JPH0821645B2 - 高周波ビデオ増幅装置 - Google Patents

高周波ビデオ増幅装置

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JPH0821645B2
JPH0821645B2 JP1029823A JP2982389A JPH0821645B2 JP H0821645 B2 JPH0821645 B2 JP H0821645B2 JP 1029823 A JP1029823 A JP 1029823A JP 2982389 A JP2982389 A JP 2982389A JP H0821645 B2 JPH0821645 B2 JP H0821645B2
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amplifier
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voltage amplifier
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隆志 佐瀬
秀夫 佐藤
和男 加藤
安治 鎌田
寿之 井手
邦雄 小林
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Hitachi Ltd
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805Shape
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    • H01L2224/484Connecting portions
    • H01L2224/4847Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a wedge bond
    • H01L2224/48472Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a wedge bond the other connecting portion not on the bonding area also being a wedge bond, i.e. wedge-to-wedge

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は高精細カラーCRTデイスプレイにおける高周
波大電力のビデオ増幅装置に関する。
〔従来の技術〕
カラーCRTデイスプレイの分野では高精細化に伴つ
て、高周波大電力のビデオ増幅装置が必要になつてい
る。必要性能は、容量負荷なので50Vppの高電圧、数100
mAの電流駆動、帯域250MHz、精度1%であり、これらを
満たすためハイブリツドIC化実装技術が必要である。
従来の装置は、機能的にはカラーテレビと同じなの
で、日本マイクロエレクトロニクス協会編、IC化実装技
術、工業調査会、1980.1,15発行、第300頁から第303頁
に記載のようにハイブリツドIC基板としてセラミツク基
板、即ち最も多用しているアルミナ(Al2O3)基板に回
路を実装(搭載)されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記従来技術はハイブリツドIC基板が単位面積当りの
熱伝導(放熱)密度の点で十分なものとなつておらず、
高周波大電力の小形実装装置にはアルミナ基板が適さな
いという問題があつた。
本発明の目的は、高周波ビデオ増幅装置におけるハイ
ブリッドIC基板上の実装構造を高周波特性の優れたもの
にすることにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は、基板下面をベタグランドにした窒化アルミ
ニウム基板上に、入力信号を低電圧で増幅する低電圧増
幅器と該増幅器からの出力を高電圧で増幅する高電圧増
幅器を配置してなる高周波ビデオ増幅装置において、前
記低電圧増幅器及び前記高電圧増幅器への給電は、コン
デンサを介して基板下面ベタグランドに複数のスルーホ
ールで接続し、前記低電圧増幅器の出力を高電圧増幅器
の入力に接続する2本の出力信号線の基板上での配線パ
ターンは、該2本の出力信号線間にガードシールドグラ
ンドを設け、該ガードシールドグランドを前記基板下面
ベタグランドとスルーホールにより接続するようにした
ことを特徴とする。
〔作用〕
高周波ビデオ増幅装置は、高熱伝導率、低誘電率、低
誘電損失、かつ熱膨張率がSiに近い性質を有する窒化ア
