JPS6356923A - High-frequency transistor device - Google Patents

High-frequency transistor device

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Publication number
JPS6356923A
JPS6356923A JP20047186A JP20047186A JPS6356923A JP S6356923 A JPS6356923 A JP S6356923A JP 20047186 A JP20047186 A JP 20047186A JP 20047186 A JP20047186 A JP 20047186A JP S6356923 A JPS6356923 A JP S6356923A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
chip
metallic
piece
package
bonding
Prior art date
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Pending
Application number
JP20047186A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshio Aoki
芳雄 青木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
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Publication of JPS6356923A publication Critical patent/JPS6356923A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805Shape
    • H01L2224/4809Loop shape
    • H01L2224/48091Arched
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/30Technical effects
    • H01L2924/301Electrical effects
    • H01L2924/30107Inductance

Abstract

PURPOSE:To shorten and equalize the length of a bonding wire, and to improve the characteristics of a transistor by forming a metallic piece in approximately the same thickness as a GaAS chip where adjacent to the chip on a metallized layer and connecting the upper surface of the metallic piece and an electrode for the transistor through wire bonding. CONSTITUTION:Metallic small pieces 7 are bonded onto a metallized layer 3 as a base section 1 for a ceramic package. The material of the metallic small piece 7 consists of the same kovar or oxygen-free copper as a lead, and it may take a quadrilateral, or may take a circle or an ellipse. It is preferable that an area is increased with the object of wire bonding on the upper surface of the metallic small piece and the reduction of inductance, but the area is restricted by a package, chip size, etc. The thickness of the metallic small piece is selected so that height is equalized to a chip. It is desirable that the surface of the metallic small piece is plated previously with gold. The metallic small piece is brazed at the same time as an FET chip is brazed to the package. The same AuSn, AuSi, etc. as the brazing of the FET chip are used as a solder material employed.

Description

【発明の詳細な説明】 〔1既    要 〕 GaAsFETのような高周波トランジスタを収容する
パフケージのリードに接続するメタライズ部に金属の小
片を雛付けして、FETチップと同じ高さのボンディン
グ面を形成し、該金属小片とGaAsナンブの間をボン
ディングワイヤで接読した構造とする。
[Detailed Description of the Invention] [1 Summary] A small piece of metal is attached to the metallized portion connected to the lead of a puff cage that houses a high-frequency transistor such as a GaAsFET to form a bonding surface at the same height as the FET chip. The structure is such that a bonding wire is used to connect the small metal piece and the GaAs number.

ボンディングワイヤの長さが縮小され、且つ均一化され
るのでトランジスタの特性が向上する。
Since the length of the bonding wire is reduced and made uniform, the characteristics of the transistor are improved.

〔産業上の利用分野〕[Industrial application field]

本発明はGaAsFETのような高周波トランジスタを
パフケージに収容したトランジスタ装置の構造に関わり
、特にトランジスタの1掻とパッケージのリードとの間
を接続する部分の構造に関わる。
The present invention relates to the structure of a transistor device in which a high frequency transistor such as a GaAsFET is housed in a puff cage, and particularly relates to the structure of a portion connecting between one of the transistors and a lead of the package.

GaAsFETで数GHzから20GHz程度の高周波
回路に使用されるものは、4本のリードを持つセラミッ
クパッケージに収容した形で供給されることが多い。高
周波回路を構成する各部分は通常50Ωにインピーダン
ス整合されるので、FETの入出力部にも整合回路を設
けてインピーダンスマツチングを取ることが必要である
GaAsFETs used in high frequency circuits from several GHz to about 20 GHz are often supplied in a ceramic package with four leads. Since each part constituting a high frequency circuit is usually impedance matched to 50Ω, it is necessary to provide a matching circuit at the input/output section of the FET to achieve impedance matching.

整合回路の主な働きの一つは送出した信号の反射を相殺
することであるが、信号経路の長さにばらつきがあると
反射信号の位相がばらつくので、整合回路の設計が面倒
になる。このような路線長のばらつき、即ちインピーダ
ンスのばらつき、はある程度は避けられないものである
が、ばらつきの範囲が小さいほど整合回路の設計が楽に
なることは当然である。
One of the main functions of a matching circuit is to cancel the reflection of the transmitted signal, but if the length of the signal path varies, the phase of the reflected signal will vary, making the design of the matching circuit complicated. Such variations in line length, ie, variations in impedance, are unavoidable to some extent, but it goes without saying that the smaller the range of variation, the easier it is to design a matching circuit.

