JP2012085530A - Semiconductor device and dc-dc converter - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device and a DC-DC converter capable of achieving a high switching frequency.SOLUTION: The semiconductor device comprises: a semiconductor substrate mounting region; and a semiconductor substrate including a power-supply terminal and an earth terminal provided on the side of a first side and a DC-DC converter control circuit. The earth terminal is connected to the semiconductor substrate mounting region, and a wiring line connected to the power-supply terminal is the smallest in length among a plurality of wiring lines connected to the semiconductor substrate, except for a wiring line connected to the earth terminal.

Description

本発明は、半導体装置及びＤＣ−ＤＣコンバータに関する。   The present invention relates to a semiconductor device and a DC-DC converter.

例えば、ＤＣ−ＤＣコンバータ等のスイッチ素子を含むスイッチング回路においては、負荷変動に対する高速応答性が要求されており、スイッチング周波数が高周波化してきている。また、出力電流の大電流化にともない、インダクタを駆動するスイッチ素子の寄生容量が増加している。
このようなスイッチング回路では、出力電流や出力電圧が変化する立ち上がり及び立ち下がりの両エッジでリンギングが発生する傾向にある。従って、利用できるスイッチング周波数はこのリンギングが収束する時間に制限されるため、寄生容量、配線などの寄生インダクタンスに制限されることになる。 For example, in a switching circuit including a switching element such as a DC-DC converter, high-speed response to a load change is required, and the switching frequency is increased. Further, as the output current increases, the parasitic capacitance of the switch element that drives the inductor increases.
In such a switching circuit, ringing tends to occur at both rising and falling edges where the output current and output voltage change. Therefore, since the switching frequency that can be used is limited to the time when this ringing converges, it is limited to parasitic inductance such as parasitic capacitance and wiring.

一般的には、このようなスイッチング回路を配した半導体チップは、リードフレームにマウントして実装され、チップサイズに関わらず、この半導体チップはリードフレームの中央にマウントされている。また基板面積を小さくするために、複数の半導体チップを基板上に積み重ねるように搭載したチップ積層型半導体装置も知られている。この半導体装置では、第１及び第２の半導体チップを基板上に積層する場合に、第１の半導体チップは、その仮想中心軸を基板の中心からオフセットして配置されているものである（例えば、特許文献１参照）。   Generally, a semiconductor chip provided with such a switching circuit is mounted and mounted on a lead frame, and this semiconductor chip is mounted at the center of the lead frame regardless of the chip size. In order to reduce the substrate area, a chip stacked type semiconductor device in which a plurality of semiconductor chips are stacked on the substrate is also known. In this semiconductor device, when the first and second semiconductor chips are stacked on the substrate, the first semiconductor chip is arranged with its virtual central axis offset from the center of the substrate (for example, , See Patent Document 1).

特開２００５−２６５６４号公報JP 2005-26564 A

しかしながら、上述したような実装構造では、寄生インダクタンスなどを低減することは困難であり、利用できるスイッチング周波数を広くするには限界がある。そこで、本発明では、より広いスイッチング周波数の実現が可能な半導体装置及びＤＣ−ＤＣコンバータを提供する。   However, in the mounting structure as described above, it is difficult to reduce parasitic inductance and the like, and there is a limit to widening the usable switching frequency. Therefore, the present invention provides a semiconductor device and a DC-DC converter capable of realizing a wider switching frequency.

本発明の一態様によれば、半導体基板搭載部と、第１の辺側に設けられた電源端子及び接地端子を有し、ＤＣ−ＤＣコンバータ制御回路を含む半導体基板と、を備え、前記接地端子は、前記半導体基板搭載部に接続され、前記電源端子に接続される配線が、前記接地端子に接続される配線を除いて、前記半導体基板に接続される配線の内で最も短かくなるようにした半導体装置が提供される。   According to one aspect of the present invention, a semiconductor substrate mounting portion and a semiconductor substrate having a power supply terminal and a ground terminal provided on the first side and including a DC-DC converter control circuit are provided, and the ground The terminal is connected to the semiconductor substrate mounting portion, and the wiring connected to the power supply terminal is the shortest of the wirings connected to the semiconductor substrate except for the wiring connected to the ground terminal. A semiconductor device is provided.

また、本発明の他の一態様によれば、上記の半導体装置と、前記ＤＣ−ＤＣコンバータ制御回路の出力に接続された第１のインダクタと、前記第１のインダクタと接地との間に接続された第１のキャパシタと、を備えたことを特徴とするＤＣ−ＤＣコンバータが提供される。   According to another aspect of the present invention, the semiconductor device, a first inductor connected to an output of the DC-DC converter control circuit, and a connection between the first inductor and ground. A DC-DC converter is provided.

本発明によれば、広いスイッチング周波数の実現が可能な半導体装置及びＤＣ−ＤＣコンバータが提供される。   According to the present invention, a semiconductor device and a DC-DC converter capable of realizing a wide switching frequency are provided.

本発明の実施形態に係る半導体装置の構成を例示する平面模式図である。1 is a schematic plan view illustrating the configuration of a semiconductor device according to an embodiment of the invention. 図１に表した半導体装置を含むＤＣ−ＤＣコンバータを例示する回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a DC-DC converter including the semiconductor device illustrated in FIG. 1. 第１のスイッチ素子の電流波形図であり、（ａ）はオフセット量が０μｍ、（ｂ）は同じく６００μｍの場合である。It is a current wave form diagram of the 1st switch element, (a) is a case where offset amount is 0 micrometer and (b) is 600 micrometers similarly. 本発明の実施形態に係るＤＣ−ＤＣコンバータを例示する回路図である。1 is a circuit diagram illustrating a DC-DC converter according to an embodiment of the invention. 本発明の実施形態に係るＤＣ−ＤＣコンバータを例示する回路図である。1 is a circuit diagram illustrating a DC-DC converter according to an embodiment of the invention.

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図面は模式的または概念的なものであり、各部分の形状や縦横の寸法の関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The drawings are schematic or conceptual, and the shape of each part, the relationship between vertical and horizontal dimensions, the size ratio between the parts, and the like are not necessarily the same as actual ones. Further, even when the same part is represented, the dimensions and ratios may be represented differently depending on the drawings. Note that, in the present specification and each drawing, the same elements as those described above with reference to the previous drawings are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted as appropriate.

図１は、本発明の実施形態に係る半導体装置の構成を例示する平面模式図である。
図１に表したように、半導体装置１は、半導体基板２、装置本体３を備える。 FIG. 1 is a schematic plan view illustrating the configuration of a semiconductor device according to an embodiment of the invention.
As shown in FIG. 1, the semiconductor device 1 includes a semiconductor substrate 2 and a device body 3.

半導体基板２上には、ＤＣ−ＤＣコンバータ制御回路３０が設けられている。また、ＤＣ−ＤＣコンバータ制御回路３０は、検出回路１６を有する。また、半導体基板２は、四辺を有する。
半導体基板２上には、端子ＢＯＯＴ、電源端子ＶＩＮ、第１の端子ＬＸ、及び接地端子ＧＮＤが、第１の辺５側に設けられている。端子ＶＦＢ、ＣＯＭＰ、ＥＮ、ＳＳは、第１の辺５と対抗する側に設けられている。電源端子ＶＩＮ、第１の端子ＬＸ、接地端子ＧＮＤは、検出回路１６に接続される。端子ＢＯＯＴ、ＶＦＢ、ＣＯＭＰ、ＥＮ、ＳＳはＤＣ−ＤＣコンバータ制御回路３０に接続される。 A DC-DC converter control circuit 30 is provided on the semiconductor substrate 2. In addition, the DC-DC converter control circuit 30 includes a detection circuit 16. The semiconductor substrate 2 has four sides.
On the semiconductor substrate 2, a terminal BOOT, a power supply terminal VIN, a first terminal LX, and a ground terminal GND are provided on the first side 5 side. The terminals VFB, COMP, EN, and SS are provided on the side facing the first side 5. The power supply terminal VIN, the first terminal LX, and the ground terminal GND are connected to the detection circuit 16. Terminals BOOT, VFB, COMP, EN, and SS are connected to the DC-DC converter control circuit 30.

