DE10344841B4 - Ansteuerschaltung für ein Zündelement eines Insassenschutzsystems - Google Patents

Ansteuerschaltung für ein Zündelement eines Insassenschutzsystems Download PDF

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Abstract

Ansteuerschaltung für ein Zündelement eines Insassenschutzsystems, die folgende Merkmale aufweist:
– wenigstens ein erstes steuerbares Halbleiterbauelement (HS; HS1, HS2) mit einem Steueranschluss (G) und einem ersten und zweiten Lastanschluss (D, S) und wenigstens ein zweites steuerbares Halbleiterbauelement (LS; LS1, LS2) mit einem Steueranschluss (G) und einem ersten und zweiten Lastanschluss (D, S),
– wenigstens eine erste und eine zweite Anschlussklemme (K2, K3; K21, K22, K31, K32) zum Anschließen einer Last in Reihe zu dem wenigstens einen ersten und wenigstens einen zweiten Halbleiterbauelement (HS, LS; HS1, HS2, LS1, LS2),
– wenigstens einen ersten Halbleiterchip (IC1; IC11, IC12), in dem das wenigstens eine erste Halbleiterbauelement (HS; HS1, HS2) integriert ist, und einen zweiten Halbleiterchip (IC2), in dem das wenigstens eine zweite Halbleiterbauelement (LS; LS1, LS2) integriert ist, und die auf ein gemeinsames Leadframe (LF1) oder auf separate Leadframes (LF1, LF2) aufgebracht sind,
– ein gemeinsames Gehäuse (PA), in...

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ansteuerschaltung für ein Zündelement eines Insassenschutzsystems, beispielsweise eines Airbags oder Gurtstraffers, gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
  • Eine derartige Ansteuerschaltung beispielsweise eine integrierte Ansteuerschaltung des Typs TLE16714 der Infineon Technologies AG, München, die in dem zugehörigen Datenblatt V 1.61 2001-07-13 beschrieben ist.
  • Das durch eine solche Ansteuerschaltung angesteuerte Zündelement ist beispielsweise eine pyrotechnische Zündpille, die weitere Vorgänge zur Öffnung eines Airbags oder zum Spannen eines Sicherungsgurtes einleitet. Aus Sicherheitsgründen besteht die Forderung, dass eine solche Zündpille nicht nur durch ein einziges Schalterelement von einer Versorgungsspannung getrennt sein muss, sondern dass mindestens zwei den Strom unterbrechende Elemente in dem Laststromkreis mit der Zündpille vorhanden sein müssen. Ansteuerschaltungen für solche Zündpillen müssen dazu ausgelegt sein, die Zündpille mit einem vorgegebenen Zündstrom, der beispielsweise im Bereich zwischen 1 A und 3 A liegt, für eine vorgegebene Einschaltzeit, die beispielsweise im Bereich zwischen 1 ms und 5 ms liegt, anzusteuern.
  • Bekannte Ansteuerschaltungen für solche Zündelemente, sind so aufgebaut, dass die zwei Halbleiterbauelemente bzw. Halbleiterschalter, zu denen das Zündelement in Reihe geschaltet wird, in einem gemeinsamen Halbleiterchip integriert sind. Bei mehrkanaligen Ansteuerschaltungen, wie beispielsweise der TLE6714, die zur gleichzeitigen Ansteuerung mehrerer Zündelemente geeignet sind, sind mehrere erste und zweite Halblei terschalter auf einem Chip integriert, wobei ein Zündelement über äußere Anschlüsse der integrierten Schaltung jeweils zwischen einen ersten und einen zweiten Halbleiterschalter geschaltet werden kann.
  • Diese Integration der Halbleiterschalter auf einem Halbleiterchip führt dazu, dass es bei einem schwerwiegenden Fehler auf dem Chip, beispielsweise ausgelöst durch einen unkontrollierten Einfluss von außen, zu einer unkontrollierten Aktivierung (IAD = inadvertent deployment) von Airbags oder Gurtstraffern kommen kann. Die durch die zwei in Reihe zu dem Zündelement geschalteten Halbleiterschalter eingeführte Redundanz des Systems ist insofern nicht vollständig gegeben, weil Fehler auf dem Halbleiterchip, die beispielsweise zu einem unbeabsichtigten Einschalten eines Halbleiterschalters führen können, in vielen Fällen auch zu einem unbeabsichtigten Einschalten des zweiten Halbleiterschalters führen.
  • Um diesen Nachteil zu vermeiden, ist es bekannt, zwei gleichartige integrierte Ansteuerschaltungen auf einer Schaltungsplatine vorzusehen, die eine „kreuzverkoppelte Schaltung” der Zündelemente erlauben, wie dies in 1 dargestellt ist. Mit den Bezugszeichen IC10, IC20 sind in 1 zwei identisch aufgebaute Ansteuerschaltungen bezeichnet, die jeweils einen ersten Halbleiterschalter HS10, HS11 und einen zweiten Halbleiterschalter LS10, LS11 umfassen, wobei Anschlüsse dieser Halbleiterschalter jeweils nach außen geführt sind, um über diese Anschlüsse ein Zündelement in Reihe zu den Halbleiterschaltern HS10, LS10 bzw. HS11, LS11 zu schalten. Bei einer kreuzverkoppelten Schaltung ist nun vorgesehen, zur Ansteuerung eines Zündelements Z10, Z20 Halbleiterschalter unterschiedlicher Ansteuerschaltungen zu verwenden. So ist in dem dargestellten Beispiel ein Zündelement Z10 zwischen den ersten Halbleiterschalter HS11 der Ansteuerschaltung IC20 und den zweiten Halbleiterschalter LS10 der Ansteuerschaltung IC10 geschaltet. Weiterhin ist ein zweites Zündelement Z20 zwischen den ersten Halbleiterschalter HS10 der Ansteuer schaltung IC10 und den zweiten Halbleiterschalter LS11 der Ansteuerschaltung IC20 geschaltet. Zur Ansteuerung der Halbleiterschaltung sind in den einzelnen Ansteuerschaltungen IC10, IC20 Treiberschaltungen DH10, DL10, DH11, DL11 vorhanden, die auch Schutzfunktionen für die Halbleiterschalter erfüllen können.
  • Nachteil der in 1 dargestellten Anordnung ist die vergleichsweise komplexe Verdrahtung auf der Platine, insbesondere bei Mehrkanalsystemen, bei denen mehr als zwei Zündpillen angesteuert werden sollen.
  • In der WO 97/32757 A ist eine Anordnung zum Steuern eines Rückhaltemittels beschrieben. Diese Anordnung umfasst drei in Reihe geschaltete Halbleiterleistungsschalter, von denen ein erster und ein zweiter, zwischen die ein Zündelement geschaltet werden kann, auf einem ersten Träger angeordnet sind, und von denen ein dritter auf einem zweiten Träger angeordnet ist.
  • Die DE 198 15 391 A1 beschreibt eine Diagnosevorrichtung für Fahrgastschutzsysteme. Bei dieser Vorrichtung sind jeweils parallel zu zwei in Reihe geschalteten Leistungstransistoren sogenannte Prüftransistoren geschaltet, die zur Diagnose der Leistungstransistoren dienen.
