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CN119032422A - 半导体装置 - Google Patents

半导体装置 Download PDF

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CN119032422A
CN119032422A CN202280094760.6A CN202280094760A CN119032422A CN 119032422 A CN119032422 A CN 119032422A CN 202280094760 A CN202280094760 A CN 202280094760A CN 119032422 A CN119032422 A CN 119032422A
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CN
China
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voltage
semiconductor device
polarity
path
input terminal
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CN202280094760.6A
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Inventor
右田稔
高岛让
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Hitachi Astemo Ltd
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Hitachi Astemo Ltd
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
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Abstract

本发明提供一种电压传感IC，在安装于PCB基板上并检测电源电压的电压传感IC中，能够实现PCB基板的低面积化和搭载部件的品种削减。具备：第一输入端子，其与成为监视对象的电压的一方的电位连接；第二输入端子，其与成为所述监视对象的电压的另一方的电位连接；分压电阻，其对所述第一输入端子和所述第二输入端子之间的电压进行分压；极性切换部，其与所述分压电阻连接；以及放大电路，其与所述极性切换部连接，所述极性切换部根据极性设定信息，切换设置在所述分压电阻和所述放大电路之间的从所述分压电阻到所述放大电路的第一通路和第二通路的极性。

Description

半导体装置
技术领域
本发明涉及一种半导体装置的构成，特别涉及适用于安装在印刷基板上并检测电源电压的电压传感IC的有效技术。
背景技术
在电动车辆中，必须包括从电池供给的电动机驱动用的高压的监视功能。为了监视电池的电压，需要通过布线等将成为监视对象的电压节点走线连接到具有电压监视功能的区域。
作为本技术领域的背景技术，例如有专利文献1那样的技术。在专利文献1中公开了“在将多个电压检测电路安装在印刷布线板上时，能够抑制印刷布线板上的安装面积的增大并确保规定的绝缘性能的电压检测装置”。
在专利文献1中，将两个电压检测电路(第一电压检测电路1和第二电压检测电路2)接近配置安装在印刷布线板4上，将第一电压检测电路1的输入端子12和第二电压检测电路2的输入端子22电连接，在输入端子12和输入端子22上都输入负极的电压。(专利文献1的图3和段落[0016]-[0019])
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开第2019-178885号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，在汽车领域中，车载各种单元的小型、轻量化，使用部件的品种、数量削减成为持续的课题。
上述的电压监视功能一般由电子部件构成，安装在印刷基板(以下称为“PCB基板(Printed Circuit Board)”)上，因此成为监视对象的电压节点在PCB基板上布线，但为了避免PCB基板上的布线的接近短路，需要确保与成为监视对象的最大电压对应的电压节点间的布线间距离。因此，因PCB基板上的高压布线引起的PCB图案设计自由度的降低成为PCB基板的低面积化的疏远因素。
