JP3884580B2 - Hybrid integrated circuit device and electronic device incorporating the hybrid integrated circuit device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は導体層が多層構造になる配線基板を用いた混成集積回路装置およびその混成集積回路装置を組み込んだ電子装置に関し、特にセルラー電話機等の移動通信機の送信部に用いる小型の高周波マイクロ波増幅装置(高周波電力増幅装置:高周波パワーモジュール)に適用して有効な技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
自動車電話,携帯電話等の移動通信機には高周波マイクロ波増幅装置が使用されている。
【0003】
高周波マイクロ波増幅装置は、多層構造の配線基板の一面側にトランジスタ等の能動部品やチップ抵抗やチップコンデンサ等の受動部品を搭載し、かつ複数のトランジスタを従属接続させて多段構成の増幅器を構成したモジュール構成になっている。また、配線基板の一面側は電磁シールド効果の役割を果たす金属製のキャップで被われている。キャップは配線基板に直接固定または配線基板を支持する支持基板に固定され、配線基板とキャップまたは支持基板とキャップによってパッケージが構成されている。前記パッケージからは電気的に独立した外部電極端子(電極端子)が突出している。
【0004】
高周波パワーモジュール(高周波電力増幅用MOS・パワーモジュール)については、日立評論社発行「日立評論」1993年第4号、同年4月25日発行、P12〜P26に記載されている。同文献には、幅22mm,奥行き12mm,高さ3.7mmのE型の高周波パワーモジュールが開示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
高周波マイクロ波増幅装置の回路は多層配線基板に形成されている。高周波マイクロ波増幅装置の動作効率を改善するには、伝送損失の低減を図ることが重要である。
【0006】
一般に、配線基板は、複数の絶縁層を重ね合わせた構造となり、最上層の絶縁層の上面,最下層の絶縁層の下面および各絶縁層の間に、電源ラインや信号ラインとなる導体層(配線)を設け、かつ絶縁層上下の導体層は絶縁層を貫通するように設けられた接続導体で電気的に接続された構造になっている。
【0007】
本発明者等はPDC(Personal Digital Cellular)用の高周波パワーモジュールにおける伝送線路の損失解析を行った。この結果、最終段のトランジスタの第1基準電位(Vdd)となる電源ラインによる損失が最も大きいことが判明した。この場合の電源ライン(第1基準電位電源ライン)はマイクロストリップライン構成になっている。
【0008】
図17は高周波パワーモジュールの配線基板1の一部を示す模式図である。絶縁層2は5層となり、最下層の絶縁層2とその上の絶縁層2との間に第1基準電位(Vdd)となる第1基準電位電源ライン3を設け、前記最下層の絶縁層2の下面と上層の絶縁層2の上面にそれぞれ第2基準電位(たとえば、グランド電位)となる平面導体層(平面導体板)4を形成した構造になっている。最上層の絶縁層2とその下の絶縁層2との間にも平面導体層4が設けられている。
【0009】
信号ラインは、図から外れた領域に設けられ、たとえば、最上層の絶縁層2の上面,上から2層目と3層目の絶縁層2の間および上から4層目と5層目(最下層)の絶縁層の間にそれぞれ設けられる。前記第1基準電位電源ライン3,平面導体層4および信号ライン等は導体層5で形成される。
【0010】
第1基準電位電源ライン3が設けられる絶縁層2の厚さ、換言するならば基板の厚さ(H)は、たとえば0.15mmとなり、第1基準電位電源ライン3の幅(W)は、たとえば0.2mmとなる。
【0011】
伝送ラインとしては、前記ストリップライン以外に、図18に示すようにストリップラインが知られている。すなわち、ストリップラインは、絶縁層2、換言するならば絶縁性の基板2の上面に導体層5が設けられた構成になっている。ここで、前記基板2の厚さをHとし、導体層5の幅をWとする。ストリップラインは内層の線路(配線)としてよく使用される。
【0012】
ストリップライン(内層ライン)の場合の伝送損失計算式(特性インピーダンスZ0)は次式数1および数2で与えられる。
【0013】
【数1】
【0014】
【数2】
【0015】
マイクロストリップライン(表層ライン)の場合の伝送損失計算式(特性インピーダンスZ0)は次式数3および数4で与えられる。
【0016】
【数3】
【0017】
【数4】
【0018】
ここで、εeffは基板の比誘電率、k=sech(πW/2H)、k′=tanh(πW/2H)である。
【0019】
これらの数1乃至数4を検討した結果、表層(マイクロストリップライン構造)、内層(ストリップライン構造)ともに基板を厚くすることで損失は低減される。また、第1基準電位電源ラインは内層ライン構造よりも表層ライン構造が望ましいことも判明した。
【0020】
すなわち、電源ラインについて基板を厚くし、表層化することで電源ラインのインピーダンスを上げ、電源ラインでの損失を低減できることが判明した。
【0021】
そこで、本発明者は最も伝送損失が大きくなる最終段トランジスタの第1基準電位(Vdd)の電源ライン(第1基準電位電源ライン:Vddライン)部分における基板部分(絶縁層)の厚さを、他の電源ライン部分や信号ライン部分よりも厚くすることによって伝送損失を低下できることに気が付き本発明をなした。
【0022】
本発明の目的は伝送損失の小さい混成集積回路装置を提供することにある。
【0023】
本発明の他の目的は、伝送損失の小さい高周波マイクロ波増幅装置を提供することにある。
【0024】
本発明の他の目的は、伝送損失の小さい高周波マイクロ波増幅装置を組み込んだ移動通信機等の電子装置を提供することにある。
【0025】
本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであろう。
【0026】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
【0027】
(1)電源ラインや信号ラインを構成する導体層が絶縁層を介して多層に設けられた配線基板と、前記配線基板の一面側に組み込まれる一つ以上の能動部品および受動部品とを有する混成集積回路装置であって、前記電源ラインのうちの一部の電源ラインは前記配線基板の一面側の最上層の絶縁層上に形成され、前記一部の電源ラインが形成された領域の下の領域の2乃至複数の絶縁層間には導体層が形成されていない構成になり、一部の電源ラインを支持する絶縁層の厚さが厚くなっている。前記配線基板には複数のトランジスタが従属接続されて高周波マイクロ波増幅装置が構成されているとともに前記最終段のトランジスタの電源ライン(第1基準電位電源ライン:Vddライン)が前記一部の電源ラインとなっている。前記配線基板において、配線基板を構成する多層の絶縁層の層数は各領域で同一でかつ各絶縁層それぞれの厚さもそれぞれ同一になっている。前記一部の電源ラインが設けられた領域に対応する前記配線基板の他面側の最下層の絶縁層の下面には前記一部の電源ラインよりも電位が低くなる電源ラインまたは平面導体層が設けられている。前記配線基板はその一面側を配線基板に固定される導電性のキャップで被われているとともに、前記配線基板には複数の外部電極端子が設けられている。前記一部の電源ラインの幅は0.2mm程度であり、前記一部の電源ラインを支持する絶縁層の厚さは0.45mm程度以上である。
【0028】
(2)前記手段(1)の構成において、前記一部の電源ラインは前記配線基板の一面側の最上層の絶縁層に設けられた導体層および二層目以下の1乃至複数の絶縁層の上面に設けられた導体層ならびに前記絶縁層を貫通して設けられかつ前記絶縁層の上下の導体層を電気的に接続する接続導体で構成されていて、前記一部の電源ラインを構成する前記導体層の下の2層以上の各絶縁層間には導体層が形成されていない構成になり、一部の電源ラインを支持する絶縁層の厚さが厚くなっている。
【0029】
(3)前記手段(1)または手段(2)の構成において、前記配線基板における絶縁層の層数は一部で他の部分よりも多くなり、前記絶縁層の層数が多い領域に前記一部の電源ラインが設けられている。たとえば、前記配線基板の一面側である最上層の絶縁層はその下の2層目の導体層上に部分的に設けられ、前記最上層の絶縁層上には前記一部の電源ラインが設けられている。
【0030】
