JP2019102996A - 増幅装置及び電磁波照射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】効率を向上させること。【解決手段】ベース基板１０と、ベース基板１０の主面上に設けられた増幅部２０と、増幅部２０にボンディングワイヤ４６で接続されてベース基板１０の主面上に設けられ、増幅部２０の出力の基本波に対してインピーダンス整合を行う基本波整合部４０と、ベース基板１０の主面に交差する方向に延在するバンプ５８で増幅部２０に接続され、増幅部２０の出力の高調波処理を行う高調波処理部５０と、を備える増幅装置。【選択図】図１

Description

本発明は、増幅装置及び電磁波照射装置に関する。

高周波信号を増幅する増幅装置において、基本波のインピーダンス整合を行う整合回路に加えて、基本波の周波数の２倍又は３倍などの高調波を処理する高調波処理回路を備えた構成が知られている（例えば、特許文献１、２）。また、高調波信号のエネルギーを熱エネルギーに変換して吸収する終端器が装荷されたアンテナをモジュール筐体の天井面に設けた構成が知られている（例えば、特許文献３）。

特開２００４−２２８９８９号公報 特開２０１４−１３８３０５号公報 特開２０１１−１８２１７９号公報

ベース基板上で増幅部と基本波のインピーダンス整合を行う基本波整合部との間に高調波を処理する高調波処理部が配置されている場合、増幅部と基本波整合部との間を接続するワイヤが長くなってしまう。このため、高調波処理部で高調波を処理したとしても、ワイヤの持つ損失成分によって増幅装置の効率が低下することが生じてしまう。

１つの側面では、効率を向上させることを目的とする。

１つの態様では、ベース基板と、前記ベース基板の主面上に設けられた増幅部と、前記増幅部にワイヤで接続されて前記ベース基板の主面上に設けられ、前記増幅部の出力の基本波に対してインピーダンス整合を行う基本波整合部と、前記ベース基板の主面に交差する方向に延在する第１配線で前記増幅部に接続され、前記増幅部の出力の高調波処理を行う高調波処理部と、を備える増幅装置である。

１つの態様では、高周波を発振する発振器と、前記発振器の出力を増幅するアンプと、前記アンプの出力を増幅する増幅装置と、前記増幅装置の出力を放射するアンテナと、を備え、前記増幅装置は、ベース基板と、前記ベース基板の主面上に設けられた増幅部と、前記増幅部にワイヤで接続されて前記ベース基板の主面上に設けられ、前記増幅部の出力の基本波に対してインピーダンス整合を行う基本波整合部と、前記ベース基板の主面に交差する方向に延在する第１配線で前記増幅部に接続され、前記増幅部の出力の高調波処理を行う高調波処理部と、を備える、電磁波照射装置である。

１つの側面として、効率を向上させることができる。

図１（ａ）は、実施例１に係る増幅装置の斜視図、図１（ｂ）は、実施例１に係る増幅装置の分解斜視図である。 図２は、実施例１に係る増幅装置の増幅部と基本波整合部の斜視図である。 図３（ａ）は、実施例１に係る増幅装置の高調波処理部の斜視図、図３（ｂ）は、高調波処理部で形成される直列共振回路の回路図である。 図４は、発明者が行った実験の結果を示す図である。 図５（ａ）及び図５（ｂ）は、実施例１に係る増幅装置の製造方法を示す斜視図（その１）である。 図６（ａ）及び図６（ｂ）は、実施例１に係る増幅装置の製造方法を示す斜視図（その２）である。 図７は、比較例１に係る増幅装置の斜視図である。 図８（ａ）は、第１変形例に係る高調波処理部を示す平面図、図８（ｂ）は、第１変形例に係る高調波処理部の効果を説明する平面図である。 図９（ａ）及び図９（ｂ）は、第２変形例に係る高調波処理部の斜視図、図９（ｃ）は、第２変形例に係る高調波処理部の分解斜視図である。 図１０（ａ）は、実施例２に係る増幅装置の斜視図、図１０（ｂ）は、実施例２に係る増幅装置の分解斜視図である。 図１１は、実施例３に係る電磁波照射装置を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施例について説明する。

図１（ａ）は、実施例１に係る増幅装置の斜視図、図１（ｂ）は、実施例１に係る増幅装置の分解斜視図である。図２は、増幅部及び基本波整合部の斜視図である。図３（ａ）は、高調波処理部の斜視図、図３（ｂ）は、高調波処理部で形成される直列共振回路の回路図である。なお、図１（ｂ）において、高調波処理部５０はパッケージ基板８０を透視して図示し、また、樹脂膜８２の図示を省略している。

