專(zhuān)利名稱(chēng)：半導(dǎo)體器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種主要用于無(wú)線通信的收發(fā)兩用半導(dǎo)體器件。
背景技術(shù)：
圖5表示應(yīng)用內(nèi)裝差動(dòng)低噪音放大器的雙頻帶無(wú)線收發(fā)用半導(dǎo)體集成電路(以下，稱(chēng)為收發(fā)信IC)的終端設(shè)備的構(gòu)成例。
收發(fā)信IC501是組合雙頻帶高頻部分電路和頻率變換電路，并內(nèi)裝于一個(gè)芯片上的集成電路。該IC與后級(jí)的基帶IC515連接?；鶐C對(duì)信號(hào)進(jìn)行A/D、D/A變換，并且進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理。收發(fā)信IC501的收發(fā)信部分由低頻帶差動(dòng)低噪音放大器502a、低頻帶接收混頻器503a、和高頻帶差動(dòng)低噪音放大器502b、高頻帶接收混頻器503b、低通濾波器504、可變?cè)鲆娣糯笃?05、調(diào)制器507、以及調(diào)整偏差PLL508構(gòu)成。并且，由高頻合成器509和外帶的本機(jī)振蕩器510、驅(qū)動(dòng)器511供給頻率變換需要的高頻本振信號(hào)。同樣，由低頻合成器512、本機(jī)振蕩器513、驅(qū)動(dòng)器514供給低頻本振信號(hào)。通過(guò)將低噪音放大器作成差動(dòng)結(jié)構(gòu)，就不需要使用外帶構(gòu)件變壓器進(jìn)行的單差動(dòng)變換。因此，可以減少外帶構(gòu)件的個(gè)數(shù)。
差動(dòng)低噪音放大器由具有相同結(jié)構(gòu)的兩個(gè)單元放大器構(gòu)成，輸入相位反相的2個(gè)高頻信號(hào)并進(jìn)行差動(dòng)放大。
內(nèi)裝差動(dòng)低噪音放大器的收發(fā)信IC的一個(gè)例子，有Infinon公司發(fā)表于ISSCC2000，pp.144～145和451中的“A RF Transceiver forDigital Wireless Communication in a 25GHz Si Bipolar Technology”。按照論文是對(duì)DECT(Digital Enhanced CordlessTelecommunication)的收發(fā)信IC。接收系統(tǒng)的低噪音放大器為差動(dòng)結(jié)構(gòu)，但是信號(hào)線和地線、管腳配置都不清楚。并且，使用的封裝為T(mén)SSOP38腳。
作為只使差動(dòng)放大器IC化的代表例，有Philip(菲利普)公司的衛(wèi)星電視接收機(jī)的IF頻帶增益控制放大器、TDA8011T(參照DATA SHEET，F(xiàn)ebruary，1995)。圖7中示出管腳配置和電路框圖。電路為差動(dòng)結(jié)構(gòu)，由封裝管腳IFI1和IFI2輸入，而從IFO1和IFO2輸出。接地腳為1腳。作為另一個(gè)例子，有NEC(日電氣)公司的1.6GHz頻段差動(dòng)型寬帶放大器、μPC2726T。圖8中示出管腳配置和電路圖。就是從in1發(fā)in2輸入，從out1和out2示出的集成電路。
但是，各個(gè)差動(dòng)放大器的單元放大器中具有接地腳的差動(dòng)放大器，除上述公司以外再也找不到其他IC廠商。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于改善低噪音放大器等差動(dòng)結(jié)構(gòu)的放大器增益。
以下，敘述造成圖6中高頻放大器增益降低的因素。圖6是表示將IC裝入封裝時(shí)的放大器互導(dǎo)Gm的等效電路。晶體管601是放大器本身的晶體管。高頻信號(hào)從602的基極輸入。并且，通過(guò)給予適當(dāng)?shù)钠珘菏辜姌O電流ic流動(dòng)。晶體管601的發(fā)射極上加上由焊線和管腳引起的阻抗Ze。由于該阻抗，如圖6中的式601所示，整個(gè)放大器的Gm比晶體管601具有的互導(dǎo)gm要低。因?yàn)槿绻枰咴鲆娴姆糯笃?，就進(jìn)一步允許增加管腳，而且并聯(lián)連接Ze。因此，可能降低焊線和管腳的電感成分。
