特許 6761650 集積回路装置およびその自己診断方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6761650

(24)【登録日】2020年9月9日

(45)【発行日】2020年9月30日

(54)【発明の名称】集積回路装置およびその自己診断方法

(51)【国際特許分類】

   G01R 31/28 20060101AFI20200917BHJP

   G01R 31/66 20200101ALI20200917BHJP

   H01L 21/822 20060101ALI20200917BHJP

   H01L 27/04 20060101ALI20200917BHJP

【ＦＩ】

   G01R31/28 V

   G01R31/66

   H01L27/04 T

【請求項の数】10

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2016-53248(P2016-53248)

(22)【出願日】2016年3月17日

(65)【公開番号】特開2017-167010(P2017-167010A)

(43)【公開日】2017年9月21日

【審査請求日】2019年2月7日

(73)【特許権者】

【識別番号】000116024

【氏名又は名称】ローム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100083806

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 秀和

(74)【代理人】

【識別番号】100133514

【弁理士】

【氏名又は名称】寺山 啓進

(72)【発明者】

【氏名】大石 裕紀

【審査官】 島▲崎▼ 純一

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０９−０２６４６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００１−５２３３４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−２１８５７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０２−２１６４７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０１０４７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２４２３７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／００１８５５０（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｒ ３１／２８

Ｇ０１Ｒ ３１／６６

Ｈ０１Ｌ ２１／８２２

Ｈ０１Ｌ ２７／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

入出力端子と、
前記入出力端子に接続された内部回路と、
基板上への実装に伴って、前記入出力端子につながる静電容量を検出する静電容量検出回路と
を備え、
前記静電容量検出回路は、前記入出力端子の二端子間の相互容量を検出し、
前記静電容量検出回路は、前記二端子間の前記基板との非接続時における静電容量値を基準値として記憶する記憶部を備え、
前記静電容量検出回路は、検出した前記静電容量に基づいて、前記基板との接続異常を自己診断することを特徴とする集積回路装置。

【請求項2】

入出力端子と、
前記入出力端子に接続された内部回路と、
基板上への実装に伴って、前記入出力端子につながる静電容量を検出する静電容量検出回路と
を備え、
前記静電容量検出回路は、前記入出力端子の二端子間の相互容量を検出し、
前記静電容量検出回路は、前記二端子間の前記基板との非接続時における静電容量値を基準値として設定する設定部を備え、
前記静電容量検出回路は、検出した前記静電容量に基づいて、前記基板との接続異常を自己診断することを特徴とする集積回路装置。

【請求項3】

入出力端子と、
前記入出力端子に接続された内部回路と、
基板上への実装に伴って、前記入出力端子につながる静電容量を検出する静電容量検出回路と
を備え、
前記静電容量検出回路は、前記入出力端子の二端子間の相互容量を検出し、
前記相互容量は、前記基板上の配線パターン群とは異なる層に共用配線を引き回すことによって、前記配線パターン群との間に発生され、
前記静電容量検出回路は、検出した前記静電容量に基づいて、前記基板との接続異常を自己診断することを特徴とする集積回路装置。

【請求項4】

前記静電容量検出回路は、前記入出力端子につながる前記基板の寄生容量を検出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の集積回路装置。

【請求項5】

前記内部回路と前記入出力端子との接続を切り替える第１のスイッチと、
前記静電容量検出回路と前記入出力端子との接続を切り替える第２のスイッチと
をさらに備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の集積回路装置。

【請求項6】

前記静電容量検出回路は、前記入出力端子の前記基板との非接続時における静電容量値を基準値として記憶する記憶部を備えることを特徴とする請求項４に記載の集積回路装置。

【請求項7】

前記静電容量検出回路は、前記入出力端子の前記基板との非接続時における静電容量値を基準値として設定する設定部を備えることを特徴とする請求項４に記載の集積回路装置。

【請求項8】

前記内部回路と前記二端子との接続を切り替える第３および第４のスイッチと、
前記静電容量検出回路と前記二端子との接続を切り替える第５および第６のスイッチと
をさらに備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の集積回路装置。

【請求項9】

前記静電容量検出回路は、
前記二端子の一方の端子からパルス信号を送信する送信回路と、
前記二端子の他方の端子から前記パルス信号を受信する受信回路と
をさらに備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の集積回路装置。