FETの入出力インピーダンスがばらつく原因の主たる
ものの一つは、ボンディングワイヤの長さのばらつきで
ある。ワイヤボンディングは専用機によって行われるの
で極端な不均一は生じないが、ボンディング点間の距離
が大になると、チップの貼付位置のばらつき等に伴って
ワイヤ長や弧の形状に差異が生じ易くなり、そのインピ
ーダンスにばらつきをもたらすことになる。
One of the main causes of variations in input/output impedance of FETs is variation in the length of bonding wires. Wire bonding is performed using a special machine, so extreme non-uniformity does not occur, but as the distance between bonding points increases, differences in wire length and arc shape tend to occur due to variations in chip attachment position, etc. , resulting in variations in its impedance.

更に、FETのソースは接地で使用されるのが通常であ
るが、そのインダクタンスが大きいと増幅回路の利得を
低下させることになる。これは入力/出力間に寄生容量
を介するフィードバックが生じるのを、ソース接地を完
全にすることにより人力/出力間を分離することで抑え
ようとする場合、ソースインダクタンスが小であるほど
分離効果が高められるということである。ここでもボン
ディングワイヤ長が小であることが望ましい。
Furthermore, the source of the FET is usually grounded, but if its inductance is large, it will reduce the gain of the amplifier circuit. This is because when attempting to suppress the occurrence of feedback via parasitic capacitance between input and output by isolating input and output by completely grounding the source, the smaller the source inductance, the better the isolation effect. It means that it can be enhanced. Here again, it is desirable that the bonding wire length be short.

以上のようなことから、ボンディングワイヤを短くする
ことはトランジスタ装置の特性改善に大きく寄与するこ
とになる。
From the above, shortening the bonding wire greatly contributes to improving the characteristics of the transistor device.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来用いられている高周波FETのパッケージと、そこ
にチップがマウントされた状態が第2図ia+、 (b
lに示されている。同図(alはパッケージの蓋を外し
た状態の平面図であり、同図(blは平面図のX−X断
面図である。
Figure 2a+ (b) shows a conventionally used high-frequency FET package and the state in which the chip is mounted.
It is shown in l. In the same figure (al is a plan view with the lid of the package removed, and in the same figure (bl is a cross-sectional view taken along line XX of the plan view).

パッケージの台部1は一辺1.5f1前後の略正方形セ
ラミック片で、その下面には各辺の直交方向に延びる輻
0.5 n程度の金属リード2がメタライズ層3を介し
て接着されている。この金属リードにはコバールが用い
られることが多く、メタライズ層は例えばニッケルや金
などから成る多層構造体である。
The base part 1 of the package is a substantially square ceramic piece with a side of about 1.5 f1, and a metal lead 2 with a radius of about 0.5 n extending in a direction perpendicular to each side is bonded to the bottom surface of the piece through a metallized layer 3. . Kovar is often used for this metal lead, and the metallized layer is a multilayer structure made of, for example, nickel or gold.

このメタライズ層はセラミック台部1の側面に沿って上
面まで延長されており、その部分にワイヤ5がボンディ
ングされる。互いに反対方向に延びる2本のソースのリ
ードに接続するメタライズ層も台部上面で連続している
。その中央にGaAsFETのチップ4が鑞付けされる
。チップの大きさは0.5龍平方程度である。
This metallized layer extends along the side surface of the ceramic base portion 1 to the upper surface, and the wire 5 is bonded to that portion. The metallized layer connected to the two source leads extending in opposite directions is also continuous on the upper surface of the pedestal. A GaAsFET chip 4 is brazed to the center thereof. The size of the chip is approximately 0.5 dragon squares.

FETのソース電極は通常2〜3個あり、夫々が別々の
ワイヤでメタライズ層にボンディングされているが、こ
れはワイヤのインダクタンスを減らすためである。ワイ
ヤ数は多いほどインダクタンスは減るが面積上の制約か
ら2〜3本になっていることが多い。
FETs typically have two to three source electrodes, each bonded to the metallization layer with a separate wire to reduce wire inductance. The larger the number of wires, the lower the inductance, but due to area constraints, the number is often 2 to 3.

更に、台部の周囲に合わせたセラミックの枠部6が設け
られており、図示されていないが、ワイヤボンディング
が終わるとセラミック板の蓋で封止される。
Furthermore, a ceramic frame 6 is provided around the base, and although not shown, it is sealed with a ceramic plate lid after wire bonding.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

図から明らかなように、Qafi、sチップ上のボンデ
ィング点はチップの厚みだけ高い位置にあり、パッケー
ジ側のボンディング点はセラミック台部の表面とぼり同
じ高さにある。従って、これだけでも高さの差だけワイ
ヤ長が大となるが、ボンディングヘッドとパッケージの
形状との関連で、メタライズ層上のボンディング作業が
制約を受けるため、ワイヤ長の短縮は一層困難になって
いる。
As is clear from the figure, the bonding point on the Qafi,s chip is located at a higher position by the thickness of the chip, and the bonding point on the package side is located at the same height as the surface of the ceramic base. Therefore, this alone increases the wire length by the difference in height, but bonding work on the metallized layer is restricted due to the shape of the bonding head and package, making it even more difficult to shorten the wire length. There is.

