(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
単一の集積回路ウェハ上に、多相スピンドルモータをドライブするための複数のパワー・スイッチング・デバイスと、複数の出力ボンディング・パッドと前記複数のパワー・スイッチング・デバイスを制御するためのＣＭＯＳ論理回路とが配置され、前記パワー・スイッチング・デバイスの各々の出力端子は前記出力ボンディング・パッドの一つに接続されるように構成された半導体装置であって、
前記集積回路と外部装デバイスとを接続のための出力ピンと、前記複数の出力ボンディング・パッドと前記出力ピンとを接続するための複数の出力ボンディング・ワイヤとを備える前記半導体集積回路のパッケージと、を有し、
前記複数の出力ボンディング・パッドは、前記半導体集積回路の周縁に沿って隣り合う状態に配列され、
前記複数のパワー・スイッチング・デバイスは、前記出力ピン流れる電流を分担するべく並列に作動し、
前記複数のパワー・スイッチング・デバイスの各々は、
ソース端子と、ゲート端子と、ドレイン端子を有するＰ型ＭＯＳＦＥＴトランジスタと、
ソース端子と、ゲート端子と、ドレイン端子を有するＮ型ＭＯＳＦＥＴトランジスタと、から構成され、
前記Ｐ型ＭＯＳＦＥＴトランジスタとＮ型ＭＯＳＦＥＴトランジスタのドレイン端子は、前記パワー・スイッチング・デバイスの一つの出力端子を形成するように相互接続され、
前記Ｐ型ＭＯＳＦＥＴトランジスタの各々のゲート端子は、電気的に相互接続されて第１の制御入力を形成し、
前記Ｎ型ＭＯＳＦＥＴトランジスタの各々のゲート端子は、電気的に相互接続されて第２の制御入力を形成する、
ように構成されたことを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本願発明は、パワーＭＯＳドライバー、及び他のＣＭＯＳアナログ回路あるいは論理回路を含む集積回路内へのＭＯＳドライバーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
金属酸化半導体による電界効果型トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）は、数アンペアーオーダーの大電流を流す事ができることから、コンピューターディスク駆動装置、電源、通信装置、民生用電子機器その他多くの機器で使用されている。
【０００３】
特に、コンピューターディスク駆動装置内においては、大電流ＦＥＴはスピンドルモーターを駆動する駆動電子装置におけるパワースイッチとして使われる。
【０００４】
ここで、当該スピンドルモーターを駆動する駆動電子装置の概要を図１に示す。図１は、３相のディスク駆動用スピンドルモーターのうちの１相を示したものであり、スピンドルモーター（１００）は、三つのスターターコイル（１０２、１０４そして１０６）を有している。
【０００５】
モーター（１００）を動作させ、モーターシャフトとローター（ここでは示されていない）が希望するスピードを得るようにするには、三つのスターターコイル選択的に充電すればよい。
【０００６】
スターターコイル（１０２）への充電は、通信制御回路（１１０）とパワートランジスタ（Ｍ１，Ｍ２）によって制御される。パワートランジスタ（Ｍ１）は増幅器（Ａ１）とスターターコイル（１０２）に供給する電流を制御するための負帰還回路を形成するセンス抵抗（Ｒ１）とつながっている。
【０００７】
通信制御回路（１１０）はパワートランジスタ（Ｍ２）のスイッチングを制御すると共に、パワートランジスタ（Ｍ１）を制御するために、増幅器（Ａ１）に入力されるＶＩＮを供給する。この電圧信号により、パワートランジスタＭ１とＭ２に供給される電流が決まり、モーター（１００）が希望するスピードで回転する事になる。以上で説明した通信制御回路とスピンドルモーターによる構成及び機能は、従来から良く知られる所であり、又実際に使われていたものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
過去のディスク駆動設計においては、スピンドルモータを駆動するパワートランジスタには個別の素子が使われており、他の回路と一体となってはいなかった。
【０００９】
高電流、高電圧パワートランジスタを同一の素子に組み込むようにするには、プロセスや素子の構造を特別に考慮しなければならない。
【００１０】
近年、ディスク駆動の大きさと駆動に必要とする電力が低減されてきた事に伴い、バイポーラーやＤＭＯＳといった特有の半導体技術によって、パワートランジスタと他の回路の集積化がいくつか見られている。
【００１１】
しかしながら、多くの制限が残ったまま、電力回路と他の回路との集積を制約しているため、集積化は限界にきている。
【００１２】
電力回路の動作環境と要求出力が、特定の用途に対し、集積を制限しているのである。
【００１３】