【請求項10】

基板上に実装され、入出力端子中の二端子間の相互容量と前記基板との非接続時における静電容量値を基準値として予め保持するステップと、
内部回路と前記二端子とを接続する第３および第４のスイッチをオフすると共に、静電容量検出回路と前記二端子とを接続する第５および第６のスイッチをオンするステップと、
送信回路により、前記二端子の一方の端子からパルス信号を送信するステップと、
受信回路により、前記相互容量を介して、前記二端子の他方の端子から前記パルス信号を受信するステップと、
受信した前記パルス信号に基づいて前記相互容量を検出し、検出した前記相互容量と予め保持する前記基準値とに基づいて、前記基板との接続異常を自己診断するステップと
を有することを特徴とする集積回路装置の自己診断方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本実施の形態は、集積回路装置およびその自己診断方法に関する。

【背景技術】

【0002】

自動車に搭載されるあらゆる部品のための安全機能（例えば、フェールセーフ、異常検出、安全停止などの機能）の規格が見直されつつある。特に、車載用の機器の多くは、電気的／電子的に制御されており、高性能化・高機能化だけでなく、安全性の確保も重要なニーズとなっている。

【0003】

安全な車載用機器の開発手法や管理方式などを体系的にまとめた国際基準規格ＩＳＯ２６２６２が策定されている（例えば、非特許文献１参照。）。

【0004】

集積回路（ＩＣ：Integrated Circuits）が故障したことを検出するには、通常、ＩＣに自己診断回路を内蔵させることで対応している。すなわち、ＩＣが正常に動作するか否かを、内部の自己診断回路によってチェックするようになっている。

【0005】

しかしながら、振動などによりＩＣおよびＩＣの端子の一部が基板から剥がれたことや剥がれかけているなどの接続異常は、ＩＣ自体の故障ではないため、内蔵する自己診断回路では検出できない。

【0006】

そこで、従来は、被検査対象のＩＣとは別のＩＣを用いて被検査対象のＩＣが正常に動作するか否かをチェックすることによって、故障以外の、端子の剥がれなどの接続異常がないかどうかを診断するようにしていた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】国際公開ＷＯ２０１３／０７３１６１号公報

【特許文献2】特開２０１４−１２２８５３号公報

【非特許文献】

【0008】

【非特許文献1】"ISO 26262-1:2011"、［online］、2011-11-15、International Organization for Standardization、［平成２８年２月１７日検索］、インターネット＜URL：https://www.iso.org/obp/ui/#iso:std:iso:26262:-1:ed-1:v1:en＞

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

本実施の形態は、別の集積回路を用いたりすることなく、端子の剥がれなどの接続異常を簡単に自己診断可能な集積回路装置およびその自己診断方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本実施の形態の一態様によれば、入出力端子と、前記入出力端子に接続された内部回路と、基板上への実装に伴って、前記入出力端子につながる静電容量を検出する静電容量検出回路とを備え、前記静電容量検出回路は、前記入出力端子の二端子間の相互容量を検出し、前記静電容量検出回路は、前記二端子間の前記基板との非接続時における静電容量値を基準値として記憶する記憶部を備え、前記静電容量検出回路は、検出した前記静電容量に基づいて、前記基板との接続異常を自己診断する集積回路装置が提供される。あるいは、前記静電容量検出回路は、前記二端子間の前記基板との非接続時における静電容量値を基準値として設定する設定部を備える。あるいは、前記相互容量は、前記基板上の配線パターン群とは異なる層に共用配線を引き回すことによって、前記配線パターン群との間に発生される。

【0012】

本実施の形態の他の態様によれば、基板上に実装され、入出力端子中の二端子間の相互容量と前記基板との非接続時における静電容量値を基準値として予め保持するステップと、内部回路と前記二端子とを接続する第３および第４のスイッチをオフすると共に、静電容量検出回路と前記二端子とを接続する第５および第６のスイッチをオンするステップと、送信回路により、前記二端子の一方の端子からパルス信号を送信するステップと、受信回路により、前記相互容量を介して、前記二端子の他方の端子から前記パルス信号を受信するステップと、受信した前記パルス信号に基づいて前記相互容量を検出し、検出した前記相互容量と予め保持する前記基準値とに基づいて、前記基板との接続異常を自己診断するステップとを有する集積回路装置の自己診断方法が提供される。

【発明の効果】

【0013】

本実施の形態によれば、別の集積回路を用いたりすることなく、端子の剥がれなどの接続異常を簡単に自己診断可能な集積回路装置およびその自己診断方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】比較例としてＩＣの接続異常を検査する検査システムの模式的ブロック構成図。