另外，在使用两个电压传感IC检测不同的两种电压的情况下，需要以避免彼此的电压传感IC的电压输入端子的接近短路的方式设计PCB图案。在两种电压传感IC的电压输入端子的正端子、负端子的排列顺序相同的情况下，如果要将电压传感IC彼此排列配置，则单侧的电压传感IC的电压输入端子与相邻的电压传感IC的电压输入端子中的其中一方为正侧，另一方为负侧，因此，为了避免电压输入端子接近短路，不能将电压传感IC彼此接近配置，成为PCB图案设计自由度降低的一个原因。为了将电压传感IC彼此接近地配置，需要使用各个电压传感IC的电压输入端子的正侧、负侧的排列顺序不同、即输入极性不同的两种电压传感IC。
在上述专利文献1中，对第一电压检测电路1的输入端子12输入负极的电压，对输入端子11输入正极的电压。另一方面，负极的电压被输入到第二电压检测电路2的输入端子22，正极的电压被输入到输入端子21。
因此，在第一电压检测电路1和第二电压检测电路2中，需要改变内部的电路构成，不能使用相同的电压检测电路。
因此，本发明的目的在于提供一种在安装于PCB基板上并检测电源电压的电压传感IC中，能够实现PCB基板的低面积化和搭载部件的品种削减的电压传感IC。
解决问题的技术手段
为了解决上述问题，本发明的特征在于具备：第一输入端子，其与成为监视对象的电压的一方的电位连接；第二输入端子，其与成为所述监视对象的电压的另一方的电位连接；分压电阻，其对所述第一输入端子和所述第二输入端子之间的电压进行分压；极性切换部，其与所述分压电阻连接；以及放大电路，其与所述极性切换部连接，所述极性切换部根据极性设定信息，切换设置在所述分压电阻和所述放大电路之间的从所述分压电阻到所述放大电路的第一通路和第二通路的极性。
发明的效果
根据本发明，在安装于PCB基板上并检测电源电压的电压传感IC中，能够实现PCB基板的低面积化和搭载部件的品种削减的电压传感IC。
由此，能够实现搭载电压传感IC的PCB基板的小型、轻量化以及搭载部件的品种削减所带来的成本降低。
上述以外的课题、构成及效果通过以下的实施方式的说明而明确。
附图说明
图1是表示本发明的实施例一的半导体装置的概略构成的图。
图2是表示本发明的实施例二的半导体装置的概略构成的图。
图3是表示本发明的实施例三的半导体装置的概略构成的图。
图4是表示本发明的实施例四的半导体装置的概略构成的图。
图5A是表示本发明的实施例五的半导体装置的概略构成的图。
图5B是表示连接了与图5A相反极性的电压源的状态的图。
图6A是表示本发明的实施例六的半导体装置的概略构成的图。
图6B是表示连接了与图6A相反极性的电压源的状态的图。
图7A是表示本发明的实施例七的半导体装置的概略构成的图。
图7B是表示安装在图7A的PCB基板的背面上的半导体装置的图。
图8是表示本发明的实施例八的半导体装置的概略构成的图。
具体实施方式
以下，使用附图说明本发明的实施例。另外，在各附图中，对于相同的构成标注相同的符号，对于重复的部分省略其详细的说明。
实施例一
参照图1说明本发明的实施例一的半导体装置。图1是表示本实施例的半导体装置100的概略构成的图。
如图1所示，本实施例的半导体装置100(电压传感IC)主要构成包括输入端子11、输入端子12、分压电阻13、放大电路14、输出端子15、以及极性切换部19。
输入端子11与成为监视对象的电压源10的一方的电位(例如正极)连接，输入端子12与电压源10的另一方的电位(例如负极)连接。
分压电阻13对输入到输入端子11和输入端子12的电压进行分压。
放大电路14在半导体装置100内流动的电流的方向上配置在分压电阻13的下游，放大从分压电阻13得到的电压源10的一方的电位(例如正极)和另一方的电位(例如负极)的电位差相关的信息，作为电位差信息从输出端子15输出。
分压电阻13和放大电路14经由极性切换部19通过第一通路16和第二通路17连接。分压电阻13经由第一通路16和第二通路17向放大电路14输入与电位差相关的信息。
极性切换部19设置在分压电阻13和放大电路14之间，根据输入的极性设定信息18，切换通往放大电路14的第一通路16和第二通路17的极性，固定第一通路16和第二通路17的极性。
在成为监视对象的电压源10的极性相反的情况下，即如图1中虚线所示，在输入端子11与负极连接、输入端子12与正极连接的情况下，根据切换通往放大电路14的第一通路16和第二通路17的极性的极性设定信息18，通过极性切换部19切换并固定第一通路16和第二通路17的极性。
