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CN101504943A - 半导体集成电路 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供一种可以减少电子部件的数量，可以降低整个装置的制造成本以及安装面积的半导体集成电路。在将半导体芯片单独收容在封装内，或者将半导体芯片与在周围连接的电子部件一同安装在基板上，使用绝缘材料进行注模的半导体集成电路中，具有：将一端与所述半导体芯片的外部端子连接，在另一端上连接静电保护用二极管(D1)，并且被设置在所述半导体芯片内的电流限制用电阻(R10)；以及在所述电流限制用电阻(R10)的两端之间并联连接、设置在所述半导体芯片内的熔丝(FS)。

Description

半导体集成电路
技术领域
本发明涉及半导体集成电路，涉及将半导体芯片单独收容在封装内，或者将半导体芯片与在周围连接的电子部件一同安装在基板上，并使用绝缘材料进行注模的半导体集成电路。
背景技术
近年来，作为二次电池将锂离子电池安装在数字照相机等便携设备中。因为锂离子电池不耐过充电以及过放电，所以以具备过充电以及过放电的保护电路的电池组的方式来使用。
图4表示了使用现有的保护电路的电池组的一例的电路结构图。在该图中，锂离子电池10的正极、负极分别与电池组的外部端子B+、B-连接。在端子B+、B-之间连接有电阻R1和电容器C1的串联电路。端子B+与电池组的外部端子P+连接，端子B-经由用于切断电流的n沟道MOS(金属氧化膜半导体)FET(电场效应晶体管)FET晶体管M1、M2与电池组的外部端子P-连接。
此外，端子P+、P-之间连接有电容器C2，在端子B-、P-之间连接有电容器C3。在端子P+、P-之间连接负载或充电器。
将晶体管M1、M2的漏极连接在一起，晶体管M1的源极经由端子B-与锂离子电池10的负极连接，晶体管M2的源极与端子P-连接。晶体管M1、M2各自的栅极与保护电路11的端子11d、11e连接。
保护电路11是单独收容在封装中的半导体集成电路，内置有过充电检测电路、过放电检测电路、过电流检测电路。此外，保护电路11由锂离子电池10的正极经由电阻R1向端子11a提供电源VDD，并且从锂离子电池10的负极向端子11b提供电源VSS来进行工作，过电流检测用端子11c经由电阻R2与端子P-连接。
此外，为了限制在端子P+、P-之间，将极性弄反地错误连接了充电器时，或者在连接了电压超过保护电路11的额定电压的充电器时的电流，设置了电阻R2。
保护电路11在通常的充电时或放电时使端子11d、11e同为高电平来使晶体管M1、M2导通。此外，在由过放电检测电路或过电流检测电路检测到过放电或过电流时，使端子11d的输出为低电平来切断晶体管M1，在由过充电检测电路检测到过充电时使11e的输出为低电平来切断晶体管M2。
此外，在专利文献1中，记载了一种具有与切断充放电时的电流路径的开关元件热耦合的PTC热敏电阻的电池组。
【专利文献1】特开2006-32015号公报
发明内容
如此，现有的保护电路11因为在外面附加了电阻R2，所以存在电子部件数量增多，整个装置的制造成本升高，此外，安装面积增大的问题。
本发明是鉴于以上的问题而提出的，其目的在于提供一种可以减少电子部件的数量，并且可以降低整个装置的制造成本以及安装面积的半导体集成电路。
在本发明的一实施方式中，在将半导体芯片单独收容在封装内，或者将半导体芯片与在周围连接的电子部件一同安装在基板上，并使用绝缘材料进行注模的半导体集成电路中，具有：将一端与所述半导体芯片的外部端子连接，在另一端上连接静电保护用二极管(D1)，并且被设置在所述半导体芯片内的电流限制用电阻(R10)；以及在所述电流限制用电阻(R10)的两端之间并联连接、设置在所述半导体芯片内的熔丝(FS)。
理想的是，在将所述半导体芯片单独地收容在封装中的情况下，不切断所述熔丝(FS)，在所述外部端子上连接电流限制用外加电阻(R2)。
理想的是，在将半导体芯片与在周围连接的电子部件一同安装在基板上，并使用绝缘材料进行注模的情况下，切断所述熔丝(FS)，在所述外部端子上不连接电流限制用外加电阻。
此外，上述括号内的参照符号是为了易于理解而添加的，仅是一个例子并不限于图示的方式。
根据本发明，可以减少电子部件的数量，可以降低整个装置的制造成本以及安装面积。
附图说明
图1是使用本发明的半导体集成电路的电池组的第一实施方式的电路结构图。
图2是使用本发明的半导体集成电路的电池组的第一实施方式的变形例的电路结构图。
图3是使用本发明的半导体集成电路的充电保护电路的一实施方式的电路结构图。
