特開 2022-104788 グランド端子が電力増幅器ダイに隣接する増幅器モジュールおよびシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022104788

(43)【公開日】2022-07-11

(54)【発明の名称】グランド端子が電力増幅器ダイに隣接する増幅器モジュールおよびシステム

(51)【国際特許分類】

   H03F 3/24 20060101AFI20220704BHJP

   H03F 1/02 20060101ALI20220704BHJP

   H03F 1/07 20060101ALI20220704BHJP

   H03F 3/68 20060101ALI20220704BHJP

【ＦＩ】

H03F3/24

H03F1/02 188

H03F1/07

H03F3/68

【審査請求】未請求

【請求項の数】19

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2021169270

(22)【出願日】2021-10-15

(31)【優先権主張番号】17/136,304

(32)【優先日】2020-12-29

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(71)【出願人】

【識別番号】504199127

【氏名又は名称】エヌエックスピー ユーエスエイ インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＮＸＰ ＵＳＡ，Ｉｎｃ．

(74)【代理人】

【識別番号】100142907

【弁理士】

【氏名又は名称】本田 淳

(72)【発明者】

【氏名】ジェフリー ケビン ジョーンズ

(72)【発明者】

【氏名】ケビン キム

(72)【発明者】

【氏名】フレーク エグバート バン ストラーテン

(72)【発明者】

【氏名】イブラヒム カリル

【テーマコード（参考）】

5J500

【Ｆターム（参考）】

5J500AA01

5J500AA21

5J500AA41

5J500AA63

5J500AA65

5J500AC51

5J500AC86

5J500AF15

5J500AF16

5J500AH07

5J500AH11

5J500AH16

5J500AH24

5J500AK29

5J500AK65

5J500AK66

5J500AK68

5J500AM08

5J500AQ04

5J500AS14

5J500AT01

5J500AT07

5J500CK06

5J500CK07

5J500LV08

5J500WU08

(57)【要約】      （修正有）

【課題】十分なグランド基準をパワートランジスタダイに提供する。
【解決手段】増幅器モジュール２００は、モジュール基板２１０を備える。熱散逸構造３１６は、モジュール基板を通じて延びる。パワートランジスタダイ２３３のグランドコンタクト４３４は、熱散逸構造の表面に対し結合されている。封入材料３８０は、モジュール基板の搭載面２０９とパワートランジスタダイとを覆う。封入材料の表面は、増幅器モジュールの接触面３８２を形成する。グランド端子２４４は、封入材料内に埋め込まれており、グランド端子パッド３４４に対し結合されている基端と、接触面において露出している先端とを有する。グランド端子パッドは、ビア４４４を通じてＲＦグランド層３０２に対し電気的に結合される。ＲＦグランド層は、同様に、熱散逸構造に対し電気的に結合される。
【選択図】図４Ａ

【特許請求の範囲】

【請求項1】

増幅器モジュールであって、
搭載面、信号伝達層、グランド層、および前記搭載面における第１グランド端子パッドを有する、モジュール基板と、
前記モジュール基板を通じて延びる熱散逸構造であって、第１面および第２面を有し、前記第１面は前記モジュール基板の前記搭載面において露出している、熱散逸構造と、
グランドコンタクトを有するパワートランジスタダイであって、前記グランドコンタクトは前記熱散逸構造の前記第１面に対し結合されている、パワートランジスタダイと、
前記モジュール基板の前記搭載面と前記パワートランジスタダイとを覆う封入材料であって、前記封入材料の表面は前記増幅器モジュールの接触面を形成する、封入材料と、
前記封入材料内に埋め込まれた第１グランド端子であって、前記第１グランド端子パッドに対し結合されている基端と前記接触面において露出している先端とを有し、前記パワートランジスタダイの前記グランドコンタクトに対し、前記第１グランド端子パッド、前記モジュール基板の前記グランド層、および前記熱散逸構造を通じて電気的に結合されている、第１グランド端子と、を備える、増幅器モジュール。

【請求項2】

前記熱散逸構造は、金属コインおよび１組のサーマルビアから選択される導体構造を備える、請求項１に記載の増幅器モジュール。

【請求項3】

前記モジュール基板の前記グランド層は、前記熱散逸構造に接触する、請求項１に記載の増幅器モジュール。

【請求項4】

前記第１グランド端子は導体ピラーを備える、請求項１に記載の増幅器モジュール。

【請求項5】

前記第１グランド端子は、
頂面および底面を有する誘電体と、前記誘電体の前記頂面と前記底面との間に延びる導体ビアと、を備えるインターポーザ端子を含む、請求項１に記載の増幅器モジュール。

【請求項6】

前記第１グランド端子は、
前記誘電体の前記頂面にあり前記導体ビアの第１端に対し接続されている第１導体パッドであって、前記第１グランド端子の前記先端に対応する、第１導体パッドと、
前記誘電体の前記底面にあり前記導体ビアの第２端に対し接続されている第２導体パッドであって、前記第１グランド端子の前記基端に対応する、第２導体パッドと、をさらに備える、請求項５に記載の増幅器モジュール。

【請求項7】

前記パワートランジスタダイと前記第１グランド端子との間の距離は、前記パワートランジスタダイの幅未満である、請求項１に記載の増幅器モジュール。

【請求項8】

前記グランドコンタクトから、前記熱散逸構造、前記グランド層、前記第１グランド端子パッド、および前記第１グランド端子を通じる導電経路の電気長がラムダ／５未満である、請求項１に記載の増幅器モジュール。

【請求項9】

前記モジュール基板は、信号端子パッドと、第２グランド端子パッドと、第３グランド端子パッドと、を前記搭載面にさらに備え、前記信号端子パッドは、前記信号伝達層を通じて、前記パワートランジスタダイの入力と出力とのうちの一方に対し電気的に接続されており、前記第２グランド端子パッドおよび前記第３グランド端子パッドは前記信号端子パッドに隣接し、
前記増幅器モジュールは、
前記封入材料内に埋め込まれた信号端子であって、前記信号端子パッドに対し結合された基端と、前記接触面にて露出している先端と、を有する信号端子と、
前記封入材料内に埋め込まれた第２グランド端子であって、前記第２グランド端子パッドに対し結合された基端と、前記接触面にて露出している先端と、を有する第２グランド端子と、
前記封入材料内に埋め込まれた第３グランド端子であって、前記第３グランド端子パッドに対し結合された基端と、前記接触面にて露出している先端と、を有する第３グランド端子と、をさらに備え、
前記信号端子、前記第２グランド端子、および前記第３グランド端子は、グランド－信号－グランド端子構造を形成する、請求項１に記載の増幅器モジュール。

【請求項10】

増幅器システムであって、
第１搭載面、第１信号伝達層、第１グランド層、および前記第１搭載面におけるグランドパッドを有するシステム基板であって、前記グランドパッドは前記第１グランド層に対し電気的に結合されている、システム基板と、
接触面およびヒートシンク取付面を有する増幅器モジュールであって、前記システム基板に対し、前記システム基板の前記搭載面が前記増幅器モジュールの前記接触面に面するように結合されている、増幅器モジュールと、を備え、前記増幅器モジュールは、
第２搭載面、第２信号伝達層、第２グランド層、および前記第２搭載面における第１グランド端子パッドを有する、モジュール基板と、
前記モジュール基板を通じて延びる熱散逸構造であって、第１面および第２面を有し、前記第１面は前記モジュール基板の前記第２搭載面において露出している、熱散逸構造と、
グランドコンタクトを有するパワートランジスタダイであって、前記グランドコンタクトは前記熱散逸構造の前記第１面に対し結合されている、パワートランジスタダイと、
前記モジュール基板の前記第２搭載面と前記パワートランジスタダイとを覆う封入材料であって、前記封入材料の表面は前記増幅器モジュールの前記接触面を形成する、封入材料と、
前記封入材料内に埋め込まれた第１グランド端子であって、前記第１グランド端子パッドに対し結合されている基端と前記接触面において露出している先端とを有し、前記パワートランジスタダイの前記グランドコンタクトに対し、前記第１グランド端子パッド、前記モジュール基板の前記第２グランド層、および前記熱散逸構造を通じて電気的に結合されている、第１グランド端子と、をさらに備える、増幅器システム。

【請求項11】

前記第１グランド端子の前記先端は、前記システム基板の前記グランドパッドに対し結合されている、請求項１０に記載の増幅器システム。

【請求項12】

前記グランドコンタクトから、前記熱散逸構造、前記増幅器モジュールの前記第２グランド層、前記第１グランド端子パッド、前記第１グランド端子、前記システム基板の前記グランドパッドを通じ、前記システム基板の前記第１グランド層までの導電経路の電気長が、ラムダ／５未満である、請求項１０に記載の増幅器システム。

【請求項13】

前記モジュール基板は、信号端子パッドと、第２グランド端子パッドと、第３グランド端子パッドと、を前記第２搭載面にさらに備え、前記信号端子パッドは、前記第２信号伝達層を通じて、前記パワートランジスタダイの入力と出力とのうちの一方に対し電気的に接続されており、前記第２グランド端子パッドおよび前記第３グランド端子パッドは前記信号端子パッドに隣接し、
前記増幅器モジュールは、
前記封入材料内に埋め込まれた信号端子であって、前記信号端子パッドに対し結合された基端と、前記接触面にて露出しており前記システム基板の前記第１信号伝達層に対し電気的に結合されている先端と、を有する信号端子と、
前記封入材料内に埋め込まれた第２グランド端子であって、前記第２グランド端子パッドに対し結合された基端と、前記接触面にて露出しており前記システム基板の前記第１グランド層に対し電気的に結合されている先端と、を有する第２グランド端子と、
前記封入材料内に埋め込まれた第３グランド端子であって、前記第３グランド端子パッドに対し結合された基端と、前記接触面にて露出しており前記システム基板の前記第１グランド層に対し電気的に結合されている先端と、を有する第３グランド端子と、をさらに備え、
前記信号端子、前記第２グランド端子、および前記第３グランド端子は、グランド－信号－グランド端子構造を形成する、請求項１に記載の増幅器システム。

【請求項14】

前記ヒートシンク取付面に対し結合されているヒートシンクをさらに備える、請求項１０に記載の増幅器システム。

【請求項15】

電力増幅器を作製する方法であって、
パワートランジスタダイを、モジュール基板を通じて延びる熱散逸構造に対し結合する工程であって、
前記モジュール基板は、第１搭載面と、第１信号伝達層と、第１グランド層と、前記第１搭載面における第１グランド端子パッドと、を有し、
前記熱散逸構造の第１面は、前記モジュール基板の前記第１搭載面にて露出しており、
前記パワートランジスタダイは、前記熱散逸構造の前記第１面に対し結合されているグランドコンタクトを有する、工程と、
第１グランド端子の基端を前記モジュール基板の前記第１グランド端子パッドに対し結合する工程と、
前記モジュール基板の前記第１搭載面と前記パワートランジスタダイとを封入材料により覆い、増幅器モジュールを形成する工程であって、前記封入材料の表面は前記増幅器モジュールの接触面を形成し、前記第１グランド端子の先端は前記接触面にて露出しており、前記第１グランド端子は、前記パワートランジスタダイの前記グランドコンタクトに対し、前記第１グランド端子パッド、前記モジュール基板の前記グランド層、および前記熱散逸構造を通じて電気的に結合されている、工程と、を備える方法。

