(57)【要約】【課題】モジュール基板面積を増大させることなく、バイアス制御部と高周波電力増幅部を結ぶバイアス供給線路において高周波信号に十分な減衰を与える高周波電力増幅モジュールを提供すること。【解決手段】バイアス制御部１０４と高周波電力増幅部１０３を結ぶバイアス供給線路に、接地に対してキャパシタンス成分を持たせた少なくとも１個のボンディングパッド１０６と、該ボンディングパッドを仲介して設けたボンディングワイヤ１０５からなるステッチ構造インダクタンス１０８，１０９とを用いる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モジュール基板と、高周波信号を電力増幅する、該モジュール基板上に配置した高周波電力増幅部と、該高周波電力増幅部の動作をバイアス電圧によって制御する、該モジュール基板上に配置したバイアス制御部と、該バイアス制御部から該高周波電力増幅部にバイアス電圧を供給するためのバイアス供給線路とを具備し、
該バイアス供給線路は、接地に対してキャパシタンス成分を持つ少なくとも１個のボンディングパッドと、該ボンディングパッドを仲介して形成したボンディングワイヤとによって構成したことを特徴とする高周波増幅モジュール。
【請求項２】
上記高周波電力増幅部は、半導体素子基板に形成した半導体集積回路として構成されており、上記バイアス供給線路は、該半導体素子基板上に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の高周波増幅モジュール。
【請求項３】
上記バイアス制御部は、半導体素子基板に形成した半導体集積回路として構成されており、上記バイアス供給線路は、該半導体素子基板上に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の高周波増幅モジュール。
【請求項４】
上記高周波電力増幅部及び上記バイアス制御部は、同一の半導体素子基板に形成した半導体集積回路として構成されており、上記バイアス供給線路は、該半導体素子基板上に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の高周波増幅モジュール。
【請求項５】
上記バイアス供給線路は、上記モジュール基板上に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の高周波増幅モジュール。
【請求項６】
上記モジュール基板上に更にサブ基板を有し、上記少なくとも１個のボンディングパッドの内の複数のボンディングパッドにおいて、該複数のボンディングパッドの一部が上記モジュール基板上に形成され、該複数のボンディングパッドの残りの一部が上記サブ基板上に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の高周波増幅モジュール。
【請求項７】
モジュール基板と、高周波信号を電力増幅する、該モジュール基板上に配置した高周波電力増幅部と、該高周波電力増幅部の動作をバイアス電圧によって制御する、該モジュール基板上に配置したバイアス制御部と、該バイアス制御部から該高周波電力増幅部にバイアス電圧を供給するためのバイアス供給線路とを具備し、
該バイアス供給線路は、該高周波電力増幅部から該バイアス制御部に漏洩する高周波信号に対して減衰を与える低域通過フィルタを成していることを特徴とする高周波増幅モジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話等の無線通信装置の送信部に使われる高周波電力増幅器に係り、特にバイアス制御回路を備えた高周波電力増幅モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
移動体通信システムにおける携帯電話等の無線通信装置で使用される高周波電力増幅器は、大きく分けて高周波電力を増幅する高周波電力増幅部と同増幅部に直流電圧を供給するバイアス制御部の２つに分けられる。そして、これらを１個のモジュール基板に搭載し、高周波電力増幅モジュールとして構成することが一般的に行なわれている。
【０００３】
バイアス制御部は、温度変化等の環境の変化に対し高周波電力増幅部が安定した高周波特性を維持するように同増幅部の動作電流、動作電圧等を制御する役割を担っており大変重要である。高周波電力増幅部の制御は、通常、同増幅部を構成する半導体素子の入力側のバイアス電圧を変えることによって行なわれる。
【０００４】
バイアス電圧は、バイアス制御部からバイアス供給線路を経て、高周波電力増幅部に供給される。このとき、バイアス供給線路を通ってバイアス制御部に高周波信号が漏洩すると、バイアス制御部は、その漏洩信号によって動作不安定になり、漏洩量が多いと誤動作を起こすに至る。
【０００５】
高周波信号によるそのような誤動作を抑えるため、バイアス供給線路に直列インダクタンスを挿入することが行なわれる。それによって、バイアス供給線路が高周波信号の周波数において高インピーダンスになり、バイアス制御部に到達する高周波信号が減衰する。従来、このインダクタンスに、チップ素子や、半導体素子中に形成したスパイラル構造が用いられてきた。
【０００６】
なお、モジュール基板上に形成した配線用のボンディングワイヤをインダクタンスとして用いる例がある。バイアス供給線路用ではないが、半導体増幅素子の配線の一部にこのようなボンディングワイヤによるインダクタンスを用いた例が特許文献１に開示されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平６−２２４６６０号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
