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特許7582572電力増幅器システム

書誌要約請求の範囲詳細な説明課題実施例実施するための形態図面の説明

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-05

(45)【発行日】2024-11-13

(54)【発明の名称】電力増幅器システム

(51)【国際特許分類】

H03F 1/02 20060101AFI20241106BHJP

H03F 3/24 20060101ALI20241106BHJP

H03F 3/68 20060101ALI20241106BHJP

H01L 23/12 20060101ALI20241106BHJP

H01L 21/822 20060101ALI20241106BHJP

H01L 27/04 20060101ALI20241106BHJP

【ＦＩ】

H03F1/02

H03F3/24

H03F3/68

H01L23/12 B

H01L27/04 U

H01L27/04 L

H01L27/04 C

H01L27/04 D

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2020215751

(22)【出願日】2020-12-24

(65)【公開番号】P2022048954

(43)【公開日】2022-03-28

【審査請求日】2023-08-16

(31)【優先権主張番号】10-2020-0118351

(32)【優先日】2020-09-15

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】594023722

【氏名又は名称】サムソンエレクトロ－メカニックスカンパニーリミテッド．

(74)【代理人】

【識別番号】110000877

【氏名又は名称】弁理士法人ＲＹＵＫＡ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】リー、グニョン

(72)【発明者】

【氏名】ハン、スヨン

(72)【発明者】

【氏名】ピョ、スンチョル

(72)【発明者】

【氏名】チョイ、ジェヒョク

(72)【発明者】

【氏名】ヒュル、ヨウンシク

(72)【発明者】

【氏名】ナ、ユサム

【審査官】石田昌敏

(56)【参考文献】

【文献】特開２００４－２８９４２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１４７３５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－３３９０７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１６６４６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０２０／０１８６１０７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開平０５－０９５２３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】韓国公開特許第１０－２０１５－０１３７０３３（ＫＲ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０３Ｆ１／００－３／７２

Ｈ０４Ｂ１／３８－１／５８

Ｈ０４Ｂ１／０２－１／０４

Ｈ０１Ｌ２３／１２

Ｈ０１Ｌ２１／８２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ベース基板と、
ＲＦ入力信号を受信して増幅し、前記ベース基板の内部に位置し、そして第１基板に具現されている駆動段と、
前記駆動段からＲＦ信号を受信して増幅し、前記ベース基板の外部に位置し、そして前記第１基板から独立した第２基板に具現されている電力段と
を含む電力増幅器システム。

【請求項2】

前記ベース基板に実装されており、前記駆動段と前記電力段との間の信号伝達経路に対するインピーダンスをマッチングする中間マッチング部をさらに含む、請求項１に記載の電力増幅器システム。

【請求項3】

前記中間マッチング部は、１個以上の層に位置する複数の中間マッチングパターンで構成されている、請求項２に記載の電力増幅器システム。

【請求項4】

前記中間マッチング部は、インダクタおよびキャパシターで連結されている回路、または変圧器を含む、請求項２または３に記載の電力増幅器システム。

【請求項5】

前記駆動段の内部に具現されており、前記駆動段と前記電力段との間の信号伝達経路に対するインピーダンスをマッチングする中間マッチング部をさらに含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の電力増幅器システム。

【請求項6】

前記電力段の内部に具現されており、前記駆動段と前記電力段との間の信号伝達経路に対するインピーダンスをマッチングする中間マッチング部をさらに含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の電力増幅器システム。

【請求項7】

前記ベース基板に実装されており、前記電力段とＲＦ出力信号端子との間の信号伝達経路に対するインピーダンスをマッチングする出力マッチング部をさらに含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の電力増幅器システム。

【請求項8】

前記出力マッチング部は、１個以上の層に位置する複数の出力マッチングパターンで構成されている、請求項７に記載の電力増幅器システム。

【請求項9】

前記出力マッチング部は、インダクタおよびキャパシターで連結されている回路、または変圧器を含む、請求項７に記載の電力増幅器システム。

【請求項10】

前記電力段の内部に具現されており、前記電力段とＲＦ出力信号端子との間の信号伝達経路に対するインピーダンスをマッチングする出力マッチング部をさらに含む、請求項１から９のいずれか一項に記載の電力増幅器システム。

【請求項11】

前記駆動段の内部に具現されており、前記駆動段とＲＦ入力信号端子との間の信号伝達経路に対するインピーダンスをマッチングする入力マッチング部をさらに含む、請求項１から１０のいずれか一項に記載の電力増幅器システム。

【請求項12】

前記駆動段は、非反転ＲＦ入力信号を受信して増幅する第１駆動増幅器と、反転ＲＦ入力信号を受信して増幅する第２駆動増幅器とを含む、請求項１から１１のいずれか一項に記載の電力増幅器システム。

【請求項13】

前記電力段は、前記第１駆動増幅器から増幅された非反転ＲＦ入力信号を増幅する第１電力増幅器と、前記第１駆動増幅器から増幅された反転ＲＦ入力信号を増幅する第２電力増幅器とを含む、請求項１２に記載の電力増幅器システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本記載は、電力増幅器システムに関する。

【背景技術】

【0002】

無線通信システムは、通信規格の進化に伴い多様なデジタル変復調方式を採用している。既存のＣＤＭＡ（ＣｏｄｅＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｌｅＡｃｃｅｓｓ）通信システムは、ＱＰＳＫ（ＱｕａｄｒａｔｕｒｅＰｈａｓｅＳｈｉｆｔＫｅｙｉｎｇ）方式を採用しており、ＩＥＥＥの通信規格による無線ＬＡＮ（ＷｉｒｅｌｅｓｓＬＡＮ）は、ＯＦＤＭ（ＯｒｔｈｏｇｏｎａｌＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式を採用している。そして最近の３ＧＰＰの標準規格であるＬＴＥ（ＬｏｎｇＴｅｒｍＥｖｏｌｕｔｉｏｎ）、ＬＴＥ－Ａｄｖａｎｃｅｄ、そして５Ｇは、ＱＰＳＫ、ＱＡＭ（ＱｕａｄｒａｔｕｒｅＡｍｐｌｉｔｕｄｅＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）、そしてＯＦＤＭ方式を採用している。このような無線通信規格は、送信信号のサイズまたは位相が伝送中に維持されることを要求する線形変調方式を採用している。

【0003】

一方、無線通信システムに使用される送信装置は、伝送距離を高めるために、ＲＦ（ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号を増幅する電力増幅器を含む。このような電力増幅器は、送信装置の最後の部分にある回路として、無線通信システムの出力電力、線形性、そして電力効率に影響を与える重要な回路要素である。

【0004】

３ＧＰＰでは、既存のＬＴＥ規格から発展した５ＧＮＲ（ＮｅｗＲａｄｉｏ）規格を新たに定義したが、このような５ＧＮＲ規格を充足するために、電力増幅器が高い線形パワーと高い効率を有することが要求されており、追加的に電力増幅器が高い信頼性を有することも要求されている。また、無線通信システムで電力増幅器が占める面積と価格が大きいため、無線通信システムの小型化に伴い、電力増幅器の面積と価格を減少させることが要求されている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

一実施形態の目的は、電力増幅器の線形パワーと効率を増大させることにある。

【0006】

一実施形態の目的は、電力増幅器の信頼性を増大させることにある。

【0007】

一実施形態の目的は、電力増幅器の面積と価格を減少させることにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

一実施形態によれば、電力増幅器システムは、ベース基板と、ＲＦ入力信号を受信して増幅し、ベース基板の内部に位置し、そして第１基板に具現されている駆動段と、駆動段からＲＦ信号を受信して増幅し、ベース基板の外部に位置し、そして第１基板から独立した第２基板に具現されている電力段とを含む。

