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JP5800519B2 - Semiconductor system, its startup method, and program - Google Patents
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Description

本発明は、電気基板に接合される半導体を起動する半導体システム、及びその起動方法、プログラムに関するものである。   The present invention relates to a semiconductor system for starting a semiconductor bonded to an electric substrate, a starting method thereof, and a program.

電気基板及び電気基板システムでは半導体が使用されている。半導体には動作保証温度範囲が規定されており、この動作保証温度範囲から外れた温度環境下では、その動作は保証されない。動作保証温度範囲から外れた低温度環境下では、電気基板と半導体との接合部温度が最低動作保証温度に達した状態で半導体を起動する必要がある。このためには、半導体の接合部温度を測定する必要があるが、接合部温度の測定は困難であり、通常は、半導体パッケージの表面温度を測定し、ここから接合部温度を換算する。図5(A)は、この換算を説明するための図であり、接合部温度の換算式は次の通りである。   Semiconductors are used in electrical boards and electrical board systems. An operation guarantee temperature range is defined for the semiconductor, and the operation is not guaranteed in a temperature environment outside the operation guarantee temperature range. In a low temperature environment outside the guaranteed operating temperature range, it is necessary to start the semiconductor with the junction temperature between the electric substrate and the semiconductor reaching the minimum guaranteed operating temperature. For this purpose, it is necessary to measure the junction temperature of the semiconductor, but it is difficult to measure the junction temperature. Usually, the surface temperature of the semiconductor package is measured, and the junction temperature is converted therefrom. FIG. 5A is a diagram for explaining this conversion, and the conversion equation for the junction temperature is as follows.

Tj=Tc+P×θjc
Tj(℃) :接合部温度
Tc(℃) :半導体パッケージ表面温度
P(W) :接合部の電力損失
θjc(℃/W) :半導体パッケージの熱抵抗
低温時に半導体を早く動作保証温度範囲に入れるための先行技術として、特許文献1がある。半導体内部に加熱回路を備え、低温時は加熱回路により半導体を温め、接合部温度が所定の温度に達したら当該半導体の動作を開始させるというものである。また、半導体外部に備えた加熱部により半導体を温め、温度測定箇所の温度が所定の温度に達したら、当該半導体の動作を開始させるというものである。
Tj = Tc + P × θjc
Tj (° C.): junction temperature
Tc (° C.): Semiconductor package surface temperature
P (W): Junction power loss
θjc (° C./W): Thermal resistance of semiconductor package As a prior art for quickly putting a semiconductor in an operation guaranteed temperature range at a low temperature, there is Patent Document 1. A heating circuit is provided inside the semiconductor. When the temperature is low, the semiconductor is warmed by the heating circuit, and when the junction temperature reaches a predetermined temperature, the operation of the semiconductor is started. Further, the semiconductor is heated by a heating unit provided outside the semiconductor, and when the temperature at the temperature measurement point reaches a predetermined temperature, the operation of the semiconductor is started.

特開2007−258216号公報JP 2007-258216 A

しかしながら、上述の特許文献1に開示された従来技術では、温度測定箇所と接合部温度の関係について説明が記載されていない。一般的に、温度測定箇所である半導体パッケージ表面温度(Tc)は接合部温度に対して以下の式に従って徐々に上昇することになる。   However, in the prior art disclosed in Patent Document 1 described above, no description is given regarding the relationship between the temperature measurement location and the junction temperature. In general, the surface temperature (Tc) of the semiconductor package, which is a temperature measurement location, gradually increases according to the following equation with respect to the junction temperature.

Tc=(T1−T2−P×θjc)(1−exp-kt)+T2
T1(℃) :半導体接合部(ジャンクション)の飽和温度
T2(℃) :半導体周囲温度
P(W) :半導体の電力損失
θjc(℃/W) :半導体パッケージの熱抵抗
k :熱伝達係数
t :時間
即ち、半導体接合部が所定の温度になったことを半導体パッケージ表面温度で判定する場合、半導体接合部から半導体パッケージ表面への熱伝達に要する時間だけ待機しなければならない。
Tc = (T1-T2-P * [theta] jc) (1-exp- kt ) + T2
T1 (° C.): Saturation temperature of semiconductor junction (junction)
T2 (° C): Semiconductor ambient temperature
P (W): Semiconductor power loss
θjc (° C / W): Thermal resistance of semiconductor package
k: heat transfer coefficient
t: Time That is, when it is determined from the semiconductor package surface temperature that the semiconductor junction has reached a predetermined temperature, it is necessary to wait for the time required for heat transfer from the semiconductor junction to the semiconductor package surface.

本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、半導体の接合部温度が動作保証下限温度よりも低い低温時から動作保証下限温度に達したことを早く判定して、正常起動を早く行える半導体システム、起動方法、プログラムを提供することである。   The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problem, and it is determined early that the semiconductor junction temperature has reached the operation guarantee lower limit temperature from a low temperature lower than the operation guarantee lower limit temperature, and normal startup is performed. It is to provide a semiconductor system, a startup method, and a program that can be performed quickly.