即ち、メタライズ層にボンディングする場合は、パッケ
ージの枠部とチップの間の狭い窪みの部分にボンディン
グヘッドを入れて作業することになるので、ボンディン
グ点をチップに近接させるといった選択の余地が殆ど無
い。
In other words, when bonding to the metallized layer, the bonding head must be inserted into the narrow recess between the package frame and the chip, so there is little option to place the bonding point close to the chip. .

更に言えば、通常の作業順とは逆にメタライズ層へのボ
ンディングを先に行った後、チップへのボンディングを
行わなければならない場合もあり、接続強度の信頬性が
低下するおそれもあるなど、作業性にも問題が残されて
いる。
Furthermore, it may be necessary to bond to the metallized layer first and then to the chip, contrary to the normal work order, which may reduce the reliability of the connection strength. However, there are still problems with workability.

チップ上面とメタライズ層表面の高さを揃えることを目
的とする技術で公知のものに、セラミック台部に富みを
設け、チップをその中に沈めた構造とするものがあるが
、セラミックパッケージの作成が煩瑣になる上、チップ
を鑞付けする作業も困難になるので、あまり利用されて
いない。
A known technique that aims to align the height of the top surface of the chip and the surface of the metallized layer is a structure in which a ceramic base is provided with a ridge and the chip is sunk into it. It is not used very often because it is cumbersome and also makes it difficult to braze the chips.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

ボンディング作業を容易にしワイヤ長を小にするため、
本発明のトランジスタ装置ではメタライズ層上のGaA
sチップに近接した位置に、GaAsチップとはり同じ
厚さの金属片を設け、この金属片上面とトランジスタの
電極との間をワイヤポンディングで接続した構造が採用
される。
To facilitate bonding work and reduce wire length,
In the transistor device of the present invention, GaA on the metallized layer
A structure is adopted in which a metal piece having the same thickness as the GaAs chip is provided close to the S chip, and the upper surface of this metal piece and the electrode of the transistor are connected by wire bonding.

〔作 用〕[For production]

上記構造とすることによってボンディングワイヤの長さ
は従来のトランジスタ装置に較べ、は\1/2になる。
With the above structure, the length of the bonding wire is reduced to \1/2 compared to a conventional transistor device.

新しく設けた金属片のインダクタンスは微小なので、ワ
イヤ長が短くなった分だけインダクタンスが減少する。
Since the inductance of the newly installed metal piece is minute, the inductance decreases by the amount of wire length shortened.

インダクタンスの減少に伴って利得が向上すると共に、
インピーダンスのばらつきも減少し、整合回路の作成も
容易になる。
As the inductance decreases, the gain increases and
Variations in impedance are also reduced, making it easier to create a matching circuit.

〔実施例〕〔Example〕

第1図に本発明の実施例の構造を示す。同図(alはパ
ッケージの蓋を外した状態の平面図であり、同図(bl
は平面図のX−X断面図である。1がセラミックパッケ
ージの台部、2がコバール等のリード、3がメタライズ
層、4がFETチップ、5がボンディングワイヤ、6が
枠部でである。
FIG. 1 shows the structure of an embodiment of the present invention. The same figure (al is a plan view of the package with the lid removed, and the same figure (bl)
is a sectional view taken along line XX of the plan view. 1 is a base of the ceramic package, 2 is a lead made of Kovar or the like, 3 is a metallized layer, 4 is an FET chip, 5 is a bonding wire, and 6 is a frame.

第2図の従来技術と相違する点はメタライズ層上に金属
小片7が接着されていることである。該金属小片7の材
質はリードと同じくコバール或いは無酸素銅であり、寸
法は厚さが0.10、図示の如き方形の片では一辺が0
.2〜0.3 amである。
The difference from the prior art shown in FIG. 2 is that a small metal piece 7 is bonded onto the metallized layer. The material of the small metal piece 7 is Kovar or oxygen-free copper like the lead, and its dimensions are 0.10 mm thick and 0.1 mm thick on one side as shown in the figure.
.. 2-0.3 am.

形状は図のように四辺形であっても良く、円形あるいは
楕円形であっても良い、その上面にワイヤボンディング
を行うこと及びインダクタンスを減らす目的からは面積
は大きい方が良いが、パッケージやチップサイズ等から
受ける制約のため上記のような値になる。また、厚さは
チップと高さを揃えるように選定される。更に該金属小
片の表面は金めつきを施しておくことが望ましい。
The shape may be quadrilateral as shown in the figure, or may be circular or oval.The larger the area is, the better for wire bonding on the top surface and for the purpose of reducing inductance, but it is not suitable for packages or chips. Due to restrictions such as size, the values are as shown above. Further, the thickness is selected so as to match the height with the chip. Furthermore, it is desirable that the surface of the metal piece be plated with gold.

