JPH04192354A - 半導体集積回路装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、半導体集積回路（Ｉｃ）装置に係り、特に電
池を具備したＩＣ装置に関する。

（従来の技術） 近年、ＬＳＩ（大規模集積回路）の高機能化か進んでお
り、ＬＳＩの用途か拡大し、ＬＳＩを使用する機器がま
すます増加している。これに伴い、システムを構築する
上で非常に重要な箇所にＬＳＩか使用され、システム全
体の信頼性を向上させるためには、システムの異常発生
時の保護・バックアップか必要となっている。

従来、このようなシステムの異常発生時の保護・バック
アップを行うために、例えば停電時の電源バックアップ
を行うための非常時用電源をシステムに接続したり、大
掛かりな電源異常時保護回路をシステムに接続したりし
ている。

しかし、例えばポケットベル、移動型電話、携帯型電話
、移動式端末器、ＩＣカードなどのような特に軽量・小
型化か必要不可欠な機器では、非常時用電源や大掛かり
な電源異常時保護回路をシステムに接続することは不可
能であり、システムの異常発生時の保護・バックアップ
を行っていない。しかも、このような軽量・小型化が必
要不可欠な機器では、電池が占有するスペースの割合が
大きいが、電池を省略することは不可能であった。

一方、従来のＩＣカードには、ＩＣモジュールをカード
基板のモジュール装着用の穴部に嵌め込んだ嵌め込み構
造のものとか、ＩＣモジュールをシートの穴に埋め込み
、インナーシート、オーバーシートなどを積層してカー
ドに組み立てたラミネート構造のものがある。上記ＩＣ
モジュールは、ＬＳＩのペアチップを樹脂テープ上のリ
ード線に接合した状態で樹脂封止した構造のものとか、
ＬＳＩのペアチップを回路基板上にダイボンデインクし
、ペアチップ上の接点と基板上の接点とを金線によるワ
イヤボンディングにより接続した状態で樹脂封止した構
造のものかある。

また、最近の多機能ＩＣカードの分野では、カード内に
電池を内蔵し、カード単体で動作可能なものがある。こ
の電池を内蔵する方式としては、■メモリデータバック
アップ用およびマイクロプロセッサ駆動用の電池を内蔵
するもの（特開昭５８−２０８８８２号）、■カード内
にカートとほぼ同じ大きさのシート状のメモリバックア
ップ用電池を組み込んだもの（実開昭６２−６７７７６
号）、■表示パネルの下側の電池収納部にベーパー状電
池を収納したもの（特開昭６２−１７９９９５号）、■
外部電源供給時にはメモリデータバックアップ電池の使
用を停止してその電力消費を抑えるもの（特開昭６３−
２０５９０号）、■カードと外部装置との切り離し状態
でのバックアップ用電池からの電流流出を防止するもの
（特開昭６３−２３９０９６号）などがある。

しかし、従来のＩＣ装置そのもの、あるいは、ＩＣカー
ド内のＩＣモジュール自体に一体的に駆動用電池あるい
はバックアップ用電池か組み込まれたものは見当たらな
い。

（発明か解決しようとする課題） 上記したように従来のＩＣ装置を使用するシステムでは
、システム電源、場合によっては非常時用電源や大掛か
りな保護回路を設置する必要があるので、特に軽量・小
型化が必要不可欠な機器では軽量・小型化上が制約され
ていた。

本発明は、上記問題点を解決すべくなされたもので、そ
の目的は、ＩＣ装置自体か具備する電池によってＩＣ機
能の全部あるいは一部を動作させ、必要に応じて重要な
データをバックアップすることかでき、ＩＣ装置を使用
するシステムにおける電源、非常時用電源、電源異常時
保護回路の小型化、あるいは省略化か可能になり、特に
軽量・小型化か必要不可欠な機器の軽量・小型化上の制
約を緩和することができ、そのコストダウンを図ること
か可能になる半導体集積回路装置を提供することにある
。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明の半導体集積回路装置は、集積回路チップと、こ
の集積回路チップの機能の少なくとも一部を動作させる
ための電池を具備してなることを特徴とする。

