CN107070418A - 具有阻抗匹配电路的rf功率晶体管以及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

RF放大器的实施例包括具有控制端和第一和第二载流端的晶体管，以及在所述第一载流端和接地参考节点之间耦合的分路电路。所述分路电路包括串联耦合的第一分路电感、第二分路电感和分路电容器。所述第二分路电感和所述分路电容器在接近所述放大器的中心操作频率处形成串联谐振电路，并且RF冷点节点存在于所述第一和第二分路电感之间。所述RF放大器还包括在所述RF冷点节点和所述接地参考节点之间耦合的视频带宽电路。

Description

具有阻抗匹配电路的RF功率晶体管以及其制造方法
技术领域
本文中描述的标的物的实施例大体上涉及封装半导体装置，且更具体地说，涉及包括阻抗匹配电路的封装射频(RF)半导体装置。
背景技术
典型的大功率射频(RF)半导体装置可包括一个或多个输入引线、一个或多个输出引线、一个或多个晶体管、耦合输入引线到晶体管的键合线，以及耦合晶体管到输出引线的键合线。键合线在高频率下具有显著的电感抗，并且将此类电感考虑在用于装置的输入和输出阻抗匹配电路的设计内。在一些情况下，输入和输出阻抗匹配电路可包含在包含装置的晶体管的同一封装内。更确切地说，封装内输入阻抗匹配电路可在装置的输入引线与晶体管的控制端(例如，栅极)之间耦合，并且封装内输出阻抗匹配电路可在晶体管的导电端(例如，漏极)与装置的输出引线之间耦合。
当用于具有相对较低的瞬时信号带宽(ISBW)(例如，150兆赫兹(MHz)或小于150兆赫兹的ISBW)的相对窄带应用中时，具有良好性能的封装RF半导体装置是可用的。然而，增加了的ISBW(例如，200MHz或大于200MHz的ISBW)正在成为RF通信放大器(例如，RF通信基础设施放大器)的主要需要。这个需要源于以下事实：每秒更大的信息下载速率成为显著的启用特征。因此，RF通信产业中的趋势包括发展具有渐增的宽带的操作和相对较高的ISBW的封装RF半导体装置。
设计具有高ISBW的RF放大器装置具有挑战性。例如，装置的ISBW可直接受到低频谐振(LFR)的影响，所述低频谐振由装置的偏馈和输出电路之间的交互导致，所述输出电路在装置的晶体管和其输出引线之间电连接。更具体地说，互连各个输出电路组件的键合线的电感可限制装置的LFR。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供一种射频(RF)放大器，包括：具有控制端和第一和第二载流端的晶体管；在所述第一载流端和接地参考节点之间耦合的分路电路，其中所述分路电路包括串联耦合的第一分路电感、第二分路电感和分路电容器，并且其中所述第二分路电感和所述分路电容器在接近所述放大器的中心操作频率处形成串联谐振电路，并且RF冷点节点存在于所述第一和第二分路电感之间；以及在所述RF冷点节点和所述接地参考节点之间耦合的视频带宽电路。
优选地，所述第一分路电感包括在所述第一载流端和所述RF冷点节点之间耦合的第一多个键合线，并且所述第二分路电感包括在所述RF冷点节点和所述分路电容器的第一端之间耦合的第二多个键合线。
优选地，所述第一分路电感包括在所述第一载流端和所述RF冷点节点之间耦合的多个键合线，并且所述第二分路电感包括在所述RF冷点节点和所述分路电容器的第一端之间耦合的集成电感器。
优选地，所述视频带宽电路包括：第三电感、电阻，以及第二电容器，它们在所述RF冷点节点和所述接地参考节点之间串联耦合。
优选地，所述第一和第二分路电感器具有在100微微亨到3毫微亨
的范围内的总电感值；以及所述分路电容器具有在50微微法拉到500
微微法拉的范围内的电容值。
根据本发明的另一个方面，提供一种封装射频(RF)放大器装置，包括：装置基板；耦合到所述装置基板的晶体管，其中所述晶体管包括控制端和第一和第二载流端；耦合到在所述第一载流端和接地参考节点之间的所述装置基板的分路电路，其中所述分路电路包括串联耦合的第一分路电感、第二分路电感和分路电容器，并且其中所述第二分路电感和所述分路电容器在接近所述RF放大器装置的中心操作频率处形成串联谐振电路，并且RF冷点节点存在于所述第一和第二分路电感之间；以及耦合到在所述RF冷点节点和所述接地参考节点之间的所述装置基板的视频带宽电路。
优选地，所述第一分路电感包括在所述第一载流端和所述RF冷点节点之间耦合的第一多个键合线，并且所述第二分路电感包括在所述RF冷点节点和所述分路电容器的第一端之间耦合的第二多个键合线。
优选地，另外包括：耦合到所述装置基板的无源装置基板，其中所述无源装置基板包括所述分路电容器、对应于所述RF冷点节点的第一导电垫，以及电耦合到所述分路电容器的第一端的第二导电垫，其中所述第一和第二导电垫暴露在所述无源装置基板的表面处，所述第一多个键合线耦合到所述第一导电垫，并且所述第二多个键合线在所述第一和第二导电垫之间耦合。
优选地，所述第一分路电感包括在所述第一载流端和所述RF冷点节点之间耦合的多个键合线，并且所述第二分路电感包括在所述RF冷点节点和所述分路电容器的第一端之间耦合的集成电感器。
优选地，另外包括：耦合到所述装置基板的无源装置基板，其中所述无源装置基板包括所述分路电容器、所述集成电感器，以及对应于所述RF冷点节点的导电垫，其中所述导电垫暴露在所述无源装置基板的表面处，所述第一多个键合线耦合到所述导电垫，并且所述集成电感器在所述导电垫和所述分路电容器的所述第一端之间耦合。
优选地，所述视频带宽电路包括：在所述RF冷点节点和所述接地参考节点之间串联耦合的第三电感、电阻和第二电容器。
优选地，另外包括：耦合到所述装置基板的无源装置基板，其中所述无源装置基板包括所述第三电感、所述电阻和所述第二电容器。
优选地，所述第三电感具有小于100微微亨的电感值。
优选地，所述第一和第二分路电感器具有在100微微亨到3毫微亨
的范围内的总电感值；以及所述分路电容器具有在50微微法拉到500
微微法拉的范围内的电容值。
根据本发明的另一个方面，提供一种制造RF放大器装置的方法，所述方法包括以下步骤：
优选地，耦合晶体管到装置基板，其中所述晶体管包括控制端和第
一和第二载流端；耦合分路电路到在所述第一载流端和接地参考节点
之间的所述装置基板，其中所述分路电路包括串联耦合的第一分路电
感、第二分路电感和分路电容器，并且其中所述第二分路电感和所述
分路电容器在接近所述RF放大器装置的中心操作频率处形成串联谐
振电路，并且RF冷点节点存在于所述第一和第二分路电感之间；以
及耦合视频带宽电路到在所述RF冷点节点和所述接地参考节点之间
的所述装置基板。
优选地，耦合所述分路电路包括：在所述第一载流端和所述RF冷点节点之间耦合第一多个键合线，其中所述第一多个键合线对应于所述第一分路电感；以及在所述RF冷点节点和所述分路电容器的第一端之间耦合第二多个键合线，其中所述第二多个键合线对应于所述第二分路电感。
优选地，另外包括：形成无源装置基板，所述无源装置基板包括所述分路电容器、对应于所述RF冷点节点的第一导电垫，以及电耦合到所述分路电容器的第一端的第二导电垫，其中所述第一和第二导电垫暴露在所述无源装置基板的表面处，以及其中耦合所述分路电路到所述装置基板包括耦合所述无源装置基板到所述装置基板、在所述第一载流端和所述第一导电垫之间耦合所述第一多个键合线，以及在所述第一和第二导电垫之间耦合所述第二多个键合线。
优选地，耦合所述分路电路包括：在所述第一载流端和所述RF冷点节点之间耦合多个键合线，其中所述多个键合线对应于所述第一分路电感；以及在所述RF冷点节点和所述分路电容器的第一端之间耦合一个或多个集成电感器，其中所述一个或多个集成电感器对应于所述第二分路电感。
优选地，另外包括：形成无源装置基板，所述无源装置基板包括所述分路电容器、对应于所述RF冷点节点的导电垫和所述一个或多个集成电感器，其中所述导电垫暴露在所述无源装置基板的表面处，以及其中耦合所述分路电路到所述装置基板包括耦合所述无源装置基板到所述装置基板，以及在所述第一载流端和所述导电垫之间耦合所述多个键合线。
优选地，另外包括：形成无源装置基板，所述无源装置基板包括所述分路电容器、对应于所述RF冷点节点的导电垫和所述视频带宽电路，其中所述视频带宽电路和所述无源装置基板包括在所述RF冷点节点和所述接地参考节点之间串联耦合的第三电感、电阻和第二电容器，以及其中耦合所述视频带宽电路到所述装置基板包括耦合所述无源装置基板到所述装置基板，以及其中耦合所述分路电路到所述装置基板包括在所述第一载流端和所述导电垫之间耦合多个键合线，其中所述多个键合线对应于所述第一分路电感。
附图说明
可以结合以下图式考虑，通过参考详细描述和权利要求书得到标的物的更完整理解，其中类似附图标记遍及各图指代相似元件。
图1是根据示例实施例的具有输入和输出阻抗匹配电路以及包络频率终端电路的RF放大器的示意图；
图2是根据示例实施例的体现图1的电路的封装RF放大器装置的例子的俯视图；
图3是沿着线3-3截取的图2的RF放大器装置的横截面侧视图；
图4是根据示例实施例的包括输出阻抗匹配电路的部分和包络频率终端电路的集成无源装置(IPD)总成的俯视图；
图5是沿着线5-5截取的图4的IPD总成的横截面侧视图；
图6是根据另一示例实施例的包括输出阻抗匹配电路的部分和包络频率终端电路的IPD总成的俯视图；
图7是沿着线7-7截取的图6的IPD总成的横截面侧视图；
图8是基带阻抗量值与用于常规放大器和具有修改后的RF冷点的RF放大器的实施例的频率的对比图；
图9是基带阻抗的相位变换与用于常规RF放大器和具有修改后的RF冷点的RF放大器的实施例的频率的对比图；以及
图10是根据示例实施例的制造封装RF装置的方法的流程图。
具体实施方式
常规RF功率放大器装置中的输出阻抗匹配电路可包括，除其它之外，充当高通匹配级的分路电路。例如，常规分路电路可包括在晶体管的导电端(例如，漏极)与接地参考节点之间串联耦合的电感器(本文中，“分路电感器”或Lshunt)和电容器(本文中，“分路电容器”或Cshunt)。在常规装置中，“RF冷点”位于分路电感器和分路电容器之间。实质上，RF冷点是可充当用于RF电信号的虚拟接地参考电压的节点。如果RF冷点是理想的，那么在装置操作期间，在功率放大器中心操作频率下，将只有极少或没有RF能量存在于RF冷点处。然而，常规分路电路中的RF冷点并不理想，所以在操作期间，在中心频率下，有一些RF能量存在于RF冷点处。
为了提高装置的低频谐振(LFR)，并因此增加装置的瞬时信号带宽(ISBW)，装置在输出阻抗匹配电路中还可包括“包络频率终端电路”(或“视频带宽电路”)。实质上，经适当设计的视频带宽电路被配置成在包络频率下具有低阻抗，以使得包络电流可易于穿过视频带宽电路到接地，而不是被传送到装置的输出引线。在常规装置中，视频带宽电路电耦合到RF冷点(即，耦合到分路电感和电容之间的节点)以使得在中心操作频率附近，视频带宽电路可能只暴露于最小数量的RF能量。
