(57)【要約】【課題】熱保護回路を備えたＩＣにおいて、ＩＣの端子数を削減してＩＣチップの面積を小さくする。また、樹脂封止後においても熱保護回路の動作テストの実施を可能にする。【解決手段】半導体集積回路１００は、パワーアンプ１５と、パワーアンプ１５の異常発熱を検知してパワーアンプ１５を保護する熱保護回路と、テスト電圧を印加するテスト端子を有し、テスト電圧に応じて熱保護回路の動作テストを行うテスト回路１０と、制御電圧を印加する制御端子を有し、制御電圧に応じて内部回路の制御を行う制御回路１６と、を備える。そして、テスト端子と制御端子とを１つの共通端子ＫＰに共通化した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱素子と、
前記発熱素子の異常発熱を検知して前記発熱素子を保護する熱保護回路と、
テスト電圧に応じて前記熱保護回路の動作テストを行うテスト回路と、
制御電圧に応じて内部回路の制御を行う制御回路と、
前記テスト電圧及び前記制御電圧が印加される共通端子と、を備え、
前記テスト電圧と前記制御電圧とは異なる値に設定され、
前記テスト回路は、前記制御電圧によっては動作しないことを特徴とする半導体集積回路。
【請求項２】
前記テスト回路は、前記テスト電圧が前記共通端子に印加された時に降伏して前記テスト電圧を前記熱保護回路に伝達する第１のダイオードを備え、
前記テスト電圧は前記第１のダイオードの降伏電圧より高く設定され、前記制御電圧は前記第１のダイオードの降伏電圧より低く設定されたことを特徴とする請求項１に記載の半導体集積回路。
【請求項３】
前記制御回路は、前記制御電圧及び前記テスト電圧に応じて前記熱保護回路に電源を供給するように構成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体集積回路。
【請求項４】
前記第１のダイオードは、ツェナーダイオードからなり、又は複数のダイオードを直列接続してなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の半導体集積回路。
【請求項５】
前記テスト回路は、前記熱保護回路から前記共通端子への電流の逆流を防止するための第２のダイオードを備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の半導体集積回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体集積回路に関し、特に、熱保護回路を有する半導体集積回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、音響パワーアンプ等の電力増幅器は、無効電力の影響等により発熱するため、何らかの原因で異常発熱した場合に対応するために、熱保護回路を電力増幅器と共にＩＣに内蔵することが多い。熱保護回路は、電力増幅器が正常動作している時は動作せず、異常発熱した時に動作して電力増幅器の動作を停止させる等の制御を行う。
【０００３】
この熱保護回路の動作テストは電力増幅器を発熱させて行うのではなく、ＩＣに専用のテスト端子パッドを設けて、このテスト端子にテスト電圧を印加することにより、熱保護回路が正常に動作するかの動作テストを行っていた。
【０００４】
また、ＩＣチップを樹脂封止した樹脂パッケージ状態では、ピン数の増加やコストを考慮して、テスト端子に接続され樹脂パッケージの外部に導出された専用のテストピン（リード端子）は設けられていない。したがって、熱保護回路の動作テストは専ら前工程であるウエハー工程、特に、ウエハー完成時においてプローブ針を用いたウエハーテストとして実施されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−５５４２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来のように、熱保護回路の動作テスト専用のテスト端子パッドを設ける場合には、テスト時の静電破壊を防止するための保護ダイオード等の保護素子が必要であり、その分、ＩＣチップの面積が大きくなるという問題があった。
【０００７】
