JP6008459B2 - 多層増幅器モジュール - Google Patents
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Description
本発明は、携帯電話のような無線通信装置のフロントエンドにおいて使用されることができる増幅器モジュールに関する。
欧州で使用されている公式ＵＭＴＳ標準はますます受け入れられている。したがって、さらなる周波数帯の必要性が生じており、それは携帯電話の複雑性を絶えず増加させている。市場が１つのＵＭＴＳ帯（帯１）および４つのＧＳＭ帯において動作することが可能な携帯電話を扱う一方で、製造者は３つまたは４つのＷＣＤＭＡ帯において動作し、同時にＧＳＭ／ＧＰＲＳおよびＥＤＧＥに対応するようになされた携帯電話およびデータカードを開発している。
したがって、そのような携帯電話は、これら７つまたは８つの異なる周波数帯において送信するために最大６つの別々の電力増幅器を必要とする。空間を節約し、同時に費用を削減する単一のモジュールへの、これらの電力増幅器の、携帯電話の製造業者にとって大きな利点となる、より高度な統合が明らかに必要となっている。
ＧＳＭ／ＧＰＲＳ用に使用される電力増幅器とＷＣＤＭＡ用に使用される電力増幅器の間に、設計が基本的に異なることによる重要な相違点があるため、類似しているにすぎない電力増幅器を多数の異なる周波数帯で動作する１つのモジュールへと統合することが好まれている。ＧＳＭ用の増幅器とＷＣＤＭＡ用のもう１つの増幅器の間の基本的な相違点は、ＴＸ信号用の電力レベルが異なることに基づいている。電力増幅器の最大電力レベルの差は３ｄＢより大きい。ＧＳＭ／ＧＰＲＳ用に使用される電力増幅器が圧縮と高い効率で作動する一方で、ＥＤＧＥおよびＷＣＤＭＡ用の電力増幅器は、これらの信号の形式が強い振幅成分を有するため、線形に信号を増幅する必要がある。異なる増幅のモードそれぞれへの整合に関する相違点もある。調和波のインピーダンスはとても低い必要がある（ハーモニックショート（ｈａｒｍｏｎｉｃ ｓｈｏｒｔ））。ＧＳＭにおいて、一様でない調和波は、効率を増加させるように高いインピーダンスで終端させる必要がある。
多数の周波数帯用に使用される２つの類似の電力増幅器が共通のハウジング内に組み合わされた製品が既存する。知られている製品では、１つの増幅器が互いに隣接する周波数帯をそれぞれ増幅するように用いられている。例えば、ＧＳＭ８５０用＋ＧＳＭ９００用の１つの電力増幅器が、ＧＳＭ１８００用およびＧＳＭ１９００用の他の１つの電力増幅器と、共通のハウジング内に組み合わされている。この方法によって、単一の駆動回路が、これら２つの電力増幅器を駆動するように使用されることができ、これによって費用を節約する。
同じ種類の統合が、ＷＣＤＭＡ信号用の線形電力増幅器が単一のハウジング内に組み合わされている製品において使用されている。しかしながら問題は、異なる増幅器用に使用されることができるように異なる機能回路を組み合わせることが、ほとんど不可能なことである。
出力において電力レベルを低下させて作動する間に、線形電力増幅器に関する別の問題が発生する。最大電力レベルから低下した電力レベルで作動することは、常に電力増幅器の効率の低下につながる。したがって、エネルギーの無駄な消費およびバッテリ容量の無駄な消費が発生し、結果として携帯電話機の自律性が低下することをもたらす。これらの問題を回避するために、２つ以上の増幅段を有する電力増幅器のための回路および構想が発展してきた。１つ以上のこれらの電力増幅器がバイパスされるか単にスイッチを切られる作動モードがある。しかしながら、これらすべての「改良」は、増幅器の電力レベルが低下したモードにおける基本的な電力の損失という、特有の不利な点を有する。これらの損失は、電力レベルが低下したモードにおいて必要とする能力よりも今や高くなっている、増幅段の高い能力に基づいている。さらに、回路内のさらなるエネルギー損失を引き起こす複雑な整合が必要となる。パッシブな、または切り替えられたバイパス整合回路におけるさらなる損失は、例えば４オームから３０オームの、必須の高いインピーダンス変換率によって生じる。さらに、低い電力モードにおける負荷インピーダンスが最適でない場合、低下した動作によるさらなる効率の低下が発生する。切り替えられたバイパスにおいて、スイッチの抵抗損失が発生する。