典型的视频带宽电路可包括在RF冷点和接地参考节点之间耦合的电感(本文中，“包络电感器”或Lenv)、电阻(本文中，“包络电阻器”或Renv)以及电容(本文中，“包络电容器”或Cenv)的串联组合。在常规装置中，由于RF冷点的缺陷，所以在操作期间，在中心操作频率下，相当大数量的RF能量可存在于RF冷点处，并且那一RF能量可传送到视频带宽电路中并通过包络电阻器耗散。这个所不希望的功率耗散可显现自身为装置的漏极效率的降低。另外，如果功率耗散变得过高，那么它可损害包络电阻器的完整性。在一些装置中，包络电感器值可经选择以向RF信号呈现高阻抗，因此RF信号从通过视频带宽电路的传播偏转。相对较大的包络电感器可产生包络电阻器中功率耗散的降低，因此潜在地提高了漏极效率。然而，这种相对较大的包络电感器还可增加视频带宽电路的基带阻抗，并降低装置的LFR。为了实现高线性化，直到发生LFR的基带阻抗应相对较低(例如，1.0欧姆或小于1.0欧姆)。常规装置无法实现直到发生LFR的这么低的基带阻抗。
本发明的标的物的实施例包括RF放大器和封装半导体装置(例如，封装RF功率晶体管装置)，所述封装半导体装置被配置成包括比常规装置更加理想的RF冷点。换句话说，RF放大器和装置的实施例包括RF冷点，在所述RF冷点处，在操作期间，当与可存在于常规RF放大器或装置中的RF冷点处的RF能量相比较时，在中心操作频率下存在少得多的RF能量。此外，实施例包括连接到这种“更加理想的”RF冷点的视频带宽电路。在各种实施例的RF冷点的情况下，视频带宽电路设计并不被限制成必须阻隔在中心操作频率附近的大量的RF能量，并因此可被设计具有相对较小的包络电感器，同时仍实现相对较低的基带阻抗(例如，1.0欧姆或小于1.0欧姆，直到发生装置的LFR)。在更加理想的RF冷点处没有显著的RF能量的情况下，装置可避免由包络电阻器中所不希望的RF功率耗散所导致的漏极效率性能代偿。更确切地说，在RF冷点处存在最小RF能量的情况下，通过包络电阻器可耗散更少的功率。
根据实施例，RF冷点通过将分路电感划分成两个电感来改进。更确切地说，第一分路电感存在于晶体管漏极和新的RF冷点之间，并且第二分路电感与新的RF冷点和接地参考节点之间的分路电容串联耦合。根据实施例，第二分路电感和分路电容在接近RF功率放大器装置的中心操作频率处形成串联谐振电路，以使得在可存在于新的RF冷点处的中心操作频率的附近的RF电流将流动穿过分路电路到接地，而不是流动穿过视频带宽电路。在新的RF冷点存在更少的RF能量的情况下，视频带宽电路可被设计具有相对较低的包络电感，并因此具有直到发生LFR的降低了的基带阻抗。另外，更少的RF电流流动穿过包络电阻器可转换成提高了的漏极效率和降低了的由于过度功率耗散而损害包络电阻器的可能性。
图1是RF功率放大器装置100的示意图。在实施例中，装置100包括输入引线102、输入阻抗匹配电路110、晶体管120、视频带宽电路149、输出阻抗匹配电路150，以及输出引线104。视频带宽电路149和输出阻抗匹配电路150可共同地指代为“输出电路”。尽管晶体管120以及输入和输出阻抗匹配电路110、150与视频带宽电路149的各个元件示出为单个组件，但是描绘仅仅出于易于说明的目的。本领域的技术人员基于本文中描述将理解，晶体管120和/或输入与输出阻抗匹配电路110、150和视频带宽电路149的某些元件各自可实施为多个组件(例如，与彼此并联或串联连接)，并且此类实施例的例子在其它图式中示出且稍后加以描述。例如，实施例可包括单个路径装置(例如，包括单个输入引线、输出引线、晶体管等)，双路径装置(例如，包括两个输入引线、输出引线、晶体管等)，和/或多路径装置(例如，包括两个或更多个输入引线、输出引线、晶体管等)。另外，输入/输出引线的数目可不与晶体管的数目相同(例如，可存在用于输入/输出引线的给定集合的同时操作的多个晶体管)。因此，下文中对晶体管120以及输入和输出阻抗匹配电路110、150与视频带宽电路149的各个元件的描述并不意图将本发明的标的物的范围仅限制到所示出的实施例。
输入引线102和输出引线104各自包括导体，所述导体被配置成使得装置100能够与外部电路(未图示)电耦合。更确切地说，输入和输出引线102、104物理地定位成在装置的封装的外部和内部之间跨越。输入阻抗匹配电路110在输入引线102和晶体管120的第一端(例如，栅极)之间电耦合，所述晶体管120的第一端也位于装置的内部内。类似地，输出阻抗匹配电路150和视频带宽电路149在晶体管120的第二端(例如，漏极)和输出引线104之间电耦合。
根据实施例，晶体管120是装置100的主要有源组件。晶体管120包括控制端和两个导电端，其中导电端在空间上通过可变导电性通道电分离。例如，晶体管120可为场效应晶体管(FET)(诸如金属氧化物半导体FET(MOSFET))，其包括栅极(控制端)、漏极(第一导电端)，以及源极(第二导电端)。可替换的是，晶体管120可为双极结晶体管(BJT)。因此，本文中对“栅极”、“漏极”和“源极”的参考并不意图限制，因为这些名称中的每一个具有BJT实施方案的类似特征(例如，相应地，基极、集电极和发射极)。根据实施例，并且以非限制性方式使用通常应用于MOSFET的命名法，晶体管120的栅极耦合到输入阻抗匹配电路110，晶体管120的漏极耦合到输出阻抗匹配电路150和视频带宽电路149，以及晶体管120的源极耦合到接地(或另一参考电压)。通过提供到晶体管120的栅极的控制信号的变化，晶体管120的导电端之间的电流可进行调制。
输入阻抗匹配电路110在输入引线102与晶体管120的控制端(例如，栅极)之间耦合。输入阻抗匹配电路110被配置成将装置100的阻抗升高到更高(例如，中间或更高)阻抗电平(例如，在从大约2欧姆到大约10欧姆或更高的范围内)。这是有利的，因为它允许来自激励级的印刷电路板电平(PCB电平)匹配接口(例如，“用户友好”匹配接口)具有可以最少损失和变化在高体积制造中实现的阻抗。
根据实施例，输入阻抗匹配电路110包括两个电感元件112、116(例如，键合线的两个集合)和分路电容器114。第一电感元件112(例如，键合线的第一集合)在输入引线102与电容器114的第一端之间耦合，并且第二电感元件116(例如，键合线的第二集合)在电容器114的第一端与晶体管120的控制端之间耦合。电容器114的第二端耦合到接地(或另一参考电压)。电感元件112、116和分路电容器114的组合充当低通滤波器。根据实施例，电感元件112、116的串联组合可具有在大约50微微亨(pH)到大约3毫微亨(nH)之间的范围内的值，并且分路电容器114可具有在大约5微微法拉(pF)到大约80pF之间的范围内的值。
输出阻抗匹配电路150在晶体管120的第一导电端(例如，漏极)与输出引线104之间耦合。输出阻抗匹配电路150被配置成匹配装置100的输出阻抗与可耦合到输出引线104的外部电路或组件(未图示)的输入阻抗。根据实施例，输出阻抗匹配电路150包括四个电感元件132、134、135、140和两个电容器142、146。在本文中可被称作“串联电感器”或Lseries的第一电感元件132(例如，键合线的第三集合)在晶体管120的第一导电端(例如，漏极)与输出引线104之间耦合。在实施例中，在本文中可被称作“第一分路电感器”或Lshunt1的第二电感元件134(例如，键合线的第四集合、集成电感器或另一电感结构)在晶体管120的第一导电端与第一节点148之间耦合，所述第一节点148对应于RF冷点节点。在本文中可被称作“第二分路电感器”或Lshunt2的第三电感元件135(例如，键合线的第五集合、集成电感器或另一电感结构)在RF冷点节点148和第一电容器142的第一端之间耦合，所述第一电容器142的第一端在本文中可被称作“分路电容器”。在分路电路143'的替代实施例中，如图1的右下角中可见，第二分路电感器135'和分路电容器142'在RF冷点节点148'和接地参考之间的次序可倒转。最后，在本文中可被称作“低通匹配电感器”的第四电感元件140(例如，键合线的第五或第六集合)在输出引线104和第二电容器146的第一端之间耦合，所述第二电容器146的第一端在本文中可被称作“低通匹配电容器”。在实施例中，分路和低通匹配电容器142、146的第二端耦合到接地(或耦合到另一参考电压)。
第一分路电感器134和第二分路电感器135与分路电容器142在晶体管120的导电端和接地之间串联耦合，并且阻抗匹配元件的这个组合充当第一(高通)匹配级。因此，分路电感器134、135和分路电容器142的组合在本文中可被称作高通匹配电路143。根据实施例，分路电感器134、135的串联组合可具有在大约100pH到大约3NH之间的范围内的值，并且分路电容器142可具有在大约50pF到大约500pF之间的范围内的值，但是这些组件还可具有这些范围之外的值。
RF冷点148存在于第一分路电感器134和第二分路电感器135之间的节点处。如先前所论述，RF冷点148表示用于RF信号的电路中的低阻抗点。如结合图2到7稍后将更详细地描述，RF放大器装置的各种实施例可包括至少一个集成无源装置(IPD)总成(例如，图4、6的IPD总成400、600)，所述集成无源装置总成包括输出电路的部分。更确切地说，每一IPD总成可包括具有一个或多个集成无源组件的半导体基板。在特定实施例中，每一IPD总成可包括RF冷点148、第二分路电感器135、分路电容器142，以及视频带宽电路149的部分。在其它实施例中，输出阻抗匹配电路150和视频带宽电路149的这些部分中的一些或全部部分可实施为不同/离散组件或实施为其它类型的总成(例如，低温共烧陶瓷(LTCC)装置、小型PCB总成等)的部分。在又其它实施例中，输出阻抗匹配电路150和视频带宽电路149的这些部分中的一些或全部可耦合到包括晶体管120的半导体管芯和/或集成在所述半导体管芯内。下文对包括IPD总成的实施例的详细描述不应被理解为限制本发明的标的物，并且术语“无源装置基板”意味着包括无源装置的任何类型的结构，包括IPD、LTCC装置、晶体管管芯、PCB总成等。
视频带宽电路149在RF冷点148和接地(或另一参考电压)之间耦合。视频带宽电路149用于通过在包络频率处呈现低阻抗和在RF频率处呈现高阻抗来提高装置100的LFR，所述LFR由输出阻抗匹配电路150和偏馈(未图示)之间的交互导致。视频带宽电路149从RF匹配角度实质上“不可见”，因为它仅实现在包络频率处的输出阻抗(即，视频带宽电路149提供装置100的包络频率的终止)。