もし、ディスク駆動装置の大きさと駆動に必要とする電力が低減されることによって、一般のディスク駆動用スピンドルモーターに必要となる電流がおよそ９００ｍＡまで低減できたとしても、ＣＭＯＳ技術で使われる金属配線とボンディング・ワイヤーでは、９００ｍＡ近い程度の電流を維持するには適当な厚さとはいえない。
【００１４】
本願発明の目的は、単一の集積回路内に、他のアナログ、論理回路と共に電力回路を集積できるような新たなそして有用なパワーＭＯＳ設計を提供する事である。さらに、本願発明は、単一の集積回路に、電力回路、論理回路そして他の電気回路を混在させた、新たなそして有用なモーター駆動を提供することである。
【００１５】
その他、本願発明の目的として、ディスク駆動用スピンドルモーター用のモーター駆動、加えて、ＣＭＯＳ技術により９００ｍＡの電流を供給できるモーター駆動を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
集積回路素子上に形成された電力回路は、ＭＯＳＦＥＴパワートランジスタのような複数のパワー・スイッチング・デバイスと複数のボンディング・パッドを含んでおり、これらのパワー・スイッチング・デバイスの出力端子とボンディング・パッドは接続されている。
【００１７】
素子は、パッケージに納まっており、そのパッケージは外部との電気的接続のための出力ピンと、複数の出力パッドに対応する複数のボンディング・ワイヤーを持っている。これらのボンディング・ワイヤーは対応するボンディング・パッドと出力ピンとの間を電気的に接続する。
【００１８】
電力回路と他の回路はＣＭＯＳ技術で組み立てられる。参照の為に図２に示す。
【００１９】
各々のパワー・スイッチング・デバイスはＰ型ＭＯＳＦＥＴトランジスタとＮ型ＭＯＳＦＥＴトランジスタからなっている。二つのトランジスタのドレイン端子同士を接続し、パワー・スイッチング・デバイスの出力端子を構成する。
【００２０】
Ｐ型ＭＯＳＦＥＴトランジスタのゲート端子は全て、一本の第１制御用入力端子と電気的に接続される。又、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴのゲート端子は全て、一本の第２制御用入力端子と電気的に接続される。
【００２１】
各々のＰ型ＭＯＳＦＥＴトランジスタのソース端子は、ボンディング・パッドからボンディング・ワイヤーを通して、一本の第１ソース電圧入力ピンと接続される。同様に、各々のＮ型ＭＯＳＦＥＴトランジスタのソース端子は、ボンディング・パッドからボンディング・ワイヤーを通して、一本の第２ソース電圧入力ピンと接続される。
【００２２】
前記で簡単に記載した電力回路が、ディスク駆動用の３相スピンドルモーターのうちの１相を受け持つモーター駆動回路を形成する。
【００２３】
当該記載回路は、モーターの各相用に複数おかれる。
【００２４】
【作用】
前記各パワー・スイッチング・デバイスは、制御信号ＰＧ１とＮＧ１により並列に動作を行う。各動作は同等に行われ、パワートランジスタの能力の範囲で等しい電流が各ボンディング・パッド及び各ボンディング・ワイヤーに流れ込む。
【００２５】
各ボンディング・ワイヤーからの電流は、一つの出力ピンに合わさり、全電流として外部に供給される。
【００２６】
【実施例】
本項の記載は、ディスク・スピンドル・モーター用ＣＭＯＳモーター駆動構造であって、駆動電力回路をアナログ、論理さらには他の回路と共に一つの集積回路上に集積するものである。
【００２７】
図２の回路は、３相ディスク駆動用スピンドルモーター用の内、１相部分のＭＯＳＦＥＴパワートランジスタ電気回路を示し、Ｐ型とＮ型トランジスタを一つのペアーとした三つのペアーのパワートランジスタを表す。
【００２８】
トランジスタのペアはそれぞれ、引用番号２０１と２０２、２０３と２０４、２０５と２０６で識別される。
【００２９】
Ｐ型とＮ型の双方がドレイン接続する形でトランジスタ同士が接続される。例えば、トランジスタ２０１と２０２のドレイン端子同士が接続するといった具合である。
【００３０】
Ｐ型トランジスタ２０１、２０３そして２０５のゲート端子が接続し、単一の信号入力ＰＧ１を形成する。同様にＮ型トランジスタ２０２、２０４そして２０６のゲート端子が接続し、単一の信号入力ＮＧ１を形成する。
【００３１】
一方、図で示されるように、識別番号ＶＤＤ＿１Ａ，ＶＤＤ＿１ＢそしてＶＤＤ＿１Ｃの三つのＶＤＤボンディングパッドはそれぞれトランジスタ２０１、２０３そして２０５のソース端子に接続され、、識別番号ＶＳＳ＿１Ａ，ＶＳＳ＿１ＢそしてＶＳＳ＿１Ｃの三つのＶＳＳボンディングパッドはそれぞれトランジスタ２０２、２０４そして２０６のソース端子に接続され、さらにＯＵＴ＿１Ａ、ＯＵＴ＿１Ｂ，そしてＯＵＴ＿１Ｃの三つの出力パッドは、三つのトランジスタペアー２０１−２０２，２０３−２０４そして２０５−２０６のドレイン接続部のそれぞれと接続する。
【００３２】
