KR101028784B1 - 반도체 집적회로 - Google Patents

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미쓰미덴기가부시기가이샤
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Abstract

본 발명은 전자부품의 수를 감소할 수 있어, 장치 전체의 제조 비용 및 실장 면적을 줄일 수 있는 반도체 집적회로를 제공하는 것을 목적으로 한다.
반도체칩이 단체로 패키지에 수납되거나, 또는, 반도체칩이 주변에 접속되는 전자부품과 함께 기판에 실장되고 절연재로 몰딩되는 반도체 집적회로에 있어서, 상기 반도체칩의 외부 단자에 일단이 접속되고 타단에 정전보호용의 다이오드(D1)가 접속되어 상기 반도체칩 내에 설치된 전류제한용의 저항(R10)과, 상기 전류제한용의 저항(R10)의 양단 사이에 병렬로 접속되고 상기 반도체칩 내에 설치된 퓨즈(FS)를 갖는다.
반도체 집적회로, 정전보호용의 다이오드, 전류제한용의 저항, 퓨즈.

Description

반도체 집적회로{SEMICONDUCTOR INTEGRATED CIRCUIT}
본 발명은 반도체 집적회로에 관한 것으로, 반도체칩이 단독으로 패키지에 수납되거나, 또는, 반도체칩이 주변에 접속되는 전자부품과 함께 기판에 실장되고 절연재로 몰딩되는 반도체 집적회로에 관한 것이다.
최근, 2차전지로서 리튬이온 전지가 디지털 카메라 등 휴대기기에 탑재되어 있다. 리튬이온 전지는 과충전 및 과방전에 약하기 때문에, 과충전 및 과방전의 보호회로를 구비한 전지 팩의 형태로 사용된다.
도 4에, 종래의 보호회로를 사용한 전지 팩의 1예의 회로구성도를 나타낸다. 동 도면 중, 리튬이온 전지(10)의 양극, 음극 각각은 전지 팩의 외부 단자(B+, B-)에 접속되어 있다. 단자(B+, B-) 사이에는 저항(R1)과 콘덴서(C1)의 직렬 회로가 접속되어 있다. 단자(B+)는 전지 팩의 외부 단자(P+)에 접속되고, 단자(B-)는 전류차단용의 n채널 MOS(금속 산화막 반도체) FET(전계효과 트랜지스터)인 트랜지스터(M1, M2)를 통하여 전지 팩의 외부 단자(P-)에 접속되어 있다.
또, 단자(P+, P-) 사이에는 콘덴서(C2)가 접속되고, 단자(B-, P-) 사이에는 콘덴서(C3)가 접속되어 있다. 단자(P+, P-) 사이에는 부하 또는 충전기가 접속된다.
트랜지스터(M1, M2)는 드레인이 공통접속되고, 트랜지스터(M1)의 소스는 단자(B-)를 통하여 리튬이온 전지(10)의 음극에 접속되고, 트랜지스터(M2)의 소스는 단자(P-)에 접속되어 있다. 트랜지스터(M1, M2) 각각의 게이트는 보호회로(11)의 단자(11d, 11e)에 접속되어 있다.
보호회로(11)는 단체로 패키지에 수납된 반도체 집적회로이며, 과충전 검출회로, 과방전 검출회로, 과전류 검출회로를 내장하고 있다. 또, 보호회로(11)는 리튬이온 전지(10)의 양극으로부터 저항(R1)을 통하여 단자(11a)에 전원(VDD)을 공급받음과 아울러, 리튬이온 전지(10)의 음극으로부터 단자(11b)에 전원(VSS)을 공급받아 동작하고, 과전류 검출용의 단자(11c)는 저항(R2)을 통하여 단자(P-)에 접속되어 있다.
또한, 저항(R2)은 단자(P+, P-) 사이에, 충전기가 극성을 반대로 하여 오접속된 경우, 또는, 보호회로(11)의 정격전압을 초과하는 전압의 충전기가 접속된 경우의 전류제한을 행하기 위하여 설치되어 있다.
보호회로(11)는 통상의 충전시 또는 방전시에 단자(11d, 11e)를 모두 하이 레벨로 하여 트랜지스터(M1, M2)를 도통한다. 또, 과방전 검출회로 또는 과전류 검출회로에서 과방전 또는 과전류를 검출했을 때 단자(11d)의 출력을 로 레벨로 하여 트랜지스터(M1)를 차단하고, 과충전 검출회로에서 과충전을 검출했을 때 11e의 출력을 로 레벨로 하여 트랜지스터(M2)를 차단한다.