【請求項16】

前記増幅器モジュールをシステム基板に対し、前記システム基板の第２搭載面が前記増幅器モジュールの前記接触面に面するように結合する工程をさらに備え、前記システム基板は、第２信号伝達層と、第２グランド層と、前記第２搭載面におけるグランドパッドと、をさらに備え、前記グランドパッドは前記第２グランド層に対し電気的に結合されており、前記第１グランド端子の前記先端は前記グランドパッドに対し結合されている、請求項１５に記載の方法。

【請求項17】

前記増幅器モジュールは、前記接触面の反対にあるヒートシンク取付面を有し、前記方法は、
ヒートシンクを前記増幅器モジュールの前記ヒートシンク取付面に対し結合する工程をさらに備える、請求項１６に記載の方法。

【請求項18】

前記モジュール基板は、前記第１搭載面に、信号端子パッドと、第２グランド端子パッドと、第３グランド端子パッドと、をさらに備え、前記方法は、
信号端子の基端を前記信号端子パッドに対し結合する工程と、
第２グランド端子の基端を前記第２グランド端子パッドに対し結合する工程と、
第３グランド端子の基端を前記第３グランド端子パッドに対し結合する工程と、をさらに備え、前記信号端子、前記第２グランド端子、および前記第３グランド端子は、グランド－信号－グランド端子構造を形成し、前記信号端子、前記第２グランド端子、および前記第３グランド端子の先端は、前記モジュール基板の前記接触面にて露出している、請求項１６に記載の方法。

【請求項19】

前記増幅器モジュールをシステム基板に対し、前記システム基板の第２搭載面が前記増幅器モジュールの前記接触面に面するように結合する工程をさらに備え、前記システム基板は、第２信号伝達層と、第２グランド層と、前記第２搭載面における第１グランドパッド、第２グランドパッド、および第３グランドパッドと、をさらに備え、
前記第１グランドパッド、前記第２グランドパッド、および前記第３グランドパッドは、前記第２グランド層に対し電気的に結合されており、
前記第１グランド端子の前記先端は、前記第１グランドパッドに対し結合されており、
前記第２グランド端子の前記先端は、前記第２グランドパッドに対し結合されており、
前記第３グランド端子の前記先端は、前記第３グランドパッドに対し結合されており、
前記信号端子の前記端部の前記先端は、前記第２信号伝達層に対し結合されている、請求項１８に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書において記載される主題の実施形態は、一般に、増幅器モジュールに関し、より詳細には、パワートランジスタダイを備える増幅器モジュールに関する。

【背景技術】

【0002】

無線通信システムは、無線周波数（ＲＦ）信号の電力を増加させるための電力増幅器モジュールを利用する。電力増幅器モジュールは、モジュール基板とそのモジュール基板の搭載面に対し結合された増幅器回路とを備える。典型的なモジュール基板は、モジュールの底面（すなわち、モジュールの搭載面の反対にある面）に入力および出力（Ｉ／Ｏ）端子を備えるとともに、モジュール基板を通じて、またモジュール基板にわたって、Ｉ／Ｏ端子とボンドパッドとの間に延びる導体信号ルーティング構造を備えてもよい。さらに、１つまたは複数のグランド／熱散逸構造が、モジュール基板を通じて、搭載面と底面との間に延びてよい。

【0003】

増幅器回路は、多くの場合、底面側導体グランド層を有する１つ以上の集積されたパワートランジスタを有するパワートランジスタダイを備える。パワートランジスタダイの底面側導体グランド層は、モジュール基板の搭載面にて露出されたグランド／熱散逸構造の表面に対し直接接続される。パワートランジスタダイから熱を取り除く機能とともに、グランド／熱散逸構造は、パワートランジスタダイに対しグランド基準を提供するように機能してよい。

【0004】

モジュール基板とパワートランジスタダイとの間においてＲＦ信号を伝達するように、モジュールの搭載面におけるボンドパッドとパワートランジスタダイのＩ／Ｏボンドパッドとの間に電気的接続が作られる。集積されたパワートランジスタが電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）であるとき、ダイの入力ボンドパッドは、ＦＥＴのゲート端子に対し接続され、ダイの出力ボンドパッドはＦＥＴのドレイン端子に対し接続される。ＦＥＴのソース端子がダイを通じて底面側導体グランド層に対し結合され、その導体グランド層は、上記の通り、同様にモジュール基板のグランド／熱散逸構造に対し接続される。

【0005】

上記の電力増幅器モジュールを通信システムへと統合するように、モジュールは、典型的には、プリント回路板（ＰＣＢ）の搭載面に対し結合される。より詳細には、底面側モジュール信号Ｉ／Ｏ端子が、ＰＣＢ搭載面上の対応する信号Ｉ／Ｏパッドと位置整合するように、モジュール基板底面は、システムＰＣＢの頂面に対し接続される。これに加えて、モジュールのグランド／熱散逸構造が、システムＰＣＢを通じて延びるＰＣＢヒートスプレッダに接触するように、モジュール基板は、システムＰＣＢに対し接続される。したがって、モジュールのグランド／熱散逸構造とシステムＰＣＢヒートスプレッダとの組合せは、パワートランジスタダイによって発生した熱を取り除くための熱経路を提供することと、パワートランジスタダイに対しグランド基準を提供することとの、二重の機能を果たしてよい。

【0006】

動作中、パワートランジスタは、トランジスタダイの入力ボンドパッドを通じて受信された入力ＲＦ信号を増幅し、増幅されたＲＦ信号をトランジスタダイの出力ボンドパッドに対し伝達する。その間中、パワートランジスタダイによって発生した熱は、モジュール基板に埋め込まれたグランド／熱散逸構造を通じて、またシステムＰＣＢヒートスプレッダを通じて散逸し、グランド基準もグランド／熱散逸構造とシステムＰＣＢヒートスプレッダとを通じて提供される。

【0007】

上記の構成は、多くの用途について上手く機能する。しかしながら、他の用途は、パワートランジスタダイによって生成された熱のための熱経路が、システムＰＣＢを通じてというよりはむしろシステムＰＣＢから離れる方向に延びる、異なる構成を必要とする。しかしながら、そうした異なる構造は、十分なグランド基準をパワートランジスタダイに提供することに関連する困難を含む、新たな困難を生じる。

【0008】

以下の図面とともに考慮されるとき、主題のより完全な理解が、詳細な説明および特許請求の範囲を参照することによって得られる。同様の参照番号は、図面を通して同様の要素を参照する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】米国特許第７７５５１８６号明細書

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】電力増幅器モジュールにおけるドハティ電力増幅器の概略図。

【図2】例示的な実施形態に従う、図１のドハティ電力増幅器を具現化する電力増幅モジュールの頂面図。

【図3】図２の電力増幅器モジュールの線３－３線に沿った側面図。

【図4A】図２の電力増幅器モジュールの例示的な実施形態の線４－４線に沿った断面側面図。

【図4B】図２の電力増幅器モジュールの例示的な実施形態の線４－４線に沿った断面側面図。

【図5A】図２の電力増幅器モジュールの例示的な実施形態の線５－５に沿った断面側面図。

【図5B】図２の電力増幅器モジュールの例示的な実施形態の線５－５に沿った断面側面図。

【図5C】図２の電力増幅器モジュールの例示的な実施形態の線５－５に沿った断面側面図。

【図6】例示的な実施形態に従う、システム基板とヒートシンクとに対し結合された図２の電力増幅器モジュールを備える増幅器システムの断面側面図。

【図7】例示的な実施形態に従う、電力増幅器モジュールと増幅器システムとを作製するための方法のフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0011】

本明細書に記載される発明の主題の実施形態は、システム基板（例えば、プリント回路板（ＰＣＢ））とそのシステム基盤に対し結合された電力増幅器モジュールとを備える増幅器システムを含む。電力増幅器モジュールは、埋め込まれた熱散逸構造を有するモジュール基板と、その埋め込まれた熱散逸構造に対し接続された電力増幅器ダイとを備える。埋め込まれた熱散逸構造がシステム基板においてヒートスプレッダに対し結合されている従来のシステムとは対照的に、電力増幅器モジュールは、システム基板に対し「フリップされた配向」により搭載され、埋め込まれた熱散逸構造がシステム基板とは反対を向く。したがって、一実施形態では、ヒートシンクが、電力増幅器モジュールの埋め込まれた熱散逸構造の露出した表面に対し直接接続されてよい。

【0012】

そうしたシステムでは、システム基板に対する電力増幅器ダイの適切な接地が、優れた性能を達成するために重要である。電流（ＤＣまたはＲＦ）が閉ループにおいて進行する必要があることが知られている。「戻り電流」は、グランド平面を通じて電流の源に戻って流れる電流として定義される。電流は常に最小の「障害」を有する経路をとる。純粋なＤＣ電流では、例えば、その障害は抵抗である。対照的に、ＲＦ電流は、最小インダクタンス経路をとる傾向がある。より高い周波数では、ＲＦ戻り電流経路最適化が、電力増幅器性能において重要な役割を果たす。より詳細には、電力増幅器ダイについての戻り電流経路は、効率、利得、または他の性能メトリックの大幅な減少を避けるように、比較的短い（電気長において）。以下に詳細に記載されるように、上記の通り、フリップされた配向によりシステムＰＣＢに対し搭載された電力増幅器モジュールの電力増幅器ダイに適切なグランド／戻り電流経路を提供する接地構造を有する、電力増幅器モジュールの様々な実施形態が本明細書において開示さる。

【0013】

本明細書において記載される電力増幅器モジュールの実施形態は、様々な異なる種類の電力増幅器のうちのいずれかを実装するように利用されてよい。発明の主題の詳細を伝えるのに役立つ具体例を提供するように、ドハティ電力増幅器モジュールの一例が本明細書において利用される。しかしながら、当業者は、本明細書における記載に基づいて、発明の主題が、他の種類の増幅器を実装する電力増幅器モジュールにも同様に利用されてよいことを理解する。したがって、発明の主題が他の種類の電力増幅器モジュールに同様に用いられてよいため、以下の例示的な実施形態におけるドハティ電力増幅器は、発明の主題の用途を限定することを意図しない。

【0014】

電力増幅器モジュールの様々な物理的実装を記載する前に、図１を参照する。図１は、電力増幅器モジュール１００において実装されるドハティ電力増幅器１１０の概略図である。電力増幅器モジュール１００は、本質的には、モジュール基板（例えば、モジュール基板２１０、図２）上に実装されたドハティ増幅器１１０を備える。ドハティ増幅器１１０は、一実施形態では、ＲＦ入力ノード１１２と、ＲＦ出力ノード１１４と、電力スプリッタ１２０と、１つまたは複数のキャリア増幅器ダイ（例えば、ダイ２３３，２３４、図２）を有するキャリア増幅器経路１３０と、１つまたは複数のピーク増幅器（例えば、ダイ２５３，２５４、図２）を有するピーク増幅器経路１５０と、位相遅延およびインピーダンス反転素子１７０と、合成ノード１７２と、を備える。これに加えて、以下により詳細に議論されるように、電力増幅器モジュール１００は、様々な実施形態に係る、キャリアおよびピーク増幅器経路１３０，１５０の電力増幅器ダイに対し外部グランド基準を提供するように構成された、１つまたは複数のグランド端子１４１，１４５も備える。以下により詳細に記載される通り、グランド端子１４１，１４５は、様々な実施形態に従う、ダイについてのグランド戻りループを最適化するように、電力増幅器ダイのごく近くに配置される。

