JP2000243779A - 高周波電力増幅器モジュール - Google Patents
高周波電力増幅器モジュールInfo
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Abstract
(57)【要約】
【解決手段】 配線基板上に多段の増幅段トランジスタ
を有する半導体チップが設置された高周波電力増幅器モ
ジュールにおいて、ある一つの増幅段トランジスタ１０
２に対応するボンディング用入力電極１０２ａと配線基
板１２１を接続する入力ボンディングワイヤ１０５の両
端のボンディング部同士を結ぶ第１の補助線と、この一
つの増幅段トランジスタの次段に位置する増幅段トラン
ジスタ１０３に対応するボンディング用出力電極１０３
ｂと配線基板１２４を接続する出力ボンディングワイヤ
１０８の両端のボンディング部同士を結ぶ第２の補助線
のなす角度を７２〜１８０゜、ボンディング用入力電極
１０２ａとボンディング用出力電極１０３ｂのボンディ
ング部の間隔を０．３ｍｍ以上０．８ｍｍ未満とする。 【効果】 電力増幅器モジュールの高周波特性の向上、
小型化により、これを用いた携帯電話端末の小型・薄型
化が可能となる。
を有する半導体チップが設置された高周波電力増幅器モ
ジュールにおいて、ある一つの増幅段トランジスタ１０
２に対応するボンディング用入力電極１０２ａと配線基
板１２１を接続する入力ボンディングワイヤ１０５の両
端のボンディング部同士を結ぶ第１の補助線と、この一
つの増幅段トランジスタの次段に位置する増幅段トラン
ジスタ１０３に対応するボンディング用出力電極１０３
ｂと配線基板１２４を接続する出力ボンディングワイヤ
１０８の両端のボンディング部同士を結ぶ第２の補助線
のなす角度を７２〜１８０゜、ボンディング用入力電極
１０２ａとボンディング用出力電極１０３ｂのボンディ
ング部の間隔を０．３ｍｍ以上０．８ｍｍ未満とする。 【効果】 電力増幅器モジュールの高周波特性の向上、
小型化により、これを用いた携帯電話端末の小型・薄型
化が可能となる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はＵＨＦからマイクロ
波帯の信号の増幅を行う高周波電力増幅器モジュールに
係り、特に小型化の必要な携帯電話機に用いられる高周
波電力増幅器モジュールに関する。
波帯の信号の増幅を行う高周波電力増幅器モジュールに
係り、特に小型化の必要な携帯電話機に用いられる高周
波電力増幅器モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】トランジスタを用いた高周波電力増幅器
モジュールはＰＤＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａ
ｌ Ｃｅｌｌｕｌａｒ）方式、ＧＳＭ（Ｇｒｏｂａｌ
Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｍｏｂｉｌｅ ｃｏｍｍｕｎｉ
ｃａｔｉｏｎｓ）方式等の移動体通信の携帯電話機のキ
ーデバイスであり、その需要は近年急激に伸びている。
また、その仕様としては、移動体通信システムに対する
高周波特性の他、小型、低価格であることが要求されて
いる。
モジュールはＰＤＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａ
ｌ Ｃｅｌｌｕｌａｒ）方式、ＧＳＭ（Ｇｒｏｂａｌ
Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｍｏｂｉｌｅ ｃｏｍｍｕｎｉ
ｃａｔｉｏｎｓ）方式等の移動体通信の携帯電話機のキ
ーデバイスであり、その需要は近年急激に伸びている。
また、その仕様としては、移動体通信システムに対する
高周波特性の他、小型、低価格であることが要求されて
いる。
【０００３】この要求に応える一つの方法が特許公報第
２７５５２５０号に記載されている。図１１の平面図，
図１２の斜視図に示すように，１つの半導体チップ１上
に２個のトランジスタ２，３を近接して配置することに
より、小型、低価格化している。また、初段トランジス
タ２のボンディング用入力電極２ｂと配線基板のボンデ
ィング用電極７ｄは入力ボンディングワイヤ９ｄで接続
されている。２段目トランジスタ３のボンディング用出
力電極３ｃと配線基板６のボンディング用電極７ａは出
力ボンディングワイヤ９ａで接続されている。半導体チ
ップ１上のボンディング用電極１０ａと配線基板６のボ
ンディング用電極１２ａはシールド用ボンディングワイ
ヤ１３ａで接続されている。シールド用ボンディングワ
イヤ１３ａは入力ボンディングワイヤ９ｄと出力ボンデ
ィングワイヤ９ａとの間に設けられており、かつその両
端のボンディング用電極１０ａと１２ａは各々半導体チ
ップ１および配線基板に形成されたバイアホール（Ｖｉ
ａ Ｈｏｌｅ（図示せず））を通して高周波的に接地さ
れている。このシールド用ボンディングワイヤ１３ａを
設けることにより、入力ボンディングワイヤ９ｄと出力
ボンディングワイヤ９ａとの間の相互インダクタンスに
よる結合が低減して高周波入出力端子間のアイソレーシ
ョン劣化を改善することができ、高周波特性が向上す
る。
２７５５２５０号に記載されている。図１１の平面図，
図１２の斜視図に示すように，１つの半導体チップ１上
に２個のトランジスタ２，３を近接して配置することに
より、小型、低価格化している。また、初段トランジス
タ２のボンディング用入力電極２ｂと配線基板のボンデ
ィング用電極７ｄは入力ボンディングワイヤ９ｄで接続
されている。２段目トランジスタ３のボンディング用出