上記の目的を達成するための本発明による半導体システムは以下の構成を備える。即ち、
電気基板と、該電気基板に接合される半導体を備える半導体システムであって、
前記半導体のパッケージ表面温度を測定する温度測定手段と、
前記半導体に電源を供給する電源供給手段と、
前記温度測定手段の測定の結果に基づいて、前記半導体の再起動の可否を判定する再起動判定手段とを備え、
前記再起動判定手段は、前記温度測定手段の測定の結果、前記電源を供給前の前記パッケージ表面温度が第一の温度より低い場合において、前記電源を供給後に、前記パッケージ表面温度の、前記電源を供給前のパッケージ表面温度からの上昇分が所定の温度を超えた場合に半導体を再起動する。
In order to achieve the above object, a semiconductor system according to the present invention comprises the following arrangement. That is,
A semiconductor system comprising an electrical substrate and a semiconductor bonded to the electrical substrate,
Temperature measuring means for measuring the package surface temperature of the semiconductor;
Power supply means for supplying power to the semiconductor;
Restart determination means for determining whether or not the semiconductor can be restarted based on the measurement result of the temperature measurement means;
When the package surface temperature before supplying the power is lower than a first temperature as a result of the measurement by the temperature measuring unit, the restart determining unit is configured to supply the power of the package surface temperature after supplying the power. When the rise from the package surface temperature before supply exceeds a predetermined temperature , the semiconductor is restarted.

本発明によれば、半導体の接合部温度が動作保証下限温度よりも低い低温時において、動作保証下限温度に達したことを早く判定して、正常動作開始を早く行える。   According to the present invention, when the semiconductor junction temperature is a low temperature lower than the operation guarantee lower limit temperature, it can be quickly determined that the operation guarantee lower limit temperature has been reached, and the normal operation can be started earlier.

本発明の実施形態1のシステムを示すブロック図である。It is a block diagram which shows the system of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態1の再起動判定部の処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process of the restart determination part of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態2のシステムを示すブロック図である。It is a block diagram which shows the system of Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施形態2の再起動判定部の処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process of the restart determination part of Embodiment 2 of this invention. 半導体接合部温度とパッケージ表面温度の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between semiconductor junction part temperature and package surface temperature.

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

<実施形態1>
図1は本発明の実施形態1の半導体システムを示すブロック図である。
<Embodiment 1>
FIG. 1 is a block diagram showing a semiconductor system according to Embodiment 1 of the present invention.

図1において、101は半導体である。102は半導体101に供給される電源部である。103は半導体101への電源部102の供給を制御するスイッチである。電源部102とスイッチ103で電源供給部を構成している。104は温度測定用の温度検知素子であり、熱電対やサーミスタ、半導体温度センサー等で構成される。105は温度検知素子104からの信号を受けて、測定箇所の温度を測定する温度測定部である。温度検知素子104と温度測定部105で温度測定部を構成している。106は再起動判定部であり、半導体の再起動の可否を、温度測定部105での測定温度を元に判定し、その判定結果に基づいて、所定の制御フローに則ってスイッチ103を制御し、半導体101への電源の供給を制御する。   In FIG. 1, 101 is a semiconductor. A power supply unit 102 is supplied to the semiconductor 101. A switch 103 controls the supply of the power supply unit 102 to the semiconductor 101. The power supply unit 102 and the switch 103 constitute a power supply unit. Reference numeral 104 denotes a temperature detection element for temperature measurement, which includes a thermocouple, a thermistor, a semiconductor temperature sensor, and the like. Reference numeral 105 denotes a temperature measurement unit that receives a signal from the temperature detection element 104 and measures the temperature at the measurement location. The temperature detection unit 104 and the temperature measurement unit 105 constitute a temperature measurement unit. Reference numeral 106 denotes a restart determination unit that determines whether the semiconductor can be restarted based on the temperature measured by the temperature measurement unit 105, and controls the switch 103 according to a predetermined control flow based on the determination result. The power supply to the semiconductor 101 is controlled.

尚、再起動判定部106は、半導体システムの各種構成要素を制御するためのCPU、半導体システムに係る各種プログラムを記憶するROM、ROMから読み出したプログラムを展開して実行するためのROM等で実現される。また、再起動判定部106は、専用のハードウェア、あるいはソフトウェア、あるいはそれらの組み合わせに基づいて実現することもできる。   The restart determination unit 106 is realized by a CPU for controlling various components of the semiconductor system, a ROM for storing various programs related to the semiconductor system, a ROM for developing and executing programs read from the ROM, and the like. Is done. The restart determination unit 106 can also be realized based on dedicated hardware, software, or a combination thereof.

実施形態1の半導体システムの動作について、図2の再起動判定部の再起動フローチャートに従って説明する。尚、実施形態1では、半導体101(あるいはIC)の動作保証温度を−10℃〜+85℃とし、最低動作保証温度を−10℃(第一の温度)としている。また、図中の記号は以下を示している。   The operation of the semiconductor system of the first embodiment will be described according to the restart flowchart of the restart determination unit in FIG. In the first embodiment, the guaranteed operating temperature of the semiconductor 101 (or IC) is −10 ° C. to + 85 ° C., and the guaranteed minimum operating temperature is −10 ° C. (first temperature). Moreover, the symbol in a figure has shown the following.

