JP2021100235A - Power amplifier module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電力増幅モジュールに関する。 The present invention relates to a power amplification module.
多段構成の高周波電力増幅回路の最終段(パワー段)に、相互に並列接続された複数のトランジスタが用いられる。パワー段の増幅回路と負荷との間に、インピーダンス整合のためのインピーダンス変換回路が挿入される。一般的に、パワー段増幅回路の出力インピーダンスを高インピーダンスに変換するインピーダンス変換回路が用いられる。 A plurality of transistors connected in parallel to each other are used in the final stage (power stage) of the multi-stage high-frequency power amplifier circuit. An impedance conversion circuit for impedance matching is inserted between the amplifier circuit of the power stage and the load. Generally, an impedance conversion circuit that converts the output impedance of the power stage amplifier circuit into a high impedance is used.
電力増幅回路の高出力化のために、トランジスタ群の信号出力ポートとしてのコレクタからインピーダンス変換回路の入力ポートまでの信号経路に大電流を流す必要がある。信号経路での損失は、電流の二乗と寄生抵抗との積に比例する。このため、流れる電流が大きくなると、損失がその二乗に比例して大きくなる。一方、インピーダンス変換回路を経由した先ではインピーダンスが高くなり、電流が減少するため、損失に影響する寄生抵抗の寄与分は小さくなる。従って、損失を低減させて高出力化を図るためには、トランジスタのコレクタからインピーダンス変換回路の入力ポートまでの大電流が流れる信号経路の寄生抵抗を低減することが望まれる。 In order to increase the output of the power amplifier circuit, it is necessary to pass a large current through the signal path from the collector as the signal output port of the transistor group to the input port of the impedance conversion circuit. The loss in the signal path is proportional to the product of the square of the current and the parasitic resistance. Therefore, as the flowing current increases, the loss increases in proportion to the square of the current. On the other hand, after passing through the impedance conversion circuit, the impedance becomes high and the current decreases, so that the contribution of the parasitic resistor that affects the loss becomes small. Therefore, in order to reduce the loss and increase the output, it is desired to reduce the parasitic resistance of the signal path through which a large current flows from the collector of the transistor to the input port of the impedance conversion circuit.
また、個々のトランジスタにおいて、コレクタからインピーダンス変換回路の入力ポートまでの信号経路に生じる寄生抵抗と寄生インダクタンスが複数のトランジスタの間でばらつくと、複数のトランジスタの間で動作のばらつきが生じる。複数のトランジスタの間での動作のばらつきは、高周波電力増幅回路の出力を低下させる要因になる。 Further, in each transistor, if the parasitic resistance and the parasitic inductance generated in the signal path from the collector to the input port of the impedance conversion circuit vary among the plurality of transistors, the operation varies among the plurality of transistors. The variation in operation among a plurality of transistors becomes a factor that reduces the output of the high-frequency power amplifier circuit.
高出力化のために、パワー段増幅回路の複数のトランジスタの配置を工夫した電力増幅モジュールが提案されている(特許文献1)。この電力増幅モジュールにおいては、複数のトランジスタが1列に配置され、複数のトランジスタのコレクタが相互に接続されて信号出力用バンプに接続される。 In order to increase the output, a power amplification module in which the arrangement of a plurality of transistors in the power stage amplifier circuit is devised has been proposed (Patent Document 1). In this power amplification module, a plurality of transistors are arranged in a row, and collectors of the plurality of transistors are connected to each other and connected to a signal output bump.
電力増幅回路のさらなる高出力化を図るためにトランジスタの個数を増やすと、一列に配列した複数のトランジスタが占める領域が長くなってしまう。その結果、トランジスタによっては、信号出力ポートからインピーダンス変換回路までの信号経路が長くなり、寄生抵抗が増加する。また、トランジスタの信号出力ポートからインピーダンス変換回路までの長さのばらつきが大きくなってしまう。 If the number of transistors is increased in order to further increase the output of the power amplifier circuit, the area occupied by the plurality of transistors arranged in a row becomes long. As a result, depending on the transistor, the signal path from the signal output port to the impedance conversion circuit becomes long, and the parasitic resistance increases. In addition, the length variation from the signal output port of the transistor to the impedance conversion circuit becomes large.
本発明の目的は、トランジスタの個数を増やしても、複数のトランジスタ列が占める領域の長さの長大化を抑制し、かつトランジスタからインピーダンス変換回路までの寄生抵抗の増大や寄生インダクタンスのばらつきの増大を抑制することが可能な電力増幅モジュールを提供することである。 An object of the present invention is to suppress an increase in the length of a region occupied by a plurality of transistor trains even if the number of transistors is increased, and to increase the parasitic resistance from the transistor to the impedance conversion circuit and increase the variation in the parasitic inductance. It is to provide the power amplification module which can suppress.
本発明の一観点によると、
回路ボードと、前記回路ボードに実装された半導体チップとを有し、
前記半導体チップは、
基板と、
前記基板に形成された複数のトランジスタ列と
を備えており、
前記複数のトランジスタ列の各々は、直線状に並ぶ複数のパワー段トランジスタを含み、
前記複数のパワー段トランジスタの各々は、接地ポートとしてのエミッタまたはソース、信号出力ポートとしてのコレクタまたはドレイン、信号入力ポートとしてのベースまたはゲートを有するバイポーラトランジスタまたは電界効果トランジスタであり、
前記半導体チップは、さらに、
前記複数のトランジスタ列のそれぞれに対応して配置され、対応するトランジスタ列に含まれる前記複数のパワー段トランジスタの信号出力ポートに接続された複数の第1バンプと、
前記複数のトランジスタ列のそれぞれに対応して配置され、対応するトランジスタ列に含まれる前記複数のパワー段トランジスタの接地ポートに接続された複数の第2バンプと
を備えており、
前記複数のトランジスタ列は、それぞれ凸多角形の複数の辺に沿って配置されており、
前記回路ボードは、
前記複数の第1バンプにそれぞれ接続された複数の第1ランドと、
前記複数の第2バンプにそれぞれ接続された複数の第2ランドと、
前記複数の第2ランドに接続されたグランドパターンと、
信号出力端子と、
前記複数の第1ランドと前記信号出力端子とを接続する第1インピーダンス変換回路と
を備えており、
前記複数のパワー段トランジスタが複数のグループにグループ分けされており、前記第1インピーダンス変換回路は、前記複数のグループのそれぞれに対して配置された複数の個別リアクタンス素子を含んでいる電力増幅モジュールが提供される。
According to one aspect of the invention
It has a circuit board and a semiconductor chip mounted on the circuit board.
The semiconductor chip is
With the board
It is provided with a plurality of transistor trains formed on the substrate.
Each of the plurality of transistor trains includes a plurality of power stage transistors arranged in a straight line.
Each of the plurality of power stage transistors is a bipolar transistor or field effect transistor having an emitter or source as a ground port, a collector or drain as a signal output port, and a base or gate as a signal input port.
The semiconductor chip further
A plurality of first bumps arranged corresponding to each of the plurality of transistor trains and connected to signal output ports of the plurality of power stage transistors included in the corresponding transistor trains.
It is provided with a plurality of second bumps arranged corresponding to each of the plurality of transistor trains and connected to the ground port of the plurality of power stage transistors included in the corresponding transistor trains.
The plurality of transistor trains are arranged along a plurality of sides of a convex polygon.
The circuit board
A plurality of first lands connected to the plurality of first bumps, respectively,
A plurality of second lands connected to the plurality of second bumps, respectively,
The ground pattern connected to the plurality of second lands and
Signal output terminal and
A first impedance conversion circuit for connecting the plurality of first lands and the signal output terminal is provided.
The plurality of power stage transistors are grouped into a plurality of groups, and the first impedance conversion circuit includes a power amplification module including a plurality of individual reactance elements arranged for each of the plurality of groups. Provided.
複数のトランジスタ列を、それぞれ凸多角形の複数の辺に沿って配置することにより、1本の直線に沿って配置する場合と比べて、トランジスタ列の長さの長大化を抑制することができる。パワー段トランジスタのグループのそれぞれに対応して第1インピーダンス変換回路の個別リアクタンス素子を配置することにより、パワー段トランジスタから第1インピーダンス変換回路までの信号経路を短くすることができる。その結果、この信号経路の寄生抵抗の増大や寄生インダクタンスのばらつきの増大を抑制することが可能となる。 By arranging a plurality of transistor rows along a plurality of sides of a convex polygon, it is possible to suppress an increase in the length of the transistor rows as compared with the case where the plurality of transistor rows are arranged along a single straight line. .. By arranging individual reactance elements of the first impedance conversion circuit corresponding to each group of power stage transistors, the signal path from the power stage transistor to the first impedance conversion circuit can be shortened. As a result, it is possible to suppress an increase in the parasitic resistance of this signal path and an increase in the variation in the parasitic inductance.
[第1実施例]
図1から図5までの図面を参照して、第1実施例による電力増幅モジュールについて説明する。
[First Example]
The power amplification module according to the first embodiment will be described with reference to the drawings of FIGS. 1 to 5.
図1は、第1実施例による電力増幅モジュールのパワー段増幅回路及び出力インピーダンス変換回路の複数の構成要素の平面視における位置関係を示す図である。第1実施例による電力増幅モジュールは、半導体チップと回路ボードとを有する。図1において、半導体チップに形成された導体膜に相対的に濃いハッチングを付し、回路ボードに形成された導体膜に相対的に淡いハッチングを付している。 FIG. 1 is a diagram showing a positional relationship in a plan view of a plurality of components of the power stage amplifier circuit and the output impedance conversion circuit of the power amplification module according to the first embodiment. The power amplification module according to the first embodiment includes a semiconductor chip and a circuit board. In FIG. 1, the conductor film formed on the semiconductor chip is provided with relatively dark hatching, and the conductor film formed on the circuit board is provided with relatively light hatching.
まず、半導体チップの構成について説明する。半導体チップは、半導体からなる基板と、この基板上に配置された2列のトランジスタ列12とを備えている。2列のトランジスタ列12の各々は、直線状に並ぶ複数(例えば12個)のパワー段トランジスタ13を含んでいる。複数のパワー段トランジスタ13の各々は、2列のトランジスタ列12のいずれかに属することになる。パワー段トランジスタ13の各々は、信号出力ポートとしてのコレクタ、信号入力ポートとしてのベース、及び接地ポートとしてのエミッタを備えたバイポーラトランジスタである。パワー段トランジスタ13の詳細な構造については、後に図3及び図4を参照して説明する。本明細書において、トランジスタ列12の複数のパワー段トランジスタ13の信号出力ポート、信号入力ポート、及び接地ポートを、それぞれトランジスタ列12の信号出力ポート、トランジスタ列12の信号入力ポート、及びトランジスタ列12の接地ポートという場合がある。
First, the configuration of the semiconductor chip will be described. The semiconductor chip includes a substrate made of a semiconductor and two rows of
複数のパワー段トランジスタ13の各々は、平面視においてパワー段トランジスタ13の配列方向(以下、トランジスタ列12の長さ方向という。)に対して直交する方向に長いコレクタメサ20を含む。コレクタメサ20は、積層されたコレクタ層、ベース層、エミッタ層を含む。
Each of the plurality of
2本のトランジスタ列12は、それぞれ平面視において、長方形である仮想的な凸多角形30の相互に対向する2本の辺に沿って配置されている。2本のトランジスタ列12のそれぞれに対応して、第1バンプ21及び第2バンプ22が配置されている。凸多角形30の幾何学的中心から見て、複数の第1バンプ21の各々は、対応する第2バンプ22より遠い位置に配置されている。2本の第1バンプ21の各々は、それぞれコレクタ配線14を介して、対応するトランジスタ列12の信号出力ポートに接続されている。2本の第2バンプ22の各々は、対応するトランジスタ列12の接地ポートに接続されている。複数のパワー段トランジスタ13のベースに、それぞれベース配線15(図3参照)が接続されている。すなわち、2列のトランジスタ列12の各々の信号入力ポートに複数のベース配線15が接続されている。
The two
平面視において、ベース配線15は、それぞれパワー段トランジスタ13のコレクタメサ20が配置された領域から凸多角形30の内側に向かって引き出されている。第2バンプ22は、平面視においてパワー段トランジスタ13のコレクタメサ20と重なる位置に配置されており、パワー段トランジスタ13の配列方向に長い形状を有する。コレクタ配線14は、複数のパワー段トランジスタ13のコレクタメサ20の間の領域から凸多角形30の外側に向かって引き出されて、トランジスタ列12ごとに1つに束ねられている。第1バンプ21は、コレクタ配線14の束ねられた部分と重なる位置に配置されている。第1バンプ21の各々は、対応するトランジスタ列12の長さ方向と平行な方向に長い形状を有する。
In a plan view, the
2本のトランジスタ列12ごとに配置された2本のコレクタ配線14は、半導体チップに設けられた抵抗素子46を介して相互に接続されている。
The two
次に、回路ボードの構成について説明する。平面視において、2つの第1バンプ21と重なる領域に、それぞれ第1ランド101が配置されている。2つの第1ランド101の各々から、凸多角形30の外側に向かって出力配線103が延伸されている。2本の出力配線103は、それぞれ第1電源配線106に接続されている。第1電源配線106から、出力配線103、第1ランド101、第1バンプ21、コレクタ配線14を介して、パワー段トランジスタ13のコレクタに電源電圧Vcc1が印加される。
Next, the configuration of the circuit board will be described. In a plan view, the
2本の出力配線103の先端に、それぞれチップコンデンサ121の一方の端子が接続されている。2つのチップコンデンサ121の他方の端子は、それぞれ出力配線104に接続されている。
One terminal of the
出力配線104は、2つのチップコンデンサ121の各々に接続された箇所から2方向に伸びている。出力配線104の一方に延びる部分は、その先端において接地されている。出力配線104のうち、チップコンデンサ121に接続された箇所から接地箇所までの部分が、インダクタ122として機能する。出力配線104のうち、一方のチップコンデンサ121に接続された箇所から他方に延びる部分と、他方のチップコンデンサ121に接続された箇所から他方に延びる部分とが、合流箇所104Jで接続されている。合流箇所104Jは、信号出力端子110に接続されている。信号出力端子110から、増幅された出力信号Poutが出力される。
The
合流箇所104Jと、2つのチップコンデンサ121に接続された箇所との間の出力配線104に、それぞれチップコンデンサ124の一方の端子が接続されている。2つのチップコンデンサ124の他方の端子が、それぞれ接地用ランド125に接続されている。接地用ランド125は接地されている。出力配線104のうち、チップコンデンサ121に接続された箇所から、チップコンデンサ124に接続された箇所までの部分が、インダクタ123として機能する。
One terminal of the
合流箇所104Jから2つの接地箇所までの出力配線104にそれぞれ接続されたチップコンデンサ121、124、及び出力配線104からなるインダクタ122、123が、第1インピーダンス変換回路120を構成する。2つの第1インピーダンス変換回路120は、それぞれ第1ランド101と信号出力端子110とを接続する。2つの第1ランド101が、それぞれ第1インピーダンス変換回路120の入力箇所として機能する。
The
第1インピーダンス変換回路120は、第1ランド101ごとに配置されている。すなわち、2本のトランジスタ列12の信号出力ポートのそれぞれに対応して、第1インピーダンス変換回路120が配置されている。第1インピーダンス変換回路120は、対応するトランジスタ列12の出力インピーダンスを変換する機能と、2本のトランジスタ列12からそれぞれ出力された高周波信号の電力を合成する機能を持つ。
The first
2本のトランジスタ列12にそれぞれに対応する第1バンプ21から信号出力端子110に至る信号経路の長さはほぼ等しい。このため、一方のトランジスタ列12から出力された高周波信号と、他方のトランジスタ列12から出力された高周波信号とで、信号出力端子110において位相ずれが生じない。例えば、2本の信号経路の長さの差が、両者の長さの平均値の20%以下であれば、「ほぼ等しい」ということができる。
The lengths of the signal paths from the
図2は、第1実施例による電力増幅モジュールの一部の断面図である。回路ボード100に半導体チップ10がフリップチップ実装されている。回路ボード100として、例えばプリント回路ボードが用いられる。半導体チップ10は半導体からなる基板11を含み、基板11の、回路ボード100に対向する面に2つのコレクタパッド27及び2つのエミッタパッド28が設けられている。2つのコレクタパッド27の表面に、それぞれ2つの第1バンプ21が形成されている。2つのエミッタパッド28の表面に、それぞれ2つの第2バンプ22が形成されている。
FIG. 2 is a cross-sectional view of a part of the power amplification module according to the first embodiment. The
2つのコレクタパッド27は、それぞれ半導体チップ10に設けられているコレクタ配線14(図1)を介して複数のパワー段トランジスタ13(図1)の信号出力ポートに接続されている。2つのエミッタパッド28は、それぞれ対応するトランジスタ列12の複数のパワー段トランジスタ13(図1)のエミッタ(接地ポート)に接続されている。
The two
回路ボード100は、半導体チップ10が実装されている面に設けられた2つの第1ランド101及び2つの第2ランド102を有する。2つの第1ランド101からそれぞれ2本の出力配線103が延びている。回路ボード100の内層、及び半導体チップ10が実装された面とは反対側の面に、複数のグランドパターン105が配置されている。複数のグランドパターン105は、複数のビア導体によって相互に接続されている。第2ランド102が複数のグランドパターン105に接続されている。
The
次に、図3及び図4を参照して、パワー段トランジスタ13の構成について説明する。
図3は、パワー段トランジスタ13の複数の構成要素の平面視における位置関係を示す図であり、図4は図3の一点鎖線4―4における断面図である。図4において、金属配線層間の絶縁膜の記載を省略している。
Next, the configuration of the
FIG. 3 is a diagram showing a positional relationship of a plurality of components of the
半導体からなる基板11の上に、n型のサブコレクタ層19が配置されている。サブコレクタ層19の一部の領域上にn型のコレクタ層18、p型のベース層17、n型のエミッタ層16が、この順番に積層されている。コレクタ層18、ベース層17、及びエミッタ層16がコレクタメサ20を構成する。エミッタ層16の一部の領域上に、n型のエミッタメサ16Mが配置されている。コレクタ層18、ベース層17、及びエミッタ層16は、例えばそれぞれn型GaAs、p型GaAs、n型InGaPで形成されており、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ(HBT)を構成している。
An n-
平面視においてコレクタメサ20を挟むように、サブコレクタ層19の上にコレクタ電極31が配置されている。コレクタ電極31は、サブコレクタ層19を介してコレクタ層18に接続される。
The
エミッタ層16の上に、平面視においてエミッタメサ16Mを三方から囲むようにベース電極32が配置されている。ベース電極32は、エミッタ層16を厚さ方向に貫通する合金層を介してベース層17に接続されている。エミッタメサ16Mの上にエミッタ電極33が配置されている。エミッタメサ16Mの上にエミッタ電極33が配置されている。エミッタ電極33は、エミッタメサ16Mを介してエミッタ層16に接続されている。図1においてはコレクタ電極31、ベース電極32、及びエミッタ電極33等は示されていない。
A
コレクタ電極31の上に、コレクタ配線14が配置されている。エミッタ電極33の上にエミッタ配線34が配置されている。エミッタ配線34の上にエミッタパッド28が配置されている。エミッタパッド28は、2本のトランジスタ列12の各々に対応して配置されており、対応するトランジスタ列12の複数のパワー段トランジスタ13のエミッタ電極33を相互に接続している。エミッタパッド28の上に第2バンプ22が配置されている。
The
図4に示した断面には現れていないが、コレクタ配線14の上にも、エミッタパッド28と同一の導体層内に配置されたコレクタパッドが配置されている。第1バンプ21(図1)は、このコレクタパッドを介してコレクタ配線14に接続されている。
Although not shown in the cross section shown in FIG. 4, a collector pad arranged in the same conductor layer as the
ベース配線15がベース電極32に接続されている。ベース配線15は、段間信号配線35と交差しており、交差箇所に、コンデンサ36が形成される。段間信号配線35は、2本のトランジスタ列12のそれぞれに対応して配置されている。ベース配線15は、ベースバラスト抵抗素子37を介してバイアス配線38に接続されている。図1では、段間信号配線35、ベースバラスト抵抗素子37、バイアス配線38等の記載が省略されている。
The
図5は、第1実施例による電力増幅モジュールの等価回路図である。
半導体チップ10に形成されている2本のトランジスタ列12が、それぞれ2つのパワー段増幅回路45を構成する。さらに、半導体チップ10に、前段増幅回路40、第2インピーダンス変換回路50、及び抵抗素子46が設けられている。前段増幅回路40に、高周波の入力信号Pinが入力される。
FIG. 5 is an equivalent circuit diagram of the power amplification module according to the first embodiment.
