集成电路和应用其的电机装置的制作方法

本申请涉及集成电路技术领域，特别涉及集成电路封装技术。

背景技术：

集成电路(ic)设计行业的发展趋势就是要求在更小的引脚数量的ic封装内提供更多的功能供用户选择，这样可以节省空间并减小产品的尺寸。因此，一个ic的引脚预计将被多路复用，具有许多功能。然而，根据一些集成电路制造厂设计产品时的限制，集成电路制造厂声称提供的模拟ip(intellectualpropertycore)的端口被禁止直接硬连线到数字ip的端口，这就导致当已经设计好的集成电路裸片要封装进引脚数量较少的芯片时，就要面临芯片引脚数量不足及模拟端口和数字端口不兼容的问题。

技术实现要素：

鉴于此，有必要提供一种可以让模拟信号和数字信号通过的开关器件，从而能够促成具有复用引脚或复用裸片焊盘的集成电路及具有该集成电路的电机装置。

本发明提供一种集成电路，包括裸片及至少一复用引脚，每一复用引脚上电连有至少两个开关电路，每个开关电路分别连接设于所述裸片上的一相应电路模块，所述开关电路用于控制与其连接的相应电路模块与所述复用引脚之间的连接，并通过下述方式中的一种连接至所述复用引脚：

a.每一开关电路通过一裸片内的金属层路径连接一裸片焊盘，所述裸片焊盘通过一线缆连接所述复用引脚；和

b.每一开关电路分别通过一裸片内的金属层路径共同连接至一复用裸片焊盘，所述复用裸片焊盘通过一线缆连接所述复用引脚。

作为一种优选方案，所述金属层路径位于裸片内的多个结构层，所述线缆为键合线,金线或铜线。

作为一种优选方案，所述裸片包括模拟区及数字区，连接至同一复用引脚的裸片焊盘包括连接至模拟区的电路模块的裸片焊盘及连接至数字区的电路模块的裸片焊盘。

作为一种优选方案，所述集成电路上电之后，在初始化过程中,根据用户配置在寄存器内的设定值或在操作期间根据用户程序配置寄存器内的设定值,来执行导通或截止开关电路的操作。

作为一种优选方案，所述裸片上设有一中央处理器，所述开关电路的导通及截止状态由所述中央处理器透过开关控制电路控制。

作为一种优选方案，所述开关电路均包括正反并联连接的两电子开关及一反相器，所述两电子开关分别为高、低电平有效开关，其中一电子开关的控制端经反相器后与另一电子开关的控制端连接，所述两电子开关相连的节点分别连接相应的电路模块及裸片焊盘。

作为一种优选方案，所述开关电路还包括一缓冲器，所述一电子开关的控制端通过所述缓冲器接收控制所述开关电路导通或截止的控制信号。

作为一种优选方案，同一时刻，连接同一复用引脚的开关电路择一导通。

作为一种优选方案，所述集成电路包括8、16或20个引脚，所述裸片焊盘的数量为44、48或68个焊盘。

作为一种优选方案，所述中央处理器的位宽为8位、16位或高于16位，最高工作频率大于等于80mhz。

本发明还提供一种电机装置，包括如上任一项所述的集成电路及由所述集成电路驱动的电机。

本发明的实施例中，集成电路中根据设计需要可以设置多个复用引脚，在裸片焊盘或复用裸片焊盘与相应电路模块之间设置开关电路，所述开关电路根据集成电路上电之后,在单片机初始化过程中执行用户所配置在寄存器内的设定值，或在操作期间根据用户单片机程序配置寄存器内的设定值来执行导通或截止这些开关电路的程序，这样可以将具有较多数量焊盘的裸片封装于具有较少数量引脚的集成电路中，可以减少引脚数量，并降低引线框架封装的大小与成本。

附图说明

附图中：

图1是本发明一实施例的集成电路的功能方框图。

图2是图1中集成电路的引线框架的示意图。

图3是本发明第一实施例的集成电路中裸片模拟区焊盘及裸片数字区焊盘共用引脚的具体电路图。

图4是本发明第二实施例的集成电路中裸片模拟区焊盘及裸片数字区焊盘共用引脚的具体电路图。

图5是本发明第三实施例的集成电路中通过复用焊盘连接复用引脚的具体电路图。

主要元件符号说明

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

本发明的各种实施方式将参照附图进行说明。可以理解，附图仅为提供参考与说明使用，并非用来对本发明加以限制。附图中显示的尺寸仅仅是为便于清晰描述，而并不限定比例关系或对本发明进行穷尽性的说明，也不是对本发明的范围进行限制。所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。

