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JPH10308591A - 半導体マイクロ波増幅器 - Google Patents

半導体マイクロ波増幅器

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JPH10308591A
JPH10308591A JP9114627A JP11462797A JPH10308591A JP H10308591 A JPH10308591 A JP H10308591A JP 9114627 A JP9114627 A JP 9114627A JP 11462797 A JP11462797 A JP 11462797A JP H10308591 A JPH10308591 A JP H10308591A
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semiconductor
electrode
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amplifying element
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敬之 大賀
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  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Microwave Amplifiers (AREA)
  • Shielding Devices Or Components To Electric Or Magnetic Fields (AREA)
  • Waveguides (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体増幅素子の接地電極及び接地面間の接
続インピーダンスが低く、且つ入出力間や多層プリント
基板実装時におけるプリント基板表裏間のアイソレーシ
ョンが高い簡易な構造の半導体マイクロ波増幅器を提供
すること。 【解決手段】 この増幅器は、接地電極７に接続されて
入力電極３及び出力電極５を高周波的に分離して電磁的
結合を遮蔽する金属板（電磁結合遮蔽手段）１と、半導
体増幅素子２の接地部を入出力側マイクロストリップ線
路（４，６）の接地面１０に接続した２カ所のスルーホ
ール（接地接続手段）９とを有する。金属板１はスルー
ホール９に挿入されてリフロー時の半田１１のスルーホ
ール９に対する流入防止手段として働く部分を有し、そ
の一部がスルーホール９に挿入されて接地状態となって
半田１１で固定される。半田１１はリフロー前は接地ラ
ンド８の表面に塗布され、リフロー時に接地電極７及び
金属板１を同時に固定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、主として自動搭載
やリフローが容易な表面実装半導体増幅素子を用いたマ
イクロストリップ線路による半導体マイクロ波増幅器に
関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の半導体マイクロ波増幅器
においては、小型の半導体増幅素子を使用することによ
り半導体増幅素子の入力電極及び出力電極の距離が近く
なってしまうため、高周波的なアイソレーションを得る
ことが困難となっている。この結果、利得の周波数特性
の偏差が大きくなってしまう他、出力電力が得られなく
なってしまったり、或いは出力電力が入力に正帰還され
て発振し易いといった様々な問題がある。
【０００３】そこで、こうした問題を解消するための技
術開発も行われている。例えば特公昭６３−６３１２１
号公報（特開昭５７−１４１９４４号公報）に開示され
たマイクロ波半導体装置では、半導体増幅素子を所定の
形状の開口を有する金属で覆うことにより、所要のアイ
ソレーションを得ている。
【０００４】又、実開平１−１２２６１８号公報に開示
されたマイクロ波増幅器では、増幅素子に表面実装電界
効果トランジスタを用いてマイクロストリップ高周波増
幅回路を構成している。このマイクロ波増幅器の場合、
ソース電極の接地はスルーホールを用いて行われるが、
スルーホールはインダクタンスを持っており、リターン
ロスの劣化，利得の低下，正帰還による発振，出力電力
の低下等の短所を生じる要因となる。そこで、こうした
短所を回避するため、スルーホールのインダクタンスを
低下させることが必要となるが、その対策として大径の
スルーホールを用いるようにし、ソース電極及び接地面
間の余分な分布定数を削減するためにスルーホールをで