根据实施例，视频带宽电路149包括串联耦合的电感136、电阻器138和电容器144。根据实施例，电感136，Lenv，可实施为耦合RF冷点148到包络电阻器138Renv的键合线的集合。在此类实施例中，包络电感136可具有在大约5pH到大约2000pH之间的范围内的值。在结合图2到7将更详细地论述的另一实施例中，可实现包络电感136而不需RF冷点148和视频带宽电路149的其它组件(即，电阻器138和电容器144)之间的键合线连接。更具体地说，RF放大器装置的其它实施例还可将包络电感136、包络电阻器138和包络电容器144并入到IPD总成的前述实施例(例如，图4、6的IPD总成400、600)中，或并入到包括晶体管120的管芯中。在IPD总成内(或在晶体管管芯内)，视频带宽电路149组件可耦合在一起且耦合到接地(或另一参考电压)，其中连接件具有极低的且受严格控制的电感。根据各种实施例，通过连接包络电阻器138和包络电容器144到RF冷点148(例如，接触垫448、648)实现对包络电感136的严格控制，所述连接通过在IPD总成(例如，导电迹线和通孔)内光微影形成的连接件而不是通过键合线。各种实施例的IPD总成可大体上降低和控制包络电感136的电感值，因此降低包括于视频带宽电路149中的总电感。这可具有提高装置100的LFR和ISBW两者的效果。
尽管包络电感136在图1中表示为单个组件，但实际上包络电感136可由多个较小电感构成，所述较小电感来自在包络频率终端电路149内的多个低电感连接件。根据实施例，通过表示包络电感136的第一部分的第一低电感连接件(例如图4的接触垫448的部分)，包络电阻器138的第一端耦合到RF冷点148。通过表示包络电感136的第二部分的第二低电感连接件(例如，图4的接触垫430)，包络电阻器138的第二端耦合到包络电容器144的第一端。在实施例中，通过表示包络电感136的第三部分的第三低电感连接件(例如，图4的键合垫432和通孔436)，包络电容器144的第二端耦合到接地(或另一参考电压)。包络电阻器138可具有在大约0.1欧姆到大约5.0欧姆之间的范围内的值，并且包络电容器144可具有在大约5毫法拉(nF)到大约1微法拉(μF)之间的范围内的值，但是这些组件还可具有这些范围之外的值。在实施例中，由于分路电容器142、电感器135、电阻器138、电容器144和接地(或另一参考电压)之间的低电感连接，包络电感136可具有小于大约500pH的值(例如，在实施例中，低到50pH，或可能甚至更低)。
低通匹配电感器140和低通匹配电容器146在输出引线104和接地(或另一参考电压)之间串联耦合，并且阻抗匹配元件的这个组合充当第二(低通)匹配级。因此，低通匹配电感器140和低通匹配电容器146的组合在本文中可被称作低通匹配电路147。根据实施例，低通匹配电感器140可具有在大约50pH到大约1nH之间的范围内的值，并且低通匹配电容器146可具有在大约1pF到大约50pF之间的范围内的值，但是这些组件还可具有这些范围之外的值。根据替代实施例，低通匹配电路147可完全不包括在装置100中。
图2是根据示例实施例的体现图1的电路的封装RF放大器装置200的例子的俯视图，所述封装RF放大器装置200包括具有改进了的RF冷点节点248的输出阻抗匹配电路250，视频带宽电路249耦合到所述改进了的RF冷点节点248。为了增强理解，图2应结合图3查看，图3是沿着线3-3截取的图2的半导体装置200的横截面侧视图。更确切地说，图3是穿过输入引线202、输入阻抗匹配电路210、晶体管220、输出阻抗匹配电路250以及输出引线204的横截面图。图3还示出了罩盖310，其可实施在空气腔封装实施例中以在空气腔312内密封装置200的内部组件。
装置200包括输入引线202(例如，图1的输入引线102)、输出引线204(例如，图1的输出引线104)、凸缘206(或“装置基板”)、隔离结构208、一个或多个晶体管220(例如，图1的晶体管120)、输入阻抗匹配电路210(例如，图1的输入阻抗匹配电路110)、视频带宽电路249(例如，图1的视频带宽电路149)，以及输出阻抗匹配电路250(例如，图1的输出阻抗匹配电路150)，这些全部可封装在一起作为装置的部分。在图2的例子中，装置200包括实质上同时运行的三个晶体管220，但是另一半导体装置还可包括一个或两个晶体管或大于三个晶体管。此外，装置200包括三个输入电容器214和三个IPD总成242，它们实质上也同时运行。应理解，还可实施更多或更少的电容器214和/或IPD总成242。出于清楚起见，下文中可以单数意义提及各个晶体管220、输入电容器214和IPD总成242，如同将在其它稍后描述的图式中提及类似组件。应理解，以单数意义对具体装置组件描述应用到全部此类组件的集合。根据实施例，跨接线(未图示)可在多个晶体管220、输入电容器214和IPD总成242之间电耦合，以在对应组件之间提供低频路径。
根据实施例，装置200并入在空气腔封装中，在所述空气腔封装中，晶体管220以及各个阻抗匹配和视频带宽元件212、214、216、232、234、240和242位于封闭的空气腔312内。基本上，空气腔以凸缘206、隔离结构208和上覆于并接触隔离结构208和引线202、204的罩盖310为界。在图2中，罩盖310的示例周边通过短划方框218指示。在其它实施例中，装置可并入到包覆模制封装中(即，其中有源装置区域内的电气组件使用不导电模制化合物包封，并且其中引线202、204的部分和隔离结构208的全部或部分还可由模制化合物包围的封装)。
凸缘206包括刚性导电基板，所述刚性导电基板具有足以为装置200的电气组件和元件提供结构支撑的厚度。另外，凸缘206可充当用于晶体管220和安装在凸缘206上的其它装置的散热物。凸缘206具有顶部和底部表面(图2中仅可见顶部表面的中心部分)，以及对应于装置200的周边(例如，对应于隔离结构208的周边，下文描述)的大体上矩形的周边。
凸缘206由导电材料形成，并可用于提供用于装置200的接地参考。例如，各个组件和元件可具有电耦合到凸缘206的端，并且当装置200并入到更大的电力***中时，凸缘206可电耦合到***接地。至少凸缘206的表面由导电材料层形成，并且有可能所有的凸缘206由块体导电材料形成。可替换的是，凸缘206可具有在其顶部表面下方的一个或多个不导电材料层。无论哪种方式，凸缘206都具有导电顶部表面。凸缘206可更一般地被称作具有导电表面的基板。
隔离结构208附着到凸缘206的顶部表面。例如，隔离结构208在其底部表面上可包括一层金属化物320，所述金属化物320可焊接到或以另外方式附着到凸缘206的顶部表面。隔离结构208由刚性电绝缘材料(即，具有在从大约2.0到大约10.0的范围内的介电常数的材料，但是可使用具有更高或更低介电常数的材料)形成，并具有顶部表面和相对的底部表面。如本文所使用，术语“隔离结构”是指提供装置的导电特征之间(例如，引线202、204与凸缘206之间)的电隔离的结构。例如，隔离结构208可由无机材料(例如，陶瓷(诸如氧化铝、氮化铝等))和/或有机材料(例如，一种或多种聚合物或PCB材料)形成。在其中隔离结构208包括PCB材料(例如，隔离结构208实质上包括单层PCB或多层PCB)的实施例中，导电层(例如，铜层)可包括在隔离结构的顶部和底部表面上。在另一实施例中，隔离结构208的顶部表面上的导电层可经图案化和蚀刻以形成用于装置200的引线框架(包括引线202、204)，并且隔离结构208的底部表面上的导电层可耦合到到凸缘206。在其它实施例中，导电层可不包括于隔离结构208的顶部表面和/或底部表面中。在此类实施例中，引线(例如，引线202、204)可使用环氧树脂(或其它粘合材料)耦合到隔离结构208，和/或隔离结构208可使用环氧树脂(或其它粘合材料)耦合到凸缘206。在又其它实施例中，隔离结构208可在其附着有引线的顶部表面的部分处进行铣削。
在实施例中，隔离结构208具有框形状，所述框形状包括具有中心开口的基本上封闭的四边结构。如图2中所示，隔离结构208可具有大体上矩形的形状，或隔离结构208可具有另一形状(例如，环圈、椭圆形等等)。隔离结构208可形成为单个一体化结构，或者隔离结构208可形成为多个部件的组合。此外，隔离结构208可由均质材料形成，或隔离结构208可由多个层形成。
输入引线202和输出引线204安装在在中心开口的相对侧上的隔离结构208的顶部表面上，并因此输入引线202和输出引线204高于凸缘206的顶部表面，且与凸缘206电隔离。例如，输入引线202和输出引线204可焊接或以另外方式附着到在隔离结构208的顶部表面上的金属化物203、205。金属化物203、205可被视为输入引线202和输出引线204耦合到的导电垫。一般来说，输入引线202和输出引线204经定向以允许输入引线202和输出引线204与隔离结构208的中心开口内的组件和元件之间的键合线(例如键合线212、232、240)的附着。
晶体管220以及输入和输出阻抗匹配电路210、250与视频带宽电路249的各个元件214、242安装在凸缘206的顶部表面的大体中心部分上，所述大体中心部分通过隔离结构208中的开口暴露。根据实施例，晶体管220，连同阻抗匹配元件214和视频带宽元件242，定位在装置200的有源装置区域内。例如，晶体管220、电容器214和IPD总成242可使用导电环氧树脂、焊料、焊接凸点、烧结和/或共晶键合耦合到凸缘206。
每一晶体管220具有控制端(例如，栅极)和两个导电端(例如，漏极和源极)。每一晶体管220的控制端耦合到输入阻抗匹配电路210。此外，一个导电端(例如，漏极)耦合到输出阻抗匹配电路250，并耦合到输出引线204。在实施例中，其它导电端(例如，源极)耦合到凸缘206(例如，耦合到接地)。
输入阻抗匹配电路210(例如，图1的输入阻抗匹配电路110)在输入引线202(例如，图1的输入引线102)和晶体管220(例如，图1的晶体管120)的控制端之间耦合。在图2的装置200中，输入阻抗匹配电路210包括两个电感元件212、216(例如，图1的电感元件112、116)和电容器214(例如，图1的电容器114)。在实施例中，每一电感元件212、216由多个并联紧密间隔的键合线集合形成。例如，第一电感元件212(例如，图1的电感元件112)包括在输入引线电感元件202和电容器214(例如，图1的电容器114)的第一端之间耦合的多个键合线，并且第二电感元件216(例如，图1的电感元件116)包括在电容器214的第一端和晶体管220的控制端之间耦合的多个键合线。电容器214的第二端耦合到凸缘206(例如，耦合到接地)。电容器214可为(例如)离散硅电容器、离散陶瓷电容器或另一类型的电容器。键合线212、216在电容器214的顶部表面处附接到导电顶板。
输出阻抗匹配电路250(例如，图1的输出阻抗匹配电路150)在晶体管220(例如，图1的晶体管120)的第一导电端(例如，漏极)和输出引线204(例如，图1的输出引线104)之间耦合。在图2的装置200中，输出阻抗匹配电路250包括四个电感元件232、234、235或235'(图3)、240(例如，图1的电感器132、134、135、140)和两个电容器342、346(例如，图1的电容器142、146)。如在图3中更清楚地指示，根据实施例，输出阻抗匹配电路250的电容器342、346可包括于IPD总成242中。在其它实施例中，电容器342和/或346可不形成IPD总成的部分，但替代地可为不同于彼此的离散电容器，或形成于另一类型的总成(例如，LTCC总成)中的电容器。在又其它替代实施例中，电容器342、346中的任一者或两者可集成到晶体管管芯(例如，包括晶体管220的管芯)中。作为IPD总成242的部分，电容器342、346将结合图5和7示出并更详细地描述。在其中不包括低通匹配电路147的实施例中，IPD总成242可不包括电容器346(例如，图1的电容器146)。