Tc(℃) :半導体パッケージの表面温度
ΔTc(℃) :半導体に電源が供給されて、接合部温度Tjが上昇したと判断するための温度上昇値
Tc_NoPower(℃/W) :半導体への電源供給前のTc
まず、半導体101に電源を供給する前に半導体101のパッケージ表面温度(以下、Tc)を温度測定部105によって測定する(ステップS201)。Tcが『第一の温度(最低動作保証温度の−10℃)』以上である場合、半導体101の接合部温度(以下、Tj)も同じく−10℃以上であり、半導体101は既に正常に動作できる温度状態にある。よって、再起動判定部106は半導体101に電源を供給するためにスイッチ103をONにして、半導体101に通電する(ステップS202)。これにより、電源部102から半導体101に電源が供給され、半導体101は通常動作を行うことになる(ステップS203)。
Tc (° C.): Surface temperature of the semiconductor package ΔTc (° C.): Temperature rise value for determining that the junction temperature Tj has risen when power is supplied to the semiconductor Tc_NoPower (° C./W): Power supply to the semiconductor Previous Tc
First, before supplying power to the semiconductor 101, the package surface temperature (hereinafter, Tc) of the semiconductor 101 is measured by the temperature measuring unit 105 (step S201). When Tc is equal to or higher than the “first temperature (−10 ° C. of the minimum guaranteed operating temperature)”, the junction temperature (hereinafter referred to as Tj) of the semiconductor 101 is also equal to or higher than −10 ° C., and the semiconductor 101 already operates normally. It is in a temperature state that can be. Therefore, the restart determination unit 106 turns on the switch 103 to supply power to the semiconductor 101 and energizes the semiconductor 101 (step S202). As a result, power is supplied from the power supply unit 102 to the semiconductor 101, and the semiconductor 101 performs normal operation (step S203).

一方、Tcが『第一の温度(最低動作保証温度の−10℃)』よりも低い場合、この電源供給前の半導体101のTcをTc_NoPowerとして一旦保持する(ステップS204)。次に、半導体101に電源を供給するためにスイッチ103をONにして、半導体101に通電する(ステップS205)。電源を供給された半導体101の接合部では電力が消費され、Tjの温度は急激に上昇する。Tjの温度飽和には1秒とかからない。但し、Tcは、接合部と半導体101のパッケージ表面の間の熱伝導率の低いパッケージ材料の伝達時間だけ遅れて徐々に上昇し出す。これついて、図5(B)で説明する。図5(B)のTcのカーブは、以下の関係式に従って上昇する。   On the other hand, when Tc is lower than “first temperature (−10 ° C. of the minimum guaranteed operating temperature)”, Tc of the semiconductor 101 before power supply is temporarily held as Tc_NoPower (step S204). Next, in order to supply power to the semiconductor 101, the switch 103 is turned on to energize the semiconductor 101 (step S205). Power is consumed at the junction of the semiconductor 101 to which power is supplied, and the temperature of Tj rises rapidly. The temperature saturation of Tj takes less than 1 second. However, Tc gradually increases with a delay of the transmission time of the package material having low thermal conductivity between the junction and the package surface of the semiconductor 101. This will be described with reference to FIG. The curve of Tc in FIG. 5B increases according to the following relational expression.

Tc=(T1−T2−P×θjc)(1−exp-kt)+T2
T1(℃) :半導体接合部の飽和温度(ここでは、−2℃)
T2(℃) :半導体周囲温度(ここでは、−30℃)
P(W) :半導体の電力損失(ここでは、0.5W)
θjc(℃/W):半導体パッケージの熱抵抗(30℃/W)
k :熱伝達係数
t :時間
半導体周囲温度−30℃の環境の中で、半導体101に電源を供給する前は、T2=Tj=Tc=−30℃である。P=0.5W、θjc=30℃/Wとしたとき、Pxθjc=15℃となる。また、事前の検討結果から、半導体101に電源を供給することでTjは28℃上昇する(ΔTj=電源の供給前後のTcの飽和値の差より)ことがわかっていることから、T1=−2℃(=T2+ΔTj)となる。即ち、半導体101に電源を供給することで、Tjは動作保証温度より低い−30℃から動作保証温度である−2℃まで1秒も経たずに上昇する。この時点で、半導体101を再起動することで通常動作が行えるわけである。
Tc = (T1-T2-P * [theta] jc) (1-exp- kt ) + T2
T1 (° C.): Saturation temperature of semiconductor junction (here, −2 ° C.)
T2 (° C.): Semiconductor ambient temperature (here, −30 ° C.)
P (W): Semiconductor power loss (here, 0.5 W)
θjc (° C./W): Thermal resistance of semiconductor package (30 ° C./W)
k: heat transfer coefficient
t: Time T2 = Tj = Tc = -30 [deg.] C. before supplying power to the semiconductor 101 in an environment where the semiconductor ambient temperature is -30 [deg.] C. When P = 0.5 W and θjc = 30 ° C./W, Pxθjc = 15 ° C. In addition, it is known from the result of the preliminary examination that Tj increases by 28 ° C. by supplying power to the semiconductor 101 (ΔTj = difference in saturation value of Tc before and after power supply). T1 = − 2 ° C. (= T2 + ΔTj). That is, by supplying power to the semiconductor 101, Tj rises from −30 ° C., which is lower than the guaranteed operating temperature, to −2 ° C., which is the guaranteed operating temperature, in less than one second. At this point, normal operation can be performed by restarting the semiconductor 101.