図１（ａ）、図１（ｂ）、及び図２のように、実施例１の増幅装置１００は、樹脂基板１２と樹脂基板１２上に設けられた金属板１４とを含むベース基板１０の主面上に、増幅部２０、基本波整合部３０、及び基本波整合部４０が設けられている。増幅部２０は、例えば複数のトランジスタ（半導体素子）が集積されたトランジスタチップである。トランジスタは、例えば電界効果トランジスタであるが、バイポーラトランジスタなど、その他のトランジスタであってもよい。

基本波整合部３０は、誘電体基板３２と、誘電体基板３２の一方の主面上に設けられた伝送線路３４と、を含む。伝送線路３４の一端は誘電体基板３２上に設けられ、外部回路との接続に用いられる入力電極１６に電気的に接続され、他端は増幅部２０の入力電極２２（ゲート電極）にボンディングワイヤ３６によって電気的に接続されている。誘電体基板３２の他方の主面は、ベース基板１０の金属板１４に接している。基本波整合部３０は、入力電極１６に接続される外部回路の出力インピーダンスと増幅部２０の入力インピーダンスとの間で、増幅装置１００で処理される高周波（例えばマイクロ波）の基本波に対してインピーダンス整合を行う。誘電体基板３２は、例えば厚さが１００μｍ〜３００μｍ程度のアルミナ基板又はジルコニア基板であるが、その他の基板であってもよい。伝送線路３４は、例えば金又は銅などの金属で形成された配線パターンである。ボンディングワイヤ３６は、例えば金ワイヤ又は銅ワイヤなどの金属ワイヤである。

基本波整合部４０は、誘電体基板４２と、誘電体基板４２の一方の主面上に設けられた伝送線路４４と、を含む。伝送線路４４の一端は誘電体基板４２上に設けられ、外部回路との接続に用いられる出力電極１８に電気的に接続され、他端は増幅部２０の出力電極２４（ドレイン電極）にボンディングワイヤ４６によって電気的に接続されている。誘電体基板４２の他方の主面は、ベース基板１０の金属板１４に接している。基本波整合部４０は、出力電極１８に接続される外部回路の入力インピーダンスと増幅部２０の出力インピーダンスとの間で、増幅装置１００で処理される高周波（例えばマイクロ波）の基本波に対してインピーダンス整合を行う。誘電体基板４２は、例えば厚さが１００μｍ〜３００μｍ程度のアルミナ基板又はジルコニア基板であるが、その他の基板であってもよい。伝送線路４４は、例えば金又は銅などの金属で形成された配線パターンである。ボンディングワイヤ４６は、例えば金ワイヤ又は銅ワイヤなどの金属ワイヤである。

入力電極１６に入力された高周波信号は、基本波整合部３０で基本波のインピーダンスが整合された後に増幅部２０の入力電極２２に入力されて増幅部２０で増幅される。増幅部２０で増幅された高周波信号は、増幅部２０の出力電極２４から出力され、基本波整合部４０で基本波のインピーダンスが整合された後に出力電極１８から出力される。

ベース基板１０の主面上に、増幅部２０、基本波整合部３０、及び基本波整合部４０を覆うパッケージ基板８０が設けられている。パッケージ基板８０は、例えば平板形状をしていて、金属材料又は絶縁材料で形成されている。

図１（ａ）、図１（ｂ）、及び図３（ａ）のように、パッケージ基板８０のベース基板１０側の面に高調波処理部５０が設けられている。高調波処理部５０は、誘電体基板５２と、複数の伝送配線５４と、グランド配線５６と、複数のバンプ５８と、容量素子６０と、金属膜６２と、を有する。複数の伝送配線５４及びグランド配線５６は誘電体基板５２の一方の主面に設けられ、金属膜６２は誘電体基板５２の他方の主面全面に設けられている。複数のバンプ５８それぞれは複数の伝送配線５４それぞれに接続されている。容量素子６０は、伝送配線５４とグランド配線５６との間に接続されている。なお、図３（ａ）においては、図の明瞭化のために、複数の容量素子６０のうちの一部の容量素子６０のみを図示している。誘電体基板５２は、例えば厚さが１００μｍ〜３００μｍ程度のアルミナ基板又はジルコニア基板であるが、その他の基板であってもよい。伝送配線５４及びグランド配線５６は、例えば金又は銅などの金属パターンで形成されている。バンプ５８は、例えば直径が３０μｍ〜１００μｍで長さが１ｍｍ以下の金バンプなどの金属バンプである。容量素子６０は、例えばチップキャパシタである。金属膜６２は、例えば金又は銅を含んで形成された膜である。