  • Die DE 101 09 620 C1 beschreibt eine Vorrichtung zur Ansteuerung von Zündkreisen eines Insassenschutzsystems. Diese Vorrichtung umfasst vier ”kreuzgekoppelte” Transistoren, von denen jeweils zwei in einem Halbleiterchip integriert sind. Ein Zündelement ist hierbei jeweils zwischen zwei Transistoren geschaltet, von denen einer auf einem ersten der Halbleiterchips und der andere auf einem zweiten der Halbleiterchips integriert ist.
  • Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine sicher funktionierende Ansteuerschaltung für ein Zündelement eines Insas senschutzsystems zur Verfügung zu stellen, das die oben genannten Nachteile nicht aufweist.
  • Dieses Ziel wird durch eine Ansteuerschaltung für ein Zündelement gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Die Ansteuerschaltung für ein Zündelement eines Insassenschutzsystems umfasst wenigstens ein erstes steuerbares Halbleiterbauelement mit einem Steueranschluss und einem ersten und zweiten Lastanschluss und wenigstens ein zweites steuerbares Halbleiterbauelement mit einem Steueranschluss und einem ersten und zweiten Lastanschluss. Die Ansteuerschaltung umfasst weiterhin wenigstens eine erste und wenigstens eine zweite Anschlussklemme zum Anschließen einer Last in Reihe zu dem wenigstens einen ersten und wenigstens einen zweiten Halbleiterbauelement. Aus Zuverlässigkeitsgründen ist nun vorgesehen, dass das wenigstens eine erste Halbleiterbauelement in wenigstens einem ersten Halbleiterchip und das wenigstens eine zweite Halbleiterbauelement in einem zweiten Halbleiterchip integriert sind, die in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sind, aus dem die wenigstens eine erste Anschlussklemme und die wenigstens eine zweite Anschlussklemme zum Anschließen des Zündelements herausgeführt sind.
  • Das Unterbringen der Halbleiterchips mit den ersten und zweiten Halbleiterschaltern in einem gemeinsamen Gehäuse vereinfacht die Verdrahtung auf einer Platine, auf der die Ansteuerschaltung zum Einsatz kommt. Das Integrieren der beiden in Reihe zu einem Zündelement zu schaltenden Halbleiterbauelemente bzw. Halbleiterschalter auf unterschiedlichen Halbleiterchips erhöht zum Einen die Zuverlässigkeit der Schaltung und ermöglicht zum Anderen, die beiden Halbleiterchips in unterschiedlichen Chip-Technologien zu realisieren, was zu einer weiteren Erhöhung der Zuverlässigkeit und darüber hinaus zu Kostenvorteilen führen kann. Während des Betriebs der Ansteuerschaltung ist eines der beiden Halbleiterbauelemente als High-Side-Schalter eingesetzt und dabei zwischen das positive Versorgungspotential und das Zündelement geschaltet. Das weitere Halbleiterbauelement dient als Low-Side-Schalter und ist mit seiner Laststrecke zwischen das Zündelement und negatives Versorgungspotential bzw. Bezugspotential geschaltet. Die Belastungen dieser beiden Halbleiterbauelemente während des Betriebs unterscheiden sich dabei erheblich, was bei Realisierung dieser beiden Halbleiterbauelemente durch die Verwendung verschiedener Chip-Technologien berücksichtigt werden kann.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass die Funktion der beiden Halbleiterbauelemente, die die Zündpille des Insassenschutzsystems ansteuern, über eine bloße Schaltfunktion hinausgehen kann. So kann insbesondere der High-Side-Schalter in bekannter Weise auch zur Regelung des die Last durchfließenden Stromes verwendet werden, und erfüllt dann die Funktion einer Stromquelle wozu dieses Halbleiterbauelement mehr als nur die zwei Betriebszustände Ein und Aus annehmen kann. Der Begriff Halbleiterschalter ist im folgenden deshalb nicht einschränkend auf ein Bauelement mit lediglich zwei Schaltzuständen zu verstehen.
  • Das High-Side-Bauelement ist dabei vorzugsweise als vertikaler Leistungs-MOSFET ausgebildet, dessen Drain-Anschluss beispielsweise durch die Rückseite des Halbleiterchips gebildet ist, in dem der Halbleiterschalter integriert ist. Derartige vertikale Leistungs-MOSFET sind beispielsweise in Stengl/Tihanyi: „Leistungs-MOSFET-Praxis” Pflaum Verlag, München, 1994 auf den Seiten 33 bis 38 beschrieben. Der Gate-Anschluss und der Source-Anschluss dieses Bauelements steht dann an der Vorderseite des Halbleiterchips zur Verfügung, wobei bei Integration mehrerer Leistungs-MOSFET in einem gemeinsamen Chip die Drain-Anschlüsse aller Halbleiterschalter gemeinsam über die Rückseite des Halbleiterchips kontaktiert werden, während an der Vorderseite Gate- und Source-Anschlüsse für die einzelnen Halbleiterschalter getrennt zur Verfügung stehen. In einem solchen Chip mit vertikalen Leistungs-MOSFET können auch Logikbauelemente in selbstisolierender Weise integriert sein. Bei einem n-leitenden MOSFET werden hierzu p-dotierte Wannen ausgehend von einer der Seiten in den Halbleiterchip eingebracht, wobei in diesen p-dotierten Wannen die Logikbauelemente realisierbar sind.
  • Das Low-Side-Bauelement bzw. der Low-Side-Schalter, der in bekannter Weise ebenfalls eine Stromregelfunktion erfüllen kann, wird vorzugsweise in BCD-Technologie realisiert. Bei dieser Technologie werden beispielsweise in einem p-dotierten Substrat ausgehend von einer der Seiten n-dotierte Wannen erzeugt, in denen die einzelnen Bauelemente realisiert werden. Während des Betriebs der Schaltung wird das p-Substrat auf das negativste in der Schaltung vorkommende Potential gelegt, um die Bauelemente in verschiedenen n-dotierten Wannen gegeneinander zu isolieren.
  • Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass mehrere erste Halbleiterschalter, die jeweils in dem ersten Halbleiterchip integriert sind, und mehrere zweite Halbleiterschalter, die jeweils in dem zweiten Halbleiterchip integ riert sind, vorhanden sind. Auf diese Weise kann eine kostengünstige mehrkanalige Ansteuerschaltung realisiert werden.
  • Bei einer Ausführungsform mit wenigstens zwei Kanälen, bei der also wenigstens zwei erste Halbleiterschalter und wenigstens zwei zweite Halbleiterschalter vorhanden sind, ist vorgesehen, dass wenigstens einer der ersten Halbleiterschalter und wenigstens ein anderer der ersten Halbleiterschalter in unterschiedlichen Halbleiterchips integriert sind, die in dem gemeinsamen Gehäuse zusammen mit dem zweiten Halbleiterchip integriert sind. Unter der Annahme, dass die in dem zweiten Halbleiterchip integrierten zweiten Halbleiterschalter Low-Side-Schalter sind, die bei Betrieb der Schaltung zwischen einem jeweiligen Zündelement und Bezugspotential liegen, besteht bei einer solchen Ausführungsform die Möglichkeit, zwei verschiedene Versorgungspotentiale für die einzelnen Zündelemente vorzusehen, nämlich ein erstes Versorgungspotential für einen ersten Kanal mit dem einen der ersten Halbleiterschalter und ein zweites Versorgungspotential für einen zweiten Kanal mit dem anderen der ersten Halbleiterschalter.