また、ＩＣチップを樹脂封止した後は、熱保護回路の動作テストができないという問題もあった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の半導体集積回路は、発熱素子と、前記発熱素子の異常発熱を検知して前記発熱素子を保護する熱保護回路と、テスト電圧に応じて前記熱保護回路の動作テストを行うテスト回路と、制御電圧に応じて内部回路の制御を行う制御回路と、前記テスト電圧及び前記制御電圧が印加される共通端子と、を備え、前記テスト電圧と前記制御電圧とは異なる値に設定され、前記テスト回路は、前記制御電圧によっては動作しないことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の半導体集積回路によれば、テスト端子と別の制御端子とを１つの共通端子に共通化したので、ＩＣの端子パッド数を削減してＩＣチップの面積を小さくすることができる。また、ＩＣチップが樹脂パッケージに樹脂封止された状態では、前記共通端子に接続され、樹脂パッケージの外部に導出された共用ピンを設けることにより、樹脂封止後においても熱保護回路の動作テストを行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態の半導体集積回路の回路図である。
【図２】本発明の実施形態の半導体集積回路の制御回路部分の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の実施形態の半導体集積回路を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態の半導体集積回路１００の回路図である。
【００１２】
半導体集積回路１００は、共通端子ＫＰ、テスト回路１０、バンドギャップ電圧源１１、レベルシフト回路１２、熱検出回路１３、熱保護制御回路１４、パワーアンプ１５及び制御回路１６を含んで構成される。
【００１３】
パワーアンプ１５は、パワートランジスタ発熱素子を含んで構成され、半導体集積回路１００の中で特に異常発熱が生じる回路である。パワーアンプ１５の熱保護回路は、バンドギャップ電圧源１１、レベルシフト回路１２、熱検出回路１３、熱保護制御回路１４及びＮＰＮ型のトランジスタＱ４を含んで構成される。
【００１４】
バンドギャップ電圧源１１は、バンドギャップ電流源、抵抗及びダイオードを含み、温度依存性のない半導体のバンドギャップ電圧Ｖ２（シリコンの場合は、Ｖ２＝約１．２Ｖ）を発生する回路である。
【００１５】
レベルシフト回路１２は、オペアンプ１２ａ、ＮＰＮ型の制御トランジスタＱ２、抵抗Ｒ３，Ｒ４を含んで構成される。抵抗Ｒ３，Ｒ４は制御トランジスタＱ２のエミッタと接地との間に直列接続される。制御トランジスタＱ２のコレクタには電源電圧Ｖｃｃが印加される。そして、オペアンプ１２ａの非反転入力端子（＋）にはバンドギャップ電圧源１１から発生されたバンドギャップ電圧Ｖ２が印加され、反転入力端子（−）には、抵抗Ｒ３，Ｒ４の接続点の電圧が印加される。オペアンプ１２ａの出力は制御トランジスタＱ２のベースに印加される。
【００１６】
オペアンプ１２ａの非反転入力端子（＋）及び反転入力端子（−）のイマジナリーショートにより、抵抗Ｒ３，Ｒ４の接続点の電圧がＶ２となるように制御トランジスタＱ２に流れる電流が制御される。その結果、制御トランジスタＱ２のエミッタからレベルシフト電圧Ｖ１が出力される。レベルシフト電圧Ｖ１は、次に式で与えられる。
Ｖ１＝Ｖ２×（Ｒ３＋Ｒ４）／Ｒ３
熱検出回路１３は、レベルシフト回路１２からのレベルシフト電圧Ｖ１と接地の間に直列接続された抵抗Ｒ１，Ｒ２と、ＮＰＮ型のトランジスタＱ１、負荷抵抗Ｒ５を含んで構成される。負荷抵抗Ｒ５とトランジスタＱ１は電源電圧Ｖｃｃと接地の間に直列に接続され、トランジスタＱ１のベースに抵抗Ｒ１、Ｒ２の接続点の電圧が印加されるようになっている。
【００１７】
また、トランジスタＱ１のコレクタ電圧は、熱保護制御回路１４に入力される。そして、熱保護制御回路１４の制御出力電圧は、パワーアンプ１５の動作電流源１５ａに直列接続されたトランジスタＱ４のベースに印加される。熱検出回路１３は、パワーアンプ１５の異常発熱を検出するために、パワーアンプ１５の近傍に設けられることが好ましい。