複数の伝送配線５４は、例えば増幅部２０の出力電極２４（ドレイン電極）と同数個設けられている。高調波処理部５０は、複数の伝送配線５４の端に設けられた複数のバンプ５８それぞれが増幅部２０の複数の出力電極２４（ドレイン電極）それぞれに接続することで、増幅部２０にフリップチップ実装されている。したがって、バンプ５８は、ベース基板１０の主面及び誘電体基板５２の主面に交差する方向（例えば垂直な方向）に延びた配線となる。

ベース基板１０とパッケージ基板８０との間に、増幅部２０と基本波整合部３０及び４０と高調波処理部５０とを封止する樹脂膜８２が設けられている。樹脂膜８２は、例えばエポキシ樹脂である。

バンプ５８及び伝送配線５４は高周波においてインダクタとなる。このため、高調波処理部５０は、図３（ｂ）のように、バンプ５８及び伝送配線５４によるインダクタ６４と、伝送配線５４とグランド配線５６との間に接続された容量素子６０によるキャパシタ６６と、を含む直列共振回路６８を有する。直列共振回路６８は、例えば増幅部２０の出力の基本波に対して２倍の周波数（２倍高調波の周波数）で共振するように、インダクタ６４のインダクタンス及びキャパシタ６６のキャパシタンスが調整されている。一例として、基本波整合部３０及び４０でインピーダンス整合される基本波の周波数が２．４５ＧＨｚである場合、２倍高調波の周波数は４．９ＧＨｚとなる。インダクタ６４のインダクタンスを１ｐＨ、キャパシタ６６のキャパシタンスを１ｎＦとすることで、直列共振回路６８の共振周波数を４．９ＧＨｚにすることができる。

ここで、直列共振回路６８が２倍高調波の周波数で共振するように調整されている理由を説明する。供給電力に対する高周波電力への変換効率が良好な増幅方法としてＦ級増幅が知られている。Ｆ級増幅では、トランジスタの出力端でのドレイン電圧が矩形波でドレイン電流が半波整流波となるようにトランジスタを動作させる。矩形波のドレイン電圧は奇数次高調波の重ね合わせであり、半波整流波のドレイン電流は偶数次高調波の重ね合わせであることがフーリエ変換から導出される。したがって、奇数次高調波のインピーダンスを無限大に、偶数次高調波のインピーダンスを０に近づけることで、Ｆ級増幅を実現でき、効率を向上させることができる。

奇数次高調波のインピーダンスと偶数次高調波のインピーダンスの両方を適切に調整することが好ましいが、偶数次高調波のインピーダンスだけを適切に調整することでも効率を向上させることができる。このことを、発明者が行った実験を基に説明する。発明者は、トランジスタチップの出力側に基本波整合部が接続された増幅装置に対し、トランジスタチップの出力電極において２倍高調波のインピーダンス調整を行うことによって効率が変化するかを調査する実験を行った。２倍高調波のインピーダンス調整は、ロードプル測定装置を用いて行った。

図４は、発明者が行った実験の結果を示す図である。図４の横軸はトランジスタへの供給電力であり、縦軸はトランジスタへの供給電力とトランジスタから取り出される高周波電力とから求めた変換効率である。図４中の実線は、２倍高調波のインピーダンス調整を行って２倍高調波を短絡状態にしたときの実験結果である。図４中の破線は、２倍高調波のインピーダンス調整を行わなかったときの実験結果である。図４のように、２倍高調波のインピーダンス調整を行わなかった場合での最大変換効率は６９％程度であったのに対し、２倍高調波のインピーダンス調整を行った場合での最大変換効率は８１％程度であった。したがって、２倍高調波のインピーダンスを適切に調整することで、変換効率が１０％程度上昇する結果となった。

このことから、実施例１では、直列共振回路６８を２倍高調波の周波数で共振するように調整し、２倍高調波のインピーダンスを０に近づけて、２倍高調波を短絡状態にしている。これにより、増幅部２０の出力端で２倍高調波を処理した状態で基本波整合部４０によって基本波のインピーダンス整合が行われることになり、増幅装置１００の効率を向上させることができ、消費電力を低減することができる。なお、直列共振回路６８によって３倍高調波などの奇数次高調波は開放状態になることが好ましい。