【0015】

より大型のＲＦシステムへと組み込まれるとき、ＲＦ入力ノード１１２は、ＲＦ信号源に対し結合され、ＲＦ出力負荷１１４は負荷１９０（例えば、アンテナまたは他の負荷）に対し結合される。ＲＦ信号源は、典型的には１つまたは複数のキャリア周波数を中心としたスペクトルエネルギーを含むアナログ信号である、入力ＲＦ信号を提供する。根本的には、ドハティ増幅器１１０は、入力ＲＦ信号を増幅させるように、また増幅されたＲＦ信号をＲＦ出力ノード１１４にて生成するように構成される。

【0016】

電力スプリッタ１２０は、一実施形態では、１つの入力１２２と２つの出力１２４，１２６を有する。電力スプリッタ入力１２２は、入力ＲＦ信号を受信するように、ＲＦ入力ノード１１２に対し結合されている。電力スプリッタ１２０は、入力１２２において受信されたＲＦ入力信号を、出力１２４，１２６を通じてキャリアおよびピーク増幅器経路１３０，１５０に対し提供される、第１および第２のＲＦ信号（またはキャリアおよびピーク信号）へと分割するように構成されている。一実施形態によれば、電力スプリッタ１２０は、ピーク信号が出力１２６に提供される前に、第１の位相シフト（例えば、約９０度の位相シフト）をピーク信号に対し与えるように構成された第１の位相シフト素子を備える。したがって、出力１２４および１２６では、キャリアおよびピーク信号は、互いから位相が約９０度ずれている。

【0017】

ドハティ増幅器１１０が対照的な構成（すなわち、キャリアおよびピーク増幅器パワートランジスタが、寸法においてほぼ同一である構成）を有するとき、電力スプリッタ１２０は、入力１２２にて受信された入力ＲＦ信号を、いくつかの実施形態では、等しい電力を有する非常に類似した２つの信号へと分割またはスプリットしてよい。対照的に、ドハティ増幅器１１０が非対称な構成（すなわち、増幅器パワートランジスタのうちの一方が、典型的にはピーク増幅器トランジスタが、非常に大きい構成）を有するとき、電力スプリッタ１２０は、等しくない電力を有するキャリアおよびピーク信号を出力してよい。

【0018】

電力スプリッタ１２０の出力１２４，１２６は、キャリアおよびピーク増幅器経路１３０，１５０に対しそれぞれ接続されている。キャリア増幅器経路１３０は、スプリッタ１２０からのキャリア信号を増幅するように、また増幅されたキャリア信号を電力合成ノード１７２に対し提供するように構成されている。同様に、ピーク増幅器経路１５０は、電力スプリッタ１２０からのピーク信号を増幅するように、また増幅されたピーク信号を電力合成ノード１７２に対し提供するように構成され、経路１３０，１５０は、増幅されたキャリアおよびピーク信号が電力合成ノード１７２にて互いと同相で到達するように設計される。

【0019】

一実施形態によれば、キャリア増幅器経路１３０は、入力回路１３１（例えば、インピーダンス整合回路を含む）と、１つまたは複数のキャリア増幅器ダイ（例えば、ダイ２３３，２３４、図２）を用いて実装されたキャリア増幅器１３２と、位相シフトおよびインピーダンス反転素子１７０と、を備える。

【0020】

キャリア増幅器１３２は、様々な実施形態では、ＲＦ入力端子１３４と、ＲＦ出力端子１３８と、入力および出力端子１３４，１３８間に結合された１つまたは複数の増幅段階と、を備える。ＲＦ入力端子１３４は、入力回路１７０を通じて電力スプリッタ１２０の第１の出力１２４に対し結合され、したがって、ＲＦ入力端子１３４は、電力スプリッタ１２０によって生成されたキャリア信号を受信する。

【0021】

キャリア増幅器１３２の各増幅段階は、パワートランジスタを備える。単一段階のキャリア増幅器１３２では、単一のパワートランジスタが単一の電力増幅器ダイ上に実装されてよい。２段階のキャリア増幅器１３２では、２つのパワートランジスタが単一の電力増幅器ダイ上に実装されてよく、または、図２に示される電力増幅器モジュールに例示されるように、各電力増幅器が別個のダイ（例えば、ダイ２３３，２３４、図２）上に実装されてよい。

【0022】

いずれにしても、各パワートランジスタは、制御端子（例えば、ゲート端子）と、第１および第２の電流搬送端子（例えば、ドレイン端子およびソース端子）とを備える。単一のパワートランジスタを備える単一段階のデバイスでは、制御端子は、ＲＦ入力端子１３４に対し電気的に接続され、電流搬送端子（例えば、ドレイン端子）はＲＦ出力端子１３８に対し電気的に接続され、他の電流搬送端子（例えば、ソース端子）はグランド基準（または別の電圧基準）に対し電気的に接続される。対照的に、２段階の増幅器は、直列に結合された２つのパワートランジスタを備え、第１のトランジスタは比較的低利得を有するドライバ増幅器トランジスタとして機能し、第２のトランジスタは比較的高利得を有する最終段階の増幅器トランジスタとして機能する。そうした実施形態では、ドライバ増幅器トランジスタの制御端子は、ＲＦ入力端子１３４に対し電気的に接続され、ドライバ増幅器トランジスタの電流搬送端子のうちの一方（例えば、ドレイン端子）は、最終段階の増幅器トランジスタの制御端子に対し電気的に接続されてよく、ドライバ増幅器トランジスタの他方の電流搬送端子（例えば、ソース端子）は、特殊化されたグランド端子１４１の一実施形態を通じてグランド基準（または別の電圧基準）に対し電気的に接続される。これに加えて、最終段階の増幅器トランジスタの電流搬送端子のうちの一方（例えば、ドレイン端子）は、ＲＦ出力端子１３８に対し電気的に接続され、最終段階の増幅器トランジスタの他方の電流搬送端子（例えば、ソース端子）は、特殊化されたグランド端子１４１の一実施形態を通じてグランド基準（または別の電圧基準）に対し電気的に接続される。図２～図４とともにより詳細に説明されるように、キャリア増幅器ドライバおよび／または最終段階増幅器トランジスタのグランド基準に対する電気的接続は、比較的短いグランド戻り経路をキャリア増幅器に提供するようにキャリア増幅器トランジスタのごく近くに配置された特殊化されたグランド端子を用いて作られてよい。

【0023】

パワートランジスタに加えて、入力および出力インピーダンス整合ネットワークの部分と、バイアス回路（図１に示されない）とが、キャリア増幅器１３２内に含まれてもよく、および／またはキャリア増幅器１３２に対し電気的に結合されてもよい。さらに、キャリア増幅器１３２が２段階デバイスである一実施形態では、段階間の整合ネットワーク（図１に示されない）が、ドライバ増幅器トランジスタと最終段階の増幅器トランジスタとの間においてキャリア増幅器１３２内に含まれてもよい。

【0024】

キャリア増幅器１３２のＲＦ出力端子１３８は、一実施形態では、位相シフトおよびインピーダンス反転素子１７０を通じて、電力合成ノード１７２に対し結合されている。一実施形態によれば、インピーダンス反転素子は、キャリア増幅器１３２による増幅後に約９０度の相対位相シフトをキャリア信号に対し与える、ラムダ／４（λ／４）伝送線路位相シフト素子である。インピーダンス反転素子１７０の第１端は、キャリア増幅器１３２のＲＦ出力端子１３８に対し結合され、位相シフト素子１７０の第２端は、電力合成ノード１７２に対し結合されている。

【0025】

これよりピーク増幅器経路１５０を参照し、ピーク増幅器経路１５０は、一実施形態では、ピーク増幅器１５２と入力回路１５１（例えば、インピーダンス整合回路）とを備える。ピーク増幅器１５２は、様々な実施形態では、ＲＦ入力端子１５４と、ＲＦ出力端子１５８と、入力および出力端子１５４，１５８間に結合された１つまたは複数の増幅段階と、を備える。ＲＦ入力端子１５４は、電力スプリッタ１２０の第２の出力１２６に対し結合され、したがって、ＲＦ入力端子１５４は、電力スプリッタ１２０によって生成されたピーク信号を受信する。

【0026】

キャリア増幅器１３２とともに、ピーク増幅器１５２の各増幅段階は、制御端子と第１および第２の電流搬送端子とを有するパワートランジスタを備える。ピーク増幅器１５２のパワートランジスタは、キャリア増幅器１３２の記載とともに上記されたものと同様にして、ＲＦ入力および出力端子１５４，１５８間に電気的に結合されてよい。キャリア増幅器１３２の記載とともに議論される追加の他の詳細は、ピーク増幅器１５２に対しても適用され、それらの追加の詳細は、簡潔さのためここでは繰り返さない。しかしながら、繰り返すべき１つの重要な点は、各ピーク増幅器トランジスタの電流搬送端子（例えば、ドライバおよび／または最終段階のピーク増幅器トランジスタのソース端子）は、キャリア増幅器１３２の記載とともに上記されたように、特殊化されたグランド端子１４５の一実施形態を通じてグランド基準（または別の電圧基準）に対し電気的に接続されてよいことである。図２～図４とともにより詳細に説明されるように、ピーク増幅器ドライバおよび／または最終段階増幅器トランジスタのグランド基準に対する電気的接続は、比較的短いグランド戻り経路をピーク増幅器に提供するようにピーク増幅器トランジスタのごく近くに配置された特殊化されたグランド端子を用いて作られてよい。

【0027】

ピーク増幅器１５２のＲＦ出力端子１５８は、電力合成ノード１７２に対し結合されている。一実施形態では、ピーク増幅器１５２のＲＦ出力端子１５８と電力合成ノード１７２とは共通の素子により実装される。より詳細には、一実施形態では、ピーク増幅器１５２のＲＦ出力端子１５８は、ピーク増幅器１５２の合成ノード１７２、また出力端子１５８の両方として機能するように構成される。増幅されたキャリアおよびピーク信号の合成を容易にするため、ＲＦ出力端子１５８（したがって合成ノード１７２）は、位相シフトおよびインピーダンス反転素子１７０の第２端に対し接続される。他の実施形態では、合成ノード１７２は、ＲＦ出力端子１５８とは別個の素子であってよい。

【0028】

いずれにしても、増幅されたキャリアおよびピークＲＦ信号は、同相で合成ノード１７２にて合成される。合成ノード１７２は、増幅され合成されたＲＦ出力信号をＲＦ出力ノード１１４に提供するように、ＲＦ出力ノード１１４に対し電気的に結合される。一実施形態では、合成ノード１７２とＲＦ出力ノード１１４との間の出力インピーダンス整合ネットワーク１７４が、適切な負荷インピーダンスをキャリアおよびピーク増幅器１３２，１５２の各々に対し提示するように機能する。得られた増幅されたＲＦ出力信号は、ＲＦ出力ノード１１４にて生成され、ＲＦ出力ノード１１４には、出力負荷１９０（例えば、アンテナ）が接続される。

【0029】

増幅器１１０は、キャリア増幅器経路１３０が比較的低レベルの入力信号についての増幅を提供し、増幅経路１３０，１５０の両方が比較的高レベルの入力信号についての増幅を提供するべく組合せにより動作するように構成される。これは、例えば、キャリア増幅器１３２がクラスＡＢモードにより動作するようにキャリア増幅器１３２にバイアスをかけることによって、またピーク増幅器１５２がクラスＣモードにより動作するようにピーク増幅器１５２にバイアスをかけることによって、達成されてよい。