The two
前段増幅回路40の信号出力ポートに、第2電源配線107からインダクタ51を介して電源電圧Vcc2が印加される。前段増幅回路40の信号出力ポートは、コンデンサ52を介して2つのパワー段増幅回路45に接続されている。具体的には、前段増幅回路40の信号出力ポートは、コンデンサ52及びコンデンサ36、ベース配線15(図3)を介して、トランジスタ列12の信号入力ポートに接続されている。コンデンサ52及びインダクタ51が、第2インピーダンス変換回路50を構成する。第2インピーダンス変換回路50は、前段増幅回路40の出力インピーダンスを、パワー段増幅回路45の入力インピーダンスに整合させる機能を持つ。図1では、前段増幅回路40及び第2インピーダンス変換回路50の記載が省略されている。
A power supply voltage Vcc2 is applied from the second
2つのパワー段増幅回路45に、それぞれ第1電源配線106から電源電圧Vcc1が印加される。2つのパワー段増幅回路45の信号出力ポートの間に、抵抗素子46が接続されている。抵抗素子46は、高周波動作を安定させる機能を持つ。
A power supply voltage Vcc1 is applied to each of the two power
回路ボード100に、2つの第1インピーダンス変換回路120が設けられている。2つの第1インピーダンス変換回路120の各々は、チップコンデンサ121、124、及びインダクタ122、123を含む。2つの第1インピーダンス変換回路120の出力端が、共に信号出力端子110に接続されている。信号出力端子110から、増幅された出力信号Poutが出力される。
The
2つの第1インピーダンス変換回路120は、それぞれパワー段増幅回路45の出力インピーダンスを高インピーダンスに変換する。さらに、2つの第1インピーダンス変換回路120は、2つのパワー段増幅回路45の出力信号の電力を合成する機能を持つ。
The two first
2列のトランジスタ列12と2つのグループとが1対1に対応するように、2列のトランジスタ列12のそれぞれを1つのグループと考えると、第1インピーダンス変換回路120を構成するインダクタ122、123及びチップコンデンサ121、124等のリアクタンス素子が、2つのグループのそれぞれに対応して配置されている。本明細書において、グループのそれぞれに対応して配置されているリアクタンス素子を個別リアクタンス素子ということとする。第1実施例では、2列のトランジスタ列12と2つのグループとが1対1に対応しているため、トランジスタ列とグループとを特に区別する必要はないが、「トランジスタ列」はパワー段トランジスタ13の幾何学的な配置に着目して定義され、「グループ」はリアクタンス素子の接続に着目して定義される。例えば、複数のパワー段トランジスタ13のうちコレクタ同士が短絡されているパワー段トランジスタ13は、同一のグループに属するということができる。
Considering each of the two rows of
次に、第1実施例の優れた効果について、図6、図7、図8に示した比較例と対比して説明する。 Next, the excellent effects of the first embodiment will be described in comparison with the comparative examples shown in FIGS. 6, 7, and 8.
図6、図7、図8は、それぞれ比較例による電力増幅モジュールの半導体チップに設けられた複数のパワー段トランジスタ13、及び回路ボード100上の配線の平面視における位置関係を示す図である。
6, 7, and 8 are diagrams showing the positional relationship in a plan view of the plurality of
図6に示した比較例では、複数のパワー段トランジスタ13が1本の仮想的な直線に沿って一列に配置されている。複数のパワー段トランジスタ13からなるトランジスタ列の片側にコレクタに接続された第1バンプ21が配置されている。回路ボード100上の第1ランド101が第1バンプ21に接続されている。第1ランド101は、出力配線103及び1つの第1インピーダンス変換回路120を介して信号出力端子110に接続されている。
In the comparative example shown in FIG. 6, a plurality of
図7に示した比較例では、複数のパワー段トランジスタ13が千鳥状に配置されている。
In the comparative example shown in FIG. 7, a plurality of
図6、図7に示した電力増幅モジュールにおいて、さらなる高出力化を図るためには、パワー段トランジスタ13を増やす必要がある。パワー段トランジスタ13を増やすと、トランジスタ列が長くなり、その結果、第1バンプ21や第1ランド101も長くしなければならなくなる。このため、半導体チップ10の寸法が大きくなり、製造コストの上昇を招くことになる。さらに、回路ボードへの実装の際の配置の自由度が低下してしまう。
In the power amplification module shown in FIGS. 6 and 7, it is necessary to increase the number of
これに対して第1実施例では、複数のパワー段トランジスタ13を2本のトランジスタ列12に分けて配置しているため、2本のトランジスタ列12の各々の長さの増大を抑制することができる。その結果、半導体チップ10の寸法の増大を抑制することが可能になる。これにより、製造コストの上昇を抑制するとともに、回路ボード100への実装の際の配置の自由度の低下を抑制することが可能になる。
On the other hand, in the first embodiment, since the plurality of
図8に示した比較例では、複数のパワー段トランジスタ13を、第1実施例の場合と同様に複数のトランジスタ列に分けて配置している。複数のトランジスタ列は相互に平行に配置されている。各パワー段トランジスタ13のコレクタに接続される第1バンプ21は、複数のトランジスタ列の一方の端部の近傍に配置されている。複数のパワー段トランジスタ13のコレクタは、コレクタ配線14を介して第1バンプ21に接続されている。第1バンプ21は、回路ボードの第1ランド101に接続されている。第1ランド101は、出力配線103、及び1つの第1インピーダンス変換回路120を介して信号出力端子110に接続されている。
In the comparative example shown in FIG. 8, a plurality of
図8に示した比較例では、複数のパワー段トランジスタ13のコレクタから第1バンプ21に至るコレクタ配線14の長さが、パワー段トランジスタ13ごとに大きく異なっている。コレクタ配線14は半導体チップ上の導体膜で形成されるため、回路ボード上の導体膜に比べて薄く、低抵抗化、低インダクタンス化が困難である。このため、第1バンプ21から遠い位置のパワー段トランジスタ13については、信号経路の寄生抵抗や寄生インダクタンスが大きくなり、高出力化が困難になる。
In the comparative example shown in FIG. 8, the length of the
これに対して第1実施例では、複数のトランジスタ列12の長さ方向と平行な方向に長い第1バンプ21(図1)を、トランジスタ列12に近接させて配置している。このため、パワー段トランジスタ13の各々の信号入力ポートから第1バンプ21までの信号経路が短くなり、パワー段トランジスタ13の間での経路長のばらつきも小さい。第1バンプ21から複数のパワー段トランジスタ13の信号出力ポートまでの信号経路の寄生抵抗及び寄生インダクタンスを低減させることが可能である。
On the other hand, in the first embodiment, the first bump 21 (FIG. 1), which is long in the direction parallel to the length direction of the plurality of
回路ボード100においては、第1バンプ21に接続された第1ランド101から第1インピーダンス変換回路120のチップコンデンサ121まで出力配線103で接続されている。出力配線103は、第1ランド101の長手方向に対して直交する方向に延伸されているため、その幅を十分広くすることが可能である。
In the
さらに、2つの第1ランド101ごと、すなわち2本のトランジスタ列の信号出力ポートごとに、チップコンデンサ121等の個別リアクタンス素子が配置されている。このため、2本のトランジスタ列12に対して共通のインピーダンス変換回路を配置する構成と比べて、いずれのトランジスタ列12の信号出力ポートにおいても、信号出力ポートからから第1インピーダンス変換回路120までの信号経路を短くすることができる。これにより、2列のトランジスタ列12の信号出力ポートのそれぞれから、対応する第1インピーダンス変換回路120までの信号経路の寄生抵抗及び寄生インダクタンスを低減させることが可能である。
Further, individual reactance elements such as a
一方、第1インピーダンス変換回路120から信号出力端子110側の信号経路においては、出力インピーダンスが高インピーダンスに変換されるため電流量が少ない。このため、寄生抵抗等に起因する損失の発生は少ない。これにより、複数のパワー段トランジスタ13の信号出力ポートから信号出力端子110までの信号経路で発生する損失を抑制し、高出力化を図ることが可能である。
On the other hand, in the signal path from the first
さらに、複数のパワー段トランジスタ13の間で、信号経路の寄生抵抗と寄生インダクタンスのばらつきが小さくなるため、複数のパワー段トランジスタ13の間の動作のばらつきも小さくなるという優れた効果が得られる。
Further, since the variation in the parasitic resistance and the parasitic inductance of the signal path is small among the plurality of
また、第1実施例では、複数のパワー段トランジスタ13の信号出力ポートから信号出力端子110までの信号経路のうち大部分が回路ボード100に設けられており、半導体チップ10に設けられている信号経路は短い。回路ボード100に設けられた信号経路は、半導体チップ10に設けられた信号経路より厚いため、寄生抵抗及び寄生インダクタンスの低減に有利である。さらに、出力信号は、主として第1バンプ21を、その長手方向と直交する短手方向に流れる。すなわち、第1バンプ21の高さと、長手方向の寸法との積が、信号経路の断面積に相当する。このように、第1バンプ21の高さ及び長さが、信号経路の断面積の拡大に大きく寄与している。
Further, in the first embodiment, most of the signal paths from the signal output ports of the plurality of
さらに、第1実施例では、2本のトランジスタ列12の位置に応じて、それぞれ第1インピーダンス変換回路120を配置することが可能である。このため、2本のトランジスタ列12を、間隔を広げて配置することが可能である。2本のトランジスタ列12の間隔を広げると、両者の熱的干渉が低減され、放熱効率を高めることができる。その結果、より高出力化を図ることが可能である。
Further, in the first embodiment, the first
次に、図9を参照して第1実施例の変形例について説明する。
図9は、第1実施例の変形例による電力増幅モジュールのパワー段増幅回路及び出力インピーダンス変換回路の複数の構成要素の平面視における位置関係を示す図である。第1実施例では、第1バンプ21(図1)が2本のトランジスタ列12のそれぞれに対して1つずつ配置されている。これに対して本変形例では、2本のトランジスタ列12のそれぞれに対して複数個の第1バンプ21が配置されている。複数の第1バンプ21は、対応するトランジスタ列の複数のパワー段トランジスタ13の配列方向と平行な方向に並んで配置されている。
Next, a modified example of the first embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 9 is a diagram showing the positional relationship in a plan view of a plurality of components of the power stage amplifier circuit and the output impedance conversion circuit of the power amplification module according to the modified example of the first embodiment. In the first embodiment, one first bump 21 (FIG. 1) is arranged for each of the two
さらに、第2バンプ22も、2本のトランジスタ列12のそれぞれに対応して複数個配置されており、対応するトランジスタ列の複数のパワー段トランジスタ13の配列方向と平行な方向に並んでいる。
Further, a plurality of
本変形例では、平面視において第1バンプ21及び第2バンプ22の1個当たりの面積が小さくなる。これにより、第1バンプ21及び第2バンプ22の高さの均一性を高めることができる。その結果回路ボード100への半導体チップ10の実装のプロセスが容易になるという優れた効果が得られる。
In this modification, the area of each of the
また、第1実施例では、パワー段トランジスタ13(図3、図4)に、HBTを用いたが、HBTに代えて電界効果トランジスタを用いてもよい。パワー段トランジスタ13に電界効果トランジスタを用いる場合には、第1実施例において、コレクタ、ベース、エミッタを、それぞれドレイン、ゲート、ソースと読み替えればよい。
Further, in the first embodiment, the HBT is used for the power stage transistor 13 (FIGS. 3 and 4), but a field effect transistor may be used instead of the HBT. When a field effect transistor is used for the
第1実施例では、第1インピーダンス変換回路120のすべてのリアクタンス素子を、複数の第1ランド101のそれぞれに対応して配置している。その他の構成として、第1インピーダンス変換回路120の一部のリアクタンス素子を、複数の第1ランド101のそれぞれに対応して配置し、他の一部のリアクタンス素子を2つの第1ランド101で共用する構成としてもよい。また、第1実施例では、複数のパワー段トランジスタ13が1本の仮想的な直線に沿って一列に配置されたトランジスタ列12を用いているが、この構成に代えて、図7に示したように、複数のパワー段トランジスタ13が千鳥状に配置されたトランジスタ列を用いてもよい。複数のパワー段トランジスタ13を千鳥状に配置すると、トランジスタ列12の単位長さ当たりのパワー段トランジスタ13の個数を増やすことができる。
In the first embodiment, all the reactance elements of the first
[第2実施例]
次に、図10及び図11を参照して第2実施例による電力増幅モジュールについて説明する。以下、第1実施例による電力増幅モジュール(図1から図5までの図面)と共通の構成については説明を省略する。
[Second Example]
Next, the power amplification module according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 10 and 11. Hereinafter, the description of the configuration common to the power amplification module (drawings of FIGS. 1 to 5) according to the first embodiment will be omitted.