表1 表1表示具有2條與單元放大器電源線連接的引線腳(以下稱(chēng)為接地腳)時(shí)的封裝腳配置、這時(shí)的等效電路、及電感成分。表的上部是相鄰配置圖1a中記載的第1單元放大器101的電感情況。用具體電路說(shuō)明以后在實(shí)施例敘述，而放大器的輸入腳IN1和接地腳G1、G2都是第1單元放大器101的管腳。IN2、G3、G4是與單元放大器101成對(duì)的第2單元放大器106的管腳。L表示由焊線和管腳引起的電感。因?yàn)镮C管腳間距極窄，管腳之間存在變壓器偶合，并將其以互感M表示。對(duì)于這樣的管腳配置，相鄰接地腳的電壓是相同的。因而，由表可知，即使規(guī)定2腳接地，電感成分也不可能為一半。一般地說(shuō)，與單腳比較約為70％。
接著，敘述單元放大器接地為1腳結(jié)構(gòu)的情況。圖1b示出其電路。這就是圖1a的單元放大器101和106的接地腳只有G1和G3。在圖1b中，第1單元放大器101的晶體管102基極上輸入正電壓時(shí)增加集電極電流，并在負(fù)載電阻105上降壓。因此，集電極電壓減少，輸入信號(hào)于輸出信號(hào)為反相關(guān)系。第2單元放大器106也同樣，但是輸入信號(hào)反相，因而101與106的電路工作變成反相。
表2 表2中表示單元放大器的接地腳為一條時(shí)的封裝管腳配置和此時(shí)的晶體管發(fā)射極阻抗。表的上部是相鄰圖1b中記載的第1單元放大器101的接地腳G1和第2單元放大器106的輸入腳IN2的情況。這時(shí)，管腳互相變成同相，因此，晶體管的發(fā)射極阻抗增大，整個(gè)放大器的Gm減少并使增益降低。
按照本發(fā)明的一個(gè)方面，為了提高增益，在有2條連接單元放大器電源線的引線腳(以下，稱(chēng)為接地腳)的差動(dòng)放大器中，第1單元放大器的接地腳作成與第2單元放大器的接地腳分別一對(duì)一鄰接的配置。表1的下部是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的管腳配置例。這時(shí)，因差動(dòng)信號(hào)使相鄰管腳電壓成為反相。由表中的等效電路可知，總電感變成焊線和管腳電感的一半以下。
按照本發(fā)明的另一個(gè)方面，為了提高增益，單元放大器的接地腳為1條管腳時(shí)，將接地腳作成與輸入線連接的引線腳(以下，稱(chēng)為輸入腳)互相鄰接配置。
表2下部是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的管腳配置例。從比較表的上下兩行的阻抗可知，相同放大器的輸入腳若與接地腳相鄰，由于信號(hào)為反相，因而每個(gè)晶體管發(fā)射極阻抗都小。


圖1a和圖1b是本發(fā)明實(shí)施例的電路圖。
圖2表示封裝的管腳間的耦合狀態(tài)圖。
圖3是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的雙頻帶收發(fā)信IC封裝的組裝例。
圖4是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的差動(dòng)放大器IC封裝的組裝例。
圖5是雙頻帶無(wú)線收發(fā)信用半導(dǎo)體集成電路的結(jié)構(gòu)。
圖6表示放大器互導(dǎo)的等效電路。
圖7是菲利普公司的TDA8011T管腳配置。
圖8是NEC公司的μPC2726T管腳配置。
實(shí)施例的說(shuō)明以下，圖1a和圖1b表示本發(fā)明實(shí)施例的電路圖。各圖的100是應(yīng)用于圖5的收發(fā)信IC501的電路。具體地說(shuō)，圖1a的100相當(dāng)于圖5的高頻帶低噪音放大器502b，圖1b的100相當(dāng)于圖5的低頻帶低噪音放大器502a。
圖1a中，第1單元放大器101由晶體管102、偏壓電阻103、和負(fù)載電阻105構(gòu)成。并且，具有給放大器101加偏壓的偏壓電流供給電路104。封裝管腳是高頻信號(hào)輸入腳IN1和從發(fā)射極來(lái)的2條接地腳G1、G2。與放大器101成對(duì)的第2單元放大器106也是同樣結(jié)構(gòu)，由晶體管107、偏壓電阻108和負(fù)載電阻110構(gòu)成。并且在與104相同的電路結(jié)構(gòu)中也設(shè)有偏壓電流供給電路109。管腳也同樣有輸入腳IN2、接地腳G3、G4。電源和接地腳是放大器的電源Vcc與偏壓電路的電源BVcc、及偏置電路的接地BGND。單元放大器的接地腳即使一條差動(dòng)放大器，除管腳數(shù)減少外，電路結(jié)構(gòu)都相同。
