JPH07142626A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH07142626A
JPH07142626A JP30605093A JP30605093A JPH07142626A JP H07142626 A JPH07142626 A JP H07142626A JP 30605093 A JP30605093 A JP 30605093A JP 30605093 A JP30605093 A JP 30605093A JP H07142626 A JPH07142626 A JP H07142626A
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JP
Japan
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grounding
main surface
substrate
lead
semiconductor
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Takashi Nagashima
孝至 長島
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Japan Energy Corp
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】小型で、安定した直列帰還インダクタンス量が
得られ、また、表面実装技術に適したパッケージ構造を
提供する。 【構成】(a)半導体基板11と、(b)該半導体基板
の一主面上に設けられた半導体増幅素子の入出力電極並
びに接地電極と、(c)該半導体基板の他の主面にその
一主面が固定される金属製の接地リード31と、(d)
該接地リードの一主面にその一主面が固定され、前記半
導体基板に隣接する絶縁板21と、(e)該絶縁板の他
の主面から前記接地リード31にまで延在する接地用導
電膜23と、(f)該絶縁板の他の主面上の接地用導電
膜と前記半導体増幅素子の接地電極とを接続する接地配
線とを含むものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、GaAsショットキー
ゲート電界効果トランジスタなどの高い高周波利得を有
する半導体増幅素子のパッケージ構造に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】GaAs半導体を利用したショットキー
ゲート電界効果トランジスタ(以下、MESFETとい
う)は、従来のシリコン半導体を用いた半導体増幅素子
よりも高周波特性が優れており、UHF帯以上の高周波
でも高い利得を得ることができ、また、高い周波数にお
いても比較的大電力を高い効率で増幅できる。このた
め、低消費電力が要求される移動体通信機器の電力増幅
に多用されている。
【0003】MESFETをUHF帯や準マイクロ波帯
(0.3〜3GHz)で用いた場合、十分すぎる高い利
得が得られるため、MESFETを用いた電力増幅器な
どの回路が安定に動作し難いという問題がある。これを
解決する一つの従来法として、増幅素子の接地電極とな
るMESFETのソース電極と接地電位の間に直列イン
ダクタンスを挿入することにより、回路に負帰還をかけ
ることが知られていた。(例えば、Abrie, P.L.D., "Th
e Design of Impedance-Matching Networks for Radio
Frequency and Microwave Amplifiers",ARTECH HOUSE,1
985,pp.281)
【0004】このような負帰還を構成する直列インダク
タンス(直列帰還インダクタンス)は、接地電極をパッ
ケージ内に接地するためのボンディングワイヤにより得
ることができる。このような直列インダクタンスを含ん
だパッケージ構造の例を図3に示す。半絶縁性GaAs
からなる半導体基板11の上面に設けられたMESFE
Tを構成するソース電極13、ドレイン電極14および
ゲート電極15が設けられている。半導体基板11は金
属製の接地基板30上に固定されている。ソース電極1
3と接地基板30の上面を直列帰還インダクタンスとな
る接地用ボンディングワイヤ29により直接に接続して
いる。ドレイン電極14、ゲート電極15は接地基板3
0上に絶縁板41を介して固定されたドレイン用リード
42、ゲート用リード43にボンディングワイヤ27、
28により取り出されている。このパッケージによるM
ESFETを利用すれば、負帰還により動作が安定化
し、半導体基板からの放熱にも優れる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな直列帰還インダクタンスとなる接地用ボンディング
ワイヤを用いたパッケージにおいては、以下のような課
題がある。
【0006】パッケージの外形が大きい。すなわち、
直列帰還インダクタンスとなる接地用ボンディングワイ
ヤの長さは、通常、1mm程度が必要となる。半導体基
板(チップ)の大きさは数mmであるので、接地基板の
長さのうち2割程度以上がボンディングワイヤのために
必要となる。とくに、比較的出力電力の小さな(ドレイ
ン損失が1W以下)場合、または、必要とする帰還イン
ダクタンスが大きい場合には、パッケージが相対的に大
型化する。
【0007】帰還インダクタンス量がばらつく。すな
わち、接地用ボンディングワイヤの長さは、ワイヤボン
