JPS63211664A - Semiconductor integrated circuit device - Google Patents

Semiconductor integrated circuit device

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Publication number
JPS63211664A
JPS63211664A JP4251087A JP4251087A JPS63211664A JP S63211664 A JPS63211664 A JP S63211664A JP 4251087 A JP4251087 A JP 4251087A JP 4251087 A JP4251087 A JP 4251087A JP S63211664 A JPS63211664 A JP S63211664A
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JP
Japan
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temperature
circuit
temperature detection
integrated circuit
voltage
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Application number
JP4251087A
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Japanese (ja)
Inventor
Toru Kobayashi
徹 小林
Toshio Yamada
利夫 山田
Masato Hamamoto
浜本 正人
Kazuo Tanaka
一雄 田中
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

PURPOSE:To make it possible to carry out proper temperature management of individual semiconductor integrated circuit devices and to improve reliability thereof, by providing a temperature detection circuit which detects that a temperature of the semiconductor substrate has exceeded a predetermined level and outputs a detection output signal a logic level through a predetermined external terminal. CONSTITUTION:A bipolar gate array integrated circuit is provided with a temperature detection circuit TD including a temperature detection element whose base-emitter voltage has negative temperature properties and formed during the same manufacture process with a bipolar transistor constituting a logic gate circuit. The temperature detection circuit TD determines a change is base-emitter voltage of the temperature detection element by means of a current switching circuit provided in the form of a differential amplifier in a voltage comparison section VC and detects that a temperature of a semiconductor substrate has exceeded a predetermined dangerous temperature. The detection signal is outputted as a logic level signal by an output section OB and supplied to an external temperature control circuit through an external terminal. In this manner, increase of temperature can be detected for individual semiconductor substrates and thus proper temperature management can be carried out.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、半導体集積回路装置に関するもので、例え
ば、バイポーラゲートアレイ集積回路などに利用して有
効な技術に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device, and relates to a technique effective for use in, for example, a bipolar gate array integrated circuit.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

高速動作を行う比較的多数の論理ゲート回路等を搭載す
るバイポーラゲートアレイ集積回路がある。また、この
ようなバイポーラゲートアレイ集積回路等において、集
積回路が実装される半導体基板とパッケージ用ボードを
微小ハンダボールによって接合するC CB (Cnt
rolled  Co11apseB onding)
方式がある。
There is a bipolar gate array integrated circuit that is equipped with a relatively large number of logic gate circuits that operate at high speed. In addition, in such bipolar gate array integrated circuits, CCB (Cnt
rolled Col11apseB onding)
There is a method.

このようなCCB方式については、例えば、1983年
11月28日、■サイエンス・フォーラム発行のr超L
SIデバイスハンドブック1253頁〜258頁に記載
されている。
Regarding this CCB method, for example, on November 28, 1983,
It is described on pages 1253 to 258 of the SI Device Handbook.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

上記のようなバイポーラゲートアレイ集積回路は、比較
的大きな動作電流を流すことによってその動作の高速化
を図っているため、半導体基板としての消費電力及び発
熱量が大きくなる。このため、このようなバイポーラゲ
ートアレイ集積回路などにおいては、例えば空冷又は水
冷方式を用いた温度管理を行う必要がある。特に、その
半導体集積回路装置において上記のようなCCB方式が
採られる場合、パンケージ用ボードと半導体基板がハン
ダボールによって結合されることでパッケージ用ボード
と半導体基板との間の温度抵抗が個々のパッケージによ
って大きなバラツキを呈する。
Since the bipolar gate array integrated circuit as described above attempts to speed up its operation by passing a relatively large operating current, the power consumption and heat generation amount of the semiconductor substrate are large. Therefore, in such a bipolar gate array integrated circuit, it is necessary to perform temperature management using, for example, an air cooling or water cooling method. In particular, when the above-mentioned CCB method is adopted in the semiconductor integrated circuit device, the temperature resistance between the package board and the semiconductor substrate is reduced by connecting the pancage board and the semiconductor substrate with solder balls. There is a large variation depending on the

したがって、半導体集積回路装置の設計段階においてこ
れらの温度抵抗を予測し、半導体基板の温度上昇を制限
して異常高温による障害を防止することは困難である。
Therefore, it is difficult to predict these temperature resistances at the design stage of a semiconductor integrated circuit device, limit the temperature rise of the semiconductor substrate, and prevent failures due to abnormally high temperatures.

このため、半導体集積回路装置ごとに半導体基板の温度
異常を検出しこれに対処するための温度管理を行うこと
が望ましいが、従来の半導体集積回路装置は個々に温度
検出機能を備えていないため、確実な温度管理を実現す
ることができない。
For this reason, it is desirable to detect temperature abnormalities in the semiconductor substrate for each semiconductor integrated circuit device and to perform temperature management to deal with this, but conventional semiconductor integrated circuit devices do not have individual temperature detection functions. Reliable temperature control cannot be achieved.

この発明の目的は、新しい機能を有する半導体集積回路
装置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit device having new functions.

この発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、
この明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろ
う。
The above and other objects and novel features of this invention include:
It will become clear from the description of this specification and the accompanying drawings.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記の通りである。
A brief overview of typical inventions disclosed in this application is as follows.