如以上说明的那样，本实施例的半导体装置100(电压传感IC)包括：与成为监视对象的电压源10的一方的电位连接的输入端子11(第一输入端子)；与电压源10的另一方的电位连接的输入端子12(第二输入端子)；对输入端子11(第一输入端子)和输入端子12(第二输入端子)之间的电压进行分压的分压电阻13；与分压电阻13连接的极性切换部19；以及与极性切换部19连接的放大电路14，极性切换部19根据极性设定信息18，切换设置在分压电阻13和放大电路14之间的从分压电阻13至放大电路14的第一通路16及第二通路17的极性。
由此，能够根据PCB基板上的布线的布局、所连接的电池的极性来设定半导体装置100(电压传感IC)的输入端子11和输入端子12的极性，因此，PCB基板上的布线的走线变得容易，PCB基板的设计自由度提高。
实施例二
参照图2说明本发明的实施例二的半导体装置。图2是表示本实施例的半导体装置103的概略构成的图，相当于实施例一(图1)的变形例。
如图2所示，本实施例的半导体装置103(电压传感IC)由高压器件101构成分压电阻13，由低压器件102构成放大电路14和极性切换部19以及第一通路16和第二通路17，由MCP(Multi Chip Package：多芯片封装)的一个封装构成高压器件101和低压器件102。
由以比较高的电压进行动作的高压器件101(第一芯片)构成对高压进行分压的分压电阻13，由以比高压器件101低的电压进行动作的低压器件102(第二芯片)构成对由分压电阻13分压后的电位进行检测的放大电路14和极性切换部19。
通常，为了确保耐压，高压器件的元件尺寸(芯片尺寸)比低压器件大。如本实施例(图2)所示，通过将施加高压的分压电阻13和施加分压后的比较低的电压的放大电路14及极性切换部19分别用不同的芯片进行构成，能够使搭载放大电路14及极性切换部19的芯片变小(或变薄)，因此，与实施例一(图1)那样由高压器件构成电路整体的情况相比，可以实现半导体装置整体的小型化。
实施例三
参照图3说明本发明的实施例三的半导体装置。图3是表示本实施例的半导体装置103的概略构成的图，相当于实施例二(图2)的变形例。
如图3所示，本实施例的半导体装置103(电压传感IC)具备用于从外部向极性切换部19输入极性设定信息18的极性设定端子120。
极性切换部19根据经由极性设定端子120输入的极性设定信息18，切换通往放大电路14的第一通路16和第二通路17的极性，固定第一通路16和第二通路17的极性。
根据极性设定端子120的电压状态，能够选择第一通路16及第二通路17的极性，在将半导体装置103安装在基板(未图示)上时，通过将极性设定端子120与基板上的固定电位连接，选择并固定第一通路16及第二通路17的极性。
通过上述构成，在半导体装置103(电压传感IC)的基板安装时，极性切换部19的通路的极性被固定，能够防止极性的误设定。
实施例四
参照图4说明本发明的实施例四的半导体装置。图4是表示本实施例的半导体装置103的概略构成的图，相当于实施例三(图3)的变形例。
如图4所示，本实施例的半导体装置103(电压传感IC)包括用于在半导体装置103的内部存储极性设定信息18的非易失性存储器130。
极性切换部19根据从非易失性存储器130读出的极性设定信息18，切换通往放大电路14的第一通路16和第二通路17的极性，固定第一通路16和第二通路17的极性。
通过上述构成，能够抑制干扰、噪声对极性设定信息18的影响。
实施例五
参照图5A和图5B说明本发明的实施例五的半导体装置。图5A和图5B是表示本实施例的半导体装置103的概略构成的图，相当于实施例二(图2)的变形例。
图5A表示电压源10a的正极与输入端子11连接、电压源10a的负极与输入端子12连接的状态。另一方面，图5B表示电压源10b的负极与输入端子11连接、电压源10b的正极与输入端子12连接的状态。
如图5A和图5B所示，在本实施例的半导体装置103(电压传感IC)中，极性切换部140包括电切换第一通路16和第二通路17的极性的多个开关。
在图5A中，成为监视对象的电压源10a的正极侧与半导体装置103的输入端子11连接，电压源10a的负极侧与半导体装置103的输入端子12连接。根据极性设定信息18a，决定极性切换部140的各开关的状态，由分压电阻13电阻分压的输入端子11的电位信息与第一通路16连接，输入端子12的电位信息与第二通路17连接。
在图5B中，成为监视对象的电压源10b的正极侧与半导体装置103的输入端子12连接，电压源10b的负极侧与半导体装置103的输入端子11连接。根据极性设定信息18b，决定极性切换部140的各开关的状态，由分压电阻13电阻分压的输入端子12的电位信息与第一通路16连接，输入端子11的电位信息与第二通路17连接。