【図2】本実施の形態に係る集積回路装置の模式的ブロック構成図。

【図3】第１の実施の形態に係る集積回路装置の正常動作時の模式的ブロック構成図。

【図4】第１の実施の形態に係る集積回路装置の接続異常を示す模式的ブロック構成図。

【図5】第１の実施の形態に係る集積回路装置の自己診断方法の動作説明のための模式的ブロック構成図。

【図6】第１の実施の形態に係る集積回路装置の自己診断方法を示すフローチャート。

【図7】第２の実施の形態に係る集積回路装置の正常動作時の模式的ブロック構成図。

【図8】第２の実施の形態に係る集積回路装置の接続異常を示す模式的ブロック構成図。

【図9】第２の実施の形態に係る集積回路装置の自己診断方法の動作説明のための模式的ブロック構成図。

【図10】第２の実施の形態に係る集積回路装置の自己診断方法を示すフローチャート。

【図11】第２の実施の形態に係る集積回路装置において、接続異常検出のための相互容量の作成例を示す模式的平面パターン構成図。

【図12】図１１のＩ−Ｉ線に沿う模式的断面構造図。

【図13】本実施の形態の変形例に係る集積回路装置の模式的ブロック構成図。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、図面を参照して、実施の形態について説明する。以下の図面の記載において、同一または類似の部分には同一または類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

【0016】

なお、以下に示す実施の形態は、技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この実施の形態は、構成部品の材質、形状、構造、配置などを下記のものに特定するものでない。この実施の形態は、特許請求の範囲内において、種々の変更を加えることができる。

【0017】

(比較例)
まず、比較例としてＩＣの接続異常を検査可能な検査システムについて簡単に説明する。なお、ここで言う接続異常とは、ＩＣの故障以外の、例えば振動などによりＩＣやＩＣのＩ／Ｏ端子の一部が基板上の配線パターンから剥がれたり、剥がれかけているような異常状態を指す。

【0018】

比較例に係る検査システムは、図１に示すように、被検査対象の集積回路（ＩＣＡ）１００とは別の集積回路（ＩＣＢ）２００を用い、ＩＣＡ１００が正常に動作するか否かの動作確認（ＯＰＲ）をＩＣＢ２００が内蔵するＩＣＡ１００用の診断回路２２０によりチェックすることによって、接続異常がないかどうかを診断するものであった。

【0019】

この検査システムの場合、ＩＣＡ１００が内蔵する自己診断回路１２０とは別に、ＩＣＢ２００にもＩＣＡ１００用の診断回路２２０が必要である。しかも、診断回路２２０では、ＩＣＡ１００またはＩＣＢ２００のどっちで接続異常が起きているのかまでは診断できない。

【0020】

［基本構成］
本実施の形態に係るＩＣＡ（被検査対象の集積回路装置）１２の模式的ブロック構成は、図２に示すように表される。

【0021】

本実施の形態に係るＩＣＡ１２は、図２に示すように、基板(図示省略)上に実装されることによって基板回路１０と接続される入出力（Ｉ／Ｏ）端子１６と、Ｉ／Ｏ端子１６に接続された内部回路１４０および検出回路（静電容量検出回路）１６０とを備える。基板回路１０とは、基板や配線の寄生抵抗や寄生容量を機能ブロック化して示すもので、基板自体であっても良い。内部回路１４０は、ＩＣＡ１２が備える本来の機能をブロック化して示すものである。

【0022】

基板としては、例えば、銅箔層とエポキシ樹脂層と銅箔層との接合体からなる、ＣＥＭ３、ＦＲ４、ＦＲ５などのプリント回路基板（ＰＣＢ:Printed Circuit Board）であっても良いし、フレキシブルプリント配線基板（ＦＰＣ：Flexible Printed Circuits）などであっても良い。若しくは、セラミック基板やＤＢＣ（Direct Bonding Copper）基板、ＤＢＡ(Direct Brazed Aluminum）基板、或いはＡＭＢ（Active Metal Brazed，Active Metal Bond）基板などであっても良い。

【0023】

検出回路１６０は、基板回路１０とＩＣＡ１２とが接続されることによって、Ｉ／Ｏ端子１６につながる静電容量Ｃｐを検出する。検出回路１６０は、静電容量Ｃｐを検出できた場合に接続異常なし、例えば振動などによりＩＣＡ１２やＩ／Ｏ端子１６の一部が基板上の配線パターンから剥がれたり、剥がれかけているような異常は発生していないと自己診断する。逆に、静電容量Ｃｐを検出できない場合に、検出回路１６０は、接続異常ありと自己診断する。ここで、Ｉ／Ｏ端子１６につながる静電容量Ｃｐの他方の電極は、図２中では接続先を示していないが、実施形態により接地またはＩＣＡ１２の別のＩ／Ｏに接続される。

