JPH1041466A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 発熱源となる回路素子を含む集積回路で、発
熱のために温度上昇し、回路内の温度分布も偏って過熱
による誤動作や熱破壊を生じるおそれを解消し、温度特
性を改善する。 【解決手段】 半導体ＩＣ１の半導体チップ２の周辺部
に、発熱源となる回路素子を分割した発熱源素子３−
１，…，３−１２を分散配置して放熱効果を高め、半導
体チップ２上の温度分布の偏りを小さくする。発熱源を
複数の同一特性の発熱源素子に分割して半導体チップの
周辺部に分散させて配置し、温度上昇または時間経過に
よって動作と休止とを切換えることもできる。さらに半
導体チップの温度が低下する場合には、休止中の発熱源
素子を発熱動作するように切換えてチップ温度を上昇さ
せることもできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路
（以下「半導体ＩＣ」と略称する）など、電子回路を構
成する複数の回路素子が単一の基板上に搭載される半導
体装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、複数の回路素子が単一の半導
体チップ上に形成されるモノリシック型や複数の回路素
子が単一の基板上に実装されるハイブリッド型の半導体
ＩＣなどの半導体装置が広く用いられている。半導体Ｉ
Ｃの回路素子の中には、動作時の電力損失などによって
発熱するものがある。たとえば、出力トランジスタなど
の回路素子では、特に発熱量が多くなる。周囲温度の変
化と回路素子の発熱とによって半導体チップの温度は変
化する。半導体ＩＣは、半導体チップの温度変化に伴う
回路素子の特性の変化によって誤動作したり、過熱によ
って熱破壊したりする。このため、車載用などの屋外の
温度変化の大きい環境で動作する機器に使用される半導
体ＩＣでは、温度上昇を抑制したり、過熱による誤動作
や熱破壊を防止するための工夫がなされている。

【０００３】図９は、従来から用いられている放熱機能
を有する半導体ＩＣ３１の構造の概略を、平面図（Ａ）
と、平面図（Ａ）の切断面線Ｘ−Ｘから見た側面断面図
（Ｂ）とで示す。半導体ＩＣ３４では、電子回路が形成
される半導体チップ３５およびその上に形成される配線
部３６などを収納するパッケージ３７に密着するよう
に、金属などの熱伝導度の高い材質の放熱板３８が取り
つけられている。半導体チップ３５は、配線部３６を介
し、端子３９によってパッケージ３７の外部に接続され
る。半導体チップ３５が動作中に発生する熱は、パッケ
ージ３７を通して放熱板３８に伝えられ、放熱板３８か
ら半導体ＩＣ３４の外部に放熱されるので、パッケージ
３７だけから放熱する場合よりも半導体チップ３５の温
度上昇は抑制される。

【０００４】図１０は、半導体ＩＣ４０として、過熱検
知回路４１が組み込まれている半導体チップ４２での主
要な回路素子配列を示す。半導体チップ４２を構成する
回路素子の内、たとえば出力トランジスタなどのように
主な発熱源となる発熱源素子４３は、一般には半導体チ
ップ４２上の一箇所にまとめて配置されている。発熱源
素子４３の付近には、温度を測定する過熱検知センサ４
４と過熱検知回路４１とが配置されている。一般的に半
導体ＩＣは、回路素子の特性が温度によって変化しても
半導体ＩＣとしての電子回路の特性の変化が少ないよう
に、同一基板上の回路素子を組合わせて差動回路などを
構成し、組合わされた回路素子が許容温度範囲内で同一
の温度であれば、温度変化の影響が打消し合うように形
成されている。

【０００５】しかしながら、発熱源素子４０の温度が高
くなって許容温度範囲を超えると、半導体の特性が大き
く変化して半導体ＩＣは誤動作したり、熱破壊しやすく
なる。誤動作したり過熱したりする場合には、発熱源素
子４３の動作を停止させる必要がある。過熱検知センサ
４４によって、発熱源素子４３の温度が半導体チップ４
０を最適な特性で使用できる高温限界、たとえば１５０
℃に上昇することが検知されると、過熱検知回路４１に
よって発熱源素子４３は動作を停止させられる。半導体
ＩＣ４０は機能を停止するが、停止中に半導体チップ４
２は放熱して次第に温度が下がり、特性の異常を呈した
り熱破壊が生じたりするのを防ぐことができる。

