JP5699829B2 - High frequency power amplifier - Google Patents

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Description

本発明は、マルチフィンガトランジスタを有する高周波電力増幅器に関し、特にレイアウト面積を増加させることなく、各トランジスタの負荷インピーダンスを均一にすることができる高周波電力増幅器に関する。   The present invention relates to a high-frequency power amplifier having multi-finger transistors, and more particularly to a high-frequency power amplifier that can make the load impedance of each transistor uniform without increasing the layout area.

携帯電話などの移動体通信機の無線送信部に高周波電力増幅器が用いられる。高周波電力増幅器は、複数のトランジスタを並列に接続したマルチフィンガトランジスタを有する（例えば、特許文献１参照）。   A high frequency power amplifier is used in a wireless transmission unit of a mobile communication device such as a cellular phone. The high-frequency power amplifier has a multi-finger transistor in which a plurality of transistors are connected in parallel (see, for example, Patent Document 1).

図７及び図８は従来の高周波電力増幅器を示す上面図である。パッケージ基板１上に半導体チップ２が実装されている。半導体チップ２上に複数のトランジスタ３が設けられている。半導体チップ２上にコレクタパッド４が設けられている。トランジスタ３のコレクタとコレクタパッド４はコレクタ配線６により接続される。半導体チップ２外のパッケージ基板１上に外部パッド８が設けられている。この外部パッド８に出力端子９が接続されている。コレクタパッド４と外部パッド８はワイヤ１０により接続されている。   7 and 8 are top views showing conventional high-frequency power amplifiers. A semiconductor chip 2 is mounted on the package substrate 1. A plurality of transistors 3 are provided on the semiconductor chip 2. A collector pad 4 is provided on the semiconductor chip 2. The collector of the transistor 3 and the collector pad 4 are connected by a collector wiring 6. External pads 8 are provided on the package substrate 1 outside the semiconductor chip 2. An output terminal 9 is connected to the external pad 8. The collector pad 4 and the external pad 8 are connected by a wire 10.

図７では、レイアウト面積を小さくするため、複数のトランジスタ３のゲートやコレクタを直線的に接続している。一方、図８では、各トランジスタ３のコレクタからコレクタパッド４までの電気長を等しくするために、コレクタ配線６のレイアウトをトーナメント型にしている。   In FIG. 7, the gates and collectors of a plurality of transistors 3 are connected linearly in order to reduce the layout area. On the other hand, in FIG. 8, in order to make the electrical length from the collector of each transistor 3 to the collector pad 4 equal, the layout of the collector wiring 6 is a tournament type.

特開２００６−４２１２６号公報JP 2006-42126 A

図７の高周波電力増幅器では、各トランジスタ３のコレクタから外部パッド８までの電気長が異なるため、各トランジスタ３の負荷インピーダンスが不均一となるという問題があった。一方、図８の高周波電力増幅器では、レイアウト面積が増加するという問題があった。   7 has a problem that the load impedance of each transistor 3 becomes non-uniform because the electrical length from the collector of each transistor 3 to the external pad 8 is different. On the other hand, the high frequency power amplifier of FIG. 8 has a problem that the layout area increases.

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的はレイアウト面積を増加させることなく、各トランジスタの負荷インピーダンスを均一にすることができる高周波電力増幅器を得るものである。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to obtain a high-frequency power amplifier capable of making the load impedance of each transistor uniform without increasing the layout area. .

本発明に係る高周波電力増幅器は、半導体チップと、前記半導体チップ上に設けられた第１及び第２のトランジスタと、前記半導体チップ上に設けられた第１及び第２のパッドと、前記半導体チップ上に設けられ、前記第１及び第２のトランジスタと前記第１及び第２のパッドをそれぞれ接続する第１及び第２の配線と、前記半導体チップ外に設けられた外部パッドと、前記外部パッドに接続された出力端子と、前記第１及び第２のパッドと前記外部パッドをそれぞれ接続する第１及び第２のワイヤとを備え、前記第１の配線と前記第２の配線は同じ電気長を有し、前記第１のパッドは前記第２のパッドよりも前記外部パッドから遠い位置に配置され、前記第１のパッドから前記出力端子までの電気長は、前記第２のパッドから前記出力端子までの電気長と同じであり、前記外部パッドは、前記第１及び第２のワイヤにそれぞれ接続された第１及び第２のパッド部を有し、前記第１のパッドと前記外部パッドの水平距離は、前記第２のパッドと前記外部パッドの水平距離よりも長く、前記第１のパッド部と前記第２のパッド部は高さが異なり、前記第１のワイヤは前記第２のワイヤと同じ電気長を有する。
A high frequency power amplifier according to the present invention includes a semiconductor chip, first and second transistors provided on the semiconductor chip, first and second pads provided on the semiconductor chip, and the semiconductor chip. A first wiring and a second wiring connected to the first and second pads and the first and second pads, an external pad provided outside the semiconductor chip, and the external pad; Output terminals connected to each other, and first and second wires connecting the first and second pads and the external pad, respectively, and the first wiring and the second wiring have the same electrical length. The first pad is disposed at a position farther from the external pad than the second pad, and the electrical length from the first pad to the output terminal is from the second pad to the output. Terminal The same der the electrical length at is, the external pad has a first and second pad portions connected respectively to said first and second wires, and the first pad of said external pad The horizontal distance is longer than the horizontal distance between the second pad and the external pad, the first pad portion and the second pad portion have different heights, and the first wire is the second wire. Have the same electrical length .