きるだけソース電極の近傍に設置している。こうした対
策は、電界効果トランジスタ以外の半導体増幅素子を用
いた場合の接地電極の接地面への接続についても同様に
効果を奏する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述した特公昭６３−
６３１２１号公報のマイクロ波半導体装置の場合、半導
体増幅素子が接地面に直接実装できる形状の場合には有
効であるが、プリント基板に表面実装する形状の表面実
装半導体増幅素子を用いると、これを金属で覆うために
はプリント基板に金属取り付けのための穴あけや接地面
を得るための接続等の特殊な加工を要して構造が複雑に
なってしまう上、マイクロストリップ増幅回路を構成す
る際に金属を接地電極に低インピーダンスで接続する必
要に対して形状的に困難となるため、表面実装半導体増
幅素子には実施できないという難点がある。
【０００６】又、特公昭６３−６３１２１号公報のマイ
クロ波半導体装置の場合、プリント基板に穴があいてア
イソレーションが低下するため、高周波的にプリント基
板の表裏のアイソレーションが必要な場合に接地面を内
層にとる際にマイクロストリップ線路の接地面が多層プ
リント基板の内層にある場合に実施できないという問題
がある。
【０００７】更に、特公昭６３−６３１２１号公報のマ
イクロ波半導体装置の場合、一般的な表面実装部品の自
動搭載機は２次元的にのみ部品実装を行うことができる
もので、このような立体的な形状の組立には対応してい
ないため、表面実装部品の自動搭載が容易でないという
問題もある。
【０００８】一方、実開平１−１２２６１８号公報のマ
イクロ波増幅器の場合、インピーダンス低下のために大
径のスルーホールを接地電極の近傍に設置する必要があ
るが、素子の半田付けをリフローで行うと半田がスルー
ホールに流れ込んでしまい、接地電極固定に必要な半田
までとられてしまう等、接地電極の半田付けが劣化する
ことがあるため、構造的に半導体増幅素子の接地電極及
びマイクロストリップ線路の接地面間の接続インピーダ
ンスを下げることが困難になっている。
【０００９】本発明は、このような問題点を解決すべく
なされたもので、その技術的課題は、半導体増幅素子の
接地電極及び接地面間の接続インピーダンスが低く、且
つ入出力間や多層プリント基板実装時におけるプリント
基板表裏間のアイソレーションが高く、しかも簡易な構
造で自動搭載機の使用が可能な半導体マイクロ波増幅器
を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、マイク
ロストリップ線路上に設けられた入力電極及び出力電極
と、接地電極とが半導体増幅素子に接続されて成る半導
体マイクロ波増幅器において、接地電極に接続されると
共に、入力電極及び出力電極を高周波的に分離して電磁
的結合を遮蔽する電磁結合遮蔽手段と、半導体増幅素子
の接地部をマイクロストリップ線路の接地面に接続した
接地接続手段とを有する半導体マイクロ波増幅器が得ら
れる。
【００１１】又、本発明によれば、上記半導体マイクロ
波増幅器において、接地接続手段は、スルーホールであ
る半導体マイクロ波増幅器が得られる。
【００１２】更に、本発明によれば、上記半導体マイク
ロ波増幅器において、電磁結合遮蔽手段は、スルーホー
ルに挿入されてリフロー時の該スルーホールへの半田流
入防止手段となる部分を含む半導体マイクロ波増幅器が
得られる。
【００１３】加えて、本発明によれば、上記何れか一つ
の半導体マイクロ波増幅器において、電磁結合遮蔽手段
は、自動搭載機による実装時に被吸着手段となる局部を
含む半導体マイクロ波増幅器が得られる。
【００１４】
【作用】本発明の半導体マイクロ波増幅器は、半導体増
幅素子の入力電極及び出力電極間の電磁的結合を遮断す
るための電磁結合遮断手段としての金属板と、半導体増
幅素子の接地電極をマイマクロストリップ線路の接地面
に低インピーダンスで接続する接続手段としてのスルー
ホールとを有する。金属板は半導体増幅素子の接地電極
に低インピーダンスで接続され、半導体増幅素子の周辺
空間を伝わって入出力間に直接結合する電磁波を遮断す
るが、この金属板はスルーホールに挿入されてリフロー
時の半田のスルーホールに対する流入防止手段として働
く部分と、自動搭載機を用いた実装時に自動搭載機によ
る被吸着手段として働く局部とを有している。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下に実施例を挙げ、本発明の半
導体マイクロ波増幅器について、図面を参照して詳細に
説明する。
【００１６】図１は、本発明の一実施例に係る半導体マ
イクロ波増幅器の基本構成を示したもので、同図（ａ）
はその平面図に関するもの，同図（ｂ）は同図（ａ）の
Ａ−Ａ′方向における側面断面図に関するもの，同図