【０００６】半導体ＩＣの温度上昇を抑制するために
は、上記の他に従来から種々の提案がなされている。実
開平１−１１６４４８によれば、半導体ＩＣチップの周
辺部に周回させるように、電源電極取出パッド間に発熱
用抵抗膜を設けて、発生した熱に対する放熱効果を高め
ている。また特願平２−１８９９５２においては、ウエ
ハスケールインテグレーションとよばれる半導体装置に
ついて、同一半導体ウエハ上に形成される動作時の温度
特性の異なる複数の半導体ＩＣの内、発熱量が高いもの
を前記ウエハ上に分散して配置し、装置全体が冷却手段
によって均等に冷却されるようにして冷却効率を高めて
いる。また同提案では、同一半導体ウエハ上の半導体Ｉ
Ｃの使用数量を増やし、個々の半導体ＩＣの使用能力、
たとえばゲートアレイでの各ゲートの利用率を抑えるこ
とによって基板の熱分布の偏りを緩和しようとしてい
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、パッケ
ージに放熱板を密着する半導体ＩＣの冷却方法では、半
導体チップの熱源素子が発生する熱がパッケージを経由
して放熱板に伝わるので、放熱速度が遅く、効率的な放
熱を行うことができない。また、放熱時の熱の流れに沿
って温度勾配が生じる。さらに、半導体チップ内に過熱
検知回路を組み込む方法は、過熱時に動作を停止するの
で半導体ＩＣが誤動作したり熱破壊したりすることは防
げるけれども、半導体ＩＣの温度上昇を抑制したり、許
容温度範囲を広げることはできず、通常の動作時の発熱
による温度勾配を軽減することはできない。さらにまた
実開平１−１１６４４８に示す発熱用抵抗膜による発熱
に対する冷却方法は、常時発熱用抵抗膜が電源電極取出
パッド間に接続されるので、電力損失が大きくなり、特
に内部に他の発熱源素子が存在する場合には放熱効果に
限度がある。さらにまた特願平２−１８９９５２による
方法も各半導体ＩＣ内での温度分布の偏りは是正されて
いない。

【０００８】上述のように従来の半導体ＩＣの温度対策
は、放熱板を取付けて放熱を促進したり、動作を休止さ
せている間に放熱させたりする対策であって、熱の流れ
に沿って温度勾配が生じ、温度分布に偏りが生じてしま
う。温度分布に偏りが生じると、組合わせによって温度
の影響を軽減する回路素子間での温度差が大きくなり、
差動回路などの平衡が損なわれて、特性の変化が大きく
なり、誤動作などを生じ易くなる。

【０００９】また半導体チップの温度が極端に低い場合
に誤動作するのを防ぐ対策として、実開平１−１１６４
４８に示す発熱用抵抗膜による発熱の利用が考えられる
けれども、前述のように常時発熱するので、通常の温度
範囲での電力消費が多い。

【００１０】本発明の目的は、基板内での温度分布の偏
りを軽減し、温度上昇を抑制しまた低温度においても誤
動作しないような、広い温度範囲にわたって良好な温度
特性で使用することができる半導体装置を提供すること
である。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、電子回路を構
成する複数の回路素子が単一の基板上に搭載される半導
体装置において、発熱源となる回路素子が基板の周辺部
に分散配置されることを特徴とする半導体装置である。 本発明に従えば、基板の周辺部に発熱源となる回路素子
が分散配置されていて、基板の内部の温度が特に高くな
らないので、基板の温度分布の偏りが減少し、電子回路
が良好な温度特性で使用可能な温度範囲を拡大すること
ができる。

【００１２】また本発明で前記発熱源となる回路素子
は、複数の回路素子に分割されることを特徴とする。 本発明に従えば、基板の周辺部に発熱源となる回路素子
が分割されて分散配置され、基板の内部からの発熱は減
少するので、基板内部の温度上昇は抑制され、基板上の
温度分布の偏りが減少し、最適な特性で使用可能な温度
範囲を広くすることができる。