力電極３ｃと配線基板６のボンディング用電極７ａは出
力ボンディングワイヤ９ａで接続されている。半導体チ
ップ１上のボンディング用電極１０ａと配線基板６のボ
ンディング用電極１２ａはシールド用ボンディングワイ
ヤ１３ａで接続されている。シールド用ボンディングワ
イヤ１３ａは入力ボンディングワイヤ９ｄと出力ボンデ
ィングワイヤ９ａとの間に設けられており、かつその両
端のボンディング用電極１０ａと１２ａは各々半導体チ
ップ１および配線基板に形成されたバイアホール（Ｖｉ
ａ Ｈｏｌｅ（図示せず））を通して高周波的に接地さ
れている。このシールド用ボンディングワイヤ１３ａを
設けることにより、入力ボンディングワイヤ９ｄと出力
ボンディングワイヤ９ａとの間の相互インダクタンスに
よる結合が低減して高周波入出力端子間のアイソレーシ
ョン劣化を改善することができ、高周波特性が向上す
る。
【０００４】入力ボンディングワイヤ９ｄと出力ボンデ
ィングワイヤ９ａとの間の相互インダクタンスによる結
合の問題は、初段トランジスタ２と２段目トランジスタ
３とが、入出力の位置を逆にして並置されているため、
両者が近接する結果生じる。この問題は特に、初段トラ
ンジスタ２の入力ボンディングワイヤ９ｄと、２段目ト
ランジスタ３の出力ボンディングワイヤ９ａの間で顕著
である。これは初段トランジスタ２に入力される高周波
信号電力に比べ、２段目トランジスタ３から出力される
高周波信号電力の方が２０ｄＢ〜３０ｄＢ（１００〜１
０００倍）大きく，出力から入力への正帰還が働くこと
による。一方，初段トランジスタ２の出力ボンディング
ワイヤ９ｃと２段目トランジスタ３の入力ボンディング
ワイヤ９ｂも近接しているが，両者に流れる高周波信号
電力の比は０ｄＢ（１倍）以下と小さく， 高周波特性
劣化の問題は生じない。
ィングワイヤ９ａとの間の相互インダクタンスによる結
合の問題は、初段トランジスタ２と２段目トランジスタ
３とが、入出力の位置を逆にして並置されているため、
両者が近接する結果生じる。この問題は特に、初段トラ
ンジスタ２の入力ボンディングワイヤ９ｄと、２段目ト
ランジスタ３の出力ボンディングワイヤ９ａの間で顕著
である。これは初段トランジスタ２に入力される高周波
信号電力に比べ、２段目トランジスタ３から出力される
高周波信号電力の方が２０ｄＢ〜３０ｄＢ（１００〜１
０００倍）大きく，出力から入力への正帰還が働くこと
による。一方，初段トランジスタ２の出力ボンディング
ワイヤ９ｃと２段目トランジスタ３の入力ボンディング
ワイヤ９ｂも近接しているが，両者に流れる高周波信号
電力の比は０ｄＢ（１倍）以下と小さく， 高周波特性
劣化の問題は生じない。
【０００５】なお、図１１，１２において，２ａ，３ａ
はトランジスタの本体部分，２ｄ，３ｄはトランジスタ
のソース電極，２ｃは初段トランジスタ２のボンディン
グ用出力電極，３ｂは２段目トランジスタ３のボンディ
ング用入力電極，４は接地電極， ７ ｂ ，７ ｃ
は配線基板６のボンディング用電極，８ａ〜８ｄはリー
ド電極，１０４はキャビティである。
はトランジスタの本体部分，２ｄ，３ｄはトランジスタ
のソース電極，２ｃは初段トランジスタ２のボンディン
グ用出力電極，３ｂは２段目トランジスタ３のボンディ
ング用入力電極，４は接地電極， ７ ｂ ，７ ｃ
は配線基板６のボンディング用電極，８ａ〜８ｄはリー
ド電極，１０４はキャビティである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術のシール
ド用ボンディングワイヤ１３ａの効果を図５により説明
する。図５は、増幅器の入出力ボンディングワイヤ間の
結合係数（相互インダクタンス（単位： ｎＨ））を、
長さ１ｍｍ（実物に近い長さ）の平行した２本の入出力
ボンディングワイヤのボンディング部の間隔ｄに対し、
算出したものである。ここで、結合係数０．１２の個所
を示す破線は、結合係数が０．１２以下のとき増幅器が
安定に動作することを示す。この０．１２という値は、
結合係数と増幅器の安定係数の関係を示す図６から求め
た。安定係数が１以上で増幅器は安定に動作する。ここ
で、ボンディング部の間隔ｄは、最も近接した２つのボ
ンディングワイヤのボンディング部の中心間の距離で定
義される。
ド用ボンディングワイヤ１３ａの効果を図５により説明
する。図５は、増幅器の入出力ボンディングワイヤ間の
結合係数（相互インダクタンス（単位： ｎＨ））を、
長さ１ｍｍ（実物に近い長さ）の平行した２本の入出力
ボンディングワイヤのボンディング部の間隔ｄに対し、
算出したものである。ここで、結合係数０．１２の個所
を示す破線は、結合係数が０．１２以下のとき増幅器が
安定に動作することを示す。この０．１２という値は、
結合係数と増幅器の安定係数の関係を示す図６から求め
た。安定係数が１以上で増幅器は安定に動作する。ここ
で、ボンディング部の間隔ｄは、最も近接した２つのボ
ンディングワイヤのボンディング部の中心間の距離で定
義される。
【０００７】図５に示されるように、シールド用ボンデ
ィングワイヤを設けるという対策を施している上記従来
技術の場合は、そうでない場合（図中、「対策なし」と
表示）に比べて、結合係数が小さくなっており、高周波
数特性が向上している。また、結合係数が０．１２以下
のボンディング部の間隔ｄの範囲が広がり、設計の自由
度が増している。さらには、ボンディング部の間隔ｄを
０．５５ ｍｍまで小さくすることが可能となるため、
チップ面積を小さくでき、モジュールの小型化、コスト
の低減が可能となる。
ィングワイヤを設けるという対策を施している上記従来
技術の場合は、そうでない場合（図中、「対策なし」と
表示）に比べて、結合係数が小さくなっており、高周波
