(57)【要約】【課題】  内蔵の温度センサーによって周囲温度を正確に計るための技術を提供する。【解決手段】  周囲温度情報を処理対象とする半導体集積回路（１００）において、それぞれ温度検出を可能とする複数の温度センサー（１０１，１０２）と、上記複数の温度センサーの温度検出結果に基づいてチップ自身の発熱に起因する誤差要因を排除することによって上記周囲温度情報を算出可能な演算部（１０７）とを設ける。上記複数の温度センサーの温度検出結果に基づいてチップ自身の発熱に起因する誤差要因を排除することによって上記周囲温度情報が算出されることにより、内蔵の温度センサーによって周囲温度を正確に計ることができるようになる。【選択図】        図１
2007005432.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周囲温度情報を処理対象とする半導体集積回路であって、
それぞれ温度検出を可能とする複数の温度センサーと、
上記複数の温度センサーの温度検出結果に基づいてチップ自身の発熱に起因する誤差要因を排除することによって上記周囲温度情報を算出可能な演算部と、を含むことを特徴とする半導体集積回路。
【請求項２】
上記複数の温度センサーは、第１温度センサーと、上記第１温度センサーとは共通の半導体チップにおいて所定の間隔を有して配置された第２温度センサーと、を含む請求項１記載の半導体集積回路。
【請求項３】
第１半導体チップと、それとは別の第２半導体チップとを含み、周囲温度情報を処理対象とする半導体集積回路であって、
上記第１半導体チップに形成された第１温度センサーと、
上記第２半導体チップに形成された第２温度センサーと、
上記第１温度センサーの温度検出結果と上記第２温度センサーの温度検出結果とに基づいてチップ自身の発熱に起因する誤差要因を排除することによって上記周囲温度情報を算出可能な演算部と、を含むことを特徴とする半導体集積回路。
【請求項４】
上記第１温度センサーの検出結果をＴ１とし、上記第２温度センサーの検出結果をＴ２とし、上記半導体集積回路の周囲温度をＴａとし、上記第１温度センサーと上記第２温度センサーとの間の熱抵抗をＲ１２とし、上記第２温度センサーと上記半導体集積回路の周囲との間の熱抵抗をＲ２ａとするとき、
上記演算部は、Ｔａ＝Ｔ２−（Ｒ２ａ／Ｒ１２）・（Ｔ１−Ｔ２）により、上記半導体集積回路の周囲温度を算出する請求項３又は４記載の半導体集積回路。
【請求項５】
予め設定されたプログラムに従って所定の演算処理を実行可能な中央処理装置を含み、上記演算部を上記中央処理装置によって形成した請求項４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、さらには温度センサーを内蔵した半導体集積回路に関し、例えばワンチップマイクロコンピュータ（以下、単に「マイクロコンピュータ」という）に適用して有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
鼓膜温が脳を潅流する内頸動脈血温をよく反映していることに着目して、臨床医学においては耳式体温計を用いて、鼓膜温による体温の測定がなされている。耳式体温計は、サーモパイル、サーミスタ、入力切換え装置、Ａ／Ｄ（アナログ／ディジタル）変換器、ＣＰＵ（中央処理装置）、ＥＥＰＲＯＭ（不揮発性メモリ）、液晶表示装置などを含んで構成することができる（例えば特許文献１の図２参照）。このような耳式体温計では、電源スイッチのオンにより測定が開始され、測定スイッチがオンされてから所定時間経過後に、全測定値の平均値または最大値が液晶表示装置に表示されるようになっている。このとき、サーモパイル及びサーミスタからの計測値が、入力切換え装置により、Ａ／Ｄ変換器を介して、逐次ＣＰＵに入力される。上記サーミスタは、基準となる周囲温度を測定するために設けられる。ＣＰＵは、入力されたサーモパイルおよびサーミスタからの計測値に基づいて所定の演算処理を行って鼓膜温を逐次算出する。
【０００３】
【特許文献１】特開平０６−１６７３９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記耳式体温計などの簡易な測定システムをさらに安価に提供するには、上記サーミスタなどの温度センサーをマイクロコンピュータに内蔵することによって、外付け部品数の低減を図るのが望ましい。
【０００５】