装置本体３は、半導体基板２をマウントする（搭載する）半導体基板搭載部４と、半導体基板搭載部４の周囲に設けられた第１の導電体Ｋ２〜Ｋ４、第２の導電体Ｋ１、Ｋ５〜Ｋ８を有する。第１及び第２の導電体Ｋ１〜Ｋ８は、複数のピンＰ１〜Ｐ８と配線Ｈ１、第１の配線Ｈ２〜Ｈ４、配線Ｈ５〜Ｈ８とを有する。   The apparatus body 3 includes a semiconductor substrate mounting portion 4 for mounting (mounting) the semiconductor substrate 2, first conductors K2 to K4 and second conductors K1 and K5 provided around the semiconductor substrate mounting portion 4. ~ K8. The first and second conductors K1 to K8 include a plurality of pins P1 to P8, a wiring H1, first wirings H2 to H4, and wirings H5 to H8.

第１の導電体Ｋ２〜Ｋ４のピンＰ２〜Ｐ４は、半導体基板２と反対側から第１の導電体Ｋ２〜Ｋ４に、電流及び電圧の少なくともいずれかが供給される部分である。また、第２の導電体Ｋ１、Ｋ５〜Ｋ８のピンＰ１、Ｐ５〜Ｐ８は、半導体基板２と反対側から第２の導電体Ｋ１、Ｋ５〜Ｋ８に、信号が入出力される部分である。   The pins P2 to P4 of the first conductors K2 to K4 are portions to which at least one of current and voltage is supplied to the first conductors K2 to K4 from the side opposite to the semiconductor substrate 2. The pins P1, P5-P8 of the second conductors K1, K5-K8 are portions where signals are input / output from / to the second conductors K1, K5-K8 from the side opposite to the semiconductor substrate 2.

半導体基板２の仮想的な中心線ＤＬは、半導体基板搭載部４の仮想的な中心線ＩＬに対して第１の辺５側にオフセット量ＤＷだけオフセットして配置されている。なお、図１においては、装置本体３は、半導体基板搭載部４の両側に第１及び第２の導電体Ｋ１〜Ｋ８を有する構成を例示している。しかし、半導体基板搭載部４の周囲に第１及び第２の電極を設けてもよい。   The virtual center line DL of the semiconductor substrate 2 is arranged offset from the virtual center line IL of the semiconductor substrate mounting portion 4 by the offset amount DW on the first side 5 side. In FIG. 1, the apparatus main body 3 exemplifies a configuration having first and second conductors K <b> 1 to K <b> 8 on both sides of the semiconductor substrate mounting portion 4. However, the first and second electrodes may be provided around the semiconductor substrate mounting portion 4.

端子ＢＯＯＴとピンＰ１とは、配線Ｈ１で接続されている。ピンＰ１と配線Ｈ１とは、第２の導電体Ｋ１を構成する。端子ＢＯＯＴは、第２の導電体Ｋ１と半導体基板２との接続部になっている。
電源端子ＶＩＮとピンＰ２とは第１の配線Ｈ２で接続されている。ピンＰ２と第１の配線Ｈ２とは、第１の導電体Ｋ２を構成する。電源端子ＶＩＮは、第１の導電体Ｋ２と半導体基板２との接続部になっている。第１の端子ＬＸとピンＰ３とは、第２の配線Ｈ３で接続されている。ピンＰ３と第２の配線Ｈ３とは、第１の導電体Ｋ３を構成する。第１の端子ＬＸは、第１の導電体Ｋ３と半導体基板２との接続部になっている。接地端子ＧＮＤとピンＰ４とは、第３の配線Ｈ４で接続されている。ピンＰ４と第３の配線Ｈ４とは、第１の導電体Ｋ４を構成する。接地端子ＧＮＤは、第１の導電体Ｋ４と半導体基板２との接続部になっている。 The terminal BOOT and the pin P1 are connected by a wiring H1. The pin P1 and the wiring H1 constitute a second conductor K1. The terminal BOOT is a connection portion between the second conductor K1 and the semiconductor substrate 2.
The power supply terminal VIN and the pin P2 are connected by the first wiring H2. The pin P2 and the first wiring H2 constitute a first conductor K2. The power supply terminal VIN is a connection portion between the first conductor K2 and the semiconductor substrate 2. The first terminal LX and the pin P3 are connected by a second wiring H3. The pin P3 and the second wiring H3 constitute a first conductor K3. The first terminal LX is a connection portion between the first conductor K3 and the semiconductor substrate 2. The ground terminal GND and the pin P4 are connected by a third wiring H4. The pin P4 and the third wiring H4 constitute a first conductor K4. The ground terminal GND is a connection portion between the first conductor K4 and the semiconductor substrate 2.

端子ＶＦＢとピンＰ５とは、配線Ｈ５で接続されている。ピンＰ５と配線Ｈ５とは、第２の導電体Ｋ５を構成する。端子ＣＯＭＰとピンＰ６とは、配線Ｈ６で接続されている。ピンＰ６と配線Ｈ６とは、第２の導電体Ｋ６を構成する。端子ＥＮとピンＰ７とは、配線Ｈ７で接続されている。ピンＰ７と配線Ｈ７とは、第２の導電体Ｋ７を構成する。端子ＳＳとピンＰ８とは、配線Ｈ８で接続されている。ピンＰ８と配線Ｈ８とは、第２の導電体Ｋ８を構成する。
なお、第１の配線Ｈ２〜Ｈ４、配線Ｈ１、Ｈ５〜Ｈ８は、例えばボンディングワイヤ、金属板などで構成される。 The terminal VFB and the pin P5 are connected by a wiring H5. The pin P5 and the wiring H5 constitute a second conductor K5. The terminal COMP and the pin P6 are connected by a wiring H6. The pin P6 and the wiring H6 constitute a second conductor K6. The terminal EN and the pin P7 are connected by a wiring H7. The pin P7 and the wiring H7 constitute a second conductor K7. The terminal SS and the pin P8 are connected by a wiring H8. The pin P8 and the wiring H8 constitute a second conductor K8.
Note that the first wirings H2 to H4 and the wirings H1 and H5 to H8 are made of, for example, bonding wires or metal plates.

上記の通り、半導体基板２の仮想的な中心線ＤＬが半導体基板搭載部４の仮想的な中心線ＩＬに対して第１の辺５側にオフセットして配置されているため、配線Ｈ１、第１〜第３の配線Ｈ２〜Ｈ４は、配線Ｈ５〜Ｈ８よりも短い。   As described above, since the virtual center line DL of the semiconductor substrate 2 is offset from the virtual center line IL of the semiconductor substrate mounting portion 4 toward the first side 5, the wiring H 1, The first to third wirings H2 to H4 are shorter than the wirings H5 to H8.

すなわち、半導体基板２は、検出回路１６が第１の導電体Ｋ２〜Ｋ４に近接するよう半導体基板搭載部４に配設されている。そのため、半導体基板２が半導体基板搭載部４の中央に配置されたときよりも第１の導電体Ｋ２〜Ｋ４の長さが短い。
また、半導体基板２は、検出回路１６が第２の導電体Ｋ５〜Ｋ８側よりも第１の導電体Ｋ２〜Ｋ４側に近接するように半導体基板搭載部４に配設されている。 That is, the semiconductor substrate 2 is disposed on the semiconductor substrate mounting portion 4 so that the detection circuit 16 is close to the first conductors K2 to K4. Therefore, the lengths of the first conductors K <b> 2 to K <b> 4 are shorter than when the semiconductor substrate 2 is disposed at the center of the semiconductor substrate mounting portion 4.
Further, the semiconductor substrate 2 is disposed on the semiconductor substrate mounting portion 4 so that the detection circuit 16 is closer to the first conductors K2 to K4 than to the second conductors K5 to K8.

なお、図１においては、ピンＰ１〜Ｐ８が互いに接続された半導体装置１の組み立て時の状態を表している。組み立て完了後の半導体装置１の使用時は、ピンＰ１〜Ｐ８間のそれぞれの接続は切り離される。   FIG. 1 shows a state when the semiconductor device 1 in which the pins P1 to P8 are connected to each other is assembled. When the semiconductor device 1 is used after the assembly is completed, the respective connections between the pins P1 to P8 are disconnected.

