JPS5838615Y2 - High frequency semiconductor device - Google Patents

High frequency semiconductor device

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JPS5838615Y2
JPS5838615Y2 JP16002078U JP16002078U JPS5838615Y2 JP S5838615 Y2 JPS5838615 Y2 JP S5838615Y2 JP 16002078 U JP16002078 U JP 16002078U JP 16002078 U JP16002078 U JP 16002078U JP S5838615 Y2 JPS5838615 Y2 JP S5838615Y2
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JP
Japan
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metallization layer
electrode
parallel stripes
high frequency
collector electrode
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JP16002078U
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Inventor
雅利 木原
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株式会社東芝
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Description

【考案の詳細な説明】 この考案は高周波半導体装置にか\す、特に高周波高出
力にて使用される半導体装置の外囲器の改良構造に関す
る。
[Detailed Description of the Invention] This invention relates to an improved structure of an envelope for a high frequency semiconductor device, particularly for a semiconductor device used at high frequency and high output.

高出力の高周波トランジスタの性能は近年1す1す向上
し、2GH2で20Wに達する出力が得られるようにな
った。
The performance of high-output, high-frequency transistors has improved significantly in recent years, and 2GH2 can now provide outputs reaching 20W.

これを可能ならしめた原因は半導体プロセス技術の進歩
はもとより、高周波用の外囲器の著るしい改良によって
もたらされたもので、次にあげる改良方法に大別される
The reasons that have made this possible are not only advances in semiconductor process technology but also significant improvements in high-frequency envelopes, which can be broadly classified into the following improvement methods.

0)低損失材の使用、(2)エミッタインダクタンスの
逓減、(3)帰かん容量の逓減、(4)内部整合方法、
(5)熱抵抗の逓減。
0) Use of low-loss materials, (2) Gradual reduction of emitter inductance, (3) Gradual reduction of return capacitance, (4) Internal matching method,
(5) Gradual decrease in thermal resistance.

上記について、1ず(1)の具体的方策としては外囲器
材料に高周波損失の少ないセラミックスを使用したシ、
外部端子に金めつきを施す方法が一般に用いられている
Regarding the above, the specific measures for 1.(1) are to use ceramics with low high frequency loss as the envelope material;
A method of gold plating the external terminals is generally used.

次の(2)の方法はトランジスタの利得低下を防止し寄
生発振を防ぐため、これ昔で種々の考案(例えば特公昭
49−19949号公報に記載の発明、また特開昭50
−131467号公報)がある。
The following method (2) is used to prevent a decrease in the gain of the transistor and prevent parasitic oscillations.
-131467).

また、(3)は帰かん容量を逓減するため静電シールド
を施す方法(例えば特開昭49−115277号、特開
昭50−57383号公報)が提案されている。
As for (3), a method of applying an electrostatic shield to gradually reduce the return capacitance has been proposed (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 49-115277 and Japanese Patent Laid-Open No. 50-57383).

(4)は外囲器の内部に整合用回路を設けたもので、モ
ス容量を用いた・・イブリッド形のものは米国特許37
13006号の明細書に示されている。
(4) has a matching circuit inside the envelope, and uses a Moss capacitance...The hybrid type is U.S. Patent No. 37
It is shown in the specification of No. 13006.

また最近ではボンディング線のインダクタンスを利用し
た変形案がマイクロウェーブジャーナル(Apr・ ツ
1978、P81〜84)に発表されている。
Recently, a modification using the inductance of the bonding wire has been published in the Microwave Journal (Apr. 1978, pp. 81-84).

さらにストリップ線を用いて内部整合する方法は実公昭
45−33452号公報等に記載がある。
Furthermore, a method of internal matching using strip lines is described in Japanese Utility Model Publication No. 45-33452.

(5)は高出力トランジスタに共通の問題である。(5) is a common problem with high-power transistors.

高周波トランジスタの外囲器にはベリリア磁器が使用さ
れてしることが多い力\これに関する種々の考案は上述
の公報、文献等に詳述されているので説明を省略する。
Beryllia porcelain is often used for the envelope of high-frequency transistors. Various ideas related to this are detailed in the above-mentioned publications and documents, so a description thereof will be omitted.

上述の種々の改良が施され、外囲器の性能が向上してい
るにもか\わらず、現在の高周波高出力トランジスタで
は次に述べるような問題が発生することが確認されてい
る。
Although the various improvements described above have been made and the performance of the envelope has improved, it has been confirmed that the following problems occur in current high frequency, high output transistors.