この金属小片はFETチップをパッケージに鑞付けする
時に同時に鑞付けする。使用する鑞材はFETチップの
鑞付けと同じ<AuSn、AuSi等である。
This metal piece is brazed at the same time as the FET chip is brazed to the package. The brazing material used is the same as for brazing the FET chip, such as AuSn, AuSi, etc.

上記実施例ではゲート、ドレイン1 ソースの全てに本
発明を適用しているが、本発明は1つの電極に適用する
だけでも有効であり、状況に応じて適用箇所を選択する
ことが出来る。
In the above embodiment, the present invention is applied to all of the gate, drain, and source, but the present invention is also effective when applied to only one electrode, and the application location can be selected depending on the situation.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明の主要な効果は次の2点である。 The main effects of the present invention are the following two points.

第一に本発明をFETのゲート及び/或いはドレインの
リードに適用した場合、ワイヤ長のばらつきが減少し、
インピーダンスが限定された範囲に納まる結果、整合回
路の設計が容易になる。
First, when the present invention is applied to the gate and/or drain leads of FETs, the variation in wire length is reduced,
As a result of the impedance falling within a limited range, matching circuit design becomes easier.

第二に本発明をFETのソースのリードに適用すると、
接地線のインダクタンスが減少するので利得が増加する
。例えば、従来技術ではソースインダクタンスは0.2
 +nφのワイヤ2本を用いた場合、100pH程度の
値であるが、本発明では50pH程度に減少し、略0.
5dBの利得増加が見られた。
Second, when the present invention is applied to the FET source lead,
The gain increases because the inductance of the ground wire is reduced. For example, in the conventional technology, the source inductance is 0.2
When two wires of +nφ are used, the pH value is about 100 pH, but in the present invention, it decreases to about 50 pH, and is approximately 0.
A gain increase of 5 dB was observed.

これ等の効果は夫々独立に現れるので、FETの全電極
に本発明を適用すれば上記2つの効果が共に得られるこ
とになる。
These effects appear independently, so if the present invention is applied to all electrodes of the FET, both of the above two effects can be obtained.

更に副次的な効果として、ワイヤポンディングの行われ
る面が高くなり、ボンディングヘッドがパッケージにぶ
つかってボンディング作業の障害になるといった不都合
も解消される。
Furthermore, as a secondary effect, the surface on which wire bonding is performed becomes higher, and the inconvenience that the bonding head hits the package and becomes an obstacle to the bonding operation is also eliminated.

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

第1図は実施例の構造を示す模式図、 第2図は従来技術の構造を示す模式図 である。 図に於いて、 1はセラミック台部、 2は金属リード、 3はメタライズ層、 4はFETチップ、 5はワイヤ、 6は枠部、 7は金属小片 である。 7.っ′珂 代理人  弁理士 井桁貞−,7,’t−,’;V、゛
二゛′。 X4.゛ 第1図 第2図
FIG. 1 is a schematic diagram showing the structure of the embodiment, and FIG. 2 is a schematic diagram showing the structure of the prior art. In the figure, 1 is a ceramic base, 2 is a metal lead, 3 is a metallized layer, 4 is an FET chip, 5 is a wire, 6 is a frame, and 7 is a small metal piece. 7.っ'Ka Patent Attorney Patent Attorney Sada Igeta-,7,'t-,';V,゛2゛'. X4. Figure 1 Figure 2

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 高周波トランジスタを形成した半導体片に近接して、パ
ッケージのリード又はリードにつながる導電部に電気的
に接続し且つ表面が前記半導体片の表面とほゞ同じ高さ
になる金属小片が設けられ、該金属小片の上面と前記半
導体片の表面の間に導電接続用のワイヤが設けられて成
ることを特徴とする高周波トランジスタ装置。
A small metal piece is provided in close proximity to the semiconductor piece on which the high-frequency transistor is formed, and is electrically connected to the lead of the package or a conductive part connected to the lead, and whose surface is approximately at the same height as the surface of the semiconductor piece. A high frequency transistor device characterized in that a wire for conductive connection is provided between the upper surface of the metal piece and the surface of the semiconductor piece.
JP20047186A 1986-08-27 1986-08-27 High-frequency transistor device Pending JPS6356923A (en)

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5240974A (en) * 1975-09-27 1977-03-30 Mitsubishi Electric Corp Package for semiconductor chips
JPS60182733A (en) * 1984-02-29 1985-09-18 Omron Tateisi Electronics Co Hybrid integrated circuit for contactless switch

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