図２は、図１に表した半導体装置を含むＤＣ−ＤＣコンバータを例示する回路図である。
図２に表したように、ＤＣ−ＤＣコンバータ６は、半導体装置１、第１のインダクタ７、第１のキャパシタ８、帰還回路９、キャパシタ１１〜１３を備える。
第１のインダクタ７の一端は、半導体装置１のピンＰ３に接続され、第２の配線Ｈ３を介して第１の端子ＬＸに接続されている。すなわち、第１のインダクタ７の一端は、第１の導電体Ｋ３を介してＤＣ−ＤＣコンバータ制御回路の出力に接続される。 FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a DC-DC converter including the semiconductor device illustrated in FIG.
As illustrated in FIG. 2, the DC-DC converter 6 includes a semiconductor device 1, a first inductor 7, a first capacitor 8, a feedback circuit 9, and capacitors 11 to 13.
One end of the first inductor 7 is connected to the pin P3 of the semiconductor device 1 and is connected to the first terminal LX via the second wiring H3. That is, one end of the first inductor 7 is connected to the output of the DC-DC converter control circuit via the first conductor K3.

第１のインダクタ７の他端と接地との間に、第１のキャパシタ８及び帰還回路９が並列に接続される。また、第１のインダクタ７の他端と接地との間に、負荷回路１０が接続され、出力電圧Ｖｏｕｔが、負荷回路１０に出力される。帰還回路９は、分圧抵抗を有し、出力電圧Ｖｏｕｔを分圧した電圧を半導体装置１の第２の導電体Ｋ５、すなわちピンＰ５に帰還する。なお、図２においては、出力電圧Ｖｏｕｔを分圧した電圧をピンＰ５に帰還しているが、出力電圧ＶｏｕｔをピンＰ５に帰還してもよい。   A first capacitor 8 and a feedback circuit 9 are connected in parallel between the other end of the first inductor 7 and the ground. Further, the load circuit 10 is connected between the other end of the first inductor 7 and the ground, and the output voltage Vout is output to the load circuit 10. The feedback circuit 9 has a voltage dividing resistor, and feeds back a voltage obtained by dividing the output voltage Vout to the second conductor K5 of the semiconductor device 1, that is, the pin P5. In FIG. 2, the voltage obtained by dividing the output voltage Vout is fed back to the pin P5, but the output voltage Vout may be fed back to the pin P5.

キャパシタ１１は、半導体装置１の第２の導電体Ｋ１と第１の導電体Ｋ３との間、すなわちピンＰ１とピンＰ３との間に接続される。キャパシタ１２は、半導体装置１の第２の導電体Ｋ６、すなわちピンＰ６と接地との間に接続される。キャパシタ１３は、半導体装置１の第２の導電体Ｋ８、すなわちピンＰ８と接地との間に接続される。また、半導体装置１の第１の導電体Ｋ２、すなわちピンＰ２には、電源電圧が供給され、半導体装置１の第１の導電体Ｋ４、すなわちピンＰ４は接地に接続される。また、ピンＰ２と接地との間には、バイパスコンデンサとしてキャパシタ２３が接続され、ピンＰ２は交流的に接地と接続される。半導体装置１の第２の導電体Ｋ７、すなわちピンＰ７には、イネーブル信号が入力される。半導体装置１の各ピンＰ１〜Ｐ８の機能については、後述する。
ＤＣ−ＤＣコンバータ６は、半導体装置１に電源電圧を供給して、出力電圧Ｖｏｕｔに降圧する。 The capacitor 11 is connected between the second conductor K1 and the first conductor K3 of the semiconductor device 1, that is, between the pin P1 and the pin P3. The capacitor 12 is connected between the second conductor K6 of the semiconductor device 1, that is, the pin P6 and the ground. The capacitor 13 is connected between the second conductor K8 of the semiconductor device 1, that is, the pin P8 and the ground. The power supply voltage is supplied to the first conductor K2 of the semiconductor device 1, that is, the pin P2, and the first conductor K4 of the semiconductor device 1, that is, the pin P4 is connected to the ground. A capacitor 23 is connected as a bypass capacitor between the pin P2 and the ground, and the pin P2 is connected to the ground in an AC manner. The enable signal is input to the second conductor K7 of the semiconductor device 1, that is, the pin P7. The functions of the pins P1 to P8 of the semiconductor device 1 will be described later.
The DC-DC converter 6 supplies a power supply voltage to the semiconductor device 1 to step down to the output voltage Vout.

ＤＣ−ＤＣコンバータ制御回路３０は、半導体基板２上に設けられた第１のスイッチ素子Ｑ１、第２のスイッチ素子Ｑ２、制御回路１４をさらに有する。
第１のスイッチ素子Ｑ１は、一端が電源端子ＶＩＮに接続され、他端が第１の端子ＬＸに接続されている。第２のスイッチ素子Ｑ２は、一端が第１の端子ＬＸに接続され、他端が接地端子ＧＮＤに接続されている。 The DC-DC converter control circuit 30 further includes a first switch element Q 1, a second switch element Q 2, and a control circuit 14 provided on the semiconductor substrate 2.
The first switch element Q1 has one end connected to the power supply terminal VIN and the other end connected to the first terminal LX. The second switch element Q2 has one end connected to the first terminal LX and the other end connected to the ground terminal GND.

上記のとおり、電源端子ＶＩＮ、第１の端子ＬＸ及び接地端子ＧＮＤは、第１の導電体Ｋ２〜Ｋ４に接続されている。すなわち第１の配線〜第３の配線Ｈ２〜Ｈ４によりそれぞれ装置本体３のピンＰ２〜Ｐ４に接続されている。これら第１の配線〜第３の配線Ｈ２〜Ｈ４は、電気的には寄生インダクタンスと等価である。なお、ピンＰ２〜Ｐ４の断面積は、第１〜第３の配線Ｈ２〜Ｈ４よりも十分に大きく、ピンＰ２〜Ｐ４のインダクタンスは、第１〜第３の配線Ｈ２〜Ｈ４のインダクタンスに対して十分小さい。そのため、第１の導電体Ｋ２〜Ｋ４のインダクタンスは、ほぼ第１〜第３の配線Ｈ２〜Ｈ４のインダクタンスに等しい。第２の導電体Ｋ１、Ｋ５〜Ｋ８についても同様である。
ピンＰ２、Ｐ４は、それぞれ外部の電源と接地に接続され、上記のとおりピンＰ２、Ｐ４間には電源電圧が供給される。 As described above, the power supply terminal VIN, the first terminal LX, and the ground terminal GND are connected to the first conductors K2 to K4. That is, the first to third wirings H2 to H4 are connected to the pins P2 to P4 of the apparatus main body 3, respectively. The first to third wirings H2 to H4 are electrically equivalent to parasitic inductance. The cross-sectional areas of the pins P2 to P4 are sufficiently larger than those of the first to third wirings H2 to H4, and the inductances of the pins P2 to P4 are relative to the inductances of the first to third wirings H2 to H4. Small enough. Therefore, the inductances of the first conductors K2 to K4 are substantially equal to the inductances of the first to third wirings H2 to H4. The same applies to the second conductors K1, K5 to K8.
The pins P2 and P4 are respectively connected to an external power supply and ground, and a power supply voltage is supplied between the pins P2 and P4 as described above.

第１及び第２のスイッチ素子Ｑ１、Ｑ２は、それぞれ制御回路１４によりオン、オフの状態に制御される。第１のスイッチ素子Ｑ１がオンで第２のスイッチ素子Ｑ２がオフの状態の場合、第１の端子ＬＸは電源端子ＶＩＮに接続される。また第１のスイッチ素子Ｑ１がオフで第２のスイッチ素子Ｑ２がオンの状態の場合、第１の端子ＬＸは接地端子ＧＮＤに接続される。   The first and second switch elements Q1 and Q2 are controlled to be turned on and off by the control circuit 14, respectively. When the first switch element Q1 is on and the second switch element Q2 is off, the first terminal LX is connected to the power supply terminal VIN. When the first switch element Q1 is off and the second switch element Q2 is on, the first terminal LX is connected to the ground terminal GND.