请参考图1及图2，本发明一实施例的集成电路的示意图。本发明所述的集成电路是指一颗集成电路零件，具体的，可为混合信号单片机。所述集成电路10包括壳体，设于壳体内的半导体裸片(baredie)400(参考图2)、伸出所述壳体的若干引脚(pin)450。所述裸片400上设有多种电路模块，所述电路模块包括中央处理器(cpu)115、内存(ram)130、多次可编程存储器(mtp)120、定时器150、移位器160、pwm输出模块125、比较器180和190、运算放大器195、第一滤波器182、第二滤波器192、模数转换器(adc)170、数字i/o端口模块128，反相器122以及内部rc振荡器300等。在本实施方式中，所述中央处理器115为8位(bit)单片机，所述单片机的工作频率可达到80mhz。较佳的，所述集成电路使用0.15微米的半导体工艺制作，采用该工艺，可获得较高的系统时钟频率，能高达80mhz，而且可使裸片的面积减小到8～9mm²。所述中央处理器115通过总线与所述内存130、多次可编程存储器120、移位器160、定时器150、pwm输出模块125、数字i/o端口模块128，第一滤波器182、第二滤波器192、以及模数转换器170连接。其他实施方式中，所述中央处理器的位宽(数据通路宽度)为8位、16位或高于16位，最高工作频率可以大于等于80mhz。

所述中央处理器115为整个集成电路10的中控中心，所述内存130用于暂时存放所述中央处理器115中的运算数据、以及运行驱动程序等，所述多次可编程存储器120中存储具有所述集成电路10的电子设备如电机装置的配置信息及电机装置运行时的驱动程序等。

所述比较器180、190用于将输入信号与参考值进行比较，然后输出结果，例如逻辑1或逻辑0。所述运算放大器195用于放大输入信号，然后输出放大的信号。所述数字i/o端口模块128有三个功能，第一功能是与外部电路连接用于数据交互,第二功能是用来驱动外设或不借助晶体管来提升驱动电流，第三个功能用于检测来自外设的外部事件。所述比较器180的输出端通过所述第一滤波器182连接所述中央处理器115，较佳的还连接所述pwm输出模块125。所述比较器190的输出端通过所述第二滤波器192连接所述中央处理器115。所述运算放大器195的输出端连接所述模数转换器170。所述模数转换器170包括采样保持电路172及模数转换单元174。所述反相器122，外部晶体谐振器800，电容c1、c2及内部rc振荡器300用以提供时钟信号。所述反相器122连接外部晶体谐振器800，外部晶体谐振器800的两个端子801和802电连接至所述反相器122的两个端子122a和122b以及电容c1及c2。

所述集成电路10为模拟/数字混合信号单片机，并且能够进行高频的数据处理。所述中央处理器(cpu)115、内存(ram)130、多次可编程存储器(mtp)120、定时器150、移位器160、pwm输出模块125、第一滤波器182、第二滤波器192等位于数字区200，所述比较器180、190、运算放大器195、内部rc振荡器300等位于模拟区210。

请一并参考图2，所述裸片400呈矩形，其周缘设有若干裸片焊盘401，所述裸片焊盘401设在所述裸片400的表面。可以理解，其他实施方式中，所述裸片400不限于矩形，也可为其他的形状。所述裸片焊盘401也被称为输入/输出焊盘或者i/o焊盘。一般地，这些裸片焊盘401包含电源焊盘、接地焊盘、以及数据焊盘等。这些裸片焊盘401通过连接线(bondwire，也叫键合线，金线或铜线)440电性耦接至集成电路10的引线框架的相应引脚450。本实施方式中，将与数字区200连接的裸片焊盘称为裸片数字区焊盘，与模拟区210连接的裸片焊盘称为裸片模拟区焊盘。