しかし、従来の方式では、Tc=−25℃(=最低動作保証温度(−10℃)−Pxθjc)になるまでの時間t1だけ待たなければならなかった。この時間は数分から数十分に相当する。この待ち時間を無くし、半導体101の正常動作を少しでも早くするため、Tcが電源供給前の温度(Tc_NoPower)より所定の温度ΔTc上昇した場合(ステップS206でYES)、Tjは最低動作保証温度に達したと判断するようにする。この場合、半導体101の電源を供給し直す(再供給する)ために、スイッチ103を一旦OFFにして、再度ONにする(ステップS207)。つまり、半導体101を再起動する。この後、半導体101はこのまま通常動作を続けることができる(ステップS203)。   However, in the conventional method, it has been necessary to wait for time t1 until Tc = −25 ° C. (= minimum operation guarantee temperature (−10 ° C.) − Pxθjc). This time corresponds to several minutes to several tens of minutes. In order to eliminate this waiting time and to make normal operation of the semiconductor 101 as fast as possible, when Tc rises by a predetermined temperature ΔTc from the temperature before power supply (Tc_NoPower) (YES in step S206), Tj becomes the minimum guaranteed operating temperature. Judge that you have reached. In this case, in order to supply power again to the semiconductor 101 (re-supply), the switch 103 is once turned off and then turned on again (step S207). That is, the semiconductor 101 is restarted. Thereafter, the semiconductor 101 can continue normal operation as it is (step S203).

尚、電源を供給後、Tcにかかわらず半導体を再起動することも考えられるが、半導体が発熱し出したことを確認してから行うようにしている。また、所定の温度ΔTcは定数であり、実施形態1において、2℃に設定している。前述したように発熱したことを確認するためである。別の実施形態として、ΔTcを2℃以下にすることも考えられるが、温度検出のAD変換誤差等を考えると2℃程度が適切な値である。   Although it is conceivable to restart the semiconductor regardless of Tc after supplying the power, it is performed after confirming that the semiconductor has generated heat. The predetermined temperature ΔTc is a constant, and is set to 2 ° C. in the first embodiment. This is to confirm that heat has been generated as described above. As another embodiment, it is conceivable to set ΔTc to 2 ° C. or lower. However, considering an AD conversion error in temperature detection, etc., about 2 ° C. is an appropriate value.

以上説明したように、実施形態1によれば、半導体パッケージの表面温度が電源供給前の温度(Tc_NoPower)より、動作保証温度に達したとみなせる所定の温度ΔTc上昇した場合に、接合部温度Tjが最低動作保証温度に達したと判断するようにする。これにより、半導体パッケージの表面温度が最低動作保証温度に達する前よりも早く、半導体を起動することができる。   As described above, according to the first embodiment, when the surface temperature of the semiconductor package rises from the temperature before power supply (Tc_NoPower) by a predetermined temperature ΔTc that can be regarded as reaching the guaranteed operating temperature, the junction temperature Tj Is determined to have reached the minimum guaranteed operating temperature. Thereby, the semiconductor can be started earlier than before the surface temperature of the semiconductor package reaches the minimum guaranteed operating temperature.

<実施形態2>
図3は実施形態2の半導体システムを示すブロック図である。
<Embodiment 2>
FIG. 3 is a block diagram showing the semiconductor system of the second embodiment.

図3において、101から106は図1と同一の構成要素であるため、その詳細説明は省略する。図3では、図1の構成に加えて、半導体を温めるための外部ヒーター301と、外部ヒーター301の熱を半導体101まで送るためのファン302を備えている。   In FIG. 3, reference numerals 101 to 106 are the same components as those in FIG. 3, in addition to the configuration of FIG. 1, an external heater 301 for heating the semiconductor and a fan 302 for sending the heat of the external heater 301 to the semiconductor 101 are provided.

実施形態2の半導体システムの動作について、図4の再起動判定部の再起動フローチャートに従って説明する。尚、実施形態2では、半導体101(あるいはIC)の動作保証温度を−10℃〜+85℃とし、最低動作保証温度を−10℃(第一の温度)としている。また、図中の記号は以下を示している。   The operation of the semiconductor system of the second embodiment will be described according to the restart flowchart of the restart determination unit in FIG. In the second embodiment, the guaranteed operating temperature of the semiconductor 101 (or IC) is −10 ° C. to + 85 ° C., and the minimum guaranteed operating temperature is −10 ° C. (first temperature). Moreover, the symbol in a figure has shown the following.