【0009】

電力増幅器システムは、ベース基板に実装されており、前記駆動段と前記電力段との間の信号伝達経路に対するインピーダンスをマッチングする中間マッチング部をさらに含むことができる。

【0010】

中間マッチング部は、１個以上の層に位置する複数の中間マッチングパターンで構成されていてもよい。

【0011】

中間マッチング部は、インダクタおよびキャパシターで連結されている回路、または変圧器を含むことができる。

【0012】

電力増幅器システムは、駆動段の内部に具現されており、駆動段と電力段との間の信号伝達経路に対するインピーダンスをマッチングする中間マッチング部をさらに含むことができる。

【0013】

電力増幅器システムは、電力段の内部に具現されており、駆動段と電力段との間の信号伝達経路に対するインピーダンスをマッチングする中間マッチング部をさらに含むことができる。

【0014】

電力増幅器システムは、ベース基板に実装されており、電力段とＲＦ出力信号端子との間の信号伝達経路に対するインピーダンスをマッチングする出力マッチング部をさらに含むことができる。

【0015】

出力マッチング部は、１個以上の層に位置する複数の出力マッチングパターンで構成されていてもよい。

【0016】

出力マッチング部は、インダクタおよびキャパシターで連結されている回路、または変圧器を含むことができる。

【0017】

電力増幅器システムは、電力段の内部に具現されており、電力段とＲＦ出力信号端子との間の信号伝達経路に対するインピーダンスをマッチングする出力マッチング部をさらに含むことができる。

【0018】

駆動段は、非反転ＲＦ入力信号を受信して増幅する第１駆動増幅器と、反転ＲＦ入力信号を受信して増幅する第２駆動増幅器とを含むことができる。

【0019】

電力段は、第１駆動増幅器から増幅された非反転ＲＦ入力信号を増幅する第１電力増幅器と、第１駆動増幅器から増幅された反転ＲＦ入力信号を増幅する第２電力増幅器とを含むことができる。

【0020】

電力増幅器システムは、ＲＦ入力信号を受信して増幅し、第１基板に具現されている駆動段と、駆動段からＲＦ信号を受信して増幅し、駆動段と連結されており、そして第１基板から独立した第２基板に具現されている電力段と、駆動段と電力段との間の信号伝達経路に対するインピーダンスをマッチングし、駆動段および電力段から独立的に第３基板に具現されているか、電力段と共に第２基板に具現されている中間マッチング部とを含む。

【0021】

電力増幅器システムは、電力段とＲＦ出力信号端子との間の信号伝達経路に対するインピーダンスをマッチングする出力マッチング部をさらに含むことができる。

【0022】

電力増幅器システムは、駆動段とＲＦ入力信号端子との間の信号伝達経路に対するインピーダンスをマッチングする入力マッチング部をさらに含むことができる。

【0023】

ＲＦ入力信号は、反転ＲＦ入力信号と非反転ＲＦ入力信号を含むことができ、駆動段は、反転ＲＦ入力信号と非反転ＲＦ入力信号の差を増幅することができる。

【発明の効果】

【0024】

一実施形態によれば、電力増幅器の線形パワーと効率を増大させることができ、電力増幅器の信頼性を増大させることができ、これによって、通信システムが５ＧＮＲ規格を十分に満足するようにすることができる。また、一実施形態によれば、電力増幅器の面積と価格を減少させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】一実施形態による電力増幅器システムの断面を示す図面である。

【図2】一実施形態による電力増幅器システムの断面を示す図面である。

【図3】一実施形態による電力増幅器システムを示す図面である。

【図4】一実施形態による電力増幅器システムを示す図面である。

【図5】一実施形態による電力増幅器システムの断面を示す図面である。

【図6】一実施形態による電力増幅器システムの断面を示す図面である。

【図7】一実施形態による電力増幅器システムの断面を示す図面である。

【図8】一実施形態による電力増幅器システムを示す図面である。

【図9】一実施形態による通信システムの平面を示す図面である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

以下、添付した図面を参照して本発明の実施形態について本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施することができるように詳細に説明する。しかし、本発明は、多様な異なる形態に具現することができ、ここで説明する実施形態に限定されない。そして、図面において、本発明を明確に説明するために、説明上不要な部分は省略し、明細書全体にわたって類似の部分については類似の図面符号を付けた。

【0027】

明細書全体において、ある部分が他の部分と「カップリング（ｃｏｕｐｌｉｎｇ）」されているという時、これは「直接的にまたは物理的にカップリング」されている場合だけでなく、その中間に他の素子を間に置いて「間接的にまたは非接触カップリング」されている場合を含む。

【0028】

明細書全体において、ある部分が他の部分と「連結」されているという時、これは「直接的にまたは物理的に連結」されている場合だけでなく、その中間に他の素子を間に置いて「間接的にまたは非接触連結」されている場合、または「電気的に連結」されている場合も含む。

【0029】

明細書全体において、ＲＦ信号は、Ｗｉ－Ｆｉ（ＩＥＥＥ８０２．１１ファミリーなど）、ＷｉＭＡＸ（ＩＥＥＥ８０２．１６ファミリーなど）、ＩＥＥＥ８０２．２０、ＬＴＥ（ｌｏｎｇｔｅｒｍｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）、Ｅｖ－ＤＯ、ＨＳＰＡ＋、ＨＳＤＰＡ＋、ＨＳＵＰＡ＋、ＥＤＧＥ、ＧＳＭ（登録商標）、ＧＰＳ、ＧＰＲＳ、ＣＤＭＡ、ＴＤＭＡ、ＤＥＣＴ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、３Ｇ、４Ｇ、５Ｇおよびその後のものに指定された任意の他の無線および有線プロトコルによる形式を有することができるが、これに限定されない。

【0030】

明細書全体において、ある部分が他の部分に「実装」されているという時、これは他の部分の「外部に設置」されている場合だけでなく、他の部分の「内部に設置または集積」されている場合も含む。

【0031】

明細書全体において、ある部分がある構成要素を「含む」という時、これは特に反対になる記載がない限り、他の構成要素を除くのではなく、他の構成要素をさらに含むことができることを意味する。

【0032】

以下、一実施形態による電力増幅器システムについて添付した図面を参照して詳細に説明する。

【0033】

図１は一実施形態による電力増幅器システムの断面を示す図面である。

【0034】

図１を参照すると、電力増幅器システム１００は、ＲＦ入力信号を所定の比率に増幅してＲＦ出力信号を生成する。電力増幅器システム１００は、駆動段（ｄｒｉｖｅｓｔａｇｅ）２０と電力段（ｐｏｗｅｒｓｔａｇｅ）４０を含む。

【0035】

駆動段２０は、電源の供給を受けてＲＦ入力信号ＲＦ_ｉｎを増幅する。駆動段２０は、駆動増幅器（ｄｒｉｖｅａｍｐｌｉｆｉｅｒ）を一つ以上含む。予め設定されている利得（ｇａｉｎ）に基づいて駆動増幅器がＲＦ入力信号ＲＦ_ｉｎを増幅する時、駆動増幅器の利得は駆動増幅器の降服電圧（ｂｒｅａｋｄｏｗｎｖｏｌｔａｇｅ）に基づいて決定され得る。

【0036】

駆動段２０は、シリコン（ｓｉｌｉｃｏｎ）を含む基板を使用する半導体製造工程によって一つのＩＣ（ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）で具現され得る。例えば、駆動段２０は、シリコンウエハーに具現されたＩＣであり得る。シリコンを含む基板を使用する半導体製造工程は、ガリウム砒素（ｇａｌｌｉｕｍａｒｓｅｎｉｄｅ）を含む基板を使用する場合より単価が相対的に低い。そのために、駆動段２０がシリコン基板に具現される場合、電力増幅器システム１００の単価が低くなり得る。さらに、通信モジュールの単価で電力増幅器システム１００が占める比重が最も大きいため、通信モジュールの単価が大きく減少することができる。しかし、駆動段２０は、ガリウム砒素を含む基板を使用する半導体製造工程によって一つのＩＣで具現されることもできる。