  • Vorzugsweise ist der wenigstens eine erste Halbleiterchip auf eine erste elektrisch leitende Trägerplatte und der zweite Halbleiterchip auf eine zweite elektrisch leitende Trägerplatte aufgebracht, wobei die elektrisch leitenden Trägerplatten beabstandet zueinander auf einer elektrisch isolierenden Platte angeordnet sind. Beinhaltet der wenigstens eine erste Halbleiterchip einen vertikalen Leistungs-MOSFET, besteht bei dieser Ausführungsform die Möglichkeit, die Rückseite dieses ersten Halbleiterchips elektrisch leitend auf die Trägerplatte aufzubringen, so dass die Trägerplatte eine Kontaktierung des Drain-Anschlusses des oder der in dem ersten Halbleiterchip integrierten Leistungs-MOSFET ermöglicht. Ist der zweite Halbleiterchip in BCD-Technologie realisiert, bei der das Halbleitersubstrat auch während des Betriebs auf dem negativsten in der Schaltung vorkommenden Potential liegen muss, so kann bei dieser Ausführungsform dieses Halblei tersubstrat über die zweite Trägerplatte auf einfache Weise auf Bezugspotential gelegt werden, um dieses Erfordernis zu erfüllen.
  • Zum Schutz vor äußeren Einflüssen ist die Anordnung mit den Halbleiterchips und den Trägerplatten von einem elektrisch isolierenden Gehäuse umgeben, aus dem lediglich Anschlüsse zum Anschließen eines oder mehrerer Zündelemente und Anschlüsse für Signaleingänge oder Signalausgänge herausragen.
  • Vorzugsweise umfasst die Ansteuerschaltung eine auf einem der Halbleiterchips integrierte Schnittstellenschaltung zur Zuführung eines Ansteuersignals für die Halbleiterschalter. Diese Schnittstelenschaltung ist insbesondere als Seriell-Parallel-Schnittstelle (SPI = Serial-Parallel-Interface) ausgebildet, die aus einem seriellen Ansteuersignal mehrere parallele Ansteuersignale für die Halbleiterschalter bereitstellt, und zwar sowohl für die Halbleiterschalter, die sich auf dem selben Halbleiterchip wie die Schnittstellenschaltung befinden, als auch für die Halbleiterschalter, die sich auf dem anderen Halbleiterchip oder den anderen Halbleiterchips befinden. Diese Ausführungsform bieten den Vorteil, dass das Gehäuse der Ansteuerschaltung nur einen Eingang zur Zuführung eines Ansteuersignals aufweisen muss, während die Zuführung der Ansteuersignale zu den einzelnen Halbleiterschaltern gehäuseintern erfolgt.
  • Aus Sicherheitsgründen ist bei einer Ausführungsform vorgesehen, dass dem wenigstens einen anderen Halbleiterchip, auf dem die Schnittstellenschaltung nicht angeordnet ist, ein Freigabesignal für die auf diesem Halbleiterchip angeordneten Halbleiterschalter zugeführt ist. Auf diesem Halbleiterchip sind dabei Logikbauelemente vorgesehen, die die von der Schnittstellenschaltung gelieferten Ansteuersignale für die auf dem Chip angeordneten Halbleiterschalter und das Freigabesignal miteinander verknüpfen, und die sicherstellen, dass eine Ansteuerung der Halbleiterschalter auf diesem Chip nur erfolgen kann, wenn das Freigabesignal einen vorgegebenen Pegel aufweist.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass in Reihe zu dem wenigstens einen ersten Halbleiterschalter eine Diode geschaltet ist, die im Betrieb der Ansteuerschaltung einen Strom von dem Zündelement in Richtung der Spannungsversorgung verhindert. Diese Diode ist in einem dritten Halbleiterchip integriert, der in dem gemeinsamen Gehäuse mit dem wenigstens einen ersten Halbleiterchip und dem zweiten Halbleiterchip untergebracht ist. Bei einer Ausführungsform ist dabei vorgesehen, dass der wenigstens eine erste Halbleiterchip und der dritte Halbleiterchip auf eine gemeinsame Leiterplatte aufgebracht sind, die den wenigstens einen ersten Halbleiterschalter und die Diode elektrisch leitend miteinander verbindet. In diesem Fall sind der wenigstens eine erste Halbleiterschalter und die Diode als vertikale Bauelemente ausgebildet, also als Bauelemente, bei denen eine Seite des Halbleiterchips, in dem die Bauelemente integriert sind, einen Bauelementanschluss bildet, wobei die Chips mit dieser Seite auf den leitenden Träger aufgebracht sind.
  • Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand von Figuren näher erläutert.
  • 1 zeigt eine Ansteuerschaltung nach dem Stand der Technik, die zwei identisch aufgebaute kreuzverkoppelte Schaltungskomponenten umfasst.
  • 2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ansteuerschaltung auf Schaltungsebene.
  • 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ansteuerschaltung auf Schaltungsebene.
  • 4 zeigt eine Draufsicht auf ein Schaltungsmodul mit zwei Halbleiterchips, in denen eine Schaltung gemäß 3 integriert ist.
  • 5 zeigt das Modul gemäß 4 in Seitenansicht.
  • 6 zeigt eine Abwandlung der in 3 dargestellten Schaltung auf Schaltungsebene.
  • 7 zeigt eine Draufsicht auf ein Halbleitermodul mit zwei Halbleiterchips, in dem die Schaltung gemäß 6 integriert ist.
  • 8 zeigt eine Weiterbildung der Schaltung gemäß 2, die zusätzlich eine Verpolschutzdiode umfasst.
  • 9 zeigt eine Weiterbildung der Schaltung gemäß 3 mit Verpolschutzdiode.
  • 10 zeigt in Draufsicht auf ein Halbleitermodul mit drei Halbleiterchips, in dem eine Ansteuerschaltung gemäß 9 integriert ist.
  • 11 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Halbleitermoduls in Draufsicht, in dem eine Schaltung gemäß 3 integriert ist.
  • 12 zeigt ein Beispiel einer Schaltungsanordnung in BCD-Technologie.
  • 13 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Halbleiterchips mit einem vertikalen Leistungs-MOSFET und einer auf dem Chip angeordneten Logikschaltung.
  • 14 zeigt eine Draufsicht auf ein Halbleitermodul, bei dem beide Halbleiterchips in BCD-Technologie ausgeführt sind.
  • In den Figuren bezeichnen, sofern nicht anders angegeben, gleiche Bezugszeichen gleiche Teile mit gleicher Bedeutung.