しかしながら、上記サーミスタなどの温度センサーをマイクロコンピュータに内蔵することについて本願発明者が検討したところ、マイクロコンピュータ自体が発熱し、しかもその発熱に起因するチップ温度が諸条件により変動することから、内蔵の温度センサーでは周囲温度を正確に計ることが困難とされた。
【０００６】
本発明の目的は、内蔵の温度センサーによって周囲温度を正確に計るための技術を提供することにある。
【０００７】
本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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。
【０００９】
〔１〕周囲温度情報を処理対象とする半導体集積回路において、それぞれ温度検出を可能とする複数の温度センサーと、上記複数の温度センサーの温度検出結果に基づいてチップ自身の発熱に起因する誤差要因を排除することによって上記周囲温度情報を算出可能な演算部とを設ける。
【００１０】
上記の手段によれば、演算部は、上記複数の温度センサーの温度検出結果に基づいてチップ自身の発熱に起因する誤差要因を排除することによって上記周囲温度情報を算出する。このことが、内蔵の温度センサーによって周囲温度を正確に計るための技術を提供するという、本発明の目的を達成する。
【００１１】
〔２〕このとき、上記複数の温度センサーには、第１温度センサーと、上記第１温度センサーとは共通の半導体チップにおいて所定の間隔を有して配置された第２温度センサーとを含めることができる。
【００１２】
〔３〕第１半導体チップと、それとは別の第２半導体チップとを含み、周囲温度情報を処理対象とする半導体集積回路において、上記第１半導体チップに形成された第１温度センサーと、上記第２半導体チップに形成された第２温度センサーと、上記第１温度センサーの温度検出結果と上記第２温度センサーの温度検出結果とに基づいてチップ自身の発熱に起因する誤差要因を排除することによって上記周囲温度情報を算出可能な演算部とを設ける。
【００１３】
上記の手段によれば、演算部は、上記第１温度センサーの温度検出結果と上記第２温度センサーの温度検出結果とに基づいてチップ自身の発熱に起因する誤差要因を排除することによって上記周囲温度情報を算出する。このことが、内蔵の温度センサーによって周囲温度を正確に計るための技術を提供するという、本発明の目的を達成する。
【００１４】
〔４〕上記第１温度センサーの検出結果をＴ１とし、上記第２温度センサーの検出結果をＴ２とし、上記半導体集積回路の周囲温度をＴａとし、上記第１温度センサーと上記第２温度センサーとの間の熱抵抗をＲ１２とし、上記第２温度センサーと上記半導体集積回路の周囲との間の熱抵抗をＲ２ａとするとき、上記演算部は、Ｔａ＝Ｔ２−（Ｒ２ａ／Ｒ１２）（Ｔ１−Ｔ２）により、上記半導体集積回路の周囲温度を算出することができる。
【００１５】
〔５〕予め設定されたプログラムに従って所定の演算処理を実行可能な中央処理装置を含むとき、上記演算部は上記中央処理装置によって形成することができる。
【発明の効果】
【００１６】
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簡単に説明すれば下記の通りである。
【００１７】
すなわち、内蔵の温度センサーによって周囲温度を正確に計るための技術を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１には、本発明にかかる半導体集積回路の一例であるマイクロコンピュータが示される。
【００１９】
図１に示されるマイクロコンピュータ１００は、特に制限されないが、耳式体温計用とされ、温度センサー１０１，１０２、入力切換え回路（ＳＥＬ）１０３、Ａ／Ｄ変換器１０４、電気的に書き換え可能な不揮発性メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）１０５、ＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）１０６、ＣＰＵ（中央処理装置）１０７、液晶ドライバ（ＬＣＤ−ＤＲＶ）１０８、クロック発生器（ＯＳＣ）１０９を含み、公知の半導体集積回路製造技術により、単結晶シリコン基板などの一つの半導体基板に形成される。端子４１，４２が設けられ、外付けのサーモパイル（図示せず）が上記端子４１，４２を介して上記入力切換え回路１０３に結合される。端子４３〜４６が設けられ、マイクロコンピュータ１００に内蔵された温度センサー１０１，１０２が上記端子４３〜４６を介して上記入力切換え回路１０３に結合される。