(57)【要約】【課題】樹脂キャップを使用した高周波電力増幅器及びその高周波電力増幅器を使用した通信端末で、不要輻射の影響を低減させる。【解決手段】高周波信号を増幅する高周波電力増幅器において、基板３１と、その基板３１上に配置された増幅素子３３と、増幅素子３３が配置された基板上を覆う形状で磁性材を混合させた樹脂キャップ３６とを備えた構成とし、増幅素子３３で発生する磁界を、樹脂キャップ３６内の磁性材が吸収するようにした。【選択図】図１
2008060169.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波信号を増幅する高周波電力増幅器において、
基板と、
前記基板上に配置された増幅素子と、
前記増幅素子が配置された基板上を覆う形状で、磁性材を混合させた樹脂製キャップとを備えたことを特徴とする
高周波電力増幅器。
【請求項２】
請求項１記載の高周波電力増幅器において、
前記樹脂製キャップに混合させる磁性材は、導電性がほとんどない磁性材としたことを特徴とする
高周波電力増幅器。
【請求項３】
請求項１記載の高周波電力増幅器において、
前記樹脂製キャップは、前記増幅素子が配置された上面にほぼ隙間なく充填して配置したことを特徴とする
高周波電力増幅器。
【請求項４】
高周波の送信信号を増幅する高周波電力増幅部を備えた通信端末において、
前記高周波電力増幅部として、
基板と、
前記基板上に配置された増幅素子と、
前記増幅素子が配置された基板上を覆う形状で、磁性材を混合させた樹脂製キャップとを備えたことを特徴とする
通信端末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば携帯電話端末が備える増幅部に適用して好適な高周波電力増幅器、及びその高周波電力増幅器を備えた携帯電話端末などの通信端末に関し、特に不要輻射を低減する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話端末の如き無線通信端末が備える送信部（送信機）は、数百ｍＷ〜数Ｗの大出力信号を無線送信する必要があるため、送信信号の増幅に高周波電力増幅器を使用している。高周波電力増幅器は、集積化されたチップ形状とされ、そのチップ部品化された高周波電力増幅器の表面には、従来、金属板で構成された蓋部材である金属キャップを取り付けて、不要輻射が高周波電力増幅器から外部に放射されないような構成にしてあった。
【０００３】
ところが、金属板で構成された金属キャップは、比較的部品の製造コストが高いため、高周波電力増幅器として、蓋部材を樹脂で構成させた樹脂キャップを使用して、高周波電力増幅器の製造コストを低下させたものが実用化されている。樹脂キャップを使用した電力増幅器を使用する場合でも、その電力増幅器を配置する回路基板上には、金属板などで構成されたシールドケースを配置して、そのシールドケース全体で、不要輻射が外部に放射されない構成としてある。
【０００４】
特許文献１には、電子機器の不要輻射を抑制するシールド構造の例についての記載がある。この特許文献１に記載の例では、不要輻射を抑制する別体の部品（磁性体のコア）を、シールドケース内に配置して、不要輻射を抑制することが記載されている。
【特許文献１】特開平１０−１６３６６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
樹脂キャップを使用した電力増幅器を使用すると、シールドケースで外部への不要輻射の放射は防ぐことができても、シールケース内に配置された他の部品への不要輻射の影響が大きい問題があった。即ち、従来の金属キャップを使用した電力増幅器の場合には、電力増幅器そのものからの不要輻射レベルが十分に小さく、問題になることは殆どない。これに対して、樹脂キャップを使用した電力増幅器の場合には、不要輻射が樹脂キャップを通じて、シールドケース内部に放出され、高周波電流が発生する。
【０００６】
図１２は、従来の樹脂キャップを使用した電力増幅器をシールドケース内部に配置した例を断面で示した図である。回路基板９０上に、高周波電力増幅器９１と高周波送信部９２などが配置してあり、この高周波電力増幅器９１と高周波送信部９２とを覆うように、金属シールドケース９４で回路基板９０に蓋をする構成としてある。
【０００７】