図10は、第2実施例による電力増幅モジュールのパワー段増幅回路及び出力インピーダンス変換回路の複数の構成要素の平面視における位置関係を示す図である。図10においても図1と同様に、半導体チップ10に設けられている導体膜に相対的に濃いハッチングを付し、回路ボード100(図2)に設けられている導体膜に相対的に淡いハッチングを付している。
FIG. 10 is a diagram showing a positional relationship in a plan view of a plurality of components of the power stage amplifier circuit and the output impedance conversion circuit of the power amplification module according to the second embodiment. In FIG. 10, similarly to FIG. 1, the conductor film provided on the
第1実施例では、第1バンプ21とコレクタ配線14(図1)とが直流的に接続されている。これに対して第2実施例では、第1バンプ21とコレクタ配線14とが、コンデンサ24を介して接続されている。図10においてコンデンサ24が配置されている領域を破線で示している。このコンデンサ24は、金属−絶縁体−金属(MIM)構造を有し、例えば第1バンプ21の直下のコレクタパッドとコレクタ配線14との間に誘電体膜を配置することにより実現される。コレクタパッド及びコレクタ配線14が、それぞれコンデンサ24の一対の電極として機能する。
In the first embodiment, the
コレクタ配線14が、平面視において回路ボード100の第1ランド101及び出力配線103のいずれにも重ならない領域まで広がっており、この広がり領域に、電源用バンプ23が配置されている。回路ボード100から、電源用バンプ23及びコレクタ配線14を介して、パワー段トランジスタ13のコレクタに電源電圧Vcc1が印加される。
The
半導体チップ10に設けられたコンデンサ24が、第1実施例による電力増幅モジュールのチップコンデンサ121(図1)に相当する。このため、第2実施例では、チップコンデンサ121(図1)が回路ボード100に実装されておらず、出力配線103が出力配線104に直接接続されている。
The
さらに、第2実施例では、第1実施例による電力増幅モジュールのチップコンデンサ124に代えて、半導体チップ10に設けられたMIM構造のコンデンサ25が用いられる。コンデンサ25は、半導体チップ10の異なる導体層に設けられた下部電極25Aと上部電極25B、及び両者の間に配置された誘電体膜で構成される。平面視において、下部電極25Aは上部電極25Bの外側まで広がり、その一部分が出力配線104の合流箇所104Jと重なっている。
Further, in the second embodiment, the
下部電極25Aと合流箇所104Jとが重なっている位置に、バンプ26Aが配置されている。バンプ26Aは、半導体チップ10の下部電極25Aと、回路ボード100の出力配線104とを接続する。平面視において上部電極25Bと重なる位置にバンプ26Bが配置されている。上部電極25Bは、バンプ26Bを介して回路ボード100のグランドパターン105に接続される。
The
図11は、第2実施例による電力増幅モジュールの等価回路図である。第1実施例では、回路ボード100に設けられた第1インピーダンス変換回路120(図5)が、チップコンデンサ121、124、及びインダクタ122、123で構成されている。これに対して第2実施例では、回路ボード100に設けられた第1インピーダンス変換回路120は、インダクタ122、123のみを含む。チップコンデンサ121に代えて、半導体チップ10に設けられたMIM構造のコンデンサ24が用いられる。さらに、チップコンデンサ124に代えて、半導体チップ10に設けられたMIM構造のコンデンサ25が用いられる。コンデンサ25は、2つの第1インピーダンス変換回路120で共用される。
FIG. 11 is an equivalent circuit diagram of the power amplification module according to the second embodiment. In the first embodiment, the first impedance conversion circuit 120 (FIG. 5) provided on the
第2実施例では、回路ボード100に設けられた第1インピーダンス変換回路120と、半導体チップ10に設けられたコンデンサ24、25が、パワー段増幅回路45の出力インピーダンスを変換する機能、及び出力信号の電力を合成する機能を持つ。
In the second embodiment, the first
次に、第2実施例の優れた効果について説明する。
第2実施例においても第1実施例と同様に、2列のトランジスタ列12のそれぞれの信号出力ポートから信号出力端子110までの信号経路で発生する損失を抑制し、高出力化を図ることが可能である。さらに、第2実施例では、チップコンデンサ121、124に代えてMIM構造のコンデンサ24、25を用いているため、第1実施例と比べてより小型化を図ることが可能である。
Next, the excellent effect of the second embodiment will be described.
In the second embodiment as well, as in the first embodiment, it is possible to suppress the loss generated in the signal path from each signal output port of the two rows of
[第3実施例]
次に、図12を参照して第3実施例による電力増幅モジュールについて説明する。以下、図1から図5までの図面に示した第1実施例による電力増幅モジュールと共通の構成については説明を省略する。
[Third Example]
Next, the power amplification module according to the third embodiment will be described with reference to FIG. Hereinafter, the description of the configuration common to the power amplification module according to the first embodiment shown in the drawings of FIGS. 1 to 5 will be omitted.
図12は、第3実施例による電力増幅モジュールのパワー段増幅回路及び出力インピーダンス変換回路の複数の構成要素の平面視における位置関係を示す図である。第1実施例では、2本のトランジスタ列12が、長方形である凸多角形30の相互に対向する2本の辺に沿って配置されている。これに対して第3実施例では、2本のトランジスタ列12が、正方形である凸多角形30の相互に隣り合う2本の辺に沿って配置されている。
FIG. 12 is a diagram showing a positional relationship in a plan view of a plurality of components of the power stage amplifier circuit and the output impedance conversion circuit of the power amplification module according to the third embodiment. In the first embodiment, the two
パワー段トランジスタ13の各々のコレクタメサ20は、平面視において凸多角形30の辺に対して45°をなす方向に長い形状を有する。第1バンプ21及び第1ランド101も、平面視において、複数のパワー段トランジスタ13の配列方向と平行な方向に長い形状を有する。第1バンプ21は、第2実施例(図10)の場合と同様に、MIM構造のコンデンサ24を介してコレクタ配線14に接続されている。図12において、コンデンサ24が配置されている領域を破線で示している。
Each
回路ボード100(図2)に設けられた出力配線103は、第2実施例(図10)の場合と同様に出力配線104に直接接続されている。第1実施例による電力増幅モジュールの2つのチップコンデンサ124(図1)に代えて、MIM構造の2つのコンデンサ25が半導体チップに設けられている。コンデンサ25の各々の構造は、第2実施例による電力増幅モジュールのコンデンサ25(図10)の構造と同一である。
The
次に、第3実施例の変形例について説明する。第3実施例では、仮想的な正方形の相互に隣り合う2本の辺に沿って2本のトランジスタ列12が配置されているという説明をしているが、2本のトランジスタ列12は、直角二等辺三角形の直角を挟む2本の辺に沿って配置されているということもできる。すなわち、仮想的な凸多角形30は、偶数角形に限らず、奇数角形でもよい。また、仮想的な凸多角形30が三角形である場合、凸多角形30は、直角二等辺三角形に限らず、他の三角形、例えば2本の等辺のなす角が直角以外の二等辺三角形、正三角形等でもよい。
Next, a modified example of the third embodiment will be described. In the third embodiment, it is explained that the two
次に、第3実施例の優れた効果について説明する。第3実施例においても第1実施例と同様に、2列のトランジスタ列12のそれぞれの信号出力ポートから信号出力端子110までの信号経路で発生する損失を抑制し、高出力化を図ることが可能である。さらに、第2実施例と同様に、電力増幅モジュールの小型化を図ることが可能である。
Next, the excellent effect of the third embodiment will be described. In the third embodiment as well, as in the first embodiment, it is possible to suppress the loss generated in the signal path from each signal output port of the two rows of
[第4実施例]
次に、図13及び図14を参照して第4実施例による電力増幅モジュールについて説明する。以下、図1から図5までの図面に示した第1実施例による電力増幅モジュールと共通の構成については説明を省略する。
[Fourth Example]
Next, the power amplification module according to the fourth embodiment will be described with reference to FIGS. 13 and 14. Hereinafter, the description of the configuration common to the power amplification module according to the first embodiment shown in the drawings of FIGS. 1 to 5 will be omitted.
図13は、第4実施例による電力増幅モジュールのパワー段増幅回路及び出力インピーダンス変換回路の複数の構成要素の平面視における位置関係を示す図である。図13においても図1と同様に、半導体チップ10に設けられている導体膜に相対的に濃いハッチングを付し、回路ボード100(図2)に設けられている導体膜に相対的に淡いハッチングを付している。
FIG. 13 is a diagram showing a positional relationship in a plan view of a plurality of components of the power stage amplifier circuit and the output impedance conversion circuit of the power amplification module according to the fourth embodiment. In FIG. 13, similarly to FIG. 1, the conductor film provided on the
まず、半導体チップ10の構成について説明する。第1実施例では、2本のトランジスタ列12が、長方形である凸多角形30の相互に対向する2本の辺に沿って配置されている。これに対して第4実施例では、4本のトランジスタ列12が、それぞれ正方形である凸多角形30の4本の辺に沿って配置されている。4本のトランジスタ列12の各々の構成は、第1実施例による電力増幅モジュールのトランジスタ列12(図1)の構成と同一である。
First, the configuration of the
凸多角形30の相互に隣り合う辺に沿う2本のトランジスタ列12に対応して配置されているコレクタ配線14が、凸多角形30の頂点(図13において上側及び下側の頂点)の位置において相互に接続されている。コレクタ配線14が相互に接続されている箇所に電源用バンプ23が配置されている。電源用バンプ23及びコレクタ配線14を介して4本のトランジスタ列12の各パワー段トランジスタ13のコレクタに電源電圧Vcc1が印加される。
The
4本のトランジスタ列12に対応して、それぞれ第1バンプ21が配置されている。第1バンプ21の各々は、対応するトランジスタ列12の長さ方向に平行な方向に長い形状を有する。4個の第1バンプ21は、それぞれ第2実施例(図10)の場合と同様に、MIM構造のコンデンサ24を介して対応するコレクタ配線14に接続されている。
The
凸多角形30の4つの頂点のうち、電源用バンプ23が配置されていない2つの頂点(図13において右側及び左側の頂点)の位置に、抵抗素子46が配置されている。抵抗素子46は、その両側の2本のコレクタ配線14を相互に接続する。
Of the four vertices of the
次に、回路ボード100の構成について説明する。平面視において4つの第1バンプ21に重なる位置に、それぞれ第1ランド101が配置されている。4つの第1ランド101は、それぞれ対応する第1バンプ21に接続されている。平面視において4つの第1ランド101のそれぞれから凸多角形30の外側に向かって出力配線103が延伸されている。4本の出力配線103は、その先端において出力配線104に接続されている。出力配線104は、平面視において4本のトランジスタ列12を取り囲む環状の形状を有する。
Next, the configuration of the
出力配線104は、4本の出力配線103が接続されている4つの接続箇所において、4つの部分に区分される。出力配線104のうち、相互に対向する2つの部分(図13において右側及び左側の部分)が、それぞれその中央において接地されている。出力配線104のうち他の2つの部分(図13において上側及び下側の部分)の中央から、それぞれ出力配線112が分岐しており、2本の出力配線112が合流箇所112Jで相互に接続されている。合流箇所112Jは、信号出力端子110に接続されている。
The
出力配線112と出力配線104との2つの接続箇所と、合流箇所112Jとの間に、それぞれチップコンデンサ124の一方の端子が接続されている。2つのチップコンデンサ124の他方の端子は、それぞれ接地用ランド125に接続されている。
One terminal of the
出力配線104のうち、2つの接地箇所の各々と、その両側の出力配線103に接続されている箇所との間の4つの部分が、それぞれインダクタ122として機能する。出力配線104のうち、出力配線112が分岐している2箇所の各々と、その両側の出力配線103に接続されている箇所との間の4つの部分が、それぞれインダクタ123として機能する。出力配線112のうち、出力配線104との接続箇所とチップコンデンサ124の接続箇所との間の部分が、インダクタ126として機能する。
Of the
4つの第1バンプ21から、それぞれ出力配線103、104、112を経由して信号出力端子110に至る4本の信号経路の長さは、すべて同一である。このため、信号出力端子110の位置において、4本のトランジスタ列12からそれぞれ出力された高周波信号の位相ずれが生じない。
The lengths of the four signal paths from the four
図14は、第4実施例による電力増幅モジュールの等価回路図である。第1実施例による電力増幅モジュール(図5)は、2つのパワー段増幅回路45を含んでいる。これに対して第4実施例では、電力増幅モジュールが4列のトランジスタ列12に対応した4個のパワー段増幅回路45を含んでいる。4個のパワー段増幅回路45のうち2つのパワー段増幅回路45の出力端同士が抵抗素子46によって接続されている。さらに、他の2つのパワー段増幅回路45の出力端同士が抵抗素子46によって接続されている。
FIG. 14 is an equivalent circuit diagram of the power amplification module according to the fourth embodiment. The power amplification module (FIG. 5) according to the first embodiment includes two power
4個のパワー段増幅回路45の出力端が、それぞれコンデンサ24、インダクタ123、及びインダクタ126を経由して信号出力端子110に接続されている。コンデンサ24とインダクタ123とを接続する点がインダクタ122を介して接地されている。インダクタ126の、信号出力端子110側の端部がチップコンデンサ124を介して接地されている。
The output ends of the four power
4個のインダクタ122、4個のインダクタ123、2個のインダクタ126、2個のチップコンデンサ124が、第1インピーダンス変換回路120を構成する。第1インピーダンス変換回路120と、4個のMIM構造のコンデンサ24が、4個のパワー段増幅回路45の出力インピーダンスを変換する機能を持つ。
The four
コンデンサ24、インダクタ122、123は、4列のトランジスタ列12のそれぞれに対応して配置されている。インダクタ126及びチップコンデンサ124は、2列のトランジスタ列12で共用されている。
The
次に、第4実施例の優れた効果について説明する。
第4実施例においては、4本のトランジスタ列12に対応して、それぞれ第1インピーダンス変換回路120のインダクタ122及びインダクタ123が設けられている。4列のトランジスタ列12の信号出力ポートのそれぞれに対応して4個の第1ランド101が配置されており、4個の第1ランド101のそれぞれに対応して、4個のコンデンサ24、4個のインダクタ122、123が配置されている。このため、4列のトランジスタ列12の信号出力ポートから、それぞれに対応する第1インピーダンス変換回路120までの信号経路を短くすることができる。これにより、第1実施例の場合と同様に、4列のトランジスタ列12の信号出力ポートのそれぞれから信号出力端子110までの信号経路で発生する損失を抑制し、高出力化を図ることが可能である。
Next, the excellent effect of the fourth embodiment will be described.
In the fourth embodiment, the
さらに、第4実施例では、パワー段増幅回路45が4本のトランジスタ列12で構成されるため、パワー段増幅回路45が2本のトランジスタ列12(図1)で構成される第1実施例と比べて、トランジスタ列12の長さを同一に保ったままパワー段トランジスタ13の個数を増やすことが可能である。このため、電力増幅モジュールのさらなる高出力化を図ることが可能である。
Further, in the fourth embodiment, since the power
[第5実施例]
次に、図15を参照して第5実施例による電力増幅モジュールについて説明する。以下、第4実施例による電力増幅モジュール(図13、図14)と共通の構成については説明を省略する。
[Fifth Example]
Next, the power amplification module according to the fifth embodiment will be described with reference to FIG. Hereinafter, the description of the configuration common to the power amplification module (FIGS. 13 and 14) according to the fourth embodiment will be omitted.
図15は、第5実施例による電力増幅モジュールの一部の構成要素を模式的に示す図である。第4実施例では、4本のトランジスタ列12(図13)が、それぞれ正方形である凸多角形30の4本の辺に沿って配置されている。これに対して第5実施例では、8本のトランジスタ列12が、それぞれ正八角形である凸多角形30の8本の辺に沿って配置されている。複数のトランジスタ列12にそれぞれに対応して、第1バンプ21が配置されている。
FIG. 15 is a diagram schematically showing a part of components of the power amplification module according to the fifth embodiment. In the fourth embodiment, the four transistor rows 12 (FIG. 13) are arranged along the four sides of the
回路ボード100(図2)は、平面視において8個の第1バンプ21のそれぞれに重なるように配置された第1ランド101を有する。8個の第1ランド101のそれぞれから凸多角形30の外側に向かって出力配線103が延伸されている。環状の出力配線104が凸多角形30を取り囲んでおり、8本の出力配線103の先端に接続されている。
The circuit board 100 (FIG. 2) has a
8本のトランジスタ列12のそれぞれを区別するために。凸多角形30の周方向の第1回転方向(図15において時計回り方向)に順番に1から8までの通し番号を付す。図15において、各トランジスタ列12に付された通し番号を、シャープ記号付きの数字で表す。出力配線104のうち、奇数番目のトランジスタ列12に対応する出力配線103との接続箇所から、周方向の第1回転方向に隣り合うトランジスタ列12に対応する出力配線103との接続箇所に至るまでの部分の中間点128が接地されている。
To distinguish each of the eight transistor trains 12.