制御回路１４は、駆動回路１５、検出回路１６、電圧生成回路１７、誤差増幅回路１８、比較回路１９、電流生成回路２０を有する。
駆動回路１５は、端子ＶＦＢに帰還される電圧が一定になるように、すなわち出力電圧Ｖｏｕｔが一定になるように第１及び第２のスイッチ素子Ｑ１、Ｑ２をオン、オフの状態に駆動する。検出回路１６は、電源端子ＶＩＮ、第１の端子ＬＸ、接地端子ＧＮＤに接続され、第１の導電体Ｋ２〜Ｋ４を介して第１のスイッチ素子Ｑ１を流れる電流を検出する電流検出回路である。検出回路１６は、第１のスイッチ素子Ｑ１を流れる電流を検出することにより、ＤＣ−ＤＣコンバータ制御回路３０の出力電流を検出している。検出トランジスタ、抵抗、差動増幅回路により構成される。 The control circuit 14 includes a drive circuit 15, a detection circuit 16, a voltage generation circuit 17, an error amplification circuit 18, a comparison circuit 19, and a current generation circuit 20.
The drive circuit 15 drives the first and second switch elements Q1 and Q2 to be on and off so that the voltage fed back to the terminal VFB is constant, that is, the output voltage Vout is constant. The detection circuit 16 is a current detection circuit that is connected to the power supply terminal VIN, the first terminal LX, and the ground terminal GND and detects a current flowing through the first switch element Q1 via the first conductors K2 to K4. . The detection circuit 16 detects the output current of the DC-DC converter control circuit 30 by detecting the current flowing through the first switch element Q1. It is composed of a detection transistor, a resistor, and a differential amplifier circuit.

電圧生成回路１７は、基準電圧を生成する回路であり、出力電圧Ｖｏｕｔに応じて設定される。誤差増幅回路１８は、端子ＶＦＢに入力される電圧と、電圧生成回路１７により生成される基準電圧との誤差を増幅する。また、誤差増幅回路１８は、端子ＣＯＭＰに接続され、配線Ｈ６を介してピンＰ６に接続される。さらに、ピンＰ６には、位相補償のために、例えばキャパシタ１２が接続される。なお、位相補償のためには、他の回路構成も可能である。   The voltage generation circuit 17 is a circuit that generates a reference voltage, and is set according to the output voltage Vout. The error amplification circuit 18 amplifies an error between the voltage input to the terminal VFB and the reference voltage generated by the voltage generation circuit 17. The error amplifier circuit 18 is connected to the terminal COMP and connected to the pin P6 via the wiring H6. Further, for example, a capacitor 12 is connected to the pin P6 for phase compensation. Note that other circuit configurations are possible for phase compensation.

比較回路１９は、正入力端と２つの負入力端とを有する。正入力端には、検出回路１６の出力が入力される。１つの負入力端に誤差増幅回路１８の出力が入力される。他の負入力端は、電流生成回路２０及び端子ＳＳに接続され、配線Ｈ８を介してピンＰ８に接続される。さらにピンＰ８には、例えばキャパシタ１３が接続される。電流生成回路２０及びキャパシタ１３は、ソフトスタート回路を構成し、起動時の出力電圧Ｖｏｕｔを制御する。   The comparison circuit 19 has a positive input end and two negative input ends. The output of the detection circuit 16 is input to the positive input terminal. The output of the error amplifier circuit 18 is input to one negative input terminal. The other negative input terminal is connected to the current generation circuit 20 and the terminal SS, and is connected to the pin P8 via the wiring H8. Further, for example, a capacitor 13 is connected to the pin P8. The current generation circuit 20 and the capacitor 13 constitute a soft start circuit, and control the output voltage Vout at startup.

定常状態において、キャパシタ１３は、電流生成回路２０により一定電位に充電されている。比較回路１９は、検出回路１６の出力と、誤差増幅回路１８の出力とを比較する。比較回路１９は、端子ＶＦＢに入力される電圧が基準電圧よりも低い場合ハイレベルを出力し、高い場合ローレベルを出力する。   In the steady state, the capacitor 13 is charged to a constant potential by the current generation circuit 20. The comparison circuit 19 compares the output of the detection circuit 16 with the output of the error amplification circuit 18. The comparison circuit 19 outputs a high level when the voltage input to the terminal VFB is lower than the reference voltage, and outputs a low level when it is higher.

駆動回路１５は、比較回路１９の出力がローレベルの場合、第１のスイッチ素子Ｑ１のオンの期間が長くなるように制御する。また比較回路１９の出力がハイレベルの場合、第１のスイッチ素子Ｑ１のオンの期間が短くなるように制御する。   When the output of the comparison circuit 19 is at a low level, the drive circuit 15 performs control so that the ON period of the first switch element Q1 becomes longer. When the output of the comparison circuit 19 is at a high level, control is performed so that the ON period of the first switch element Q1 is shortened.

また、駆動回路１５は、端子ＥＮに接続され、第２の導電体Ｋ７、すなわち配線Ｈ７を介してピンＰ７に接続される。ピンＰ７には、上記のとおり、外部からイネーブル信号が入力される。駆動回路１５は、イネーブル信号がハイレベルのとき、第１及び第２のスイッチ素子Ｑ１、Ｑ２をオン、オフする通常の動作モードとなる。またイネーブル信号がローレベルの場合、第１及び第２のスイッチ素子Ｑ１、Ｑ２をオフの状態に制御するスタンバイモードになる。   The drive circuit 15 is connected to the terminal EN, and is connected to the pin P7 through the second conductor K7, that is, the wiring H7. As described above, the enable signal is input to the pin P7 from the outside. When the enable signal is at a high level, the drive circuit 15 is in a normal operation mode in which the first and second switch elements Q1 and Q2 are turned on and off. When the enable signal is at a low level, the standby mode is set in which the first and second switch elements Q1 and Q2 are controlled to be turned off.

また、駆動回路１５は、端子ＢＯＯＴに接続され、第２の導電体Ｋ１、すなわち配線Ｈ１を介してピンＰ１に接続される。さらに、ピンＰ１とピンＰ３との間には、例えばキャパシタ１１が接続される。第１のスイッチ素子Ｑ１がオフの状態のとき、キャパシタ１１を介してピンＰ３には電流が供給される。   The drive circuit 15 is connected to the terminal BOOT and is connected to the pin P1 through the second conductor K1, that is, the wiring H1. Further, for example, a capacitor 11 is connected between the pin P1 and the pin P3. When the first switch element Q1 is in an off state, a current is supplied to the pin P3 through the capacitor 11.

このように、半導体装置１のＤＣ−ＤＣコンバータ制御回路３０は、制御回路１４により、第１及び第２のスイッチ素子Ｑ１、Ｑ２をオン・オフして端子ＶＦＢに帰還される電圧を一定に制御する。従って、制御回路１４により、出力電圧は一定に制御される。   As described above, the DC-DC converter control circuit 30 of the semiconductor device 1 controls the voltage fed back to the terminal VFB by turning on and off the first and second switch elements Q1 and Q2 by the control circuit 14. To do. Accordingly, the control circuit 14 controls the output voltage to be constant.

なお、図２においては、半導体装置１は、第２のスイッチ素子Ｑ２を有する構成を例示している。しかし、第２のスイッチ素子Ｑ２は、接地端子ＧＮＤから第１の端子ＬＸの方向に電流が流れるように接続した整流素子に置き換えてもよい。   In FIG. 2, the semiconductor device 1 illustrates a configuration having the second switch element Q2. However, the second switch element Q2 may be replaced with a rectifier element connected so that a current flows in the direction from the ground terminal GND to the first terminal LX.

上記のとおり、半導体装置１により、ＤＣ−ＤＣコンバータ制御回路３０の出力、すなわちピンＰ３に接続された第１の端子ＬＸには、第１及び第２のスイッチ素子Ｑ１、Ｑ２のオン・オフにより電源電位と接地電位との間でスイッチングする電圧が生成される。   As described above, the semiconductor device 1 causes the output of the DC-DC converter control circuit 30, that is, the first terminal LX connected to the pin P <b> 3 to turn on and off the first and second switch elements Q <b> 1 and Q <b> 2. A voltage is generated that switches between a power supply potential and a ground potential.

上記のとおり、電源が供給されるピンＰ２と電源端子ＶＩＮとの間には、第１の配線Ｈ２による寄生インダクタンスがある。ピンＰ３と第１の端子ＬＸとの間には、第２の配線Ｈ３による寄生インダクタンスがある。外部の接地に接続されるピンＰ４と接地端子ＧＮＤとの間には、第３の配線Ｈ４による寄生インダクタンスがある。   As described above, there is a parasitic inductance due to the first wiring H2 between the pin P2 to which power is supplied and the power supply terminal VIN. There is a parasitic inductance due to the second wiring H3 between the pin P3 and the first terminal LX. There is a parasitic inductance due to the third wiring H4 between the pin P4 connected to the external ground and the ground terminal GND.

