JP2012114330A

JP2012114330A - 電力増幅装置及び連結電力増幅装置

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Publication number: JP2012114330A
Application number: JP2010263451A
Authority: JP
Inventors: Keiichi Matsushita; 景一松下
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2010-11-26
Filing date: 2010-11-26
Publication date: 2012-06-14
Anticipated expiration: 2030-11-26
Also published as: JP5269045B2; EP2458634B1; US20120133440A1; EP2458634A3; EP2458634A2; US8482354B2

Abstract

【課題】ソース電極からビアホールまでの距離をさらに短くし、インダクタンスの影響をできる限り低下させる増幅装置を提供する。
【解決手段】電力増幅装置は、接地のためのビアホールと接続する接地部と、接地部を接続するソース電極接地導体と、ソース電極接地導体に連結したソース電極と、ソース電極接地導体に接触しない内側ソース電極と、ドレイン電極と、ゲート電極と、内側ソース電極と接地部とを直接接続する接地ブリッジと、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、電力増幅装置及び連結電力増幅装置に関する。

電力増幅素子はドレイン電極と、ゲート電極と、ソース電極とを備える。高周波増幅装置は、高い利得を得るために複数個並列に接続した電力増幅素子を備える。

ここで、この高周波増幅装置の複数のドレイン電極をある方向から接続し、複数のゲート電極を他の方向から接続すると、電力増幅素子の数が４つ以上になる場合に孤立したソース電極が生じ、この孤立したソース電極をどのように接地するかという問題が生じる。

従来の高周波増幅装置は、この孤立したソース電極を接地するために、複数個並列に接続した電力増幅素子の両端のソース電極を接地する連結部とこの孤立したソース電極とをドレイン電極及びゲート電極の対をまたぐようにメッキ配線を接続する。このメッキ配線は空中メッキ配線、乃至エアブリッジと呼ばれる。

特開２００１−１０２３９３号公報

しかし、エアブリッジを使用すると孤立したソース電極から接地のためのビアホールまでの距離が長くなる。ソース電極からビアホールまでの距離が長くなると、高周波においてはインダクタンスが生じ、高周波増幅装置の利得を低下させるという問題がある。

ソース電極からビアホールまでの距離をさらに短くし、インダクタンスの影響をできる限り低下させる増幅装置が求められている。

上記の課題を解決するために、本発明の一実施形態は基板上に設けられるドレイン電極と、ドレイン電極に接続され、先端がくし状に分岐する複数本のドレインフィンガーと、ドレイン電極に対向して基板上に設けられるゲート電極と、ゲート電極に接続され、各ドレインフィンガーの両側に配置される複数本のゲートフィンガーと、ゲートフィンガーの外側に平行に配置されるソース電極と、ソース電極のうち、ゲート電極の両端に配置されたゲートフィンガーの外側に配置されるソース電極に接続され、ソース電極に平行に配置されるソース電極接地導体と、ソース電極接地導体の両端に接続し、接地のためのビアホールと接続する一対の接地部と、ソース電極のうち、一対のソース電極接地導体の間に配置される内側ソース電極と、内側ソース電極と接地部とを直接接続する接地ブリッジと、を備える電力増幅装置を提供する。

第１の応用例に係る電力増幅装置の構成を示す図である。第２の応用例に係る電力増幅装置の構成を示す図である。第３の応用例に係る電力増幅装置の構成を示す図である。各応用例に共通して実施可能な電力増幅装置の構成を示す図である。電力増幅装置を複数連結した連結電力増幅装置の例を示す図である。

以下、電力増幅装置の一実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。

本実施形態の電力増幅装置は、基板上に設けられるドレイン電極と、ドレイン電極に接続され、先端がくし状に分岐する複数本のドレインフィンガーと、ドレイン電極に対向して基板上に設けられるゲート電極と、ゲート電極に接続され、各ドレインフィンガーの両側に配置される複数本のゲートフィンガーと、ゲートフィンガーの外側に平行に配置されるソース電極と、ソース電極のうち、ゲート電極の両端に配置されたゲートフィンガーの外側に配置されるソース電極に接続され、ソース電極に平行に配置されるソース電極接地導体と、ソース電極接地導体の両端に接続し、接地のためのビアホールと接続する一対の接地部と、ソース電極のうち、一対のソース電極接地導体の間に配置される内側ソース電極と、内側ソース電極と接地部とを直接接続する接地ブリッジと、を備える。