すなわち、半導体集積回路装置が形成される半導体基板
上に、半導体基板の温度が所定の温度を超えたことを検
出し所定の外部端子を介して論理レベルの検出出力信号
を出力する温度検出回路を設けるものである。
That is, a temperature detection circuit is provided on a semiconductor substrate on which a semiconductor integrated circuit device is formed, which detects when the temperature of the semiconductor substrate exceeds a predetermined temperature and outputs a logic level detection output signal via a predetermined external terminal. It shall be established.

〔作  用〕[For production]

上記した手段によれば、上記検出出力信号をモニタする
ことによって、特別なアナログ回路を設けることなく、
個々の半導体基板の温度上昇を検出することができるた
め、適切な温度管理を行うことができる。
According to the above-mentioned means, by monitoring the detection output signal, without providing a special analog circuit,
Since temperature increases in individual semiconductor substrates can be detected, appropriate temperature management can be performed.

〔実施例〕〔Example〕

第2図には、この発明が適用されたバイポーラゲートア
レイ集積回路の一実施例の配置図が示されている。この
実施例のバイポーラゲートアレイ集積回路は、特に制限
されないが、公知のバイポーラ集積回路の製造技術によ
って、1個の半導体基FisUB上に形成される。また
、この半導体基板SUBは、特に制限されないが、CC
B方式を用いてパッケージ用ボードに実装される。
FIG. 2 shows a layout diagram of an embodiment of a bipolar gate array integrated circuit to which the present invention is applied. The bipolar gate array integrated circuit of this embodiment is formed on one semiconductor substrate FisUB by a known bipolar integrated circuit manufacturing technique, although it is not particularly limited. In addition, this semiconductor substrate SUB is not particularly limited, but may be used for CC
It is mounted on a package board using method B.

第1図において、半導体基板SUBの中央部には、特に
制限されないが、温度検出回路TDが形成され、この温
度検出回路TDを取り囲むようにして比較的多数の論理
ゲート回路を含むゲートアレイG−ARYが形成される
。半導体基板SUBの両端には、ボンディング用パッド
P1〜P7が配置される。
In FIG. 1, although not particularly limited, a temperature detection circuit TD is formed in the center of a semiconductor substrate SUB, and a gate array G- ARY is formed. Bonding pads P1 to P7 are arranged at both ends of the semiconductor substrate SUB.

温度検出回路TDは、後述するように、バイポーラトラ
ンジスタのベース・エミッタ電圧v8Eの温度特性を利
用した温度検出素子を含む温度検出部と、上記温度検出
素子のベース・エミッタ電圧の変化を基準電圧によって
判定する電圧比較部及びこの電圧比較部の出力信号を論
理レベルの出力信号として外部に送出する出力部とによ
り構成される。温度検出回路TDの論理レベルの出力信
号LTDは、バンドP5から所定の外部端子を介して、
外部に送出される。
As will be described later, the temperature detection circuit TD includes a temperature detection section including a temperature detection element that utilizes the temperature characteristics of the base-emitter voltage v8E of a bipolar transistor, and a temperature detection section that detects changes in the base-emitter voltage of the temperature detection element using a reference voltage. It is comprised of a voltage comparison section that makes the determination and an output section that sends out the output signal of the voltage comparison section as a logic level output signal. The logic level output signal LTD of the temperature detection circuit TD is output from band P5 via a predetermined external terminal.
Sent to the outside.

第3図には、第2図の温度検出回路TDの一実施例のブ
ロック図が示されている。
FIG. 3 shows a block diagram of an embodiment of the temperature detection circuit TD of FIG. 2. In FIG.

第3図において、この実施例の温度検出回路TDは、温
度検出部TSと電圧比較部VC及び出力部OBによって
構成される。
In FIG. 3, the temperature detection circuit TD of this embodiment is composed of a temperature detection section TS, a voltage comparison section VC, and an output section OB.

温度検出回路1゛Dの温度検出部TSは、後述するよう
に、そのベースとコレクタが共通接続されることによっ
てダイオード形態とされる二つのバイポーラトランジス
タを含む。これらのトランジスタは、特に制限されない
が、そのベース・エミッタ電圧V、が負の温度勾配を持
つようにされ、この温度検出回路TDの温度検出素子と
して機能する。これらのトランジスタのベース・エミッ
タ電圧V=の変化は、温度検出部TSの出力信号−Vs
の変化として電圧比較部VCに送られる。
As will be described later, the temperature detection section TS of the temperature detection circuit 1'D includes two bipolar transistors having a diode configuration by having their bases and collectors connected in common. Although not particularly limited, these transistors have their base-emitter voltages V having a negative temperature gradient, and function as temperature detection elements of the temperature detection circuit TD. Changes in the base-emitter voltage V= of these transistors correspond to the output signal -Vs of the temperature detection section TS.
The voltage is sent to the voltage comparator VC as a change in the voltage.

電圧比較部VCは、基準電圧−Voを発生する基準電圧
発生回路と、この基準電圧と上記温度検出部TSの出力
信号−Vsを比較する差動アンプ形態の電流スイッチ回
路を含む。特に制限されないが、電圧比較部VCの出力
信号−vLは、半導体基板SOBが通常の温度であると
きにロウレベルとされ、半導体基板SUBの温度が例え
ば摂氏90度以上となったときハイレベルとなる。
The voltage comparison section VC includes a reference voltage generation circuit that generates a reference voltage -Vo, and a current switch circuit in the form of a differential amplifier that compares this reference voltage with the output signal -Vs of the temperature detection section TS. Although not particularly limited, the output signal -vL of the voltage comparator VC is at a low level when the semiconductor substrate SOB is at a normal temperature, and is at a high level when the temperature of the semiconductor substrate SUB is, for example, 90 degrees Celsius or higher. .