それらの増幅器がもたらす典型的な効率係数は最大電力レベルで作動した場合で約４０％であるが、中間電力モードで作動する間は最大で２５％の係数に達する。このことは非効率的であるとみなされる。
上述のバイパス構造を使用した、すべての知られている統合された増幅器製品は、電力出力における直列整合のために狭帯域で作動している。したがって、多数の電力増幅段のうち１つ以上をバイパスする間にエネルギーを節約しようとするならば、同時に広帯域整合に達することは不可能である。
本発明の目的は、異なる周波数帯において作動することができ、低い電力レベルで作動する間の効率が向上した、増幅器モジュールを提供することである。さらなる目的は、同時に１つ以上の周波数帯に共通して用いられる増幅器モジュールのうち異なる要素を使用することによって、統合のレベルが増加した増幅器モジュールを提供することである。
本発明による増幅器モジュールは、電力増幅器回路の出力における負荷に独立的に整合された少なくとも２つの増幅器枝を有する、電力増幅器回路を提供する。各枝は、周波数帯にそれぞれ割り当てられた出力端子にそれぞれ枝を接続する切り替え装置に、別々に電力を供給する。増幅器回路は統合された回路デバイスからなり、第１の入力端子に接続される。この入力端子から始まって、増幅器回路はノードで多数の第１の増幅器枝へと分かれる。モジュールはさらに、各々のＴＸ周波数帯に割り当てられた第１の出力端子を有する。第１の切り替え装置は、第１の出力端子の任意の１つに第１の増幅器枝のいずれか１つ以上を独立的に接続する。各々の第１の増幅器枝が、その出力において異なるレベルの電力を送出するようになされ、少なくとも１つの各々の整合回路によって第１の出力端子における負荷に整合される。増幅器モジュールは、頂部に集積回路デバイスおよび切り替え装置が取り付けられた多層基板を基礎とする。多層基板の内部には、多数の整合回路の部分であるパッシブな整合要素が統合される。
電力増幅器回路を、切り替え装置において再接続される異なる電力レベルの出力用の、少なくとも２つの増幅器枝へと分けることにより、整合は切り離され、そして負荷の最適化されたインピーダンスに整合される。この切り離しによって、整合はより簡単に行われることができる。所与の枝の整合が他の枝に全く影響を与えないため、多数の隣接する周波数帯を有するように整合の帯域幅を最適化することが可能である。当該技術から知られるデバイスの直列整合の結果であるような、帯域幅に従来あった制限は、新しい電力増幅器モジュールにおいてはもはや存在しない。
特有の例として、出力において最も低い電力レベル用に構成された枝は切り離された整合を有し、最大定格の電力出力において常に約４０％の効率に達することができる。
数パーセントの減少に至る切り替え装置の挿入損失が原因である追加の損失にもかかわらず、この減少が、低い電力レベルにおける効率の向上によって補償されるよりも大きいため、全体の効率は実質的に増加する。低電力レベルまたは中電力レベルのモードが最も頻繁に用いられるＷＣＤＭＡ帯用に増幅器モジュールを使用することが好ましいため、提案された電力増幅器モジュールは携帯電話において多くのエネルギーを節約するのに役立つ。
増幅器モジュールは、ＲＦ信号を電力増幅器枝の帯域幅内で受信するようにＲＦ−ＩＣ（トランシーバＩＣ）に接続されることができる単一の入力端子を有することができる。モジュールは、したがって、信号がこの帯域幅内にある移動体通信のすべての周波数帯用に使用されることができる。したがって、増幅器の帯域幅への影響の減少が生じ、出力端子に接続されることができる周波数帯の数が増加する。