(4)前記手段(1)乃至手段(3)のいずれかの構成において、前記配線基板には複数のトランジスタが従属接続されて高周波マイクロ波増幅装置が構成されているとともに前記最終段のトランジスタおよび他の一部のトランジスタまたは他の全てのトランジスタの電源ライン(第1基準電位電源ライン:Vddライン)が前記一部の電源ラインとなっている。
【0031】
(5)実装基板と、前記実装基板に搭載される混成集積回路装置と、前記実装基板の電源ラインに接続される電池を有する電子装置であって、前記混成集積回路装置は前記手段(1)乃至手段(4)のいずれかの構成になっている。前記電子装置は送信装置を構成し、たとえば移動通信機を構成している。
【0032】
前記手段(1)によれば、(a)高周波マイクロ波増幅装置において最終段のトランジスタの電源ライン(第1基準電位電源ライン:Vddライン)は、配線基板の一面側の最上層の絶縁層上に形成されるとともに、その下の複数層の絶縁層間には導体層が設けられない構造になるため、マイクロストリップライン構成のVddラインにおいては、Vddラインを支持する基板は複数の絶縁層で形成されるため、基板の厚さ(H)は厚くなり特性インピーダンスZ0は大きくなる。この結果、伝送損失の低減が図れるため高周波パワーモジュールの動作効率を向上させることができ、かつ低消費電力化が図れる。
【0033】
前記手段(2)においても前記手段(1)の場合と同様に一部の電源ラインを構成する導体層の下の絶縁層は複数層の絶縁層で構成されていることから、マイクロストリップラインの基板の厚さが厚くなり、特性インピーダンスが大きくなり、伝送損失の低減が図れる。
【0034】
前記手段(3)においても前記手段(1)の場合と同様に一部の電源ラインを構成する導体層の下の絶縁層は複数層の絶縁層で構成されていることから、マイクロストリップラインの基板の厚さが厚くなり、特性インピーダンスが大きくなり、伝送損失の低減が図れる。
【0035】
前記手段(4)においては、高周波マイクロ波増幅装置を構成する最終段のトランジスタは勿論として従属接続される他の一部のトランジスタまたは他の全てのトランジスタの電源ライン(第1基準電位電源ライン:Vddライン)は、前記手段(1)乃至手段(3)のいずれかの構成になっていることから、Vddラインを構成するマイクロストリップラインの基板の厚さは厚くなり、特性インピーダンスが大きくなり、伝送損失の低減が図れる。
【0036】
前記手段(5)によれば、伝送損失の小さく動作効率の高い高周波マイクロ波増幅装置が組み込まれていることから、消費電力が小さい移動通信機を提供することができる。すなわち、移動通信機の電池の長寿命化が達成できる。
【0037】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、発明の実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
【0038】
(実施形態1)
図1は本発明の一実施形態(実施形態1)である混成集積回路装置、すなわち高周波マイクロ波増幅装置(高周波パワーモジュール)の一部を示す模式的断面図である。
【0039】
高周波マイクロ波増幅装置は、多層構造の配線基板の一面側にトランジスタ等の能動部品やチップ抵抗やチップコンデンサ等の受動部品を搭載するとともに、複数のトランジスタを従属接続させて多段構成の増幅器を構成したモジュール構成になっている。また、配線基板の一面側は電磁シールド効果の役割を果たす金属製のキャップで被われている。キャップは配線基板に直接固定され、配線基板とキャップによってパッケージが構成されている。前記パッケージからは電気的に独立した外部電極端子(電極端子)が突出している。すなわち、この例では配線基板の下面周縁に表面実装用の外部電極端子が設けられている。なお、配線基板を支持基板で支持する構造とし、支持基板にキャップを固定する構造としてもよい。
【0040】
図1は配線基板1の一部を模式的に示した図であり能動部品や受動部品等は省略してある。配線基板1はn層の絶縁層2(最上層絶縁層(第1層絶縁層)2a〜最下層絶縁層(第n層絶縁層)2n)を重ね合わせた構造からなり、印刷法や積層法によって形成されている。したがって、導体層5は、各絶縁層の上面と最下層絶縁層の下面に形成可能である。図では絶縁層2は5層となっている。
【0041】
本実施形態1では、信号ラインを形成する信号層6は、奇数番目の絶縁層2、すなわち、第1層絶縁層2a,第3層絶縁層2c,第5層絶縁層2e(最下層絶縁層)の上面にそれぞれ第1層配線5a,第3層配線5c,第5層配線5eとして形成されている。なお、一部においては電源ラインも形成される。
【0042】
また、奇数番目の絶縁層2、すなわち、第1層絶縁層2a,第3層絶縁層2c,第5層絶縁層2e(最下層絶縁層)の下面には、第1基準電位よりも電位が低い第2基準電位(たとえばグランド:GND)となるGND層7(第2層配線5b,第4層配線5d,第6層配線(最下層配線)5f)が形成されている。
【0043】
信号層6の下にはGND層7が配置されていることから、シールド効果が得られる。また、シールド効果を向上させるため、前記GND層7は平面導体層であることが望ましい。
【0044】
本実施形態1では、電源ラインでも特に伝送損失に影響を与えやすい一部の電源ライン、すなわち第1基準電位電源ライン3、本実施形態1では最終段トランジスタの電源ライン(Vddライン3)の下の領域においては、絶縁層2と絶縁層2との間に導体層5を設けない構造になっている。
【0045】
本実施形態1では、第1基準電位電源ライン3を支持する導体層5は5層の絶縁層2で構成され、かつ最下層絶縁層2eの下面にはGND層7が形成されていることから、第1基準電位電源ライン3は絶縁層(基板)が厚いマイクロストリップラインとなっている。
【0046】
たとえば、第1基準電位電源ライン3の幅Wを0.2mmとし、各絶縁層2の厚さを0.15mmとすると、マイクロストリップライン構成の第1基準電位電源ライン3では、基板(絶縁層)の厚さ(H)は5×0.15mm=0.6mmと、他の部分(領域)に比較して厚くなる。
【0047】
このように、伝送損失に悪い影響を与える第1基準電位となる電源ライン(マイクロストリップライン)の基板の厚さ(H)を大きくすることによって、前記数3の式からも分かるように特性インピーダンスZ0を大きくすることができる。これにより、伝送損失の低減を達成することができる。
【0048】
つぎに、より具体的な例について説明する。
【0049】
(実施例1)
図2乃至図11は本発明の一実施例(実施例1)である高周波マイクロ波増幅装置(高周波パワーモジュール)に係わる図であり、図2は高周波マイクロ波増幅装置の模式的断面図、図3は高周波マイクロ波増幅装置の外観を示す斜視図である。
【0050】
本実施例1の高周波マイクロ波増幅装置(高周波パワーモジュール)15は、図2および図3に示すように、板状の配線基板1の一面側(主面側)にキャップ16が重ねられ、外観的には偏平な矩形体構造になっている。
【0051】
本実施例1の高周波パワーモジュール15は、能動部品として、電界効果トランジスタを構成する半導体チップを回路的に多段に接続して、移動通信機(携帯電話)の高周波パワーモジュールを構成している。この例では、2個のトランジスタを従属接続した2段構成の増幅器になっている。
【0052】
キャップ16は金属板を矩形箱状に絞り成形して、下面周縁に沿って突出した周壁17を有する構造となっている。前記周壁17には切り込みが入れられて弾力的に配線基板1の側面に作用するフックアーム18が複数設けられている。このフックアーム18の先端内側には、これも成形によって形成された突出するフック爪19が設けられている。このフック爪19は配線基板1の周面に設けられた図示しない窪んだ引っ掛かり部に弾力的に引っ掛かるようになっている。この引っ掛かり部にフック爪19を引っ掛けることによって配線基板1にキャップ16が固定され、図3に示すような偏平な高周波パワーモジュール15となる。
【0053】
また、前記フックアーム18は高周波パワーモジュール15の裏面の外部電極端子を実装基板のランドに導電性の接合材(半田)の溶融によって固定する際、グランド用ランド部分に付着する接合材(半田)に濡れて接続されるように配置構成されている。また、この際、配線基板1の係止部、すなわち引っ掛かり部にはグランド配線(GND層)が設けられており、このグランド配線部分も半田に濡れるようになっている。したがって、キャップ16は電磁シールド効果を奏することになる。
【0054】
本実施例1では、配線基板1は図2に示すように、3層の絶縁層2(第1層絶縁層2a,第2層絶縁層2b,第3層絶縁層2c)で形成され、導体層5は信号層6として第1層配線5a,第3層配線5c、GND層7として第2層配線5b,第4層配線(最下層配線)5dが設けられている。