接著，以下表示放大器的工作。首先，從天線輸入高頻信號(hào)。帶通濾波器112去除頻帶外不要信號(hào)，變換成差動(dòng)信號(hào)。低噪音放大器的匹配電路113、114采用阻抗匹配，經(jīng)由管腳IN1、IN2向IC內(nèi)部的差動(dòng)低噪音放大器輸送差動(dòng)信號(hào)。偏壓電路104、109對(duì)溫度、電流電源變動(dòng)生成穩(wěn)定的偏壓電流，并決定晶體管102、107的工作點(diǎn)。偏壓電流量對(duì)2個(gè)電路也相同。偏置電阻103、108把上述偏壓電流變換成電壓。因此，向晶體管102、107供給適當(dāng)?shù)钠秒妷?，流過(guò)直流集電極電流決定晶體管的工作點(diǎn)。因此，各個(gè)晶體管進(jìn)行差動(dòng)信號(hào)的放大工作。放大后的高頻信號(hào)由負(fù)載電阻105、110轉(zhuǎn)換為電壓，并送向后級(jí)的接收混合器115。
在這樣構(gòu)成的差動(dòng)低噪音放大器中，進(jìn)行示于表1下部的管腳配置。就是，第1單元放大器101的接地腳作成與第2單元放大器106的接地腳分別一對(duì)一相鄰的配置。因此，總電感變成焊線和管腳電感的一半以下。其結(jié)果，如式601所示，電路的互感Gm上升，增益提高。表3
表3中的No.1和No.2表示表1所示接地腳配置的電路特性分析結(jié)果。表3的No.3是No.2的變形例。表3的No.2和No.3為本發(fā)明接著，說(shuō)明圖1b。電路除接地腳變成一個(gè)管腳以外都與圖1a相同，因而省略工作的說(shuō)明。對(duì)這這種電路，則進(jìn)行表2下部示出的管腳配置。就是，將接地腳作成與輸入腳互相鄰接的配置。因此，放大器的每個(gè)晶體管發(fā)射極阻抗減少，其結(jié)果，改善了電路的互導(dǎo)并提高增益。表4 表4的No.2是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的管腳配置。
表3、4中示出的電路分析，使用了高頻模擬HSPICE。對(duì)分析的放大器，采用了0.35μm工藝的雙極晶體管。并且，在電源電壓2.8V下向晶體管102、107流入6ma直流電流進(jìn)行工作。圖2表示封裝一部分的管腳間的耦合狀態(tài)。201表示封裝的一部分。202表示封裝的管腳。K為決定互導(dǎo)量的耦合系數(shù)?；?dǎo)規(guī)定從某一個(gè)管腳到三個(gè)最先管腳的作用，按照其距離使耦合系數(shù)變化為0.4、0.27、0.2、0.13。耦合系數(shù)假定相當(dāng)于QFP(Quadrature Flat Package正方形扁平封裝)56腳的。表3中，根據(jù)本實(shí)施例，表示增益提高1.5dB～1.7dB。對(duì)表4也同樣提高增益1.1dB。
為了降低電感成分，理想的是放大器布局在從放大器晶體管的發(fā)射極管腳最頂端到焊盤(pán)的距離為最短的位置處設(shè)置低噪音放大器的電路。圖3表示其一例。圖3是以圖5中敘述過(guò)的雙頻帶收發(fā)信IC為例。301是應(yīng)用本發(fā)明的收發(fā)信IC芯片。302是密封收發(fā)信IC的QFP56腳。303是封裝芯片的粘合面，304是封裝的支承材料。305是應(yīng)用本發(fā)明的高頻帶差動(dòng)低噪音放大器502b布局的場(chǎng)所。并且，315是對(duì)低頻帶差動(dòng)低噪音放大器502a進(jìn)行布局的場(chǎng)所。
306、310是圖1A的晶體管102接地腳；307、311是晶體管107的接地腳；308、309分別是差動(dòng)低噪音放大器101和106的輸入腳。312是高頻帶低噪音放大器502b的電源腳。
對(duì)低頻帶低噪音放大器502a也同樣，317是圖1B的晶體管102接地腳；320是晶體管107的接地腳；318、319分別是差動(dòng)低噪音放大器101和106的輸入腳。316是低頻帶低噪音放大器502a的電源腳。321是偏壓電路的電源腳；322是偏壓電路的接地腳。偏壓電路的管腳為低頻低噪音放大器和高頻低噪音放大器共用。323是從芯片上的各焊盤(pán)焊到上述所示的引線腳的焊線。
如圖3所示，放大器被配置于芯片端面的中央附近并進(jìn)行壓焊。如此，焊盤(pán)與管腳間的焊線就會(huì)縮短。在本實(shí)施例中，由于假定雙頻帶，所以應(yīng)用本發(fā)明的放大器的管腳從中央到下端進(jìn)行分配。但是，接地腳306和307分配給中央部分的管腳。因此，電感成分比起把放大器配置到芯片角落來(lái)要降低。