在实施例中，电感元件232、234、240各自可由多个并联紧密间隔的键合线集合形成。例如，串联电感元件232(例如，图1的串联电感器132)包括在晶体管220的第一导电端(例如，漏极)和输出引线204之间耦合的多个键合线。在实施例中，第一分路电感元件234(例如，图1的第一分路电感器134)可包括在晶体管220的第一导电端和RF冷点节点248(例如，图1的RF冷点148)之间耦合的多个键合线，所述RF冷点节点248可实施为在IPD总成242的顶部表面处的导电着陆垫。如结合图4到7将更详细地描述，在实施例中，第二分路电感元件可实施为多个键合线235，或在另一个实施例中，可实施为集成电感器235'。无论哪种方式，第二分路电感元件235、235'在RF冷点节点248和分路电容器342(例如，图1的分路电容器142)的第一端之间电耦合。在替代实施例中，分路电感元件234、235、235'中的任一者或两者可耦合到和/或集成到晶体管管芯(例如，包括晶体管220的管芯)中。例如，第一分路电感元件234可实施，在实施例中，为在晶体管管芯的顶部表面处的两个导电着陆垫之间耦合的多个键合线，或在另一个实施例中，为晶体管管芯中的集成电感元件(例如，传输线或集成螺旋电感器)。类似地，第二分路电感元件235、235'可实施，在实施例中，为在晶体管管芯的顶部表面处的两个导电着陆垫之间耦合的多个键合线，或在另一个实施例中，为晶体管管芯中的集成电感元件(例如，传输线或集成螺旋电感器)。
低通匹配电感元件240(例如，图1的低通匹配电感器140)包括在输出引线204和在IPD总成242的顶部表面处的另一导电着陆垫之间耦合的多个键合线，所述导电着陆垫又电连接到低通匹配电容器346(例如，图1的低通匹配电容器146)的第一端。电容器342、346的第二端电连接到凸缘206(例如，连接到接地)。
图2的实施例对应于双引线装置(例如，具有一个输入引线202和一个输出引线204的装置，图2)。这种装置通过物理地耦合装置到PCB、电连接输入引线到信号源以及电连接输出引线到负载，可并入到更大的电力***中。PCB可另外包括一个或多个偏馈(例如，每个具有λ(lambda)/4的长度或某一其它长度)，其中近端位于接近到输出引线和/或输入引线的PCB连接件处。在每个偏置引线的末端处的隔流电容器可提供在给定RF频率下的短路，所述短路当通过偏置引线转换时呈现为断开电路。
其它实施例包括具有多个输入引线和/或多个输出引线(例如，针对每个晶体管的一个输入/输出引线)的装置。又其它实施例包括具有形成为装置的集成部分的偏置引线和耦合偏置引线与阻抗匹配网络的额外导电特征的装置。另外，尽管所示出的实施例沿着每个放大路径描绘单个放大级(即，单个功率晶体管220)，但是其它装置实施例可包括多级放大器(例如，具有在级联中耦合的前置放大器和大功率放大器晶体管两者的晶体管管芯)。另外，在其它实施例中，输入和输出阻抗匹配电路与视频带宽电路的各个组件中的一些组件可集成到(或耦合到)晶体管管芯中。
如下文结合图4到7将示出和更详细地解释，在实施例中，视频带宽电路249(例如，图1的视频带宽电路149)的元件可包括为IPD总成242的部分。更确切地说，在实施例中，包络电感(例如，图1的包络电感器136)、包络电阻器(例如，图1的包络电阻器138)以及包络电容器(例如，图1的包络电容器144)位于IPD总成242中或位于其上，并通过RF冷点节点248与输出阻抗匹配电路250的其余部分电耦合。在其它实施例中，视频带宽电路249中的一些或全部元件可实施为并不形成IPD总成的部分的离散组件。
图4是根据示例实施例的适用于封装RF放大器装置(例如，图2的装置200)中的输出电路(例如，图1、2的出阻抗匹配电路150、250和视频带宽电路149、249)的IPD总成400(例如，图2的IPD总成242)的俯视图。为了增强理解，图4应结合图5查看，图5示出了沿着线5-5截取的IPD总成400的横截面侧视图。
根据实施例，IPD总成400包括IPD基板410，以及呈暴露在IPD基板410的顶部表面处的导电着陆垫的形式的RF冷点节点448。呈多个键合线形式的第一分路电感434(例如，图1、2的第一分路电感134、234)在晶体管(例如，图1、2的晶体管120、220)和RF冷点节点448之间耦合。此外，且电耦合到RF冷点节点448，IPD总成400包括第二分路电感435(例如，图1的电感器135)、分路电容器442(例如，图1的电容器142)、包络电容器444(例如，电容器144的两个并联的实例，图1)、包络电阻器438(例如，电阻器138的两个并联的实例，图1)，以及低通匹配电容器446(例如，图1的电容器146)。
在所示出的实施例中，第二分路电感435被实施为多个键合线，所述多个键合线在RF冷点节点448和第二导电着陆垫441之间电连接，所述第二导电着陆垫441暴露在IPD基板410的顶部表面处。尽管图4示出了在RF冷点节点448和着陆垫441之间并联耦合的八个键合线435，但是可实施更多或更少的键合线435。
第二导电着陆垫441电耦合到分路电容器442(或形成分路电容器442的部分)。在实施例中，分路电容器442、包络电阻器438和低通匹配电容器446一体地形成于IPD基板410中，并且包络电容器444是安装在IPD基板410的表面的离散组件。在替代实施例中，包络电容器444还可集成到IPD基板410中。在其中不包括低通匹配电路147实施例中，IPD总成400可不包括低通匹配电容器446(例如，图1的电容器146)。
IPD基板410包括具有顶部表面512和底部表面514的基础半导体基板510。基础半导体基板510可由多种半导体材料中的任一种形成，包括(但不限于)硅、砷化镓、氮化镓等。根据实施例，多个导电层520、522和绝缘层526、528形成于基板510的顶部表面512上方，并且额外导电层524形成于基板512的底部表面514上以便于到底层结构的物理和电气附着。例如，导电层524可为金(或其它金属)层，这有助于在IPD基板410和单独的导电基板(例如，图2的凸缘206)之间形成共晶键合。可替换的是，导电层524可为金属层，这有助于将IPD基板410烧结(例如，银烧结)到单独的导电基板上。绝缘层526用于选择性地电隔离导电层520、522。
参看图4和5，并且如上文所提及，IPD总成400包括第二分路电感435，所述第二分路电感435实施为在RF冷点节点448和第二导电着陆垫441(或分路电容器442的顶部电容器电极542)之间电连接的多个键合线。在实施例中，第二分路电感435和分路电容器442在接近RF功率放大器装置的所述操作频率处形成串联谐振电路。更确切地说，第二分路电感435和分路电容器442被配置成分别具有电感值和电容值，这将使串联组合在接近装置的中心操作频率的频率下谐振。如本文所使用并根据实施例，术语“接近中心操作频率”意味着“在中心操作频率的20％内”。因此，例如，当装置具有2.0吉兆赫(GHz)的中心操作频率时，“接近中心操作频率”的频率对应于落在从1.8GHz到2.2GHz的范围内的频率。尽管给定2.0GHz为示例中心操作频率，但是装置还可具有不同于2GHz的中心操作频率。在替代实施例中，术语“接近中心操作频率”可意味着“在中心操作频率的10％内”或“在中心操作频率的5％内”。
对包括第二分路电感435Lshunt2和分路电容器442Cshunt的串联谐振电路的谐振频率的良好接近FR通过以下公式给出：
因此，例如，当装置被设计成具有大约2.0GHz的中心操作频率时，Lshunt2可具有大约39.5pH的电感值，并且Cshunt可具有大约160pF的电容值，但是还可使用其它值。在此类实施例中，用于输出阻抗匹配电路249和视频带宽电路250的其它组件的合理的近似值可选定如下：Lseries232＝333pH；Renv 238＝0.5欧姆；Cenv＝30nF；Lenv＝70pH；以及Lshunt1＝209.5pH。当然，还可选定其它值，尤其当装置的中心操作频率不同于2.0GHz时。
根据实施例，分路电容器442和低通匹配电容器446各自实施为金属-绝缘体-金属(MIM)电容器(例如，具有由较薄的介电质(例如，较薄的氮化物或氧化物)电分离的并联金属板)。因此，在实施例中，分路电容器442包括由导电层522的部分形成的顶部电容器电极542、由导电层520的部分形成并与顶部电容器电极542垂直对准的底部电容器电极544，以及由绝缘层526的部分形成的介电材料543。类似地，低通匹配电容器446包括由导电层522的部分形成的顶部电容器电极546、由导电层520的部分形成并与顶部电容器电极546垂直对准的底部电容器电极548，以及由绝缘层526的部分形成的介电材料547。
根据实施例，IPD基板410还包括在基板510的顶部表面512和底部表面514之间延伸的导电穿基板通孔(TSV)550的第一集合和导电穿基板通孔(TSV)552的第二集合，TSV550的第一集合电耦合到分路电容器442的底部电容器电极544，并且TSV 552的第二集合电耦合到低通匹配电容器446的底部电容器电极548。此外，TSV 550的第一集合和TSV 552的第二集合两者都电耦合到基板510的底部表面514上的导电层524。在替代实施例中，导电垫或球可耦合到与基板510的底部表面514共平面的TSV 550、552的末端，而不是电耦合到导电层524。在又一替代实施例中，TSV 550和/或552可由在IPD基板410的侧表面上的边缘镀层或城堡结构代替，所述TSV 550和/或552在基板510的顶部和底部表面之间延伸。
IPD基板410还包括暴露在IPD基板410的顶部表面处的第三导电着陆垫447，以便于低通匹配电容器446到外部电路(例如，图1、2的输出引线104、204)的互连。更确切地说，着陆垫447电连接到低通匹配电容器446的顶部电容器电极546，并且着陆垫447被配置成接受一个或多个键合线(例如，键合线440)的附着。如图5中所示，着陆垫441、447、448可由与顶部电极542、546相同的导电层522形成，或着陆垫441、447、448可由不同于顶部电极542、546的导电层形成。
尽管分路和低通匹配电容器442、446的电极542、544、546、548示出为由相同导电层(即，层520、522)的部分形成，但是电容器442、446的电极542、544、546、548可由彼此不同的层的部分形成，和/或由与图5中所描绘的那些层(例如，一个或多个其它导电层，未图示，可存在于形成电容器442、446的导电层520、522的下方或上方)不同的层形成。此外，尽管电容器442、446中的每一个示出为由单个顶部电极和单个底部电极构成的简单的并联板电容器，但电容器442、446中的任一者或两者还可具有其它类型的电容器结构(例如，电极可由多个交错的导电结构等构成)。
