JP2016200570A - 半導体装置の電流検出方法および半導体装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】1個のパッケージに2個の半導体チップCHP1,CHP2が搭載される半導体装置SIPを用いて電流検出を行う。半導体チップCHP1は、負荷駆動端子PNldを介して負荷に電力を供給する電力供給用トランジスタQdと、負荷駆動端子に流れる電流を検出する電流検出回路IDETとを有する。当該半導体装置SIPの検査工程では、半導体チップCHP1における電流検出回路IDETの電気的特性が検査され、当該検査結果に基づいて得られる補正式の情報が半導体チップCHP2の記憶回路MEMに書き込まれる。半導体チップCHP2は、電流検出回路IDETによる検出結果を当該記憶回路MEMの補正式の情報に基づいて補正する。
【選択図】図2
Description
《車両装置の概略構成》
図1は、本発明の実施の形態1による半導体装置において、それを適用した車両装置の一部の構成例を示す概略図である。図1に示す車両装置は、シャーシCHSと、バッテリBATと、電子制御ユニットECUと、負荷LODとを備える。バッテリBATは、シャーシCHSを接地電源電圧GNDとして、所定(代表的には12V)のバッテリ電圧Vbatを生成する。負荷LODは、この例では、並列接続される3個のフラッシャーFLSで構成される。当該3個のフラッシャーFLSの一端は、接地電源電圧GNDに接続される。当該3個のフラッシャーFLSは、例えば、車両装置の左前方部、左後方部、左側面部にそれぞれ取り付けられる。
図18(a)は、本発明の前提として検討した半導体装置において、それを備えた電子制御ユニットの主要部の概略構成例を示す回路ブロック図であり、図18(b)は、図18(a)における電流検出回路の構成例を示す回路図である。図18(a)に示す電子制御ユニットECU’は、例えば、図1に示したコネクタ端子Pv,Pg,Pld(Pvの図示は省略)を備える配線基板で構成される。当該配線基板は、2個の半導体装置(パッケージ部品)DEV1,DEV2と、電流検出用抵抗Rcsと、LPF用コンデンサCfおよびLPF用抵抗Rfで構成されるロウパスフィルタ回路LPFとを搭載する。
図2(a)は、本発明の実施の形態1による半導体装置において、それを備えた電子制御ユニットの主要部の概略構成例を示す回路ブロック図であり、図2(b)は、図2(a)における電流検出回路の構成例を示す回路図である。図2(a)に示す電子制御ユニットECUは、例えば、図1に示したコネクタ端子Pv,Pg,Pld(Pvの図示は省略)を備える配線基板で構成される。当該配線基板は、図18(a)の場合と異なり、1個の半導体装置(パッケージ部品)SIPと、LPF用コンデンサCfとを搭載する。
図3は、図2(a)および図2(b)の半導体装置において、その検査工程の一例を示すフロー図である。図4は、図3の補足図である。まず、図4において、図2(b)に示した電流検出回路IDETを用いると、負荷駆動端子PNldに流れる負荷電流ILと、電流モニタ端子PNm1に出力される電圧(電流モニタ信号VIS)との関係は、原理上、“VIS=α×IL+β”で定められる一次関数となる。
以上、本実施の形態1の方式を用いることで、図18(a)および図18(b)で述べたような複合的な誤差要因を一括して補正することができる。具体的には、誤差要因(A)電流供給用トランジスタQdと電流検出用トランジスタQcsのトランジスタサイズ比の製造ばらつきと、(B)アンプ回路AMP1のオフセット電圧と、(C)電流検出用抵抗Rcsの抵抗値ばらつきとを補正することができる。その結果、代表的には、高精度な電流検出機能を備えた半導体装置SIPを提供することが可能になる。
《半導体装置(実施の形態2)の構成》
図6は、本発明の実施の形態2による半導体装置において、その主要部の概略的な外形例を示す平面図である。図6に示す半導体装置SIPaは、図2(a)で述べたように、2個の半導体チップCHP1,CHP2が1個のパッケージに搭載されるパッケージ部品となっている。図6において、パッケージ(パッケージ樹脂)PKGの内部には、ダイパッドDPが設けられ、パッケージPKGの外周部には、外部端子となる複数のリードLDが設けられる。そして、ダイパッドDP上には、2個の半導体チップCHP1,CHP2が実装される。