【0030】

図１に示され上記された実施形態では、スプリッタ１２０における第１の位相シフト素子は、増幅前に約９０度の位相シフトをピーク信号に与え、位相シフトおよびインピーダンス反転素子１７０は、同様に、約９０度の位相シフトを増幅されたキャリア信号に与え、その結果、増幅されたキャリアおよびピーク信号は、合成ノード１７２にて同相で合成される。そうしたアーキテクチャは、非反転ドハティ増幅器アーキテクチャと呼ばれる。代替の実施形態では、スプリッタ１２０における第１の位相シフト素子は、増幅前に約９０度の位相シフトを、ピーク信号にというよりはむしろキャリア信号に与えてよく、位相シフトおよびインピーダンス反転素子１７０が、代わりにピーク増幅器の出力に備えられてよい。そうした代替のアーキテクチャは、反転ドハティ増幅器アーキテクチャと呼ばれる。さらに他の代替の実施形態では、位相シフト素子の他の組合せが、増幅前にキャリア信号とピーク信号との間における約９０度の位相差を達成するように、増幅前にキャリアおよび／またはピーク経路１３０，１５０において実装されてよく、増幅されたキャリアおよびピーク信号に付与された位相シフトは、信号が同相で合成ノード１７２にて合成されることを確実にするように、それに応じて選択されてよい。

【0031】

図２は、例示的な実施形態に従う、図１のドハティ可増幅回路を具現化する電力増幅モジュール２００の頂面図である理解の向上のため、図２は、線３－３に沿った図２のモジュール２００の断面側面図である図３と同時に参照されたい。本質的には、電力増幅器モジュール２００は、多層モジュール基板２１０により実装されたドハティ電力増幅器（例えば、電力増幅器１１０、図１）と、複数のパワートランジスタダイ２３３，２３４，２５３，２５４と、他の電気コンポーネントと、を備える。電力増幅器モジュール２００の様々なコンポーネントが、図１に示されるコンポーネントと対応し、図１と図２～図３との間において対応するコンポーネントは下２桁の数字が同一である（例えば、コンポーネント１２０および２２０は対応するコンポーネントである）ことに留意されたい。

【0032】

電力増幅器モジュール２００は、多層プリント回路板（ＰＣＢ）または他の適切な基板の形態におけるモジュール基板２１０を備える。モジュール基板２１０は、頂面２０９（「搭載面」とも呼ばれる）および底面２１１（「ヒートシンク取付面」とも呼ばれる）を有する。以下により詳細に記載されるように、複数のコンポーネントおよび端子２１２，２１４，２４１～２４８，２６１，２６２，２６５，２６６は、モジュール基板２１０の搭載面２０９に対し結合され、非導体封入材料３８０（例えば、可塑性封入材）は、モジュール２００の頂面３８２（「接触面」とも呼ばれる）搭載面２０９上にまたコンポーネントおよび端子２１２，２１４，２４１～２４８，２６１，２６２，２６５，２６６の上方に載置される。図３に示されるように、封入材料３８０は、封入材料３８０によって覆われたコンポーネント（例えば、スプリッタ２２０およびパワートランジスタダイ２３３，２３４，２５３，２５４）の最大高さよりも大きい厚さ３８４を有する。

【0033】

以下にもまたより詳細に記載されるように、端子２１２，２１４，２４１～２４８，２６１，２６２，２６５，２６６の下部のまたは基端面は、モジュール基板２１０の搭載面２０９上の導体フィーチャに対し結合され、端子２１２，２１４，２４１～２４８，２６１，２６２，２６５，２６６の上部のまたは先端面は、封入材料３８０の接触面３８２にて露出している。導体取付材料３８３（例えば、はんだボール、はんだペースト、または導体接着剤）は、後により詳細に記載されるモジュール２００のシステム基板（例えば、システム基板６１０、図６）に対する電気的および機械的取付を容易にするように、端子２１２，２１４，２４１～２４８，２６１，２６２，２６５，２６６の露出した先端面に載置される。端子２１２，２１４，２４１～２４８，２６１，２６２，２６５，２６６の様々なフィーチャおよび実施形態が、後により詳細に議論される。

【0034】

図３に示されるように、モジュール基板２１０は、複数の導体層３０１，３０２，３０３，３０４と交互の配置により、複数の誘電体層３０５，３０６，３０７（例えば、ＦＲ－４、セラミック、または他のＰＣＢ誘電体材料から形成される）を備え、モジュール基板２１０の頂面２０９は、パターニングされた導体層３０１によって形成され、モジュール基板２１０の底面２１１は、導体層３０４によって形成される。モジュール基板２１０は３つの誘電体層３０５～３０７と４つの導体層３０１～３０４を備えるように示されるが、モジュール基板の他の実施形態は、より多数または少数の誘電体層および／または導体層を備えてよいことに留意されたい。

【0035】

異なる導体層３０１～３０４の各々は、主要目的を有してよく、また信号および／または他の層同士の間の電圧／グランドルーティングを行う導体フィーチャを備えてもよい。以下の記載は導体層３０１～３０４の各々についての主要目的を示すが、層（またはそれらの機能）は、図３に最もよく示され以下において議論される特定の配置とは異なって配置されてよいことが理解される。

【0036】

例えば、一実施形態では、モジュール基板２１０の搭載面２０９におけるパターニングされた導体層３０１は、主として信号伝達層として機能してよい。より詳細には、層３０１は、複数の導体フィーチャ（例えば、導体パッドまたはトレース）を備え、複数の導体フィーチャは、ダイ２３３，２３４，２５３，２５４および他のディスクリートコンポーネント用の取付点として機能し、さらにダイ２３３，２３４，２５３，２５４と他のディスクリートコンポーネントとの間の電気的接続性を提供する。これに加えて、以下に議論されるように、層３０１は、図４および図５とともにより詳細に記載される、導電信号および／またはグランド端子２１２，２１４，２４１～２４８，２６１，２６２，２６５，２６６の取付け用に具体的に指定された複数の導体パッド（例えば、信号端子パッド３１２およびグランド端子パッド３４２，３４４，３６６）を備えてよい。

【0037】

第２のパターニングされた導体層３０２は、ＲＦグランド層として機能する。ＲＦグランド層３０２はまた、誘電体層３０５～３０７を通じて延びる導体ビア３１１，３１３，３１５により、信号伝達層３０１の導体フィーチャに対し、またシステムグランド層３０４（以下に記載）に対し電気的に結合され得る複数の導体フィーチャ（例えば、導体トレース）を備える。例えば、導体グランド端子パッド３４２，３４４，３６６は、ビア３１１を通じてＲＦグランド層３０２に対し電気的に結合され、ＲＦグランド層３０２は同様に、ビア３１３，３１５（および導体層３０３のルーティングフィーチャ）を通じてシステムグランド層３０４に対し電気的に結合される。

【0038】

第３のパターニングされた導体層３０３は、バイアス電圧をダイ２３３，２３４，２５３，２５４内のパワートランジスタ２３６，２３７，２５６，２５７に対し伝達するように機能し、上述の通り、ルーティング層として機能してもよい。最後に、第４の導体層３０４は、図６とともにより詳細に説明されるように、システムグランド層として、またヒートシンク取付層としても機能する。

【0039】

一実施形態によれば、モジュール基板２１０は、モジュール基板２１０の頂面および底面２０９，２１１間に延びる１つまたは複数の熱散逸構造３１６を備えてもよい。ダイ２３３，２３４，２５３，２５４は、モジュール基板２１０の頂面２０９にて露出した熱散逸構造３１６の表面３１７に対し物理的および電気的に結合されている。熱散逸構造３１６の底面３１８は、モジュール基板２１０の底面２１１にて露出してよく、または熱散逸構造３１６の底面３１８は、図３に示されるように、底部導体層３０４により覆われてよい。いずれにしても、熱散逸構造３１６は、ダイ２３３，２３４，２５３，２５４と熱散逸構造３１６の底面３１８（したがって、モジュール基板２１０の底面）との間に熱経路を提供するように構成される。様々な実施形態では、熱散逸構造３１６は、圧入されたおよび／またはモジュール基板２１０の表面２０９，２１１間に延びるスルーホールへと取付けられた導体金属コインを備えてよい。代替の実施形態では、熱散逸構造３１６の各々は、モジュール基板２１０の表面２０９，２１１間に延びる複数の（または１組の）導体サーマルビア（例えば、円形または棒形状ビア）を備えてよい。図６とともにより詳細に記載されるように、熱散逸構造３１６の表面３１８（またはそれらの表面３１８に重なる導体層３０４の部分）は、モジュール２００が大型電気システム内に一体化されるとき、物理的および熱的にヒートシンク（例えば、ヒートシンク、図６）に対し結合される。

【0040】

電力増幅器モジュール２００は、ＲＦ信号入力端子２１２（例えば、ＲＦ入力ノード１１２、図１）と、２段階キャリア増幅器２３２（例えば、増幅器１３２、図１）と、２段階ピーク増幅器２５２（例えば、増幅器１５２、図１）と、様々な位相シフトおよびインピーダンス反転素子、合成ノード２７２（例えば、合成ノード１７２、図１）と、出力インピーダンス整合ネットワーク２７４（例えば、ネットワーク１７４、図１）と、およびＲＦ信号出力端子２１４（例えば、ＲＦ出力ノード１１４、図１）とをさらに備える。

【0041】

端子２１２は、モジュール２００用のＲＦ信号入力端子として機能し、モジュール基板２１０の頂面２０９にてＲＦ信号入力パッド３１２に対し結合される。１つまたは複数の導体構造（例えば、示されるようなビア、トレース、および／またはワイヤボンド）を通じて、ＲＦ信号入力パッド３１２は、電力スプリッタ２２０への入力２２２に対し電気的に結合される。

【0042】

図２ではディスクリートダイおよび／またはコンポーネントが単一素子として示されているが、システム基板２１０の搭載面２０９に対し接続された電力スプリッタ２２０は、１つまたは複数のディスクリートダイおよび／またはコンポーネントを備えてよい。電力スプリッタ２２０は、１つの入力２２２と２つの出力端子（番号が付されないが、図１の端子１２４，１２６に対応）とを備える。入力端子２２２は、１つまたは複数の導体構造（例えば、示されるようなビア、トレース、および／またはワイヤボンド）を通じてＲＦ信号入力パッド３１２に対し、またＲＦ信号入力端子２１２に対し電気的に結合され、したがって、入力ＲＦ信号を受信するように構成される。電力スプリッタ２２０の出力端子は、１つまたは複数の導体構造（例えば、ビア、トレース、および／またはワイヤボンド）および入力回路２３１，２５１を通じて、キャリアおよびピーク増幅器２３２，２５２用の入力２３５，２５５に対し電気的に結合される。

【0043】

電力スプリッタ２２０は、ＲＦ入力端子２１２を通じて受信した入力ＲＦ信号の電力を、電力スプリッタ２２０の出力端子にて生成される第１および第２のＲＦ信号へと分割する。これに加えて、電力スプリッタ２２０は、スプリッタ出力端子に提供されたＲＦ信号間に約９０度の位相差を与えるように構成された１つまたは複数の位相シフト素子を備えてよい。電力スプリッタ２２０の出力にて生成された第１および第２のＲＦ信号は、前記の通り、等しいまたは等しくない電力を有してよい。