数特性が向上している。また、結合係数が０．１２以下
のボンディング部の間隔ｄの範囲が広がり、設計の自由
度が増している。さらには、ボンディング部の間隔ｄを
０．５５ ｍｍまで小さくすることが可能となるため、
チップ面積を小さくでき、モジュールの小型化、コスト
の低減が可能となる。
【０００８】しかし、現実には、シールド用ボンディン
グワイヤ１３ａの両端にバイアホールによるインダクタ
ンスが直列に加わるため，上記従来技術では充分な高周
波特性の向上が得られない。
グワイヤ１３ａの両端にバイアホールによるインダクタ
ンスが直列に加わるため，上記従来技術では充分な高周
波特性の向上が得られない。
【０００９】本発明の目的は， より高周波特性を向上
させることができる高周波電力増幅器モジュールを提供
することにある。
させることができる高周波電力増幅器モジュールを提供
することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的は、 誘電体材
料を基体とする配線基板上に半導体チップが設置された
高周波電力増幅器モジュールにおいて、半導体チップ
に、２段以上の増幅段トランジスタ、これらの増幅段ト
ランジスタへ高周波電力を入力するためのボンディング
用入力電極、およびこれらの増幅段トランジスタから高
周波電力を出力するためのボンディング用出力電極を設
け、ある一つの増幅段トランジスタに対応するボンディ
ング用入力電極と配線基板を接続する入力ボンディング
ワイヤの両端のボンディング部同士を結ぶ第１の補助線
と、この一つの増幅段トランジスタの次段に位置する増
幅段トランジスタに対応するボンディング用出力電極と
配線基板を接続する出力ボンディングワイヤの両端のボ
ンディング部（その中心部）同士を結ぶ第２の補助線の
なす角度が、７２〜１８０゜の範囲に入るように、かつ
ボンディング用入力電極とボンディング用出力電極のボ
ンディング部の間隔が０．３ｍｍ以上０．８ｍｍ未満の
範囲に入るように高周波電力増幅器モジュールを設計す
ることにより達成できる。
料を基体とする配線基板上に半導体チップが設置された
高周波電力増幅器モジュールにおいて、半導体チップ
に、２段以上の増幅段トランジスタ、これらの増幅段ト
ランジスタへ高周波電力を入力するためのボンディング
用入力電極、およびこれらの増幅段トランジスタから高
周波電力を出力するためのボンディング用出力電極を設
け、ある一つの増幅段トランジスタに対応するボンディ
ング用入力電極と配線基板を接続する入力ボンディング
ワイヤの両端のボンディング部同士を結ぶ第１の補助線
と、この一つの増幅段トランジスタの次段に位置する増
幅段トランジスタに対応するボンディング用出力電極と
配線基板を接続する出力ボンディングワイヤの両端のボ
ンディング部（その中心部）同士を結ぶ第２の補助線の
なす角度が、７２〜１８０゜の範囲に入るように、かつ
ボンディング用入力電極とボンディング用出力電極のボ
ンディング部の間隔が０．３ｍｍ以上０．８ｍｍ未満の
範囲に入るように高周波電力増幅器モジュールを設計す
ることにより達成できる。
【００１１】ここで、０．３ｍｍ以上０．８ｍｍ未満と
いうボンディング部間隔の条件にかかわらず、上記２つ
の増幅段トランジスタの安定係数が１以上となるように
高周波電力増幅器モジュールを設計すれば上記目的を達
成できる。
いうボンディング部間隔の条件にかかわらず、上記２つ
の増幅段トランジスタの安定係数が１以上となるように
高周波電力増幅器モジュールを設計すれば上記目的を達
成できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】図５に示されるように、本発明の
場合は上記従来技術の場合より更に結合係数が小さくな
っており、高周波数特性が向上している。また、結合係
数が０．１２以下（安定係数が１以上）のボンディング
部の間隔ｄの範囲も更に広がり、設計の自由度が増して
いる。さらには、ボンディング部の間隔ｄを０．３ ｍ
ｍまで小さくすることが可能となるため、チップ面積を
更に小さくでき、更なるモジュールの小型化、コストの
低減が可能となる。
場合は上記従来技術の場合より更に結合係数が小さくな
っており、高周波数特性が向上している。また、結合係
数が０．１２以下（安定係数が１以上）のボンディング
部の間隔ｄの範囲も更に広がり、設計の自由度が増して
いる。さらには、ボンディング部の間隔ｄを０．３ ｍ
ｍまで小さくすることが可能となるため、チップ面積を
更に小さくでき、更なるモジュールの小型化、コストの
低減が可能となる。
【００１３】また、図５は入出力ボンディングワイヤ間
のなす角度φが９０゜の場合であるが、図７に示される
ように、この角度φは７２〜１８０゜の範囲にあれば良
い。また、角度φが１４０゜のとき結合係数が最小にな
っており、極小点が存在することが分かる。
のなす角度φが９０゜の場合であるが、図７に示される
ように、この角度φは７２〜１８０゜の範囲にあれば良
い。また、角度φが１４０゜のとき結合係数が最小にな
っており、極小点が存在することが分かる。
【００１４】本発明の高周波電力増幅器モジュールの具
体的設計に当たっては、以上のことを踏まえて、ボンデ
ィング部間隔ｄと角度φを選ぶことになる。
体的設計に当たっては、以上のことを踏まえて、ボンデ
ィング部間隔ｄと角度φを選ぶことになる。
【００１５】さらには、以上の説明から明らかなよう
に、本発明は角度φを従来のように０゜にしないことが
その根底にある。したがって、角度φが７２〜１８０゜
の範囲にあり、入出力ボンディングワイヤに対応する２
つの増幅段トランジスタの安定係数が１以上となるよう
に高周波電力増幅器モジュールを設計しても良い。
