JP2679650B2 - 高出力ミリ波ｍｍｉｃ - Google Patents
高出力ミリ波ｍｍｉｃInfo
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- JP2679650B2 JP2679650B2 JP6286785A JP28678594A JP2679650B2 JP 2679650 B2 JP2679650 B2 JP 2679650B2 JP 6286785 A JP6286785 A JP 6286785A JP 28678594 A JP28678594 A JP 28678594A JP 2679650 B2 JP2679650 B2 JP 2679650B2
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- Japan
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- millimeter wave
- mmic
- semiconductor substrate
- high power
- heat dissipation
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はミリ波帯で高出力増幅が
可能となるモノリシックマイクロ波集積回路（ＭＭＩ
Ｃ）に関するものである。
可能となるモノリシックマイクロ波集積回路（ＭＭＩ
Ｃ）に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】高出力トランジスタをミリ波帯で動作さ
せるためには放熱を良くして熱抵抗を下げるとともに、
可能な限り寄生回路要素の介在を避ける必要がある。こ
のために従来は図３で示すようなＰＨＳ（Ｐｌａｔｅｄ
Ｈｅａｔ Ｓｉｎｋ）構造のマイクロストリップ回路
が用いられていた。この構造では半絶縁性ＧａＡｓ基板
２１の厚さｔを３０μm 程度にまで薄くし、熱抵抗を減
少させ放熱を良くしている。ミリ波回路はマイクロスト
リップ回路により構成され、直列伝送線路２２、並列ス
タブ２４、直列伝送線路２３から構成され、２５は信号
入力端子を構成している。マイクロストリップ線路は裏
面接地電極３１を接地面とする構造であるため、トラン
ジスタの接地すべきベース電極２７と裏面接地電極３１
の間にはバイアホール接地金属３０が設けられている。
このようなバイアホールを接地回路として用いると接地
インダクタンスが寄生回路要素として介在してしまう。
この図３を等価回路で表すと図５のようになる。図５に
用いられた参照番号は図３の参照番号と同じ場所を示す
ものである。
せるためには放熱を良くして熱抵抗を下げるとともに、
可能な限り寄生回路要素の介在を避ける必要がある。こ
のために従来は図３で示すようなＰＨＳ（Ｐｌａｔｅｄ
Ｈｅａｔ Ｓｉｎｋ）構造のマイクロストリップ回路
が用いられていた。この構造では半絶縁性ＧａＡｓ基板
２１の厚さｔを３０μm 程度にまで薄くし、熱抵抗を減
少させ放熱を良くしている。ミリ波回路はマイクロスト
リップ回路により構成され、直列伝送線路２２、並列ス
タブ２４、直列伝送線路２３から構成され、２５は信号
入力端子を構成している。マイクロストリップ線路は裏
面接地電極３１を接地面とする構造であるため、トラン
ジスタの接地すべきベース電極２７と裏面接地電極３１
の間にはバイアホール接地金属３０が設けられている。
このようなバイアホールを接地回路として用いると接地
インダクタンスが寄生回路要素として介在してしまう。
この図３を等価回路で表すと図５のようになる。図５に
用いられた参照番号は図３の参照番号と同じ場所を示す
ものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】図３で示された従来例
で存在する寄生接地インダクタンス（Ｌ）はミリ波帯な
どの極めて高い周波数領域では大きなリアクタンス（ｗ
Ｌ）成分となる。ｗは角周波数である。このリアクタン
スは通常負帰還回路を構成するためトランジスタの利得
を著しく低下させてしまい電力効率、出力を減少させて
しまう。
で存在する寄生接地インダクタンス（Ｌ）はミリ波帯な
どの極めて高い周波数領域では大きなリアクタンス（ｗ
Ｌ）成分となる。ｗは角周波数である。このリアクタン
スは通常負帰還回路を構成するためトランジスタの利得
を著しく低下させてしまい電力効率、出力を減少させて
しまう。
【０００４】このような接地インダクタンスの介在を避
ける構造として、図４に示すコプレーナ型整合回路が知
られている。このコプレーナ型整合回路は半絶縁性Ｇａ
Ａｓ基板の表面のみに接地面３８と信号線が形成される
もので、３６と３７は直列伝送線路、３４は並列スタブ
である。トランジスタの電極構造は図２と同じである。
このようなコプレーナ型整合回路ではトランジスタのベ
ース電極２７と接地面とが完全に一致するため接地イン
ダクタンスの介在を避けることができる利点がある一方
で、熱抵抗を減少させるために基板厚さｔを薄くすると
通常ろう付け固定される基板裏面と表面にあるコプレー
ナ型回路パターンの間に容量成分が生じてしまいコプレ
ーナ回路として動作しなくなる。すなわちコプレーナ型
整合回路を使う以上は基板厚さを薄くできず、したがっ
て熱抵抗も小さくならないという欠点があった。
ける構造として、図４に示すコプレーナ型整合回路が知
られている。このコプレーナ型整合回路は半絶縁性Ｇａ