【0024】

すなわち、本実施の形態に係る集積回路装置１２は、入出力端子１６と、入出力端子１６に接続された内部回路１４０と、基板１０上への実装に伴って、入出力端子１６につながる静電容量Ｃｐを検出する静電容量検出回路１６０とを備え、静電容量検出回路１６０は、検出した静電容量Ｃｐに基づいて、基板１０との接続異常を自己診断する。

【0025】

なお、ＩＣＡ１２としては、自身（例えば、内部回路１４０）の故障を検出する自己診断回路を内蔵するようにしても良い。また、検出回路１６０の故障を検出する自己診断回路を内蔵するようにしても良い。

【0026】

本実施の形態に係るＩＣＡによれば、別のＩＣを用いたりすることなく、ＩＣＡの基板との接続異常を自己診断できるようになる。したがって、ＩＣＡを特に車載用とした場合においては、高性能化・高機能化と共に、ＩＣＡの接続異常などについても一層の安全性を確保できるようになる。

【0027】

なお、検出回路１６０において、静電容量Ｃｐを検出する方式には、自己容量方式（SELF capacitance方式）と相互容量方式（MUTUAL capacitance方式）の２つがあり、どちらの方式も採用可能である。

【0028】

以下に、自己容量方式によって静電容量Ｃｐを検出する第１の実施の形態と、相互容量方式によって静電容量Ｃｍを検出する第２の実施の形態について詳細に説明する。

【0029】

［第１の実施の形態］
第１の実施の形態に係るＩＣＡ（被検査対象の集積回路装置）１２Ａの正常動作時の模式的ブロック構成は、図３に示すように表される。

【0030】

第１の実施の形態に係るＩＣＡ１２Ａは、図３に示すように、自己容量方式の静電容量検出回路１８０を備えたものであって、それ以外の構成は、図２に示したＩＣＡ１２と実質的に同様であるため、詳しい説明は省略する。また、第１の実施の形態に係るＩＣＡ１２Ａにおいては、便宜上、Ｉ／Ｏ端子１６の個数を１とした場合を例に説明する。

【0031】

自己容量方式の静電容量検出回路１８０は、静電容量Ｃｐとして、Ｉ／Ｏ端子１６につながる基板回路１０の寄生容量を検出するもので、図３に示すように、寄生容量Ｃｐを検出できた場合には、接続異常なしと自己診断する。

【0032】

これに対し、図４に示すように、Ｉ／Ｏ端子１６に基板回路１０の寄生容量Ｃｐが接続されていないと、寄生容量Ｃｐを検出できないため、静電容量検出回路１８０は、接続異常ありと自己診断する。

【0033】

（自己診断方法）
次に、第１の実施の形態に係るＩＣＡ１２Ａにおいて、接続異常を自己診断する際の方法について具体的に説明する。

【0034】

第１の実施の形態に係る集積回路装置の自己診断方法の動作説明のための模式的ブロック構成は、図５に示すように表される。

【0035】

接続異常の自己診断を可能にするため、ＩＣＡ１２Ａは、図５に示すように、内部回路１４０とＩ／Ｏ端子１６との接続を切り替える第１のスイッチ（ＳＷ）２２と、静電容量検出回路１８０とＩ／Ｏ端子１６との接続を切り替える第２のスイッチ（ＳＷ）２４とを、さらに備える。

【0036】

静電容量検出回路１８０は、スイッチ２２・２４を制御するスイッチ制御回路（図示省略）を備える。また、静電容量検出回路１８０は、ＩＣＡ１２Ａの単体でのＩ／Ｏ端子１６に対する容量値Ｃｏを保持する記憶回路（図示省略）を備えるものであっても良い。容量値Ｃｏとは、寄生容量Ｃｐが接続されていない非接続時におけるＩ／Ｏ端子１６の容量値であって、接続異常を自己診断する際の基準値となる。なお、容量値Ｃｏを基準値として設定可能な設定回路（図示省略）を備えるようにしても良い。

【0037】

さらに、静電容量検出回路１８０は、図示していない放電回路と充電回路とを備え、寄生容量Ｃｐ内の電荷を放電させるディスチャージ動作と、寄生容量Ｃｐ内に電荷を充電するチャージ動作とを実行可能となっている。