出力配線104のうち、偶数番目のトランジスタ列12に対応する出力配線103との接続箇所から、周方向の第1回転方向に隣り合うトランジスタ列12に対応する出力配線103との接続箇所に至るまでの部分の中間点(以下、出力側中間点129という。)が信号出力端子110に接続されている。1つの信号出力端子110と4個の出力側中間点129とは、トーナメント式に接続されており、4個の出力側中間点129のそれぞれから信号出力端子110までの信号経路の経路長は、すべて等しい。
From the connection point with the
出力配線104の一部は、第4実施例の場合と同様にインダクタ122、123として機能する。出力側中間点129から信号出力端子110に至る信号経路が、インダクタ126、127として機能する。出力側中間点129から信号出力端子110に至る信号経路のうち、出力側中間点129から最初の合流点までの信号経路がインダクタ126として機能する。出力側中間点129から見て最初の合流点から次の合流点までの信号経路に、チップコンデンサ124の一方の端子が接続されている。チップコンデンサ124の他方の端子は接地されている。出力側中間点129から見て最初の合流点から、チップコンデンサ124が接続された箇所までの信号経路がインダクタ127として機能する。
A part of the
次に、第5実施例の優れた効果について説明する。
第5実施例においても、第4実施例の場合と同様に、トランジスタ列12から信号出力端子110までの信号経路で発生する損失を抑制し、高出力化を図ることが可能である。さらに、第5実施例では、パワー段トランジスタ13の全体の個数が一定である場合、トランジスタ列12の本数を増やしたことにより、トランジスタ列12の各々の長さが短くなる。その結果、トランジスタ列12の位置によるパワー段トランジスタ13の動作条件のばらつきをより小さくすることができる。
Next, the excellent effect of the fifth embodiment will be described.
In the fifth embodiment as well, as in the case of the fourth embodiment, it is possible to suppress the loss generated in the signal path from the
次に、第5実施例の変形例について説明する。第5実施例では、仮想的な凸多角形30として正八角形を採用しているが、凸多角形30としてその他の一般的な凸多角形を採用してもよい。なお、1つの信号出力端子110から複数のトランジスタ列12までの信号経路をトーナメント型に分岐させて信号経路の長さを等しくするために、トランジスタ列12の個数を2のべき乗とすることが好ましい。トランジスタ列12の個数が2のべき乗である場合でも、仮想的な凸多角形30として、辺の数が2のべき乗である凸多角形を採用する必要はない。仮想的な凸多角形30の複数の辺からトランジスタ列12の個数に相当する数の辺を選択し、選択された辺のそれぞれに沿うように、複数のトランジスタ列12を配置すればよい。
Next, a modified example of the fifth embodiment will be described. In the fifth embodiment, a regular octagon is adopted as the virtual
複数のトランジスタ列12のそれぞれが沿う仮想直線を考えたとき、これら複数の仮想直線が、凸多角形の複数の辺のうち少なくとも一部の辺を構成している場合、複数のトランジスタ列12は仮想的な凸多角形の辺に沿って配置されているということができる。
Considering a virtual straight line along which each of the plurality of
[第6実施例]
次に、図16及び図17を参照して、第6実施例による電力増幅モジュールについて説明する。以下、図1から図5までの図面に示した第1実施例による電力増幅モジュールと共通の構成については説明を省略する。第1実施例では、パワー段増幅回路45(図5)及びパワー段増幅回路45から信号出力端子110(図5)までの構成について詳細に説明した。第6実施例では、前段増幅回路40(図5)からパワー段増幅回路45(図5)までの構成について詳細に説明する。
[Sixth Example]
Next, the power amplification module according to the sixth embodiment will be described with reference to FIGS. 16 and 17. Hereinafter, the description of the configuration common to the power amplification module according to the first embodiment shown in the drawings of FIGS. 1 to 5 will be omitted. In the first embodiment, the configuration from the power stage amplifier circuit 45 (FIG. 5) and the power
図16は、第6実施例による電力増幅モジュールの半導体チップ10(図2)に設けられた前段増幅回路40及びパワー段増幅回路45(図5)の複数の構成要素の平面視における位置関係を示す図である。2本のトランジスタ列12、コレクタ配線14、第1バンプ21、第2バンプ22、抵抗素子46の構成は、第1実施例による電力増幅モジュール(図1)のこれらの構成と同一である。また、ベース配線15及び段間信号配線35の構成も、第1実施例による電力増幅モジュールのベース配線15(図3)及び段間信号配線35(図3)の構成と同一である。段間信号配線35は、2本のトランジスタ列12のそれぞれに対応して配置されている。平面視においてベース配線15と段間信号配線35とが重なる領域に、コンデンサ36が形成される。
FIG. 16 shows the positional relationship of the plurality of components of the front-
平面視において凸多角形30の内部に前段増幅回路40が配置されている。前段増幅回路40は、複数の前段トランジスタ42を含む。複数の前段トランジスタ42は相互に並列に接続されている。複数の前段トランジスタ42の各々は、パワー段増幅回路45(図5)のパワー段トランジスタ13(図3、図4)と同様の構造を有する。なお、前段トランジスタ42とパワー段トランジスタ13とでは、各構成部分の平面視における寸法が異なる場合がある。前段トランジスタ42のコレクタに接続されたコレクタ配線43が、2本の段間信号配線35に接続されている。図16では、ベースバラスト抵抗素子37(図3)及びバイアス配線38(図3)の記載を省略している。
The front-
複数の前段トランジスタ42のそれぞれのベースに、ベース配線44が接続されている。1本の信号入力配線47の一端が、平面視において複数のベース配線44と重なっている。複数のベース配線44と、信号入力配線47とが重なる領域に、それぞれコンデンサ48が形成される。信号入力配線47は、他方の端部において信号入力バンプ49に接続されている。回路ボード100(図2)から信号入力バンプ49、信号入力配線47、コンデンサ48、及びベース配線44を経由して、前段トランジスタ42のベースに入力信号Pinが入力される。図16では、前段トランジスタ42のバイアス回路については記載を省略している。
The
前段トランジスタ42のコレクタに接続されたコレクタ配線43が、渦巻き状(スパイラル状)のインダクタ51を介して電源用バンプ53に接続されている。インダクタ51を構成する配線同士が交差する箇所においては、多層配線構造により絶縁が確保されている。電源用バンプ53は、回路ボード100(図2)の第2電源配線107に接続されている。第2電源配線107から、インダクタ51及びコレクタ配線43を経由して、前段トランジスタ42のコレクタに電源電圧Vcc2が印加される。
The
インダクタ51及び複数のコンデンサ36が、第2インピーダンス変換回路50を構成する。なお、複数のコンデンサ36は、電源電圧Vcc2からパワー段トランジスタ13のベースへの直流電流の流入を禁止する直流カットコンデンサとしても機能する。2列のトランジスタ列12のそれぞれに対応して複数のコンデンサ36が配置されている。1つのインダクタ51は、2列のトランジスタ列12で共用される。
The
図17は、前段増幅回路40、第2インピーダンス変換回路50、及びパワー段増幅回路45の等価回路図である。図17では、2つのパワー段増幅回路45(図5)のうち1つのみを示している。
FIG. 17 is an equivalent circuit diagram of the front
前段増幅回路40を構成する前段トランジスタ42のコレクタが前段増幅回路40の信号出力ポートとして機能する。前段トランジスタ42の信号出力ポートにコレクタ配線43が接続されている。前段増幅回路40で増幅された高周波信号が信号出力ポートから出力される。パワー段増幅回路45を構成する複数のパワー段トランジスタ13のベースが信号入力ポートとして機能する。パワー段トランジスタ13の信号入力ポートにベース配線15を介してコンデンサ36が接続されている。第2インピーダンス変換回路50が、前段増幅回路40の信号出力ポートと、複数のパワー段トランジスタ13の信号入力ポートとの間に挿入されている。
The collector of the
複数のパワー段トランジスタ13に対応して設けられた複数のコンデンサ36が、第1実施例による第2インピーダンス変換回路50のコンデンサ52(図5)に相当する。複数のパワー段トランジスタ13のコレクタが、コレクタ配線14を介して第1バンプ21に接続されている。複数のパワー段トランジスタ13のエミッタが、第2バンプ22に接続されている。
The plurality of
次に、第6実施例の優れた効果について説明する。
第6実施例では、ベース配線15が、パワー段トランジスタ13の信号入力ポートから凸多角形30の内側に向かって延びている。さらに、前段増幅回路40が、平面視において凸多角形30の内部に配置されている。このため、すべてのトランジスタ列12に対して前段増幅回路40の信号出力ポートからパワー段トランジスタ13の信号入力ポートまでの距離を短くすることができる。その結果、前段増幅回路40からパワー段増幅回路45までの、第2インピーダンス変換回路50を含む信号経路での損失を低減させ、電力増幅モジュールの利得を高く保つことができる。
Next, the excellent effect of the sixth embodiment will be described.
In the sixth embodiment, the
また、前段増幅回路40の複数の素子を、狭い領域内に集中して配置することができる。このため、パワー段増幅回路45の複数のトランジスタ列12で、複数の前段トランジスタ42を、容易に共用することができる。さらに、第6実施例では、パワー段増幅回路45の複数のトランジスタ列12で、第2インピーダンス変換回路50のインダクタ51が共用される。このように、前段増幅回路40や、第2インピーダンス変換回路50の一部のリアクタンス素子を複数のトランジスタ列12で共用することにより、半導体チップ10(図2)において、第2インピーダンス変換回路50の一部のリアクタンス素子の専有面積を低減することができる。
Further, a plurality of elements of the
次に、第6実施例の変形例について説明する。第6実施例では、第2インピーダンス変換回路50のインダクタンス素子であるインダクタ51を、2つのトランジスタ列12の間で共用している。その他の構成として、容量素子を2つのトランジスタ列12の間で共用してもよい。また、第6実施例では、インダクタ51として渦巻き状のものを用いたが、必要とされるインダクタンスに応じて、弧状、らせん状(ヘリカル状)のものを用いてもよい。
Next, a modified example of the sixth embodiment will be described. In the sixth embodiment, the
[第7実施例]
次に、図18を参照して第7実施例による電力増幅モジュールについて説明する。以下、第6実施例による電力増幅モジュール(図16、図17)と共通の構成については説明を省略する。
[7th Example]
Next, the power amplification module according to the seventh embodiment will be described with reference to FIG. Hereinafter, the description of the configuration common to the power amplification module (FIGS. 16 and 17) according to the sixth embodiment will be omitted.
図18は、第7実施例による電力増幅モジュールの半導体チップ10(図2)に設けられた前段増幅回路40及びパワー段増幅回路45(図5)の複数の構成要素の平面視における位置関係を示す図である。第6実施例では、2列のトランジスタ列12が配置されている。これに対して第7実施例では、第4実施例(図13)の場合と同様に4本のトランジスタ列12が配置されている。4本のトランジスタ列12のそれぞれに対応して、段間信号配線35が配置されている。
FIG. 18 shows the positional relationship of the plurality of components of the front-
第7実施例においても、第6実施例の場合と同様に、平面視において凸多角形30の内部に前段増幅回路40及びインダクタ51が配置されている。前段増幅回路40を構成する複数の前段トランジスタ42のコレクタ(信号出力ポート)に接続されたコレクタ配線43が、4本の段間信号配線35に接続されている。平面視において段間信号配線35とベース配線15とが重なる領域に形成されるコンデンサ36がインダクタ51とともに第2インピーダンス変換回路50を構成する。
In the seventh embodiment as well, as in the case of the sixth embodiment, the front
次に、第7実施例の優れた効果について説明する。
第7実施例においても第6実施例の場合と同様に、前段増幅回路40からパワー段増幅回路45までの、第2インピーダンス変換回路50を含む信号経路での損失を低減させ、電力増幅モジュールの利得を高く保つことができる。さらに、前段増幅回路40の複数の素子を、狭い領域内に集中して配置することができる。
Next, the excellent effect of the seventh embodiment will be described.
In the seventh embodiment as in the case of the sixth embodiment, the loss in the signal path including the second
[第8実施例]
次に、図19Aから図23Dまでの図面を参照して第8実施例による電力増幅モジュールについて説明する。以下、図1から図5までの図面に示した第1実施例による電力増幅モジュールと共通の構成については説明を省略する。
[8th Example]
Next, the power amplification module according to the eighth embodiment will be described with reference to the drawings from FIGS. 19A to 23D. Hereinafter, the description of the configuration common to the power amplification module according to the first embodiment shown in the drawings of FIGS. 1 to 5 will be omitted.
図19Aは、第8実施例による電力増幅モジュールのパワー段増幅回路及び出力インピーダンス変換回路の複数の構成要素の平面視における位置関係を示す図である。図19Aにおいて、図1と同様に、半導体チップ10(図2)に設けられている導体膜に相対的に濃いハッチングを付し、回路ボード100(図2)に設けられている導体膜に相対的に淡いハッチングを付している。 FIG. 19A is a diagram showing a positional relationship in a plan view of a plurality of components of the power stage amplifier circuit and the output impedance conversion circuit of the power amplification module according to the eighth embodiment. In FIG. 19A, similarly to FIG. 1, the conductor film provided on the semiconductor chip 10 (FIG. 2) is provided with relatively dark hatching, and is relative to the conductor film provided on the circuit board 100 (FIG. 2). It has a light hatching.
