(57)【要約】  放熱効果が高く、低コストの高出力増幅器、無線送信機、無線送受信機、及び高出力増幅器の実装方法を提供する。放熱用部材上に設けられたモールドの両側面から外部に延出したリード線を有するトランジスタと、開口部に前記放熱用部材が挿入されると共に、一方の面の配線パターンが前記リード線と電気的に接続される両面配線基板と、前記両面配線基板を収容するケースとを有する高出力増幅器であって、一方の主面が前記ケースの内壁に接触し、他方の主面が前記放熱用部材及び前記両面配線基板の他方の主面の配線パターンに接続されるプレートを備える。
2009037995.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放熱用部材上に設けられたモールドの両側面から外部に延出したリード線を有するトランジスタと、開口部に前記放熱用部材が挿入されると共に、一方の面の配線パターンが前記リード線と電気的に接続される両面配線基板と、前記両面配線基板を収容するケースとを有する高出力増幅器であって、
一方の主面が前記ケースの内壁に接触し、他方の主面が前記放熱用部材及び前記両面配線基板の他方の主面の配線パターンに接続されるプレートを備えたことを特徴とする高出力増幅器。
【請求項２】
前記プレートのサイズは前記両面配線基板のサイズに等しいか大きいことを特徴とする請求項１記載の高出力増幅器。
【請求項３】
前記リード線と前記両面配線基板の一方の面の配線パターンとが半田で接続され、前記ケース、前記プレート、及び前記両面配線基板とはビスで固定されることを特徴とする請求項１または２記載の高出力増幅器。
【請求項４】
搬送波を発生するための回路と、音声信号を増幅する増幅回路と、前記搬送波を前記増幅回路からの音声信号で変調する変調回路と、該変調回路からの出力を増幅する電力増幅回路とを備えた無線送信機において、
前記電力増幅回路に請求項１から３のいずれか１項記載の高出力増幅器を用いたことを特徴とする無線送信機。
【請求項５】
搬送波を発生するための回路、音声信号を増幅する増幅回路、前記搬送波を前記増幅回路からの音声信号で変調する変調回路、及び該変調回路からの出力を増幅する電力増幅回路を有する送信部と、
アンテナで受信した信号を周波数変換する回路、該周波数変換された信号から音声信号を検波する検波回路を有する受信部と、
前記アンテナを前記送信部もしくは前記受信部に切り替えて接続する切替スイッチとを備えた無線送受信機において、
前記電力増幅回路に請求項１から３のいずれか１項記載の高出力増幅器を用いたことを特徴とする無線送受信機。
【請求項６】
プレート、両面配線基板、放熱用部材上に設けられたモールドの両側面から外部に延出したリード線を有するトランジスタ、及びケースを準備し、
前記プレートに前記両面配線基板を貼り合わせ、
前記両面配線基板の開口部に前記トランジスタの放熱用部材を挿入すると共に、前記両面配線基板の露出面の配線パターンと前記リード線との間、及び前記プレートと前記トランジスタの放熱用部材とを電気的に接続し、
前記プレートを前記ケースの内壁に貼り付けることを特徴とする高出力増幅器の実装方法。
【請求項７】
前記プレートと前記両面基板とをビスで固定し、
前記両面配線基板の露出面の配線パターンと前記リード線との間、及び前記プレートと前記トランジスタの放熱用部材とを半田で接続し、
前記プレート及び前記両面基板を前記ケースにビスで固定することを特徴とする請求項６記載の高出力増幅器の実装方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高出力増幅器、無線送信機、無線送受信機、及び高出力増幅器の実装方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在電話基地局の送信器などに用いられる大出力の電界効果トランジスタ（FET「Field Effect Transistorの略」とも言う。）を用いた高周波（RF（Radio Frequency）とも言う。）高出力増幅器においては、FETを実装する方法として、現在広く行われているのは小型のブロックにFETを半田付けする実装である。これは放熱性・電気的な接触の安定性がよいという利点を有する。【０００３】
図１（ａ）〜（ｃ）は本発明に関連する高出力増幅器の実装方法を説明するための工程図である。