  • 1 zeigt auf Schaltungsebene ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ansteuerschaltung, die einen im Betrieb als High-Side-Schalter dienenden ersten Halbleiterbauelement bzw. Halbleiterschalter HS und einen im Betrieb als Low-Side-Schalter dienenden zweiten Halbleiterbauelement bzw. Halbleiterschalter LS umfasst. Die Halbleiterschalter HS, LS sind jeweils als Transistoren, in dem Beispiel als n-Kanal-MOSFET ausgebildet, deren Drain- und Source-Anschlüsse die Lastanschlüsse der Halbleiterschalter HS, LS und deren Gate-Anschlüsse die Ansteueranschlüsse bilden. Die Laststrecke D-S des ersten Halbleiterschalters HS ist zwischen eine erste Anschlussklemme K1 zum Anschließen eines Versorgungspotentials Vbb und eine zweite Anschlussklemme K2 zum Anschließen eines in 2 gestrichelt dargestellten Zündelements Z geschaltet. Die Laststrecke D-S des zweiten Halbleiterschaltelements LS ist zwischen eine dritte Anschlussklemme K3 zum Anschließen des Zündelements Z und eine vierte Anschlussklemme K4 zum Anschließen an ein negatives Versorgungspotential bzw. Bezugspotential GND geschaltet. Die beiden Halbleiterschalter HS, LS sind in unterschiedlichen, in 2 strichpunktiert dargestellten Halbleiterchips IC1, IC2 integriert, wobei die beiden Halbleiterchip IC1, IC2 in einem gemeinsamen Gehäuse PA untergebracht sind, das in 2 gestrichelt dargestellt ist. Zur Ansteuerung der Halbleiterschalter HS, LS sind jeweils Steuerschaltungen 1, 2 vorgesehen, die die Halbleiterschalter HS, LS jeweils nach Maßgabe von Ansteuersignalen S1, S2 ansteuern, um hierdurch das Zündelement Z zünden zu können. Die Erzeugung der Ansteuersignale S1, S2 kann auf beliebige Weise erzeugt werden. Bei dem Ausführungsbeispiel in 2 sind die Ansteuersignale S1, S2 den Steuerschaltungen 1, 2 jeweils von außen zugeführt. In einer in 2 nicht näher dargestellten, nachfolgend jedoch noch erläuterten Weise besteht auch die Möglichkeit, ein oder mehrere Ansteuer signale für die beiden Halbleiterschalter nur einer Steuerschaltung auf einem Chip IC1 oder IC2 zuzuführen und das Ansteuersignal für den Halbleiterschalter auf dem jeweils anderen Chip gehäuseintern, beispielsweise über Bonddrähte, weiterzuleiten.
  • Die Funktion des High-Side-Schalters HS und des Low-Side-Schalters LS kann über eine bloße Schalterfunktion hinausgehen. So können sowohl der High-Side-Schalter HS als auch der Low-Side-Schalter LS Bestandteil einer für diesen Anwendungszeck grundsätzlich bekannten, und daher nicht näher dargestellten Stromregelanordnung sein, die zur Ansteuerung des Zündelements Z den das Zündelements Z durchfließenden Strom auf einen spezifizierten, für ein Zünden des Zündelements Z erforderlichen Strom regelt. Zur Regelung dieses Stromes wird der Laststrom durch den jeweiligen Transistor HS, LS ermittelt und der Ansteuerschaltung 1, 2 zugeführt, was in 2 gestrichelt dargestellt ist. Die Stromerfassung kann dabei auf beliebige Weise, insbesondere unter Verwendung eines nicht näher dargestellten Strommesstransistors (Sense-Transistor) erfolgen.
  • Der Vorteil einer Integration der beiden Halbleiterschalter HS, LS auf unterschiedlichen Halbleiterchips IC1, IC2 besteht darin, dass durch die Trennung der integrierten Schaltungen eine erhöhte Zuverlässigkeit erreicht wird. Außerdem besteht die Möglichkeit, die Halbleiterschalter HS, LS in unterschiedlichen Halbleitertechnologien zu realisieren, um dadurch den unterschiedlichen Anforderungen an den High-Side-Schalter HS und den Low-Side-Schalter LS während des Betriebs gerecht zu werden. So besteht beispielsweise die Möglichkeit, den High-Side-Schalter in hinlänglich bekannter Weise als vertikalen Leistungs-MOSFET zu realisieren, wobei auf demselben Chip die Steuerschaltung 1 integriert werden kann. Selbstverständlich besteht auch die Möglichkeit die Steuerschaltung 1 in einem separaten Chip zu integrieren und diese in Chip-On-Technologie auf den Halbleiterchip mit dem Leistungs-MOSFET aufzubringen. Der Low-Side-Schalter LS wird vorzugsweise in der hinlänglich bekannten BCD-Technologie realisiert, wobei in diesem Fall ebenfalls die Möglichkeit besteht, den Leistungs-MOSFET und Logikbauelemente auf einem gemeinsamen Chip zu integrieren.
  • 12 zeigt schematisch einen Halbleiterchip mit Schaltungskomponenten, die in BCD-Technologie realisiert sind. Der Chip umfasst einen Halbleiterkörper 300 der eine p-Grunddotierung aufweist. Ausgehend von einer Vorderseite 310 sind in diesen Halbleiterkörper 300 n-dotierte Wannen 301 eingebracht, in denen sowohl laterale Logikbauelemente als auch laterale und vertikale Leistungsbauelemente realisierbar sind. Als Beispiel zeigt 12 einen lateralen MOS-Transistor, der in einer der n-dotierten Wannen 301 ausgebildet ist. Dieser Transistor umfasst eine p-dotierte Body-Zone 302, in der eine n-dotierte Source-Zone 304 angeordnet ist, die durch einen Source-Anschluss kontaktiert ist. Beabstandet zu der Source-Zone ist eine n-dotierte Drain-Zone 303 in der n-Wanne 301 angeordnet. Isoliert gegenüber dem Halbleiterkörper 300 und benachbart zu der Body-Zone 302 ist eine Gate-Elektrode 305 zur Steuerung eines Kanals zwischen der Source-Zone 304 und der die Drift-Zone des Bauelements bildenden Wanne 301 vorhanden. Bei einem nicht näher dargestellten vertikalen Leistungsbauelement in BCD-Technologie wird eine der Anschlusszonen, beispielsweise eine Drain-Zone bei einem MOSFET durch eine vergrabene Halbleiterschicht gebildet, die an einer Stelle an die Vorderseite geführt ist.
  • In entsprechender Weise können in den n-dotierten Wannen beliebige Bipolar-Schaltungsstrukturen, CMOS-Schaltungsstrukturen oder DMOS-Schaltungsstrukturen realisiert werden.
  • 13 zeigt schematisch einen Halbleiterchip mit einem vertikalen Leistungs-MOSFET und auf dem Chip integrierte Logikbauelemente. Der Chip umfasst einen Halbleiterkörper 400 mit einem Halbleitersubstrat 401 und einer darauf aufgebrachten schwächer dotierten Halbleiterschicht 402. In diese Halbleiterschicht 402 sind ausgehend von einer Vorderseite Body-Zonen 403 eines zu der Halbleiterschicht 402 komplementären Leitungstyps eingebracht sind. Bei einem n-leitenden MOSFET sind das Substrat 401 und die Halbleiterschicht 402 n-leitend, während die Body-Zonen 403 p-leitend sind. In diese Body-Zonen 403 sind komplementär zu den Body-Zonen 403 dotierte Source-Zonen 404 eingebracht, die durch eine Source-Elektrode 424 kontaktiert sind. Isoliert gegenüber dem Halbleiterkörper 400 sind Gate-Elektroden 406 vorhanden, die benachbart zu den Body-Zonen 403 angeordnet sind, um in den Body-Zonen 403 einen leitenden Kanal zwischen den Source-Zonen 404 und der die Driftstrecke des Bauelements bildenden Halbleiterschicht 402 zu steuern. Bei leitend angesteuerter Gate-Elektrode 406 fließt bei dem Bauelement ein Strom im Wesentlichen in vertikaler Richtung, wobei das Halbleitersubstrat 401 den Drain-Anschluss des Bauelements bildet. Das Bauelement ist zellenartig aufgebaut und umfasst eine Vielzahl gleichartig aufgebauter und parallel geschalteter Transistorzellen.