本発明の他の実施例によれば、増幅器モジュールは第２の入力端子を有することができ、第２の増幅器回路、第２の整合回路、および第２の切り替え装置がそこに接続され、構成要素は第１の入力端子に接続されたものと同様に構成され配線される。この第２の入力端子によって、増幅器モジュールを、異なる移動体通信システム用に使用される第２の数の周波数帯に従って、第２の周波数範囲内で駆動することができる。増幅器枝の数ならびに出力端子の数は、第１の入力端子に接続されたそれらと同じであってもよく、異なってもよい。第２の増幅器枝のそれぞれはその出力において異なる電力レベルを送出するようになされ、それによって、第２の整合回路により第２の出力端子における負荷と整合する。
第１および第２の増幅器回路は半導体デバイス内に独立して形成されることができる。好ましくは、両方の増幅器回路が同一の半導体デバイス内に実装される。第１および第２の整合回路は、それぞれの出力端子において、それぞれの増幅器回路の各枝を各出力端子における同一の共通出力インピーダンスに整合させるようになされる。
第１の実施例によれば、整合回路は増幅器回路と切り替え装置との間に接続され配線される。別の実施例によれば、別の整合回路が切り替え装置とそれぞれの出力端子との間に接続される。
いずれの整合回路も、多層基板へと統合された第１の整合要素を有することができる。他の整合要素が同様に実装されることができ、または基板の頂部に取り付けられた別個のパッシブな要素として実装されることができる。他の整合回路は、第１および第２の増幅器回路を有する集積回路デバイスの基板内に実装されることができる。
切り替え装置もまた、半導体デバイス内に形成されることができる。別の実施例では、切り替え装置はＭＥＭＳ（微小電気機械システム）デバイスを有する。そのようなＭＥＭＳデバイスは２つの電極を有し、そのうち少なくとも１つは、電気的接触を開閉するように他方の電極と行き来することができ、それによって切り替え要素を形成する。そのようなＭＥＭＳデバイスは例えば圧電力、静電気力、または電磁力によって駆動されることができる。
好ましくは、切り替え装置は多数の単一スイッチの配列である。このスイッチの配列は、好ましくはｘＰｙＴタイプのスイッチを形成する。ここで、ｘは切り替え装置に接続された枝の数を表し、ｙはそれぞれの切り替え装置に接続された出力端子の数を表す。
各切り替え装置は、所望の電力レベルを有する増幅器枝を選択するレベルスイッチと、それぞれの周波数帯に割り当てられた出力端子を選択するバンドスイッチとを有することができる。したがって、所与の切り替え状態において、少なくとも１つのレベルスイッチと１つのバンドスイッチが直列に接続され、該接続は双方のスイッチを共通の接続点に接続することによってなされることができる。同一の入力端子に接続された２つ以上の増幅器枝を、周波数帯に割り当てられた所望の同一の出力端子に接続することも可能である。そのような増幅器枝のうち２つを同一の出力端子に並列に接続することにより、第３の電力レベルが生じるように２つの増幅器枝が互いに電力レベルを増加させる。
本発明の実施例によると、切り替え装置は半導体基板に形成されることができる。切り替え装置の基板へと、増幅器回路ならびに論理回路を駆動する手段もまた統合されることができる。
切り替え装置が形成される半導体基板は、増幅器回路に異なるバイアス電圧または電流を送出する電圧レギュレータをさらに有することができる。トランジスタの異なるバイアス状態は直接変更されることができる。これらの電圧レベルはそれぞれの増幅器枝をオン状態からオフ状態に、またはその逆に切り替えるために使用されることができる。計器用変圧器はさらに、所与の供給電圧と異なる特定の電圧レベルを要求するすべての半導体またはＭＥＭＳデバイス用に使用されることができる。
増幅器回路において、各増幅器枝は多数の増幅段を有することができる。同一の増幅器回路の任意の２つの増幅器枝は、同一の数の段を有してもよく、異なる数の段を有してよい。各増幅段は同一の技術の半導体要素を有する。
増幅段および、したがって増幅器回路は、ガリウムヒ素半導体からなるトランジスタを有してもよい。例えば、増幅器回路はガリウムヒ素のヘテロバイポーラトランジスタ（ＧａＡｓ ＨＢＴ）を有する。切り替え装置は、半導体スイッチを有する限り、ガリウムヒ素またはガリウム窒素基板上のｐＨＥＭＴを通常基礎とするか、バルクシリコン、ＳＯＩ（絶縁体上のシリコン）、ＳｉＧｅ（シリコンゲルマニウム）、またはＳＯＳ（サファイア上のシリコン）などのシリコンを有する基板上のＰＭＯＳトランジスタを有する。