入力切換え回路１０３は、図示されないサーモパイルの出力信号と、温度センサー１０１，１０２の出力信号とを選択的に後段のＡ／Ｄ変換器１０４に伝達する。このＡ／Ｄ変換器１０４は、上記入力切換え回路１０３を介して伝達されたアナログ信号をディジタル信号に変換する。Ａ／Ｄ変換器１０４の出力信号は、ＣＰＵ１０７に伝達される。ＣＰＵ１０７は、サーモパイル及び温度センサー１０１，１０２での計測値に基づく演算処理により鼓膜温を逐次算出する。このＣＰＵ１０７での演算処理は、不揮発性メモリ１０５に格納されているプログラムが上記ＣＰＵで実行されることによって可能とされる。ＲＡＭ１０６は、上記ＣＰＵ１０７での処理の作業領域などに利用される。上記ＣＰＵ１０７での算出結果は、液晶ドライバ１０８に伝達される。端子６１−１〜６１−ｎが設けられ、この端子６１−１〜６１−ｎには液晶表示装置（図示せず）が結合される。上記ＣＰＵ１０７での算出結果は、上記液晶ドライバ１０８及び上記端子６１−１〜６１−ｎを介して、図示されない液晶表示装置に表示される。
【００２０】
図２には、図１に示されるマイクロコンピュータ１００が実際のレイアウトに近い状態で示される。ＣＰＵ１０７がチップのほぼ中央に配置され、このＣＰＵ１１を包囲するように各種周辺回路が配置される。このマイクロコンピュータ１００では、ＣＰＵ１０７での消費電力が最も大きく、このＣＰＵ１０７が主な発熱部と考えられる。温度センサー１０１は、入力切換え回路１０３とＣＰＵ１０７との間に配置され、温度センサー１０２は、ＲＡＭ１０１と入力切換え回路１０３との間に配置される。
【００２１】
図４には、マイクロコンピュータ１００におけるチップ内消費電力と温度上昇との関係が示される。横軸はチップ内消費電力（Ｗ）、縦軸は周囲温度を基準とする温度上昇（Δ℃）とされる。
【００２２】
ＣＰＵ１０７での消費電力が最も大きく、そこでの温度上昇特性はライン４０１で示される。このＣＰＵ１０７での温度上昇に追随して温度センサー１０１，１０２位置での温度が上昇する。温度センサー１０１，１０２での温度上昇特性はそれぞれライン４０２，４０３で示される。
【００２３】
ここで、上記ＣＰＵ１０７での演算処理について詳述する。
【００２４】
チップでの発熱量と放熱経路における各部の温度は、熱抵抗の概念を用いることにより容易に計算することができる。熱抵抗は半導体チップやパッケージなど構造的要素で決定される。尚、熱抵抗の概念については、昭和６０年６月１日に総研出版株式会社から発行された「超ＬＳＩテクノロジー（第６２５頁から第６３１頁）」に詳述されている。
【００２５】
チップ内に配置された温度センサーが１個のみの場合、マイクロコンピュータ１００の動作条件、例えば電源電圧、クロック速度などにより発熱条件が変化し、周囲温度に誤差が発生する。これに対して、チップ内に配置された温度センサーが２個の場合には、熱抵抗の概念を用いることにより、周囲温度の誤差を減少させることができる。
【００２６】
すなわち、図３に示されるような放熱経路において、温度センサー１０１の検出結果をＴ１とし、温度センサー１０２の検出結果をＴ２とし、マイクロコンピュータ１００の周囲１０３の温度（周囲温度）をＴａとし、上記温度センサー１０１と上記温度センサー１０２との間の熱抵抗をＲ１２とし、上記温度センサー１０２と上記マイクロコンピュータ１００の周囲１０３との間の熱抵抗をＲ２ａとするとき、上記ＣＰＵ１０７は、次式で示される演算処理により、周囲温度Ｔａを算出する。
Ｔａ＝Ｔ２−（Ｒ２ａ／Ｒ１２）・（Ｔ１−Ｔ２）
上式によれば、マイクロコンピュータ１００自体の発熱による誤差成分がキャンセルされるため、周囲温度Ｔａを精度良く求めることができる。ここで、上記ＣＰＵ１０７が本発明における演算部の一例とされる。
【００２７】
上記温度センサー１０１や１０２としては、図６に示される構成を採用することができる。図６に示される温度センサーは、例えば特開平０５−２４８９６２号公報に記載されているように公知の回路とされる。
【００２８】
