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JP2013141291A - 内部における高調波周波数低減を伴うｒｆパワートランジスタパッケージ、及び内部における高調波周波数低減を伴うｒｆパワートランジスタパッケージを形成する方法 - Google Patents

内部における高調波周波数低減を伴うｒｆパワートランジスタパッケージ、及び内部における高調波周波数低減を伴うｒｆパワートランジスタパッケージを形成する方法 Download PDF

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Abstract

【課題】ＲＦパワートランジスタが、広い範囲の動作周波数および／または出力レベルにわたり、所望のレベルの直線性を提供する。
【解決手段】基本動作周波数で動作するように構成されたトランジスタを具備するパッケージ化されたＲＦパワーデバイスは、さらに、トランジスタの制御端子および／または出力端子から接地までの短絡回路または低インピーダンス経路を提供するように構成された高調波低減器（ｈａｒｍｏｎｉｃ ｒｅｄｕｃｅｒ）を備える。
【選択図】図１Ａ

Description

本発明は一般に、ＲＦおよびマイクロ波トランジスタに関し、より詳細には、パッケージ化されたＲＦパワートランジスタの直線性（ｌｉｎｅａｒｉｔｙ）を改善する方法、及び改善された直線性を有するパッケージ化されたＲＦパワートランジスタに関する。
高周波動作中の改善された直線性が、ＲＦパワートランジスタ技術における目標である。信号レベルによって入力およびインピーダンスを変えること、信号レベルによってキャパシタンス及びそれらの導関数を変えること、絶縁破壊および基板伝導の影響、動作クラス、並びにバイアス及び信号レベルによって相互コンダクタンス及びそれらの導関数を変えることを含む多くの要素が、様々なＲＦパワートランジスタ技術のデバイスの直線性に影響を及ぼす可能性がある。加えて、用途によっては、ＲＦパワートランジスタが、広い範囲の動作周波数および／または出力レベルにわたり、所望のレベルの直線性を得ることが望ましい場合がある。
本発明のいくつかの実施形態によるパッケージ化されたＲＦパワーデバイスは、制御端子および出力端子を有し、基本動作周波数で動作するように構成されたトランジスタと、前記トランジスタの前記制御端子に結合されたＲＦ信号入力リードと、前記トランジスタの前記出力端子に結合されたＲＦ信号出力リードとを備える。前記パッケージ化されたデバイスはさらに、前記トランジスタの前記制御端子および／または前記出力端子に結合され、前記基本動作周波数の高調波周波数の信号に対して、前記制御端子および／または前記出力端子から接地までの短絡回路または低インピーダンス経路を提供するように構成された高調波低減器（ｈａｒｍｏｎｉｃ ｒｅｄｕｃｅｒ）を備える。前記デバイスはさらに、前記トランジスタ及び前記高調波低減器を収容するパッケージを備え、前記パッケージから、前記ＲＦ信号入力リード及び前記ＲＦ信号出力リードが延在している。前記高調波周波数は、例えば２次高調波周波数を含むことができる。
前記高調波低減器は、前記制御端子に結合することが可能であり、前記パッケージ化されたＲＦパワーデバイスはさらに、前記トランジスタの前記出力端子に接続された出力側の高調波低減器を備えることができる。前記高調波低減器は、第１のキャパシタンスを有する第１のコンデンサを備えることができ、前記出力側の高調波低減器は、前記第１のキャパシタンスとは異なる第２のキャパシタンスを有する第２のコンデンサを備えることができる。
前記パッケージ化されたＲＦパワーデバイスはさらに、前記ＲＦ信号入力リードと前記トランジスタの前記制御端子との間に入力整合回路（ｉｎｐｕｔ ｍａｔｃｈｉｎｇ ｃｉｒｃｕｉｔ）を備えることができる。前記高調波低減器は、前記入力整合回路と前記トランジスタの前記制御端子との間に結合することができる。
前記高調波低減器は、接地端子に直列に接続された誘導素子および分路（ｓｈｕｎｔ）コンデンサを有する直列共振回路を備えることができる。前記パッケージ化されたＲＦパワーデバイスはさらに、ベースを備えることができる。前記トランジスタは前記ベース上に存在し、前記分路コンデンサは、前記ベース上の前記トランジスタと前記ＲＦ出力リードとの間に存在することができる。前記誘導素子は、前記トランジスタから前記分路コンデンサまで延在するボンドワイヤを備えることができる。
前記パッケージ化されたＲＦパワーデバイスはさらに、前記トランジスタから前記ＲＦ出力リードまで前記分路コンデンサの上を延在する第２のボンドワイヤを備えることができる。
いくつかの実施形態では、前記高調波低減器は、開回路の１／４波長伝送線路スタブ（ｑｕａｒｔｅｒ−ｗａｖｅ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｌｉｎｅ ｓｔｕｂ）を備えることができる。前記開回路の１／４波長伝送線路スタブは、前記基本動作周波数の前記高調波周波数の信号に対して、接地までの短絡回路または低インピーダンス経路を提供するように選択された長さを有することができる。