【0055】
また、図2に示すように、絶縁層2の上下の導体層5は絶縁層2を貫通する接続導体10やサーマルビィア10aで電気的に接続されている。配線基板1の一面側にはチップコンデンサやチップ抵抗等を構成するチップ部品11やトランジスタ12が固定されている。すなわち、チップ部品11の電極部分は図示しない半田等の導電性接合体を介して信号層6に接続され、トランジスタ12は第2層配線5bに半田等を介して接続されている。また、トランジスタ12の図示しない電極と信号層6である1層配線5aは導電性のワイヤ13で接続されている。トランジスタ12,ワイヤ13等は絶縁性樹脂からなるオーバコート層14で覆われて保護され、耐湿性向上が図られている。また、絶縁膜トランジスタ12が固定される導体層5部分には最下層配線である第6層配線5fにサーマルビィア10aによって接続されている。このサーマルビィア10aはトランジスタ12で発熱する熱を最下層配線になる第4層配線5dに伝達する役割を果たす。これによりトランジスタ12の放熱が行われる。
【0056】
本実施例1においても、図2に示すように一部の電源ライン3、すなわち最終段トランジスタの電源ライン(Vddライン)3は、配線基板1の最上層絶縁膜上に形成され、かつその下の絶縁層2間には導体層が設けられていない構造となっている(図2の配線基板1の右端部分参照)。これによって伝送損失の低減が図られている。
【0057】
つぎに、配線基板1および配線基板1に搭載される電子部品等について説明する。図4は配線基板上の各部品の搭載状態を示す平面図であり、図5乃至図8は配線基板の各配線層、すなわち信号層6を構成する第1層配線5a,第3層配線5c,第5層配線5eおよびGND層7である第2層配線5b,第4層配線5d,第6層配線(最下層配線)5fの各パターンを示す図である。
【0058】
本実施例1の高周波マイクロ波増幅装置は、図4の配線基板1の平面図および図9の等価回路図で示すように、トランジスタ(たとえば電界効果トランジスタ)T1,T2を従属接続して2段構成の増幅器とした構造になっている。
【0059】
図4に示すように、配線基板1には部分的に前記配線基板1の周縁から下面に亘って外部電極端子20が設けられている。外部電極端子20は入力端子(Pin)21,出力端子(Pout)22,電源端子(Vdd)23,ゲートバイアス端子(Vapc)24,グランド端子(GND)25となる。これにより、高周波パワーモジュール15の表面実装が可能になる。
【0060】
図9の等価回路を満足するように、図4に示すように、各部品が搭載されている。これらの図において、T1,T2はトランジスタ、C1〜C10はチップコンデンサ、CBはバイパスコンデンサ、R1〜Rはチップ抵抗である。また、図9において示す細長い長方形部分はマイクロストリップラインを示す。
【0061】
配線基板1は、たとえば、ガラスセラミックスを積層させた低温焼成の配線基板からなり、配線は高導電性金属、例えば銀系金属を使用している。すなわち、外層配線はAg−Ptを使用し、内装配線はAgを使用している。低温焼成は600℃程度となり、融点の低いAgの使用が可能となる。Agは抵抗値が低い高導電性金属となるため、高周波特性の向上が達成できる。
【0062】
図5乃至図8は配線基板1を構成する各絶縁層2(第1層絶縁層2a〜第3層絶縁層2c)と、その表面に形成された導体層5(信号層6を構成する第1層配線5a,第3層配線5cと、GND層7を構成する第2層配線5b,第4層配線(最下層配線)5d)を示す図である。なお、図8は第4層配線(最下層配線)5dを透視して描いた図である。
【0063】
図5に示すパターンは第1層配線5aであり、白丸で示す部分が接続導体10部分である。電源端子(Vdd)23から連なり、ゲートバイアス端子(Vapc)24側に向かって延在する線は最終段トランジスタT2のVddライン3を構成し、このVddライン3の真下となる領域の絶縁層2間には導体層5は設けられない。すなわち、図6に示す第2層配線5bおよび図7に示す第3層配線5cでは、前記Vddライン3の真下となる領域に導体層5は設けられていない。また、最下層の導体パターンとなる図8の第4層配線5dでは、前記前記Vddライン3の真下となる領域にはGND層7が設けられている。
【0064】
したがって、前記Vddライン3はマイクロストリップラインとなるが、マイクロストリップラインとしての基板(絶縁層)の厚さは三枚の導体層の厚さの和となり、他の部分よりも厚くなっている。
【0065】
また、図7に示す初段トランジスタT1のVddライン3ではこのような基板を厚くする構成は本実施例1では採用されていない。なお、初段トランジスタのVddラインの伝送損失の低減を図るように前記構成を採用してもよい。また、トランジスタが3個以上多段に構成される場合でも最終段トランジスタとともに、他のトランジスタの一部または全部の第1基準電位電源ライン(Vddライン)を伝送損失低減のために前記構成としてもよい。
【0066】
また、トランジスタ(T1,T2)を第2層絶縁層2b上の第2層配線5b上に固定する必要があることから、図5に示すように、トランジスタが搭載される領域の絶縁層2aにはトランジスタ(T1,T2)よりも僅かに大きい形状部分がくり抜かれている。
【0067】
図6乃至図8で示す小さな丸部分は接続導体10やサーマルビィア10aを示す。
【0068】
たとえば、積層法では、前記各絶縁層2を重ね合わせて焼成することによって配線基板1が製造される。したがって、図4に示すように、各種の電子部品を搭載するとともに、ワイヤボンディングを行うことによって図9に示す等価回路構成の高周波パワーモジュール15が製造される。
【0069】
本実施例1では、電界効果トランジスタを2段に組み込んで、800〜1000MHz、さらには1.4〜1.7GHzの携帯電話用の高周波パワーモジュールとすることができる。
【0070】
本実施例1の高周波パワーモジュール15によれば、伝送損失(高周波損失:RF損失)が低減される。
【0071】
図10はVddラインロス計算結果を示すグラフであり、改善前の導体損失(dB)と本実施例1による改善後の導体損失を示すものである。絶縁層2の厚さを0.15mmとし、Vddライン3の幅(W)を0.2mmとした場合、基板(絶縁層)の厚さ(H)は0.45mmとなる。したがって、特性インピーダンスZ0は改善前の80Ωから本実施例1の改善後による30Ωとなる。この結果、Vddライン3の長さはスタブ形状の線路の長さとなり、この長さをλ/8〜λ/4とした場合、導体損失(dB)は改善前の0.8〜0.5dBから改善後の0.3〜0.2dBと低減される。
【0072】
図11は伝送ラインロス計算結果を示すグラフであり、横軸を特性インピーダンスZ0(Ω)とし、縦軸を導体損失(dB/cm)としたグラフである。改善前ではVddライン3は内層ラインとなり、基板(絶縁層)の厚さは0.15mmである。改善後の本実施例1の場合は表層ラインとなり、基板(絶縁層)の厚さは0.45mmである。導体損失は改善前の0.22dB/cmから改善後(本実施例1)の0.14dB/cmと低減された。
【0073】
図12は本実施例1の高周波マイクロ波増幅装置15を組み込んだ移動通信機(携帯電話)の一部を示す模式図、図13は同じく携帯電話のブロック図である。携帯電話は、図12に示すように、信号処理部40,受信部41,送受信切り替42,送信部43,電池44,アンテナ45を有している。前記送信部43には高周波パワーモジュール(高周波増幅器)15が内蔵されている。
【0074】
信号処理部40は、図13に示すように、スピーカ50およびマイクロホン51が接続される音声処理52と、前記音声処理52を制御するCPU53とを有する。
【0075】
また、送信系では、送信部43の高周波パワーモジュール15に接続されかつ周波数シンセサイザー54によって制御されるミキサー55と、前記ミキサー55と音声処理52との間に組み込まれる変調機56とを有する構成になっている。また、受信系では、受信部41に接続されかつ前記周波数シンセサイザー54によって制御されるミキサー57と、前記音声処理52とミキサー57間に順次組み込まれる復調器58およびIF59とを有する構成になっている。
【0076】
このような携帯電話では、高周波パワーモジュール15の伝送損失の低減により、動作効率が向上し、低消費電力化が達成できる。この結果、電池寿命が長くなる。また単位電池当たりの通話時間も長くなる。
【0077】
本実施例1によれば以下の効果を奏する。
【0078】
