JP2008270844A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置技術に関し、特に、電源回路技術に適用して有効な技術に関するものである。 The present invention relates to semiconductor device technology, and more particularly to technology effective when applied to power supply circuit technology.
例えばDC−DCコンバータ(DC to DC converter)回路は、パーソナルコンピュータ、サーバーあるいはゲーム機器等のような電子機器のCPU(Central Processing Unit)を駆動する電源回路として用いられている。本発明者らが検討したDC−DCコンバータ回路の複合パワーMOS・FET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)は、スイッチング用のパワーMOS・FET回路部と、整流用のパワーMOS・FET回路部とを有しており、その各々の回路部は、別々にパッケージングされ、配線基板上に別々に実装されるものである。 For example, a DC-DC converter (DC to DC converter) circuit is used as a power supply circuit that drives a CPU (Central Processing Unit) of an electronic device such as a personal computer, a server, or a game device. The composite power MOS FET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) of the DC-DC converter circuit investigated by the present inventors includes a switching power MOS FET circuit section and a rectifying power MOS FET circuit section. Each circuit part is packaged separately and mounted separately on the wiring board.
このスイッチング用のパワーMOS・FET回路部と、整流用のパワーMOS・FET回路部とを別々にパッケージングする構成については、例えば特開平5−64441号公報(特許文献1参照)に記載がある。この特許文献1には、電圧源と並列にコンデンサの直列体と主スイッチの直列体を有し、かつ、各々の中点をトランスを介して接続するハーフブリッジコンバータを2組設け、この2組のハーフブリッジコンバータにおけるコンデンサの直列体の中点を互いに接続する構成が開示されている。
ところが、上記複合パワーMOS・FET構造においては、以下の課題があることを本発明者は見出した。 However, the present inventors have found that the above-described composite power MOS • FET structure has the following problems.
すなわち、スイッチング用のパワーMOS・FET回路部と、整流用のパワーMOS・FET回路部とが別々にパッケージングされ、それぞれ別々に配線基板に搭載しなければならないので、実装工程の簡略化を阻害する問題がある。 That is, the switching power MOS / FET circuit section and the rectifying power MOS / FET circuit section must be packaged separately and mounted separately on the wiring board, hindering simplification of the mounting process. There is a problem to do.
本発明の目的は、複合パワーMOS・FETを有する半導体装置の実装工程を容易にすることのできる技術を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a technique capable of facilitating the mounting process of a semiconductor device having a composite power MOS • FET.
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。 The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。 Of the inventions disclosed in the present application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.
すなわち、本発明は、スイッチング用のパワー電界効果トランジスタ回路部と、整流用のパワー電界効果トランジスタ回路部とを一緒にパッケージングした構成を備え、前記スイッチング用のパワー電界効果トランジスタ回路部のソースが接続される第1ソース用パターンと、前記整流用のパワー電界効果トランジスタ回路部が搭載される第2パターンとは直線的に接続されないように電気的に分離されているものである。 That is, the present invention comprises a configuration in which a switching power field effect transistor circuit part and a rectifying power field effect transistor circuit part are packaged together, and the source of the switching power field effect transistor circuit part is The first source pattern to be connected and the second pattern on which the rectifying power field effect transistor circuit portion is mounted are electrically separated so as not to be connected linearly.
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。 Among the inventions disclosed in the present application, effects obtained by typical ones will be briefly described as follows.
すなわち、スイッチング用のパワー電界効果トランジスタ回路部と、整流用のパワー電界効果トランジスタ回路部とを一緒にパッケージングしたことにより、複合パワーMOS・FETを有する半導体装置の実装工程を容易にすることが可能となる。 That is, by packaging together the power field effect transistor circuit section for switching and the power field effect transistor circuit section for rectification, the mounting process of the semiconductor device having the composite power MOS-FET can be facilitated. It becomes possible.
本願発明を詳細に説明する前に、本願における用語の意味を説明すると次の通りである。 Before describing the present invention in detail, the meaning of terms in the present application will be described as follows.
以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。 In the following embodiments, when it is necessary for the sake of convenience, the description will be divided into a plurality of sections or embodiments. However, unless otherwise specified, they are not irrelevant to each other. There are some or all of the modifications, details, supplementary explanations, and the like.
また、以下の実施の形態において、要素の数等(個数、数値、量、範囲等を含む)に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。 Further, in the following embodiments, when referring to the number of elements (including the number, numerical value, quantity, range, etc.), especially when clearly indicated and when clearly limited to a specific number in principle, etc. Except, it is not limited to the specific number, and may be more or less than the specific number.
さらに、以下の実施の形態において、その構成要素(要素ステップ等も含む)は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。 Further, in the following embodiments, the constituent elements (including element steps and the like) are not necessarily indispensable unless otherwise specified and apparently essential in principle. Needless to say.
同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。 Similarly, in the following embodiments, when referring to the shapes, positional relationships, etc. of the components, etc., the shapes are substantially the same unless otherwise specified, or otherwise apparent in principle. And the like are included. The same applies to the above numerical values and ranges.
また、本実施の形態を説明するための全図において同一機能を有するものは同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。 Also, components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiments, and the repetitive description thereof is omitted.
また、本実施の形態で用いる図面においては、平面図であっても図面を見易くするためにハッチングを付す場合もある。 In the drawings used in the present embodiment, hatching may be added even in a plan view for easy understanding of the drawings.
また、本実施の形態においては、電界効果トランジスタを代表するMOS・FET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)をMOSと略し、nチャネル型のMOSをnMOSと略す。 In the present embodiment, a MOS OFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) representing a field effect transistor is abbreviated as MOS, and an n-channel MOS is abbreviated as nMOS.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づ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.
(実施の形態1)
本実施の形態1においては、例えばパーソナルコンピュータ、サーバーまたはゲーム機器等のような電子機器のCPU(Central Processing Unit)を駆動するDC−DCコンバータ(DC to DC converter)回路の複合パワーMOS(半導体装置)に本発明の技術思想を適用した場合について説明する。
(Embodiment 1)
In the first embodiment, for example, a composite power MOS (semiconductor device) of a DC-DC converter (DC to DC converter) circuit that drives a CPU (Central Processing Unit) of an electronic device such as a personal computer, a server, or a game device. ) Is applied to the technical idea of the present invention.
図1〜図4は、本実施の形態1の複合パワーMOSQの外観を示している。図1は複合パワーMOSQの平面図、図2は複合パワーMOSQの短辺側の側面図、図3および図4は複合パワーMOSQの長辺側の側面図を示している。 1 to 4 show the appearance of the composite power MOSQ of the first embodiment. 1 is a plan view of the composite power MOSQ, FIG. 2 is a side view of the short side of the composite power MOSQ, and FIGS. 3 and 4 are side views of the long side of the composite power MOSQ.