本発明の他の実施形態によるパッケージ化されたＲＦパワーデバイスは、制御端子および出力端子を有し、基本動作周波数で動作するように構成されたトランジスタと、前記トランジスタの前記制御端子に結合されたＲＦ信号入力リードと、前記トランジスタの前記出力端子に結合されたＲＦ信号出力リードとを備える。高調波低減器が、前記トランジスタの前記制御端子および／または前記出力端子に結合され、前記基本動作周波数のＮ次の高調波周波数の信号に対して（ただしＮ＞１）、前記制御端子および／または前記出力端子から接地までの短絡回路または低インピーダンス経路を提供するように構成されている。前記デバイスはさらに、前記トランジスタ、前記接地端子および前記高調波低減器を収容するパッケージを備え、前記パッケージから、前記入力リード及び前記出力リードが延在している。
前記パッケージ化されたＲＦパワーデバイスはさらに、前記パッケージ内に収容され、前記トランジスタの前記制御端子および／または前記出力端子に結合された追加の高調波低減器を備えることができる。当該追加の高調波低減器は、前記基本動作周波数のＭ次の高調波周波数の信号に対して（ただし、Ｍ＞１かつＭ≠Ｎ）、前記制御端子および／または第２の出力端子から接地までの第２の短絡回路または低インピーダンス経路を提供するように構成されている。
前記高調波低減器および前記追加の高調波低減器はそれぞれ、誘導素子およびコンデンサを有する直列共振回路を備えることができる。いくつかの実施形態では、前記高調波低減器および前記追加の高調波低減器のうちの少なくとも１つが、開回路の１／４波長伝送線路スタブを備えることができる。
本発明のいくつかの実施形態は、パッケージ化されたＲＦパワーデバイスを形成する方法を提供する。前記方法は、制御端子および出力端子を有し、基本動作周波数で動作するように構成されたトランジスタをベース上に取り付けるステップと、前記ベース上に高調波信号低減器を形成するステップと、前記高調波信号低減器を前記トランジスタの前記制御端子および／または前記出力端子に接続するステップとを含む。前記高調波信号低減器は、前記基本動作周波数のＮ次の高調波周波数の信号に対して（ただしＮ＞１）、前記制御端子および／または第２の出力端子から接地までの短絡回路または低インピーダンス経路を提供するように構成されている。
前記方法はさらに、前記ベースの両側にＲＦ信号入力リード及びＲＦ信号出力リードを設けるステップと、前記ＲＦ信号入力リードを前記制御端子に接続し、前記ＲＦ信号出力リードを前記出力端子に接続するステップと、前記トランジスタおよび前記高調波低減器を収容するパッケージを形成するステップとを含み、前記パッケージから、前記ＲＦ信号入力リード及び前記ＲＦ信号出力リードが延在している。
前記高調波信号低減器を形成するステップは、前記ベース上にコンデンサを設けるステップと、前記コンデンサと前記トランジスタとの間にワイヤボンド接続を形成するステップとを含むことができる。
前記ベース上にコンデンサを設けるステップは、前記ベース上の前記トランジスタの前記出力端子と前記ＲＦ信号出力リードとの間に前記コンデンサを設けるステップを含むことができ、前記ワイヤボンド接続を形成するステップは、前記コンデンサと前記トランジスタの前記出力端子との間にワイヤボンド接続を形成するステップを含むことができる。
前記ＲＦ信号出力リードを前記出力端子に接続するステップは、第２のワイヤボンド接続を形成するステップであって、前記第２のワイヤボンド接続は、前記出力端子から前記ＲＦ信号出力リードまで前記コンデンサの上を延在するボンドワイヤを備えるものであるステップを含むことができる。
本発明をさらによく理解するために含まれ、また本願に組み込まれてその一部を構成する添付図面は、本発明のある特定の（１つ又は複数の）実施形態を示すものである。
パッケージ化されたＲＦパワートランジスタの斜視図である。 従来型のＲＦパワートランジスタの機能ブロック図である。 本発明のいくつかの実施形態によるパッケージ化されたＲＦパワートランジスタの機能ブロック図である。 本発明のいくつかの実施形態によるパッケージ化されたＲＦパワートランジスタの機能ブロック図である。 本発明のいくつかの実施形態によるパッケージ化されたＲＦパワートランジスタの機能ブロック図である。 本発明のいくつかの実施形態によるパッケージ化されたＲＦパワートランジスタの機能ブロック図である。 本発明のいくつかの実施形態によるパッケージ化されたＲＦパワートランジスタの機能ブロック図である。 本発明のいくつかの実施形態によるパッケージ化されたＲＦパワートランジスタの機能ブロック図である。 本発明のいくつかの実施形態によるパッケージ化されたＲＦパワートランジスタの機能ブロック図である。 本発明のいくつかの実施形態によるパッケージ化されたＲＦパワートランジスタの機能ブロック図である。 本発明のいくつかの実施形態によるパッケージ化されたＲＦパワートランジスタの機能ブロック図である。 本発明のいくつかの実施形態によるパッケージ化されたＲＦパワートランジスタの機能ブロック図である。 本発明のいくつかの実施形態によるパッケージ化されたＲＦパワートランジスタの機能ブロック図である。 本発明のいくつかの実施形態によるパッケージ化されたＲＦパワートランジスタの機能ブロック図である。 