【0037】

また、駆動段２０は、ベース基板（ｂａｓｅｓｕｂｓｔｒａｔｅ）９０の内部にエンベッド（ｅｍｂｅｄ）されている。駆動段２０は、ベース基板９０の少なくとも一部を垂直に通過するビアを通じてＲＦ入力信号ＲＦ_ｉｎを受信する。

【0038】

駆動段２０がベース基板外部に設置されている場合、駆動段２０の接地がベース基板の最上端からベース基板下部の接地部まで貫通ビア（ｔｈｒｏｕｇｈｖｉａｓ）を通じて連結されるため、熱によって電力損失が発生することがある。しかし、駆動段２０がベース基板９０の内部にエンベッドされている場合、駆動段２０の接地が駆動段２０が位置した層からベース基板下部の接地部までのみ貫通ビアを通じて連結されるため、熱による電力損失は駆動段２０が基板外部に設置されている場合より相対的に減ることができる。また、駆動段２０がベース基板９０の内部にエンベッドされてあり、同時に中間マッチング部が駆動段２０の内部に含まれず、駆動段２０から独立してベース基板９０の内部にエンベッドされている場合、中間マッチング部と駆動段２０が一つのＩＣで具現されてベース基板９０の内部にエンベッドされた場合より電力損失がほぼ５０％以上減少することができ、駆動段２０の利得が増大することができる。

【0039】

その他にも、駆動段２０の内部に入力マッチング部および中間マッチング部のうちの少なくとも一つが選択的に具現されていてもよく、この場合、駆動段２０と共に入力マッチング部および中間マッチング部のうちの少なくとも一つは、一つのＩＣで具現される。ここで、入力マッチング部は、ＲＦ入力信号端子と駆動段２０との間の信号伝達経路に対するインピーダンスをマッチングし、中間マッチング部は、駆動段２０と電力段４０との間の信号伝達経路に対するインピーダンスをマッチングする。

【0040】

電力段４０は、電源の供給を受けて駆動段２０からのＲＦ信号を増幅してＲＦ出力信号ＲＦ_ｏｕｔを出力する。電力段４０は、電力増幅器（ｐｏｗｅｒａｍｐｌｉｆｉｅｒ）を一つ以上含む。電力段４０は、ベース基板９０の外部に設置されており、電力段４０は、電気連結構造体８０を通じてベース基板９０に連結されている。例えば、電気連結構造体８０は、ソルダボール（ｓｏｌｄｅｒｂａｌｌ）、ピン（ｐｉｎ）、ランド（ｌａｎｄ）、またはパッド（ｐａｄ）のような構造を有することができる。ベース基板９０の少なくとも一部を垂直に通過するビアを通じて、電力段４０と駆動段２０が互いに連結されている。

【0041】

電力段４０は、ガリウム砒素を含む基板を使用する半導体製造工程によって一つのＩＣで具現され得る。例えば、電力段４０は、ガリウム砒素ウエハーに具現されたＩＣであり得る。ガリウム砒素を含む基板を使用する場合、ガリウム砒素の電子移動度がシリコンより高く、必要な配線容量が小さいため、電気的特性に優れている。これによって、ガリウム砒素を含む基板に電力段４０が具現された場合、線形性が高く、高い降服電圧によって高電力の出力が容易である。ガリウム砒素を含む基板に形成されたＩＣは、シリコンを含む基板に形成されたＩＣより高いパワーと高い線形性を達成することができるため、電力段４０の電力増幅器を通じて増幅されるＲＦ信号はパワーと線形性が高くなり、信頼性も高くなり得る。しかし、電力段４０は、シリコンを含む基板を使用する半導体製造工程によって一つのＩＣで具現されることもできる。

【0042】

電力段４０の内部に中間マッチング部および出力マッチング部のうちの少なくとも一つが選択的に具現されていてもよく、この場合、電力段４０と共に中間マッチング部および出力マッチング部のうちの少なくとも一つは、一つのＩＣで具現される。ここで、中間マッチング部は、駆動段２０と電力段４０との間の信号伝達経路に対するインピーダンスをマッチングし、出力マッチング部は、電力段４０とＲＦ出力信号端子との間の信号伝達経路に対するインピーダンスをマッチングする。

【0043】

図１を参照すると、相対的に熱が多く発生する電力段４０をベース基板９０の外部に設置することによって、電力増幅器システム１００の発熱が最小化しながらも、相対的に熱が少なく発生する駆動段２０をベース基板９０の内部にエンベッドし、接地による熱損失を最小化することによって、電力増幅器システム１００の電力損失が最小化することができる。また、電力段４０と駆動段２０を上下垂直に配置して通信モジュールの空間活用を極大化して通信モジュールのサイズを減らすことができる。

【0044】

また、選択的に、相対的に高い線形電力が要求される電力段４０をガリウム砒素を含む基板に具現することによって、電力増幅器システム１００の効率が増大しながらも、相対的に低い電力が要求される駆動段２０を単価の低いシリコンを含む基板に具現することによって、電力増幅器システム１００の単価が減少することができる。そのために、電力増幅器システム１００の電力損失が最小化することによって電力増幅器システム１００は高い線形パワーと高い電力効率を有することができ、同時に電力増幅器システム１００の製造費用が最小化することができる。

【0045】

図２は一実施形態による電力増幅器システムの断面を示す図面である。

【0046】

図２を参照すると、電力増幅器システム１００は、ＲＦ入力信号を所定の比率に増幅してＲＦ出力信号を生成する。電力増幅器システム１００は、駆動段２０、中間マッチング部（ｉｎｔｅｒ－ｓｔａｇｅｍａｔｃｈｉｎｇｕｎｉｔ）３０、そして電力段４０を含む。

【0047】

駆動段２０は、電源の供給を受けてＲＦ入力信号ＲＦ_ｉｎを増幅する。駆動段２０は、駆動増幅器を一つ以上含む。予め設定されている利得に基づいて駆動増幅器がＲＦ入力信号を増幅する時、駆動増幅器の利得は駆動増幅器の降服電圧に基づいて決定され得る。

【0048】

駆動段２０は、シリコンを含む基板を使用する半導体製造工程によって一つのＩＣで具現され得る。シリコンを含む基板を使用する半導体製造工程は、ガリウム砒素を含む基板を使用する場合より単価が相対的に低い。そのために、駆動段２０がシリコン基板に具現される場合、電力増幅器システム１００の単価が低くなり得る。さらに、通信モジュールの単価で電力増幅器システム１００が占める比重が最も大きいため、通信モジュールの単価が大きく減少することができる。しかし、駆動段２０は、ガリウム砒素を含む基板を使用する半導体製造工程によって一つのＩＣで具現されることもできる。

【0049】

また、駆動段２０は、ベース基板９０の内部にエンベッドされている。駆動段２０は、ベース基板９０の少なくとも一部を垂直に通過するビアを通じてＲＦ入力信号ＲＦ_ｉｎを受信する。

【0050】

駆動段２０がベース基板外部に設置されている場合、駆動段２０の接地がベース基板の最上端からベース基板下部の接地部まで貫通ビア（ｔｈｒｏｕｇｈｖｉａｓ）を通じて連結されるため、熱によって電力損失が発生することがある。しかし、駆動段２０がベース基板９０の内部にエンベッドされている場合、駆動段２０の接地が駆動段２０が位置した層からベース基板下部の接地部までのみ貫通ビアを通じて連結されるため、熱による電力損失は駆動段２０が基板外部に設置されている場合より相対的に減ることができる。また、駆動段２０がベース基板９０の内部にエンベッドされており、同時に中間マッチング部が駆動段２０の内部に含まれず、駆動段２０から独立してベース基板９０の内部にエンベッドされている場合、中間マッチング部と駆動段２０が一つのＩＣで具現されてベース基板９０の内部にエンベッドされた場合より電力損失がほぼ５０％以上減少することができ、駆動段２０の利得が増大することができる。

