负载驱动用的集成电路装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种负载驱动用的集成电路装置，其将电负载驱动用的半导体元件分割成多个开关元件进行设置，当分割元件中的某一个发生异常时，能够切断该元件的连接并将其替换成备用元件。与电负载(100)串联连接并且相互并联连接的多个开关电路部(UAn)分别具有串联连接的上侧开关元件(Tnu)和下侧开关元件(Tnd)，在停止负载驱动时，监视各开关元件中的某一方闭路或双方开路时的上下开关元件的连接点电位，从而判定各开关元件有没有发生短路异常或断路异常。若发生了异常，则将该上下开关元件排除在适用范围之外，并使备用电路变有效。即使上下开关元件中的某一方发生短路，也可以利用另一方来切断其连接。

【技术实现步骤摘要】
负载驱动用的集成电路装置
本专利技术涉及对负载驱动用的集成电路装置的改良，其具有半导体开关元件的集成电路，高频度地对电负载的通电电流进行通断控制，或者控制该通电电流的闭路时间与开关周期之比即通电占空比来调整控制负载电流，本专利技术尤其涉及能够应对与半导体开关元件有关的局部的异常产生、并能进行持续运转的负载驱动用的集成电路装置。
技术介绍
通过调整预先分割配置的多个开关元件的并联个数来匹配所需要的电流容量的负载驱动用的集成电路装置已被公众所知。例如，根据下述专利文献1的图2，公开了以下技术：当控制信号B的逻辑电平从“L”变为“H”时，负载驱动用的晶体管10上并联连接有晶体管7，串联晶体管11、12的选择也随之相应地进行，通过选择性地连接切换多个晶体管来增加或减少晶体管的并联连接数，从而使晶体管尺寸在外观上发生变化。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利特开平07-263632号公报(摘要、图1、图2、第0027、0028段)
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题(1)现有技术的问题的说明上述专利文献1所涉及的半导体集成电路的特征在于，例如当并联晶体管10发生断路异常时，只要使并联晶体管7变有效来作为取代其的代替元件，就能使异常发生状态看起来像恢复了一样。然而，当并联晶体管10发生短路异常时，无法用并联晶体管7来代替，因此在以异常恢复为目的的情况下，该专利文献1为不完美的结构。另外，当串联晶体管11、12的其中之一发生断路时，该电路将变无效，并成为无法恢复的结构。另外，这里所说的异常发生的原因之一例如是半导体集成电路的制造过程中在半导体芯片上附着了微粉尘，而在性能检查阶段未能检测出这一问题从而导致发生的初始故障或偶发性故障。异常发生的其它原因还有在组装了半导体集成电路装置的产品的实际使用阶段，因外部因素引起的过电压、过电流噪声等外部干扰应力而导致产生的劣化故障。(2)本专利技术的目的的说明本专利技术的目的在于，在将电负载驱动用的半导体开关元件分割成多个开关元件来进行设置的装置中，当某一个开关元件发生断路异常或短路异常时，切断该开关元件并保持继续运行，或者在有备用开关元件的情况下，能够替换成该备用元件。解决技术问题所采用的技术方案本专利技术所涉及的负载驱动用的集成电路装置包括：生成向电负载施加电源电压的指令信号即负载驱动指令Son的运算控制电路部；与所述电负载的负侧负载布线或正侧负载布线串联连接并具有多个半导体开关元件的开关元件部；以及根据所述负载驱动指令Son使所述多个半导体开关元件进行开关动作的监视控制电路部，且具有将所述开关元件部和所述监视控制电路部一体形成在半导体芯片上的开关元件集成电路，其中，所述开关元件部包括相互并联连接的至少第一开关电路部、第二开关电路部和第三开关电路部这3个以上的多个开关电路部，所述多个开关电路部分别具备相互串联连接的一对上侧开关元件和下侧开关元件即上下开关元件，并且具备连接点电位检测电路，该连接点电位检测电路生成与所述上侧开关元件和所述下侧开关元件的连接点电位相对应的输出电压，所述运算控制电路部具有适用电路