複合パワーMOSQは、例えばSOP(Small Outline Package)等のような表面実装型のパッケージ構造を有している。複合パワーMOSQのパッケージ構造を構成する封止体1は、例えばエポキシ系樹脂等のようなプラスチック材料からなり、6つの面を有している。すなわち、封止体1は、複合パワーMOSQが実装される配線基板に対向する実装面、その実装面とは反対(裏)側の上面、実装面および上面とは交差する面であって封止体1の長辺側の2つの長側面、さらに実装面、上面、2つの側面と交差する面であって封止体1の短辺側の2つの短側面を有している。この封止体1の内部には、後述する2種類のパワーMOS回路が封止されている。封止体1の長辺の長さL1は、例えば8.65mm程度、短辺の長さL2は、例えば3.95mm程度である。
The composite power MOSQ has a surface mount type package structure such as SOP (Small Outline Package). The sealing
この封止体1における両長側面の各々からは複数のリード2が突出されている。図1〜図4に示すリード2は、アウターリード部に相当する部分である。このリード2は、例えば銅(Cu)またはパラジウム(Pd)等のような金属薄板の表面に金(Au)またはニッケル(Ni)メッキが施されてなり、封止体1から突出するリード2部分の形状は、ガルウィング状に成形されている。本実施の形態1においては、封止体1の両長側面から突出するリード2の中に、通常の幅のリード2aと、幅広のリード2bとが存在している。すなわち、封止体1の一方の長側面(第2面)からは3本の通常のリード2aと2本の幅広のリード2bとが突出され、封止体1の他方の長側面(第1面)からは1本の幅広のリード2bと5本の通常のリード2aとが突出されている。
A plurality of
通常のリード2aは、上記2種類のパワーMOSのソース電極およびゲート電極と電気的に接続されている。一方、幅広のリード2bは、上記2種類のパワーMOSのドレイン電極と電気的に接続されている。図1の上下の幅広のリード2bは、互いに非対称となるような位置関係に配置されている。すなわち、図1の上下の幅広のリード2bは、互いに斜方向となるように配置されている。このような幅広のリード2bを設けることにより、複合パワーMOSQの駆動時に封止体1の内部で発生した熱の放散性を向上させることが可能となっている。一つの封止体1内にパワーMOS回路部が形成された2個の半導体チップを封止すると熱的に問題が生じる場合があるが、本実施の形態1においては、上記のように幅広のリード2bを設けることで、そのような熱による問題を抑制または防止することが可能となっている。すなわち、パワーMOS回路部が形成された2個の半導体チップを1つの封止体1内に有するような半導体装置であってもその動作信頼性を向上させることが可能となる。
The
また、幅広のリード2bにおいて封止体1の内部と外部との境界部であって幅広のリード2bの幅方向中央には、封止体1の内部と外部とに跨るように、幅広のリード2bの厚さ方向に貫通する孔3が形成されている。この幅広のリード2bに孔3を設けたことにより、その孔3に封止体1が食い付き、幅広のリード2bでの封止体1の密着性や接着性を向上させることができるので、幅広のリード2b部分での封止体1の剥離を抑制または防止することが可能となっている。したがって、耐湿性を向上させることができるので、半導体装置の信頼性および寿命を向上させることが可能となる。
Further, in the
このようなリード2の隣接ピッチ(通常のリード2aの隣接ピッチ)Pは、例えば1.27mm程度である。また、通常のリード2aの幅W1は、例えば0.40mm程度である。また、1本の幅広のリード2bの幅W2は、通常のリード2aの2本分の幅と隣接間隔との和である長さL3と等しく、例えば1.67mm程度である。また、複合パワーMOSQの実装高さ(リード2が配線基板のランドに接合される面から封止体1の上面までの高さ)H1は、例えば1.70mm程度である。
The adjacent pitch P of such leads 2 (adjacent pitch of
次に、図5は封止体1を除去して示した複合パワーMOSQの平面図、図6は図5のY1−Y1線の断面図を示している。また、図7は、ワイヤボンディング工程時におけるフレーム押さえの状態を示している。
Next, FIG. 5 is a plan view of the composite power MOSQ shown with the sealing
封止体1の内部には、平面四角形状の2個の半導体チップ(以下、単にチップという)4C1,4C2が封止されている。相対的に小さな左側のチップ(第1半導体チップ)4C1には、複合パワーMOSQのハイ(High:高電位)側のパワーMOS回路部が形成されている。相対的に小さなチップ4C1では寄生容量を低減できるので、高速動作が要求されるハイ側のパワーMOS回路部の動作速度を向上させることが可能となっている。チップ4C1の大きさは、例えば2.1mm×1.7mm程度である。一方、相対的に大きな右側のチップ(第2半導体チップ)4C2には、ロウ(Low:低電位)側のパワーMOS回路部が形成されている。チップ4C2の大きさは、例えば3.9mm×2.0mm程度である。このチップ4C2には、パワーMOSの他に、後述するようにパワーMOSのソースおよびドレイン間に接続されるようなショットキーバリアダイオードが形成されている。なお、このショットキーバリアダイオードは、チップ4C1,4C2とは別のチップに形成し、別にパッケージングしても良い。
Inside the sealing
このチップ4C1,4C2の主面(第1面)には、各々のパワーMOS回路部のゲート引出電極(第1、第2ゲート電極用の外部端子)5G1,5G2およびソース引出電極(第1、第2ソース電極用の外部端子)5S1,5S2がパターニングされている。チップ4C1,4C2のゲート引出電極5G1,5G2は、ソース引出電極5S1,5S2よりも相対的に面積の小さな正方形状のパターンで形成されており、チップ4C1,4C2の角部近傍に配置されている。これらチップ4C1,4C2は、各々のゲート引出電極5G1,5G2が互いに隣り合うように、それぞれチップ搭載部(第1、第2パターン)6a,6bに搭載されている。このように各々のチップ4C1,4C2のゲート引出電極5G1,5G2が隣り合うように配置することにより、各々のゲート引出電極5G1,5G2と後述のパルス幅変調回路との距離を、短くでき、また、ほぼ同じ長さにすることができるので、複合パワーMOSQの動作性能および信頼性を向上させることが可能となる。 On the main surface (first surface) of the chips 4C1 and 4C2, gate lead electrodes (external terminals for the first and second gate electrodes) 5G1 and 5G2 and source lead electrodes (first and second gate electrodes) of the respective power MOS circuit portions are provided. The second source electrode external terminals) 5S1 and 5S2 are patterned. The gate extraction electrodes 5G1 and 5G2 of the chips 4C1 and 4C2 are formed in a square pattern having a relatively smaller area than the source extraction electrodes 5S1 and 5S2, and are arranged in the vicinity of the corners of the chips 4C1 and 4C2. . The chips 4C1 and 4C2 are mounted on the chip mounting portions (first and second patterns) 6a and 6b, respectively, so that the gate extraction electrodes 5G1 and 5G2 are adjacent to each other. Thus, by arranging the gate extraction electrodes 5G1 and 5G2 of the chips 4C1 and 4C2 to be adjacent to each other, the distance between each of the gate extraction electrodes 5G1 and 5G2 and a pulse width modulation circuit described later can be shortened. Since the lengths can be substantially the same, the operation performance and reliability of the composite power MOSQ can be improved.
