(57)【要約】【課題】はんだ付け個所が削減でき、微小部品の取り扱いが回避でき、しかもコンデンサの容量値や抵抗値等の電気的特性を個別に測定できる電力増幅モジュール用基板を提供する。【解決手段】少なくとも１つのハイブリッド層と、導体層と、キャビティ８２とを含む。ハイブリッド層は、有機樹脂材料と、誘電体粉末とを含む混合材料でなる。前記導体層は、前記ハイブリッド層によって支持され、電気回路を構成する。キャビティ８２は、基板面に開口している。【選択図】  図１７
2004282087.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのハイブリッド層と、導体層と、キャビティとを含む電力増幅モジュール用基板であって、
前記ハイブリッド層は、有機樹脂材料と、誘電体粉末とを含む混合材料でなり、
前記導体層は、前記ハイブリッド層によって支持され、電気回路を構成し、
前記キャビティは、基板面に開口している
電力増幅モジュール用基板。
【請求項２】
請求項１に記載された電力増幅モジュール用基板であって、複数の電力増幅モジュール要素を配列した集合体である電力増幅モジュール用基板。
【請求項３】
請求項１または２に記載された電力増幅モジュール用基板であって、前記ハイブリッド層は、比誘電率が７〜１４の範囲にあり、誘電正接が０．０１〜０．００２の範囲にある電力増幅モジュール用基板。
【請求項４】
請求項３に記載された電力増幅モジュール用基板であって、前記有機樹脂材料の含有量は４０〜６０ｖｏｌ％の範囲である電力増幅モジュール用基板。
【請求項５】
請求項４に記載された電力増幅モジュール用基板であって、前記有機樹脂材料は、ポリビニルベンジルエーテル化合物を含む電力増幅モジュール用基板。
【請求項６】
請求項４に記載された電力増幅モジュール用基板であって、前記有機樹脂材料は、エポキシ樹脂を含む電力増幅モジュール用基板。
【請求項７】
請求項５または６に記載された電力増幅モジュール用基板であって、前記誘電体粉末は、セラミック粉末であり、前記有機樹脂材料の含有率をａ（ｖｏｌ％）とし、セラミックス粉末含有率をｂ（ｖｏｌ％）としたとき、ａ＋ｂ＝１００（ｖｏｌ％）として、
４０（ｖｏｌ％）≦ｂ≦６０（ｖｏｌ％）
を満たす電力増幅モジュール用基板。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れかに記載された電力増幅モジュール用基板であって、ガラスクロス材を含む電力増幅モジュール用基板。
【請求項９】
請求項１乃至８の何れかに記載された電力増幅モジュール用基板であって、難燃材を含む電力増幅モジュール用基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ波帯を利用した通信機器等において、主に、送信回路部に用いられる電力増幅モジュール用基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話などのデジタル移動体通信機器の普及によりマイクロ波帯の送信部に用いられる電力増幅モジュールへの需要が高まっている。電力増幅モジュールは移動体通信機器の１部品であり、近年、通信機器、特に携帯電話の形状の小型化、高機能化と共に、低電圧動作化、高効率化及び軽量化の要望が強くなっている。
【０００３】
デジタル移動体通信機器では、アンテナで受信された信号は、ローノイズアンプ部へ伝達され、ローノイズアンプ部からミキサ部へ供給されて、変調され、更にＩＦ部を経てベースバンド部へ送られる。また、ベースバンド部で生成された送信信号は、ミキサ部で変調され、電力増幅部回路へ伝えれ、電力増幅部回路にて増幅された信号が、デュプレクサ（Duplexer）を経て送信用アンテナヘ伝えられる。電力増幅部回路では、ミキサ部から供給された信号を、必要な電力レベルまで増幅する。電力増幅部回路から出力された信号は、非可逆回路部へ供給される。
【０００４】
非可逆回路部は、アイソレータとして動作するものであって、電力増幅部回路から供給された信号を、送信用アンテナ側へ伝達するが、送信用アンテナ側から電力増幅部回路ヘ戻る信号をカットする。この非可逆回路部の働きにより、出力側負荷インピーダンスの変化等に起因する電力の反射、それによる信号品質劣化（ノイズレベルの増加）、効率劣化、及び、電力増幅部回路内部の回路の破壊等が回避される。
【０００５】
非可逆回路部から出力された信号は、通常、電力検出部を通過させ、その電力レベルが検出される。そして、電力制御部から電力増幅部回路に、送信される電力が常に一定となるように、自動電力制御（APC、Auto Power Contro1）が加わる。このため、電力増幅部回路からの出力信号が、必要以上に増加したり、必要以下に減少したりすることなく、必要とされる電力レベルに常に制御される。電力検出部を通過した信号は、ローパスフィルタにより、高次高調波成分が除去され、デュプレクサ（Duplexer）へ伝えられ、更に送信アンテナに伝達される。
【０００６】