（作　用） ＩＣ装置自体か具備する電池によってＩＣ機能の全部あ
るいは一部を動作させ、必要に応じて重要なデータをバ
ックアップすることができ、ＩＣ装置を使用するシステ
ムにおける電源、非常時用電源、電源異常時保護回路の
小型化、あるいは省略化が可能になり、特に軽量・小型
化が必要不可欠な機器の軽量・小型化上の制約を緩和す
ることができ、そのコストダウンを図ることが可能にな
る。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。

第１図（ａ）および（ｂ）は、本発明の第１実施例に係
る電池を内蔵したメモリＬＳ　Ｉ、ＣＰＵ（中央演算処
理装置）などのＬＳＩを一部透視して概略的に示す上面
図および側面図である。ここで、１０はＬＳＩチップ（
ペアチップ）、１１はリードフレームのベッド部であっ
てその上面に前記チップ１０を実装している。１２はリ
ードフレームのインナーリードてあり、上記チップ１０
上のポンディングパッドとボンディングワイヤ（図示せ
ず）により電気的に接続されている。１３はリードフレ
ームのアウターリード、１４は上記ベッド部１１の底面
側に配設された超小型の円筒型あるいはピン型などの棒
状の電池、１５はこれらのチップ１０および電池１４な
どを内蔵した合成樹脂モールド・フラット・パッケージ
である。

上記棒状の電池１４は、長寿命、使用温度範囲の広い例
えばリチウム電池が用いられており、前記チップの機能
の全部を駆動させるための電源として必要な電圧（例え
ば３Ｖ）を有し、その正電極および負電極か前記チップ
１０上の電源配線に直接的あるいは間接的に電気的に接
続されている。

この場合、上記ＬＳＩチップ１０の動作に必要なりロッ
ク信号などの発振回路を上記ＬＳＩチップ１０に形成し
ておくことも可能である。

上記第１実施例のＬＳＩによれば、ＬＳＩ自体が電池を
内蔵しており、この電池によってチップ機能の全部を動
作させることができるので、ＩＣ装置を使用するシステ
ムにおける電源、非常時用電源、電源異常時保護回路の
小型化、あるいは省略化が可能になり、特に軽量・小型
化が必要不可欠な機器の軽量・小型化上の制約を緩和す
ることができ、そのコストダウンを図ることが可能にな
る。また、ＬＳＩ自体が動作電源を内蔵しており、電源
配線が短くなり、配線インダクタンスなどの影響か少な
くなるので、周辺機器による電源ノイズの影響を受は難
く、安定なＬＳＩ動作か得られる。

また、ＬＳＩ自体が動作電源を内蔵しており、ＬＳＩ単
体で動作することができるので、高性能の電池を使用し
、ＬＳＩチップの動作に必要なりロック信号などの発振
回路をＬＳＩチップに形成し、ＬＳＩ外部との信号伝達
のインターフェースを光あるいは電磁波で行うように構
成することにより、ＬＳＩ外部と電気的に非接触のシス
テムを構築することができる。

なお、上記第１実施例のＬＳＩでは、ベッド部１１の底
面側に棒状の電池１４を配設したが、ベッド部１１上の
側端部に棒状の電池を配設したり、ベッド部１１の側方
部に棒状の電池を配設したり、ベッド部１１の側方部に
ペーパー状の電池を配設した場合でも、前記第１実施例
のＬＳＩと同様の効果が得られる。

第２図は、第２実施例に係るＬＳＩの内部において、チ
ップ実装用ベッド部の側方部に棒状の電池を配設するた
めに、リードフレームのベッド部２１として、チップ実
装用の第１ベッド部（主ベッド部）２１１とは別に電池
固定（あるいは保持）用の第２のベッド部（副ベッド部
）２１２を形成しておき、主ベッド部２１１上にチップ
２０を実装し、副ベッド部２１２上に棒状の電池２４を
固定した状態を示している。