Ａｓ基板の表面のみに接地面３８と信号線が形成される
もので、３６と３７は直列伝送線路、３４は並列スタブ
である。トランジスタの電極構造は図２と同じである。
このようなコプレーナ型整合回路ではトランジスタのベ
ース電極２７と接地面とが完全に一致するため接地イン
ダクタンスの介在を避けることができる利点がある一方
で、熱抵抗を減少させるために基板厚さｔを薄くすると
通常ろう付け固定される基板裏面と表面にあるコプレー
ナ型回路パターンの間に容量成分が生じてしまいコプレ
ーナ回路として動作しなくなる。すなわちコプレーナ型
整合回路を使う以上は基板厚さを薄くできず、したがっ
て熱抵抗も小さくならないという欠点があった。
【０００５】本発明の目的はミリ波帯において接地寄生
インダクタンスの介在を避けることと、低熱抵抗を実現
することが両立できる高出力ミリ波ＭＭＩＣを提供する
ことにある。
インダクタンスの介在を避けることと、低熱抵抗を実現
することが両立できる高出力ミリ波ＭＭＩＣを提供する
ことにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の高出力ミリ波Ｍ
ＭＩＣは、コプレーナ型整合回路を備えたミリ波ＭＭＩ
Ｃにおいて、半導体基板表面に設けられた能動素子に接
して放熱用金属バスが設けられ、この金属バスの一部が
放熱用金属バイアホールにより半導体基板裏面に接続さ
れているため、ミリ波帯の接地はコプレーナ型整合回路
により寄生インダクタンスの介在なく行えると同時に放
熱に関しては放熱用金属バスとバイアホールにより低熱
抵抗が実現される。
ＭＩＣは、コプレーナ型整合回路を備えたミリ波ＭＭＩ
Ｃにおいて、半導体基板表面に設けられた能動素子に接
して放熱用金属バスが設けられ、この金属バスの一部が
放熱用金属バイアホールにより半導体基板裏面に接続さ
れているため、ミリ波帯の接地はコプレーナ型整合回路
により寄生インダクタンスの介在なく行えると同時に放
熱に関しては放熱用金属バスとバイアホールにより低熱
抵抗が実現される。
【０００７】このような本発明とヘテロ接合バイポーラ
トランジスタのように単位面積当りの電力密度が大きく
ＰＨＳ構造によっても低熱抵抗化を図ることができない
トランジスタに対しても低熱抵抗化と低接地インダクタ
ンス化を同時実現することが可能となる。
トランジスタのように単位面積当りの電力密度が大きく
ＰＨＳ構造によっても低熱抵抗化を図ることができない
トランジスタに対しても低熱抵抗化と低接地インダクタ
ンス化を同時実現することが可能となる。
【０００８】さらに１００μm 以上の半絶縁性化合物半
導体基板厚さを有するＭＭＩＣに対しても有効である。
導体基板厚さを有するＭＭＩＣに対しても有効である。
【０００９】
【実施例】図１は本発明の実施例の高出力ミリ波ＭＭＩ
Ｃで厚さ１５０μm の半絶縁性ＧａＡｓ基板１の表面に
はコプレーナ型の信号入力端子５、直列伝送線路２、並
列スタブ４、直列伝送線路３が形成されている。３８は
コプレーナ線路の接地面である。トランジスタの発熱部
に近いベース電極に接して金属放熱バス１０が設けられ
ヒートシンクを構成する一方でこの放熱バスは放熱用バ
イアホール３によって熱を金属裏面に逃がす。裏面３９
は金属ブロックに直接ろう付け固定される。９はコレク
タ電極、８はエミッタ電極である。図１の構造の等価回
路を図２に示す。図２における参照番号は図１の参照番
号と同じものを示している。
Ｃで厚さ１５０μm の半絶縁性ＧａＡｓ基板１の表面に
はコプレーナ型の信号入力端子５、直列伝送線路２、並
列スタブ４、直列伝送線路３が形成されている。３８は
コプレーナ線路の接地面である。トランジスタの発熱部
に近いベース電極に接して金属放熱バス１０が設けられ
ヒートシンクを構成する一方でこの放熱バスは放熱用バ
イアホール３によって熱を金属裏面に逃がす。裏面３９
は金属ブロックに直接ろう付け固定される。９はコレク
タ電極、８はエミッタ電極である。図１の構造の等価回
路を図２に示す。図２における参照番号は図１の参照番
号と同じものを示している。
【００１０】図１の実施例ではベース接地型のヘテロ接
合バイポーラトランジスタを用いているが、接地型式は
エミッタ接地型であっても同様の構造とすることができ
る。またトランジスタの種類もヘテロ接合バイポーラト
ランジスタに限らず高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭ
Ｔ）など電界効果トランジスタであってもよいことは言
うまでもない。また基板の厚さは１５０μm に限らず１
００μm 以上であれば問題はなく、４５０μm の基板厚
を用いることも可能である。
合バイポーラトランジスタを用いているが、接地型式は
エミッタ接地型であっても同様の構造とすることができ
る。またトランジスタの種類もヘテロ接合バイポーラト
ランジスタに限らず高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭ
Ｔ）など電界効果トランジスタであってもよいことは言
うまでもない。また基板の厚さは１５０μm に限らず１
００μm 以上であれば問題はなく、４５０μm の基板厚
を用いることも可能である。
【００１１】
【発明の効果】本発明においては金属放熱バスをトラン
ジスタ発熱部に近い場所に接続して設けているため、放
熱バスはヒートシンクとして働き、複数の発熱部の温度
不均一を吸収するばかりでなく、大型の放熱バイアホー
ルにより熱を基板裏側に逃がす。このため基板厚が厚く