電力増幅部回路及び非可逆回路部は、同一の基板上に実装され、電力増幅モジュールを構成する。電力増幅モジュールを構成する基板の材料としては、一般に、基板上に形成されるストリップラインの波長短縮効果による形状小型化と、マイクロ波の伝送損失低減化のため、高誘電率系、低誘電正接の材料が用いられる。具体的には、ＢａＯ−ＴｉＯ2−Ｎｄ2Ｏ3系セラミック粉末を用いられている。基板は、このセラミック粉末を用いた複数層、例えば６層を積層した構成となっている。
【０００７】
電力増幅モジュールに含まれる電力増幅部回路の入出力インピーダンス整合回路及び直流バイアス回路に必要な受動素子は、この基板内に形成される。電力増幅部回路は、通常、前段半導体素子、後段半導体素子、及び段間インピーダンス整合回路を含み、これらを１パッケージ化したＭＭＩＣ（Microwave MonolithicIC）の形態をとる。
【０００８】
非可逆回路部も、入力インピーダンス整合回路、出力インピーダンス整合回路、及び、５０Ωの終端抵抗とともに、１パッケージ化したものが用いられている。非可逆回路部は、例えばＹＩＧ（イットリウム／鉄／ガーネット）から構成されるフェリ磁性体と、フェリ磁性体によって支持されている３つの中心導体と、フェリ磁性体に直流磁界を印加するマグネットと、インピーダンス整合回路を形成するための誘電体基板と、上シールドケースと、下シールドケースと、端子基板とから構成される。
【０００９】
非可逆回路部は、例えば、特開平１０−３２７００３号公報等に開示されているように、３つの中心導体のそれぞれの端子に個別に接地容量を接続し、３つの中心導体のそれぞれと、個別に接続された接地容量とにより、３つの共振回路を構成させてある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
携帯電話等、移動体通信機器の小型化が進むにつれ、その構成部品の１つである電力増幅モジュールの形状の小型化、及び、薄型化も当然に要求される。小型化及び薄型化の要請に対して、基板の多層化、基板材料として高誘電率系及び低誘電正接の材料の利用、ＭＭＩＣの利用等の工夫が図られている。更に、基板にキャビティを設けて、キャビティ内にＭＭＩＣや非可逆回路部を配置し、薄型化を図る等の手段も採られている。
【００１１】
しかし、従来の電力増幅モジュールでは、非可逆回路部の３つの中心導体のそれぞれの端子に個別に接続される３つのキャパシタ（接地容量）を備える必要がある。これらの３つのキャパシタは、基板を利用して構成されるが、薄型化を目的として、基板にキャビティを形成した場合、３つのキャパシタを形成するための平面積が減少する。この平面積減少を補うためには、基板の平面積を増やす他はない。即ち、非可逆回路部の３つの中心導体のそれぞれの端子に、キャパシタ（接地容量）を個別に接続する従来構造では、薄型化のためにキャビティを設けたことが、平面積縮小による小型化を妨げる結果となっていた。
【００１２】
本発明の課題は、小型、かつ、薄型の電力増幅モジュールの製造に適した電力増幅モジュール用基板を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述した課題を解決するため、本発明に係る電力増幅モジュールは、電力増幅部と、非可逆回路部とを含む。前記電力増幅部は、入力された信号を増幅して出力する。
【００１４】
前記非可逆回路部は、フェリ磁性体と３つの中心導体とを組み合わせた組立体を含み、前記電力増幅部の後段に備えられる。前記３つの中心導体は、１つのキャパシタを共有する。
【００１５】
上述したように、本発明に係る電力増幅モジュールにおいて、非可逆回路部は、フェリ磁性体と３つの中心導体とを組み合わせた組立体を含んでいるから、３つの中心導体の内の２つを入出力用として用い、残りの１つに、終端抵抗を接続し、フェリ磁性体に直流磁界を印加させることにより、アイソレータとして動作させることができる。
【００１６】
非可逆回路部は、入力信号を増幅して出力する電力増幅部の後段に備えられているから、電力増幅部から供給された信号を、非可逆回路部を通して、送信用アンテナ側へ伝達するとともに、送信用アンテナ側から電力増幅部ヘ戻る信号を、非可逆回路部によってカットすることができる。この非可逆回路部の働きにより、出力側負荷インピーダンスの変化等に起因する電力の反射、それによる信号品質劣化、効率劣化、及び、電力増幅部内部の回路の破壊等が回避される。
【００１７】
更に、非可逆回路部において、３つの中心導体は、１つのキャパシタを共有するから、従来、３つ必要であったキャパシタが１個で済む。このため、小型化が可能になる。薄型化のために、基板にＭＭＩＣまたは非可逆回路部を配置するキャビティを設けた場合も、キャパシタの一個分の平面積を考慮するだけでよい。このため、薄型化と、小型化とを同時に達成できる。
【００１８】
好ましくは、基板は、少なくとも１つの誘電体層を含んでおり、キャパシタは誘電体層の１つを容量層とする。この構成は、小型化に適している。
