专利名称：半导体装置及半导体装置供电方法
技术领域：
本发明涉及一种包含有安装在基板上的半导体元件即集成电路的半导体装置，尤其涉及一种适用于薄型图像显示装置中驱动电路的半导体装置供电方法。
背景技术：
近年，以薄型图像显示面板为图像显示元件的薄型图像显示装置正得以普及实用，该薄型图像显示面板例如有液晶显示面板、等离子图像显示面板、 EL(Electro-Luminescence 电致发光)图像显示面板等。在这些图像显示装置中，作为电子电路发热的热源，例如有输出级晶体管以及包含了半导体、电阻器、变压器的集成电路等。也就是说，热量集中性地从功热转换率较大的电子电路部件中散出。在近年的图像显示装置中，随着高清晰化、超高清晰化的发展，将显示信号提供给显示面板中的多个像素时的所需驱动频率也随之增高。因此，驱动显示装置中的源极线的集成电路的自身发热，已到达不可忽视的地步。在此，专利文献1中揭示了一种技术方案。在该技术方案中，以不将内部电源布线引至芯片外周的电源垫的方式来布置电源线，由此缩小集成电路的芯片尺寸。图5是液晶驱动器(源极驱动器)的布局概略图。图5表示的是液晶驱动器即集成电路中的输出单元的配置方式和电源布线的配置方式。在液晶驱动器中，配置有多个用以驱动液晶包源极线的输出单元101。各输出单元 101例如具有以下结构要件锁存电路102、电平移位器103、DAC(数模转换)电路104、运算放大器105、金属垫106。锁存电路102保存用于进行显示的数据。电平移位器103使锁存的数据移位成液晶驱动电平。DAC电路104输出与上述数据相对应的驱动电平。运算放大器电路105对DAC 电路104输出的电平施以阻抗变换，然后输出变换后的电平。金属垫106用以将液晶驱动的集成电路与套件上的布线连接起来。如图5所示，各输出单元101的结构要件呈直线状配置。由于需要向输出单元101的各结构要件提供电源，因此在集成电路的周围配置了电源垫108。当电源垫108配置在集成电路周围时，则需要如图5所示那样盘绕从输出单元 101至电源垫108的布线。在图5中，设有两个电源垫108，电源垫108与运算放大器105 经由布线109a而相连。同样的，电源垫108与DAC电路104经由布线109b而相连，电源垫 108与电平移位器103经由布线109c而相连。锁存电路102的电源不是经电源垫108所提供的，而是其他电源，因此在此省略说明。像这样，向各结构要件分别设置布线来提供电源。 通过该布线方式，来防止各结构要件的工作噪音影响到其他结构要件。图6表示的是安装有液晶驱动器的薄片套件。如图6所示，在薄片套件基板110 上装载有液晶驱动器113。沿着薄片套件的基板110的一个长边，形成有输出端子111。沿着薄片套件基板110的另一长边，形成有输入端子112。另外，这些输入端子112当中的套件电源端子与液晶驱动器113上的电源垫108，通过布线114相连。在图6中，省略图示其他输入布线和输出布线。对于图5所示的盘绕用布线109a 109c而言，为了降低电阻而需要增大它们的布线宽度。尤其是，因需要对液晶面板中的像素等进行电容载荷的充放电，所以运算放大部的布线109a会产生较大的切换噪声。因此需要采用低电阻的布线来作为连接运算放大部的电源布线，并将其连接至电源。图7是专利文献1技术中的对电源布线施以分流的图。如图7所示，带型基板上配设有分流布线201，电源线109a与分流布线201通过配置在运算放大器的电源线109a上的凸球202相连。图8表示的是安装有液晶驱动器的薄片套件。在图8所示的结构中，不但具有图 6所示的结构，还在薄片套件基板110上追加了分流布线201。所设置的凸球202是用于布设运算放大器的电源线的凸球。分流布线201与电源布线114连接在输入端子112当中的同一电源输入端子上。通过上述方案，能够降低自电源垫起至输出单元中运算放大部为止的电源布线的电阻，从而能够迅速地吸收切换噪音。(现有技术文献)专利文献1 日本国专利申请公开公报“特开2006-80167号公报”，2006年3月23
日公开。
发明内容