図１（ａ）〜（ｃ）を参照して本発明に関連する高出力増幅器の実装方法を説明する。
まず、放熱用部材１ａ上に設けられたモールド１ｂの両側面から外部に延出したリード線１ｃを有するトランジスタ１、両面配線基板（PWB(Print Wire Board：プリント配線基板)とも言う。）２、ブロック３、及びケース４を準備する。両面配線基板２にはトランジスタ１の放熱用部材１ａが挿入可能な開口部２ａが形成され、ケース４にはブロック３を収容できる開口部４ａが形成されている（図１（ａ））。【０００４】
次に、両面配線基板２の開口部２ａに放熱用部材１ａを挿入すると共に、両面配線基板２の一方の面（図では上側の面）の配線パターン２ｂとリード線１ｃとの間、及びトランジスタ１の放熱用部材１ａとブロック３との間を半田５ａ〜５ｃにより電気的に接続する（図１（ｂ））。
最後に、トランジスタ１及びブロック３を搭載した両面配線基板２を、ブロック３がケース４の開口部４ａに収納されるようにケース４内に収容することにより高出力増幅器が得られる（図１（ｃ））。【０００５】
ここで、本発明に関連する技術として特許文献１〜４が挙げられる。
特許文献１に記載の電力増幅器の実装基板は、電力増幅器の実装基板において、凹部が形成される基板と、凹部に電界効果トランジスタを搭載可能な面積で、かつ基板厚分の凸部の形状の放熱構造を有し、かつ、基板の下面に導出される導電板を具備するものである。
電力増幅器の実装基板によれば、組立時の工数及びコストの低減化を図ることができる。【０００６】
特許文献２に記載の直実装電力増幅器は、小型電話装置に用いる電力増幅器において、小型電話装置の回路が形成されると共に、各部品が搭載されるメイン基板と、メイン基板に直実装される電力増幅器を具備し、メイン基板に直実装される装置を一体的に調整可能にしたものである。【０００７】
直実装電力増幅器によれば、送信用電力増幅器を携帯電話のメイン基板において、送信用電力増幅器を携帯電話のメイン基板に回路パターンを形成し、電力増幅器を直実装するようにしたので、携帯電話のアンテナ端特性をモニタしながら、実装部品である可変コンデンサを調整することにより容易に総合的に最適な特性を得ることができる。【０００８】
特許文献３に記載の高出力電力増幅器は、金属製サブキャリアと、金属製サブキャリアに形成されている半導体デバイスおよびマイクロ波信号伝送線路と、金属製サブキャリアと金属製ハウジングとの間に形成されて金属製サブキャリアと金属製ハウジングとのそれぞれに接触している金属製放熱板とを備え、金属製ハウジングの上部に形成されている電力増幅器において、金属製放熱板が、金属製サブキャリアが備える素材の熱抵抗特性値および金属製ハウジングが備える素材の熱抵抗特性値よりも低い熱抵抗特性値を備え、かつ金属製サブキャリアと金属製ハウジングとの接触面積よりも広い面積を有するものである。【０００９】
高出力電力増幅器によれば、重量増加を最小限に抑えた上で放熱効果を向上することができる。【００１０】
特許文献４に記載の電力モジュール用金属ケースは、放熱板にプリント基板及び電力増幅用半導体が半田等を用いて固着されており、プリント基板を金属キャップで覆った高周波多段電力増幅回路において、放熱板の表面が半田メッキされているものである。【００１１】
電力モジュール用金属ケースによれば、高周波多段電力増幅回路の電力モジュール用金属ケースとして、プリント基板及び放熱の必要な半導体を半田により固着する放熱板の表面が半田メッキされている構成とすることにより、半田の塗れ性が向上し、半導体から放熱板への熱伝導効率が向上し、半導体の加熱が抑制される。
【特許文献１】特開２００１−２５０８８１号公報
【特許文献２】特開平４−３４９８号公報
【特許文献３】特許第２９７０５３０号公報
【特許文献４】特公平７−２８１５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、図１（ａ）〜（ｃ）に示した実装方法では、機械加工の精度上の問題からブロックとケースの間に隙間が生じ、これにより生じるRFグランドの不連続を防ぐために、両面配線基板の裏面パターンとトランジスタとの間も半田付けをする必要がある。これは製造コストの増加と別の機械的な誤差発生の要因となる。【００１３】