选择单元，该适用电路选择单元从所述多个开关电路部中选择进行与所述负载驱动指令Son相对应的负载电流通断动作的开关电路部即适用电路，在根据所述连接点电位检测电路的输出电压判定为所述上侧开关元件和所述下侧开关元件发生了元件断路异常或元件短路异常的情况下，将发生了异常的开关电路部从所述适用电路排除，并且在具有未被选择为所述适用电路的正常的开关电路部即备用电路的情况下，将该备用电路包含在所述适用电路中，所述监视控制电路部具备开关信号选择电路，该开关信号选择电路向所述适用电路选择单元所选择的所述适用电路的所述上下开关元件分配与所述负载驱动指令Son相对应的开关指令信号。专利技术效果如上所述，本专利技术所涉及的负载驱动用的集成电路装置中，将负载驱动用的开关元件分割成多个开关元件来进行设置，并具备多个开关电路部，其由多对开关电路部相互并联连接而构成，其中，一对开关电路部由相互串联连接的上侧开关元件和下侧开关元件而构成，未被适用电路选择单元选择为适用电路的上下开关元件的开关指令信号被切断。因此，当一部分开关元件因集成电路制造过程中的微粉尘出现初始故障或偶发性故障时，若为断路异常，则将该开关元件从适用电路排除并替换为备用电路，若为短路异常，则将成对的串联开关元件开路并替换为备用电路，利用简单的控制单元就能自动地将发生故障的部位排除在适用电路以外并替换为备用电路，因此具有能够显著地提高集成电路装置的可靠度的效果。另外，在没有备用电路但使用的是预先留有几个作为余量的开关电路部的情况下，不需要进行替换为备用电路的处理。另外，还有以下辅助效果：与简单地将多个开关元件并联连接的情况相比，通过设置成对的串联开关元件，无需使用电流检测单元就能简单地判定是哪一个开关元件出现了短路异常或断路异常。附图说明图1是本专利技术的实施方式1所涉及的负载驱动用的集成电路装置的整体电路框图。图2是图1中的第一开关电路部的详细电路图。图3是图1中的外部监视电路部的详细电路图和第一至第三开关电路部的构成配置图。图4是图1中的监视控制电路部的整体电路框图和与运算控制电路部的连接构成图。图5A是图4中的监视控制电路部到运算控制电路部的上行串行信号即串联监视信号的构成一览图。图5B是图4中的运算控制电路部到监视控制电路部的下行串行信号即串联指令信号的构成一览图。图5C是图4中的监视控制电路部到运算控制电路部的上行并行信号即并联监视信号的构成一览图。图6是表示图1中的正常动作中的与开关电路部和外部监视电路部相关的监视输出的状态的一览图。图7是表示与图4中的外部监视电路部相关的外部异常的类别和监视输出的状态的一览图。图8A是与图7对应的外部监视电路部的异常判定结果的一览图。图8B是与图6的第一开关电路部对应的异常判定结果的一览图。图8C是与图6的第二开关电路部对应的异常判定结果的一览图。图8D是与图6的第三开关电路部对应的异常判定结果的一览图。图9A是图1中的运算控制电路部的动作说明用流程图的前段部。图9B是图1中的运算控制电路部的动作说明用流程图的中段部。图9C是图1中的运算控制电路部的动作说明用流程图的后段部。图10是图4中的监视控制电路部的动作说明用的流程图。图11是图4中的监视控制电路部的动作说明用的时序图。图12是本专利技术的实施方式2所涉及的负载驱动用的集成电路装置的整体电路框图。图13是表示图12中的监视、控制信号的系统的详细框图。图14A是图12中的运算控制电路部的动作说明用流程图的前段部。图14B是图12中的运算控制电路部的动作说明用流程图的中段部。图14C是图12中的运算控制电路部的动作说明用流程图的后段部。图15是图12中的监视控制电路部的动作说明用流程图。具体实施方式<实施方式1的详细说明>(1)结构的详细说明下面，对于本专利技术的实施方式1所涉及的负载驱动用的集成电路装置110A的整体电路框图即图1、图1中的第一开关电路部的详细电路图即图2、图1中的外部监视电路部的详细电路图以及第一至第三开关电路部的构成配置图即图3，详细说明其结构。