ルミニウム基板の上にパワートランジスタチツプやバイ
ポーラベアチツプをじか付けして小形に実装することに
よつて、高周波特性、低熱抵抗が得られるので、高周波
大電力に適する。
そして、各増幅器への給電にコンデンサを介して基板
下面ベタグランドに複数のスルーホールで接続すること
により、高周波インピーダンスを下げることができるの
で高周波特性の向上が図れる。
更に、低電圧増幅器の出力を高電圧増幅器の入力に接
続する2本の出力信号線の基板上での配線パターンは電
圧差の関係から長くなるが、2本の出力信号配線パター
ン間にガードシールドグランドを設け、該ガードシール
ドグランドを基板下面ベタグランドとスルーホールによ
り接続することにより、両信号線間の相互干渉を無くす
ることができるので耐ノイズ性が向上し高周波特性が優
れた高周波ビデオ増幅装置を提供することができる。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を図面により説明する。
まず、高周波ビデオ増幅装置のハイブリツトIC化対象
回路構成を第2図により説明する。なお、第2図は特願
昭63−235660号に開示されている。
第2図において、1は入力端子、2はDCバイアス端
子、3は出力端子、4は第1の電源給電端子、5は第2
の電源給電端子、6はカスコードバイアス端子である。
また、A1はトランジスタQ1,Q2からなる差動増幅対の増
幅器、A2はトランジスタQ3,Q4からなる対のエミツタフ
オロワの増幅器、A3はトランジスタQ5,Q6からなる差動
増幅対とトランジスタQ7のカスコード増幅段の複合構成
の増幅器である。入力端子1に印加されたビデオ入力信
号は増幅器A1にはコンデンサC1を介してAC結合で入力さ
れる。このとき、増幅器A1のバイアス電圧はDCバイアス
端子2に印加された電圧が抵抗R11を介して与えられ
る。次に、増幅器A1で増幅された差動出力は増幅器A2を
介して増幅器A3で増幅され出力端子3に得られる。今、
増幅器A1の抵抗R1,R2の値をRE1、抵抗R3,R4の値をRC1
増幅器A3の抵抗R9,R10の値をRE2、出力端子3に接続す
る負荷抵抗の値をRLとすると、増幅器A1,A2,A3の利得
G1,G2,G3は次のように与えられる。
G21 …(2) したがつて、総合利得はG1,G2,G3の積となる。
第2図では、トランジスタQ1〜Q6にはfT(トランジエ
ント周波数)7GHzのものと、トランジスタQ7には消費電
力5W程度のものを用いて、高周波大電力に対応してい
る。
次に、以上のような構成をハイブリツドIC化として実
装する場合の一実施例を第1図及び第3図に示す。
第1図は一実施例の装置構造の断面図を表わしてい
る。第1図において、10は窒化アルミニウム基板、20は
上面配線導体パターン、21は下面導体パターン、22はス
ルーホール、25は金導体、40及び45は半田、50はボンデ
イングワイア、60はケース、70はケース上蓋、30及び31
はチツプ部品(面付の抵抗、コンデンサ、トランジスタ
に相当)、32はパワートランジスタチツプ(第2図のQ7
に相当)、33はバイポーラベアチツプ(第2図のQ5又は
Q6に相当)である。窒化アルミニウム基板10の上面には
回路配線導体パターン20などを形成し、チツプ部品30〜
33を搭載する。一方、下面はベタグランド面21として使
用する。上面導体パターン20と下面導体パターン21の接
続はスルーホール22により行う。導体パターンとしては
厚膜及び薄膜技術が使用できる。
以上のような装置構造において、次のようなことを具
体的に実施し、高周波、大電力(低熱抵抗)を達成する
ために効果がある。
(1)窒化アルミニウム基板は熱膨張率がSiと近いの
で、パワートランジスタチツプ32やバイポーラベアチツ
プ33との接着が容易で、小形に実装(搭載)できる。ま
た、窒化アルミニウムは低誘電率、低誘電損失なので、
チツプ実装と相まつて高周波特性に優れる効果がある。
更に、窒化アルミニウム基板は高熱伝導率のためパワー
トランジスタチツプ32の放熱に優れ、熱抵抗を小さくで
きる効果がある。
(2)給電においては、例えばチツプ部品30がバイパス
コンデンサと考えると、部品のグランド側をスルーホー
ル22により基板下面導体パターン21、即ちベタグランド
面に最短の導体パターン長で配線できるので下面導体パ
ターン21までの配線インダクタンスを小さくできる。こ
れにより、給電による高周波インピーダンスを下げるこ
とができ、高周波特性が優れる効果がある。また、スル
ーホールは第1図の部品のグランド接続においても同様
の効果がある。
(3)ケース60は肉厚を厚くし、放熱フインと兼ねるこ