また、特許文献１に記載の発明では、中央に凸部を有する銅板をエポキシ基板の凹部に配置し、凸部に電界効果トランジスタを半田付け搭載し銅板を基板下面に導出させなければならないので、銅板の加工が必要であり、コストが係る。しかも放熱用の素材上に設けられたモールドの両側面から外部に延出したリード線を有するトランジスタに適用することができないという問題があった。【００１４】
特許文献２に記載の発明では、電界効果トランジスタを実装基板の角穴を通して基板裏面に設けた金属板に半田付けしているものの、金属板が実装基板にのみ接触しておりケースには接触していないため、放熱に限界があるという問題があった。【００１５】
特許文献３に記載の発明では、金属製サブキャリアと金属製ハウジングとの間に形成されて金属製サブキャリアと金属製ハウジングとのそれぞれに接触している金属製放熱板を有するものの放熱板がハウジングの全面ではなく凸部にしか設けられていないため、半導体デバイスからハウジング外部への熱が十分に伝わらず放熱が不十分であるという問題があった。【００１６】
特許文献４に記載の発明では、電力増幅用半導体をプリント基板の穴を通して半田メッキ付き放熱板に直接に半田付け固着しているものの、ケースに取り付けた場合にケースと半田メッキ付き放熱板との間に隙間が生じて熱がケース外部へ十分に放熱できず、放熱が不十分であるという問題があった。【００１７】
そこで、本発明の目的は、放熱効果が高く、低コストの高出力増幅器、無線送信機、無線送受信機、及び高出力増幅器の実装方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の第１の装置は、放熱用部材上に設けられたモールドの両側面から外部に延出したリード線を有するトランジスタと、開口部に前記放熱用部材が挿入されると共に、一方の面の配線パターンが前記リード線と電気的に接続される両面配線基板と、前記両面配線基板を収容するケースとを有する高出力増幅器であって、一方の主面が前記ケースの内壁に接触し、他方の主面が前記放熱用部材及び前記両面配線基板の他方の主面の配線パターンに接続されるプレートを備えたことを特徴とする。【００１９】
本発明の第２の装置は、搬送波を発生するための回路と、音声信号を増幅する増幅回路と、前記搬送波を前記増幅回路からの音声信号で変調する変調回路と、該変調回路からの出力を増幅する電力増幅回路とを備えた無線送信機において、前記電力増幅回路に上記高出力増幅器を用いた無線送信機であることを特徴とする。【００２０】
本発明の第３の装置は、搬送波を発生するための回路、音声信号を増幅する増幅回路、前記搬送波を前記増幅回路からの音声信号で変調する変調回路、及び該変調回路からの出力を増幅する電力増幅回路を有する送信部と、アンテナで受信した信号を周波数変換する回路、該周波数変換された信号から音声信号を検波する検波回路を有する受信部と、前記アンテナを前記送信部もしくは前記受信部に切り替えて接続する切替スイッチとを備えた無線送受信機において、前記電力増幅回路に上記高出力増幅器を用いた無線送受信機であることを特徴とする。【００２１】
本発明の第１の方法は、プレート、両面配線基板、放熱用部材上に設けられたモールドの両側面から外部に延出したリード線を有するトランジスタ、及びケースを準備し、前記プレートに前記両面配線基板を貼り合わせ、前記両面配線基板の開口部に前記トランジスタの放熱用部材を挿入すると共に、前記両面配線基板の露出面の配線パターンと前記リード線との間、及び前記プレートと前記トランジスタの放熱用部材とを電気的に接続し、前記プレートを前記ケースの内壁に貼り付けることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、一方の主面がケースの内壁に接触し、他方の主面がトランジスタの放熱用部材及び両面配線基板の他方の主面の配線パターンに接続されるプレートを備えたことにより、プレートの加工の必要がなくなるので工数及びコストがかからない。また。ケースの内壁にプレートが接触しているので、トランジスタのケース外への放熱効果が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明では、トランジスタを用いた高出力増幅器において、トランジスタを大きな面積の金属製のプレートに半田付けすることにより、良好かつ長期にわたって安定な電気特性及び放熱性を実現することを特徴とするものである。【００２４】