出力部OBは、バイポーラトランジスタからなるエミッ
タフォロア回路を含む、この出力部OBの出力信号はこ
の温度検出回路TDの出力信号LTDとされる。この出
力信号LTDは、半導体基板SUBが通常の温度である
ときに論理ハイレベルとされ、半導体基板SUBの温度
が例えば摂氏90度を超えるとき論理ロウレベルとされ
る。
The output section OB includes an emitter follower circuit made of a bipolar transistor, and the output signal of this output section OB is used as the output signal LTD of this temperature detection circuit TD. This output signal LTD is set to a logic high level when the semiconductor substrate SUB is at a normal temperature, and is set to a logic low level when the temperature of the semiconductor substrate SUB exceeds, for example, 90 degrees Celsius.

温度検出回路TDの出力信号LTDは、特に制限されな
いが、この半導体集積回路装置が含まれるシステムの温
度管理を行うための温度制御回路に送られ、例えばシス
テムの空冷又は水冷設備等を制御するための入力信号と
して用いられる。
Although not particularly limited, the output signal LTD of the temperature detection circuit TD is sent to a temperature control circuit for controlling the temperature of a system including this semiconductor integrated circuit device, for example, for controlling air cooling or water cooling equipment of the system. used as an input signal.

第1図には、この実施例のバイポーラゲートアレイ集積
回路の温度検出回路TDの一実施例の回路図が示されて
いる。同図において、バイポーラトランジスタはすべて
NPN型バイポーラトランジスタである。特に制限され
ないが、この温度検出回路TDを含むバイポーラゲート
アレイ集積回路は、例えば−5,2■のような負の電源
電圧−Veeをその動作電源電圧とする。
FIG. 1 shows a circuit diagram of an embodiment of the temperature detection circuit TD of the bipolar gate array integrated circuit of this embodiment. In the figure, all bipolar transistors are NPN type bipolar transistors. Although not particularly limited, the bipolar gate array integrated circuit including this temperature detection circuit TD uses a negative power supply voltage -Vee, such as -5.2 .ANG., as its operating power supply voltage.

第1図において、温度検出回路T、Dの温度検出部TS
は、そのベースとコレクタが共通接続されることによっ
てダイオード形態とされ直列形態とされる2個のバイポ
ーラトランジスタTl及びT2を含む、トランジスタT
lの共通接続されたベース及びコレクタは、回路の接地
電位に結合される。トランジスタT2のエミッタは、抵
抗R4を介して、電圧比較部VCのトランジスタT5の
コレクタに結合される。
In FIG. 1, temperature detection parts TS of temperature detection circuits T and D
includes two bipolar transistors Tl and T2, whose bases and collectors are connected in common, so that they are in diode form and in series form.
The commonly connected bases and collectors of l are coupled to the circuit ground potential. The emitter of transistor T2 is coupled via resistor R4 to the collector of transistor T5 of voltage comparator VC.

温度検出部TSのトランジスタT1及びT2には、電圧
比較部VCのトランジスタT5を介して所定の動作電流
が供給される。これにより、温度検出部TSの出力信号
−Vsは、トランジスタTI及びT2のベース・エミッ
タ電圧をvBEとするとき、 −V3−−2XVBE の関係となる。ここで、特に制限されないが、トランジ
スタT 1.及びT2のベース・エミッタ電圧VIEは
比較的大きな負の温度特性を持つ。すなわち、これらの
トランジスタのベース・エミッタ電圧■医は、トランジ
スタが形成される半導体基板SUBの温度が上昇するこ
とによって小さくされる。このため、温度検出部TSの
出力信号−Vsは、半導体基板SUBの温度が高くなる
ことによって上昇する。
A predetermined operating current is supplied to the transistors T1 and T2 of the temperature detection section TS via the transistor T5 of the voltage comparison section VC. As a result, the output signal -Vs of the temperature detection section TS has a relationship of -V3--2XVBE, where vBE is the base-emitter voltage of the transistors TI and T2. Here, although not particularly limited, the transistor T1. And the base-emitter voltage VIE of T2 has a relatively large negative temperature characteristic. That is, the base-emitter voltages of these transistors are reduced by increasing the temperature of the semiconductor substrate SUB on which the transistors are formed. Therefore, the output signal -Vs of the temperature detection unit TS increases as the temperature of the semiconductor substrate SUB increases.

温度検出回路TDの電圧比較部VCの上記トランジスタ
T5のベースは、トランジスタT4のコレクタに結合さ
れる。トランジスタT4は、そのベースとコレクタが共
通接続されることによってダイオード形態とされ、その
エミッタは回路の電源電圧−Veeに結合される。つま
り、トランジスタT 4及びT5は電流ミラー形態とさ
れる。
The base of the transistor T5 of the voltage comparison section VC of the temperature detection circuit TD is coupled to the collector of the transistor T4. Transistor T4 is in diode form by having its base and collector connected in common, and its emitter is coupled to the circuit power supply voltage -Vee. That is, transistors T4 and T5 are in a current mirror configuration.