【００１８】
何らかの原因によりパワーアンプ１５が発熱すると、温度の上昇により、熱検出回路１３の抵抗Ｒ２の抵抗値が高くなると共に、トランジスタＱ１のベースエミッタ間の閾値電圧（ベース電流が増加し始める電圧）が低下する。すると、抵抗Ｒ１を通して流れるトランジスタのベース電流が増加する。ベース電流がある程度増加すると、トランジスタＱ１がオンしてコレクタ電流が流れ、コレクタ電圧がＨレベル（Ｖｃｃ）からＬレベルに低下する。これを受けて、熱保護制御回路１４は、Ｌレベル（例えば、接地電圧）の制御出力電圧を出力する。この制御出力電圧がトランジスタＱ４のベースに印加されると、トランジスタＱ４はオフする。すると、パワーアンプ１５の動作電流源１５ａは接地から切り離されるので、パワーアンプ１５に動作電流が供給されなくなり、パワーアンプ１５の動作が停止する。これにより、パワーアンプ１５の異常発熱が抑制される。
【００１９】
このように、熱保護回路はパワーアンプ１５を異常発熱から保護しているが、熱保護回路の動作を確認するためには、実際にパワーアンプ１５を発熱させるのではなく、テスト回路１０を用いて行う。これは、異常発熱によりパワーアンプ１５を構成しているパワートランジスタ等の素子がダメージを受けるのを防止するためである。
【００２０】
このテスト回路１０のテスト端子と制御回路１６の制御端子は、１つの共通端子ＫＰに共通化されている点が本発明の特徴である。以下、共通端子ＫＰ、テスト回路１０と制御回路１６の詳しい構成を説明する。
【００２１】
テスト回路１０は、保護抵抗Ｒ６、ツェナーダイオードＤ３及び逆流防止用のダイオードＤ４を共通端子ＫＰテスト端子とオペアンプ１２ａの非反転入力端子（＋）の間に直列に接続して構成される。
【００２２】
ツェナーダイオードＤ３のカソードは保護抵抗Ｒ６を介して共通端子ＫＰに接続される。ツェナーダイオードＤ３のアノードはダイオードＤ４のアノードに接続される。ダイオードＤ４のカソードはオペアンプ１２ａの非反転入力端子（＋）に接続される。
【００２３】
この場合、ツェナーダイオードＤ３は、共通端子ＫＰテスト端子に印加するテスト電圧を上昇させて、制御回路１６の動作に影響を与えないために設けられている。逆流防止用のダイオードＤ４は、バンドギャップ電圧源１１からのバンドギャップ電圧Ｖ２が共通端子ＫＰ側に出力されないようにするために設けられている。ツェナーダイオードＤ３の代わりに、ダイオードＤ４のような通常のダイオードを複数個、直列に接続したものを使用しても良い。
【００２４】
共通端子ＫＰにテスト電圧が印加されると、ツェナーダイオードＤ３の接合が降伏し、テスト電圧はダイオードＤ４を介してオペアンプ１２ａの非反転入力端子（＋）に印加される。
【００２５】
パワーアンプ１５が異常発熱していない状態においては、トランジスタＱ１はオフ状態であるが、バンドギャップ電圧Ｖ２より高いテスト電圧が印加されることにより、オペアンプ１２ａの非反転入力端子（＋）の電圧が上昇し、これにより、レベルシフト回路１２のレベルシフト電圧Ｖ１も上昇する。これにより、抵抗Ｒ１，Ｒ２の接続点の電圧が上昇し、トランジスタＱ１がオンして、熱保護回路が正常に動作するかどうかを確認する。即ち、テスト回路１０は、共通端子ＫＰにテスト電圧を印加することにより、熱検出回路１３を異常発熱状態と等価な電気的状態に設定して、熱保護回路が正常に動作するかのテストを可能にしている。
【００２６】
制御回路１６は、半導体集積回路１００の各種の内部回路の制御を行う回路である。半導体集積回路１００が音響パワーアンプＩＣである場合には、スタンバイ機能、音声ミュート機能等を実現するための内部回路が内蔵されており、マイクロコンピュータ等からの制御電圧を制御端子（共通端子ＫＰ）に印加することにより、前記内部回路の動作を制御する。
【００２７】
共通端子ＫＰは、半導体集積回路１００のチップ上に形成されたパッドであり、同チップ上に形成された静電破壊保護用の保護ダイオードＤ１，Ｄ２、保護抵抗Ｒ６，Ｒ７が接続されている。
【００２８】