とにより、熱抵抗を下げられる。したがって、別に放熱
フインを使用したときより小形にでき、より熱抵抗を下
げられる効果がある。
(4)窒化アルミニウム基板10とケース60の接着は高発
熱部のパワートランジスタチツプ32の下部付近を部分接
着として、熱歪みが緩和される効果がある。
(5)ケース60とケース上蓋70は密閉構造にできるの
で、不要輻射をなくす効果がある。
(6)ハイブリツドICは三次元実装なので、窒化アルミ
ニウム基板10の下面導体パターン21、即ちベタグランド
面が回路へ接近していると、回路(部品)間の干渉をな
くす効果がある。
第3図は一実施例を窒化アルミニウム基板上面で示し
たもので、第1図及び第2図と同等物は同一符号を符し
てある。第3図には第2図の回路を実装するためのレイ
アウトパターンを図示していないが、回路のブロツク分
けによる配置や回路の信号線、電源給電線をピン配置と
の対応で表わしている。
第3図において、101〜121はピン、201〜208は窒化ア
ルミニウム基板上面グランドパターン、TH1〜TH8はスル
ーホールである。ピン101〜121は第2図の信号線、電源
給電線、及びグランドが接続される。即ち、101は第1
の電源給電ピン、103はDCバイアスピン、105及び106は
入力ピン、112はカスコードバイアスピン、114は出力ピ
ン、121は第2の電源給電ピン、102,104,107〜111,113
及び115〜120はグランドピンである。なお、図示してい
ないがグランドピンは基板下面導体パター21にも接続し
て低インピーダンスを図つている。
以上のような回路実装及びピン配置において、次のよ
うなことを具体的に実施して、高周波、大電力の点で効
果がある。
(1)ピン配置は、高周波動作のピンが最小となるよう
な回路にハイブリツドICをまとめたので、高周波ピン間
の相互干渉をなくすとともに、高周波ピン容量における
CV2f(C:ピン容量、V:電圧振幅、f:動作周波数)損失を
削減している。また、信号ピン間をグランドピンで囲む
ようにして、高周波動作時の相互干渉をなくしている。
更に、グランドピンや入力ピンに見られるように、ピン
を2本以上並列使用することでピンのリードインダクタ
ンスを低減している。
(2)回路の配置については、島回路化し、低電圧の増
幅器A1,A2の島と高電圧の増幅器A3の島に給電を含めて
ブロツク分けした。このため、回路面積が小さくなり高
周波特性の向上が図れるとともに、給電系も分離できる
ので給電インピーダンスを小さく給電による相互干渉が
少なく、かつノイズが小さくなる。また、信号の流れと
給電方法を90゜変えているので、信号線と給電線の干渉
が少なくなる。更に、島回路間の信号接続、即ち増幅器
A2とA3間の配線パターンは長くなり、信号が逆相駆動な
ので、ガードシールドグランド206を設けて相互干渉を
なくす。このガードシールドグランドは、増幅器A3の出
力パターンをグランド204と205で囲むのにも用いてお
り、高周波ノイズが他の回路に影響を扱さないようにし
ている。この他、図示していないが回路内部で行つてい
る。
(3)スルーホールはチツプ部品のグランド接続側端子
を窒化アルミニウム基板下面導体パターン、即ちベタグ
ランド面に低インピーダンスで接続する最短接続方法で
あるが、スルーホールのインピーダンスを十分確保する
ためスルーホールは2個以上設けてある。即ち、第3図
ではコンデンサC3とC4,C5とC6,C7とC8のように2つのコ
ンデンサのグランド側端子でスルーホールをTH1〜TH8に
見られるように供用して2個としている例である。ま
た、図示していないが、1つのチツプ部品に対して2個
設けたパターンも使用している。
これらの具体的実施により、相互干渉をなくすことが
できたので、高周波特性に優れる効果がある。
次に、本発明の他の実施例を第4図に示す。第1図と
異なる点は高発熱部のパワートランジスタチツプ32のみ
を窒化アルミニウム基板10に搭載し、その他の回路はア
ルミナ基板11に実装したことである。これは、第5図の
上面図からもわかるようにアルミナ基板11のくりぬき部
分に窒化アルミニウム基板10をはめ込み、そのすき間に
ガラスなどのスペーサ80を入れた構造としている。これ
により、窒化アルミニウム基板は周波数特性と熱伝導特
性に優れるため高周波大電力動作を担い、アルミナ基板
は低誘電率、低誘電損失を有して周波数特性に優れるた
め高周波動作を担うことで、総合的に高周波、低熱抵抗
に効果がある。また、高価な窒化アルミニウム基板を高
発熱部のみ小寸法で使用できるのでコストの低減が図れ
る効果がある。
〔発明の効果〕
本発明によれば、窒化アルミニウム基板を用いたハイ