チップ4C1,4C2のゲート引出電極5G1,5G2は、ボンディングワイヤ(以下、単にワイヤという)7a,7bを通じて、それぞれリードバー部8a,8bと電気的に接続されている。このリードバー部8a,8bは、リード2のインナーリード部の一部分であり、リード2の長手方向に対して交差する方向に延在する帯状のパターンに形成されている。リードバー部(第1ゲート用パターン)8aは、図5の下側の左から2番目に位置する通常のリード2aと一体的に形成され、リードバー部(第2ゲート用パターン)8bは、図5の下側の左から3番目の通常のリード2aと一体的に形成されている。すなわち、ゲート引出電極5G1,5G2は、ボンディングワイヤ(以下、単にワイヤという)7a,7bを通じて、図5の下側の左から2番目および3番目の互いに隣接する通常のリード(第1、第2ゲート用リード)2a,2aと電気的に接続されている。
Gate lead electrodes 5G1 and 5G2 of chips 4C1 and 4C2 are electrically connected to lead
また、チップ4C1の主面のソース引出電極(第1ソース電極用の外部端子)5S1は、複数本のワイヤ7cを通じてリードバー部(第1ソース用パターン)8cと電気的に接続されている。このリードバー部8cは、リード2のインナーリード部の一部分であり、リード2の長手方向に対して交差する方向に延在する帯状のパターンに形成されており、図5の上側における3本の通常のリード(第1ソース用リード)2aと一体的に形成されている。すなわち、チップ4C1のパワーMOS回路部のソース引出電極5S1は、ワイヤ7cを通じて、図5の上側における3本の通常のリード2aと電気的に接続されている。
The source lead electrode (first source electrode external terminal) 5S1 on the main surface of the chip 4C1 is electrically connected to the lead bar portion (first source pattern) 8c through a plurality of
このリードバー部8cは、図5の右側のチップ搭載部6bと回路的に接続しても良い構成部であるが、本実施の形態1においては、これらを分離している。仮に、リードバー部8cとチップ搭載部6bとを直線的に接続すると、リードバー部8cとチップ搭載部6bとを含む直線パターン部分の長さが極めて長くなるために、その部分の平坦精度が低くなる上、チップ4C1,4C2の封止時に応力が増大するため撓みが生じ、封止体1が剥離する問題が生じる場合がある。これに対して、本実施の形態1においては、リードバー部8cと、チップ搭載部6bとを分離したことにより、上記のような問題を回避することができるので、半導体装置の歩留まりおよび信頼性を向上させることが可能となる。
The
また、図5の右側におけるチップ4C2の主面のソース引出電極5S2は、複数本のワイヤ7dを通じてリードバー部(第2ソース用パターン)8d,8eと電気的に接続されている。リードバー部8d,8eは、図5の下側における右から3本の通常のリード(第2ソース用リード)2aと一体的に形成されている。すなわち、チップ4C2のソース引出電極5S2は、ワイヤ7dを通じて、図5の下側における右から3本の通常のリード2aと電気的に接続されている。なお、上記ワイヤ7a〜7dは、例えばアルミニウム(Al)または金(Au)等のような金属からなる。
Further, the source extraction electrode 5S2 on the main surface of the chip 4C2 on the right side of FIG. 5 is electrically connected to the lead bar portions (second source patterns) 8d and 8e through a plurality of
このリードバー部8d,8eは、リード2のインナーリード部の一部分であり、チップ4C2の交差する2辺(第1、第2の辺)に沿って延在する帯状のパターンで形成されている。このような構造とすることにより、チップ4C2のソース引出電極5S2に対してチップ4C2の2辺側からワイヤ7dの接続ができ、ワイヤ7dをより多く接続することができるので、チップ4C2に形成されたロウ側のパワーMOS回路部の電気抵抗を下げることが可能となる。このため、複合パワーMOSQの動作の安定性、信頼性および性能を向上させることが可能となる。このような構造を図5右側のチップ4C2に対して採用しているのは、チップ4C2に形成されたロウ側のパワーMOS回路部では、後述するように、チップ4C1のハイ側のパワーMOS回路部に比べてオンの時間が長く、電流が流れている時間が長いので、オン抵抗を小さくすることが好ましいからである。
The
また、リードバー部8eにおいて封止体1の短辺方向中央にあたる位置からは吊りリード10がリードバー部8eに対して交差する方向に延在されている。この吊りリード10は、リードバー部8eと一体的に形成されている。そして、この吊りリード10とリードバー部8eとが接続された部分の両側には、吊りリード10の延在方向に延びる溝11が形成されている。封止体1の成形後、吊りリード10の切断時にリードバー部8eが吊りリード10に引っ張られる結果、封止体1の剥離やリードバー部8eと封止体1との間に空隙が生じる場合があるが、本実施の形態1においては、溝11を設けたことにより、その溝11に封止体1が食い付き、リードバー部8eをしっかりと固定させることができるので、上記のような問題を抑制または防止することが可能となる。したがって、耐湿性を向上させることができるので、半導体装置の信頼性および寿命を向上させることが可能となる。
In addition, the
一方、チップ4C1,4C2の裏面(第2面)は、各々のパワーMOS回路部のドレイン電極となっている。図5の左側のチップ4C1の裏面、すなわち、ドレイン電極は、導電性を有する接着剤を介してチップ搭載部6aと電気的に接続されている。このチップ搭載部6aは、図5の下側における1本の幅広のリード(第1リード、第1ドレイン用リード)2bと一体的に形成されている。すなわち、チップ4C1のパワーMOS回路部のドレイン電極は、チップ4C1の裏面に接続されたチップ搭載部6aを通じて、図5の下側における幅広のリード2bと電気的に接続されている。また、図5の右側のチップ4C2の裏面、すなわち、ドレイン電極は、導電性を有する接着剤12を介してチップ搭載部6bと電気的に接続されている。このチップ搭載部6bは、図5の上側における2本の幅広のリード(第2リード、第2ドレイン用リード)2bと一体的に形成されている。すなわち、チップ4C2のパワーMOS回路部のドレイン電極は、チップ4C2の裏面に接続されたチップ搭載部6bを通じて、図5の上側における2本の幅広のリード2bと電気的に接続されている。このチップ4C2のドレイン電極が接続された幅広のリード2bは、上記チップ4C1のソース電極が接続された通常のリード2aに隣接して配置されている。これにより、チップ4C2のドレイン電極が接続された幅広のリード2bと、上記チップ4C1のソース電極が接続された通常のリード2aとの接続の容易性を向上させることが可能となる。また、チップ4C2のドレイン電極が接続された幅広のリード2bと、上記チップ4C1のソース電極が接続された通常のリード2aとの双方の接続距離を短くすることができるので、複合パワーMOSQの動作性能を向上させることが可能となる。
On the other hand, the back surfaces (second surfaces) of the chips 4C1 and 4C2 serve as drain electrodes of the respective power MOS circuit portions. The back surface of the left chip 4C1 in FIG. 5, that is, the drain electrode, is electrically connected to the chip mounting portion 6a via a conductive adhesive. The chip mounting portion 6a is integrally formed with one wide lead (first lead, first drain lead) 2b on the lower side of FIG. That is, the drain electrode of the power MOS circuit portion of the chip 4C1 is electrically connected to the