まず、半導体チップ10(図2)について説明する。第8実施例においても、第1実施例(図1)の場合と同様に、2列のトランジスタ列12が長方形である凸多角形30の相互に対向する2本の辺に沿って配置されている。
First, the semiconductor chip 10 (FIG. 2) will be described. In the eighth embodiment as well, as in the case of the first embodiment (FIG. 1), the two rows of
第8実施例では、2列のトランジスタ列12の各々が、その長さ方向の中央で2つのブロックに区分されている。複数のパワー段トランジスタ13は、いずれかのブロックに属する。2つのブロックのうち一方を第1ブロック12Aと定義し、他方を第2ブロック12Bと定義する。また、第1ブロック12Aと第2ブロック12Bとが、凸多角形30の周方向に交互に配置されるように、第1ブロック12Aと第2ブロック12Bとを定義する。2列のトランジスタ列12が相互に平行に配置されている場合には、一方のトランジスタ列12の第1ブロック12Aが、他方のトランジスタ列12の第2ブロック12Bに対向する。
In the eighth embodiment, each of the two rows of
コレクタ配線14、第1バンプ21、及び段間信号配線35が、複数のブロックのそれぞれに対応して配置されている。コレクタ配線14は、対応するブロック内の複数のパワー段トランジスタ13のコレクタ(信号出力ポート)に接続されている。複数の第1バンプ21は、それぞれ対応するコレクタ配線14に接続されている。段間信号配線35は、対応するブロック内の複数のパワー段トランジスタ13のベース(信号入力ポート)からそれぞれ引き出されたベース配線15と重なっている。両者の重なり領域に、コンデンサ36が形成される。
The
第1ブロック12Aに属するパワー段トランジスタ13の信号入力ポート(以下、第1ブロック12Aの信号入力ポートという場合がある。)に、段間信号配線35、コンデンサ36、及びベース配線15を介して、高周波の入力信号Pin+が入力される。第2ブロック12Bに属するパワー段トランジスタ13の信号入力ポート(以下、第2ブロック12Bの信号入ポートという場合がある。)に、入力信号Pin+とは逆相の入力信号Pin−が入力される。このように、第1ブロック12Aの信号入力ポートと、第2ブロック12Bの信号入力ポートとに、差動信号が入力される。差動信号を発生する回路構成については、後に図20を参照して説明する。
A signal input port of a
同一のトランジスタ列12内の第1ブロック12A及び第2ブロック12Bにそれぞれ対応するコレクタ配線14を、MIM構造のコンデンサ68が相互に接続する。
A
次に、回路ボード100(図2)について説明する。平面視において、4つの第1バンプ21に重なる位置に、それぞれ第1ランド101が配置されている。一方のトランジスタ列12の第2ブロック12Bに対応する第1ランド101と、他方のトランジスタ列12の第1ブロック12Aに対応する第1ランド101とが、第1トランスフォーマ130の1次コイル131によって接続されている。言い換えると、1次コイル131は、複数のトランジスタ列12の各々の第2ブロック12Bに対応する第1ランド101と、凸多角形30の周方向の第1回転方向にトランジスタ列12の数にして1列分移動させた位置のトランジスタ列12の第1ブロック12Aに対応する第1ランド101とを接続している。
Next, the circuit board 100 (FIG. 2) will be described. In a plan view, the
2本の1次コイル131の各々は、凸多角形30の外側に配置されており、凸多角形30をほぼ半周している。2本の1次コイル131の長さはほぼ等しい。ここで、「ほぼ等しい」とは、後に図21を参照して説明するように、パワー段増幅回路45の差動動作に支障がない程度の長さのばらつきを許容することを意味する。一例として、2本の1次コイルの長さ(電気長ではなく実際の長さ)の差が、両者の長さの平均値の20%以下であれば、「ほぼ等しい」ということができる。1次コイル131は、2本で凸多角形30のほぼ全周を取り囲むように配置されている。
Each of the two
1次コイル131の各々は、平面視において第1ランド101から凸多角形30の外側に向かって延びる第1部分131Aと、第1部分131Aの先端から凸多角形30の周方向に延びる第2部分131Bとを含む。第1部分131Aの平面視における形状は台形である。第1部分131Aは、台形の下底において第1ランド101に接続されており、上底において第2部分131Bに接続されている。下底が上底より長い。台形の2本の脚のうちトランジスタ列12の中央側に位置する脚と下底とは直交する。
Each of the
1次コイル131は、それぞれ長さ方向のほぼ中央において第1電源配線106に接続されている。ここで、「ほぼ中央」とは、後に図21を参照して説明するように、パワー段増幅回路45の差動動作に支障がない程度の位置のばらつきを許容することを意味する。第1電源配線106から、1次コイル131、第1ランド101、第1バンプ21、及びコレクタ配線14を経由して、パワー段トランジスタ13のコレクタに電源電圧Vcc1が印加される。
Each of the
平面視において2本の1次コイル131の第2部分131Bに沿うように、第1トランスフォーマ130の2次コイル132が配置されている。2次コイル132は、凸多角形30の周囲をほぼ2周している。2次コイル132の一端は接地されており、他端は、第1補助インピーダンス変換回路135を介して信号出力端子110に接続されている。接地されている端部を始点として2次コイル132の1周目の部分は、1次コイル131の第2部分131Bより内側に配置されており、2周目の部分は、1次コイル131の第2部分131Bより外側に配置されている。この構成により、2次コイル132の1周目の部分と2周目の部分とで、1次コイル131との結合の強さが均等化される。2次コイル132は、回路ボード100(図2)の表層または内層の複数層に分散して配置される。
The
次に、図19Bを参照して、複数のパワー段トランジスタ13が分類されるグループについて説明する。
図19Bは、トランジスタ列12とグループ70との違いを説明するための模式図である。図19Aを参照して説明したように、2本のトランジスタ列12の各々が第1ブロック12Aと第2ブロック12Bとに区分されている。一方のトランジスタ列12の第1ブロック12Aのパワー段トランジスタ13と、他方のトランジスタ列12の第2ブロック12Bのパワー段トランジスタ13とが、1つのグループ70に属する。1次コイル131は、同一グループ70内の第1ブロック12Aのパワー段トランジスタ13と、第2ブロック12Bのパワー段トランジスタ13とを接続している。
Next, with reference to FIG. 19B, a group in which a plurality of
FIG. 19B is a schematic diagram for explaining the difference between the
第1ブロック12A、第2ブロック12Bの各々に属する複数のパワー段トランジスタ13は、コレクタ同士が相互に短絡されている。コレクタ同士が相互に短絡された複数のパワー段トランジスタ13は、同一のグループに属する。さらに、コレクタ同士が相互に短絡されていなくても、共通の1次コイル131を介してコレクタ同士が相互に接続されている複数のパワー段トランジスタ13も、同一のグループに属する。このように、複数のパワー段トランジスタ13は、共通の1次コイル131に接続されているか否かによって、2つのグループ70に区分することができる。
The collectors of the plurality of
図20は、複数のパワー段トランジスタ13に入力される差動信号を生成する回路、及び前段増幅回路40の構成要素の平面視における位置関係を示す図である。差動信号を生成する回路及び前段増幅回路40は、半導体チップ10(図2)に設けられている。
FIG. 20 is a diagram showing the positional relationship of the components of the
凸多角形30の内部に、前段増幅回路40が配置されている。前段増幅回路40は、第6実施例による電力増幅モジュール(図16)の前段増幅回路40と同様に、相互に並列に接続された2つの前段トランジスタ42で構成される。前段トランジスタ42のベースに接続されたベース配線44が、コンデンサ48を介して信号入力配線47に接続されている。信号入力配線47は、信号入力バンプ49に接続されている。信号入力バンプ49から信号入力配線47、コンデンサ48、ベース配線44を介して前段トランジスタ42のベースに、高周波の入力信号Pinが入力される。
The front
前段トランジスタ42のコレクタ(信号出力ポート)に接続されたコレクタ配線43に、第2トランスフォーマ140の1次コイル141の一端が接続されている。1次コイル141の他端は接地されている。1次コイル141は、前段トランジスタ42を取り囲んでおり、前段トランジスタ42の周囲を2周している。図20において、1次コイル141、コレクタ配線43、信号入力配線47に、相対的に淡いハッチングを付している。
One end of the
2本のトランジスタ列12の第1ブロック12A、第2ブロック12Bに対応して、それぞれ段間信号配線35が配置されている。同一のトランジスタ列12の第1ブロック12A及び第2ブロック12Bに対応する2本の段間信号配線35が、MIM構造のコンデンサ69によって接続されている。
一方のトランジスタ列12の第2ブロック12Bに対応する段間信号配線35と、他方のトランジスタ列12の第1ブロック12Aに対応する段間信号配線35とを、第2トランスフォーマ140の2次コイル142が接続する。2本の2次コイル142の間に前段増幅回路40が配置される。2本の2次コイル142の長さはほぼ等しく、各々の長さ方向のほぼ中央において接地されている。ここで、「ほぼ等しく」、及び「ほぼ中央」とは、後に図21を参照して説明するように、パワー段増幅回路45の差動動作に支障がない程度の長さ及び位置のばらつきを許容することを意味する。2次コイル142の一部分は、1次コイル141に沿うように配置されており、1次コイル141と2次コイル142とが第2トランスフォーマ140を構成している。第2トランスフォーマ140の2次コイル142のうち1次コイル141に沿う部分は、1次コイル141の1周目の部分と2周目の部分との間に配置されている。
The
2次コイル142と段間信号配線35との接続箇所は、段間信号配線35の長さ方向に関して、トランジスタ列12の長さ方向の中心側に偏った位置に配置されている。すなわち、2次コイル142と段間信号配線35との接続箇所は、2本の2次コイル142の各々の巻き数が多くなる方向に偏っている。2次コイル142は、段間信号配線35、コンデンサ36、ベース配線15を介して、パワー段トランジスタ13のベース(信号入力ポート)に接続されている。なお、図20では、前段トランジスタ42に電源を供給する回路の記載が省略されている
The connection points between the
図21は、第8実施例による電力増幅モジュールの等価回路図である。前段増幅回路40の信号出力ポートと、パワー段増幅回路45の信号入力ポートとが、第2トランスフォーマ140を介して接続されている。前段増幅回路40の信号出力ポートとグランドとの間に1次コイル141が接続されている。1次コイル141に、2本の2次コイル142が結合している。
FIG. 21 is an equivalent circuit diagram of the power amplification module according to the eighth embodiment. The signal output port of the
2次コイル142は、それぞれ一方のトランジスタ列12の第1ブロック12Aの信号入力ポートと、他方のトランジスタ列12の第2ブロック12Bの信号入力ポートとを接続する。2次コイル142の各々は、長さ方向の中央において接地されている。第2トランスフォーマ140により、第1ブロック12Aのパワー段増幅回路45と、第2ブロック12Bのパワー段増幅回路45とに、相互に逆相の高周波信号が入力される。また、2つの第1ブロック12Aのパワー段増幅回路45には、同相の高周波信号が入力され、2つの第2ブロック12Bのパワー段増幅回路45にも、同相の高周波信号が入力される。
The
第2トランスフォーマ140は、第1実施例による電力増幅モジュール(図5)の第2インピーダンス変換回路50と同様に、前段増幅回路40の出力インピーダンスをパワー段増幅回路45の入力インピーダンスに整合させる機能を持つ。例えば、ほぼ2巻きの1次コイル141と、ほぼ1/2巻きの2次コイル142との巻き数比は、約4:1である。1次コイル141と、2次コイル142との巻き数の比に応じて、前段増幅回路40の出力インピーダンスが約1/16倍に変換される。さらに、パワー段増幅回路45が差動動作になることにより、さらに出力インピーダンスが1/4倍に変換される。結果として、前段増幅回路40の出力インピーダンスが約1/64倍に変換される。
The
さらに、第2トランスフォーマ140は、前段増幅回路40から出力された高周波信号を差動信号に変換して、パワー段増幅回路45に入力させる機能を持つ。1つの前段増幅回路40と、1つの第2トランスフォーマ140とが、2列のトランジスタ列12で共用されている。パワー段増幅回路45の信号入力ポート及び信号出力ポートに接続されたコンデンサ68、69は、高周波動作の安定化を図るために設けられている。
Further, the
一方のトランジスタ列12の第1ブロック12Aの信号出力ポートと、他方のトランジスタ列12の第2ブロック12Bの信号出力ポートとが、第1トランスフォーマ130の1次コイル131で接続されている。1次コイル131が、第1トランスフォーマ130の2次コイル132に結合している。1次コイル131の長さ方向の中央の位置に、電源電圧Vcc1が印加される。1次コイル131は、長さ方向の中央において交流的には接地される。
The signal output port of the
第1トランスフォーマ130は、パワー段増幅回路45の出力インピーダンスを高インピーダンスに変換する機能を持つとともに、複数のパワー段増幅回路45から出力された高周波信号の電力を合成する機能を持つ。第1トランスフォーマ130の2次コイル132に誘起された高周波信号が、第1補助インピーダンス変換回路135を経由して信号出力端子110から出力される。第1トランスフォーマ130及び第1補助インピーダンス変換回路135が、第1実施例による電力増幅モジュール(図5)の第1インピーダンス変換回路120と同様の機能を持つ。これにより、電力増幅モジュールの出力インピーダンスを、信号出力端子110に接続されるアンテナ等の負荷の入力インピーダンスに整合させることができる。なお、第1トランスフォーマ130のみで十分なインピーダンス整合が取れる場合には、第1補助インピーダンス変換回路135は不要である。
The
次に、第8実施例の優れた効果について説明する。
一方のトランジスタ列12の第1ブロック12Aに属する複数のパワー段トランジスタ13と、他方のトランジスタ列12の第2ブロック12Bに属する複数のパワー段トランジスタ13とが同一のグループ70に属するように、複数のパワー段トランジスタ13が2つのグループ70にグループ分けされている。このとき、第1トランスフォーマ130の2本の1次コイル131は、2つのグループ70のそれぞれに対応して配置された個別リアクタンス素子と考えることができる。複数のパワー段トランジスタ13のグループ70ごとに、第1トランスフォーマ130の個別リアクタンス素子が配置されるため、複数のパワー段トランジスタ13のすべてに1つのリアクタンス素子を接続する場合と比べて、個別リアクタンス素子をパワー段トランジスタ13の信号出力ポートに近付けて配置することが可能である。
Next, the excellent effect of the eighth embodiment will be described.
A plurality of
例えば、第8実施例では、4個の第1ランド101が、それぞれ2列のトランジスタ列12の第1ブロック12A及び第2ブロック12Bに対応して配置されており、第1ランド101のそれぞれが、第1トランスフォーマ130の1次コイル131に接続される。このため、トランジスタ列12の配置に依存することなく、パワー段トランジスタ13の信号出力ポートから第1トランスフォーマ130の入力端までの信号経路長を短くすることができる。このため、第1実施例の場合と同様に、複数のパワー段トランジスタ13の信号出力ポートから信号出力端子110までの信号経路で発生する損失を抑制し、高出力化を図ることが可能である。
For example, in the eighth embodiment, four
また、第8実施例では、第2トランスフォーマ140の1次コイル141と2次コイル142との巻き数比を変化させることにより、インピーダンス変換比を変化させることができる。これにより、前段増幅回路40とパワー段増幅回路45との段間のインピーダンス整合を、より理想の状態に近づけることが可能になる。その結果、電力増幅モジュールのゲインを高めることが可能になる。さらに、第8実施例においても第1実施例(図1から図5までの図面)と同様に、複数のパワー段トランジスタ13の信号出力ポートから信号出力端子110までの信号経路で発生する損失を抑制し、高出力化を図ることが可能である。さらに、複数のパワー段トランジスタ13の間の動作のばらつきが小さくなるという優れた効果、寄生抵抗及び寄生インダクタンスの低減に有利であるという優れた効果、放熱効果を高めることができるという優れた効果が得られる。
Further, in the eighth embodiment, the impedance conversion ratio can be changed by changing the turns ratio between the
次に、図22を参照して、第2トランスフォーマ140の1次コイル141と2次コイル142との巻き数比が第8実施例の場合と異なる変形例について説明する。
Next, with reference to FIG. 22, a modified example in which the turns ratio between the
図22は、本変形例による電力増幅モジュールの複数のパワー段トランジスタ13に入力される差動信号を生成する回路、及び前段増幅回路40の構成要素の平面視における位置関係を示す図である。図22では、コンデンサ69(図20)の記載を省略している。
FIG. 22 is a diagram showing a circuit for generating differential signals input to a plurality of
第8実施例では、2次コイル142の各々が、相互に異なるトランジスタ列12の第1ブロック12Aの信号入力ポートと第2ブロック12Bの信号入力ポートとを接続している。これに対して本変形例では、2次コイル142の各々が、同一のトランジスタ列12の第1ブロック12Aの信号入力ポートと第2ブロック12Bの信号入力ポートとを接続している。2次コイル142の接続構成の違いにより、本変形例では、2次コイル142の各々が前段増幅回路40の周囲をほぼ1周している。2次コイル142の各々は、第8実施例の場合と同様に、長さ方向の中央において接地されている。
In the eighth embodiment, each of the
また、第8実施例では、第2インピーダンス変換回路50の1次コイル141の巻き数が約2巻きであるが、本変形例では1巻きである。このため、本変形例では第2トランスフォーマ140の1次コイル141と2次コイル142との巻き数比は約1:1である。従って、巻き数比に応じたインピーダンス変換は行われない。パワー段増幅回路45が差動動作することによって、前段増幅回路40の出力インピーダンスが1/4倍に変換される。このため、全体として、前段増幅回路40の出力インピーダンスが1/4倍に変換されることになる。
Further, in the eighth embodiment, the number of turns of the
第8実施例、または本変形例のように、必要とされるインピーダンス変換比に応じて、第2トランスフォーマ140の1次コイル141と2次コイル142との巻き数比を設定すればよい。
As in the eighth embodiment or the present modification, the turns ratio between the
次に、図23Aから図23Dまでの図面を参照して、1次コイル131の第1部分131A(図19A)の形状に基づく優れた効果について説明する。
Next, the excellent effect based on the shape of the
図23Aは、第8実施例による電力増幅モジュールの1次コイル131の平面視における形状を示す図である。平面視において、2本のトランジスタ列12、4個の第1バンプ21、及び4個の第1ランド101が配置された領域が、2本の1次コイル131で取り囲まれている。2本の1次コイル131の各々は、平面視において凸多角形30を挟んで対向する2つの第1ランド101同士を接続している。
FIG. 23A is a diagram showing the shape of the
1次コイル131の第1部分131Aは、その一端において第1ランド101に接続されており、トランジスタ列12から遠ざかる方向(凸多角形30の外側に向かう方向)に延びている。第2部分131Bが、第1部分131Aの先端から、トランジスタ列12の長さ方向と平行な方向(凸多角形30の周方向)の片側に向かって延びている。
The
図19Aを参照して説明したように、第1部分131Aの平面視における形状は台形である。第1部分131Aは、台形の下底において第1ランド101に接続されており、上底において第2部分131Bに接続されている。下底が上底より長い。台形の2本の脚のうちトランジスタ列12の中央側に位置する脚と下底とは直交する。すなわち、第1部分131Aは、第1ランド101から第1部分131Aの先端に向かって、第2部分131Bの長さが長くなる方向に偏在する。
As described with reference to FIG. 19A, the shape of the
図23B、図23C、及び図23Dは、それぞれ比較例による第1部分131Aの平面視における形状を示す図である。図23Bに示した比較例では、第1部分131Aが第8実施例による第1部分131Aと比べて、長さ方向の全域で細くなっている。このため、第1部分131Aの寄生抵抗及び寄生インダクタンスが大きくなる。
23B, 23C, and 23D are diagrams showing the shapes of the
図23Cに示した比較例では、図23Bに示した比較例の場合に比べて第1部分13Aが短くなっている。この場合には、第1部分131A自体の寄生抵抗や寄生インダクタンスは低減されるが、第1ランド101と第2部分131Bの端部とが近づくことになる。その結果、両者の間の磁気結合が大きくなる。第2部分131Bのうち第1ランド101と磁気結合した部分が第1トランスフォーマ130の1次コイルとして機能しなくなり、第1トランスフォーマ130の性能が低下してしまう。
In the comparative example shown in FIG. 23C, the first portion 13A is shorter than in the case of the comparative example shown in FIG. 23B. In this case, the parasitic resistance and the parasitic inductance of the
図23Dに示した比較例では、図23Bに示した比較例の場合と比べて第1部分131Aが太くなっている。この場合、第2部分131Bのうち第1部分131Aに接続されている部分が第1トランスフォーマ130の1次コイルとして機能しなくなり、第1トランスフォーマ130の性能が低下してしまう。
In the comparative example shown in FIG. 23D, the
第8実施例では、図23Bの比較例と比べて、第1部分131Aの平均の幅が広い。このため、第1部分131Aの寄生抵抗や寄生インダクタンス増大を抑制することができる。また、第8実施例では、図23Cの比較例と比べて、第2部分131Bの端部を第1ランド101から遠ざけている。このため、第1ランド101と第2部分131Bとの間の磁気結合の増大が抑制される。また、第8実施例では、第1部分131Aの平面視における形状に相当する台形の上底が下底より短い。このため、第2部分131Bのうち第1トランスフォーマ130の1次コイルとして機能しなくなる部分の拡大が抑制される。第8実施例では、これらの効果により電力増幅モジュールの出力の低下を抑制することができる。
In the eighth embodiment, the average width of the
1次コイル131の第1部分131Aの平面視における形状は、台形に限られない。例えば、第1部分131Aの幅が、第1ランド101から第1部分131Aの先端に向かって狭くなる形状とすることが好ましい。ここで、第1部分131Aの幅方向を、その第1部分131Aに対応するトランジスタ列12の長さ方向に平行な方向と定義する。また、トランジスタ列12の長さ方向に直交する方向を基準として、第1部分131Aの幅方向の中心点を連ねる線133を、第2部分131Bが長くなる向きに傾斜させることが好ましい。
The shape of the
[第9実施例]
次に、図24、図25、及び図26参照して、第9実施例による電力増幅モジュールについて説明する。以下、第8実施例による電力増幅モジュール(図19A、図20、図21)と共通の構成については説明を省略する。
[9th Example]
Next, the power amplification module according to the ninth embodiment will be described with reference to FIGS. 24, 25, and 26. Hereinafter, the description of the configuration common to the power amplification module (FIGS. 19A, 20 and 21) according to the eighth embodiment will be omitted.
