DE10335314A1

DE10335314A1 - Multichipmodul und Multichip-Abschaltverfahren

Info

Publication number: DE10335314A1
Application number: DE10335314A
Authority: DE
Inventors: Yasuji Nishino
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2002-08-01
Filing date: 2003-08-01
Publication date: 2004-02-12
Also published as: CN1246897C; GB0317970D0; US20040094844A1; GB2393339A; CN1489200A; KR100965953B1; US7006341B2; JP2004071639A; KR20040012595A; JP4039163B2; GB2393339B

Abstract

In einem Multichipmodul und bei einem Abschaltverfahren für ein solches Modul gibt es einen Halbleiterchip (30) zur Spannungsregelung, der sich bei einer ersten Auslösetemperatur selbst abschaltet, und einen Verstärker-Halbleiterchip (50), welcher zusammen mit dem Halbleiterchip (30) zur Spannungsregelung in einer gemeinsamen Packung bzw. einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet ist und sich selbst bei einer zweiten Auslösetemperatur abschaltet. Der Halbleiterchip (30) zur Spannungsregelung ist mit Mitteln versehen, die über einen Bus (14) ein Spannungssignal zur zwangsweisen Abschaltung des Verstärker-Halbleiterchips (50) abgeben, wenn der Halbleiterchip (30) zur Spannungsregelung eine dritte Auslösetemperatur erreicht, die niedriger ist als die erste Auslösetemperatur.

Description

Gegenseitige Bezugnahme auf verwandte Anmeldungen
Das vorliegende Dokument basiert auf der japanischen Prioritätsanmeldung JP2002-224977, die am 1. August 2002 beim Japanischen Patentamt eingereicht wurde und deren Inhalt hier durch Bezugnahme in dem Umfang einbezogen wird, wie er durch Gesetz zugelassen ist.
Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Multichipmodul, in welchem eine Vielzahl von Halbleiterchips, wie ICs (integrierte Schaltungen) und LSI-Vorrichtungen bzw. -Schaltungen (Schaltungen in großem Integrationsmaßstab) in einer Einzelpackung bzw. in einem einzelnen Gehäuse angeordnet sind, insbesondere in einem Multichipmodul, welches mit einer Temperatursteuerfunktion gegen Überhitzung ausgestattet ist.

2. Verwandte Technik

In den vergangenen Jahren ist eine zunehmende Dichte an elektronischen Schaltungen verwirklicht worden, wie Computer und peripheren Geräten, mobilen Geräten, wie Mobiltelefone (Handys), Bordgeräte bzw. Geräten an Bord eines Fahrzeugs, die Fahrzeugnavigationssysteme, etc. umfassen, und es besteht ein starker Bedarf an einer Verkleinerung, höheren Integration und höheren Kapazität von IC- und LSI-Gehäusen. Andererseits besteht eine starke Aussicht auf eine System-LSI-Anordnung, in der ein System mit einer Vielzahl von ICs und/oder LSI-Anordnungen auf einem einzigen Chip hergestellt wird (das heißt auf einem einzigen Siliziumsubstrat). Das Design auf einem einzigen bzw. einzelnen Chip steigert jedoch die Entwicklungskosten und die Entwicklungszeit und macht außerdem hohe Investitionen und dergleichen zur Steigerung der Integration erforderlich. Um eine einzelne LSI-Anordnung bereitzustellen, hat eine sogenannte Multichipmodultechnologie, bei der eine Vielzahl von Halbleiterchips in einem einzigen Gehäuse montiert und verschlossen wird, in den vergangenen Jahren als eine Lösung von Packungs- bzw. Gehäusetechnologien Aufmerksamkeit auf sich gezogen.

Im Vergleich zu einer konventionellen Verbindung einer Vielzahl von Halbleiterchips auf einer gedruckten Schaltungsplatte bzw. -Platine, auf der diskrete Komponenten, wie Widerstände, Kondensatoren und dergleichen in einem relativ weiten Bereich angeordnet sind, ist die Multichipmodultechnologie effektiv, um die Gesamtlänge der Verbindungsmuster zu verringern, um die Größe zu verkleinern und um außerdem die Störleistung zu verbessern, die eine verringerte EMI-Größe (elektromagnetische Störungen oder Einstreuungen) einschließt. Zusätzlich zu der Fähigkeit, existierende LSI-Anordnungen ohne irgendeine Modifikation zu installieren und somit im wesentlichen dieselbe Zuverlässigkeit aufrechtzuerhalten wie konventionelle Packungen bzw. Gehäuse, ist es außerdem möglich, die für die Entwicklung benötigte Zeit signifikant zu verkürzen. Darüber hinaus ist es möglich, Module unterschiedlicher Fabrikationsprozesse in verschiedenen Kombinationen zu installieren, wodurch vielseitigere und noch billigere Halbleitervorrichtungen bereitgestellt werden.