图4是使用现有的保护电路的电池组的一例的电路结构图。
符号说明
10、20、31～34锂离子电池；21A、21B保护电路；35充电保护电路；C1～C17电容器；R1～R21电阻；M1～M12晶体管
具体实施方式
以下根据附图对本发明的实施方式进行说明。
(封装型)
图1表示使用本发明的半导体集成电路的电池组的第一实施方式的电路结构图。在该图中，对于与图4相同的部分附加相同的符号。
在图1中，锂离子电池20的正极、负极分别与电池组的外部端子B+、B-连接。在端子B+、B-之间连接有电阻R1和电容器C1的串联电路。端子B+与电池组的外部端子P+连接，端子B-经由用于切断电流的作为n沟道MOSFET的晶体管M1、M2与电池组的外部端子P-连接。晶体管M1、M2各自的栅极与保护电路21A的端子21d、21e连接。
此外，在端子P+、P-之间连接有电容器C2，在端子B-、P-之间连接有电容器C3。在端子P+、P-之间连接负载或充电器。
晶体管M1、M2的漏极连接在一起，晶体管M1的源极经由端子B-与锂离子电池20的负极连接，晶体管M2的源极与端子P-连接。
保护电路21A是将半导体芯片单独收容在封装内的半导体集成电路，内置有过充电检测电路、过放电检测电路、过电流检测电路，并且设置有电阻R10、熔丝FS以及二极管D1。
在保护电路21A的过电流检测用端子21c上连接电流限制用电阻R10的一端，电阻R10的另一端与上述过电流检测电路连接。此外，与电阻R10并联连接熔丝FS，在电阻R10的与过电流检测电路连接的另一端上连接静电保护用二极管D1的阴极，二极管D1的阳极接地。在熔丝FS没有被切断时，电阻R10的两端之间通过熔丝FS被短路。
此外，在现有技术中静电保护用二极管D1将阴极与端子21c连接，但因为在保护电路21A中内置了电流限制用电阻R10，所以在与电阻R10的与端子21c连接的一端相反的另一端上连接静电保护用二极管D1的阴极，在熔丝FS没有被切断时，二极管D1的阴极经由熔丝FS与端子21c连接。
此外，保护电路21A由锂离子电池20的正极经由电阻R1向端子21a提供电源VDD，并且由锂离子电池20的负极向端子21b提供电源VSS来进行动作，过电流检测用端子21c经由电流限制用外加电阻R2(R2＝R10)与端子P-连接。
此外，为了在端子P+、P-之间将极性弄反地错误连接了充电器时，或者连接了电压超过保护电路21A的额定电压的充电器时的电流限制，或者因为保护电路21A中内置的电阻R10由于熔丝FS而被短路，而设置了电阻R2。
保护电路21A在通常的充电时或放电时使端子21d、21e公共为高电平来使晶体管M1、M2导通。此外，在由过放电检测电路或过电流检测电路检测到过放电或过电流时，使端子21d的输出为低电平来切断晶体管M1，在由过充电检测电路检测到过充电时使21e的输出为低电平来切断晶体管M2。
(COB型)
图2表示使用本发明的半导体集成电路的电池组的第一实施方式的变形例的电路结构图。在该图中，对于与图1相同的部分附加相同的符号。
在图2中，锂离子电池20的正极、负极分别与电池组的外部端子B+、B-连接。在端子B+、B-之间连接有电阻R1和电容器C1的串联电路。端子B+与电池组的外部端子P+连接，端子B-经由用于切断电流的作为n沟道MOSFET的晶体管M1、M2与电池组的外部端子P-连接。
此外，在端子P+、P-之间连接有电容器C2，在端子B-、P-之间连接有电容器C3。在端子P+、P-之间连接负载或充电器。
晶体管M1、M2的漏极连接在一起，晶体管M1的源极经由端子B-与锂离子电池20的负极连接，晶体管M2的源极与端子P-连接。晶体管M1、M2各自的栅极与保护电路21B的端子21d、21e连接。
保护电路21B是半导体芯片，内置有过充电检测电路、过放电检测电路、过电流检测电路，并且设置有电阻R10、熔丝FS以及二极管D1。保护电路21B除了不是被收容在封装内之外，与保护电路21A为相同的结构。
在保护电路21B的过电流检测用端子21c上连接电流限制用电阻R10的一端，电阻R10的另一端与上述过电流检测电路连接。此外，与电阻R10并联连接的熔丝FS被切断，在电阻R10的与过电流检测电路连接的另一端上连接静电保护用二极管D1的阴极，二极管D1的阳极接地。
此外，保护电路21B由锂离子电池20的正极经由电阻R1向端子21a提供电源VDD，并且由锂离子电池20的负极向端子21b提供电源VSS来进行动作，过电流检测用端子21c直接与端子P-连接。