【００１３】また本発明で前記発熱源となる回路素子
は、基板を囲む形状となるように分散されることを特徴
とする。 本発明に従えば、基板の周辺部に発熱源となる回路素子
が基板を囲む形状となるように分散配置され、基板中央
部の温度が高くならないので、半導体ＩＣの温度上昇は
抑制され、基板の温度分布の偏りが減少して最適な特性
で使用することができる温度範囲を広くすることができ
る。

【００１４】また本発明で前記発熱源となる回路素子
は、櫛形の形状となるように分散されることを特徴とす
る。 本発明に従えば、発熱源となる回路素子が櫛形の形状と
なるように分散配置されるので、基板の温度分布の偏り
が減少して最適な特性で使用することができる温度範囲
を広くすることができる。

【００１５】また本発明は、前記発熱源となる回路素子
は複数の対に分割され、各対の回路素子の内の一方を動
作させながら他方を休止させ、予め設定される条件に従
って、動作中の回路素子を休止させて休止中の回路素子
が動作するように切換える切換手段を備えることを特徴
とする。 本発明に従えば、基板の周辺部に分散されている発熱源
となる回路素子が複数の対に分割されていて、切換手段
によって各対の回路素子の一方が動作するとき他方は休
止し、また動作中の回路素子が休止して休止中の回路素
子が動作するように切換えられる。周辺部に分散されて
いる各回路素子は交互に休止して休止中に冷却されるの
で、過度の温度上昇は抑制され、基板の温度分布の偏り
も減少して最適な特性で使用することができる温度範囲
を広くすることができる。

【００１６】また本発明は、前記発熱源となる回路素子
を分割した複数の回路素子の内の半数を動作させなが
ら、残りの半数の回路素子を休止させ、予め設定される
条件に従って、動作中の回路素子の一部を休止させて休
止中の回路素子の一部が動作するように、順次的に切換
える切換手段を備えることを特徴とする。 本発明に従えば、基板の周辺部に分散されている発熱源
となる複数の分割された回路素子の半数が動作し半数が
休止しながら、動作中の回路素子の一部が休止して休止
中の回路素子の一部が動作するように順次的に切換えら
れる。周辺部に分散されている各回路素子は順次的に休
止して休止中に放熱して温度を下げるので、半導体ＩＣ
の温度上昇は抑制され、基板の温度分布の偏りも減少し
て最適な特性で使用できる温度範囲を広くすることがで
きる。

【００１７】また本発明は、前記各回路素子の温度を検
出する素子温度検知手段を備え、前記切換手段は、素子
温度検知手段によって検知される動作中の回路素子の温
度が予め設定される温度以上になることを条件として、
切換えを行うことを特徴とする。 本発明に従えば、素子温度検知手段によって検出される
動作中の回路素子の温度が設定温度以上になると，休止
中の回路素子に切換えられる。基板の周辺部に分散され
ている各回路素子は設定温度以上になると休止して発熱
も停止するので、半導体装置の温度上昇は抑制され、基
板の温度分布の偏りも減少して、最適な特性で使用する
ことができる温度範囲も広くすることができる。

【００１８】また本発明は、動作時間の経過を計時する
計時手段を備え、前記切換手段は、計時手段によって計
時される時間が予め設定される一定時間以上になること
を条件として、切換えを行うことを特徴とする。 本発明に従えば、動作中の各回路素子は、計時手段によ
って計時される一定時間ごとに休止中の回路素子に切換
えられる。基板の周辺部に分散されている各回路素子は
一定時間ごとに休止して、休止中に発熱が停止して温度
を下げるので、半導体装置の温度上昇は抑制され、基板
の温度分布の偏りも減少して最適な特性で使用すること
ができる温度範囲を広くすることができる。