に、本発明は角度φを従来のように０゜にしないことが
その根底にある。したがって、角度φが７２〜１８０゜
の範囲にあり、入出力ボンディングワイヤに対応する２
つの増幅段トランジスタの安定係数が１以上となるよう
に高周波電力増幅器モジュールを設計しても良い。
【００１６】実施例１ 本発明の実施例１の２段電力増幅器モジュールを図１〜
図４により説明する。図１は要部平面図，図２は等価回
路図 ，図３は外観構成を示す平面図，図４は要部斜視
図である。
図４により説明する。図１は要部平面図，図２は等価回
路図 ，図３は外観構成を示す平面図，図４は要部斜視
図である。
【００１７】図１に示されるように，初段と２段目のＭ
ＯＳＦＥＴで構成されたトランジスタ１０２，１０３を
一つのシリコンチップ１０１上に近接して形成する。初
段トランジスタ１０２のゲート電極１０２ａからドレイ
ン電極１０２ｂへの高周波信号の流れの向きと、２段目
トランジスタ１０３のゲート電極１０３ａからドレイン
電極１０３ｂへの高周波信号の流の向きが反対となるよ
うにこれらのトランジスタは配置する。
ＯＳＦＥＴで構成されたトランジスタ１０２，１０３を
一つのシリコンチップ１０１上に近接して形成する。初
段トランジスタ１０２のゲート電極１０２ａからドレイ
ン電極１０２ｂへの高周波信号の流れの向きと、２段目
トランジスタ１０３のゲート電極１０３ａからドレイン
電極１０３ｂへの高周波信号の流の向きが反対となるよ
うにこれらのトランジスタは配置する。
【００１８】高周波入力端子であるゲート電極１０２ａ
は，１本の入力ボンディングワイヤ１０５により、配線
基板１１３上の入力整合回路１２５の端部１２１に接続
されている。高周波出力端子であるドレイン電極１０３
ｂは，４本の出力ボンディングワイヤ１０８により、配
線基板１１３上の出力整合回路１２７の端部１２４に接
続されている。ゲート電極１０２ａはシリコンチップ１
０１の左側の一辺に沿って配置し，ドレイン電極１０３
ｂはシリコンチップ１０１の上側の一辺に沿って配置す
る。入力ボンディングワイヤ１０５と出力ボンディング
ワイヤ１０８のなす角度は約９０゜にする。ボンディン
グワイヤ１０６，１０７は、ドレイン電極１０２ｂ，ゲ
ート電極１０３ａを、配線基板１１３上の段間整合回路
１２６の両端部１２２および１２３に各々接続されてい
る。初段トランジスタ１０２のゲート電極１０２ａ（ボ
ンディング用入力電極）と２段目トランジスタ１０３の
ドレイン電極１０３ｂ（ボンディング用出力電極）のボ
ンディング部の間隔ｄは約０．６ｍｍにする。
は，１本の入力ボンディングワイヤ１０５により、配線
基板１１３上の入力整合回路１２５の端部１２１に接続
されている。高周波出力端子であるドレイン電極１０３
ｂは，４本の出力ボンディングワイヤ１０８により、配
線基板１１３上の出力整合回路１２７の端部１２４に接
続されている。ゲート電極１０２ａはシリコンチップ１
０１の左側の一辺に沿って配置し，ドレイン電極１０３
ｂはシリコンチップ１０１の上側の一辺に沿って配置す
る。入力ボンディングワイヤ１０５と出力ボンディング
ワイヤ１０８のなす角度は約９０゜にする。ボンディン
グワイヤ１０６，１０７は、ドレイン電極１０２ｂ，ゲ
ート電極１０３ａを、配線基板１１３上の段間整合回路
１２６の両端部１２２および１２３に各々接続されてい
る。初段トランジスタ１０２のゲート電極１０２ａ（ボ
ンディング用入力電極）と２段目トランジスタ１０３の
ドレイン電極１０３ｂ（ボンディング用出力電極）のボ
ンディング部の間隔ｄは約０．６ｍｍにする。
【００１９】シリコンチップ１０１は，配線基板１１３
に形成されたキャビティ１０４の中に搭載する。シリコ
ンチップ１０１の裏面には，初段トランジスタ１０２の
ソース電極および２段目トランジスタ１０３のソース電
極として金属膜を被着し，キャビティ１０４内の配線を
介して接地電位に接続する。配線基板１１３の材料とし
ては、ガラスセラミックスやアルミナなどの誘電体基板
を用いる。また、その配線には銅や銀，銀白金などを用
いる。
に形成されたキャビティ１０４の中に搭載する。シリコ
ンチップ１０１の裏面には，初段トランジスタ１０２の
ソース電極および２段目トランジスタ１０３のソース電
極として金属膜を被着し，キャビティ１０４内の配線を
介して接地電位に接続する。配線基板１１３の材料とし
ては、ガラスセラミックスやアルミナなどの誘電体基板
を用いる。また、その配線には銅や銀，銀白金などを用
いる。
【００２０】図２および図３において，記号Ｐｉｎ，Ｐ
ｏｕｔ，Ｖｇｇ，Ｖｄｄはそれぞれ高周波信号入力端
子，高周波信号出力端子，ゲート電圧印加端子，ドレイ
ン電圧印加端子であり，これらは電力増幅器モジュール
の外部接続端子である。図３において、入力整合回路１
２５、段間整合回路１２６および出力整合回路１２７の
領域の境界を補助線で示す。また、図４にキャビティ１
０４近辺の立体的様子を示す。
ｏｕｔ，Ｖｇｇ，Ｖｄｄはそれぞれ高周波信号入力端
子，高周波信号出力端子，ゲート電圧印加端子，ドレイ
ン電圧印加端子であり，これらは電力増幅器モジュール
の外部接続端子である。図３において、入力整合回路１
２５、段間整合回路１２６および出力整合回路１２７の
領域の境界を補助線で示す。また、図４にキャビティ１
０４近辺の立体的様子を示す。
【００２１】本実施例において，入力ボンディングワイ
ヤ１０５と出力ボンディングワイヤ１０８のなす角度を
約９０゜としたが，この角度は７２゜〜１８０゜の範囲
で選ぶことができる。
ヤ１０５と出力ボンディングワイヤ１０８のなす角度を
約９０゜としたが，この角度は７２゜〜１８０゜の範囲
で選ぶことができる。