如本实施例那样，作为极性切换部140，通过在低压器件(芯片)102上搭载电切换第一通路16及第二通路17的极性的多个开关，与在低压器件102的外部构成切换开关，根据从外部输入的极性设定信息切换第一通路16及第二通路17的极性的情况相比，能够大幅度减小极性切换部的尺寸，能够实现半导体装置103整体的小型化。
实施例六
参照图6A和图6B说明本发明的实施例六的半导体装置。图6A和图6B是表示本实施例的半导体装置103的概略构成的图，相当于实施例五(图5A和图5B构成)的变形例。
在本实施例中，对将半导体装置103安装在PCB基板153上的情况进行说明。
在图6A中，作为监视对象的电压源150a的正极侧的电位通过线束或母线等连接布线151与PCB基板153的端子154连接，电压源150a的负极侧的电位通过线束或母线等连接布线152与PCB基板153的端子155连接。
PCB基板153的端子154和半导体装置103的输入端子11通过PCB基板153上的布线156连接，PCB基板153的端子155和半导体装置103的输入端子12通过PCB基板153上的布线157连接。
根据极性设定信息18a，决定极性切换部140的各开关的状态，由分压电阻13电阻分压的输入端子11的电位信息与第一通路16连接，输入端子12的电位信息与第二通路17连接。
在图6B中，作为监视对象的电压源150b的正极侧的电位通过线束或母线等连接布线152与PCB基板153的端子155连接，电压源150b的负极侧的电位通过线束或母线等连接布线151与PCB基板153的端子154连接。
PCB基板153的端子154和半导体装置103的输入端子11通过PCB基板153上的布线156连接，PCB基板153的端子155和半导体装置103的输入端子12通过PCB基板153上的布线157连接。
根据极性设定信息18b，决定极性切换部140的各开关的状态，由分压电阻13电阻分压的输入端子12的电位信息与第一通路16连接，输入端子11的电位信息与第二通路17连接。
如上所述，本实施例的半导体装置103根据输入到输入端子11和输入端子12的两个电位信号的极性，切换第一通路16和第二通路17的极性，安装在PCB基板153上。
如本实施例那样，通过将包括极性切换部140的半导体装置103作为电压传感IC安装在PCB基板153上，能够提高作为监视对象的电压源和半导体装置103的配置自由度。另外，能够提高作为监视对象的电压节点的线束或母线等的连接布线151、152、以及PCB基板153上的布线156、157的布线的自由度。
实施例七
参照图7A和图7B说明本发明的实施例七的半导体装置。图7A和图7B是表示本实施例的半导体装置103的概略构成的图，相当于实施例六(图6A和图6B)的变形例。
在本实施例中，对将半导体装置103安装在PCB基板153的表面(A面)和背面(B面)中的任一方或两面上的情况进行说明。
图7A基本上是与图6A相同的构成，但为了表示半导体装置103安装在PCB基板153的表面(A面)上，在PCB基板153上标记“PCB-A side”。另外，为了表示半导体装置103的朝向，在半导体装置103的右上标记索引标记(Index mark)。
图7B表示在图7A的PCB基板153的背面(B面)安装了半导体装置103的情况。在图7B中，作为监视对象的电压源150的极性在与图7A相同的状态下，表现在X轴上折回图7A的情况。相对于图7A，使半导体装置103旋转180°(上下反转)而搭载在PCB基板153的背面(B面)，并且根据极性设定信息18b，从图7A变更极性切换部140的各开关的状态。
根据本实施例，能够选择半导体装置103的PCB基板153上的安装面，能够提高作为监视对象的电压源和半导体装置103的配置自由度。另外，能够提高作为监视对象的电压节点的线束或母线等的连接布线151、152、以及PCB基板153上的布线156、157的布线的自由度。
实施例八
参照图8说明本发明的实施例八的半导体装置。图8是表示本实施例的半导体装置103的概略构成的图，相当于实施例六(图6A和图6B)的变形例。
在本实施例中，对将图6A和图6B所示的两个半导体装置103安装在同一PCB基板153的同一面上的情况进行说明。
在图8中，上侧的半导体装置103是与图6A相同的构成，下侧的半导体装置103是与图6B相同的构成。