ここで、樹脂キャップを使用した高周波電力増幅器９１としては、セラミックなどで構成される有機基板９１ａ上に、表面実装デバイス９１ｂを取り付けてあり、さらにその上に樹脂キャップ９１ｃを配置した構成としてある。図１２に矢印で示したものは、有機基板９１ａ上に配置された表面実装デバイス９１ｂで電力増幅時に発生する磁界分布の例であり、このようにシールドケース内部で磁界が発生してしまう。この高周波電力増幅器による磁界の発生は、増幅器９１が金属キャップを使用せず、樹脂キャップを使用したために生じたものである。この図１２に示すような磁界分布があると、金属シールドケースが取り付けられた状態として図１３に示すと、金属シールドケース９４を流れる高周波電流が矢印で示すように発生してしまう。
【０００８】
このような高周波電流が生じると、シールドケース内の他の回路部品の特性に影響を及ぼし、送信信号の特性劣化を起こすという問題があった。この問題点を解決するためには、例えば、電力増幅器と他の回路部品（デバイス）とを別々にシールドケースで覆う構成とすることが考えられるが、この場合には、回路基板上の実装面積が増加し、機器の小型化には不利であった。
【０００９】
また、シールドケースの高さを高くして、電力増幅器の上面とシールドケースの内面との距離を離すことによって、図１２に示した磁界が発生しにくい構造として、シールドケース内の不要輻射を減らすことも可能であるが、シールドケースを含めた送信機全体の厚さが増すことになり、機器の薄型化を阻害する要因になってしまう。特に、携帯電話端末の如き通信端末の場合には、小型化や薄型化が求められており、電力増幅器を収めるシールドケースの小型化が求められていた。また、特許文献１に記載のように、磁性体のコアなどを、シールドケース内に配置して、不要輻射を抑制する構成とすると、それだけ必要な部品が増加し、電力増幅器として金属キャップを省略して製造コストを低下させた点が相殺されてしまい、かえって製造コストが上昇してしまう。
【００１０】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、樹脂キャップを使用した高周波電力増幅器及びその高周波電力増幅器を使用した通信端末で、不要輻射の影響を低減させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、高周波信号を増幅する高周波電力増幅器において、基板と、その基板上に配置された増幅素子と、増幅素子が配置された基板上を覆う形状で、磁性材を混合させた樹脂製キャップとを備えた構成としたものである。
【００１２】
このようにしたことで、高周波電力増幅部を構成するデバイスから発生する不要輻射としての高周波磁界を、樹脂製キャップに混合させた磁性材で吸収するように作用し、高周波電力増幅部から、基板上の高周波送信部などの他の回路部品に放射される電磁波を低減することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によると、樹脂製キャップに混合させた磁性材で、高周波電力増幅部からの不要輻射を吸収することができ、不要輻射を効果的に低減させることができる。従って、例えば送信信号を高周波電力増幅部で増幅させることで、高周波電力増幅部の周辺の回路部品への不要輻射を低減させることができ、通信品質の劣化を低減させることができる。従って、高周波電力増幅器として樹脂キャップを使用した増幅器を使用しても、金属キャップを使用した場合と同様な、良好な特性が確保される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施の形態を、図１〜図９を参照して説明する。
本実施の形態においては、携帯電話端末が備える送信信号の処理回路に適用したものである。送信信号としては、例えば送信周波数が数百ＭＨｚ〜数ＧＨｚ程度の高周波信号としてある。
【００１５】
図１及び図２は、本実施の形態における高周波電力増幅器の構成を示した図で、図１は断面図で、図２は分解斜視図であり、図１は図２のＩ−Ｉ線に沿う断面を組み立てた状態で示してある。本実施の形態における高周波電力増幅器３０は、後述するように回路基板上に取り付けられて使用されるものであり、セラミックなどの有機基板３１上に構成される。
【００１６】
有機基板３１の中央には、凹部３２が形成させてあり、その凹部３２に増幅素子である電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）３３が配置してある。また、高周波電力増幅器として必要なその他のチップ部品３４が、凹部３２の周囲に配置してある。電界効果トランジスタ３３は、ワイヤ３５で他の回路部品と接続させてある。