【0051】

その他にも、駆動段２０の内部に入力マッチング部が選択的に具現されていてもよく、この場合、駆動段２０と共に入力マッチング部は一つのＩＣで具現される。ここで、入力マッチング部は、ＲＦ入力信号端子と駆動段２０との間の信号伝達経路に対するインピーダンスをマッチングする。

【0052】

中間マッチング部３０は、駆動段２０と電力段４０との間の信号伝達経路に対するインピーダンスをマッチングすることができる。中間マッチング部３０は、変圧器であり得る。また、中間マッチング部３０は、インダクタとキャパシターが連結されている回路であり得、例えば、中間マッチング部３０は、Ｌ型（Ｌ－ｔｙｐｅ）、Ｔ型（Ｔ－ｔｙｐｅ）、π型（π－ｔｙｐｅ）などであり得る。

【0053】

中間マッチング部３０は、１個以上の層に位置する複数の中間マッチングパターン（ｉｎｔｅｒ－ｓｔａｇｅｍａｔｃｈｉｎｇｐａｔｔｅｒｎｓ）で構成されている。例えば、中間マッチング部３０は、３個の層にそれぞれ位置する複数の中間マッチングパターン１３１、１３２、１３３で構成され得る。第２中間マッチングパターン１３２は、第１中間マッチングパターン１３１の上に一定の距離を置いて離れて位置し、第１中間マッチングパターン１３１の少なくとも一部と重なる。第２中間マッチングパターン１３２と駆動段２０は、ベース基板９０の少なくとも一部を垂直に通過するビアを通じて連結されており、そのために第２中間マッチングパターン１３２は駆動段２０によって増幅されたＲＦ信号を受ける。第３中間マッチングパターン１３３は、第２中間マッチングパターン１３２の上に一定の距離を置いて離れて位置し、第１中間マッチングパターン１３１の少なくとも一部と重なり、そして第２中間マッチングパターン１３２の少なくとも一部と重なる。駆動段２０から出力されたＲＦ信号は、中間マッチング部３０と電気連結構造体８０を順次に経て電力段４０に入力される。

【0054】

電力段４０は、電源の供給を受けて駆動段２０からのＲＦ信号を増幅してＲＦ出力信号ＲＦ_ｏｕｔを出力する。電力段４０は、電力増幅器を一つ以上含む。電力段４０は、ベース基板９０の外部に設置されており、電力段４０は、電気連結構造体８０を通じてベース基板９０に連結されている。例えば、電気連結構造体８０は、ソルダボール、ピン、ランド、またはパッドのような構造を有することができる。

【0055】

【0056】

電力段４０の内部に出力マッチング部が選択的に具現されていてもよく、この場合、電力段４０と共に出力マッチング部は一つのＩＣで具現される。ここで、出力マッチング部は、電力段４０とＲＦ出力信号端子との間の信号伝達経路に対するインピーダンスをマッチングする。

【0057】

図２を参照すると、相対的に熱が多く発生する電力段４０をベース基板９０の外部に設置することによって、電力増幅器システム１００の発熱が最小化しながらも、相対的に熱が少なく発生する駆動段２０をベース基板９０の内部にエンベッドし、接地による熱損失を最小化することによって、電力増幅器システム１００の電力損失が最小化することができる。また、電力段４０と駆動段２０を上下垂直に配置して通信モジュールの空間活用を極大化して通信モジュールのサイズを減らすことができる。同時に、中間マッチング部３０を駆動段２０および電力段４０とは独立的に通信モジュールに直接実装することによって、製造費用が節減され、電力損失の最小化および回路の最適化が容易になり得る。

【0058】

【0059】

図３は一実施形態による電力増幅器システムの断面を示す図面である。

【0060】

図３を参照すると、電力増幅器システム１００は、ＲＦ入力信号を所定の比率に増幅してＲＦ出力信号を生成する。電力増幅器システム１００は、駆動段２０、中間マッチング部（ｉｎｔｅｒ－ｓｔａｇｅｍａｔｃｈｉｎｇｕｎｉｔ）３０、そして電力段４０を含む。

【0061】

駆動段２０は、電源の供給を受けてＲＦ入力信号ＲＦ_ｉｎを増幅する。駆動段２０は、駆動増幅器２１を一つ以上含む。予め設定されている利得に基づいて駆動増幅器２１がＲＦ入力信号ＲＦ_ｉｎを増幅する時、駆動増幅器２１の利得は駆動増幅器の降服電圧に基づいて決定され得る。

【0062】

【0063】

駆動段２０は、ベース基板の外部に設置されてもよく、この時、駆動段２０は、電気連結構造体を通じてベース基板に連結され得る。また、駆動段２０は、ベース基板の内部にエンベッドされてもよい。この場合、電気連結構造体によって発生する電力損失がないため、駆動段２０の電力損失が大きく減少することができ、駆動段２０の利得が増大することができる。

【0064】

中間マッチング部３０は、駆動段２０と電力段４０との間の信号伝達経路に対するインピーダンスをマッチングすることができる。中間マッチング部３０は、中間マッチング回路（ｉｎｔｅｒ－ｓｔａｇｅｍａｔｃｈｉｎｇｃｉｒｃｕｉｔ）３１を一つ以上含む。例えば、中間マッチング回路３１は、インダクタとキャパシターが連結されている回路であり得、変圧器を含むことができる。中間マッチング回路３１は、駆動増幅器２１の出力端と電力増幅器４１の入力端との間に連結されている。

【0065】

電力段４０は、電源の供給を受けて駆動段２０からのＲＦ信号を増幅してＲＦ出力信号ＲＦ_ｏｕｔを出力する。電力段４０は、電力増幅器を一つ以上含む。電力段４０は、ベース基板の外部に設置されてもよく、この時、電力段４０は、電気連結構造体を通じてベース基板に連結され得る。例えば、電気連結構造体は、ソルダボール、ピン、ランド、またはパッドのような構造を有することができる。

【0066】

【0067】

中間マッチング部３０は、駆動段２０が具現されたＩＣの内部や電力段４０が具現されたＩＣの内部のどこにも含まれず、このようなＩＣとは独立的に通信モジュールに直接実装され得る。この場合、中間マッチング部３０が高費用のＩＣ内に具現されないため、全体製造費用が節減され得る。また、この場合、ＩＣ内で使用され難いインダクタンス値やキャパシタンス値を有する回路素子が通信モジュールに直接実装され得るため、ＲＦ信号の損失を最小化し、回路の最適化が容易になり得る。その他にも、中間マッチング部３０は、電力段４０と共に半導体製造工程によって一つのＩＣで製造され得る。

【0068】

図３を参照すると、中間マッチング部３０を駆動段２０および電力段４０とは独立的に通信モジュールに直接実装することによって、製造費用が節減され、電力損失の最小化および回路の最適化が容易になり得る。また、選択的に、相対的に高い線形電力が要求される電力段４０をガリウム砒素を含む基板に具現することによって、電力増幅器システム１００の効率が増大しながらも、相対的に低い電力が要求される駆動段２０を単価の低いシリコンを含む基板に具現することによって、電力増幅器システム１００の単価が減少することができる。