또한, 특허문헌 1에는, 충방전시의 전류 경로를 차단하는 스위칭 소자에 열 결합된 PTC 서미스터를 갖는 전지 팩이 기재되어 있다.
특허문헌 1: 일본 특개 2006-32015호 공보
이와 같이, 종래의 보호회로(11)는 저항(R2)을 외장형으로 하고 있기 때문에, 전자부품의 수가 많아져, 장치 전체의 제조 비용이 높아지고, 또, 실장 면적이 커진다고 하는 문제가 있었다.
본 발명은 상기의 점을 감안하여 이루어진 것으로, 전자부품의 수를 감소할 수 있고, 장치 전체의 제조 비용 및 실장 면적을 저감할 수 있는 반도체 집적회로를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 1실시태양에서는, 반도체칩이 단체로 패키지에 수납되거나, 또는, 반도체칩이 주변에 접속되는 전자부품과 함께 기판에 실장되고 절연재로 몰딩되는 반도체 집적회로에 있어서,
상기 반도체칩의 외부 단자에 일단이 접속되고 타단에 정전보호용의 다이오드(D1)가 접속되어 상기 반도체칩 내에 설치된 전류제한용의 저항(R10)과,
상기 전류제한용의 저항(R10)의 양단 사이에 병렬로 접속되고 상기 반도체칩 내에 설치된 퓨즈(FS)를 갖는다.
바람직하게는, 상기 반도체칩이 단체로 패키지에 수납되는 경우, 상기 퓨즈(FS)는 절단하지 않고, 상기 외부 단자에 전류제한용의 외장형 저항(R2)을 접속한다.
바람직하게는, 상기 반도체칩이 주변에 접속되는 전자부품과 함께 기판에 실 장되고 절연재로 몰딩되는 경우, 상기 퓨즈(FS)를 절단하여, 상기 외부 단자에 전류제한용의 외장형 저항을 접속하지 않는다.
또한, 상기 괄호 내의 참조부호는, 이해를 쉽게 하기 위하여 붙인 것으로, 일례에 지나지 않으며, 도시의 태양에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 의하면, 전자부품의 수를 감소할 수 있고, 장치 전체의 제조 비용 및 실장 면적을 저감할 수 있다.
(발명을 실시하기 위한 최선의 형태)
이하, 도면에 기초하여 본 발명의 실시형태에 대하여 설명한다.
<패키지형>
도 1은 본 발명의 반도체 집적회로를 사용한 전지 팩의 1실시형태의 회로 구성도를 나타낸다. 동 도면 중, 도 4와 동일 부분에는 동일 부호를 붙인다.
도 1에서, 리튬이온 전지(20)의 양극, 음극 각각은 전지 팩의 외부 단자(B+, B-)에 접속되어 있다. 단자(B+, B-) 사이에는 저항(R1)과 콘덴서(C1)의 직렬 회로가 접속되어 있다. 단자(B+)는 전지 팩의 외부 단자(P+)에 접속되고, 단자(B-)는 전류차단용의 n채널 MOSFET인 트랜지스터(M1, M2)를 통하여 전지 팩의 외부 단자(P-)에 접속되어 있다. 트랜지스터(M1, M2) 각각의 게이트는 보호회로(21A)의 단자(21d, 21e)에 접속되어 있다.
또, 단자(P+, P-) 사이에는 콘덴서(C2)가 접속되고, 단자(B-, P-) 사이에는 콘덴서(C3)가 접속되어 있다. 단자(P+, P-) 사이에는 부하 또는 충전기가 접속된다.
트랜지스터(M1, M2)는 드레인이 공통접속되고, 트랜지스터(M1)의 소스는 단자(B-)를 통하여 리튬이온 전지(20)의 음극에 접속되고, 트랜지스터(M2)의 소스는 단자(P-)에 접속되어 있다.
보호회로(21A)는 반도체칩 단체로 패키지에 수납된 반도체 집적회로이며, 과충전 검출회로, 과방전 검출회로, 과전류 검출회로를 내장함과 아울러, 저항(R10), 퓨즈(FS) 및 다이오드(D1)가 설치되어 있다.
