(57)【要約】【課題】高さを抑えつつ、バイアスラインの寄生容量を低減し、バイアスラインの長さが高周波的に短く見えるのを防ぐことができる高周波電力増幅器を得る。【解決手段】多層基板１１上に半導体チップ１２が実装されている。多層基板１１は、交互に重なった複数の樹脂材３１〜３３及び複数の導体３４〜３６と、最下層の樹脂材３１の下面に設けられた接地電極３７とを有する。半導体チップ１２は、増幅用トランジスタ２１，２２を有する。導体３４は、増幅用トランジスタ２１，２２に駆動電圧を供給するためのバイアスライン２７，２８を有する。最下層の樹脂材３１の厚みは、最上層の樹脂材３３の厚みよりも大きい。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
交互に重なった複数の樹脂材及び複数の導体と、最下層の樹脂材の下面に設けられた接地電極とを有する多層基板と、
前記多層基板上に実装され、増幅用トランジスタを有する半導体チップとを備え、
前記複数の導体は、前記増幅用トランジスタに駆動電圧を供給するためのバイアスラインを有し、
前記最下層の樹脂材の厚みは、最上層の樹脂材の厚みよりも大きいことを特徴とする高周波電力増幅器。
【請求項２】
前記最下層の樹脂材の厚みは、最上層と最下層の間にある層の樹脂材の厚みよりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の高周波電力増幅器。
【請求項３】
交互に重なった複数の樹脂材及び複数の導体と、最下層の樹脂材の下面に設けられた接地電極とを有する多層基板と、
前記多層基板上に実装され、高周波増幅用トランジスタを有する半導体チップとを備え、
前記複数の導体は、前記増幅用トランジスタに駆動電圧を供給するためのバイアスラインを有し、
前記最下層の樹脂材の厚みは、前記最下層の樹脂材の上面に設けられた導体の最小線幅よりも大きいことを特徴とする高周波電力増幅器。
【請求項４】
交互に重なった複数の樹脂材及び複数の導体と、最下層の樹脂材の下面に設けられた接地電極とを有する多層基板と、
前記多層基板上に実装され、高周波増幅用トランジスタを有する半導体チップとを備え、
前記複数の導体は、前記増幅用トランジスタに駆動電圧を供給するためのバイアスラインを有し、
前記最下層の樹脂材の比誘電率は、他の層の樹脂材の比誘電率よりも小さいことを特徴とする高周波電力増幅器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＭＩＣ（Monolitic Microwave IC）を用いた高周波電力増幅器に関し、特に高さを抑えつつ、バイアスラインの寄生容量を低減し、バイアスラインの長さが高周波的に短く見えるのを防ぐことができる高周波電力増幅器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
増幅用トランジスタを有する半導体チップを多層基板上に搭載した高周波電力増幅器が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この半導体チップ内の増幅用トランジスタには、多層基板内に設けられたバイアスラインを介して駆動電圧が供給される。
【０００３】
図１０は、従来の多層基板を示す断面図である。複数の樹脂材３１〜３３及び複数の導体３４〜３６が交互に重なっている。最下層の樹脂材３１の下面に接地電極３７が設けられている。このように多層基板の下面に接地電極３７を設けることで、高周波電力増幅器を実装する基板の影響を小さくすることができる。
【０００４】
また、導体３４と接地電極３７はビアホール３８により、導体３４と導体３５はビアホール３９により、導体３５と導体３６はビアホール４０によりそれぞれ電気的に接続されている。最下層の樹脂材３１の上面に設けられた導体３４は、増幅用トランジスタに駆動電圧を供給するためのバイアスラインを有する。
【０００５】
樹脂材３１，３３の厚みｔ１、ｔ３は６０μｍ、樹脂材ｔ２の厚みは１５０μｍである。この場合、導体３４の厚みを３０μｍとすると、導体３４と接地電極３７の距離ｔ４はｔ４＝６０−３０＝３０μｍと小さい。
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−４３２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