また、本実施の形態1においては、チップ搭載部6a,6bの対向辺に凸部6a1,6b1が形成されている。凸部6a1,6b1は、互いに斜めの方向にずれるように設けられており、チップ搭載部6a,6bは、凸部6a1,6b1が噛み合うような状態で配置されている。この凸部6a1,6b1は、ワイヤボンディング工程時にチップ搭載部6a,6bを押さえ付けられる領域である。すなわち、図7のハッチングを付した押さえ領域Aのように、ワイヤボンディング工程時には、フレームの各部にばたつきが生じないように、リード2が押さえ付けられる他、チップ搭載部6a,6bの対向辺の凸部6a1,6b1が一括して押さえ付けられた状態でワイヤ7a〜7dが接続される。
In the first embodiment, convex portions 6a1 and 6b1 are formed on opposite sides of the
凸部6a1,6b1を噛み合わせるようにしたのは、凸部6a1,6b1を噛み合わせず突き合わせるような状態とすると、封止体1自体を大きくするか、封止体1のサイズをそのままとするならばチップ4C1,4C2のサイズを小さくしなければならないが、凸部6a1,6b1を噛み合わせることで、その問題を生じることなく、ワイヤボンディング工程時にチップ搭載部6a,6bを良好に押さえることが可能となるからである。また、本実施の形態1において、凸部6a1,6b1は、押さえの効果を良好にする観点からワイヤ7c,7dが接続される箇所に近い側に設けられている。すなわち、チップ搭載部6aでは図5および図7の上側に凸部6a1を設け、チップ搭載部6bでは図5および図7の下側に凸部6b1を設けている。さらに、本実施の形態1においては、凸部6b1の長さ(封止体1の短方向の長さ、凸部の幅)L5が、凸部6a1の長さ(封止体1の短方向の長さ、凸部の幅)L4よりも長い。これは、凸部6b1が設けられたチップ搭載部6bの面積の方が、凸部6a1が設けられたチップ搭載部6aの面積よりも大きく、より押さえが必要だからである。
The protrusions 6a1 and 6b1 are engaged with each other because, if the protrusions 6a1 and 6b1 are in contact with each other without being engaged, the sealing
図8は、本実施の形態1の半導体装置の組立工程中(ワイヤボンディング工程後であって、封止工程より前)のフレーム13の要部平面図を示している。1つのフレーム13には、複数の単位フレーム13aが形成されている。各単位フレーム13aは、上記複合パワーMOSQを形成するのに必要な部材で構成されている。この段階では、リード2(2a,2b)はダム片13bを通じて接続されている。ダム片13bは、封止工程後に切断される。吊りリード10は、枠体13cと接続されている。吊りリード10も封止工程後に切断される。
FIG. 8 is a plan view of the main part of the
次に、チップ4C1,4C2に形成されたパワーMOS回路部のデバイス構造例を図9によって説明する。 Next, an example of the device structure of the power MOS circuit portion formed in the chips 4C1 and 4C2 will be described with reference to FIG.
図9は、本実施の形態1のパワーMOS回路部を形成する1つのパワーMOSQvを示している。パワーMOS回路部は、複数のパワーMOSQvによって形成されている。チップ4C1,4C2を構成する半導体基板(以下、基板という)4Sは、半導体層4S1上と、その上に形成されたエピタキシャル層4S2とを有している。半導体層4S1は、例えばn++型のシリコン(Si)単結晶からなる。エピタキシャル層4S2は、例えばn型のシリコン単結晶からなる。このエピタキシャル層4S2には、エピタキシャル層4S2自体で構成されるn型の半導体領域16、その上に形成されたp型の半導体領域17およびその上に形成されたn+型の半導体領域18が設けられている。n型の半導体領域16およびn+型の半導体領域18には、例えばリンまたはヒ素が導入されている。p型の半導体領域17には、例えばホウ素が導入されている。基板4Sの裏面(半導体層4S1の裏面)には、例えばアルミニウム等からなる導体膜15が蒸着法またはスパッタリング法等によって堆積されている。この導体膜15は、上記パワーMOS回路部のドレイン電極(ドレイン用の外部端子)を形成している。
FIG. 9 shows one power MOS Qv forming the power MOS circuit portion of the first embodiment. The power MOS circuit section is formed by a plurality of power MOS Qv. A semiconductor substrate (hereinafter referred to as a substrate) 4S constituting the chips 4C1 and 4C2 has a semiconductor layer 4S1 and an epitaxial layer 4S2 formed thereon. The semiconductor layer 4S1 is made of, for example, n ++ type silicon (Si) single crystal. The epitaxial layer 4S2 is made of, for example, n-type silicon single crystal. The epitaxial layer 4S2 is provided with an n-
パワーMOSQvは、例えばトレンチゲート構造を有するnチャネル型の縦型パワーMOSで形成されている。すなわち、エピタキシャル層4S2の厚さ方向に掘られた溝19内には、その内壁面に形成されたゲート絶縁膜20を介して、パワーMOSQvのゲート電極21が埋め込まれている。このようにトレンチゲート構造を採用したことにより、各パワーMOSQvの微細化が可能となり、チップ4C1,4C2に形成されるパワーMOSQvの集積度を向上させることが可能となっている。ゲート絶縁膜20は、例えば酸化シリコン(SiO2等)からなる。ゲート電極21は、例えば低抵抗ポリシリコンからなり、例えば低抵抗ポリシリコン等からなる導体膜を通じてチップ4C1,4C2の主面のゲート引出電極5G1,5G2と電気的に接続されている。ゲート電極21上には、キャップ用絶縁膜22が堆積されており、ゲート電極21とソース引出電極5S1,5S2との絶縁が図られている。エピタキシャル層4S2の主面上には、例えばPSGからなる層間絶縁膜が堆積されている。
The power MOS Qv is formed of, for example, an n-channel vertical power MOS having a trench gate structure. That is, in the
上記n+型の半導体領域18は、パワーMOSQvのソースを形成する領域であり、チップ4C1,4C2の主面側の上記ソース引出電極5S1,5S2と電気的に接続されている。また、上記n型の半導体領域16および半導体層4S1は、パワーMOSQvのドレインを形成する領域となっている。このようなパワーMOSQvでは、チャネル形成用の半導体領域が、上記n型の半導体領域16とn+型の半導体領域18との間のp型の半導体領域17において、ゲート電極21の側面に対向する部分に形成される。すなわち、このパワーMOSQvは縦型なので、上記チャネル(チャネル形成用の半導体領域の導電型が反転された状態)においてドレイン電流は、エピタキシャル層4S2(p型の半導体領域17)の厚さ方向に沿って(溝19の深さ方向に沿って)流れる。すなわち、ドレイン電極用の導体膜15に流れてきたドレイン電流は、半導体層4S1、n型の半導体領域16、p型の半導体領域17(チャネル)およびn+型の半導体領域18を通じてソース引出電極5S1,5S2に流れるようになっている。このような縦型のパワーMOSQvでは、チャネル長を小さくすることができ、相互コンダクタンスを増大できるので、オン抵抗を小さくすることができる。
The n + -
次に、本実施の形態1の複合パワーMOSQを用いた電源回路の一例を図10によって説明する。 Next, an example of a power supply circuit using the composite power MOSQ of the first embodiment will be described with reference to FIG.