【００１７】
そして本例においては、電界効果トランジスタ３３などが配置された有機基板３１の上面に、磁性体混合樹脂キャップ３６を配置する。磁性体混合樹脂キャップ３６の内面３７と、有機基板３１の上面との間の空間に、電界効果トランジスタ３３やチップ部品３４などが配置される。
【００１８】
磁性体混合樹脂キャップ３６は、磁性材を混合させた樹脂で形成させてある。混合させる磁性材としては、例えばフェライトなどの導電性がほとんどない磁性材を使用するのが好ましく、その混合された磁性材の作用で、高周波磁界を集中させ、吸収するようにする。樹脂としては、例えばカーボン系樹脂などを使用する。磁性材による作用の詳細については後述する。
【００１９】
次に、図３以降を参照して本実施の形態例の高周波電力増幅器が配置される通信端末の構成例について説明する。本例の高周波電力増幅器３０は、図３に示すように、硬質の回路基板１０の上に配置される。この例では、高周波送信部１２と高周波電力増幅器３０とが、１つの回路基板１０上に配置してある。高周波送信部１２は、送信する周波数の高周波送信信号を生成させる回路が構成された部品であり、この高周波送信部１２が出力する高周波送信信号を、高周波電力増幅部として構成された高周波電力増幅器３０に供給して、高周波電力増幅を行う。高周波電力増幅器３０では、例えば数百ｍＷ〜数Ｗの大出力信号とする増幅が行われる。高周波送信部１２には、信号線１３が接続されている。
【００２０】
そして、高周波電力増幅器３０と高周波送信部１２などが配置された回路基板１０の上に、金属性などの導電性部材で構成したシールドケース２０を配置する。この例では、図３に示すように、シールドケース２０として、回路基板１０とほぼ同様のサイズとしてあり、回路基板１０の表面全体を覆うサイズとしてあり、回路基板１０の周囲ほぼ全てが、シールドケース２０の側面と接する構成としてある。シールドケース２０の内面と、回路基板１０の表面との間で形成される空間に、高周波電力増幅器３０や高周波送信部１２などの回路部品を収納させるようにしてある。
【００２１】
シールドケース２０は、組み立てられた状態では、回路基板１０の接地電位部と導通させて、接地電位でシールドする構成としてある。
【００２２】
なお、図３では高周波電力増幅器３０と高周波送信部１２以外の回路部品については省略してある。例えば、受信部などの携帯電話端末が備える高周波系回路についても、回路基板１０上に配置してもよい。
【００２３】
図４は、シールドケース２０が取り付けられた回路基板１０を、携帯電話端末に内蔵させた例を示したものである。所定の形状の筐体を使用して構成された携帯電話端末１内には、シールドケース２０が取り付けられた回路基板１０を配置して、その回路基板１０内の高周波電力増幅器３０（図示せず）で増幅された高周波送信信号を、筐体内に内蔵されたアンテナ（図示せず）に供給して、無線送信させる構成としてある。なお、図４に示した筐体の構成は一例であり、この形状の携帯電話端末に限定されるものではない。
【００２４】
図５は、回路基板１０上に組まれた回路ブロックの構成例を示した図である。本例の場合には、高周波送信部１２で送信周波数の高周波送信信号を生成させて、その生成された送信信号を、高周波電力増幅器３０に供給して、必要な送信電力に増幅させるようにしてある。増幅された送信信号は、デュプレクサ１４を介してアンテナ１５に供給して無線送信させる。アンテナ１５が受信アンテナと兼用である場合には、デュプレクサ１４で受信信号を取り出す構成とする。なお、デュプレクサ１４を構成する回路部品についても、回路基板１０上に配置するのが好ましい。
【００２５】
次に、図１及び図２に示した高周波電力増幅器３０を、携帯電話端末が備える高周波電力増幅器として使用される場合の、回路構成例を、図６を参照して説明する。高周波電力増幅器３０の入力端子ＲＦinは、コイルＬ１を介して第１の電界効果トランジスタＦＥＴ１のゲートに接続してある。入力端子ＲＦinとコイルＬ１との接続点は、コンデンサＣ１を介して接地させてある。
【００２６】
そして、第１の電界効果トランジスタＦＥＴ１の増幅出力を、さらにコイルＬ２を介して第２の電界効果トランジスタＦＥＴ２のゲートに接続してある。コイルＬ２の一端及び他端は、コンデンサＣ２及びＣ３を介して接地させてある。第２の電界効果トランジスタＦＥＴ２の増幅出力は、コンデンサＣ５を介して高周波電力増幅器３０の出力端子ＲＦoutに供給する。第２の電界効果トランジスタＦＥＴ２とコンデンサＣ５との接続点は、コンデンサＣ４を介して接地させてある。コンデンサやコイルが、図１及び図２に示したチップ部品３４に相当する。