【0044】

電力スプリッタの第１の出力は、キャリア増幅器経路１３０（すなわち、キャリア増幅器２３２）に対し電気的に結合されており、電力スプリッタの第２の出力は、ピーク増幅器経路（すなわち、ピーク増幅器２５２に対し）に対し電気的に結合されている。第２の電力スプリッタ出力にて生成されたＲＦ信号は、第１の電力スプリッタ出力にて生成されたＲＦ信号から約９０度遅延してよい。換言すると、ピーク増幅器経路に対し提供されるＲＦ信号は、キャリア増幅器経路に対し提供されるＲＦ信号から約９０度遅延してよい。いずれにしても、電力スプリッタ２２０によって生成された第１ＲＦ信号は、キャリア増幅器経路２３２を通じて増幅され、電力スプリッタ２２０によって生成された第２のＲＦ信号は、ピーク増幅器経路２５２を通じて増幅される。

【0045】

図２の特定の実施形態では、キャリアおよびピーク増幅器経路の各々は、２段階の電力増幅器２３２，２５２を備え、電力増幅器２３２，２５２では、ドライバ増幅器トランジスタ２３６，２５６がドライバ増幅器ダイ２３３，２５３上に実装され、最終段階の増幅器トランジスタ２３７，２５７が別個の最終段階の増幅器ダイ２３４，２５４上に実装される。例えば、トランジスタ２３６，２３７，２５６，２５７の各々は、横方向拡散金属酸化物半導体（ＬＤＭＯＳ）ＦＥＴまたは高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）などの電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）であってよい。明細書および特許請求の範囲は、制御端子と２つの電流導電端子とを備える各トランジスタを参照し得る。例えば、ＦＥＴに関連する専門用語を用いて、「制御端子」はトランジスタのゲート端子を参照し、第１および第２の電流導電端子はトランジスタのドレインおよびソース端子（またはソースおよびドレイン端子）を参照する。以下の記載は、ＦＥＴデバイスとともに一般に用いられる専門用語を用いてよいが、様々な実施形態は、ＦＥＴデバイスを利用する実装に限定されず、代わりにバイポーラジャンクショントランジスタ（ＢＪＴ）デバイスまたは他の適切な種類のトランジスタを利用する実装にも適用されることが意図される。

【0046】

キャリア増幅器２３２は、より詳細には、例示的な実施形態に従って、シリコンドライバ段階のダイ２３３と窒化ガリウム（ＧａＮ）最終段階のダイ２３４とを備え、ピーク増幅器２５２も、シリコンドライバ段階のダイ２５３とＧａＮ最終段階のダイ２５４とを備える。他の実施形態では、キャリアおよびピーク増幅器２３２，２５２の各々は、単一ダイ上に実装された２段階の電力増幅器を備えてよく、または、キャリアおよびピーク増幅器２３２，２５２の各々は、単一ダイ上に実装された単一段階の電力増幅器を備えてよい。さらに別の実施形態では、キャリアおよびピーク増幅器の各々は、別個のドライバおよび最終段階のダイ上に実装された２段階電力増幅器を備えてよいが、ドライバおよび最終段階のダイは、同一の半導体技術（例えば、ドライバと最終段階との両方のダイがシリコンダイまたはＧａＮダイ）を用いて形成されてよく、またはドライバおよび／または最終段階のダイが、上記の技術とは異なる半導体技術（例えば、ドライバおよび／または最終段階のダイがシリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）および／またはガリウムヒ素（ＧａＡｓ）ダイ）を用いて形成されてよい。

【0047】

キャリア増幅器経路は、上述のドライバ段階のダイ２３３と、最終段階のダイ２３４と、および位相シフトおよびインピーダンス反転素子２７０（例えば、素子１７０、図１）とを備える。キャリア増幅器経路２３２のドライバ段階のダイ２３３および最終段階のダイ２３４は、ドライバ段階のダイ２３３の入力端子の２３５（キャリア増幅器入力に対応）と最終段階ダイ２３４の出力端子２３８（キャリア増幅器出力に対応）との間において、カスケード配置によりともに電気的に結合されている。

【0048】

ドライバ段階のダイ２３３は、複数の集積回路を備える。一実施形態では、ダイ２３３の集積回路は、一実施形態では、入力端子２３５（例えば、入力端子１３５、図１）の直列結合された配置と、入力インピーダンス整合回路（番号が付されない）と、シリコンパワートランジスタ２３６と、段階間インピーダンス整合回路の集積部分（番号が付されない）と、番号が付されない出力端子と、を備える。より詳細には、トランジスタ２３６のゲートは、インピーダンス整合回路を通じて入力端子２３５に対し電気的に結合され、トランジスタ２３６のドレインは、出力インピーダンス整合回路を通じてダイ２３３の出力端子に対し電気的に結合される。トランジスタ２３６のソースは、ダイ２３３の底面において導体層（または、ソースコンタクト４３４などのソース端子４３４、図４Ａ、図４Ｂ）に対し電気的に結合され、底部導体層は、熱散逸構造３１６の露出した頂面３１７に対し物理的、電気的および熱的に結合される。

【0049】

ドライバ段階のダイ２３３の出力端子は、ワイヤボンドアレイ（番号が付されない）または別の種類の電気的接続により、最終段階のダイ２３４の入力端子に対し電気的に接続される。最終段階のダイ２３４も、複数の集積回路を備えてよい。一実施形態では、ダイ２３４の集積回路は、入力端子（番号が付されない）の直列結合された配置と、ＧａＮパワートランジスタ２３７と、出力端子２３８（例えば、出力端子１３８、図１）と、を備える。より詳細には、トランジスタ２３７のゲートは、ダイ２３４の入力端子に対し電気的に結合され、トランジスタ２３７のドレインは、ダイ２３４の出力端子に対し電気的に結合される。トランジスタ２３７のソースは、ダイ２３４の底面における導体層に対し電気的に結合され、底部導体層は、熱散逸構造３１６の露出した頂面３１７に対し物理的、電気的および熱的に結合される。

【0050】

ピーク増幅器経路は、上述のドライバ段階のダイ２５３と最終段階のダイ２５４とを備える。ピーク増幅器経路２５２のドライバ段階のダイ２５３および最終段階のダイ２５４は、ドライバ段階のダイ２５３の入力端子２５５（ピーク増幅器入力に対応）と最終段階のダイ２５４の出力端子２５８（ピーク増幅器出力に対応）との間において、カスケード配置によりともに電気的に結合される。

【0051】

ドライバ段階のダイ２５３は、複数の集積回路を備える。一実施形態では、ダイ２５３の集積回路は、入力端子２５５の直列結合された配置（例えば、入力端子１５５、図１）と、入力インピーダンス整合回路（番号が付されない）と、シリコンパワートランジスタ２５６と、段階間インピーダンス整合回路の一体化された部分（番号が付されない）と、一実施形態において、番号が付されない出力端子と、を備える。より詳細には、トランジスタ２５６のゲートは、インピーダンス整合回路を通じて入力端子２５５に対し電気的に結合され、トランジスタ２５６のドレインは、出力インピーダンス整合回路を通じてダイ２５３の出力端子に対し電気的に結合される。トランジスタ２５６のソースは、ダイ２５３の底面における導体層に対し電気的に結合され、底部導体層は、熱散逸構造（例えば、熱散逸構造３１６と類似または同一）の露出した頂面に対し物理的、電気的および熱的に結合される。

【0052】

ドライバ段階のダイ２５３の出力端子は、ワイヤボンドアレイ（番号が付されない）または別の種類の電気的接続により、最終段階のダイ２５４の入力端子に対し電気的に接続される。最終段階のダイ２５４も、複数の集積回路を備えてよい。一実施形態では、ダイ２５４の集積回路は、入力端子（番号が付されない）の直列結合された配置と、ＧａＮパワートランジスタ２５７と、出力端子２５８（例えば、出力端子１５８、図１）と、を備える。より詳細には、トランジスタ２５７のゲートは、ダイ２５４の入力端子に対し電気的に結合され、トランジスタ２５７のドレインは、ダイ２５４の出力端子２５８に対し電気的に結合される。トランジスタ２５７のソースは、ダイ２５４の底面における導体層に対し電気的に結合され、底部導体層は、熱散逸構造の露出した頂面に対し物理的、電気的および熱的に結合される。

【0053】

増幅されたキャリア信号は、最終段階のダイ２３４の出力端子２３８にて生成され、増幅されたピーク信号は、最終段階のダイ２５４の出力端子２５８にて生成され、最終段階のダイ２５４は、増幅器用の合成ノード２７２（例えば、ノード１７２、図１）としても機能する。一実施形態によれば、キャリア最終段階ダイ２３４の出力端子２３８は、位相シフトおよびインピーダンス反転素子２７０の第１端に対し電気的に結合され（例えば、ワイヤボンド（番号が付されない）または別の種類の電気的接続により）、ピーク最終段階ダイ２５４の出力端子２５８は、位相シフトおよびインピーダンス反転素子２７０の第２端に対し電気的に結合される（例えば、ワイヤボンド（番号が付されない）または別の種類の電気的接続により）。

【0054】

一実施形態によれば、位相シフトおよびインピーダンス反転素子２７０は、導体層３０１の一部から形成される、４分の１波長もしくはラムダ／４（λ／４）またはより短い伝送線（例えば、最大約９０度まで電気長を有するマイクロストリップ伝送線路）により実装されてよい。本明細書において用いられる際、ラムダは増幅器の動作の基本周波数におけるＲＦ信号の波長である（例えば、約６００メガヘルツ（Ｍｚ）～約１０ギガヘルツ（ＧＨｚ）またはそれより高い範囲における周波数）。位相シフトおよびインピーダンス反転素子２７０とダイ２３４，２５４の出力端子２３８，２５８に対するワイヤボンド（または他の）接続との組合せは、信号が出力端子２３８から出力端子２５８／合成ノード２７２に進行するときに、増幅されたキャリア信号に対し約９０度の相対位相シフトを与えてよい。キャリアおよびピークＲＦ信号に対しキャリアおよびピーク経路を通じてそれぞれ別個に与えられた様々な位相シフトがほぼ等しいとき、増幅されたキャリアおよびピークＲＦ信号は出力端子２５８／合成ノード２７２にてほぼ同相で合成される。

【0055】

出力端子２５８／合成ノード２７２は、出力インピーダンス整合ネットワーク２７４（例えば、ネットワーク１７４、図１）を通じてＲＦ出力端子２１４（例えば、ノード１１４、図１）に対し電気的に結合されている（例えば、ワイヤボンドまたは別の種類の電気的接続により）。出力インピーダンス整合ネットワーク２７４が、適切な負荷インピーダンスをキャリアおよびピーク最終段階ダイ２３４，２５４の各々に対し提示するように機能する。図２に非常に単純化された形態により示されるが、出力インピーダンス整合ネットワーク２７４は、出力端子２５８／合成ノード２７２とＲＦ出力端子２１４との間に、様々な導体トレース、所望のインピーダンス整合を提供する追加のディスクリートコンポーネント（例えば、キャパシタ、インダクタ、および／または抵抗器）を備えてよい。