(1)高周波マイクロ波増幅装置15において最終段のトランジスタの電源ライン(第1基準電位電源ライン:Vddライン3)は、配線基板1の一面側の最上層の絶縁層2上に形成されるとともに、その下の複数層の絶縁層2間には導体層5が設けられない構造になるため、マイクロストリップライン構成のVddラインにおいては、Vddラインを支持する基板(絶縁層)は複数の絶縁層2で形成されるため、基板の厚さ(H)は厚くなり特性インピーダンスZ0は大きくなる。この結果、伝送損失の低減が図れるため高周波パワーモジュールの動作効率を向上させることができ、かつ低消費電力化が図れる。
【0079】
(2)本実施例1の高周波パワーモジュール15を組み込んだ携帯電話においては、伝送損失の小さく動作効率の高い高周波マイクロ波増幅装置15が組み込まれることから、消費電力が小さいものとなる。したがって、携帯電話の電池の長寿命化が達成できるとともに単位電池当たりの通話時間も長くなる。
【0080】
(実施形態2)
図14は本発明の他の実施形態(実施形態2)である高周波マイクロ波増幅装置の一部を示す模式的断面図である。
【0081】
本実施形態2は図1で示す実施形態1の配線基板1において、前記一部の電源ライン(Vddライン3)は前記配線基板1の一面側の最上層の絶縁層2に設けられた導体層(第1層配線5a)および二層目以下の1乃至複数の絶縁層2の上面に設けられた導体層5ならびに前記絶縁層2を貫通して設けられかつ前記絶縁層2の上下の導体層5を電気的に接続する接続導体10で構成されてる。この実施形態では、第1層配線5aと第2層配線5bがVddライン3として使用されている。
【0082】
また、前記一部の電源ライン(Vddライン3)を構成する導体層5の下の2層以上の各絶縁層2間には導体層5が形成されていない構成になり、一部の電源ライン(Vddライン3)を支持する絶縁層の厚さが厚くなっている。なお、本実施形態では、最下層の絶縁層2の下面にのみVddライン3に対応する領域ではGND層7が設けられているが、配線基板1の下から数層目の絶縁層2の下面にGND層7を形成してもよい。この場合でも、Vddライン3の下の複数層の絶縁層2間には信号層6やGND層7を設けず、マイクロストリップラインの基板(絶縁層)の厚さを厚くし、伝送損失の低減を図るようにする。
【0083】
また、Vddライン3はさらに複数層の導体層5で形成してもよい。
【0084】
本実施形態2においても、前記実施形態1の場合と同様に一部の電源ライン(Vddライン3)を構成する導体層の下の絶縁層は複数層の絶縁層で構成されていることから、マイクロストリップラインの基板の厚さが厚くなり、特性インピーダンスが大きくなり、伝送損失の低減が図れる。
【0085】
(実施形態3)
図15は本発明の他の実施形態(実施形態3)である高周波マイクロ波増幅装置の一部を示す模式的断面図である。
【0086】
本実施形態3では、内層ラインをVddライン3として使用し、かつ数カ所の内層ラインをVddライン3として使用した例である。この実施形態はVddライン3の長さLを長くできる構造であり、Lを長くする場合有効である。
【0087】
(実施形態4)
図16は本発明の他の実施形態(実施形態4)である高周波マイクロ波増幅装置の一部を示す模式的断面図である。
【0088】
本実施形態4は、Vddライン3としてのマイクロストリップラインとしては前記各実施形態と同様の構成を有するものであ。前記各実施形態では、配線基板1の厚さは全体に亘って一定であり、絶縁層2や導体層5の層数は各領域で同一である。これに対して本実施形態4では、配線基板1における絶縁層2の層数は一部で他の部分(領域)よりも多くなり、前記絶縁層2の層数が多い領域に前記一部の電源ライン(Vddライン3)が設けられる例である。
【0089】
その一例が図16で示す例である。本実施形態4では、たとえば、前記配線基板1の一面側である最上層の絶縁層2(第1層絶縁層2a)はその下の2層目の導体層2(第2層絶縁層2b)上に部分的に設けられ、前記最上層の絶縁層2(第1層絶縁層2a)上には前記一部の電源ライン(Vddライン3)が設けられている。
【0090】
チップ部品11は、一般に配線基板1の一面側、すなわち、最上層の絶縁層上に固定される。チップ部品11には所定の高さがあることから、配線基板1の一面側を被うキャップは配線基板1の一面との間に空間を有するようになる。チップ部品11の高さによってもこの空間高さは異なるが、一般には0.5mm程度の高さの空間である。
【0091】
したがって、本実施形態4の場合のように、従来の最上層となるチップ部品11を搭載する絶縁層2上に部分的に厚さ0.15mm程度の絶縁層2を設け、かつこの絶縁層2上にVddライン3を形成しても何ら支障は発生しない。
【0092】
本実施形態4はこのような思想によるものであり、一定の厚さの配線基板1であっても、その封止高さを変えることなくマイクロストリップラインの基板(絶縁層)の厚さを高くすることができる。
【0093】
単に配線基板1の一部の厚さを増大させるだけの場合は、配線基板1の下面側に絶縁層2をさらに部分的に重ね合わせる構造でもよい。
【0094】
本実施形態4においても前記各実施形態の場合と同様に一部の電源ライン(Vddライン3)を構成する導体層の下の絶縁層は複数層の絶縁層で構成されていることから、マイクロストリップラインの基板の厚さが厚くなり、特性インピーダンスが大きくなり、伝送損失の低減が図れる。
【0095】
以上本発明者によってなされた発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない、たとえば、前記各実施形態の場合では、最終段のトランジスタのVddラインの伝送損失を低減するためにVddライン下の絶縁層の厚さを厚くしているが、多段に従属接続される最終段トランジスタは勿論として他のトランジスタの一部または全てのトランジスタの電源ライン(第1基準電位電源ライン:Vddライン)も、伝送損失を低減させるべくVddラインの下の絶縁層の厚さを厚くする前記実施形態の構造としてもよい。
【0096】
以上の説明では主として本発明者によってなされた発明をその背景となった利用分野である高周波マイクロ波増幅装置および携帯電話に適用した例について説明したが、それに限定されるものではない。本発明は少なくとも混成集積回路装置には適用できるものであり、また電池を内蔵するとともに前記混成集積回路装置が組み込まれる電子装置には適用できる。
【0097】
【発明の効果】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
【0098】
(1)最終段のトランジスタの電源ライン(第1基準電位電源ライン:Vddライン)は、配線基板の一面側の最上層の絶縁層上に形成されるとともに、その下の複数層の絶縁層間には導体層が設けられない構造になるため、マイクロストリップライン構成のVddラインにおいては、Vddラインを支持する基板(絶縁層)は複数の絶縁層で形成されるため、基板の厚さ(H)は厚くなり特性インピーダンスZ0は大きくなる。この結果、伝送損失の低減が図れるため高周波パワーモジュールの動作効率を向上させることができ、かつ低消費電力化が図れる。
【0099】
(2)前記高周波パワーモジュールを組み込んだ携帯電話においては、伝送損失の小さく動作効率の高い高周波マイクロ波増幅装置が組み込まれることから、消費電力が小さいものとなる。したがって、携帯電話の電池の長寿命化が達成できるとともに単位電池当たりの通話時間も長くなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態(実施形態1)である高周波マイクロ波増幅装置の一部を示す模式的断面図である。
【図2】本発明の一実施例(実施例1)である高周波マイクロ波増幅装置の模式的断面図である。
【図3】本実施例1の高周波マイクロ波増幅装置の外観を示す斜視図である。
【図4】本実施例1の高周波マイクロ波増幅装置における配線基板上の各部品の搭載状態を示す平面図である。
【図5】前記配線基板の表層導体層(第1層配線)のパターンを示す平面図である。
【図6】前記配線基板の内層導体層(第2層配線)のパターンを示す平面図である。
【図7】前記配線基板の内層導体層(第3層配線)のパターンを示す平面図である。
【図8】前記配線基板の裏面導体層(第4層配線)のパターンを示す透視図である。
【図9】本実施例1の高周波マイクロ波増幅装置の等価回路図である。
【図10】本実施例1の高周波マイクロ波増幅装置におけるVddラインロス計算結果を示すグラフである。
【図11】本実施例1の高周波マイクロ波増幅装置における伝送ラインロス計算結果を示すグラフである。
【図12】本実施例1の高周波マイクロ波増幅装置を組み込んだ携帯電話の一部を示す模式図である。
【図13】本実施例1の高周波マイクロ波増幅装置を組み込んだ携帯電話のブロック図である。
