(57)【要約】【課題】入力信号の振幅と位相のずれを抑えながらベース電極配線を３分岐する配線パターンを備えた高周波トランジスタアレイを提供する。【解決手段】所定の分岐点から３つに分岐した互いに線路長の等しい第１〜第３の線路パターンの内、上記第１および第２の線路パターンを前記分岐点を中心として該分岐点から互いに逆向きに線対称に敷設し、また前記第３の線路パターンを前記第１および第２の線路パターンの対称軸と同じくして、互いに逆向きに２分岐した後にそれぞれ逆向きに折り返されて合流する分岐線路部を該線路の途中に線対称に設けて敷設する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の基板上に所定のピッチで並べて集積形成した複数の高周波電力増幅用トランジスタを並列接続した高周波トランジスタアレイにおいて、
前記基板に敷設されて信号入力端に入力された信号を前記各トランジスタのベースにそれぞれ導くベース電極配線は、所定の分岐点から３つに分岐した互いに線路長の等しい第１〜第３の線路パターンを備え、
上記第１および第２の線路パターンは、前記分岐点を中心として該分岐点から互いに逆向きに線対称に敷設され、
前記第３の線路パターンは、前記第１および第２の線路パターンの対称軸と同じくして、互いに逆向きに２分岐した後にそれぞれ逆向きに折り返されて合流する分岐線路部を該線路の途中に線対称に設けて敷設されることを特徴とする高周波トランジスタアレイ。
【請求項２】
前記第３の線路パターンの分岐線路部は、その線路幅を細くして設けられて、前記第１〜第３の線路パターンの各線路インピーダンスを互いに等しくしてなる請求項１に記載の高周波トランジスタアレイ。
【請求項３】
前記ベース電極配線は、前記基板の表面層近傍に設けられた接地層との間でマイクロストリップ線路を形成して敷設されるものである請求項１に記載の高周波トランジスタアレイ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば２ＧＨｚ帯での高周波電力増幅を行うに好適な高周波トランジスタアレイに関する。
【０００２】
【関連する背景技術】
携帯電話機における高周波電力増幅は、専ら、複数の高周波電力増幅用のトランジスタを並列駆動することにより行われる。このような複数の高周波電力増幅用のトランジスタを並列に設けた高周波トランジスタアレイは、上記各トランジスタのベース、コレクタ、およびエミッタをそれぞれ共通接続した素子構造を有する。
【０００３】
具体的には図５に高周波トランジスタアレイの配置構造を例示するように、複数のトランジスタ１は所定個数ずつまとめて横並びに設けられ、更にこれらのトランジスタ群を互いに向かい合わせながら縦方向に並べて設けることで２次元配列される。各トランジスタ１のベースに入力信号を加えるベース電極配線２は、例えばその線路を信号入力端３から順次２分岐させてツリー状の線路パターンを形成して敷設される。尚、図中４はトランジスタ１の配列に沿って櫛歯状に敷設されたコレクタ電極配線である。また５は前記ベース電極配線２とは配線層を異ならせて上記コレクタ電極配線４の間に入り込んで敷設される櫛歯状のエミッタ電極配線である。
【０００４】
ところで高周波電力増幅の周波数が高くなると、例えば２ＧＨｚの周波数帯域になると、上述したツリー状の線路パターンを形成したベース電極配線２を介して各トランジスタ１のベースにそれぞれ加えられる入力信号の振幅および位相に差異が生じることがある。そこで本出願人は、先に複数のトランジスタ１の動作条件を揃えるべく、ツリー状に分岐させて敷設されるベース電極配線２の平行線路部分間にシールド配線を設け、該平行線路間の電磁界結合を阻止することを提唱した（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特願２００２−９８５４４号
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところでベース電極配線２を３つに分岐するような場合、例えば図６に示すように、両側に設けられる第１および第２の線路パターン２ａ，２ｂをその分岐点を中心に線対称に設け、中央に敷設される第３の線路パターン２ｃをミアンダ状に折り返して設けることでその線路長を互いに等しくすることが考えられる。