また、第１及び第２のスイッチ素子Ｑ１、Ｑ２のドレインとバックゲートとの間には、それぞれ寄生容量がある。図２においては、第１の端子ＬＸと接地端子ＧＮＤとの間に接続された寄生容量２１で等価的に表されている。
出力電流が大電流化するのにともない、第１及び第２のスイッチ素子Ｑ１、Ｑ２の面積が大きくなり、寄生容量２１の静電容量Ｃも大きくなる。 In addition, there are parasitic capacitances between the drains and back gates of the first and second switch elements Q1 and Q2, respectively. In FIG. 2, it is equivalently represented by a parasitic capacitance 21 connected between the first terminal LX and the ground terminal GND.
As the output current increases, the areas of the first and second switch elements Q1 and Q2 increase, and the capacitance C of the parasitic capacitance 21 also increases.

第１の端子ＬＸに生成される電圧には、接地電位から電源電位に変化する立ち上がり、及び電源電位から接地電位に変化する立ち下がりの両エッジでリンギングが発生する。また、第１及び第２のスイッチ素子Ｑ１、Ｑ２を流れる電流にもリンギングが発生する。
寄生インダクタンスＬ、寄生容量２１のキャパシタンスＣとすると、リンギング周波数ｆ０は、（１）式となる。 In the voltage generated at the first terminal LX, ringing occurs at both the rising edge that changes from the ground potential to the power supply potential and the falling edge that changes from the power supply potential to the ground potential. Also, ringing occurs in the current flowing through the first and second switch elements Q1 and Q2.
Assuming that the parasitic inductance L and the capacitance C of the parasitic capacitance 21 are given, the ringing frequency f0 is expressed by equation (1).

Figure 2012085530
Figure 2012085530

寄生インダクタンスＬが大きいほど、また寄生容量２１のキャパシタンスＣが大きいほど、リンギングの周期は長くなる。そのため、出力電流が大電流化するほど、電流のリンギングが減衰して安定するまでの時間が長くなる。
このように、寄生インダクタンスＬと寄生容量２１のキャパシタンスＣが大きくなると、検出回路１６の出力が安定するまでの時間は長くなる。 The larger the parasitic inductance L and the larger the capacitance C of the parasitic capacitance 21, the longer the ringing period. Therefore, as the output current increases, the time until the current ringing attenuates and stabilizes increases.
Thus, when the parasitic inductance L and the capacitance C of the parasitic capacitance 21 are increased, the time until the output of the detection circuit 16 is stabilized becomes longer.

ところで、寄生インダクタンスＬは、半導体基板２とリードフレーム３とを接続する配線の長さにほぼ比例する。
半導体基板２の中心ＤＬのリードフレーム３に対するオフセット量ＤＷと配線長との関係は、例えば表１のようになる。 By the way, the parasitic inductance L is substantially proportional to the length of the wiring connecting the semiconductor substrate 2 and the lead frame 3.
The relationship between the offset amount DW for the lead frame 3 at the center DL of the semiconductor substrate 2 and the wiring length is as shown in Table 1, for example.

Figure 2012085530
Figure 2012085530

表１において、第１列目は、半導体装置１のピンＰ１〜Ｐ８を表している。第２列目は、半導体基板２上の端子ＢＯＯＴ、電源端子ＶＩＮ、第１の端子ＬＸ、接地端子ＧＮＤ、端子ＶＦＢ、ＣＯＭＰ、ＥＮ、ＳＳを表している。第３列目及び第４列目は、ピンＰ１〜Ｐ８と各端子との間の配線長を、それぞれオフセット量ＤＷ＝０μｍの比較例、ＤＷ＝６００μｍの実施例について表している。   In Table 1, the first column represents the pins P <b> 1 to P <b> 8 of the semiconductor device 1. The second column represents the terminal BOOT, the power supply terminal VIN, the first terminal LX, the ground terminal GND, the terminals VFB, COMP, EN, and SS on the semiconductor substrate 2. The third column and the fourth column show the wiring length between the pins P1 to P8 and each terminal in the comparative example with the offset amount DW = 0 μm and the example with DW = 600 μm, respectively.

表１に表したように、半導体基板２のオフセット量ＤＷ＝６００μｍの本実施例の場合、配線Ｈ１、第１〜第３の配線Ｈ２〜Ｈ４の配線長は、ＤＷ＝０μｍの比較例に比べて短くなる。例えば、第１の配線Ｈ２の長さは、オフセット量ＤＷ＝０μｍの比較例の場合１．５８ｍｍであり、オフセット量ＤＷ＝６００μｍの本実施例の場合０．９９ｍｍに短くなる。
なお、本実施例においては、オフセット量ＤＷ＝６００μｍとしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、オフセット量ＤＷ＞０で設定できる。 As shown in Table 1, in the case of the present embodiment in which the offset amount DW of the semiconductor substrate 2 is 600 μm, the wiring lengths of the wiring H1 and the first to third wirings H2 to H4 are compared with the comparative example in which DW = 0 μm. Become shorter. For example, the length of the first wiring H2 is 1.58 mm in the comparative example with the offset amount DW = 0 μm, and is reduced to 0.99 mm in the present embodiment with the offset amount DW = 600 μm.
In this embodiment, the offset amount DW = 600 μm. However, the present invention is not limited to this, and the offset amount DW> 0 can be set.

オフセット量ＤＷ＝０μｍに配置するのは、半導体基板（チップ、ダイ）を、チップ（ダイ）のサイズに関わらず、リードフレーム３の中心にマウントするためである。この場合、チップ（ダイ）サイズに合わせて、リードフレーム（コム）を新規に開発しなければ、配線を短くすることは困難である。   The reason why the offset amount DW is set to 0 μm is to mount the semiconductor substrate (chip, die) at the center of the lead frame 3 regardless of the size of the chip (die). In this case, it is difficult to shorten the wiring unless a lead frame (com) is newly developed in accordance with the chip (die) size.

これに対して、本発明の実施形態に係る半導体装置１においては、半導体基板２の仮想的な中心線ＤＬがリードフレーム３の仮想的な中心線ＩＬに対してオフセットして配置されている。そのため、第１〜第３の配線Ｈ２〜Ｈ４の長さを短くでき、寄生インダクタンスＬを小さくできる。   On the other hand, in the semiconductor device 1 according to the embodiment of the present invention, the virtual center line DL of the semiconductor substrate 2 is arranged offset from the virtual center line IL of the lead frame 3. Therefore, the lengths of the first to third wirings H2 to H4 can be shortened, and the parasitic inductance L can be reduced.

図３は、第１のスイッチ素子の電流波形図であり、（ａ）はオフセット量が０μｍ、（ｂ）は同じく６００μｍの場合である。
図３においては、横軸に時間をとり、縦軸に第１のスイッチ素子の電流をとり、第１のスイッチ素子Ｑ１がオフからオンの状態に変化するときの、第１のスイッチ素子の電流波形を表している。
オフセット量ＤＷ＝６００μｍの本実施例の場合、第１のスイッチ素子Ｑ１の電流波形は、オフセット量ＤＷ＝０μｍの比較例の場合と比較して短時間で収束する。 FIGS. 3A and 3B are current waveform diagrams of the first switch element. FIG. 3A shows the case where the offset amount is 0 μm and FIG.
In FIG. 3, the horizontal axis represents time, the vertical axis represents the current of the first switch element, and the current of the first switch element when the first switch element Q1 changes from the off state to the on state. Represents a waveform.
In the case of the present embodiment in which the offset amount DW = 600 μm, the current waveform of the first switch element Q1 converges in a shorter time than in the comparative example in which the offset amount DW = 0 μm.

半導体装置１は、短い時間でリンギングが収束し、精度の良い、電流検出が可能である。そのため、大電流の場合にも高いスイッチング周波数を実現することが容易になる。
また、ＤＣ−ＤＣコンバータ６は、大電流の場合にも高いスイッチング周波数を実現することができ、応答性を高くすることができる。 In the semiconductor device 1, ringing converges in a short time, and accurate current detection is possible. Therefore, it becomes easy to realize a high switching frequency even in the case of a large current.
Further, the DC-DC converter 6 can realize a high switching frequency even in the case of a large current, and can increase the responsiveness.