本発明により、レイアウト面積を増加させることなく、各トランジスタの負荷インピーダンスを均一にすることができる。   According to the present invention, the load impedance of each transistor can be made uniform without increasing the layout area.

本発明の実施の形態１に係る高周波電力増幅器を示す上面図である。It is a top view which shows the high frequency power amplifier which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態２に係る高周波電力増幅器を示す上面図である。It is a top view which shows the high frequency power amplifier which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態３に係る高周波電力増幅器を示す上面図である。It is a top view which shows the high frequency power amplifier which concerns on Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態３に係る高周波電力増幅器を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the high frequency power amplifier which concerns on Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態４に係る高周波電力増幅器を示す上面図である。It is a top view which shows the high frequency power amplifier which concerns on Embodiment 4 of this invention. 本発明の実施の形態５に係る高周波電力増幅器を示す上面図である。It is a top view which shows the high frequency power amplifier which concerns on Embodiment 5 of this invention. 従来の高周波電力増幅器を示す上面図である。It is a top view which shows the conventional high frequency power amplifier. 従来の高周波電力増幅器を示す上面図である。It is a top view which shows the conventional high frequency power amplifier.

本発明の実施の形態に係る高周波電力増幅器について図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。   A high frequency power amplifier according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The same or corresponding components are denoted by the same reference numerals, and repeated description may be omitted.

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る高周波電力増幅器を示す上面図である。パッケージ基板１上に、ＭＭＩＣ（monolithic microwave integrated circuit）の半導体チップ２が実装されている。半導体チップ２上にトランジスタ３ａ，３ｂが設けられている。半導体チップ２上にコレクタパッド４ａ，４ｂとゲートパッド５が設けられている。トランジスタ３ａ，３ｂのコレクタとコレクタパッド４ａ，４ｂはそれぞれコレクタ配線６ａ，６ｂにより接続されている。トランジスタ３ａ，３ｂのゲートとゲートパッド５はゲート配線７により接続されている。 Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a top view showing a high-frequency power amplifier according to Embodiment 1 of the present invention. An MMIC (monolithic microwave integrated circuit) semiconductor chip 2 is mounted on the package substrate 1. Transistors 3 a and 3 b are provided on the semiconductor chip 2. Collector pads 4 a and 4 b and a gate pad 5 are provided on the semiconductor chip 2. The collectors of the transistors 3a and 3b and the collector pads 4a and 4b are connected by collector wirings 6a and 6b, respectively. The gates of the transistors 3 a and 3 b and the gate pad 5 are connected by a gate wiring 7.

半導体チップ２外のパッケージ基板１上に外部パッド８が設けられている。この外部パッド８に出力端子９が接続されている。コレクタパッド４ａ，４ｂと外部パッド８はそれぞれワイヤ１０ａ，１０ｂにより接続されている。   External pads 8 are provided on the package substrate 1 outside the semiconductor chip 2. An output terminal 9 is connected to the external pad 8. Collector pads 4a and 4b and external pad 8 are connected by wires 10a and 10b, respectively.

コレクタ配線６ａ，６ｂはトランジスタ３ａ，３ｂに隣接している。従って、コレクタ配線６ａ，６ｂが短くなるため、半導体チップ２上のレイアウト面積を増加させない。   The collector wirings 6a and 6b are adjacent to the transistors 3a and 3b. Therefore, since the collector wirings 6a and 6b are shortened, the layout area on the semiconductor chip 2 is not increased.

コレクタパッド４ａは、コレクタパッド４ｂよりも外部パッド８から遠い位置に配置されている。そこで、実施の形態１では、ワイヤ１０ａをワイヤ１０ｂよりも細くする。これにより、コレクタパッド４ａから出力端子９までの電気長を、コレクタパッド４ｂから出力端子９までの電気長と同じにしている。よって、各トランジスタ３ａ，３ｂの負荷インピーダンスを均一にすることができる。この結果、各トランジスタ３ａ，３ｂのコレクタに対して最適な負荷条件を実現することができる。   The collector pad 4a is disposed at a position farther from the external pad 8 than the collector pad 4b. Therefore, in the first embodiment, the wire 10a is made thinner than the wire 10b. Thereby, the electrical length from the collector pad 4a to the output terminal 9 is made the same as the electrical length from the collector pad 4b to the output terminal 9. Therefore, the load impedance of each transistor 3a, 3b can be made uniform. As a result, an optimum load condition can be realized for the collectors of the transistors 3a and 3b.