【図14】本発明の他の実施形態(実施形態2)である高周波マイクロ波増幅装置の一部を示す模式的断面図である。
【図15】本発明の他の実施形態(実施形態3)である高周波マイクロ波増幅装置の一部を示す模式的断面図である。
【図16】本発明の他の実施形態(実施形態4)である高周波マイクロ波増幅装置の一部を示す模式的断面図である。
【図17】本出願人の開発による高周波マイクロ波増幅装置の配線基板の一部を示す模式的断面図である。
【図18】マイクロストリップラインの一部を示す模式的断面図である。
【符号の説明】
1…配線基板、2…絶縁層(基板)、3…第1基準電位電源ライン(Vddライン)、4…平面導体層、5…導体層、6…信号層、7…GND層、9…最下層配線、10…接続導体、10a…サーマルビィア、11…チップ部品、12…トランジスタ、13…ワイヤ、14…オーバコート層、15…高周波マイクロ波増幅装置(高周波パワーモジュール)、16…キャップ、17…周壁、18…フックアーム、19…フック爪、20…外部電極端子、21…入力端子(Pin)、22…出力端子(Pout)、23…電源端子(Vdd)、24…ゲートバイアス端子(Vapc)、25…グランド端子(GND)、40…信号処理部、41…受信部、42…送受信切り替、43…送信部、44…電池、45…アンテナ、50…スピーカ、51…マイクロホン、52…音声処理、53…CPU、54…周波数シンセサイザー、55…ミキサー、56…変調機、57…ミキサー、58…復調器、59…IF。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a hybrid integrated circuit device using a wiring board having a multi-layered conductor layer and an electronic device incorporating the hybrid integrated circuit device, and particularly to a small high-frequency microwave used for a transmitter of a mobile communication device such as a cellular telephone. The present invention relates to a technology effective when applied to an amplifying device (high-frequency power amplifying device: high-frequency power module).
[0002]
[Prior art]
High-frequency microwave amplifiers are used in mobile communication devices such as automobile phones and mobile phones.
[0003]
A high-frequency microwave amplifier is equipped with active components such as transistors and passive components such as chip resistors and chip capacitors on one side of a multilayer wiring board, and a multi-stage amplifier is configured by connecting multiple transistors in cascade. It has a modular configuration. Further, one side of the wiring board is covered with a metal cap that plays the role of electromagnetic shielding effect. The cap is directly fixed to the wiring board or fixed to a supporting board that supports the wiring board, and a package is configured by the wiring board and the cap or the supporting board and the cap. Electrically independent external electrode terminals (electrode terminals) protrude from the package.
[0004]
The high-frequency power module (high-frequency power amplification MOS / power module) is described in “Hitachi Review” issued by Hitachi Critic Co., Ltd., No. 4 in 1993, April 25, the same year, P12 to P26. This document discloses an E-type high-frequency power module having a width of 22 mm, a depth of 12 mm, and a height of 3.7 mm.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The circuit of the high frequency microwave amplifier is formed on a multilayer wiring board. In order to improve the operating efficiency of the high-frequency microwave amplifier, it is important to reduce transmission loss.
[0006]
In general, a wiring board has a structure in which a plurality of insulating layers are stacked, and a conductor layer (a power line or a signal line) between the upper surface of the uppermost insulating layer, the lower surface of the lowermost insulating layer, and each insulating layer ( Wiring) is provided, and the conductor layers above and below the insulating layer are electrically connected by connecting conductors provided so as to penetrate the insulating layer.
[0007]
The present inventors conducted transmission line loss analysis in a high frequency power module for PDC (Personal Digital Cellular). As a result, it was found that the loss due to the power supply line that becomes the first reference potential (Vdd) of the final stage transistor was the largest. In this case, the power supply line (first reference potential power supply line) has a microstrip line configuration.
[0008]
FIG. 17 is a schematic diagram showing a part of the
[0009]
The signal line is provided in a region outside the figure, for example, the upper surface of the uppermost
[0010]
The thickness of the
[0011]