Zusammenfassung der Erfindung

Gewöhnlich ist jeder integrierte Halbleiterchip mit einer thermischen Abschaltschaltung (das heißt einer Überhitzungs-Schutzschaltung) versehen. Die thermische Abschaltschaltung ist eine Schaltung, die so ausgelegt ist, dass sie jeden Chip vor einer Wärme- bzw. Hitzebeanspruchung dadurch schützt, dass ein derartiger Chip abgeschaltet wird und dass der Leistungsverbrauch der Vorrichtung bzw. Anordnung in dem Fall verringert wird, dass der Chip eine übermäßige Hitze bzw. Wärme aufgrund einer übermäßigen Leistung oder dergleichen erzeugt. Halbleiterchips, die ein Multichip bilden, sind individuell mit einer thermischen Abschaltschaltung zur individuellen Abschaltung durch Heranziehen derartiger Abschaltschaltungen versehen. Da eine Vielzahl von Halbleiterchips in einem Multichip nebeneinander angeordnet ist, beeinflussen sich die von benachbarten Halbleiterchips erzeugten Wärmen gegenseitig, so dass ein unerwartetes Abschalten stattfinden kann. Insbesondere stellt es ein Problem dar, dass ein Halbleiterchip, bezüglich dessen angenommen wird, dass keine Abschaltung erfolgt, unter dem Einfluss von benachbarten Halbleiterchips, die eine große Wärmemenge erzeugen, eine hohe Temperatur erreicht, wodurch der Halbleiterchip abgeschaltet wird.

Außerdem kann im Falle einer Schwankung bzw. eines Unterschieds in der Auslöse-Abschalttemperatur das Abschalten in einem Halbleiterchip mit einer höheren Auslösetemperatur früher erfolgen, wo das Abschalten von einem Halbleiterchip mit einer niedrigeren Auslösetemperatur erfolgen sollte. In dem Fall, dass bezüglich Halbleiterchips die Absicht besteht, diese in einer bestimmten Prioritätsreihenfolge abzuschalten, ist es ferner erforderlich, die Auslösetemperaturen unter Berücksichtigung der Schwankungen bzw. Unterschiede zu differenzieren. In dem Fall, dass die Schwankung bzw. der Unterschied in der Auslösetemperatur bei einem Halbleiterchip beispielsweise etwa ± 10°C beträgt, ist es erforderlich, die Einstell- bzw. Auslösetemperatur um etwa 20°C zu unterscheiden bzw. zu differenzieren, was unter einem Gesichtspunkt der Zuverlässigkeit beim Design kaum akzeptabel ist. Außerdem muss in diesem Falle das Halbleiterchip, welches mit der höheren Priorität abgeschaltet werden sollte, die Auslösetemperatur, bei einem extrem niedrigen Wert besitzen, wodurch zu häufige Abschaltungen hervorgerufen werden.

Unter Berücksichtigung der technischen Probleme, wie sie oben beschrieben worden sind, ist die vorliegende Erfindung ersonnen worden, um ein so genanntes Multichipmodul mit einer Vielzahl von in einem einzigen Gehäuse angeordneten Halbleiterchips bereitzustellen und um imstande zu sein, jedes der Halbleiterchips korrekt abzuschalten.

Die vorliegende Erfindung zielt außerdem auf ein Abschalten in einer vorgegebenen Prioritätsreihenfolge bezüglich jedes Halbleiterchips, ohne eine Schwankung bzw. einen Unterschied in der Auslösetemperatur der jeweiligen Halbleiterchips beachten zu müssen.

Die vorliegende Erfindung zielt außerdem auf die Bereitstellung eines Multichipmoduls, welches imstande ist, das Abschalten der in einem derartigen Multichipmodul installierten Halbleiterchips ohne Bedarf an einer speziellen externen Steuerung zu steuern.

Ein Multichipmodul gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält in ein und demselben Gehäuse ein erster Halbleiterchip und ein zweiter Halbleiterchip, die automatisch abschalten, wenn sie jeweils eine bestimmte Temperatur erreichen, wobei das Multichipmodul eine Auslösetemperatur-Detektiereinrichtung, die in dem genannten Halbleiterchip vorgesehen ist, um zu ermitteln, ob das betreffende erste Halbleiterchip eine zuvor eingestellte Temperatur bzw. Auslösetemperatur erreicht hat oder nicht, und eine Zwangsabschalteinrichtung aufweist zur zwangsweisen Abschaltung des genannten zweiten Halbleiterchips auf der Grundlage einer Ermittlung der genannten Auslösetemperatur durch die genannte Auslösetemperatur-Detektiereinrichtung.

Darüber hinaus wird bevorzugt, dass bei dem Multichipmodul die Auslösetemperatur, die durch die Auslösetemperatur-Detektiereinrichtung ermittelt wird, niedriger ist als eine Temperatur, bei der der erste Halbleiterchip abgeschaltet wird. Außerdem wird bevorzugt, dass das Multichipmodul eine Zwangsabschalteinrichtung aufweist, die den zweiten Halbleiterchip auf der Grundlage eines Abschaltesignals abschaltet, welches von dem ersten Halbleiterchip abgegeben wird. Darüber hinaus kann der erste Halbleiterchip ein Leistungshalbleiterchip zur Abgabe einer bestimmten elektrischen Leistung an ein an Bord eines Fahrzeugs befindliches Audiogerät sein; der zweite Halbleiterchip kann ein verstärkender Halbleiterchip zur Verstärkung eines Audiosignals des an Bord befindlichen Audiogeräts sein.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Multichipmodul geschaffen, umfassend:
ein erster Halbleiterchip, das sich selbst auf der Grundlage einer ersten Auslösetemperatur abschaltet, und ein zweiter Halbleiterchip, welches im selben Gehäuse mit dem ersten Halbleiterchip vorgesehen ist und welches sich selbst auf der Grundlage einer zweiten Auslösetemperatur abschaltet, wobei der erste Halbleiterchip ein Signal zur Abschaltung des zweiten Halbleiterchips abgibt, wenn eine dritte Auslösetemperatur erreicht wird bzw. ist, die niedriger ist als die erste Auslösetemperatur.