トランジスタT4の共通接続されたベース及びコレクタ
と回路の接地電位との間には、直列形態のトランジスタ
T3及び抵抗R3が設けられる。
A series transistor T3 and a resistor R3 are provided between the commonly connected base and collector of the transistor T4 and the ground potential of the circuit.

トランジスタT3のコレクタとベースとの間には抵抗R
1が設けられ、そのベースとエミγりとの間には抵抗R
2が設けられる。これにより、トランジスタT3は、そ
のエミッタ電圧が抵抗R1及びR2の抵抗値によって設
定される定電圧源として作用する。
A resistor R is connected between the collector and base of the transistor T3.
1 is provided, and a resistor R is provided between its base and the emitter γ.
2 is provided. Thereby, the transistor T3 acts as a constant voltage source whose emitter voltage is set by the resistance values of the resistors R1 and R2.

トランジスタT4のコレクタ電流は、そのベース・エミ
ッタ電圧と上記トランジスタT3によって形成される安
定したエミッタ電圧及び抵抗R3の抵抗値によって決定
される比較的安定した電流値となる。このトランジスタ
T4のコレクタ電圧は、電流ミラー形態とされるトラン
ジスタT5のコレクタ電流として投影され、抵抗R4を
介して温度検出部TSのトランジスタT1及びT2に供
給される。したがって、トランジスタT5のコレクタ電
圧−Vcは、そのコレクタ電流をIcとし抵抗R4の抵
抗値をR4とするとき、 −Vc= −Vs−ICXR4 となる。
The collector current of the transistor T4 has a relatively stable current value determined by its base-emitter voltage, the stable emitter voltage formed by the transistor T3, and the resistance value of the resistor R3. The collector voltage of this transistor T4 is projected as a collector current of a transistor T5 having a current mirror configuration, and is supplied to the transistors T1 and T2 of the temperature detection section TS via a resistor R4. Therefore, the collector voltage -Vc of the transistor T5 becomes -Vc=-Vs-ICXR4, where the collector current is Ic and the resistance value of the resistor R4 is R4.

トランジスタT5のコレクタ電圧−Vcは、増幅回路を
構成するトランジスタT6のベースに供給される。トラ
ンジスタT6のコレクタは抵抗R5を介して回路の接地
電位に結合され、そのエミッタは抵抗R6を介して回路
の電源電圧−Veeに結合される。トランジスタT6の
コレクタ電圧は、差動アンプ形態の電流スイッチ回路を
構成するトランジスタT7のベースに供給される。
The collector voltage -Vc of the transistor T5 is supplied to the base of the transistor T6 that constitutes the amplifier circuit. The collector of transistor T6 is coupled to the circuit ground potential via resistor R5, and its emitter is coupled to the circuit power supply voltage -Vee via resistor R6. The collector voltage of the transistor T6 is supplied to the base of a transistor T7 that constitutes a current switch circuit in the form of a differential amplifier.

ところで、上述のトランジスタT4のコレクタは、上記
トランジスタT5のベースに結合されるとともにトラン
ジスタTllのベースにも結合される。このトランジス
タTllのコレクタは抵抗RIOを介して回路の接地電
位に結合され、そのエミッタは回路の電源電圧−Vee
に結合される。
Incidentally, the collector of the transistor T4 described above is coupled to the base of the transistor T5 and also to the base of the transistor Tll. The collector of this transistor Tll is coupled to the circuit ground potential via a resistor RIO, and its emitter is connected to the circuit power supply voltage -Vee
is combined with

トランジスタTllは、上記トランジスタT5とほぼ同
じ電気的特性を持つように設計される。つまり、トラン
ジスタTllはトランジスタT5と同様にトランジスタ
T4と電流ミラー形態とされ、そのコレクタには上記ト
ランジスタT5のコレクタ電流と同じ値の比較的安定し
たコレクタ電流が得られる。このため、トランジスタT
llのコレクタ電圧−Voは、そのコレクタ電流をIc
とし抵抗RIOの抵抗値をRIOとするとき、−Vo=
−1cXRl 0 となる、このトランジスタTllのコレクタ電圧−Vo
は、後述する電流スイッチ回路の判定基準電圧とされる
Transistor Tll is designed to have approximately the same electrical characteristics as transistor T5. That is, like the transistor T5, the transistor Tll has a current mirror configuration with the transistor T4, and a relatively stable collector current having the same value as the collector current of the transistor T5 is obtained at its collector. Therefore, the transistor T
The collector voltage -Vo of ll is the collector current Ic
When the resistance value of resistor RIO is RIO, -Vo=
The collector voltage -Vo of this transistor Tll becomes -1cXRl 0
is taken as a determination reference voltage of a current switch circuit, which will be described later.

トランジスタTllのコレクタ電圧−Voは、増幅回路
を構成するトランジスタTIOのベースに供給される。
The collector voltage -Vo of the transistor Tll is supplied to the base of the transistor TIO that constitutes the amplifier circuit.

