JP5533923B2 - Semiconductor device - Google Patents
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Description
本発明は、トーテムポール接続されたハイサイド側のパワー素子とローサイド側のパワー素子と制御ICを配置した半導体装置に関し、特にパッケージ化された半導体装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor device in which a high-side power element, a low-side power element, and a control IC, which are totem-pole connected, are arranged, and more particularly to a packaged semiconductor device.
制御ICの両サイドにMOSFETなどのパワー素子を配置した半導体装置は、例えばリードフレーム上のダイパッドにマウントされ、樹脂封止後に不要となったリードがカットされて使用される(例えば、特許文献1参照。)。図4はこのような制御ICの両サイドにパワー素子を配置した従来の半導体装置の回路構成を示すブロック図である。 A semiconductor device in which power elements such as MOSFETs are arranged on both sides of a control IC is mounted on a die pad on a lead frame, for example, and leads that are unnecessary after resin sealing are cut (for example, Patent Document 1). reference.). FIG. 4 is a block diagram showing a circuit configuration of a conventional semiconductor device in which power elements are arranged on both sides of such a control IC.
パッケージ101の中に、ローサイド側のnチャネルのMOSトランジスタQ101およびハイサイド側のnチャネルのMOSトランジスタQ102と、それらを制御する制御IC110が収納されている。制御IC110には、高圧の起動電源用のVH端子パッド、制御電源用のVcc端子パッド、MOSトランジスタQ101に動作信号を出力するOUT端子パッド、GND端子(接地端子)パッドなどが設けられている。また外部端子として、VH端子パッドと接続されるVH端子、Vcc端子パッドと接続されるVcc端子、GND端子パッドと接続されるGND端子などが設けられている。
The
起動電源用VH端子パッドは、制御IC110の起動時に、外部の電源から制御IC110へ電力を供給するための端子パッドである。
図5は上記の従来の半導体装置の構造を示す断面図である。同図(a)は制御IC110に起動電源回路がない場合を示し、(b)は制御IC110に起動電源回路を内蔵した場合を示している。ローサイド用ダイパッド104、ハイサイド用ダイパッド105およびIC用ダイパッド106が設けられており、これらにMOSトランジスタQ101,Q102および制御IC110が搭載されている。リードフレーム102とそれに接続された複数のリード端子103が設けられており、MOSトランジスタQ101,Q102および制御IC110との間がワイヤーにて接続されるとともに、不要になったリード端子はカットされている。
The startup power VH terminal pad is a terminal pad for supplying power from an external power source to the
FIG. 5 is a cross-sectional view showing the structure of the conventional semiconductor device. FIG. 5A shows a case where the control IC 110 does not have a startup power supply circuit, and FIG. 5B shows a case where the control IC 110 has a startup power supply circuit built therein. A low-
同図(b)において、制御IC110は、起動電源回路を有している。そのため、制御IC110の起動時には、外部から起動用の電力を供給する必要がある。103aは、制御IC110の起動電源用のVH端子パッドに接続される高電圧のリード端子である。
In FIG. 2B, the control IC 110 has a startup power supply circuit. Therefore, when the
ところで、上記のような従来の半導体装置においては、制御ICに起動電源回路を内蔵した場合、外部から起動用の電力を供給する必要があり、制御ICの起動電源用のVH端子パッドと外部の起動用電源とを接続するための高電圧リード端子を設けなければならない。このため、半導体装置の端子数が増加するという問題がある。 By the way, in the conventional semiconductor device as described above, when the start-up power supply circuit is built in the control IC, it is necessary to supply start-up power from the outside, and the VH terminal pad for the start-up power supply of the control IC and the external power supply A high voltage lead terminal must be provided to connect to the start-up power supply. For this reason, there is a problem that the number of terminals of the semiconductor device increases.
また、図5(b)に示す構成では、高電圧のリード端子は、高電圧の電源に接続されるリード端子であるのに対し、これに隣接するリード端子は、低電圧リード端子である。そのため、両リード端子間の絶縁を確保するための沿面距離が必要になり、リード端子の間隔を広げるためパッケージサイズが大きくなるという問題点がある。 In the configuration shown in FIG. 5B, the high-voltage lead terminal is a lead terminal connected to a high-voltage power supply, while the lead terminal adjacent to the high-voltage lead terminal is a low-voltage lead terminal. For this reason, a creepage distance is required to ensure insulation between the two lead terminals, and there is a problem that the package size is increased in order to widen the distance between the lead terminals.