至此，已敘述了具有放大器的LSI，但是本發(fā)明也能應(yīng)用于僅由放大器構(gòu)成的IC。圖4中示出這時(shí)的例子。401是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的差動(dòng)放大器IC芯片。402是密封差動(dòng)放大器IC的封裝TSSOP12腳。403是封裝芯片的粘合面；404是封裝支承材料。405、409是晶體管102的接地腳；406、410是晶體管107的接地腳；407、408是差動(dòng)放大器101和106的輸入腳。411是偏壓電路的電源腳；412是偏壓電路的接地腳；413、414是差動(dòng)放大器的輸出腳，415是差動(dòng)放大器的電源腳。416是從芯片上各焊盤(pán)焊到上述示出的引線腳的焊線。
如圖那樣對(duì)封裝中央配置線對(duì)稱(chēng)的管腳，則從放大器晶體管的發(fā)射極管腳頂端到焊盤(pán)的距離就變成最短。并且，使低噪音差動(dòng)放大器成為也包括封裝電學(xué)影響完全對(duì)稱(chēng)的電路。因而，可以預(yù)期IC差動(dòng)性特性更好。
雖然圖3、4依照表3的No.2中示出的管腳配置，但是依照表3No.3中示出的管腳配置也可以。
另外，實(shí)施例把低噪音放大器作為例子進(jìn)行說(shuō)明，但是本發(fā)明是關(guān)系到放大器的接地腳配置。因此，也可以應(yīng)用于如圖1A所示的差動(dòng)結(jié)構(gòu)通用型放大器。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于差動(dòng)放大器，在具有2個(gè)單元放大器的差動(dòng)放大器中，將第1單元放大器的接地腳作成分別與第2單元放大器的接地腳一對(duì)一鄰接的配置。因此，使每個(gè)晶體管的發(fā)射極電感變成為單個(gè)接地腳的一半以下。其結(jié)果，可使每個(gè)晶體管發(fā)射極降低阻抗，提高放大器增益。并且，當(dāng)單元放大器具有一條接地腳時(shí)，可將接地腳與輸入腳互相鄰接配置。
并且，當(dāng)應(yīng)用于象收發(fā)信IC這樣的大規(guī)模IC時(shí)，通過(guò)把低噪音放大器的電路設(shè)置于從放大器晶體管的發(fā)射極腳頂端到焊盤(pán)的距離變成最短位置的布局和使之組合，可以實(shí)現(xiàn)更低電感。
而且，對(duì)只有差動(dòng)放大器的IC，通過(guò)加上本發(fā)明以下的二點(diǎn)，就可以作成提高增益，也包括封裝影響的對(duì)稱(chēng)差動(dòng)放大器。第一點(diǎn)，把低噪音放大器的電路設(shè)置于從放大器晶體管的發(fā)射極腳頂端到焊盤(pán)的距離變成最短的位置，第二點(diǎn)，對(duì)于封裝作成對(duì)稱(chēng)的管腳配置。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件，具有半導(dǎo)體電路芯片、與該半導(dǎo)體電路芯片連接的多個(gè)引線腳、及密封該半導(dǎo)體電路芯片的封裝，上述半導(dǎo)體電路芯片上形成2個(gè)單元放大器，該2個(gè)單元放大器形成1個(gè)差動(dòng)放大器；該2個(gè)單元放大器的第1單元放大器的第1電源線與上述多條引線腳的至少2條連接；該2個(gè)單元放大器的第2單元放大器的第1電源線與上述多條引線腳的至少2條連接；以及與上述第1單元放大器的第1電源線連接的各個(gè)引線腳作成為與上述第2單元放大器的第1電源線連接的各個(gè)引線腳一對(duì)一鄰接配置。
2.一種半導(dǎo)體器件，具有具有差動(dòng)放大器的半導(dǎo)體電路芯片、與該半導(dǎo)體電路芯片連接的多條引線腳、及密封上述半導(dǎo)體電路芯片的封裝；上述差動(dòng)放大器具有成對(duì)的2個(gè)單元放大器，各單元放大器的第1電源線與上述引線腳的1條連接；以及與上述2個(gè)單元放大器的第1電源線連接的管腳是與單元放大器輸入線連接的引線腳互相鄰接配置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體器件，其特征是離上述封裝的一邊中央線對(duì)稱(chēng)地配置有與上述2個(gè)單元放大器的第1電源線連接的管腳和輸入腳。