図24は、第9実施例による電力増幅モジュールのパワー段増幅回路及び出力インピーダンス変換回路の複数の構成要素の平面視における位置関係を示す図である。図24において、図19Aと同様に、半導体チップ10(図2)に設けられている導体膜に相対的に濃いハッチングを付し、回路ボード100(図2)に設けられている導体膜に相対的に淡いハッチングを付している。 FIG. 24 is a diagram showing a positional relationship in a plan view of a plurality of components of the power stage amplifier circuit and the output impedance conversion circuit of the power amplification module according to the ninth embodiment. In FIG. 24, similarly to FIG. 19A, the conductor film provided on the semiconductor chip 10 (FIG. 2) is provided with relatively dark hatching, and is relative to the conductor film provided on the circuit board 100 (FIG. 2). It has a light hatching.
第8実施例(図19A)では2列のトランジスタ列12が配置されているが、第9実施例では、正方形である凸多角形30の4本の辺に沿って、それぞれトランジスタ列12が配置されている。トランジスタ列12の各々は、第8実施例の場合と同様に、トランジスタ列12の長さ方向の中央で第1ブロック12Aと第2ブロック12Bとに区分されている。平面視において凸多角形30の周方向に第1ブロック12Aと第2ブロック12Bとが交互に配置されている。
In the eighth embodiment (FIG. 19A), two rows of
第8実施例(図19A)の場合と同様に、半導体チップ10(図2)上のコレクタ配線14、第1バンプ21、段間信号配線35、及び回路ボード100(図2)上の第1ランド101が、トランジスタ列12の第1ブロック12A及び第2ブロック12Bのそれぞれに対応して配置されている。同一のトランジスタ列12の第1ブロック12Aに対応するコレクタ配線14と第2ブロック12Bに対応するコレクタ配線14とを、MIM構造のコンデンサ68が接続している。コンデンサ68は、高周波動作の安定化のために設けられている。
Similar to the case of the eighth embodiment (FIG. 19A), the
凸多角形30の周方向に隣り合い、異なるトランジスタ列12に属する第1ブロック12Aと第2ブロック12Bとにそれぞれ対応する第1ランド101が、第1トランスフォーマ130の1次コイル131によって接続されている。1次コイル131の各々は、第8実施例(図19A)の場合と同様に、2つの第1部分131Aと、2つの第1部分131Aを接続する第2部分131Bとで構成されている。4本の1次コイル131の長さは同一であり、長さ方向の中央において第1電源配線106に接続されている。
The
第8実施例では、1次コイル131(図19A)の各々が、凸多角形30の周囲をほぼ半周しているが、第9実施例では、1次コイル131の各々が、凸多角形30の周囲をほぼ1/4周している。1次コイル131が、4本で凸多角形30の周囲をほぼ一周する。
In the eighth embodiment, each of the primary coils 131 (FIG. 19A) makes a substantially half circumference around the
第8実施例では、第1トランスフォーマ130の2次コイル132(図19A)が凸多角形30の周囲をほぼ2周しているが、第9実施例では、第1トランスフォーマ130の2次コイル132が凸多角形30の周囲をほぼ1周している。
In the eighth embodiment, the secondary coil 132 (FIG. 19A) of the
第1ブロック12Aの信号入力ポートに、高周波の入力信号Pin+が入力される。第2ブロック12Bの信号入力ポートに、入力信号Pin+とは逆相の入力信号Pin−が入力される。
A high-frequency input signal Pin + is input to the signal input port of the
図25は、複数のパワー段トランジスタ13に入力される差動信号を生成する回路、及び前段増幅回路40の構成要素の平面視における位置関係を示す図である。差動信号を生成する回路及び前段増幅回路40は、半導体チップ10(図2)に設けられている。前段増幅回路40が、平面視において凸多角形30の内部に配置されている。
FIG. 25 is a diagram showing the positional relationship in a plan view of the circuit that generates the differential signals input to the plurality of
凸多角形30の周方向に隣り合い、異なるトランジスタ列12に属する第1ブロック12Aの信号入力ポートと第2ブロック12Bの信号入力ポートとが、2次コイル142によって接続されている。第8実施例では、2本の2次コイル142(図20)の各々が、前段増幅回路40の周囲を約半周しているが、第9実施例では、4本の2次コイル142の各々が、前段増幅回路40の周囲を約1/4周している。4本の2次コイル142の長さは等しく、長さ方向の中央において接地されている。
The signal input port of the
同一のトランジスタ列12の第1ブロック12A及び第2ブロック12Bにそれぞれ対応する段間信号配線35が、MIM構造のコンデンサ69によって接続されている。コンデンサ69は、高周波動作を安定化させる機能を持つ。
The
第8実施例では、前段増幅回路40(図20)が2個の前段トランジスタ42で構成されているが、第9実施例では、前段増幅回路40が、相互に並列に接続された4個の前段トランジスタ42で構成されている。4個の前段トランジスタ42のベースに、信号入力配線47がコンデンサ48を介して接続されている。前段トランジスタ42のコレクタ(信号出力ポート)に接続された第2トランスフォーマ140の1次コイル141が、前段増幅回路40の周囲を2周している。図25において、1次コイル141及び信号入力配線47に、相対的に淡いハッチングを付している。
In the eighth embodiment, the front-stage amplifier circuit 40 (FIG. 20) is composed of two front-
図26は、第9実施例による電力増幅モジュールの等価回路図である。1次コイル141と4本の2次コイル142とで、第2トランスフォーマ140が構成される。第2トランスフォーマ140は、前段増幅回路40の出力インピーダンスを変換し、パワー段増幅回路45の入力インピーダンスに整合させるインピーダンス整合回路の機能を持つ。さらに、第2トランスフォーマ140は、第1ブロック12Aに対応するパワー段増幅回路45と、第2ブロック12Bに対応するパワー段増幅回路45とに、相互に逆相の高周波信号を供給する差動信号発生回路として機能する。
FIG. 26 is an equivalent circuit diagram of the power amplification module according to the ninth embodiment. A
第9実施例においては、第2トランスフォーマ140のほぼ2巻きの1次コイル141と、各々が約1/4巻きの2次コイル142との巻き数比は、約8:1である。この巻き数の比により、前段増幅回路40の出力インピーダンスが約1/64倍に変換される。さらに、パワー段増幅回路45が差動動作になることにより、出力インピーダンスがさらに1/4倍に変換される。結果として、前段増幅回路40の出力インピーダンスが約1/256倍に変換される。
In the ninth embodiment, the turns ratio of the
4本の1次コイル131と2次コイル132とで第1トランスフォーマ130が構成される。第1トランスフォーマ130及び第1補助インピーダンス変換回路135が、パワー段増幅回路45の出力インピーダンスを高インピーダンスに変換するインピーダンス変換回路として機能する。これにより、パワー段増幅回路45の出力インピーダンスを、アンテナ等の負荷の入力インピーダンスに整合させることができる。なお、第1トランスフォーマ130のみで十分なインピーダンス整合を図ることができる場合には、第1補助インピーダンス変換回路135は省略してもよい。さらに、第1トランスフォーマ130は、8個のパワー段増幅回路45から出力された高周波信号の電力を合成する機能を持つ。
The
第9実施例においても、第8実施例の場合と同様に、複数のグループにグループ分けされた複数のパワー段トランジスタ13のグループごとに、第1トランスフォーマ130の1次コイル131が配置されている。1次コイル131を、複数のグループのそれぞれに対応して配置された第1トランスフォーマ130の個別リアクタンス素子と考えることができる。
In the ninth embodiment as well, as in the case of the eighth embodiment, the
次に、第9実施例の優れた効果について説明する。
第9実施例においても、第8実施例(図19A、図20、図21)の場合と同様に、複数のパワー段トランジスタ13の信号出力ポートから信号出力端子110までの信号経路で発生する損失を抑制し、高出力化を図ることが可能である。さらに、第9実施例では、トランジスタ列12が4列配置されているため、第8実施例の場合と比べてパワー段トランジスタ13の数を増やし、より高出力化を図ることが可能である。
Next, the excellent effect of the ninth embodiment will be described.
In the ninth embodiment as well, as in the case of the eighth embodiment (FIGS. 19A, 20 and 21), the loss generated in the signal path from the signal output port of the plurality of
また、第9実施例では、第2トランスフォーマ140の1次コイル141と2次コイル142との巻き数比を変化させることにより、インピーダンス変換比を変化させることができる。これにより、前段増幅回路40とパワー段増幅回路45との段間のインピーダンス整合を、より理想の状態に近づけることが可能になる。その結果、電力増幅モジュールのゲインを高めることが可能になる。
Further, in the ninth embodiment, the impedance conversion ratio can be changed by changing the turns ratio between the
次に、図27及び図28を参照して、第2トランスフォーマ140の1次コイル141と2次コイル142との巻き数比が第9実施例の場合と異なる変形例について説明する。図27及び図28において、1次コイル141に相対的に淡いハッチングを付し、2次コイル142に相対的に濃いハッチングを付している。
Next, with reference to FIGS. 27 and 28, a modified example in which the turns ratio between the
図27は、第2トランスフォーマ140の巻き数比を約2:1にした変形例による電力増幅モジュールの第2トランスフォーマ140の複数のパワー段トランジスタ13、第2トランスフォーマ140、及び前段増幅回路40の構成要素の平面視における位置関係を示す図である。
FIG. 27 shows the configuration of the plurality of
第9実施例では、凸多角形30の周方向に隣り合い、異なるトランジスタ列12に属する第1ブロック12Aの信号入力ポートと第2ブロック12Bの信号入力ポートとが、2次コイル142で接続されている。これに対して本変形例では、凸多角形30の相互に対向する辺に沿う2本のトランジスタ列12のうち一方のトランジスタ列12の第1ブロック12Aの信号入力ポートと他方のトランジスタ列12の第2ブロック12Bの信号入力ポートとが、2次コイル142によって接続されている。第2トランスフォーマ140の1次コイル141は、前段増幅回路40の周囲を1周している。
In the ninth embodiment, the signal input port of the
本変形例では、第2トランスフォーマ140の巻き数比は約2:1になる。この巻き数の比により、前段増幅回路40の出力インピーダンスが約1/4倍に変換される。さらに、パワー段増幅回路45が差動動作になることにより、出力インピーダンスがさらに1/4倍に変換される。結果として、前段増幅回路40の出力インピーダンスが約1/16倍に変換される。
In this modification, the turns ratio of the
図28は、第2トランスフォーマ140の巻き数比を約4:3にした変形例による電力増幅モジュールの第2トランスフォーマ140の複数のパワー段トランジスタ13、第2トランスフォーマ140、及び前段増幅回路40の構成要素の平面視における位置関係を示す図である。
FIG. 28 shows the configuration of the plurality of
凸多角形30の周方向に隣り合い、異なるトランジスタ列12に属する第1ブロック12Aの信号入力端と第2ブロック12Bの信号入力端とが、2次コイル142によって接続されている点では、本変形例と第9実施例とで共通である。ただし、第9実施例では、2次コイル142の各々が前段増幅回路40の周囲を約1/4周しているのに対して、本変形例では、2次コイル142の各々が前段増幅回路40の周囲を約3/4周している。
In that the signal input ends of the
第2トランスフォーマ140の1次コイル141は、前段増幅回路40の周囲を1周している。なお、1次コイル141は、相互に並列に接続された2本の環状の配線で構成されているが、1次コイルの巻き数は1巻きである。1次コイル141を構成する内周側の環状の配線より内側、内周側の環状の配線と外周側の環状の配線との間、及び外周側の環状の配線より外側のいずれにも、2次コイル142が配置されている。1次コイル141を2本の環状の配線で構成したのは、2次コイル142のそれぞれと1次コイル141との結合の強さのばらつきを少なくするためである。
The
本変形例では、第2トランスフォーマ140の巻き数比は約4:3になる。この巻き数の比により、前段増幅回路40の出力インピーダンスが約9/16倍に変換される。さらに、パワー段増幅回路45が差動動作になることにより、出力インピーダンスがさらに1/4倍に変換される。結果として、前段増幅回路40の出力インピーダンスが約9/64倍に変換される。
In this modification, the turns ratio of the
図27及び図28に示した変形例のように、第2トランスフォーマ140の巻き数比を調整することにより、前段増幅回路40の出力インピーダンスのインピーダンス変換比を変化させることができる。前段増幅回路40とパワー段増幅回路45との間のインピーダンスを整合させるために必要なインピーダンス変換比に応じて、第2トランスフォーマ140の巻き数比を選択すればよい。例えば、第2トランスフォーマ140の1次コイル141の巻き数は、任意の整数から選択するとよい。
By adjusting the turns ratio of the
第8実施例(図19A、図20)のようにトランジスタ列12が2列配置されている場合には、2次コイル142の巻き数を約1/2の整数倍の値から選択するとよい。第9実施例(図24、図25)のようにトランジスタ列12が4列配置されている場合には、2次コイル142の巻き数を約1/4の整数倍の値から選択するとよい。
When the
[第2トランスフォーマの2次コイルの接続形態]
次に、図29Aから図31Fまでの図面を参照して、第8実施例、第9実施例、及びこれらの変形例による電力増幅モジュールに適用される第2トランスフォーマ140の2次コイルの接続形態について説明する。
[Connection form of the secondary coil of the second transformer]
Next, referring to the drawings from FIGS. 29A to 31F, the connection form of the secondary coil of the
図29Aから図29Dまでの図面は、トランジスタ列12が2列配置されている場合の第2トランスフォーマ140の2次コイル142の接続形態を示す模式図である。長方形である凸多角形30の相互に対向する2本の辺に沿って、それぞれトランジスタ列12が配置されている。トランジスタ列12の各々は第1ブロック12Aと第2ブロック12Bとに区分されている。トランジスタ列12の各々において第1ブロック12Aから第2ブロック12Bに向かう方向が、凸多角形30の周方向に時計周りに回転する方向と等しくなるように、第1ブロック12A及び第2ブロック12Bを定義する。図29Aから図29Dまでの図面では、複数の2次コイル142のうち1本のみを表示している。
The drawings from FIGS. 29A to 29D are schematic views showing a connection form of the
トランジスタ列12の各々の第2ブロック12Bの信号入力ポートと、凸多角形30の周方向の時計回りにトランジスタ列12の数にしてm列分移動させた位置のトランジスタ列12の第1ブロック12Aの信号入力ポートとが2次コイル142で接続されている。ここで、パラメータmは自然数である。
The signal input port of each
図29Aは、m=1の場合に相当する。この接続構成は、図20に示した第8実施例に相当する。 FIG. 29A corresponds to the case of m = 1. This connection configuration corresponds to the eighth embodiment shown in FIG.
