JP2013017075A - 高周波電力増幅器 - Google Patents

Abstract

【課題】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。
【解決手段】半導体チップ２上に、トランジスタ３ａ，３ｂと、トランジスタ３ａ，３ｂに隣接したコレクタパッド４ａ，４ｂとが設けられている。トランジスタ３ａ，３ｂ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。半導体チップ２外に外部パッド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。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。コレクタパッド４ａから出力端子９までの電気長は、コレクタパッド４ｂから出力端子９までの電気長と同じである。
【選択図】図１

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。

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）。

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。

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。

特開２００６−４２１２６号公報

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。

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。

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る。

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。

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。 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。 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。 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。 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。 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。 従来の高周波電力増幅器を示す上面図である。 従来の高周波電力増幅器を示す上面図である。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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

Claims (6)

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ることを特徴とする高周波電力増幅器。
2. 前記第１のワイヤは前記第２のワイヤよりも細いことを特徴とする請求項１に記載の高周波電力増幅器。
3. 前記第１のワイヤは前記第２のワイヤよりも本数が少ないことを特徴とする請求項１に記載の高周波電力増幅器。
4. 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請求項１に記載の高周波電力増幅器。
5. 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のパッド部と前記第２のパッド部の間にキャパシタが接続され、
   前記第２のパッド部に前記外部端子が接続されていることを特徴とする請求項１に記載の高周波電力増幅器。
6. 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のパッド部と前記第２のパッド部の間にインダクタが接続され、
   前記第１のパッド部に前記外部端子が接続されていることを特徴とする請求項１に記載の高周波電力増幅器。

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