切り替え装置の製造において、高い絶縁抵抗を有するシリコン基板上、ＳＯＩ上、またはＳＯＳ（サファイア上のシリコン）上のＣＭＯＳプロセスと互換性のあるプロセスを用いることが特に有利である。これらの基板は、切り替え装置の駆動用に使用されることができる非常に複雑な論理回路を統合することを可能にする。それらの回路は基板上に極めて小さな空間を必要とする。それらの回路により、ドライビングロジック（ｄｒｉｖｉｎｇ ｌｏｇｉｃ）がバスを有する場合は、さらにバスコントローラをこの基板へと統合することができる。すべての場合において、切り替え装置の半導体基板内のバイアス生成回路の大部分、および電力増幅器回路の駆動回路および論理回路を統合することができる。
増幅器回路および切り替え装置を１つの半導体チップへと組み合わせて完全に統合することが可能である。
そのような完全に統合された半導体チップの複雑すぎる製造過程を回避するために、ガリウムヒ素ＨＢＴ技術における電力増幅器回路を製造することができ、多層基板へと整合回路を統合することができ、ＳＯＩまたはＳＯＳ上にＣＭＯＳ内の切り替え装置を製造することができる。このようにして、それぞれの機能ブロック用に最適化され、かつ製造費用を最小化することを可能にする、適切な技術が使用されることができる。
多層基板は、ＨＴＣＣ（高温同時焼成セラミック）、ＬＴＣＣ（低温同時焼成セラミック）、および有機誘電体を有する異なる層からつくられる積層板のうちの１つからなることができる。多層基板の内部において、パッシブな要素が金属層を構築することにより製造されて統合され、導体および導体の部分がセラミックまたは積層の誘電層のいずれか２つの間に配置される。パッシブな要素は導体線、伝送線、例えば多層基板の異なる面内で互いに向き合う２つの金属層により形成されたキャパシタ、誘電導体線から、または、適宜に構築された導体線により、多層基板の異なる面における接点を介して形成されたコイルからつくられたインダクタを有することができる。
増幅器モジュールは、特にＷＣＤＭＡワイヤレス通信システムの周波数帯用の、異なる周波数帯に割り当てられた多数の出力端子を有するように設計される。増幅器モジュールは、５つの異なる周波数帯に割り当てられた少なくとも５つの異なる出力端子を有することができる。出力端子の数は、第１の入力端子に接続された枝の周波数範囲とは異なる周波数範囲に従って信号を送出するさらなる入力端子を使用することにより増やすことができる。全部の出力端子がそれぞれ整合する回路に接続されてもよいため、出力端子のそれぞれにおいて出力端子に接続された負荷への、完全な整合が生じる。
本発明による増幅器モジュールは多数の構成要素を有してもよい。構成要素のそれぞれは、集積回路、切り替え要素、または別個のパッシブな構成要素を載置する半導体基板を基礎とするチップである。すべてのこれらの構成要素は多層基板に取り付けられてもよく、絶縁または保護カバーによって覆われてもよい。このカバーは多層基板上に堆積されたモールドおよび、それに取り付けられたまたは統合された構成要素を有してもよい。このカバーは構成要素と絶縁されてもよく、金属板をさらに有してもよい。これは電磁気的にモジュールを遮断するように使用されることができる。モジュールの単一の構成要素をグロブトップ（ｇｌｏｂ ｔｏｐ）と同様に覆うことにより保護することもまた可能である。
以下に、本発明の実施例を記載し、添付の図面によりさらに説明する。これらの図は概略的に描かれており原寸に比例して描かれてはいない。したがって、図からいかなる寸法やいかなる寸法関係を得ることも可能ではない。
図１は、電力増幅器モジュールの実施例を概略図で示す。モジュールは第１のチップに形成された集積回路ＩＣと第２のチップに形成された切り替え装置ＳＷとを有する。第１の入力端子ＴＩＮ１は第１のチップの第１の電力増幅器回路ＰＡＣ１に接続される。第２の入力端子ＴＩＮ２は同一のチップの第２の電力増幅器回路ＰＡＣ２に接続される。第１の電力増幅器回路ＰＡＣ１は２つの枝を有し、各枝は整合回路ＭＣ１１、ＭＣ１２に接続される。第１の枝Ｂ１１は第１の増幅段ＴＲ１を有し、第２の枝Ｂ１２は第２および第３の増幅段ＴＲ２、ＴＲ３を有し、各増幅段は第１のチップＩＣの電力増幅器回路において実装される。