第３図は、第３実施例に係るＬＳＩの内部において、チ
ップ３０実装用のベッド部３１の側方部に複数個に分割
形成されたペーパー状の電池３４・・・を配設した状態
を示している。

第４図（ａ）および（ｂ）は、本発明の第４実施例に係
る電池を内蔵したＬＳＩを一部透視して概略的に示す上
面図および側面図である。ここて、４０はＬＳＩチップ
（ペアチップ）、４１はリードフレームのベッド部であ
ってその上面に前記チップ４０を実装している。４２は
リードフレームのインナーリードであり、上記チップ４
０上のポンディングパッドとボンディングワイヤ（図示
せず）により電気的に接続されている。４３はリードフ
レームのアウターリード、４４は上記ベット部４１の底
面側に配設された超薄型のペーパー状あるいはコイン型
の電池、４５はこれらのチップ４０および電池４４など
を内蔵した合成樹脂モールド・フラット・パッケージで
ある。

上記ペーパー状あるいはコイン型の電池４４は例えばリ
チウム電池が用いられており、前記チップ４０の機能の
全部を動作させるための電源として、その電極が前記チ
ップ４ｏ上の電源配線に直接的あるいは間接的に電気的
に接続されている。

上記第４実施例のＬＳＩも、前記第１実施例のＬＳＩと
同様の効果が得られる。しかも、リードフレームのベッ
ド部（パッケージの電源層）４１の極めて近くに電池４
４が配設されているので、電源配線のインダクタンスな
どの影響が少なくなり、電源ノイズ特性が著しく向上し
、電波障害の発生を防止する効果も得られる。

なお、上記第４実施例のＬＳＩでは、ベッド部４１の底
面側にペーパー状あるいはコイン型の電池４４を配設し
たが、ベッド部４１自体にペーパー状の電池を形成した
り、ベッド部を多層構造にしてその一部の電源層にペー
パー状の電池を形成したり、ベッド部上にペーパー状の
電池を固定し、この電池上にＬＳＩチップを実装したり
してもよい。

第５図は、第５実施例のＬＳＩの一部を切欠して示して
おり、ベッド部５１上にペーパー状の電池５４を固定し
、この電池５４上にＬＳＩチップ５０を実装している。

ここで、５２はリードフレームのインナーリード、５３
はリードフレームのアウターリード、５６は上記チップ
５ｏ上のポンディングパッドと上記インナーリード５２
とを電気的に接続するボンディングワイヤ、５５はこれ
らのチップ５０および電池５４などを内蔵した合成樹脂
モールド・フラット・パッケージである。

上記第５実施例のＬＳＩも、前記第４実施例のＬＳＩと
同様の効果が得られる。

なお、上記第１〜第５実施例のＬＳＩは、合成樹脂モー
ルド・フラット・パッケージに電池を内蔵したか、チッ
プを中空状のパッケージの内部に収納するＩＣ装置（例
えば第６図に示すようなセラミック・フラット・パッケ
ージ６１を使用するビングリッドアレイ型のＬＳＩ）の
場合には、パッケージ内側に電池格納部を設けて電池を
格納するようにしてもよい。なお、第６図において、５
２・・・はリードビン群である。

また、チップを中空状の金属パッケージの内部に収納す
るＩＣ装置（例えば第７図に示すようなピングリッドア
レイ型のＬＳＩ）の場合には、パンケージの少なくとも
一部を用いて電池を形成する（例えばパッケージの蓋部
分７１に電池を形成する５ようにしてもよい。なお、第
７図において、７２・・・はリードピン群である。

なお、上記各実施例で使用されている電池は、極力、小
型あるいは薄型で実現可能なものであれば、どのような
種類のもの（例えばリチウム電池、水銀電池）を使用し
てもよく、さらに、望ましくは、ＩＣ装置の任意の部分
に内蔵し得るように任意の形状に加工し易いものがよい
。また、電池を具備した本発明の各種のＩＣ装置を、現
在の各種のＩＣ装置の標準サイズと同一で実現すること
か望ましいか、標準サイズより若干大きくなっても本発
明の本質には関係ない。