【００１９】
更に好ましくは、前記基板は、キャビティを含んでおり、前記非可逆回路部を構成するフェリ磁性体と３つの中心導体とを組み合わせた組立体が、前記キャビティ内に配置されている。この構成によれば、薄型化を達成することが可能になる。
【００２０】
更に好ましくは、キャビティの下側に誘電体層を配置する。前記キャパシタは、前記キャビティの下側に位置する前記誘電体層を容量層とする。この構成によれば、従来は、使用されていなかったキャビティ下側の層を、非可逆回路部のキャパシタのための容量層として利用し、平面形状の小型化を達成することができる。
【００２１】
本発明に係る電力増幅モジュールに含まれる基板は、好ましくは、有機樹脂材料と、セラミック粉末との混合材料でなるハイブリッド層を含む。電力増幅部及び非可逆回路部は基板に搭載される。このような基板は、セラミック基板と比較して、曲げ強度が大きく、破損、割れ等を生じにくい。
【００２２】
また、セラミック粉末を含むから、誘電率の高い誘電体セラミック粉末を選択し、有機樹脂基板に比較して、優れた電気的特性を確保することができる。
【発明の効果】
【００２３】
以上述べたように、本発明によれば、小型、かつ、薄型の電力増幅モジュール、及び、この電力増幅モジュールを得るのに適した基板を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
図１はデジタル移動体通信機器（Ｗ−ＣＤＭＡ対応）における高周波回路部の構成を示すブロック図である。受信アンテナＡＮＴ２で受信された信号は、ローノイズアンプ部ＡＭＰへ伝達され、ミキサ部ＭＩＸＲで変調され、更にＩＦ部を経由してベースバンド部ＢＳＢへ送られる。
【００２５】
また、ベースバンド部ＢＳＢで生成された送信信号は、ミキサ部ＭＩＸＴで変調される。ミキサ部ＭＩＸＴによる変調は、フェーズロックループＰＬＬからミキサ部ＭＩＸＴに供給される信号に基づいて行われる。送信信号は、ミキサ部ＭＩＸＴで変調された後、電力増幅部回路部ＰＷＡへ供給される。電力増幅部回路部ＰＷＡは、送信用アンテナＡＮＴ１から出力される送信信号を、受信者に届く電力になるまで増幅する役割を担う。電力増幅部回路部ＰＷＡにて増幅された信号は、デュプレクサＤＵＰを経て送信用アンテナＡＮＴ１へ伝えられ、送信用アンテナＡＮＴ１から空中に放射される。
【００２６】
図２は電力増幅部回路部ＰＷＡの詳細を示すブロック図である。図示された電力増幅部回路部ＰＷＡは、バンドパスフィルタ１、電力増幅モジュール２、電力検出部３及びローパスフィルタ４を含んでいる。ミキサ部ＭＩＸＴから電力増幅部回路部ＰＷＡへ供給された変調信号は、バンドパスフィルタ１により、必要な周波数成分のみが抽出され、電力増幅部２１へ伝えられる。バンドパスフィルタ１を通過した信号は、電力増幅モジュール２に供給される。
【００２７】
電力増幅モジュール２は、電力増幅部２１と、非可逆回路部２２と、出力インピーダンス整合回路２３とを含む。電力増幅モジュール２では、バンドパスフィルタ１を通過した信号を、電力増幅部２１により増幅する。電力増幅部２１から出力された信号は、非可逆回路部２２へ供給される。
【００２８】
非可逆回路部２２は、アイソレータを構成し、電力増幅部２１から供給された信号を送信用アンテナＡＮＴ１側へは伝達するが、送信用アンテナＡＮＴ１側から電力増幅部２１へ戻る信号をカットする。非可逆回路部２２がないと、動作環境等に起因して出力側負荷インピーダンスが変化した場合、電力増幅部２１で増幅された電力が反射され、電力増幅部２１へ戻り、電力増幅部２１から出力される信号の品質劣化（ノイズレベルの増加）、効率劣化、電力増幅部２１の内部回路の破壊等を招く。非可逆回路部２２は、このような反射による不具合を防止するために備えられている。
【００２９】
非可逆回路部２２から出力された信号は、出力インピーダンス整合回路２３を経て、電力検出部３に供給される。そして、電力検出部３を通過するとき、信号の電力レペルが検出される。電力検出信号は、電力制御部５に供給される。電力制御部５は電力検出部３から供給される電力検出信号に基づき、電力増幅部２１にＡＰＣ制御を加え、出力電力を一定化する。
【００３０】
電力検出部３を通過した信号は、ローパスフィルタ４により、高次高調波成分が除去され、デュプレクサＤＵＰへ伝えられ、更に、送信用アンテナＡＮＴ１に伝達される。そして、送信用アンテナＡＮＴ１から、空中へ信号が放射される。
【００３１】
図１、図２に示す例は、Ｗ−ＣＤＭＡ対応のものであり、電力増幅部２１に要求される主な特性は以下のとおりである。
周波数（ｆｉｎ）＝１９２０〜１９８０ＭＨｚ
出力電力（Ｐｏｕｔ）＝２７ｄＢｍ
電力付加効率（ＰＡＥ）＝４０％以上
隣接チャンネル漏洩電力比（ＡＣＰＲ）
ＡＣＰＲ１＝−３８ｄＢｃ以下（ａｔ ５ＭＨｚ）
ＡＣＰＲ２＝−４８ｄ８ｃ以下（ａｔ １０ＭＨｚ）