よって、端子数およびパッケージサイズに制限がある場合には採用することができない。
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、制御ICに起動電源回路を内蔵した場合でも外部に高電圧端子を設ける必要がなく、端子数の増加やパッケージサイズが大きくなることはなく、ESD(静電放電)耐量が改善された半導体装置を提供することを目的とする。
Therefore, it cannot be adopted when there are restrictions on the number of terminals and the package size.
The present invention has been made in view of the above points, and even when the start-up power supply circuit is built in the control IC, it is not necessary to provide a high voltage terminal outside, and the increase in the number of terminals and the package size are increased. The object is to provide a semiconductor device with improved ESD (electrostatic discharge) resistance.
本発明では上記課題を解決するために、制御ICと、トーテムポール接続されたハイサイド側のパワー素子およびローサイド側のパワー素子とを有する半導体装置において、前記ハイサイド側のパワー素子を搭載するハイサイド用ダイパッドに内部配線用のワイヤーパッドエリアを設け、前記制御ICの起動電源用パッドと前記ワイヤーパッドエリアとをワイヤーで接続したことを特徴とする半導体装置が提供される。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides a semiconductor device having a control IC and a high-side power element and a low-side power element that are totem-pole connected. There is provided a semiconductor device characterized in that a wire pad area for internal wiring is provided on a side die pad, and a starting power supply pad of the control IC and the wire pad area are connected by a wire.
このような半導体装置によれば、ハイサイド側のパワー素子を搭載するハイサイド用ダイパッドに内部配線用のワイヤーパッドエリアを設けて、制御ICの起動電源用パッドとワイヤーパッドエリアとをワイヤーで接続しているので、制御ICに起動電源回路を内蔵した場合でも外部に高電圧端子を設ける必要がなく、端子数の増加やパッケージサイズが大きくなることはなく、ESD(静電放電)耐量が改善される。 According to such a semiconductor device, a wire pad area for internal wiring is provided on the high-side die pad on which the power element on the high side is mounted, and the starting power supply pad of the control IC and the wire pad area are connected by a wire. Therefore, there is no need to provide a high-voltage terminal externally even when a startup power supply circuit is built in the control IC, the number of terminals and the package size are not increased, and ESD (electrostatic discharge) resistance is improved. Is done.
本発明の半導体装置は、ハイサイド側のパワー素子を搭載するハイサイド用ダイパッドに内部配線用のワイヤーパッドエリアを設け、制御ICの起動電源用パッドとワイヤーパッドエリアとをワイヤーで接続しているので、制御ICに起動電源回路を内蔵した場合でも外部に高電圧端子を設ける必要がなく、端子数の増加やパッケージサイズが大きくなることはなく、ESD(静電放電)耐量が改善されるという利点がある。 In the semiconductor device according to the present invention, a wire pad area for internal wiring is provided on a high-side die pad on which a power element on the high side is mounted, and the activation power supply pad of the control IC and the wire pad area are connected by a wire. Therefore, even when a startup power supply circuit is built in the control IC, it is not necessary to provide a high voltage terminal outside, the number of terminals does not increase and the package size does not increase, and ESD (electrostatic discharge) resistance is improved. There are advantages.