【０００７】
しかし第３の線路パターン２ｃが非対称形であり、第１の線路パターン２ａとの間に生じる電磁界結合と、第２の線路パターン２ｂとの間に生じる電磁界結合とが異なるので、第１〜第３の線路パターン２ａ，２ｂ，２ｃの各線路インピーダンスに差異が生じることが否めない。この為、第１〜第３の線路パターン２ａ，２ｂ，２ｃをそれぞれ介して導かれる入力信号に、例えば図７（ａ）（ｂ）にそれぞれ示すような振幅および位相のずれが生じ、複数のトランジスタ１の動作条件が異なってしまうと言う問題がある。
【０００８】
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、その目的は、ベース電極配線を３分岐する場合であっても、これらの分岐線路を介してそれぞれ導かれる入力信号の振幅と位相のずれを効果的に抑えることができ、複数のトランジスタを並列に駆動して高周波電力増幅を行うに好適な高周波トランジスタアレイを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するべく本発明に係る高周波トランジスタアレイは、所定の基板上に所定のピッチで並べて集積形成した複数の高周波電力増幅用トランジスタを並列接続したものであって、前記基板に敷設されて信号入力端に入力された信号を前記各トランジスタのベースにそれぞれ導くベース電極配線は、所定の分岐点から３つに分岐した互いに線路長の等しい第１〜第３の線路パターンを備える。特に上記第１および第２の線路パターンを、前記分岐点を中心として該分岐点から互いに逆向きに線対称に敷設し、また前記第３の線路パターンを、前記第１および第２の線路パターンの対称軸と同じくして、互いに逆向きに２分岐した後にそれぞれ逆向きに折り返されて合流する分岐線路部を該線路の途中に線対称に設けて敷設することを特徴としている。
【００１０】
即ち、本発明に係る高周波トランジスタアレイは、分岐点を中心として線対称に設けられる第１および第２の線路パターンの間に設けられる第３の線路パターンを、互いに逆向きに２分岐した後にそれぞれ逆向きに折り返されて合流する分岐線路部を備えた線対称の線路パターンとして形成することにより、３つに分岐した第１〜第３の線路パターンをその分岐点を中心にして線対称に設け、これによって各線路パターンの線路長を互いに等しくすると共に、第１および第３の線路パターン間の電磁界結合と、第２および第３の線路パターン間の電磁界結合とが等しくなるように設定したことを特徴としている。
【００１１】
好ましくは前記第３の線路パターンの分岐線路部は、その線路幅を細くしてインピーダンス調整され、前記第１および第２の線路パターンの各線路インピーダンスと等しくなるように設定される。
ちなみに前記ベース電極配線は、前記基板の表面層近傍に設けられた接地層との間でマイクロストリップ線路を形成して敷設されるものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係る高周波トランジスタアレイについて説明する。
この高周波トランジスタアレイは、例えばＧａＡｓ基板上に、基本的には前述した図５に示したように複数の高周波電力増幅用のトランジスタ１を所定のピッチで並べて形成したものであって、これらのトランジスタ１のベース、コレクタ、およびエミッタをそれぞれ共通接続して並列駆動するように構成される。特にベース電極配線２は、高周波信号が入力される信号入力端３と前述した複数のトランジスタ１の各ベースとの間を互いに等しい線路長をなして接続することで、上記信号入力端３に加えられた高周波信号（入力信号）を各トランジスタ１のベースに同振幅で、且つ同位相でそれぞれ印加する役割を担う。
【００１３】