Darüber hinaus umfasst ein Multichip-Abschaltverfahren für ein Multichip, welches eine Vielzahl von Halbleiterchips aufweist, die über eine Prioritätsreihenfolge zum Abschalten verfügen und die in ein und demselben Gehäuse enthalten sind, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung:
Bestimmen, ob ein erster Halbleiterchip, welches eine niedrigste Abschaltpriorität besitzt, eine Auslösetemperatur erreicht hat, und zwangsweises Abschalten eines zweiten Halbleiterchips, welches eine höhere Abschaltpriorität besitzt, falls das erste Halbleiterchip die Auslösetemperatur erreicht hat.

Infolgedessen kann bei dem sogenannten Multichipmodul, welches eine Vielzahl von Halbleiterchips aufweist, die in einem einzigen Gehäuse bzw. einer einzigen Packung gemäß den bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung angeordnet sind, jedes der Halbleiterchips in geeigneter Weise abgeschaltet werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die obigen sowie weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden für Durchschnittsfachleute aus der folgenden Beschreibung der derzeit bevorzugten beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen näher ersichtlich werden. In den Zeichnungen zeigen
1 den Aufbau des Halbleiterchip-Multichipmoduls, bei dem eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewandt ist,
2 den Aufbau eines Halbleiterchips zur Spannungsregelung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
3 den Aufbau eines Halbleiterchips für einen Verstärker gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und
4 ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung der Abschaltprozedur in der Temperaturschutzschaltung für den Halbleiterchip zur Spannungsregelung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Nunmehr wird eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen im Einzelnen beschrieben.
1 veranschaulicht den Aufbau des Halbleiterchip-Multichipmoduls, bei dem eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewandt ist. Gemäß 1 umfasst ein Multichipmodul 10 ein Halbleiterchip 30 zur Spannungsregelung, bei dem es sich um einen ersten Halbleiterchip handelt, sowie einen Halbleiterchip 50 zur Verstärkung bzw. für einen Verstärker, bei dem es sich um einen zweiten Halbleiterchip handelt; beide Halbleiterchips sind auf einem Substrat 11 angeordnet und in einer einzigen Packung bzw. einem einzigen Gehäuse montiert. Der Halbleiterchip 30 zur Spannungsregelung und der Halbleiterchip 50 für die Verstärker sind mit Anschlüssen 13 versehen, die aus einem Verbindungs- bzw. Netzmuster (Leiterplatte) 12 bestehen, welches bzw. welche auf dem Substrat 11 gebildet ist. Bei der in 1 dargestellten Ausführungsform ist eine Packung bzw. ein Gehäuse mit einer Vielzahl von Anschlüssen 13 gebildet, um beispielsweise zwölf Ausgangsstifte aufzuweisen. Der Halbleiterchip 30 zur Spannungsregelung und der Halbleiterchip 50 für den Verstärker sind über einen Bus 14 miteinander verbunden. Es ist auch möglich, einfache Steuerleitungen innerhalb des Gehäuses anstelle der Verwendung des Busses 14 vorzusehen, der innerhalb des Gehäuses vorgesehen ist. Eine Zwischen-Chip-Kommunikation wird zwischen dem Halbleiterchip 30 zur Spannungsregelung und dem Halbleiterchip 50 für die Verstärker durch Ausnutzung des Busses bzw. der Busleitung 14 ausgeführt.
Das Multichipmodul 10 bei der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann beispielsweise in einem Audiogerät angewandt werden, um in einem Fahrzeug installiert zu werden. Insbesondere werden in einem Fahrzeug installierte Geräte häufig bei hoher Temperatur verwendet, und die meisten Audiogeräte, die in einem Fahrzeug installiert sind, müssen hohe Ausgangsleistungen aufweisen bzw. liefern. Der Halbleiterchip 30 zur Spannungsregelung, das in dem Multichipmodul 10 angeordnet ist, ist so ausgelegt, dass es verschiedene Spannungen liefert, wie beispielsweise 9 Volt, 5 Volt, 3 Volt und dergleichen, die beispielsweise in einem Audiogerät benötigt werden, welches in einem Fahrzeug zu installierten ist. Andererseits nimmt der in dem Multichipmodul 10 angeordnete Halbleiterchip 50 für den Verstärker eine Verstärkung von Audiosignalen vor und steuert Lautsprecher an, beispielsweise ein Audioset, welches in einem Fahrzeug installiert ist. Der Halbleiterchip 30 zur Spannungsregelung und das Halbleiterchip 50 für den Verstärker sind mit Mitteln zum Schutz der jeweiligen Chips vor Wärmebeanspruchung versehen, und zwar durch Abschalten der Chips, um den Leistungsverbrauch des Geräts bzw. der Anordnung im Falle der Erzeugung von übermäßiger Hitze bzw. Wärme in den jeweiligen Chips zu verringern.
2 veranschaulicht den Aufbau des Halbleiterchips 30 zur Spannungsregelung. Der Halbleiterchip 30 zur Spannungsregelung, der bei der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird, umfasst beispielsweise fünf Regler (31-1 bis 31-5) zur Regelung von Spannungen, und er liefert verschiedene Spannungen, die für den Betrieb des Gerätes bzw. der Anordnung benötigt werden. Außerdem sind eine Referenzspannungs-Erzeugungsschaltung 32 zur Erzeugung einer Referenzspannung Vref, die denselben Pegel besitzt wie die interne Versorgungsspannung, eine Temperaturschutzschaltung 33 zur Abgabe von Abschaltbefehlen auf die Ermittlung eines Temperaturanstiegs im Innern des Halbleiterchips 30 zur Spannungsregelung, eine Schutzschaltung 34 zum Schutz des Chips durch Abschalten der Ausgänge bzw. Ausgangssignale der Regler (31-1 bis 31-5) in dem Fall, dass beispielsweise eine hohe Spannung, wie beispielsweise von 10 Volt geliefert wird, und eine Bussteuerschaltung 35 zur Ausführung einer Informationsübertragung zu bzw, von dem Halbleiterchip 50 für den Verstärker in Übereinstimmung beispielsweise mit dem I2C-Standard (inter-integrierte Schaltung) enthalten. Die I2C-Schaltung, die von Philips Electronics vorgeschlagen worden ist, stellt eine serielle Schnittstelle zur Ausführung einer Informationsübertragung zwischen Vorrichtungen bzw. Geräten, durch SCL (serieller Takt) und SDA (serielle Daten) dar. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wirkt der Halbleiterchip 30 zur Spannungsregelung beispielsweise als Haupt- bzw. Master-Chip, während der Halbleiterchip 50 für den Verstärker als Tochter- bzw. Slave-Chip wirkt; dadurch wird das Abschaltsignal von dem Halbleiterchip 30 zur Spannungsregelung an den Halbleiterchip 50 für den Verstärker über den Bus 14 abgegeben. Die Information über die bestimmten Auslösetemperaturen (das sind die ersten und dritten Auslösetemperaturen, die nachstehend beschrieben werden) werden bzw. sind in einem Speicher, der in der Temperaturschutzschaltung 33 vorgesehen ist, oder in einem Speicher gespeichert, der an irgendeiner anderen Stelle vorgesehen ist.