Tc(℃) :半導体パッケージの表面温度
ΔTc(℃) :半導体に電源が供給されて、接合部温度Tjが上昇したと判断するための温度上昇値
Tc_NoPower(℃/W) :半導体への電源供給前のTc
ΔTj(℃) :半導体に通電することによるTjでの温度上昇値(例えば、28℃)
P(W) :半導体の電力損失(例えば、0.5W)
θjc(℃/W) :半導体パッケージの熱抵抗(例えば、30℃/W)
Pxθjc(℃) :飽和したTcとTjの温度差
まず、半導体101に電源を供給する前に半導体101のパッケージ表面温度Tcを温度測定部105によって測定する(ステップS401)。Tcが『第一の温度(最低動作保証温度の−10℃)』以上である場合、半導体101の接合部温度Tjも同じく−10℃以上であり、半導体101は既に正常に動作できる温度状態にある。よって、再起動判定部106は半導体101に電源を供給するためにスイッチ103をONにして、半導体101に通電する(ステップS402)。これにより、電源部102から半導体101に電源が供給され、半導体101は通常動作を行うことになる(ステップS403)。
Tc (° C.): Surface temperature of the semiconductor package ΔTc (° C.): Temperature rise value for determining that the junction temperature Tj has risen when power is supplied to the semiconductor Tc_NoPower (° C./W): Power supply to the semiconductor Previous Tc
ΔTj (° C.): Temperature rise value at Tj caused by energizing the semiconductor (for example, 28 ° C.)
P (W): Semiconductor power loss (for example, 0.5 W)
θjc (° C./W): Thermal resistance of semiconductor package (for example, 30 ° C./W)
Pxθjc (° C.): Temperature difference between saturated Tc and Tj First, the temperature measuring unit 105 measures the package surface temperature Tc of the semiconductor 101 before supplying power to the semiconductor 101 (step S401). When Tc is equal to or higher than the “first temperature (−10 ° C. of the minimum guaranteed operating temperature)”, the junction temperature Tj of the semiconductor 101 is also equal to or higher than −10 ° C., and the semiconductor 101 is already in a temperature state where it can operate normally. is there. Therefore, the restart determination unit 106 turns on the switch 103 to supply power to the semiconductor 101 and energizes the semiconductor 101 (step S402). As a result, power is supplied from the power supply unit 102 to the semiconductor 101, and the semiconductor 101 performs normal operation (step S403).

一方、Tcが『第一の温度』よりも低くかつ『第二の温度』よりも高い場合、ステップS404〜ステップS407の動作を実行する。この動作は、図2のフローチャートのステップS204〜ステップS207と同じである。   On the other hand, when Tc is lower than the “first temperature” and higher than the “second temperature”, the operations in steps S404 to S407 are executed. This operation is the same as steps S204 to S207 in the flowchart of FIG.

尚、ここで、第一の温度とは、例えば、最低動作保証温度の−10℃である。   Here, the first temperature is, for example, the minimum guaranteed operating temperature of −10 ° C.

また、第二の温度とは、最低動作保証温度(−10℃)−ΔTj(半導体に電源を供給することで上昇する接合部での温度上昇分=電源の供給前後の半導体表面の飽和温度の差分値(差分温度))である。   The second temperature is the minimum guaranteed operating temperature (−10 ° C.) − ΔTj (the temperature rise at the junction that rises when power is supplied to the semiconductor = the saturation temperature of the semiconductor surface before and after the power is supplied). Difference value (difference temperature)).

Tcが『第二の温度(最低動作保証温度(−10℃)−ΔTj)』以下の場合、半導体101に電源を供給して接合部温度Tjが上昇しても接合部は最低動作保証温度の−10℃に達しない。このときは、外部ヒーター301及びファン302を用いて半導体101の周囲温度を上昇させる必要がある。   When Tc is equal to or less than “second temperature (minimum operation guarantee temperature (−10 ° C.) − ΔTj)”, the junction is kept at the minimum operation guarantee temperature even when the power is supplied to the semiconductor 101 and the junction temperature Tj rises. Does not reach -10 ° C. At this time, it is necessary to increase the ambient temperature of the semiconductor 101 using the external heater 301 and the fan 302.

半導体101に電源を供給した時に接合部温度が最低動作保証温度(−10℃)になる周囲温度は、『第三の温度(最低動作保証温度(−10℃)−ΔTj(28℃)+Pxθjc(15℃))』である。Pxθjcは半導体101の接合部で消費される電力(P)と半導体パッケージの熱抵抗(θjc)の積で算出れる、接合部−半導体パッケージ表面間の飽和温度の差分値(差分温度)である。
The ambient temperature at which the junction temperature reaches the minimum guaranteed operating temperature (−10 ° C.) when power is supplied to the semiconductor 101 is “third temperature (minimum operating guaranteed temperature (−10 ° C.) − ΔTj (28 ° C.) + Pxθjc ( 15 ° C.))]. Pxθjc is a difference value (difference temperature) of the saturation temperature between the junction and the semiconductor package surface, which is calculated by the product of the power (P) consumed at the junction of the semiconductor 101 and the thermal resistance (θjc) of the semiconductor package. .

外部ヒーター301で加熱する場合は、半導体101の外部から温めてTjを上昇させることになるため、Pxθjcの温度差分が加えられた値になる。即ち、外部ヒーター301及びファン302をONにする(ステップS408)。そして、Tcが『第三の温度(最低動作保証温度(−10℃)−ΔTj+Pxθjc)』より高くなった場合(ステップS409でYES)、半導体101に電源を供給する(ステップS410)。電源を供給することで接合部は最低動作保証温度(−10℃)に達することができるため、半導体101はこのまま通常動作を続けることができる。   In the case of heating with the external heater 301, Tj is increased by heating from the outside of the semiconductor 101, so that the temperature difference of Pxθjc is added. That is, the external heater 301 and the fan 302 are turned on (step S408). When Tc becomes higher than “third temperature (minimum operation guaranteed temperature (−10 ° C.) − ΔTj + Pxθjc)” (YES in step S409), power is supplied to the semiconductor 101 (step S410). Since the junction can reach the minimum guaranteed operating temperature (−10 ° C.) by supplying power, the semiconductor 101 can continue normal operation as it is.