図２は本発明に係る高出力増幅器の一実施の形態を示す構造図であり、図３（ａ）〜（ｄ）は図２に示した高出力増幅器の実装方法を説明するための工程図の一例である。尚、図１（ａ）〜（ｃ）に示した部材と同様の部材には共通の符号を用いた。
図２に示す高出力増幅器は、放熱用部材１ａ上に設けられたモールド１ｂの両側面（図の左右の面）から外部に延出したリード線１ｃを有するトランジスタ１と、開口部２ａに放熱用部材１ａが挿入されると共に、一方の面（図の上側の面）の配線パターン２ｂがリード線１ｃと電気的に接続される両面配線基板２と、両面配線基板２を収容するケース１１とを有する高出力増幅器である。この高出力増幅器は、一方の主面（この場合、下側の面）がケース１１の内壁１１ａに接触し、他方の主面（この場合、上側の面）が放熱用部材１ａ及び両面配線基板２の他方の主面の配線パターン２ｃに接続されるプレート１０を備えたことを特徴とする。【００２５】
トランジスタ１としては、例えば、パワーFETと呼ばれる放熱板を必要とする高出力の電界効果トランジスタ（フリースケール・セミコンダクター社製ＭＲＦ６Ｓ２１１００ＨＳＲ３）が用いられる。
プレート１０としては、例えば、例えば金メッキ銅板、錫メッキ銅板が用いられる。
ケース１１としては、例えば、例えば、アルミニウム、ジュラルミン、もしくは合金からなるケースが用いられる。１１ｂは両面配線基板２をケース１１に取り付けるときに後述するナット１３を収容するための凹部である。【００２６】
次に、図３（ａ）〜（ｄ）を参照して本発明に係る高出力増幅器の実装方法の一実施の形態を説明する。
まず、放熱用部材１ａ上に設けられたモールド１ｂの両側面から外部に延出したリード線１ｃを有するトランジスタ１、両面配線基板２、プレート１０、及びケース１１を準備する。
両面配線基板２にはトランジスタ１の放熱用部材１ａが挿入できる開口部２ａが形成されており、プレート１０は両面配線基板２のサイズと同じか大きいサイズを有する（図３（ａ））。【００２７】
プレート１０に両面配線基板２を貼り合わせてビス１２及びナット１３でネジ止めして固定する（図３（ｂ））。【００２８】
両面配線基板２の開口部２aにトランジスタ１の放熱用部材１aを挿入すると共に、両面配線基板２の露出面の配線パターン２ｂとリード線１ｃとの間、及びトランジスタ１の放熱用部材１ａとプレート１０とを半田リフローで電気的に接続する。半田リフローの際には図示しない他の電子部品も搭載されるが予め半田ペーストをリード線１ｃ、両面配線基板２の配線パターン２ｂ、及びプレート１０に塗布しておくのが好ましい。
トランジスタ１の放熱用部材（例えば、銅−モリブデン積層板、もしくは金メッキ銅板）１ａ、リード線１ｃの裏面、及び両面配線基板２の一方の面（図では上側の面）に半田ペーストを塗布する。
トランジスタ１の放熱用部材１ａを両面配線基板２の開口部２ａ内に挿入し、他の図示しない電子部品を配置した状態でリフローで半田を溶融することで、両面配線基板２の一方の面（図では上側の面）の配線パターン２ｂをリード線１ｃの裏面（この場合下側）と電気的に接続する（図３（ｃ））。【００２９】
トランジスタ１等の電子部品を搭載した両面配線基板２をケース１１内に収容して、プレート１０がケース１１の内壁１１ａに接触するようにビス１４でネジ止めして固定することにより高出力増幅器が得られる（図３（ｄ））。【００３０】
ここで、図１（ａ）〜（ｃ）に示した高出力増幅器に用いられるブロック３が両面基板２に比べて小型であり、トランジスタ１とほぼ同サイズの面積であったのに対し、本発明に係る高出力増幅器に用いられるプレート１０は両面配線基板２とほぼ同サイズであり、少なくともマイクロストリップラインの存在する範囲全体の下部に存在し、プレート１０自体をトランジスタ１及び両面配線基板２の共通のRFグランドとして取り扱うことができる。このため、ブロック３の端に存在したRFグランドの不連続が発生せず、両面配線基板２との半田付けを必要せず、工数が減少する。
尚、上述した実施の形態ではトランジスタとして電界効果トランジスタを用いた場合で説明したが、本発明はこれに限定されずバイポーラトランジスタを用いてもよい。【００３１】
〔効果の説明〕
プレート−両面配線基板間の半田付けを必要としないため、製造コストの削減、縦方向の機械的精度の向上を実現できる。【００３２】