さらに、ピンＰ４と接地端子ＧＮＤとの第３の配線Ｈ４の配線長も短くなる。そのため、ピンＰ４と接地端子ＧＮＤとの間の寄生インダクタンスも小さくなり、接地端子ＧＮＤのコモンモードノイズが減少する。そのため、出力電圧Ｖｏｕｔの安定性、精度が向上する。   Furthermore, the wiring length of the third wiring H4 between the pin P4 and the ground terminal GND is also shortened. Therefore, the parasitic inductance between the pin P4 and the ground terminal GND is also reduced, and the common mode noise of the ground terminal GND is reduced. Therefore, the stability and accuracy of the output voltage Vout are improved.

ところで、図２においては、第１のスイッチ素子Ｑ１の電流を検出して出力電圧を一定に制御する電流モード方式の制御回路１４の構成を例示した。しかし、第２のスイッチ素子Ｑ２の電流を検出して電流モード方式で制御することもできる。   FIG. 2 illustrates the configuration of the current mode control circuit 14 that detects the current of the first switch element Q1 and controls the output voltage to be constant. However, the current of the second switch element Q2 can be detected and controlled by the current mode method.

図４は、本発明の実施形態に係るＤＣ−ＤＣコンバータを例示する回路図である。
図４に表したように、半導体装置１ａは、図２に表した半導体基板２を半導体基板２ａに置き換えた構成である。図示しない装置本体、第１の導電体Ｋ２〜Ｋ４、第２の導電体Ｋ１、Ｋ５〜Ｋ８については、図１に表した半導体装置１と同様である。また、第１〜第３の配線Ｈ２〜Ｈ４、配線Ｈ１、Ｈ５〜Ｈ８、第１の端子ＬＸ、電源端子ＶＩＮ、接地端子ＧＮＤ、端子ＢＯＯＴ、ＶＦＢ、ＣＯＭＰ、ＥＮ、ＳＳについては、図１〜図２に表した半導体装置１と同様である。 FIG. 4 is a circuit diagram illustrating a DC-DC converter according to an embodiment of the invention.
As shown in FIG. 4, the semiconductor device 1a has a configuration in which the semiconductor substrate 2 shown in FIG. 2 is replaced with a semiconductor substrate 2a. The device body (not shown), the first conductors K2 to K4, and the second conductors K1 and K5 to K8 are the same as those of the semiconductor device 1 shown in FIG. The first to third wirings H2 to H4, the wirings H1, H5 to H8, the first terminal LX, the power supply terminal VIN, the ground terminal GND, the terminals BOOT, VFB, COMP, EN, and SS are illustrated in FIGS. This is the same as the semiconductor device 1 shown in FIG.

すなわち、半導体装置１ａにおいては、半導体基板２ａ上には、ＤＣ−ＤＣコンバータ制御回路３０ａが設けられている。また、ＤＣ−ＤＣコンバータ制御回路３０ａは、検出回路１６ａを有する。なお、端子ＢＯＯＴ、第１の端子ＬＸ、電源端子ＶＩＮ、及び接地端子ＧＮＤが、第１の辺（図示せず）側に設けられている。端子ＶＦＢ、ＣＯＭＰ、ＥＮ、ＳＳは、第１の辺と対抗する側に設けられている。
また、半導体基板２ａの仮想的な中心線は、半導体基板搭載部の仮想的な中心線に対して第１の辺側にオフセットして配置されている。 That is, in the semiconductor device 1a, a DC-DC converter control circuit 30a is provided on the semiconductor substrate 2a. The DC-DC converter control circuit 30a has a detection circuit 16a. Note that the terminal BOOT, the first terminal LX, the power supply terminal VIN, and the ground terminal GND are provided on the first side (not shown) side. Terminals VFB, COMP, EN, and SS are provided on the side facing the first side.
Further, the virtual center line of the semiconductor substrate 2a is arranged offset to the first side with respect to the virtual center line of the semiconductor substrate mounting portion.

ＤＣ−ＤＣコンバータ制御回路３０ａには、第１及び第２のスイッチ素子Ｑ１、Ｑ２、制御回路１４ａが設けられている。制御回路１４ａは、図２に表した制御回路１４の検出回路１６を検出回路１６ａに置き換えた構成である。駆動回路１５、電圧生成回路１７、誤差増幅回路１８、比較回路１９、電流生成回路２０、寄生容量２１については、図２に表した制御回路１４と同様である。   The DC-DC converter control circuit 30a is provided with first and second switch elements Q1, Q2 and a control circuit 14a. The control circuit 14a has a configuration in which the detection circuit 16 of the control circuit 14 shown in FIG. 2 is replaced with a detection circuit 16a. The drive circuit 15, voltage generation circuit 17, error amplification circuit 18, comparison circuit 19, current generation circuit 20, and parasitic capacitance 21 are the same as those of the control circuit 14 shown in FIG.

検出回路１６ａは、電源端子ＶＩＮ、第１の端子ＬＸ、接地端子ＧＮＤに接続され、第１の導電体Ｋ２〜Ｋ４を介して第２のスイッチ素子Ｑ２を流れる電流を検出する電流検出回路である。検出回路１６は、第１のスイッチ素子Ｑ１を流れる電流を検出することにより、ＤＣ−ＤＣコンバータ制御回路３０の出力電流を検出している。検出回路１６ａの構成については、図２に表した検出回路１６と同様である。
また、半導体装置１ａを用いて、第２のスイッチ素子Ｑ２の電流を検出して制御する電流モード方式のＤＣ−ＤＣコンバータ６ａを構成することができる。 The detection circuit 16a is a current detection circuit that is connected to the power supply terminal VIN, the first terminal LX, and the ground terminal GND and detects a current flowing through the second switch element Q2 via the first conductors K2 to K4. . The detection circuit 16 detects the output current of the DC-DC converter control circuit 30 by detecting the current flowing through the first switch element Q1. The configuration of the detection circuit 16a is the same as that of the detection circuit 16 shown in FIG.
In addition, the current mode DC-DC converter 6a that detects and controls the current of the second switch element Q2 can be configured using the semiconductor device 1a.

ＤＣ−ＤＣコンバータ６ａは、半導体装置１ａ、第１のインダクタ７、第１のキャパシタ８、帰還回路９、キャパシタ１１〜１３、２３を備える。
ＤＣ−ＤＣコンバータ６ａは、図２に表したＤＣ−ＤＣコンバータ６の半導体装置１を、半導体装置１ａに置き換えた構成であり、第１のインダクタ７、第１のキャパシタ８、帰還回路９、キャパシタ１１〜１３、２３については、ＤＣ−ＤＣコンバータ６と同様である。 The DC-DC converter 6a includes a semiconductor device 1a, a first inductor 7, a first capacitor 8, a feedback circuit 9, and capacitors 11 to 13, 23.
The DC-DC converter 6a has a configuration in which the semiconductor device 1 of the DC-DC converter 6 shown in FIG. 2 is replaced with a semiconductor device 1a. The first inductor 7, the first capacitor 8, the feedback circuit 9, and the capacitor 11 to 13 and 23 are the same as those of the DC-DC converter 6.

半導体装置１ａは、短い時間でリンギングが収束し、精度の良い、電流検出が可能である。そのため、大電流の場合にも高いスイッチング周波数を実現することができる。
従って、ＤＣ−ＤＣコンバータ６ａは、大電流の場合にも高いスイッチング周波数を実現することができ、応答性を高くすることができる。 In the semiconductor device 1a, ringing converges in a short time, and accurate current detection is possible. Therefore, a high switching frequency can be realized even in the case of a large current.
Therefore, the DC-DC converter 6a can realize a high switching frequency even in the case of a large current, and can increase the responsiveness.

さらに、第１の導電体Ｋ４、すなわちピンＰ４と接地端子ＧＮＤとの第３の配線Ｈ４の配線長も短くなる。そのため、ピンＰ４と接地端子ＧＮＤとの間の寄生インダクタンスが小さくなり、接地端子ＧＮＤのコモンモードノイズが減少する。従って、接地端子ＧＮＤの一点接地が確実になり、接地電位の安定化により、出力電圧Ｖｏｕｔの安定性、精度が向上する。   Furthermore, the wiring length of the first conductor K4, that is, the third wiring H4 between the pin P4 and the ground terminal GND is also shortened. Therefore, the parasitic inductance between the pin P4 and the ground terminal GND is reduced, and the common mode noise of the ground terminal GND is reduced. Therefore, one-point grounding of the ground terminal GND is ensured, and the stability and accuracy of the output voltage Vout is improved by stabilizing the ground potential.