【００２２】実施例２ 本発明の実施例２の３段電力増幅器モジュールを図８の
要部平面図により説明する。初段，２段目，出力段のＭ
ＯＳＦＥＴで構成されたトランジスタ１０２，１０３，
１１４を一つのシリコンチップ１０１上に近接して形成
する。初段トランジスタ１０２のゲート電極１０２ａか
らドレイン電極１０２ｂへの高周波信号の流れの向き
と，２段目トランジスタ１０３のゲート電極１０３ａか
らドレイン電極１０３ｂへの高周波信号の流れの向きが
反対となるようにこれらのトランジスタは配置する。ま
た，出力段トランジスタ１１４を、そのゲート電極１１
４ａからドレイン電極１１４ｂへの高周波信号の流れの
向きが２段目トランジスタ１０３とは反対の向きとなる
ように配置する。
要部平面図により説明する。初段，２段目，出力段のＭ
ＯＳＦＥＴで構成されたトランジスタ１０２，１０３，
１１４を一つのシリコンチップ１０１上に近接して形成
する。初段トランジスタ１０２のゲート電極１０２ａか
らドレイン電極１０２ｂへの高周波信号の流れの向き
と，２段目トランジスタ１０３のゲート電極１０３ａか
らドレイン電極１０３ｂへの高周波信号の流れの向きが
反対となるようにこれらのトランジスタは配置する。ま
た，出力段トランジスタ１１４を、そのゲート電極１１
４ａからドレイン電極１１４ｂへの高周波信号の流れの
向きが２段目トランジスタ１０３とは反対の向きとなる
ように配置する。
【００２３】実施例１との違いは，初段トランジスタ１
０２の入力ボンディングワイヤ１０５と２段目トランジ
スタ１０３の出力ボンディングワイヤ１０８とのなす角
度を約１４０゜とした点、および出力段トランジスタ１
１４を同一チップ上に設け、このトランジスタの出力ボ
ンディングワイヤ１１０と２段目トランジスタ１０３の
入力ボンディングワイヤ１０７とのなす角度を約９０
゜、２段目トランジスタ１０３のゲート電極１０３ａ
（ボンディング用入力電極）と出力段トランジスタ１１
４のドレイン電極１１４ｂ（ボンディング用出力電極）
のボンディング部の間隔ｄを約０．７ｍｍとし、ここに
も本発明を適用した点にある。
０２の入力ボンディングワイヤ１０５と２段目トランジ
スタ１０３の出力ボンディングワイヤ１０８とのなす角
度を約１４０゜とした点、および出力段トランジスタ１
１４を同一チップ上に設け、このトランジスタの出力ボ
ンディングワイヤ１１０と２段目トランジスタ１０３の
入力ボンディングワイヤ１０７とのなす角度を約９０
゜、２段目トランジスタ１０３のゲート電極１０３ａ
（ボンディング用入力電極）と出力段トランジスタ１１
４のドレイン電極１１４ｂ（ボンディング用出力電極）
のボンディング部の間隔ｄを約０．７ｍｍとし、ここに
も本発明を適用した点にある。
【００２４】本実施例によれば，図７に示すように、初
段と２段目の入出力ボンディングワイヤ間の結合係数を
最小にでき，アイソレーションをさらに改善できる。ま
た，本発明を適用したので、２段目と出力段の入出力ボ
ンディングワイヤ間も十分なアイソレーションを確保で
きる。したがって、半導体チップ面積の縮小の為に同一
チップ上に３段のトランジスタを形成した本実施例場合
でも、これらトランジスタ間の距離が短くなるにもかか
わらず、高周波特性を改善できる。
段と２段目の入出力ボンディングワイヤ間の結合係数を
最小にでき，アイソレーションをさらに改善できる。ま
た，本発明を適用したので、２段目と出力段の入出力ボ
ンディングワイヤ間も十分なアイソレーションを確保で
きる。したがって、半導体チップ面積の縮小の為に同一
チップ上に３段のトランジスタを形成した本実施例場合
でも、これらトランジスタ間の距離が短くなるにもかか
わらず、高周波特性を改善できる。
【００２５】実施例３ 本発明の実施例３の３段電力増幅器モジュールを図９の
要部平面図により説明する。実施例２との違いは，２段
目トランジスタ１０３と出力段トランジスタ１１４との
間に、従来技術であるシールド技術を応用して、シール
ド用ボンディングワイヤ２０１とシールド配線２０４を
設け，これらの両端を配線基板上の電極２０２およびバ
イアホール２０３を介して接地電位に接続した点にあ
る。
要部平面図により説明する。実施例２との違いは，２段
目トランジスタ１０３と出力段トランジスタ１１４との
間に、従来技術であるシールド技術を応用して、シール
ド用ボンディングワイヤ２０１とシールド配線２０４を
設け，これらの両端を配線基板上の電極２０２およびバ
イアホール２０３を介して接地電位に接続した点にあ
る。
【００２６】本実施例では，初段と２段目の間に従来技
術であるシールド技術を適用したが、これらのトランジ
スタ領域は元々面積が広く、高周波特性を改善できる。
術であるシールド技術を適用したが、これらのトランジ
スタ領域は元々面積が広く、高周波特性を改善できる。
【００２７】実施例４ 本発明の実施例４の２段電力増幅器モジュールを図１０
の要部平面図により説明する。
の要部平面図により説明する。
【００２８】実施例１との違いは，初段トランジスタ１
０２自体の方向を９０゜回転した点にある。
０２自体の方向を９０゜回転した点にある。
【００２９】本実施例は，初段と２段目との入出力ボン
ディングワイヤのボンディング部の位置をチップの辺の
中央部に移動できるので、ボンディング部間隔をさらに
広げることが可能となり（実施例１で０．６ｍｍだった
ものが０．７５ｍｍになる。）、入出力間のアイソレー
ションをさらに改善できる。
ディングワイヤのボンディング部の位置をチップの辺の
中央部に移動できるので、ボンディング部間隔をさらに
広げることが可能となり（実施例１で０．６ｍｍだった
ものが０．７５ｍｍになる。）、入出力間のアイソレー
ションをさらに改善できる。