本发明的实施方式中，能够实现模拟区和数字区共用引脚，现将结合图示举例进行说明。本实施方式中，将同时连接两个或多个裸片焊盘的引脚称为复用引脚。

请一并参考图2及图3，图3中示出两个裸片焊盘及一复用引脚，所述裸片焊盘分别记为411及413，所述复用引脚记为452。在本例中，所述裸片焊盘411为裸片数字区焊盘，所述裸片焊盘413为裸片模拟区焊盘，所述裸片数字区焊盘411通过第一开关电路420连接所述集成电路10的数字区200，如连接所述pwm输出模块125的一端口。所述裸片模拟区焊盘413通过第二开关电路430连接所述集成电路10的模拟区210，如连接所述比较器180的反相输入端。所述裸片数字区焊盘411、裸片模拟区焊盘413分别通过一条连接线440连接所述复用引脚452，所述第一及第二开关电路420、430的导通或截止状态受所述中央处理器115或所述中央处理器115通过一开关控制电路控制。且在同一时刻，所述第一及第二开关电路420、430中只有一条导通，即所述复用引脚452在任何时刻只能传递一个裸片焊盘的信号，以避免搅乱所述集成电路100的运作。

较佳的，所述第一及第二开关电路420、430具有相同的电路结构，均包括正反并联连接的两电子开关及一反相器421，优选的，还包括一缓冲器423。本实施方式中，所述两电子开关分别为一个pmos管q1和一nmos管q2，所述pmos管q1的漏极连接所述nmos管q2的源极，所述pmos管q1的源极连接所述nmos管q2的漏极，所述nmos管q2的栅极通过反相器421连接所述pmos管q1的栅极。所述pmos管q1的漏极及所述nmos管q2的源极的连接节点作为所述开关电路的第一端，所述pmos管q1的源极及所述nmos管q2的漏极的连接节点作为所述开关电路的第二端。所述nmos管q2的栅极还通过所述缓冲器423接收所述中央处理器115输出的控制信号，所述缓冲器423可用于调大电流值。具体的，所述第一开关电路420的第一端连接所述裸片数字区焊盘411，所述第一开关电路420的第二端连接所述pwm输出模块125的一个端口，所述第一开关电路420接收中央处理器115输出的控制信号ctrla。所述第二开关电路430的第一端连接所述裸片模拟区焊盘413，所述第二开关电路430的第二端连接所述比较器180的反相输入端，所述第二开关电路430接收中央处理器115输出的控制信号ctrlb。当所述中央处理器115输出的控制信号为高电平时，所述nmos管q2及pmos管q1导通，所述开关电路导通；当所述中央处理器115输出的控制信号为低电平时，所述nmos管q2及pmos管q1截止，所述开关电路截止。在其他实施例中，所述开关电路可为双向可控开关，例如由igbt、gtr、gto、bjt或单相晶闸管等组成。

集成电路10上电之后,在单片机初始化过程中,根据寄存器内用户配置位(userconfigurationbit)的设定值或在操作期间根据用户单片机程序实时配置寄存器内用户配置位的设定值,从而执行导通或截止相应开关电路的方式来控制所述复用引脚452应和哪个电路模块连接及和哪个电路模块断开。

当所述复用引脚452被配置为传输数字信号即被设置为数字引脚时，所述中央处理器115输出的控制信号ctrla为高电平，所述控制信号ctrlb为低电平。所述第一开关电路420接收高电平的控制信号ctrla，所述nmos管q2及pmos管q1导通，通过导通的开关电路420及所述裸片数字区焊盘411，建立所述复用引脚452与数字区的信号通道。所述第二开关电路430接收低电平的控制信号ctrlb，所述nmos管q2及pmos管q1截止，断开所述复用引脚452与模拟区的信号通道，将数字区和模拟区进行隔离。

同理，当所述复用引脚452被配置为传输模拟信号即被设置为模拟引脚时，所述中央处理器115输出的控制信号ctrla为低电平，所述控制信号ctrlb为高电平。所述第一开关电路420接收低电平的控制信号ctrla，所述nmos管q2及pmos管q1截止，断开所述复用引脚452与数字区的信号通道。所述第二开关电路430接收高电平的控制信号ctrlb，所述nmos管q2及pmos管q1导通，通过导通的第二开关电路430及所述裸片模拟区焊盘413，建立所述复用引脚452与模拟区的信号通道。虽然本实施方式中，所述复用引脚用来传输数据，可以理解，其他实施方式中，所述复用引脚也可以为电源引脚或接地引脚。所述第一及第二开关电路420、430中设置正反并联的电子开关可以使开关电路进行双向的数据传输，即可以输出数据也可以输入数据。一个复用引脚也不限于只连接2个裸片焊盘，还可以连接3个或更多裸片焊盘，同一时刻，连接于同一复用引脚的开关电路只有一个导通。而且，一个集成电路中复用引脚的数量还可以设置多个。

