JP2677188B2 - 半導体増幅素子及び増幅装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体増幅素子及び増幅
装置に係り、特に高出力や低雑音特性が要求される、高
い周波数で用いられるトランジスタ増幅素子及びこれを
使用した増幅装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】高周波帯で使用される半導体増幅素子は
高出力化、高利得化に伴い、放熱効果を高め、入出力回
路のアイソレーションを大きくする必要がある。従来の
半導体増幅素子では、放熱効果を高めるためにパッケー
ジ外形を大きくしたり、パッケージや半導体増幅素子の
電極部に放熱板を付加した構造をしており、これらの半
導体増幅素子を外部高周波回路の入出力端子間にハンダ
付け又はねじ止めして使用している（例えば、実公昭５
６−２６９５５号公報参照）。

【０００３】図１０は従来の半導体増幅素子の一例の斜
視図を示す。同図において、半導体増幅素子は、直方体
状のパッケージ１、外部入力回路との接続電極部（例え
ば、ベース又はゲート電極）２、外部出力回路との接続
電極部（例えば、コレクタ又はドレイン電極）３、導体
部４よりなる。接続電極部２及び３はそれぞれパッケー
ジ１の対向する側面に一端が固定され、他端が互いに逆
方向に位置するように形成されている。

【０００４】導体部４は接地電極部（例えば、エミッタ
又はソース電極）４ａ、放熱板４ｂよりなり、放熱板４
ｂの所定位置にねじ止め用穴４ｃが穿設された構成であ
る。すなわち、この従来の半導体増幅素子は、放熱効果
を高めるために、放熱板４ｂを有する導体部４上にパッ
ケージ１が載置された構成であり、また接地電極部４ａ
と放熱板４ｂとは同じ導体部４を構成している。

【０００５】図１１は従来の半導体増幅素子の他の例の
斜視図を示す。同図中、図１０と同一構成部分には同一
符号を付し、その説明を省略する。図１１に示す従来の
半導体増幅素子は、パッケージ１の側面に、接続電極部
２及び３のそれぞれの長手方向に直交する方向に長手方
向を有する接地電極部５が形成され、また、パッケージ
１の上面に放熱板６が設けられている。すなわち、この
従来の半導体増幅素子は、接地電極部５が放熱板６に独
立して設けられている。

【０００６】図１０に示した従来の半導体増幅素子は、
例えば図１２に示すように増幅装置に組み込んで使用さ
れる。図１２において、半導体増幅素子は増幅装置のケ
ース導体部７の溝７ａ内にパッケージ１及び導体部４が
嵌合されてケース導体部７にねじ穴４ｃを介してねじ８
により固定されている。また、半導体増幅素子の接続電
極部２及び３はケース導体部７上に形成された回路基板
９上の線路１０及び１１にハンダ付け等により固定され
ている。線路１０は高周波入力回路を構成し、また線路
１１は高周波出力回路を構成している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記の従来
の半導体増幅素子では、高出力化のために半導体チップ
が大型化したり、放熱効果の増大が必要となった場合の
対応策としてパッケージ１か導体部４を大きくする必要
があるため、図１２に示した増幅装置に組み込んで使用
する場合は、線路１０及び１１間の間隔を広げ、またケ
ース導体部７の溝７ａの深さや幅を広げることにもな
り、増幅装置の大型化や高周波入出力回路、ケース導体
部７の設計変更を余儀なくされていた。

【０００８】また、従来は図１２に示すように、線路１
０及び１１による高周波入出力回路と半導体増幅素子の
パッケージ１との接続部周辺の構造が複雑となるため、
この複雑な構造が高周波的な乱れ（電磁界モードの乱
れ）を生じさせ、半導体増幅素子と高周波入出力回路と
の不整合を招くという欠点がある。加えて、高出力や高
利得の半導体増幅素子を増幅装置に使用する場合には、
高周波入出力回路間の高周波アイソレーションを大きく
とる必要があり、そのために高周波入出力回路間に高周
波リーク防止用の仕切りを設ける場合があるが、従来は
前記した理由で半導体増幅素子の形状が変わる度に仕切
りの位置や形状の変更が必要となる。