【００３０】以上，本発明を実施例を基に説明したが，
本発明は上記実施例に限定されるものではなく，トラン
ジスタの電極数，ボンディングワイヤの本数等はその主
旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。ま
た、トランジスタはＭＯＳＦＥＴに限らず他の電界効果
トランジスタ、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ（Ｈ
ＢＴ）等のトランジスタを用いても良い。
本発明は上記実施例に限定されるものではなく，トラン
ジスタの電極数，ボンディングワイヤの本数等はその主
旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。ま
た、トランジスタはＭＯＳＦＥＴに限らず他の電界効果
トランジスタ、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ（Ｈ
ＢＴ）等のトランジスタを用いても良い。
【００３１】
【発明の効果】本発明によれば，高周波電力増幅器モジ
ュールの高周波特性をより向上させることができ、これ
に伴い電力増幅器モジュールの小型化，またこれを用い
た携帯電話端末の小型・薄型化が可能となる。
ュールの高周波特性をより向上させることができ、これ
に伴い電力増幅器モジュールの小型化，またこれを用い
た携帯電話端末の小型・薄型化が可能となる。
【図１】本発明の実施例１の２段電力増幅器モジュール
の要部平面図である。
の要部平面図である。
【図２】本発明の実施例１の２段電力増幅器モジュール
の等価回路図である。
の等価回路図である。
【図３】本発明の実施例１の２段電力増幅器モジュール
の外観構成を示す平面図である。
の外観構成を示す平面図である。
【図４】本発明の実施例１の２段電力増幅器モジュール
の要部斜視図である。
の要部斜視図である。
【図５】本発明および従来技術の入出力ボンディングワ
イヤ間の結合係数とボンディング部間隔の関係を示す図
である。
イヤ間の結合係数とボンディング部間隔の関係を示す図
である。
【図６】入出力ボンディングワイヤ間の結合係数と増幅
器の安定係数の関係を示す図である。
器の安定係数の関係を示す図である。
【図７】本発明の入出力ボンディングワイヤ間の結合係
数と角度の関係を示す図である。
数と角度の関係を示す図である。
【図８】本発明の実施例２の３段電力増幅器モジュール
の要部平面図である。
の要部平面図である。
【図９】本発明の実施例３の３段電力増幅器モジュール
の要部平面図である。
の要部平面図である。
【図１０】本発明の実施例４の２段電力増幅器モジュー
ルの要部平面図である。
ルの要部平面図である。
【図１１】従来技術の２段電力増幅器モジュールの平面
図である。
図である。
【図１２】従来技術の２段電力増幅器モジュールの斜視
図である。
図である。
１…半導体チップ，２…初段トランジスタ，２ａ…トラ
ンジスタの本体部分，２ｂ…ボンディング用入力電極，
２ｃ…ボンディング用出力電極，２ｄ…ソース電極，３
…２段目トランジスタ，３ａ…トランジスタの本体部
分，３ｂ…ボンディング用入力電極，３ｃ…ボンディン
グ用出力電極，３ｄ…ソース電極，４…接地電極，６…
配線基板，７ａ〜７ｄ…配線基板６のボンディング用電
極 ，８ａ〜８ｄ…リード電極，９ａ…出力ボンディン
グワイヤ，９ｂ…入力ボンディングワイヤ，９ｃ…出力
ボンディングワイヤ，９ｄ…入力ボンディングワイヤ，
１０ａ，１０ｂ…ボンディング用電極，１２ａ，１２ｂ
…ボンディング用電極，１３ａ，１３ｂ…シールド用ボ
ンディングワイヤ，１０１…シリコンチップ，１０２…
初段トランジスタ，１０２ａ…ゲート電極（入力電
極），１０２ｂ…ドレイン電極（出力電極），１０３…
２段目トランジスタ，１０３ａ…ゲート電極（入力電
極），１０３ｂ…ドレイン電極（出力電極），１０４…
キャビティ，１０５…入力ボンディングワイヤ，１０６
…出力ボンディングワイヤ，１０７…入力ボンディング
ワイヤ，１０８…出力ボンディングワイヤ，１０９…入
力ボンディングワイヤ，１１０…出力ボンディングワイ
ヤ，１１３…配線基板，１１４…出力段トランジスタ，
１１４ａ…ゲート電極（入力電極），１１４ｂ…ドレイ
ン電極（出力電極），１２１…入力整合回路の端部，１
２２…段間整合回路の端部，１２３…段間整合回路の端
部，１２４…出力整合回路の端部，１２５…入力整合回
路，１２６…段間整合回路，１２７…出力整合回路，Ｐ
ｉｎ…高周波信号入力端子，Ｐｏｕｔ…高周波信号出力
端子，Ｖｇｇ…ゲート電圧印加端子，Ｖｄｄ…ドレイン
電圧印加端子，２０１…シールド用ボンディングワイ
ヤ，２０２…電極，２０３…バイアホール，２０４…シ
ールド配線。
ンジスタの本体部分，２ｂ…ボンディング用入力電極，
２ｃ…ボンディング用出力電極，２ｄ…ソース電極，３
…２段目トランジスタ，３ａ…トランジスタの本体部
分，３ｂ…ボンディング用入力電極，３ｃ…ボンディン
グ用出力電極，３ｄ…ソース電極，４…接地電極，６…
配線基板，７ａ〜７ｄ…配線基板６のボンディング用電
極 ，８ａ〜８ｄ…リード電極，９ａ…出力ボンディン
グワイヤ，９ｂ…入力ボンディングワイヤ，９ｃ…出力
ボンディングワイヤ，９ｄ…入力ボンディングワイヤ，
１０ａ，１０ｂ…ボンディング用電極，１２ａ，１２ｂ
…ボンディング用電極，１３ａ，１３ｂ…シールド用ボ
ンディングワイヤ，１０１…シリコンチップ，１０２…
初段トランジスタ，１０２ａ…ゲート電極（入力電
極），１０２ｂ…ドレイン電極（出力電極），１０３…
２段目トランジスタ，１０３ａ…ゲート電極（入力電
極），１０３ｂ…ドレイン電極（出力電極），１０４…