バイアス供給線路に直列インダクタンスを挿入する高周波電力モジュールは、例えば図１０に示すように構成することができる。バイアス制御部１０４から２段増幅の高周波電力増幅部１０３へのバイアス供給が、インダクタ９０８，９０９によるバイアス供給線路を介して行なわれる。
【０００９】
ところで、携帯電話等の無線通信装置に用いる高周波電力増幅モジュールは、現在小型軽量化が急速に進んでいる。そのような状況の中で、インダクタ９０８，９０９に従来技術で説明したチップインダクタンス部品を使用する場合、小型化が進むモジュール基板上に比較的大きいインダクタンスチップ部品を載せる為に他の部品搭載の自由度が制限される等の問題がある。
【００１０】
また、インダクタ９０８，９０９に、半導体素子中に形成したスパイラル構造のインダクタを用いる場合は、インダクタンス値を一定量得ようとすると細いパターンで形成することになってインダクタンスの抵抗成分が増加するため、バイアスの電圧降下が発生し、更には半導体面積が大きくなってチップ価格が上昇する等の問題がある。
【００１１】
更に、インダクタ９０８，９０９にボンディングワイヤを利用する場合は、モジュール基板上で確保可能な長さに制限があるため、十分なインダクタンスの値が取れず、高周波信号の減衰が不十分とならざるを得ない。
【００１２】
本発明の目的は、モジュール基板面積を増大させることなく、バイアス制御部と高周波電力増幅部を結ぶバイアス供給線路において高周波信号に十分な減衰を与える高周波電力増幅モジュールを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記課題は、バイアス制御部と高周波電力増幅部を結ぶバイアス供給線路に、接地に対してキャパシタンス成分を持たせた少なくとも１個のボンディングパッドと、該ボンディングパッドを仲介して形成したボンディングワイヤとを用いることによって効果的に解決することが可能である。
【００１４】
このような手段を採用すれば、ボンディングパッドによるキャパシタンスとボンディングワイヤによるインダクタンスとで低域通過フィルタが形成されるので、高周波信号に十分な減衰を与えることができるからである。また、ボンディングパッドやボンディングワイヤは、モジュール基板上に自由に配置することができ、占有面積も小であるので、モジュール基板面積を増大させないで済む。なお、接地に対してキャパシタンス成分を持つボンディングパッドは、例えば、ボンディングパッドをモジュール基板上に形成し、更にモジュール基板のボンディングパッドとは反対側の面に接地導体を設けることによって実現することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る高周波電力増幅モジュールを図面に示した発明の実施の形態を参照して更に詳細に説明する。なお、図１，２，５〜７，９及び１０における同一の符号は、同一物又は類似物を表示するものとする。
【００１６】
図１に、モジュール基板に２段増幅の高周波電力増幅部を搭載した実施形態を示す。図１において、１１０はモジュール基板、１０３は、増幅を初段及び後段を経て行なう２段増幅の高周波電力増幅部、１０４は高周波電力増幅部１０３に直流バイアスを供給するバイアス制御部、１０８，１０９は、バイアス制御部１０４と高周波電力増幅部１０３を結ぶバイアス供給線路を示す。以上の各部をモジュール基板１１０に搭載して高周波電力増幅モジュールが構成される。なお、高周波電力増幅部１０３及びバイアス制御部１０４は、それぞれ半導体集積回路により構成される。
【００１７】
高周波信号は、高周波入力端子（ＲＦ  ＩＮ）１０１から入力され高周波電力増幅部１０３で増幅され高周波出力端子（ＲＦ  ＯＵＴ）１０２から出力される。バイアス制御部１０４用直流電圧は、直流入力端子（Ｖｂｉａｓ）１０７から入力される。同直流電圧は、バイアス制御部１０４で２段増幅の初段バイアス、後段バイアスに変換され、各々バイアス供給線路１０９，１０８を通って高周波電力増幅部１０３の初段及び後段に供給される。
【００１８】
バイアス供給線路１０８，１０９は、接地に対してキャパシタ成分を持つボンディングパッド１０６を仲介して形成したボンディングワイヤ１０５からなり、ボンディングワイヤ１０５がインダクタンスを呈する。ボンディングワイヤ１０５がボンディングパッド１０６をたどることによって丁度縫い目のような形状が形成されるので、以下では、バイアス供給線路を改めて「ステッチ（ｓｔｉｔｃｈ：縫い目）構造インダクタンス」と称することとする。
【００１９】
このステッチ構造インダクタンス１０８、１０９の詳細を図２に示す。ボンディングワイヤ１０５と接地に対してキャパシタ成分を持つボンディングパッド１０６を誘電体基板５０３上に一組以上直列接続することでステッチ構造インダクタンスが構成される。誘電体基板５０３のボンディングパッド１０６とは反対側の面に接地導体５０５が設けられる。
【００２０】
図３にこのステッチ構造インダクタンスの等価回路を示す。ここでボンディングワイヤ１０５はインダクタンス６０１で表され、接地導体５０５とボンディングパッド１０６間で形成される容量がキャパシタンス６０６で表される。また、接地導体５０５が接地６０５で表される。
【００２１】