보호회로(21A)의 과전류 검출용의 단자(21c)에는 전류제한용의 저항(R10)의 일단이 접속되고, 저항(R10)의 타단이 상기 과전류 검출회로에 접속되어 있다. 또, 저항(R10)과 병렬로 퓨즈(FS)가 접속되고, 저항(R10)의 과전류 검출회로에 접속된 타단에는 정전보호용의 다이오드(D1)의 캐소드가 접속되고, 다이오드(D1)의 애노드는 접지되어 있다. 퓨즈(FS)가 절단되어 있지 않을 때는, 저항(R10)의 양단 사이는 퓨즈(FS)에 의해 단락되어 있다.
또한, 종래, 정전보호용의 다이오드(D1)는 단자(21c)에 캐소드가 접속되어 있었던 것이지만, 전류제한용의 저항(R10)을 보호회로(21A)에 내장했기 때문에, 저항(R10)의 단자(21c)에 접속된 일단과는 반대로 저항(R10)의 타단에 캐소드가 접속되어 있고, 퓨즈(FS)가 절단되어 있지 않을 때는, 다이오드(D1)의 캐소드는 퓨즈(FS)를 통하여 단자(21c)에 접속되게 된다.
또, 보호회로(21A)는 리튬이온 전지(20)의 양극으로부터 저항(R1)을 통하여 단자(21a)에 전원(VDD)을 공급받음과 아울러, 리튬이온 전지(20)의 음극으로부터 단자(21b)에 전원(VSS)을 공급받아 동작하고, 과전류 검출용의 단자(21c)는 전류제한용의 외장형 저항(R2)(R2=R10)을 통하여 단자(P1)에 접속되어 있다.
또한, 저항(R2)은 단자(P+, P-) 사이에, 충전기가 극성을 반대로 하여 오접속된 경우, 또는, 보호회로(21A)의 정격전압을 초과하는 전압의 충전기가 접속된 경우의 전류제한용이며, 보호회로(21A)에 내장된 저항(R10)이 퓨즈(FS)에 의해 단락되어 있기 때문에 설치되어 있다.
보호회로(21A)는, 통상의 충전시 또는 방전시에 단자(21d, 21e)를 모두 하이 레벨로 하여 트랜지스터(M1, M2)를 도통한다. 또, 과방전 검출회로 또는 과전류 검출회로에서 과방전 또는 과전류를 검출했을 때 단자(21d)의 출력을 로 레벨로 하여 트랜지스터(M1)를 차단하고, 과충전 검출회로에서 과충전을 검출했을 때 21e의 출력을 로 레벨로 하여 트랜지스터(M2)를 차단한다.
<COB형>
도 2는 본 발명의 반도체 집적회로를 사용한 전지 팩의 1실시형태의 변형예의 회로구성도를 나타낸다. 동 도면 중, 도 1과 동일부분에는 동일한 부호를 붙인다.
도 2에서, 리튬이온 전지(20)의 양극, 음극 각각은 전지 팩의 외부 단자(B+, B-)에 접속되어 있다. 단자(B+, B-) 사이에는 저항(R1)과 콘덴서(C1)의 직렬 회로가 접속되어 있다. 단자(B+)는 전지 팩의 외부 단자(P+)에 접속되고, 단자(B-)는 전류차단용의 n채널 MOSFET인 트랜지스터(M1, M2)를 통하여 전지 팩의 외부 단 자(P-)에 접속되어 있다.
또, 단자(P+, P-) 사이에는 콘덴서(C2)가 접속되고, 단자(B-, P-) 사이에는 콘덴서(C3)가 접속되어 있다. 단자(P+, P-) 사이에는 부하 또는 충전기가 접속된다.
트랜지스터(M1, M2)는 드레인이 공통접속되고, 트랜지스터(M1)의 소스는 단자(B-)를 통하여 리튬이온 전지(20)의 음극에 접속되고, 트랜지스터(M2)의 소스는 단자(P-)에 접속되어 있다. 트랜지스터(M1, M2) 각각의 게이트는 보호회로(21B)의 단자(21d, 21e)에 접속되어 있다.
보호회로(21B)는 반도체칩이며, 과충전 검출회로, 과방전 검출회로, 과전류 검출회로를 내장함과 아울러, 저항(R10), 퓨즈(FS) 및 다이오드(D1)가 설치되어 있다. 보호회로(21B)는 패키지에 수납되어 있지 않을 뿐이며, 보호회로(21A)와 동일 구성이다.
