(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】高周波増幅器
(51)【国際特許分類】
H03F 1/26 20060101AFI20241106BHJP
H03F 3/195 20060101ALI20241106BHJP
H03F 3/68 20060101ALI20241106BHJP
H03F 1/56 20060101ALI20241106BHJP
H03F 3/60 20060101ALI20241106BHJP
【ＦＩ】
H03F1/26
H03F3/195
H03F3/68
H03F1/56
H03F3/60
【請求項の数】
5
(21)【出願番号】P 2022517059
(86)(22)【出願日】2021-04-20
(86)【国際出願番号】 JP2021016063
(87)【国際公開番号】W WO2021215443
(87)【国際公開日】2021-10-28
【審査請求日】2023-10-23
(31)【優先権主張番号】P 2020076598
(32)【優先日】2020-04-23
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000154325
【氏名又は名称】住友電工デバイス・イノベーション株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100088155
【弁理士】
【氏名又は名称】長谷川 芳樹
(74)【代理人】
【識別番号】100113435
【弁理士】
【氏名又は名称】黒木 義樹
(74)【代理人】
【識別番号】100136722
【弁理士】
【氏名又は名称】▲高▼木 邦夫
(74)【代理人】
【識別番号】100174399
【弁理士】
【氏名又は名称】寺澤 正太郎
(72)【発明者】
【氏名】木元 雄資
【審査官】福田 正悟
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１４－２２２８３６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－７８４８７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２０－３６１５３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１０－１６１３４８（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１９／１５５６０１（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０３Ｆ １／２６
Ｈ０３Ｆ ３／１９５
Ｈ０３Ｆ ３／６８
Ｈ０３Ｆ １／５６
Ｈ０３Ｆ ３／６０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１トランジスタ、前記第１トランジスタに対して第１方向に並ぶ第２トランジスタ、及び前記第２トランジスタに対して前記第１トランジスタとは反対において前記第１方向に並ぶ第３トランジスタと、前記第１トランジスタのドレイン電極に電気的に接続される第１ドレインパッド、前記第２トランジスタのドレイン電極に電気的に接続される第２ドレインパッド、及び前記第３トランジスタのドレイン電極に電気的に接続される第３ドレインパッドと、
前記第１ドレインパッドに電気的に接続される第１伝送線路、前記第２ドレインパッドに電気的に接続される第２伝送線路、及び前記第３ドレインパッドに電気的に接続される第３伝送線路を有し、前記第１トランジスタ、前記第２トランジスタ及び前記第３トランジスタのそれぞれに対する高周波信号のインピーダンス整合を行うための整合回路パターンと、
前記第１伝送線路と前記第１ドレインパッドとを電気的に接続する第１ワイヤ、前記第２伝送線路と前記第２ドレインパッドとを電気的に接続する第２ワイヤ、及び前記第３伝送線路と前記第３ドレインパッドとを電気的に接続する第３ワイヤと、
前記第１伝送線路及び前記第１ワイヤを介して前記第１ドレインパッドに電気的に接続されるとともに、前記第２伝送線路及び前記第２ワイヤを介して前記第２ドレインパッドに電気的に接続される配線パターンと、
を備え、
前記第２ワイヤの実効的なインピーダンスは、前記第１ワイヤの実効的なインピーダンスよりも大きく、
前記第１伝送線路における前記第１ワイヤが接続された第１接続点と前記第２伝送線路における前記第２ワイヤが接続された第２接続点とを結ぶ第１仮想直線と直交し、前記第１接続点と前記第２接続点との中点を通る第２仮想直線に関して、前記整合回路パターンが非対称な外形を有しており、
前記第２伝送線路の電気長は、前記第１伝送線路の電気長よりも短い、
高周波増幅器。
【請求項2】
前記整合回路パターンは、第１角部を含む第１パッド、及び第２角部を含む第２パッドを有し、前記第１伝送線路は、前記第１パッドにおける前記第１角部を含む部分によって構成され、
前記第２伝送線路は、前記第２パッドにおける前記第２角部を含む部分によって構成され、
前記第２角部は、前記第１角部の面取り量よりも大きい面取り量によって面取りされている、
請求項１に記載の高周波増幅器。
【請求項3】
前記第１伝送線路は、前記第２伝送線路よりも細い、請求項１又は請求項２に記載の高周波増幅器。
【請求項4】
前記第１トランジスタ、前記第２トランジスタ、及び前記第３トランジスタを含んで構成されるトランジスタ群が複数設けられる、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の高周波増幅器。
【請求項5】
前記トランジスタ群の最外部に前記第１ワイヤが配置されるとともに、前記第３ワイヤと前記第１ワイヤとの間に前記第２ワイヤが配置されており、前記第１ワイヤの長さは、前記第２ワイヤの長さと等しく、
前記第１ドレインパッドから前記配線パターンまでの実効的な電気長は、前記第２ドレインパッドから前記配線パターンまでの実効的な電気長と実質的に等しい、
請求項４に記載の高周波増幅器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、高周波増幅器に関する。