このような、接地端子ＧＮＤの電位の安定化は、半導体装置１、１ａのような電流検出回路を有しない場合にも効果がある。   Such stabilization of the potential of the ground terminal GND is effective even when the current detection circuit such as the semiconductor devices 1 and 1a is not provided.

図５は、本発明の実施形態に係るＤＣ−ＤＣコンバータを例示する回路図である。
図５に表したように、半導体装置１ｂは、図２に表した半導体基板２を半導体基板２ｂに置き換えた構成である。図示しない装置本体、第１の導電体Ｋ２〜Ｋ４、第２の導電体Ｋ１、Ｋ５〜Ｋ８については、図１に表した半導体装置１と同様である。また、第１〜第３の配線Ｈ２〜Ｈ４、配線Ｈ１、Ｈ５〜Ｈ８、第１の端子ＬＸ、電源端子ＶＩＮ、接地端子ＧＮＤ、端子ＢＯＯＴ、ＶＦＢ、ＣＯＭＰ、ＥＮ、ＳＳについては、図１〜図２に表した半導体装置１と同様である。 FIG. 5 is a circuit diagram illustrating a DC-DC converter according to an embodiment of the invention.
As shown in FIG. 5, the semiconductor device 1b has a configuration in which the semiconductor substrate 2 shown in FIG. 2 is replaced with a semiconductor substrate 2b. The device body (not shown), the first conductors K2 to K4, and the second conductors K1 and K5 to K8 are the same as those of the semiconductor device 1 shown in FIG. The first to third wirings H2 to H4, the wirings H1, H5 to H8, the first terminal LX, the power supply terminal VIN, the ground terminal GND, the terminals BOOT, VFB, COMP, EN, and SS are illustrated in FIGS. This is the same as the semiconductor device 1 shown in FIG.

すなわち、半導体装置１ｂにおいては、半導体基板２ｂ上には、ＤＣ−ＤＣコンバータ制御回路３０ｂが設けられている。また、ＤＣ−ＤＣコンバータ制御回路３０ｂは、誤差増幅回路１８を有する。なお、端子ＢＯＯＴ、第１の端子ＬＸ、電源端子ＶＩＮ、及び接地端子ＧＮＤが、第１の辺（図示せず）側に設けられている。端子ＶＦＢ、ＣＯＭＰ、ＥＮ、ＳＳは、第１の辺と対抗する側に設けられている。
また、半導体基板２ｂの仮想的な中心線は、半導体基板搭載部（図示せず）の仮想的な中心線に対して第１の辺側にオフセットして配置されている。 That is, in the semiconductor device 1b, a DC-DC converter control circuit 30b is provided on the semiconductor substrate 2b. In addition, the DC-DC converter control circuit 30 b includes an error amplification circuit 18. Note that the terminal BOOT, the first terminal LX, the power supply terminal VIN, and the ground terminal GND are provided on the first side (not shown) side. Terminals VFB, COMP, EN, and SS are provided on the side facing the first side.
Further, the virtual center line of the semiconductor substrate 2b is arranged offset to the first side with respect to the virtual center line of the semiconductor substrate mounting portion (not shown).

ＤＣ−ＤＣコンバータ制御回路３０ｂには、第１及び第２のスイッチ素子Ｑ１、Ｑ２、制御回路１４ｂが設けられている。制御回路１４ｂは、図２に表した制御回路１４の検出回路１６を、三角波生成回路２２に置き換えた構成である。駆動回路１５、電圧生成回路１７、誤差増幅回路１８、比較回路１９、電流生成回路２０、寄生容量２１については、図２に表した制御回路１４と同様である。   The DC-DC converter control circuit 30b is provided with first and second switch elements Q1, Q2 and a control circuit 14b. The control circuit 14 b has a configuration in which the detection circuit 16 of the control circuit 14 illustrated in FIG. 2 is replaced with a triangular wave generation circuit 22. The drive circuit 15, voltage generation circuit 17, error amplification circuit 18, comparison circuit 19, current generation circuit 20, and parasitic capacitance 21 are the same as those of the control circuit 14 shown in FIG.

ここで、制御回路１４ｂは、接地端子ＧＮＤに接続され、第１の導電体Ｋ４を介して接地電位が供給される。また、第１の導電体Ｋ４の第３の配線Ｈ４が短くなるように、半導体基板２ｂが配置されている。そのため、一点接地が確実になり、コモンモードノイズが減少する。また、誤差増幅回路１８は、端子ＶＦＢに帰還される電圧の誤差を検出して増幅するため、出力電圧が安定化される。誤差増幅回路１８は、電圧を検出する検出回路として機能している。   Here, the control circuit 14b is connected to the ground terminal GND, and is supplied with the ground potential via the first conductor K4. Further, the semiconductor substrate 2b is arranged so that the third wiring H4 of the first conductor K4 is shortened. Therefore, one-point grounding is ensured, and common mode noise is reduced. Further, the error amplification circuit 18 detects and amplifies the error of the voltage fed back to the terminal VFB, so that the output voltage is stabilized. The error amplification circuit 18 functions as a detection circuit that detects a voltage.

三角波生成回路２２は、第１および第２のスイッチ素子Ｑ１、Ｑ２のスイッチング周波数に同期した三角波を生成する回路である。三角波生成回路２２の出力は、比較回路１９の正入力端に入力され、誤差電圧を時間に変換する。
すなわち、制御回路１４ｂは、誤差電圧の大きさに対応してデューティ比が変化するＰＷＭ信号により第１及び第２のスイッチ素子Ｑ１、Ｑ２を制御する。 The triangular wave generation circuit 22 is a circuit that generates a triangular wave synchronized with the switching frequency of the first and second switch elements Q1 and Q2. The output of the triangular wave generation circuit 22 is input to the positive input terminal of the comparison circuit 19 and converts the error voltage into time.
That is, the control circuit 14b controls the first and second switch elements Q1 and Q2 by the PWM signal whose duty ratio changes corresponding to the magnitude of the error voltage.

また、半導体装置１ｂを用いて電圧モード方式のＤＣ−ＤＣコンバータ６ｂを構成することができる。
ＤＣ−ＤＣコンバータ６ｂは、半導体装置１ｂ、第１のインダクタ７、第１のキャパシタ８、帰還回路９、キャパシタ１１〜１３、２３を備える。 In addition, the voltage mode DC-DC converter 6b can be configured using the semiconductor device 1b.
The DC-DC converter 6b includes a semiconductor device 1b, a first inductor 7, a first capacitor 8, a feedback circuit 9, and capacitors 11 to 13, 23.

ＤＣ−ＤＣコンバータ６ｂは、図２に表したＤＣ−ＤＣコンバータ６の半導体装置１を、半導体装置１ｂに置き換えた構成であり、第１のインダクタ７、第１のキャパシタ８、帰還回路９、キャパシタ１１〜１３、２３については、ＤＣ−ＤＣコンバータ６と同様である。
半導体装置１ｂ、ＤＣ−ＤＣコンバータ６ｂは、コモンモードノイズを減少することができ、安定性が向上する。そのため、高いスイッチング周波数を実現することができる。 The DC-DC converter 6b has a configuration in which the semiconductor device 1 of the DC-DC converter 6 shown in FIG. 2 is replaced with a semiconductor device 1b, and includes a first inductor 7, a first capacitor 8, a feedback circuit 9, and a capacitor. 11 to 13 and 23 are the same as those of the DC-DC converter 6.
The semiconductor device 1b and the DC-DC converter 6b can reduce common mode noise and improve stability. Therefore, a high switching frequency can be realized.

さらに、接地端子ＧＮＤとピンＰ４との第３の配線Ｈ４の配線長も短くなるため、接地端子ＧＮＤとピンＰ４との間の寄生インダクタンスも小さくなり、接地端子ＧＮＤのコモンモードノイズが減少する。そのため、出力電圧Ｖｏｕｔの安定性、精度が向上する。   Furthermore, since the wiring length of the third wiring H4 between the ground terminal GND and the pin P4 is shortened, the parasitic inductance between the ground terminal GND and the pin P4 is also reduced, and the common mode noise of the ground terminal GND is reduced. Therefore, the stability and accuracy of the output voltage Vout are improved.

以上、具体例を参照しつつ本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明は、それらに限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。   The embodiments of the present invention have been described above with reference to specific examples. However, the present invention is not limited to them, and various modifications can be made based on the technical idea of the present invention.