すべての枝は、各枝を各出力端子ＴＯＵＴ１からＴＯＵＴ３とそれぞれ接続するようになされた切り替え装置ＳＷに、個別に配線されるかまたは接続される。この実施例では、第１および第２の枝に接続された切り替え装置は５つの異なる切り替え要素Ｓ１からＳ５を有する。それぞれの出力端子への枝の各接続は２つの切り替え要素の直列接続を必要とする。それらのうち１つはレベルスイッチＳ１、Ｓ２であり、もう１つは帯スイッチＳ３、Ｓ４、Ｓ５である。図ではすべての切り替え要素は開になっている。１つの出力端子に１つの枝を接続することにより、それぞれの枝の増幅段は第１の入力端子ＴＩＮ１に供給された信号を第１の電力レベルに増幅し、２つの直列接続された切り替え要素のそれぞれの位置に従って、増幅された信号をそれぞれの出力端子ＴＯＵＴに供給する。電力増幅回路のもう１つの枝を出力端子にそれぞれ接続することにより、もう１つの、またはもう１組の増幅段は入力信号を第１の電力レベルとは異なる第２の電力レベルにそれぞれ増幅し、増幅された信号を切り替え装置のそれぞれの切り替え位置に従って出力端子に送出する。電力増幅回路の２つ以上の枝を同一の出力端子に並列接続することもまた可能である。この場合、並列に接続されるか配線される２つの枝のすべての増幅段は、第１および第２の電力レベルの合計である第３の電力レベルがそれぞれの出力端子に印加されるようにそれらの電力レベルを増加させる。
図１のモジュールは第２の入力端子ＴＩＮ２、第２の電力増幅回路ＰＡＣ２、さらなる整合回路、およびもう１つの出力端子ＴＯＵＴ４からＴＯＵＴ６の組に接続可能な切り替え要素のさらなる配列を有する。すべての要素および接続は、上記のように第１の入力端子に接続された第１および第２の枝において使用されたものと同様である。特に異なる点としては、電力増幅器と切り替え装置との間に配線されることがある、枝それぞれにおける整合回路がある。これは、枝のそれぞれにおける信号のインピーダンスが周波数に依存することにより、異なる入力端子に供給された異なる周波数範囲の信号が異なる整合を要求するためである。
図２は、上記増幅器モジュールの一部を示す概略図である。第１の入力端子に接続された第１および第２の枝Ｂ１１、Ｂ１２、第１の整合回路ＭＣ１１、ＭＣ１２、および切り替え要素Ｓ１からＳ５の配列を含む切り替え装置ＳＷが示される。切り替え装置ＳＷによって、枝のそれぞれはＴＯＵＴ１からＴＯＵＴ３のうち１つに独立的に接続されることができる。さらなる整合回路ＭＣ１、ＭＣ２、ＭＣ３は整合を改善するように出力端子それぞれと切り替え装置との間に配線される。
図１または図２に示されたような実施例から始まり、より多くの数の枝を含むように増幅器回路を修正することが可能であり、各々がトランジスタを特に基礎とする増幅段を有し、各々が切り替え装置によって増幅された信号を多数の出力端子に供給するように特定の電力レベルを送出し、出力端子の数は図２または図１に示されたような３つという数を超えてもよい。
図３は増幅器モジュールのさらなる構成要素を概略的に示す。電力増幅器回路ＰＡＣを駆動するようになされた駆動回路ＤＣが、切り替え装置ＳＷの半導体チップへと統合される。電力増幅器モジュールから分離されてもよい中央処理装置ＣＰＵが駆動回路を制御して、駆動回路はＣＰＵによって送られてくる制御信号に従属して、増幅段をオン状態またはオフ状態にする。さらに、制御回路は所望の増幅係数が得られるように、電力増幅回路に異なるバイアス電圧または電流を送出する。駆動回路ＤＣはさらに、切り替え装置ＳＷを駆動して切り替え装置の切り替え要素を開閉するようになされてもよい。