如上述的，近年随着集成电路的集成度的提高，液晶驱动器中的芯片尺寸得到了缩小，输出的信号数量发生了增加，因此驱动器自身的发热便成为了一大问题。发热的原因在于，驱动器工作时流动的电流因电源布线的电阻而转变为热量放出。晶体管在进行切换时，会流动较多的工作电流。因此若电源不稳定，切换便会迟延，从而会致使更多的电流流入驱动器并导致发热。专利文献1的技术方案是，用薄片基板上的分流布线来取代以往盘绕在半导体元件内的电源用布线，以此来削减半导体元件内部的布线，力图实现半导体装置的小型化和轻量化。另外，相比于形成在半导体元件内部的布线，上述分流布线的电阻能大幅度地施以降低，因此能实现电源的稳定化。此外，专利文献1的技术方案的意图在于通过电源的稳定化来降低切换噪音，由此抑制发热。然而仅凭专利文献1的电源稳定化方案，是不能充分降低集成电路的发热的。本发明是鉴于上述的问题而研发的，目的在于在含有安装在基板上的集成电路的半导体装置中，抑制集成电路的发热。为解决上述的问题，本发明的半导体装置含有安装在基板上的半导体元件，其特征在于所述半导体元件包含多个输出单元、以及向所有所述输出单元的各结构要件分别供电的电源布线；所述基板具备分流布线；针对所述电源布线中的至少一根电源布线，所述分流布线上具有与连接在该电源布线上的几乎所有输出单元的结构要件分别对应的连接端子。在上述技术方案中，上述分流布线形成在供安装半导体元件的基板上。与形成在半导体元件内的电源布线相比，分流布线能实施大幅度的电阻降低。另外，针对上述电源布线，上述分流布线上具有与连接在该电源布线上的所有输出单元的结构要件分别对应的连接端子。因此输出单元的结构要件进行工作时所流入的大部分电流便从电源经由分流布线来提供。所以能够有效地抑制现有的半导体元件内所形成的电源布线的发热。另外，分流布线的宽度大于半导体元件内的布线的宽度，且分流布线的表面积大于半导体元件内布线的表面积，因此能够有效地散热。(发明效果)在本发明的半导体装置中，包含有安装在基板上的半导体元件；所述半导体元件包含多个输出单元、以及向所有所述输出单元的各结构要件分别供电的电源布线；所述基板具备分流布线；针对所述电源布线中的至少一根电源布线，所述分流布线上具有与连接在该电源布线上的几乎所有输出单元的结构要件分别对应的连接端子。因此，输出单元的结构要件进行工作时所流入的大部分电流从电源经由低电阻的分流布线来提供。所以能够有效地抑制现有的半导体元件内所形成的电源布线的发热。另外，分流布线的宽度大于半导体元件内的布线的宽度，且分流布线的表面积大于半导体元件内布线的表面积，因此能够有效地散热。
图1表示本发明的一个实施方式，是液晶驱动器的概略布局图。图2是上述液晶驱动器安装在薄片套件上时的状态的平面图。图3是为了降低上述液晶驱动器中的电源布线的布线电阻而设计的电路图。图4是一般的轨至轨运算放大器的电路图。图5是以往的液晶驱动器的概略布局图。图6是以往的液晶驱动器安装在薄片套件上时的状态的平面图。图7是具备分流布线的以往的液晶驱动器的概略布局图。图8是具备分流布线的以往的液晶驱动器安装在薄片套件上时的状态的平面图。(附图标记说明)101 输出单元102 锁存电路103 电平移位器103(输出单元的结构要件)104 DAC电路(输出单元的结构要件)105运算放大器(输出单元的结构要件)106金属垫108电源垫109a 109c 电源布线110薄片套件基板113液晶驱动器(半导体元件)201分流布线203凸球(连接端子)
具体实施例方式
5