【００１９】また本発明は、基板の温度を検出する基板
温度検出手段と、基板温度検出手段によって検出される
基板の温度に応答して、温度が予め設定される低温基準
を越えるとき、前記発熱源となる回路素子を分割した複
数の回路素子の内の一部を動作させながら残りを休止さ
せるように、温度が予め設定される低温基準以下のと
き、休止中の回路素子の内の少なくとも一部を発熱用に
動作させて基板の温度が低温基準以上になるように、そ
れぞれ制御する温度制御手段とを備えることを特徴とす
る。 本発明に従えば、基板温度検出手段によって基板温度が
検出され、温度制御手段によって基板温度が予め設定さ
れる低温基準以下のとき、休止中の回路素子の一部が発
熱用に動作して、基板温度が設定される低温基準を越え
るとき分割された複数の回路素子の一部が動作しながら
残りの一部が休止するように制御される。基板温度が低
下する場合でも基板自体で基板温度を高めることができ
るので、半導体装置の誤動作を防ぎ、最適な特性で使用
することができる温度範囲を広くすることができる。

【００２０】また本発明で前記温度制御手段は、前記基
板温度検出手段によって検出される基板の温度が予め設
定される高温基準以上になるとき、予め定める過熱保護
動作を行うことを特徴とする。 本発明に従えば、基板温度検出手段によって高温基準以
上の温度が検出されると温度制御手段によって過熱保護
動作が行われるので、過熱によって半導体装置が誤動作
したり熱破壊が生じたりするのを防ぐことができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の一形態で
として、半導体ＩＣ１の半導体チップ２上で発熱源とな
る回路素子の配置の概要を示す。出力トランジスタな
ど、電力損失が大きくて発熱源となる回路素子は、複数
個すなわち図１に示す例では１２個の発熱源素子３−
１，３−２，…，３−１２に分散されて半導体チップ２
の周辺部に分散するように配置される。半導体チップ２
では、発熱源素子３−１，…，３−１２が周辺部に分散
配置され、中央部で集中的に発熱することはないので、
半導体チップ２上の温度分布の偏りが小さくなる。

【００２２】図２は、本発明の実施の他の形態である半
導体ＩＣ４の半導体チップ５上の発熱源となる回路素子
の配置の概要を示す。出力トランジスタなど発熱源とな
る回路素子は、斜線を施して示すように、半導体チップ
５を囲む形状となる発熱源素子６として発熱源が分散す
るように配置される。半導体チップ５は、発熱源が周辺
部に分散配置されていて中央部の温度が上がらないの
で、半導体チップ５上の温度分布の偏りが小さくなる。

【００２３】図３は、本発明の実施のさらに他の形態で
ある半導体ＩＣ７の半導体チップ８上の発熱源となる回
路素子の配置の概要を示す。出力トランジスタなど発熱
源となる回路素子は、斜線を施して示すような櫛形の形
状となる発熱源素子９として分散配置される。発熱源素
子９は、発熱源となる回路素子の大部分が半導体チップ
８の周辺部に分散配置されていて、一部が内部にも配置
されるので、半導体チップ８の温度分布を比較的均一と
することができ、温度分布の偏りを小さくすることがで
きる。

【００２４】図４は、本発明のさらに他の実施の形態で
ある半導体ＩＣ１０の半導体チップ１１上の発熱源とな
る回路素子の配置の概要を示す。半導体チップ１１には
出力トランジスタなど発熱源となる回路素子が複数組、
すなわち図４の例では６組の同じ特性を有する回路素子
の対に分割されている。発熱源となる回路素子の６組の
対は、発熱源素子１２−１Ａ，１２−１Ｂ、…，…、１
２−５Ａ，１２−５Ｂおよび１２−６Ａ，１２−６Ｂと
して、半導体チップ１１の周辺部に交互に分散配置され
る。各発熱源素子１２−１Ａ，…，１２−６Ａ、１２−
１Ｂ，…，１２−６Ｂの近傍にそれぞれの素子温度を検
知する熱センサ素子１３が配置され、また各対の回路素
子の内の一方を休止させて休止中の他の一方が動作する
ように切換える切換手段１２−１Ｃ，１２−２Ｃ，…，
１２−６Ｃが備えられている。対となる発熱源素子１２
−１Ａ，１２−１Ｂ、…，…、１２−６Ａ，１２−６Ｂ
の内で、たとえば動作中の発熱源素子１２−１Ａが設定
温度、たとえば１５０℃に上昇すると、熱センサ素子１
３に検知されて動作を停止し、切換手段１２−１Ｃによ
って休止中の発熱源素子１２−１Ｂが動作を開始するよ
うに切換えられる。発熱源となる回路素子が半導体チッ
プ１１の周辺部に分散配置されていて中央部の温度が上
がらない上に、対となる回路素子の一方は、切換えられ
て動作を停止すると次に動作を開始するまでの休止中に
放熱して温度を下げることができるので、半導体チップ
１１の温度分布を均一化することができる。

