JPH07142669A - モールド型半導体装置 - Google Patents

モールド型半導体装置

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JPH07142669A
JPH07142669A JP5290338A JP29033893A JPH07142669A JP H07142669 A JPH07142669 A JP H07142669A JP 5290338 A JP5290338 A JP 5290338A JP 29033893 A JP29033893 A JP 29033893A JP H07142669 A JPH07142669 A JP H07142669A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 外部回路との接続において、実装する基板上
の高周波伝送線路の導体幅が大きい場合でも、実装を可
能とするモールド型半導体装置を提供する。 【構成】 第１の金属部材２上に半導体チップ（不図
示）がＡｕＳｎ等のマウントソルダーを用いてマウント
されており、その半導体チップ（不図示）の高周波信号
端子と第２の金属部材１がＡｕワイヤなどの金属ワイヤ
（不図示）でボンディング接続されている。第２の金属
部材１はモールドエリア６の内部で分岐し、外部に２本
の分岐部である中心導体１ａ，１ｂを構成している。２
つの中心導体１ａ，１ｂは、第１の金属部材２で構成さ
れる２つの接地導体２ａ，２ｂで両側から挟まれてい
る。接地導体２ａ，２ｂの間隔Ｌ2は、３×Ｐ−Ｍから
求まり、１．７３ｍｍとなる。この値は導体部１０の幅
Ｂ（１．３ｍｍ）よりも大きいので、中心導体１ａ，１
ｂを外部の導体部１０上に実装できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、モールド型半導体装置
に関し、特に高周波帯域で使用されるモールド型半導体
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種のモールド型半導体装置と
しては、例えば米国特許第５，０５７，８０５号明細書
や、本出願人に係わる特願平４−２３３２２４号明細書
等に開示されているものがある。すなわち、半導体チッ
プと金属ワイヤ等でボンディング接続された金属部材が
樹脂モールドの内部から外部へ引き出されたモールド外
部回路と、モールド内部の半導体チップとの電気的接続
を可能にしていた。
【０００３】図７の（ａ）はこのモールド型半導体装置
の平面図、（ｂ）は伝送線路部の断面図である。
【０００４】図７の（ａ）に示すように、接地導体とし
ての第１の金属部材２上に、半導体チップ３がマウント
され、金属ワイヤ４で中心導体としての第２の金属部材
１と半導体チップ３がボンディング接続されている。こ
の第２の金属部材１が、外部回路との接続端子となって
いる。第１の金属部材２は第２の金属部材１を両側から
挟むような形状となっている。これにより、高周波の伝
送線路（高周波信号入出力端子）８が構成されている。
金属ワイヤ５は、半導体チップ３を接地するために半導
体チップ３と第１の金属部材２とを接続している。モー
ルドエリア６がモールド樹脂７によりモールド封止され
ている。モールド樹脂７は、半導体チップ３、金属ワイ
ヤ４，５の保護と、第１の金属部材２、第２の金属部材
１の位置の固定を兼ねている。
【０００５】図７の（ｂ）に示すように、比誘電率εr
のモールド樹脂７内に第２の金属部材１を第１の金属部
材２が左右間隔Ｇで配置され、伝送線路部８を形成して
いる。この伝送線路部８の特性インピーダンスＺは、以
下のようにして設計できる。すなわち、先ず、第２の金
属部材１とその左右に配置された第１の金属部材２との
間の静電容量Ｃを、等角写像法等の数学手法により求
め、媒質の誘電率をε、媒質の透磁率をμとすると、以
下の式により、前記特性インピーダンスＺを求めること
ができる。
【０００６】Ｚ＝（ε・μ）1/2／Ｃ この種の半導体装置が使われる通信、伝送機器での高周
波伝送線路は主に５０Ω系、または７５Ω系で設計され
るが、例えばモールド樹脂７の樹脂厚が十分に厚く、比
誘電率εr≒５としたとき、第１および第２の金属部材
２，１の厚さｄ≒０．２ｍｍ、第１の金属部材２と第２
の金属部材１との間隔Ｇ≒０．４５ｍｍ、第２の金属部
材１の幅Ｗ≒０．４ｍｍ程度でリードフレームを設計す
ると、特性インピーダンスＺ≒５０Ωが実現できる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】この種の半導体装置を
