[发明专利]保护电路和使用了它的半导体装置及发光装置

说明书

技术领域

本发明涉及保护作为保护对象的电路，使之不受电涌电压等的影响的电路保护技术。

背景技术

在以便携式电话、PDA(Personal Digital Assistant：个人数字助理)、笔记本式个人计算机为代表的各种电子设备、或汽车内部的电气系统中，使用有很多半导体集成电路。这样的半导体集成电路被预想在各种状况下使用，所以要求较高的可靠性。为提高可靠性，一般对电路的与外部相连接的输入输出端子的各个焊盘设置保护电路。

这些保护电路中，有的设有电压箝位电路，使得即使被突然施加电涌电压，内部的作为保护对象的电路(以下称被保护电路)的可靠性也不会变差。这样的基于电压箝位电路的电路保护技术例如记载在专利文献1中。

这里，作为例子，讨论图1所示的LED(Light Emitting Diode：发光二极管)的驱动电路200的保护电路。LED驱动电路200例如是用于驱动作为汽车的仪表照明而设的LED24的电路。LED24的阳极经由电阻22被施加从电池20输出的电池电压。另外，LED24的阴极与LED驱动电路200的驱动晶体管M1相连接。控制部26通过控制驱动晶体管M1的栅极电压、调节流过LED24的电流，来控制LED24的发光亮度。

由于从电池20输出的电压不稳定，所以这些用途中所使用的半导体集成电路被特别要求针对电涌电压等的可靠性。另一方面，在图1的LED驱动电路200中，驱动晶体管M1的耐压成为问题。因此，与驱动晶体管M1并联地设有对施加给驱动晶体管M1的漏极的电压进行箝位的保护电路100。

专利文献1：特开平6-140576号公报

发明内容

〔发明所要解决的课题〕

图2表示从上方看图1的LED驱动电路200时的平面图。LED驱动电路200被集成在半导体衬底30上，半导体衬底30安装于封装用的基体32上。集成在半导体衬底30上的被保护电路110包括图1的驱动晶体管M1。作为被保护电路110的驱动晶体管M1因需要检查不使用保护电路100的状态下、即单体时的耐压，所以具有单独的焊盘34。保护电路100也另外具有焊盘36，保护电路100、被保护电路110经由设置在基体32上的焊盘38，通过键合线W1、W2相互连接。焊盘38与封装的外部电极相连接，该外部电极与图1的LED24的阴极相连接。

这样，保护电路100和被保护电路110经由作为包含有效的电感成分的线路的键合线W1、W2相连接。

图3是图1的LED驱动电路200的等效电路图。

保护电路100具有第1晶体管Q1、二极管D1、电阻R3。

第1晶体管Q1是NPN型双极型晶体管，设置在作为本保护电路100与键合线W1的连接点的焊盘36至接地的路径上。二极管D1被连接在第1晶体管Q1的基极-集电极之间，电阻R3设置于第1晶体管Q1的基极-射极之间。

图中，C1、C2表示LED驱动电路200中的寄生电容，寄生电容C1主要是保护电路100的第1晶体管Q1的集电极-射极间电容，寄生电容C2是被保护电路110内部的驱动晶体管M1的漏极-源极间电容。另外，键合线W1、W2分别包含电阻成分R1、R2及电感成分L1、L2。电阻成分R1、R2不仅包括键合线W1、W2的电阻，还包括IC芯片内的布线电阻。

当发生电涌电压导致焊盘38的电压上升时，伴随于此，焊盘34的电压Va上升。当焊盘34的电压Va超过二极管D1的齐纳(zener)电压Vz时，从阴极向阳极流过反向电流，第1晶体管Q1导通，从焊盘34牵引出电流。结果，焊盘34和焊盘36的电压Va和Vb被箝位，能够防止对被保护电路110施加较高的电压。

在这样构成的保护电路100中，会发生以下问题。图4是图3的LED驱动电路200的电压波形图，表示有图3的焊盘34的电压Va和焊盘36的电压Vb的时间波形。

在时刻T0，从焊盘38输入电涌电压后，焊盘34、36的电压Va、Vb都上升。当焊盘34的电压Va上升，超过二极管D1的齐纳电压Vz时，从二极管D1的阴极向阳极流过反向电流，第1晶体管Q1导通。

若将第1晶体管Q1的基极-射极间电压记为Vbe，则焊盘34的电压Va如图4所示那样被箝位在Vmax＝Vz+Vbe附近。

然而，如图3所示，焊盘34、焊盘36中分别存在不同电容值的寄生电容。若C1＞C2，则蓄积在被保护电路110的寄生电容C2中的电荷被保护电路100牵引出来。此时蓄积在寄生电容C2中的电荷经由包含电感成分L1、L2的键合线W1、W2被保护电路100放电。