【００２７】
この図６に示した高周波電力増幅器３０の回路構成は一例であり、高周波電力増幅器として既に知られている各種回路構成が適用可能である。増幅素子についても、電界効果トランジスタ以外の増幅素子を使用してもよい。
【００２８】
次に、このように構成された高周波電力増幅器３０による作用について説明する。
本例の高周波電力増幅器３０は、磁性体を混合させた磁性体混合樹脂キャップ３６を配置してあり、その混合させた磁性体の作用で、磁性体混合樹脂キャップ３６を通過する高周波磁界を集中させ、吸収するように作用する。この様に吸収することで、シールドケース内に漏れる高周波磁界が減少し、シールドケース２０の表面を流れる高周波電流が減少する。従って、ノイズも減少して、シールドケース内の他の回路部品のデバイス特性に与える影響も減少し、送信電力信号の特性劣化を改善することができる。受信系の回路が回路基板１０に組まれている場合には、受信特性についても改善する。
【００２９】
ここで、磁性体の透磁率の周波数特性例を、図７を参照して説明する。図７は、磁性体の透磁率の周波数特性例を示すグラフである。複素透磁率μは、次式で表される。
μ＝μ′−ｊμ″
ここで、μ′は実部、μ″は虚部（損失）である。
【００３０】
実部μ′は、周波数が高くなると減少する傾向があり、値が大きいほど高周波磁界を集中させることができる。虚部μ″は、ある周波数まで増加し、ある周波数を超えると減少する傾向があり、値が大きいほど高周波数磁界を吸収することができる。従って、本例の磁性体混合樹脂キャップ３６に混合させる磁性材は、適当な値の複素透磁率μ＝μ′−ｊμ″の磁性材を選び、高周波電力増幅器３０が取り付けられる携帯電話端末で使用する送信周波数で希望する複素透磁率μ＝μ′−ｊμ″が得られるように、樹脂材料に適量の配分で磁性材を混合させて、樹脂成型により製作する。
【００３１】
このようにして、磁性体混合樹脂キャップ３６内の磁性材で、高周波磁界を集中させ吸収させることで、磁性体混合樹脂キャップ３６から外部への不要輻射の漏れを低減させることができる。従って、シールドケース２０内を流れる高周波電流が減少し、回路基板１０上に配置された高周波送信部１２側に、高周波電力増幅器３０による高周波電流が影響を与えることがなくなり、高周波送信部１２が出力する送信信号の特性が不要輻射の影響で劣化することがなくなる。
【００３２】
ここで、本実施の形態の高周波電力増幅器３０をシールドケース２０の内部に配置した場合の、シールドケース内部の磁界分布例を、図８に示す。図８に矢印で示したのが、磁界の流れである。高周波電力増幅器３０に磁性体混合樹脂キャップ３６を設けてあることで、磁性体混合樹脂キャップ３６で高周波数磁界が吸収されて、高周波電力増幅器３０の表面近傍の磁界の流れが、図１２に示した従来例に比べて大幅に少なくなっている。
【００３３】
高周波電力増幅器３０をシールドケース２０の内部に配置した場合の、シールドケース２０の表面を流れる高周波電流の例を図９に矢印で示すと、シールドケース表面を流れる高周波電流についても、図１３に示した従来例に比べて、大幅に少なくなっており、高周波送信部１２が配置された側への高周波電流の流れが殆どない、良好な状態となる。
【００３４】
なお、図１及び図２に示した構成では、磁性体混合樹脂キャップ３６の内面３７と、有機基板３１の上面との間に空間を形成させて、その空間に増幅素子などを配置する構成としたが、磁性体混合樹脂を、有機基板３１の上面に充填して、ほぼ隙間がない状態となるようにしてもよい。即ち、例えば図１０に断面で示すように、高周波電力増幅器３０′として、有機基板３１の上面に、増幅素子としての電界効果トランジスタ３３やチップ部３４などを配置して、ワイヤ３５で接続が行われた状態で、磁性体混合樹脂をほぼ隙間がない状態で充填した磁性体混合樹脂キャップ３６′を配置する。その他の部分は、図１及び図２に示した高周波電力増幅器３０と同様に構成する。
【００３５】
このように構成したことで、より増幅素子に近接して磁性体が配置されることになり、より効果的に不要輻射を吸収することができる。
【００３６】