製品化する際には、すでに外形が標準化された既存のパ
ッケージに合わせその既存パッケージでの生産ラインを
用いて製造することが、設備投資等の費用を最小にする
方法である。
【０００８】図８はこういった標準パッケージの一例
で、リードピッチ０．６５ｍｍの２２５ｍｉｌ２０ピン
ＳＳＯＰ（Ｓｈｒｉｎｋ Ｓｍａｌｌ Ｏｕｔｌｉｎｅ
Ｐａｃｋａｇｅ：以下、単に２０ピンＳＳＯＰと記
す）の外形図である。リードピッチＰ、リード幅Ｍは各
々０．６５ｍｍ，０．２２ｍｍである。
【０００９】この２０ピンＳＳＯＰに、前述の米国特許
第５，０５７，８０５号明細書に開示された技術を適用
し、高周波信号伝送線路を構成すると、図９に示すよう
になる。図９において、高周波信号線路を構成する中心
導体１を挟む２つの接地導体２の間隔Ｌ2は、２×Ｐ−
Ｍから求まり、１．０８ｍｍとなる。なお、Ｌ1は２×
Ｐ＝１．３０ｍｍである。一方、この種の半導体装置を
使用するユーザは実装用基板としてガラスエポキシ材や
テフロン材等を用いられる。この実装用基板の厚さはパ
ターニング後の基板のソリ等を考慮した０．４ｍｍ〜
０．８ｍｍ程度の厚さのものが使用される。また、実装
基板の高周波伝送線路としては設計の際占有面積が少な
くてすむように、主にマイクロストリップ線路が使われ
る。例えば、０．４ｍｍ厚さのテフロン材基板で５０Ω
線路を構成すると、マイクロストリップ線路の導体幅Ｂ
は約１．３ｍｍであり、この実装基板に上述の米国特許
第５，０５７，８０５号明細書適用の２０ピンＳＳＯＰ
を実装しようとすると、パッケージ側の中心導体１を挟
む２つの接地導体２の間隔Ｌ2（１．０８ｍｍ）が実装
基板のマイクロストリップ線路を形成する導体部１０の
導体幅Ｂ（１．３ｍｍ）より小さくなって寸法的整合が
とれず、パッケージの接地導体２が実装基板の導体部１
０にショートしてしまい、パッケージを導体部に実装で
きないという問題点が生じる。本発明は、上記従来技術
の有する問題点に鑑みてなされたものであり、外部回路
との接続において、実装する基板上の高周波伝送線路の
導体幅が大きい場合でも、パッケージを外部導体に実装
を可能とするモールド型半導体装置を提供すること目的
としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、半導体チップと、この半導体チップがマウ
ントされる接地導体としての第１の金属部材と、前記半
導体チップに金属ワイヤ等のボンディングで接続され、
前記半導体チップを外周回路と電気的に接続する中心導
体としての第２の金属部材とがモールド樹脂により固定
され、前記第２の金属部材とこの第２の金属部材を挟ん
だ前記第１の金属部材とにより、所定の伝送線路インピ
ーダンスを持つ高周波伝送線路を構成する高周波信号入
出力端子が構成されたモールド型半導体装置において、
前記第２の金属部材が、前記モールド樹脂のモールドエ
リアの内部から外部にいたる途中において複数本に分岐
され、かつモールドエリアの外部において該複数本の分
岐部を前記第１の金属部材により挟んだ構成で、高周波
信号入出力端子を成すことを特徴とするものである。
【００１１】また、既存のリードフレームに所定の半導
体チップをマウントすることにより構成されている。
【００１２】
【作用】上記のとおりに構成された本発明は、従来技術
と異なり、高周波伝送線路を構成する２つの接地導体と
しての第１の金属部材の間隔を、外部実装基板上の高周
波伝送線路（マイクロストリップ）の導体幅に合わせて
広げることができる。
【００１３】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
【００１４】図１は本発明のモールド型半導体装置の一
実施例の平面図である。同図に示すように、第１の金属
部材２上に半導体チップ３がＡｕＳｎ等のマウントソル
ダーを用いてマウントされており、その半導体チップ３
の高周波信号端子と第２の金属部材１がＡｕワイヤなど
の金属ワイヤ４でボンディング接続されている。第２の
金属部材１はモールドエリア６の内部から外部に至る途
中で２本に分岐し、２つの中心導体１ａおよび１ｂを構
成している。２つの中心導体１ａ，１ｂは、第１の金属
部材２で構成される２つの接地導体２ａ，２ｂで両側か
ら挟まれる構造をしている。金属ワイヤ５は半導体チッ
プ３と第１の金属部材２をボンディング接続している。
【００１５】金属ワイヤ１２は半導体チップ３と別の第
２の金属部材１１をボンディング接続している。第２の
金属部材１１は電源端子等の直流信号用として用いる。