【００２５】図５は、本発明のさらに他の実施の形態で
ある半導体ＩＣ１４の半導体チップ１５上の発熱源とな
る回路素子の配置の概要を示す。半導体チップ１５には
出力トランジスタなど発熱源となる回路素子が複数個、
すなわち図５の例では６個のそれぞれ同じ特性を有する
回路素子の対に分割されて、半導体チップ１５の周辺に
交互に分散配置されている。発熱源となる回路素子の６
個の対は、発熱源素子１２−１Ｃ，１２−１Ｄ、…，
…、１２−５Ｃ，１２−５Ｄおよび１２−６Ｃ，１２−
６Ｄとして、半導体チップ１５の周辺部に交互に分散配
置される。また半導体チップ１５には動作時間の経過を
計時する計時手段であるタイマ１４Ａと、各対の回路素
子の内の一方を休止させて休止中の他の一方が動作する
ように切換える切換手段１４Ｂとが備えられている。切
換手段１４Ｂは、動作中の発熱源素子１２−１Ｃ，１２
−１Ｄ、…が特性の劣化するような高温にならないよう
に、タイマ１４Ａ一定時間を経過するごとに各対の発熱
源素子の動作中の一方を休止させ休止中の他の一方を動
作させるように切換える。発熱源となる回路素子が半導
体チップ１５の周辺部に分散配置されていて中央部の温
度が上がらない上に、対となる発熱源素子の一方は、切
換えられて動作を停止してから次に動作を開始する一定
時間後までの休止中に放熱して温度を下げることができ
る。また半導体チップ１５上の温度分布の偏りが少なく
最適な特性で使用できる温度範囲は広くなる。

【００２６】図６（Ａ），（Ｂ）および（Ｃ）は、本発
明の実施のさらに他の形態である半導体ＩＣ１７の半導
体チップ１８上の発熱源となる回路素子の配置の概要
と、回路素子の動作の時間的経過の一部とを示す。半導
体チップ１８には、出力トランジスタなど発熱源となる
回路素子が複数個、すなわち図６の例では１２個に分割
され、半導体チップ１５の周辺に６個ずつ順次的に分散
配置されている。発熱源となる回路素子は、合計１２個
の同一特性を有する発熱源素子１９−１，…，１９−１
２に分割される。また半導体チップ１５は、図示を省略
しているけれども、動作時間の経過を計時する計時手段
であるタイマと、複数の発熱源素子の半数である６個を
動作させながら、残りの６個を休止させ、一定時間が経
過するごとに動作中の一個を休止させて同じ特性を有す
る対となる休止中の一個を動作させるように切換える切
換手段とを備え、発熱源素子の動作が順次的に切換わる
ように制御する。図６（Ａ）では、発熱源素子１９−
１，…，１９−６が動作し、発熱源素子１９−７，…，
１９−１２が休止している状態を示す。（Ｂ）では、
（Ａ）で動作中の発熱源素子１９−１が休止し、発熱源
素子１９−２，…，１９−６は動作を継続し、（Ａ）で
休止していた発熱源素子１９−７が動作するように切換
えられている。従って発熱源素子１９−８，…，１９−
１２および１９−１Ｅが休止中となる。（Ｃ）では、
（Ｂ）で動作中の発熱源素子１９−２が休止し、発熱源
素子１９−３，…，１９−７は動作を継続し、（Ｂ）で
休止中の発熱源素子１９−８が動作するように切換えら
れている。従って発熱源素子１９−９，…，１９−１２
および１９−１，１９−２が休止中となる。（Ａ），
（Ｂ），（Ｃ），…と順次的に矢符２０の方向に回転す
るように動作中の発熱源素子が切換わるように制御され
る。発熱源となる回路素子が半導体チップ１８の周辺部
に分散配置されていて中央部の温度が上がらない上に、
休止する発熱源素子は、切換えられて動作を停止してか
ら次に動作を開始する一定時間後までの休止中に放熱し
て温度を下げることができる。また半導体チップ１８上
の温度分布の偏りが少なく最適な特性で使用できる温度
範囲は広くなる。