As the transmission line, in addition to the strip line, a strip line is known as shown in FIG. That is, the strip line has a structure in which the
[0012]
Transmission loss calculation formula (characteristic impedance Z) for stripline (inner layer line) 0 ) Is given by the following
[0013]
[Expression 1]
[0014]
[Expression 2]
[0015]
Transmission loss calculation formula (characteristic impedance Z) for microstrip line (surface layer line) 0 ) Is given by the following equations (3) and (4).
[0016]
[Equation 3]
[0017]
[Expression 4]
[0018]
Here, εeff is the relative dielectric constant of the substrate, k = sech (πW / 2H), k ′ = tanh (πW / 2H).
[0019]
As a result of examining these
[0020]
That is, it has been found that by increasing the thickness of the substrate for the power supply line and making it a surface layer, the impedance of the power supply line can be increased and the loss in the power supply line can be reduced.
[0021]
Therefore, the present inventor determines the thickness of the substrate portion (insulating layer) in the power supply line (first reference potential power supply line: Vdd line) portion of the first reference potential (Vdd) of the final stage transistor having the largest transmission loss. The present invention has been realized by realizing that transmission loss can be reduced by making it thicker than other power line portions and signal line portions.
[0022]
An object of the present invention is to provide a hybrid integrated circuit device with a small transmission loss.
[0023]
Another object of the present invention is to provide a high-frequency microwave amplifying device with low transmission loss.
[0024]
Another object of the present invention is to provide an electronic device such as a mobile communication device incorporating a high-frequency microwave amplifier having a small transmission loss.
[0025]
The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
[0026]
[Means for Solving the Problems]
The following is a brief description of an outline of typical inventions disclosed in the present application.
[0027]
(1) A hybrid having a wiring board in which conductor layers constituting power lines and signal lines are provided in multiple layers via an insulating layer, and one or more active components and passive components incorporated on one side of the wiring substrate In the integrated circuit device, a part of the power supply lines is formed on an uppermost insulating layer on one side of the wiring board, and is below a region where the part of the power supply lines is formed. A conductor layer is not formed between two or more insulating layers in the region, and the thickness of the insulating layer supporting a part of the power supply lines is thick. A plurality of transistors are cascade-connected to the wiring board to constitute a high-frequency microwave amplifying device, and a power line (first reference potential power line: Vdd line) of the final stage transistor is the partial power line. It has become. In the wiring board, the number of multilayer insulating layers constituting the wiring board is the same in each region, and the thickness of each insulating layer is also the same. On the lower surface of the lowermost insulating layer on the other surface side of the wiring board corresponding to the region where the partial power line is provided, there is a power line or a planar conductor layer whose potential is lower than that of the partial power line. Is provided. The wiring board is covered with a conductive cap fixed to the wiring board on one side, and a plurality of external electrode terminals are provided on the wiring board. The width of the part of the power lines is about 0.2 mm, and the thickness of the insulating layer that supports the part of the power lines is about 0.45 mm or more.