図10は、例えばパーソナルコンピュータ、サーバーあるいはゲーム機器等のような電子機器に使用されているCPUを駆動するためのVRM(Voltage Regulator Module)を示している。ここでは、そのVRMとして、同期整流方式の非絶縁型DC−DCコンバータを例示している。なお、符号GNDは、基準電位を示し、例えば0(零)Vに設定されている。 FIG. 10 shows a VRM (Voltage Regulator Module) for driving a CPU used in an electronic device such as a personal computer, a server, or a game device. Here, as the VRM, a synchronous rectification type non-insulated DC-DC converter is illustrated. Reference sign GND indicates a reference potential, and is set to 0 (zero) V, for example.
この非絶縁型DC−DCコンバータは、パルス幅変調(Pulsewidth modulation)回路PWM、複合パワーMOSQ(上記パワーMOS回路部Q1,Q2、ショットキーバリアダイオードD1)、鉄心入りのコイルLA、電解コンデンサC1等のようなデバイスを有している。これら各デバイスは、配線基板上に実装され、配線基板の配線を通じて電気的に接続されている。 This non-insulated DC-DC converter includes a pulse width modulation circuit PWM, a composite power MOSQ (the power MOS circuit portions Q1 and Q2, the Schottky barrier diode D1), a coil LA including an iron core, an electrolytic capacitor C1, and the like. Have a device like Each of these devices is mounted on a wiring board and electrically connected through wiring on the wiring board.
パルス幅変調回路PWMは、パワーMOS回路部Q1,Q2のゲート電極(ゲート引出電極5G1,5G2)に所定のバイアス電圧を印加することにより、そのパワーMOS回路部Q1,Q2のスイッチオンの幅をコントロールする装置である。なお、このパルス幅変調回路PWMは、パワーMOS回路部Q1,Q2等とは別にパッケージングされている(図10参照)。 The pulse width modulation circuit PWM applies a predetermined bias voltage to the gate electrodes (gate lead electrodes 5G1 and 5G2) of the power MOS circuit portions Q1 and Q2, thereby increasing the switch-on width of the power MOS circuit portions Q1 and Q2. It is a device to control. The pulse width modulation circuit PWM is packaged separately from the power MOS circuit portions Q1, Q2, etc. (see FIG. 10).
複合パワーMOSQにおけるハイ側のパワーMOS回路部Q1は、非絶縁型DC−DCコンバータのメインスイッチであって、非絶縁型DC−DCコンバータの出力(CPUの入力)に電力を供給するコイルLAにエネルギーを蓄えるためのスイッチの機能を有している。このパワーMOS回路部Q1のドレインは、端子TE1と電気的に接続されている。この端子TE1に印加される入力電圧Vinは、例えば5〜10Vまたは12V程度である。また、このパワーMOS回路部Q1のソースは、ロウ側のパワーMOS回路部Q2のドレインと電気的に接続されている。このロウ側のパワーMOS回路部Q2は、非絶縁型DC−DCの整流用のMOSであって、パルス幅変調周波数に同期してMOSの抵抗を低くし整流を行う機能を有している。本実施の形態1においては、このパワーMOS回路部Q2のソースは、基準電位GNDと電気的に接続されている。また、このパワーMOS回路部Q2のソース、ドレイン間には、一般的に順方向電圧降下の少ないショットキーバリアダイオードD1が接続されている。これにより、パワーMOS回路部Q2をオフした際のデットタイムの電圧降下を小さくし、続くパルス波形の立ち上がりを速くすることが可能となっている。ここでは、ショットキーバリアダイオードD1を、パワーMOS回路Q2が形成されたチップ4C2に形成しているが、これとは別のチップに形成し、これを別のパッケージに収容して配線基板上に実装しても良い。 The high-side power MOS circuit portion Q1 in the composite power MOSQ is a main switch of a non-isolated DC-DC converter, and is a coil LA that supplies power to the output (CPU input) of the non-isolated DC-DC converter. It has the function of a switch for storing energy. The drain of the power MOS circuit portion Q1 is electrically connected to the terminal TE1. The input voltage Vin applied to the terminal TE1 is, for example, about 5-10V or 12V. The source of the power MOS circuit part Q1 is electrically connected to the drain of the power MOS circuit part Q2 on the low side. This low-side power MOS circuit portion Q2 is a non-insulated DC-DC rectifying MOS, and has a function of rectifying by lowering the resistance of the MOS in synchronization with the pulse width modulation frequency. In the first embodiment, the source of the power MOS circuit portion Q2 is electrically connected to the reference potential GND. Further, a Schottky barrier diode D1 generally having a small forward voltage drop is connected between the source and drain of the power MOS circuit portion Q2. As a result, the voltage drop of the dead time when the power MOS circuit portion Q2 is turned off can be reduced, and the subsequent rise of the pulse waveform can be accelerated. Here, the Schottky barrier diode D1 is formed on the chip 4C2 on which the power MOS circuit Q2 is formed. However, the Schottky barrier diode D1 is formed on a chip different from this and is housed in another package on the wiring board. May be implemented.