図29Bは、m=2の場合に相当する。すなわち、同一のトランジスタ列12の第2ブロック12Bの信号入力ポートと第1ブロック12Aの信号入力オイルとが、凸多角形30の周方向に約1周する2次コイル142によって接続されている。この接続構成は、図22に示した変形例に相当する。
FIG. 29B corresponds to the case of m = 2. That is, the signal input port of the
図29Cは、m=3の場合に相当する。信号入力ポート同士が接続される第1ブロック12Aと第2ブロック12Bとの組み合わせは、m=1の場合(図29A)と同一であるが、m=3の場合には、2次コイル142が凸多角形30の周方向に約1.5周している。
FIG. 29C corresponds to the case of m = 3. The combination of the
図29Dは、m=4の場合に相当する。信号入力ポート同士が接続される第1ブロック12Aと第2ブロック12Bとの組み合わせは、m=2の場合(図29B)と同一であるが、m=4の場合には、2次コイル142が凸多角形30の周方向に約2周している。
FIG. 29D corresponds to the case of m = 4. The combination of the
図30Aから図31Fまでの図面は、トランジスタ列12が4列配置されている場合の第2トランスフォーマ140の2次コイル142の接続形態を示す模式図である。正方形である凸多角形30の4本の辺に沿って、それぞれトランジスタ列12が配置されている。トランジスタ列12の各々は第1ブロック12Aと第2ブロック12Bとの区分されている。図29Aから図29Dまでの図面に示した場合と同様に、トランジスタ列12の各々において第1ブロック12Aから第2ブロック12Bに向かう方向が、凸多角形30の周方向に時計周りに回転する方向と等しくなるように、第1ブロック12A及び第2ブロック12Bを定義する。図30Aから図31Fまでの図面では、複数の2次コイル142のうち1本のみを表示している。
The drawings from FIGS. 30A to 31F are schematic views showing a connection form of the
2次コイル142が、トランジスタ列12の各々の第2ブロック12Bの信号入力ポートと、当該トランジスタ列12を凸多角形30の周方向の時計回りまたは反時回りにトランジスタ列12の数にしてm列分移動させた位置のトランジスタ列12の第1ブロック12Aの信号入力ポートとを、2次コイル142が接続している。ここで、パラメータmは自然数である。図30A、図30C、図30E、図31A、図31C、図31Eは、時計回りの移動の例であり、それぞれm=1、m=2、m=3、m=4、m=5、m=6の場合に相当する。図30B、図30D、図30F、図31B、図31D、図31Fは、反時計回りの移動の例であり、それぞれm=1、m=2、m=3、m=4、m=5、m=6の場合に相当する。
The
パラメータmを変化させることにより、第2トランスフォーマ140の巻き数比を変化させ、その結果インピーダンス変換比を変化させることができる。第2トランスフォーマ140の2次コイル142の巻き数をm2と表記し、1次コイル141の巻き数をm1と表記する。トランジスタ列12が2列配置されている場合、2次コイルの巻き数m2を、約1/2の整数倍に設定することができ、トランジスタ列12が4列配置されている場合、2次コイルの巻き数m2を、約1/4の整数倍に設定することができる。
By changing the parameter m, the turns ratio of the
第2トランスフォーマ140の巻き数比に応じて、前段増幅回路40の出力インピーダンスが(m2/m1)2倍に変換される。さらに、パワー段トランジスタ13の差動動作によりインピーダンスが1/4倍に変換させる。このため、全体として、インピーダンス変換比は、(m2/m1)2/4倍になる。
Depending on the turns ratio of the
図29Aから図31Fまでの例において、より厳密には、第1ブロック12A及び第2ブロック12Bの信号入力ポートに接続された段間信号配線35(図20、図25、図27)への、2次コイル142の接続位置によって、2次コイル142の巻き数が変化する。好ましい巻き数に応じて、段間信号配線35への2次コイル142の接続位置を決定するとよい。
In the examples of FIGS. 29A to 31F, more strictly speaking, to the interstage signal wiring 35 (FIGS. 20, 25, 27) connected to the signal input ports of the
[第1トランスフォーマの1次コイルの接続形態]
次に、図32Aから図33Dまでの図面を参照して、第8実施例、第9実施例、及びこれらの変形例による電力増幅モジュールに適用される第1トランスフォーマ130の1次コイル131の接続形態について説明する。
[Connection form of the primary coil of the first transformer]
Next, with reference to the drawings from FIGS. 32A to 33D, the connection of the
図32A及び図32Bは、トランジスタ列12が2列配置されている場合の第1トランスフォーマ130の2次コイル142の接続形態を示す模式図である。図32A及び図32Bにおいては、複数の1次コイル131のうち1本のみを表示している。長方形である凸多角形30の相互に対向する2本の辺に沿って、それぞれトランジスタ列12が配置されている。トランジスタ列12の各々は、図29Aから図29Dまでの図面の場合と同様に、第1ブロック12Aと第2ブロック12Bとに区分されている。
32A and 32B are schematic views showing a connection form of the
図33Aから図33Dまでの図面は、トランジスタ列12が4列配置されている場合の第1トランスフォーマ130の2次コイル142の接続形態を示す模式図である。図33Aから図33Dまでの図面においては、複数の1次コイル131のうち1本のみを表示している。正方形である凸多角形30の4本の辺に沿って、それぞれトランジスタ列12が配置されている。トランジスタ列12の各々は、図30Aから図31Fまでの図面の場合と同様に、第1ブロック12Aと第2ブロック12Bとに区分されている。
The drawings from FIGS. 33A to 33D are schematic views showing a connection form of the
図32Aから図33Dまでの図面に示すように、複数のトランジスタ列12の各々の第2ブロック12Bに対応する第1ランド101と、そのトランジスタ列12を凸多角形30の周方向の時計回りにトランジスタ列12の数にしてn列分移動させた位置のトランジスタ列12の第1ブロック12Aに対応する第1ランド101とを、1次コイル131が接続する。ここで、パラメータnは自然数である。図32A及び図32Bに示した接続形態は、それぞれn=1、n=2の場合に相当する。図33A、図33B、図33C、及び図33Dに示した接続形態は、それぞれn=1、n=2、n=3、n=4の場合に相当する。
As shown in the drawings from FIGS. 32A to 33D, the
パラメータnを変化させることにより、第1トランスフォーマ130の巻き数比を変化させることができる。その結果、第1トランスフォーマ130のインピーダンス変換比を変化させることができる。
By changing the parameter n, the turns ratio of the
[第10実施例]
次に、図34及び図35を参照して第10実施例による電力増幅モジュールについて説明する。以下、第8実施例による電力増幅モジュール(図19A、図20、図21)と共通の構成については説明を省略する。
[10th Example]
Next, the power amplification module according to the tenth embodiment will be described with reference to FIGS. 34 and 35. Hereinafter, the description of the configuration common to the power amplification module (FIGS. 19A, 20 and 21) according to the eighth embodiment will be omitted.
図34は、第10実施例による電力増幅モジュールのパワー段増幅回路及び出力インピーダンス変換回路の複数の構成要素の平面視における位置関係を示す図である。第8実施例に対応する図19Aでは、パワー段トランジスタ13のエミッタ(接地ポート)に接続される回路ボード100(図2)上の導体膜は表示していないが、図34においては、エミッタに接続される導体膜108を表示している。図34において、回路ボード100(図2)上の導体膜のうち、パワー段トランジスタ13のコレクタ(信号出力ポート)に接続された導体膜及び第1トランスフォーマ130の2次コイル132に相対的に淡いハッチングを付し、エミッタに接続された導体膜に相対的に濃いハッチングを付している。
FIG. 34 is a diagram showing a positional relationship in a plan view of a plurality of components of the power stage amplifier circuit and the output impedance conversion circuit of the power amplification module according to the tenth embodiment. In FIG. 19A corresponding to the eighth embodiment, the conductor film on the circuit board 100 (FIG. 2) connected to the emitter (grounded port) of the
パワー段トランジスタ13のエミッタが、第2バンプ22を介して、回路ボード100(図2)上の第2ランド102に接続されている。第2ランド102は、トランジスタ列12ごとに配置されている。2つの第2ランド102を一部に含む導体膜108が、平面視において第2トランスフォーマ140を取り囲んでいる。
The emitter of the
図35は第10実施例による電力増幅モジュールの断面図である。半導体チップ10の基板11の、回路ボード100に対向する面に、コレクタパッド27、エミッタパッド28、及び第2トランスフォーマ140が配置されている。第2トランスフォーマ140は、1次コイル141及び2次コイル142で構成される。
FIG. 35 is a cross-sectional view of the power amplification module according to the tenth embodiment. The
回路ボード100の、半導体チップ10が実装されている面に、第1ランド101、第2ランド102、及び第1トランスフォーマ130が配置されている。第2ランド102は、環状の導体膜108(図34)の一部を構成している。コレクタパッド27が、第1バンプ21を介して第1ランド101に接続されており、エミッタパッド28が、第2バンプ22を介して第2ランド102に接続されている。第1トランスフォーマ130は、1次コイル131及び2次コイル132で構成されている。第2ランド102は、回路ボード100に設けられているグランドパターン105に接続されている。
The
次に、第10実施例の優れた効果について説明する。第1トランスフォーマ130に流れる高周波電流によって高周波磁場が発生する。この高周波磁場が第2トランスフォーマ140の1次コイル141及び2次コイル142と鎖交すると、第2トランスフォーマ140の1次コイル141及び2次コイル142に高周波電流が誘起される。この高周波電流がパワー段増幅回路45にフィードバックされると、パワー段増幅回路45の動作が不安定になる。
Next, the excellent effect of the tenth embodiment will be described. A high-frequency magnetic field is generated by the high-frequency current flowing through the
第10実施例においては、第1トランスフォーマ130に高周波電流が流れると、環状の導体膜108に高周波電流が誘起される。導体膜108に誘起された高周波電流による磁場が、第1トランスフォーマ130を流れる高周波電流によって発生した磁場を打ち消す。その結果、第2トランスフォーマ140への影響を軽減することができる。これにより、パワー段増幅回路45の動作が不安定になる現象が発生しにくくなるという優れた効果が得られる。
In the tenth embodiment, when a high-frequency current flows through the
次に、図36を参照して第10実施例の変形例による電力増幅モジュールについて説明する。 Next, the power amplification module according to the modified example of the tenth embodiment will be described with reference to FIG. 36.
図36は、第10実施例の変形例による電力増幅モジュールのパワー段増幅回路及び出力インピーダンス変換回路の複数の構成要素の平面視における位置関係を示す図である。第10実施例では、導体膜108が、平面視において第2トランスフォーマ140を取り囲む環状の形状を有している。これに対して図36に示した変形例では、平面視において導体膜108が第2トランスフォーマ140を包含している。
FIG. 36 is a diagram showing the positional relationship in a plan view of a plurality of components of the power stage amplifier circuit and the output impedance conversion circuit of the power amplification module according to the modified example of the tenth embodiment. In the tenth embodiment, the
本変形例では、第10実施例の場合と比べて、第1トランスフォーマ130に流れる高周波電流に起因する高周波磁場の影響が、第2トランスフォーマ140に及びにくくなるという効果を高めることができる。
In this modification, as compared with the case of the tenth embodiment, it is possible to enhance the effect that the influence of the high frequency magnetic field caused by the high frequency current flowing through the
次に、第10実施例の他の変形例について説明する。第10実施例では、導体膜108を回路ボード100の最上層(実装面から数えて1層目)に配置しているが、実装面から数えて2層目に配置してもよい。
Next, another modification of the tenth embodiment will be described. In the tenth embodiment, the
[第11実施例]
次に、図37及び図38を参照して、第11実施例による電力増幅モジュールについて説明する。以下、第8実施例による電力増幅モジュール(図19A、図20、図21)と共通の構成については説明を省略する。
[11th Example]
Next, the power amplification module according to the eleventh embodiment will be described with reference to FIGS. 37 and 38. Hereinafter, the description of the configuration common to the power amplification module (FIGS. 19A, 20 and 21) according to the eighth embodiment will be omitted.
図37は、第11実施例による電力増幅モジュールの複数のパワー段トランジスタ13に入力される差動信号を生成する回路、及び前段増幅回路40の構成要素の平面視における位置関係を示す図である。第8実施例では、前段増幅回路40(図20)の信号出力ポートに接続されたコレクタ配線43が、第2トランスフォーマ140の1次コイル141に直接接続されている。これに対して図37に示した変形例では、コレクタ配線43と第2トランスフォーマ140の1次コイル141との間に、第2補助インピーダンス変換回路59が挿入されている。
FIG. 37 is a diagram showing a circuit for generating differential signals input to a plurality of
第2補助インピーダンス変換回路59は、インダクタ57とMIM構造のコンデンサ58とを含む。インダクタ57の一端がコレクタ配線43に接続され、他端が回路ボード100(図2)の第2電源配線107に接続されている。コンデンサ58は、コレクタ配線43と1次コイル141との間に直列に挿入されている。
The second auxiliary
図38は、第11実施例による電力増幅モジュールの等価回路図である。前段増幅回路40の信号出力ポートと第2トランスフォーマ140の1次コイル141との間に、第2補助インピーダンス変換回路59が挿入されている。その他の構成は、第8実施例による電力増幅モジュールの等価回路図(図21)と同一である。
FIG. 38 is an equivalent circuit diagram of the power amplification module according to the eleventh embodiment. A second auxiliary
次に、第11実施例の優れた効果について説明する。
第8実施例による電力増幅モジュール(図21)では、前段増幅回路40の出力インピーダンスの変換比は、第2トランスフォーマ140の巻き数比によって決まるため、連続的に変化させることが困難である。第11実施例では、第2補助インピーダンス変換回路59を設けることにより、インピーダンス変換比の微調整を行うことが可能である。これにより、前段増幅回路40とパワー段増幅回路45との間のインピーダンスをより正確に整合させることができる。その結果、電力増幅モジュールの利得がより大きくなるという優れた効果が得られる。
Next, the excellent effect of the eleventh embodiment will be described.
In the power amplification module (FIG. 21) according to the eighth embodiment, since the conversion ratio of the output impedance of the
上述の各実施例は例示であり、異なる実施例で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることは言うまでもない。複数の実施例の同様の構成による同様の作用効果については実施例ごとには逐次言及しない。さらに、本発明は上述の実施例に制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。 It goes without saying that each of the above embodiments is exemplary and the configurations shown in different examples can be partially replaced or combined. Similar effects and effects due to the same configuration of a plurality of examples will not be mentioned sequentially for each example. Furthermore, the present invention is not limited to the above-mentioned examples. For example, it will be obvious to those skilled in the art that various changes, improvements, combinations, etc. are possible.
10 半導体チップ
11 基板
12 トランジスタ列
12A 第1ブロック
12B 第2ブロック
13 パワー段トランジスタ
14 コレクタ配線
15 ベース配線(信号入力端)
16 エミッタ層
16M エミッタメサ
17 ベース層
18 コレクタ層
19 サブコレクタ層
20 コレクタメサ
21 第1バンプ(コレクタバンプ)
22 第2バンプ(エミッタバンプ)
23 電源用バンプ
24、25 コンデンサ
25A 下部電極
25B 上部電極
26A、26B バンプ
27 コレクタパッド
28 エミッタパッド
30 凸多角形
31 コレクタ電極
32 ベース電極
33 エミッタ電極
34 エミッタ配線
35 段間信号配線
36 コンデンサ
37 ベースバラスト抵抗素子
38 バイアス配線
40 前段増幅回路
42 前段トランジスタ
43 コレクタ配線
44 ベース配線
45 パワー段増幅回路
46 抵抗素子
47 信号入力配線
48 コンデンサ
49 信号入力バンプ
50 第2インピーダンス変換回路
51 インダクタ
52 コンデンサ
53 電源用バンプ
57 インダクタ
58 コンデンサ
59 第2補助インピーダンス変換回路
68、69 コンデンサ
70 パワー段トランジスタのグループ
100 回路ボード
101 第1ランド
102 第2ランド
103、104 出力配線
104J 合流箇所
105 グランドパターン
106 第1電源配線
107 第2電源配線
108 第1導体膜
110 信号出力端子
112 出力配線
112J 合流箇所
120 第1インピーダンス変換回路
121 チップコンデンサ
122、123 インダクタ
124 チップコンデンサ
125 接地ランド
126、127 インダクタ
128 中間点
129 出力側中間点
130 第1トランスフォーマ
131 1次コイル
131A 1次コイルの第1部分
131B 1次コイルの第2部分
132 2次コイル
133 第1部分の幅の中心点を連ねる線
135 第1補助インピーダンス変換回路
140 第2トランスフォーマ
141 1次コイル
142 2次コイル
10
16
22 Second bump (emitter bump)
23
エミッタ層16の上に、平面視においてエミッタメサ16Mを三方から囲むようにベース電極32が配置されている。ベース電極32は、エミッタ層16を厚さ方向に貫通する合金層を介してベース層17に接続されている。エミッタメサ16Mの上にエミッタ電極33が配置されている。エミッタ電極33は、エミッタメサ16Mを介してエミッタ層16に接続されている。図1においてはコレクタ電極31、ベース電極32、及びエミッタ電極33等は示されていない。
A
8本のトランジスタ列12のそれぞれを区別するために、凸多角形30の周方向の第1回転方向(図15において時計回り方向)に順番に1から8までの通し番号を付す。図15において、各トランジスタ列12に付された通し番号を、シャープ記号付きの数字で表す。出力配線104のうち、奇数番目のトランジスタ列12に対応する出力配線103との接続箇所から、周方向の第1回転方向に隣り合うトランジスタ列12に対応する出力配線103との接続箇所に至るまでの部分の中間点128が接地されている。
In order to distinguish each of the eight transistor trains 12,
2次コイル142と段間信号配線35との接続箇所は、段間信号配線35の長さ方向に関して、トランジスタ列12の長さ方向の中心側に偏った位置に配置されている。すなわち、2次コイル142と段間信号配線35との接続箇所は、2本の2次コイル142の各々の巻き数が多くなる方向に偏っている。2次コイル142は、段間信号配線35、コンデンサ36、ベース配線15を介して、パワー段トランジスタ13のベース(信号入力ポート)に接続されている。なお、図20では、前段トランジスタ42に電源を供給する回路の記載が省略されている。
The connection points between the
図23Cに示した比較例では、図23Bに示した比較例の場合に比べて第1部分131Aが短くなっている。この場合には、第1部分131A自体の寄生抵抗や寄生インダクタンスは低減されるが、第1ランド101と第2部分131Bの端部とが近づくことになる。その結果、両者の間の磁気結合が大きくなる。第2部分131Bのうち第1ランド101と磁気結合した部分が第1トランスフォーマ130の1次コイルとして機能しなくなり、第1トランスフォーマ130の性能が低下してしまう。
In the comparative example shown in FIG. 23C, the
図29Bは、m=2の場合に相当する。すなわち、同一のトランジスタ列12の第2ブロック12Bの信号入力ポートと第1ブロック12Aの信号入力ポートとが、凸多角形30の周方向に約1周する2次コイル142によって接続されている。この接続構成は、図22に示した変形例に相当する。
FIG. 29B corresponds to the case of m = 2. That is, the signal input port of the
図32A及び図32Bは、トランジスタ列12が2列配置されている場合の第1トランスフォーマ130の1次コイル131の接続形態を示す模式図である。図32A及び図32Bにおいては、複数の1次コイル131のうち1本のみを表示している。長方形である凸多角形30の相互に対向する2本の辺に沿って、それぞれトランジスタ列12が配置されている。トランジスタ列12の各々は、図29Aから図29Dまでの図面の場合と同様に、第1ブロック12Aと第2ブロック12Bとに区分されている。
32A and 32B are schematic views showing a connection form of the
図33Aから図33Dまでの図面は、トランジスタ列12が4列配置されている場合の第1トランスフォーマ130の1次コイル131の接続形態を示す模式図である。図33Aから図33Dまでの図面においては、複数の1次コイル131のうち1本のみを表示している。正方形である凸多角形30の4本の辺に沿って、それぞれトランジスタ列12が配置されている。トランジスタ列12の各々は、図30Aから図31Fまでの図面の場合と同様に、第1ブロック12Aと第2ブロック12Bとに区分されている。
The drawings from FIGS. 33A to 33D are schematic views showing a connection form of the
Claims (21)
前記半導体チップは、
基板と、
前記基板に形成された複数のトランジスタ列と
を備えており、
前記複数のトランジスタ列の各々は、直線状に並ぶ複数のパワー段トランジスタを含み、
前記複数のパワー段トランジスタの各々は、接地ポートとしてのエミッタまたはソース、信号出力ポートとしてのコレクタまたはドレイン、信号入力ポートとしてのベースまたはゲートを有するバイポーラトランジスタまたは電界効果トランジスタであり、
前記半導体チップは、さらに、
前記複数のトランジスタ列のそれぞれに対応して配置され、対応するトランジスタ列に含まれる前記複数のパワー段トランジスタの信号出力ポートに接続された複数の第1バンプと、
前記複数のトランジスタ列のそれぞれに対応して配置され、対応するトランジスタ列に含まれる前記複数のパワー段トランジスタの接地ポートに接続された複数の第2バンプと
を備えており、
前記複数のトランジスタ列は、それぞれ凸多角形の複数の辺に沿って配置されており、
前記回路ボードは、
前記複数の第1バンプにそれぞれ接続された複数の第1ランドと、
前記複数の第2バンプにそれぞれ接続された複数の第2ランドと、
前記複数の第2ランドに接続されたグランドパターンと、
信号出力端子と、
前記複数の第1ランドと前記信号出力端子とを接続する第1インピーダンス変換回路と
を備えており、
前記複数のパワー段トランジスタが複数のグループにグループ分けされており、前記第1インピーダンス変換回路は、前記複数のグループのそれぞれに対して配置された複数の個別リアクタンス素子を含んでいる電力増幅モジュール。 It has a circuit board and a semiconductor chip mounted on the circuit board.