【0056】

前に議論されたように、複数の端子２１２，２１４，２４１～２４８，２６１，２６２，２６５，２６６は、モジュール基板２１０の搭載面２０９に対し結合され、非導体封入材料３８０は、モジュール２００の接触面３８２を形成するように、搭載面２０９上に、また端子２１２，２１４，２４１～２４８，２６１，２６２，２６５，２６６のまわりに載置される。端子２１２，２１４のうちの特定のものは、信号Ｉ／Ｏ端子に対応し、端子２４１～２４８，２６１，２６２，２６５，２６６のうちの他のものは、グランド端子の実施形態に対応する。図２に示されないが、トランジスタ２３６，２３７，２４６，２４７に対するバイアス電圧（例えば、ゲートおよび／またはドレインバイアス電圧）を提供する追加の端子が、搭載面２０９に対し結合されてもよい。

【0057】

端子２１２，２１４，２４１～２４８，２６１，２６２，２６５，２６６の第１の実施形態が、より詳細に図３、図４Ａ、および図５に示される。図３と同様に、図４Ａおよび図５Ａは、それぞれ図２の電力増幅器モジュール２００の線４－４および５－５に沿った断面側面図である。

【0058】

より詳細には、図３、図４Ａおよび図５Ａの断面は、端子２１２，２１４，２４２－２４４，２６５および２６６を通って切断し、端子２１２および２１４は信号端子であり、端子２４２－２４４，２６５および２６６はグランド端子である。それらの種類にかかわらず、各端子２１２，２１４，２４２－２４４，２６５および２６６は、モジュール基板２１０の搭載面２０９にて端子パッド（例えば、端子パッド３１２，３１４，３４２，３４３，３４４，３６５，３６６）に対し接続され、各端子パッドは、パターニングされた導体層３０１の一部から形成される。信号端子２１２，２１４は、ＲＦ信号を伝達するように構成され、したがって、信号端子２１２，２１４およびそれらの関連する信号パッド３１２，３１４は、信号伝達層３０１の部分から形成された導体トレースに対し電気的に結合される。対照的に、グランド端子２４１～２４８，２６１，２６２，２６５，２６６は、ＲＦグランド層３０２と外部グランド（例えば、システム基板６１０のグランド層６０２、図６）との間の接続を提供するように構成され、したがって、それらのグランド端子およびそれらの関連するグランド端子パッド（例えば、パッド３４２，３４３，３４４，３６５，３６６）は、導体ビア（例えば、ビア４４２，４４３，４４４，４６５，４６６）を通じてＲＦグランド層３０２に対し電気的に結合される。図４Ａに最もよく示されるように、ＲＦグランド層３０２は、同様に、ダイ２３３，２３４，２５３，２５４が接続される熱散逸構造（例えば、構造３１６）に対し電気的に結合され、したがって、熱散逸構造３１６、ＲＦグランド層３０２、ビア４４２，４４３，４４４，４６５，４６６、グランド端子パッド３４２，３４３，３４４，３６５，３６６、およびグランド端子２４１～２４８，２６１，２６２，２６５，２６６の組み合わせは、パワートランジスタダイ２３３，２３４，２５３，２５４とモジュール２００の接触面３８２との間に導電経路を提供する。

【0059】

特定の実施形態によれば、図３および図４Ａに最もよく示されるように、グランド端子２４１～２４８のうちの少なくともいくらかが、パワートランジスタダイ２３３，２３４，２５３，２５４のうちの１つまたは複数の側面に隣接して、また「ごく近接して」配置される。本明細書において用いられる際、表現「ごく近接して」は、上の文脈では、パワートランジスタダイ（例えば、ダイ２３４）の側面（例えば、側面３３４、図４Ａ）とグランド端子（例えば、グランド端子２４４）の側面との物理的距離（例えば、距離４８５、図４Ａ）が、グランド端子が隣接するダイの幅（例えば、距離４８５に平行なダイの寸法である、幅４８６）未満であることを意味する。これに加えて、またはこれに代えて、表現「ごく近接して」は、上の文脈では、熱散逸構造（例えば、構造３１６）を通じたダイ用のグランドコンタクト（例えば、底面ソースコンタクト４３４）、ＲＦグランド層（例えば、層３０２）、任意の介在ビア（例えば、ビア４４４）、グランド端子パッド（例えば、パッド３４４）、およびグランド端子（例えば、端子２４４）の高さ間の導電経路（例えば、破線経路４８７）の電気長が、いくつかの実施形態では約ラムダ／５（λ／５）未満である、または他の実施形態では約ラムダ／１６（λ／１６）未満であることを意味する。図２は、モジュール基板２１０の搭載面２０９上の特定の位置に配置されたグランド端子２４１～２４８を示すが、グランド端子２４１～２４８も、追加のおよび／または異なる位置に配置されてよい。より詳細には、グランド端子が配置され、その結果、グランド端子の最終的な効果が最小化され得る、または、定常波と類似のピーク電流エリアを有し得るモジュール基板２１０にわたって広がるＲＦ戻り電流をほぼ除去することが望ましい。

【0060】

図６とともにより詳細に説明されるように、グランド端子２４１～２４８をパワートランジスタダイ２３３，２３４，２５３，２５４に対しごく近接して配置することは、モジュール２００がシステム基板（例えば、システム基板６１０、図６）に対し搭載され運転状態にされると、ダイ２３３，２３４，２５３，２５３に対し比較的短い戻り電流ループを容易にする。この構成は、比較的長い戻り電流ループが実装されたシステムに生じ得る潜在的な有害な性能問題を回避する。

【0061】

別の特定の実施形態によれば、図３および図５Ａに最もよく示されるように、少なくともいくつかの他のグランド端子２６１，２６２，２６５，２６６が、モジュール２００のＲＦ入力およびＲＦ出力にＧＳＧ（グランド－信号－グランド）端子構造２６０，２６４を提供するように、端子２１２，２１４の両側面に、また両側面に対し「ごく近接して」配置される。本明細書において用いられる際、表現「ごく近接して」は、上の文脈では、グランド端子（例えば、グランド端子２６５または２６６）の側面と信号端子（例えば、信号端子２１４）のうち最も近い側面との間の物理的距離（例えば、距離５８５、図５Ａ）が、信号端子２１２，２１４の幅の２倍未満であることを意味する。ＧＳＧ端子構造をモジュール２００のＲＦ入力およびＲＦ出力に実装することによって、端子構造に関連する戻り電流ループの長さが非常に短くなってよい。これに加えて、信号端子２１２，２１４からの放射電磁エネルギーは、近接するグランド端子２６１，２６２，２６５，２６６によってグランドまでに終端されてよく、放射電磁エネルギーがモジュールの他の部分に達することが可能であるときに生じ得る潜在的な性能問題を回避する。

【0062】

図３、図４Ａ、および図５に示される実施形態では、各信号およびグランド端子２１４，２１５，２４１～２４８，２６１，２６２，２６４，２６５は、剛性導体端子ピラーまたはポストを備え、基端はそれぞれの端子パッド（例えば、端子パッド３１２，３１４，３４２，３４３，３４４，３６５，３６６）に対し直接接続され、先端はモジュール２００の接触面３８２にて露出している。一実施形態によれば、信号およびグランド端子２１４，２１６，２４１～２４８，２６１，２６２，２６４，２６５用のピラーは、銅または別の適切な導体金属などの高導電材料から形成される。ピラーは、予め形成されてよく、信号およびグランド端子２１４，２１６，２４１～２４８，２６１，２６２，２６５に対し、はんだ、導体接着剤、焼結、ろう付けまたは他の適切な材料および方法を用いて取り付けられてよい。他の実施形態では、ピラーは、信号およびグランド端子２１４，２１６，２４１～２４８，２６１，２６２，２６４，２６５に対し、ｉｎ－ｓｉｔｕで予め形成されてよい。

【0063】

図２に示されるように、いくつかの実施形態では、端子ピラーの各々は正方形または矩形断面を有してよいが、これに代えて、他の実施形態では、端子ピラーは円形または棒形状断面を有してよい。例えば、端子ピラーが正方形または円形断面を有するとき、端子ピラーは、約３００マイクロメートル～約８００マイクロメートルの範囲における（例えば、約５００マイクロメートル）幅３８６（または直径）を有してよいが、幅３８６がより小さいかまたはより大きくてもよい。端子ピラーの高さ３８５は、約５００マイクロメートル～約１５００マイクロメートルの範囲であってよい（例えば、約１０００マイクロメートル）が、例えば、端子ピラーはより短いかまたはより高くてもよい。一実施形態によれば、端子ピラーの高さ３８５は、端子ピラーの先端がモジュール２００の接触面３８２とほぼ同一平面であるように、封入材料３８０の厚さ３８４にほぼ等しくてよい。他の実施形態では、信号およびグランド端子ピラーの先端は、モジュール２００の接触面３８２の下に凹むか上に延びてよい。いずれにしても、信号およびグランド端子ピラーの先端は、接触面３８２にて露出しており、先端における導体取付材料は、モジュール２００がシステム基板（例えば、システム基板６１０、図６）に対し物理的および電気的に接続されることを可能にする。

【0064】

図３、図４Ａおよび図５Ａは、モジュール２００の封入材料に埋め込まれた導体ピラーを備える信号およびグランド端子２１４，２１６，２４１～２４８，２６１，２６２，２６４，２６５を示す。代替の実施形態では、図４Ｂ、図５Ｂおよび図５Ｃに示されるように、信号およびグランド端子２１４，２１６，２４１～２４８，２６１，２６２，２６４，２６５は、代わりに、モジュール基板２１０およびコンポーネントを封入材料３８０によりオーバーモールドする前に、信号およびグランド端子パッド（例えば、端子パッド３１２，３１４，３４２，３４３，３４４，３６５，３６６）に対し取り付けられた小さいインターポーザ構造の形態において実装されてよい。

【0065】

例えば、図４Ｂは、図２の電力増幅器モジュール２００の修正版２００’の線４－４に沿った断面側面図であり、別の例示的な実施形態に係るパワートランジスタダイ２３４の両面に配置されたインターポーザグランド端子２４３’，２４４’を含む。同様に、図５Ｂは、図２の電力増幅器モジュール２００の修正版２００”の線５－５に沿った断面側面図であり、別の例示的な実施形態に係るインターポーザ信号端子２１４’の両面に配置されたインターポーザグランド端子２６５’，２６６’を含む。

【0066】

図４Ｂの右側には、「一般的な」インターポーザ端子４９１の２つの断面図が示される（すなわち、モジュール２００の信号およびグランド端子のうちのいずれかまたはすべてに用いられ得るインターポーザ端子）。その側に、すなわち断面図（図４Ｂの右側における上図）に示されるように、インターポーザ端子４９１は、頂面および底面４９３，４９４を有する誘電体４９２（例えば、ＦＲ－４、セラミック、または他の適切な誘電体材料から形成される）を備え、導体ビア４９５は誘電体４９２を通じて誘電体４９２の頂面および底面４９３，４９４間に延びる。これに加えて、導体パッド４９６，４９７は、それぞれ導体ビア４９５の第１端および第２端と接触して、頂面および底面４９３，４９４に載置される。トップダウン断面図（図４Ｂの右側における下図）は、導体ビア４９５が円形断面形状を有してよいことを示す。しかしながら、他の実施形態では、これに代えて、導体ビア４９５は正方形、矩形、または棒形状を有してよい。いずれにしても、インターポーザ端子４９１は、パッド４９６，４９７間にビア４９５を通じて導体経路を提供する。