ブリッドICの基板上に構成する各増幅器への給電にコン
デンサを介して基板下面ベタグランドに複数のスルーホ
ールで接続することにより、高周波インピーダンスを下
げることができるので高周波特性の向上が図れ、更に、
低電圧増幅器の出力を高電圧増幅器の入力に接続する2
本の出力信号線の基板上での配線パターン間にガードシ
ールドグランドを設け、該ガードシールドグランドを基
板下面ベタグランドとスルーホールにより接続すること
により、両信号線間の相互干渉を無くすることができる
ので、耐ノイズ性が向上し高周波特性が優れた高周波ビ
デオ増幅装置を提供することができるという効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の高周波ビデオ増幅装置の構
造断面図、第2図は第1図に適用した高周波ビデオ増幅
回路図、第3図は第1図を窒化アルミニウム基板上面か
ら見た図、第4図は本発明の他の実施例の構造断面図の
一部、第5図は第4図を基板上面から見た図の一部であ
る。 1……入力端子、2……DCバイアス端子、3……出力端
子、4……第1の電源給電端子、5……カスコードバイ
アス端子、6……第2の電源給電端子、10……窒化アル
ミニウム基板、11……アルミナ基板、20……上面導体パ
ターン、21……下面導体パターン、22……スルーホー
ル、25……金導体パターン、30,31,32,33……チツプ部
品、40,45……半田、50……ボンデイングワイア、60…
…ケース、70……ケース上蓋、80……スペーサー、101
〜121……ピン、201〜208……上面グランドパターン、T
H1〜TH8……スルーホール、C1〜C8……コンデンサ、R1
〜R11……抵抗、Q1〜Q7……トランジスタ、CC1,CC2……
定電流源、A1,A2,A3……増幅器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 和男 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 鎌田 安治 茨城県日立市大みか町5丁目2番1号 日 立プロセスコンピュータエンジニアリング 株式会社内 (72)発明者 井手 寿之 茨城県日立市大みか町5丁目2番1号 株 式会社日立製作所大みか工場内 (72)発明者 小林 邦雄 長野県小諸市大字柏木190番地 株式会社 日立製作所小諸工場内 (56)参考文献 特開 昭62−224951(JP,A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板下面をベタグランドにした窒化アルミ
    ニウム基板上に、入力信号を低電圧で増幅する低電圧増
    幅器(A1,A2)と該増幅器からの出力を高電圧で増幅す
    る高電圧増幅器(A3)を配置してなる高周波ビデオ増幅
    装置において、 前記低電圧増幅器(A1,A2)及び前記高電圧増幅器(A
    3)への給電は、コンデンサ(C3〜C8)を介して基板下
    面ベタグランドに複数のスルーホール(TH1〜Th6)で接
    続し、前記低電圧増幅器(A2)の出力を高電圧増幅器
    (A3)の入力に接続する2本の出力信号線の基板上での
    配線パターンは、該2本の出力信号線間にガードシール
    ドグランド(206)を設け、該ガードシールドグランド
    を前記基板下面ベタグランドとスルーホール(TH7,Th
    8)により接続するようにしたことを特徴とする高周波
    ビデオ増幅装置。
JP1029823A 1989-02-10 1989-02-10 高周波ビデオ増幅装置 Expired - Lifetime JPH0821645B2 (ja)

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DE4329696C2 (de) * 1993-09-02 1995-07-06 Siemens Ag Auf Leiterplatten oberflächenmontierbares Multichip-Modul mit SMD-fähigen Anschlußelementen

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JPS61149342U (ja) * 1985-03-06 1986-09-16
JPH0744235B2 (ja) * 1986-03-27 1995-05-15 株式会社東芝 高周波電力増幅モジユ−ル

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