  • Beabstandet zu dem Zellenfeld sind in dem Halbleiterchip Logikbauelemente integriert, die in komplementär zu der Halbleiterschicht 402 dotierten Wannen 410 angeordnet sind. 13 zeigt beispielhaft zwei in einer solchen Wanne 410 integrierte komplementäre Transistoren. Ein erster Transistor umfasst in lateraler Richtung beabstandet zueinander angeordnete Drain- und Source-Zonen 414, 415, die komplementär zu der Wanne 410 dotiert sind. Ein leitender Kanal zwischen Source-Zone und Drain-Zone 415, 414, wird durch eine oberhalb des Halbleiterkörpers angeordnete Gate-Elektrode 430 gesteuert.
  • Ein weiterer Transistor ist in einer komplementär zu der Wanne 410 dotierten Wanne 411 angeordnet, wobei dieser Transistor komplementär zu den Source- und Drain-Zonen des ersten Transistors Source- und Drain-Zonen 413, 412 aufweist, die in lateraler Richtung beabstandet zueinander angeordnet sind. Ein leitender Kanal zwischen diesen Source- und Drain-Zonen 413, 412 wird durch eine Gate-Elektrode 431 gesteuert.
  • In entsprechender Weise sind beliebig weitere Bipolar- oder CMOS-Strukturen auf diesem Halbleiterchip zur Erzeugung einer Logikstruktur integrierbar.
  • 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ansteuerschaltung, die in dem Beispiel als zweikanalige Schaltung realisiert ist, die also zwei erste Halbleiterschalter HS1, HS2 in einem ersten Halbleiterchip IC1 und zwei zweite Halbleiterschalter LS1, LS2 in einem zweiten Halbleiterchip IC2 aufweist. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Halbleiterschalter HS1, HS2, LS1, LS2 als n-Kanal-MOSFET ausgebildet. Die Drain-Source-Strecken der als High-Side-Schalter eingesetzten ersten Halbleiterschalter HS1, HS2 sind zwischen eine erste Anschlussklemme K1, an die die Drain-Anschlüsse der MOSFET HS1, HS2 gemeinsam angeschlossen sind, und zwischen jeweils einen von zwei zweiten Anschlussklemmen K21, K22 geschaltet, wobei der Source-Anschluss je eines der Halbleiterschalter HS1, HS2 an einen dieser Anschlüsse K21, K22 angeschlossen ist. Diese Anschlüsse K21, K22 dienen zum Anschließen von Zündelementen Z1, Z2, die in 3 gestrichelt dargestellt sind. Die Drain-Source-Strecken der Low-Side-MOSFET LS1, LS2 sind zwischen eine vierte Anschlussklemme K4 und je einen von zwei dritten Anschlussklemmen K31, K32 geschaltet, wobei die Drain-Anschlüsse D der MOSFET LS1, LS2 jeweils an einen der dritten Anschlüsse K31, K32 angeschlossen sind. Diese dritten Anschlüsse K31, K32 dienen zum Anschließen der Zündelemente Z1, Z2 derart, dass jeweils ein Zündelement in Reihe zu einem der ersten Halbleiterschalter HS1, HS2 und einem der zweiten Halbleiterschalter LS1, LS2 geschaltet ist. Wie in 3 schematisch dargestellt ist, sind die erste und vierte Anschlussklemme K1, K4 zum Anschließen eines Versorgungspotentials bzw. Bezugspotentials und die zweiten und dritten An schlussklemmen K21, K22, K31, K32 zum Anschließen der Zündelemente Z1, Z2, aus einem gestrichelt dargestellten Gehäuse PA, das die beiden Halbleiterchips IC1, IC2 umgibt, herausgeführt.
  • Zur Ansteuerung der einzelnen Halbleiterschalter HS1, HS2, LS1, LS2 sind jeweils Steuerschaltungen 10, 20 auf den Halbleiterchips IC1, IC2 vorgesehen. Die Steuerschaltung 20 auf dem zweiten Halbleiterchip IC2 umfasst dabei eine Schnittstellenschaltung 24, die eingangsseitig an einen aus dem Gehäuse PA herausgeführten Eingangsanschluss IN2 zum Zuführen eines Ansteuersignals Sin2 angeschlossen ist. Diese Schnittstellenschaltung 24 ist als Seriell-Parallel-Schnittstelle (SPI) ausgebildet, die dazu dient, ein Ansteuersignal Sin2, das die Ansteuerinformationen für die einzelnen Halbleiterschalter HS1, HS2, LS1, LS2 in seriell kodierter Weise umfasst, in parallele Ansteuersignale S11, S12, S21, S22 für die einzelnen Halbleiterschalter HS1, HS2, LS1, LS2 umzusetzen. Derartige SPI-Schnittstellen sind hinlänglich bekannt, so dass es diesbezüglich keiner weiteren Ausführungen bedarf. Die Schnittstellenschaltung 24 stellt sowohl Ansteuersignale S21, S22 für die Low-Side-Schalter LS1, LS2 auf dem selben Chip IC2 als auch Ansteuersignale S11, S12 für die High-Side-Schalter HS1, HS2 auf dem anderen Chip IC1 zur Verfügung, wobei die letzteren Ansteuersignale S11, S12 gehäuseintern zu dem Chip IC1 übertragen werden, wie nachfolgend anhand von 4 noch erläutert werden wird. Zur Übertragung dieser Signale weisen der Chip IC2 mit der Schnittstellenschaltung 24 und der andere Chip IC1 Anschlüsse 201, 202, 101, 102 auf, über die ein Signalaustausch zwischen den beiden Chips IC1, IC2 stattfinden kann.
  • Zur Umsetzung der von der Schnittstellenschaltung 24 gelieferten Ansteuersignale S21, S22, S11, S12 auf für die Ansteuerung der jeweiligen Halbleiterschalter LS1, LS2, HS1, HS2 geeignete Pegel sind jeweils Treiberschaltungen 21, 22, 11, 12 vorgesehen, die den Ansteueranschlüssen G der Halbleiterschalter HS1, HS2, LS1, LS2 vorgeschaltet sind.
  • 4 zeigt eine Draufsicht auf ein Halbleitermodul mit zwei Halbleiterchips IC1, IC2, in dem eine Ansteuerschaltung gemäß 3 integriert ist. Zum besseren Verständnis tragen dabei gleiche Funktionselemente gleiche Bezugszeichen. 5 zeigt das Halbleitermodul gemäß 4 in Seitenansicht.
  • Die beiden Halbleiterchips IC1, IC2 sind jeweils mit Ihrer Rückseite auf einen elektrisch leitenden Träger bzw. Leadframe aufgebracht, wobei diese Träger LF1, LF2 auf einer elektrisch isolierenden Trägerplatte TR, beispielsweise einem Keramiksubstrat angeordnet sein kann, das in den 4 und strichpunktiert dargestellt ist. Die Anordnung mit dem elektrisch isolierenden Träger TR und den elektrisch leitenden Trägers LF1, LF2 kann dann als sogenanntes DCB-Substrat (DCB = Direct-Copper-Bonding) ausgebildet sein.