実施の形態２．
図２は、本発明の実施の形態２に係る高周波電力増幅器を示す上面図である。実施の形態１とは異なり、ワイヤ１０ａの太さはワイヤ１０ｂと同じであるが、ワイヤ１０ａはワイヤ１０ｂよりも本数が少ない。これにより、コレクタパッド４ａから出力端子９までの電気長を、コレクタパッド４ｂから出力端子９までの電気長と同じにしている。よって、各トランジスタ３ａ，３ｂの負荷インピーダンスを均一にすることができる。 Embodiment 2. FIG.
FIG. 2 is a top view showing a high-frequency power amplifier according to Embodiment 2 of the present invention. Unlike Embodiment 1, the thickness of the wire 10a is the same as that of the wire 10b, but the number of wires 10a is smaller than that of the wires 10b. Thereby, the electrical length from the collector pad 4a to the output terminal 9 is made the same as the electrical length from the collector pad 4b to the output terminal 9. Therefore, the load impedance of each transistor 3a, 3b can be made uniform.

実施の形態３．
図３は、本発明の実施の形態３に係る高周波電力増幅器を示す上面図である。図４はその断面図である。コレクタパッド４ａと外部パッド８の水平距離は、コレクタパッド４ｂと外部パッド８の水平距離よりも長い。外部パッド８は、ワイヤ１０ａ，１０ｂにそれぞれ接続されたパッド部８ａ，８ｂを有する。コレクタパッド４ａとコレクタパッド４ｂは高さが異なる。このため、ワイヤ１０ａがワイヤ１０ｂと同じ電気長を有する。これにより、コレクタパッド４ａから出力端子９までの電気長を、コレクタパッド４ｂから出力端子９までの電気長と同じにしている。よって、各トランジスタ３ａ，３ｂの負荷インピーダンスを均一にすることができる。 Embodiment 3 FIG.
FIG. 3 is a top view showing a high-frequency power amplifier according to Embodiment 3 of the present invention. FIG. 4 is a sectional view thereof. The horizontal distance between the collector pad 4 a and the external pad 8 is longer than the horizontal distance between the collector pad 4 b and the external pad 8. The external pad 8 has pad portions 8a and 8b connected to the wires 10a and 10b, respectively. The collector pad 4a and the collector pad 4b are different in height. For this reason, the wire 10a has the same electrical length as the wire 10b. Thereby, the electrical length from the collector pad 4a to the output terminal 9 is made the same as the electrical length from the collector pad 4b to the output terminal 9. Therefore, the load impedance of each transistor 3a, 3b can be made uniform.

実施の形態４．
図５は、本発明の実施の形態４に係る高周波電力増幅器を示す上面図である。パッド部８ａとパッド部８ｂの間に、コンデンサなどのキャパシタ１１が接続されている。パッド部８ｂに出力端子９が接続されている。これにより、コレクタパッド４ａから出力端子９までの電気長を、コレクタパッド４ｂから出力端子９までの電気長と同じにしている。よって、各トランジスタ３ａ，３ｂの負荷インピーダンスを均一にすることができる。 Embodiment 4 FIG.
FIG. 5 is a top view showing a high-frequency power amplifier according to Embodiment 4 of the present invention. A capacitor 11 such as a capacitor is connected between the pad portion 8a and the pad portion 8b. An output terminal 9 is connected to the pad portion 8b. Thereby, the electrical length from the collector pad 4a to the output terminal 9 is made the same as the electrical length from the collector pad 4b to the output terminal 9. Therefore, the load impedance of each transistor 3a, 3b can be made uniform.

実施の形態５．
図６は、本発明の実施の形態５に係る高周波電力増幅器を示す上面図である。パッド部８ａとパッド部８ｂの間に、コイルなどのインダクタ１２が接続されている。パッド部８ａに出力端子９が接続されている。これにより、コレクタパッド４ａから出力端子９までの電気長を、コレクタパッド４ｂから出力端子９までの電気長と同じにしている。よって、各トランジスタ３ａ，３ｂの負荷インピーダンスを均一にすることができる。 Embodiment 5 FIG.
FIG. 6 is a top view showing a high-frequency power amplifier according to the fifth embodiment of the present invention. An inductor 12 such as a coil is connected between the pad portion 8a and the pad portion 8b. An output terminal 9 is connected to the pad portion 8a. Thereby, the electrical length from the collector pad 4a to the output terminal 9 is made the same as the electrical length from the collector pad 4b to the output terminal 9. Therefore, the load impedance of each transistor 3a, 3b can be made uniform.