如上文所提及，IPD总成400还包括一个或多个串联耦合的视频带宽电路(例如，图1的视频带宽电路149)。在所示出的实施例中，IPD总成400包括两个串联耦合的电路，各自包括包络电阻器438(例如，图1的电阻器138)、包络电容器444(例如，图1的电容器144)和相对较小的包络电感(例如，图1的电感136)，所述包络电感包括来自导电垫430、432、448和导电TSV 436的较小串联电感的组合(如在图4中虚线圆指示)，所述串联耦合电路在接触垫432和IPD基板410的底部表面514之间延伸。图4和5的实施例的优点是包络电感可降低到可忽略的数量的电感(例如，<100pH)，这可通过提高装置的低频谐振频率来提高性能。
在图4中所示出的实施例中，两个视频带宽电路定位在导电垫448(或RF冷点节点448)的相对末端处，并与其电连接，并且两个电路在导电垫448和导电层524(或接地参考点)之间并联耦合。导电垫448的每一侧上放置有多个并联耦合的视频带宽电路，整个视频带宽电路可更为均匀地馈送，并且当与常规装置相比较时，包括每一并联耦合的视频带宽电路的单个组件的值可降低(由于并联耦合)。在其它实施例中，视频带宽电路可包括仅一个串联耦合电路(例如，仅一个电容器444和一个电阻器438，或大于两个串联耦合电路(例如，大于两个电容器444和电阻器438)。
包络电阻器438可集成为IPD基板410的部分。例如，每个包络电阻器438可为多晶硅电阻器，其由上覆于半导体基板510的多晶硅层形成并在导电垫448和430之间电耦合(例如，使用导电通孔和可能的其它导电层，未示出)。在其它替代实施例中，包络电阻器438可由钨硅化物或另一材料形成、可为厚膜或薄膜电阻器，或可为耦合到IPD基板410的顶部表面的离散组件。
根据实施例，包络电容器444可被配置成具有相对较高的额定电压(例如，在大约40和大约150伏之间，但是在其它实施例中，额定电压可更高或更低)。包络电容器444中的每一个可为(例如)连接(例如，使用焊料、导电环氧树脂或其它构件)到IPD基板410的顶部表面上的离散电容器。更确切地说，每个电容器444的第一端443可连接到暴露在IPD基板410的顶部表面处的第一接触垫430，并且每个电容器444的第二端445可连接到暴露在IPD基板410的顶部表面处的第二接触垫432。
每个电容器444可为具有并联交错电极和环绕式末端终端443、445的多层电容器(例如，多层陶瓷电容器)。可替换的是，每个电容器444可形成单独的IPD的部分(例如，形成于半导体基板上的MIM电容器)，或可为形成于IPD基板410内的另一电容器(例如，沟槽或其它类型的电容器)。可替换的是，每个电容器444可实施为能够为视频带宽电路提供所需要的电容和电压的另一类型的电容器。
接触垫430、432可(例如)由与导电垫441、447、448相同的导电层522形成，但是它们还可由其它导电层形成。根据实施例，IPD基板410还包括TSV 436的集合，所述TSV 436的集合电连接接触垫432到导电层524(例如，连接到接地参考节点)。TSV 436实质上提供接触垫432和基板510的底部表面514之间的电气连接性。在替代实施例中，导电垫或球可耦合到与基板510的底部表面514共平面的TSV 436的末端，而不是电耦合到导电层524。在又一替代实施例中，TSV 436可由在IPD基板410的侧表面上的边缘镀层或城堡结构代替，所述TSV436在基板410的顶部和底部表面之间延伸。
在图4和5的实施例中，第二分路电感(例如，图1的电感135)实施为一连串并联耦合的键合线。在替代实施例中，第二分路电感可实施为一个或多个集成电感器。例如，图6和7示出了根据另一示例实施例的IPD总成600(例如，图2的IPD总成242)的俯视图和横截面侧视图(沿着图6的线7-7截取)。IPD总成600的多个特征可大体类似于IPD总成400的对应特征，并且在此种类似性可能存在的地方(包括全部前述替代实施例)，已使用相同的附图标号。出于简洁的目的，将不会结合图6和7详细地论述全部潜在类似的特征。
如同图4和5的实施例，IPD总成600包括IPD基板610，所述IPD基板610由基础半导体基板710以及上覆于基础半导体基板710的多个导电层720、722和介电层726、728形成。此外，IPD总成600包括集成分路电容器442(例如，图1的分路电容器142)和集成低通匹配电容器446(例如，图1的低通匹配电容器146)。另外，IPD总成600包括视频带宽电路的两个实例，各自包括包络电阻器438、包络电容器444，以及包络电感(呈接触垫430、432和TSV 436的串联组合的形式)。每个视频带宽电路在RF冷点节点648和接地参考(例如，基板710的底部表面714上的导电层724)之间电耦合。
然而，与图4和5的实施例相比，IPD总成600包括多个集成电感器635以提供第二分路电感(例如，图1的第二分路电感135)，而不是使用键合线435。例如，每个集成电感器635可由导电线圈形成，所述导电线圈使用上覆于半导体基板710的导电层720、722中的一个或多个层实施。每个线圈的第一末端电连接到RF冷点节点648，并且每个线圈的第二末端电连接到导电特征641，所述导电特征641又可充当分路导体442的顶板。以此方式，每个集成电感器635在RF冷点节点648和分路电容器442之间电耦合。尽管图6示出了在RF冷点节点648和分路电容器442之间并联耦合的四个集成电感器635，但是可实施更多或更少的集成电感器635。另外，在又其它实施例中，除键合线435或集成电感器635以外的电感组件可用于提供第二分路电感。
图4和6中所示出的实施例各自包括定位于接近IPD基板410、610的相对侧处的两个串联耦合电路，其中每个电路包括包络电阻器438和包络电容器444。在其它实施例中，IPD总成400、600任一者可具有包括一个包络电阻器和一个包络电容器的仅一个串联耦合电路，或可具有大于两个此类串联耦合的电路。此外，包络电阻器438和包络电容器444中的每一个可实施为多个组件(串联耦合和/或并联耦合)，和/或串联布置可为不同的(例如，包络电容器444可耦合到导电垫448、648(或耦合到RF冷点节点448、648)，并且包络电阻器438可在包络电容器444和导电层524、724(或接地参考点)之间耦合)。另外，串联耦合的包络电阻器和包络电容器电路可位于IPD基板410、610上的不同位置处。
尽管IPD基板410、610示出为仅包括上覆于基板510的顶部表面512的两个导电层520、522和两个绝缘层526、528以及上覆于基板610的顶部表面612的两个导电层620、622和两个绝缘层626、628，但是提供大体上相同的功能的IPD的替代实施例可包括大于两个导电层和/或绝缘层。此外，尽管IPD总成400、600各自示出了实施例，所述实施例包括一个分路电容器442、两个包络电容器444、两个包络电阻器438以及一个低通匹配电容器446，但是替代实施例可包括多于一个分路和/或低通匹配电容器442、446(例如，具有并联或串联布置的相同类型的电容器的集合)，和/或比两个多一个或多个的包络电容器444和/或包络电阻器438。此外，尽管图4和6示出了布局，其中分路和低通匹配电容器442、446被布置成朝向IPD总成400、600的一侧，并且RF冷点节点448、648被布置成朝向IPD总成400、600的另一侧，但是在其它实施例中，各个组件可以不同方式被布置(例如，RF冷点节点448、648可定位于分路和低通匹配电容器442、446之间，和/或可定位得比分路电容器442更接近于输出引线204)。
如先前所提到，通过根据上述实施例划分分路电感来改进RF冷点，可降低直到发生LFR的基带阻抗。为了说明基带阻抗的潜在改进，图8是基带阻抗量值(从晶体管漏极朝向负载观察)与用于常规RF放大器和具有修改后的RF冷点的RF放大器的实施例的频率的对比图。在图8中，x轴表示频率(以GHz为单位)，并且y轴表示基带阻抗量值，Zbb或Zenv(以欧姆为单位)。轨迹802表示基于用于常规RF装置的频率的基带阻抗量值，其中单个分路电感器(例如，键合线的单个集合)在晶体管漏极和分路电容器之间耦合，并且RF冷点是分路电感器和电容器之间的节点。如轨迹802指示，在装置的所需要的LFR下方可发生显著的谐振。在此情况下，谐振发生在大约700兆赫兹(MHz)处，其中基带阻抗升高到大约1.0欧姆。
相反地，轨迹804表示基于用于其中分路阻抗被划分成两个阻抗(例如，Lshunt1 134和Lshunt2 135，图1)的RF装置的实施例的频率的基带阻抗量值，其中第二阻抗和分路电容器在接近装置的中心操作频率处形成串联谐振电路。在此配置中，在改进RF冷点的情况下，包络电感器(例如，Lenv 136)的值可相对较低，因为可存在少得多的RF电流流动穿过视频带宽电路，并通过包络电阻器(例如，Renv 138)耗散。在能够具有用于包络电感器的相对较低的值的情况下，轨迹804示出了基带阻抗显著地衰减(例如，低于0.6欧姆)了多达大约1.3GHz。另外，在包络电阻器中具有更少的RF电流耗散的情况下，还可提高漏极效率。
图9是基带阻抗的相位变换与用于常规RF放大器和具有修改后的RF冷点的RF放大器的实施例的频率的对比图。在图9中，x轴表示频率(以GHz为单位)，并且y轴表示基带阻抗相位(以度为单位)。轨迹902表示基于用于其中单个分路电感器(例如，键合线的单个集合)在晶体管漏极和分路电容器之间耦合的常规RF装置的频率的相位变换，并且RF冷点是分路电感器和电容器之间的节点。
相反地，轨迹904表示基于用于其中分路阻抗被划分成两个阻抗(例如，Lshunt1 134和Lshunt2 135，图1)的RF装置的实施例的频率的相位变换，其中第二阻抗和分路电容器在接近装置的中心操作频率处形成串联谐振电路。在此配置中，相位变换保持相对平缓直到发生装置的LFR。换句话说，轨迹904指示当与用于常规装置的变化(轨迹902)相比较时，基带阻抗相位的变化可较小，从DC到1.5GHz。这也可显现自身在显著提高了的装置性能中。
图10是根据示例实施例的制造具有修改后的分路电感器布置以提供改进了的RF冷点的封装RF装置(例如，图2的装置200)的方法的流程图。方法可在框1002到1006中，通过形成一个或多个IPD总成开始。例如，在框1002中，可形成一个或多个IPD(例如，图4、6的IPD410、610)，其中的每一个包括一个或多个集成电容器(例如，图4到7的分路电容器442和低通匹配电容器446)，以及一个或多个包络电阻器(例如，图4、6的电阻器438)。在替代实施例中，每个IPD可不包括低通匹配电容器和/或包络电阻器(例如，包络电阻器可实施为稍后安装到每个IPD上的离散组件)。此外，在另一实施例中，IPD还可包括一个或多个集成高电容高电压包络电容器。除了形成每个IPD的无源组件以外，形成每个IPD还包括形成各个导电特征(例如，导电层和通孔)，这有助于每个IPD总成的各个组件之间的电连接。