  • Bei dem Halbleitermodul gemäß der 4 und 5 sind die ersten Halbleiterschalter (HS1, HS2 in 3) als vertikale Leistungs-MOSFET ausgebildet, die einen gemeinsamen Drain-Anschluss aufweisen, der durch die Rückseite des ersten Halbleiterchips IC1 gebildet ist. Zur Kontaktierung dieser Drain-Anschlüsse ist ein Anschlussbein K1 vorhanden, das in dem Beispiel einstückig an dem Leadframe LF1 angeordnet ist. Bei Verwendung eines DCB-Substrates können der Leadframe LF1 und das Anschlussbein K1 in nicht dargestellter Weise auch getrennt voneinander ausgebildet und dann mittels eines Bonddrahtes verbunden sein. Das Anschlussbein K1 ragt, wie auch die im Folgenden noch beschriebenen Anschlussbeine aus dem Gehäuse PA heraus, das aus einem elektrisch isolierenden Material besteht und das die Anordnung mit den Halbleiterchips IC1, IC2 und den Leadframes LF1, LF2 umgibt. An der dem Leadframe LF1 abgewandten Vorderseite des ersten Halbleiterchips IC1 sind mehrere Anschlusskontakte 201–222 vorhanden, wobei Anschlusskontakte 221, 222 zur Kontaktierung der Sour ce-Anschlüsse S der ersten Halbleiterschalter HS1, HS2 dienen. Diese Source-Anschlüsse sind über Bonddrähte an zwei Anschlussbeine K21, K22 angeschlossen, die die zweiten Anschlussklemmen des Halbleitermoduls bilden. Die weiteren Anschlussflächen 101, 102 dienen zum Empfangen der Ansteuersignale von dem zweiten Chip IC2, wie anhand von 3 bereits erläutert wurde.
  • Der zweite Halbleiterchip IC2 ist vorzugsweise in BCD-Technologie realisiert. Die Rückseite dieses Halbleiterchips IC2 ist über den Leadframe LF2 an ein die vierte Anschlussklemme K4 repräsentierendes Anschlussbein angeschlossen, das in dem Beispiel einstückig an dem Leadframe angeformt ist und an welches während des Betriebs Bezugspotential GND gelegt wird. Hierdurch ist sichergestellt, dass das Halbleitersubstrat des zweiten Halbleiterchips IC2 stets auf dem negativsten in der Schaltung vorkommenden Potential liegt. An der dem zweiten Leadframe LF2 abgewandten Vorderseite des zweiten Halbleiterchips sind mehrere Anschlussflächen vorhanden. Anschlussflächen 131, 132 bilden dabei Drain-Anschlüsse der in dem Halbleiterchip IC2 integrierten MOSFET. Diese Anschlussflächen 131, 132 sind an Anschlussbeine angeschlossen, die die dritten Anschlussklemmen K31, K32 des Halbleitermoduls bilden.
  • An der Vorderseite des Halbleiterchips IC2 sind weiterhin Anschlussflächen 121, 122 für die Source-Anschlüsse der MOSFET (LS1, LS2 in 3) vorhanden. Diese Source-Anschlüsse 121, 122 sind unmittelbar auf den zweiten Leadframe LF2 gebondet, und liegen währen des Betriebs über die vierte Anschlussklemme K4 somit auf Bezugspotential. Weiterhin sind Anschlussflächen 201, 202 vorhanden, die zur Signalübertragung der in dem zweiten Chip IC2 erzeugten Ansteuersignale S11, S12 für die Halbleiterschalter HS1, HS2 auf dem ersten Halbleiterchip IC1 dienen. Zur Zuführung des seriellen Ansteuersignals Sin2 ist eine weitere Anschlussfläche 130 vorhanden, die an ein weite res Anschlussbein IN2 gekoppelt ist, das den Signaleingang des Halbleitermoduls bildet.
  • Selbstverständlich ist die in den 3 bis 5 dargestellte Ansteuerschaltung auf einfache Weise auf mehr als zwei Kanäle erweiterbar, indem weitere erste und zweite Halbleiterschalter und entsprechende Treiberschaltungen zur Verfügung gestellt werden, und indem die Schnittstellenschaltung dazu ausgebildet ist, eine für die Anzahl der Halbleiterschalter entsprechende Anzahl Ansteuersignale aus dem Eingangssignal zur Verfügung zu stellen.
  • Neben dem zweiten Halbleiterchip IC2 kann bezugnehmend auf 14 auch der erste Halbleiterchip IC1 in BCD-Technologie ausgebildet sein. Die Drain-Anschlüsse der in dem Halbleiterchip IC1 ausgebildeten MOSFET sind dabei über Anschlusskontakte 231, 232 an der Vorderseite des Halbleiterchips IC1 kontaktierbar, wobei diese Anschlusskontakte 231, 232 in dem Beispiel über Bonddrähte an das den gemeinsamen Drain-Anschluss des Bauelements repräsentierende Anschlussbein K1 angeschlossen sind. Selbstverständlich kann auch ein Anschlussbein pro Drain-Anschluss vorgesehen werden, und abhängig vom internen Aufbau des Chips IC1 kann als gemeinsamer Drain-Anschluss für die integrierten MOSFET gegebenenfalls auch nur ein Anschlusskontakt vorgesehen sein.
  • Der erste Halbleiterchips IC1 ist zusammen mit dem zweiten Halbleiterchip IC2 auf einem gemeinsamen Leadframe LF2 angeordnet. Dieser Leadframe LF2 ist in erläuterter Weise über das Anschlussbein K4 an Bezugspotential GND gelegt, um sicher zu stellen, dass die Halbleitersubstrate des ersten und zweiten Halbleiterchips IC1, IC2 stets auf dem negativsten in der Schaltung vorkommenden Potential liegt. Bei der zuvor erläuterten Ansteuerschaltung werden die Ansteuersignale für alle Halbleiterschalter HS1, HS2, LS1, LS2 durch die Schnittstellenschaltung 24 aus dem Eingangssignal Sin2 zur Verfügung gestellt, wobei die Ansteuersignale für die Halbleiterschalter HS1, HS2 auf den anderen Halbleiterchip IC1 gehäuseintern über Verbindungsleitungen, insbesondere Bonddrähte, zwischen Anschlussflächen 201, 101 bzw. 202, 102 der Halbleiterchips IC2, IC1 übertragen werden.
  • Aus Sicherheitsgründen ist bei einem in 6 dargestellten Ausführungsbeispiel vorgesehen, dem ersten Halbleiterchip IC1, auf dem die Schnittstellenschaltung 24 nicht angeordnet ist, ein Freigabesignal Sin1 an einer Eingangsklemme IN1 zuzuführen, wie nachfolgend erläutert ist. Die übrigen Teile der Schaltung gemäß 6 entsprechen denen der Schaltung gemäß 3, so dass diese zur Vermeidung von Wiederholungen nicht nochmals beschrieben werden.