【００２７】図７は、本発明の実施のさらに他の形態で
ある半導体ＩＣ２１の半導体チップ２２上の発熱源とな
る回路素子の配置の概要を示す。半導体チップ２２に
は、図５に示す実施の形態の半導体ＩＣ１４の半導体チ
ップ１５と同様に、出力トランジスタなど発熱源となる
回路素子が複数個、すなわち図７の例では６個のそれぞ
れ同じ特性を有する回路素子の対に分割されて、半導体
チップ２２の周辺に交互に分散配置されている。発熱源
となる回路素子の６個の対は、発熱源素子２３−１Ｇ，
１２−１Ｈ、…，…、１２−５Ｇ，１２−５Ｈおよび１
２−６Ｇ，１２−６Ｈとして、半導体チップ２２の周辺
部に交互に分散配置される。半導体チップ２２には、図
示を省略しているけれども、動作時間の経過を計時する
計時手段であるタイマと、各対の回路素子の内の一方を
休止させて休止中の他の一方が動作するように切換える
切換手段とが備えられている。切換手段は、動作中の発
熱源素子が特性の劣化するような高温にならないよう
に、タイマが一定時間を計時するごとに各対の発熱源素
子の動作中の一方を休止させ休止中の他の一方を動作さ
せるように切換える。また半導体チップ２２には半導体
チップの温度を検出する熱センサ素子２４が各発熱源素
子の近傍に配置されている。さらにまたすべての発熱源
素子２３−１Ｇ，２３−１Ｈ，…，２３−６Ｇ，２３−
６Ｈを、図８に示すように、発熱用に動作させることが
できる回路構成を備えている。

【００２８】図８は、各発熱源素子を構成する出力トラ
ンジスタ２５の回路の概要を示す。出力トランジスタ２
５は、発熱源素子が動作中または周囲温度が設定温度た
とえば−２５℃より高い場合の休止中には、コレクタ２
６およびエミッタ２７が切換スイッチ２８，２９を経由
して制御電源電圧Ｖｃｃ側３０および外部装置側３１に
それぞれ接続されている。周囲温度が設定温度である０
℃以下に下がると、休止中の発熱源素子の出力トランジ
スタ２５の回路の切換スイッチ２８，２９はそれぞれ切
換えられて、コレクタ２６は電源電圧の＋Ｂ側３２に、
エミッタ２７は接地側３３にそれぞれ接続されて、出力
トランジスタ２５は発熱用に動作する。コントロール回
路３４は、出力トランジスタ２５の発熱量を制御して、
半導体チップ２２の温度を一定に保つような制御を行
う。休止中の発熱源素子が発熱用に動作することによっ
て半導体チップ２２の温度は上昇するので、チップ温度
がたとえば−２５℃程度に極端に低下する場合でも動作
中の発熱源素子は適切な温度を保って動作を続けること
ができる。

【００２９】図８の実施形態では、図５に示す実施の形
態の場合と同様に温度上昇を抑制できるとともに、半導
体チップ２２の温度分布の偏りも減らし、極端な温度低
下の場合には半導体チップ２２自体でチップ温度を高め
て正常な動作を続けることができるので、最適な特性で
使用することができる温度範囲を広くすることができ
る。

【００３０】また、図７の実施の形態では、一例として
図５に示す実施の形態の半導体ＩＣ１４と同様な回路素
子の配置に対して発熱用に動作することができる回路を
組み合わせたが、図示を省略するが図４に示す実施の形
態の半導体ＩＣ１０と同様な回路素子の配置の場合に
も、また図６に示す実施の形態の半導体ＩＣ１７と同様
な回路素子の配置の場合にも、図７の実施の形態の場合
と同様に、発熱用に動作することができる回路を組み合
わせてチップ温度が低下するときの恒温対策とすること
ができる。