本発明のいくつかの実施形態によるパッケージ化されたＲＦパワートランジスタの概略的な回路図である。 本発明のいくつかの実施形態によるパッケージ化されたＲＦパワートランジスタのレイアウトの平面図である。 本発明のいくつかの実施形態によるパッケージ化されたＲＦパワートランジスタの概略的な回路図である。 本発明のいくつかの実施形態によるパッケージ化されたＲＦパワートランジスタの概略的な回路図である。 本発明のいくつかの実施形態によるパッケージ化されたＲＦパワートランジスタの概略的な回路図である。 本発明のいくつかの実施形態によるパッケージ化されたＲＦパワートランジスタの概略的な回路図である。 本発明のいくつかの実施形態によるパッケージ化されたマルチチップのＲＦパワートランジスタの機能ブロック図である。 本発明のいくつかの実施形態によるパッケージ化されたマルチチップのＲＦパワートランジスタの機能ブロック図である。 本発明のいくつかの実施形態によるパッケージ化されたマルチチップのＲＦパワートランジスタの概略的な回路図である。
次に、以下では本発明の実施形態を示す添付図面を参照して、本発明の実施形態をさらに詳しく説明する。しかしながら、本発明は多くの異なる形態で実施することが可能であり、本明細書で述べる実施形態に限定されると解釈すべきではない。むしろ、こうした実施形態は、本開示が十分かつ完全なものとなり、本発明の範囲を当業者に対して十分に伝えるために提供される。全体を通して、類似の番号は類似の要素を指す。
本明細書では、様々な要素を記述するために第１、第２等の用語が用いられることがあるが、こうした要素をこれらの用語によって限定すべきではないことが理解されるであろう。これらの用語は、１つの要素を別の要素と区別するために用いられるにすぎない。例えば、本発明の範囲から逸脱することなく、第１の要素を第２の要素と呼ぶことが可能であり、同様に第２の要素を第１の要素と呼ぶことが可能である。本明細書で用いられるとき、「および／または」という用語は、列挙された関連項目の１つまたは複数の任意およびすべての組合せを含む。
本明細書で用いられる専門用語は、特定の実施形態を記述するためのものにすぎず、本発明を限定するものではない。本明細書で用いられるとき、単数形（“ａ、”“ａｎ、”ａｎｄ“ｔｈｅ”）は、文脈において別段の明確な指示がない限り、複数形も含むものである。本明細書で用いられるとき、「備える」、「含む」（“ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ、”“ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ、”“ｉｎｃｌｕｄｅｓ、”ａｎｄ／ｏｒ“ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ”）という用語は、述べられる特徴（ｆｅａｔｕｒｅ）、完全体（ｉｎｔｅｇｅｒ）、ステップ、動作、要素および／または構成要素の存在を明示するが、１つ又は複数の他の特徴、完全体、ステップ、動作、要素、構成要素および／またはそれらの群の存在または追加を排除しないことがさらに理解されるであろう。
別段の定義がない限り、本明細書で用いられる（技術用語および科学用語を含む）すべての用語は、本発明が属する分野の技術者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。本明細書で用いられる用語は、本明細書および関連分野の文脈におけるその意味に一致した意味を有するものと解釈すべきであり、本明細書で明確に定義しない限り、理想化された意味、または過度に形式的な意味で解釈されるものではないことがさらに理解されるであろう。
ある要素が別の要素の「上に」存在する、または別の要素の「上に」延在するものとして言及されるとき、その要素は別の要素の上に直接に存在するか、又は別の要素の上に直接に延在してもよいし、介在要素が存在してもよいことが理解されるであろう。それに対して、ある要素が別の要素の「上に直接に」存在する、または別の要素の「上に直接に」延在するものとして言及されるときには、介在要素は存在しない。ある要素が別の要素に「接続される」又は「結合される」ものとして言及されるとき、その要素は別の要素に直接に接続されるか、又は直接に結合されてもよいし、介在要素が存在してもよいことも理解されるであろう。それに対して、ある要素が別の要素に「直接に接続される」又は「直接に結合される」ものとして言及されるときには、介在要素は存在しない。
本明細書では、「下に」、「上に」、「上部」、「下部」、「水平な」、「横方向の」又は「垂直な」などの相対的な用語が、図に示すような、１つの要素、層または領域の、別の要素、層または領域に対する関係を記述するために用いられることがある。これらの用語は、図面に示した向きに加えて、デバイスの異なる向きも包含するものであることが理解されるであろう。