この共通端子ＫＰは、保護抵抗Ｒ７を介してＮＰＮ型のトランジスタＱ３のベースに接続されている。トランジスタＱ３のコレクタは制御回路１６に接続され、共通端子ＫＰに制御電圧が印加されると、トランジスタＱ３がオンして、制御回路１６が動作するように構成されている。また、共通端子ＫＰにはプルダウン抵抗Ｒ８が接続されており、共通端子ＫＰにテスト電圧及び制御電圧が印加されない場合には、共通端子ＫＰの電圧は接地電圧に固定されるようになっている。
【００２９】
以下、半導体集積回路１００の動作を説明する。この場合、共通端子ＫＰに印加されるテスト電圧はツェナーダイオードＤ３の降伏電圧より高く設定され、共通端子ＫＰに印加される制御電圧はツェナーダイオードＤ３の降伏電圧より低く設定されているとする。
【００３０】
共通端子ＫＰに制御電圧が印加されると、トランジスタＱ３がオンし、制御回路１６が動作する。この制御電圧は接地電位より高いＨレベルの電圧である。ツェナーダイオードＤ３は降伏しないので、制御電圧は熱保護回路側には何ら影響を与えない。
【００３１】
一方、共通端子ＫＰにテスト電圧が印加されると、ツェナーダイオードＤ３が降伏して、テスト電圧が前述のように熱保護回路に伝達される。これにより、熱保護回路のテストが可能になる。
【００３２】
このように、本実施形態の半導体集積回路１００によれば、テスト端子と別の制御端子とを１つの共通端子ＫＰに共通化したので、半導体集積回路１００の端子パッド数を削減し、これに伴い保護ダイオードＤ１，Ｄ２等の数も削減して半導体集積回路１００のチップの面積を小さくすることができる。
【００３３】
また、半導体集積回路１００のチップが樹脂パッケージに樹脂封止された状態では、共通端子ＫＰに接続され、樹脂パッケージの外部に導出された共用ピンを設けることにより、ウエハー完成時だけでなく、樹脂封止後においても熱保護回路の動作テストを行うことが可能になる。
【００３４】
次に、制御回路１６がスタンバイ機能を制御する回路である場合について、その詳しい構成を図２に基づいて説明する。図示のように、制御回路１６は、負荷抵抗Ｒ１０、電源供給用のＰＮＰ型のトランジスタＱ５及び電源制御回路１６ａを含んで構成される。入力段のトランジスタＱ３のコレクタに負荷抵抗Ｒ１０が接続されている。そして、トランジスタＱ３のコレクタと負荷抵抗Ｒ１０との接続点の電圧がトランジスタＱ５のベースに印加されるようになっている。トランジスタＱ５がオンすると電源制御回路１６ａに電源が供給され、これに基づいて、バンドギャップ電圧源１１やその他の回路に電源が供給されるよう構成されている。
【００３５】
共通端子ＫＰに接地電圧が印加された状態は、スタンバイ状態である。即ち、トランジスタＱ３はオフ状態であり、トランジスタＱ５もオフ状態であるので、電源制御回路１６ａは動作せず、バンドギャップ電圧源１１やその他の回路に電源は供給されない。
【００３６】
共通端子ＫＰに制御電圧（接地電位より高いＨレベルの電圧）が印加されると、スタンバイ状態は解除される。即ち、トランジスタＱ３がオンすることにより、トランジスタＱ３のコレクタ電圧が下がる。これにより、トランジスタＱ５がオンし、電源制御回路１６ａに電源が供給され、これに基づいて、バンドギャップ電圧源１１やその他の回路に電源が供給される。
【００３７】
共通端子ＫＰにテスト電圧が印加された場合も、スタンバイ状態は同様に解除され、バンドギャップ電圧源１１やその他の回路に電源が供給され、これらの回路は動作状態になる。これにより、半導体集積回路１００のスタンバイ状態が解除されると同時に、前述の熱保護回路のテストも可能になる。
【００３８】
なお、本発明は上記実施形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲で変更が可能なことは言うまでもない。例えば、本発明は音響パワーアンプＩＣに限らず、発熱素子と熱保護回路を備えた半導体集積回路に広く適用することができる。
【符号の説明】
【００３９】
ＫＰ  共通端子
１０  テスト回路
１１  バンドギャップ電圧源
１２  レベルシフト回路
１３  熱検出回路
１４  熱保護制御回路
１５  パワーアンプ
１６  制御回路
１６ａ  電源制御回路
【図１】
2011134738.tif 000003
【図２】
2011134738.tif 000004