図５（ａ）から図６（ｂ）は、実施例１に係る増幅装置の製造方法を示す斜視図である。図５（ａ）のように、樹脂基板１２と金属板１４を含むベース基板１０の金属板１４上に、増幅部２０、基本波整合部３０、及び基本波整合部４０を実装する。次いで、増幅部２０の入力電極２２と基本波整合部３０の伝送線路３４とをボンディングワイヤ３６で接続し、増幅部２０の出力電極２４と基本波整合部４０の伝送線路４４とをボンディングワイヤ４６で接続する。

図５（ｂ）のように、一方の主面上に伝送配線５４、グランド配線５６、及び容量素子６０が設けられ、他方の主面上に金属膜６２が設けられた誘電体基板５２を準備する。誘電体基板５２に設けられた伝送配線５４上にバンプ５８を形成する。バンプ５８は、例えばめっき法によって形成する。これにより、高調波処理部５０が形成される。次いで、高調波処理部５０をパッケージ基板８０の一方の主面に実装する。

図６（ａ）のように、高調波処理部５０のバンプ５８を増幅部２０の出力電極２４に接続させることで、高調波処理部５０を増幅部２０にフリップチップ実装する。

図６（ｂ）のように、ベース基板１０とパッケージ基板８０との間に樹脂を流し込み、増幅部２０、基本波整合部３０及び４０、並びに高調波処理部５０を樹脂膜８２で封止する。これにより、実施例１の増幅装置１００が形成される。

図７は、比較例１に係る増幅装置の斜視図である。図７のように、比較例１の増幅装置５００では、高調波処理部２が増幅部２０と基本波整合部４０との間でベース基板１０の主面上に設けられている。高調波処理部２の誘電体基板４の一方の主面上に複数のオープンスタブ６が設けられ、他方の主面は金属板１４に接している。増幅部２０の出力電極２４と高調波処理部２のオープンスタブ６とはボンディングワイヤ８によって電気的に接続されている。ボンディングワイヤ８は高周波においてインダクタとなることから、高調波処理部２は、ボンディングワイヤ８によるインダクタとオープンスタブ６によるキャパシタとを含む直列共振回路を有する。したがって、実施例１と同様に、ボンディングワイヤ８によるインダクタンスとオープンスタブ６によるキャパシタンスとを調整することで、２倍高調波のインピーダンスを０に近づけて２倍高調波を短絡状態にすることができる。

しかしながら、比較例１の増幅装置５００では、増幅部２０と基本波整合部４０との間に高調波処理部２が設けられている。このため、増幅部２０の出力電極２４と基本波整合部４０の伝送線路４４とを電気的に接続するボンディングワイヤ４６が長くなってしまう。よって、高調波処理部２で２倍高調波のインピーダンスを０に近づけて２倍高調波を短絡状態にしたとしても、ボンディングワイヤ４６の持つ損失成分によって増幅装置５００の効率が低下してしまう。

一方、実施例１では、図１（ｂ）のように、高調波処理部５０は、増幅部２０並びに基本波整合部３０及び４０が主面上に設けられたベース基板１０の主面に交差する方向に延在するバンプ５８（第１配線）によって増幅部２０に接続されている。これにより、基本波整合部４０を増幅部２０に近づけて配置し、増幅部２０と基本波整合部４０とを接続するボンディングワイヤ４６を短くすることができる。このため、増幅装置１００の効率を向上させることができる。

図１（ｂ）及び図３（ａ）のように、高調波処理部５０は、増幅部２０と基本波整合部３０及び４０が並んだ方向に交差する方向で増幅部２０の一端側から他端側にかけて点在した複数のバンプ５８で増幅部２０に接続されることが好ましい。増幅部２０の複数のトランジスタから高調波処理部５０までの配線長がそれぞれ異なる場合は高調波を適切に処理することが難しい。しかしながら、高調波処理部５０が増幅部２０の一端側から他端側にかけて点在した複数のバンプ５８で増幅部２０に接続されることで、増幅部２０の複数のトランジスタから高調波処理部５０までの配線長を同程度にすることができる。よって、高調波を適切に処理することができる。