図１は、本実施形態の第１の応用例に係る電力増幅装置１００の構成を示す図である。図１に示すように、電力増幅装置１００は、接地のためのビアホール１２Ａと接続する一対の接地部１２と、基板上１６に設けられ、この一対の接地部１２を接続するソース電極接地導体１３と、ソース電極接地導体１３に連結したソース電極１３Ａと、ソース電極接地導体１３に接触しない内側ソース電極１３Ｂと、ドレイン電極１４と、ゲート電極１５と、内側ソース電極１３Ｂと接地部１２とを直接接続する接地ブリッジ１１０と、を備える。

ドレイン電極１４は、くしの歯状のドレインフィンガー１４Ａを複数有する。ゲート電極１５は、くしの歯状のゲートフィンガーを複数有する。

ソース電極１３Ａとゲートフィンガー１５Ａ、ゲートフィンガー１５Ａとドレインフィンガー１４Ａ、ドレインフィンガー１４Ａと内側ソース電極１３Ｂ、の間にはそれぞれ間隙が設けられる。

接地ブリッジ１１０は導体により形成される。この導体は金を含む。

電力増幅装置１００は接地部１２を少なくとも４つ有する。従って、電力増幅装置１００はソース電極接地導体１３を少なくとも２つ有する。電力増幅装置１００はソース電極接地導体１３を平行に備える。

電力増幅装置１００はドレイン電極１４に先端がくしの歯状のドレインフィンガー１４Ａを備える。電力増幅装置１００はゲート電極１５に先端がくしの歯状のゲートフィンガー１５Ａを備える。ゲートフィンガー１５Ａの数はドレインフィンガー１４Ａの数の２倍である。

電力増幅装置１００は、ソース電極１３Ａと内側ソース電極１３Ｂとの間に２本のゲートフィンガー１５Ａを有し、この２本のゲートフィンガー１５Ａの間に１本のドレインフィンガー１４Ａを有する。

このように配置すると、図１に記載の例においては、電力増幅装置１００はソース電極、ゲート電極、ドレイン電極の組が４組有することとなる。

内側ソース電極１３Ｂと接地部１２とは複数のメッキ配線１１を含む接地ブリッジ１１０によって直接接続される。ここで、直接接続するとは、少なくともソース電極接地導体１３を介さずに接続することを言う。

内側ソース電極１３Ｂと接地部１２とは、内側ソース電極１３Ｂの長手方向中央部と最短距離によって接続される。この場合、４つの接地部１２が対角線状に接続される。

電力増幅装置１００は、一体形成された接地ブリッジ１２０を備える。接地ブリッジ１２０は、内側ソース電極１３Ｂと接続する中間部１２０Ｂと、内側ソース電極１３Ｂの長手方向中央部と接地部１２とを最短距離に結ぶ直線上に形成される接続ブリッジ部１２０Ａと、を備える。

なお、接地ブリッジ１２０は、一体形成することができるほか、中間部１２０Ｂに後から接続ブリッジ部１２０Ａを接続することにより形成することもできる。中間部１２０Ｂの形状には制限はない。中間部１２０Ｂは内側ソース電極１３Ｂと同じ形状とすることもできる。

接続ブリッジ部１２０Ａは各接地部１２に直接接続される。図２に示す例では、接地ブリッジ１２０は接続ブリッジ部１２０Ａを４本備える。なお、接続ブリッジ部１２０Ａの数は、設計上の制約の範囲内において増減できる。

以上述べたように第１の応用例においては、電力増幅装置１００は内側ソース電極１３Ｂと接地部１２とを、内側ソース電極１３Ｂの長手方向中央部と最短距離によって接続する接地ブリッジ１１０を有する。

従って、内側ソース電極１３Ｂからビアホール１２Ａまでの距離が最短となり、メッキ配線の設置によるインダクタンスの影響を最小限にすることが可能となり、高周波増幅装置の利得を低下させずに済むという効果がある。

図２は、第２の応用例に係る電力増幅装置１００の構成を示す図である。図２に示すように、電力増幅装置１００は、接地部１２と、ソース電極接地導体１３と、ソース電極１３Ａと、内側ソース電極１３Ｂと、ドレインフィンガー１４Ａと、ゲートフィンガー１５Ａと、を第１の応用例と同様に有する。

電力増幅装置１００は、一体形成された接地ブリッジ１３０を備える。接地ブリッジ１３０は、内側ソース電極１３Ｂと接続する中間部１３０Ｂと、内側ソース電極１３Ｂの長手方向端部と最も近い接地部１２とを最短距離に結ぶ直線上に形成される接続ブリッジ部１３０Ａと、を備える。

なお、接地ブリッジ１３０は、一体形成することができるほか、中間部１３０Ｂに後から接続ブリッジ部１３０Ａを接続することにより形成することもできる。中間部１３０Ｂの形状には制限はない。中間部１３０Ｂは内側ソース電極１３Ｂと同じ形状とすることもできる。