  • Die Steuerschaltung 10 auf dem ersten Halbleiterchip IC1 der Schaltungsanordnung in 6 umfasst Verknüpfungselemente 18, 19, mittels derer jeweils eines der von der Schnittstellenschaltung 24 gelieferten Ansteuersignale S11, S12 und das Freigabesignal Sin1 verknüpft wird. Die Verknüpfungselemente 18, 19 sind dabei so ausgebildet, dass sie an ihrem Ausgang ein Signal bereitstellen, bei dem der jeweilige erste Halbleiterschalter HS1, HS2 sperrt, wenn das Freigabesignal Sin1 einen vorgegebenen ersten Pegel aufweist. Weist das Freigabesignal Sin2 einen vorgegebenen zweiten Pegel auf, der die Halbleiterschalter HS1, HS2 zur Ansteuerung freigibt, so lassen die Verknüpfungselemente 18, 19 die Ansteuersignale 511, S12 zur Ansteuerung der Halbleiterschalter HS1, HS2 passieren. Als Beispiel sei angenommen, dass die ersten Halbleiterschalter HS1, HS2 bei einem High-Pegel des Freigabesignals Sin1 freigegeben werden und dass die High-Side-Schalter HS1, HS2 bei einem High-Pegel des Ausgangssignals der Verknüpfungsschaltungen 18, 19 bzw. der Ansteuersignale S11, S12 leiten sollen. In diesem Fall sind die Verknüpfungselemente 18, 19 als UND-Glieder ausgebildet.
  • 7 zeigt ein Halbleitermodul mit zwei Halbleiterchips IC1, IC2, in dem die Schaltung gemäß 6 integriert ist.
  • Dieses Halbleitermodul unterscheidet sich von dem in den 4 und 5 dargestellten Halbleitermodul durch eine zusätzliche Anschlussfläche 230 des ersten Halbleiterchips IC1 und durch ein zusätzliches Anschlussbein IN1 zur Zuführung des Freigabesignals Sin1, wobei dieses Anschlussbein IN1 an die Anschlussfläche 230 angeschlossen ist, die intern in dem Halbleiterchip IC1 an die Verknüpfungselemente gekoppelt ist.
  • Es gibt Anwendungsschaltungen, in denen Ansteuerschaltungen für Zündelemente eingesetzt werden und bei denen ein Stromfluss von dem Zündelement in Richtung des Versorgungspotentials verhindert werden müssen. Da die üblicherweise als High-Side-Schalter verwendeten Leistungs-MOSFET wegen des internen Kurzschlusses von Source-Gebiet und Body-Gebiet eine integrierte Rückwärtsdiode aufweisen, können diese High-Side-Schalter den Stromfluss von dem Zündelement zu dem Versorgungspotential nicht verhindern.
  • Abhilfe schafft hier eine Diode D1, die bezugnehmend auf die Ausführungsbeispiele in den 8 und 9 zwischen die erste Anschlussklemme K1 für Versorgungspotential Vbb und den bzw. die ersten Halbleiterschalter HS, HS1, HS2 geschaltet ist. Die Schaltungsanordnung gemäß 8 entspricht im Übrigen der Schaltungsanordnung gemäß 3 und die Schaltungsanordnung gemäß 9 entspricht im Übrigen der Schaltungsanordnung gemäß 3, so dass auf wiederholende Ausführungen verzichtet wird.
  • Die Diode D1 ist in beiden Fällen jeweils so geschaltet, dass deren Anodenanschluss an die erste Anschlussklemme K1 angeschlossen ist, während der Kathodenanschluss an dem Drain-Anschluss des bzw. der als High-Side-Schalter dienenden Leistungs-MOSFET HS, HS1, HS2 angeschlossen ist.
  • Die Diode D1 ist dabei in einem dritten Leiterchip IC3 integriert, der gemeinsam mit dem ersten Halbleiterchip IC1 und dem zweiten Halbleiterchip IC2 in dem gemeinsamen Gehäuse PA untergebracht ist.
  • 10 zeigt in Draufsicht ein Halbleitermodul mit drei Halbleiterchips IC1, IC2, IC3, in denen die Schaltungsanordnungen gemäß 9 integriert ist. Dieses Halbleitermodul gemäß 10 unterscheidet sich von dem den in den 4 und 5 dargestellten dadurch, dass der dritte Halbleiterchip IC3 vorhanden ist, der gemeinsam mit dem ersten Halbleiterchip IC1 auf dem ersten Leadframe LF1 aufgebracht ist. Die in dem dritten Halbleiterchip IC3 integrierte Diode D3 ist als vertikale Diode ausgebildet, wobei die dem Leadframe LF1 zugewandte Rückseite des Halbleiterchips IC3 den Kathodenanschluss der Diode D1 bildet. Da die Rückseite des ersten Halbleiterchips IC1 den gemeinsamen Drain-Anschluss der in diesem Halbleiterchip IC1 integrierten Leistungs-MOSFET bildet, ist der Kathodenanschluss der Diode unmittelbar über den Leadframe LF1 an den Drain-Anschluss der High-Side-MOSFET (HS1, HS2 in 9) angeschlossen. Das die erste Anschlussklemme repräsentierende Anschlussbein K1, an das im Betrieb das positive Versorgungspotential Vbb angelegt wird, ist bei dem Modul gemäß 10 mit der Vorderseite des dritten Halbleiterchips IC3 verbunden, die den Anodenanschluss der in dem Halbleiterchip IC3 integrierten Diode bildet. Im Übrigen entspricht der Aufbau des Halbleitermoduls gemäß 10 dem Aufbau des Halbleitermoduls in den 4 und 5, so dass auf wiederholende Ausführungen hier verzichtet wird.
  • 11 zeigt eine Abwandlung des in den 4 und 5 dargestellten Halbleitermoduls zur Realisierung einer Schaltung gemäß 3. Dieses Halbleitermodul unterscheidet sich von dem bisher erläuterten Halbleitermodul dadurch, dass zwei Halbleiterchips IC11, IC12, in denen jeweils ein Teil der ersten Halbleiterschalter integriert ist, vorhanden sind. Der zweite Halbleiterchip IC2 mit den zweiten Halbleiterschaltern LS1, LS2 ist entsprechend der zuvor erläuterten zweiten Halbleiterchips IC2 ausgebildet. Die in den beiden ersten Halb leiterchips IC11, IC12 integrierten Halbleiterschalter sind als vertikale Leistungs-MOSFET ausgebildet, so dass die Drain-Anschlüsse dieser Bauelemente jeweils durch die Rückseite der Halbleiterchips IC11, IC12, gebildet sind, die auf elektrisch leitende Leadframes LF11, LF12 aufgebracht sind. An den den Leadframes LF11, LF12 abgewandten Vorderseiten der Halbleiterchips befinden sich jeweils Source-Anschlussflächen 221, 222, die in nicht näher dargestellter Weise an Anschlussbeine angeschlossen sind, sowie Anschlussflächen zum Zuführen der Ansteuersignale S11, S12 von dem zweiten Halbleiterchip IC2. Der Vorteil des Aufteilens der ersten Halbleiterschalter HS1, HS2 auf zwei oder mehr Halbleiterchips IC11, IC12 besteht darin, dass die beiden ersten Halbleiterchips IC11, IC12 mit unterschiedlichen Versorgungspotentialen Vbb11, Vbb12 über deren Leadframes LF11, LF12 versorgt werden können, um auf diese Weise Laststromkreise für Zündelemente mit unterschiedlichen Versorgungsspannungen bereitstellen zu können.