以下，根据图1图4来详细说明本发明的一实施方式。但本发明并不限于下述的实施方式。另外，本实施方式中各工序的运用条件与一般半导体装置的安装工序的运用条件相同，因此除特殊条件以外，其他均省略其详细说明。图1是本实施方式的液晶驱动器(在本实施方式中是源极驱动器)的概略布局图。图1表示的是液晶驱动器即集成电路中的输出单元的配置方式和电源布线的配置方式。在液晶驱动器中，配置有多个用以驱动液晶包源极线的输出单元101。另外，各输出单元101例如具有以下结构要件锁存电路102、电平移位器103、DAC(数模转换)电路 104、运算放大器105、金属垫106。由于需要向输出单元101的各结构要件提供电源，因此在集成电路的周围配置有电源垫108，且盘绕有从输出单元101起至电源垫108为止的布线。在图1中，设置有两个电源垫108，电源垫108与运算放大器105经由布线109a而相连。同样的，电源垫108与 DAC电路104经由布线109b而相连，电源垫108与电平移位器103经由布线109c而相连。 锁存电路102的电源不是由电源垫108所提供的，而是其他电源，因此在此省略说明。像这样，向各结构要件分别设置布线来提供电源。布线109a 109c包含在液晶驱动器即集成电路中。也就是说，布线109a 109c是形成在半导体元件内部的布线。以上所述的结构与图5所示的以往的液晶驱动器相同。图2表示了安装有液晶驱动器的薄片套件。如图2所示，在薄片套件基板110上装载有液晶驱动器113。沿着薄片套件基板110的一个长边，形成有输出端子111。沿着薄片套件基板110的另一个长边，形成有输入端子112。另外，这些输入端子112当中的套件电源端子与液晶驱动器113上的电源垫108，通过布线114相连。在图2中，省略了其他输入布线和输出布线。在图2所示的方案中，还追加有分流布线201来作为薄片套件基板110上的布线。 凸球203用以将形成在薄片套件基板110上的分流布线201、与形成在液晶驱动器113上的布线109相互电连结。在图2的例示中，针对供运算放大器105使用的电源布线109a，而设置有分流布线201。分流布线201与电源布线114连接在输入端子112当中的同一电源输入端子上。在本实施方式中，对于所有的输出单元，凸球203是以每一输出单元为单位来设置的。即，若液晶驱动器113有η个输出单元，则凸球203也形成有η个。换而言之，在分流布线201上，针对连接在电源布线109a上的所有输出单元的每一运算放大器105，均设有一个与该运算放大器105对应的凸球203，且分流布线201经由该凸球203与电源布线109a 相连。通过这样，各输出缓冲器得以与分流布线201相连。但在本发明中，分流布线无需一定要与所有输出单元中的结构要件一一相连，也可以存在不与凸球相连的一部分输出单元 (分流布线也可以与几乎所有的输出单元中的结构要件一一相连)。图3是为了降低图1和图2所示电源布线的布线电阻而设计的电路图。运算放大器102工作时的流入电流I的大部分从电源经由分流布线201来提供。其理由在于，形成在套件上的分流布线201的电阻比半导体元件即液晶驱动器113内部所形成的布线109a 的电阻小的缘故。具体例如可以使形成的分流布线201的电阻值小于布线109a的电阻的 1/10，这样，分流布线201的发热便较少。此外，分流布线201的宽度大于集成电路内的布线，且分流布线201的表面积大于集成电路内布线的表面积，从而能够有效地散热。在本实施方式中，虽然仅针对运算放大器的电源布线来用上述分流布线施以散热对策，然而也能够针对液晶驱动器内所有的电源布线来实施散热对策。但如果这样，便需要如图2所示那样，对几乎所有的输出单元设置凸球，而所形成的凸球会导致芯片尺寸的增大。因此，需要选出切换电流尤其大的电源布线来对其施以散热对策。对于液晶驱动器，较为有效的是对运算放大器中的输出缓冲电路实施散热对策。另外，对于运算放大器，也可以仅对最后级的输出缓冲电路的电源布线施以散热对策。图4是一般的轨至轨(rail-to-rail)运算放大器的电路图。图4中的运算放大器电路是液晶驱动器中所一般性采用的周知电路，因此省略对电路的全体结构作说明。就液晶驱动器而言，如前述的，由于其输出单元呈细长状，因此运算放大器的电路大多分为2个级，即晶体管尺寸较大的晶体管Ql和晶体管Q2各自所在的级。此时，运算放大器的电源VDD分成与输出级的晶体管Ql及Q2连接的电源VDD2、以及其他的电源VDDl。 在该分割方案中，较为有效的是利用上述分流布线来对驱动液晶面板电荷的电源VDD2实施散热对策。以下的表1表示有本实施方式中施以了散热对策后的器件的测定结果例。在以下的结果中，器件A、B是未施以散热对策的器件(比较例)，器件C是施以了散热对策的器件。 另外，器件A C之间尺寸比例设定如下若将器件A的芯片尺寸设为100，则器件B的芯片尺寸为53，器件C的芯片尺寸为46。在获取测定结果的测定过程中，以最容易产生热量的显示模式来使液晶驱动器作显示驱动，且求取了在不实施散热对策的情况下的饱和温度。[表 1]