図３の等価回路は、直列接続のインダクタンスの接続点と接地の間にキャパシタンスを接続した低域通過フィルタを構成している。従って、ステッチ構造インダクタンスを通過する高周波信号に対して十分な減衰を与えることができる。このことは、ステッチ構造インダクタンスが等価的に、同じ減衰を与える単体のインダクタ、即ちインダクタンス値が大きい、高インピーダンスのインダクタになったと言い換えることができる。
【００２２】
図２及び図３で説明した回路では、図１の高周波電力増幅器部１０３とステッチ構造インダクタンス１０８、１０９との接続部分、及びバイアス制御部１０４とステッチ構造インダクタンス１０８、１０９との接続部分がボンディングワイヤ１０５となっているが、図４に別の構造のステッチ構造インダクタンスの等価回路を示す。ここでは、両端がパッド部分とグランド部分１００５で構成されるキャパシタンス１００７を有した構造となっている。構造の中間は、インダクタンス１００１とキャパシタンス１００６で構成される。
【００２３】
図２及び図３に示したステッチ構造インダクタンスは、図１に示した構成の他に、図５〜図７に示すように構成することが可能である。
【００２４】
図５は、高周波電力増幅部１０３の後段にのみステッチ構造インダクタンス１０８を用いた例である。初段は信号のレベルが低いので、初段から漏洩する高周波信号が問題にならない場合があり、図５の構成はそのような場合に適用される。
【００２５】
図６は、ステッチ構造インダクタンス１０８を半導体集積回路による高周波電力増幅部１０３の半導体基板上に形成した例である。この場合は、ステッチ構造インダクタンス１０８のキャパシタンスは、半導体基板に形成した絶縁層を挟んで形成される。なお、ステッチ構造インダクタンス１０８のパッド１０６は、上記とは別に半導体基板上とモジュール基板１１０上とに分けて設けても良い。
【００２６】
図７は、ステッチ構造インダクタンス１０８を半導体集積回路によるバイアス制御部１０４の半導体基板上に形成した例である。半導体基板には、バイアス制御回路本体４０４が搭載される。
【００２７】
また、図示していないが、高周波電力増幅部とバイアス制御部を同一の半導体基板に形成した半導体集積回路として構成する場合は、ステッチ構造インダクタンスは同半導体基板上に形成される。
【００２８】
なお、ステッチ構造を実現するために、全てステッチ構造が同一基板内で構成されるのでなく、図８に示すように、ステッチ構造を持つ第１の誘電体基板（サブ基板）７０３から第２の誘電体基板基板７０２への相互の接続とすることも可能である。第１の誘電体基板７０３にボンディングパッド７０４及び接地導体７０７が形成され、第２の誘電体基板７０２にボンディングパッド７０５及び接地導体７０６が形成され、各ボンディングパッド間にボンディングワイヤ７０１が接続される。
【００２９】
また、バイアス制御部１０４は、具体的には図９に示すように、直流入力端子１０７から入力される直流電圧をトランジスタ素子を用いてバイアス電圧に変換する回路で構成される。なお、本発明はこのような回路に限定することなく、直流電流を出力するバイアス制御回路等どのような回路形式であっても有効である。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、バイアス制御部と高周波電力増幅部を結ぶバイアス供給線路が等価的に低域通過フィルタを形成するので、バイアス制御部への高周波信号の漏洩が抑えられ、従って、バイアス制御部の安定動作が得られる。それにより、高周波電力増幅部の高周波特性を良好に保つことができる。また、キャパシタンスを持つボンディングパッドを仲介して形成する併用したボンディングワイヤの採用により、インダクタンスチップ部品やスパイラルインダクタを用いた場合、或いは、ボンディングワイヤ単体で構成した場合のような実装面積の増加が回避されるので、小型軽量で低コストの高周波電力モジュールを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る高周波電力増幅モジュールの発明の実施の形態を説明するためのブロック図。
【図２】本発明の高周波電力増幅モジュールに使用するステッチ構造インダクタンスを説明するための図。
【図３】図５のステッチ構造インダクタンスの等価回路を説明するための回路図。
【図４】別の構成のステッチ構造インダクタンスを説明するための回路図。
【図５】本発明の高周波電力増幅モジュール回路の他の実施例を示すブロック図である。
【図６】本発明の高周波電力増幅モジュールの別の発明の実施の形態を説明するためのブロック図。
【図７】本発明の高周波電力増幅モジュールの更に別の発明の実施の形態を説明するためのブロック図。
【図８】本発明の高周波電力増幅モジュールに使用する別の構成のステッチ構造インダクタンスを説明するための図。
【図９】本発明の高周波電力増幅モジュールに使用するバイアス制御部の例を説明するためのブロック図。
【図１０】バイアス供給線路をインダクタ単体で構成した高周波電力増幅モジュールの例を説明するためのブロック図。
【符号の説明】
１０１…高周波入力端子、１０２…高周波出力端子、１１０…モジュール基板、１０３…高周波電力増幅部、１０４…バイアス制御部、１０８，１０９…ステッチ構造インダクタンス、１０７…直流入力端子、１０５…ボンディングワイヤ、１０６…ボンディングパッド、５０３…誘電体基板、５０５…接地導体、６０１…インダクタンス、６０６…キャパシタンス。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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