トランジスタTIOのコレクタは抵抗R8を介して回路
の接地電位に結合され、そのエミッタは抵抗R9を介し
て回路の電源電圧−Veeに結合される。トランジスタ
TIOのコレクタ電圧は、上記差動アンプ形態の電流ス
イッチ回路を構成するもう一つのトランジスタT8のベ
ースに供給される。
The collector of transistor TIO is coupled to the circuit ground potential via resistor R8, and its emitter is coupled to the circuit power supply voltage -Vee via resistor R9. The collector voltage of the transistor TIO is supplied to the base of another transistor T8 constituting the current switch circuit in the form of a differential amplifier.

トランジスタT7及びT8のエミッタは共通接続され、
さらにトランジスタT9のコレクタに結合される。トラ
ンジスタT7のコレクタは、抵抗R7を介して回路の接
地電位に結合される。トランジスタT8のコレクタは、
直接回路の接地電位に結合される。トランジスタT9の
エミッタは回路の電源電圧−Veeに結合され、そのベ
ースには半導体集積回路装置の図示されない電圧発生回
路から所定の制御電圧−Vcsが供給される。トランジ
スタT9は定電流源として機能し、制御電圧−Vcsに
従った所定の動作電流をトランジスタT7及びT8に供
給する。これにより、トランジスタT7及びT8は、差
動アンプ形態の電流スイッチ回路を構成する。
The emitters of transistors T7 and T8 are commonly connected;
It is further coupled to the collector of transistor T9. The collector of transistor T7 is coupled to the circuit ground potential via resistor R7. The collector of transistor T8 is
Connected directly to circuit ground potential. The emitter of the transistor T9 is coupled to the circuit power supply voltage -Vee, and the base thereof is supplied with a predetermined control voltage -Vcs from a voltage generating circuit (not shown) of the semiconductor integrated circuit device. Transistor T9 functions as a constant current source and supplies a predetermined operating current according to control voltage -Vcs to transistors T7 and T8. Thereby, transistors T7 and T8 constitute a current switch circuit in the form of a differential amplifier.

前述のように、トランジスタT7のベースには増幅トラ
ンジスタT6を介して温度検出部TSの出力信号−Vs
に従った電圧が供給され、トランジスタT8のベースに
は増幅トランジスタTlOを介して基準電圧−■0に従
った電圧が供給される。半導体基板SUBが通常の温度
であるとき、トランジスタT8のベース電圧はトランジ
スタT7のベース電圧よりもやや高くなるように、基準
電圧−Voすなわち抵抗R8の抵抗値が設計される。し
たがって、このときトランジスタT8はオン状態となり
、トランジスタT7はオフ状態となる。これにより、ト
ランジスタT7のコレクタ電圧ずなわち電圧比較部VC
の出力信号−■Lはほぼ回路の接地電位のようなハイレ
ベルとなる。
As mentioned above, the output signal -Vs of the temperature detection section TS is connected to the base of the transistor T7 via the amplification transistor T6.
A voltage according to the reference voltage -10 is supplied to the base of the transistor T8 via the amplifying transistor TlO. The reference voltage -Vo, that is, the resistance value of the resistor R8, is designed so that the base voltage of the transistor T8 is slightly higher than the base voltage of the transistor T7 when the semiconductor substrate SUB is at a normal temperature. Therefore, at this time, transistor T8 is turned on, and transistor T7 is turned off. As a result, the collector voltage of the transistor T7, that is, the voltage comparator VC
The output signal -1L is at a high level almost like the ground potential of the circuit.

一方、半導体基1sUBの温度が上昇すると、温度検出
部TSのトランジスタT1及びT2のベース・エミッタ
電圧vBEがその温度特性に従って小さくなり、温度検
出部TSの出力信号−Vsが上昇する。また、温度検出
部TSの出力信号−VSの上昇にともなってトランジス
タT5のコレクタ電圧−Vcが上昇し、電流スイッチ回
路を構成するトランジスタT7のベース電圧が高くなる
On the other hand, when the temperature of the semiconductor substrate 1sUB increases, the base-emitter voltage vBE of the transistors T1 and T2 of the temperature detection section TS decreases in accordance with their temperature characteristics, and the output signal -Vs of the temperature detection section TS increases. Further, as the output signal -VS of the temperature detection section TS increases, the collector voltage -Vc of the transistor T5 increases, and the base voltage of the transistor T7 forming the current switch circuit increases.

このトランジスタT7のベース電圧がトランジスタT8
のベース電圧より高くなると、トランジスタ1゛8は差
動アンプの増幅効果によって急速にオフ状態となり、代
わってトランジスタT7が急速にオン状態となる。これ
により、トランジスタT7のコレクタ電圧すなわち電圧
比較部VCの出力信号−vLはトランジスタT9によっ
て定まる所定のロウレベルとなる。
The base voltage of this transistor T7 is the transistor T8
When the base voltage becomes higher than the base voltage of , the transistor 18 is rapidly turned off due to the amplification effect of the differential amplifier, and the transistor T7 is quickly turned on instead. As a result, the collector voltage of the transistor T7, that is, the output signal -vL of the voltage comparator VC becomes a predetermined low level determined by the transistor T9.