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図1は本発明の実施の形態の半導体装置の回路構成を示すブロック図である。パッケージ1の中に、ローサイド側のパワー素子であるnチャネルのMOSトランジスタQ1およびハイサイド側のパワー素子であるnチャネルのMOSトランジスタQ2と、MOSトランジスタQ1を制御する制御IC10が収納されている。制御IC10には、高圧の起動電源用のVH端子パッド、制御電源用のVcc端子パッド、MOSトランジスタQ1のゲート(G)に動作信号を出力するOUT端子パッド、GND端子(接地端子)パッドなどが設けられている。また外部に導出されたリード端子として、VH端子パッドならびにMOSトランジスタQ2のドレイン(D)と接続されるD2端子、Vcc端子パッドと接続されるVcc端子、GND端子パッドと接続されるGND端子などが設けられている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a circuit configuration of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. The
図2は上記の実施の形態の半導体装置の構造を示す断面図であり、同図(a)、(b)に示す半導体装置はともに制御IC10に起動電源回路を内蔵している。制御IC10の両側にローサイド側のMOSトランジスタQ1とハイサイド側のMOSトランジスタQ2とがそれぞれ配置されている。ローサイド側のMOSトランジスタQ1とハイサイド側のMOSトランジスタQ2とはトーテムポール接続され、リードフレーム2とそれに接続された上述の複数のリード端子3が設けられており、不要になったリード端子はカットされている。また、ローサイド用ダイパッド4、ハイサイド用ダイパッド5およびIC用ダイパッド6が設けられており、これらにMOSトランジスタQ1,Q2および制御IC10が搭載されている。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the structure of the semiconductor device according to the above-described embodiment. Both the semiconductor devices shown in FIGS. 2A and 2B have a control power supply circuit built in the
上記のようにローサイド側のMOSトランジスタQ1とハイサイド側のMOSトランジスタQ2が直列接続された半導体装置において、それらのトランジスタQ1,Q2の接続点、つまりローサイド側のMOSトランジスタQ1のドレイン(D)とハイサイド側のMOSトランジスタQ2のソース(S)の接続点と繋がる外部端子(リード端子)から不図示のパワー素子(MOSFETなど)の制御端子に駆動信号が出力されると、パワー素子が動作する。このとき、MOSトランジスタQ1,Q2に駆動電流が流れることにより、MOSトランジスタQ1,Q2が発熱する。 In the semiconductor device in which the low-side MOS transistor Q1 and the high-side MOS transistor Q2 are connected in series as described above, the connection point between these transistors Q1 and Q2, that is, the drain (D) of the low-side MOS transistor Q1 When a drive signal is output from an external terminal (lead terminal) connected to the connection point of the source (S) of the high-side MOS transistor Q2 to a control terminal of a power element (such as a MOSFET) not shown, the power element operates. . At this time, a drive current flows through the MOS transistors Q1 and Q2, so that the MOS transistors Q1 and Q2 generate heat.
そこで、MOSトランジスタQ1,Q2は、放熱のバランスをとるために制御IC10の両側に振り分けて配置され、なおかつ、トーテムポール接続されている。すなわち、MOSトランジスタQ1を搭載するローサイド用ダイパッド4から延出するインナーリード(A)は、制御IC10を搭載するIC用ダイパッド6のリード端子が導出されていない側を迂回して、MOSトランジスタQ2を搭載するハイサイド用ダイパッド5の近傍から外部へ導出されている。そして、MOSトランジスタQ1のドレイン(D)はローサイド用ダイパッド4に接続され、ローサイド用ダイパッド4から延出するインナーリード(A)がハイサイド用ダイパッド5の近傍の(B)の部分でMOSトランジスタQ2のソース(S)とワイヤーにて接続される。これにより、MOSトランジスタQ1,Q2がトーテムポール接続される。
Therefore, the MOS transistors Q1 and Q2 are distributed and arranged on both sides of the
また、ハイサイド側のMOSトランジスタQ2を搭載するハイサイド用ダイパッド5には内部配線用のワイヤーパッドエリア7が設けられ、このワイヤーパッドエリア7と制御IC10の起動電源用パッド(VH端子パッド)11とがワイヤー8で接続されている。
The high-