以下にその現象の説明と、上記従来の技術ではその現象
を解決できないことを説述する。
The phenomenon will be explained below, and it will be explained that the above-mentioned conventional techniques cannot solve the phenomenon.

これ曾てトランジスタの高出力化を図る方法として、第
1図に斜視図にて普た、第2図に上面図にて示す如ぐ、
一部を図中1に示す一つの外囲器の内部に同一品種のベ
レットを2個2,2′以上マウントし、電気的に並列運
転させるようにした方策が広く利用されている。
As a method for increasing the output power of a transistor, as shown in a perspective view in FIG. 1 and a top view in FIG.
A widely used method is to mount two or more pellets of the same type 2,2' or more inside one envelope, a part of which is shown in 1 in the figure, and to electrically operate them in parallel.

か\る方策にては2倍の出力は得られないが実際に1.
4〜1.6倍の出力が得られる。
Although it is not possible to obtain twice the output with this method, it is actually possible to obtain 1.
4 to 1.6 times more output can be obtained.

た!シ、上記はHF’帯(1〜30MHz)や、VHF
帯(特に30〜175MHz)のトランジスタに対して
は非常に有効である。
Ta! The above is for HF' band (1~30MHz) and VHF.
It is very effective for transistors in the band (particularly 30 to 175 MHz).

しかし、前記周波数より高い周波数の例えばUHF帯の
如き、で使用されるトランジスタでは入出力特性をとっ
てみると第3図に示す如き異常現象が発生する。
However, when looking at the input/output characteristics of transistors used at frequencies higher than the above frequency, such as the UHF band, an abnormal phenomenon as shown in FIG. 3 occurs.

すなわち、第3図は横軸に高周波入力電力(PIN)縦
軸に高周波出力電力(Po )を夫々単位(W)にて示
すもので、高周波入力を零から増加して行くと、出力は
A点から増加しB点を通って増加して行く。
That is, in Figure 3, the horizontal axis shows the high frequency input power (PIN), and the vertical axis shows the high frequency output power (Po) in units (W).As the high frequency input increases from zero, the output increases to A. It increases from point B and increases through point B.

正常な特性の場合には入力の増加にたいしC点を経てつ
いには飽和してD点に至る。
In the case of normal characteristics, as the input increases, it passes through point C and finally reaches point D, where it is saturated.

ところがC点から急激にE点に出力の低下するものがあ
る。
However, there are cases where the output suddenly decreases from point C to point E.

そして、その1\入力を切らずに放置しておくと出力が
さらに低下しF点に移9、遂には破壊するものや、E点
から入力を増せばG点に移るものなどの異常な特性が生
ずる。
1\ If the input is left uncut, the output will further decrease and move to point F9, and eventually break down, or if the input is increased from point E, it will move to point G, and other abnormal characteristics. occurs.

か\る現象の原因は第4図の等価回路から説明できる。The cause of this phenomenon can be explained from the equivalent circuit shown in FIG.

該図は第3図に示した特性のトランジスタがマウントさ
れてしる部分を特にインダクタンスに注目して表わした
ものである。
This figure shows a portion where a transistor having the characteristics shown in FIG. 3 is mounted, with particular attention to inductance.

トランジスタが理想的に並列動作するためにはペレッB
、2’のバラツキがないことはもとより、入力側(ベー
ス端子3とベレットのベース電極とを接続するため)の
ボンディングワイヤ10b1共通端子(第1エミツタ端
子4、第2エミツタ端子4′とがコレクタ導出部材5を
またぐ橋絡導体6によって同電位に接続された端子)側
のポンディングワイヤ10e1さらに前記橋絡導体6の
インダクタンスにもバラツキがなく等しいことが所望さ
れる。
In order for transistors to ideally operate in parallel, Pellet B is required.
, 2', and also that the common terminal of the bonding wire 10b1 on the input side (for connecting the base terminal 3 and the base electrode of the pellet) It is desired that the inductance of the bonding wire 10e1 on the side of the terminal connected to the same potential by the bridging conductor 6 that straddles the deriving member 5 and of the bridging conductor 6 is uniform and free of variation.