【0038】

―自己診断方法のフローチャート―
第１の実施の形態に係る集積回路装置の自己診断方法を示すフローチャートは、図６に示すように表される。

【0039】

静電容量検出回路１８０による、ＩＣＡ１２Ａの接続異常の自己診断は、例えば図６のフローチャートに示すように行われる。
（ａ）まず、ステップＳＴ１において、静電容量検出回路１８０は、Ｉ／Ｏ端子１６の非接続時の容量値Ｃ０を保持または設定する。
（ｂ）次いで、ステップＳＴ２において、自己診断中は、第１のスイッチ２２をオフし、第２のスイッチ２４をオンさせて、静電容量検出回路１８０がＩ／Ｏ端子１６に接続されるようにする。
（ｃ）次いで、ステップＳＴ３において、静電容量検出回路１８０は、ディスチャージ動作によって寄生容量Ｃｐ内の電荷を放電させる。
（ｄ）次いで、ステップＳＴ４において、静電容量検出回路１８０は、チャージ動作によって寄生容量Ｃｐ内に電荷を充電させる。
（ｅ）次いで、ステップＳＴ５において、静電容量検出回路１８０は、Ｉ／Ｏ端子１６につながる基板回路１０の寄生容量Ｃｐの電荷量を検出する。そして、ステップＳＴ６において、静電容量検出回路１８０は、検出した寄生容量Ｃｐの電荷量と容量値Ｃ０との差分（Ｃｐ−Ｃ０）が、予め設定される、ある閾値よりも大きい場合に正常（接続異常なし）、小さい場合に接続異常ありと診断する。

【0040】

すなわち、第１の実施の形態に係る集積回路装置１２Ａの自己診断方法は、基板１０上に実装され、入出力端子１６と基板１０の寄生容量Ｃｐとの非接続時における入出力端子１６の静電容量値を基準値Ｃ０として予め保持するステップと、内部回路１４０と入出力端子１６とを接続する第１のスイッチ２２をオフすると共に、静電容量検出回路１８０と入出力端子１６とを接続する第２のスイッチ２４をオンするステップと、寄生容量Ｃｐにおける電荷を放電させるステップと、寄生容量Ｃｐに電荷を充電させるステップと、寄生容量Ｃｐの電荷量を検出し、検出した電荷量と予め保持する基準値Ｃ０とに基づいて、基板１０との接続異常を自己診断するステップとを有する。

【0041】

なお、閾値を複数の異なるレベルとすることにより、ＩＣＡ１２ＡやＩ／Ｏ端子１６の剥がれかけの程度に応じた診断ができるようにしても良い。

【0042】

ここで、Ｉ／Ｏ端子１６が入力専用である場合、寄生容量Ｃｐのチャージ動作およびディスチャージ動作ができないため、静電容量検出回路１８０の検出値が最大値または最小値となる。すなわち、ハイ（Ｈ）レベル信号がＩ／Ｏ端子１６に入力されれば、静電容量検出回路１８０によって検出される電荷量は最大値となり、また、ロウ（Ｌ）レベル信号がＩ／Ｏ端子１６に入力されれば、静電容量検出回路１８０によって検出される電荷量は最小値となる。また、Ｉ／Ｏ端子１６の入力がハイインピーダンス（Ｈｉ−ｚ）ならば、寄生容量Ｃｐとなる。

【0043】

以上のようにして、自己診断が終了すると、静電容量検出回路１８０は、接続異常がなければ第２のスイッチ２４をオフし、第１のスイッチ２２をオンさせて、内部回路１４０がＩ／Ｏ端子１６に接続されるようにする。

【0044】

これに対し、例えば接続異常ありと診断された場合には、補修処理や、より精密な検査が行われる、若しくは廃棄処理されることになる。

【0045】

第１の実施の形態に係るＩＣＡ１２Ａにおいては、別のＩＣを用いたりすることなく、ＩＣＡ１２Ａの基板回路１０との接続異常を自己診断可能となるため、車載用とした場合においても一層の安全性を確保できる。

【0046】

なお、自己容量方式の場合、配線抵抗（Ｒ）や配線容量（Ｃ）の影響を受けやすいため、比較的に小型の集積回路に用いて好適である。

【0047】

［第２の実施の形態］
第２の実施の形態に係るＩＣＡ（被検査対象の集積回路装置）１２Ｂの正常動作時の模式的ブロック構成は、図７に示すように表される。

【0048】

第２の実施の形態に係るＩＣＡ１２Ｂは、図７に示すように、相互容量方式の静電容量検出回路２８０を備えたものであって、Ｉ／Ｏ端子３０・３２間の相互容量Ｃｍに基づいて接続異常を自己診断するように構成されている。それ以外の構成は、図２に示したＩＣＡ１２と実質的に同様であるため、詳しい説明は省略する。また、第２の実施の形態に係るＩＣＡ１２Ｂにおいては、便宜上、Ｉ／Ｏ端子３０・３２の個数を２とした場合を例に説明する。