また、樹脂キャップそのものは、磁性材を混合させず、別体の磁性材混合シートを、樹脂キャップの上などに貼り付ける構成としてもよい。即ち、例えば図１１に示すように、高周波電力増幅器３０″として、有機基板３１の上面に、増幅素子としての電界効果トランジスタ３３やチップ部３４などを配置して、ワイヤ３５で接続が行われた状態で、その基板３１の上面を、樹脂キャップ４０で蓋をする構成とする。樹脂キャップ４０そのものには磁性材を混入させていない。そして、樹脂キャップ４０の上に、磁性材を混合させた磁性材混合樹脂シート４２を貼り付ける構成とする。その他の部分は、図１及び図２に示した高周波電力増幅器３０と同様に構成する。
【００３７】
このように構成したことで、樹脂キャップそのものは、従来の樹脂キャップと同じものが使用でき、磁性材混合樹脂シート４２を追加するだけで不要輻射吸収の効果が得られるようになる。なお、図１１では樹脂キャップ４０の表面に磁性材混合樹脂シート４２を貼り付けた例としたが、樹脂キャップ４０の裏面（又は表面と裏面の両面）に、磁性材混合樹脂シートを貼り付けるようにしてもよい。
【００３８】
なお、上述した実施の形態では、携帯電話端末が備える送信部（送信機）内の高周波電力増幅器に適用したが、その他の同様な高周波電力増幅器を備えた通信端末にも適用可能である。
【００３９】
また、上述した実施の形態では、樹脂キャップに混合させる磁性材として、フェライトを例として説明したが、その他の磁性材を混合させるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の一実施の形態による高周波電力増幅器の構成例を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施の形態による高周波電力増幅器の構成を分解して示す分解斜視図である。
【図３】本発明の一実施の形態による回路基板上の構成を分解して示す分解斜視図である。
【図４】本発明の一実施の形態による携帯電話端末に回路基板を内蔵させた例を示す斜視図である。
【図５】本発明の一実施の形態による高周波電力増幅器が接続される回路例を示すブロック図である。
【図６】本発明の一実施の形態による高周波電力増幅器の回路例を示す回路図である。
【図７】磁性体の透磁率の周波数特性例を示す特性図である。
【図８】本発明の一実施の形態によるシールドケース内部の磁界分布例を断面で示す説明図である。
【図９】本発明の一実施の形態によるシールドケースの表面での高周波電流分布例を示す斜視図である。
【図１０】本発明の他の実施の形態による構成例を示す断面図である。
【図１１】本発明のさらに他の実施の形態による構成例を示す断面図である。
【図１２】従来の高周波電力増幅器を配置したシールドケース内部の磁界分布例を断面で示す説明図である。
【図１３】従来の高周波電力増幅器を配置したシールドケースの表面での高周波電流分布例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００４１】
１…携帯電話端末、１０…回路基板、１２…高周波送信部、１３…信号線、１４…デュプレクサ、１５…アンテナ、２０…シールドケース、３０，３０′，３０″…高周波電力増幅器、３１…有機基板、３２…凹部、３３…電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）、３４…チップ部品、３５…ワイヤ、３６，３６′，３６″…磁性体混合樹脂キャップ、３７…内面、４０…樹脂キャップ、４１…内面、４２…磁性体混合樹脂シート、９０…回路基板、９１ａ…有機基板、９１ｂ…表面実装デバイス、９１ｃ…樹脂キャップ、９２…高周波送信部、９３…信号線、９４…金属シールドケース
【図１】
2008060169.tif 000003
【図２】
2008060169.tif 000004
【図３】
2008060169.tif 000005
【図４】
2008060169.tif 000006
【図５】
2008060169.tif 000007
【図６】
2008060169.tif 000008
【図７】
2008060169.tif 000009
【図８】
2008060169.tif 000010
【図９】
2008060169.tif 000011
【図１０】
2008060169.tif 000012
【図１１】
2008060169.tif 000013
【図１２】
2008060169.tif 000014
【図１３】
2008060169.tif 000015