Die Referenzspannung Vref, die durch die Referenzspannungs-Erzeugungsschaltung 32 erzeugt wird, wird den Reglern (31-1 bis 31-5) zugeführt, und der Referenzspannungs-Erzeugungsschaltung 32 wird die interne Versorgungsspannung zugeführt, um der Innenschaltung beispielsweise eines Audiogeräts zugeführt zu werden, welches in einem Fahrzeug installiert ist. Die Temperaturschutzschaltung 33 ist mit einem Thermistor versehen, der beispielsweise zwischen der Speise- bzw. Versorgungsspannung und Erde bzw. Masse angeschlossen ist und der einen von der Temperaturänderung abhängigen variablen elektrischen Widerstand besitzt; die betreffende Temperaturschutzschaltung ermittelt einen Temperaturanstieg durch den elektrischen Widerstand des Thermistors. Zu dem Zeitpunkt, zu dem die bestimmte Temperatur (beispielsweise 180°C als der ersten Auslösetemperatur), die vorab gespeichert ist, erreicht worden ist, erfolgt eine Steuerung, um die Ausgänge bzw. Ausgangssignale von den Reglern (31-1 bis 31-5) abzuschalten und um somit die Ausgänge bzw. Ausgangssignale von den Reglern (31-1 bis 31-5) zu unterbrechen. Die erste Auslösetemperatur wird bzw. ist als geeignete Temperatur für deren eigenen Temperaturschutz festgelegt. Die Temperaturschutzschaltung 33 gibt außerdem das Abschaltsignal an die Bussteuerschaltung 35 zu dem Zeitpunkt ab, zu dem die bestimmte Auslösetemperatur (beispielsweise 170°C als dritte Auslösetemperatur) erreicht worden ist, die niedriger ist als die oben erwähnte erste Auslösetemperatur.
3 veranschaulicht den Aufbau des Verstärker-Halbleiterchips 50 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Verstärker-Halbleiterchip bzw. der Halbleiterchip 50 für den Verstärker, der bei der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird, umfasst Verstärker (51-1 bis 51-4) zur Lieferung einer Verstärkung von 26dB für Lautsprecher beispielsweise von vier Kanälen (das heißt einen rechten vorderen (RF) Lautsprecher, einen linken vorderen (LF) Lautsprecher, einen rechten hinteren (RR) Lautsprecher und einen linken hinteren (LR) Lautsprecher)). Außerdem sind Stummsteuerschaltungen (52-1 bis 52-4) zur Realisierung einer Ausgangs-Stummsteuerfunktion, beispielsweise im Falle der Abschaltung der Spannungsversorgung, bei übermäßig hohen Eingangssignalen oder dergleichen, eine Standby-/Stumm- steuerschaltung 53 zur Verringerung des POP-Geräuschs, welches zum Zeitpunkt des Einschaltens der Spannungsversorgung oder dergleichen hervorgerufen wird, Schutzschaltungen (54-1 bis 54-4), die die Verstärkerausgänge auf die Ermittlung eines Temperaturanstiegs oder einer fehlerhaften Verbindung unterbrechen, und eine Bussteuerschaltung 55 vorgesehen, die eine Informationsübertragung zu bzw. von dem Halbleiterchip 30 zur Spannungsregelung über den Bus 14 in Übereinstimmung mit der I2C-Schaltung ausführt. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Informationsübertragung auch mittels einer bzw. über eine einfache(n) interne(n) Busleitung vorgenommen werden kann, die nicht in Übereinstimmung mit der I2C-Schaltung ist.
Die Schutzschaltungen (54-1 bis 54-4) schalten die Ausgänge bzw. Ausgangssignale von den Verstärkern (51-1 bis 51-4) zu der Zeit bzw. dem Zeitpunkt ab, zu dem die bestimmte Temperatur erreicht worden ist (beispielsweise 170°C als zweite Auslösetemperatur). Die Ausgänge bzw. Ausgangssignale von den Verstärkern (51-1 bis 51-4) werden außerdem in Übereinstimmung mit den Befehlen vom Halbleiterchip 30 für die Spannungsregelung abgeschaltet, die über die Bussteuerschaltung 55 empfangen werden. Mit anderen Worten ausgedrückt heißt dies, dass der Verstärker-Halbleiterchip 50 bei hoher Temperatur in Abhängigkeit von der intern festgestellten bestimmten Temperatur (beispielsweise 170°C als zweite Auslösetemperatur) abgeschaltet wird und dass er außerdem in Abhängigkeit von der Temperatur abgeschaltet wird, die durch den Halbleiterchip 30 für die Spannungsregelung ermittelt wird, welche das Multichipmodul bilden. Die Auslösetemperatur (die zweite Auslösetemperatur), die vorab eingestellt wird, wird als geeignete Temperatur für eine Temperaturschutzfunktion des Verstärker-Halbleiterchips 50 selbst festgelegt. Eine Information bezüglich der Auslösetemperatur wird durch die Einstellungen der Schutzschaltungen (54-1 bis 54-4) bestimmt. Es ist möglich, die Auslegung so vorzunehmen, dass die Einstellungen in einem in den Schutzschaltungen (54-1 bis 54-4) vorgesehenen Speicher oder in einem in bzw. an irgendeiner anderen Stelle vorgesehenen Speicher gespeichert werden.
Nachstehend wird eine Abschaltoperation bei hoher Temperatur beschrieben.
Der Halbleiterchip 30 für die Spannungsregelung und der Verstärker-Halbleiterchip 50 schalten sich selbst bei hoher Temperatur unter der Steuerung der Temperaturschutzschaltung 33 und der Schutzschaltungen (54-1 bis 54-4) ab. Es ist darauf hinzuweisen, dass der Halbleiterchip 30 für die Spannungsregelung und der Verstärker-Halbleiterchip 50 in einem einzigen Gehäuse angeordnet sind, um das Multichipmodul 10 festzulegen, welches mit Kühlmitteln bzw. Kühleinrichtungen versehen ist, die beispielsweise eine Wärmesenke oder dergleichen (nicht dargestellt) verwenden. Ein Temperaturanstieg eines der Chips kann jedoch einen Temperaturanstieg des anderen Chips hervorrufen. Im Gegensatz beispielsweise zum internen Leistungsverbrauch von etwa 30 Watt im Halbleiterchip 30 für die Spannungsregelung liefert der Verstärker-Halbleiterchip 50 eine hohe Ausgangsleistung von beispielsweise 50 Watt × 4 Kanäle = 200 Watt und besitzt einen internen Leistungsverbrauch von etwa 20 Watt. Obwohl der Halbleiterchip 30 für die Spannungs regelung normalerweise aufgrund der selbst erzeugten Wärme abgeschaltet wird, gibt es demgemäß Fälle, wenn der Halbleiterchip 30 für die Spannungsregelung unter dem Einfluss der Wärme abgeschaltet wird bzw. ist, die durch den Verstärker-Halbleiterchip 50 erzeugt wird, welcher einen höheren internen Leistungsverbrauch besitzt.
Darüber hinaus nimmt in dem Verstärker-Halbleiterchip 50 beispielsweise in dem Fall, dass der Benutzer die Lautstärke extrem laut stellt, die innerhalb des IC erzeugte Wärme zu, um die Ausgänge bzw. Ausgangssignale von den Verstärkern (51-1 bis 51-4) durch die Schutzschaltungen (54-1 bis 54-4) abzuschalten, wodurch die Tonausgangssignale von den Lautsprechern verringert sind. Wenn anschließend die Temperatur sinkt, werden die Ausgangssignale wieder hergestellt, um die Tonausgangssignale von den Lautsprechern wieder zu erhalten. Obwohl Audiosignale verschiedentlich unterbrochen werden, ist die Wiedergewinnung bzw. Erholung demgemäß sehr schnell und ruft somit einen geringen Einfluss auf andere Geräte hervor. Andererseits hört im Falle einer Unterbrechung des Halbleiterchips 30 für die Spannungsregelung die Spannungsabgabe für das gesamte Gerät auf, wodurch die Spannungsversorgung beispielsweise für das CD-, MD- und dergleichen Laufwerk abgeschaltet ist. Infolgedessen brauchen die mechanischen Komponenten, wie das mechanische Laufwerk bzw. Gerät eine gewisse Zeit, um nach dem Abschalten wieder den stabilen Betrieb zu erreichen. Der Halbleiterchip 30 zur Spannungsregelung und der Verstärker-Halbleiterchip 50 werden vorzugsweise so betrieben, dass der Verstärker-Halbleiterchip 50 zuerst abgeschaltet wird und dass sodann der Halbleiterchip 30 für die Spannungsregelung abgeschaltet wird. Mit anderen Worten ausgedrückt heißt dies, dass es bevorzugt wird, dass die Abschalt-Prioritätsreihenfolge bzw. der Abschalt-Prioritätsrang des Verstärker-Halbleiterchips 50 höher festgelegt wird als jene bzw. jener des Halbleiterchips 30 für die Spannungsregelung.