しかし現実にはバラツキが存するがJ■帯やVHF’帯
程度1でであればワイヤ(LBl、LB2およびLEI
、LE2 )の長さのバラツキ等によるインダクタンス
のバラツキは無祝できて、2個のトランジスタ(T1、
T2 )は正常に並列動作する。
However, in reality, although there are variations, wires (LBl, LB2 and LEI) are used for J■ band and VHF' band.
, LE2) due to variations in length, etc., can be ignored, and the two transistors (T1, T1,
T2) operates normally in parallel.

ところがUHFHF上になり、しかもトランジスタが高
出力となって入出力インピーダンスが%1jlvc低く
なると、従来方法ではワイヤが長くなりトランジスタの
インピーダンスよりもワイヤのインダクタンスが主とな
り、そのバラツキのためにトランジスタがバランスして
並列動作できなくなる。
However, when it is on UHFHF, and the transistor has a high output and the input/output impedance decreases by %1jlvc, the conventional method requires a longer wire and the inductance of the wire becomes more important than the impedance of the transistor, and due to this variation, the transistor becomes unbalanced. It becomes impossible to operate in parallel.

異常現象が発生するC点はトランジスタの品種によって
異なるが1個のベレットの飽和出力に近い傾向があるこ
とからも2個のベレットのうちのいずれか一方に負担の
かSつていることを裏付けている。
The point C where the abnormal phenomenon occurs differs depending on the type of transistor, but the fact that it tends to be close to the saturated output of one pellet supports that the burden is on one of the two pellets. .

かSる現象に対し、従来の外囲器は2個のトランジスタ
をバランスした並列運転する対策が十分症してなかった
Conventional envelopes do not have sufficient countermeasures to counteract this phenomenon by operating two transistors in balanced parallel operation.

この考案は上記従来の欠点にたいし、これを改良する構
造を備えた高周波半導体装置を提供するものである。
This invention provides a high frequency semiconductor device having a structure that improves the above-mentioned conventional drawbacks.

この考案の高周波半導体装置は高周波の入力と出力との
間の異常現象を発生することなく同一外囲器内に2個以
上のトランジスタ設置して安定な並列動作を可能ならし
めた外囲器構造を備えた特徴を有する。
The high-frequency semiconductor device of this invention has an envelope structure that enables stable parallel operation by installing two or more transistors in the same envelope without causing abnormal phenomena between high-frequency input and output. It has the following characteristics.

次にこの考案を一実施例の高周波半導体装置につき図面
を参照して詳細に説明する。
Next, this invention will be explained in detail with reference to the drawings for one embodiment of a high frequency semiconductor device.

半導体素子を外囲器にマウントした状態を上面図にて示
す第5図において、11は一部の外囲器で、誘電体基板
21の上面に被着されたコレクタ電極金属化層31C1
ベース電極金属化層31b1エミッタ電極金属化層31
e 、31e’を介して夫々コレクタ端子41c1ベー
ス端子41b1エミツタ端子41e、41e’が配設さ
れてなる。
In FIG. 5, which shows a top view of a state in which a semiconductor element is mounted on an envelope, reference numeral 11 denotes a part of the envelope, and the collector electrode metallized layer 31C1 is deposited on the upper surface of the dielectric substrate 21.
Base electrode metallization layer 31b1 Emitter electrode metallization layer 31
A collector terminal 41c1, a base terminal 41b1, and an emitter terminal 41e, 41e' are disposed via terminals e and 31e', respectively.

さらに前記各電極金属化層の誘電体基板上における配置
を次に説明する。
Furthermore, the arrangement of each of the electrode metallization layers on the dielectric substrate will be explained next.

1ず、コレクタ電極金属化層31cは基部層310cと
これから平行条部311c、312cを突出して凹字型
に形成被着され、前記平行条部に半導体素子ベレット1
2.12’がそのコレクタ電極にて接続配設される。
1. First, the collector electrode metallized layer 31c is formed and deposited in a concave shape with parallel stripes 311c and 312c protruding from the base layer 310c, and the semiconductor element pellet 1 is attached to the parallel stripes.
2.12' are connected at their collector electrodes.

次にベース電極金属化層31bは誘電体基板上にて前記
コレクタの基部層310cに対向して設けられた基部層
310bと、これから突出条部311bを前記コレクタ
の平行条部311c、312cの間にこれと平行かつ非
接触に突入せしめてなる。
Next, the base electrode metallization layer 31b has a base layer 310b provided on the dielectric substrate opposite to the base layer 310c of the collector, and a protruding strip 311b is formed between the parallel strips 311c and 312c of the collector. This results in a parallel and non-contact plunge.