【0049】

相互容量方式の静電容量検出回路２８０は、静電容量Ｃｍとして、Ｉ／Ｏ端子３０・３２につながる基板回路１０の端子間の相互容量を検出するもので、図７に示すように、相互容量Ｃｍを検出できた場合には、接続異常なしと自己診断する。

【0050】

これに対し、図８に示すように、Ｉ／Ｏ端子３０・３２に基板回路１０の相互容量Ｃｍが接続されていないと、相互容量Ｃｍを検出できないため、静電容量検出回路２８０は、接続異常ありと自己診断する。

【0051】

（自己診断方法）
次に、第２の実施の形態に係るＩＣＡ１２Ｂにおいて、接続異常を自己診断する際の方法について具体的に説明する。

【0052】

第２の実施の形態に係る集積回路装置の自己診断方法の動作説明のための模式的ブロック構成は、図９に示すように表される。

【0053】

接続異常の自己診断を可能にするため、ＩＣＡ１２Ｂは、図９に示すように、内部回路１４０とＩ／Ｏ端子３０・３２との接続を切り替える第３・第４のスイッチ（ＳＷ）２２Ａ・２２Ｂと、静電容量検出回路２８０とＩ／Ｏ端子３０・３２との接続を切り替える第５・第６のスイッチ（ＳＷ）２４Ｔ・２４Ｒとを、さらに備える。

【0054】

また、静電容量検出回路２８０は、スイッチ２２Ａ・２２Ｂ・２４Ｔ・２４Ｒを制御するスイッチ制御回路（図示省略）を備えると共に、所定のパルス信号を送信する送信回路（ＴＸ）３４と、相互容量Ｃｍを介して、送信回路３４からのパルス信号を受信する受信回路（ＲＸ）３６とを備える。送信回路３４は、第５のスイッチ２４Ｔを介してＩ／Ｏ端子３０に接続され、受信回路３６は、第６のスイッチ２４Ｒを介してＩ／Ｏ端子３２に接続されている。

【0055】

また、静電容量検出回路２８０は、ＩＣＡ１２Ｂの単体でのＩ／Ｏ端子３０・３２間に対する容量値Ｃ０を保持する記憶回路（図示省略）を備えるようにしても良い。容量値Ｃ０とは、相互容量Ｃｍが接続されていない非接続時におけるＩ／Ｏ端子３０・３２間の容量値であって、接続異常を自己診断する際の基準値となる。なお、容量値Ｃ０を基準値として設定可能な設定回路（図示省略）を備えるようにしても良い。

【0056】

―自己診断方法のフローチャートー
第２の実施の形態に係る集積回路装置の自己診断方法を示すフローチャートは、図１０に示すように表される。

【0057】

静電容量検出回路２８０による、ＩＣＡ１２Ｂの接続異常の自己診断は、例えば図１０のフローチャートに示すように行われる。
（ａ）まず、ステップＳＴ１１において、静電容量検出回路２８０は、Ｉ／Ｏ端子３０・３２間の非接続時の容量値Ｃ０を保持または設定する。
（ｂ）次いで、ステップＳＴ１２において、自己診断中は、第３・第４のスイッチ２２Ａ・２２Ｂをオフし、第５・第６のスイッチ２４Ｔ・２４Ｒをオンさせて、静電容量検出回路２８０の送信回路３４がＩ／Ｏ端子３０と、受信回路３６がＩ／Ｏ端子３２と、それぞれ接続されるようにする。
（ｃ）次いで、ステップＳＴ１３において、静電容量検出回路２８０は、送信回路３４から所定のパルス信号を送信させる。
（ｄ）次いで、ステップＳＴ１４において、静電容量検出回路２８０は、送信回路３４から送信されたパルス信号を、相互容量Ｃｍを介して、受信回路３６により受信させる。