Demgemäß werden bei der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Abschalt-Auslösetemperaturen für die Temperaturschutzschaltung 33 des Halbleiterchips 30 für die Spannungsregelung und für die Schutzschaltungen (54-1 bis 54-4) für den Verstärker-Halbleiterchip 50 unterschieden bzw. differenziert, wie dies oben beschrieben worden ist. Die Auslösetemperatur (die zweite Auslösetemperatur) für den Verstärker-Halbleiterchip 50 mit einer höheren Abschaltpriorität wird auf niedrig (beispielsweise auf 170°C festgelegt) und die Auslösetemperatur (die erste Auslösetemperatur) für den Halbleiterchip 30 für die Spannungsregelung wird auf hoch (beispielsweise auf 180°C) festgelegt. Bei dieser Konfiguration wird der Verstärkerausgang theoretisch vor dem Abschalten der Versorgungsspannung abgeschaltet, wodurch der Einfluss auf den Benutzer zu der Zeit minimiert ist, zu der die Abschaltung erfolgt.
Die Abschaltschaltung, die die Temperaturschutzschaltung 33 und die Schutzschaltungen (54-1 bis 54-4) verwendet, ruft jedoch eine vorgegebene Schwankung bzw. ein vorgegebener Unterschied beim tatsächlichen Betrieb bezüglich der Auslösetemperaturen hervor. Unter der Annahme, dass die Betriebsvariable in den Auslösetemperaturen, die als bestimmte Werte für die Temperaturschutzschaltung 33 und die Schutzschaltungen (54-1 bis 54-4) beispielsweise mit ± 10°C spezifiziert sind, ist es erforderlich, die Auslösetemperaturen um 20°C zu unterscheiden, um den korrekten Betrieb gemäß der Prioritätsreihenfolge zu gewährleisten. Es ist jedoch erforderlich, eine sogar höhere Temperatur als eine der Auslösetemperaturen für ein Abschalten festzulegen, wodurch der Betrieb in einem zuverlässigeren Temperaturbereich geopfert wird. Um ein derartiges Problem zu lindern, wird bei der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine niedrigere Auslösetemperatur (die dritte Auslösetemperatur) für die Temperaturschutzschaltung 33 des Halbleiterchips 30 zur Spannungsregelung festgelegt, die den Chip darstellt, welcher eine niedrigere Abschalt-Prioritätsreihenfolge bzw. einen niedrigeren Abschalt- Prioritätsrang besitzt als die Auslösetemperatur (die erste Auslösetemperatur), bei der der Halbleiterchip 30 für die Spannungsregelung 30 selbst abschaltet. Als Ergebnis wird der Verstärker-Halbleiterchip 50 auf die Ermittlung der dritten Auslösetemperatur hin zwangsweise über den Bus 14 abgeschaltet.
In diesem Fall wird unabhängig vom Abschaltzustand des Verstärker-Halbleiterchips 50 von dem Halbleiterchip 30 für die Spannungsregelung ein Abschaltsignal abgegeben. Infolgedessen wird unabhängig vom Vorhandensein oder der Größe von Schwankungen bzw. Unterschieden zwischen der Temperaturschutzschaltung 33 und den Schutzschaltungen (54-1 bis 54-4) die Chips veranlasst, sich sequentiell von höherer zu niedrigerer Prioritätsreihenfolge bzw. von höherem zu niedrigerem Prioritätsrang abzuschalten, um so das gesamte Multichipmodul 10 vor den Schwierigkeiten bei hoher Temperatur zu schützen. Obwohl die oben erwähnte dritte Auslösetemperatur niedriger festgelegt ist als die erste Auslösetemperatur, ist darauf hinzuweisen, dass die dritte Auslösetemperatur auf dieselbe Temperatur oder auf eine Temperatur eingestellt werden kann, die von der Auslösetemperatur (der zweiten Auslösetemperatur) für den Verstärker-Halbleiterchip 50 verschieden ist. Mit anderen Worten ausgedrückt heißt dies, dass die dritte Auslösetemperatur unabhängig von der zweiten Auslösetemperatur festgelegt werden kann.
4 veranschaulicht in einem Flussdiagramm die Abschaltprozedur in der Temperaturschutzschaltung 33 für den Halbleiterchip 30 zur Spannungsregelung, der oben beschrieben worden ist. In der Temperaturschutzschaltung 33 wird die Temperatur in dem Halbleiterchip 30 zur Spannungsregelung beim Schritt S101 ermittelt. Durch die Ermittlung erfolgt beim Schritt S102 eine Entscheidung darüber, ob die ermittelte Temperatur die bestimmte Auslösetemperatur (beispielsweise 170°C) erreicht hat oder nicht, die niedriger ist als die erste Auslösetemperatur (beispielsweise 180°C), bei der angenommen wird, dass die Abschaltung selbst stattfindet. Falls die ermittelte Temperatur die dritte Auslösetemperatur nicht erreicht hat, wird eine derartige Entscheidung fortgesetzt. Falls demgegenüber bestimmt wird, dass die dritte Auslösetemperatur erreicht worden ist, dann wird beim Schritt S103 ein Abschaltsignal an den Verstärker-Halbleiterchip 50 durch die Bussteuerschaltung 35 abgegeben. Sodann erfolgt beim Schritt S104 eine Entscheidung darüber, ob die erste Auslösetemperatur (beispielsweise 180°C) erreicht worden ist oder nicht. Falls sie noch nicht erreicht ist, geht die Prozedur zum Schritt S102 zurück. Falls andererseits die erste Auslösetemperatur erreicht worden ist, werden die Ausgänge bzw. Ausgangssignale von den Reglern (31-1 bis 31-5) beim Schritt S105 selbst unterbrochen, und die Abschaltprozedur endet. In dem Fall, dass die Temperatur auf einen sicheren Pegel zurückkehrt, wird sodann eine Wiedergewinnungsprozedur zur Zurückführung der Regler (31-1 bis 31-5) ausgeführt. Es ist beim Schritt S103 darauf hinzuweisen, dass es durch Abschalten des Verstärker-Halbleiterchips 50, der einen hohen Leistungsverbrauch hat, möglich ist, die Frequenz bzw. Häufigkeit der Selbstabschaltungen des Halbleiterchips 30 für die Spannungsregelung zu verringern.
Wie oben beschrieben, ist in bzw. bei einem solchen Multichip, welches eine Vielzahl von Halbleiterchips enthält, die eine bestimmte Abschalt-Prioritätsreihenfolge aufgrund der Funktion des jeweiligen Chips besitzen, die vorliegende Erfindung so ausgelegt, dass die Abschalt-Prioritätsreihenfolge sicher festgelegt bzw. bestimmt ist. Zu diesem Zweck wird bzw. ist unter einer Vielzahl von Halbleiterchips in einem Halbleiterchip, in welchem ein Abschalten verzögert werden kann (das heißt, welches eine geringere Abschalt-Prioritätsreihenfolge bzw. einen geringeren Abschalt-Prioritätsrang besitzt), eine niedrigere Auslösetemperatur festgelegt als die Auslösetemperatur, bei der die Abschaltung selbst stattfindet. Die Anordnung ist so getroffen, dass der andere Halbleiterchip der das Multichip bildenden Halbleiterchips, das heißt, der Halbleiterchip, bezüglich dessen angenommen wird, dass er früher ab schaltet (und eine höhere Abschalt-Prioritätsreihenfolge bzw. einen höheren Abschalt-Prioritätsrang besitzt), zwangsweise zu dem Zeitpunkt abgeschaltet wird, zu dem die Temperatur in dem einen Halbleiterchip die niedrigere Auslösetemperatur erreicht hat.
Bei bzw. mit der obigen Anordnung wird es möglich, die folgenden Probleme zu lösen, die mit einem Multichipmodul verbunden sind, in welchem eine Vielzahl von Halbleiterchips in einem einzigen Gehäuse angeordnet ist, deren jeweiliger Chip so ausgelegt ist, dass er individuell abschaltet.