また、上記各実施例のＩＣ装置に接続される外部回路の
電源として前記電池を使用するようにしてもよい。この
場合、ＬＳＩチップを使用するシステムの電源あるいは
動作の異常発生時には、前記電池により前記外部回路の
少なくとも一部の機能を動作させる（例えばシステムの
必要最小限の所要の機能を保持させるために、メモリデ
ータをバックアップする、異常発生状態を知らせるため
の出力を発生するなど）ように制御する回路を設けるこ
とにより、システムの異常発生時の信頼性を高めるよう
にしてもよい。

また、上記各実施例のＩＣ装置は、このＩＣ装置を使用
するシステムから所定の信号（例えばチップイネーブル
信号）か入力する以前の状態（例えば待機状態）では、
前記電池によりＬＳＩチップの一部の回路のみを駆動さ
せ、あるいは、前記電池から集積回路チップに供給する
電圧を通常動作時のレベルよりも低下させるように制御
する回路を具備することにより、チップの消費電流を抑
制して電池の消耗を低減させるようにしてもよい。

また、上記各実施例のＩＣ装置は、このＩＣ装置を使用
するシステムの電源あるいは動作の異常発生時には前記
電池によりＬＳＩチップの一部の回路のみを駆動させる
ように制御することにより、電池の消耗を低減させるよ
うにしてもよい。

ここで、システム電源の異常発生時にＬＳＩのトライス
テート出力バッファの動作をオフさせる（ＬＳＩの出力
ピンを高インピーダンス状態にする）ように制御する場
合の回路例を第８図に示している。　第８図において、
８１および８２は本発明のＬＳＩ内のトライステート出
力バッファおよびその出力ノードに接続されている出力
ピン、８３は外部回路の入力バッファ、８４および８５
は上記人力バッファ８３の入力側に接続されている入力
保護ダイオード、８６は外部回路のＶＣＣ電源配線、８
７は外部回路の接地配線、８８は外部回路のＶＣＣ電源
配線８６と接地配線８７との間に接続されている抵抗素
子であり、外部回路のＶＣＣ電源配線８６の電位が前記
トライステート出力バッファ８１の活性／非活性制御人
力ノードに供給されている。

この回路では、システム電源の異常発生時にＶＣＣ電源
配線８６が抵抗素子８８を介して接地電位ＧＮＤに低下
すると、トライステート出力バッファ８１の動作か非活
性状態になり、出力ピン８２か高インピーダンス状態に
なる。

なお、上記ＬＳＩの入力信号ピンは、システム電源の異
常発生時でも、プルアンプ抵抗あるいはプルダウン抵抗
（図示せず）により一定しヘルを保持できるので、電池
の消耗対策は必要ない。

また、上記各実施例のＩＣ装置は、電池によってチップ
機能の一部のみを駆動したり、電池をチップ機能のバッ
クアップのために使用するようにしてもよく、この場合
には、従来通り、外部（このＬＳＩチップを使用するシ
ステム）からＬＳＩチップ駆動用の電源を供給する必要
かある。

この場合、電池としては、−次電池でもよいか、二次電
池（充放電可能な電池）を使用すれば、ＬＳＩチップの
正常動作時には外部電源から電池に微弱な電流を流して
常に充電を行えば、電池の自然放電を防止することがで
き、電池がチップの異常動作時に使用されて若干消耗し
たとしても、チップ動作か異常状態から正常状態に戻っ
た時に電池を交換することなく使用することかできる。

また、電池をチップ機能のバックアップのために使用す
る場合には、前記ＬＳＩチップに、このチップの動作異
常発生時を検出する検圧回路と、この検出回路の異常発
生時検出出力に基すいて前記電池によりチップ上の回路
の全部を動作させる、あるいは、チップ動作上必要最小
限の所要の回路を動作させる（例えば重要なメモリデー
タなとをバックアップしたり、異常発生状態を知らせる
ための出力を発生するなと）ように制御する回路とを具
備させることにより、チップの動作異常発生時の信頼性
を高めると共に、異常発生状態を知らせる場合には出力
異常復旧時の作業性か高まる。