制御IC10は、上述のとおりMOSトランジスタQ1,Q2の間に配置されている。制御IC10の起動電源用パッド(VH端子パッド)11をハイサイド用ダイパッド(MOSトランジスタQ2のドレイン(D)が接続されるダイパッド)5から延出するワイヤーパッドエリア7へ接続するワイヤー8は、MOSトランジスタQ1,Q2を接続する内部配線(インナーリード)と立体的にかつ必要な絶縁距離を保って配置される。つまり、このワイヤー8は、ローサイド側のMOSトランジスタQ1を搭載するローサイド用ダイパッド4に接続されたインナーリード(A)をまたいでいる。
As described above, the
図3は実施の形態の半導体装置の要部を示す構造図であり、制御IC10、インナーリード(A)、ワイヤーパッドエリア7、ワイヤー8の配置を示している。図3(a)は、図2(a)に1点鎖線で示すX−Xの断面図である。
FIG. 3 is a structural diagram showing the main part of the semiconductor device of the embodiment, and shows the arrangement of the
すなわち、制御IC10は、IC用ダイパッド6に固定されている(固定のための半田あるいは接着剤は図示を省略)。起動電源用パッド(VH端子パッド)11とワイヤーパッドエリア7とがワイヤー8で接続されている。
That is, the
図3(a)の構成では、起動電源用パッド(VH端子パッド)11が制御IC10のチップの厚み分だけワイヤーパッドエリア7より高い。したがって、インナーリード(A)とワイヤー8との間で必要な絶縁距離(L)を保つためには、ワイヤー8をボンディングする際の弧を大きくする必要がある。すると、ワイヤー8の頂点が高くなり、半導体装置のパッケージも厚くなる。
In the configuration of FIG. 3A, the startup power supply pad (VH terminal pad) 11 is higher than the
半導体装置のパッケージの厚さを抑制するために、ワイヤーパッドエリア7を高く(厚く)して、制御IC10の起動電源用パッド(VH端子パッド)11と同程度の高さとすればよい。
In order to suppress the thickness of the package of the semiconductor device, the
図3(b)は、リードフレーム2の一部を厚くしてワイヤーパッドエリア71としたものである。リードフレーム2の一部を厚くするためには、プレス加工やエッチング加工を用いればよい。
FIG. 3B shows a
図3(c)は、上記のワイヤーパッドエリア7に異形材で所定の厚みを持たせたものである。例えば、銅(Cu)板にアルミ(Al)材を積層させたクラッド板72を用い、そのアルミ材の表面をワイヤーボンディング面とする。その際、クラッド板72の銅板の表面を半田付け面としてMOSトランジスタQ1,Q2等をローサイド用ダイパッド4、ハイサイド用ダイパッド5へマウントする際に同時に半田付けしてもよいし、別工程で行ってもよい。
FIG. 3C shows the
このように、実施の形態の半導体装置は、ハイサイド側のMOSトランジスタQ2を搭載するハイサイド用ダイパッド5に内部配線用のワイヤーパッドエリア7を設け、制御IC10の起動電源用パッド11とワイヤーパッドエリア7とをワイヤー8で接続しているので、制御IC10に起動電源回路を内蔵した場合でも外部に高電圧端子を設ける必要がなく、端子数の増加やパッケージサイズが大きくなることはなく、またESD耐量が改善される。
Thus, in the semiconductor device of the embodiment, the
なお、実施の形態では制御IC10の起動電源用のVH端子パッドをハイサイド側のMOSトランジスタQ2のドレイン(D)と接続して外部のリード端子に導出しているが、MOSトランジスタQ2のドレイン(D)と接続して外部に導出する端子は他の電源端子であってもよい。
In the embodiment, the VH terminal pad for starting power supply of the
1 パッケージ
2 リードフレーム
3 リード端子
4 ローサイド用ダイパッド
5 ハイサイド用ダイパッド
6 IC用ダイパッド
7,71 ワイヤーパッドエリア
8 ワイヤー
10 制御IC
11 起動電源用パッド
72 クラッド板
Q1 ローサイド側のnチャネルのMOSトランジスタ
Q2 ハイサイド側のnチャネルのMOSトランジスタ
DESCRIPTION OF
11 Start-up
Claims (5)
前記ハイサイド側のパワー素子を搭載するハイサイド用ダイパッドに内部配線用のワイヤーパッドエリアを設け、
前記制御ICの起動電源用パッドと前記ワイヤーパッドエリアとをワイヤーで接続したことを特徴とする半導体装置。 In a semiconductor device having a control IC and a high-side power element and a low-side power element connected to a totem pole,
A wire pad area for internal wiring is provided in a high-side die pad on which the high-side power element is mounted,
2. A semiconductor device comprising: a starting power supply pad of said control IC and said wire pad area connected by a wire.
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