筐たエミッタ電極金属化層31e、31e’は誘電体基
板の周縁部にて前記コレクタ、ベースの各電極金属化層
の間に設けられかつ、コレクタの平行条部に直角方向か
ら非接触に挾む形状に形成される。
The emitter electrode metallization layers 31e and 31e' are provided between the collector and base electrode metallization layers at the peripheral edge of the dielectric substrate, and are sandwiched between the collector and base electrode metallization layers from a direction perpendicular to the parallel strips of the collector in a non-contact manner. It is formed into a shape.

そして金属化層31e、310′はコレクタ、ベースの
各電極金属化層間の間隙にて誘電体基板主面上を這わせ
て配設された金属線20にて接続され、等電位に保持さ
れる。
The metallized layers 31e and 310' are connected by a metal wire 20 extending over the main surface of the dielectric substrate in the gap between the electrode metallized layers of the collector and base, and are maintained at equal potential. .

なお、30,30′・・・は半導体素子の電極(エミッ
タ、ベース)を対応する電極金属化層31e、31bに
接続するボンディング細線である。
Note that 30, 30', . . . are thin bonding wires that connect the electrodes (emitter, base) of the semiconductor element to the corresponding electrode metallization layers 31e, 31b.

つ!いて合成樹脂による外囲器形成を施して高周波半導
体装置の形成が達成される。
One! A high frequency semiconductor device is achieved by forming an envelope using synthetic resin.

前記構造の高周波半導体装置につき、等何回路を第6図
に示す。
FIG. 6 shows several circuits of the high frequency semiconductor device having the above structure.

ベース電極金属化層における基部層からの突出条部31
1bの作用によりベースボンディング線30′の長さは
従来に比し極端に短かくできる特徴を備え、インダクタ
ンスLB 11゜LB2′によるバラツキは少なくなっ
ている。
Protruding striations 31 from the base layer in the base electrode metallization layer
Due to the action of 1b, the length of the base bonding wire 30' can be made extremely shorter than in the conventional case, and the variation due to the inductance LB11°LB2' is reduced.

また、エミッタインダクタンスLEI’ 、LE2’
も従来の如き橋絡導体6(第1図および第2図)に接続
してないためその分減少している。
In addition, emitter inductance LEI', LE2'
Since it is not connected to the bridging conductor 6 (FIGS. 1 and 2) as in the conventional case, the number is reduced accordingly.

さらに2個のベレットが物理的には離れて配置されるた
め、各ボンディング線間の相互インダクタンスも逓減す
る上に、熱的にも熱発生源が分散するため相互影響が少
なくなりより低い接合温度にて動作できるという特徴も
ある。
Furthermore, since the two pellets are physically separated, the mutual inductance between each bonding wire is gradually reduced, and the heat generation sources are thermally dispersed, reducing mutual influence and lowering the bonding temperature. It also has the feature of being able to operate in

上記はエミッタ接地用のトランジスタを例示して説明し
たがベース接地でも同様に説明される。
Although the above description has been made by exemplifying a common emitter transistor, the same explanation applies to a common base transistor.

寸た、電界効果トランジスタ等に適用でき、同様の効果
が得られる。
However, it can be applied to field effect transistors, etc., and similar effects can be obtained.

さらには、配設されるベレットの数を増加する、一例と
して凹型に形成されたコレクタ電極金属化層の平行条部
と、この間に突入するベース電極金属化層の突出条部と
を長く形成し、前記平行条部にベレットを複数設けうる
上、その効果も変らず有効である。
Furthermore, in order to increase the number of disposed pellets, for example, the parallel stripes of the collector electrode metallized layer formed in a concave shape and the protruding stripes of the base electrode metallized layer that protrude between the parallel stripes are formed to be long. , a plurality of pellets can be provided on the parallel stripes, and the effect is still effective.