温度测定结果器件A (芯片尺寸100) 90Γ 器件B(芯片尺寸幻) 240Γ 器件C (芯片尺寸46) 90Γ如表1所示，器件A的发热为190°C，然而与器件A功能相同的器件B却为240°C。 在此，器件B的功能虽然与器件A的功能相同，但器件B的芯片尺寸通过布线的细微化等而得到了缩小。因此在器件B中，因细微化的布线，导致电阻发生增大，从而发热量也发生了增加。器件C的功能与器件A、B的功能相同，但器件C的芯片尺寸通过布线的细微化而进一步缩小得比器件B还小。在器件C中，若不施以本实施方式的散热对策，则推测器件C 的温度将会超过器件B的温度。然而，由于器件C被施以了本实施方式的散热对策而被抑制了发热，因此器件C的温度的测定结果为190°C。本发明并不限于上述各实施方式，可以根据权利要求所示的范围进行各种的变更，适当地组合不同实施方式中记述的技术方案而得到的实施方式也包含于本发明的技术范围之内。(工业上的利用可能性)
本发明能够抑制半导体装置中的发热，因此能够用于例如液晶显示装置等薄型显示装置中的驱动电路。
权利要求
1.一种半导体装置，含有安装在基板上的半导体元件，该半导体装置的特征在于 所述半导体元件包含多个输出单元、以及向所有所述输出单元的各结构要件分别供电的电源布线；所述基板具备分流布线；针对所述电源布线中的至少一根电源布线，所述分流布线上具有与连接在该电源布线上的几乎所有输出单元的结构要件分别对应的连接端子。
2.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于 所述输出单元包含输出缓冲器；所述连接端子配置在与所述输出缓冲器的电源相连的电源布线上。
3.根据权利要求2所述的半导体装置，其特征在于 所述输出缓冲器是运算放大器。
4.根据权利要求3所述的半导体装置，其特征在于所述连接端子配置在所述运算放大器的最后输出级的电源布线上。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的半导体装置，其特征在于 所述半导体元件是显示装置的驱动用集成电路。
6.一种半导体装置供电方法，用以向半导体装置供电，所述半导体装置含有安装在基板上的半导体元件，该半导体装置供电方法的特征在于所述半导体元件包含多个输出单元、以及向所有所述输出单元的各结构要件分别供电的电源布线；所述基板具备分流布线；针对所述电源布线中的至少一根电源布线，向连接在该电源布线上的几乎所有输出单元的各结构要件连接所述分流布线，由此经由所述分流布线来向各所述结构要件供电。
7.根据权利要求6所述的半导体装置供电方法，其特征在于 所述输出单元具备输出缓冲器；所述连接端子配置在与所述输出缓冲器的电源相连的电源布线上。
8.根据权利要求7所述的半导体装置供电方法，其特征在于 所述输出缓冲器是运算放大器。
9.根据权利要求8所述的半导体装置供电方法，其特征在于 所述连接端子配置在所述运算放大器的最后输出级的电源布线上。
全文摘要
在具有多个输出单元(101)的液晶驱动器中，输出单元(101)的结构要件即运算放大器(105)与形成在半导体元件即液晶驱动器内的电源布线(109a)相连。另外，在供安装半导体元件的基板上形成有分流布线(201)，分流布线(201)以所有输出单元的每一运算放大器(105)为单位，介由凸球(203)与电源布线(109a)相连。
文档编号H01L27/04GK102484098SQ20108003890
公开日2012年5月30日 申请日期2010年8月11日 优先权日2009年9月2日
发明者中原道弘, 丸山敦, 村桥俊一, 野野村哉 申请人:夏普株式会社