图1中，开关元件集成电路200A在半导体芯片上一体地形成有具有多个半导体开本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种负载驱动用的集成电路装置，其包括：生成向电负载施加电源电压的指令信号即负载驱动指令(Son)的运算控制电路部；与所述电负载的负侧负载布线或正侧负载布线串联连接并具有多个半导体开关元件的开关元件部；以及根据所述负载驱动指令(Son)使所述多个半导体开关元件进行开关动作的监视控制电路部，且具有将所述开关元件部和所述监视控制电路部一体形成在半导体芯片上的开关元件集成电路，其特征在于，所述开关元件部包括相互并联连接的至少第一开关电路部、第二开关电路部以及第三开关电路部这3个以上的多个开关电路部，所述多个开关电路部分别具备相互串联连接的一对上侧开关元件和下侧开关元件即上下开关元件，并且具备连接点电位检测电路，该连接点电位检测电路生成与所述上侧开关元件和所述下侧开关元件的连接点电位相对应的输出电压，所述运算控制电路部具有适用电路选择单元，该适用电路选择单元从所述多个开关电路部中选择进行与所述负载驱动指令(Son)相对应的负载电流的通断动作的开关电路部即适用电路，在根据所述连接点电位检测电路的输出电压判定为所述上侧开关元件和所述下侧开关元件发生了元件断路异常或元件短路异常的情况下，将发生了异常的开关电路部从所述适用电路排除，并且在具有未被选择为所述适用电路的正常的开关电路部即备用电路的情况下，将该备用电路包含在所述适用电路中，所述监视控制电路部具备开关信号选择电路，该开关信号选择电路向所述适用电路选择单元所选择的所述适用电路的所述上下开关元件分配与所述负载驱动指令(Son)相对应的开关指令信号。...

【技术特征摘要】
2017.02.13 JP 2017-0237901.一种负载驱动用的集成电路装置，其包括：生成向电负载施加电源电压的指令信号即负载驱动指令(Son)的运算控制电路部；与所述电负载的负侧负载布线或正侧负载布线串联连接并具有多个半导体开关元件的开关元件部；以及根据所述负载驱动指令(Son)使所述多个半导体开关元件进行开关动作的监视控制电路部，且具有将所述开关元件部和所述监视控制电路部一体形成在半导体芯片上的开关元件集成电路，其特征在于，所述开关元件部包括相互并联连接的至少第一开关电路部、第二开关电路部以及第三开关电路部这3个以上的多个开关电路部，所述多个开关电路部分别具备相互串联连接的一对上侧开关元件和下侧开关元件即上下开关元件，并且具备连接点电位检测电路，该连接点电位检测电路生成与所述上侧开关元件和所述下侧开关元件的连接点电位相对应的输出电压，所述运算控制电路部具有适用电路选择单元，该适用电路选择单元从所述多个开关电路部中选择进行与所述负载驱动指令(Son)相对应的负载电流的通断动作的开关电路部即适用电路，在根据所述连接点电位检测电路的输出电压判定为所述上侧开关元件和所述下侧开关元件发生了元件断路异常或元件短路异常的情况下，将发生了异常的开关电路部从所述适用电路排除，并且在具有未被选择为所述适用电路的正常的开关电路部即备用电路的情况下，将该备用电路包含在所述适用电路中，所述监视控制电路部具备开关信号选择电路，该开关信号选择电路向所述适用电路选择单元所选择的所述适用电路的所述上下开关元件分配与所述负载驱动指令(Son)相对应的开关指令信号。2.如权利要求1所述的负载驱动用的集成电路装置，其特征在于，所述开关信号选择电路向所述适用电路的所述上下开关元件提供根据所述负载驱动指令(Son)在同一定时产生的公共开关信号(S00)即上侧开关定时信号和下侧开关定时信号，或者所述开关信号选择电路具备有效通断指令电路和无效通断指令电路，其中，所述有效通断指令电路向所述适用电路的所述上下开关元件中的一方生成有效开关信号(S01)，该有效开关信号(S01)根据所述负载驱动指令(Son)的逻辑电平延迟闭路且即时开路、或者在至少所述适用电路的所述上下开关元件中的另一方进行开关动作时变为开路状态，所述无效通断指令电路向所述适用电路的所述上下开关元件中的另一方生成无效开关信号(S10)，该无效开关信号(S10)根据所述负载驱动指令(Son)的逻辑电平即时闭路且延迟开路、或者在至少所述适用电路的所述上下开关元件中的一方开路的期间内进行开关动作，所述无效开关信号(S10)是对所述适用电路的所述上下开关元件中的一方生成的上侧开关定时信号或下侧开关定时信号，所述有效开关信号(S01)是对所述适用电路的所述上下开关元件中的另一方生成的上侧开关定时信号或下侧开关定时信号。