モールドエリア６がモールド樹脂７によりモールド封止
されている。モールド樹脂７は、半導体チップ３、金属
ワイヤ４，５，１２の保護と、第２の金属部材１および
１１、第１の金属部材２の位置の固定を兼ねている。な
お、符号１３，１４は各々高周波入力パッド，高周波出
力パッドを示している。
【００１６】図２の（ａ）は図１の高周波伝送線路部に
おけるＡ−Ａ断面図である。比誘電率εrのモールド樹
脂７内に第２の金属部材１を間隔Ｇで第１の金属部材２
が左右からはさむように配置されている。この構造は、
従来技術で説明したように、第２の金属部材１と中心導
体、左右の第１の金属部材２を接地導体とする伝送線路
となっており、本実施例では、各金属部材の厚さｔ＝
０．１５ｍｍ、中心導体（第２の金属部材１）の幅Ｗ
（Ｍ）は０．２２ｍｍであるので、モールド樹脂７の比
誘電率εr≒５とすると、図６の（ａ）のような設計チ
ャートができる。図６の（ａ）により、例えば、特性イ
ンピーダンス５０Ωに設計するには、中心導体と接地導
体との間隔Ｇは約０．４ｍｍとなる。
【００１７】図２の（ｂ）は図１の高周波伝送線路部に
おけるＢ−Ｂ断面図である。比誘電率εrのモールド樹
脂７内に第２の金属部材による中心導体１ａ，１ｂと、
第１の金属部材による接地導体２ａ，２ｂがそれぞれ導
体幅Ｗ（Ｂ），間隔Ｇで配置されている。この構造は、
中心導体１ａと接地導体２ａで構成される伝送線路９ａ
と、中心導体１ｂと接地導体２ｂで構成される伝送線路
９ｂとが並列構成されていると考えられる。伝送線路９
ａ及び９ｂの特性インピーダンスは中心導体および接地
導体の導体幅Ｗ（Ｍ）＝０．２２ｍｍ，厚さｔ＝０．１
５ｍｍとし、モールド樹脂７の比誘電率εr≒５とした
ときに作成できる、図６の（ｂ）の設計チャートから設
計できる。従って、伝送線路９の特性インピーダンスは
伝送線路９ａ，９ｂの並列接地と考えて、例えば、伝送
線路９の特性インピーダンスを５０Ωに設計するには、
伝送線路９ａ，９ｂの特性インピーダンスを各々ほぼ１
００Ωにすればよい。
【００１８】本実施例では、Ｇ＝０．４３ｍｍであるか
ら、伝送線路９ａ，９ｂはＺ≒９５Ωで、結局、伝送線
路９（全体）で、特性インピーダンスは４７．５Ω≒５
０Ωとなっている。
【００１９】図３は、図１の高周波伝送線路部９の拡大
図であり、前述の２０ピンＳＳＯＰに本発明を適用した
ときの寸法が記入してあり、また、高周波伝送線路の接
地導体や中心導体の他、該中心導体と接続される、マイ
クロストリップ線路の導体部も図示してある。接地導体
２ａ，２ｂの間隔Ｌ2は、３×Ｐ−Ｍから求まり、１．
７３ｍｍとなる。この値は導体部１０の幅Ｂ（１．３ｍ
ｍ）よりも大きく、従来技術では設計寸法上実装できな
かった０．４ｍｍ厚さのテフロン材で構成された、５０
Ωの伝送線路（マイクロストリップ線路）上にも、中心
導体を実装できる。
【００２０】図４は図１のモールド型半導体装置を生産
するためのリードフレームの概略図であり、厚さ約０．
１５ｍｍのＣｕ材をエッチング又はプレス加工によりパ
ターニングした後、Ａｇメッキ等のメッキ処理して製造
する。
【００２１】こうして製造したリードフレームに所定の
半導体チップ（例えばＧａＡｓＩＣ等）をＡｕＳｎ又は
Ａｇペースト等でマウントし、その後、半導体チップと
リードフレームをＡｕワイヤ等でボンディング配線した
後、前述したモールドエリアにエポキシ等のモールド樹
脂で金型等を用いてモールド封止する。その後、はんだ
メッキを施し、リード切断、リード成形を行い、本実施
例のモールド型半導体装置が完成する。図４中のＡ部の
詳細パターンは図に示したものである。なお、図中寸法
ｌ1，ｌ2，ｌ3，ｌ4は、それぞれ２２９．７±０．０８
ｍｍ，１９×１１．５±０．０３ｍｍ＝２１８．５±
０．０８ｍｍ，１１．５±０．０３ｍｍ，３４．９５０
±０．０５ｍｍとなっている。
【００２２】図５は本発明のモールド型半導体装置の第
２の実施例の部分平面図であり、第２の金属部材１はモ
ールド樹脂７内部で３本の中心導体１ａ，１３，１ｂに
分岐しており、それら３本の中心導体１ａ，１３，１ｂ
をはさむように、第１の金属２による２つの接地導体２
ａ，２ｂが構成されている。この構造で、中心導体１ａ
は接地導体２ａとの間に伝送線路９ａを構成し、中心導
体１ｂは接地導体２ｂとの間に伝送線路９ｂを構成して
いるが、中心導体１３はこれに対する接地導体が近くに
存在しないので、伝送線路９ａおよび９ｂに比べて非常
に高いインピーダンスを持つことになる。従って、高周
波信号は伝送線路９ａ及び９ｂを伝送し、中心導体１３
にはほとんど伝送しない。