    • D
    Drain-Anschluss
    D1
    Diode
    DH10, DH11
    Steuerschaltungen
    DL10, DL11
    Steuerschaltungen
    G
    Gate-Anschluss
    GND
    Bezugspotentiale
    HS1, HS2
    erste Halbleiterschalter, High-Side-Schalter
    HS10, HS11
    erste Halbleiterschalter, High-Side-Schalter
    IC1
    erster Halbleiterchip
    IC10, IC20
    Ansteuerschaltungen
    IC11, IC12
    Halbleiterchips
    IC2
    zweiter Halbleiterchip
    IC3
    dritter Halbleiterchip
    IN1
    Freigabesignaleingang
    IN2
    Ansteuersignaleingang
    K1
    erste Anschlussklemme
    K2, K21, K22
    zweite Anschlussklemmen
    K3, K31, K32
    dritte Anschlussklemmen
    K4
    vierte Anschlussklemme
    LF1, LF2
    elektrisch leitende Träger, Leadframes
    LF11, LF12
    Leadframes
    LS1, LS2
    zweite Halbleiterschalter, Low-Side-Schalter
    LS10, LS11
    zweite Halbleiterschalter, Low-Side-Schalter
    PA
    Gehäuse
    S
    Source-Anschluss
    S1, S2
    Ansteuersignale
    S11, S12
    Ansteuersignale
    S21, S22
    Ansteuersignale
    Sin1
    Freigabesignal
    Sin2
    Ansteuersignal
    TR
    elektrisch isolierende Träger
    Vbb, Vbb11, Vbb12
    Versorgungspotentiale
    Z1, Z2
    Zündelemente
    Z10, Z20
    Zündelemente
    130–132
    Anschlussflächen
    1, 2
    Steuerschaltungen
    11, 12
    Treiberschaltungen
    24
    Schnittstellenschaltung
    10, 20
    Steuerschaltungen
    18, 19
    Verknüpfungselemente
    21, 22
    Treiberschaltungen
    101, 102
    Anschlussflächen
    101, 102
    Signal-Anschlussklemmen
    230
    Anschlussfläche
    121, 122
    Anschlussflächen
    121, 222
    Anschlussflächen
    201, 202
    Anschlussflächen
    201, 202
    Signal-Anschlussklemmen

Claims (10)

  1. Ansteuerschaltung für ein Zündelement eines Insassenschutzsystems, die folgende Merkmale aufweist: – wenigstens ein erstes steuerbares Halbleiterbauelement (HS; HS1, HS2) mit einem Steueranschluss (G) und einem ersten und zweiten Lastanschluss (D, S) und wenigstens ein zweites steuerbares Halbleiterbauelement (LS; LS1, LS2) mit einem Steueranschluss (G) und einem ersten und zweiten Lastanschluss (D, S), – wenigstens eine erste und eine zweite Anschlussklemme (K2, K3; K21, K22, K31, K32) zum Anschließen einer Last in Reihe zu dem wenigstens einen ersten und wenigstens einen zweiten Halbleiterbauelement (HS, LS; HS1, HS2, LS1, LS2), – wenigstens einen ersten Halbleiterchip (IC1; IC11, IC12), in dem das wenigstens eine erste Halbleiterbauelement (HS; HS1, HS2) integriert ist, und einen zweiten Halbleiterchip (IC2), in dem das wenigstens eine zweite Halbleiterbauelement (LS; LS1, LS2) integriert ist, und die auf ein gemeinsames Leadframe (LF1) oder auf separate Leadframes (LF1, LF2) aufgebracht sind, – ein gemeinsames Gehäuse (PA), in dem der wenigstens eine erste Halbleiterchip (IC1, IC11, IC12) und der zweite Halbleiterchip (IC2) untergebracht sind und aus dem die wenigstens eine erste Anschlussklemme (K2; K21, K22) und die wenigstens eine zweite Anschlussklemme (K3; K31, K32) herausgeführt sind, – eine auf dem zweiten Halbleiterchip (IC2) integrierte Schnittstellenschaltung (24) zur Zuführung eines Ansteuersignals (Sin2) für die steuerbaren Halbleiterbauelemente (HS1, HS2, LS1, LS2), wobei die Schnittstellenschaltung (24) dazu ausgebildet ist, aus diesem Ansteuersignal (Sin1) Ansteuersignale (S11, S12, S21, S22) für die auf dem zweiten Halblei terchip (IC2) und für die auf dem ersten Halbleiterchip (IC1) angeordneten Halbleiterbauelemente (HS1, HS2, LS1, LS2) bereitzustellen, – wobei das wenigstens eine erste Halbleiterbauelement (HS1, HS2) und das wenigstens eine zweite Halbleiterbauelement (LS1, LS2) unter Verwendung verschiedener Halbleitertechnologien in den Halbleiterchips (IC1, IC11, IC12, IC2) integriert sind.
  2. Ansteuerschaltung nach Anspruch 1, die mehrere erste Halbleiterbauelemente (HS1, HS2) die jeweils in dem ersten Halbleiterchip (IC1) integriert sind, und mehrere zweite Halbleiterbauelemente, die jeweils in dem zweiten Halbleiterchip (IC2) integriert sind, aufweist.
  3. Ansteuerschaltung nach Anspruch 2, bei dem wenigstens eines (HS1) der ersten Halbleiterbauelemente und wenigstens ein anderes (HS2) der ersten Halbleiterbauelemente in unterschiedlichen Halbleiterchips (IC11, IC12), die in dem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sind, integriert sind.
  4. Ansteuerschaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der wenigstens eine erste Halbleiterchip (IC11, IC12, IC12) auf eine erste elektrisch leitende Trägerplatte (LF1; LF11, LF12) und der zweite Halbleiterchip (IC2) auf eine zweite elektrisch leitende Trägerplatte (LF2) aufgebracht ist.
  5. Ansteuerschaltung nach Anspruch 4, bei dem die Anordnung mit den Halbleiterchips (IC1, IC2; IC11, IC12, IC2) und den Trägerplatten (LF1, LF2, TR; LF11, LF12, LF2, TR) von einem elektrisch isolierenden Gehäuse (PA) umgeben sind.
  6. Ansteuerschaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem dem wenigstens einen ersten Halbleiterchip (IC1) ein Freigabesignal (Sin1) zur Freigabe der auf diesem Halbleiter chip (IC1) angeordneten Halbleiterbauelemente (HS1, HS2) zugeführt ist.
  7. Ansteuerschaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem in Reihe zu dem wenigstens einen ersten Halbleiterbauelement (HS1, HS2) eine Diode (D1) geschaltet ist, wobei diese Diode (D1) in einem dritten Halbleiterchip (IC3) integriert ist, der in dem gemeinsamen Gehäuse integriert ist.
  8. Ansteuerschaltung nach Anspruch 7, bei der der wenigstens eine erste Halbleiterchip (IC1) und der dritte Halbleiterchip (IC3) auf eine gemeinsame Leiterplatte (LF1) aufgebracht sind, die das wenigstens eine erste Halbleiterbauelement (HS1, HS2) und die Diode (D1) elektrisch leitend miteinander verbindet.
  9. Ansteuerschaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche 8, bei der das wenigstens eine erste Halbleiterbauelement (HS1, HS2, LS1, LS2) als vertikaler Transistor in dem wenigstens einen ersten Halbleiterchip integriert ist.
  10. Ansteuerschaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem das wenigstens eine zweite Halbleiterbauelement (LS1, LS2) in BCD-Technologie in dem zweiten Halbleiterchip integriert ist.
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STENGL/TIHANYI: Leistungs-MOSFET-Praxis, Pflaum Verlag München, 1994, S. 33-38 *

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