本発明のいくつかの実施形態は、パッケージ化されたＲＦパワートランジスタを提供する。ＲＦパワートランジスタは通常、並行して動作する複数のトランジスタセルを備える。本発明の実施形態によりパッケージに含めることができるトランジスタには、横方向拡散ＭＯＳＦＥＴ（ＬＤＭＯＳＦＥＴ）、または、バイポーラデバイス、ＭＥＳＦＥＴデバイス、ＨＢＴおよびＨＥＭＴデバイス等の他の半導体デバイスを含むことができる。トランジスタは、ナローバンドギャップ半導体またはワイドバンドギャップ半導体を用いて作製することができる。例えばトランジスタは、シリコンＬＤＭＯＳおよび／またはバイポーラトランジスタ、および／またはＧａＡｓ ＭＥＳＦＥＴ、ＩｎＧａＰ ＨＢＴ、ＧａＮ ＨＥＭＴデバイス、ＧａＮバイポーラトランジスタ等のＩＩＩ−Ｖデバイスを含むことができる。
１０ワット以上の出力を与えるＲＦパワートランジスタは、図１Ａの１０で一般的に、図１Ｂに図式的に示すように、個別のデバイスとしてパッケージ化することができる。（例えば、ＦＥＴまたはバイポーラデバイスを含むことができる）パッケージ化されたトランジスタ１５は、通常、ＲＦ信号入力リード１４をトランジスタ１５の制御電極（例えば、ＦＥＴのゲートＧ、又はバイポーラトランジスタのベース）に接続する入力整合回路１２を備える。ＲＦ信号出力リード１８は、トランジスタ１５の出力電極（例えば、ＦＥＴのドレインＤ、又はバイポーラトランジスタのコレクタ若しくはエミッタ）に接続される。ＲＦ信号入力リード１４およびＲＦ信号出力リード１８は、図１Ａに示すようにパッケージ１０の外側に延在する。ＦＥＴ１５のソースＳは接地してもよい。
パッケージ化されたトランジスタ１０は、プリント回路基板（図示せず）の上に取り付けることができる。外部の出力整合回路２２を、プリント回路基板の上に取り付けることもできる。バイアス／ＲＦダイプレクサ（図示せず）を外部の出力整合回路に接続して、トランジスタの出力部をＲＦ出力部に接続することができる。さらに、トランジスタの出力リード１８にＤＣ電源（図示せず）を接続することができる。
ＲＦパワートランジスタのパッケージの内部には、内蔵の整合ネットワークが設けられてきた。しかしながら、そうした内蔵の整合ネットワークは通常、高調波周波数ではなくデバイスの基本動作周波数に整合するように設けられる。
図１Ｂに示すように、外部の出力整合回路２２は、トランジスタ１５の基本動作周波数の２次高調波周波数の信号のうちの出力信号におけるエネルギーを低減するための高調波短絡回路を備えることができる。しかしながら、追加の寄生共振が加えられ、それがトランジスタ１０のバンド幅を減少させることがあるということに少なくとも部分的に起因して、パッケージの出力リードに高調波短絡回路を得ることが難しい場合がある。
本発明のいくつかの実施形態によれば、高調波低減器をデバイスパッケージの内部に設けることが可能であり、その結果、信号がＲＦ信号出力リード１８に達する前に、高調波低減を生じさせることができるようになる。したがって、本発明のいくつかの実施形態は、デバイスパッケージ自体の内部の２次および／またはより高次の高調波を低減することによって、パッケージ化されたＲＦパワートランジスタの直線性を改善することができる。高調波低減器をパッケージの内部に配置すると、広い範囲の周波数および／または出力レベルにわたって、高調波低減器の性能を改善することができる。さらに、パッケージからの信号出力が高調波周波数においてより低いエネルギーを有することが可能になるため、外部の出力整合回路の設計を簡易化することができる。
例えば図２Ａに示すように、高調波低減器１１６を、ＲＦパワートランジスタ１５を有するパッケージ１００Ａの中の、トランジスタ１５の出力部（ドレイン）に含めることができる。高調波低減器１１６は、出力信号中の２次高調波周波数等の高調波周波数におけるエネルギーを低減するように構成されている。いくつかの実施形態では、図２Ｂに示すように、ＲＦパワートランジスタ１５を備えるパッケージ１００Ｂは、トランジスタ１５の制御電極（例えばゲートＧ）に接続された、高調波低減器を有する入力整合回路２１２を備えることができる。高調波低減器を有する入力整合回路２１２内の高調波低減器は、入力信号中の２次高調波周波数等の高調波周波数におけるエネルギーを低減するように構成されている。いくつかの実施形態では、図２Ｃに示すように、ＲＦパワートランジスタ１５を備えるパッケージ１００Ｃは、トランジスタ１５の出力部にある高調波低減器１１６に加えて、トランジスタ１５の制御電極に接続された高調波低減器を有する入力整合回路２１２を備えることができる。
いくつかの実施形態では、ＲＦトランジスタを備えるパッケージが入力整合回路を含まないことがある。例えば図２Ｄに示すように、ＲＦトランジスタ１５を備えるパッケージ１００Ｄは、トランジスタ１５の制御電極（例えばゲートＧ）に接続された高調波低減器１１２と、トランジスタ１５の出力部（ドレイン）にある高調波低減器１１６とを備えることができる。いくつかの実施形態では、図２Ｅに示すように、ＲＦトランジスタ１５を備えるパッケージ１００Ｅは、トランジスタ１５の制御電極に接続された高調波低減器１１２を備えることができるが、出力部には高調波低減器がない。同様に図２Ｆに示すように、ＲＦトランジスタ１５を備えるパッケージ１００Ｆは、トランジスタ１５の出力部に接続された高調波低減器１１６を備えることができるが、入力部には高調波低減器がない。