(1) Ein Abschalten findet bei unerwarteten Gelegenheiten aufgrund des gegenseitigen thermischen Einflusses unter Halbleiterchips statt.
(2) Eine Halbleitervorrichtung bzw. -anordnung erfährt eine hohe Temperatur bei einer unerwarteten Gelegenheit und schaltet unter dem Einfluss von Chips häufig ab, die eine große Wärmemenge erzeugen.
(3) In Bezug auf Abschalttemperaturen gibt es einige Gelegenheiten, wenn ein Halbleiterchip mit einer höheren Abschalt-Prioritätsreihenfolge bzw. einem höheren Abschalt-Prioritätsrang später abschaltet als andere, und zwar aufgrund von Schwankungen bzw. Unterschieden in der Temperatur, bei der der jeweilige Halbleiterchip tatsächlich abschaltet.
(4) Falls die Auslösetemperatur dadurch bestimmt wird, dass Schwankungen bzw. Unterschiede berücksichtigt werden, werden Differenzen in der Auslösetemperatur sehr groß, und damit wird die Auslösetemperatur für den Halbleiterchip mit einer höheren Abschalt-Prioritätsreihenfolge bzw. einem höheren Abschalt-Prioritätsrang sehr niedrig, so dass er sehr häufig abschaltet. Andererseits kann die Auslösetemperatur für einen Halbleiterchip mit einer niedrigeren Abschalt-Prioritätsreihenfolge bzw. einem niedrigeren Abschalt-Prioritätsrang sehr hoch sein, wodurch ein derartiger Halbleiterchip gezwungen wird, in einem unzuverlässigen Temperaturbereich und unter Verkürzung seiner Lebensdauer verwendet zu werden.