図１（ｂ）のように、高調波処理部５０は、ベース基板１０の主面上に増幅部２０並びに基本波整合部３０及び４０を覆って設けられたパッケージ基板８０のベース基板１０側の面に設けられていることが好ましい。これにより、高調波処理部５０をバンプ５８によって増幅部２０にフリップチップ実装することを容易に実現できる。また、図１（ａ）のように、ベース基板１０とパッケージ基板８０との間に増幅部２０と基本波整合部３０及び４０と高調波処理部５０とを封止する樹脂膜８２を備えることが好ましい。これにより、パッケージ基板８０が傾くことを抑制でき、高調波処理部５０と増幅部２０のバンプ５８による接続を良好に維持することができる。

図３（ｂ）のように、高調波処理部５０は、一端が増幅部２０に接続されたインダクタ６４と、一端がインダクタ６４に接続され且つ他端が接地されたキャパシタ６６と、を含む直列共振回路６８を有することが好ましい。これにより、直列共振回路６８の共振周波数を調整して高調波のインピーダンスを０に近づけること（高調波を短絡状態にすること）ができる。例えば、Ｆ級動作のために２倍高調波などの偶数次高調波のインピーダンスを０に近づけること（偶数次高調波を短絡状態にすること）で、増幅装置１００の効率を向上させることができる。偶数次高調波のうちの低次の高調波のインピーダンスを０に近づけることが増幅装置１００の効率を向上させる効果が大きいことから、直列共振回路６８は基本波の周波数の２倍の周波数で共振すること、言い換えると２倍高調波を短絡状態にすること、が好ましい。

図３（ａ）のように、高調波処理部５０は、誘電体基板５２と、バンプ５８（第１配線）と、伝送配線５４（第２配線）と、グランド配線５６と、容量素子６０と、を備える。バンプ５８は誘電体基板５２の一方の主面に交差する方向に延在し、伝送配線５４はバンプ５８に接続されて誘電体基板５２の一方の主面上に設けられている。グランド配線５６も誘電体基板５２の一方の主面上に設けられている。容量素子６０は伝送配線５４とグランド配線５６との間に接続されている。これにより、図３（ｂ）のような、インダクタ６４とキャパシタ６６とを含む直列共振回路６８を形成することができる。

図８（ａ）は、第１変形例に係る高調波処理部を示す平面図、図８（ｂ）は、第１変形例に係る高調波処理部の効果を説明する平面図である。図８（ａ）及び図８（ｂ）では、高調波処理部の一部を拡大して図示している。図８（ａ）のように、第１変形例の高調波処理部５０ａでは、伝送配線５４の周りに複数の金属パターン７０が設けられている。金属パターン７０は、例えば伝送配線５４とグランド配線５６の間に設けられている。金属パターン７０は、例えば平面視で矩形形状をしているが、円形形状など、その他の形状であってもよい。金属パターン７０は、例えば伝送配線５４と同じ材料で形成されている。その他の構成は、図３で説明した高調波処理部５０と同じであるため図示及び説明を省略する。

図８（ｂ）のように、例えば半田などの金属材料を用いて、複数の金属パターン７０のうちの一部の金属パターン７０を伝送配線５４に接続させる。これにより、誘電体基板５２を挟んで伝送配線５４と金属膜６２とが対向する面積が大きくなるため、図３（ｂ）におけるキャパシタ６６のキャパシタンスを大きくすることができる。すなわち、伝送配線５４に接続させる金属パターン７０の個数を調整することで、キャパシタ６６のキャパシタンスを調整することができる。

このように、第１変形例の高調波処理部５０ａでは、誘電体基板５２の一方の主面上に伝送配線５４に近接した複数の金属パターン７０が設けられている。これにより、誘電体基板５２を挟んで伝送配線５４と金属膜６２とが対向する面積を微調整することができるため、直列共振回路６８のキャパシタンスを微調整することができる。

図９（ａ）及び図９（ｂ）は、第２変形例に係る高調波処理部の斜視図、図９（ｃ）は、第２変形例に係る高調波処理部の分解斜視図である。図９（ａ）から図９（ｃ）のように、第２変形例の高調波処理部５０ｂでは、伝送配線５４に接続され、誘電体基板５２から突出したパッド７２が設けられている。パッド７２には、中心部に開口７４が設けられている。開口７４よりも大きな端部を有する金属針７６が、開口７４に挿入され、例えば金錫又は銀錫などの半田７８によってパッド７２に固定されている。この金属針７６が増幅部２０の出力電極２４に接続することで、高調波処理部５０ｂは増幅部２０にフリップチップ実装される。その他の構成は、図３で説明した高調波処理部５０と同じであるため説明を省略する。

