(57)【要約】      （修正有）【課題】トランジスタの発振現象を抑制し、かつ電力合成損失や挿入損失、入出力リード端部での反射損失を小さくする。【解決手段】ベース６と、ベースの上面部に複数個の半導体素子を搭載可能な中空部を形成して配置された金属枠体５と、金属枠体の内外に導通するように絶縁物３ａ〜３ｄを介して金属枠体に取り付けられたリード端子４ａ〜４ｄとを備える。搭載すべき複数個の半導体素子に各々対応させて中空部を分割する分割壁１０が、ベース上面に設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースと、前記ベースの上面部に複数個の半導体素子を搭載可能な中空部を形成して配置された金属枠体と、前記金属枠体の内外に導通するように絶縁物を介して前記金属枠体に取り付けられたリード端子とを備えた電力増幅半導体装置用パッケージにおいて、
搭載すべき前記複数個の半導体素子に各々対応させて前記中空部を分割する分割壁が、前記ベース上面に設けられたことを特徴とする電力増幅半導体装置用パッケージ。
【請求項２】
前記分割壁は電磁波遮蔽機能を備えている請求項１記載の電力増幅半導体装置用パッケージ。
【請求項３】
ベースと、前記ベースの上面部に中空部を形成して配置された金属枠体と、前記中空部内の前記ベースの上面に搭載された複数個の半導体素子と、前記金属枠体の内外に導通するように絶縁物を介して前記金属枠体に取り付けられ、前記複数個の半導体素子に各々接続されたリード端子とを備えた電力増幅半導体装置において、
前記複数個の半導体素子間を相互に分離して前記中空部を分割する分割壁が、前記ベース上面に設けられたことを特徴とする電力増幅半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高出力の高周波電力増幅半導体装置用パッケージ、及びそれを用いた高周波電力増幅半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
高周波、高出力の気密封止型半導体装置、特に携帯電話中継基地局や通信衛星などの送信部における電力増幅用半導体装置に用いられるパッケージには、低損失等の優れた高周波特性を有することが求められている。そのため、複数のトランジスタを一つのパッケージ内に収納して増幅することを可能とし、外部に付加する電力分配、合成回路を用いて高出力の電力増幅半導体装置を構成したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図２（ａ）は従来の電力増幅半導体装置の上面図、図２（ｂ）はそのパッケージの斜視図を示す。図２（ａ）において、トランジスタ１ａ、１ｂはベース６の上面に載置され、ボンディングワイヤ２ａ〜２ｄによって、アルミナ等からなるセラミック端子３ａ〜３ｄへとそれぞれ接続されている。セラミック端子３ａ〜３ｄの内層部に施した金属メタライズ層７ａ〜７ｄが、コバール等からなるリード端子４ａ〜４ｄと接着され、コバール等からなる金属枠体５を貫通し、あるいは金属枠体５と銅や銅−タングステン合金等の金属材料からなるベース６に挟まれた構造となっている。それにより、高周波信号成分を金属枠体５、ベース６と絶縁性を保ちながらパッケージ内外部へ導くことが可能な構造となっている。図３に、トランジスタ１ａ、１ｂをそれぞれ通過する信号経路Ａ及び信号経路Ｂを示す。
【０００４】
ベース６、金属枠体５、リード端子４ａ〜４ｄ、セラミック端子３ａ〜３ｄはそれぞれ、銀ろうなどのろう材によって接着されている。金属枠体５の上面には、金属製、セラミック製等のキャップ９が、金−錫合金等のろう材によって接着され気密封止されるか、もしくはシリコン系等の樹脂によって封止され、気密性が保たれる。またベース６は、一般的にネジ止め部８が金属ネジを用いてヒートシンク（図示せず）に実装され、放熱効果を得ている。また、トランジスタ１ａ、１ｂとセラミック端子３ａ〜３ｄ間には、高周波整合用の比誘電率εrが２０以上の高比誘電率のセラミック基板が設けられる場合もある。
【０００５】
一般的にこのような電力増幅半導体装置は、所望の大出力パワーを得るには、半導体チップのゲート幅Ｗｇが非常に大きくなることはよく知られている。ゲート幅（以下、Ｗｇと称す）を大きくするには、一般的にゲートフィンガー長を大きくすると共に、フィンガー本数を増やす二つの方法が行われる。ゲートフィンガー長を大きくすると、半導体チップ内での高周波信号の位相回転が大きくなり、Ｗｇの増大にも関わらず出力電力がＷｇに比例して増大せず、また電力利得も大きく減少するという飽和の問題が生じる。また、半導体チップ寸法が大きくなるので、ハンドリングの面でも困難となる。そのため、一般的には、複数の半導体チップを並列に載置し、各ＦＥＴ間の位相が同相もしくは逆相となるよう、同半導体装置の外部で３ｄＢハイブリッドカップラやバラン等を用いて電力が分配合成され、バランス増幅もしくはプッシュプル増幅が行われることで高出力化される。
【０００６】
以上のように、従来の半導体装置は、複数のトランジスタをひとつのパッケージ内に収納し、増幅することを可能としたものであり、外部に付加する電力分配、合成回路を用いて高出力の半導体装置を構成することが可能である。
【特許文献１】特開２００２−３３５１３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、従来の構成をもつ半導体装置では、トランジスタ１ａと１ｂの間、すなわち信号経路Ａと信号経路Ｂの間で、伝送される信号の位相差が同相もしくは１８０度逆相とならなければ、電磁界による信号の結合による影響が発生し、トランジスタの寄生発振現象の誘発や外部回路における電力合成時の合成損失の増大が生じる。
【０００８】
また、高出力の半導体装置では複数のチップをひとつのパッケージ内に載置する必要があるため、パッケージ内部空間が大きくなる。パッケージ内部空間は、半波長矩形導波管共振器と同様の構造となっており、導波管に似た信号伝送モードであるＴＭ（Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｗａｖｅ）モードとＴＥ（Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｗａｖｅ）モードが励振され、このモードが導波管内部で半波長の偶数倍となる周波数近傍で共振現象を引き起こす。パッケージ内部空間が影響する共振周波数f0は、構造を簡略化して導波管共振器を考慮すると一般的に次式で表される。
【０００９】
【数１】
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【００１０】
ここで、ａ、ｂは図２に示す金属枠体５の内部空間の寸法、ｃは内部空間高さ、ｍ，ｎ，ｓは各方向における電磁界の強度が変化する回数を示すモード次数である。
【００１１】
上式からわかるよう、パッケージ内部空間が大きいほど共振周波数f0は低くなる。一般的な高周波デバイスでは、大きなパッケージ寸法を必要としないため、この共振周波数は大略１０ＧＨｚ以上の準ミリ波、あるいはミリ波帯以上となる。ところが、高周波電力増幅半導体装置のような半導体装置では複数チップを載置するため、パッケージ内部空間が大きくなり、同共振周波数は低くなり、１０ＧＨｚ程度までのマイクロ波帯においても影響を与えることがしばしばある。すなわちパッケージ内部空間で共振することにより、伝送される信号モードのエネルギーがその共振モードのエネルギーへと変換され、挿入損失の増加、インピーダンス変動による反射損の増大化、アイソレーション特性の悪化、発振現象などの誘発などが引き起こされる。
【００１２】
従って本発明は、トランジスタの発振現象を抑制し、かつ電力合成損失や挿入損失、入出力リード端部での反射損失が小さい高周波特性を有する電力増幅半導体装置、及びそのためのパッケージを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の電力増幅半導体装置用パッケージは、ベースと、前記ベースの上面部に複数個の半導体素子を搭載可能な中空部を形成して配置された金属枠体と、前記金属枠体の内外に導通するように絶縁物を介して前記金属枠体に取り付けられたリード端子とを備える。上記課題を解決するために、搭載すべき前記複数個の半導体素子に各々対応させて前記中空部を分割する分割壁が、前記ベース上面に設けられたことを特徴とする。
【００１４】
本発明の電力増幅半導体装置は、ベースと、前記ベースの上面部に中空部を形成して配置された金属枠体と、前記中空部内の前記ベースの上面に搭載された複数個の半導体素子と、前記金属枠体の内外に導通するように絶縁物を介して前記金属枠体に取り付けられ、前記複数個の半導体素子に各々接続されたリード端子とを備える。そして、前記複数個の半導体素子間を相互に分離して前記中空部を分割する分割壁が、前記ベース上面に設けられたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の電力増幅半導体装置用パッケージによれば、分割壁の分離機能により、搭載される各半導体素子毎の高周波信号経路を通過する信号の位相差による電磁界結合を小さくできる。それにより、半導体素子の発振現象が抑制され、共振による電力損失の増加や、入出力リード端での反射損失の増加を抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の電力増幅半導体装置用パッケージにおいて、好ましくは、前記分割壁は電磁波遮蔽機能を備えている。
【００１７】
以下、本発明の実施の形態における電力増幅半導体装置について、図面を参照して説明する。図１（ａ）は本実施の形態における電力増幅半導体装置の上面図、図１（ｂ）はそのパッケージを示す斜視図である。
【００１８】
図１に示された本実施形態における電力増幅半導体装置用が図２に示された従来例と異なる点は、リード端子４ａ―４ｂ（及び４ｃ―４ｄ）の方向に対して平行な方向（すなわち信号通過方向）に、金属枠体５の内部空間を横切る分割壁として、ベース６と同一材料の金属壁１０を有する点である。
【００１９】
一例として図１（ｂ）に示されるように、金属壁１０は金属枠体５と同程度の高さとし、図３に示す信号経路Ａと信号経路Ｂの信号が互いに影響しない程度の高さに設定する。金属壁１０は、上に接着する金属キャップ９と接触していることが望ましい。但し、接触していなくとも、金属キャップ９と金属壁１０間の間隙が信号周波数の空間波長に対して十分短い場合、信号経路Ａの信号が信号経路Ｂの信号に対して（あるいは信号経路Ｂの信号が信号経路Ａの信号に対して）影響を及ぼさない。
【００２０】
この構成によれば、トランジスタ１ａと１ｂ（信号経路Ａと信号経路Ｂ）は空間的に分離され、金属壁１０は電気的接地として働くため、トランジスタ１ａ、１ｂ間（すなわち信号経路Ａ−信号経路Ｂ間）で電磁界による信号の結合を生じず、位相差が生じない。これにより、トランジスタ１ａ、１ｂの発振現象を抑制することができ、また電力分配合成回路により損失を生じることなく分配合成されることが可能である。
【００２１】
また、パッケージ内部の空間は２分割されるため、内部空間の長さaが従来の約半分のａ'になることで、パッケージ内部空間の寸法（すなわち容積）で決まる（数１）の共振周波数f0は十分高くなり、移動体通信等のＬ帯やＳ帯、Ｃ帯のマイクロ波領域において、入出力端での反射に起因した反射損失を低減することが可能となる。従って、入出力アイソレーション特性を改善できると共に、安定かつ良好な周波数特性が得られる。
【００２２】
なお、金属壁１０は、金属枠体５と銀ろう等のろう材によって固着するか、もしくは金属枠体５をプレス加工あるいは切削加工によって形成する際に、一体の材料として加工さすることができる。
【００２３】
また、パッケージ内部での導波管共振器と同様の共振モードの共振周波数を高くすることが可能であり、共振による電力損失の増加や、入出力リード端での反射損失の増加を抑制することが可能となり、良好なアイソレーション特性が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明の電力増幅半導体装置用パッケージは、半導体素子の発振現象を抑制し、かつ電力合成損失や挿入損失、入出力リード端部での反射損失が小さい高周波特性を得ることを可能とするので、特に高出力の電力増幅半導体装置用のパッケージとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】（ａ）は本発明の実施形態における電力増幅半導体装置の平面図、（ｂ）は（ａ）に示した電力増幅半導体装置用のパッケージの斜視図
【図２】（ａ）は従来の電力増幅半導体装置の平面図、（ｂ）は（ａ）に示した電力増幅半導体装置用のパッケージの斜視図
【図３】電力増幅半導体装置における信号経路を示す平面図
【符号の説明】
【００２６】
１ａ、１ｂ  トランジスタ
２ａ〜２ｄ  ボンディングワイヤ
３ａ〜３ｄ  セラミック端子
４ａ〜４ｄ  リード端子
５  金属枠体
６  ベース
７ａ〜７ｄ  メタライズ部
８  ネジ止め部
９  キャップ
１０  金属壁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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