Mit anderen Worten ausgedrückt heißt dies, dass gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem Multichipmodul, in welchem eine Vielzahl von Halbleiterchips in einer einzigen Packung bzw. in einem einzigen Gehäuse angeordnet ist, die Halbleiterchips in einer gewünschten sequentiellen Reihenfolge unabhängig von Schwankungen bzw. Unterschieden in der Temperaturcharakteristik des jeweiligen Halbleiterchips abgeschaltet werden können. Außerdem kann die Forderung zur Bereitstellung eines unnötig großen Spielraums in der Auslösetemperatur zum Abschalten des jeweiligen Halbleiterchips vermieden werden. Darüber hinaus ermöglicht dies eine interne Verarbeitung durch Nutzung des Busses bzw. der Busleitung oder einer einfachen Steuerleitung innerhalb des Multichips, wodurch es unnötig wird, eine externe Steuerung auszuführen.
Es ist darauf hinzuweisen, dass die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bezüglich eines Multichipmoduls beschrieben worden ist, welches zwei Halbleiterchips (das heißt einen ersten und einen zweiten Chip) aufweist; die vorliegende Erfindung kann jedoch bei irgendeinem Multichipmodul angewandt werden, welches mehr als zwei Halbleiterchips enthält, das heißt bei irgendeinem Multichipmodul, welches einen dritten Halbleiterchip, einen vierten Halbleiterchip, etc. umfasst. In einem solchen Falle ist es möglich, einen Chip mit höherer Abschalt-Prioritätsreihenfolge bzw. mit höherem Abschalt-Prioritätsrang durch einen Chip mit relativ niedriger Abschalt-Prioritätsreihenfolge bzw. niedrigem Abschalt-Prioritätsrang zwangsweise abzuschalten (das ist ein Chip, bezüglich dessen erwartet wird, dass er als letzter so lange wie möglich aktiv ist). Zu diesem Zeitpunkt kann ein Chip mit einer Vielzahl von 5chwellwertpegeln (Auslösetemperaturen) vorgesehen sein zur Steuerung des Abschaltens einer Vielzahl von Chips. Alternativ ist es möglich, eine Vielzahl von Paaren vorzusehen, deren jedes die Beziehung der ersten und zweiten Halbleiterchips festlegt.
Obwohl die vorliegende Erfindung oben an Hand ihrer bevorzugten Ausführungsform beschrieben worden ist, und zwar mit einem gewissen Grad an Besonderheit, sind andere bzw. weitere Änderungen, Abwandlungen, Kombinationen und Subkombinationen darin möglich. Es ist daher einzusehen, dass jegliche Modifikationen ohne Abweichung vom Umfang und der Wesensart der vorliegenden Erfindung anders, als hier speziell beschrieben, praktisch ausgeführt werden.
Obwohl eine Vielzahl von Halbleiterchips bei der oben dargestellten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer Parallelbeziehung angeordnet ist, ist es möglich, dass die vorliegende Erfindung bei einem Multichipmodul angewandt werden kann, bei welchem eine Vielzahl von Halbleiterchips gestapelt ist. Außerdem ist bei der obigen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Beschreibung anhand eines Beispiels zur Anwendung bei einem Multichip in einem Audiogerät erfolgt, welches in einem Fahrzeug installiert ist; die vorliegende Erfindung sollte jedoch auf ein derartiges Audiogerät allein nicht beschränkt werden bzw. sein; sie kann ebenso bei Multichipmodulen für andere Anwendungen angewandt werden.