また、電池をチップ機能のバックアップのために使用す
る場合にも、前記したようにＩＣ装置を使用するシステ
ムの電源あるいは動作の異常発生時に前記電池によりＬ
ＳＩチップの一部の回路のみを駆動させる（例えばシス
テムの必要最小限の所要の機能を保持させるために、メ
モリデータをバックアップする、異常発生状態を知らせ
るための出力を発生するなと）ように制御することによ
り、電池の消耗を低減したり、システムの異常発生時の
信頼性を高めることかできる。

これにより、極限状態の環境下とか、日常のメ、インテ
ナンスか著しく困難な場所（海中や地中など）で使用さ
れるシステムに本発明のＩＣ装置を使用する場合、シス
テムに何らかの動作異常か発生して修理か必要になった
時に、シスチン、を維持するのに必要な機能をバックア
ップし、システムの安全性が高くなり、システムの被害
か大きくなるのを防止することかできる。

第９図は、本発明のさらに他の実施例に係るＩＣ装置を
一部透視して概略的に示しており、合成樹脂フラット・
パッケージ９１の内部にＬＳＩチップ９２およびその動
作電源用の高性能の電池９３を内蔵し、上記ＬＳＩチッ
プ９２にはその動作に必要なりロック信号などの発振回
路やＬＳＩ外部との信号伝達を光で行うためのインター
フェース回路部を形成しておき、上記パッケージ９１に
は光信号入出力用の穴９４を設けている。この光信号入
出力用の穴９４に外部から光ファイノ＼−等を接続する
ことにより、ＬＳＩ外部との信号伝達を光で行うことか
可能になっている。

［発明の効果］ 上述したように本発明のＩＣ装置によれば、ＩＣ装置自
体か電池を内蔵しており、この電池によってＩＣ機能の
全部あるいは一部を動作させ、必要に応して重要なデー
タをバックアップすることができるので、ＩＣ装置を使
用するシステムにおける電源、非常時用電源、電源異常
時保護回路の小型化、あるいは省略化が可能になり、ポ
ケットベル、移動型電話、携帯型電話、移動式端末器、
ＩＣカードなどのような特に軽量・小型化か必要不可欠
な機器の軽量・小型化上の制約を緩和することができ、
そのコストダウンを図ることが可能になる。