보호회로(21B)의 과전류 검출용의 단자(21c)에는 전류제한용의 저항(R10)의 일단이 접속되고, 저항(R10)의 타단이 상기 과전류 검출회로에 접속되어 있다. 또, 저항(R10)과 병렬로 접속된 퓨즈(FS)는 절단되고, 저항(R10)의 과전류 검출회로에 접속된 타단에는 정전보호용의 다이오드(D1)의 캐소드가 접속되고, 다이오드(D1)의 애노드는 접지되어 있다.
또, 보호회로(21B)는 리튬이온 전지(20)의 양극으로부터 저항(R1)을 통하여 단자(21a)에 전원(VDD)을 공급받음과 아울러, 리튬이온 전지(20)의 음극으로부터 단자(21b)에 전원(VSS)을 공급받아 동작하고, 과전류 검출용의 단자(21c)는 직접 단자(P-)에 접속되어 있다.
보호회로(21B)의 반도체칩은 패키지 하지 않은 맨 몸체인 상태로, 주변에 접속되는 전자부품인 저항(R1), 콘덴서(C1, C2, C3), 트랜지스터(M1, M2)와 함께 기판에 실장되고, 절연재로 몰딩되어, COB(Chip On Board)형의 회로로 되어 있다.
퓨즈(FS)가 절단되면, 정전보호용의 다이오드(D1)는 단자(21c)로부터 분리되기 때문에 다이오드(D1)에 의한 단자(21c)의 정전보호는 행해지지 않지만, 보호회로(21B)의 반도체 집적회로 칩을 저항(R1), 콘덴서(C1, C2, C3), 트랜지스터(M1, M2)와 함께 기판에 실장하여 몰딩한 COB형의 회로에서는, 단자(21c)가 외부로부터 보이지 않기 때문에 단자(21c)에 정전기가 들어오는 일은 거의 없고, 또, 단자(21c)는 트랜지스터(M2)에 의해 정전기로부터 보호된다.
보호회로(21B)는 통상의 충전시 또는 방전시에 단자(21d, 21e)를 모두 하이 레벨로 하여 트랜지스터(M1, M2)를 도통한다. 또, 과방전 검출회로 또는 과전류 검출회로에서 과방전 또는 과전류를 검출했을 때 단자(21d)의 출력을 로 레벨로 하여 트랜지스터(M1)를 차단하고, 과충전 검출회로에서 과충전을 검출했을 때 21e의 출력을 로 레벨로 하여 트랜지스터(M2)를 차단한다.
이와 같이, 반도체 집적회로를 COB형으로 하는 경우에는, 퓨즈(FS)를 절단함으로써 전류제한용의 외장형 저항(R2)을 삭제할 수 있어, 전자부품의 수를 감소함으로써 장치 전체의 제조 비용 및 실장 면적을 저감할 수 있다.
<충전보호 회로>
도 3은 본 발명의 반도체 집적회로를 사용한 충전보호회로의 1실시형태의 회 로구성도를 도시한다. 동 도면 중, 충전되는 쪽의 리튬이온 전지(31, 32, 33, 34)는 직렬 접속되고, 리튬이온 전지(31)의 양극은 p채널 MOS FET인 트랜지스터(M11, M12)를 통하여 충전보호회로(35)의 외부 단자(P+)에 접속되고, 리튬이온 전지(34)의 음극은 충전보호회로의 외부 단자(P-)에 접속되어 있다.
또, 리튬이온 전지(31)의 양극은 충전보호회로(35)의 단자(35a)에 접속되고, 리튬이온 전지(32)의 양극은 저항(R11)을 통하여 충전보호회로(35)의 단자(35b)에 접속되고, 리튬이온 전지(33)의 양극은 저항(R12)을 통하여 충전보호회로(35)의 단자(35c)에 접속되고, 리튬이온 전지(34)의 양극은 저항(R13)을 통하여 충전보호회로(35)의 단자(35d)에 접속되어 있다. 단자(35a, 35b) 사이에는 콘덴서(C11)가 접속되고, 단자(35b, 35c) 사이에는 콘덴서(C12)가 접속되고, 단자(35c, 35d) 사이에는 콘덴서(C13)가 접속되고, 단자(35d), 외부 단자(P-) 사이에는 콘덴서(C14)가 접속되어 있다.