【0067】

ビア４９５が正方形または円形断面を有するとき、ビア４９５は、約３００マイクロメートル～約８００マイクロメートルの範囲における（例えば、約５００マイクロメートル）幅４８６（または直径）を有してよいが、幅４８６はより小さいまたはより大きくてもよい。インターポーザ端子４９１の高さ４８５は、約５００マイクロメートル～約１５００マイクロメートルの範囲であってよい（例えば、約１０００マイクロメートル）が、例えば、インターポーザ端子はより短いかまたはより高くてもよい。一実施形態によれば、インターポーザ端子４９１の高さ４８５は、各インターポーザ端子の頂部導体パッド４９６がモジュール２００’の接触面３８２とほぼ同一平面であり得るように、封入材料３８０の厚さ３８４にほぼ等しくてよい。他の実施形態では、各インターポーザ端子の頂面導体パッド４９６が、信号およびグランド端子ピラーの先端は、モジュール２００’の接触面３８２の下に凹むか上に延びてよい。いずれにしても、各インターポーザ端子の導体パッド４９６は、接触面３８２にて露出しており、頂部導体パッドにおける導体取付材料３８３は、モジュール２００’がシステム基板（例えば、システム基板６１０、図６）に対し物理的および電気的に接続されることを可能にする。

【0068】

図２および図３の信号およびグランド端子２１４，２１６，２４１～２４８，２６１，２６２，２６４，２６５は、図４に示されるインターポーザ端子４９１などのインターポーザ端子と置き換えられてよい。例えば、上述の通り、図４Ｂは、例示的な実施形態に係るパワートランジスタダイ２３４の両面に配置されたインターポーザグランド端子２４３’，２４４’を有する修正されたモジュール２００’を示す。図４に示される実施形態と同様に、インターポーザグランド端子２４３’，２４４’（各々が一般的なインターポーザ端子４９１の構造を有する）は、ダイ２３４に対し近接して配置され、熱散逸構造を通じたダイ用のグランドコンタクト（例えば、底面ソースコンタクト４３４）、ＲＦグランド層（例えば、層３０２）、任意の介在ビア（例えば、ビア４４４）、グランド端子パッド（例えば、パッド３４４）、およびインターポーザグランド端子（例えば、端子２４４’）の高さ間の導電経路の電気長（例えば、破線経路４８７’）が、いくつかの実施形態では約ラムダ／５（λ／５）未満、他の実施形態では約ラムダ／１６（λ／１６）未満である。

【0069】

上述の通り、図５Ｂは、インターポーザ信号端子２１４’の両面に配置されたインターポーザグランド端子２６５’，２６６’がＧＳＧ（グランド－信号－グランド）端子構造２６４’をモジュール２００”のＲＦ出力に提供する、修正されたモジュール２００”を示す。同様の構造がモジュール２００”のＲＦ入力に実装されてよい。

【0070】

別の実施形態が、図２の電力増幅器モジュール２００の線５－５に沿った別の修正版２００”の断面側面図である図５Ｃに示され、図５Ｃは別の例示的な実施形態に係るインターポーザ信号端子２１４”の両面に配置されたインターポーザグランド端子２６５”，２６６”を有するＧＳＧ端子２６４”をもう一度示す。図５Ｂと図５Ｃとの実施形態間の主要な違いは、図５Ｂに置けるＧＳＧ端子構造２６４’を生成する複数のインターポーザ端子２６５’，２６６’，２１４’が、図５Ｃにおいて単一の、複数端子インターポーザ５９１に置き換えられていることである。より詳細には、複数端子インターポーザ５９１は、頂面および底面５９３，５９４を有する誘電体５９２（例えば、ＦＲ－４、セラミック、または他の適切な誘電体材料から形成される）を備え、複数の導体ビア５９５－１，５９５－２，５９５－３は誘電体５９２を通じて誘電体５９２の頂面および底面５９３，５９４間に延びる。これに加えて、導体パッド５９６－１，５９６－２，５９６－３，５９７－１，５９７－２，５９７－３は、それぞれ、複数の導体ビア５９５－１，５９５－２，５９５－３の各々の第１端および第２端と接触して、頂面および底面５９３，５９４に載置される。もう一度、導体ビア５９５－１，５９５－２，５９５－３の各々は、円形、正方形、矩形、または棒断面形状を有してよい。いずれにしても、パッド５９６－１、ビア５９５－１、パッド５９７－１は、第１のグランドインターポーザ端子２６５”に対応し、パッド５９６－２、ビア５９５－２、パッド５９７－２の組合せは、信号インターポーザ端子２１４”に対応し、パッド５９６－３、ビア５９５－３、およびパッド５９７－３の組合せは第２のグランドインターポーザ端子２６６”に対応する。第１および第２のグランドインターポーザ端子２６５”，２６６”と信号インターポーザ端子２１４”とは、ＧＳＧ端子構造２６４”のさらに別の実施形態を生成する。

【0071】

前に示された通り、電力増幅器モジュール２００の実施形態をより大きい電気システム（例えば、セルラ基地局の第１段階増幅器）へと組み込むため、電力増幅器モジュール２００の１つの面は、システム基板に対し物理的および電気的に結合され、ヒートシンクが電力増幅器モジュール２００の反対の面に対し取り付けられる。電力増幅器モジュール２００のそうしたシステムへの統合を示すため、図６を参照する。図６は、例示的な実施形態に従って、システム基板６１０およびヒートシンク６１６に対し結合された、図２の電力増幅器モジュール２００を備える増幅器システム６００の断面側面図である。

【0072】

ＲＦシステム６００は、システム基板６１０と、電力増幅器モジュール２００（またはモジュール２００’，２００”，２００”’）と、ヒートシンクとを備える。一実施形態によれば、システム基板６１０は、多層プリント回路板（ＰＣＢ）または他の適切な基板を備える。システム基板６１０は、頂面６０９（「搭載面」とも呼ばれる）、反対の底面６１１を有する。図６に示されるように、システム基板６１０は、複数の導体層６０１，６０２，６０３と交互の配置により、複数の誘電体層６０５，６０６，６０７（例えば、ＦＲ－４，セラミック、または他のＰＣＢ誘電体材料）を備え、システム基板６１０の頂面６０９がパターニングされた導体層６０１によって形成される。システム基板６１０は３つの誘電体層６０５～６０７と３つの導体層６０１～６０３を備えるように示されるが、システム基板の他の実施形態は、より多数または少数の誘電体層および／または導体層を備えてよいことに留意されたい。

【0073】

異なる導体層６０１～６０４の各々は、主要目的を有してよく、また信号および／または他の層同士の間の電圧／グランドルーティングを行う導体フィーチャを備えてもよい。以下の記載は導体層６０１～６０３の各々についての主要目的を示すが、層（またはそれらの機能）は、図６に最もよく示され以下において議論される特定の配置とは異なって配置されてよいことが理解される。

【0074】

例えば、一実施形態では、システム基板６１０の搭載面６０９におけるパターニングされた導体層６０１は、主として信号伝達層として機能してよい。より詳細には、層６０１は、複数の導体フィーチャ（例えば、導体パッドまたはトレース）を備え、複数の導体フィーチャは、モジュール２００、入力ＲＦコネクタ６９１、および出力ＲＦコネクタ６９２として機能しする。ＲＦコネクタ６９１，６９２の各々は、例えば、中心信号導体６９３と外グランドシールド６９４とを有する同軸コネクタであってよい。一実施形態によれば、ＲＦ入力コネクタ６９１の信号導体６９３は、層６０１の第１の導体トレース６１２に対し電気的に結合され、以下により詳細に記載されるように、同様に、モジュール２００の入力端子２１２に対し結合される。これに加えて、ＲＦ出力コネクタ６９２の信号導体６９３は、層６０１の第２の導体トレース６１４に対し電気的に結合され、同様に、モジュール２００の出力端子（例えば、端子２１４、図２）に対し結合される。コネクタ６９１，６９２のグランドシールド６９４は、追加のトレース（番号が付されない）に対し電気的に結合され、同様に、層６０１と６０２との間に延びる導体ビア６９５を通じて、システム基板６１０のシステムグランド層６０２に対し電気的に結合される。

【0075】

ちょうど示されたように、導体層６０２は、システムグランド層として機能する。コネクタ６９１，６９２のグランドシールド６９４、追加のトレース（番号が付されない）に対し電気的に結合されていることに加えて、システムグランド層６０２も、追加の導体ビア６９６を通じて、搭載面６０９上の追加のグランドパッド６４１に対し電気的に結合される。以下により詳細に記載されるように、追加のグランドパッド６４１は、モジュール２００の様々なグランド端子（例えば、端子２４１～２４８，２６１，２６２，２６５，２６６）に対し物理的および電気的に結合される。

【0076】

モジュール２００（またはモジュール２００’，２００”，２００”’のうちのいずれか）は、図３～図５に示される配向とは反転した（または「フリップされた」）配向において、システム基板６１０の搭載面６０９に対し結合される。より詳細には、モジュール２００は、モジュール２００の接触面３８２とシステム基板６１０の搭載面６０９とが互いに面するように、システム基板６１０に対し結合される。モジュール２００をシステム基板６１０に対し接続するように、モジュール２００の端子の各々（例えば、端子２１２，２１４，２４１～２４８，２６１，２６２，２６５，２６６、図２）は、整列され、システム基板６１０の搭載面６０９上の対応するパッドと接触することになる。導体取付材料３８３がモジュール端子の露出した端部に載置される実施形態では、導体取付材料３８３は、モジュール端子をモジュール基板６１０の搭載面６０９におけるそのモジュール端子の対応するパッドに対し物理的に接続するようにリフローされるまたは硬化される。他の実施形態では、導体取付材料も、または代替で、システム基板６１０の導体パッド（例えば、パッド６１２，６１４，６４１）上に載置されてよく、モジュール２００をシステム基板６１０に対し接続するように適切なリフローまたは硬化処理が行われてよい。

【0077】

一実施形態では、電力増幅器モジュール２００のヒートシンク６１６がヒートシンク取付面２１１に対し、より詳細には、導体層３０４および／またはモジュール２００の埋め込まれた熱散逸構造３１６の表面３１８に対し、物理的および熱的に結合される。ヒートシンク６１６は、導電性も有し得る熱伝導材料から形成される。例えば、ヒートシンク６１６は、銅または別のバルク導体材料から形成されてよい。ヒートシンク６１６を電力増幅器モジュール２００に対し結合するように、熱伝導材料６９８（例えば、サーマルグリース）が、ヒートシンク取付面２１１上（および／または熱散逸構造３１６の表面３１８上）および／またはヒートシンク上にディスペンスされ、ヒートシンク６１６は、ヒートシンク取付面２１１と接触することとなり得る。ヒートシンク６１６は、次いで、定位置にクランピングされ、ねじ止めされ、または固定される。

【0078】

ＲＦシステム６００の動作中、入力ＲＦ信号は、ＲＦ入力端子６９１およびトレース／パッド６１２を通じて、電力増幅器モジュール２００の接触面３８２におけるＲＦ入力端子２１２に対し提供される。入力ＲＦ信号は、端子２１２および追加のコンポーネント（例えば、電力スプリッタ２２０、図２）を通じて、前に議論した入力ＲＦ信号を増幅するパワートランジスタダイ２３３，２３４，２５３，２５４まで伝達される。増幅された出力ＲＦ信号は、トレース／パッド６１４に対し、またＲＦ出力端子６９２に対し結合された出力端子２１４にて生成される。