《半導体装置(実施の形態3)の構成》
図8(a)は、本発明の実施の形態3による半導体装置において、それを備えた電子制御ユニットの主要部の概略構成例を示す回路ブロック図であり、図8(b)は、図8(a)における温度センサ回路の構成例を示す回路図である。図8(a)に示す電子制御ユニットECUは、図2(a)の構成例と比較して、主に、半導体装置SIPbの構成と、LPF用コンデンサCf2を新たに備える点とが異なっている。
図9は、図8(a)および図8(b)の半導体装置において、その検査工程の一例を示すフロー図である。図10(a)および図10(b)は、図9の補足図である。まず、図10(a)において、負荷駆動端子PNldに流れる負荷電流ILと、電流モニタ端子PNm1に出力される電圧(電流モニタ信号VIS)との関係は、図4の場合と同様に、“VIS=α×IL+β”で定められる一次関数となる。
《半導体装置(実施の形態4)の構成》
図14(a)は、本発明の実施の形態4による半導体装置において、それを備えた電子制御ユニットの主要部の概略構成例を示す回路ブロック図であり、図14(b)は、図14(a)における電流検出回路の構成例を示す回路図である。図14(a)に示す電子制御ユニットECUは、図2(a)の構成例と比較して、主に、半導体装置SIPcの構成が異なっている。
図15は、図14(a)および図14(b)の半導体装置において、その検査工程の一例を示すフロー図である。図15において、まず、所定の検査装置は、外部端子(抵抗値設定端子)PNs1を介して、電流検出用抵抗Rcsの抵抗値を設定する(ステップS501)。次に、検査装置は、図3で述べたステップS101〜S106と、ステップS107と同様のステップS502とを実行する。
《半導体装置(実施の形態5)の構成》
図16(a)は、本発明の実施の形態5による半導体装置において、その主要部の概略構成例を示す回路ブロック図であり、図16(b)は、図16(a)における演算処理回路の処理内容の一例を示すフロー図である。図16(a)に示す半導体装置SIPdは、図6および図7に示した半導体装置SIPaと比較して、さらに、外部端子PNz1,PNz2を備える点と、半導体チップCHP2dにテストプログラムが実装される点とが異なっている。
図17は、図16(a)および図16(b)の半導体装置において、その検査工程の一例を示すフロー図である。図17に示す検査工程は、図3に示した検査工程と比較して、ステップS701が追加される点と、図3のステップS102が図17のステップS102a,S102bに変更される点と、図3のステップS104が図17のステップS104a,S104bに変更される点とが異なっている。
AMP アンプ回路
BS バス
BW ボンディングワイヤ
CHP 半導体チップ
CHS シャーシ
CN コネクタ
Cd LPF用コンデンサ
D1 ダイオード
DAMP 差動アンプ回路
DEV 半導体装置
DP ダイパッド
DRV ドライバ回路
ECU 電子制御ユニット
FLS フラッシャー
GND 接地電源電圧
GPIO 汎用IOインタフェース回路
IDET 電流検出回路
IL 負荷電流
IS 定電流源
LD リード
LN 配線
LOD 負荷
LPF ロウパスフィルタ回路
MEM 記憶回路
MP PMOSトランジスタ
MPU 演算処理回路
P コネクタ端子
PCB 配線基板
PD 電極パッド
PKG パッケージ
PN 外部端子
Qcs 電力検出用トランジスタ
Qd 電力供給用トランジスタ
Rcs 電力検出用抵抗
Rf LPF用抵抗
SIP 半導体装置
TSEN 温度センサ回路
VCC,VDD 電源電圧
VIS 電流モニタ信号
VREG 電源レギュレータ装置
Vbat バッテリ電圧
Claims (17)
- 1個のパッケージに搭載される第1の半導体チップおよび第2の半導体チップと、負荷駆動端子とを備える半導体装置の電流検出方法であって、