集積素子は、前記三つのＶＤＤ電圧ソースボンディング・パッドがボンディング・ワイヤー２１０、２１１そして２１２により、一つのパッケージピン（ＶＤＤ＿１）と接続し、同様に出力ボンディング・パッドＯＵＴ＿１Ａ，ＯＵＴ＿１ＢそしてＯＵＴ＿１Ｃはそれぞれボンディング・ワイヤー２１３、２１４そして２１５により、一つのパッケージピン（ＯＵＴ＿１）と接続し、さらに電圧ソースボンディング・パッドＶＳＳ＿１Ａ，ＶＳＳ＿１ＢそしてＶＳＳ＿１Ｃはそれぞれボンディング・ワイヤー２１６、２１７そして２１８により、一つのパッケージピン（ＶＳＳ＿１）と接続することによって、パッケージ化される。
【００３３】
集積回路上において各々のパッド位置は、電圧ソース・ボンディング・パッドＶＤＤ＿１Ａ，ＶＤＤ＿１ＢそしてＶＤＤ＿１Ｃがお互い隣合うように、出力ボンディング・パッドＯＵＴ＿１Ａ，ＯＵＴ＿１ＢそしてＯＵＴ＿１Ｃは一緒に配置されるように、また、電圧ソース・ボンディング・パッドＶＳＳ＿１Ａ，ＶＳＳ＿１ＢそしてＶＳＳ＿１Ｃもお互い隣合うようにし、集積回路上での電力回路の配置と信号の経路を決めなければならない。
【００３４】
これによって、ボンディング・ワイヤーがお互い交錯することなしに、ボンディング・パッドとパッケージピン間との接続が図れる。
【００３５】
動作においては、トランジスタ２０１−２０２、２０３−２０４そして２０５−２０６の三つのペアーが平行して機能し、入力ＰＧ１とＮＧ１から受け取る制御信号に答える。
【００３６】
ペアーとなっているトランジスタの動作は、図１を参照にしながら前記で述べた一般的な方法で制御でき、かつ、各トランジスタの流し出す電流は、スピンドルモーター供給電流の３分の１で済ますことができる。仮にスピンドルモーターへの供給電流が９００ｍＡであったとすると、各トランジスタから供給される電流は３００ｍＡとなり、前記ＣＭＯＳ構造と前記ボンディング・ワイヤーで供給可能となる。
【００３７】
図２は３相ディスク駆動用スピンドルモーター用の内、１相部分のＭＯＳＦＥＴパワートランジスタ電気回路を示したもので、図３と図４で示した残りの２相用の電気回路構造と動作は、図２で示し述べられた内容と同様である。
【００３８】
図５は、図２から図４までに示した３相モーター駆動電気回路を含んだ集積回路素子の６８ピンパッケージを示したものである。分かりやすくするために、駆動回路と関連するボンディング・ワイヤーのみを示し、全てのパッケージピンとボンディング・パッドとの関係を示してはいない。前記要求どおり、各位相の駆動回路用のＶＤＤ，ＶＳＳそして出力ボンディング・パッドのそれぞれは、お互い隣合って配置される。
【００３９】
本願発明により、電力回路を他のアナログ、論理回路と一つのＣＭＯＳ集積回路に混在させるパワーＭＯＳ設計が提供された。
【００４０】
当該設計により、標準ＣＭＯＳプロセスのみで、電力出力回路と標準ＣＭＯＳ回路を単一の集積回路素子に組み合わせることができる。
【００４１】
集積回路上の電力回路構成のパッケージング及び配置は上記制約を維持する限り多様性を持ち得る。構成はマルチチップモジュールや大集積回路に集約化され得るし、これにより駆動回路出力や電源入力は必要としなくなる場合もある。
【００４２】
又図５では、制御入力ＮＧ１，ＰＧ１，ＮＧ２，ＰＧ２，ＮＧ３，ＰＧ３が示されているが、これら制御入力は、集積回路素子に納めされた制御回路によって通常内部で発生される。従って、ＩＣパッケージには、通常制御入力用のボンディング・パッドは必要とされない。
【００４３】
【発明の効果】
本願発明による電力回路設計により、単一の集積回路素子上に、電力回路、論理回路その他の回路を集積することができることとなった。
【００４４】
ＣＭＯＳ集積回路においては、従来、アルミ配線の幅、厚さ、及びボンディング・ワイヤーの種類、径により、流し出す電流に制限が合り、電力回路の集積化に限界があったが、本願発明により、複数のＭＯＳＦＥＴと複数のボンディング・ワイヤーを構成することにより、前記各構成部の電流制限を維持しつつ、所望の電流を得ることができた。  従って、バイポーラーやＤＭＯＳプロセスと混在することなく、標準のＣＭＯＳプロセスによる一貫製造工程が可能となり、電力、アナログ及び論理回路が一体となった大規模な集積化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ディスク駆動用スピンドルモーターの駆動回路の１相部分を簡単に示した図である。
【図２】本願発明により構成された、３相ディスク駆動用スピンドルモーターの内の１相目のＭＯＳＦＥＴトランジスタ電力回路の簡単な図である。
【図３】２相目のＭＯＳＦＥＴトランジスタ電力回路の簡単な図である。
【図４】３相目のＭＯＳＦＥＴトランジスタ電力回路の簡単な図である。
【図５】図２から図４までに示した３相モーター駆動電力回路を集積素子上に取り込んだパッケージを示したものである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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