形成IPD还包括在IPD的表面形成可存取的RF冷点节点(例如，图4到7的RF冷点节点448、648)。如先前所论述，RF冷点节点可为导电着陆垫，其可接受第一分路电感器(例如，从晶体管220延伸的键合线234、434)的附着。此外，在图4和5的实施例中，导电着陆垫还可充当用于组成第二分路电感器(例如，图1、3、4的第二分路电感器135、235、435)的键合线435的启动点。
在框1004中，且还参看图6和7，形成IPD还可包括在RF冷点节点(例如，RF冷点节点448、648)和分路电容器(例如，分路电容器442)之间形成和互连一个或多个集成电感器(例如，对应于第二分路电感器135、235'、635，图1、3、6)。可替换的是，且还参看图4和5，第二分路电感器(例如，对应于第二分路电感器135、235、435，图1、3、4)可通过在RF冷点节点和分路电容器之间耦合多个键合线形成。
在框1006中，在其中包络电容器并不与IPD集成的实施例中，一个或多个离散高电压高电容包络电容器(例如，图4、6的电容器444)耦合到与包络电阻器串联的每个IPD。如先前所描述，这使得形成一个或多个IPD总成，其中的每一个包括至少RF冷点节点(例如，RF冷点节点448、648)、第二分路电感(例如，键合线435或集成电感器635)、分路电容器(例如，电容器442)和一个或多个视频带宽电路，它们在RF冷点节点和接地参考(例如，图5、7的导电层524、724)之间并联耦合。
在框1008中，针对空气腔实施例，隔离结构(例如，图2的隔离结构208)耦合到装置基板(例如，凸缘206)。此外，一个或多个有源装置(例如，晶体管220)、输入阻抗匹配电路元件(例如，电容器214)和IPD总成(例如，IPD总成242、400、600)耦合到通过隔离结构中的开口暴露的基板的顶部表面的部分。引线(例如，输入引线202和输出引线204，以及(如果包括)偏置引线)耦合到隔离结构的顶部表面。在替代实施例中，隔离结构的顶部表面上的导电层可经图案化和蚀刻以形成引线框架(例如，在将隔离结构耦合到凸缘之前)。对于包覆模制(例如，包封)装置实施例，可不包括隔离结构，并且基板和引线可形成引线框架的部分。
在框1010中，输入引线、输入电容器、晶体管、IPD总成和输出引线电耦合在一起。例如，电连接可在各个装置组件和元件之间使用键合线作出，如先前所论述。最后，在框1012中，封盖(例如，使用罩盖310)或包封(例如，使用模制化合物，未图示)装置。装置可随后并入到更大的电力***中。
RF放大器的实施例包括具有控制端和第一和第二载流端的晶体管，以及在第一载流端和接地参考节点之间耦合的分路电路。分路电路包括串联耦合的第一分路电感、第二分路电感和分路电容器。第二分路电感和分路电容器在接近放大器的中心操作频率处形成串联谐振电路，并且RF冷点节点存在于第一和第二电感之间。RF放大器还包括在RF冷点节点和接地参考节点之间耦合的视频带宽电路。
封装RF放大器装置的实施例包括装置基板、耦合到装置基板的晶体管，以及耦合到装置基板的分路电路。晶体管包括控制端和第一和第二载流端。分路电路耦合到在第一载流端和接地参考节点之间的装置基板。分路电路包括串联耦合的第一分路电感、第二分路电感和分路电容器。第二分路电感和分路电容器在接近RF放大器装置的中心操作频率处形成串联谐振电路，并且RF冷点节点存在于第一和第二电感之间。装置还包括视频带宽电路，所述视频带宽电路耦合到在RF冷点节点和接地参考节点之间的装置基板。
制造RF放大器装置的方法的实施例包括耦合晶体管到装置基板，其中晶体管包括控制端和第一和第二载流端。方法还包括耦合分路电路到在第一载流端和接地参考节点之间的装置基板。分路电路包括串联耦合的第一分路电感、第二分路电感和分路电容器。第二分路电感和分路电容器在接近RF放大器装置的中心操作频率处形成串联谐振电路，并且RF冷点节点存在于第一和第二电感之间。方法还包括耦合视频带宽电路到在RF冷点节点和接地参考节点之间的装置基板。
先前详细描述本质上仅为说明性的，且并不意图限制标的物的实施例或此类实施例的应用和使用。如本文所使用，词语“示例性”意味着“充当例子、实例或说明”。本文中描述为“示例性”的任何实施方案未必应解释为比其它实施方案优选或有利。此外，不希望受到先前技术领域、背景技术或详细描述中呈现的任何所表达或暗示的理论的限定。
本文包含的各图中示出的连接线意图表示各种元件之间的示例性功能关系和/或物理耦合。应注意，许多替代或额外的功能关系或物理连接可存在于标的物的实施例中。此外，本文中还可以仅出于参考的目的使用特定术语，且因此所述特定术语并不意图具有限制性，并且除非上下文清楚地指示，否则指代结构的术语“第一”、“第二”和其它此类数值术语并不暗示顺序或次序。
如本文所使用，“节点”意味着任何内部或外部参考点、连接点、接合点、信号线、导电元件等等，在“节点”处存在给定信号、逻辑电平、电压、数据模式、电流或量。此外，两个或更多个节点可通过一个物理元件实现(并且尽管在公共节点处接收或输出，但是仍然可对两个或更多个信号进行多路复用、调制或以其它方式区分)。
以上描述指代元件或节点或特征“连接”或“耦合”在一起。如本文所使用，除非以其它方式明确地陈述，否则“连接”意味着一个元件直接键合到另一元件(或直接与另一元件通信)，且不必以机械方式。同样，除非以其它方式明确地陈述，否则“耦合”意味着一个元件直接或间接键合到另一元件(或直接或间接以电气方式或其它方式与另一元件通信)，且不必以机械方式。因此，尽管图中示出的示意图描绘元件的一个示例性布置，但额外介入元件、装置、特征或组件可存在于所描绘的标的物的实施例中。
尽管以上详细描述中已呈现至少一个示例性实施例，但应了解存在大量变化。还应了解，本文中所描述的一个或多个示例性实施例并不意图以任何方式限制所主张的标的物的范围、适用性或配置。实际上，以上详细描述将向本领域的技术人员提供用于实施所描述的(一个或多个)实施例的方便的指南。应理解，可在不脱离权利要求书所限定的范围的情况下对元件的功能和布置作出各种改变，权利要求书所限定的范围包括在提交本专利申请案之时的已知等效物和可预见的等效物。

Claims (10)

1.一种射频(RF)放大器，其特征在于，包括：
具有控制端和第一和第二载流端的晶体管；
在所述第一载流端和接地参考节点之间耦合的分路电路，其中所述分路电路包括串联耦合的第一分路电感、第二分路电感和分路电容器，并且其中所述第二分路电感和所述分路电容器在接近所述放大器的中心操作频率处形成串联谐振电路，并且RF冷点节点存在于所述第一和第二分路电感之间；以及
在所述RF冷点节点和所述接地参考节点之间耦合的视频带宽电路。
2.根据权利要求1所述的RF放大器，其特征在于，所述第一分路电感包括在所述第一载流端和所述RF冷点节点之间耦合的第一多个键合线，并且所述第二分路电感包括在所述RF冷点节点和所述分路电容器的第一端之间耦合的第二多个键合线。
3.根据权利要求1所述的RF放大器，其特征在于，所述第一分路电感包括在所述第一载流端和所述RF冷点节点之间耦合的多个键合线，并且所述第二分路电感包括在所述RF冷点节点和所述分路电容器的第一端之间耦合的集成电感器。
4.根据权利要求1所述的RF放大器，其特征在于，所述视频带宽电路包括：
第三电感、电阻，以及第二电容器，它们在所述RF冷点节点和所述接地参考节点之间串联耦合。
5.根据权利要求1所述的RF放大器，其特征在于：
所述第一和第二分路电感器具有在100微微亨到3毫微亨的范围内的总电感值；以及
所述分路电容器具有在50微微法拉到500微微法拉的范围内的电容值。
6.一种封装射频(RF)放大器装置，其特征在于，包括：
装置基板；
耦合到所述装置基板的晶体管，其中所述晶体管包括控制端和第一和第二载流端；
耦合到在所述第一载流端和接地参考节点之间的所述装置基板的分路电路，其中所述分路电路包括串联耦合的第一分路电感、第二分路电感和分路电容器，并且其中所述第二分路电感和所述分路电容器在接近所述RF放大器装置的中心操作频率处形成串联谐振电路，并且RF冷点节点存在于所述第一和第二分路电感之间；以及
耦合到在所述RF冷点节点和所述接地参考节点之间的所述装置基板的视频带宽电路。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第一分路电感包括在所述第一载流端和所述RF冷点节点之间耦合的第一多个键合线，并且所述第二分路电感包括在所述RF冷点节点和所述分路电容器的第一端之间耦合的第二多个键合线。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，另外包括：
耦合到所述装置基板的无源装置基板，其中所述无源装置基板包括所述分路电容器、对应于所述RF冷点节点的第一导电垫，以及电耦合到所述分路电容器的第一端的第二导电垫，其中所述第一和第二导电垫暴露在所述无源装置基板的表面处，所述第一多个键合线耦合到所述第一导电垫，并且所述第二多个键合线在所述第一和第二导电垫之间耦合。
9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第一分路电感包括在所述第一载流端和所述RF冷点节点之间耦合的多个键合线，并且所述第二分路电感包括在所述RF冷点节点和所述分路电容器的第一端之间耦合的集成电感器。
10.一种制造RF放大器装置的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
耦合晶体管到装置基板，其中所述晶体管包括控制端和第一和第二载流端；
耦合分路电路到在所述第一载流端和接地参考节点之间的所述装置基板，其中所述分路电路包括串联耦合的第一分路电感、第二分路电感和分路电容器，并且其中所述第二分路电感和所述分路电容器在接近所述RF放大器装置的中心操作频率处形成串联谐振电路，并且RF冷点节点存在于所述第一和第二分路电感之间；以及
耦合视频带宽电路到在所述RF冷点节点和所述接地参考节点之间的所述装置基板。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109756199A (zh) * 2017-11-06 2019-05-14 恩智浦美国有限公司 采用多种半导体技术实施的多级功率放大器
CN109889168A (zh) * 2018-03-20 2019-06-14 恩智浦美国有限公司 具有谐波终止电路的放大器装置
CN110071695A (zh) * 2018-04-30 2019-07-30 恩智浦美国有限公司 放大器和具有接地平面高度变化结构的放大器模块
CN110324014A (zh) * 2019-07-19 2019-10-11 北京邮电大学 一种基于谐波控制网络的超宽带高效率功率放大器
WO2022143504A1 (zh) * 2020-12-30 2022-07-07 华为技术有限公司 一种射频放大器