前記第1の半導体チップは、前記負荷駆動端子を介して負荷に電力を供給する電力供給用トランジスタと、前記負荷駆動端子に流れる電流を検出する電流検出回路とを有し、
前記第2の半導体チップは、記憶回路を有し、
前記半導体装置の検査工程では、前記第1の半導体チップにおける前記電流検出回路の電気的特性が検査され、当該検査結果に基づいて得られる補正式の情報が前記第2の半導体チップの前記記憶回路に書き込まれ、
前記第2の半導体チップは、前記電流検出回路による検出結果を前記補正式の情報に基づいて補正する、
半導体装置の電流検出方法。 - 請求項1記載の半導体装置の電流検出方法において、
前記第1の半導体チップは、さらに、第1の端子を有し、
前記電流検出回路は、前記負荷駆動端子に流れる電流を反映した電圧を前記第1の端子に出力する電流検出用抵抗を有し、
前記第2の半導体チップは、さらに、
前記第1の端子に接続するための第2の端子と、
前記第2の端子に入力されるアナログ信号をディジタル信号に変換するアナログディジタル変換回路と、
前記ディジタル信号を処理する演算処理回路と、
を有する、
半導体装置の電流検出方法。 - 請求項2記載の半導体装置の電流検出方法において、
前記半導体装置の検査工程は、
前記負荷駆動端子に第1の電流を印加し、前記第1の端子に出力される第1の電圧を測定する第1の工程と、
前記負荷駆動端子に前記第1の電流とは異なる電流値を持つ第2の電流を印加し、前記第1の端子に出力される第2の電圧を測定する第2の工程と、
前記第1の電流と前記第2の電流との差分値と、前記第1の電圧と前記第2の電圧との差分値との関係に基づき補正式の情報を定める第3の工程と、
前記補正式の情報を前記記憶回路に書き込む第4の工程と、
を有し、
前記演算処理回路は、前記ディジタル信号を前記補正式を用いて補正することで、前記負荷駆動端子に流れる電流の電流値を算出する、
半導体装置の電流検出方法。 - 請求項3記載の半導体装置の電流検出方法において、
前記補正式は、一次関数であり、
前記補正式の情報は、前記一次関数の係数である、
半導体装置の電流検出方法。 - 請求項3記載の半導体装置の電流検出方法において、
前記第1の半導体チップまたは前記第2の半導体チップは、さらに、温度を表す値を持つ温度モニタ信号を出力する温度センサ回路を有し、
前記半導体装置の検査工程は、
前記半導体装置を第1の温度の環境下に設置した状態で前記第1の工程、前記第2の工程および前記第3の工程を実行し、さらに、前記温度モニタ信号を測定する第5の工程と、
前記半導体装置を前記第1の温度とは異なる第2の温度の環境下に設置した状態で前記第1の工程、前記第2の工程および前記第3の工程を実行し、さらに、前記温度モニタ信号を測定する第6の工程と、
前記第5の工程で得られる前記補正式の情報および前記温度モニタ信号の測定結果と、前記第6の工程で得られる前記補正式の情報および前記温度モニタ信号の測定結果とに基づき、温度依存性を含めた前記補正式の情報を定める第7の工程と、
前記温度依存性を含めた前記補正式の情報を前記記憶回路に書き込む第8の工程と、
を有し、
前記演算処理回路は、前記ディジタル信号を、前記温度モニタ信号に応じた前記補正式を用いて補正することで、前記負荷駆動端子に流れる電流の電流値を算出する、
半導体装置の電流検出方法。 - 請求項5記載の半導体装置の電流検出方法において、
前記温度依存性を含めた前記補正式の情報は、一次関数の係数と、前記一次関数の係数の温度依存性を表す温度係数とを含み、
前記演算処理回路は、前記温度モニタ信号と前記温度係数とに基づき前記一次関数の係数を補正し、前記ディジタル信号を、前記補正された係数を持つ一次関数を用いて補正することで、前記負荷駆動端子に流れる電流の電流値を算出する、
半導体装置の電流検出方法。 - 請求項3記載の半導体装置の電流検出方法において、
前記電流検出用抵抗は、複数の抵抗値を設定可能な可変抵抗であり、
前記第1の半導体チップは、さらに、前記複数の抵抗値を設定するための第3の端子を備え、
前記半導体装置の検査工程では、前記第3の端子を介して前記電流検出用抵抗の抵抗値が設定され、前記複数の抵抗値毎に前記第1の工程、前記第2の工程、前記第3の工程および前記第4の工程が実行され、