【０００９】図１１に示した従来の半導体増幅素子の場
合も同様に、放熱効果を高めるためには放熱板６を大き
くする必要があり、放熱板６を大きくすると半導体増幅
素子が組み込まれる増幅装置の高周波入出力回路やアイ
ソレーション強化用の仕切りの設計変更、装置の大型化
を招くことになる。また、上記の場合、高周波入出力回
路間隔の広がりや放熱板６の複雑な形状等による高周波
的不連続が大きくなり、高周波的不整合がますます増大
し、整合をとるための調整工数の増加、回路損失の増加
につながる。

【００１０】本発明は以上の点に鑑みなされたもので、
素子自体の小型化及び組み込まれる増幅装置の小型化と
高周波整合性やアイソレーションを向上し得る半導体増
幅素子及び増幅装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、請求項１記載の発明に係る半導体増幅素子では、パ
ッケージの一部又は全部が円筒形で、かつ、パッケージ
の上面又は下面からパッケージの軸方向と平行方向に、
かつ、それぞれ同一方向に、外部回路との接続電極部が
突出した構造を有する構成としたものである。また、請
求項２記載の発明に係る半導体増幅素子では、前記パッ
ケージの円筒形部分の外周側面の一部又は全部に雄ねじ
が形成されている。

【００１２】 また、請求項４記載の発明に係る増幅装
置は、パッケージの一部又は全部が円筒形で、かつ、パ
ッケージの上面又は下面からパッケージの軸方向と平行
方向に、かつ、それぞれ同一方向に、外部回路との接続
電極部が突出した構造を有する半導体増幅素子と、半導
体増幅素子を接続電極部を除いて埋設する溝部を有する
と共に放熱板の機能を有するケース導体部と、ケース導
体部上に形成され、前記半導体増幅素子の接続電極部に
接続される入出力回路とを有する構成としたものであ
る。

【００１３】

【作用】請求項１記載の発明に係る半導体増幅素子で
は、増幅装置に組み込む際にはケース導体部に埋設さ
れ、ケース導体部を放熱板として使用できるため、半導
体増幅素子のパッケージや接続電極部に取り付ける放熱
用の放熱板を不要とすることができる。

【００１４】また、請求項２記載の発明に係る半導体増
幅素子では、パッケージの円筒形部分の外周側面の一部
又は全部に雄ねじが形成されているため、パッケージの
表面積が増大するため、より放熱効果を増大することが
できるため、ケース導体部への取り付けが容易にでき
る。

【００１５】更に、請求項４記載の発明に係る増幅装置
では、ケース導体部の溝部内に半導体増幅素子の接続電
極部を除いた大部分が埋設されるため、ケース導体部上
に接続電極部のみを突出するようにできる。このため、
本発明の増幅装置は、入出力回路と半導体増幅素子の高
周波的整合を容易に実現することができ、また、アイソ
レーション強化用の仕切りを容易に形成することができ
る。

【００１６】

【実施例】次に、本発明の実施例について説明する。図
１は本発明になる半導体増幅素子の第１実施例の斜視図
を示す。同図において、半導体増幅素子の増幅用能動素
子を収容しているパッケージ１５は円筒状で、その外周
側面には全面に亘って雄ねじ１６が刻設されている。ま
た、パッケージ１５の上面には直径方向に沿って、ねじ
回し用のねじ溝１７が形成され、更に、このねじ溝１７
を挟んで外部回路に電気的に接続される入力接続電極部
（例えば、ベース又はゲート電極等）１８と出力接続電
極部（例えば、コレクタ又はドレイン電極等）１９と
が、パッケージ１５の軸方向と平行方向に、かつ、それ
ぞれ同一方向に突設されている。

【００１７】上記の入力接続電極部１８及び出力接続電
極部１９はそれぞれ小径の丸棒状体であり、一端がパッ
ケージ１５の上面に例えば半田付けされている。また、
接地電極部（例えば、エミッタ又はソース電極等）はパ
ッケージ１５の雄ねじ１６と電気的に接続されてパッケ
ージ１５内に収容されている。