てもトランジスタの熱抵抗を十分に低くすることができ
る。一方ミリ波帯での接地に関してはコプレーナ線路を
用いるため理想的に行うことができる。これによりミリ
波帯における理想接地と低熱抵抗化が本発明によって初
めて両立できることになり、特に６０ＧＨｚ以上の周波
数帯の高出力電力増幅においてその効果が著しい。
ジスタ発熱部に近い場所に接続して設けているため、放
熱バスはヒートシンクとして働き、複数の発熱部の温度
不均一を吸収するばかりでなく、大型の放熱バイアホー
ルにより熱を基板裏側に逃がす。このため基板厚が厚く
てもトランジスタの熱抵抗を十分に低くすることができ
る。一方ミリ波帯での接地に関してはコプレーナ線路を
用いるため理想的に行うことができる。これによりミリ
波帯における理想接地と低熱抵抗化が本発明によって初
めて両立できることになり、特に６０ＧＨｚ以上の周波
数帯の高出力電力増幅においてその効果が著しい。
【図１】本発明の高出力ミリ波ＭＭＩＣを説明するため
の図。
の図。
【図２】本発明の高出力ミリ波ＭＭＩＣの等価回路図。
【図３】従来例の高出力ミリ波ＭＭＩＣを説明するため
の図。
の図。
【図４】従来例のコプレーナ型ＭＭＩＣを説明するため
の図。
の図。
【図５】従来例の高出力ミリ波ＭＭＩＣの等価回路。
１，２１ 半絶縁性ＧａＡｓ ２，３，２２，２３，３６，３７ 直列伝送線路 ３ 放熱バイアホール ５，２５，３５ 信号入力端子 ７ ベース電極 ８ エミッタ電極 ９ コレクタ電極 １０ 放熱金属バス ３０ バイアホール ３８ 接地面
Claims (3)
- 【請求項１】コプレーナ型整合回路を備えたミリ波帯Ｍ
ＭＩＣにおいて、半導体基板表面に設けられた能動素子
に接して放熱用金属バスが設けられ、この金属バスの一
部が放熱用金属バイアホールにより半導体基板裏面に接
続されていることを特徴とする高出力ミリ波ＭＭＩＣ。 - 【請求項２】能動素子としてヘテロ接合バイポーラトラ
ンジスタが用いられていることを特徴とする請求項１記
載の高出力ミリ波ＭＭＩＣ。 - 【請求項３】半導体基板が１００μm 以上の厚さの半絶
縁性化合物半導体基板であることを特徴とする請求項１
記載の高出力ミリ波ＭＭＩＣ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6286785A JP2679650B2 (ja) | 1994-11-21 | 1994-11-21 | 高出力ミリ波ｍｍｉｃ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6286785A JP2679650B2 (ja) | 1994-11-21 | 1994-11-21 | 高出力ミリ波ｍｍｉｃ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08148505A JPH08148505A (ja) | 1996-06-07 |
| JP2679650B2 true JP2679650B2 (ja) | 1997-11-19 |
Family
ID=17709021
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6286785A Expired - Lifetime JP2679650B2 (ja) | 1994-11-21 | 1994-11-21 | 高出力ミリ波ｍｍｉｃ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2679650B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1098152A (ja) * | 1996-09-19 | 1998-04-14 | Toshiba Corp | マイクロ波集積回路装置 |
| US6849478B2 (en) | 2002-07-23 | 2005-02-01 | Mediatek Incorporation | Power amplifier having high heat dissipation |
| JP5786883B2 (ja) * | 2013-03-29 | 2015-09-30 | 住友大阪セメント株式会社 | 光デバイス |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6179261A (ja) * | 1984-09-27 | 1986-04-22 | Toshiba Corp | 半導体装置の製造方法 |
| JPS63164504A (ja) * | 1986-12-25 | 1988-07-07 | A T R Koudenpa Tsushin Kenkyusho:Kk | 半導体装置 |
| JP2913077B2 (ja) * | 1992-09-18 | 1999-06-28 | シャープ株式会社 | 半導体装置 |
-
1994
- 1994-11-21 JP JP6286785A patent/JP2679650B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08148505A (ja) | 1996-06-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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