【００３１】さらに温度上昇を抑制することができる前
記の各半導体ＩＣを使用しても、使用する環境によって
周囲温度が極端に高くなって、たとえば１５０℃を越え
るような状態になる場合には、従来から用いている前述
の図１０に示す過熱保護動作によって発熱源素子の動作
を停止し、半導体ＩＣがご動作したり熱破壊したりする
のを防止することができる。

【００３２】さらにまた、以上説明した実施の各形態で
は、半導体チップ上に電子回路が形成されるモノリシッ
ク型ＩＣについて本発明を適用しているけれども、単一
の基板上に厚膜回路素子を形成したり、チップ部品を実
装したりするハイブリッド型ＩＣにも、同様に適用する
ことができる。

【００３３】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、基板の周
辺部に発熱源となる回路素子が分散して配置されるため
に、基板上の温度分布の偏りが小さくなり、半導体装置
の温度特性を改善することができる。

【００３４】また本発明によれば、基板の周辺部に発熱
源となる回路素子が複数に分割されて分散配置されるの
で、温度上昇を均一化することができる。

【００３５】また本発明によれば、基板の周辺部に発熱
源となる回路素子が基板を囲む形状となるように分散し
て配置され、基板の温度分布の偏りを小さくして、温度
特性の改善を図ることができる。

【００３６】また本発明によれば、発熱源となる回路素
子が櫛形に分散して配置されるので、基板の温度分布が
均一化され、最適な特性で使用することができる温度範
囲を広くすることができる。

【００３７】また本発明によれば、基板の周辺部に分散
されている発熱源となる回路素子が複数の対に分割され
ていて、各回路素子は交互に休止して休止中に冷却され
るので、過度の温度上昇は抑制され、基板の温度分布の
偏りも減少して最適な特性で使用することができる温度
範囲を広くすることができる。

【００３８】また本発明によれば、周辺部に分散されて
いる各回路素子は順次的に休止して休止中に放熱して温
度を下げるので、半導体ＩＣの温度上昇は抑制され、基
板の温度分布の偏りも減少して最適な特性で使用できる
温度範囲を広くすることができる。

【００３９】また本発明によれば、基板の周辺部に分散
されている各回路素子は設定温度以上になると休止して
発熱も停止するので、半導体装置の温度上昇は抑制さ
れ、基板の温度分布の偏りも減少して、温度特性を改善
することができる。

【００４０】また本発明によれば、基板の周辺部に分散
されている各回路素子は一定時間ごとに休止して、休止
中に発熱が停止して温度を下げるので、半導体装置の温
度上昇は抑制され、基板の温度分布の偏りも減少して最
適な特性で使用することができる温度範囲を広くするこ
とができる。

【００４１】また本発明によれば、基板温度検出手段に
よって基板温度が検出され、基板温度が低下する場合で
も基板自体で基板温度を高めることができる。低温時に
発熱用として動作する温度制御手段を備える基板は、低
温時にも最適な特性で動作することができるので、半導
体ＩＣの低温時の誤動作を減らすことができる。

【００４２】また本発明によれば、基板温度検出手段に
よって高温基準以上の温度が検出されると温度制御手段
によって過熱保護動作が行われるので、過熱によって半
導体装置が誤動作したり熱破壊が生じたりするのを防ぐ
ことができる。基板自体で温度上昇を抑制し、低温の場
合でも誤動作しないように、広い温度範囲で最適な特性
で使用することができる半導体装置を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態による半導体ＩＣ１の基
板２上の回路素子配列を示す。