隣接チャンネル漏洩電力比（ＡＣＰＲ）とは、送信信号の中心周波数から５．０ＭＨｚ、または、１０．０ＭＨｚ離れた周波数におけるノイズレベルを、中心周波数の電力レベルに対する相対比で表した値である。電力付加効率（ＰＡＥ）とは、出力電力と消費電力との割合をパーセントで表示したもので、高いほど好ましい。
【００３２】
電力増幅部２１は、その出力負荷インピーダンスＺＩｏが５０Ωの場合に、上記特性が得られるように設計される。実際には、５０Ωの状態が定常的に持続することはなく、アンテナの角度や、温度条件などにより３０〜７０Ω程度は充分に変化しえる。
【００３３】
非可逆回路部２２がない場合、前記インピーダンスの変化により、反射電力が直接、電力増幅部２１の出力に供給されることとなるので、本来出力される電力増幅部２１の電力が上記特性を満たしていても、負荷側（アンテナ側）へ伝達される信号の品質は劣化する。
【００３４】
非可逆回路部２２の機能に関して、電力増幅部２１の出力負荷インピーダンスＺＩｏ＝５０Ωの場合と、Ｚｌｏ＝３０Ωの場合において、下記動作条件におけるＰＡＥ値及びＡＣＰＲ値を示す。
【００３５】
動作条件
ｆｉｎ＝１９５０ＭＨｚ
Ｐｏｕｔ＝２７ｄＢｍ
Ａ．非可逆回路部２２がない場合
出力負荷インピーダンスＺＩｏ＝５０Ωの場合
ＰＡＥ＝４０％
ＡＣＰＲ１＝−４５ｄＢｃ
ＡＣＰＲ２＝−５５ｄＢｃ
出力負荷インピーダンスＺｌｏ＝３０Ωの場合
ＰＡＥ＝２９％
ＡＣＰＲ１＝−３１ｄＢｃ
ＡＣＰＲ２＝−４０ｄＢｃ
【００３６】
Ｂ．非可逆回路部２２がある場合
出力負荷インピーダンスＺＩｏ＝５０Ωの場合
ＰＡＥ＝４０％
ＡＣＰＲ１＝−４５ｄＢ
ＡＣＰＲ２＝−５５ｄＢｃ
出力負荷インピーダンスＺＩｏ＝３０Ωの場合
ＰＡＥ＝４０％
ＡＣＰＲ１＝−４５ｄＢｃ
ＡＣＰＲ２＝−５５ｄＢ
上記特性例に示すように、非可逆回路部２２がない場合は、出力負荷インピーダンスＺＩｏの変化により、特性の劣化が顕著に見られる。これに対し、非可逆回路部２２を接続した場合、非可逆回路部２２の出力側のインピーダンスは変化するが、反射してくる電力は、すべて非可逆回路部２２により吸収される。非可逆回路部２２の入力インピーダンスは、通常、４５〜５５Ωのインピーダンスに整合されているため、電力増幅部２１からの出力信号は、負荷側からの反射電力により、乱されることがない。
【００３７】
図３は電力増幅モジュール２のブロック図を示している。図示実施例において、電力増幅部２１は、入力インピーダンス整合回路２１１、前段の電力増幅用半導体素子２１２、後段の電力増幅用半導体素子２１４、インピーダンス整合回路２１５及び直流バイアス回路２１６を含んでいる。
【００３８】
電力増幅用半導体素子２１２、２１４は例えばＨＢＴ（ヘテロジャンクション・バイポーラ・トランジスタ）やＦＥＴ（電界効果型トランジスタ）から構成される。
【００３９】
直流バイアス回路２１６は、Ｖｄ端子に供給される直流電圧Ｖｄ、及び、Ｖｇ端子に供給される信号Ｖｇに基づき、電力増幅用半導体素子２１２に直流バイアスを印加する。
【００４０】
バンドパスフィルタ１（ 図２参照）に接続されたＰｉｎ端子から、入力インピーダンス整合回路２１１を経て、電力増幅用半導体素子２１２に供給された信号は、半導体素子２１２によって電力増幅される。半導体素子２１２によって電力増幅された信号は、電力増幅用半導体素子２１４に供給され、電力増幅作用を受ける。
【００４１】
電力増幅用半導体素子２１４によって電力増幅を受けた信号は、インピーダンス整合回路２１５を経て、非可逆回路部２２に供給される。インピーダンス整合回路２１５は、ＭＭＩＣ２０の出力インピーダンスを非可逆回路部２２の入力インピーダンス（１０〜３０Ω）に変換する。
【００４２】
非可逆回路部２２と電力増幅部２１との間のインピーダンス整合は、電力増幅部２１に備えられたインピーダンス整合回路２１５によって行われる。このため、電力増幅部回路の出力インピーダンス整合回路と、非可逆回路部の入力インピーダンス整合回路の２つのインピーダンス整合回路を備える場合よりも、電力増幅部回路と非可逆回路部との間に備えられるべきインピーダンス整合回路数が半減し、より一層の小型化が達成できるようになる。
【００４３】
図３に示された電力増幅モジュールにおいて、電力増幅用半導体素子２１２及び電力増幅用半導体素子２１４は、１パッケージ化されたＭＭＩＣ（MicrowaveMonolithic IC）２０を構成する。ＭＭＩＣ２０の出力インピーダンスは、インピーダンス整合回路２１５及び非可逆回路部２２によって、負荷インピーダンスである５０Ωに変換される。
【００４４】
入力インピーダンス整合回路２１１は、Ｐｉｎ端子からバンドパスフィルタ１（図２参照）の側を見たときのインピーダンス５０Ωを、ＭＭＩＣ２０の入力インピーダンスに整合させるもので、インダクタＬ１及びキャパシタＣ１、Ｃ２を含むＬＣ回路より構成される。Ｐｉｎ端子に供給された信号は、理想的には、無反射にてＭＭＩＣ２０に入力される。
【００４５】
ＭＭＩＣ２０に入力された信号は、ＭＭＩＣ２０を構成する電力増幅用半導体素子２１２及び電力増幅用半導体素子２１４により、所望の電力まで増幅される。