[0028]
(2) In the configuration of the means (1), the part of the power supply line includes a conductor layer provided on the uppermost insulating layer on the one surface side of the wiring board and one or more insulating layers not higher than the second layer. The conductor layer provided on the upper surface and the connection conductor provided through the insulating layer and electrically connecting the upper and lower conductor layers of the insulating layer, and constituting the part of the power line The conductive layer is not formed between the two or more insulating layers below the conductive layer, and the thickness of the insulating layer supporting a part of the power supply lines is thick.
[0029]
(3) In the configuration of the means (1) or the means (2), the number of insulating layers in the wiring board is partly larger than that of the other parts, and the region is larger in the number of insulating layers. Power supply lines are provided. For example, the uppermost insulating layer on one side of the wiring board is partially provided on the second lower conductive layer, and the power supply line is provided on the uppermost insulating layer. It has been.
[0030]
(4) In any one of the means (1) to (3), a plurality of transistors are cascade-connected to the wiring board to constitute a high-frequency microwave amplifying device, and the final stage transistor and The power line (first reference potential power line: Vdd line) of some other transistors or all other transistors is the partial power line.
[0031]
(5) An electronic device having a mounting substrate, a hybrid integrated circuit device mounted on the mounting substrate, and a battery connected to a power line of the mounting substrate, wherein the hybrid integrated circuit device is the means (1). Or any one of means (4). The electronic device constitutes a transmission device, for example, a mobile communication device.
[0032]
According to the means (1), (a) the power supply line (first reference potential power supply line: Vdd line) of the final stage transistor in the high frequency microwave amplifying device is on the uppermost insulating layer on the one surface side of the wiring board. In addition, in the Vdd line of the microstrip line configuration, the substrate that supports the Vdd line is formed of a plurality of insulating layers. Therefore, the thickness (H) of the substrate increases and the characteristic impedance Z 0 Will grow. As a result, transmission loss can be reduced, so that the operating efficiency of the high-frequency power module can be improved and low power consumption can be achieved.
[0033]
In the means (2), as in the case of the means (1), the insulating layer under the conductor layer constituting a part of the power supply line is composed of a plurality of insulating layers. The thickness of the substrate is increased, the characteristic impedance is increased, and transmission loss can be reduced.
[0034]
In the means (3), as in the case of the means (1), the insulating layer under the conductor layer constituting a part of the power supply line is composed of a plurality of insulating layers. The thickness of the substrate is increased, the characteristic impedance is increased, and transmission loss can be reduced.
[0035]
In the means (4), the power supply line (first reference potential power supply line: the first reference potential power supply line: (Vdd line) has any one of the means (1) to means (3), the thickness of the substrate of the microstrip line constituting the Vdd line is increased, and the characteristic impedance is increased. Transmission loss can be reduced.
[0036]
According to the means (5), since the high-frequency microwave amplifying device with small transmission loss and high operating efficiency is incorporated, it is possible to provide a mobile communication device with low power consumption. In other words, the battery life of the mobile communication device can be extended.
[0037]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiments, and the repetitive description thereof is omitted.
[0038]
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a part of a hybrid integrated circuit device, that is, a high-frequency microwave amplification device (high-frequency power module) according to an embodiment (Embodiment 1) of the present invention.
[0039]
The high-frequency microwave amplifier is equipped with active components such as transistors and passive components such as chip resistors and chip capacitors on one side of a multilayer wiring board, and multiple transistors are connected in cascade to form a multistage amplifier. It has a modular configuration. Further, one side of the wiring board is covered with a metal cap that plays the role of electromagnetic shielding effect. The cap is directly fixed to the wiring board, and a package is constituted by the wiring board and the cap. Electrically independent external electrode terminals (electrode terminals) protrude from the package. That is, in this example, external electrode terminals for surface mounting are provided on the peripheral edge of the lower surface of the wiring board. Note that a structure in which the wiring board is supported by the support substrate and a cap is fixed to the support substrate may be employed.
[0040]
FIG. 1 is a diagram schematically showing a part of the
[0041]
In the first embodiment, the
[0042]
In addition, the lower surface of the odd-numbered insulating
[0043]
Since the
[0044]
In the first embodiment, a part of the power supply lines that are particularly susceptible to transmission loss even in the power supply lines, that is, the first reference potential
[0045]
In the first embodiment, the
[0046]
For example, when the width W of the first reference potential
[0047]
Thus, by increasing the thickness (H) of the substrate of the power supply line (microstrip line) serving as the first reference potential that adversely affects the transmission loss, the characteristic impedance can be seen from the above equation (3). Z 0 Can be increased. Thereby, reduction of transmission loss can be achieved.
[0048]
Next, a more specific example will be described.
[0049]
Example 1
2 to 11 are diagrams relating to a high-frequency microwave amplifying apparatus (high-frequency power module) which is an embodiment (embodiment 1) of the present invention. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the high-frequency microwave amplifying apparatus. 3 is a perspective view showing the appearance of the high-frequency microwave amplifier.
[0050]
As shown in FIGS. 2 and 3, the high-frequency microwave amplifier (high-frequency power module) 15 of the first embodiment has a
[0051]
The high-
[0052]
The
[0053]
The hook arm 18 is a bonding material (solder) that adheres to the ground land portion when the external electrode terminal on the back surface of the high-
[0054]
In the first embodiment, the
[0055]
As shown in FIG. 2, the upper and
[0056]
Also in the first embodiment, as shown in FIG. 2, a part of the
[0057]
Next, the
[0058]
As shown in the plan view of the
[0059]
As shown in FIG. 4,
[0060]
Each component is mounted as shown in FIG. 4 so as to satisfy the equivalent circuit of FIG. In these drawings, T1 and T2 are transistors, C1 to C10 are chip capacitors, CB is a bypass capacitor, and R1 to R are chip resistors. Moreover, the elongate rectangular part shown in FIG. 9 shows a microstrip line.