１、１ａ、１ｂ 半導体装置
２、２ａ、２ｂ 半導体基板
３ 装置本体
４ 半導体搭載部
５ 第１の辺
６、６ａ、６ｂ ＤＣ−ＤＣコンバータ
７ 第１のインダクタ
８ 第１のキャパシタ
９ 帰還回路
１０ 負荷回路
１１〜１３、２３ キャパシタ
１４、１４ａ、１４ｂ 制御回路
１５ 駆動回路
１６、１６ａ 検出回路（電流検出回路）
１７ 電圧生成回路
１８ 誤差増幅回路
１９ 比較回路
２０ 電流生成回路
２１ 寄生容量
２２ 三角波生成回路
３０、３０ａ、３０ｂ ＤＣ−ＤＣコンバータ制御回路
ＢＯＯＴ、ＶＦＢ、ＣＯＭＰ、ＥＮ、ＳＳ 端子（接続部）
ＧＮＤ 接地端子（接続部）
Ｈ１、Ｈ５〜Ｈ８ 配線
Ｈ２ 第１の配線
Ｈ３ 第２の配線
Ｈ４ 第３の配線
Ｋ１、Ｋ５〜Ｋ８ 第２の導電体
Ｋ２〜Ｋ４ 第１の導電体
ＬＸ 第１の端子（接続部）
Ｐ１〜Ｐ８ ピン
Ｑ１ 第１のスイッチ素子
Ｑ２ 第２のスイッチ素子
ＶＩＮ 電源端子（接続部） DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 1a, 1b Semiconductor device 2, 2a, 2b Semiconductor substrate 3 Device main body 4 Semiconductor mounting part 5 1st edge | side 6, 6a, 6b DC-DC converter 7 1st inductor 8 1st capacitor 9 Feedback circuit 10 Load Circuits 11 to 13, 23 Capacitors 14, 14a, 14b Control circuit 15 Drive circuit 16, 16a Detection circuit (current detection circuit)
17 Voltage generation circuit 18 Error amplification circuit 19 Comparison circuit 20 Current generation circuit 21 Parasitic capacitance 22 Triangular wave generation circuit 30, 30a, 30b DC-DC converter control circuit BOOT, VFB, COMP, EN, SS terminals (connection portion)
GND Grounding terminal (connection part)
H1, H5 to H8 wiring H2 first wiring H3 second wiring H4 third wiring K1, K5 to K8 second conductor K2 to K4 first conductor LX first terminal (connection portion)
P1 to P8 Pins Q1 First switch element Q2 Second switch element VIN Power supply terminal (connection portion)

本発明の実施形態に係る半導体装置の構成を例示する平面模式図である。1 is a schematic plan view illustrating the configuration of a semiconductor device according to an embodiment of the invention. 図１に表した半導体装置を含むＤＣ−ＤＣコンバータを例示する回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a DC-DC converter including the semiconductor device illustrated in FIG. 1. 第１のスイッチ素子の電流波形図であり、（ａ）はオフセット量が０μｍ、（ｂ）は同じく６００μｍの場合である。It is a current wave form diagram of the 1st switch element, (a) is a case where offset amount is 0 micrometer and (b) is 600 micrometers similarly. 本発明の実施形態に係るＤＣ−ＤＣコンバータを例示する回路図である。1 is a circuit diagram illustrating a DC-DC converter according to an embodiment of the invention. 参考例のＤＣ−ＤＣコンバータを例示する回路図である。It is a circuit diagram which illustrates the DC-DC converter of a reference example .

第１の導電体Ｋ２〜Ｋ４のピンＰ２〜Ｐ４は、半導体基板２と反対側から第１の導電体Ｋ２〜Ｋ４に、電流及び電圧の少なくともいずれかが供給される部分（供給部分）である。また、第２の導電体Ｋ１、Ｋ５〜Ｋ８のピンＰ１、Ｐ５〜Ｐ８は、半導体基板２と反対側から第２の導電体Ｋ１、Ｋ５〜Ｋ８に、信号が入出力される部分（入出力部分）である。 The pins P2 to P4 of the first conductors K2 to K4 are portions (supply portions) where at least one of current and voltage is supplied to the first conductors K2 to K4 from the side opposite to the semiconductor substrate 2. . Further, the pins P1, P5 to P8 of the second conductors K1, K5 to K8 are portions where signals are inputted to and outputted from the opposite side of the semiconductor substrate 2 to the second conductors K1, K5 to K8 (input / output). Part) .

図５は、参考例のＤＣ−ＤＣコンバータを例示する回路図である。
図５に表したように、半導体装置１ｂは、図２に表した半導体基板２を半導体基板２ｂに置き換えた構成である。図示しない装置本体、第１の導電体Ｋ２〜Ｋ４、第２の導電体Ｋ１、Ｋ５〜Ｋ８については、図１に表した半導体装置１と同様である。また、第１〜第３の配線Ｈ２〜Ｈ４、配線Ｈ１、Ｈ５〜Ｈ８、第１の端子ＬＸ、電源端子ＶＩＮ、接地端子ＧＮＤ、端子ＢＯＯＴ、ＶＦＢ、ＣＯＭＰ、ＥＮ、ＳＳについては、図１〜図２に表した半導体装置１と同様である。

FIG. 5 is a circuit diagram illustrating a DC-DC converter of a reference example .
As shown in FIG. 5, the semiconductor device 1b has a configuration in which the semiconductor substrate 2 shown in FIG. 2 is replaced with a semiconductor substrate 2b. The device body (not shown), the first conductors K2 to K4, and the second conductors K1 and K5 to K8 are the same as those of the semiconductor device 1 shown in FIG. The first to third wirings H2 to H4, the wirings H1, H5 to H8, the first terminal LX, the power supply terminal VIN, the ground terminal GND, the terminals BOOT, VFB, COMP, EN, and SS are illustrated in FIGS. This is the same as the semiconductor device 1 shown in FIG.

Claims (4)

半導体基板搭載部と、
第１の辺側に設けられた電源端子及び接地端子を有し、ＤＣ−ＤＣコンバータ制御回路を含む半導体基板と、
を備え、
前記接地端子は、前記半導体基板搭載部に接続され、
前記電源端子に接続される配線が、前記接地端子に接続される配線を除いて、前記半導体基板に接続される配線の内で最も短かくなるようにした半導体装置。 A semiconductor substrate mounting portion;
A semiconductor substrate having a power supply terminal and a ground terminal provided on the first side and including a DC-DC converter control circuit;
With
The ground terminal is connected to the semiconductor substrate mounting portion,
A semiconductor device in which the wiring connected to the power supply terminal is the shortest of the wirings connected to the semiconductor substrate except the wiring connected to the ground terminal. 前記半導体基板は、前記半導体基板搭載部の仮想的な中心線に対し前記第１の辺側にオフセットして配置された請求項１記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor substrate is arranged offset to the first side with respect to a virtual center line of the semiconductor substrate mounting portion. 前記半導体基板は、前記第１の辺側に設けられた第１の端子をさらに有し、
前記ＤＣ−ＤＣコンバータ制御回路は、
前記電源端子と前記第１の端子との間に接続された第１のスイッチ素子と、
前記第１のスイッチ素子を制御する制御回路と、
を有し、
前記制御回路は、
電流及び電圧の少なくともいずれかが供給される部分を介して流れる電流を検出する電流検出回路と、
前記接地端子を基準として、信号が入出力される部分を介して帰還される電圧の誤差を検出する誤差増幅回路と、
を有する請求項１または２に記載の半導体装置。 The semiconductor substrate further includes a first terminal provided on the first side,
The DC-DC converter control circuit includes:
A first switch element connected between the power supply terminal and the first terminal;
A control circuit for controlling the first switch element;
Have
The control circuit includes:
A current detection circuit for detecting a current flowing through a portion to which at least one of a current and a voltage is supplied;
An error amplification circuit that detects an error of a voltage fed back through a portion where a signal is input / output with respect to the ground terminal,
The semiconductor device according to claim 1, comprising: 請求項１〜３のいずれか１つに記載の半導体装置と、
前記ＤＣ−ＤＣコンバータ制御回路の出力に接続された第１のインダクタと、
前記第１のインダクタと接地との間に接続された第１のキャパシタと、
を備えたＤＣ−ＤＣコンバータ。 A semiconductor device according to any one of claims 1 to 3,
A first inductor connected to the output of the DC-DC converter control circuit;
A first capacitor connected between the first inductor and ground;
DC-DC converter provided with.
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