（ｃ）は同図（ａ）のＢ−Ｂ′方向における側面断面図
に関するものである。
【００１７】この半導体マイクロ波増幅器は、互いに対
向するように設置された入力側マイクロストリップ線路
４上に設けられた入力電極３及び出力側マイクロストリ
ップ線路６上に設けられた出力電極５と、互いに対向す
るように設置された接地ランド８上に設けられた接地電
極７とがそれぞれ半導体増幅素子２に接続されて成って
いる他、接地電極７に接続されると共に、入力電極３及
び出力電極５を高周波的に分離して電磁的結合を遮蔽す
る電磁結合遮蔽手段としての金属板１と、半導体増幅素
子２の接地部を入力側マイクロストリップ線路４及び出
力側マイクロストリップ線路６の接地面１０に接続した
接地接続手段としての２カ所のスルーホール９とを有し
ている。
【００１８】ここで、金属板１はスルーホール９に挿入
されてリフロー時の半田１１のスルーホール９に対する
流入防止手段として働く部分を有している。
【００１９】即ち、この半導体マイクロ波増幅器では、
マイクロ波信号が入力側マイクロストリップ線路４から
半導体増幅素子２の入力電極３を通り、半導体増幅素子
２で増幅された後、半導体増幅素子３の出力電極５を通
って出力側マイクロストリップ線路６へ出力される。半
導体増幅素子２の接地電極７は接地ランド８に接続され
ており、接地ランド８はスルーホール９によって出力側
マイクロストリップ線路６の接地面１０に接続されてい
る。金属板１は入力電極３及び出力電極５を仕切るよう
に配置され、その一部がスルーホール９に挿入されて接
地状態となって半田１１により固定される。半田１１は
リフロー前は接地ランド８の表面に塗布されていたもの
で、リフロー時に接地電極７及び金属板１を同時に固定
する。
【００２０】このうち、スルーホール９は、大径である
程、又数が多い程インピーダンスが低くなるので好まし
い。スルーホール９の最低内径は例えば０．７ｍｍ以上
が必要となる。又、スルーホール９及び接地電極７の距
離も近い方が良く、できれば接しているか、或いはスル
ーホール９の一部が接地電極７の下に潜り込む程度が好
ましい。更に、スルーホール９は半導体増幅素子２の近
くに配置された方が良い。これらの要件は半導体増幅素
子２から見た接地インピーダンスが下がるためである。
【００２１】金属板１の材料としては、導電性で半田付
けの良好なものが好ましい。具体的には半田メッキした
銅板が好適である。金属板１は半導体増幅回路が電磁的
に密封されている金属容器壁面に接触させることによ
り、一層アイソレーション効果を高めることができる。
【００２２】尚、上述した一実施例では金属板１を出力
電極５側に設置した構成としたが、金属板１は入力電極
３側に設置されても良い。
【００２３】図２は、本発明の他の実施例に係る半導体
マイクロ波増幅器の基本構成を示したもので、同図
（ａ）はその平面図に関するもの，同図（ｂ）は同図
（ａ）のＣ−Ｃ′方向における側面断面図に関するもの
である。
【００２４】この半導体マイクロ波増幅器の場合、先の
一実施例のものと比べると、金属板１に代えて板金加工
等により上面が平らで、自動搭載機のノズルによる吸着
が可能なコの字型金属板１２が使用されている。即ち、
コの字型金属板１２は自動搭載機による実装時に被吸着
手段となる局部を含むため、これにより自動搭載機のノ
ズルによる吸着が可能となり、取り付け性が向上する。
【００２５】又、ここでの半導体マイクロ波増幅器の場
合、多層（ここでは４層）プリント基板の内層を使用し
て入力側マイクロストリップ線路４及び出力側マイクロ
ストリップ線路６の内層接地面１３を有する構造として
おり、プリント基板の裏面との高周波的なアイソレーシ
ョンを得ている。従って、プリント基板の裏面に別の回
路を配置でき、単位面積当たりの部品搭載数を増やすこ
とができる。
【００２６】更に、ここでの半導体マイクロ波増幅器の
場合、スルーホール９が４カ所になっていることから接
地電極７と入力側マイクロストリップ線路４及び出力側
マイクロストリップ線路６の内層接地面１３との間の接
続インピーダンスを下げることができる。
【００２７】尚、コの字型金属板１２が有する自動搭載
機による実装時に被吸着手段となる局部は、先の一実施
例の金属板１に持たせるようにすることも可能である。
【００２８】
【発明の効果】以上に述べた通り、本発明の半導体マイ
クロ波増幅器によれば、半導体増幅素子の入力電極及び
出力電極間の電磁的結合を遮断するための電磁結合遮断
手段としての金属板と、半導体増幅素子の接地電極をマ
イマクロストリップ線路の接地面に低インピーダンスで
接続する接続手段としてのスルーホールとを有する構成
とし、更に金属板がスルーホールに挿入されてリフロー
時の半田のスルーホールに対する流入防止手段として働