なお、上述した実施の形態は、本発明の好適な実施の形態の一例を示すものであり、本発明はそれに限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲内において、種々変形実施が可能である。例えば、上述の説明では、高出力増幅器について説明したが、本発明ではこれに限定されず、高出力増幅器を用いた送信機や送受信機にも適用可能である。
〔他の実施の形態〕【００３３】
図４は、本発明に係る無線送信機の一実施の形態を示すブロック図である。
同図に示す無線送信機は振幅変調型の送信機であり、送信される電波の形式はＡ３であるものとするが限定されるものではない。
同図に示す無線送信機１００は、公知の発振回路１０１、緩衝増幅回路１０２、周波数逓倍回路１０３、変調回路１０４、マイクロフォン１０５、低周波増幅回路１０６、電力増幅回路１０７、１０８、及びアンテナ１０９で構成されている。【００３４】
発振回路（例えば、水晶発振回路）１０１で発振された信号は緩衝増幅回路１０２を介して周波数逓倍回路１０３で所望の周波数に逓倍され、搬送波となる。マイクロフォン１０５に入力された音声は電気信号に変換されて低周波増幅回路１０６で電圧増幅され、電力増幅回路１０７で電力増幅される。周波数逓倍回路１０３からの搬送波と、電力増幅回路１０７からの音声信号とが変調回路１０４で変調され、電力増幅回路１０９で増幅され、アンテナ１０９から電波として放射される。
この電力増幅回路１０８に本発明の高出力増幅器を用いることにより、製造コストの削減、縦方向の機械的精度の向上を実現できる。【００３５】
図５は本発明に係る無線送受信機の一実施の形態を示すブロック図である。
同図に示す無線送受信機２００は、送信部、受信部、切替スイッチ２０１、及びアンテナ１０９で構成されている。
送信部は、図３に示した無線送信部と共通のため、説明を省略する。
受信部は、公知のスーパーへテロダイン型受信部であり、高周波増幅回路２０２、周波数混合回路２０３、局部発振回路２０４、中間周波増幅回路２０５、検波回路２０６、低周波増幅回路２０７、及びスピーカ２０８で構成されている。【００３６】
受信部は切替スイッチ２０１の接触子がアンテナ１０９側に接続されているときに、受信した電波を高周波増幅回路２０２で増幅し、周波数混合回路２０３及び局部発振回路２０４で中間周波数に周波数変換を行い、中間増幅回路２０５で増幅し、検波回路２０６で音声信号を検波する。検波回路２０６で検波された音声信号は低周波増幅回路２０７で増幅されてスピーカ２０８から音声が発生される。
この電力増幅回路１０８に本発明の高出力増幅器を用いることにより、製造コストの削減、縦方向の機械的精度の向上を実現できる。【００３７】
この出願は、２００７年９月２１日に出願された日本出願特願２００７−２４５５９３を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は、無線送信機、無線送受信機などに利用することができ、産業上の利用可能性を有する。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明に関連する高出力増幅器の実装方法を説明するための工程図である。
【図２】本発明に係る高出力増幅器の一実施の形態を示す構造図である。
【図３】（ａ）〜（ｄ）は図２に示した高出力増幅器の実装方法を説明するための工程図の一例である。
【図４】本発明に係る無線送信機の一実施の形態を示すブロック図である。
【図５】本発明に係る無線送受信機の一実施の形態を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００４０】
１    トランジスタ
１ａ    放熱用部材
１ｂ    モールド
１ｃ    リード線
２    両面配線基板
２ａ    開口部
２ｂ、２ｃ    配線パターン
１０    プレート
１１    ケース
１１ａ    内壁
１１ｂ    凹部
１２、１４    ビス
１３    ナット
【図１】
2009037995.tif 000003
【図２】
2009037995.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2009037995.tif 000007
【国際調査報告】
2009037995.tif 000008
2009037995.tif 000009