CN107769741A - 高频放大器模块 - Google Patents

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Abstract

本发明实现使用了多个高频放大元件的放大特性优异的高频放大器模块。半导体基板(200)具备对于多个高频放大用晶体管的发射极用电极(PeD21、PeD22、PeD23、PeD24)。绝缘性基板(80)具备多个连接盘电极(811、812、813、814)、接地电极(830、840)以及多个电感器电极(711、712、713、714)。多个连接盘电极(811、812、813、814)形成在绝缘性基板的表面或该表面附近，并分别与多个发射极用电极(PeD21、PeD22、PeD23、PeD24)相接合。接地电极(830、840)形成在绝缘性基板的内部。多个电感器电极(711、712、713、714)以独立的长度连接多个连接盘电极(811、812、813、814)、与接地电极(830)及接地电极(840)中的任一个。

Description

高频放大器模块
技术领域
本发明涉及对高频信号进行放大的高频放大器模块。
背景技术
以往，各种高频放大器已实用化。高频放大器中，存在对发送信号进行放大的功率放大器中使用的高频放大器，例如，专利文献1所记载的高频功率放大器就是在这样的功率放大器中使用的高频放大器。
专利文献1中记载的高频功率放大器具备高频信号放大用HBT(异质结双极型晶体管)。高频信号放大用HBT的基极经由输入匹配电路与高频信号输入端子相连接。高频信号放大用HBT的集电极经由输出匹配电路与高频信号输出端子相连接。高频信号放大用HBT的发射极经由特性调整用的电感器接地。高频信号放大用HBT的基极上施加有基极偏压，集电极上施加有驱动电压。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2001－57511号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
若考虑因发热引起的放大特性的劣化等，则利用1个高频放大元件(例如，专利文献1记载的高频信号放大用HBT)所能实现的输出电平有限。该情况下，考虑如下结构：用多个高频放大元件对1个高频信号进行放大，并合成多个高频放大元件的输出信号。
然而，在合成多个高频放大元件的输出信号的情况下，若上述多个输出信号的相位不匹配，则作为高频放大器的输出电平下降。
因此，本发明的目的在于提供一种使用了多个高频放大元件的具有优异的放大特性的高频放大器模块。
解决技术问题所采用的技术方案
本发明所涉及的高频放大器模块包括半导体基板与绝缘性基板。半导体基板形成有对1个高频信号进行放大的多个高频放大用晶体管。绝缘型基板具有彼此相对的表面及背面。半导体基板具备分别与多个高频放大用晶体管的发射极相连接的多个发射极用电极。
绝缘性基板具备多个连接盘电极、接地电极以及多个电感器电极。多个连接盘电极形成在绝缘性基板的表面，并分别与多个发射极用电极相接合。接地电极形成在绝缘性基板的内部。多个电感器电极以独立的长度连接多个连接盘电极与接地电极。
该结构中，利用多个电感器电极对多个高频放大用晶体管的每个输出信号的相位进行调整，从而改善合成效率。
此外，优选在本发明的高频放大器模块中，根据多个高频放大用晶体管的连接方式来决定多个电感器电极的形状。
该结构中，抑制了与连接方式相对应的多个高频放大用晶体管的输出信号间的相位差，从而改善了合成效率。
发明效果
根据本发明，能使用多个高频放大元件来实现优异的放大特性。
附图说明
图1是简要示出本发明实施方式1所涉及的高频放大器模块的电路框图。
图2(A)以及图2(B)是示出本发明实施方式1所涉及的高频放大元件的详细结构的电路图。
图3是示出本发明实施方式1所涉及的高频放大器模块的简要结构的图。
图4是示出本发明实施方式1所涉及的高频放大器模块的简要结构的局部外观立体图。
图5(A)、图5(B)是本发明实施方式1所涉及的高频放大器模块的ACLR特性图。
图6是示出本发明实施方式2所涉及的高频放大器模块的简要结构的图。
具体实施方式
参照附图对本发明实施方式1所涉及的高频放大器模块进行说明。图1是简要示出本发明实施方式1所涉及的高频放大器模块的电路框图。图2(A)以及图2(B)是示出本发明实施方式1所涉及的高频放大元件的详细结构的电路图。
如图1所示，高频放大器模块10包括高频放大元件20、输入匹配电路30、输出匹配电路40、偏置电路50、扼流线圈60以及特性调整用电感器70。此外，高频放大器模块10具备高频信号输入端子Pin、高频信号输出端子Pout以及驱动电压施加端子Pvd。
高频放大元件20具备基极端子Pb、集电极端子Pc以及发射极端子Pe。基极端子Pb经由输入匹配电路30与高频信号输入端子Pin相连接。此外，基极端子Pb与偏置电路50相连接。集电极端子Pc经由扼流线圈60与驱动电压施加端子Pvd相连接。此外，集电极端子Pc经由输出匹配电路40与高频信号输出端子Pout相连接。发射极端子Pe经由特性调整用电感器70与接地相连接。
从偏置电路50施加偏置电压Vb，并从驱动电压施加端子Pvd施加驱动电压Vd，从而高频放大元件20以与偏置电压Vb相对应的放大率对高频信号进行放大。此时，特性调整用电感器70与发射极端子Pe相连接，从而改善高频放大元件20的线性。由此，高频放大元件20能以与偏置电压Vb相对应的所希望的放大率对高频信号进行放大，并抑制了非线性失真的产生等特性劣化。
此外，高频放大元件20以及特性调整用电感器70通过具备如下所示的结构，从而使高频放大器模块10具有优异的放大特性。
如图2(A)所示，高频放大元件20具备独立放大元件21、22、23、24。独立放大元件21具备基极端子Pb21、集电极端子Pc21以及发射极端子Pe21。独立放大元件22具备基极端子Pb22、集电极端子Pc22以及发射极端子Pe22。独立放大元件23具备基极端子Pb23、集电极端子Pc23以及发射极端子Pe23。独立放大元件24具备基极端子Pb24、集电极端子Pc24以及发射极端子Pe24。
如图2(A)所示，独立放大元件21的基极端子Pb21、独立放大元件22的基极端子Pb22、独立放大元件23的基极端子Pb23以及独立放大元件24的基极端子Pb24与高频放大元件20的基极端子Pb相连接。
基极端子Pb与基极端子Pb21之间的连接距离、基极端子Pb与基极端子Pb22之间的连接距离、基极端子Pb与基极端子Pb23之间的连接距离以及基极端子Pb与基极端子Pb24之间的连接距离中，至少1个连接距离与其他的连接距离不同。图2(A)的情况下，基极端子Pb和基极端子Pb22之间的连接距离、与基极端子Pb和基极端子Pb23之间的连接距离基本相同，基极端子Pb和基极端子Pb21之间的连接距离、与基极端子Pb和基极端子Pb24之间的连接距离基本相同。基极端子Pb和基极端子Pb21之间的连接距离、与基极端子Pb和基极端子Pb22之间的连接距离不同。
独立放大元件21的集电极端子Pc21、独立放大元件22的集电极端子Pc22、独立放大元件23的集电极端子Pc23以及独立放大元件24的集电极端子Pc24与高频放大元件20的集电极端子Pc相连接。集电极端子Pc与集电极端子Pc21之间的连接距离、集电极端子Pc与集电极端子Pc22之间的连接距离、集电极端子Pc与集电极端子Pc23之间的连接距离以及集电极端子Pc与集电极端子Pc24之间的连接距离中，至少1个连接距离与其他的连接距离不同。图2(A)的情况下，集电极端子Pc和集电极端子Pc22之间的连接距离、与集电极端子Pc和集电极端子Pc23之间的连接距离基本相同，集电极端子Pc和集电极端子Pc21之间的连接距离、与集电极端子Pc和集电极端子Pc24之间的连接距离基本相同。集电极端子Pc和集电极端子Pc21之间的连接距离、与集电极端子Pc和集电极端子Pc22之间的连接距离不同。
独立放大元件21的发射极端子Pe21经由特性调整用电感器71与接地相连接。独立放大元件22的发射极端子Pe22经由特性调整用电感器72与接地相连接。独立放大元件23的发射极端子Pe23经由特性调整用电感器73与接地相连接。独立放大元件24的发射极端子Pe24经由特性调整用电感器74与接地相连接。利用这些特性调整用电感器71、72、73、74，从而构成了高频放大元件20的特性调整用电感器70。
另外，独立放大元件21、22、23、24由相同的电路结构构成。具体而言，由图2(B)所示的电路结构构成。图2(B)中示出了独立放大元件21，以下，对独立放大元件21的结构进行说明。
独立放大元件21具备多个高频放大用晶体管211、212、213、214。高频放大用晶体管211、212、213、214的基极与基极端子Pb21相连接。高频放大用晶体管211、212、213、214的基极与基极端子Pb21之间的各连接距离基本相同。高频放大用晶体管211、212、213、214的集电极与集电极端子Pc21相连接。高频放大用晶体管211、212、213、214的集电极与集电极端子Pc21之间的各连接距离基本相同。高频放大用晶体管211、212、213、214的发射极与发射极端子Pe21相连接。高频放大用晶体管211、212、213、214的发射极与发射极端子Pe21之间的各连接距离基本相同。
具有上述结构的高频放大器模块10中，将输入至基极端子Pb的高频信号分别输入至独立放大元件21、22、23、24来进行放大。在集电极端子Pc中对由独立放大元件21、22、23、24分别进行放大而得到的输出信号进行合成并输出。
此处，根据独立放大元件21、22、23、24的连接方式决定特性调整用电感器71、72、73、74的电感。具体而言，决定特性调整用电感器71、72、73、74的电感，使得独立放大元件21的输出信号的相位、独立放大元件22的输出信号的相位、独立放大元件23的输出信号的相位以及独立放大元件24的输出信号的相位在高频放大元件20的集电极端子Pc中成为基本同相(更优选为同相)。
由此，提高了高频放大元件20中的独立放大元件21、22、23、24的输出信号的合成效率。因此，提高了高频放大器模块10的放大特性。
为了实现这样的电路结构，高频放大器模块10具备以下结构。图3是示出本发明实施方式1所涉及的高频放大器模块的简要结构的图。图4是示出本发明实施方式1所涉及的高频放大器模块的简要结构的局部外观立体图。
如图3、图4所示，独立放大元件21、22、23、24形成于半导体基板200。独立放大元件21、22、23、24的各高频放大用晶体管例如具备HBT(异质结双极型晶体管)的结构。
发射极用电极PeD21、PeD22、PeD23、PeD24形成在半导体基板200的背面。优选发射极用电极PeD21、PeD22、PeD23、PeD24的平面面积比独立放大元件21、22、23、24的形成区域的面积要大。由此，可提高独立放大元件21、22、23、24的散热效果。
另外，虽然在图4中未附加标号，但独立放大元件21、22、23、24的基极端子Pb21、Pb22、Pb23、Pb24通过形成在半导体基板200的背面的基极用的电极图案来进行连接。该基极用的电极图案与形成基极端子Pb的电极焊盘(未图示)相连接。独立放大元件21、22、23、24的集电极端子Pc21、Pc22、Pc23、PC24通过形成在半导体基板200的背面的集电极用的电极图案来进行连接。该集电极用的电极图案与形成集电极端子Pc的电极焊盘(未图示)相连接。
虽未图示，但绝缘性基板80上形成或安装有图1所示的高频放大器模块10中的高频放大元件20以外的电路结构要素。
绝缘型基板80具有彼此相对的表面和背面。在绝缘性基板80的表面形成有连接盘电极811、812、813、814。连接盘电极811经由导电性接合材料AD与发射极用电极PeD21相接合。连接盘电极812经由导电性接合材料AD与发射极用电极PeD22相接合。
连接盘电极813经由导电性接合材料AD与发射极用电极PeD23相接合。连接盘电极814经由导电性接合材料AD与发射极用电极PeD24相接合。导电性接合材料AD是焊料等，例如可以使用预先形成于发射极用电极PeD21、PeD22、PeD23、PeD24的焊料凸点等。
在绝缘性基板80的背面形成有多个接地用端子电极820。多个接地用端子电极820经由其他电路基板等与接地相连接。
绝缘性基板80的内部形成有接地电极830、840。接地电极830、840是具有与绝缘性基板80的厚度方向正交的平面的电极图案。
接地电极830、840配置在绝缘性基板80的厚度方向的中途位置。接地电极830配置在绝缘性基板80的背面附近。接地电极840配置在接地电极830与绝缘性基板80的表面之间。
俯视绝缘性基板80(沿厚度方向进行观察)时，接地电极830与连接盘电极811、812、813、814重叠。更优选为在俯视绝缘性基板80时，接地电极830形成于绝缘性基板80的大致整个面。
俯视绝缘性基板80时，接地电极840与连接盘电极812、813重叠。俯视绝缘性基板80时，接地电极840不与连接盘电极811、814重叠。接地电极840的面积比接地电极830的面积要小。
绝缘基板80中形成有电感器电极711、721、731、741。电感器电极711、721、731、741是具有沿绝缘性基板80的厚度方向延伸的形状的电极。
电感器电极711连接了连接盘电极811与接地电极830。电感器电极721连接了连接盘电极812与接地电极840。电感器电极731连接了连接盘电极813与接地电极840。电感器电极741连接了连接盘电极814与接地电极830。
绝缘性基板80中形成有多个接地用辅助电极850。多个接地用辅助电极850是具有沿绝缘性基板80的厚度方向延伸的形状的电极。多个接地用辅助电极850形成在俯视绝缘性基板80时接地电极830与接地电极840重叠的区域。多个接地用辅助电极850连接了接地电极830与接地电极840。另外，优选接地用辅助电极850较短，通过缩短接地用辅助电极850，从而能抑制接地用辅助电极850的电感的影响。此外，优选接地用辅助电极850的个数较多，通过使接地用辅助电极850的个数增多，从而接地电极840与接地电极830之间的电位差变小，且连接接地电极840与接地电极830的电极部的电感也变小。
通过采用上述结构，图2的特性调整用电感器71由电感器电极711来实现，且图2的特性调整用电感器72由电感器电极721来实现。图2的特性调整用电感器73由电感器电极731来实现，且图2的特性调整用电感器74由电感器电极741来实现。
而且，如图3所示，电感器电极711、741的形状相同，电感器电极721、731的形状相同。此外，电感器电极711、741的形状与电感器电极721、731的形状不同。具体而言，电感器电极711、741的长度与电感器电极721、731的长度不同。由此，特性调整用电感器71的电感与特性调整用电感器74的电感相同，特性调整用电感器72的电感与特性调整用电感器73的电感相同。此外，特性调整用电感器71及特性调整用电感器74的电感、与特性调整用电感器72及特性调整用电感器73的电感不同。
通过采用该结构，在高频放大器模块10中，能对每个独立放大元件21、22、23、24决定特性调整用电感器71、72、73、74的电感。因此，如上所述，可确保独立放大元件21、22、23、24的线性，并提高各独立放大元件21、22、23、24的输出信号的合成效率。由此，高频放大器模块10能实现优异的放大特性。
图5是示出本发明实施方式1所涉及的高频放大器模块的ACLR(邻信道泄漏功率比)特性的图，图5(A)示出对于相邻5MHz频带的ACLR，图5(B)示出对于相邻10MHz频带的ACLR。
在图5中，实线示出本申请发明的特性，虚线示出比较结构的特性。比较结构具有所有的发射极用电极与上述发射极用电极所共用的接地电极直接连接的结构。
如图5(A)、图5(B)所示，在任一带宽中，本实施方式的高频放大器模块10的ACLR与比较结构的ACLR相比均得到了更大改善。
接着，参照附图对本发明实施方式2所涉及的高频放大器模块进行说明。图6是示出本发明实施方式2所涉及的高频放大器模块的简要结构的图。
本实施方式所涉及的高频放大器模块10A相对于实施方式1所涉及的高频放大器模块10，其特性调整用电感器的形成方法不同。具体而言，电感器电极的形状不同。高频放大器模块10A的其他结构与高频放大器模块10相同，省略相同部分的说明。
如图6所示，绝缘性基板80A中形成有电感器电极711A、721A、731A、741A。绝缘性基板80A不具备实施方式1所示的接地电极840。