本発明に係る高周波トランジスタアレイは、特に上記各トランジスタ１のベースに高周波信号をそれぞれ導くベース電極配線２を３つに分岐する分岐配線パターンに特徴を有する。具体的にはこの分岐配線パターンは、図１にその概略的な構成を示すように、分岐点Ａを中心にして該分岐点Ａから互いに逆向きに線対称に設けられる第１および第２の線路パターン２ａ，２ｂと、これらの第１および第２の線路パターン２ａ，２ｂに挟まれる領域に設けられる第３の線路パターン２ｃとからなる。特にこの第３の線路パターン２ｃは、上記第１および第２の線路パターン２ａ，２ｂ間の対称軸と同じくして、互いに逆向きに２分岐した後、それぞれ逆向きに折り返されて１本に合流する線対称の分岐線路部６を、その線路の途中に備えた対称形状のパターンとして実現される。
【００１４】
ちなみにこれらの第１〜第３の線路パターン２ａ，２ｂ，２ｃは、例えば分岐点Ａから各トランジスタ１のベースまでの線路長が互いに等しくなるように設定される。尚、ベース電極配線２が多段に亘って順次分岐される場合には、その分岐点Ａから次段の分岐点までの線路長がそれぞれ等しくなるように上記各線路パターン２ａ，２ｂ，２ｃの線路長が設定される。
【００１５】
具体的には図１に示すベース電極配線２の３つに分岐した配線パターンの内、第１および第２の線路パターン２ａ，２ｂは、分岐点Ａから互いに逆向きに直線状に延ばされた所定長Ｌ１の横線部と、各横線部の端部から一方向に向けてそれぞれ直角に折り曲げられた所定長Ｌ２の縦線部とからなるＬ字状および逆Ｌ字状のパターンをそれぞれなし、前記分岐点Ａを中心に線対称に設けられている。
【００１６】
またこれらの第１および第２の線路パターン２ａ，２ｂ間の軸線に沿って、第１および第２の線路パターン２ａ，２ｂの間に設けられる第３の線路パターン２ｃは、前記分岐点Ａから縦方向に延ばされた縦線部の途中に四角形状の分岐線路部６を介挿したパターン形状をなす。特にこの四角形状の分岐線路部６は、横方向に互いに逆向きに２分岐されて所定長（Ｌ１／２）だけ延ばされた第１の横線部と、これらの第１の横線部の端部からそれぞれ直角に折り曲げられた所定長の縦線部を介して逆向きに折り返されて１本に合流する第２の横線部とからなり、前記分岐点Ａから縦方向に延ばされた縦線部を中心にして線対称に設けられている。換言すれば上記四角形状の分岐線路部６をなす第１および第２の横線部と、これらの横線部を結ぶ縦線部は、前述した第１および第２の線路パターン２ａ，２ｂに対してそれぞれ所定の間隙を隔てて平行に設けられている。そしてこの四角形状の分岐線路部６を途中に含む第３の線路パターン２ｃの実効線路長が、前記第１および第２の線路パターン２ａ，２ｂの線路長と等しく設定されている。
【００１７】
尚、上述した四角形状の分岐線路部６をなす第１および第２の横線部と、これらの横線部を結ぶ縦線部はそれぞれその線路幅が狭く設定されており、その線路インピーダンスが調整されている。特に上記分岐線路部６の線路幅Ｗ２は、分岐前の線路幅インピーダンスの略１／２となるように設定されており、これによってその分岐部から合流部に至って並列に設けられる２つの線路の合成インピーダンスが、上記分岐部から合流部までを、その線路幅を変えることなく１本の線路で結んだ場合の線路インピーダンスと略等しくなるように調整されている。
【００１８】
かくしてこのようにしてベース電極配線２を３分岐した第１〜第３の配線パターン２ａ，２ｂ，２ｃによれば、図２（ａ）（ｂ）に第１〜第３の線路パターン２ａ，２ｂ，２ｃをそれぞれ介して導かれる入力信号の周波数に対する振幅および位相の変化特性を示すように、そのずれを小さく抑えることが可能となる。特に図７（ａ）（ｂ）にそれぞれ示した特性に比較して、例えば周波数２ＧＨｚにおいて振幅のずれを０．４ｄＢから０．１ｄＢ程度と低減することができ、更には位相のずれも４°から１°程度と低減することができる。従ってベース電極配線２を３つに分岐する場合であっても、分岐されて複数のトランジスタ１の各ベースにそれぞれ供給される入力信号の振幅および位相のずれを効果的に抑えることができ、これらのトランジスタ１を同一の動作条件で効果的に並列駆動することが可能となる。
【００１９】
尚、ベース電極配線２を６つに分岐するような場合には、図３に示すように先ずベース電極配線２を分岐した後、その分岐端を上述したようにそれぞれ３分岐するようにすれば良い。この場合、ベース電極配線２を２分岐した配線パターン２ｄ，２ｅと、更にこれらの配線パターン２ｄ，２ｅを３分岐した配線パターン２ａ，２ｂと平行線路をなし、これらの平行線路間の電磁界結合が問題となることがある。