この後、Tcが『最低動作保証温度(−10℃)−Pxθjc』に達した場合(ステップS411でYES)、外部ヒーター301及びファン302をOFFにする(ステップS412)。その後、通常動作を続けることになる(ステップS403)。   Thereafter, when Tc reaches “minimum operation guaranteed temperature (−10 ° C.) − Pxθjc” (YES in step S411), the external heater 301 and the fan 302 are turned off (step S412). Thereafter, normal operation is continued (step S403).

尚、所定の温度ΔTcについては実施形態1と同様に2℃に設定している。別の実施形態としてΔTcを2℃以下にすることも考えられるが、温度検出のAD変換誤差を考えると2℃程度が適切な値である。また、ステップS409において、Tcが『第三の温度(最低動作保証温度(−10℃)−ΔTj+Pxθjc)』より高くなった場合、本来であればこのTcの温度によりTjが『最低動作保証温度(−10℃)−ΔTj』に達するまで待つ必要がある。しかしながら、実施形態2では、この時間を組み入れていない。   The predetermined temperature ΔTc is set to 2 ° C. as in the first embodiment. As another embodiment, it is conceivable to set ΔTc to 2 ° C. or less. However, considering an AD conversion error in temperature detection, about 2 ° C. is an appropriate value. In step S409, when Tc becomes higher than “third temperature (minimum operation guaranteed temperature (−10 ° C.) − ΔTj + Pxθjc)”, Tj is originally “minimum operation guaranteed temperature ( −10 ° C.) − ΔTj ”must be reached. However, Embodiment 2 does not incorporate this time.

これは、外部ヒーター301による温度上昇が徐々に行われることを想定しているため、半導体101のパッケージ表面と接合部はほぼ同時に温まっていくとして制御しているためである。外部からの温め方で、半導体101のパッケージ表面と接合部の温まり方に差が出る場合は、この熱の伝達時間だけ待つことになる。この待ち時間はシステムの事前検討において算出しておくことになる。また、ステップS412で、外部ヒーター301をOFFにしたため、周囲温度が低い状態が継続するとTcもいずれ『最低動作保証温度(−10℃)−Pxθjc』を下回ることなる。このときは外部ヒーター301やファン302を再びONにする制御が別途必要になる。   This is because it is assumed that the temperature rise by the external heater 301 is gradually performed, so that the package surface and the bonding portion of the semiconductor 101 are controlled to be heated almost simultaneously. If there is a difference between the package surface of the semiconductor 101 and the method of warming the junction due to external heating, this heat transfer time is waited. This waiting time is calculated in advance examination of the system. In step S412, the external heater 301 is turned off, so that if the ambient temperature continues to be low, Tc will eventually fall below "minimum operation guaranteed temperature (-10 ° C) -Pxθjc". At this time, it is necessary to separately control the external heater 301 and the fan 302 to turn on again.

更に、初めは『第一の温度(最低動作保証温度(−10℃))』以上あった半導体101の接合部温度が、その後、環境温度の変化により『第一の温度(最低動作保証温度(−10℃))』以下になることもありえる。このときは、Tcの温度から事前にこれを検知して外部ヒーター301を別途制御することになる。   Furthermore, the junction temperature of the semiconductor 101 that was initially “first temperature (minimum operation guarantee temperature (−10 ° C.))” is changed to “first temperature (minimum operation guarantee temperature ( −10 ° C.)) ”or less. At this time, this is detected in advance from the temperature of Tc, and the external heater 301 is separately controlled.

実施形態2では半導体を温める外部装置として外部ヒーターとファンを記載したが、これに限定されるものではなく、ペルチェ素子や温水循環、光照射等、半導体を温める外部加熱部であれば何でもよい。   In the second embodiment, an external heater and a fan are described as external devices for heating the semiconductor. However, the present invention is not limited to this, and any external heating unit for heating the semiconductor, such as a Peltier element, hot water circulation, or light irradiation, may be used.

以上、実施形態2では、半導体101の再起動に際しては電源を供給し直す(再供給する)ことで行っているが、場合によっては半導体101が備えるリセット端子へのリセット信号の再供給を制御してもよい。   As described above, in the second embodiment, when the semiconductor 101 is restarted, the power is supplied again (re-supplied). May be.