本発明のいくつかの実施形態は、トランジスタ１５の出力部に接続された出力整合回路を備えることができる。例えば図２Ｇに示すように、ＲＦトランジスタ１５を備えるパッケージ１００Ｇは、トランジスタ１５の出力部に接続された高調波低減器を有する出力整合回路２１６を備える。いくつかの実施形態では、図２Ｈに示すように、ＲＦトランジスタ１５を備えるパッケージ１００Ｈは、トランジスタ１５の制御電極に接続された高調波低減器１１２と、出力部に接続された出力整合回路１６とを備えることができる。図２Ｉに示すように、ＲＦトランジスタ１５を備えるパッケージ１００Ｉは、トランジスタ１５の入力部に接続された高調波低減器１１２と、トランジスタ１５の出力部に接続された高調波低減器を有する出力整合回路２１６とを備えることができる。
本発明のいくつかの実施形態は、トランジスタの入力部に接続された入力整合回路に加えて、トランジスタ１５の出力部に接続された出力整合回路を備えることができる。例えば図２Ｊに示すように、ＲＦトランジスタ１５を備えるパッケージ１００Ｊは、入力整合回路１４と、トランジスタ１５の出力部に接続された高調波低減器を有する出力整合回路２１６とを備える。いくつかの実施形態では、図２Ｋに示すように、ＲＦトランジスタ１５を備えるパッケージ１００Ｋは、トランジスタ１５の制御電極に接続された高調波低減器を有する入力整合回路２１２と、出力部に接続された出力整合回路１６とを備えることができる。図２Ｌに示すように、ＲＦトランジスタ１５を備えるパッケージ１００Ｌは、トランジスタ１５の入力部に接続された高調波低減器を有する入力整合回路２１２と、トランジスタ１５の出力部に接続された高調波低減器を有する出力整合回路２１６とを備えることができる。
本発明の実施形態による高調波低減器１１６を有するＲＦパワートランジスタ１５を備えるパッケージ１００Ａに関する概略的な回路図を図３に示し、本発明の実施形態によるパッケージ１００の物理的なレイアウトを図４に示す。図３及び図４を参照すると、入力整合回路１２が、ＲＦ信号入力リード１４とトランジスタ１５のゲートＧとの間に接続されている。入力整合回路１２は、ＲＦ信号入力リード１４とコンデンサ３６との間に延在するボンドワイヤ３２を有する誘導性ワイヤボンド接続と、コンデンサ３６からトランジスタ１５のゲートＧへ延在するボンドワイヤ３４を有する誘導性ワイヤボンド接続とを備えることができる。
トランジスタ１５のソースＳは接地され、ＲＦ信号出力リード１８は、トランジスタのドレインＤからＲＦ信号出力リード１８へ延在するボンドワイヤ３８を有する誘導性ワイヤボンド接続を介して、トランジスタ１５のドレインＤに接続される。
またパッケージ１００Ａの内部には、トランジスタ１５のドレインＤと接地との間に接続された高調波低減器１１６が設けられている。図３に示す実施形態では、高調波低減器１１６は、分路コンデンサ１２２と直列の誘導素子１２０を備える。図４に示すように、分路コンデンサ１２２は、パッケージ１００Ａのベース１４０上にトランジスタ１５に隣接して取り付けることが可能であり、誘導素子１２０は、トランジスタ１５から分路コンデンサ１２２へ延在するボンドワイヤを備えることができる。特に分路コンデンサ１２２は、パッケージ１００Ａのベース１４０上のトランジスタ１５とＲＦ信号出力リード１８との間に形成することができる。誘導性ボンドワイヤ３８は、分路コンデンサ１２２の上を横切ってもよい。
パッケージ１００のベースとは、トランジスタ１５が取り付けられる任意の構造部材を指すことができ、したがって、基板、フランジ、ダイのキャリア等に対応することが可能であることが理解されるであろう。
誘導素子１２０のインダクタンス及びコンデンサ１２２のキャパシタンスは、トランジスタ１５の基本動作周波数に対する高調波周波数の信号に対して、接地までの短絡回路および／または低インピーダンス経路を提供するように選択することができる。例えば、基本動作周波数が２．５ＧＨｚの場合、キャパシタンス及びインダクタンスの値は、５ＧＨｚの周波数で短絡回路を提供するように選択することができる。そうした値を選択することは、当分野では周知である。実際に使用される値は、回路の構成および／または物理的なレイアウトに依存することがある。限定のためではなく一例として、基本動作周波数ｆで動作するように設計されたトランジスタの場合、コンデンサ１２２および誘導素子１２０のキャパシタンスおよびインダクタンスはそれぞれ、下式を満たすように選択することができる。
Figure 2013141291
限定のためではなく一例として、基本動作周波数を２．５ＧＨｚと仮定すると、２次高調波周波数（すなわち５ＧＨｚ）で短絡回路／低インピーダンス経路を提供するには、コンデンサ１２２は約４ｐＦのキャパシタンスを有し、誘導子（ｉｎｄｕｃｔｏｒ）は約０．２５ｎＨのインダクタンスを有する場合がある。コンデンサ１２２の存在により、出力および／または効率の点ではパッケージ化されたデバイス１００Ａの性能が低下する可能性があるが、いくつかの実施形態によって得ることができる広い周波数の範囲にわたる直線性の改善によって、そうした性能の低下を相殺することができる。
図５は、トランジスタ１５の制御端子（例えばゲートＧ）に接続された高調波低減器２１６を備える、パッケージ化されたＲＦパワーデバイス１００Ｂの概略的な回路図である。図５に示す実施形態では、高調波低減器２１６は、分路コンデンサ２２２と直列の誘導素子２２０を備える。誘導素子２２０のインダクタンス及びコンデンサ２２２のキャパシタンスは、トランジスタ１５の入力部に、トランジスタ１５の基本動作周波数と比較して２次高調波周波数等の高調波周波数の信号に接地までの短絡回路および／または低インピーダンス経路を提供するように選択することができる。