図４は、バスＢＵＳが切り替え装置ならびに電力増幅器回路を駆動するように使用される場合の信号の流れを示す。バスは中央処理装置ＣＰＵから第１の論理回路であるバスコントローラＢＵＣへ信号を送出する。バスコントローラはバス信号を翻訳し、場合によってはそれを復号する。復号された信号は２つのさらなる回路に送られる。すなわち、ともに集積回路ＩＣの基板に実装されることができるバイアス制御ＢＩＣおよびスイッチ制御ＳＷＣである。スイッチコントローラが切り替え装置ＳＷを制御し駆動する間、バイアスコントローラは電力増幅器回路を制御し駆動する。好ましい実施例では、すべてのそれらバイアス構成要素は切り替え装置ＳＷの同一の半導体基板内に統合される。
図５は、図２により一般的に示されたモジュールの可能な実施例を概略的に示す。入力端子ＴＩＮから始まり、第１の増幅器枝Ｂ１１および第２の増幅器枝Ｂ１２に信号が分岐する。各枝の開始部においてキャパシタＣがＤＣ信号から回路を分離する。第１の枝Ｂ１１において第１の増幅段は第１のトランジスタＴＲ１によって形成される。第１の増幅段ＴＲ１の出力において枝はインピーダンスＺＬ２を有する。第２の枝Ｂ１２において第２のトランジスタＴＲ２によって形成された第２の増幅段、さらなるキャパシタＣ４、第３のトランジスタＴＲ３によって形成された第３の増幅段が直列に配線される。第３の増幅段の後において、この枝のインピーダンスはＺＬ１である。通常、ＺＬ１はＺＬ２と異なり、両方のインピーダンスが出力端子に接続された負荷と整合するとは限らない。例えば、ＺＬ１はＺＬ２よりも小さい。したがって、インピーダンス整合回路は各々の枝に配置される。
第１の枝Ｂ１１における第１の整合回路は枝と並列に接続されたキャパシタＣ５を有する。直列のインダクタＬ３および直列のキャパシタＣ６が続く。この点において、第１の枝Ｂ１１は出力インピーダンスＺＯｕｔ１を有する。第２の枝Ｂ１２において第１の整合回路ＭＣは、直列に接続され接地への待避線内に配置されたキャパシタＣ１およびインダクタＬ２によって形成される。直列分岐で、送信線ＴＲＬ１に、第２のキャパシタＣ２が配置されるもう１つの待避線が続く。直列で、第３のキャパシタＣ３が最後の整合要素となる。この点において、第２の枝はＺＯｕｔ２の出力インピーダンスを有する。好ましい実施例においてＺＯｕｔ１＝ＺＯｕｔ２である。
切り替え装置ＳＷは５つの独立したスイッチを有し、それらはレベルスイッチＳ１およびＳ２のうちのひとつと、バンドスイッチＳ３からＳ５のうちのひとつとの直列接続によって、枝Ｂ１１、Ｂ１２のそれぞれを所望の出力端子ＴＯｕｔに独立的に接続することを可能にする。レベルスイッチＳ１およびＳ２が同時に閉じられた場合、第１および第２の枝を所望の出力端子ＴＯｕｔに接続することが可能である。
図６は異なる統合方法を用いた他の実施例である。電力増幅器回路ＰＡＣを有する集積回路の半導体基板へと、バイアスコントローラＢＩＣが統合される。切り替え装置ＳＷが実装された半導体基板へと、スイッチコントローラＳＷＣが統合される。中央処理装置ＣＰＵによって生成された制御信号は、スイッチコントローラおよびバイアスコントローラに別々に送られてもよい。他の方法では、スイッチコントローラＳＷＣのみが中央処理装置ＣＰＵに接続され、バイアスコントローラＢＩＣがスイッチ制御ＳＷＣから駆動信号を受け取ることも可能である。これらの異なる可能性が図のそれぞれの破線により示される。
図７は多層基板の内部の概略断面図を示し、多層ＭＬの頂部に取り付けられる集積回路ＩＣならびに切り替え装置ＳＷを示す。この実施例において、電力増幅器回路を有する集積回路ＩＣは、例えば接着剤を用いることによって、多層回路の最上層の頂部に直接、集積回路ＩＣの背面で取り付けられる。多層ＭＬの頂部におけるそれぞれのパッドへの電気的接続は、ボンドワイヤによってなされる。切り替え装置ＳＷを含む半導体基板は、多層基板ＭＬの最上層に表を下にしてフリップチップ技術により取り付けられてもよい。切り替え装置ＳＷと多層基板ＭＬとの機械的および電気的接続は、例えばバンプによってなされる。しかしながら、任意の適切な技術が、切り替え装置ＳＷと集積回路ＩＣとを有するデバイスを取り付けるために可能である。