【0079】

一実施形態によれば、パワートランジスタダイ２３３，２３４，２５３，２５４の各々とシステムグランド層６０２との間にグランド経路が提供される。例えば、図６に示されるダイ２３３，２３４では、各ダイ２３３，２３４用のグランド経路は、ダイ用のグランドコンタクトから熱散逸構造３１６の一部を通じて延びる第１の導体グランド経路（例えば、グランド経路４８７，４８７’、図４Ａ，図４Ｂ）と、モジュール２００のＲＦグランド層３０２と、任意の介在ビア（例えば、ビア４４２，４４４）と、グランド端子パッド（例えば、パッド３４２，３４４、図３、図４Ａ、図４Ｂ）と、１つまたは複数のグランド端子（例えば、端子２４１～２４４、図２、図３、図４Ａ、図４Ｂ）を備える。図６において破線経路６８７により示されるように、グランド経路は、システム基板６１０の搭載面６０９上の１つまたは複数のグランドパッド６４１と、１つまたは複数のグランドビア６９６とを通じて、システムグランド層６０２まで続く。

【0080】

前に詳細に議論されたように、モジュール２００のグランド端子２４１～２４４は、パワートランジスタダイ２３３，２３４，２５３，２５４に対しごく近接して置かれ、モジュール２００についての比較的短いグランド戻り経路を生じる。望ましくは、各ダイ２３３，２３４，２５３，２５４用のグランドコンタクトとシステムグランド層６０２との間のグランド経路の電気長全体は、いくつかの実施形態では約ラムダ／５（λ／５）未満であり、他の実施形態では約ラムダ／１６（λ／１６）未満である。

【0081】

動作中、かなりの熱エネルギー（熱）が、パワートランジスタダイ２３３，２３４，２５３，２５４内のパワートランジスタによって生成され得る。矢印６９９によって示されるように、パワートランジスタによって生成された熱エネルギーは、熱を周囲環境に効果的に散逸させる熱散逸構造３１６を通じてヒートシンク６１６まで伝達される。したがって、熱散逸構造３１６は２つの機能を提供する。１）パワートランジスタダイ２３３，２３４，２５３，２５４によって生成された熱をヒートシンク６１６まで伝達する機能、および２）ダイ２３３，２３４，２５３，２５４のグランドコンタクトをシステムグランドに対し電気的に結合する機能。

【0082】

図７は、例示的な実施形態に従って、電力増幅器モジュール（例えば、電力増幅器モジュール２００、図２）を作製し、電力増幅器モジュールをＲＦシステム（例えば、ＲＦシステム６００、図６）へと組み立てる方法のフローチャートである。方法は、ブロック７０２において、既知の技法を用いて多層モジュール基板（例えば、モジュール基板２１０、図２、図３）を作製することによって開始してよい。前に議論されたように、複数のパッドおよびトレースが、モジュール基板の搭載面にてパターニングされた導体層（例えば、層３０１、図３）の部分から形成される。ブロック７０４では、様々な端子（例えば、端子２１２，２１４，２４１～２４８，２６２，２６３，２６５，２６６、図２）、パワートランジスタダイ（例えば、ダイ２３３，２３４，２５３，２５４、図２）、および他のコンポーネント（例えば、電力スプリッタ２２０、図２）が、モジュール基板の搭載面に対し接続され、追加の接続（例えば、ワイヤボンド）が、パワートランジスタダイとコンポーネントとの間に作られる。ブロック７０６では、モジュール基板、端子、ダイ、および他のコンポーネントが、接触面３８２（端子の先端がその接触面３８２にて露出している）を形成するように封入される（例えば、図３の封入材料３８０により）。

【0083】

ブロック７０８では、モジュール２００を反転し、モジュール端子が、システム基板（例えば、システム基板、図６）の搭載面上の対応するパッド（例えば、パッド６１２，６１４，６４１、図６）に位置整合させられ接触することとなる。導体取付材料（例えば、はんだまたは導体接着剤などの材料３８３）は、モジュール端子とシステム基板パッドとの間の機械的および電気的接続を生成するように、リフローされ、硬化され、または処理される。これは、モジュールとシステム基板との間の信号およびグランド経路を確立する。

【0084】

最後に、ブロック７１０では、ヒートシンク（例えば、ヒートシンク６１６、図６）が、モジュール基板のヒートシンク取付面（例えば、表面２１１、図３、図６）に対し取り付けられる。例えば、ヒートシンクは、熱伝導材料（例えば、サーマルグリースなどの材料６９８）、クランプ、ねじ、および／または他の取付手段を用いてモジュール基板に対し取り付けられてよい。次いで、方法は終了する。

【0085】

増幅器モジュールの一実施形態は、搭載面、信号伝達層、グランド層、および前記搭載面における第１グランド端子パッドを有する、モジュール基板を備える。熱散逸構造は、前記モジュール基板を通じて延びる。パワートランジスタダイのグランドコンタクトは、前記熱散逸構造の第１面に対し結合されている。封入材料は、前記モジュール基板の前記搭載面と前記パワートランジスタダイとを覆い、前記封入材料の表面は前記増幅器モジュールの接触面を形成する。第１グランド端子は、前記封入材料内に埋め込まれている。前記第１グランド端子は、前記第１グランド端子パッドに対し結合されている基端と、前記接触面において露出している先端とを有する。前記第１グランド端子は、前記パワートランジスタダイの前記グランドコンタクトに対し、前記第１グランド端子パッド、前記モジュール基板の前記グランド層、および前記熱散逸構造を通じて電気的に結合されている。

【0086】

増幅器システムの一実施形態は、システム基板と増幅器モジュールとを備える。前記システム基板は、第１搭載面、第１信号伝達層、第１グランド層、および前記第１搭載面におけるグランドパッドを有し、前記グランドパッドは前記第１グランド層に対し電気的に結合されている。前記増幅器モジュールは、接触面およびヒートシンク取付面を有する。前記増幅器モジュールは、前記システム基板に対し、前記システム基板の前記搭載面が前記増幅器モジュールの前記接触面に面するように結合されている。前記増幅器モジュールは、第２搭載面、第２信号伝達層、第２グランド層、および前記第２搭載面におけるグランド端子パッドを有する、モジュール基板を備える。これに加えて、前記増幅器モジュールは、前記モジュール基板を通じて延びる熱散逸構造を備える。前記熱散逸構造は、第１面および第２面を有し、前記第１面は前記モジュール基板の前記第２搭載面において露出している。これに加えて、前記増幅器モジュールは、グランドコンタクトを有するパワートランジスタダイを備え、前記グランドコンタクトは前記熱散逸構造の前記第１面に対し結合されている。封入材料は、前記モジュール基板の前記第２搭載面と前記パワートランジスタダイとを覆い、前記封入材料の表面は前記増幅器モジュールの接触面を形成する。前記増幅器モジュールは、前記封入材料内に埋め込まれたグランド端子をさらに備え、前記グランド端子は、前記グランド端子パッドに対し結合されている基端と前記接触面において露出している先端とを有し、前記パワートランジスタの前記グランドコンタクトに対し、前記グランド端子パッド、前記モジュール基板の前記第２グランド層、および前記熱散逸構造を通じて電気的に結合されている。

【0087】

電力増幅器を作製する方法の一実施形態は、パワートランジスタダイを、モジュール基板を通じて延びる熱散逸構造に対し結合する工程を備え、前記モジュール基板は、第１搭載面と、第１信号伝達層と、第１グランド層と、前記第１搭載面における第１グランド端子パッドと、を有する。前記熱散逸構造の第１面は、前記モジュール基板の前記第１搭載面にて露出している。前記パワートランジスタダイは、前記熱散逸構造の前記第１面に対し結合されているグランドコンタクトを有する。前記方法は、第１グランド端子の基端を前記モジュール基板の前記第１グランド端子に対し結合する工程と、前記モジュール基板の前記第１搭載面と前記パワートランジスタダイとを封入材料により覆い、増幅器モジュールを形成する工程と、を備える。前記封入材料の表面は前記増幅器モジュールの接触面を形成し、前記第１グランド端子の先端は前記接触面にて露出しており、前記第１グランド端子は、前記パワートランジスタダイの前記グランドコンタクトに対し、前記第１グランド端子パッド、前記モジュール基板の前記グランド層、および前記熱散逸構造を通じて電気的に結合されている。

【0088】

前述の詳細な説明は、本質的には例示に過ぎず、本主題の実施形態またはそうした実施形態の応用および使用を限定する意図ではない。本明細書において用いられる際、語句「例示」は、「一例として、実例または例証として機能すること」を意味する。例示として本明細書に記載される任意の実装は、他の実装に対して必ずしも好ましいまたは有利であると解されない。さらに、前述の技術分野、背景、または詳細な説明に提示された任意の表現されたまたは与えられた理論によって束縛される意図はない。

【0089】

本明細書に含まれる様々な図面に示される接続線は、様々な要素間の例示的な機能的関係および／または物理的結合を表すことが意図される。多くの代替または追加の機能的関係または物理的接続が本主題の一実施形態に提示されてよいことに留意されたい。これに加えて、特定の専門用語が、参照の目的のためだけに本明細書において用いられてもよく、したがって、限定するように意図されず、構造を参照する用語「第１」、「第２」および他のそうした数の用語は、文脈によって明確に示されない限りシーケンスまたは順序を与えない。

【0090】

本明細書において用いられる際、「ノード」は、与えられた信号、論理レベル、電圧、データパターン、電流または量が提示される、任意の内部または外部参照点、接続点、連結、信号線、導体素子などを意味する。さらに、３つ以上のノードが、１つの物理的要素によって実現されてよい（また、３つ以上の信号が、共通のノードにて受信されるまたは出力されるとしても、多重化され、変調され、または区別されることが可能である）。

【0091】

前述の記載は、ともに「接続されている」または「結合されている」要素、ノードまたはフィーチャを参照する。本明細書において用いられる際、別段の明記がない限り、「接続されている」は、１つの要素が、必ずしも機械的にではなく、別の要素に対し直接的に連結されている（または別の要素と直接的に通信する）ことを意味する。同様に、別段の明記がない限り、「結合されている」は、１つの要素が、必ずしも機械的にではなく、別の要素に対し直接的または間接的に連結されている（または別の要素と直接的または間接的に通信する）ことを意味する。したがって、図面に示される概略は要素の１つの例示的な配置であるが、追加の介在素子、デバイス、フィーチャ、またはコンポーネントが、示される主題の一実施形態に存在してよい。

【0092】

１つ以上の例示的な実施形態が前述の詳細な説明に提示されているが、多くの変形形態が存在することが認識される。本明細書に記載された１つまたは複数の例示的な実施形態は、如何とも請求される主題の範囲、利用可能性、または構成を限定することを意図するものではないことも認識される。むしろ、前述の詳細な説明は、当業者に、記載された１つまたは複数の実施形態を実装するのに便利なロードマップを提供する。様々な変更が、本特許出願の出願時において既知の均等物および予見可能な均等物を含む特許請求の範囲によって定められる範囲から逸脱せずに、要素の機能および配置においてなされることが理解される。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図6】

【図7】

【外国語明細書】