【0069】

図４は一実施形態による電力増幅器システムを示す図面である。

【0070】

図４を参照すると、電力増幅器システム１００は、ＲＦ入力信号ＲＦ_ｉｎを受信し、ＲＦ入力信号ＲＦ_ｉｎを所定の比率に増幅してＲＦ出力信号ＲＦ_ｏｕｔを生成する。電力増幅器システム１００は、入力マッチング部（ｉｎｐｕｔｍａｔｃｈｉｎｇｕｎｉｔ）１０、駆動段２０、中間マッチング部３０、電力段４０、そして出力マッチング部（ｏｕｔｐｕｔｍａｔｃｈｉｎｇｕｎｉｔ）５０を含む。

【0071】

入力マッチング部１０は、ＲＦ入力信号ＲＦ_ｉｎを受ける端子と駆動段２０との間の信号伝達経路に対するインピーダンスをマッチングすることができる。入力マッチング部１０は、入力マッチング回路（ｉｎｐｕｔｍａｔｃｈｉｎｇｃｉｒｃｕｉｔ）１１を一つ以上含む。例えば、入力マッチング回路１１は、インダクタとキャパシターが連結されている回路であり得る。入力マッチング回路１１は、ＲＦ入力信号ＲＦ_ｉｎを受ける端子と駆動増幅器２０の入力端との間に連結されている。

【0072】

【0073】

【0074】

駆動段２０と共に入力マッチング部１０は、半導体製造工程によって一つのＩＣで製造され得る。その他にも、駆動段２０とは異なり、入力マッチング部１０は、ＩＣの内部に具現されず、ＩＣとは独立的に通信モジュールに直接実装され得る。この場合、入力マッチング部１０が高費用のＩＣ内に具現されないため、全体製造費用が節減され得る。また、この場合、ＩＣ内で使用され難いインダクタンス値やキャパシタンス値を有する回路素子が通信モジュールに直接実装され得るため、ＲＦ信号の損失が最小化しながらも、回路の最適化が容易になり得る。

【0075】

【0076】

中間マッチング部３０は、駆動段２０と電力段４０との間の信号伝達経路に対するインピーダンスをマッチングすることができる。中間マッチング部３０は、中間マッチング回路３１を一つ以上含む。例えば、中間マッチング回路３１は、インダクタとキャパシターが連結されている回路であり得、変圧器を含むことができる。中間マッチング回路３１は、駆動増幅器２１の出力端と電力増幅器４１の入力端との間に連結されている。

【0077】

電力段４０は、電源の供給を受けて駆動段２０からのＲＦ信号を増幅してＲＦ出力信号ＲＦ_ｏｕｔを出力する。電力段４０は、電力増幅器を一つ以上含む。電力段４０は、ベース基板の外部に設置されてもよく、この時、電力段４０は電気連結構造体を通じてベース基板に連結され得る。例えば、電気連結構造体は、ソルダボール、ピン、ランド、またはパッドのような構造を有することができる。

【0078】

【0079】

【0080】

出力マッチング部５０は、電力段４０とＲＦ出力信号ＲＦ_ｏｕｔが出力される端子との間の信号伝達経路に対するインピーダンスをマッチングすることができる。出力マッチング部５０は、出力マッチング回路（ｏｕｔｐｕｔｍａｔｃｈｉｎｇｃｉｒｃｕｉｔｓ）５１を一つ以上含む。例えば、出力マッチング回路５１は、インダクタとキャパシターが連結されている回路であり得、変圧器を含むことができる。

【0081】

電力段４０と共に出力マッチング部５０は、半導体製造工程によって一つのＩＣで製造され得る。その他にも、電力段４０とは異なり、出力マッチング部５０は、ＩＣの内部に具現されず、ＩＣとは独立的に通信モジュールに直接実装され得る。この場合、出力マッチング部５０が高費用のＩＣ内に具現されないため、全体製造費用が節減され得る。また、この場合、ＩＣ内で使用され難いインダクタンス値やキャパシタンス値を有する回路素子が通信モジュールに直接実装され得るため、ＲＦ信号の損失を最小化し、回路の最適化が容易になり得る。

【0082】

図４を参照すると、中間マッチング部３０を駆動段２０および電力段４０とは独立的に通信モジュールに直接実装することによって、製造費用が節減され、電力損失の最小化および回路の最適化が容易になり得る。さらに、入力マッチング部１０と出力マッチング部５０のうちの少なくとも一つが独立的に通信モジュールに実装される場合、製造費用がより節減され、電力損失の最小化および回路の最適化がより容易になり得る。

【0083】

また、選択的に、相対的に高い線形電力が要求される電力段４０をガリウム砒素を含む基板に具現することによって、電力増幅器システム１００の効率が増大しながらも、相対的に低い電力が要求される駆動段２０を単価の低いシリコンを含む基板に具現することによって、電力増幅器システム１００の単価が減少され得る。

【0084】

図５は一実施形態による電力増幅器システムの断面を示す図面である。

【0085】

図５を参照すると、電力増幅器システム１００は、ＲＦ入力信号を所定の比率に増幅してＲＦ出力信号を生成する。電力増幅器システム１００は、複数のベース層（ｂａｓｅｌａｙｅｒｓ）９１、９２、９３、９４、９５で構成されたベース基板９０に具現されており、駆動段２０、中間マッチング部３０、電力段４０、そして出力マッチング部５０を含む。

【0086】

駆動段２０は、電源の供給を受けてＲＦ入力信号ＲＦ_ｉｎを増幅する。駆動段２０は、駆動増幅器を一つ以上含む。予め設定されている利得に基づいて駆動増幅器がＲＦ入力信号ＲＦ_ｉｎを増幅する時、駆動増幅器の利得は駆動増幅器の降服電圧に基づいて決定され得る。

【0087】

ＲＦ入力信号ＲＦ_ｉｎは、ＲＦ入力端子パターン１４４に入力される。ＲＦ入力端子パターン１４４と駆動段入力パターン１６５は、第１ビア１９１を通じて互いに連結されている。第１ビア１９１は、ベース基板９０の第１ベース層９１および第２ベース層９２を垂直に貫通し、第２ベース層９２の上に位置する整列パターン（ａｌｉｇｎｍｅｎｔｐａｔｔｅｒｎ）１５３と重なる。ＲＦ入力信号ＲＦ_ｉｎは、第１ビア１９１と駆動段入力パターン１６５を通じて駆動段２０に入力されて増幅される。駆動段２０によって増幅されたＲＦ信号は、駆動段出力パターン１６４を通じて出力される。

【0088】

【0089】

駆動段２０の内部に入力マッチング部が選択的に具現されていてもよく、この場合、駆動段２０と入力マッチング部が一つのＩＣで具現される。

【0090】

また、駆動段２０は、ベース基板９０の内部にエンベッドされている。例えば、駆動段２０は、第３ベース層９３に位置する。そのために、駆動段２０の電力損失はほぼ５０％以上減少することができ、駆動段２０の利得が増大することができる。

【0091】

【0092】

中間マッチング部３０は、第１中間マッチングパターン１６３、第２中間マッチングパターン１５２、そして第３中間マッチングパターン１４３で構成されている。第１中間マッチングパターン１６３は、第３ベース層９３の上に位置する。第２中間マッチングパターン１５２は、第２ベース層９２の上に位置し、第１中間マッチングパターン１６３の少なくとも一部と重なる。第２中間マッチングパターン１５２と駆動出力パターン１６４は、第２ベース層９２を貫通する第２ビア１９２を通じて連結されており、そのために第２中間マッチングパターン１５２は駆動段２０によって増幅されたＲＦ信号を受ける。第３中間マッチングパターン１４３は、第１ベース層９１の上に位置し、第１中間マッチングパターン１６３の少なくとも一部と重なり、そして第２中間マッチングパターン１５２の少なくとも一部と重なる。駆動段出力パターン１６４から出力されたＲＦ信号は、中間マッチング部３０と電気連結構造体８０を順次に経て電力段４０に入力される。