Claims

Multichipmodul, welches in ein und derselben Packung bzw. in ein und demselben Gehäuse einen ersten Halbleiterchip (30) und einen zweiten Halbleiterchip (50) enthält und automatisch abschaltet, wenn jeweils eine bestimmte Temperatur erreicht ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Auslösetemperatur-Detektiereinrichtung (33) in dem genannten ersten Halbleiterchip (30) vorgesehen ist, welche ermittelt, ob der betreffende erste Halbleiterchip (30) eine zuvor festgelegte Auslösetemperatur erreicht hat oder nicht, und dass eine Zwangsabschalteinrichtung (54-1 bis 54-4) vorgesehen ist, die den genannten zweiten Halbleiterchip (50) auf der Grundlage einer Ermittlung der durch die genannte Auslösetemperatur-Detektiereinrichtung (33) ermittelten Auslösetemperatur abschaltet.
Multichipmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die genannte Auslösetemperatur-Detektiereinrichtung (33) ermittelte Auslösetemperatur eine Temperatur umfasst, die niedriger ist als eine Temperatur, die den genannten ersten Halbleiterchip (30) abschaltet.
Multichipmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Zwangsabschalteinrichtung (54-1 bis 54-4) den zweiten Halbleiterchip (50) auf der Grundlage eines von dem ersten Halbleiterchip (30) abgegebenen Abschaltsignals abschaltet.
Multichipmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Halbleiterchip (30) einen Leistungs-Halbleiterchip enthält zur Abgabe einer bestimmten elektrischen Leistung an ein Bord-Audiogerät und dass der genannte zweite Halbleiterchip (50) einen verstärkenden Halbleiterchip (50) zur Verstärkung eines Audiosignals des genannten Bord-Audiogeräts enthält.
Multichipmodul, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Halbleiterchip (30) vorgesehen ist, welcher sich auf der Grundlage einer ersten Auslösetemperatur hin selbst abschaltet, dass ein zweiter Halbleiterchip (50) vorgesehen ist, welcher in derselben Packung bzw. im selben Gehäuse mit dem betreffenden ersten Halbleiterchip (30) vorgesehen ist und welcher sich auf der Grundlage einer zweiten Auslösetemperatur selbst abschaltet, und dass der erste Halbleiterchip (30) ein Signal zur Abschaltung des betreffenden zweiten Halbleiterchips (50) abgibt, wenn eine dritte Auslösetemperatur erreicht wird bzw. ist, die niedriger ist als die genannte erste Auslösetemperatur.
Multichipmodul nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte zweite Auslösetemperatur eine Temperatur umfasst, die niedriger ist als die genannte erste Auslösetemperatur.
Multichipmodul nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte dritte Auslösetemperatur eine Temperatur umfasst, die gleich der oder verschieden von der genannten zweiten Auslösetemperatur sein kann.
Multichip-Abschaltverfahren für einen Multichip, welcher eine Vielzahl von Halbleiterchips enthält, die eine Prioritäts-Reihenfolge zum Abschalten besitzen und die in ein und derselben Packung bzw. in ein und demselben Gehäuse enthalten sind, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte: Bestimmen, ob ein erster Halbleiterchip (30), welcher eine niedrigste Abschaltpriorität besitzt, eine Auslösetemperatur erreicht hat, und zwangsweises Abschalten eines zweiten Halbleiterchips (50) mit höherer Abschaltpriorität, falls der betreffende erste Halbleiterchip (30) die genannte Auslösetemperatur erreicht hat.
Multichip-Abschaltverfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte erste Halbleiterchip (30) sich selbst abschaltet, falls eine zuvor festgelegte Temperatur erreicht wird, die höher ist als die genannte Auslösetemperatur.