図６において、ｐｎｐ型のバイポーラトランジスタ２２，２３，２４がダーリントン接続される。このバイポーラトランジスタ２２，２３，２４のエミッタ電極は、ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタ２５，２６，２７ドレイン電極にそれぞれ接続される。ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタ２５と２６と２７のゲート電極は、ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタ２８のゲート電極とドレイン電極に接続されることで、カレントミラー回路が形成される。ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタ２５，２６，２７，２８は、高電位側電源Ｖｄｄに結合され、バイポーラトランジスタ２２，２３，２４は低電位側電源Ｖｓｓに結合される。定電流源２９が設けられ、上記ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタ２８に定電流が供給されるようになっている。ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタ２５とバイポーラトランジスタ２２との直列接続ノードから出力端子ＯＵＴが引き出され、この出力端子ＯＵＴから、温度センサー出力が得られる。
【００２９】
上記の例によれば、以下の作用効果を得ることができる。
【００３０】
（１）温度センサー１０１の検出結果をＴ１とし、温度センサー１０２の検出結果をＴ２とし、マイクロコンピュータ１００の周囲１０３の温度（周囲温度）をＴａとし、上記温度センサー１０１と上記温度センサー１０２との間の熱抵抗をＲ１２とし、上記温度センサー１０２と上記マイクロコンピュータ１００の周囲１０３との間の熱抵抗をＲ２ａとするとき、Ｔａ＝Ｔ２−（Ｒ２ａ／Ｒ１２）・（Ｔ１−Ｔ２）により周囲温度Ｔａを算出することにより、マイクロコンピュータ１００自体の発熱による誤差成分がキャンセルされるため、周囲温度Ｔａを精度良く求めることができる。
【００３１】
（２）上記（１）の作用効果により、内蔵された温度センサーにより、周囲温度Ｔａを精度良く求めることができるため、周囲温度Ｔａを求めるための温度センサーを外付けする必要がなくなる。これにより、耳式体温計などの簡易な測定システムをさらに安価に提供することができる。
【００３２】
以上本発明者によってなされた発明を具体的に説明したが、本発明はそれ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。
【００３３】
例えば、図５に示されるように、パッケージ５３内で半導体チップ５１の上に半導体チップ５２が載置された、いわゆるマルチチップ構成の半導体集積回路においては、半導体チップ５１に温度センサー１０１を設け、半導体チップ５２に温度センサー１０２を設けると良い。特に制限されないが、半導体チップ５１がマイクロコンピュータとされ、半導体チップ５２が半導体メモリとされる場合には、温度センサー１０１，１０２の検出結果を半導体チップ５１で演算処理する。この場合の具体的な演算処理、及びそれによる効果は、図１に示される場合と同様である。
【００３４】
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耳式体温計用マイクロコンピュータに適用した場合について説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、各種半導体集積回路に広く適用することができる。
【００３５】
本発明は、少なくとも周囲温度情報を処理対象とすることを条件に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明にかかる半導体集積回路の一例であるマイクロコンピュータの構成例ブロック図である。
【図２】上記マイクロコンピュータのレイアウト説明図である。
【図３】上記マイクロコンピュータにおける放熱経路の説明図である。
【図４】チップ内消費電力と温度上昇との関係を示す特性図である。
【図５】本発明にかかる半導体集積回路の別の構成例説明図である。
【図６】上記マイクロコンピュータに含まれる温度センサーの構成例回路図である。
【符号の説明】
【００３７】
１００  マイクロコンピュータ
１０１，１０２  温度センサー
１０３  入力切換え回路
１０４  Ａ／Ｄ変換器
１０５  電気的に書き換え可能な不揮発性メモリ
１０６  ＲＡＭ
１０７  ＣＰＵ
１０８  液晶駆動回路
１０９  クロック発生器
【図１】
2007005432.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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