The semiconductor chip is
With the board
It is provided with a plurality of transistor trains formed on the substrate.
Each of the plurality of transistor trains includes a plurality of power stage transistors arranged in a straight line.
Each of the plurality of power stage transistors is a bipolar transistor or field effect transistor having an emitter or source as a ground port, a collector or drain as a signal output port, and a base or gate as a signal input port.
The semiconductor chip further
A plurality of first bumps arranged corresponding to each of the plurality of transistor trains and connected to signal output ports of the plurality of power stage transistors included in the corresponding transistor trains.
It is provided with a plurality of second bumps arranged corresponding to each of the plurality of transistor trains and connected to the ground port of the plurality of power stage transistors included in the corresponding transistor trains.
The plurality of transistor trains are arranged along a plurality of sides of a convex polygon.
The circuit board
A plurality of first lands connected to the plurality of first bumps, respectively,
A plurality of second lands connected to the plurality of second bumps, respectively,
The ground pattern connected to the plurality of second lands and
Signal output terminal and
A first impedance conversion circuit for connecting the plurality of first lands and the signal output terminal is provided.
The plurality of power stage transistors are grouped into a plurality of groups, and the first impedance conversion circuit is a power amplification module including a plurality of individual reactance elements arranged for each of the plurality of groups.
前記複数の第1バンプの各々と、それに対応するトランジスタ列に含まれる前記複数のパワー段トランジスタの信号出力ポートとの間に接続されたコンデンサを備えている請求項1乃至3のいずれか1項に記載の電力増幅モジュール。 The semiconductor chip further
Any one of claims 1 to 3, further comprising a capacitor connected between each of the plurality of first bumps and the signal output ports of the plurality of power stage transistors included in the corresponding transistor trains. The power amplification module described in.
前記半導体チップは、さらに、
平面視において前記凸多角形の内部に配置され、前記複数のパワー段トランジスタに入力される高周波信号を出力する前段増幅回路と、
前記前段増幅回路と前記複数のパワー段トランジスタとの間に接続された第2インピーダンス変換回路と
を備えている請求項1乃至4のいずれか1項に記載の電力増幅モジュール。 Each of the plurality of first bumps is arranged at a position farther than the corresponding second bump when viewed from the geometric center of the convex polygon.
The semiconductor chip further
A front-stage amplifier circuit that is arranged inside the convex polygon in a plan view and outputs a high-frequency signal input to the plurality of power stage transistors.
The power amplification module according to any one of claims 1 to 4, further comprising a second impedance conversion circuit connected between the pre-stage amplifier circuit and the plurality of power stage transistors.
前記複数のトランジスタ列のそれぞれに対応して配置されたリアクタンス素子と、
前記複数のトランジスタ列で共用される他のリアクタンス素子と
を含む請求項5に記載の電力増幅モジュール。 The second impedance conversion circuit
Reactance elements arranged corresponding to each of the plurality of transistor rows, and
The power amplification module according to claim 5, further comprising another reactance element shared by the plurality of transistor trains.
前記複数の第1バンプ及び前記複数の第1ランドは、前記複数のトランジスタ列の前記第1ブロック及び前記第2ブロックのそれぞれに対応して配置されており、
前記回路ボードは、さらに電源配線を備えており、
前記第1インピーダンス変換回路は第1トランスフォーマを含み、
前記第1インピーダンス変換回路の前記複数の個別リアクタンス素子の各々は、
パラメータnを自然数として、前記複数のトランジスタ列の各々の前記第2ブロックに対応する第1ランドと、前記凸多角形の周方向の第1回転方向にトランジスタ列の数にしてn列分移動させた位置のトランジスタ列の前記第1ブロックに対応する第1ランドとを接続して前記第1トランスフォーマの1次コイルを構成しており、
前記第1トランスフォーマは、さらに、前記信号出力端子に接続された2次コイルを含み、
前記複数の1次コイルの長さはほぼ同一であり、前記複数の1次コイルの各々は、長さ方向のほぼ中央において前記電源配線に接続されている請求項1乃至4のいずれか1項に記載の電力増幅モジュール。 Each of the plurality of transistor trains has the first block at the center in the length direction of each of the plurality of transistor trains so that the first block and the second block are alternately arranged in the circumferential direction of the convex polygon. It is divided into one block and the second block.
The plurality of first bumps and the plurality of first lands are arranged corresponding to the first block and the second block of the plurality of transistor trains, respectively.
The circuit board also includes power supply wiring.
The first impedance conversion circuit includes a first transformer.
Each of the plurality of individual reactance elements of the first impedance conversion circuit
With the parameter n as a natural number, the first land corresponding to the second block of each of the plurality of transistor rows and the number of transistor rows in the first rotation direction in the circumferential direction of the convex polygon are moved by n rows. The primary coil of the first transformer is formed by connecting the first land corresponding to the first block of the transistor row at the position.
The first transformer further includes a secondary coil connected to the signal output terminal.
The length of the plurality of primary coils is substantially the same, and each of the plurality of primary coils is connected to the power supply wiring at substantially the center in the length direction, according to any one of claims 1 to 4. The power amplification module described in.
前記複数のトランジスタ列は、前記凸多角形の相互に対向する2つの辺に沿ってそれぞれ配置された2つのトランジスタ列で構成されており、
前記パラメータnは1であり、
前記第1トランスフォーマの複数の1次コイルが、前記凸多角形を取り囲んでいる請求項8に記載の電力増幅モジュール。 The convex polygon is a square or a rectangle
The plurality of transistor trains are composed of two transistor trains arranged along two opposite sides of the convex polygon.
The parameter n is 1,
The power amplification module according to claim 8, wherein a plurality of primary coils of the first transformer surround the convex polygon.
前記複数のトランジスタ列は、前記凸多角形の4本の辺に沿ってそれぞれ配置された4つのトランジスタ列で構成されており、
前記パラメータnは1であり、
前記第1トランスフォーマの複数の1次コイルが、前記凸多角形を取り囲んでいる請求項8に記載の電力増幅モジュール。 The convex polygon is a square
The plurality of transistor trains are composed of four transistor trains arranged along the four sides of the convex polygon.
The parameter n is 1,
The power amplification module according to claim 8, wherein a plurality of primary coils of the first transformer surround the convex polygon.
前記複数のトランジスタ列は、前記凸多角形の相互に対向する2つの辺に沿ってそれぞれ配置された2つのトランジスタ列で構成されており、
前記凸多角形の幾何学的中心から見て、前記複数の第1バンプの各々は、対応する第2バンプより遠い位置に配置されており、
前記半導体チップは、さらに、
平面視において前記凸多角形の内部に配置され、前記複数のパワー段トランジスタに入力される高周波信号を出力する前段増幅回路と、
前記前段増幅回路と複数のパワー段トランジスタとの間に接続された第2インピーダンス変換回路と
を備えており、
前記第2インピーダンス変換回路は、前記2つのトランジスタ列の前記第1ブロックの前記複数のパワー段トランジスタに同相の高周波信号を入力し、前記2つのトランジスタ列の前記第2ブロックの前記複数のパワー段トランジスタに、前記第1ブロックの前記複数のパワー段トランジスタに入力される高周波信号とは逆相の高周波信号を入力する請求項8乃至14のいずれか1項に記載の電力増幅モジュール。 The convex polygon is a square or a rectangle
The plurality of transistor trains are composed of two transistor trains arranged along two opposite sides of the convex polygon.
Each of the plurality of first bumps is arranged at a position farther than the corresponding second bump when viewed from the geometric center of the convex polygon.
The semiconductor chip further
A front-stage amplifier circuit that is arranged inside the convex polygon in a plan view and outputs a high-frequency signal input to the plurality of power stage transistors.
It is provided with a second impedance conversion circuit connected between the pre-stage amplifier circuit and a plurality of power stage transistors.
The second impedance conversion circuit inputs in-phase high-frequency signals to the plurality of power stage transistors in the first block of the two transistor trains, and the plurality of power stages in the second block of the two transistor trains. The power amplification module according to any one of claims 8 to 14, wherein a high-frequency signal having a phase opposite to that of the high-frequency signal input to the plurality of power stage transistors in the first block is input to the transistor.
前記第2トランスフォーマは、
前記前段増幅回路に接続された1次コイルと、
前記2つのトランジスタ列の前記第1ブロックの前記複数のパワー段トランジスタの信号入力ポートと、それぞれ同一のトランジスタ列または他方のトランジスタ列の前記第2ブロックの前記複数のパワー段トランジスタの信号入力ポートとを接続する2本の2次コイルと
を備えており、
前記2本の2次コイルの各々は、長さ方向のほぼ中央において接地されている請求項15に記載の電力増幅モジュール。 The second impedance conversion circuit includes a second transformer.
The second transformer is
The primary coil connected to the pre-stage amplifier circuit and
The signal input ports of the plurality of power stage transistors in the first block of the two transistor trains and the signal input ports of the plurality of power stage transistors in the second block of the same transistor train or the other transistor train, respectively. It is equipped with two secondary coils to connect the
The power amplification module according to claim 15, wherein each of the two secondary coils is grounded substantially at the center in the length direction.
前記複数のトランジスタ列は、前記凸多角形の4本の辺に沿ってそれぞれ配置された4つのトランジスタ列で構成されており、
前記凸多角形の幾何学的中心から見て、前記複数の第1バンプの各々は、対応する第2バンプより遠い位置に配置されており、
前記半導体チップは、さらに、
平面視において前記凸多角形の内部に配置され、高周波信号が出力される信号出力端を含む前段増幅回路と、
前記前段増幅回路と、前記4つのトランジスタ列の各々の前記第1ブロック及び前記第2ブロックにそれぞれ含まれる複数のパワー段トランジスタの信号入力ポートとの間の信号経路に挿入された第2インピーダンス変換回路と
を備えており、
前記第2インピーダンス変換回路は、前記4つのトランジスタ列の前記第1ブロックの前記複数のパワー段トランジスタに同相の高周波信号を入力し、前記4つのトランジスタ列の前記第2ブロックの前記複数のパワー段トランジスタに、前記第1ブロックの前記複数のパワー段トランジスタに入力される高周波信号とは逆相の高周波信号を入力する請求項8乃至14のいずれか1項に記載の電力増幅モジュール。 The convex polygon is a square
The plurality of transistor trains are composed of four transistor trains arranged along the four sides of the convex polygon.
Each of the plurality of first bumps is arranged at a position farther than the corresponding second bump when viewed from the geometric center of the convex polygon.
The semiconductor chip further
A front-stage amplifier circuit that is arranged inside the convex polygon in a plan view and includes a signal output end that outputs a high-frequency signal,
A second impedance conversion inserted in the signal path between the pre-stage amplifier circuit and the signal input ports of a plurality of power stage transistors included in the first block and the second block of each of the four transistor trains. Equipped with a circuit,
The second impedance conversion circuit inputs in-phase high-frequency signals to the plurality of power stage transistors in the first block of the four transistor trains, and the plurality of power stages in the second block of the four transistor trains. The power amplification module according to any one of claims 8 to 14, wherein a high-frequency signal having a phase opposite to that of the high-frequency signal input to the plurality of power stage transistors in the first block is input to the transistor.
前記第2トランスフォーマは、
前記前段増幅回路に接続された1次コイルと、
パラメータmを自然数としたとき、前記4つのトランジスタ列の各々の、前記第2ブロックの前記複数のパワー段トランジスタの信号入力ポートと、前記凸多角形の周方向の第1回転方向にトランジスタ列の数にしてm列分移動させた位置のトランジスタ列の前記第1ブロックの前記複数のパワー段トランジスタの信号入力ポートとを接続する複数の2次コイルと
を備えており、
前記複数の2次コイルの各々は、長さ方向のほぼ中央において接地されている請求項17に記載の電力増幅モジュール。 The second impedance conversion circuit includes a second transformer.
The second transformer is
The primary coil connected to the pre-stage amplifier circuit and
When the parameter m is a natural number, the signal input ports of the plurality of power stage transistors in the second block of each of the four transistor trains and the transistor trains in the first rotation direction in the circumferential direction of the convex polygon. It is provided with a plurality of secondary coils for connecting the signal input ports of the plurality of power stage transistors in the first block of the transistor row at positions moved by m rows in number.
The power amplification module according to claim 17, wherein each of the plurality of secondary coils is grounded substantially at the center in the length direction.
前記複数の第2ランド及び前記導体膜は、平面視において、前記第2トランスフォーマを取り囲んでいる請求項16または18に記載のみ電力増幅モジュール。 The circuit board further comprises a conductor film connected to the plurality of second lands.
The power amplification module according to claim 16 or 18, wherein the plurality of second lands and the conductor film surround the second transformer in a plan view.
前記導体膜は、平面視において、前記第2トランスフォーマを包含している請求項16または18に記載の電力増幅モジュール。 The circuit board further comprises a conductor film connected to the second land.
The power amplification module according to claim 16 or 18, wherein the conductor film includes the second transformer in a plan view.
The semiconductor chip further comprises any one of claims 16, 18 to 20, further comprising a second auxiliary impedance conversion circuit inserted in the signal path between the pre-stage amplifier circuit and the second transformer. Power amplification module.
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023105952A1 (en) * | 2021-12-08 | 2023-06-15 | 株式会社村田製作所 | Amplification device |
-
2020
- 2020-09-15 JP JP2020155001A patent/JP2021100235A/en active Pending
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WO2023105952A1 (en) * | 2021-12-08 | 2023-06-15 | 株式会社村田製作所 | Amplification device |
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