図６は、トランジスタ１５の出力端子（ドレインＤ）に結合された高調波低減器１１６と、トランジスタ１５の制御端子（ゲートＧ）に接続された高調波低減器２１６とを備える、パッケージ化されたＲＦパワーデバイス１００Ｃの概略的な回路図である。図６に示す実施形態では、高調波低減器１１６は、分路コンデンサ１２２と直列の誘導素子１２０を備え、高調波低減器２１６は、分路コンデンサ２２２と直列の誘導素子２２０を備える。誘導素子１２０、２２０のインダクタンス及びコンデンサ１２２、２２２のキャパシタンスは、トランジスタ１５の入力部および出力部の両方に、トランジスタ１５の基本動作周波数と比較して２次高調波周波数等の高調波周波数の信号に接地までの短絡回路および／または低インピーダンス経路を提供するように選択することができる。しかし、トランジスタ１５に対する高調波低減器１１６、２１６の位置が異なるため、例えばコンデンサ１２２、２２２に対して選択された特定の値が異なる可能性があることが理解されるであろう。例えばいくつかの実施形態では、コンデンサ２２２のキャパシタンスがコンデンサ１２２キャパシタンスより大きくてもよい。
他の実施形態では、高調波低減器は、トランジスタ１５が取り付けられるベース１４０の上に形成可能な、開回路の１／４波長伝送線路スタブなどの共振構造体を備えることができる。開いた１／４波長伝送線路スタブは、ある高調波周波数の４分の１に等しい長さを有し、その高調波周波数の信号に対する短絡回路を提供することができる。図７は、トランジスタ１５の出力部（ドレインＤ）に接続された開回路の１／４波長伝送線路スタブ３１６を用いて実装された高調波低減器１１６を備える、パッケージ化されたＲＦトランジスタ１００Ａに関する例示的かつ概略的な回路図である。
図８は、トランジスタ１５の出力端子とＲＦ出力リード１８との間に接続された出力整合回路１６を備える、ＲＦトランジスタ用のパッケージ１００Ｊの概略的な回路図である。出力整合回路１６は、直列の誘導子７６、７６と分路コンデンサ７８とを備える。
本発明のいくつかの実施形態は、複数のＲＦトランジスタを備えるマルチチップのパッケージを提供する。例えば図９Ａおよび９Ｂは、本発明のいくつかの実施形態によるパッケージ化されたマルチチップのＲＦパワートランジスタの機能ブロック図であり、図１０は、本発明のいくつかの実施形態によるパッケージ化されたマルチチップのＲＦパワートランジスタの概略的な回路図である。
図９Ａを参照すると、本発明のいくつかの実施形態によるマルチチップのパッケージ３００Ａは、ＲＦ入力リード１４と第１および第２のトランジスタ１５Ａ、１５Ｂの制御電極との間に接続された高調波低減器を有する入力ネットワーク３１２を備える。トランジスタ１５Ａ、１５Ｂの出力部は、ＲＦ出力リード１８に接続されている。
他の構成も実施可能である。例えば図９Ｂに示すように、本発明のいくつかの実施形態によるマルチチップのパッケージ３００Ｂは、ＲＦ入力リード１４と第１及び第２のトランジスタ１５Ａ、１５Ｂの制御電極との間に接続された入力ネットワーク３１４を備える。第１の高調波低減器３１６Ａが、第１のトランジスタ１５Ａの出力端子とＲＦ出力リード１８との間に接続され、第２の高調波低減器３１６Ｂが、第２のトランジスタ１５Ｂの出力端子とＲＦ出力リード１８との間に接続される。
図１０に、本発明のいくつかの実施形態によるパッケージ化されたマルチチップのＲＦパワートランジスタ３００Ｂの概略的な回路図を示す。図１０に示すように、マルチチップのパッケージ３００Ｂは、ＲＦ入力リード１４と第１及び第２のトランジスタ１５Ａ、１５Ｂの制御電極との間に接続された入力ネットワーク３１４を備える。入力ネットワーク３１４は、ＲＦ入力リード１４と第１のトランジスタ１５Ａの制御端子との間に接続された、直列の誘導子３２Ａ、３４Ａおよび分路コンデンサ３６Ａと、ＲＦ入力リード１４と第２のトランジスタ１５Ｂの制御端子との間に接続された、直列の誘導子３２Ｂ、３４Ｂおよび分路コンデンサ３６Ｂとを備える。誘導子３２０Ａ及びコンデンサ３２２Ａを有する第１の高調波低減器３１６Ａが、第１のトランジスタ１５Ａの出力端子に接続され、誘導子３２０Ｂ及びコンデンサ３２２Ｂを有する第２の高調波低減器３１６Ｂが、第２のトランジスタ１５Ｂの出力端子に接続される。本願を考慮すると、本発明の範囲内に含まれるマルチチップパッケージの他の構成が明らかになるであろう。このような構成には、入力整合ネットワーク、出力整合ネットワーク、入力側の高調波低減器および／または出力側の高調波低減器を有するパッケージが含まれる。
本発明の実施形態によるパッケージ化されたＲＦパワートランジスタは、直線性が重要な広い範囲の用途において有用なものとなり得る。例えば、本発明の実施形態によるパッケージ化されたパワートランジスタは、ＷｉＭＡＸ、ＷＣＤＭＡ、ＣＤＭＡなどのシステム、および／または将来的な（第４世代の）システムを含む他のシステムにおいて用途を有する可能性がある。一般に、本発明の実施形態は、パワートランジスタから直線性能が望まれる任意の用途において有用なものとなり得る。