ディングの操作条件などにより増減し、帰還インダクタ
ンス量がばらつくこととなる。比較的帰還インダクタン
ス量が小さい場合には相対的に大きなばらつきとなる。
【0008】表面実装への適用が困難。すなわち、接
地基板とドレイン用、ゲート用リードの高さが異なるた
め、そのままでは、表面実装できない。また、実装のた
めに接地基板に対応した凹部を配線基板に設ける必要が
ある。
【0009】本発明の目的は、上記の課題を解決したも
ので、小型で、安定した直列帰還インダクタンス量が得
られ、また、表面実装技術に適したパッケージ構造を提
供するものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、(a)半導体
基板と、(b)該半導体基板の一主面上に設けられた半
導体増幅素子の入出力電極並びに接地電極と、(c)該
半導体基板の他の主面にその一主面が固定される金属製
の接地リードと、(d)該接地リードの一主面にその一
主面が固定され、前記半導体基板に隣接する絶縁板と、
(e)該絶縁板の他の主面から前記接地リードにまで延
在する接地用導電膜と、(f)該絶縁板の他の主面上の
接地用導電膜と前記半導体増幅素子の接地電極とを接続
する接地配線とを含むものである。
【0011】さらに、(g)前記絶縁板の一主面にその
一主面が固定される金属製の入出力リードと、(h)該
絶縁板の他の主面から前記入出力リードにまで延在する
入出力用導電膜と、(i)該絶縁板の他の主面上の入出
力用導電膜と前記半導体増幅素子の入出力電極とを接続
する入出力配線とを含むこと、また、前記半導体基板が
半絶縁性のGaAsであり、前記半導体増幅素子がショ
ットキーゲート電界効果トランジスタであることが望ま
しい。
【0012】
【作用及び効果】本発明によれば、直列帰還インダクタ
ンスとして、半導体基板に隣接した絶縁板の表面に設け
られた接地用導電膜を利用することができる。このた
め、接地配線を長くすることなく、必要とするインダク
タンスを得ることができる。したがって、パッケージを
小型化することが可能となり、同時に、接地配線の敷設
に伴うインダクタンスのバラツキを抑えることができ再
現性の高い、安定な動作が可能となる。
【0013】加えて、入出力電極並びに接地電極をその
近傍に設けられた導電膜を介して、それらの電極とは逆
側に設けられた入出力リード並びに接地リードに接続し
ているので、簡単な製造工程により表面実装に適したパ
ッケージ構造を構成できる。
【0014】
【実施例】本発明の一実施例であるMESFETの平面
図である図1とその断面図である図2を用いて以下詳細
に説明する。
【0015】まず、1.2GHz電力増幅用のMESF
ET素子10を作製する。矩形(長辺0.9mm、短辺
0.7mm)の半絶縁性のGaAsからなる半導体基板
11(厚さ0.1mm)の表面に活性層12をイオン注
入法により形成する。この活性層12上にオーミック電
極からなるソース電極13およびドレイン電極14を形
成し、これらの間の活性層12にショットキー接合する
Ti/Ptからなるゲート電極15を形成する。これら
の電極は、それぞれのボンディングパッド部分16、1
7、18を含み、くし型構造に配置されている。ゲート
長1μm、ゲート幅は1本当たり0.2mmを10本並
列に接続しており、飽和ドレイン電流500mAであ
る。ソース電極13とゲート電極15は空中配線による
交差部分があり、すべてのソース電極13とゲート電極
15は、半導体基板11上でそれぞれ相互に接続されて
いる。なお、半導体基板11の裏面は、Ti/Auの裏
面金属層19で被われている。
【0016】次に、パッケージ20を用意する。パッケ
ージ20は、絶縁基板21とそれにろう付けされた、接
地リード31、ドレイン用リード32およびゲート用リ
ード33などから構成されている。絶縁基板21は、半
導体基板11が収められる領域に対応した開口22を有
するアルミナセラミックからなり、その厚さは0.4m
mである。絶縁基板21の表面にはめっき金層により接
地用導電層23、ドレイン用導電層24およびゲート用
導電層25がおもて面から裏面へ開口22の外側を沿っ
て連続している。また、接地用導電層23は、裏面の開
口22の周りにも延びている。開口22の対向する2つ
の短辺22aに接地用導電層23があり、他の長辺22
bにはドレイン用導電層24およびゲート用導電層25
がそれぞれ設けられている。
【0017】絶縁基板21の裏側に開口22をふさぐよ
うに接地リード31が接地用導電層23にろう付けされ
ている。また、ドレイン用リード32およびゲート用リ
ード33がドレイン用導電層24およびゲート用導電層
25にろう付けされている。これらのリードは、Fe−
Ni−Co合金、厚さ0.15mmからなり、回路との
接続のために絶縁基板21から突出する部分があり、各
リード31、32、33の裏側は、表面実装に適するよ
うに同一平面となっている。ろう付けは、Ag−Cuな
どの比較的高温の融点を持つろう剤により行われ、リー
ドの材質はろう付けが可能であり、熱伝導性のよい材料
を用いることができる。なお、絶縁板としては、絶縁基
板21を分割した構造にすることもできる。しかし、分
割されない絶縁基板21を用いることでパッケージ20
の機械的強度を絶縁基板21により維持することができ
るため接地リード31の厚さを薄くすることができ、半
導体基板11からの放熱効率を高めることが可能であ
る。
【0018】その後、パッケージ20にMESFET素