【００４６】
ＭＭＩＣ２０の出力側に備えられたインピーダンス整合回路２１５は、インダクタＬ２及びキャパシタＣ３のＬ型回路と、キャパシタＣ４、インダクタＬ３及びキャパシタＣ５のπ型回路と、直流阻止用キャパシタＣ６とを含んでいる。
【００４７】
図４は非可逆回路部２２の回路図を示す。非可逆回路部２２はフェリ磁性体（ＹＩＧ）と１２０度の角度で交差する３つの中心導体Ｌｓ１〜Ｌｓ３と、マグネットとを有する。マグネットにより、フェリ磁性体に直流磁界Ｈｄｃを印加する。電力増幅部２１から、端子Ｔ１に供給された信号は、端子Ｔ２にのみ伝送される。出力端子Ｔ２に戻る反射電力等は、端子Ｔ３にのみ伝送される。端子Ｔ３には、５０Ωの終端抵抗Ｒ１が接続されており、反射電力はこの抵抗Ｒ１によって吸収される。
【００４８】
非可逆回路部２２としては、種々のタイプのものを用いることができる。その一例を図５に示す。図５に図示された非可逆回路素子は、フェリ磁性体ＹＩＧと中心導体Ｌｓ１〜Ｌｓ３とを組み合わせた組立体６５、及び、マグネット６６を含んでいる。
【００４９】
本発明において、非可逆回路部２２は、約１２０度の角度で交差する３つの中心導体Ｌｓ１〜Ｌｓ３が、１つのキャパシタＣｐ４を共有する。この点は、端子Ｔ１〜Ｔ３のそれぞれと、接地との間に、それぞれキャパシタを有する従来の非可逆回路部との対比において、際立った構成上の特徴点である。
【００５０】
上述したように、本発明によれば、従来、３つ必要であったキャパシタが、１個のキャパシタＣｐ４で済む。このため、小型化が可能になる。
【００５１】
非可逆回路部２２から出力された信号は、その磁気結合により、端子Ｔ３にも伝達されるが、端子Ｔ３には５０Ωの終端抵抗Ｒ１が接続されているため、反射することなく、終端抵抗Ｒ１で消費される。このため、非可逆回路部２２の出力側からその入力側へ信号が伝達することはなく、非可逆回路部２２の入力から非可逆回路部２２の出力の方向にしか信号は伝達しない。
【００５２】
直流バイアス回路２１６は、電力増幅用半導体素子２１２、２１４を動作させるための直流バイアスを印加し、かつ、増幅電力を外部に漏洩させるのを防ぐ役割をもつ。従って、直流バイアス回路２１６に含まれるインダクタＬ５、Ｌ６には、電力増幅用半導体素子２１２、２１４で増幅された信号をＶｄ端子へ漏洩させないよう、理想的にはインピーダンスを無限大にすることが求められる。このため、インダクタＬ５、Ｌ６は、波長λに関して、（λ／４）長パターン、または、（λ／４）長パターンに相当するインピーダンスを持つインダクタ素子により構成される。
【００５３】
図６は本発明に係る電力増幅モジュールの層構成の一例を示す部分断面図である。図示された電力増幅モジュールは、基板７と、ＭＭＩＣ２０と、非可逆回路部２２とを含んでいる。ＭＭＩＣ２０は、既に述べたように、電力増幅用半導体素子２１２、段間インピーダンス整合回路２１３及び電力増幅用半導体素子２１４を含んでいる（図２、３参照）。
【００５４】
基板７は、第１の層７１〜第７の層７の７つの層を積層した構造となっている。第１の層７１〜第４の層７４には、キャビティ８２が設けてあって、キャビティ８２の内部に非可逆回路部２２の一部である組立体６５が配置されている。この組立体６５は、図５に図示したように、フェリ磁性体（ＹＩＧ）と、３つの中心導体Ｌｓ１〜Ｌｓ３とを組み合わせたものである。図示はされていないが、ＭＭＩＣ２０もキャビティ内に挿入することができる。
【００５５】
図７〜 図１４は第１の層７１〜第７の層７７のパターンを示す図である。図７は、基板１の最上層を構成する第１の層７１を表面からみた平面図である。第１の層７１には、キャビティ８２が形成してあって、キャビティ８２の内部に非可逆回路部２２の組立体６５が配置されている。キャビティ８２を取り囲む第１の層７１の表面には、入力インピーダンス整合回路２１１のインダクタＬ１を構成する導体パターン、及び、キャパシタＣ２が備えられている。また、直流バイアス回路２１６のキャパシタＣ７〜Ｃ９、インピーダンス回路２１５のキャパシタＣ３、Ｃ４を構成する導体パターン、及び、インダクタＬ２、Ｌ３を構成する導体パターン、並びに、非可逆回路部２２の端子Ｔ３に接続される終端抵抗Ｒ１が備えられている。
【００５６】
図８は第１の層７１と隣接する第２の層７２の表面を示す平面図である。第２の層７２には、非可逆回路部２２の組立体６５を配置するキャビティ８２が形成されている。キャビティ８２の周辺にはグランドパターンＧＮＤ１が形成されている。
【００５７】
図９は第２の層７２と隣接する第３の層７３の表面を示す平面図である。第３の層７３には、非可逆回路部２２の組立体６５を配置するキャビティ８２が形成されている。キャビティ８２の周辺には、入力インピーダンス整合回路２１１のキャパシタＣ１を構成する導体パターンと、インピーダンス回路２１５のキャパシタＣ５を構成する導体パターンが形成されている。これらの導体パターンＣ１、Ｃ５と、第２の層７２に形成されたグランドパターンＧＮＤ１とにより、第２の層７２を容量層とするキャパシタＣ１、Ｃ５が得られる。
【００５８】
図１０は第３の層７３と隣接する第４の層７４の表面を示す平面図である。第４の層７４には、非可逆回路部２２の組立体６５を配置するキャビティ８２が形成されている。キャビティ８２の周辺にはグランドパターンＧＮＤ２が形成されている。第２の層７２に形成されたグランパターンＧＮＤ２と、第３の層７３に形成された導体パターンＣ１、Ｃ５により、追加的なキャパシタＣ１、Ｃ５が得られる。
【００５９】
図１１は第４の層７４と隣接する第５の層７５の表面を示す平面図である。第５の層７５には、直流バイアス回路２１６のインダクタＬ５及びＬ６を構成するストリップラインが形成されている。インダクタＬ５、Ｌ６の他端は互いに接続され、Ｖｄ端子（図７参照）に導かれる。第５の層７５の表面には、更に、非可逆回路部２２の３つの中心導体Ｌｓ１〜Ｌｓ３によって共有されるキャパシタＣp４を構成する導体パターンＣｐ４１が形成されている。導体パターンＣｐ４１は、キャビティ８２の真下に設けられている。従って、キャビティ８２の内部に非可逆回路部２２の組立体６５を挿入した場合、組立体６５に含まれるフェリ磁性体の表面が導体パターンＣｐ４１に接触する。
【００６０】
図１２は第５の層７５と隣接する第６の層７６の表面を示す平面図である。第６の層７６の表面には、第５の層７５の表面に形成された導体パターンＣｐ４１と対向するグランドパターンＧＮＤ３が形成されている。従って、第５の層７５を誘電体層として、導体パターンＣｐ４１とグランドパターンＧＮＤ３との重なり面積によるキャパシタＣｐ４が取得される。
【００６１】
図１３は第６の層７６と隣接する第７の層７７の表面を示す平面図である。第７の層７７の表面には、導体パターンＣｐ４２が形成されている。従って、第６の層７６を誘電体層として、導体パターンＣｐ４１とグランドパターンＧＮＤ３との重なり面積によるキャパシタＣｐ４が取得される。
【００６２】
図１４は第７の層７７の裏面図である。第７の層７７の裏面には、導体パターンＣｐ４２と対向するグランドパターンＧＮＤ４が形成されている。従って、第７の層７７を誘電体層として、導体パターンＣｐ４２とグランドパターンＧＮＤ４との重なり面積によるキャパシタＣｐ４が取得される。
【００６３】
基板７を構成する第１の層７１〜第７の層７７において、キャパシタを形成する層、マイクロストリップラインまたはストリップラインを形成する層では、高誘電率系、低誘電正接の材料を用いる。このような材料を用いることにより、波長短縮効果による形状小型化、マイクロ波伝送損失低減化に供することができる。また、インダクタ形成層では、低誘電率、低誘電正接の材料を用いる。これにより、インダクタ形成層の薄型化が可能になる。
【００６４】
第１の層７１〜第７の層７７は、好ましくは、有機樹脂材料と、誘電体粉末とを含有する混合材料よりなるハイブリッド層とする。ハイブリッド層の比誘電率及び誘電正接は、有機樹脂材料の選択、誘電体粉末材料の選択、及び、両者の混合比の選択等によって調整できるから、第１の層７１〜第７の層７７に要求される比誘電率及び誘電正接を、容易に実現できる。
【００６５】
ハイブリッド層を構成するのに用いられる誘電体粉末は、比誘電率が５〜１０００の範囲にあり、誘電正接が０．００００２〜０．０１の範囲にあるセラミック材料から選択することができる。具体例としては、チタン−バリウム−ネオジウム系セラミックス、チタン−バリウム−スズ系セラミックス等を挙げることができる。
【００６６】
有機樹脂材料は、成形性、加工性、積層接着性、及び電気特性に優れた材料の中から、適宜選択して用いることができる。有機樹脂材料の含有量は４０〜６０ｖｏｌ％の範囲であることが好ましい。有機樹脂材料の具体例としては、熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂等を挙げることができる。更に具体的には、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、低誘電率エポキシ樹脂、ポリブタジエン樹脂、ＢＴレジン等を挙げることができる。これらの樹脂は、単独で用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよい。２種以上を混合して用いる場合、混合比は任意である。
【００６７】
有機樹脂材料の好ましい一例は、エポキシ樹脂またはポリビニルベンジルエーテル化合物である。図７〜図１４に示した第１の層７１〜第７の層７７の積層構造において、第１の層７１〜第３の層７３、第５の層７５〜第７の層７７は、キャパシタ形成層であり、高誘電率、低誘電正接であることが好ましい。そこで、これらの層を構成する有機樹脂材料として、エポキシ樹脂またはポリビニルベンジルエーテル化合物を用いる。エポキシ樹脂またはポリビニルベンジルエーテル化合物としては、比誘電率が２．５〜３．５の範囲にあり、誘電正接が０．００２５〜０．００５の範囲にあるものを用いることが好ましい。
【００６８】
この場合、エポキシ樹脂またはポリビニルベンジルエーテル化合物の含有率をａ（ｖｏｌ％）とし、セラミック粉末の含有率をｂ（ｖｏｌ％）としたとき、ａ＋ｂ＝１００（ｖｏｌ％）として、
４０（ｖｏｌ％）≦ｂ≦６０（ｖｏｌ％）
を満たすように混合する。この混合材料によれば、比誘電率７〜１４、誘電正接０．０１〜０．００２を実現することができる。
【００６９】
また、基板７の機械的強度を増大させる手段として、有機樹脂材料と誘電体粉末とを含む混合物に、ガラスクロスを埋設してもよい。ガラスクロス材料は、ＳｉＯ2を主成分とするもので、基板７の骨格を形成する役割を担う。利用できるガラスクロスの組成例を下に示す。
【００７０】
＜ガラスクロスの組成例＞
ＳｉＯ2：５６ｖｏｌ％
ＭｇＢ2Ｏ3：１０ｖｏｌ％
Ａｌ2Ｏ3：１７ｖｏｌ％
ＣａＯ：１７ｖｏｌ％
更にガラスクロスの有無にかかわらず、難燃剤を添加してもよい。難燃剤の具体例としては、テトラプロモジフェノールＡ変形またはポリビニルベンジルエーテル化合物を挙げることができる。ガラスクロスを用いた基板材料の特性例を、以下に示す。
【００７１】
＜ガラスクロスを用いた基板材料の特性例＞
エポキシ樹脂またはポリビニルベンジルエーテル化合物の含有率をａ（ｖｏｌ％）とし、ＢａＯ−Ｔｉ０2−Ｎｄ2０3系セラミックスの含有率をｂ（ｖｏｌ％）とし、ガラスクロスの含有率をｃ（ｖｏｌ％）とし、難燃剤の含有率をｄ（ｖｏｌ％）として、
ａ：ｂ：ｃ：ｄ＝３０：４５：２０：５
とした例では、比誘電率＝９、誘電正接＝０．００３となった。また、
ａ：ｂ：ｃ：ｄ＝２５：５０：２０：５
とした例では、比誘電率＝１２、誘電正接＝０．００３となった。
【００７２】
インダクタ形成層となる第４の層７４は低誘電率、低誘電正接の材料を用いる。好ましくは、比誘電率は２．５〜３．５の範囲、誘電正接は０．００６〜０．００３の範囲とする。その好ましい材料はエポキシ樹脂またはポリビニルベンジルエーテル化合物である。
しかも、基板７は、樹脂材料及びセラミック粉末の混合材料、または、これとガラスクロスとの組み合わせでなるから、従来の電力増幅モジュールの基板に見られた曲げ強度の弱さを改善できる。
【００７３】
次に、本発明に係る電力増幅モジュールの小型化について、従来の電力増幅モジュールを参照して説明する。図１５は従来の電力増幅モジュールの構成を概略的に示す図、図１６は図１５に図示された電力増幅モジュールに用いられている非可逆回路部２２の回路構成を示す図である。図において、図４、図６に現れた構成部分と同一の構成部分については、同一の参照符号を付してある。図１５、１６に図示する電力増幅モジュールでは、非可逆回路部２２の３つの中心導体Ｌｓ１〜Ｌｓ３のそれぞれの端子に、接地容量となる３つのキャパシタＣｐ１、Ｃｐ２及びＣｐ３を備える（図１６参照）。
【００７４】
これらの３つのキャパシタＣｐ１、Ｃｐ２及びＣｐ３は、基板７を利用して構成されるが、薄型化を目的として、基板７にキャビティ８２を形成した場合、３つのキャパシタＣｐ１、Ｃｐ２及びＣｐ３を形成するための平面積が減少する。この平面積減少を補うためには、基板７の平面積を増やす他はない。具体的には、基板７の平面積を増大させ、第２の層７２及び第３の層７３を容量として、非可逆回路部２２の周辺において、キャパシタＣｐ１、Ｃｐ２及びＣｐ３を形成する。このため、３つの中心導体Ｌｓ１〜Ｌｓ３のそれぞれの端子に、キャパシタＣｐ１、Ｃｐ２及びＣｐ３を個別に接続した従来構造では、薄型化のためにキャビティ８２を設けたことが、基板７の平面積縮小による小型化を妨げる。
【００７５】
これに対して、本発明によれば、従来、３つ必要であったキャパシタが、１個のキャパシタＣｐ４で済む。このため、小型化が可能になる。
【００７６】
具体的構造として、図１１〜図１４に図示したように、第５の層７５の表面に導体パターンＣｐ４１を形成し、第７の層７７の表面に導体パターンＣｐ４２を形成し、第５の層７５〜第７の層７７を誘電体層とし、導体パターンＣｐ４１とグランドパターンＧＮＤ３との重なり面積、及び、導体パターンＣｐ４２とグランドパターンＧＮＤ３及びＧＤ４との重なり面積によるキャパシタＣｐ４を取得する構造の場合は、図１５、図１６の従来構造において、利用されていなかった非可逆回路部２２の真下の領域を有効に利用し、小型化に供することができる。
【００７７】
一例であるが、図１５、図１６に図示する構造の場合、基板７の寸法限界は
横×縦×高さ＝１０．０×６．０×２．０ｍｍ
であったが、図６〜１４に示した実施例の場合、基板７の寸法を、
横×縦×高さ＝８０．０×６．０×２．０ｍｍ
まで縮小することができた。
【００７８】
図１７は本発明に係る電力増幅モジュール用基板の一例を示す平面図である。図示された電力増幅モジュール用基板は、大判の基板７００を共通にして、複数（８個）の電力増幅モジュール要素Ｑ１１〜Ｑ１４、Ｑ２１〜Ｑ２４を集合した集合体となっている。電力増幅モジュール要素Ｑ１１〜Ｑ１４、Ｑ２１〜Ｑ２４のそれぞれは、ＭＭＩＣ、アイソレータ及び各種チップ部品が搭載されていない点を除く他、図６〜図１５に示した構成と同じである。電力増幅モジュール要素数は任意である。