このDC−DCコンバータでは、ハイ側のパワーMOS回路部Q1がオンの時、入力の電源用の端子TE1からコイルLAに電流が流れる。この時、流れる電流値が変化すると、コイルLAには逆起電力が発生する。コンデンサC1には、Vin−VLの電圧が印加されている。次に、ハイ側のパワーMOS回路部Q1をオフする。この時、コイルLAの逆起電圧により電流は基準電位GNDからショットキーバリアダイオードD1を経由して供給され、コンデンサに電荷が蓄えられ負荷であるCPUで消費される。この電流が流れている時、ロウ側のパワーMOS回路部Q2のゲート−ソース間に正の電圧を印加し、パワーMOS回路部Q2をオンすることで、電圧降下を少なくすることができる。出力が下がってきたら再びパワーMOS回路部Q1をオンし、上記動作を繰り返す。パワーMOS回路部Q2には、パワーMOS回路部Q1と逆相の信号を入力する。ここで、パワーMOS回路部Q1,Q2の同時オンによる貫通電流を防ぐため、両方ともオフ期間(デッドタイム)を設けている。 In this DC-DC converter, when the high-side power MOS circuit portion Q1 is on, a current flows from the input power supply terminal TE1 to the coil LA. At this time, when the flowing current value changes, a counter electromotive force is generated in the coil LA. A voltage of Vin−VL is applied to the capacitor C1. Next, the high-side power MOS circuit portion Q1 is turned off. At this time, the current is supplied from the reference potential GND via the Schottky barrier diode D1 by the back electromotive voltage of the coil LA, the electric charge is stored in the capacitor, and is consumed by the CPU as the load. When this current is flowing, a voltage drop can be reduced by applying a positive voltage between the gate and source of the low-side power MOS circuit portion Q2 to turn on the power MOS circuit portion Q2. When the output decreases, the power MOS circuit portion Q1 is turned on again and the above operation is repeated. A signal having a phase opposite to that of the power MOS circuit unit Q1 is input to the power MOS circuit unit Q2. Here, in order to prevent a through current due to the power MOS circuit portions Q1 and Q2 being simultaneously turned on, both are provided with an off period (dead time).
図11および図12は、上記DC−DCコンバータのタイミングチャートを示している。図12は図11よりもDC−DCコンバータの出力電圧が相対的に低くなった場合を示している。符号のTonはハイ側のパワーMOS回路部Q1のオン時のパルス幅、Tはパルス周期を示している。ここで、DC−DCコンバータの出力電圧Voutは、次式で表される。Vout=(Ton/T)Vin、ここで、Ton/Tはハイ側のパワーMOSQ1におけるデューティファクタを示している。 11 and 12 show timing charts of the DC-DC converter. FIG. 12 shows a case where the output voltage of the DC-DC converter is relatively lower than in FIG. The symbol Ton indicates the pulse width when the high-side power MOS circuit portion Q1 is turned on, and T indicates the pulse period. Here, the output voltage Vout of the DC-DC converter is expressed by the following equation. Vout = (Ton / T) Vin, where Ton / T represents the duty factor in the high-side power MOS Q1.
ところで、近年は、出力電圧Vout(すなわち、CPUの入力電圧)の低下が進められている。一方で、入力電圧Vinは変更されず一定である。このため、図12に示すように、出力電圧Voutが低くなると、ハイ側ではパワーMOS回路部Q1のオン時間が極めて短くなる。したがって、ハイ側では、高速に動作することが必要である。このため、ハイ側では、容量を小さくすることが好ましい。本実施の形態1では、上記したようにパワーMOS回路部Q1を相対的に小さなチップ4C1に形成したことにより、容量を小さくでき、高速動作に対応させることが可能となっている。 Incidentally, in recent years, the output voltage Vout (that is, the input voltage of the CPU) has been decreasing. On the other hand, the input voltage Vin is not changed and is constant. For this reason, as shown in FIG. 12, when the output voltage Vout decreases, the ON time of the power MOS circuit portion Q1 becomes extremely short on the high side. Therefore, it is necessary to operate at high speed on the high side. For this reason, it is preferable to reduce the capacity on the high side. In the first embodiment, since the power MOS circuit portion Q1 is formed on the relatively small chip 4C1 as described above, the capacity can be reduced and it is possible to cope with high-speed operation.
一方、上記のように、出力電圧Voutが低くなると、ロウ側では、図12に示すように、パワーMOS回路部Q2のオン時間が長くなる。すなわち、ロウ側では、スイッチング損失等についてあまり気にしなくて良いが、オン時間が長くなるので消費電力を下げる等の観点から、オン抵抗を低くすることが好ましい。本実施の形態では、ロウ側のパワーMOSQ2を、上記のように縦型のMOSで構成したことにより、チャネル長を縮小することができるので、相互コンダクタンスを増大させることができる。すなわち、相互コンダクタンスの逆数がオン抵抗であることからオン抵抗を低減することが可能となっている。 On the other hand, as described above, when the output voltage Vout decreases, the ON time of the power MOS circuit portion Q2 becomes longer on the low side as shown in FIG. In other words, on the low side, it is not necessary to worry about switching loss or the like, but it is preferable to reduce the on-resistance from the viewpoint of reducing the power consumption because the on-time becomes long. In the present embodiment, since the row-side power MOS Q2 is formed of the vertical MOS as described above, the channel length can be reduced, so that the mutual conductance can be increased. That is, the on-resistance can be reduced because the reciprocal of the mutual conductance is the on-resistance.
次に、図13は、上記複合パワーMOSQをプリント配線基板25上に実装した状態を示している。プリント配線基板25は、第1主面とその反対(裏)側の第2主面とを有する板状の配線基板である。プリント配線基板25の第1,第2主面の部品搭載領域には、プリント配線基板25の配線と電子部品のリードとを電気的に接続するためのフットパターン26が形成されている。プリント配線基板25の第1,第2主面のフットパターン26は、プリント配線基板25の厚さ方向に貫通するスルーホールを通じて適宜電気的に接続されている。
Next, FIG. 13 shows a state where the composite power MOSQ is mounted on the printed
複合パワーMOSQは、そのリード2が、プリント配線基板25の第1主面のフットパターン26と半田等を介して接合されることで、プリント配線基板25上に搭載されるとともに、プリント配線基板25の配線と電気的に接続されている。
The composite power MOSQ is mounted on the printed
本実施の形態1においては、ハイ側のパワーMOS回路部が形成されたチップ4C1と、ロウ側のパワーMOS回路部が形成されたチップ4C2とを同じ封止体1内に封止したことにより、別々に封止した場合に比べて、複合パワーMOSQのプリント配線基板25上への実装工程を容易にすることが可能となる。
In the first embodiment, the chip 4C1 in which the high-side power MOS circuit portion is formed and the chip 4C2 in which the low-side power MOS circuit portion is formed are sealed in the
また、本実施の形態1においては、図13の上側に示すように、上記パワーMOS回路部Q1のソース電極と、パワーMOS回路部Q2のドレイン電極とを封止体1の同一の長側面からのリード2として引き出し、かつ、それらリード2を隣接して配置したことにより、これら複数のリード2を、プリント配線基板25の第1主面において封止体1の長辺に沿って直線的に延びる帯状のフットパターン26によって共通接続することができる。これにより、プリント配線基板25において複雑な配線の引き回しを不要とすることが可能となる。また、その共通接続用のフットパターン26の形状を比較的シンプルにでき、インダクタンス成分を低減させることができるので、回路動作の安定性を向上させることが可能となる。
In the first embodiment, as shown in the upper side of FIG. 13, the source electrode of the power MOS circuit portion Q1 and the drain electrode of the power MOS circuit portion Q2 are connected from the same long side surface of the sealing
(実施の形態2)
本実施の形態2においては、ハイ側のパワーMOS回路部のソース電極と、ロウ側のパワーMOS回路部のドレイン電極とを封止体の内部でも電気的に接続した構造について説明する。
(Embodiment 2)
In the second embodiment, a structure in which the source electrode of the high-side power MOS circuit unit and the drain electrode of the low-side power MOS circuit unit are electrically connected also inside the sealing body will be described.