【0093】

中間マッチング部３０は、ベース基板９０内部に集積されているため、不要な配線が発生せず、通信モジュールの空間が効率的に活用され得る。また、中間マッチング部３０が高費用のＩＣ内に具現されないため、全体製造費用が節減され得る。また、この場合、ＩＣ内で使用され難いインダクタンス値やキャパシタンス値を有する回路素子がベース基板９０内部に集積され得るため、ＲＦ信号の損失を最小化し、回路の最適化が容易になり得る。

【0094】

電力段４０は、電源の供給を受けて駆動段２０からのＲＦ信号を増幅してＲＦ出力信号を出力する。電力段４０は、電力増幅器を一つ以上含む。電力段４０は、ベース基板９０の外部に設置されており、電力段４０は、電気連結構造体８０を通じてベース基板９０に連結されている。例えば、電気連結構造体８０は、ソルダボール、ピン、ランド、またはパッドのような構造を有することができる。

【0095】

電力段４０は、ガリウム砒素を含む基板を使用する半導体製造工程によって一つのＩＣで具現され得る。ガリウム砒素を含む基板を使用する場合、ガリウム砒素の電子移動度がシリコンより高く、必要な配線容量が小さいため、電気的特性に優れている。そのために、ガリウム砒素を含む基板に電力段４０が具現された場合、線形性が高く、高い降服電圧によって高電力の出力が容易である。ガリウム砒素を含む基板に形成されたＩＣは、シリコンを含む基板に形成されたＩＣより高いパワーと高い線形性を達成することができるため、電力段４０の電力増幅器を通じて増幅されるＲＦ信号は、パワーと線形性が高くなり、信頼性も高くなり得る。しかし、電力段４０は、シリコンを含む基板を使用する半導体製造工程によって一つのＩＣで具現されることもできる。
出力マッチング部５０は、電力段４０とＲＦ出力信号ＲＦ_ｏｕｔが出力される端子との間の信号伝達経路に対するインピーダンスをマッチングすることができる。出力マッチング部５０は、変圧器であり得る。また、出力マッチング部５０は、インダクタとキャパシターが連結されている回路であり得、例えば、出力マッチング部５０は、Ｌ型（Ｌ－ｔｙｐｅ）、Ｔ型（Ｔ－ｔｙｐｅ）、π型（π－ｔｙｐｅ）などであり得る。

【0096】

出力マッチング部５０は、１個以上の層に位置する複数の出力マッチングパターン（ｏｕｔｐｕｔｍａｔｃｈｉｎｇｐａｔｔｅｒｎｓ）で構成されている。例えば、出力マッチング部５０は、第１出力マッチングパターン（ｆｉｒｓｔｏｕｔｐｕｔｍａｔｃｈｉｎｇｐａｔｔｅｒｎ）１４２、第２出力マッチングパターン（ｓｅｃｏｎｄｏｕｔｐｕｔｍａｔｃｈｉｎｇｐａｔｔｅｒｎ）１５１、そして第３出力マッチングパターン（ｔｈｉｒｄｏｕｔｐｕｔｍａｔｃｈｉｎｇｐａｔｔｅｒｎ）１６１で構成され得る。第１出力マッチングパターン１４２は、第１ベース層９１の上に位置し、電気連結構造体８０を通じて電力段４０から増幅されたＲＦ信号を受ける。第２出力マッチングパターン１５１は、第２ベース層９２の上に位置し、第１出力マッチングパターン１４２の少なくとも一部と重なる。第２出力マッチングパターン１５１は、第３ビア１９３を通じて接地パターン（ｇｒｏｕｎｄｐａｔｔｅｒｎ）１７１と連結されており、そのために出力マッチング部５０が接地される。また、接地パターン１７１は、第５ビア１９５を通じて駆動段２０の下部パターン１８２と連結されており、そのために駆動段２０が接地される。第３ビア１９３は、ベース基板９０の第２ベース層９２、第３ベース層９３、そして第４ベース層９４を垂直に貫通し、第３ベース層９３の上に位置する整列パターン１６２と重なり、第４ベース層９４の上に位置する整列パターン１８１と重なる。第２出力マッチングパターン１５１は、ベース基板９０の第１ベース層９１を垂直に貫通する第４ビア１９４を通じてＲＦ出力パターン１４１と連結されており、そのために電力段４０から増幅されたＲＦ信号がＲＦ出力パターン１４１に転送されてＲＦ出力信号端子に出力される。第３出力マッチングパターン１６１は、第３ベース層９３の上に位置し、第１出力マッチングパターン１４２の少なくとも一部と重なり、そして第２出力マッチングパターン１５１の少なくとも一部と重なる。接地パターン１７１は、第１出力マッチングパターン１４２の少なくとも一部と重なり、第２出力マッチングパターン１５１の少なくとも一部と重なり、そして第３出力マッチングパターン１６１の少なくとも一部と重なる。

【0097】

出力マッチング部５０は、ベース基板９０内部に集積されているため、不要な配線が発生せず、通信モジュールの空間が効率的に活用され得る。また、出力マッチング部５０が高費用のＩＣ内に具現されないため、全体製造費用が節減され得る。また、この場合、ＩＣ内で使用され難いインダクタンス値やキャパシタンス値を有する回路素子がベース基板９０内部に集積され得るため、ＲＦ信号の損失を最小化し、回路の最適化が容易になり得る。

【0098】

図５を参照すると、相対的に熱が多く発生する電力段４０をベース基板９０の外部に設置することによって、電力増幅器システム１００の発熱が最小化しながらも、相対的に熱が少なく発生する駆動段２０をベース基板９０の内部にエンベッドし、接地による熱損失を最小化することによって、電力増幅器システム１００の電力損失が最小化することができる。また、電力段４０と駆動段２０を上下垂直に配置して通信モジュールの空間活用を極大化して通信モジュールのサイズを減らすことができる。

【0099】

また、選択的に、相対的に高い線形電力が要求される電力段４０をガリウム砒素を含む基板に具現することによって、電力増幅器システム１００の効率が増大しながらも、相対的に低い電力が要求される駆動段２０を単価の低いシリコンを含む基板に具現することによって、電力増幅器システム１００の単価が減少され得る。そのために、電力増幅器システム１００の電力損失が最小化することによって電力増幅器システム１００は高い線形パワーと高い電力効率を有することができ、同時に電力増幅器システム１００の製造費用が最小化することができる。

【0100】

図６は一実施形態による電力増幅器システムの断面を示す図面である。

【0101】

図６を参照すると、電力増幅器システム１００は、ＲＦ入力信号を所定の比率に増幅してＲＦ出力信号を生成する。電力増幅器システム１００は、複数のベース層９１、９２、９３、９４、９５で構成されたベース基板９０に具現されており、駆動段２０、電力段４０、そして出力マッチング部５０を含む。

【0102】

【0103】

ＲＦ入力信号ＲＦ_ｉｎは、ＲＦ入力端子パターン１４４に入力される。ＲＦ入力端子パターン１４４と駆動段入力パターン１６５は、第１ビア１９１を通じて互いに連結されている。第１ビア１９１は、ベース基板９０の第１ベース層９１および第２ベース層９２を垂直に貫通し、第２ベース層９２の上に位置する整列パターン１５３と重なる。ＲＦ入力信号ＲＦ_ｉｎは、第１ビア１９１と駆動段入力パターン１６５を通じて駆動段２０に入力されて増幅される。駆動段２０によって増幅されたＲＦ信号は、駆動段出力パターン１６４を通じて出力される。

【0104】

【0105】

駆動段２０の内部に入力マッチング部と中間マッチング部のうちの少なくとも一つが選択的に具現されていてもよく、この場合、駆動段２０と共に入力マッチング部および中間マッチング部のうちの少なくとも一つは、一つのＩＣで具現される。