【0058】

この場合、Ｉ／Ｏ端子３０・３２間に相互容量Ｃｍがあれば、パルス信号は相互容量Ｃｍに応じて変化し、Ｉ／Ｏ端子３０・３２間に相互容量Ｃｍがなければ、パルス信号は変化しない。そこで、静電容量検出回路２８０は、受信回路３６で受信したパルス信号の波形のなまり具合を、送信回路３４より送信されたパルス信号との差分として検出することによって相互容量Ｃｍを検出する。ただし、二端子３０・３２間の距離（ｄ）が離れすぎていると相互容量Ｃｍが小さくなりすぎて検出できなくなるため、十分に配慮する必要がある。

【0059】

なお、二端子３０・３２間の距離（ｄ）は、静電容量（相互容量）Ｃを算出する下記式より求めることができる。

【0060】

Ｃ＝ε・（Ｓ／ｄ）
ただし、εは、基板の誘電率であり、Ｓは、端子３０・３２の面積である。
（ｅ）そして、ステップＳＴ１５において、静電容量検出回路２８０は、検出した相互容量Ｃｍと容量値Ｃｍｏとの差分（Ｃｍ−Ｃｍｏ）が、予め設定される、ある閾値よりも大きい場合に正常（接続異常なし）、小さい場合に接続異常ありと診断する。

【0061】

すなわち、第２の実施の形態に係る集積回路装置１２Ｂの自己診断方法は、基板１０上に実装され、入出力端子中の二端子３０・３２間の相互容量と基板１０との非接続時における静電容量値を基準値Ｃ０として予め保持するステップと、内部回路１４０と二端子３０・３２とを接続する第３および第４のスイッチ２２Ａ・２２Ｂをオフすると共に、静電容量検出回路２８０と二端子３０・３２とを接続する第５および第６のスイッチ２４Ｔ・２４Ｒをオンするステップと、送信回路３４により、二端子３０・３２の一方の端子３０からパルス信号を送信するステップと、受信回路３６により、相互容量Ｃｍを介して、二端子３０・３２の他方の端子３２からパルス信号を受信するステップと、受信したパルス信号に基づいて相互容量Ｃｍを検出し、検出した相互容量Ｃｍと予め保持する基準値Ｃ０とに基づいて、基板１０との接続異常を自己診断するステップとを有する。

【0062】

なお、閾値を複数の異なるレベルとすることにより、ＩＣＡ１２ＢやＩ／Ｏ端子３０・３２の剥がれかけの程度に応じた診断ができるようにしても良い。

【0063】

以上のようにして、自己診断が終了すると、静電容量検出回路２８０は、接続異常がなければ第５・第６のスイッチ２４Ｔ・２４Ｒをオフし、第３・第４のスイッチ２２Ａ・２２Ｂをオンさせて、内部回路１４０がＩ／Ｏ端子３０・３２間に接続されるようにする。

【0064】

これに対し、例えば接続異常ありと診断された場合には、補修処理や、より精密な検査が行われる、若しくは廃棄処理されることになる。

【0065】

ここで、相互容量Ｃｍの作成例について説明する。

【0066】

図１１は、ＱＦＰ（Quad Flat Package）タイプを例にＩＣＡ１２Ｂの模式的平面パターン構成を示す図であり、図１２は、図１１のＩ−Ｉ線に沿う模式的断面構造を示す図である。なお、ＩＣＡ１２ＢのＩ／Ｏ端子３０・３２が接続される基板上の銅箔層などからなるＩ／Ｏ配線パターン群４２₁ ・４２₂ ・４２₃ ・４２₄ に対して共通の共用配線４０を設けることによって、相互容量Ｃｍ１・Ｃｍ２を発生させるようにした場合の例である。

【0067】

相互容量Ｃｍ１・Ｃｍ２は、Ｉ／Ｏ配線パターン群４２₁ ・４２₂ ・４２₃ ・４２₄ とは異なる層、例えば上面にＩＣＡ１２Ｂが実装される基板５０の下面に対して、ＩＣＡ１２Ｂの周囲の直近を囲むように共用配線４０を引き回すことによって、各Ｉ／Ｏ配線パターン群４２₁ ・４２₂ ・４２₃ ・４２₄ のすべてのＩ／Ｏ配線パターンとの間に発生させることができる。

【0068】

なお、相互容量Ｃｍとしては、ＩＣＡ１２Ｂの各方向のＩ／Ｏ配線パターン群４２₁ ・４２₂ ・４２₃ ・４２₄ ごと、または、各Ｉ／Ｏ配線パターン群４２₁ ・４２₂ ・４２₃ ・４２₄ のそれぞれのＩ／Ｏ配線パターンごとに、専用の配線を配置することによって発生させるようにしても良い。