図14は、本実施の形態2の複合パワーMOSQの平面図を示している。図14では、封止体1を破線で示している。本実施の形態2においては、リードバー部8cが、チップ搭載部6bと電気的に接続されている。ただし、リードバー部8cと、チップ搭載部6bとの間には、溝27が介在されており、リードバー部8cとチップ搭載部6bとが直線的に接続されないようになっている。すなわち、図14において、リードバー部8cと、チップ搭載部6bとは、つなぎパターン部28によって電気的に接続されている。つなぎパターン部28は、リードバー部8cの右側端部からリードバー部8cの延在方向に対して交差する方向に沿ってチップ搭載部6bの凸部6b1の角まで延びるように形成されている。このようにしたのは、前記したように、仮に、リードバー部8cとチップ搭載部6bとを直線的に接続すると、リードバー部8cとチップ搭載部6bとを含む直線パターン部分の長さが極めて長くなるために、その部分の平坦精度が低くなる上、チップ4C1,4C2の封止時に応力が増大するため撓みが生じ、封止体1が剥離する問題が生じる場合があるので、それを抑制または防止するためである。
FIG. 14 is a plan view of the composite power MOSQ according to the second embodiment. In FIG. 14, the sealing
本実施の形態2の場合も複合パワーMOSQの実装時には、前記図13に示したように、パワーMOSQ1のソース用のリード2と、パワーMOSQ2のドレイン用のリード2とを共通のフットパターン26で電気的に接続する。本実施の形態2においては、パワーMOSQ1のソース用のリード2と、パワーMOSQ2のドレイン用のリード2とを、封止体1の内部と外部との両方で電気的に接続することにより、インダクタンス成分をさらに低減させることができるので、回路動作の安定性をさらに向上させることが可能となっている。
Also in the case of the second embodiment, when the composite power MOSQ is mounted, the source lead 2 of the power MOSQ1 and the
図15は、本実施の形態2の場合におけるワイヤボンディング工程時のフレーム押さえの状態を示している。本実施の形態2では、相対的に大きなチップ搭載部6bは凸部6b1およびパターン部28によって押さえ付けられているが、相対的に小さなチップ搭載部6aは押さえ付けられていない状態が例示されている。
FIG. 15 shows the state of the frame pressing during the wire bonding step in the case of the second embodiment. In the second embodiment, the relatively large
(実施の形態3)
本実施の形態3においては、ワイヤボンディング工程時のフレーム押さえ部の変形例を説明する。
(Embodiment 3)
In the third embodiment, a modified example of the frame pressing portion during the wire bonding process will be described.
図16は、チップ搭載部6a,6bの平面図を示している。ここでは、チップ搭載部6aの凸部6a1の長さL6と、チップ搭載部6bの凸部6b1の長さL7とが等しい場合を例示している。
FIG. 16 is a plan view of the
また、図17は、チップ搭載部6a,6bの他の例の平面図を示している。相対的に大きなチップ搭載部6bには凸部6b1が形成されているが、相対的に小さなチップ搭載部6aには凸部が設けられていない。すなわち、ワイヤボンディング工程に際して、相対的に大きなチップ搭載部6bは、凸部6b1が押さえ付けられることによって押さえ付けられているが、相対的に小さなチップ搭載部6aは押さえ付け領域Aが重ならないので押さえ付けられていない。
FIG. 17 shows a plan view of another example of the
また、図18は、チップ搭載部6a,6bのさらに他の例の平面図を示している。ここでは、チップ搭載部6a,6bの各々に複数の凸部6a1,6b1が形成されている。そして、チップ搭載部6a,6bは、その複数の凸部6a1,6b1が噛み合うように配置されている。また、チップ搭載部6bにおいては、ワイヤの接続位置に近い一方の凸部6b1の長さL8が、他方の凸部6b1の長さL9よりも長くなっている。
FIG. 18 is a plan view of still another example of the
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発
明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることは言うまでもない。
As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.
例えば前記実施の形態1〜3においては、ハイ側のパワーMOS回路部のパワーMOSを縦型のMOSで構成した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えばハイ側のパワーMOS回路部のパワーMOSを横型のMOSで構成しても良い。横型のMOSでは、ゲート電極とドレインとの距離を縦型のMOSの場合よりも大きくとれるので、ゲート−ドレイン間の寄生容量を小さくすることができる。これにより、パワーMOSのスイッチング損失およびドライブ損失を低減できる。したがって、ハイ側のパワーMOS回路部の高速動作に対応できる。 For example, in the first to third embodiments, the case where the power MOS of the high-side power MOS circuit unit is configured by a vertical MOS has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, the high-side power MOS The power MOS of the circuit unit may be a lateral MOS. In the lateral MOS, the distance between the gate electrode and the drain can be made larger than that in the vertical MOS, so that the parasitic capacitance between the gate and the drain can be reduced. Thereby, the switching loss and drive loss of the power MOS can be reduced. Therefore, it is possible to cope with the high-speed operation of the high-side power MOS circuit portion.
以上の説明では主として本発明者によってなされた発明をその背景となった利用分野であるCPU駆動用の電源回路に適用した場合について説明したが、それに限定されるものではなく、例えば他の回路の駆動用の電源回路にも適用できる。 In the above description, the case where the invention made mainly by the present inventor is applied to the power supply circuit for driving the CPU, which is the field of use as the background, has been described. However, the present invention is not limited to this. It can also be applied to a driving power supply circuit.
本発明は、半導体装置の製造業に適用できる。 The present invention can be applied to the semiconductor device manufacturing industry.