本発明の実施形態を、主に基本動作周波数の２次高調波周波数の信号を低減するように構成された高調波低減器に関して説明してきたが、リアクタンスの値を適切に選択することにより、高調波低減器をより高次の高調波周波数の信号を低減するように構成することが可能であることが理解されるであろう。一般に、本発明のいくつかの実施形態による高調波低減器は、Ｎ次の高調波周波数の信号を低減するように構成することができる（ただしＮ＞１）。さらに、いくつかの実施形態に従って複数の高調波低減器を設け、様々な異なる高調波周波数の信号を低減することができる。
図面および明細書では、本発明の典型的な実施形態を開示してきた。また特定の用語を使用しているが、それらは一般的かつ記述的な意味のみに用いており、限定のためではない。本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲に記載される。

Claims (24)

  1. 制御端子および出力端子を有し、基本動作周波数で動作するように構成されたトランジスタと、
    前記トランジスタの前記制御端子に結合されたＲＦ信号入力リードと、
    前記トランジスタの前記出力端子に結合されたＲＦ信号出力リードと、
    前記トランジスタの前記制御端子および／または前記出力端子に結合され、前記基本動作周波数の高調波周波数の信号に対して、前記制御端子および／または前記出力端子から接地までの短絡回路または低インピーダンス経路を提供するように構成された高調波低減器と、
    前記トランジスタ及び前記高調波低減器を収容するパッケージであって、前記パッケージから、前記ＲＦ信号入力リード及び前記ＲＦ信号出力リードが延在するパッケージと
    を備えることを特徴とするパッケージ化されたＲＦパワーデバイス。
  2. 前記高調波低減器は、前記トランジスタの前記出力端子に接続されていることを特徴とする請求項１に記載のパッケージ化されたＲＦパワーデバイス。
  3. 前記高調波低減器は、前記トランジスタの前記制御端子に接続されていることを特徴とする請求項１に記載のパッケージ化されたＲＦパワーデバイス。
  4. 前記トランジスタの前記出力端子に接続された出力側の高調波低減器をさらに備えることを特徴とする請求項３に記載のパッケージ化されたＲＦパワーデバイス。
  5. 前記高調波低減器は入力側の高調波低減器を備え、
    前記入力側の高調波低減器は、第１のキャパシタンスを有する第１のコンデンサを備え、前記出力側の高調波低減器は、前記第１のキャパシタンスとは異なる第２のキャパシタンスを有する第２のコンデンサを備えることを特徴とする請求項４に記載のパッケージ化されたＲＦパワーデバイス。
  6. 前記ＲＦ信号入力リードと前記トランジスタの前記制御端子との間に入力整合回路をさらに備え、
    前記高調波低減器は、前記入力整合回路と前記トランジスタの前記制御端子との間に結合されていることを特徴とする請求項３に記載のパッケージ化されたＲＦパワーデバイス。
  7. 前記ＲＦ信号出力リードと前記トランジスタの前記出力端子との間に出力整合回路をさらに備え、
    前記高調波低減器は、前記出力整合回路と前記トランジスタの前記出力端子との間に結合されていることを特徴とする請求項３に記載のパッケージ化されたＲＦパワーデバイス。
  8. 前記ＲＦ信号出力リードと前記トランジスタの前記出力端子との間に出力整合回路を、かつ／または、前記ＲＦ信号入力リードと前記トランジスタの前記制御端子との間に入力整合回路をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のパッケージ化されたＲＦパワーデバイス。
  9. 前記高調波低減器は、接地端子に直列に接続された誘導素子および分路コンデンサを有する直列共振回路を備えることを特徴とする請求項１に記載のパッケージ化されたＲＦパワーデバイス。
  10. ベースをさらに備え、
    前記トランジスタは前記ベース上に存在し、前記分路コンデンサは、前記ベース上の前記トランジスタと前記ＲＦ出力リードとの間に存在することを特徴とする請求項９に記載のパッケージ化されたＲＦパワーデバイス。
  11. 前記誘導素子は、前記トランジスタから前記分路コンデンサまで延在するボンドワイヤを備えることを特徴とする請求項１０に記載のパッケージ化されたＲＦパワーデバイス。
  12. 前記トランジスタから前記ＲＦ出力リードまで前記分路コンデンサの上を延在する第２のボンドワイヤをさらに備えることを特徴とする請求項１１に記載のパッケージ化されたＲＦパワーデバイス。
  13. 前記高調波低減器は、開回路の１／４波長伝送線路スタブを備えることを特徴とする請求項１に記載のパッケージ化されたＲＦパワーデバイス。
  14. 前記開回路の１／４波長伝送線路スタブは、前記基本動作周波数の前記高調波周波数の信号に対して、接地までの前記短絡回路または低インピーダンス経路を提供するように選択された長さを有することを特徴とする請求項１３に記載のパッケージ化されたＲＦパワーデバイス。