特に制限されないが、この実施例のバイポーラゲートア
レイ集積回路では、半導体基板SUBの温度が摂氏90
度を超えたときトランジスタT7のコレクタ電圧すなわ
ち電圧比較部VCの出力信号−VLがハイレベルからロ
ウレベルに変化するように、基準電圧−Vee値が設定
される電圧比較部VCの出力信号−vLは、温度検出回
路TDの出力部OBのトランジスタT12のベースに供
給される。このトランジスタT12のコレクタは回路の
接地電位に結合され、そのエミッタは抵抗R11を介し
て回路の電源電圧−Veeに結合される。つまり、トラ
ンジスタT12は、抵抗R11とともにエミッタフォロ
ア回路を構成する。トランジスタT12のエミッタ電圧
は、この温度検出回路TDの出力信号LTDとして、外
部端子を介して外部に送出される。
Although not particularly limited, in the bipolar gate array integrated circuit of this embodiment, the temperature of the semiconductor substrate SUB is 90 degrees Celsius.
The output signal -vL of the voltage comparator VC, in which the reference voltage -Vee value is set, is such that the collector voltage of the transistor T7, that is, the output signal -VL of the voltage comparator VC changes from high level to low level when the voltage exceeds the threshold voltage. , is supplied to the base of the transistor T12 of the output section OB of the temperature detection circuit TD. The collector of this transistor T12 is coupled to the ground potential of the circuit, and its emitter is coupled to the power supply voltage -Vee of the circuit via a resistor R11. In other words, the transistor T12 forms an emitter follower circuit together with the resistor R11. The emitter voltage of the transistor T12 is sent to the outside via an external terminal as an output signal LTD of the temperature detection circuit TD.

半導体基板SUBが通常の温度であるとき、電圧比較部
VCの出力信号−vLはほぼ回路の接地??R位のよう
なハイレベルとなる。したがって、出力部OBのトラン
ジスタT12はオン状態となり、その出力信号すなわち
温度検出回路TDの出力信号L T Dは回路の接地電
位のような論理ハイレベルとなる。一方、半導体基板S
UBの温度が上昇し例えば摂氏90度を超えるとき、電
圧比較部VCの出力信号−VLはロウレベルとなる。こ
れにより、出力部OBのトランジスタT12はオフ状態
となり、その出力信号LTDは回路の電源電圧−Vee
のような論理ロウレベルとなる。
When the semiconductor substrate SUB is at a normal temperature, the output signal -vL of the voltage comparator VC is almost the ground of the circuit? ? It becomes a high level like R position. Therefore, the transistor T12 of the output section OB is turned on, and its output signal, that is, the output signal L TD of the temperature detection circuit TD becomes a logic high level like the ground potential of the circuit. On the other hand, semiconductor substrate S
When the temperature of UB rises and exceeds, for example, 90 degrees Celsius, the output signal -VL of the voltage comparator VC becomes low level. As a result, the transistor T12 of the output section OB is turned off, and its output signal LTD is set to the circuit power supply voltage -Vee
It becomes a logic low level like .

前述のように、この温度検出回路TDの出力信号LTD
は、このバイポーラゲートアレイ集積回路が含まれるシ
ステムの温度制御回路に供給され、システムの温度管理
を行うための入力信号とされる。このバイポーラゲート
アレイ集積回路の半導体基板SUBの温度が例えば摂氏
90度を超え出力信号LTDが論理ロウレベルとされる
ことによって、システムの温度制御回路は、空冷又は水
冷による装置冷却を強化し、システムバックアップの準
備を開始することができる。
As mentioned above, the output signal LTD of this temperature detection circuit TD
is supplied to a temperature control circuit of a system including this bipolar gate array integrated circuit, and is used as an input signal for temperature management of the system. When the temperature of the semiconductor substrate SUB of this bipolar gate array integrated circuit exceeds, for example, 90 degrees Celsius and the output signal LTD is set to a logic low level, the temperature control circuit of the system strengthens device cooling by air cooling or water cooling, and backs up the system. preparations can begin.

以上のように、この実施例のバイポーラゲートアレイ集
積回路には、論理ゲート回路を構成するバイポーラトラ
ンジスタと同一の製造プロセスにより形成されそのベー
ス・エミッタ電圧が負の温度特性を持つ温度検出素子を
含む温度検出回路TDが設けられる。この温度検出回路
TDは、温度検出素子のベース・エミッタ電圧の変化を
電圧比較部VCO差動アンプ形態の電流スイッチ回路に
よって判定し、半導体基板の温度が所定の危険温度を超
えたことを検出する。この検出信号は、出力部OBによ
って論理レベルの信号とされ、外部端子を介して外部の
温度制御回路に供給される。
As described above, the bipolar gate array integrated circuit of this embodiment includes a temperature detection element that is formed by the same manufacturing process as the bipolar transistors constituting the logic gate circuit and whose base-emitter voltage has negative temperature characteristics. A temperature detection circuit TD is provided. This temperature detection circuit TD determines changes in the base-emitter voltage of the temperature detection element using a current switch circuit in the form of a voltage comparison section and a VCO differential amplifier, and detects that the temperature of the semiconductor substrate exceeds a predetermined dangerous temperature. . This detection signal is converted into a logic level signal by the output section OB and is supplied to an external temperature control circuit via an external terminal.

このため、この実施例のバイポーラゲートアレイ集積回
路を合むディジタルシステムは、温度上昇による出力信
号の変化を判定するための特別なアナログ回路を必要と
することなく、各半導体集積回路装置の半導体基板の温
度異常を個々に検出し、システムの温度管理やシステム
バックアップの準備を開始することができる。
For this reason, a digital system incorporating the bipolar gate array integrated circuit of this embodiment does not require a special analog circuit for determining changes in output signals due to temperature rise, and the semiconductor substrate of each semiconductor integrated circuit device can be temperature abnormalities can be detected individually, and system temperature management and system backup preparations can be started.