子10を収める。絶縁基板の開口22内に半導体基板1
1をエポキシ樹脂系接着剤により固定する。この際のダ
イボンダーのコレット(半導体基板11をパッケージ2
0内に位置決めし保持するための治具)の外形により絶
縁基板の開口22の内寸法が決められる。半導体基板1
1上の各電極のボンディングパッド部分16、17、1
8と絶縁基板21の表面側の接地用電導層23、ドレイ
ン用電導層24、ゲート用電導層25との間をそれぞれ
を直径25μmの金線からなるソース用ボンディングワ
イヤ26、ドレイン用ボンディングワイヤ27、ゲート
用ボンディングワイヤ28により接続する。ソース用ボ
ンディングワイヤ27は、左右にぞれぞれ一本ずつ長さ
約0.5mmであり、ドレイン用、ゲート用ボンディン
グワイヤ27、28は、それぞれ2本ずつである。
【0019】以上の本実施例は、従来技術と同等の簡便
な工程により作製できる。その外寸は、半導体基板の大
きさとほぼ同じ大きさとすることができる。また、直列
帰還インダクタンスの大半は、接地用導電膜により達成
されるので再現性が高く、同時に、そのボンディングワ
イヤは、短くでき、また、同じ程度の高さにボンディン
グするため長さの再現性も高い。
【0020】本発明は上述の実施例に限定されるもので
はなく種々の態様が可能である。例えば、半導体装置の
耐環境性を向上するために絶縁基板のおもて側に蓋など
を設けて半導体基板を密閉する構造としてもよい。接地
用導電膜は、他の導電膜よりも細くすることで直列帰還
インダクタンスを増やすこともでき、さらに導電膜の形
状を蛇行させる、スリットをいれるなどして電気長を長
くしてもよい。半導体基板が載せられる接地リード部分
を金属とし、他の外部配線と接続するための他のリード
として、絶縁基板上の設けられた導電膜自体を用いるこ
ともできる。また、半導体素子として半導体基板に導電
性のSi基板を用いた場合にも接地リードと半導体基板
の間にBeOなどの絶縁物を介すこともできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例であるMESFETの平面図である。
【図2】実施例であるMESFETの断面図である。
【図3】従来技術によるパッケージ構造を説明するため
の図である。
【符号の説明】
10 MESFET素子 11 半導体基板 12 活性層 13 ソース電極 14 ドレイン電極 15 ゲート電極 16、17、18 ボンディングパッド部分 19 裏面金属層 20 パッケージ 21 絶縁基板 22 開口 23 接地用導電層 24 ドレイン用導電層 25 ゲート用導電層 26 ソース用ボンディングワイヤ 27 ドレイン用ボンディングワイヤ 28 ゲート用ボンディングワイヤ 31 接地リード 32 ドレイン用リード 33 ゲート用リード

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (a)半導体基板と、 (b)該半導体基板の一主面上に設けられた半導体増幅
    素子の入出力電極並びに接地電極と、 (c)該半導体基板の他の主面にその一主面が固定され
    る金属製の接地リードと、 (d)該接地リードの一主面にその一主面が固定され、
    前記半導体基板に隣接する絶縁板と、 (e)該絶縁板の他の主面から前記接地リードにまで延
    在する接地用導電膜と、 (f)該絶縁板の他の主面上の接地用導電膜と前記半導
    体増幅素子の接地電極とを接続する接地配線とを含むこ
    とを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 (g)前記絶縁板の一主面にその一主面
    が固定される金属製の入出力リードと、 (h)該絶縁板の他の主面から前記入出力リードにまで
    延在する入出力用導電膜と、 (i)該絶縁板の他の主面上の入出力用導電膜と前記半
    導体増幅素子の入出力電極とを接続する入出力配線とを
    含むことを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
  3. 【請求項3】 前記半導体基板が半絶縁性のGaAsで
    あり、前記半導体増幅素子がショットキーゲート電界効
    果トランジスタであることを特徴とする請求項1乃至2
    記載の半導体装置。
JP30605093A 1993-11-12 1993-11-12 半導体装置 Pending JPH07142626A (ja)

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JP30605093A JPH07142626A (ja) 1993-11-12 1993-11-12 半導体装置

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100506802B1 (ko) * 1998-05-20 2005-10-14 삼성전자주식회사 모오스 트랜지스터 패키지
JP2011165720A (ja) * 2010-02-04 2011-08-25 Opnext Japan Inc 電子機器

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KR100506802B1 (ko) * 1998-05-20 2005-10-14 삼성전자주식회사 모오스 트랜지스터 패키지
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