保护电路21B的半导体芯片是没有封装的裸露的状态，其与在周边连接的作为电子部件的电阻R1、电容器C1、C2、C3、晶体管M1、M2一同被安装在基板上，通过绝缘材料进行注模来作成COB(Chip On Board)型电路。
当熔丝FS被切断时，使静电保护用二极管D1与端子21c分离，所以无法进行基于二极管D1的端子21c的静电保护，但在与电容器C1、C2、C3、晶体管M1、M2一同安装在基板上然后进行了注模的COB型电路中，因为从外部看不到端子21c，所以在端子21c几乎不会产生静电，此外，通过晶体管M2对端子21c进行静电保护。
保护电路21B在通常的充电时或放电时使端子21d、21e同为高电平来使晶体管M1、M2导通。此外，在由过放电检测电路或过电流检测电路检测到过放电或过电流时，使端子21d的输出为低电平来切断晶体管M1，在由过充电检测电路检测到过充电时使21e的输出为低电平来切断晶体管M2。
如此，在使半导体集成电路为COB型时，通过切断熔丝FS可以削除电流限制用外加电阻R2，通过减少电子部件的数量可以降低整个装置的制造成本以及安装面积。
(充电保护电路)
图3表示使用本发明的半导体集成电路的充电保护电路的一实施方式的电路结构图。在该图中，被充电一侧的锂离子电池31、32、33、34被串联连接，锂离子电池31的正极，经由p沟道MOSFET的晶体管M11、M12与充电保护电路35的外部端子P+连接，锂离子电池34的负极与充电保护电路的外部端子P-连接。
此外，锂离子电池31的正极与充电保护电路35的端子35a连接，锂离子电池32的正极经由电阻R11与充电保护电路35的端子35b连接，锂离子电池33的正极经由电阻R12与充电保护电路35的端子35c连接，锂离子电池34的正极经由电阻R13与充电保护电路35的端子35d连接。在端子35a、35b之间连接电容器C11，在端子35b、35c之间连接电容器C12，在端子35c、35d之间连接电容器C13，在端子35d、外部端子P-之间连接电容器C14。
晶体管M11、M12的漏极连接在一起，晶体管M11的源极与锂离子电池31的正极连接，晶体管M12的源极与端子P+连接。晶体管M11、M12各自的栅极与充电保护电路35的端子35e、35f连接。
充电保护电路35是半导体芯片，内置有过充电检测电路、过放电检测电路、过电流检测电路，并且设置有电阻R20、熔丝F11以及二极管D11。
在充电保护电路35的过电流检测用端子35g上连接电流限制用电阻R20的一端，电阻R20的另一端与上述过电流检测电路连接。此外，与电阻R20并联连接的熔丝F11被切断，在电阻R20的与过电流检测电路连接的另一端上连接静电保护用二极管D11的阴极，二极管D11的阳极接地。此外，端子35g与充电保护电路的外部端子P-连接。
此外，充电保护电路35的端子35h与充电保护电路的外部端子CTL连接，端子35i与充电保护电路的外部端子VREG连接，端子35j经由电阻R15与充电保护电路的外部端子P-连接，在端子35i、35j之间连接电容器C16，在端子VREG、P-之间连接电容器C17。
充电保护电路35的半导体集成电路芯片是没有封装的裸露的状态，其与在周边连接的作为电子部件的电阻R11～R15、电容器C11～C17、晶体管M11、M12一同被安装在基板上，通过绝缘材料进行注模来作成COB(Chip OnBoard)型电路。
与此相对，在充电保护电路35为将半导体芯片单独地收容在封装中的半导体集成电路时，不切断熔丝F11，如虚线所示在端子35g、P+之间连接电阻R21(R21＝R20)。
在该实施方式中，在使半导体集成电路为COB型时，通过切断熔丝FS可以削除电流限制用外加电阻R21，通过减少电子部件的数量可以降低整个装置的制造成本以及安装面积。

Claims (3)

1.一种半导体集成电路，其将半导体芯片单独收容在封装内，或者将半导体芯片与在周围连接的电子部件一同安装在基板上、并使用绝缘材料进行注模，其特征在于，
具有：将一端与所述半导体芯片的外部端子连接，在另一端上连接静电保护用二极管，并且被设置在所述半导体芯片内的电流限制用电阻；以及
在所述电流限制用电阻的两端之间并联连接、设置在所述半导体芯片内的熔丝。
2.根据权利要求1所述的半导体集成电路，其特征在于，
在将所述半导体芯片单独地收容在封装中的情况下，不切断所述熔丝，在所述外部端子上连接电流限制用外加电阻。
3.根据权利要求1所述的半导体集成电路，其特征在于，
在将所述半导体芯片与在周围连接的电子部件一同安装在基板上，使用绝缘材料进行注模的情况下，切断所述熔丝，在所述外部端子上不连接电流限制用外加电阻。
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