[发明专利]高频功率放大器

说明书

本发明涉及在相同金属板上，主要将放大用GaN类芯片与形成有其预匹配电路的GaAs类芯片通过导线而连接的高频功率放大器。本发明涉及的高频功率放大器通过将呈现减极性互感的耦合器设置于GaAs类芯片，从而能够抵消相邻的导线间的互感，能够抑制从GaN类芯片的栅极端子观察信号源时的二次谐波阻抗的相对于频率的扩展，能够将所期望的基波频带处的功率放大器的效率保持得高。

技术领域

本发明涉及在同一金属板上，主要将使用了GaN类HEMT的放大用晶体管与形成有其预匹配电路的GaAs类半导体通过导线而连接的高频功率放大器。

背景技术

近年来，发挥宽带隙的优点，使用了与以往的GaAs类晶体管、Si类LDMOS晶体管相比能够在更高的电源电压下进行动作的GaN类HEMT(高电子迁移率晶体管)的高频功率放大器在民用领域也逐渐普及。其主要领域之一是移动电话基站所使用的高频功率放大器。动作频率1～5GHz左右为主流，通常能够在28～50V的高电源电压下进行动作，因此与以往的GaAs类、Si类晶体管相比能够使用小栅极宽度的晶体管而实现相同输出功率。栅极宽度小会带来向标准阻抗即50Ω的阻抗匹配时的损耗降低或功率分配合成损耗的降低。因此，使用了GaN类HEMT的高频功率放大器与使用了GaAs类、Si类晶体管的放大器相比，具有能够实现高增益并且能够高效率地动作这样的优点(例如参照非专利文献1)

专利文献1：日本特开2007－60616号

专利文献2：日本特表2004－523172号

非专利文献1：2016Proceedings of the 46th European MicrowaveConference,pp.572-575,“A 83-W,51％GaN HEMT Doherty Power Amplifier for 3.5-GHz-Band LTE Base Stations”

发明内容

在专利文献1、2以及非专利文献1中，示出了移动电话基站用功率放大器所使用的GaN类HEMT的封装制品的典型例。在图9中示出使用了非专利文献1所记载的GaN类HEMT的1级放大器的封装件内的安装例的仰视图，在图10中示出从侧方观察该安装的图。图11示出包含GaN芯片(T1)以及GaAs芯片(P1)的布局的详细安装图，图12示出图11的一部分的路径的等效电路图。这里，GaN芯片T1由多个GaN类HEMT(High Electron Mobility Transistor)单元构成，GaAs芯片P1担负将GaN类HEMT的低输入阻抗转换为稍高阻抗的预匹配的作用和保证功率放大器整体的稳定性的作用。

在图9中，T1是GaN类HEMT芯片，P1是预匹配用GaAs芯片，10是输入用引线，也兼用作栅极偏置端子。14是输出用引线，也兼用作漏极偏置端子。12是陶瓷封装件的侧壁和散热用金属板。W11～W15是将输入用引线10与GaAs芯片P1连接的导线，W21～W30是将GaAs芯片P1与GaN芯片T1的栅极电极焊盘连接的导线，W31～W35是将GaN芯片T1的漏极电极焊盘与输出用引线14连接的导线。

在图10中，12a是将GaN芯片T1处的发热排至封装件下部，同时还担负接地的作用的金属板，12b是用于将引线10、14与金属板12a电绝缘的绝缘体，12c是封装件的侧壁和上表面的罩体。

在图11中，就将GaAs芯片P1与GaN芯片T1连接的导线、W21A、W21B～W25A、W25B而言，在图9中为了简化，而由W21～W30这10根导线示出，但在实际的布局中，大多如图11所示，各自由A和B这2根导线构成。这是由于，为了使功率放大器高效率地进行动作，在从由F1～F5示出的GaN类HEMT单元的栅极电极焊盘P31～P35观察输入用引线10方向时的阻抗中，不仅优化基波阻抗，还优化二次谐波阻抗是有效的。