このように、第２変形例の高調波処理部５０ｂでは、伝送配線５４に接続されたパッド７２の開口７４に、増幅部２０にフリップチップ実装する際に用いる金属針７６が挿入されている。長さが一定の金属針７６を形成することは容易であることから、増幅部２０と高調波処理部５０ｂとを接続する配線（金属針７６）の長さを一定にすることを容易にできる。このため、図３（ｂ）のインダクタ６４のインダクタンスを精度良く合わせこむことができる。

実施例１において、増幅部２０と高調波処理部５０との間隔（すなわち、バンプ５８の長さ）は、基本波整合部４０に含まれる誘電体基板４２の厚さの３倍以上が好ましく、４倍以上がより好ましく、５倍以上が更に好ましい。これは、基本波整合部４０の伝送線路４４と高調波処理部５０の伝送配線５４とのカップリングが抑制され、伝送線路４４と金属板１４とを十分にカップリングさせるためである。

図１０（ａ）は、実施例２に係る増幅装置の斜視図、図１０（ｂ）は、実施例２に係る増幅装置の分解斜視図である。なお、図１０（ｂ）では、パッケージ基板８０ａを透視して高調波処理部５０を図示している。図１０（ａ）及び図１０（ｂ）のように、実施例２の増幅装置２００では、ベース基板１０ａ及びパッケージ基板８０ａが、実施例１の増幅装置１００でのベース基板１０及びパッケージ基板８０と異なっている。ベース基板１０ａには、増幅部２０並びに基本波整合部３０及び４０が実装された領域の外側の領域に、複数の穴１９が設けられている。パッケージ基板８０ａは、ベース基板１０ａに対向して高調波処理部５０が設けられた上板部８４と、上板部８４の長手方向の辺に接続した１対の側板部８６と、を含む。１対の側板部８６の上板部８４とは反対側の端には、ベース基板１０ａに設けられた穴１９に嵌め込まれる複数の突起部８８が設けられている。

パッケージ基板８０ａの側板部８６の高さは、パッケージ基板８０ａの突起部８８がベース基板１０ａの穴１９に嵌め込まれたときに高調波処理部５０のバンプ５８が増幅部２０の出力電極２４に接触するように設定されている。したがって、パッケージ基板８０ａの突起部８８をベース基板１０ａの穴１９に嵌め込むことで、高調波処理部５０のバンプ５８を増幅部２０の出力電極２４に接続させることができる。

実施例２によれば、パッケージ基板８０ａは、高調波処理部５０が設けられた上板部８４と、１対の側板部８６と、側板部８６の端に設けられ、ベース基板１０ａに設けられた穴１９に嵌め込まれる突起部８８と、を有する。高調波処理部５０のバンプ５８は、パッケージ基板８０ａの突起部８８がベース基板１０ａの穴１９に嵌め込まれることで増幅部２０に接続される。これにより、高調波処理部５０をバンプ５８によって増幅部２０に接続させることを容易に行うことができる。

実施例２においては、ベース基板１０ａとパッケージ基板８０ａとの間に増幅部２０と基本波整合部３０及び４０と高調波処理部５０とを封止する樹脂膜は設けられていてもよいし、設けられていなくてもよい。

実施例１及び実施例２において、Ｆ級増幅の動作の場合を例に示したが、逆Ｆ級増幅の動作の場合でもよい。逆Ｆ級増幅では、トランジスタの出力端でのドレイン電圧が半波整流波でドレイン電流が矩形波となるようにトランジスタを動作させる。したがって、奇数次高調波のインピーダンスを０に、偶数次高調波のインピーダンスを無限大に近づけることで、逆Ｆ級増幅を実現できる。この場合、高調波処理部５０に形成された直列共振回路６８は、基本波の周波数の３倍の周波数で共振することが好ましい。これにより、３倍高調波のインピーダンスを０に近づけて３倍高調波を短絡状態にすることができ、増幅装置の効率を向上させることができる。なお、直列共振回路６８によって２倍高調波などの偶数次高調波は開放状態になることが好ましい。

図１１は、実施例３に係る電磁波照射装置を示す図である。図１１のように、実施例３の電磁波照射装置３００は、発振器９０と、ドライバアンプ９２と、実施例１の増幅装置１００と、アンテナ９４と、を備える。発振器９０は、例えばＰＬＬ（Phase Locked Loop）発振器であり、高周波（例えばマイクロ波）を発振する。ドライバアンプ９２は、発振器９０で発振した高周波を増幅する。ドライバアンプ９２は、高周波を増幅装置１００が駆動できる電力まで増幅する。増幅装置１００は、ドライバアンプ９２で増幅された高周波を所定の電力まで増幅する。アンテナ９４は、増幅装置１００で増幅された高周波を外部に放射する。