接続ブリッジ部１３０Ａは各接地部１２に直接接続される。図３に示す例では、接地ブリッジ１３０は接続ブリッジ部１３０Ａを４本備える。なお、接続ブリッジ部１３０Ａの数は、設計上の制約の範囲内において増減できる。

以上述べたように第２の応用例においては、電力増幅装置１００は内側ソース電極１３Ｂと接続する中間部１３０Ｂと、内側ソース電極１３Ｂの長手方向端部と最も近い接地部１２とを最短距離に結ぶ直線上に形成される接続ブリッジ部１３０Ａと、を備える接地ブリッジ１３０を有する。

従って、接続ブリッジ部１３０Ａの長さを最短かつ等距離にすることが可能となり、インダクタンスの影響をさらに低下させることができるという効果がある。

図３は、本実施形態の第３の応用例に係る電力増幅装置１００の構成を示す図である。図３に示すように、電力増幅装置１００は、接地のためのビアホール１２Ａと接続する一対の接地部１２と、基板上１６に設けられ、この一対の接地部１２を接続するソース電極接地導体１３と、ソース電極接地導体１３に連結したソース電極１３Ａと、ソース電極接地導体１３に接触しない内側ソース電極１３Ｂと、ドレイン電極１４と、ゲート電極１５と、内側ソース電極１３Ｂと接地部１２とを直接接続する接地ブリッジ１４０と、を備える。

なお、図３においては、内側ソース電極１３Ｂは、後述する中間部１４０Ｃ、１４０Ｄに接続されて隠れている。

接地ブリッジ１４０は導体により形成される。この導体は金を含む。

電力増幅装置１００は、ソース電極１３Ａとこのソース電極１３Ａに直近の内側ソース電極１３Ｂとの間、及び隣接する一対の内側ソース電極１３Ｂの間に、それぞれ２本のゲートフィンガー１５Ａを有し、この２本のゲートフィンガー１５Ａの間に１本のドレインフィンガー１４Ａを有する。

このように配置すると、図３に記載の例においては、電力増幅装置１００はソース電極、ゲート電極、ドレイン電極の組が８組有することとなる。

電力増幅装置１００は、一体形成された接地ブリッジ１４０を備える。接地ブリッジ１４０は、中央の内側ソース電極１３Ｂと接続する中間部１４０Ｃと、左右の内側ソース電極１３Ｂと接続する中間部１４０Ｄと、中央の内側ソース電極１３Ｂの長手方向端部と最も近くの接地部１２とを最短距離に結ぶ直線上に形成される接続ブリッジ部１４０Ａと、左右の内側ソース電極１３Ｂの長手方向端部と最も近くの接地部１２とを最短距離に結ぶ直線上に形成される接続ブリッジ部１４０Ｂと、を備える。

すなわち、電力増幅装置１００は、複数の内側ソース電極１３Ｂと、複数の中間部（１４０Ｃ、１４０Ｄ）と、複数の接続ブリッジ部（１４０Ａ、１４０Ｂ）と、を有する。

なお、接地ブリッジ１４０は、一体形成することができるほか、中間部１４０Ｃ、１４０Ｄに後から接続ブリッジ部１４０Ａを接続することにより形成することもできる。中間部１４０Ｃ及び中間部１４０Ｄの形状には制限はない。中間部１４０Ｃ及び中間部１４０Ｄは内側ソース電極１３Ｂと同じ形状とすることもできる。

接続ブリッジ部１４０Ａは各接地部１２に直接接続される。図３に示す例では、接地ブリッジ１４０は接続ブリッジ部１４０Ａを４本、接続ブリッジ部１４０Ｂを左右の内側ソース電極１３Ｂに２本ずつ計４本備える。なお、接続ブリッジ部１４０Ａ及び接続ブリッジ部１４０Ｂの数は、設計上の制約の範囲内において増減できる。

以上述べたように第３の応用例においては、電力増幅装置１００は内側ソース電極１３Ｂと接続する中間部１４０Ｃ、１４０Ｄと、内側ソース電極１３Ｂの長手方向端部と最も近い接地部１２とを最短距離に結ぶ直線上に形成される接続ブリッジ部１４０Ａ、１４０Ｂと、を備える接地ブリッジ１４０を有する。

従って、全ての孤立したソース電極を最短かつ等距離に接地部１２に接地することが可能となり、孤立したソース電極が増加してもインダクタンスの影響を低下させることができるという効果がある。

図４は、各応用例に共通して実施可能な電力増幅装置１００の構成を示す図である。図４においては第１の応用例を例にとって図示してある。図４は、図１におけるＡＡ線断面図である。