如图8所示，在分别检测两种电压源150a、150b的电位差的情况下，在两种电位差的一方为相同电位的情况下(在图8中为在电压源150a的负极的电位和电压源150b的负极的电位为相同电位的情况下)，通过用两个半导体装置103改变向检测两个电位信号的电位差的放大电路14的连接，能够用同一种半导体装置103检测两种电位差。
另外，在图8中，两个半导体装置103将相同电位的输入端子12、11配置为相邻，通过布线将PCB基板上的布线157、156之间进行连接。
如上所述，在本实施例中，多个半导体装置103安装在同一PCB基板153的同一面上，至少一部分半导体装置103的第一通路16及第二通路17的极性与其他半导体装置103不同。
例如，如本实施例那样，在检测不同的2种电压的情况下，通过使用两个包括极性切换部140的同一种半导体装置103，以使各个半导体装置103的输入端子11、12的排列成为最佳的方式选择极性，能够将两个半导体装置103接近配置。另外，与其他实施例同样，能够提高作为监视对象的电压节点的线束或母线等的连接布线151、152以及PCB基板153上的布线156、157的布线的自由度。
另外，本发明不限于上述实施例，包括各种变形例。例如，上述实施例是为了容易理解地说明本发明而进行了详细说明的实施例，并不一定限定于具备说明的全部构成的实施例。另外，可以将一个实施例的构成的一部分替换为另一个实施例的构成，并且可以将一个实施例的构成添加到另一个实施例的构成。另外，对于各实施例的构成的一部分，可以进行其他构成的追加、删除、置换。
符号说明
10、10a、10b、150、150a、150b…电压源，11、12…输入端子，13…分压电阻，14…放大电路，15…输出端子，16…第一通路，17…第二通路，18、18a、18b…极性设定信息，19、140…极性切换部，100、103…半导体装置(电压传感IC)，101…高压器件，102…低压器件，120…极性设定端子，130…非易失性存储器，151、152…连接布线，153…PCB基板，154、155…PCB基板的端子，156、157…PCB基板上的布线。

Claims (8)

1.一种半导体装置，其特征在于，具备：
第一输入端子，其与成为监视对象的电压的一方的电位连接；
第二输入端子，其与成为所述监视对象的电压的另一方的电位连接；
分压电阻，其对所述第一输入端子和所述第二输入端子之间的电压进行分压；
极性切换部，其与所述分压电阻连接；以及
放大电路，其与所述极性切换部连接，
所述极性切换部根据极性设定信息，切换设置在所述分压电阻和所述放大电路之间的从所述分压电阻到所述放大电路的第一通路和第二通路的极性。
2.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，
所述半导体装置由多芯片封装(MCP)构成，第一芯片和以比所述第一芯片低电压进行动作的第二芯片被包含在所述多芯片封装的一个封装中，
所述分压电阻配置在所述第一芯片上，
所述极性切换部和所述放大电路配置在所述第二芯片上。
3.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，
具备输入所述极性设定信息的极性设定端子，
根据所述极性设定端子的电压状态，能够选择所述第一通路和所述第二通路的极性，
在将所述半导体装置安装在基板上时，通过将所述极性设定端子与所述基板上的固定电位连接，选择及固定所述第一通路和所述第二通路的极性。
4.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，
具备存储所述极性设定信息的非易失性存储器。
5.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，
所述极性切换部包括电切换所述第一通路和所述第二通路的极性的多个开关。
6.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，
所述半导体装置根据输入到所述第一输入端子和所述第二输入端子的两个电位信号的极性，切换所述第一通路和所述第二通路的极性，并安装在PCB基板上。
7.根据权利要求6所述的半导体装置，其特征在于，
所述半导体装置安装在所述PCB基板的表面和背面中的任一方或两面上。
8.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，
多个所述半导体装置安装在同一PCB基板的同一面上，
至少一部分半导体装置的所述第一通路和所述第二通路的极性与其他半导体装置不同。
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