【００１８】図２は本発明になる増幅装置の第１実施例
の縦断面図、図３は図２の増幅装置の概略斜視図を示
す。両図中、図１と同一構成部分には同一符号を付し、
その説明を省略する。図２及び図３に示すように、本実
施例の増幅装置は、図１に示した半導体増幅素子をケー
ス導体部２１に組み込んだ構成である。

【００１９】すなわち、図２及び図３において、ケース
導体部２１は図１に示した半導体増幅素子のパッケージ
１５の直径と同程度の直径を有する円筒状で、雌ねじが
刻設された溝部２１ａを有しており、また、放熱機能を
有する材質により構成されている。このケース導体部２
１上には回路基板２２が形成されている。回路基板２２
上には、高周波入力回路を構成する線路２３と高周波出
力回路を構成する線路２４とがそれぞれ形成されてい
る。

【００２０】ケース導体部２１の溝部２１ａには半導体
増幅素子のパッケージ１５がねじ込まれ、図２に示すよ
うにパッケージ１５全体がケース導体部２１に埋設され
る。また、前記の入力接続電極部１８及び出力接続電極
部１９は回路基板２２を介して線路２３及び２４にそれ
ぞれ電気的に接続されている。

【００２１】本実施例によれば、増幅装置のケース導体
部２１が半導体増幅素子の放熱板の機能を有するため、
従来の半導体増幅素子のように、素子そのものに放熱板
を持たす必要がなく、放熱のための大型のパッケージや
放熱板は不要となり、小型の半導体増幅素子が実現でき
る。なお、ケース導体部２１と半導体増幅素子との熱伝
導性を高めるために、両者の接触部に熱伝導性が高く、
場合によっては電気伝導性も良好な物質（例えば、グリ
ス等）を塗布することも放熱に効果的である。

【００２２】また、図１０や図１１に示した従来の半導
体増幅素子の接続電極部は略９０度又は１８０度の角度
で外方向に突出しているため、高出力化等によりパッケ
ージの大きさが変わると、従来では接続電極部の間隔が
変わり、高周波入出力回路の設計変更が必要であった
が、図１の半導体増幅素子は入力接続電極部１８及び出
力接続電極部１９が同一方向に突設されているため、接
続電極部１８及び１９の間隔をパッケージ１５の大きさ
が変わっても変えないようにすることができ、このこと
から高周波入出力回路の設計変更が不要で、増幅装置の
小型化が可能となる。

【００２３】また、本実施例増幅装置では、半導体増幅
素子のパッケージ１５が埋設されるために、高周波入出
力回路を構成している線路２３及び２４の間を従来のよ
うに隙間をあける必要がなく、線路２３及び２４を同一
の回路基板２２上に形成することができる。これによ
り、本実施例増幅装置によれば、従来では高周波入出力
回路と半導体増幅素子との接続部の構造上の大きな不連
続による高周波的不連続、すなわち高周波的不整合を小
さくすることができ、この不整合によって生じる回路損
失も低減することができる。

【００２４】図４は本発明になる増幅装置の第２実施例
の概略斜視図を示す。同図中、図２及び図３と同一構成
部分には同一符号を付し、その説明を省略する。図４に
示す実施例は図２及び図３に示した第１実施例に仕切り
２６を設けたものである。仕切り２６は増幅装置の高周
波入出力回路間のアイソレーション強化用の金属製の板
である。なお、仕切り２６を電波吸収体で構成しても良
い。

【００２５】ここで、半導体増幅素子が高出力又は高利
得になった場合、増幅装置の高周波入出力回路間のアイ
ソレーションを大きくとる必要がある。従来の半導体増
幅装置では、図１２に示したように半導体増幅素子が高
周波入出力回路間に突出しており、放熱板等の形状も複
雑で、アイソレーション強化のための高周波リーク防止
用の仕切りを高周波入出力回路間に設ける場合、仕切り
の設置位置や形状を設計するための工数も増大すると共
に、アイソレーション強化も十分でなかった。また、半
導体増幅素子の外形が変わると仕切りの設置位置や形状
も変える必要があるため、設計工数の増大を招く。