  15. 前記基本動作周波数の前記高調波周波数は、前記基本動作周波数の２次高調波周波数を含むことを特徴とする請求項１に記載のパッケージ化されたＲＦパワーデバイス。
  16. 前記トランジスタは第１のトランジスタを備え、前記高調波低減器は第１の高調波低減器を備え、前記パッケージは、
    制御端子および出力端子を有し、前記基本動作周波数で動作するように構成された第２のトランジスタであって、前記ＲＦ信号入力リードは前記第２のトランジスタの前記制御端子に結合され、前記ＲＦ信号出力リードは前記第２のトランジスタの前記出力端子に結合されている第２のトランジスタと、
    前記第２のトランジスタの前記制御端子および／または前記出力端子に結合され、前記基本動作周波数の高調波周波数の信号に対して、前記第２のトランジスタの前記制御端子および／または前記出力端子から接地までの短絡回路または低インピーダンス経路を提供するように構成された第２の高調波低減器と
    をさらに備え、
    前記パッケージは、前記第２のトランジスタおよび前記第２の高調波低減器も収容することを特徴とする請求項１に記載のパッケージ化されたＲＦパワーデバイス。
  17. 制御端子および出力端子を有し、基本動作周波数で動作するように構成されたトランジスタと、
    前記トランジスタの前記制御端子に結合されたＲＦ信号入力リードと、
    前記トランジスタの前記出力端子に結合されたＲＦ信号出力リードと、
    前記トランジスタの前記制御端子および／または前記出力端子に結合され、前記基本動作周波数のＮ次の高調波周波数の信号に対して（ただしＮ＞１）、前記制御端子および／または前記出力端子から接地までの短絡回路または低インピーダンス経路を提供するように構成された高調波低減器と、
    前記トランジスタおよび前記高調波低減器を収容するパッケージであって、前記パッケージから、前記入力リード及び前記号出力リードが延在するパッケージと
    を備えることを特徴とするパッケージ化されたＲＦパワーデバイス。
  18. 前記パッケージ内に収容され、前記トランジスタの前記制御端子および／または前記出力端子に結合された追加の高調波低減器をさらに備え、
    前記追加の高調波低減器は、前記基本動作周波数のＭ次の高調波周波数の信号に対して（ただし、Ｍ＞１かつＭ≠Ｎ）、前記制御端子および／または第２の出力端子から接地までの第２の短絡回路または低インピーダンス経路を提供するように構成されていることを特徴とする請求項１７に記載のパッケージ化されたＲＦパワーデバイス。
  19. 前記高調波低減器および前記追加の高調波低減器はそれぞれ、誘導素子およびコンデンサを有する直列共振回路を備えることを特徴とする請求項１８に記載のパッケージ化されたＲＦパワーデバイス。
  20. 前記高調波低減器および前記他の高調波低減器のうちの少なくとも１つは、開回路の１／４波長伝送線路スタブを備えることを特徴とする請求項１８に記載のパッケージ化されたＲＦパワーデバイス。
  21. パッケージ化されたＲＦパワーデバイスを形成する方法であって、
    制御端子および出力端子を有し、基本動作周波数で動作するように構成されたトランジスタをベース上に取り付けるステップと、
    前記ベース上に高調波信号低減器を形成し、前記高調波信号低減器を、前記トランジスタの前記制御端子および／または前記出力端子に接続するステップであって、前記高調波信号低減器は、前記基本動作周波数のＮ次の高調波周波数の信号に対して（ただしＮ＞１）、前記制御端子および／または前記第２の出力端子から接地までの短絡回路または低インピーダンス経路を提供するように構成されているものであるステップと、
    前記ベースの両側にＲＦ信号入力リード及びＲＦ信号出力リードを設けるステップと、
    前記ＲＦ信号入力リードを前記制御端子に接続し、前記ＲＦ信号出力リードを前記出力端子に接続するステップと、
    前記トランジスタおよび前記高調波低減器を収容するパッケージを形成するステップであって、前記パッケージから前記ＲＦ信号入力リード及び前記ＲＦ信号出力リードが延在するステップと
    を含むことを特徴とする方法。
  22. 前記高調波信号低減器を形成するステップは、前記ベース上にコンデンサを設けるステップと、前記コンデンサと前記トランジスタとの間にワイヤボンド接続を形成するステップとを含むことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
  23. 前記ベース上に前記コンデンサを設けるステップは、前記ベース上の前記トランジスタの前記出力端子と前記ＲＦ信号出力リードとの間に前記コンデンサを設けるステップを含み、
    前記ワイヤボンド接続を形成するステップは、前記コンデンサと前記トランジスタの前記出力端子との間に前記ワイヤボンド接続を形成するステップを含むことを特徴とする請求項２２に記載の方法。
  24. 前記ＲＦ信号出力リードを前記出力端子に接続するステップは、前記出力端子から前記ＲＦ信号出力リードまで前記コンデンサの上を延在するボンドワイヤを有する第２のワイヤボンド接続を形成するステップを含むことを特徴とする請求項２３に記載の方法。
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