以上の本実施例に示されるように、この発明をバイポー
ラゲートアレイ集積回路などの半導体集積回路装置に通
用した場合、次のような効果が得られる。すなわち、 (1)半導体集積回路装置が形成される半導体基板上に
、半導体基板の温度が所定の温度を超えたことを検出し
所定の外部端子を介して論理レベルの検出出力信号を出
力する温度検出回路を設けることで、上記半導体集積回
路装置を含むディジタルシステムは、上記検出出力信号
をモニタすることにより半導体基板の温度が危険温度を
超えたことを判定できるという効果が得られる。
As shown in the above embodiment, when the present invention is applied to a semiconductor integrated circuit device such as a bipolar gate array integrated circuit, the following effects can be obtained. That is, (1) a temperature on a semiconductor substrate on which a semiconductor integrated circuit device is formed, at which it is detected that the temperature of the semiconductor substrate exceeds a predetermined temperature and a logic level detection output signal is output via a predetermined external terminal; By providing the detection circuit, the digital system including the semiconductor integrated circuit device can determine whether the temperature of the semiconductor substrate exceeds the dangerous temperature by monitoring the detection output signal.

(2)上記(11項により、システムに含まれる半導体
集積回路装置が、例えばCCB方式によって実装されパ
ッケージ用ボードと半導体基板との間の温度抵抗が不安
定であるような場合でも、個々の半導体集積回路装置ご
とに通切な温度管理を行うことができるという効果が得
られる。
(2) According to the above (paragraph 11), even if the semiconductor integrated circuit device included in the system is mounted by the CCB method and the temperature resistance between the package board and the semiconductor substrate is unstable, the individual semiconductor This provides the effect that consistent temperature management can be performed for each integrated circuit device.

(3)上記(1)項の温度検出回路TDは、この半導体
集積回路装置の主たる機能を実現するための論理ゲ−ト
回路と同一の製造プロセスによって形成されるため、温
度検出回路TDを形成するための特別な製造プロセスを
追加する必要がなく、比較的容易に実現できるという効
果が得られる。
(3) Since the temperature detection circuit TD in item (1) above is formed by the same manufacturing process as the logic gate circuit for realizing the main function of this semiconductor integrated circuit device, the temperature detection circuit TD is formed. There is no need to add a special manufacturing process to achieve this, and the advantage is that it can be achieved relatively easily.

(4)上記(11項において、温度検出信号が論理レベ
ルで伝達されることによって、半導体集積回路装置の外
部に増幅回路などの)・イズに弱いアナログ回路を設け
る必要がないため、誤動作を防止できるととも、比較的
大きなコスト上昇をともなうことなく上記のような温度
管理を実現できるという効果が得られる。
(4) As mentioned above (in Section 11), by transmitting the temperature detection signal at a logic level, there is no need to provide analog circuits that are susceptible to noise (such as amplifier circuits) outside the semiconductor integrated circuit device, thereby preventing malfunctions. If possible, the above-described temperature control can be achieved without a relatively large increase in cost.

(5)上記(1)項〜(4)項により、比較的消費電力
の大きな高速論理ゲート回路を搭載するバイポーラゲー
トアレイ集積回路などの半導体集積回路装置を含むディ
ジタルシステムの温度異常による障害発生を予防し、そ
の信頼性を向上できるという効果が得られる。
(5) Items (1) to (4) above prevent the occurrence of failures due to temperature abnormalities in digital systems that include semiconductor integrated circuit devices such as bipolar gate array integrated circuits that are equipped with high-speed logic gate circuits that consume relatively large amounts of power. This has the effect of being able to prevent this and improve its reliability.

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、この発明は上記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。例えば、この実施例で
は温度検出回路TDを半導体基板SUBの中央部に配置
しているが、その位置は他のいずれの位置であってもよ
いし、例えば温度検出部TSと他のブロックを分離して
配置してもよい。また、判定温度が異なる複数の温度検
出回路TDを設けることによって、温度管理を段階的に
行うこともよい、この実施例では一つのパンケージ用ボ
ードの上に一つの半導体基板SU[3が搭載されるもの
としているが、各パッケージ用ボードに搭載されるボー
ドの数は複数個であってもよい。さらに、第2図に示し
た温度検出回路TDのブロック構成や第1図に示した温
度検出回路TDの具体的な回路構成など、種々の実施形
態を採りうる。
Although the invention made by the present inventor has been specifically explained above based on Examples, it goes without saying that this invention is not limited to the above Examples and can be modified in various ways without departing from the gist thereof. Nor. For example, in this embodiment, the temperature detection circuit TD is placed in the center of the semiconductor substrate SUB, but it may be placed in any other position, or, for example, the temperature detection circuit TS may be separated from other blocks. It may also be placed. Furthermore, by providing a plurality of temperature detection circuits TD with different judgment temperatures, temperature management may be carried out in stages. In this embodiment, one semiconductor substrate SU[3 is mounted on one pancage board. However, the number of boards mounted on each package board may be plural. Furthermore, various embodiments can be adopted, such as the block configuration of the temperature detection circuit TD shown in FIG. 2 and the specific circuit configuration of the temperature detection circuit TD shown in FIG.