3.如权利要求2所述的负载驱动用的集成电路装置，其特征在于，所述开关信号选择电路使针对未被选择为所述适用电路的所述备用电路的所述上下开关元件的上侧开关定时信号及下侧开关定时信号成为均处于开路指令状态、或者比所述有效开关信号(S01)的闭路和开路延迟闭路且提前开路的特别闭路信号(S11)，在所述备用电路被选择为所述适用电路之后，所述开关信号选择电路将针对所述上下开关元件中的一方的开关定时信号切换为所述无效开关信号(S10)，将针对另一方的开关定时信号切换为所述有效开关信号(S01)。4.如权利要求2或3所述的负载驱动用的集成电路装置，其特征在于，所述适用电路选择单元将所述上下开关元件均正常的开关电路部选择为所述适用电路，并且所述适用电路选择单元具备恢复电路选择单元，该恢复电路选择单元将所述上下开关元件中的至少一方发生所述元件断路异常的断路开关电路部从所述适用电路选出并排除，将所述上下开关元件中的一方发生所述元件短路异常且另一方正常的半损开关电路部恢复选择为所述适用电路，所述开关信号选择电路向所述适用电路选择单元所选择的所述适用电路的所述上下开关元件中的一方施加所述无效开关信号(S10)，向所述适用电路的所述上下开关元件中的另一方施加所述有效开关信号(S01)，并且根据所述恢复电路选择单元进行工作，在恢复选择前使所述上侧及下侧开关定时信号均为开路指令状态，在恢复选择后向所述上下开关元件中任一正常侧的一方施加所述有效开关信号(S01)，向所述上下开关元件中发生了短路异常的一侧的另一方施加开路指令信号、闭路指令信号或所述无效开关信号(S10)。5.如权利要求2至4的任一项所述的负载驱动用的集成电路装置，其特征在于，所述运算控制电路部具备有效电路数量计算单元和通电抑制单元，所述有效电路数量计算单元计算被所述适用电路选择单元选择为所述适用电路且进行正常动作的开关电路部的有效个数，所述通电抑制单元在所述有效电路数量计算单元计算出的所述有效个数小于恰当个数时，根据所述有效个数与恰当个数之比对所述有效开关信号的闭路时间与开关周期之比即通电占空比或开关频度进行减法修正，所述恰当个数被预先设定为在没有因异常判定而被选择排除的情况下被选择为所述适用电路的开关电路部的个数。6.如权利要求2至5的任一项所述的负载驱动用的集成电路装置，其特征在于，所述多个开关电路部分别包括：针对所述上侧开关元件的上侧并联电阻、针对所述下侧开关元件的下侧并联电阻、以及检测所述上侧开关元件与所述下侧开关元件的所述连接点电位的所述连接点电位检测电路，所述连接点电位检测电路的输出电压根据所述上下开关元件仅其中一方闭路的闭路状态、仅另一方闭路的闭路状态、以及双方开路的开路状态而分别成为不同的预先设定的值，所述监视控制电路部或所述运算控制电路部具备异常判定处理部或异常检测单元，所述异常判定处理部或所述异常检测单元将针对所述上下开关元件的开关指令的状态与所述连接点电位检测电路的输出电压的状态进行对比，对所述上侧开关元件和所述下侧开关元件有没有发生所述元件断路异常或所述元件短路异常分别进行判定。7.如权利要求6所述的负载驱动用的集成电路装置，其特征在于，所述多个开关电路部分别具备与所述上下开关元件进一步串联连接的分配电阻，所述分配电阻是设置在所述半导体芯片上的布线电阻、或者是将设置在所述半导体芯片上的电极焊盘与设置在所述半导体芯片外部的外部连接端子之间连接起来的接合线，所述分配电阻和所述接合线的电阻...

【专利技术属性】
技术研发人员：村上贵俊，岩上祐希，西田充孝，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP