JP2000106386A

JP2000106386A - 高周波増幅器

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Publication number: JP2000106386A
Application number: JP10273650A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Kawamura; 博史川村; Masatomo Hasegawa; 正智長谷川
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1998-09-28
Filing date: 1998-09-28
Publication date: 2000-04-11
Anticipated expiration: 2018-09-28
Also published as: JP4054456B2

Abstract

(57)【要約】【課題】接地インダクタンスを低減して、特性が大幅
に向上できる高効率でかつ高利得な高周波増幅器を提供
する。【解決手段】半導体チップのＨＢＴの電極上かつ半導
体チップの中心よりも縁側に接地用バンプを形成する。
フリップチップボンディング法により、回路基板１０の
表面に形成された第1接地電極１１Ｄに半導体チップの
接地用バンプを接合する。上記半導体チップの中心に対
して接地用バンプが接合された接合位置１３よりも外側
でかつ接合位置１３に対して所定の間隔をあけて回路基
板１０に接地用のビアホール１２を形成する。上記接地
用のビアホール１２により回路基板１０の表面の第1接
地電極１１Ｄと回路基板１０の裏面の第2接地電極とを
接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、移動体通信や衛
星通信等で用いられる高周波増幅器に関する。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】従来
より、高周波用パワートランジスタやＭＭＩＣ(Monolit
hic Microwave Integrated Circuit)では、良好な放熱
と十分に低い接地インダクタンスとを実現することが極
めて重要である。これは、パワートランジスタやＭＭＩ
Ｃで消費される電力が大きいために発熱量が多いと共
に、高い周波数になるほど接地インダクタンスが素子特
性に大きな影響を与えるためである。特に高周波用パワ
ートランジスタに一般的に使用されている砒化ガリウム
（ＧaＡs）などの化合物半導体は、ＧaＡs基板の熱伝導
率が低い。上記ＧaＡs基板を用いた高周波用パワートラ
ンジスタの中でも、バイポーラトランジスタの一種であ
るへテロジャンクションバイポーラトランジスタ(ＨＢ
Ｔ)は、発熱によりコレクタ電流が増幅され、さらに発
熱して熱暴走を起こすため、放熱を良くすることが極め
て重要である。また、上記高周波用パワートランジスタ
の出力がある程度大きくなると、図７に示すように、比
較的小さな単位トランジスタ６８を複数集合して結線し
たトランジスタアレーが用いられるため、すべての単位
トランジスタ６８で十分に低い接地インダクタンスを実
現することが重要となる。

【０００３】そこで、高い放熱特性と低い接地インダク
タンスを実現する方法としてフリップチップボンディン
グが提案されている(たとえば「電子材料」１９９５年
２月号、４６-４９ページ)。上記フリップチップボンデ
ィングは、半導体チップに形成されたトランジスタの電
極上にバンプと呼ばれる金属の柱を形成し、半導体チッ
プを裏返して回路基板上の電極とバンプとを接合するも
ので、バンプの材料として金やはんだ等が用いられる。
そして、複数の単位トランジスタで構成されたパワート
ランジスタでは、個々の単位トランジスタの接地電極と
放熱性に優れた回路基板上の電極とを、高熱伝導でかつ
非常に短いバンプで接合することによって、パワートラ
ンジスタで発生する熱を効率よく回路基板に逃すと共
に、低い接地インダクタンスを実現している。このとき
のバンプの高さは、放熱性,接地インダクタンスおよび
製造上の制限などにより決定され、一般的に数μｍ〜数
１００μｍである。

【０００４】このようなフリップチップボンディングを
行う場合には、半導体チップの接地電極だけでなく、信
号電極や電源電極,各種制御電極も同様にバンプ接合を
行うため、回路基板には、単なる金属の板ではなく、電
極パターンが形成された窒化アルミや炭化珪素の基板
(または絶縁膜を形成したシリコン基板や高抵抗シリコ
ン基板)等の高絶縁性,高熱伝導性を有する回路基板が用
いられる。したがって、半導体チップ上には、接地電極
以外にも信号電極や電源電極,各種制御電極上にバンプ
を夫々形成し、各バンプを回路基板の表面に形成された
複数の電極に接合する。

【０００５】図６は従来の高周波増幅器の回路基板６０
の平面図を示し、図７は上記高周波増幅器の半導体チッ
プの電極パターンとバンプを示している。図６に示すよ
うに、上記回路基板６０の中央に所定の間隔をあけて信
号出力電極６１Ａ,信号入力電極６１Ｂを設ける共に、
上記信号出力電極６１Ａ,信号入力電極６１Ｂの両側と
その間にＨ字形状の接地電極６１Ｃを設けている。ま
た、図７に示すように、上記半導体チップ７０上に一列
に形成された複数の単位トランジスタ７８の接地電極
(図示せず)を挟む信号出力電極７６,信号入力電極７７
を設けると共に、信号出力電極７６,信号入力電極７７
上に信号出力用バンプ７４,信号入力用バンプ７５を夫
々形成している。上記信号出力電極７６,信号入力電極
７７の間の接地電極６１Ｃ上に接地用バンプ７３を形成
している(ＭＭＩＣ等では、さらに電源電極用バンプや
各種制御電極用バンプ等を半導体チップに形成)。図７
に示す半導体チップ７０のバンプが形成された側を、図
６に示す回路基板６０の電極パターンの位置７０Ａに合
わせて、フリップチップボンディング法により、半導体
チップ７０の信号出力用バンプ７４を回路基板６０の信
号出力電極６１Ａの信号出力用バンプ接合位置６４に接
合し、半導体チップ７０の信号入力用バンプ７５を回路
基板６０の信号入力電極６１Ｂの信号出力用バンプ接合
位置６５に接合すると共に、半導体チップ７０の接地用
バンプ７３を回路基板６０の接地電極６１Ｃの接地用バ
ンプ接合位置６３に接合している。

【０００６】このようにして作成された半導体チップと
回路基板とを備えた高周波増幅器は、他の回路素子が実
装されているプリント基板にはんだのリフロー等により
接合される。そのため、上記高周波増幅器の回路基板
は、半導体チップが接合されている面と反対側の裏面
に、プリント基板上の電極と接合するための電極を設け
なければならない。したがって、図９に示すように、半
導体チップ９４の電極９７がバンプ９３により接合され
る回路基板９５表面の電極９１と回路基板９５裏面に形
成された電極９６とをビアホール９２を介して接続して
いる。

【０００７】ところで、上記フリップチップボンディン
グを実現するためには、回路基板の電極面の平坦度はバ
ンプの高さより小さいことが不可欠であり、各バンプの
電気的および機械的強度を均一にするためには、回路基
板の電極面は極力平坦であることが望ましい。上記回路
基板にビアホールを形成した場合には、図９の領域Ｅに
示すように、ビアホール９２付近の平坦度が劣化し、良
好なフリップチップボンディングができないといった問
題が生じる。特に、セラミックの多層基板を用いる場合
は、電極やビアホールを形成する導体材料をセラミック
と同時に焼成を行うため、セラミックと導体材料との収
縮率や熱膨張係数の差などにより、ビアホール近傍の平
坦性が大幅に劣化する。したがって、バンプと電極とを
接合する個所は、ビアホールから一定の距離を離さなけ
ればならない。この平坦度が劣化する領域は、ビアホー
ル中心から半径数１００μｍの領域となり、半導体チッ
プのサイズに比べて比較的大きいため、多数の接地用バ
ンプが存在する半導体チップ直下にビアホールを形成す
ることはできず、さらに、回路基板側の信号電極,電源
電極および制御電極の存在も障害となる。このため、図
８に示す回路基板６０では、ビアホール６２の中心から
半径数１００μｍの領域Ｄ内に各バンプ接合位置６３,
６４,６５が入らない位置にビアホール６２を形成して
いる。

【０００８】したがって、図６に示すように、半導体チ
ップ７０の中心付近に形成されている接地用バンプ６３
近傍には、接地用のビアホールを形成することができ
ず、図６中の領域Ｃにおいて、半導体チップ７０の中心
付近から半導体チップ７０が実装される領域の外側まで
接地電極６１Ｃを引き出し、そこに接地用のビアホール
６６,６６,…を形成している。

【０００９】上記高周波増幅器において、詳細な測定な
どを行った結果、接地電極パターンにより生じるインダ
クタンス成分は、半導体チップの特性に大きく影響する
ことが判明した。これは、接地インダクタンスにより負
帰還を発生し、トランジスタの利得を低下させるため
で、特に、トランジスタアレーの中央付近に存在する単
位トランジスタでは、接地用バンプと接地用のビアホー
ルとの距離が長くなるため、大きな特性劣化を引き起こ
すという問題がある。

【００１０】そこで、この発明の目的は、接地インダク
タンスを低減して、増幅素子の特性を大幅に向上できる
高効率でかつ高利得な高周波増幅器を提供することにあ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の高周波増幅器は、少なくとも増幅素子と
上記増幅素子の信号入力電極および上記増幅素子の信号
出力電極とを有する半導体チップと、上記半導体チップ
がフリップチップボンディング法により実装された回路
基板とを備えた高周波増幅器において、上記半導体チッ
プの上記増幅素子の電極上かつ上記半導体チップの中心
よりも縁側に形成された接地用バンプと、上記回路基板
の表面に形成され、上記半導体チップの上記接地用バン
プが接合された第1接地電極と、上記回路基板の裏面に
形成された第2接地電極と、上記半導体チップの中心に
対して上記接地用バンプが接合された接合位置よりも外
側でかつ上記接合位置に対して所定の間隔をあけて上記
回路基板に形成され、上記第1接地電極と上記第2接地電
極とを接続するビアホールとを備えたことを特徴として
いる。

【００１２】上記請求項１の高周波増幅器によれば、上
記半導体チップの接地用バンプの位置を従来の半導体チ
ップ中心よりも半導体チップの縁側に近づける。そし
て、上記回路基板の第1接地電極と第2接地電極とを接続
する接地用のビアホールを、上記半導体チップの中心に
対して上記接地用バンプが接合された接合位置よりも外
側でかつ上記接合位置に対して所定の間隔をあけて上記
回路基板に形成し、ビアホール周囲の平坦性が悪い接合
不可領域内に接地用バンプを接合しないようにする。こ
うして、上記ビアホール周囲の第1接地電極の平坦性が
悪い接合不可領域に半導体チップが重なる領域を少なく
して、回路基板への半導体チップの接合を容易にすると
共に、接地用バンプからビアホールまでの距離を可能な
限り短くすることによって、上記増幅素子の接地インダ
クタンスを大幅に低減することができ、増幅素子の特性
を大幅に向上でき、高効率でかつ高利得な高周波増幅器
を実現できる。

【００１３】また、請求項２の高周波増幅器は、請求項
１の高周波増幅器において、上記回路基板がセラミック
基板であることを特徴としている。

【００１４】上記請求項２の高周波増幅器によれば、上
記回路基板に窒化アルミ等からなるセラミック基板を用
いることによって、高絶縁性と高熱伝導性が得られ、上
記半導体チップから上記接地用バンプを介して回路基板
に効率よく放熱できる。

【００１５】また、請求項３の高周波増幅器は、請求項
１の高周波増幅器において、上記回路基板がセラミック
多層基板であることを特徴としている。

【００１６】上記請求項３の高周波増幅器によれば、上
記回路基板にセラミック多層基板を用いることによっ
て、高絶縁性と高熱伝導性が得られ、上記半導体チップ
から上記接地用バンプを介して回路基板に効率よく放熱
できる。また、上記セラミック多層基板において、電極
やビアホールを形成する導体材料をセラミックと同時に
焼成するときに、セラミックと導体材料との収縮率や熱
膨張係数の差などによりビアホール近傍の平坦性が劣化
しても、接地用バンプからビアホールまでの距離を可能
な限り短くすることによって、上記増幅素子の接地イン
ダクタンスを大幅に低減できる。

【００１７】また、請求項４の高周波増幅器は、請求項
１乃至３のいずれか1つの高周波増幅器において、上記
半導体チップが砒化ガリウムＧaＡsからなることを特徴
としている。

【００１８】上記請求項４の高周波増幅器によれば、上
記半導体チップに熱伝導率の低い砒化ガリウムＧaＡsを
用いても、フリップチップボンディングによって、高い
熱伝導性が得られ、上記増幅素子の温度上昇を抑えて熱
暴走を防止できる。

【００１９】また、請求項５の高周波増幅器は、請求項
１乃至４のいずれか1つの高周波増幅器において、上記
増幅素子がへテロジャンクションバイポーラトランジス
タであることを特徴としている。

【００２０】上記請求項５の高周波増幅器によれば、発
熱によりコレクタ電流が増幅されさらに発熱して熱暴走
を起こすへテロジャンクションバイポーラトランジスタ
を上記増幅素子に用いても、放熱をよくすることによっ
てへテロジャンクションバイポーラトランジスタの熱暴
走を防止でき、高周波増幅に適したへテロジャンクショ
ンバイポーラトランジスタを高周波増幅器に採用でき
る。

【００２１】また、請求項６の高周波増幅器は、請求項
１乃至５のいずれか1つの高周波増幅器において、上記
半導体チップにおいて上記増幅素子の上記信号出力電極
が複数設けられていることを特徴としている。

【００２２】上記請求項６の高周波増幅器によれば、上
記出力信号用電極を複数の電極に分割することによっ
て、１電極当りの出力電力が減り、出力インピーダンス
を高くして、低損失の出力整合回路を形成しやすくな
る。また、２倍波や３倍波などの高調波インピーダンス
を制御する場合にも、容易に制御できる。

【００２３】また、請求項７の高周波増幅器は、請求項
１乃至６のいずれか1つの高周波増幅器において、上記
増幅素子が複数の単位増幅素子で構成されていることを
特徴としている。

【００２４】上記請求項７の高周波増幅器によれば、例
えば、上記増幅素子が複数の単位増幅素子が一列に配列
されたアレー状の増幅素子(トランジスタアレー等)であ
る場合、単位増幅素子の接地電極上の接地用バンプから
ビアホールまでの距離、特にアレー状の増幅素子の中央
付近の単位増幅素子の接地用バンプから回路基板上の接
地用のビアホールまでの距離も短くでき、接地インダク
タンスを低減できる。また、上記各単位増幅素子の接地
用バンプから回路基坂上の接地用のビアホールまでの距
離が略一定になるようにすることによって、各単位増幅
素子の接地インダクタンスが揃い各単位増幅素子の特性
が均一化されて、増幅素子の特性を向上できる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、この発明の高周波増幅器を
図示の実施の形態により詳細に説明する。

【００２６】図１はこの発明の実施の一形態の高周波増
幅器の回路基板１０の平面図を示している。上記略長方
形状の回路基板１０の両短辺側に、略長方形状の信号出
力電極１１Ａ,１１Ｂを夫々形成し、回路基板１０の一
方の長辺側中央に、略長方形状の信号入力電極１１Ｃを
形成している。上記回路基板１０上の信号出力電極１１
Ａ,１１Ｂおよび信号入力電極１１Ｃを除く領域に、信
号出力電極１１Ａ,１１Ｂおよび信号入力電極１１Ｃに
対して所定の間隔をあけて第１接地電極１１Ｄを形成し
ている。上記回路基板１０は、基板材料として高熱伝導
特性を有する窒化アルミを用い、気密封止が可能な多層
構造としている。

【００２７】また、図２は上記回路基板１０に実装する
略長方形状の半導体チップ２０の平面図を示している。
上記半導体チップ２０の一方の長辺近傍に長辺に沿って
延びる直線部２６aとその直線部２６aの両端が他方の長
辺側に屈曲して延びる屈曲部２６b,２６bとを有する信
号出力電極２６を形成し、その両端の屈曲部２６b,２６
bに信号出力用バンプ２４Ａ,２４Ｂを夫々設けている。
また、上記半導体チップ２０に、信号出力電極２６の直
線部２６aに沿って配列された単位増幅素子としての複
数の単位トランジスタ２１を形成し、各単位トランジス
タ２１の接地電極(図示せず)上に接地用バンプ２３を夫
々設けている。なお、上記複数の単位トランジスタ２１
は、半導体チップ２０の中心よりも縁側に設けている
(図２中上側の長辺側)。そして、上記複数の接地用バン
プ２３に対して信号出力電極２６の直線部２６aの反対
側に、半導体チップ２０の他方の長辺側に向かって延び
る凸部２７aを有する信号入力電極２７を設けている。
上記信号入力電極２７の凸部２７a上に信号入力用バン
プ２５,２５を設けている。

【００２８】また、上記半導体チップ２０のバンプが形
成された側を、図１に示す回路基板１０上の電極パター
ン位置２０Ａに合わせて、フリップチップボンディング
法により、上記半導体チップ２０の信号出力用バンプ２
４Ａ,２４Ａを信号出力用バンプ接合位置１４Ａ,１４Ａ
(図１に示す)に接合し、信号出力用バンプ２４Ｂ,２４
Ｂを信号出力用バンプ接合位置１４Ｂ,１４Ｂ(図１に示
す)に接合すると共に、半導体チップ２０の信号入力用
バンプ２５,２５を信号入力用バンプ接合位置１５,１５
(図１に示す)に接合する。

【００２９】上記構成の高周波増幅器において、最初
に、上記回路基板１０単体の特性評価として接地インダ
クタンスを測定した。この接地インダクタンス測定のた
め、入出力電極および接地電極をすべてショートした電
極パターン上にバンプを形成した半導体チップを、図１
に示す回路基板１０と図６に示す従来の回路基板６０と
に応じて夫々作成し、各半導体チップを回路基板１０,
回路基板６０表面の電極パターン上に夫々フリップチッ
プボンディング実装した。上記各回路基板１０,６０の
入出力間アイソレーション特性をネットワークアナライ
ザで測定し、そのＳ21特性に接地インダクタンスを示す
等価回路(図４に示す)でフィッティングすることにより
接地インダクタンスＬの値を抽出した。その結果、従来
構造の回路基板６０を用いた場合では、接地インダクタ
ンス値が５０ｐＨであるのに対して、本構造の回路基板
１０を用いた場合では、接地インダクタンス値が２０ｐ
Ｈであることが判明した。

【００３０】次に、増幅素子としてのパワー用バイポー
ラトランジスタを有する半導体チップを回路基板１０に
実装して、その特性を評価した。上記パワー用バイポー
ラトランジスタの半導体チップとしては、１ＧＨzで数
Ｗ程度の出力が可能な砒化ガリウム／砒化アルミニウム
ガリウムからなる高周波パワー用へテロジャンクション
バイポーラトランジスタ（以下、ＨＢＴという）を用い
た。このＨＢＴは、図５に示すエミッタサイズが５×１
００μｍの略長方形状の単位トランジスタ２１を１００
μｍ間隔で短辺方向に２０個配列し、各単位トランジス
タ２１を並列に接続している(図２参照)。上記各単位ト
ランジスタ２１のエミッタ電極５３の直上に２９×９２
μｍの大きさの略長方形状の接地用バンプ５４を形成し
ている。上記接地用バンプ５４は、金製で高さ約２０μ
ｍにメッキ法により形成し、この金製の接地用バンプ５
４は、熱と圧力により回路基板上の金電極と接合され、
接合後の高さは約１０μｍとなる。

【００３１】図２に示すように、接地用バンプ２３の列
を半導体チップ２０の一方の長辺にできるだけ近接して
配置している。この実施形態では、大出力のＨＢＴであ
るため、熱抵抗を低減することが重視され、放熱経路と
なる接地用バンプをＨＢＴの直上に形成する配置となっ
ているが、出力電力が小さく発熱の小さなＨＢＴでは、
ＨＢＴから半導体チップ端まで接地電極を引き出し、半
導体チップ端の接地電極に接地用バンプを形成し、信号
出力用の配線をＨＢＴ直上にエアーブリッジ等を利用し
て形成することも可能である。また、信号出力用の配線
をべース側に形成することも可能である。

【００３２】また、図３は上記回路基板１０の電極パタ
ーン,バンプ接合位置１４Ａ,１４Ｂ,１５およびバンプ
接合不可領域Ｂを示している。図３に示すように、上記
回路基板１０の第１接地電極１１Ｄの接地用バンプ接合
位置１３は、半導体チップ２０(図２に示す)上の接地用
バンプ２３に対応している。また、上記回路基板１０の
両面にある接地電極を接続する接地用のビアホール１２
を、接地用バンプ接合位置１３からの距離が一番短くな
るように、接地用バンプ２３(図２に示す)の列に対向す
る位置に形成している。この実施形態で使用した回路基
板１０では、ビアホール１２,１６の中心より半径１７
０μｍの領域Ｂ内では、５μｍ程度の平坦度の劣化が存
在するためにフリップチップ接合が安定して行えず、接
地電極からビアホール１２,１６まで最短で１７０μｍ
の距離が必要となる。なお、平坦度の高いパッケージや
高さがより高いバンプを用いれば、接地電極とビアホー
ルとの間の距離をさらに小さくすることができる。

【００３３】上記構成の高周波増幅器では、上記接地用
のビアホール１２の周囲の第１接地電極１１Ｄの平坦性
が悪い接合不可領域Ｂに半導体チップ２０が重なる領域
を少なくして、回路基板１０への半導体チップ２０の接
合を容易にすると共に、従来に比べて単位トランジスタ
２１上に形成されている接地用バンプ２３と回路基板１
０上の接地用のビアホール１２との間の距離が大幅に短
くなる。したがって、上記ＨＢＴの接地インダクタンス
を大幅にして、特性を大幅に向上でき、高効率でかつ高
利得な高周波増幅器を実現することができる。なお、上
記高周波増幅器の高周波特性を測定した結果、接地イン
ダクタンスの低減によって利得が４０％以上も向上して
いることが確認された。

【００３４】また、上記回路基板１０にセラミック多層
基板を用いることによって、高絶縁性と高熱伝導性が得
られ、半導体チップ２０から接地用バンプ２３を介して
回路基板１０に効率よく放熱することができる。また、
上記セラミック多層基板において、電極やビアホールを
形成する導体材料をセラミックと同時に焼成するとき
に、セラミックと導体材料との収縮率や熱膨張係数の差
などによりビアホール近傍の平坦性が劣化しても、ＨＢ
Ｔの接地インダクタンスを大幅に低減することができ
る。

【００３５】また、上記半導体チップ２０に熱伝導率の
低い砒化ガリウムＧaＡsを用いても、フリップチップボ
ンディングによって半導体チップ２０を回路基板１０に
実装するので、高い熱伝導性が得られる。

【００３６】また、発熱によりコレクタ電流が増幅され
さらに発熱して熱暴走する増幅素子としてのＨＢＴを用
いても、放熱をよくすることによってＨＢＴの熱暴走を
防止でき、高周波増幅に適したＨＢＴを高調波増幅器に
採用することができる。

【００３７】また、上記半導体チップ２０の出力信号用
電極２４Ａ,２４Ｂが２分割され、第１接地電極１１Ｄ
の両側に引き出され、２つの出力信号用電極２４Ａ,２
４Ｂは回路基板１０上で１つにまとめられている。この
ように出力信号用電極を２分割することによって、１電
極当りの出力電力が減って、出力インピーダンスが高く
なり、低損失の出力整合回路を形成しやすくなると共
に、２倍波や３倍波などの高調波インピーダンスを制御
する場合にも、制御が行いやすくなる。

【００３８】さらに、複数の単位トランジスタが配列さ
れたトランジスタアレーのＨＢＴでは、トランジスタア
レー中央付近の単位トランジスタの接地用バンプ２３か
ら回路基板１０上の接地用のビアホール１２までの距離
を短くでき、接地インダクタンスを低減することができ
る。また、上記各単位トランジスタの接地用バンプ２３
から回路基坂１０上の接地用のビアホール１２までの距
離が略一定になるようにすることによって、各単位トラ
ンジスタの接地インダクタンスの値が略同一となって、
各単位トランジスタの特性が均一化されて、ＨＢＴの特
性を向上することができる。

【００３９】上記実施形態では、比較的大出力のパワー
アンプを用いた高周波増幅器を示したが、ミリ波などの
高い周波数では、小さな出力でも接地インダクタンスの
影響が大きく、この発明を適用することにより大幅に特
性を向上することができる。また、この実施形態ではパ
ワートランジスタを用いたが、利得の高いＭＭＩＣでは
さらに接地インダクタンスの影響が大きいため、この発
明の高周波増幅器をＭＭＩＣに用いることにより大幅に
特性を向上することができる。

【００４０】また、上記実施の形態では、増幅素子とし
てＨＢＴ(へテロジャンクションバイポーラトランジス
タ)を用いた高周波増幅器について説明したが、増幅素
子はこれに限らず、電界効果トランジスタ等の増幅素子
を用いてもよく、また、複数の単位トランジスタを配列
したトランジスタアレーに限らず、１つの増幅素子でも
よい。

【００４１】

【発明の効果】以上より明らかなように、請求項１の発
明の高周波増幅器は、上記半導体チップの接地用バンプ
の位置を従来の半導体チップ中心よりも半導体チップの
縁側に近づけて、上記回路基板の第1接地電極と第2接地
電極とを接続する接地用のビアホールを、上記半導体チ
ップの中心に対して上記接地用バンプが接合された接合
位置よりも外側でかつ上記接合位置に対して所定の間隔
をあけて上記回路基板に形成するものである。

【００４２】したがって、請求項１の発明の高周波増幅
器によれば、上記ビアホール周囲の平坦性が悪い接合不
可領域に半導体チップが重なる領域を少なくして、回路
基板への半導体チップの接合を容易にすると共に、接地
用バンプから接地用のビアホールまでの距離を可能な限
り短くして、上記増幅素子の接地インダクタンスを大幅
に低減することができ、増幅素子の特性を大幅に向上で
き、高効率でかつ高利得な高周波増幅器を実現すること
ができる。この発明の高周波増幅器を携帯電話等の移動
体無線携帯端末に用いることによって、移動体無線携帯
端末の連続通話時間を大幅に延ばし、バッテリーを小型
化でき、さらに軽量化することが可能になる。

【００４３】また、請求項２の発明の高周波増幅器は、
請求項１の高周波増幅器において、上記回路基板がセラ
ミック基板であるので、高絶縁性と高熱伝導性が得ら
れ、上記半導体チップから上記接地用バンプを介して回
路基板に効率よく放熱することができる。

【００４４】また、請求項３の発明の高周波増幅器は、
請求項１の高周波増幅器において、上記回路基板がセラ
ミック多層基板であるので、高絶縁性と高熱伝導性が得
られ、上記半導体チップから上記接地用バンプを介して
回路基板に効率よく放熱することができる。また、ビア
ホール周囲の平坦性が悪いセラミック多層基板でも、接
地用バンプから接地用のビアホールまでの距離を可能な
限り短くでき、上記増幅素子の接地インダクタンスを大
幅に低減できる。

【００４５】また、請求項４の発明の高周波増幅器は、
請求項１乃至３のいずれか1つの高周波増幅器におい
て、上記半導体チップが砒化ガリウムＧaＡsからなるの
で、フリップチップボンディングによって高い熱伝導性
が得られ、上記増幅素子の温度上昇を抑えて熱暴走を防
止することができる。

【００４６】また、請求項５の発明の高周波増幅器は、
請求項１乃至４のいずれか1つの高周波増幅器におい
て、上記増幅素子がへテロジャンクションバイポーラト
ランジスタであるので、放熱をよくすることによってへ
テロジャンクションバイポーラトランジスタの熱暴走を
防止でき、高周波増幅に適したへテロジャンクションバ
イポーラトランジスタを高周波増幅器に採用することが
できる。

【００４７】また、請求項６の発明の高周波増幅器は、
請求項１乃至５のいずれか1つの高周波増幅器におい
て、上記半導体チップにおいて上記増幅素子の上記信号
出力電極が複数設けられているので、１電極当りの出力
電力が減り、出力インピーダンスを高くして、低損失の
出力整合回路を形成しやすくなると共に、２倍波や３倍
波などの高調波インピーダンスを制御する場合にも、容
易に制御することができる。

【００４８】また、請求項７の発明の高周波増幅器は、
請求項１乃至６のいずれか1つの高周波増幅器におい
て、上記増幅素子が複数の単位増幅素子で構成されてい
るので、特にアレー状の増幅素子の中央付近の単位増幅
素子の接地用バンプから回路基板上の接地用のビアホー
ルまでの距離を短くでき、接地インダクタンスを低減す
ることができる。また、上記各単位増幅素子の接地用バ
ンプから回路基坂上の接地用のビアホールまでの距離が
略一定になるようにすることによって、各単位増幅素子
の接地インダクタンスが揃い各単位増幅素子の特性が均
一化されて、増幅素子の特性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１はこの発明の一実施形態の高周波増幅器
の回路基板の平面図である。

【図２】図２は上記半導体チップの電極パターンとバ
ンプを示す図である。

【図３】図３は上記回路基板表面のバンプ接合不可領
域を示す図である。

【図４】図４は上記高周波増幅器における接地インダ
クタンス抽出時の等価回路を示す図である。

【図５】図５は上記高周波増幅器に用いたＨＢＴの単
位トランジスタの電極構造を示す図である。

【図６】図６は従来の高周波増幅器の回路基板の平面
図である。

【図７】図７は上記高周波増幅器の半導体チップの電
極パターンとバンプを示す図である。

【図８】図８は上記回路基板表面のバンプ接合不可領
域を示す図である。

【図９】図９は上記半導体チップがバンプ接合された
回路基板の要部の断面図である。

【符号の説明】

１１Ａ,１１Ｂ…信号出力電極、１１Ｃ…信号入力電極、１１Ｄ…接地電極、１２…ビアホール、１３…接地用バンプ接合位置、１４Ａ,１４Ｂ…信号出力用バンプ接合位置、１５…信号入力用バンプ接合位置、２０…半導体チップ、２０Ａ…半導体チップの電極パターン位置、２３…接地用バンプ、２４Ａ,２４Ｂ…信号出力用バンプ、２５…信号入力用バンプ、２６…信号出力電極、Ｂ…バンプ接合不可領域。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０３Ｆ 3/189 Ｈ０１Ｌ 29/72 3/60 Ｆターム(参考） 5F003 BF01 BF06 BG01 BH01 BH16 BJ99 BM02 BZ05 5F044 GG10 KK04 KK07 KK11 QQ02 5J067 AA01 CA35 CA36 FA16 HA06 HA24 KA66 KS00 QA03 QA04 QS02 SA13 5J092 AA01 CA35 CA36 FA16 HA06 HA24 KA66 QA03 QA04 SA13

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも増幅素子と上記増幅素子の信
号入力電極および上記増幅素子の信号出力電極とを有す
る半導体チップと、上記半導体チップがフリップチップ
ボンディング法により実装された回路基板とを備えた高
周波増幅器において、上記半導体チップの上記増幅素子の電極上かつ上記半導
体チップの中心よりも縁側に形成された接地用バンプ
と、上記回路基板の表面に形成され、上記半導体チップの上
記接地用バンプが接合された第1接地電極と、上記回路基板の裏面に形成された第2接地電極と、上記半導体チップの中心に対して上記接地用バンプが接
合された接合位置よりも外側でかつ上記接合位置に対し
て所定の間隔をあけて上記回路基板に形成され、上記第
1接地電極と上記第2接地電極とを接続するビアホールと
を備えたことを特徴とする高周波増幅器。
【請求項２】請求項１に記載の高周波増幅器におい
て、上記回路基板がセラミック基板であることを特徴とする
高周波増幅器。
【請求項３】請求項１に記載の高周波増幅器におい
て、上記回路基板がセラミック多層基板であることを特徴と
する高周波増幅器。
【請求項４】請求項１乃至３のいずれか1つに記載の
高周波増幅器において、上記半導体チップが砒化ガリウムＧaＡsからなることを
特徴とする高周波増幅器。
【請求項５】請求項１乃至４のいずれか1つに記載の
高周波増幅器において、上記増幅素子がへテロジャンクションバイポーラトラン
ジスタであることを特徴とする高周波増幅器。
【請求項６】請求項１乃至５のいずれか1つに記載の
高周波増幅器において、上記半導体チップに上記増幅素子の上記信号出力電極が
複数設けられていることを特徴とする高周波増幅器。
【請求項７】請求項１乃至６のいずれか1つに記載の
高周波増幅器において、上記増幅素子が複数の単位増幅素子で構成されているこ
とを特徴とする高周波増幅器。