更に、半導体101の接合部温度Tjの判定のために半導体パッケージ表面温度Tcを測定しているが、これに限定されない。例えば、半導体101の接合部温度Tjと温度相関のとれる電気基板上の場所(位置)の基板温度で有れば半導体パッケージ表面温度Tcに限定されるものではない。例えば、半導体101の直下の電気基板の表面温度がある。また、半導体101の端部から指定された距離離れた位置(例えば、1mm)での電気基板の表面温度であったり、半導体101が実装されている電気基板の真裏(半導体101の裏面)の表面温度でも、事前に温度相関を取れさえすればよい。   Furthermore, although the semiconductor package surface temperature Tc is measured for the determination of the junction temperature Tj of the semiconductor 101, the present invention is not limited to this. For example, the temperature is not limited to the surface temperature Tc of the semiconductor package as long as it is the substrate temperature at a location (position) on the electric substrate that has a temperature correlation with the junction temperature Tj of the semiconductor 101. For example, there is the surface temperature of the electric substrate directly under the semiconductor 101. In addition, the surface temperature of the electric substrate at a position (for example, 1 mm) that is a specified distance away from the end of the semiconductor 101, or the surface directly behind the electric substrate on which the semiconductor 101 is mounted (the back surface of the semiconductor 101) Even for temperature, it is only necessary to obtain a temperature correlation in advance.

また、測定温度が、周りのノイズや温度検出素子の感度の高さ、測定間隔の早さ等によって敏感に変動するときは、測定温度をそのまま判定に使用するのではなく、過去の一定時間の測定値の加算平均を取るなどして平滑化した値を用いるとよい。   In addition, when the measured temperature changes sensitively due to ambient noise, the sensitivity of the temperature detection element, the speed of the measurement interval, etc., the measured temperature is not used as it is for determination, but for a certain period of time in the past. It is recommended to use a value smoothed by taking an average of measured values.

以上説明したように、実施形態2によれば、実施形態1で説明した効果に加えて、環境温度の状況に応じて、外部の外部加熱部(外部ヒーターとファン)を用いて、より早く半導体を起動することが可能となる。   As described above, according to the second embodiment, in addition to the effects described in the first embodiment, an external external heating unit (external heater and fan) can be used faster depending on the environmental temperature. Can be started.

尚、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述しているが、これら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。   Although the present invention has been described in detail based on preferred embodiments thereof, the present invention is not limited to these specific embodiments, and various forms within the scope of the present invention are also included in the present invention. .

また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア(プログラム)を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステムまたは装置に供給し、そのシステムまたは装置のコンピュータ(またはCPUやMPU等)がプログラムを読み出して実行する処理である。   The present invention can also be realized by executing the following processing. That is, software (program) that realizes the functions of the above-described embodiments is supplied to a system or apparatus via a network or various storage media, and a computer (or CPU, MPU, or the like) of the system or apparatus reads the program. It is a process to be executed.

Claims (9)