【００２０】
そこでこのような平行線路間の電磁界結合を阻止するべく、例えばその平行線路間にシールド配線７を敷設するようにすれば良い。このシールド配線７については、前述したベース電極配線２が、例えば図４にトランジスタアレイの要部断面構造を示すように複数のトランジスタ１を形成したＧａＡｓ基板１１の表面層に絶縁層１２を介して敷設され、該ＧａＡｓ基板１１の表面層近傍に設けられた接地層１３との間でマイクロストリップ線路を形成して設けられることから、上記接地層１３に接続して接地電位に保つようにして設ければ良い。このようにして接地電位に保たれるシールド配線７により、平行に設けられた分岐線路間の電磁界結合が効果的に遮断される。
【００２１】
この際、２分岐した配線パターン２ｄ，２ｅと、更にこれらの配線パターン２ｄ，２ｅを３分岐した配線パターン２ａ，２ｂとがなす平行線路部における線路インピーダンスの変化を補償するべく、その平行線路部における配線パターン２ａ，２ｂの線路幅を若干狭くしてインピーダンス調整することも有用である。要は分岐した各線路のパターンが、その分岐点を中心として線対称となるようにし、また各分岐線路の長さがそれぞれ等しくなるように設定した上で、各線路の幅を調整してその線路インピーダンスがそれぞれ等しくなるようにすれば良い。
【００２２】
尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えばベース電極配線２において分岐された線路パターン間の電磁界結合を予め見込んで、例えばその分岐位置に若干のオフセットを与えて分岐線路パターンの長さを調整することも可能である。しかし線路長の異なりに起因する位相のずれが生じることが否めないので、その位相のずれが問題とならない周波数においてのみ、この手法を適用すればよい。
【００２３】
またここではベース電極配線２を２分岐した後、更にその分岐線路を３分岐することで６分岐する例について示したが、３分岐した後、その分岐線路をそれぞれ２分岐することも可能である。また３分岐を多段に繰り返すことで３ｎ分岐（但し、ｎ＝１，２，…）を実現することも可能であり、２分岐と３分岐とを組み合わせることで３ｎ×２ｍ分岐（但し、ｍ＝０，１，２，…）を実現することも可能である。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ベース電極配線に要する素子面積の増大を招来することなく、上記ベース電極配線を分岐した線路パターン間における電磁界結合の影響を効果的に抑えて複数のトランジスタのベースにそれぞれ加える高周波信号の振幅と位相とを効果的に揃えることができる。特に分岐した配線パターンを線対称に設けることで簡易に振幅および位相のずれを抑えて特性の良好な高周波電力増幅用のトランジスタアレイを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る高周波トランジスタアレイにおけるベース電極配線の基本的な３分岐パターンの例を示す要部概略構成図。
【図２】図１に示すベース電極配線の複数の分岐端における高周波信号の振幅と位相の周波数に対する変化特性を示す図。
【図３】本発明の別の実施形態に係る高周波トランジスタアレイにおけるベース電極配線の６分岐パターンの例を示す要部概略構成図。
【図４】ベース電極配線とシールド配線の敷設構造を示す素子断面図。
【図５】高周波トランジスタの全体的な配置構造の例を示す図。
【図６】従来一般的なベース電極配線の３分岐パターンの例を示す図。
【図７】図６に示す３分岐パターンにおける各分岐端における高周波信号の振幅と位相の周波数に対する変化特性を示す図。
【符号の説明】
１  トランジスタ
２  ベース電極配線
２ａ  第１の線路パターン
２ｂ  第２の線路パターン
２ｃ  第３の線路パターン
３  信号入力端
４  コレクタ電極配線
５  エミッタ電極配線
６  分岐線路部
７  シールド配線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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