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野であるバイポーラゲートア
レイ集積回路に通用した場合について説明したが、それ
に限定されるものではなく、例えば、B1−CMOS論
理回路を用いたゲートアレイ築積回路やその他のバイポ
ーラ論理集積回路などにも通用できる0本発明は、少な
(ともその消費電力が大きく温度管理を必要とする半導
体集積回路装置及びそのような半導体集積回路装置を含
むディジタル装置に広く通用できる。
In the above explanation, the invention made by the present inventor was mainly applied to bipolar gate array integrated circuits, which is the background field of application, but the invention is not limited thereto. The present invention can also be applied to gate array integrated circuits using circuits and other bipolar logic integrated circuits. It can be widely used in digital devices including circuit devices.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果をHRに説明すれば、下記のとおりであ
る。すなわち、半導体集積回路装置が形成される半導体
基板上に、半導体基板の温度が所定の温度を超えたこと
を検出し所定の外部端子を介し一ζ論理レベルの検出出
力信号として出力する温度検出回路を設けることで、そ
の外部に増幅回路などのアナログ回路を設ける必要なく
、個々の半導体集積回路装置の温度管理を適切に行うこ
とができ、このような半導体集積回路装置を含むディジ
タルシステムの障害発生を防止し、その信頼性を高める
ことができるものである。
The effects obtained by typical inventions disclosed in this application are explained to HR as follows. That is, a temperature detection circuit is provided on a semiconductor substrate on which a semiconductor integrated circuit device is formed, which detects when the temperature of the semiconductor substrate exceeds a predetermined temperature and outputs a detection output signal of a 1ζ logic level via a predetermined external terminal. By providing an external analog circuit such as an amplifier circuit, it is possible to properly manage the temperature of each semiconductor integrated circuit device, and prevent failures in digital systems that include such semiconductor integrated circuit devices. It is possible to prevent this and increase its reliability.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、この発明が通用されたバイポーラゲートアレ
イ集積回路の温度検出回路の一実施例を示す回路図、 第2図は、第1図の温度検出回路を含むバイポーラゲー
トアレイ集積回路の一実施例を示す配置図、 第3図は、第1図の温度検出回路の一実施例を示すプロ
・/り図である。 T D・・・温度検出回路、1゛s・・・温度検出部、
VC・・・電圧比較部、OB・・・出力部、T1へT1
2・・・NPN型バイポーラトランジスタ、R1−R1
1・・・抵抗。 SUB・・・半導体基板、G−ARY・・・ゲートアレ
イ、PI〜P7・・・ボンディングパ。 ド。 第1図 第2図 第3図 O
FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of a temperature detection circuit of a bipolar gate array integrated circuit to which the present invention is applied, and FIG. 2 is a circuit diagram of an embodiment of a bipolar gate array integrated circuit including the temperature detection circuit of FIG. Layout diagram showing an embodiment. FIG. 3 is a schematic diagram showing an embodiment of the temperature detection circuit of FIG. T D...Temperature detection circuit, 1゛s...Temperature detection section,
VC...voltage comparison section, OB...output section, T1 to T1
2...NPN type bipolar transistor, R1-R1
1...Resistance. SUB: Semiconductor substrate, G-ARY: Gate array, PI to P7: Bonding pad. Do. Figure 1 Figure 2 Figure 3 O

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、半導体基板の温度が所定の温度を超えたことを検出
する温度検出回路と、上記温度検出回路の出力信号を外
部に出力するための外部端子を具備することを特徴とす
る半導体集積回路装置。 2、上記温度検出回路は、上記半導体集積回路装置の主
たる機能を実現するための回路素子と同様な製造プロセ
スによって形成され上記半導体基板の温度変化を電圧変
化に変換する温度検出素子を含む温度検出部と、上記温
度検出部の出力電圧を受け所定の基準電圧と比較する電
圧比較部と、上記電圧比較部の出力信号を論理レベルの
出力信号として上記外部端子から送出する出力部とによ
り構成されることを特徴とする特許請求の範囲第1項記
載の半導体集積回路装置。 3、上記半導体集積回路装置は、バイポーラゲートアレ
イ集積回路であることを特徴とする特許請求の範囲第1
項又は第2項記載の半導体集積回路装置。
[Claims] 1. A temperature detection circuit for detecting that the temperature of a semiconductor substrate exceeds a predetermined temperature, and an external terminal for outputting an output signal of the temperature detection circuit to the outside. Semiconductor integrated circuit device. 2. The temperature detection circuit includes a temperature detection element that is formed by the same manufacturing process as a circuit element for realizing the main function of the semiconductor integrated circuit device and converts a temperature change of the semiconductor substrate into a voltage change. a voltage comparison section that receives the output voltage of the temperature detection section and compares it with a predetermined reference voltage; and an output section that sends out the output signal of the voltage comparison section as a logic level output signal from the external terminal. A semiconductor integrated circuit device according to claim 1, characterized in that: 3. Claim 1, wherein the semiconductor integrated circuit device is a bipolar gate array integrated circuit.
The semiconductor integrated circuit device according to item 1 or 2.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03148861A (en) * 1989-07-19 1991-06-25 Fuji Electric Co Ltd Overheat detector of power ic and its structure

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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