多層基板ＭＬは多数の誘電層を有し、その各々がセラミックまたは積層でつくられる。２つの誘電層それぞれの間に、導体線、電気的接続、および抵抗器、インダクタまたはキャパシタのようなパッシブな回路要素の部分であるメタライゼーションエリアを形成するように構築されたメタライゼーションを含むメタライゼーション面が配置される。異なるメタライゼーション面の間の導電性接続はスルーコンタクトによりなされる。取り付けられる構成要素を備える表面と逆方向を向く層の表面である底面において、増幅器モジュールを外部環境、例えばプリント回路基板ＰＣＢに接続するための電気的接触パッドＣＰがある。
モジュールを環境からの衝撃から機械的に保護するように、そしてモジュールを密封するために、カプセル化がモジュールを完成させることができる。これは基板の頂部にカバーを取り付けることによりなされることができ、それによってカバーの下のすべての半導体デバイスをカバーの間隙内に取り囲む。このカバーは金属シートからなることができる。セラミック製の堅いカバーもまた可能である。さらに、図７に示されたモールドＣ、例えばグロブトップ樹脂または射出成型物により、基板の頂部でデバイスを覆うことが可能である。
本発明はいくつかの実施例によってのみ説明されてきたが、権利保護の範囲は図または実施例に限定されず、特許請求の範囲内の異なる形態において変動してもよい。
ＡＭ 増幅器モジュール
ＩＣ 集積回路デバイス
ＰＡＣ 増幅器回路
ＴＲ トランジスタ段
ＴＩＮ１、ＴＩＮ２ 第１および第２の入力端子
ＴＯＵＴ 出力端子
ＳＷ 切り替え装置
ＭＬ 多層基板
Ｂ１ｘ、Ｂ２ｘ 増幅器回路の枝
ＴＲ１、ＴＲ２、ＴＲ３ 増幅段
ＭＣ 整合回路
ＭＥ 整合要素
Ｃ カバー
Ｓ 切り替え要素
ＭＯ モールドカバー
ＤＣ 駆動回路
ＢＩＣ バイアス制御
ＳＷＣ スイッチ制御
ＣＰ 接触パッド
ＩＣ 集積回路デバイス
ＰＡＣ 増幅器回路
ＴＲ トランジスタ段
ＴＩＮ１、ＴＩＮ２ 第１および第２の入力端子
ＴＯＵＴ 出力端子
ＳＷ 切り替え装置
ＭＬ 多層基板
Ｂ１ｘ、Ｂ２ｘ 増幅器回路の枝
ＴＲ１、ＴＲ２、ＴＲ３ 増幅段
ＭＣ 整合回路
ＭＥ 整合要素
Ｃ カバー
Ｓ 切り替え要素
ＭＯ モールドカバー
ＤＣ 駆動回路
ＢＩＣ バイアス制御
ＳＷＣ スイッチ制御
ＣＰ 接触パッド
Claims (13)
- 増幅器モジュールであって、
第１の入力端子（ＴＩＮ１）に接続された第１の増幅器回路（ＰＡＣ１）を有し、該第１の増幅器回路（ＰＡＣ１）が該第１の入力端子（ＴＩＮ１）に接続されたｘ個の第１の増幅器枝（Ｂ１）を有する、集積回路デバイス（ＩＣ）と、
各々のＴＸ周波数帯に割り当てられたｙ個の第１の出力端子（ＴＯＵＴ）と、
第１の出力端子（ＴＯＵＴ）の任意の１つに第１の増幅器枝（Ｂ１）のいずれか１つ以上を独立的に接続する第１の切り替え装置（ＳＷ）と、
頂部に集積回路デバイス（ＩＣ）および第１の切り替え装置（ＳＷ）が取り付けられ、多数の整合回路（ＭＣ）の部分であるパッシブな整合要素（ＭＥ）が内部に統合される、多層基板（ＭＬ）とを有し、
ｘ≧２およびｙ≧２であり、
整合回路（ＭＣ）は、第１の増幅器回路（ＰＡＣ１）と第１の切り替え装置（ＳＷ）との間に接続された第１の整合回路（ＭＣ）と、第１の切り替え装置（ＳＷ）とそれぞれの第１の出力端子（ＴＯＵＴ）との間に接続された第２の整合回路（ＭＣ）と、を含み、
各々の第１の増幅器枝（Ｂ１）が、その出力において異なるレベルの電力を送出するようになされ、第１の整合回路（ＭＣ）および第２の整合回路（ＭＣ）により第１の出力端子（ＴＯＵＴ）における負荷に整合され、
第１の入力端子（ＴＩＮ１）に接続された２つ以上の第１の増幅器枝（Ｂ１）が所望の同一の第１の出力端子（ＴＯＵＴ）に接続可能に構成され、前記２つ以上の第１の増幅器枝（Ｂ１）のうち２つが並列に同一の第１の出力端子（ＴＯＵＴ）に接続されることにより、第３の電力レベルが生じるように前記２つの第１の増幅器枝（Ｂ１）の電力レベルが互いに加算され、
その結果、第１の入力端子（ＴＩＮ１）が第１の増幅器枝（Ｂ１）を介して同一の第１の出力端子（ＴＯＵＴ）に接続されたままの状態で、第１の増幅器枝（Ｂ１）を異なるものの間で切り換えることによって、または所望の数の第１の増幅器枝（Ｂ１）を並列に追加で接続することによって、増幅器モジュールが異なる電力レベルの間で切り替わるように構成され、