この考案の高周波半導体装置は実施が容易かつ電気的特
性にすぐれるものであるとともに、マウント組立部に従
来の橋絡導体の如き立体部を有せず平面配置であるため
、組立中の事故、製造後における短絡事故等も少ない強
固な構造である。
The high-frequency semiconductor device of this invention is easy to implement and has excellent electrical characteristics, and since the mount assembly does not have a three-dimensional part like a conventional bridging conductor and is a flat arrangement, there are no accidents during assembly. It has a strong structure with few short-circuit accidents after manufacturing.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図および第2図はいずれも従来の高周波半導体装置
のマウント構造を示す第1図は斜視図、第2図は上面図
、第3図は高周波域に彰けるトランジスタの入力と出力
との関係を説明するための線図、第4図は高周波半導体
装置の等価回路図、第5図はこの発明にか\る一実施例
の高周波半導体装置のマウント構造を示す上面図、第6
図はこの発明の一実施例の高周波半導体装置の等価回路
図である。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を夫夫示すも
のとする。 11・・・・・・外囲器、21・・・・・・誘電体基板
、31b・・・・・・ベース電極金属化層、31e、3
1e ・・・・・・エミッタ電極金属化層、31c・
・・・・・コレクタ電極金属化層、41b・・・・・・
ベース端子、41e 、 41e’・・・・・・エミッ
タ端子、41C・・・・・・コレクタ端子、310b・
・・・・・ベース電極金属化層の基部層、311b・・
・・・・ベース電極金属化層の突出条部、310c・・
・・・・コレクタ電極金属化層の基部層、311c、3
12c・・・・・・コレクタ電極金属化層の平行条部、
12,12′・・・・・・半導体素子、20・・・・・
・両エミッタ電極金属化層の間を接続する金属線、30
.30’・・・・・・半導体素子の電極と電極金属化層
とを接続するボンディング細線。
Figures 1 and 2 both show the mounting structure of a conventional high-frequency semiconductor device. Figure 1 is a perspective view, Figure 2 is a top view, and Figure 3 shows the input and output of a transistor in the high frequency range. 4 is an equivalent circuit diagram of a high frequency semiconductor device, FIG. 5 is a top view showing a mounting structure of a high frequency semiconductor device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a diagram for explaining the relationship.
The figure is an equivalent circuit diagram of a high frequency semiconductor device according to an embodiment of the present invention. Note that the same reference numerals in the drawings indicate the same or corresponding parts. DESCRIPTION OF SYMBOLS 11... Envelope, 21... Dielectric substrate, 31b... Base electrode metallization layer, 31e, 3
1e...Emitter electrode metallization layer, 31c.
...Collector electrode metallized layer, 41b...
Base terminal, 41e, 41e'... Emitter terminal, 41C... Collector terminal, 310b.
...Base layer of base electrode metallization layer, 311b...
...Protruding stripes of base electrode metallized layer, 310c...
...Base layer of collector electrode metallization layer, 311c, 3
12c...Parallel strips of collector electrode metallized layer,
12, 12'... Semiconductor element, 20...
・Metal line connecting between both emitter electrode metallization layers, 30
.. 30'... Bonding thin wire connecting the electrode of the semiconductor element and the electrode metallization layer.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 誘電体基板と、前記基板に被着形成された平行条部を有
するコレクタ電極金属化層と、前記コレクタ電極金属化
層の平行条部間にこれとは非接触に突入する突出余部を
有するベース電極金属化層と、前記コレクタ電極金属化
層の平行条部に対し直角方向から非接触に挾む形状に形
成されたエミッタ電極金属化層ど、前記エミッタW金属
化層の間に設けられた接続導線と、前記コレクタ電極金
属化層の平行条部にコレクタ電極にて固着せしめた半導
体素子ペレットと、前記半導体素子ペレットのエミッタ
電極およびベース電極をこれに対向した夫々の金属化層
に接続するボンディングワイヤとを具備した高周波半導
体装置。
a dielectric substrate, a collector electrode metallized layer having parallel stripes formed on the substrate, and a base having a protruding extra portion that protrudes between the parallel stripes of the collector electrode metallization layer without contacting the parallel stripes. An electrode metallization layer and an emitter electrode metallization layer formed in a shape sandwiching the parallel stripes of the collector electrode metallization layer in a non-contact direction from a direction perpendicular to the parallel stripes of the collector electrode metallization layer are provided between the emitter W metallization layer. A connecting conductor, a semiconductor element pellet fixed by a collector electrode to the parallel stripes of the collector electrode metallized layer, and an emitter electrode and a base electrode of the semiconductor element pellet connected to the respective metallized layers opposite thereto. A high frequency semiconductor device equipped with a bonding wire.
JP16002078U 1978-11-22 1978-11-22 High frequency semiconductor device Expired JPS5838615Y2 (en)

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