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8659359B2 (en) 2010-04-22 2014-02-25 Freescale Semiconductor, Inc. RF power transistor circuit
US10432152B2 (en) 2015-05-22 2019-10-01 Nxp Usa, Inc. RF amplifier output circuit device with integrated current path, and methods of manufacture thereof
CN108075736B (zh) * 2016-11-16 2023-07-14 恩智浦美国有限公司 阻抗匹配电路
US9991854B1 (en) * 2017-03-03 2018-06-05 Nxp Usa, Inc. Power amplifier output circuit arrangements with mutual coupling between inductors
US10270402B1 (en) 2017-11-30 2019-04-23 Nxp Usa, Inc. Broadband input matching and video bandwidth circuits for power amplifiers
US10673387B2 (en) 2017-12-05 2020-06-02 Nxp Usa, Inc. Amplifiers with in-package radial stub harmonic traps
NL2020069B1 (en) * 2017-12-12 2019-06-21 Ampleon Netherlands Bv Packaged RF power amplifier
EP3503387B1 (en) * 2017-12-20 2021-12-01 NXP USA, Inc. Rf power transistors with impedance matching circuits, and methods of manufacture thereof
US10411659B2 (en) * 2018-01-25 2019-09-10 Cree, Inc. RF power amplifier with frequency selective impedance matching network
US10707180B2 (en) * 2018-04-23 2020-07-07 Nxp Usa, Inc. Impedance matching circuit for RF devices and method therefor
US10742178B2 (en) 2018-05-18 2020-08-11 Nxp Usa, Inc. Broadband power transistor devices and amplifiers and methods of manufacture thereof
US10541653B2 (en) * 2018-05-18 2020-01-21 Nxp Usa, Inc. Broadband power transistor devices and amplifiers with input-side harmonic termination circuits and methods of manufacture
US10784821B2 (en) 2018-12-19 2020-09-22 Nxp Usa, Inc. High power radio frequency amplifiers and methods of manufacture thereof
US10784822B2 (en) 2018-12-19 2020-09-22 Nxp Usa, Inc. High power radio frequency amplifiers and methods of manufacture thereof
US11476209B2 (en) * 2020-01-17 2022-10-18 Nxp B.V. RF amplifiers with series-coupled output bondwire arrays and shunt capacitor bondwire array
CN111968995B (zh) * 2020-07-13 2024-02-09 深圳市汇芯通信技术有限公司 一种集成无源器件及其制作方法和集成电路

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1612932A1 (en) * 2004-06-23 2006-01-04 Wavics, Inc. Multiple power mode amplifier with bias modulation option and without bypass switches
CN1909363A (zh) * 2005-07-26 2007-02-07 英飞凌科技股份公司 半导体功率器件和rf信号放大器
CN102570992A (zh) * 2010-12-10 2012-07-11 Nxp股份有限公司 射频放大器
CN103681635A (zh) * 2012-09-12 2014-03-26 飞思卡尔半导体公司 具有阻抗匹配电路的半导体装置及其制造方法
CN103986421A (zh) * 2013-02-08 2014-08-13 英飞凌科技股份有限公司 用于电源电路的输入匹配网络
US8970308B2 (en) * 2013-02-08 2015-03-03 Infineon Technologies Ag Input match network with RF bypass path

Family Cites Families (48)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3434070A (en) * 1966-01-14 1969-03-18 Sylvania Electric Prod Shunt feed for increasing amplifier output power
US3908185A (en) 1974-03-06 1975-09-23 Rca Corp High frequency semiconductor device having improved metallized patterns
US4717884A (en) * 1986-04-14 1988-01-05 Motorola, Inc. High efficiency RF power amplifier
DE4112429A1 (de) 1990-04-27 1991-10-31 Seikosha Kk Entwicklungsvorrichtung fuer einen elektrofotografischen drucker
US5066925A (en) 1990-12-10 1991-11-19 Westinghouse Electric Corp. Multi push-pull MMIC power amplifier
US5625528A (en) 1992-10-21 1997-04-29 Devoe; Daniel F. Monolithic, buried-substrate, ceramic multiple capacitors isolated, one to the next, by dual-dielectric-constant, three-layer-laminate isolation layers
US5736901A (en) 1995-04-04 1998-04-07 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Radio frequency amplifier with stable operation and restrained oscillation at low frequencies
US5808527A (en) 1996-12-21 1998-09-15 Hughes Electronics Corporation Tunable microwave network using microelectromechanical switches
US6081160A (en) 1998-05-20 2000-06-27 Powerwave Technologies, Inc. Method and apparatus for increasing the bandwidth, and reducing the size, of the DC feed network for wideband RF amplifiers using selective placement of high dielectric constant material
US6072211A (en) 1998-08-03 2000-06-06 Motorola, Inc. Semiconductor package
US6507101B1 (en) 1999-03-26 2003-01-14 Hewlett-Packard Company Lossy RF shield for integrated circuits
US6072238A (en) 1999-04-07 2000-06-06 Motorola, Inc. Semiconductor component
US20010033478A1 (en) 2000-04-21 2001-10-25 Shielding For Electronics, Inc. EMI and RFI shielding for printed circuit boards
GB0028713D0 (en) 2000-11-24 2001-01-10 Nokia Networks Oy Lineariser
CN101820741A (zh) 2001-12-14 2010-09-01 莱尔德技术公司 包括有损耗的介质的电磁干扰屏蔽件
CN1625834B (zh) * 2002-02-01 2010-05-26 Nxp股份有限公司 半导体放大器元件的输出电路
GB0220800D0 (en) * 2002-09-06 2002-10-16 Nokia Corp Power amplifier system
US6731174B2 (en) 2002-09-12 2004-05-04 Motorola, Inc. Radio frequency power amplifier device