図４に示すように、電力増幅装置１００においては、接地部１２及び内側ソース電極１３Ｂの高さｈ２は等しく、この高さｈ２はソース電極１３Ａ、ドレインフィンガー１４Ａ、及びゲートフィンガー１５Ａの高さｈ１より高い。

従って、各接地ブリッジ（１１０、１２０、１３０、１４０）は側面から見た場合、弧を描くことなく、平面状となる。

よって、内側ソース電極１３Ｂからビアホール１２Ａまでの距離がさらに短くなり、メッキ配線の設置によるインダクタンスの影響をさらに低減することが可能となり、高周波増幅装置の利得を低下させずに済むという効果がある。

図５は、各応用例に係る電力増幅装置１００を複数連結した例を示す図である。図５に示すように、本実施形態に係る電力増幅装置１００は複数連結して用いることができる。電力増幅装置１００を連結する場合は、一対の接地部１２を接続するソース電極接地導体１３を隣接する二つの電力増幅装置１００が共有するように連結する。連結電力増幅装置２００は電力増幅装置１００を複数含む。

連結電力増幅装置２００は、電力増幅装置１００を複数設けるよりもスペースを節約することが可能となるという効果がる。

いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１２：接地部、
１２Ａ：ビアホール、
１３：ソース電極接地導体、
１３Ａ：ソース電極、
１３Ｂ：内側ソース電極、
１４：ドレイン電極、
１５：ゲート電極、
１００：電力増幅装置、
１１０、１２０、１３０、１４０：接地ブリッジ、
１２０Ｂ、１３０Ｂ、１４０Ｃ、１４０Ｄ：中間部、
１２０Ａ、１３０Ａ、１４０Ａ、１４０Ｂ：接続ブリッジ部、
２００：連結電力増幅装置。

Claims

基板上に設けられるドレイン電極と、
前記ドレイン電極に接続され、先端がくし状に分岐する複数本のドレインフィンガーと、
前記ドレイン電極に対向して前記基板上に設けられるゲート電極と、
前記ゲート電極に接続され、各前記ドレインフィンガーの両側に配置される複数本のゲートフィンガーと、
前記ゲートフィンガーの外側に平行に配置されるソース電極と、
前記ソース電極のうち、前記ゲート電極の両端に配置されたゲートフィンガーの外側に配置されるソース電極に接続され、前記ソース電極に平行に配置されるソース電極接地導体と、
前記ソース電極接地導体の両端に接続し、接地のためのビアホールと接続する一対の接地部と、
前記ソース電極のうち、前記一対のソース電極接地導体の間に配置される内側ソース電極と、
前記内側ソース電極と前記接地部とを直接接続する接地ブリッジと、
を備える電力増幅装置。
前記接地ブリッジは、
前記内側ソース電極と前記接地部とを、前記内側ソース電極の長手方向中央部と前記ビアホールまでの距離が最短距離となるように接続する請求項１記載の電力増幅装置。
前記接地ブリッジは、
前記内側ソース電極と前記接地部とを、前記内側ソース電極の長手方向端部と前記ビアホールまでの距離が最短距離となるように接続する請求項１記載の電力増幅装置。
前記接地ブリッジは、
前記内側ソース電極と接続し、前記接地部に接続する中間部をさらに備える請求項２又は請求項３に記載の電力増幅装置。
前記接地ブリッジは、
前記中間部を複数有する請求項３に記載の電力増幅装置。
前記接地部及び前記内側ソース電極の高さは、前記ソース電極、前記ドレインフィンガー、及び前記ゲートフィンガーの高さより高い請求項１記載の電力増幅装置。
基板上に設けられるドレイン電極と、
前記ドレイン電極に接続され、先端がくし状に分岐する複数本のドレインフィンガーと、
前記ドレイン電極に対向して前記基板上に設けられるゲート電極と、
前記ゲート電極に接続され、各前記ドレインフィンガーの両側に配置される複数本のゲートフィンガーと、
前記ゲートフィンガーの外側に平行に配置されるソース電極と、
前記ソース電極のうち、前記ゲート電極の両端に配置されたゲートフィンガーの外側に配置されるソース電極に接続され、前記ソース電極に平行に配置されるソース電極接地導体と、
前記ソース電極接地導体の両端に接続し、接地のためのビアホールと接続する一対の接地部と、
前記ソース電極のうち、前記一対のソース電極接地導体の間に配置される内側ソース電極と、
前記内側ソース電極と前記接地部とを直接接続する接地ブリッジと、
を備える電力増幅装置を、隣接する二つの前記電力増幅装置が前記ソース電極接地導体を共有するように連結する連結電力増幅装置。