なお、一般的にコレクタの負荷インピーダンスはベースの負荷インピーダンスに比べて電力増幅器の特性への影響が大きいため、実施の形態１〜５では、各トランジスタ３ａ，３ｂのコレクタの負荷インピーダンスを均一にする構成とした。これに限らず、入力端子から各トランジスタ３ａ，３ｂのベースまでの電気長を等しくして、各トランジスタ３ａ，３ｂのベースの負荷インピーダンスを均一にしてもよい。   In general, since the load impedance of the collector has a larger influence on the characteristics of the power amplifier than the load impedance of the base, in the first to fifth embodiments, the load impedances of the collectors of the transistors 3a and 3b are made uniform. The configuration. Not limited to this, the electrical length from the input terminal to the bases of the transistors 3a and 3b may be made equal to make the load impedances of the bases of the transistors 3a and 3b uniform.

また、実施の形態１〜５では、トランジスタ３ａ，３ｂがバイポーラトランジスタの場合について説明したが、これに限らずＭＯＳトランジスタでもよい。この場合、コレクタはドレインとなり、ベースはゲートとなる。   In the first to fifth embodiments, the transistors 3a and 3b are bipolar transistors. However, the present invention is not limited to this and may be a MOS transistor. In this case, the collector becomes the drain and the base becomes the gate.

２ 半導体チップ
３ａ トランジスタ（第１のトランジスタ）
３ｂ トランジスタ（第２のトランジスタ）
４ａ コレクタパッド（第１のパッド）
４ｂ コレクタパッド（第２のパッド）
６ａ コレクタ配線（第１の配線）
６ｂ コレクタ配線（第２の配線）
８ 外部パッド
８ａ パッド部（第１のパッド部）
８ｂ パッド部（第２のパッド部）
９ 出力端子（外部端子）
１０ａ ワイヤ（第１のワイヤ）
１０ｂ ワイヤ（第２のワイヤ）
１１ キャパシタ
１２ インダクタ 2 Semiconductor chip 3a transistor (first transistor)
3b transistor (second transistor)
4a Collector pad (first pad)
4b Collector pad (second pad)
6a Collector wiring (first wiring)
6b Collector wiring (second wiring)
8 External pad 8a Pad part (first pad part)
8b Pad part (second pad part)
9 Output terminal (external terminal)
10a wire (first wire)
10b wire (second wire)
11 Capacitor 12 Inductor

Claims (1)

半導体チップと、
前記半導体チップ上に設けられた第１及び第２のトランジスタと、
前記半導体チップ上に前記第１及び第２のトランジスタに隣接して設けられた第１及び第２のパッドと、
前記半導体チップ上に設けられ、前記第１及び第２のトランジスタと前記第１及び第２のパッドをそれぞれ接続する第１及び第２の配線と、
前記半導体チップ外に設けられた外部パッドと、
前記外部パッドに接続された外部端子と、
前記第１及び第２のパッドと前記外部パッドをそれぞれ接続する第１及び第２のワイヤとを備え、
前記第１のパッドは前記第２のパッドよりも前記外部パッドから遠い位置に配置され、
前記第１のパッドから前記外部端子までの電気長は、前記第２のパッドから前記外部端子までの電気長と同じであり、
前記外部パッドは、前記第１及び第２のワイヤにそれぞれ接続された第１及び第２のパッド部を有し、
前記第１のパッドと前記外部パッドの水平距離は、前記第２のパッドと前記外部パッドの水平距離よりも長く、
前記第１のパッド部と前記第２のパッド部は高さが異なり、
前記第１のワイヤは前記第２のワイヤと同じ電気長を有することを特徴とする高周波電力増幅器。 A semiconductor chip;
First and second transistors provided on the semiconductor chip;
First and second pads provided adjacent to the first and second transistors on the semiconductor chip;
First and second wirings provided on the semiconductor chip and connecting the first and second transistors and the first and second pads, respectively;
An external pad provided outside the semiconductor chip;
An external terminal connected to the external pad;
First and second wires connecting the first and second pads and the external pad, respectively,
The first pad is located farther from the external pad than the second pad;
Electrical length from the first pad to the external terminal, Ri same der the electrical length from the second pad to the external terminal,
The external pad has first and second pad portions connected to the first and second wires, respectively.
The horizontal distance between the first pad and the external pad is longer than the horizontal distance between the second pad and the external pad,
The first pad portion and the second pad portion are different in height,
The high-frequency power amplifier according to claim 1, wherein the first wire has the same electrical length as the second wire .
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