트랜지스터(M11, M12)는 드레인이 공통접속되고, 트랜지스터(M11)의 소스는 리튬이온 전지(31)의 양극에 접속되고, 트랜지스터(M12)의 소스는 단자(P+)에 접속되어 있다. 트랜지스터(M11, M12) 각각의 게이트는 충전보호회로(35)의 단자(35e, 35f)에 접속되어 있다.
충전보호회로(35)는 반도체칩이며, 과충전 검출회로, 과방전 검출회로, 과전류 검출회로를 내장함과 아울러, 저항(R20), 퓨즈(F11) 및 다이오드(D11)가 설치되어 있다.
충전보호회로(35)의 과전류 검출용의 단자(35g)에는 전류제한용의 저항(R20) 의 일단이 접속되고, 저항(R20)의 타단이 상기 과전류 검출회로에 접속되어 있다. 또, 저항(R20)과 병렬로 접속된 퓨즈(F11)는 절단되고, 저항(R20)의 과전류 검출회로에 접속된 타단에는 정전보호용의 다이오드(D11)의 캐소드가 접속되고, 다이오드(D11)의 애노드는 접지되어 있다. 또한, 단자(35g)는 충전보호회로의 외부 단자(P-)에 접속되어 있다.
또, 충전보호회로(35)의 단자(35h)는 충전보호회로의 외부 단자(CTL)에 접속되고, 단자(35i)는 충전보호회로의 외부 단자(VREG)에 접속되고, 단자(35j)는 저항(R15)을 통하여 충전보호회로의 외부 단자(P-)에 접속되고, 단자(35i, 35j) 사이에는 콘덴서(C16)가 접속되고, 단자(VREG, P-) 사이에는 콘덴서(C17)가 접속되어 있다.
충전보호회로(35)의 반도체 집적회로 칩은 패키지 하지 않은 맨 몸체인 상태로, 주변에 접속되는 전자부품인 저항(R11∼R15), 콘덴서(C11∼C17), 트랜지스터(M11, M12)와 함께 기판에 실장되고, 절연재로 몰딩되어, COB(Chip On Board)형의 회로로 되어 있다.
이에 반해, 충전보호회로(35)가 반도체칩 단체로 패키지에 수납된 반도체 집적회로인 경우에는, 퓨즈(F11)는 절단되지 않고, 단자(35g, P+) 사이에 파선으로 나타내는 바와 같이 저항(R21)(R21=R20)이 접속된다.
이 실시형태에서도, 반도체 집적회로를 COB형으로 하는 경우에는, 퓨즈(FS)를 절단함으로써 전류제한용의 외장형 저항(R21)을 삭제할 수 있고, 전자 부품의 점수를 감소함으로써 장치 전체의 제조 비용 및 실장 면적을 저감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 반도체 집적회로를 사용한 전지 팩의 제 1 실시형태의 회로구성도이다.
도 2는 본 발명의 반도체 집적회로를 사용한 전지 팩의 제 1 실시형태의 변형예의 회로구성도이다.
도 3은 본 발명의 반도체 집적회로를 사용한 충전보호회로의 1실시형태의 회로구성도이다.
도 4는 종래의 보호회로를 사용한 전지 팩의 1예의 회로구성도이다.
(부호의 설명)
20, 31∼34 리튬이온 전지
21A, 21B 보호회로
35 충전보호회로
C1∼C17 콘덴서
R1∼R21 저항
M1∼M12 트랜지스터

Claims (3)

  1. 반도체칩이 단체로 패키지에 수납되거나, 또는, 반도체칩이 주변에 접속되는 전자부품과 함께 기판에 실장되고 절연재로 몰딩되는 반도체 집적회로에 있어서,
    상기 반도체칩의 외부 단자에 일단이 접속되고 타단에 정전보호용의 다이오드가 접속되어 상기 반도체칩 내에 설치된 전류제한용의 저항과,
    상기 전류제한용의 저항의 양단 사이에 병렬로 접속되고 상기 반도체칩 내에 설치된 퓨즈를 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 집적회로.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 반도체칩이 단체로 패키지에 수납되는 경우, 상기 퓨즈는 절단하지 않고, 상기 외부 단자에 전류제한용의 외장형 저항을 접속하는 것을 특징으로 하는 반도체 집적회로.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 반도체칩이 주변에 접속되는 전자부품과 함께 기판에 실장되고 절연재로 몰딩되는 경우, 상기 퓨즈를 절단하고, 상기 외부 단자에 전류제한용의 외장형 저항을 접속하지 않는 것을 특징으로 하는 반도체 집적회로.
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