従って、本発明は、様々な種類のＩＣ装置に適用か可能
であるが、特に高信頼性が要求されるＭＯＳ型の論理Ｌ
ＳＩなとに適用して好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）および（ｂ）は本発明の第１実施例に係る
合成樹脂フラット・パッケージ型のＩＣ装置を一部透視
して概略的に示す上面図および側面図、第２図および第
３図は本発明の第２実施例および第３実施例に係る合成
樹脂フラ・ソト・ツク、ソケージ型のＩＣ装置の要部を
概略的に示す斜視図、第４図（ａ）および（ｂ）は本発
明の第４実施例に係る合成樹脂フラット・パッケージ型
のＩＣ装置を一部透視して概略的に示す上面図および側
面図、第５図は本発明の第５実施例に係る合成樹脂フラ
ット・パッケージ型のＩＣ装置を一部切欠して示す斜視
図、第６図は本発明の第６実施例に係るセラミック・フ
ラット・パッケージ型のＩＣ装置を示す斜視図、第７図
は本発明の第７実施例に係る金属パッケージ型のＩＣ装
置を示す斜視図、第８図は本発明のＩＣ装置を使用する
システムの電源の異常発生時にＩＣ装置のトライステー
ト出力バッファの動作をオフさせるように制御する場合
の回路例を示す回路図、第９図は本発明のさらに他の実
施例に係るＩＣ装置を一部透視して概略的に示す斜視図
である。 １０．２０．５０・・・ＬＳＩチップ（ペアチップ）、
１１．２１．３１．５１・・リードフレーム（Ｄ　ヘッ
ト部、１２．４２．５２・・・リードフレームのインナ
ーリード、１３．４３．５３・・・リードフレームのア
ウターリード、１４．２４・・・棒状の電池、１５．４
５．５５・・・・・・合成樹脂モールド・フラット・パ
ッケージ、２１１・・第１のベット部（主ベッド部）、
２１２・・・リードフレームの第２のベット部（副ベッ
ド部）、３４．５４・・・ペーパー状の電池、４４・・
・ペーパー状あるいはコイレ型の電池、５ユ・・セラミ
ック・フラット・パッケージ、５２．６２・・・リード
ピン群、５６・・・ボンディングワイヤ、６１・・金属
パッケージの蓋部。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 （ａ　）　　　　　　　　　　　（ｂ）第１図 第２図　　　　　第３図 （ａ）　　　　　　　　　　　（ｂ） 第４図 第６図 第７図 □ ＬＳＩ側　−−り１部回ｉａ　　　　　’６７□ □ 第８図 第９図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）集積回路チップと、この集積回路チップの機能の
   少なくとも一部を動作させるための電池とを具備してな
   ることを特徴とする半導体集積回路装置。 （２）前記集積回路チップはリードフレームのベッド部
   上に実装され、このベッド部の底面側に円筒型あるいは
   ペーパー状あるいはコイン型の電池が配設されているこ
   とを特徴とする請求項１記載の半導体集積回路装置。 （３）前記集積回路チップはリードフレームのベッド部
   上に実装され、このベッド部の側方部に円筒型あるいは
   ペーパー状の電池が配設されていることを特徴とする請
   求項１記載の半導体集積回路装置。 （４）前記電池は、リードフレームのベッド部自体に形
   成され、あるいは、ベッド部の電源層に形成され、ある
   いは、ベッド部上に配設されていることを特徴とする請
   求項１記載の半導体集積回路装置。 （５）前記電池は、前記集積回路チップを内部に収納す
   る中空状のパッケージの内側に設けられた電池格納部に
   格納されることを特徴とする請求項１記載の半導体集積
   回路装置。（６）前記電池は、前記集積回路チップを内
   部に収納する金属パッケージの少なくとも一部を用いて
   形成されることを特徴とする請求項１記載の半導体集積
   回路装置。 （７）前記金属パッケージの蓋部分に電池が形成されて
   いることを特徴とする請求項６記載の半導体集積回路装
   置。 （８）前記電池は、前記集積回路チップの駆動用および
   ／またはバックアップ用の電源として使用されることを
   特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項記載の半導体
   集積回路装置。 （９）前記電池は、前記集積回路チップに接続される外
   部回路の電源として使用されることを特徴とする請求項
   ８記載の半導体集積回路装置。（１０）前記電池は、前
   記集積回路チップを使用するシステムの電源あるいは動
   作の異常発生時にチップ外部回路の少なくとも一部の機
   能を動作させるように使用されることを特徴とする請求
   項９記載の半導体集積回路装置。 （１１）前記集積回路チップは、このチップの動作異常
   発生時を検出する検出回路と、この検出回路の異常発生
   時検出出力に基ずいて前記電池によりチップ上の回路の
   全部を動作させる、あるいは、チップ動作上必要最小限
   の所要の回路を動作させるように制御する回路とを具備
   することを特徴とする請求項８記載の半導体集積回路装
   置。 （１２）前記集積回路チップは、外部から所定の信号が
   入力する以前の状態では前記電池により上記チップの一
   部の回路のみを駆動させ、あるいは、前記電池から上記
   チップに供給する電圧を通常動作時のレベルよりも低下
   させるように制御する回路を具備することを特徴とする
   請求項８記載の半導体集積回路装置。 （１３）外部との信号伝達を光あるいは電磁波で行うこ
   とを特徴とする請求項１記載の半導体集積回路装置。 （１４）前記電池は二次電池であることを特徴とする請
   求項１記載の半導体集積回路装置。