【００２３】すなわち、３つの中心導体１ａ，１３，１
ｂと２つの接地導体２ａ，２ｂとで構成する伝送線路９
のインピーダンスは、伝送線路９ａと伝送線路９ｂのイ
ンピーダンスの並列接続で決まり、中心導体１３はほと
んど影響しない。例えば、伝送線路９ａ及び９ｂをそれ
ぞれ１００Ωで設計すれば、伝送線路９の特性インピー
ダンスは５０Ωとなる。
【００２４】この実施例は、中心導体を３本としている
ので、接地導体２ａ，２ｂの間隔は実施例よりさらに広
げることができる。また、この実施例の考え方は、中心
導体を４本以上とした場合でも、同様に成立することは
いうまでもない。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、中心導
体をはさむ２つの接地導体により高周波伝送線路を構成
している端子を有するモールド型半導体装置において、
中心導体をモールドエリア内部から外部に至る間に２本
以上に分岐させて複数の中心導体を２つの接地導体では
さむ構造をした高周波伝送線路としたことにより、外部
回路との接続において、実装する基板上の高周波伝送線
路の導体幅が大きい場合でも、実装を可能とすることが
できるという効果を奏する。
【００２６】また、本発明の適用により、既存のモール
ドパッケージの高周波設計の自由度が広げられ、不要な
設計投資をなくし、既存生産ラインを十分に活用できる
低コストな半導体装置の生産ラインを実現することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のモールド型半導体装置の第１の実施例
の概略平面図である。
【図２】（ａ）は図１のＡ−Ａ断面図、（ｂ）は図１の
Ｂ−Ｂ断面図である。
【図３】本発明の第１の実施例の高周波伝送線路部の拡
大図であり、外部実装基板の高周波伝送線路（マイクロ
ストリップ線路）の導体部をも図示してある。
【図４】本発明の第１の実施例に係わるリードフレーム
を示す外観図である。
【図５】本発明の第２の実施例の高周波伝送部の拡大図
である。
【図６】本発明の実施例の高周波伝送線路部を設計する
際の設計チャートである。
【図７】従来技術のモールド型半導体装置（米国特許第
５，０５７，８０５号明細書）を示す図であり、（ａ）
は平面図、（ｂ）は（ａ）の高周波伝送線路の断面図で
ある。
【図８】既存の半導体パッケージ（２２５ミル、２０ピ
ンＳＳＯＰ）の外観図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）
は正面図、（ｃ）は側面図である。
【図９】既存の２２５ミル２０ピンＳＳＯＰに米国特許
第５，０５７，８０５号明細書を適用した場合の高周波
伝送線路部の平面図であり、外部実装基板の高周波伝送
線路導体部をも示している。
【符号の説明】
１，１ａ，１ｂ 第２の金属部材（中心
導体） ２，２ａ，２ｂ 第１の金属導体（接地
導体） ３ 半導体チップ ４，５，１２ 金属ワイヤ ６ モールドエリア ７ モールド樹脂 ８，９，９ａ，９ｂ 高周波の伝送線路部 １０ 外部実装基板の高周波
伝送線路（マイクロストリップ線路）の導体部 １１ 第２の金属部材（直流
信号部） １３ 高周波入力パッド １４ 高周波出力パッド

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体チップと、この半導体チップがマ
    ウントされる接地導体としての第１の金属部材と、前記
    半導体チップに金属ワイヤ等のボンディングで接続さ
    れ、前記半導体チップを外周回路と電気的に接続する中
    心導体としての第２の金属部材とがモールド樹脂により
    固定され、前記第２の金属部材とこの第２の金属部材を
    挟んだ前記第１の金属部材とにより、所定の伝送線路イ
    ンピーダンスを持つ高周波伝送線路を構成する高周波信
    号入出力端子が構成されたモールド型半導体装置におい
    て、 前記第２の金属部材が、前記モールド樹脂のモールドエ
    リアの内部から外部にいたる途中において複数本に分岐
    され、かつモールドエリアの外部において該複数本の分
    岐部を前記第１の金属部材により挟んだ構成で、高周波
    信号入出力端子を成すことを特徴とするモールド型半導
    体装置。
  2. 【請求項２】 既存のリードフレームに所定の半導体チ
    ップをマウントすることにより構成されている請求項１
    に記載のモールド型半導体装置。
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