【0069】

ここで、共用配線４０は、送信側および受信側のどちらでも利用できるようにすることによって、汎用性を高くできる。すなわち、共用配線４０を送信側とした場合、Ｉ／Ｏ配線パターン群４２₁ ・４２₂ ・４２₃ ・４２₄ が受信側となる。逆に、共用配線４０を受信側とした場合、Ｉ／Ｏ配線パターン群４２₁ ・４２₂ ・４２₃ ・４２₄ が送信側となる。

【0070】

また、ＩＣＡ１２Ｂは、ＱＦＰタイプに限定されるものではなく、各種タイプの集積回路に適用できる。

【0071】

第２の実施の形態に係るＩＣＡ１２Ｂにおいては、別のＩＣを用いたりすることなく、ＩＣＡ１２Ｂの基板回路１０との接続異常を自己診断可能となるため、車載用とした場合においても一層の安全性を確保できる。

【0072】

なお、相互容量方式は配線抵抗（Ｒ）や配線容量（Ｃ）の影響を受けにくいため、大規模な集積回路に用いて好適である。

【0073】

［本実施の形態の変形例］
本実施の形態の変形例に係るＩＣＡ（被検査対象の集積回路装置）１２Ｃの模式的ブロック構成は、図１３に示すように表される。

【0074】

すなわち、この変形例は、図１３に示すように、ＩＣＡ１２Ｃにおいて、Ｉ／Ｏ端子１６につながる静電破壊防止用のダイオードＤ１・Ｄ２の故障を、自己容量方式の静電容量検出回路１８０によって自己診断できるようにした場合の例である。

【0075】

自己診断時、ＩＣＡ１２Ｃは、例えば、第１のスイッチ２２をオフし、第２のスイッチ２４をオンさせてＩ／Ｏ端子１６に静電容量検出回路１８０が接続された状態において、静電容量検出回路１８０によってＩ／Ｏ端子１６につながる寄生容量Ｃｐを検出する。静電容量検出回路１８０は、寄生容量Ｃｐの容量値に応じて、ダイオードＤ１・Ｄ２の故障を自己診断する。

【0076】

なお、ダイオードＤ１・Ｄ２の故障は、相互容量方式の静電容量検出回路２８０によって、Ｉ／Ｏ端子１６間の相互容量Ｃｍを検出することによっても自己診断可能である。

【0077】

このように、本実施の形態の変形例に係るＩＣＡ１２Ｃによれば、別のＩＣを用いたりすることなく、静電破壊防止用のダイオードＤ１・Ｄ２の故障をも簡単に自己診断可能となるため、車載用とした場合においても一層の安全性を確保できる。

【0078】

以上説明したように、本実施の形態によれば、別の集積回路を用いたりすることなく、端子の剥がれなどの接続異常を簡単に自己診断可能な集積回路装置およびその自己診断方法を提供できる。

【0079】

しかも、ＩＣ内に静電容量検出回路を追加することのみによって接続異常の自己診断が可能となるため、ＩＣの大幅な設計変更などを必要とせずに容易に実現できる。

【0080】

特に、電気的／電子的に制御される車載用の機器への適用においては、高性能化・高機能化だけでなく、安全性の確保も可能となる。

【0081】

[その他の実施の形態]
上記のように、いくつかの実施の形態を記載したが、開示の一部をなす論述および図面は例示的なものであり、各実施の形態を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。このように、本実施の形態は、ここでは記載していない様々な形態などを含む。

【産業上の利用可能性】

【0082】

本実施の形態に係る集積回路装置は、振動や衝撃などを受けやすい車載用ＩＣに適用することができる。また、このような集積回路装置は、車載用ＩＣ以外でも利用可能であり、特に、基板上に実装可能な各種の集積回路に応用することができる。

【符号の説明】

【0083】

１０…基板回路
１２、１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ…集積回路装置（ＩＣＡ）
１６、３０、３２…Ｉ／Ｏ端子
２２、２２Ａ、２２Ｂ、２４、２４Ｔ、２４Ｒ…スイッチ
３４…送信回路
３６…受信回路
４０…共用配線
４２₁ 、４２₂ 、４２₃ 、４２₄ …Ｉ／Ｏ配線パターン群
５０…基板
１４０…内部回路
１６０…検出回路
１８０…静電容量検出回路（自己容量方式）
２８０…静電容量検出回路（相互容量方式）
Ｄ１、Ｄ２…ダイオード
Ｃｐ…寄生容量（静電容量）
Ｃｍ、Ｃｍ１、Ｃｍ２…相互容量（静電容量）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】