キャビティ，１０５…入力ボンディングワイヤ，１０６
…出力ボンディングワイヤ，１０７…入力ボンディング
ワイヤ，１０８…出力ボンディングワイヤ，１０９…入
力ボンディングワイヤ，１１０…出力ボンディングワイ
ヤ，１１３…配線基板，１１４…出力段トランジスタ，
１１４ａ…ゲート電極（入力電極），１１４ｂ…ドレイ
ン電極（出力電極），１２１…入力整合回路の端部，１
２２…段間整合回路の端部，１２３…段間整合回路の端
部，１２４…出力整合回路の端部，１２５…入力整合回
路，１２６…段間整合回路，１２７…出力整合回路，Ｐ
ｉｎ…高周波信号入力端子，Ｐｏｕｔ…高周波信号出力
端子，Ｖｇｇ…ゲート電圧印加端子，Ｖｄｄ…ドレイン
電圧印加端子，２０１…シールド用ボンディングワイ
ヤ，２０２…電極，２０３…バイアホール，２０４…シ
ールド配線。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長谷 英一 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 山下 喜市 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 近藤 静雄 東京都小平市上水本町五丁目20番１号 株 式会社日立製作所半導体事業本部内 Ｆターム(参考） 5F044 AA05 AA20 EE02
Claims (8)
- 【請求項１】誘電体材料を基体とする配線基板と、該配
線基板上に設置された半導体チップを有する高周波電力
増幅器モジュールにおいて、上記半導体チップには２段
以上の増幅段トランジスタ、該増幅段トランジスタへ高
周波電力を入力するためのボンディング用入力電極、お
よび該増幅段トランジスタから高周波電力を出力するた
めのボンディング用出力電極が形成されており、一つの
上記増幅段トランジスタに対応する上記ボンディング用
入力電極と上記配線基板を接続する入力ボンディングワ
イヤの両端のボンディング部同士を結ぶ第１の補助線
と、該一つの増幅段トランジスタの次段の上記増幅段ト
ランジスタに対応する上記ボンディング用出力電極と上
記配線基板を接続する出力ボンディングワイヤの両端の
ボンディング部同士を結ぶ第２の補助線のなす角度は、
７２〜１８０゜の範囲にあり、かつ上記ボンディング用
入力電極と上記ボンディング用出力電極とのボンディン
グ部の間隔が０．３ｍｍ以上０．８ｍｍ未満の範囲にあ
ることを特徴とする高周波電力増幅器モジュール。 - 【請求項２】誘電体材料を基体とする配線基板と、該配
線基板上に設置された半導体チップを有する高周波電力
増幅器モジュールにおいて、上記半導体チップには２段
以上の増幅段トランジスタ、該増幅段トランジスタへ高
周波電力を入力するためのボンディング用入力電極、お
よび該増幅段トランジスタから高周波電力を出力するた
めのボンディング用出力電極が形成されており、一つの
上記増幅段トランジスタに対応する上記ボンディング用
入力電極と上記配線基板を接続する入力ボンディングワ
イヤの両端のボンディング部同士を結ぶ第１の補助線
と、該一つの増幅段トランジスタの次段の上記増幅段ト
ランジスタに対応する上記ボンディング用出力電極と上
記配線基板を接続する出力ボンディングワイヤの両端の
ボンディング部同士を結ぶ第２の補助線のなす角度は、
７２〜１８０゜の範囲にあり、かつ上記一つの増幅段ト
ランジスタおよび上記次段の増幅段トランジスタの安定
係数は１以上であることを特徴とする高周波電力増幅器
モジュール。 - 【請求項３】上記第１の補助線と上記第２の補助線のな
す角度は約９０゜であることを特徴とする請求項１又は
２に記載の高周波電力増幅器モジュール。 - 【請求項４】上記半導体チップは４辺形であり、上記半
導体チップの第１の辺側に上記次段の増幅段トランジス
タに対応する複数本の上記出力ボンディングワイヤが接
続された上記ボンディング用出力電極が配置されてお
り、上記半導体チップの上記第１の辺と対向する第２の
辺側に上記次段の増幅段トランジスタに対応するボンデ
ィング用入力電極および上記一つの増幅段トランジスタ
に対応するボンディング用出力電極が配置されており、
上記半導体チップの上記第１、第２の辺以外の第３の辺
側に上記一つの増幅段トランジスタに対応する１本の上
記入力ボンディングワイヤが接続された上記ボンディン
グ用入力電極が配置されていることを特徴とする請求項
１乃至３のいずれか一項に記載の高周波電力増幅器モジ
ュール。 - 【請求項５】上記増幅段トランジスタの段数は３段であ
り、上記一つの増幅段トランジスタは初段の増幅段トラ
ンジスタであり、上記次段の増幅段トランジスタは２段
目の増幅段トランジスタであり、上記２段目の増幅段ト
ランジスタに対応するボンディング用入力電極と上記配
線基板を接続する入力ボンディングワイヤの両端のボン
ディング部同士を結ぶ第３の補助線と、３段目の増幅段
トランジスタに対応するボンディング用出力電極と上記
配線基板を接続する出力ボンディングワイヤの両端のボ
ンディング部同士を結ぶ第４の補助線のなす角度は、７
２〜１８０゜の範囲にあることを特徴とする請求項１乃
至４のいずれか一項に記載の高周波電力増幅器モジュー
ル。 - 【請求項６】上記第３の線と上記第４の線のなす角度は
約９０゜であることを特徴とする請求項５記載の高周波
電力増幅器モジュール。 - 【請求項７】上記２段目の増幅段トランジスタに対応す
るボンディング用入力電極と上記配線基板を接続する入
力ボンディングワイヤの両端のボンディング部同士を結
ぶ第３の補助線と、３段目の増幅段トランジスタに対応
するボンディング用出力電極と上記配線基板を接続する
出力ボンディングワイヤの両端のボンディング部同士を