请参考图4，是本发明第二实施例的集成电路中裸片模拟区焊盘及裸片数字区焊盘复用引脚的具体电路图。本实施例中，示出两个裸片数字区焊盘411a、411b，两个裸片模拟区焊盘413a、413b。所述裸片数字区焊盘411a通过第一开关电路420a连接所述集成电路10的数字区，如连接所述数字i/o端口模块128的i/o端口x第jbit128a,所述裸片数字区焊盘411b通过一第三开关电路420b连接所述数字i/o端口模块128的i/o端口y第kbit128b。所述裸片模拟区焊盘413a通过第二开关电路430a连接模拟区，如连接所述反相器122的第一端122a，所述裸片模拟区焊盘413b通过第四开关电路430b连接所述反相器122的第二端122b。所述裸片数字区焊盘411a、裸片模拟区焊盘413a分别通过一连接线440连接一复用引脚452a。所述裸片数字区焊盘411b、裸片模拟区焊盘413b分别通过一连接线440连接一复用引脚452b。所述第一至第四开关电路420a、430a、420b、430b的导通及截止状态分别通过开关控制电路输出的控制信号ctrla、ctrlb、ctrlc、ctrld来控制。当所述复用引脚452a，452b分别连接外部晶体谐振器800的两端801及802时，控制所述第二及第四开关电路430a及430b导通；当所述复用引脚与所述数字i/o端口模块128传输数据时，控制所述第一及第三开关电路420a及420b导通。

请参考图5，是本发明第三实施例的集成电路中通过复用焊盘连接复用引脚的具体电路图。本实施例与第二实施例类似，不同之处在于，本实施方式中，所述第一及第二开关电路420a和430a分别通过裸片内的金属层路径连接至一复用裸片焊盘700，所述复用裸片焊盘700通过一连接线440连接所述复用引脚452a，所述第三及第四开关电路420b和430b分别通过裸片内的金属层路径连接至一复用裸片焊盘710，所述复用裸片焊盘710通过一连接线440连接所述复用引脚452b。本实施例中，没有采用如第二实施例所述的每一开关电路连接一裸片焊盘，每一裸片焊盘再通过一条连接线连接复用引脚的形式，而是在集成电路内部利用ic布线的方式实现一个复用裸片焊盘连接至少两个开关电路，这样一个复用裸片焊盘只需通过一条连接线连接复用引脚，不需要使用多条连接线，减少连接线的使用可以提高集成电路的可靠性，这是因为使用的连接线越多，如果产品最终工作在严重振动的环境，集成电路的可靠性越差。所述金属层路径可以位于裸片内的多个结构层。

本发明的实施例中，集成电路10中根据设计需要可以设置多个复用引脚，在复用引脚被设置为数字引脚或模拟引脚时，选择性的将相应的连接于裸片数字区焊盘或裸片模拟区焊盘的开关电路导通，通过这样的方式，可以将具有较多数量裸片焊盘的裸片封装于具有较少数量引脚的集成电路中，可以减少引脚数量，并降低引线框架(leadfram)封装的大小与成本。本发明实施例中，共用复用引脚的两个或多个裸片焊盘可以设置为彼此相邻，使连接线不交叉，更易于封装，可降低封装难度。根据本发明的实施例，可以将具有例如44、48、68个裸片焊盘的裸片封装入具有例如8、16、20个引脚的集成电路内。

本发明实施例的集成电路可以应用在各种产品如家用电器、医疗设备以及交通工具中。如本发明的实施例的集成电路可以用于驱动所应用设备的电机。电机可为三相无刷直流电机(brushlessdirectcurrentmotor,bldc)或永磁同步电机(permanentmagnetsynchronousmotor,pmsm)，包括定子和可相对定子旋转的转子，定子具有定子铁心及绕设于定子铁心上的定子绕组。定子铁心可由纯铁、铸铁、铸钢、电工钢、硅钢等软磁材料制成。所述电机还可以进一步包括逆变器及用于检测转子磁场的位置传感器，所述位置传感器输出的磁极检测信号传输至所述集成电路的比较器185，所比较器185对磁极检测信号进行处理后经所述第二滤波器192传送至中央处理器115，所述中央处理器115据此控制pwm输出模块125输出的用于驱动电机逆变器中电子开关的驱动信号，以控制电机中电流的换相。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。