く部分と、自動搭載機を用いた実装時に自動搭載機によ
る被吸着手段として働く局部とを有するものとしている
ため、半導体増幅素子の接地電極及び接地面間の接続イ
ンピーダンスが低く、且つ入出力間や多層プリント基板
実装時におけるプリント基板表裏間のアイソレーション
が高く、しかも簡易な構造で自動搭載機の使用によって
簡便な組み立てが可能となる。
【００２９】具体的に云えば、この半導体マイクロ波増
幅器の場合、半導体増幅素子の入力電極及び出力電極間
に接地電極と接続される電磁結合遮断手段としての金属
板を設けて電磁的結合を遮断することによって入出力間
アイソレーションを高めることができるため、利得の周
波数特性の偏差が小さくなり、出力電力が充分に得ら
れ、出力電力が入力に正帰還されて生じる発振も防止す
ることができる。
【００３０】又、半導体増幅素子の接地電極とマイクロ
ストリップ線路の接地面とを繋ぐスルーホールを塞ぐ構
造になっていることにより、大径のスルーホールを使用
してもリフロー時に半田がスルーホールに流れ込んで半
導体増幅素子の接地電極が半田付け不良になることが防
止されるため、リフローで取り付ける表面実装半導体増
幅素子の接地電極をマイクロストリップ線路の接地面に
低インピーダンスで接続可能となる。これにより、リタ
ーンロスの劣化，利得の低下，正帰還による発振，出力
電力の低下が生じない。
【００３１】更に、全ての部品がプリント基板の上面側
から搭載できる構造になっているため、一般的な２次元
的に部品実装可能の自動搭載機により容易に組み立てを
行うことができる。
【００３２】加えて、マイクロストリップ線路の接地面
を多層プリント基板の内層にとることにより、その内層
接地面がプリント基板表裏間のアイソレーション効果を
持つため、多層プリント基板の表裏間にアイソレーショ
ンをとることができる。これにより、部品の実装密度を
向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る半導体マイクロ波増幅
器の基本構成を示したもので、（ａ）はその平面図に関
するもの，（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ′方向における側面
断面図に関するもの，（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ′方向に
おける側面断面図に関するものである。
【図２】本発明の他の実施例に係る半導体マイクロ波増
幅器の基本構成を示したもので、（ａ）はその平面図に
関するもの，（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ′方向における側
面断面図に関するものである。
【符号の説明】
１ 金属板 ２ 半導体増幅素子 ３ 入力電極 ４ 入力側マイクロストリップ線路 ５ 出力電極 ６ 出力側マイクロストリップ線路 ７ 接地電極 ８ 接地ランド ９ スルーホール １０ 接地面 １１ 半田 １２ コの字型金属板 １３ 内層接地面

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 マイクロストリップ線路上に設けられた
    入力電極及び出力電極と、接地電極とが半導体増幅素子
    に接続されて成る半導体マイクロ波増幅器において、前
    記接地電極に接続されると共に、前記入力電極及び前記
    出力電極を高周波的に分離して電磁的結合を遮断する電
    磁結合遮蔽手段と、前記半導体増幅素子の接地部を前記
    マイクロストリップ線路の接地面に接続した接地接続手
    段とを有することを特徴とする半導体マイクロ波増幅
    器。
  2. 【請求項２】 請求項１の半導体マイクロ波増幅器にお
    いて、前記接地接続手段は、スルーホールであることを
    特徴とする半導体マイクロ波増幅器。
  3. 【請求項３】 請求項２の半導体マイクロ波増幅器にお
    いて、前記電磁結合遮蔽手段は、前記スルーホールに挿
    入されてリフロー時の該スルーホールへの半田流入防止
    手段となる部分を含むことを特徴とする半導体マイクロ
    波増幅器。
  4. 【請求項４】 請求項１〜３の何れか一つに記載の半導
    体マイクロ波増幅器において、前記電磁結合遮蔽手段
    は、自動搭載機による実装時に被吸着手段となる局部を
    含むことを特徴とする半導体マイクロ波増幅器。
JP9114627A 1997-05-02 1997-05-02 半導体マイクロ波増幅器 Expired - Fee Related JP2891299B2 (ja)

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