【0106】

【0107】

【0108】

駆動段２０によって増幅されたＲＦ信号は、駆動段出力パターン１６４を通じて出力され、駆動段出力パターン１６４と電力段入力パターン１４５は、第５ビア１９５を通じて互いに連結されている。第５ビア１９５は、ベース基板９０の第１ベース層９１および第２ベース層９２を垂直に貫通し、第２ベース層９２に位置する整列パターン１５４と重なる。

【0109】

【0110】

電力段４０の内部に中間マッチング部が選択的に具現されていてもよく、この場合、電力段４０と共に中間マッチング部は一つのＩＣで具現される。

【0111】

出力マッチング部５０は、電力段４０とＲＦ出力信号ＲＦ_ｏｕｔが出力される端子との間の信号伝達経路に対するインピーダンスをマッチングすることができる。出力マッチング部５０は、変圧器であり得る。また、出力マッチング部５０は、インダクタとキャパシターが連結されている回路であり得、例えば、出力マッチング部５０は、Ｌ型（Ｌ－ｔｙｐｅ）、Ｔ型（Ｔ－ｔｙｐｅ）、π型（π－ｔｙｐｅ）などであり得る。

【0112】

出力マッチング部５０は、１個以上の層に位置する複数の出力マッチングパターンで構成されている。例えば、出力マッチング部５０は、第１出力マッチングパターン１４２、第２出力マッチングパターン１５１、そして第３出力マッチングパターン１６１で構成され得る。第１出力マッチングパターン１４２は、第１ベース層９１の上に位置し、電気連結構造体８０を通じて電力段４０から増幅されたＲＦ信号を受ける。第２出力マッチングパターン１５１は、第２ベース層９２の上に位置し、第１出力マッチングパターン１４２の少なくとも一部と重なる。第２出力マッチングパターン１５１は、第３ビア１９３を通じて接地パターン１７１と連結されており、そのために出力マッチング部５０が接地される。また、接地パターン１７１は、第５ビア１９５を通じて駆動段２０の下部パターン１８２と連結されており、そのために駆動段２０が接地される。第３ビア１９３は、ベース基板９０の第２ベース層９２、第３ベース層９３、そして第４ベース層９４を垂直に貫通し、第３ベース層９３の上に位置する整列パターン１６２と重なり、第４ベース層９４の上に位置する整列パターン１８１と重なる。第２出力マッチングパターン１５１は、ベース基板９０の第１ベース層９１を垂直に貫通する第４ビア１９４を通じてＲＦ出力パターン１４１と連結されており、そのために電力段４０から増幅されたＲＦ信号がＲＦ出力パターン１４１に転送されてＲＦ出力信号端子に出力される。第３出力マッチングパターン１６１は、第３ベース層９３の上に位置し、第１出力マッチングパターン１４２の少なくとも一部と重なり、そして第２出力マッチングパターン１５１の少なくとも一部と重なる。接地パターン１７１は、第１出力マッチングパターン１４２の少なくとも一部と重なり、第２出力マッチングパターン１５１の少なくとも一部と重なり、そして第３出力マッチングパターン１６１の少なくとも一部と重なる。その他にも、出力マッチング部５０は、インダクタとキャパシターが連結されている回路であり得る。

【0113】

【0114】

図６を参照すると、相対的に熱が多く発生する電力段４０をベース基板９０の外部に設置することによって、電力増幅器システム１００の発熱が最小化しながらも、相対的に熱が少なく発生する駆動段２０をベース基板９０の内部にエンベッドし、接地による熱損失を最小化することによって、電力増幅器システム１００の電力損失が最小化することができる。また、電力段４０と駆動段２０を上下垂直に配置して通信モジュールの空間活用を極大化して通信モジュールのサイズを減らすことができる。

【0115】

【0116】

図７は一実施形態による電力増幅器システムの断面を示す図面である。

【0117】

図７を参照すると、電力増幅器システム１００は、入力マッチング部１０、駆動段２０、中間マッチング部３０、電力段４０、そして出力マッチング部５０を含む。駆動段２０および電力段４０は、それぞれベース基板９０の上に電気連結構造体８０を通じて連結されている。例えば、電気連結構造体８０は、ソルダボール、ピン、ランド、またはパッドのような構造を有することができる。駆動段２０は、半導体工程によって一つのＩＣで具現され得、電力段４０は、半導体工程によって一つのＩＣで具現され得る。

【0118】

入力マッチング部１０、中間マッチング部３０、そして出力マッチング部５０は、それぞれベース基板９０の内部に集積されている。その他にも、入力マッチング部１０、中間マッチング部３０、そして出力マッチング部５０のうちの少なくとも一つは、駆動段２０および電力段４０から独立的にそれぞれベース基板９０の外部に設置されていてもよい。その他にも、入力マッチング部１０および中間マッチング部３０のうちの少なくとも一つは、駆動段２０と共に一つのＩＣで製造されて電気連結構造体８０を通じてベース基板９０に連結されていてもよい。その他にも、中間マッチング部３０および出力マッチング部５０のうちの少なくとも一つは、電力段４０と共に一つのＩＣで製造されて電気連結構造体８０を通じてベース基板に連結されていてもよい。

【0119】

図７を参照すると、中間マッチング部３０を駆動段２０および電力段４０とは独立的に通信モジュールに直接実装することによって、製造費用が節減され、電力損失の最小化および回路の最適化が容易になり得る。また、選択的に、相対的に高い線形電力が要求される電力段４０をガリウム砒素を含む基板に具現することによって、電力増幅器システム１００の効率が増大しながらも、相対的に低い電力が要求される駆動段２０を単価の低いシリコンを含む基板に具現することによって、電力増幅器システム１００の単価が減少することができる。

【0120】

図８は一実施形態による電力増幅器システムを示す図面である。
図８を参照すると、電力増幅器システム１００は、ＲＦ入力信号ＲＦ_ｉｎを受信し、ＲＦ入力信号ＲＦ_ｉｎを所定の比率に増幅してＲＦ出力信号ＲＦ_ｏｕｔを生成する。電力増幅器システム１００は、入力マッチング部１０、駆動段２０、中間マッチング部３０、電力段４０、そして出力マッチング部５０を含む。

【0121】

入力マッチング部１０は、ＲＦ入力信号ＲＦ_ｉｎを受ける端子と駆動段２０との間の信号伝達経路に対するインピーダンスをマッチングすることができる。入力マッチング部１０は、入力マッチング回路１２を一つ以上含む。例えば、入力マッチング回路１２は、インダクタとキャパシターが連結されている回路であり得、変圧器を含むことができる。入力マッチング回路１２は、ＲＦ入力信号ＲＦ_ｉｎを受信した後、反転ＲＦ入力信号ＲＦ_ｉｎと非反転ＲＦ入力信号ＲＦ_ｉｎを出力し、一対の駆動増幅器２２、２３と連結されている。

【0122】

駆動段２０は、差動増幅（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ）を行う一対の駆動増幅器２２、２３を含み、一対の駆動増幅器２２、２３は、電源の供給を受けてこれらにそれぞれ入力される信号の差を増幅する。一対の駆動増幅器２２、２３は、位相が互いに反対である信号を大きく増幅させて出力する差動モード（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｍｏｄｅ）と、位相が互いに同一な信号を相殺させて出力する共通モード（ｃｏｍｍｏｎｍｏｄｅ）を有する。例えば、差動増幅を行う一対の駆動増幅器２２、２３は、それぞれ反転ＲＦ入力信号ＲＦ_ｉｎと非反転ＲＦ入力信号ＲＦ_ｉｎを受信するため、差動モードによって反転ＲＦ入力信号ＲＦ_ｉｎの振幅と非反転ＲＦ入力信号ＲＦ_ｉｎの振幅が合わされてほぼ２倍の振幅を有する信号が出力され得る。しかし、一対の駆動増幅器２２、２３にそれぞれ印加される電圧や流れる電流は、それぞれ同一の位相を有するため、電圧や電流に含まれているノイズ（ｎｏｉｓｅ）が共通モードによって相殺されて出力され得る。そのために、差動増幅を行う電力増幅器システム１００は、高い線形パワーと高い効率を有することができる。