US6822321B2 (en) 2002-09-30 2004-11-23 Cree Microwave, Inc. Packaged RF power transistor having RF bypassing/output matching network
US7029971B2 (en) 2003-07-17 2006-04-18 E. I. Du Pont De Nemours And Company Thin film dielectrics for capacitors and methods of making thereof
US7412007B1 (en) * 2003-08-20 2008-08-12 Multispectral Solutions, Inc. High efficiency ultra wideband generator
US7335972B2 (en) 2003-11-13 2008-02-26 Sandia Corporation Heterogeneously integrated microsystem-on-a-chip
GB2411062B (en) 2004-02-11 2007-11-28 Nujira Ltd Resonance suppression for power amplifier output network
WO2006016299A1 (en) * 2004-08-09 2006-02-16 Koninklijke Philips Electronics N.V. Integrated f-class amplifier with output parasitic capacitance compensation
JP2008533899A (ja) 2005-03-18 2008-08-21 エヌエックスピー ビー ヴィ Ｒｆトランジスタの出力マッチングの方法およびシステム
KR100659836B1 (ko) 2005-03-30 2006-12-19 삼성에스디아이 주식회사 기능성 센터 핀을 갖는 원통형 리튬 이온 이차 전지
US7372334B2 (en) 2005-07-26 2008-05-13 Infineon Technologies Ag Output match transistor
KR100620812B1 (ko) 2005-08-08 2006-09-07 삼성전자주식회사 웨이퍼 레벨 재배선으로 형성된 터미네이션 회로선을 갖는반도체 소자
US7446411B2 (en) 2005-10-24 2008-11-04 Freescale Semiconductor, Inc. Semiconductor structure and method of assembly
US7368668B2 (en) 2006-02-03 2008-05-06 Freescale Semiconductor Inc. Ground shields for semiconductors
US20080231373A1 (en) * 2007-03-20 2008-09-25 Hafizur Rahman Output Circuit
US8163400B2 (en) 2007-07-31 2012-04-24 Nippon Mining & Metals Co., Ltd. Plated article having metal thin film formed by electroless plating, and manufacturing method thereof
EP2215655A4 (en) 2007-11-30 2014-07-30 Skyworks Solutions Inc CAPACITATION AT WAFBERBENE USING FLIP-CHIP ATTACHMENT
US8350367B2 (en) 2008-02-05 2013-01-08 Advanced Semiconductor Engineering, Inc. Semiconductor device packages with electromagnetic interference shielding
WO2009130544A1 (en) 2008-04-22 2009-10-29 Freescale Semiconductor, Inc. Wireless communication unit and semiconductor device having a power amplifier therefor
US8030763B2 (en) 2008-06-26 2011-10-04 Freescale Semiconductor, Inc. Semiconductor package with reduced inductive coupling between adjacent bondwire arrays
US8253495B2 (en) 2008-09-30 2012-08-28 Freescale Semiconductor, Inc. Wireless communication device and semiconductor package device having a power amplifier therefor
KR20110076683A (ko) 2009-12-29 2011-07-06 삼성전기주식회사 집적 수동 소자 어셈블리
US8659359B2 (en) 2010-04-22 2014-02-25 Freescale Semiconductor, Inc. RF power transistor circuit
JPWO2011148819A1 (ja) 2010-05-28 2013-07-25 日本碍子株式会社 インピーダンス整合素子
US8299856B2 (en) 2010-12-20 2012-10-30 Infineon Technologies Ag Power transistor output match network with high Q RF path and low Q low frequency path
US8611459B2 (en) 2012-02-29 2013-12-17 Crestcom, Inc. Transmitter linearized using look-up table with unadaptable data and method therefor
US9312817B2 (en) 2012-07-20 2016-04-12 Freescale Semiconductor, Inc. Semiconductor package design providing reduced electromagnetic coupling between circuit components
EP2722880B1 (en) 2012-10-16 2018-02-28 Ampleon Netherlands B.V. Packaged RF amplifier circuit
EP2802075B1 (en) * 2013-05-07 2017-02-15 Ampleon Netherlands B.V. Dual-band semiconductor RF amplifier device
JP2015084399A (ja) 2013-10-25 2015-04-30 サムソン エレクトロ−メカニックス カンパニーリミテッド． アレイ型積層セラミック電子部品及びその実装基板
US9484222B2 (en) * 2014-02-19 2016-11-01 Freescale Semiconductor, Inc. Semiconductor devices, semiconductor device packages, and packaging techniques for impedance matching and/or low frequency terminations
US9628027B2 (en) 2014-03-14 2017-04-18 Nxp Usa, Inc. Multi-path devices with mutual inductance compensation networks and methods thereof

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1612932A1 (en) * 2004-06-23 2006-01-04 Wavics, Inc. Multiple power mode amplifier with bias modulation option and without bypass switches
CN1909363A (zh) * 2005-07-26 2007-02-07 英飞凌科技股份公司 半导体功率器件和rf信号放大器
CN102570992A (zh) * 2010-12-10 2012-07-11 Nxp股份有限公司 射频放大器
CN103681635A (zh) * 2012-09-12 2014-03-26 飞思卡尔半导体公司 具有阻抗匹配电路的半导体装置及其制造方法
CN103986421A (zh) * 2013-02-08 2014-08-13 英飞凌科技股份有限公司 用于电源电路的输入匹配网络
US8970308B2 (en) * 2013-02-08 2015-03-03 Infineon Technologies Ag Input match network with RF bypass path

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109756199A (zh) * 2017-11-06 2019-05-14 恩智浦美国有限公司 采用多种半导体技术实施的多级功率放大器
CN109889168A (zh) * 2018-03-20 2019-06-14 恩智浦美国有限公司 具有谐波终止电路的放大器装置
CN110071695A (zh) * 2018-04-30 2019-07-30 恩智浦美国有限公司 放大器和具有接地平面高度变化结构的放大器模块
CN110324014A (zh) * 2019-07-19 2019-10-11 北京邮电大学 一种基于谐波控制网络的超宽带高效率功率放大器
WO2022143504A1 (zh) * 2020-12-30 2022-07-07 华为技术有限公司 一种射频放大器

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