多層基板の各層における導体３４〜３６の特性は、接地電極３７に影響を受ける。そして、電流容量の要請から導体３４の幅ＷをＷ＝１００μｍとすると、Ｗ／ｔ４＝１００／３０であり、１より大きかった。従って、バイアスラインの寄生容量が大きくなり、バイアスラインの長さが高周波的に短く見えるという問題があった。
【０００８】
また、接地電極３７の影響を減らすために全ての樹脂材の厚みを大きくすると、多層基板の厚みが大きくなり、高周波電力増幅器の高さが高くなるという問題があった。
【０００９】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、高さを抑えつつ、バイアスラインの寄生容量を低減し、バイアスラインの長さが高周波的に短く見えるのを防ぐことができる高周波電力増幅器を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る高周波電力増幅器は、交互に重なった複数の樹脂材及び複数の導体と、最下層の樹脂材の下面に設けられた接地電極とを有する多層基板と、多層基板上に実装され、増幅用トランジスタを有する半導体チップとを備える。複数の導体は、増幅用トランジスタに駆動電圧を供給するためのバイアスラインを有する。最下層の樹脂材の厚みは、最上層の樹脂材の厚みよりも大きい。本発明のその他の特徴は以下に明らかにする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明により、高さを抑えつつ、バイアスラインの寄生容量を低減し、バイアスラインの長さが高周波的に短く見えるのを防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る高周波電力増幅器を示す上面図であり、図２はその断面図である。ここでは、高周波電力増幅器の平面形状は３ｍｍ角の正方形である。
【００１３】
多層基板１１上に、ＧａＡｓなどで構成された半導体チップ１２がダイボンド材により実装されている。また、多層基板１１上には他のチップ部品１３が半田により実装されている。多層基板１１上のソルダーレジスト１４は半田の流れ止めとして機能している。半導体チップ１２と多層基板１１上の導体３６が金ワイヤ１５により接続されている。これらの半導体チップ１２、チップ部品１３、導体３６及び金ワイヤ１５は封止樹脂１６により封止されている。
【００１４】
図３は、本発明の実施の形態１に係る高周波電力増幅器の等価回路を示す図である。半導体チップ１２は、増幅用トランジスタ２１，２２と、バイアス回路２３と、整合回路２４〜２６とを有する。また、多層基板１１は、端子Ｐｉｎ，Ｐｏｕｔ，Ｖｒｅｆ，Ｖｃｂ，Ｖｃ１，Ｖｃ２と、バイアスライン２７，２８と、端子Ｖｃ１，Ｖｃ２と接地点との間にそれぞれ設けられたバイアスコンデンサＣ１，Ｃ２と、出力側ＤＣカット用コンデンサＣ３とを有する。
【００１５】
前段の増幅用トランジスタ２１のベースは、整合回路２４を介して端子Ｐｉｎに接続されている。後段の増幅用トランジスタ２２のベースは、整合回路２５を介して前段の増幅用トランジスタ２１のコレクタに接続されている。後段の増幅用トランジスタ２２のコレクタは、出力側ＤＣカット用コンデンサＣ３を介して端子Ｐｏｕｔに接続されている。増幅用トランジスタ２１，２２のコレクタには、それぞれバイアスライン２７，２８を介して端子Ｖｃ１，Ｖｃ２から駆動電圧が印加される。増幅用トランジスタ２１，２２のエミッタは接地されている。
【００１６】
また、バイアス回路２３には端子Ｖｒｅｆを介して基準電圧が印加され、端子Ｖｃｂを介して駆動電圧が印加される。この駆動電圧に応じてバイアス回路２３は、増幅用トランジスタ２１，２２のベースに電圧を供給して、増幅用トランジスタ２１，２２を駆動する。そして、端子Ｐｉｎから入力された高周波信号は、増幅用トランジスタ２１，２２により増幅されて、端子Ｐｏｕｔから出力される。
【００１７】
図４は、本発明の実施の形態１に係る多層基板を示す断面図である。図５〜８は、それぞれ図４のＡ−Ａ´，Ｂ−Ｂ´，Ｃ−Ｃ´，Ｄ−Ｄ´における上面図である。
【００１８】
複数の樹脂材３１〜３３及び複数の導体３４〜３６が交互に重なっている。最下層の樹脂材３１の下面に接地電極３７と電極端子４１が設けられている。導体３４と接地電極３７はビアホール３８により、導体３４と導体３５はビアホール３９により、導体３５と導体３６はビアホール４０によりそれぞれ電気的に接続されている。
【００１９】