1 封止体
2 リード
2a リード
2b リード
3 孔
4C1 半導体チップ(第1半導体チップ)
4C2 半導体チップ(第2半導体チップ)
4S 半導体基板
4S1 半導体層
4S2 エピタキシャル層
5G1 ゲート引出電極(第1ゲート電極用の外部端子)
5G2 ゲート引出電極(第2ゲート電極用の外部端子)
5S1 ソース引出電極(第1ソース電極用の外部端子)
5S2 ソース引出電極(第2ソース電極用の外部端子)
6a チップ搭載部(第1パターン)
6b チップ搭載部(第2パターン)
6a1,6b1 凸部
7a〜7d ボンディングワイヤ
8a リードバー部(第1ゲート用パターン)
8b リードバー部(第2ゲート用パターン)
8c リードバー部(第1ソース用パターン)
8d リードバー部(第2ソース用パターン)
8e リードバー部(第2ソース用パターン)
10 吊りリード
11 溝
12 接着剤
13 フレーム
13a 単位フレーム
13b ダム片
15 導体膜
16 n型の半導体領域
17 p型の半導体領域
18 n+型の半導体領域
19 溝
20 ゲート絶縁膜
21 ゲート電極
22 キャップ用絶縁膜
25 プリント配線基板
26 フットパターン
27 溝
28 パターン部
Q 複合パワーMOS・FET
Qv パワーMOS・FET
Q1,Q2 パワーMOS・FET回路部
D1 ショットキーバリアダイオード
LA コイル
C1 電解コンデンサ
DESCRIPTION OF
4C2 semiconductor chip (second semiconductor chip)
4S Semiconductor substrate 4S1 Semiconductor layer 4S2 Epitaxial layer 5G1 Gate extraction electrode (external terminal for first gate electrode)
5G2 gate lead electrode (external terminal for second gate electrode)
5S1 Source extraction electrode (external terminal for first source electrode)
5S2 Source extraction electrode (external terminal for second source electrode)
6a Chip mounting part (first pattern)
6b Chip mounting part (second pattern)
6a1, 6b1 Protrusions 7a to
8b Lead bar (second gate pattern)
8c Lead bar part (first source pattern)
8d Lead bar part (second source pattern)
8e Lead bar (second source pattern)
10
Qv Power MOS FET
Q1, Q2 Power MOS / FET circuit part D1 Schottky barrier diode LA Coil C1 Electrolytic capacitor
Claims (8)
前記第1半導体チップとは別の半導体チップであって、第2電界効果トランジスタを有する第2半導体チップ、前記第2半導体チップの第1面に形成された第2ゲート電極用の外部端子および第2ソース電極用の外部端子、前記第2半導体チップの第1面の反対側の第2面に形成された第2ドレイン電極、前記第2半導体チップの第2ドレイン電極が接続された状態で前記第2半導体チップを搭載する第2パターン、前記第2パターンの近傍に前記第2パターンとは分離されて配置され、前記第2ゲート電極用の外部端子にボンディングワイヤを通じて電気的に接続された第2ゲート用パターン、前記第2パターンの近傍に前記第2パターンとは分離されて配置され、前記第2ソース電極用の外部端子にボンディングワイヤを通じて電気的に接続された第2ソース用パターン、
前記第1、第2半導体チップ、前記第1、第2パターン、前記第1、第2ゲート用パターン、前記第1、第2ソース用パターンおよびボンディングワイヤを封止する封止体、
前記第1パターンと一体的に形成され、前記封止体の第1面から突出する第1ドレイン用リード、前記第1ゲート用パターンと一体的に形成され、前記封止体の第1面から突出する第1ゲート用リード、前記第1ソース用パターンと一体的に形成され、前記封止体の第1面とは反対側の第2面から突出する第1ソース用リード、
前記第2パターンと一体的に形成され、前記封止体の第2面から突出する第2ドレイン用リード、前記第2ゲート用パターンと一体的に形成され、前記封止体の第1面から突出する第2ゲート用リード、前記第2ソース用パターンと一体的に形成され、前記封止体の第1面から突出する第2ソース用リードを備え、
前記第1ソース用パターンは、前記第2パターンと直線的に接続されないように電気的に分離されており、
前記第1電界効果トランジスタが電源回路を構成する高電位側のパワーMOS・FETであり、前記第2電界効果トランジスタが電源回路を構成する低電位側のパワーMOS・FETであることを特徴とする半導体装置。 A first semiconductor chip having a first field effect transistor; an external terminal for a first gate electrode and an external terminal for a first source electrode formed on a first surface of the first semiconductor chip; and a first of the first semiconductor chip. A first drain electrode formed on a second surface opposite to the first surface; a first pattern on which the first semiconductor chip is mounted in a state where the first drain electrode of the first semiconductor chip is connected; and the first pattern Near the first pattern, the first gate pattern being disposed separately from the first pattern and electrically connected to the external terminal for the first gate electrode through a bonding wire, and the first pattern near the first pattern. A first source pattern disposed separately from the pattern and electrically connected to the external terminal for the first source electrode through a bonding wire;
A second semiconductor chip having a second field effect transistor, an external terminal for a second gate electrode formed on a first surface of the second semiconductor chip, and a second semiconductor chip different from the first semiconductor chip; The external terminal for two source electrodes, the second drain electrode formed on the second surface opposite to the first surface of the second semiconductor chip, and the second drain electrode of the second semiconductor chip connected to each other A second pattern on which a second semiconductor chip is mounted; a second pattern which is arranged in the vicinity of the second pattern and separated from the second pattern, and is electrically connected to an external terminal for the second gate electrode through a bonding wire. 2 gate pattern, arranged in the vicinity of the second pattern, separated from the second pattern, and electrically connected to the external terminal for the second source electrode through a bonding wire For the second source patterns continue,
A sealing body for sealing the first and second semiconductor chips, the first and second patterns, the first and second gate patterns, the first and second source patterns, and the bonding wires;
A first drain lead formed integrally with the first pattern and protruding from the first surface of the encapsulant, and formed integrally with the first gate pattern and from the first surface of the encapsulant. A first lead for gate projecting, a first source lead formed integrally with the first source pattern and projecting from a second surface opposite to the first surface of the sealing body,
A second drain lead formed integrally with the second pattern and projecting from the second surface of the encapsulant; and formed integrally with the second gate pattern; from the first surface of the encapsulant. A projecting second gate lead and a second source lead formed integrally with the second source pattern and projecting from the first surface of the encapsulant;
The first source pattern is electrically separated so as not to be linearly connected to the second pattern,
The first field effect transistor is a high-potential side power MOS • FET constituting a power supply circuit, and the second field effect transistor is a low-potential side power MOS • FET constituting a power supply circuit. Semiconductor device.
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