【0123】

【0124】

【0125】

【0126】

中間マッチング部３０は、駆動段２０と電力段４０との間の信号伝達経路に対するインピーダンスをマッチングすることができる。中間マッチング部３０は、中間マッチング回路３２を一つ以上含む。例えば、中間マッチング回路３２は、インダクタとキャパシターが連結されている回路であり得、変圧器を含むことができる。中間マッチング回路３２は、一対の電力増幅器４２、４３と連結されている。

【0127】

電力段４０は、電源の供給を受けて駆動段２０からのＲＦ信号を増幅する。電力段４０は、一対の電力増幅器４２、４３を含む。一対の電力増幅器４２、４３のそれぞれは、駆動増幅器２２、２３から増幅されたＲＦ信号のそれぞれに対して増幅を行う。一対の電力増幅器４２、４３のそれぞれは、ＲＦ出力信号ＲＦ_ｏｕｔ端子に連結されている。そのために、一対の電力増幅器４２、４３でそれぞれ増幅された信号が出力マッチング部５０で合成されてＲＦ信号が出力されるため、全体的に電力段４０の増幅効率が増大することができる。

【0128】

電力段４０は、ベース基板の外部に設置されてもよく、この時、電力段４０は、電気連結構造体を通じてベース基板に連結され得る。例えば、電気連結構造体は、ソルダボール、ピン、ランド、またはパッドのような構造を有することができる。

【0129】

【0130】

【0131】

出力マッチング部５０は、電力段４０とＲＦ出力信号ＲＦ_ｏｕｔが出力される端子との間の信号伝達経路に対するインピーダンスをマッチングすることができ、電力増幅器４２、４３で出力された信号を合成した後、合成されたＲＦ信号をＲＦ出力信号ＲＦ_ｏｕｔ端子に出力することができる。出力マッチング部５０は、出力マッチング回路５１を一つ以上含む。例えば、出力マッチング回路５１は、インダクタとキャパシターが連結されている回路であり得、変圧器を含むことができる。

【0132】

【0133】

図８を参照すると、中間マッチング部３０を駆動段２０および電力段４０とは独立的に通信モジュールに直接実装することによって、製造費用が節減され、電力損失の最小化および回路の最適化が容易になり得る。さらに、入力マッチング部１０と出力マッチング部５０のうちの少なくとも一つが独立的に通信モジュールに実装される場合、製造費用がより節減され、電力損失の最小化および回路の最適化がより容易になり得る。

【0134】

【0135】

図９は一実施形態による通信システムの平面を示す図面である。

【0136】

図９を参照すると、通信システム１は、電力増幅器システム１００、低雑音増幅器（ｌｏｗｎｏｉｓｅａｍｐｌｉｆｉｅｒ）２００、スイッチ（ｓｗｉｔｃｈ）３００、カプラー（ｃｏｕｐｌｅｒ）４００、そして制御器（ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）５００を含む。

【0137】

通信システム１を構成する構成のうち、電力増幅器システム１００が通信システム１で占める面積が最も大きい。そのために、前述したように、一実施形態による電力増幅器システム１００は面積が小さいため、通信システム１の全体のサイズを減らすことができる。

【0138】

電力増幅器システム１００は、アンテナを通じて送信するＲＦ信号を増幅する。例えば、電力増幅器システム１００は、図１から図８を参照して説明した電力増幅器システム１００が適用され得る。そのために、電力増幅器システム１００の線形パワーと効率を増大させることができ、電力増幅器システム１００の信頼性を増大させることができるため、通信システム１は５ＧＮＲ規格を十分に満足することができる。

【0139】

低雑音増幅器２００は、アンテナを通じて受信するＲＦ信号を増幅する。低雑音増幅器２００は、非常に小さいレベルのＲＦ信号をノイズと区分されるようにしながら増幅することができる。低雑音増幅器２００は、アンテナの近くに位置することができる。低雑音増幅器２００とスイッチ３００との間に帯域阻止フィルター（ｂａｎｄｓｔｏｐｆｉｌｔｅｒ）が連結されていてもよい。帯域阻止フィルターは、特定の周波数帯域の信号のみを通過させないことができる。

【0140】

スイッチ３００は、電力増幅器システム１００および低雑音増幅器２００を通過するＲＦ信号に対する経路を変更することができる。例えば、スイッチ３００は、電力増幅器システム１００または低雑音増幅器２００のうちのいずれか一つにＲＦ信号を受けることができるようにすることができる。また、スイッチ３００は、電力増幅器システム１００を通信システム１の制御器５００と連結させるか、または電力増幅器システム１００を通信システム１と異なる通信規格を有する通信システムと連結させることができる。また、スイッチ３００は、低雑音増幅器２００を通信システム１の制御器５００と連結させるか、または低雑音増幅器２００を通信システム１と異なる通信規格を有する他の通信システムと連結させることができる。

【0141】

カプラー４００は、入力されるＲＦ信号に対して電力抽出（ｐｏｗｅｒｓａｍｐｌｉｎｇ）または電力分配（ｐｏｗｅｒｄｉｖｉｄｉｎｇ）を行うことができる。カプラー４００は、スイッチ３００と連結されている。例えば、カプラー４００は、電力増幅器システム１００および低雑音増幅器２００を通過するＲＦ信号の電力を検出することができ、検出された電力は、制御器５００によって電力増幅器システム１００および低雑音増幅器２００を制御するために利用され得る。また、カプラー４００は、ＲＦ信号を分割して転送することができ、分割されたＲＦ信号は、それぞれ複数の通信システムで利用され得る。カプラー４００とスイッチ３００との間に帯域通過フィルター（ｂａｎｄｐａｓｓｆｉｌｔｅｒ）が連結されていてもよい。帯域通過フィルターは、特定の周波数帯域の信号のみを次の段に伝達することができ、ノイズを除去することができる。

【0142】

制御器５００は、電力増幅器システム１００、低雑音増幅器２００、スイッチ３００、そしてカプラー４００に連結されて、このような構成を制御することができる。制御器５００は、デジタル信号処理を行うようにメモリ、プロセッサーなどを含むことができる。

【0143】

通信システム１は、電子機器に使用され得る。例えば、電子機器は、スマートホン（ｓｍａｒｔｐｈｏｎｅ）、個人用情報端末器（ｐｅｒｓｏｎａｌｄｉｇｉｔａｌａｓｓｉｓｔａｎｔ）、デジタルビデオカメラ（ｄｉｇｉｔａｌｖｉｄｅｏｃａｍｅｒａ）、デジタルスチルカメラ（ｄｉｇｉｔａｌｓｔｉｌｌｃａｍｅｒａ）、ネットワークシステム（ｎｅｔｗｏｒｋｓｙｓｔｅｍ）、コンピュータ（ｃｏｍｐｕｔｅｒ）、モニター（ｍｏｎｉｔｏｒ）、タブレット（ｔａｂｌｅｔ）、ラップトップ（ｌａｐｔｏｐ）、ネットブック（ｎｅｔｂｏｏｋ）、テレビ（ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ）、ビデオゲーム（ｖｉｄｅｏｇａｍｅ）、スマートウォッチ（ｓｍａｒｔｗａｔｃｈ）、オートモチーフ（Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ）などであり得る。

【0144】

以上で本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されず、特許請求の範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の多様な変形および改良形態も本発明の権利範囲に属する。

【符号の説明】

【0145】

１０：入力マッチング部
２０：駆動段
３０：中間マッチング部
４０：電力段
５０：出力マッチング部
１００：電力増幅器システム

【図1】