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體器件，其特征是上述2個(gè)單元放大器配置在從連接于該2個(gè)單元放大器的第1電源線的焊盤(pán)到突出于上述封裝外部的管腳頂端的距離變成最短的芯片上位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體器件，其特征是上述2個(gè)單元放大器的各單元放大器具有與上述第1電源線連接的晶體管、第2電源線、及負(fù)載；以及上述負(fù)載連接于上述晶體管與上述第2電源線之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體器件，其特征是上述2個(gè)單元放大器的上述第2電源線連接在共用的1條引線腳上。
7.一種無(wú)線收發(fā)信用的半導(dǎo)體器件，具有設(shè)置于將天線來(lái)的接收信號(hào)和本機(jī)振蕩器來(lái)的信號(hào)進(jìn)行混頻的接收混頻器與上述天線之間的差動(dòng)低噪音放大器，和與該差動(dòng)低噪音放大器連接的多條引線腳；該差動(dòng)低噪音放大器具有輸入互相相位反相信號(hào)的2個(gè)單元放大器；以及上述2個(gè)單元放大器的第1電源線與互相不同的引線腳連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7上述的無(wú)線收發(fā)用的半導(dǎo)體器件，其特征是與上述2個(gè)單元放大器的第1電源線連接的引線腳互相鄰接。
9.根據(jù)權(quán)利要求7上述的無(wú)線收發(fā)用的半導(dǎo)體器件，其特征是與上述2個(gè)單元放大器的第1電源線連接的引線腳和與單元放大器的輸入線連接的引線腳互相鄰接。
10.根據(jù)權(quán)利要求7上述的無(wú)線收發(fā)用的半導(dǎo)體器件，其特征是上述2個(gè)單元放大器的第1電源線分別與多條引線腳連接。
11.根據(jù)權(quán)利要求10上述的半導(dǎo)體器件，其特征是與上述2個(gè)單元放大器的一方單元放大器的第1電源線連接的多條引線腳分別作成與另一方單元放大器的第1電源線連接的多條引線腳一對(duì)一鄰接配置。
12.根據(jù)權(quán)利要求7到11任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體器件，其特征是離上述封裝的一邊中央線對(duì)稱(chēng)地配置有與上述2個(gè)單元放大器的第1電源線連接的管腳和輸入腳。
13.根據(jù)權(quán)利要求7到12任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體器件，其特征是上述2個(gè)單元放大器配置在從連接于該2個(gè)單元放大器的第1電源線的焊盤(pán)到突出于上述封裝外部的管腳頂端的距離變成最短的芯片上的位置。
14.根據(jù)權(quán)利要求7到13任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體器件，其特征是上述2個(gè)單元放大器的各單元放大器具有與上述第1電源線連接的晶體管、第2電源線和負(fù)載；以及上述負(fù)載連接于上述晶體管與上述第2電源線之間。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體器件，其特征是上述2個(gè)單元放大器的上述第2電源線連接在共用的1條引線腳上。
全文摘要
為了減少雙頻帶收發(fā)用半導(dǎo)體集成電路上內(nèi)裝的差動(dòng)低噪音放大器中每個(gè)發(fā)射極引線焊接、封裝的阻抗成分并提高增益,所以將差動(dòng)放大器成對(duì)的放大器的接地腳作成彼此相鄰。并且,將相同放大器的輸入腳和接地腳作成彼此相鄰。因此,使相鄰的管腳信號(hào)成為反相,利用管腳間的變壓器耦合,降低每個(gè)晶體管發(fā)射極阻抗。
文檔編號(hào)H03F3/45GK1340858SQ01125838
公開(kāi)日2002年3月20日 申請(qǐng)日期2001年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2000年8月30日
發(fā)明者瀧川久美子, 田中聰, 香山聰, 齋藤祐一, 林範(fàn)雄 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所, 日立超大規(guī)模集成電路系統(tǒng)株式會(huì)社