【００２６】これに対し、本実施例によれば、図４に示
すように、半導体増幅素子のパッケージ１５が線路２３
及び２４上に突出していないため、高周波入出力回路間
のアイソレーション強化用の仕切り２６を線路２３及び
２４間の回路基板２３上に密着させて容易に形成するこ
とかできる。また、半導体増幅素子の形状が変わって
も、接続電極部１８及び１９の位置を変えないようにす
ることにより、仕切り２６の位置や形状、線路２３及び
２４を含む高周波入出力回路の設計変更とを不要とする
ことができるため、設計工数の低減ができる。

【００２７】図５は本発明になる増幅装置の第３実施例
の縦断面図を示す。同図中、図２と同一構成部分には同
一符号を付し、その説明を省略する。図５に示すよう
に、本実施例は、半導体増幅素子がねじ込まれたケース
導体部２１を、冷却器２８上に直接ねじ止めや接着剤に
より固定したものである。

【００２８】本実施例によれば、ケース導体部２１によ
る放熱効果をより一層向上することができる。また、ケ
ース導体部２１を冷却器２８上に容易に固定でき、設計
工数も低減できる。

【００２９】次に、本発明になる半導体増幅素子の第２
乃至第５実施例について図６乃至図９と共に説明する。
図６は本発明になる半導体増幅素子の第２実施例の斜視
図を示す。同図中、図１と同一構成部分には同一符号を
付し、その説明を省略する。

【００３０】図６において、半導体増幅素子のパッケー
ジ３１は円筒形であるが、その外周側面には雄ねじが形
成されておらず、パッケージ３１の下面に雄ねじ３２が
設けられている（換言すると、パッケージの一部にのみ
雄ねじが形成されている）。パッケージ３１の上面は図
１に示した第１実施例と同様に、ねじ回し用のねじ溝１
７と、外部回路に電気的に接続される入力接続電極部１
８と出力接続電極部１９とがそれぞれ形成されている。

【００３１】図７は本発明になる半導体増幅素子の第３
実施例の斜視図を示す。同図中、図１と同一構成部分に
は同一符号を付し、その説明を省略する。本実施例は、
図７に示すように、半導体増幅素子のパッケージ１５に
ある、取り付け、取り外しの際に使用するねじ回し用の
ねじ溝を、４１及び４２にそれぞれ示すように、直径方
向上で、かつ、パッケージ１５の上面の一部にそれぞれ
設けた点に特徴を有する。

【００３２】図８は本発明になる半導体増幅素子の第４
実施例の斜視図を示す。同図中、図７と同一構成部分に
は同一符号を付し、その説明を省略する。本実施例は、
図８に示すように、ねじ溝４１及び４２が形成されたパ
ッケージ５１は大略円筒状であるが、その上部のみが直
方体上に形成されている。また、パッケージ５１の直方
体状の上面には外部回路に電気的に接続される入力接続
電極部５２と出力接続電極部５３とがそれぞれ形成され
ている。これらの接続電極部５２及び５３はそれぞれ断
面矩形状の棒状体である。

【００３３】図９は本発明になる半導体増幅素子の第５
実施例の斜視図を示す。同図中、図１と同一構成部分に
は同一符号を付し、その説明を省略する。本実施例は、
図９に示すように、半導体増幅素子のパッケージ１５の
上面に接続電極部１８及び１９だけでなく、雄ねじ１６
と電気的に接続されていた接地電極部が、電気的にパッ
ケージ１５とは独立して６１で示す如く、接続電極部１
８及び１９と同一方向に突設され、また、ねじ回し用の
ねじ溝６２がプラス及びマイナスのどちらのねじ回しも
使用できるような形状とした点に特徴がある。

