgang (Vout-) aufweist, eine erste Ausgangs-Anschlussfläche (5a), die elektrisch mit dem ersten Ausgang verbunden ist, eine zweite Ausgangs-Anschlussfläche (5b), die elektrisch mit dem zweiten Ausgang verbunden ist, eine Leck-Stoßstrom-Struktur (7), die zwischen der ersten Ausgangs-Anschlussfläche (5a) und der zweiten Ausgangs-Anschlussfläche (5b) angeordnet ist, wobei die Leck-Stoßstrom-Struktur mit einem niederohmigen Knoten (GND) verbunden ist und ausgebildet ist, um einen Leckstrom aus der passiven Brückenschaltung (1) zu ziehen und Spannungen an der ersten und der zweiten Ausgangs-Anschlussfläche (5a; 5b) in eine gleiche Richtung zu ziehen, auf eine Bedingung hin, dass der Leckstrom durch zumindest ein Element der passiven Brückenschaltung fließt; und eine Verarbeitungsvorrichtung (40), die ausgebildet ist, um den Leckstrom zu überwachen und ein überwachtes Ergebnis auszugeben.
Das Leckstrom-Detektionssystem gemäß Anspruch 1, wobei, in Abwesenheit des Leckstroms, die passive Brückenschaltung (1) derart ausgebildet ist, dass die Spannungen an der ersten und der zweiten Ausgangs-Anschlussfläche (5a; 5b) sich in entgegengesetzte Richtungen ändern.
Das Leckstrom-Detektionssystem gemäß Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend: eine Öffnung, die ausgebildet ist, um eine leitfähige Oberfläche der Leck-Stoßstrom-Struktur (7) zu einer Oberfläche eines Halbleiterchips freizulegen, der die passive Brückenschaltung (1) und die Leck-Stoßstrom-Struktur (7) umfasst.
Das Leckstrom-Detektionssystem gemäß Anspruch 3, wobei die Öffnung derart ausgebildet ist, dass ein galvanischer Kontakt an der leitfähigen Oberfläche der Leck-Stoßstrom-Struktur (7) einen Eintritt für mobile Ladungsträger zu einem Pfad bereitstellt, der für den Leckstrom zweckgebunden ist.
Das Leckstrom-Detektionssystem gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Leck-Stoßstrom-Struktur (7) ausgebildet ist, um zumindest einen Abschnitt des Leckstroms aus dem ersten Zweig (3a; 3c) zu ziehen und zumindest einen anderen Abschnitt des Leckstroms aus dem zweiten Zweig (3b; 3d) zu ziehen.
Das Leckstrom-Detektionssystem gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Verarbeitungsvorrichtung (40) ausgebildet ist, um eine Gleichtakt-Spannung der ersten und der zweiten Ausgangs-Anschlussfläche (5a; 5b) zu berechnen, die berechnete Gleichtakt-Spannung mit einem Gleichtaktwert zu vergleichen, der gleich einem vordefinierten Bruchteil einer Versorgungsspannung der passiven Brückenschaltung (1) ist und, auf eine Bedingung hin, dass sich die Gleichtaktspannung von dem Gleichtaktwert um zumindest eine vorbestimmte Schwelle unterscheidet, das überwachte Ergebnis zu übertragen, das einen Fehler anzeigt.
Das Leckstrom-Detektionssystem gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, ferner umfassend: ein resistives Element (R), das mit der Leck-Stoßstrom-Struktur (7) und der Verarbeitungsvorrichtung (40) verbunden ist und zwischen denselben angeordnet ist, wobei die Verarbeitungsvorrichtung (40) ausgebildet ist, um einen Spannungsabfall über das resistive Element (R) zu messen, den gemessenen Spannungsabfall mit einem erwarteten Spannungsabfall zu vergleichen und das überwachte Ergebnis basierend auf einem Vergleichstest zu übertragen.
Das Leckstrom-Detektionssystem gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Leck-Stoßstrom-Struktur (7) eine Form mit einer Achse aufweist, die sich zumindest teilweise zwischen der ersten und der zweiten Ausgangs-Anschlussfläche (5a; 5b) erstreckt.
Das Leckstrom-Detektionssystem gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Leck-Stoßstrom-Struktur (7) eine Bondanschlussfläche gebondet an den niederohmigen Knoten (GND) umfasst.
Das Leckstrom-Detektionssystem gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Leck-Stoßstrom-Struktur (7) einen ersten Ring um die erste Ausgangs-Anschlussfläche (5a) und einen zweiten Ring um die zweite Ausgangs-Anschlussfläche (5b) bildet.
Das Leckstrom-Detektionssystem gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Leck-Stoßstrom-Struktur (7) durch eine Kette aus verbundenen Bondanschlussflächen gebildet ist, die mit dem niederohmigen Knoten (GND) verbunden sind.