【００７９】
図１７に示した集合体基板を用いて、電力増幅モジュールを製造するには、まず、図１８に示すように、電力増幅モジュール要素Ｑ１１〜Ｑ１４、Ｑ２１〜Ｑ２４のそれぞれに、ＭＭＩＣ２０、アイソレータ２２、及び必要なチップ部品を実装する。
【００８０】
次に、図１９に示すように、電力増幅モジュール要素Ｑ１１〜Ｑ１４の群と、電力増幅モジュール要素Ｑ２１〜Ｑ２４の群との間に設定された切断線Ｘ１で１次切断し、電力増幅モジュール要素Ｑ１１〜Ｑ１４の群と、電力増幅モジュール要素Ｑ２１〜Ｑ２４の群とをそれぞれ含むバー状の集合体を得る。
【００８１】
次に、図２０に示すように、電力増幅モジュール要素Ｑ１１〜Ｑ１４の群、及び、電力増幅モジュール要素Ｑ２１〜Ｑ２４の群のそれぞれにおいて、電力増幅モジュール要素間の切断線Ｙ１−Ｙ１線で切断することにより、図６〜図１５に示した電力増幅モジュールが得られる。切断には、ダイシングソーが用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明に係る電力増幅モジュールが用いられるデジタル移動体通信機器（Ｗ−ＣＤＭＡ対応）おける高周波回路部の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明に係る電力増幅モジュールが用いられる電力増幅部回路部ＰＷＡの詳細を示すブロック図である。
【図３】本発明に係る電力増幅モジュールの具体的な回路構成を示す回路図である。
【図４】本発明に係る電力増幅モジュールにおける非可逆回路部の回路図である。
【図５】本発明に係る電力増幅モジュールを構成する非可逆回路部の具体的な構造を示す分解斜視図である。
【図６】図２、３に示した電力増幅モジュールの層構成の一例を示す部分断面図である。
【図７】図６に示した電力増幅モジュールにおいて、第１の層を表面からみた平面図である。
【図８】図６に示した電力増幅モジュールにおいて、第１の層と隣接する第２の層の表面を示す平面図である。
【図９】図６に示した電力増幅モジュールにおいて、第２の層と隣接する第３の層の表面を示す平面図である。
【図１０】図６に示した電力増幅モジュールにおいて、第３の層と隣接する第４の層の表面を示す平面図である。
【図１１】図６に示した電力増幅モジュールにおいて、第４の層と隣接する第５の層の表面を示す平面図である。
【図１２】図６に示した電力増幅モジュールにおいて、第５の層と隣接する第６の層の表面を示す平面図である。
【図１３】図６に示した電力増幅モジュールにおいて、第６の層と隣接する第７の層の表面を示す平面図である。
【図１４】図６に示した電力増幅モジュールにおいて、第６の層と隣接する第７の層の裏面を示す平面図である。
【図１５】従来の電力増幅モジュールの構成を示す断面図である。
【図１６】図１５に示した電力増幅モジュールにおいて用いられている非可逆回路部の電気的回路図である。
【図１７】本発明に係る電力増幅モジュール用基板の一例を示す平面図である。
【図１８】図１７に示した電力増幅モジュール用基板を用いた電力増幅モジュールの製造方法を示す図である。
【図１９】図１８に示した工程の後の工程を示す図である。
【図２０】図１９に示した工程の後の工程を示す図である。
【符号の説明】
【００８３】
２           電力増幅モジュール
２１            電力増幅部
２２            非可逆回路部
Ｃｐ４             共有されるキャパシタ
【図１】
2004282087.tif 000003
【図２】
2004282087.tif 000004
【図３】
2004282087.tif 000005
【図４】
2004282087.tif 000006
【図５】
2004282087.tif 000007
【図６】
2004282087.tif 000008
【図７】
2004282087.tif 000009
【図８】
2004282087.tif 000010
【図９】
2004282087.tif 000011
【図１０】
2004282087.tif 000012
【図１１】
2004282087.tif 000013
【図１２】
2004282087.tif 000014
【図１３】
2004282087.tif 000015
【図１４】
2004282087.tif 000016
【図１５】
2004282087.tif 000017
【図１６】
2004282087.tif 000018
【図１７】
2004282087.tif 000019
【図１８】
2004282087.tif 000020
【図１９】
2004282087.tif 000021
【図２０】
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