【００３４】以上の図６乃至図９に示した半導体増幅素
子の各実施例も図１の半導体増幅素子と同様の特長を有
するものである。

【００３５】なお、本発明は以上の実施例に限定される
ものではなく、例えば上記の各実施例を組合せてもよ
く、またパッケージの外周側面にねじを刻設したときは
パッケージの表面積がねじを設けないときに比し増加す
るために放熱効果が大であるという利点はあるが、半導
体増幅素子のパッケージの外周側面にはねじを刻設して
なくてもよい。この場合は、パッケージをねじ止め又は
接着剤にてケース導体部の溝部に固定する。また、ねじ
回し用の溝は、接続電極部１８及び１９を持って回すこ
とができるため、設けなくともよい。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の半
導体増幅素子によれば、ケース導体部を放熱板として使
用できるため、半導体増幅素子のパッケージや接続電極
部に取り付ける放熱用の放熱板を不要とすることがで
き、よって、半導体増幅素子自体を小型化できると共に
増幅装置も小型化できる。

【００３７】また、請求項２記載の半導体増幅素子によ
れば、パッケージの円筒形部分の外周側面の一部又は全
部に雄ねじを形成することによりパッケージの表面積を
増大するようにしているため、より放熱効果を増大する
ことができると共に、ケース導体部への取り付けが容易
にできる。

【００３８】更に、請求項４記載の発明に係る増幅装置
では、ケース導体部上に接続電極部のみを突出させるこ
とにより、入出力回路と半導体増幅素子の高周波的整合
を容易に実現するようにしたため、回路損失や調整工数
を従来に比し低減することができ、また、アイソレーシ
ョン強化用の仕切りを容易に形成することができる。ま
た、パッケージの大きさが変わっても電極間隔を変わら
ないようにすることができるため、パッケージの形状が
変化しても入出力回路や仕切りの位置、形状を変更する
必要がなく、設計工数の低減を図ることができる。更
に、低雑音増幅装置などで冷却して使用する場合の冷却
器への取り付けも容易に行えるため、冷却効果を高める
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明素子の第１実施例の斜視図である。

【図２】本発明装置の第１実施例の縦断面図である。

【図３】本発明装置の第１実施例の概略斜視図である。

【図４】本発明装置の第２実施例の概略斜視図である。

【図５】本発明装置の第３実施例の縦断面図である。

【図６】本発明装置の第２実施例の概略斜視図である。

【図７】本発明装置の第３実施例の概略斜視図である。

【図８】本発明装置の第４実施例の概略斜視図である。

【図９】本発明装置の第５実施例の概略斜視図である。

【図１０】従来の一例の斜視図である。

【図１１】従来の他の例の斜視図である。

【図１２】図１０の従来素子を増幅装置に組み込んだ状
態を示す斜視図である。

【符号の説明】

１５、３１、５１ パッケージ １６ ３２ 雄ねじ １７、４１、４２、６２ ねじ回し用溝 １８、５２ 入力接続電極部 １９、５３ 出力接続電極部 ２１ ケース導体部 ２２ 回路基板 ２３ 高周波入力回路用線路 ２４ 高周波出力回路用線路 ６１ 接地電極部

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 パッケージの一部又は全部が円筒形で、
   かつ、該パッケージの上面又は下面から該パッケージの
   軸方向と平行方向に、かつ、それぞれ同一方向に、外部
   回路との接続電極部が突出した構造を有することを特徴
   とする半導体増幅素子。
2. 【請求項２】 前記パッケージの円筒形部分の外周側面
   の一部又は全部に雄ねじが形成されていることを特徴と
   する請求項１記載の半導体増幅素子。
3. 【請求項３】 前記パッケージにねじ込み用の溝が形成
   されていることを特徴とする請求項２記載の半導体増幅
   素子。
4. 【請求項４】 パッケージの一部又は全部が円筒形で、
   かつ、該パッケージの上面又は下面から該パッケージの
   軸方向と平行方向に、かつ、それぞれ同一方向に、外部
   回路との接続電極部が突出した構造を有する半導体増幅
   素子と、 該半導体増幅素子を該接続電極部を除いて埋設する溝部
   を有すると共に放熱板の機能を有するケース導体部と、 該ケース導体部上に形成され、前記半導体増幅素子の接
   続電極部に接続される入出力回路とを有することを特徴
   とする増幅装置。
5. 【請求項５】 前記半導体増幅素子のパッケージの円筒
   形部分の外周側面の一部又は全部に雄ねじが形成されて
   おり、前記ケース導体部の溝部内に雌ねじが刻設されて
   いることを特徴とする請求項４記載の増幅装置。