電気基板と、該電気基板に接合される半導体を備える半導体システムであって、
前記半導体のパッケージ表面温度を測定する温度測定手段と、
前記半導体に電源を供給する電源供給手段と、
前記温度測定手段の測定の結果に基づいて、前記半導体の再起動の可否を判定する再起動判定手段とを備え、
前記再起動判定手段は、前記温度測定手段の測定の結果、前記電源を供給前の前記パッケージ表面温度が第一の温度より低い場合において、前記電源を供給後に、前記パッケージ表面温度の、前記電源を供給前のパッケージ表面温度からの上昇分が所定の温度を超えた場合に半導体を再起動する
ことを特徴とする半導体システム。
A semiconductor system comprising an electrical substrate and a semiconductor bonded to the electrical substrate,
Temperature measuring means for measuring the package surface temperature of the semiconductor;
Power supply means for supplying power to the semiconductor;
Restart determination means for determining whether or not the semiconductor can be restarted based on the measurement result of the temperature measurement means;
Said restart determination means, the result of the measurement of the temperature measuring means, when the package surface temperature before supply is lower than the first temperature to the power supply, after supplying the power, of the package surface temperature, said power supply A semiconductor system characterized in that the semiconductor is restarted when the rise from the package surface temperature before supply exceeds a predetermined temperature.
電気基板と、該電気基板に接合される半導体を備える半導体システムであって、
前記半導体のパッケージ表面温度を測定する温度測定手段と、
前記半導体に電源を供給する電源供給手段と、
前記温度測定手段の測定の結果に基づいて、前記半導体の再起動の可否を判定する再起動判定手段と、
前記半導体を外部から加熱する外部加熱手段とを備え、
前記再起動判定手段は、前記温度測定手段の測定の結果、
前記電源を供給前の前記パッケージ表面温度が第一の温度と第二の温度の間にあるときは、前記電源を供給させて、前記電源を供給後に、前記パッケージ表面温度の、前記電源を供給前のパッケージ表面温度からの上昇分が所定の温度を超えた場合に前記半導体を再起動し、
前記電源を供給前のパッケージ表面温度が前記第二の温度より低いときは、前記外部加熱手段を動作させて、前記パッケージ表面温度が第三の温度より高くなった場合に前記半導体に前記電源を供給させる
ことを特徴とする半導体システム。
A semiconductor system comprising an electrical substrate and a semiconductor bonded to the electrical substrate,
Temperature measuring means for measuring the package surface temperature of the semiconductor;
Power supply means for supplying power to the semiconductor;
Based on the measurement result of the temperature measurement means, a restart determination means for determining whether or not the semiconductor can be restarted;
An external heating means for heating the semiconductor from the outside,
The restart determination means is a result of measurement by the temperature measurement means,
When the package surface temperature before supplying the power is between the first temperature and the second temperature, by supplying the power, supplied after supplying the power, of the package surface temperature, the power supply Restart the semiconductor when the rise from the previous package surface temperature exceeds a predetermined temperature,
When the package surface temperature before supplying the power is lower than said second temperature, said external heating means is operated, the power supply to the semiconductor when the package surface temperature is higher than the third temperature A semiconductor system characterized by being supplied .
前記第一の温度は、前記半導体の最低動作保証温度である
ことを特徴とする請求項1または2に記載の半導体システム。
Wherein the first temperature is a semiconductor system according to claim 1 or 2, wherein the the lowest operating temperature semiconductor.
前記再起動判定手段による前記半導体の再起動は、前記半導体への電源の再供給によって実行される
ことを特徴とする請求項1乃至のいずれか1項に記載の半導体システム。
The semiconductor system according to any one of claims 1 to 3 , wherein the restart of the semiconductor by the restart determination unit is executed by resupply of power to the semiconductor.
前記再起動判定手段による前記半導体の再起動は、前記半導体が備えるリセット端子へのリセット信号の再供給によって実行される
ことを特徴とする請求項1乃至のいずれか1項に記載の半導体システム。
The restart by the semiconductor restart determination means, the semiconductor system according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it is performed by the re-supply of the reset signal to the reset terminal of the semiconductor comprises .
前記温度測定手段は、前記半導体のパッケージ表面温度の測定にかえて、前記半導体と前記電気基板との接合部の温度と相関のとれる、前記電気基板上の指定された位置の基板温度を、前記半導体のパッケージ表面温度として測定する
ことを特徴とする請求項1乃至のいずれか1項に記載の半導体システム。
The temperature measuring means replaces the measurement of the package surface temperature of the semiconductor with the substrate temperature at a specified position on the electric substrate, which is correlated with the temperature of the junction between the semiconductor and the electric substrate, semiconductor system according to any one of claims 1 to 5, characterized in that measuring a semiconductor package surface temperature.
電気基板と、該電気基板に接合される半導体を備える半導体システムを起動するための起動方法であって、
前記半導体のパッケージ表面温度を測定する温度測定工程と、
前記半導体に電源を供給する電源供給工程と、
前記温度測定工程の測定の結果に基づいて、前記半導体の再起動の可否を判定する再起動判定工程とを備え、
前記再起動判定工程は、前記温度測定工程の測定の結果、前記電源を供給前の前記パッケージ表面温度が第一の温度より低い場合において、前記電源を供給後に、前記パッケージ表面温度の、前記電源を供給前のパッケージ表面温度からの上昇分が所定の温度を超えた場合に半導体を再起動する
ことを特徴とする起動方法。
An activation method for activating a semiconductor system comprising an electrical substrate and a semiconductor bonded to the electrical substrate,
A temperature measuring step for measuring the surface temperature of the semiconductor package;
A power supply step for supplying power to the semiconductor;
Based on the measurement result of the temperature measurement step, a restart determination step of determining whether the semiconductor can be restarted, and
The restart determining step, said temperature measuring step results of the measurement of, in case the package surface temperature before supplying the power is lower than the first temperature, after supplying the power, of the package surface temperature, said power supply A start-up method characterized in that the semiconductor is restarted when the rise from the package surface temperature before supply exceeds a predetermined temperature.
電気基板と、該電気基板に接合される半導体を備える半導体システムを起動するための起動方法であって、
前記半導体のパッケージ表面温度を測定する温度測定工程と、
前記半導体に電源を供給する電源供給工程と、
前記温度測定工程の測定の結果に基づいて、前記半導体の再起動の可否を判定する再起動判定工程と、
前記半導体を外部から加熱する外部加熱工程とを備え、
前記再起動判定工程は、前記温度測定工程の測定の結果、
前記電源を供給前の前記パッケージ表面温度が第一の温度と第二の温度の間にあるときは、前記電源を供給させて、前記電源を供給後に、前記パッケージ表面温度の、前記電源を供給前のパッケージ表面温度からの上昇分が所定の温度を超えた場合に前記半導体を再起動し、
前記電源を供給前のパッケージ表面温度が前記第二の温度より低いときは、前記外部加熱工程を動作させて、前記パッケージ表面温度が第三の温度より高くなった場合に前記半導体に前記電源を供給させる
ことを特徴とする起動方法。
An activation method for activating a semiconductor system comprising an electrical substrate and a semiconductor bonded to the electrical substrate,
A temperature measuring step for measuring the surface temperature of the semiconductor package;
A power supply step for supplying power to the semiconductor;
Based on the measurement result of the temperature measurement step, a restart determination step of determining whether the semiconductor can be restarted,
An external heating step of heating the semiconductor from the outside,
The restart determination step is a measurement result of the temperature measurement step,
When the package surface temperature before supplying the power is between the first temperature and the second temperature, by supplying the power, supplied after supplying the power, of the package surface temperature, the power supply Restart the semiconductor when the rise from the previous package surface temperature exceeds a predetermined temperature,
When the package surface temperature before supplying the power is lower than said second temperature, said external heating step is operated, the power supply to the semiconductor when the package surface temperature is higher than the third temperature A start-up method characterized in that a supply is provided .
請求項1乃至のいずれかに記載の半導体システムとしてコンピュータを機能させるためのプログラム。 The program for functioning a computer as a semiconductor system in any one of Claims 1 thru | or 6 .
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