結ぶ第４の補助線のなす角度は、約０゜であり、上記第
３の補助線と上記第４の補助線の間にシールド用ボンデ
ィングワイヤが設けられており、該シールド用ボンディ
ングワイヤの両端は高周波的に接地されていることを特
徴とする請求項５記載の高周波電力増幅器モジュール。 - 【請求項８】上記配線基板は４つの辺を有するキャビテ
ィと、該キャビティの第１の辺側に形成された第１の整
合回路と、上記キャビティの上記第１の辺に対向する第
２の辺側に形成された第２の整合回路と、上記キャビテ
ィの上記第１、第２の辺以外の第３の辺側に形成された
第３の整合回路を有し、上記第１の整合回路は上記次段
の増幅段トランジスタの出力ボンディングワイヤと電気
的に接続されており、上記第２の整合回路は上記一つの
増幅段トランジスタの出力側と上記次段の増幅段トラン
ジスタの入力側の間に電気的に接続されており、上記第
３の整合回路は上記一つの増幅段トランジスタの入力ボ
ンディングワイヤと電気的に接続されていることを特徴
とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の高周波電
力増幅器モジュール。
Priority Applications (13)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04104599A JP3667136B2 (ja) | 1999-02-19 | 1999-02-19 | 高周波電力増幅器モジュール |
| TW088110698A TW473882B (en) | 1998-07-06 | 1999-06-25 | Semiconductor device |
| EP99112588A EP0971411B1 (en) | 1998-07-06 | 1999-07-01 | Semiconductor device |
| DE69935182T DE69935182T2 (de) | 1998-07-06 | 1999-07-01 | Halbleiteranordnung |
| EP06027122A EP1770777A3 (en) | 1998-07-06 | 1999-07-01 | Semiconductor device with a shielding bond wire |
| US09/345,505 US6330165B1 (en) | 1998-07-06 | 1999-07-01 | Semiconductor device |
| US09/970,668 US6489680B2 (en) | 1998-07-06 | 2001-10-05 | Semiconductor device |
| US10/291,840 US6943441B2 (en) | 1998-07-06 | 2002-11-12 | Semiconductor device |
| US11/194,701 US7068521B2 (en) | 1998-07-06 | 2005-08-02 | Semiconductor device |
| US11/451,579 US20070001300A1 (en) | 1998-07-06 | 2006-06-13 | Semiconductor device |
| US11/905,421 US7525813B2 (en) | 1998-07-06 | 2007-10-01 | Semiconductor device |
| US12/394,421 US7817437B2 (en) | 1998-07-06 | 2009-02-27 | Semiconductor device |
| US12/787,154 US8295057B2 (en) | 1998-07-06 | 2010-05-25 | Semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|
| JP2004150427A Division JP4153898B2 (ja) | 2004-05-20 | 2004-05-20 | 高周波電力増幅器モジュール |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000243779A true JP2000243779A (ja) | 2000-09-08 |
| JP2000243779A5 JP2000243779A5 (ja) | 2005-04-07 |
| JP3667136B2 JP3667136B2 (ja) | 2005-07-06 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006093419A (ja) * | 2004-09-24 | 2006-04-06 | Oki Electric Ind Co Ltd | 半導体装置及びその実装方法 |
-
1999
- 1999-02-19 JP JP04104599A patent/JP3667136B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006093419A (ja) * | 2004-09-24 | 2006-04-06 | Oki Electric Ind Co Ltd | 半導体装置及びその実装方法 |
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|---|---|
| JP3667136B2 (ja) | 2005-07-06 |
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