【図２】本発明の実施の一形態による半導体ＩＣ４の半
導体チップ５上の回路素子配列を示す。

【図３】本発明の実施の一形態による半導体ＩＣ７の半
導体チップ８上の回路素子配列を示す。

【図４】本発明の実施の一形態による半導体ＩＣ１０の
半導体チップ１１上の回路素子配列を示す。

【図５】本発明の実施の一形態による半導体ＩＣ１４の
半導体チップ１５上の回路素子配列を示す。

【図６】本発明の実施の一形態による半導体ＩＣ１７の
半導体チップ１８上の回路素子配列と動作の時間的推移
とを示す。

【図７】本発明の実施の一形態による半導体ＩＣ２１の
半導体チップ２２上の回路素子配列を示す。

【図８】図７の回路素子の発熱回路を示す。

【図９】従来からの半導体ＩＣの概略的な構造を示す平
面図および正面断面図である。

【図１０】従来からの過熱検知回路を備える半導体チッ
プの回路素子配列を簡略化して示す平面図である。

【符号の説明】

１，４，７，１０，１４，１７，２１，３４，４０ 半
導体ＩＣ ２，５，８，１１，１５，１８，２２，３６，４２ 半
導体チップ ３，６，９，１２，１６，１９，２３，４３ 発熱源素
子 １３，２４ 熱センサ素子 ２５ トランジスタ ２６ コレクタ ２７ エミッタ ２８，２９ 切換スイッチ ３５ 半導体チップ基板 ３７ パッケージ ３８ 放熱板 ３９ 端子 ４１ 過熱検知回路 ４４ 過熱検知センサ

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子回路を構成する複数の回路素子が単
   一の基板上に搭載される半導体装置において、 発熱源となる回路素子が基板の周辺部に分散配置される
   ことを特徴とする半導体装置。
2. 【請求項２】 前記発熱源となる回路素子は、複数の回
   路素子に分割されることを特徴とする請求項１記載の半
   導体装置。
3. 【請求項３】 前記発熱源となる回路素子は、基板を囲
   む形状となるように分散されることを特徴とする請求項
   １または２記載の半導体装置。
4. 【請求項４】 前記発熱源となる回路素子は、櫛形の形
   状となるように分散されることを特徴とする請求項１ま
   たは２記載の半導体装置。
5. 【請求項５】 前記発熱源となる回路素子は複数の対に
   分割され、 各対の回路素子の内の一方を動作させながら他方を休止
   させ、予め設定される条件に従って、動作中の回路素子
   を休止させて休止中の回路素子が動作するように切換え
   る切換手段を備えることを特徴とする請求項２〜４のい
   ずれかに記載の半導体装置。
6. 【請求項６】 前記発熱源となる回路素子を分割した複
   数の回路素子の内の半数を動作させながら、残りの半数
   の回路素子を休止させ、予め設定される条件に従って、
   動作中の回路素子の一部を休止させて休止中の回路素子
   の一部が動作するように、順次的に切換える切換手段を
   備えることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載
   の半導体装置。
7. 【請求項７】 前記各回路素子の温度を検出する素子温
   度検知手段を備え、 前記切換手段は、素子温度検知手段によって検知される
   動作中の回路素子の温度が予め設定される温度以上にな
   ることを条件として、切換えを行うことを特徴とする請
   求項５または６記載の半導体装置。
8. 【請求項８】 動作時間の経過を計時する計時手段を備
   え、 前記切換手段は、計時手段によって計時される時間が予
   め設定される一定時間以上になることを条件として、切
   換えを行うことを特徴とする請求項５または６記載の半
   導体装置。
9. 【請求項９】 基板の温度を検出する基板温度検出手段
   と、 基板温度検出手段によって検出される基板の温度に応答
   して、温度が予め設定される低温基準を越えるとき、前
   記発熱源となる回路素子を分割した複数の回路素子の内
   の一部を動作させながら残りを休止させるように、温度
   が予め設定される低温基準以下のとき、休止中の回路素
   子の内の少なくとも一部を発熱用に動作させて基板の温
   度が低温基準以上になるように、それぞれ制御する温度
   制御手段とを備えることを特徴とする請求項１〜８のい
   ずれかに記載の半導体装置。
10. 【請求項１０】 前記温度制御手段は、前記基板温度検
    出手段によって検出される基板の温度が予め設定される
    高温基準以上になるとき、予め定める過熱保護動作を行
    うことを特徴とする請求項９記載の半導体装置。