Das Leckstrom-Detektionssystem gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Leck-Stoßstrom-Struktur (7) einen Zwischenraum umfasst, um zu erlauben, dass eine leitfähige Spur durch dieselbe verläuft.
Das Leckstrom-Detektionssystem gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, ferner umfassend: einen leitfähigen Ring (32), der die passive Brückenschaltung (1) umgibt, und wobei sich die Leck-Stoßstrom-Struktur (7) von dem leitfähigen Ring (32) erstreckt.
Das Leckstrom-Detektionssystem gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Leck-Stoßstrom-Struktur (7) eine einstückige Metallstruktur mit einer Bondanschlussfläche des niederohmigen Knotens bildet.
Das Leckstrom-Detektionssystem gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, ferner umfassend: eine andere passive Brückenschaltung (11); und eine zusätzliche Leck-Stoßstrom-Struktur (9), die zwischen einer der ersten und der zweiten Ausgangs-Anschlussfläche (5a; 5b) und einer benachbarten Ausgangs-Anschlussfläche (15a; 15b) der anderen passiven Brückenschaltung (11) angeordnet ist.
Das Leckstrom-Detektionssystem gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Leck-Stoßstrom-Struktur (7) ausgebildet ist, um einen leitfähigen Pfad für den Leckstrom bereitzustellen, um durch die oberen Zweigelemente (3a; 3b) der passiven Brückenschaltung (1) zu fließen und um untere Zweigelemente (3c; 3d) der passiven Brückenschaltung (1) zu umgehen.
Ein Verfahren (600) zum Detektieren eines Leckstroms in einer passiven Brückenschaltung (1), umfassend einen ersten Zweig mit einem ersten Ausgang, der elektrisch mit einer ersten Ausgangs-Anschlussfläche (5a) verbunden ist, und einen zweiten Zweig mit einem zweiten Ausgang, der elektrisch mit einer zweiten Ausgangs-Anschlussfläche (5b) verbunden ist, das Verfahren umfassend: Senken (605) eines Leckstroms zu einer Leck-Stoßstrom-Struktur (7), die zwischen der ersten Ausgangs-Anschlussfläche (5a) und der zweiten Ausgangs-Anschlussfläche (5b) angeordnet ist, wobei die Leck-Stoßstrom-Struktur (7) mit einem niederohmigen Knoten verbunden ist und ausgebildet ist, um den Leckstrom von der passiven Brückenschaltung zu ziehen; Ziehen von Spannungen an der ersten und der zweiten Ausgangs-Anschlussfläche (5a, 5b) in eine gleiche Richtung, auf eine Bedingung hin, dass der Leckstrom durch zumindest ein Element der passiven Brückenschaltung zu der Leck-Stoßstrom-Struktur (7) fließt; Überwachen (610) im Hinblick auf eine anormale Messung, die durch den Leckstrom verursacht wird, und Ausgeben (615) eines überwachten Ergebnisses, das den Leckstrom basierend auf dem Detektieren der anormalen Messung anzeigt.
Das Verfahren (600) gemäß Anspruch 17, ferner umfassend: Sammeln mobiler Ladungsträger in einer Öffnung, die eine Oberfläche der Leck-Stoßstrom-Struktur (7) zu einer Oberfläche eines Halbleiterchips freilegt, der die passive Brückenschaltung und die Leck-Stoßstrom-Struktur (7) einlagert; und Bilden eines leitfähigen Pfades, der aus den mobilen Ladungsträgern besteht, der zumindest einen Abschnitt des Leckstroms aus dem ersten Zweig zieht und zumindest einen anderen Abschnitt des Leckstroms aus dem zweiten Zweig zieht.
Das Verfahren (600) gemäß Anspruch 17 oder 18, ferner umfassend: Berechnen einer Gleichtaktspannung der ersten und der zweiten Ausgangs-Anschlussfläche (5a; 5b); Vergleichen der berechneten Gleichtaktspannung mit dem Gleichtaktwert, der gleich einem vorbestimmten Bruchteil einer Versorgungsspannung der passiven Brückenschaltung (1) ist; und auf eine Bedingung hin, dass sich die Gleichtaktspannung von dem Gleichtaktwert um zumindest eine vorbestimmte Schwelle unterscheidet, Übertragen des überwachten Ergebnisses, das einen Fehler anzeigt.
Das Verfahren (600) gemäß einem der Ansprüche 17 bis 19, ferner umfassend: Messen eines Spannungsabfalls über ein resistives Element (R), das elektrisch mit der Leck-Stoßstrom-Struktur (7) verbundenen ist und extern zu einem Stoßstrom-Potential ist, Vergleichen des gemessenen Spannungsabfalls mit einem erwarteten Spannungsabfall; und Übertragen des überwachten Ergebnisses basierend auf einem Vergleichstest.