本実施の形態では、樹脂材３２がコア基板であり、その上下に設けられた樹脂材３１，３３がビルドアップ材である。最下層の樹脂材３１の上面に設けられた導体３４は、増幅用トランジスタ２１，２２に駆動電圧を供給するためのバイアスライン２７，２８を有する。
【００２０】
本実施の形態では、最下層の樹脂材３１の厚みｔ１を、最上層の樹脂材３３の厚みｔ３よりも大きくする。これにより、多層基板１１の全体の厚みを大きくすることなく、最下層の樹脂材３１の厚みを大きくすることができる。
【００２１】
例えばｔ１＝１３０μｍとする。この場合、導体３４の厚みを３０μｍとすると、導体３４と接地電極３７の距離ｔ４はｔ４＝１３０−３０＝１００μｍとなる。そして、導体３４の幅ＷをＷ＝１００μｍとすると、Ｗ／ｔ４＝１００／１００＝１となる。従って、バイアスライン２７，２８の寄生容量を低減し、バイアスライン２７，２８の長さが高周波的に短く見えるのを防ぐことができる。
【００２２】
なお、上記の実施の形態では多層基板が４層基板、即ち導体が４層で樹脂材が３層の場合について説明した。しかし、これに限らず、樹脂材が４層以上の多層基板を用いてもよい。
【００２３】
実施の形態２．
図９は、本発明の実施の形態２に係る多層基板を示す断面図である。本実施の形態では、樹脂材３１がコア基板であり、その上に設けられた樹脂材３２，３３がビルドアップ材である。その他の構成は実施の形態１と同様であり、実施の形態１と同様の効果を奏する。
【００２４】
実施の形態３．
本実施の形態では、ｔ３≦ｔ２＜ｔ１の関係を有する。即ち、最下層の樹脂材３１の厚みｔ１が、最上層と最下層の間にある層の樹脂材３２の厚みｔ２よりも大きい。その他の構成は実施の形態１，２と同様である。
【００２５】
これにより、多層基板１１の全体の厚みを大きくすることなく、最下層の樹脂材３１の厚みを実施の形態１，２よりも更に大きくすることができるため、実施の形態１，２よりも有効である。
【００２６】
実施の形態４．
本実施の形態では、最下層の樹脂材３１の厚みｔ１を、最下層の樹脂材３１の上面に設けられた導体３４の最小線幅Ｗｍｉｎよりも大きくする。即ち、ｔ１＞Ｗｍｉｎとする。その他の構成は実施の形態１，２と同様である。これにより、バイアスライン２７，２８の寄生容量を低減し、バイアスライン２７，２８の長さが高周波的に短く見えるのを防ぐことができる。
【００２７】
実施の形態５．
本実施の形態では、樹脂材３２，３３として比誘電率がεｒ＝４の材料を選択し、樹脂材３１として比誘電率がεｒ＝２の材料を選択する。即ち、最下層の樹脂材３１の比誘電率は、他の層の樹脂材３２，３３の比誘電率よりも小さい。その他の構成は実施の形態１，２と同様である。
【００２８】
これにより、バイアスライン２７，２８と接地電極３７の間にある樹脂材３１の比誘電率を小さくできるため、バイアスライン２７，２８の寄生容量を低減させることができる。そして、バイアスライン２７，２８の長さが高周波的に短く見えるのを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る高周波電力増幅器を示す上面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る高周波電力増幅器を示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る高周波電力増幅器の等価回路を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る多層基板を示す断面図である。
【図５】図４のＡ−Ａ´における上面図である。
【図６】図４のＢ−Ｂ´における上面図である。
【図７】図４のＣ−Ｃ´における上面図である。
【図８】図４のＤ−Ｄ´における上面図である。
【図９】本発明の実施の形態２に係る多層基板を示す断面図である
【図１０】従来の多層基板を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１１  多層基板
１２  半導体チップ
２１，２２  増幅用トランジスタ
２７，２８  バイアスライン
３１−３３  樹脂材
３４−３６  導体
３７  接地電極
４１  電極端子
【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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