前記演算処理回路は、前記第3の端子を介して前記電流検出用抵抗の抵抗値を設定し、前記ディジタル信号を、前記電流検出用抵抗の抵抗値に対応する前記補正式を用いて補正することで、前記負荷駆動端子に流れる電流の電流値を算出する、
半導体装置の電流検出方法。 - 請求項3記載の半導体装置の電流検出方法において、
前記パッケージ内には、前記第1の端子と前記第2の端子とを接続する配線が設けられ、
前記第1の工程および前記第2の工程では、所定の検査装置が前記第1の電流および前記第2の電流を印加し、前記演算処理回路が前記アナログディジタル変換回路からの前記ディジタル信号に基づき前記第1の電圧および前記第2の電圧を測定する、
半導体装置の電流検出方法。 - 請求項1〜8のいずれか1項に記載の半導体装置の電流検出方法において、
前記半導体装置は、車両の電子制御ユニット(ECU)で用いられる、
半導体装置の電流検出方法。 - 1個のパッケージに搭載される第1の半導体チップおよび第2の半導体チップと、負荷駆動端子とを備える半導体装置であって、
前記第1の半導体チップは、
前記負荷駆動端子を介して負荷に電力を供給する電力供給用トランジスタと、
前記電力供給用トランジスタを駆動するドライバ回路と、
第1の端子と、
前記負荷駆動端子に流れる電流を検出し、当該電流を反映した電圧を前記第1の端子に出力する電流検出用抵抗と、
を有し、
前記第2の半導体チップは、
前記第1の端子に接続するための第2の端子と、
前記第2の端子に入力されるアナログ信号をディジタル信号に変換するアナログディジタル変換回路と、
前記半導体装置の検査工程で得られる補正式の情報を保持する記憶回路と、
前記ディジタル信号を前記補正式を用いて補正することで、前記負荷駆動端子に流れる電流の電流値を算出する演算処理回路と、
を有する、
半導体装置。 - 請求項10記載の半導体装置において、
前記パッケージ内には、前記第1の端子と前記第2の端子とを接続する配線が設けられる、
半導体装置。 - 請求項10記載の半導体装置において、
前記第1の半導体チップは、さらに、前記電力供給用トランジスタの所定倍のトランジスタサイズで構成され、前記ドライバ回路によって前記電力供給用トランジスタと並列に駆動されることで前記電力供給用トランジスタに流れる電流を反映した電流を流す電流検出用トランジスタを有し、
前記電流検出用抵抗は、前記電流検出用トランジスタと直列に接続される、
半導体装置。 - 請求項12記載の半導体装置において、
前記第1の半導体チップは、さらに、前記電流検出用抵抗の一端と前記第1の端子との間に設けられ、ロウパスフィルタの一部を構成する第1の抵抗を有し、
前記第1の端子は、前記パッケージの外部端子に接続され、当該外部端子には、前記ロウパスフィルタの他の一部を構成するコンデンサが接続可能になっている、
半導体装置。 - 請求項10記載の半導体装置において、
前記電流検出用抵抗は、複数の抵抗値を設定可能な可変抵抗であり、
前記第1の半導体チップは、さらに、前記複数の抵抗値を設定するための第3の端子を備え、
前記記憶回路は、前記半導体装置の検査工程で得られる前記複数の抵抗値毎の前記補正式の情報を保持する、
半導体装置。 - 請求項10〜14のいずれか1項に記載の半導体装置において、
前記補正式は、一次関数であり、
前記補正式の情報は、前記一次関数の係数である、
半導体装置。 - 請求項10〜14のいずれか1項に記載の半導体装置において、
前記第1の半導体チップまたは前記第2の半導体チップは、さらに、温度を表す値を持つ温度モニタ信号を出力する温度センサ回路を有し、
前記記憶回路は、さらに、前記半導体装置の検査工程で得られる温度依存性を含めた前記補正式の情報を保持し、
前記演算処理回路は、前記ディジタル信号を、前記温度モニタ信号に応じた前記補正式を用いて補正することで、前記負荷駆動端子に流れる電流の電流値を算出する、
半導体装置。 - 請求項10〜14のいずれか1項に記載の半導体装置において、
前記半導体装置は、車両の電子制御ユニット(ECU)で用いられる、
半導体装置。
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