[0061]
The
[0062]
5 to 8 show each insulating layer 2 (first insulating
[0063]
The pattern shown in FIG. 5 is the
[0064]
Therefore, the
[0065]
Further, in the
[0066]
Further, since it is necessary to fix the transistors (T1, T2) on the
[0067]
A small circle portion shown in FIGS. 6 to 8 shows the
[0068]
For example, in the lamination method, the
[0069]
In the first embodiment, a field effect transistor is incorporated in two stages, and a high frequency power module for a mobile phone of 800 to 1000 MHz, or 1.4 to 1.7 GHz can be obtained.
[0070]
According to the high
[0071]
FIG. 10 is a graph showing the Vdd line loss calculation result, showing the conductor loss (dB) before improvement and the conductor loss after improvement according to the first embodiment. When the thickness of the insulating
[0072]
FIG. 11 is a graph showing the transmission line loss calculation results. The horizontal axis represents the characteristic impedance Z. 0 It is a graph with (Ω) and the vertical axis representing conductor loss (dB / cm). Before improvement, the
[0073]
FIG. 12 is a schematic diagram showing a part of a mobile communication device (mobile phone) incorporating the high-
[0074]
As shown in FIG. 13, the
[0075]
The transmission system includes a
[0076]
In such a mobile phone, the transmission efficiency of the high-
[0077]
According to the first embodiment, the following effects can be obtained.
[0078]
(1) In the high-frequency
[0079]
(2) In the mobile phone incorporating the high-
[0080]
(Embodiment 2)
FIG. 14 is a schematic cross-sectional view showing a part of a high-frequency microwave amplification device according to another embodiment (Embodiment 2) of the present invention.
[0081]
In the second embodiment, in the
[0082]
Further, the
[0083]
Further, the
[0084]
Also in the second embodiment, since the insulating layer under the conductor layer constituting a part of the power supply line (Vdd line 3) is composed of a plurality of insulating layers as in the first embodiment, The thickness of the substrate of the microstrip line is increased, the characteristic impedance is increased, and transmission loss can be reduced.
[0085]
(Embodiment 3)
FIG. 15 is a schematic cross-sectional view showing a part of a high-frequency microwave amplification device according to another embodiment (Embodiment 3) of the present invention.
[0086]
The third embodiment is an example in which the inner layer line is used as the
[0087]
(Embodiment 4)
FIG. 16 is a schematic cross-sectional view showing a part of a high-frequency microwave amplification device according to another embodiment (Embodiment 4) of the present invention.
[0088]
In the fourth embodiment, the microstrip line as the
[0089]
One example is the example shown in FIG. In the fourth embodiment, for example, the uppermost insulating layer 2 (first insulating
[0090]
The
[0091]
Therefore, as in the case of the fourth embodiment, the insulating
[0092]
The fourth embodiment is based on such a concept. Even if the
[0093]
When the thickness of a part of the
[0094]
Also in the fourth embodiment, since the insulating layer under the conductor layer constituting a part of the power supply line (Vdd line 3) is composed of a plurality of insulating layers, as in the case of each of the embodiments described above. The thickness of the stripline substrate increases, the characteristic impedance increases, and transmission loss can be reduced.
[0095]
Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment, the present invention is not limited to the embodiment described above, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. For example, in the case of each of the above embodiments, the thickness of the insulating layer under the Vdd line is increased in order to reduce the transmission loss of the Vdd line of the final stage transistor. In addition to the final stage transistor, the power supply line (first reference potential power supply line: Vdd line) of some or all of the other transistors is also thickened in the insulating layer below the Vdd line in order to reduce transmission loss. It is good also as a structure of the said embodiment.
[0096]
In the above description, an example in which the invention made by the present inventor is applied to a high frequency microwave amplifying apparatus and a mobile phone, which are the fields of use behind the invention, has been described, but the present invention is not limited thereto. The present invention can be applied to at least a hybrid integrated circuit device, and can also be applied to an electronic device that incorporates a battery and incorporates the hybrid integrated circuit device.
[0097]
【The invention's effect】
The effects obtained by the representative ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.
[0098]
(1) The power supply line (first reference potential power supply line: Vdd line) of the final stage transistor is formed on the uppermost insulating layer on the one surface side of the wiring board, and between a plurality of insulating layers below it. In the Vdd line having a microstrip line configuration, since the substrate (insulating layer) supporting the Vdd line is formed of a plurality of insulating layers, the thickness (H) of the substrate. Becomes thicker and characteristic impedance Z 0 Will grow. As a result, transmission loss can be reduced, so that the operating efficiency of the high-frequency power module can be improved and low power consumption can be achieved.
[0099]
(2) In the cellular phone incorporating the high-frequency power module, since a high-frequency microwave amplifying device with low transmission loss and high operating efficiency is incorporated, the power consumption is small. Therefore, the battery life of the mobile phone can be extended and the call time per unit battery can be increased.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a part of a high-frequency microwave amplification device according to an embodiment (Embodiment 1) of the present invention.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a high-frequency microwave amplification device that is an embodiment (embodiment 1) of the present invention.
FIG. 3 is a perspective view showing an appearance of the high-frequency microwave amplifying device according to the first embodiment.
4 is a plan view showing a mounting state of each component on a wiring board in the high frequency microwave amplifying device of
FIG. 5 is a plan view showing a pattern of a surface conductor layer (first layer wiring) of the wiring board;
FIG. 6 is a plan view showing a pattern of an inner conductor layer (second layer wiring) of the wiring board.
FIG. 7 is a plan view showing a pattern of an inner conductor layer (third layer wiring) of the wiring board.
FIG. 8 is a perspective view showing a pattern of a back conductor layer (fourth layer wiring) of the wiring board.
FIG. 9 is an equivalent circuit diagram of the high-frequency microwave amplifier according to the first embodiment.
FIG. 10 is a graph showing a Vdd line loss calculation result in the high frequency microwave amplifier according to the first embodiment.
FIG. 11 is a graph showing a transmission line loss calculation result in the high-frequency microwave amplification device according to the first embodiment.
FIG. 12 is a schematic diagram showing a part of a mobile phone in which the high-frequency microwave amplifying device of the first embodiment is incorporated.
FIG. 13 is a block diagram of a mobile phone incorporating the high-frequency microwave amplification device according to the first embodiment.
FIG. 14 is a schematic cross-sectional view showing a part of a high-frequency microwave amplification device according to another embodiment (Embodiment 2) of the present invention.
FIG. 15 is a schematic cross-sectional view showing a part of a high-frequency microwave amplification device according to another embodiment (Embodiment 3) of the present invention.
FIG. 16 is a schematic cross-sectional view showing a part of a high-frequency microwave amplification device according to another embodiment (Embodiment 4) of the present invention.
FIG. 17 is a schematic cross-sectional view showing a part of a wiring board of a high-frequency microwave amplification device developed by the present applicant.
FIG. 18 is a schematic cross-sectional view showing a part of a microstrip line.
[Explanation of symbols]
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