実施例３の電磁波照射装置３００は、実施例１の増幅装置１００を備えている。このため、効率が向上した電磁波照射装置３００が得られる。なお、実施例３では、実施例１の増幅装置１００を備える場合を例に示したが、実施例２の増幅装置２００を備える場合でもよい。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

なお、以上の説明に関して更に以下の付記を開示する。
（付記１）ベース基板と、前記ベース基板の主面上に設けられた増幅部と、前記増幅部にワイヤで接続されて前記ベース基板の主面上に設けられ、前記増幅部の出力の基本波に対してインピーダンス整合を行う基本波整合部と、前記ベース基板の主面に交差する方向に延在する第１配線で前記増幅部に接続され、前記増幅部の出力の高調波処理を行う高調波処理部と、を備える増幅装置。
（付記２）前記ベース基板の主面上に前記増幅部と前記基本波整合部を覆って設けられたパッケージ基板を備え、前記高調波処理部は、前記パッケージ基板の前記ベース基板に対向する面に設けられている、付記１記載の増幅装置。
（付記３）前記ベース基板と前記パッケージ基板との間に前記増幅部と前記基本波整合部と前記高調波処理部とを封止する樹脂膜を備える、付記２記載の増幅装置。
（付記４）前記パッケージ基板は、前記ベース基板に対向し、前記高調波処理部が設けられた上板部と、前記上板部に接続された側板部と、前記側板部の前記上板部とは反対側の端に設けられ、前記ベース基板に設けられた穴に嵌め込まれる突起部と、を有し、前記高調波処理部の前記第１配線は、前記パッケージ基板の前記突起部が前記ベース基板の前記穴に嵌め込まれることで前記増幅部に接続される、付記２または３記載の増幅装置。
（付記５）前記高調波処理部は、複数の前記第１配線で前記増幅部に接続され、前記複数の第１配線は、前記増幅部と前記基本波整合部が並んだ方向に交差する方向での前記増幅部の一端側から他端側にかけて点在している、付記１から４のいずれか一項記載の増幅装置。
（付記６）前記高調波処理部は、一端が前記増幅部に接続されたインダクタと、一端が前記インダクタの他端に接続され且つ他端が接地されたキャパシタと、を含む直列共振回路を有する、付記１から５のいずれか一項記載の増幅装置。
（付記７）前記直列共振回路は、前記基本波の周波数の２倍又は３倍で共振する、付記６記載の増幅装置。
（付記８）前記高調波処理部は、誘電体基板と、前記誘電体基板の第１主面に交差する方向に延在する前記第１配線と、前記誘電体基板の第１主面上に設けられ、前記第１配線に接続された第２配線と、前記誘電体基板の第１主面上に設けられたグランド配線と、前記第２配線と前記グランド配線との間に接続された容量素子と、を備える付記１から７のいずれか一項記載の増幅装置。
（付記９）前記誘電体基板の第２主面上に設けられた金属膜と、前記誘電体基板の第１主面上で前記第２配線に近接して設けられた複数の金属パターンと、を備える付記８記載の増幅装置。
（付記１０）前記第１配線はバンプである、付記１から９のいずれか一項記載の増幅装置。
（付記１１）前記第２配線に接続されたパッドを備え、前記第１配線は前記パッドの開口に挿入された金属針である、付記８または９記載の増幅装置。
（付記１２）前記増幅部は電界効果トランジスタである、付記１から１１のいずれか一項記載の増幅装置。
（付記１３）高周波を発振する発振器と、前記発振器の出力を増幅するアンプと、前記アンプの出力を増幅する増幅装置と、前記増幅装置の出力を空間に放射するアンテナと、を備え、前記増幅装置は、ベース基板と、前記ベース基板の主面上に設けられた増幅部と、前記増幅部にワイヤで接続されて前記ベース基板の主面上に設けられ、前記増幅部の出力の基本波に対してインピーダンス整合を行う基本波整合部と、前記ベース基板の主面に交差する方向に延在する第１配線で前記増幅部に接続され、前記増幅部の出力の高調波処理を行う高調波処理部と、を備える、電磁波照射装置。