电感器电极711A连接了连接盘电极811与接地电极830。电感器电极711A具备厚度方向连接电极7111、7112以及走线电极7113。走线电极7113是在与厚度方向正交的平面内延伸的线状电极。厚度方向连接电极7111的一端与连接盘电极811相连接。厚度方向连接电极7111的另一端与走线电极7113的一端相连接。走线电极7113的另一端与厚度方向连接电极7112的一端相连接。厚度方向连接电极7112的另一端与接地电极830相连接。由此，电感器电极711A成为比用直线连接连接盘电极811与接地电极830更长的形状。因此，与用直线进行连接的形状相比电感变大。
电感器电极721A连接了连接盘电极812与接地电极830。电感器电极731A连接了连接盘电极813与接地电极830。
电感器电极741A连接了连接盘电极814与接地电极830。电感器电极741A具备厚度方向连接电极7411、7412以及走线电极7413。走线电极7413是在与厚度方向正交的平面内延伸的线状电极。厚度方向连接电极7411的一端与连接盘电极814相连接。厚度方向连接电极7411的另一端与走线电极7413的一端相连接。走线电极7413的另一端与厚度方向连接电极7412的一端相连接。厚度方向连接电极7412的另一端与接地电极830相连接。由此，电感器电极741A成为比用直线连接连接盘电极811与接地电极830更长的形状。因此，与用直线进行连接的形状相比电感变大。
由此，使用本实施方式所涉及的结构，也能适当设定与各独立放大元件21、22、23、24相连接的特性调整用电感器的电感。
另外，上述各实施方式中，示出了具有电感相同的特性调整用电感器组的情况。然而，可以根据各独立放大元件21、22、23、24的连接方式、以及构成各独立放大元件21、22、23、24的高频放大用晶体管的连接方式适当设定多个特性调整用电感器的电感，以提高合成效率。
此外，上述各实施方式中，示出了将构成高频放大元件20的独立放大元件的个数、以及构成独立放大元件的高频放大用晶体管的个数分别设为4个的方式，然而可以根据作为高频放大器模块所需的输出电平、散热性以及放大特性等适当设定上述个数。
此外，上述说明中，示出了在多个电感器电极内至少1个电感器电极成为与其他电感器电极不同长度的方式，然而根据独立放大元件的连接方式，所有的电感器电极的形状也可以相同。
标号说明
10、10A：高频放大器模块
20：高频放大元件
21、22、23、24：独立放大元件
30：输入匹配电路
40：输出匹配电路
50：偏置电路
60：扼流线圈
70、71、72、73、74：特性调整用电感器
80、80A：绝缘性基板
200：半导体基板
211：高频放大用晶体管
711、711A、721、721A、731、731A、741、741A：电感器电极
811、812、813、814：连接盘电极
820：接地用端子电极
830、840：接地电极
850：接地用辅助电极
7111、7112、7411、7412：厚度方向连接电极
7113、7114：走线电极
AD：导电性接合材料
Pb、Pb21、Pb22、Pb23、Pb24：基极端子
Pc、Pc21、Pc22、Pc23、Pc24：集电极端子
Pe21、Pe22、Pe23、Pe24：发射极端子
PeD21、PeD22、PeD23、PeD24：发射极用电极

Claims (2)

1.一种高频放大器模块，其特征在于，包括：
半导体基板，该半导体基板形成有对1个高频信号进行放大的多个高频放大用晶体管；以及
绝缘性基板，该绝缘性基板具有彼此相对的表面及背面，
所述半导体基板具备多个发射极用电极，该多个发射极用电极分别与所述多个高频放大用晶体管的发射极相连接，
所述绝缘性基板包括：
多个连接盘电极，该多个连接盘电极形成在所述表面，并分别与所述多个发射极用电极相接合；
接地电极，该接地电极形成在所述绝缘性基板的内部；以及
多个电感器电极，该多个电感器电极以独立的长度连接所述多个连接盘电极与所述接地电极。
2.如权利要求1所述的高频放大器模块，其特征在于，
所述多个电感器电极的形状根据所述多个高频放大用晶体管的连接方式来决定。
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