第１の整合回路（ＭＣ）および第２の整合回路（ＭＣ）が、第１の増幅器回路（ＰＡＣ１）の各第１の増幅器枝（Ｂ１）を各第１の出力端子（ＴＯＵＴ）における同一の共通出力インピーダンスに整合させ、
第１の切り替え装置（ＳＷ）が半導体デバイスによって形成され、
第１の切り替え装置（ＳＷ）が多数のスイッチ（Ｓ）を有し、スイッチがｘＰｙＴタイプのスイッチを形成し、
第１の切り替え装置（ＳＷ）が、所望の電力レベルを有する第１の増幅器枝（Ｂ１）を選択するレベルスイッチと、それぞれの周波数帯に割り当てられた第１の出力端子（ＴＯＵＴ）を選択するバンドスイッチとを有し、
各レベルスイッチおよびバンドスイッチが同一の共通接続点に接続される、増幅器モジュール。 - 第２の入力端子（ＴＩＮ２）、第２の増幅器回路（ＰＡＣ２）、第２の出力端子、および任意の１つの第２の出力端子に第２の増幅器枝（Ｂ２）を各々接続する第２の切り替え装置（ＳＷ）と、
第２の出力端子のそれぞれ１つにおける負荷に、第２の増幅器回路（ＰＡＣ２）の多数の第２の増幅器枝（Ｂ２）を整合させる整合回路（ＭＣ）とを有し、
第１の入力端子（ＴＩＮ１）が第１の周波数範囲の信号に接続されるようになされ、第２の入力端子（ＴＩＮ２）が第１の周波数範囲とは異なる第２の周波数範囲の信号に接続されるようになされる、請求項１に記載の増幅器モジュール。 - 整合回路（ＭＣ）が多層基板（ＭＬ）内に統合された第１の整合要素と、多層基板（ＭＬ）の頂部に取り付けられた別個のパッシブな要素である第２の整合要素とを有する、請求項１または２に記載の増幅器モジュール。
- 整合回路（ＭＣ）が、集積回路デバイス（ＩＣ）の半導体基板へと統合された整合要素を有する、請求項１から３のいずれか一項に記載の増幅器モジュール。
- 第１の切り替え装置（ＳＷ）がＭＥＭＳデバイスを有する、請求項１から４のいずれか一項に記載の増幅器モジュール。
- 第１の切り替え装置（ＳＷ）が半導体基板に形成され、
増幅器回路（ＰＡＣ１、ＰＡＣ２）を駆動する手段および論理回路が同一の半導体基板に形成される、請求項１から５のいずれか一項に記載の増幅器モジュール。 - 異なるバイアス電圧または電流を増幅器回路（ＰＡＣ１、ＰＡＣ２）に送出する電圧レギュレータが、第１の切り替え装置（ＳＷ）の半導体基板に形成される、請求項１から６のいずれか一項に記載の増幅器モジュール。
- 増幅器回路（ＰＡＣ１、ＰＡＣ２）の任意の増幅器枝（Ｂ１、Ｂ２）が、同一の入力端子（ＴＩＮ１、ＴＩＮ２）に接続された他のいかなる増幅器枝（Ｂ１、Ｂ２）の段の数とも異なる数の増幅段を有し、各々の増幅段が同一の技術による半導体要素を有する、請求項１から７のいずれか一項に記載の増幅器モジュール。
- 増幅器回路（ＰＡＣ１、ＰＡＣ２）がガリウムベースの半導体からなるトランジスタを有する、請求項１から８のいずれか一項に記載の増幅器モジュール。
- ＷＣＤＭＡ無線通信システムの５つの異なる周波数帯に割り当てられた少なくとも５つの第１または第２の出力端子（ＴＯＵＴ）を有する、請求項１から９のいずれか一項に記載の増幅器モジュール。
- 多層基板（ＭＬ）が、パッシブな要素およびパッシブな要素を含む回路が統合される、ＨＴＣＣ、ＬＴＣＣおよび積層板のうち１つを有する、請求項１から１０のいずれか一項に記載の増幅器モジュール。
- 集積回路デバイス（ＩＣ）、第１の切り替え装置（ＳＷ）および場合によっては多層基板（ＭＬ）の頂部に取り付けられた別個のパッシブな構成要素を覆うように、多層基板（ＭＬ）に堆積された成型カバーを有する、請求項１から１１のいずれか一項に記載の増幅器モジュール。
- 集積回路デバイス（ＩＣ）、第１の切り替え装置（ＳＷ）および場合によっては多層基板（ＭＬ）の頂部に取り付けられた別個のパッシブな構成要素を覆うように、多層基板（ＭＬ）の頂部に取り付けられた金属シートからなるカバー（Ｃ）を有する、請求項１から１１のいずれか一項に記載の増幅器モジュール。
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