１０、１０ａ ベース基板
１２ 樹脂基板
１４ 金属板
１６ 入力電極
１８ 出力電極
１９ 穴
２０ 増幅部
２２ 入力電極
２４ 出力電極
３０ 基本波整合部
３２ 誘電体基板
３４ 伝送線路
３６ ボンディングワイヤ
４０ 基本波整合部
４２ 誘電体基板
４４ 伝送線路
４６ ボンディングワイヤ
５０〜５０ｂ 高調波処理部
５２ 誘電体基板
５４ 伝送配線
５６ グランド配線
５８ バンプ
６０ 容量素子
６２ 金属膜
６４ インダクタ
６６ キャパシタ
６８ 直列共振回路
７０ 金属パターン
７２ パッド
７４ 開口
７６ 金属針
７８ 半田
８０、８０ａ パッケージ基板
８２ 樹脂膜
８４ 上板部
８６ 側板部
８８ 突起部
９０ 発振器
９２ ドライバアンプ
９４ アンテナ
１００、２００ 増幅装置
３００ 電磁波照射装置

Claims (10)

1. ベース基板と、
   前記ベース基板の主面上に設けられた増幅部と、
   前記増幅部にワイヤで接続されて前記ベース基板の主面上に設けられ、前記増幅部の出力の基本波に対してインピーダンス整合を行う基本波整合部と、
   前記ベース基板の主面に交差する方向に延在する第１配線で前記増幅部に接続され、前記増幅部の出力の高調波処理を行う高調波処理部と、を備える増幅装置。
2. 前記ベース基板の主面上に前記増幅部と前記基本波整合部を覆って設けられたパッケージ基板を備え、
   前記高調波処理部は、前記パッケージ基板の前記ベース基板に対向する面に設けられている、請求項１記載の増幅装置。
3. 前記ベース基板と前記パッケージ基板との間に前記増幅部と前記基本波整合部と前記高調波処理部とを封止する樹脂膜を備える、請求項２記載の増幅装置。
4. 前記パッケージ基板は、前記ベース基板に対向し、前記高調波処理部が設けられた上板部と、前記上板部に接続された側板部と、前記側板部の前記上板部とは反対側の端に設けられ、前記ベース基板に設けられた穴に嵌め込まれる突起部と、を有し、
   前記高調波処理部の前記第１配線は、前記パッケージ基板の前記突起部が前記ベース基板の前記穴に嵌め込まれることで前記増幅部に接続される、請求項２または３記載の増幅装置。
5. 前記高調波処理部は、複数の前記第１配線で前記増幅部に接続され、
   前記複数の第１配線は、前記増幅部と前記基本波整合部が並んだ方向に交差する方向での前記増幅部の一端側から他端側にかけて点在している、請求項１から４のいずれか一項記載の増幅装置。
6. 前記高調波処理部は、一端が前記増幅部に接続されたインダクタと、一端が前記インダクタの他端に接続され且つ他端が接地されたキャパシタと、を含む直列共振回路を有する、請求項１から５のいずれか一項記載の増幅装置。
7. 前記直列共振回路は、前記基本波の周波数の２倍又は３倍で共振する、請求項６記載の増幅装置。
8. 前記高調波処理部は、誘電体基板と、前記誘電体基板の第１主面に交差する方向に延在する前記第１配線と、前記誘電体基板の第１主面上に設けられ、前記第１配線に接続された第２配線と、前記誘電体基板の第１主面上に設けられたグランド配線と、前記第２配線と前記グランド配線との間に接続された容量素子と、を備える請求項１から７のいずれか一項記載の増幅装置。
9. 前記誘電体基板の第２主面上に設けられた金属膜と、
   前記誘電体基板の第１主面上で前記第２配線に近接して設けられた複数の金属パターンと、を備える請求項８記載の増幅装置。
10. 高周波を発振する発振器と、
    前記発振器の出力を増幅するアンプと、
    前記アンプの出力を増幅する増幅装置と、
    前記増幅装置の出力を放射するアンテナと、を備え、
    前記増幅装置は、ベース基板と、前記ベース基板の主面上に設けられた増幅部と、前記増幅部にワイヤで接続されて前記ベース基板の主面上に設けられ、前記増幅部の出力の基本波に対してインピーダンス整合を行う基本波整合部と、前記ベース基板の主面に交差する方向に延在する第１配線で前記増幅部に接続され、前記増幅部の出力の高調波処理を行う高調波処理部と、を備える、電磁波照射装置。

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