本出願は、２０２０年４月２３日出願の日本出願第２０２０－０７６５９８号に基づく優先権を主張し、前記日本出願に記載された全ての記載内容を援用する。
本出願は、２０２０年４月２３日出願の日本出願第２０２０－０７６５９８号に基づく優先権を主張し、前記日本出願に記載された全ての記載内容を援用する。
【背景技術】
【0002】
高周波増幅器として、例えば特許文献１には、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ；Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）に関する技術が開示されている。この電界効果トランジスタは、高周波（ＲＦ；Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号を増幅するための複数の増幅素子と、ボンディングワイヤを介して増幅素子の入力端とパッケージの入力端子とに接続され、インピーダンス変換を行う整合回路と、を備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開昭６３－８６９０４号公報
【発明の概要】
【0004】
本開示は、高周波増幅器を提供する。この高周波増幅器は、第１トランジスタ、第１トランジスタに対して第１方向に並ぶ第２トランジスタ、及び第２トランジスタに対して第１トランジスタとは反対において第１方向に並ぶ第３トランジスタと、第１トランジスタのドレイン電極に電気的に接続される第１ドレインパッド、第２トランジスタのドレイン電極に電気的に接続される第２ドレインパッド、及び第３トランジスタのドレイン電極に電気的に接続される第３ドレインパッドと、第１ドレインパッドに電気的に接続される第１伝送線路、第２ドレインパッドに電気的に接続される第２伝送線路、及び第３ドレインパッドに電気的に接続される第３伝送線路を有し、第１トランジスタ、第２トランジスタ及び第３トランジスタのそれぞれに対する高周波信号のインピーダンス整合を行うための整合回路パターンと、第１伝送線路と第１ドレインパッドとを電気的に接続する第１ワイヤ、第２伝送線路と第２ドレインパッドとを電気的に接続する第２ワイヤ、及び第３伝送線路と第３ドレインパッドとを電気的に接続する第３ワイヤと、第１伝送線路及び第１ワイヤを介して第１ドレインパッドに電気的に接続されるとともに、第２伝送線路及び第２ワイヤを介して第２ドレインパッドに電気的に接続される配線パターンと、を備える。第２ワイヤの実効的なインピーダンスは、第１ワイヤの実効的なインピーダンスよりも大きい。第１伝送線路における第１ワイヤが接続された第１接続点と第２伝送線路における第２ワイヤが接続された第２接続点とを結ぶ第１仮想直線と直交し、第１接続点と第２接続点との中点を通る第２仮想直線に関して、整合回路パターンが非対称な外形を有している。第２伝送線路の電気長は、第１伝送線路の電気長よりも短い。
【図面の簡単な説明】
【0005】
【発明を実施するための形態】
【0006】
［本開示が解決しようとする課題］
特許文献１に開示される高周波増幅器において、増幅素子には、複数のトランジスタが並列に配置され、各トランジスタのそれぞれがボンディングワイヤ等のワイヤによって整合回路に接続される。このような場合、複数のワイヤのそれぞれの相互インダクタンス成分が、近接する別のワイヤから影響を受ける。これにより、複数のワイヤ間においては、別のワイヤから影響を受ける度合いに応じて、実効的なインピーダンスにばらつきが生じ得る。このとき、複数のワイヤ間においてＲＦ信号の位相がばらつくので、複数のトランジスタ間においてもＲＦ信号の位相にばらつきが生じてしまうおそれがある。高周波増幅器の電力効率を向上させるためには、このＲＦ信号の位相のばらつきを低減することが望ましい。
特許文献１に開示される高周波増幅器において、増幅素子には、複数のトランジスタが並列に配置され、各トランジスタのそれぞれがボンディングワイヤ等のワイヤによって整合回路に接続される。このような場合、複数のワイヤのそれぞれの相互インダクタンス成分が、近接する別のワイヤから影響を受ける。これにより、複数のワイヤ間においては、別のワイヤから影響を受ける度合いに応じて、実効的なインピーダンスにばらつきが生じ得る。このとき、複数のワイヤ間においてＲＦ信号の位相がばらつくので、複数のトランジスタ間においてもＲＦ信号の位相にばらつきが生じてしまうおそれがある。高周波増幅器の電力効率を向上させるためには、このＲＦ信号の位相のばらつきを低減することが望ましい。
【0007】
［本開示の効果］
本開示の一実施形態に係る高周波増幅器によれば、複数のトランジスタ間において、ＲＦ信号の位相のばらつきを低減可能となる。
本開示の一実施形態に係る高周波増幅器によれば、複数のトランジスタ間において、ＲＦ信号の位相のばらつきを低減可能となる。
【0008】
［本開示の実施形態の説明］
最初に、本開示の実施形態の内容を列記して説明する。一実施形態に係る高周波増幅器は、第１トランジスタ、第１トランジスタに対して第１方向に並ぶ第２トランジスタ、及び第２トランジスタに対して第１トランジスタとは反対において第１方向に並ぶ第３トランジスタと、第１トランジスタのドレイン電極に電気的に接続される第１ドレインパッド、第２トランジスタのドレイン電極に電気的に接続される第２ドレインパッド、及び第３トランジスタのドレイン電極に電気的に接続される第３ドレインパッドと、第１ドレインパッドに電気的に接続される第１伝送線路、第２ドレインパッドに電気的に接続される第２伝送線路、及び第３ドレインパッドに電気的に接続される第３伝送線路を有し、第１トランジスタ、第２トランジスタ及び第３トランジスタのそれぞれに対する高周波信号のインピーダンス整合を行うための整合回路パターンと、第１伝送線路と第１ドレインパッドとを電気的に接続する第１ワイヤ、第２伝送線路と第２ドレインパッドとを電気的に接続する第２ワイヤ、及び第３伝送線路と第３ドレインパッドとを電気的に接続する第３ワイヤと、第１伝送線路及び第１ワイヤを介して第１ドレインパッドに電気的に接続されるとともに、第２伝送線路及び第２ワイヤを介して第２ドレインパッドに電気的に接続される配線パターンと、を備える。第２ワイヤの実効的なインピーダンスは、第１ワイヤの実効的なインピーダンスよりも大きい。第１伝送線路における第１ワイヤが接続された第１接続点と第２伝送線路における第２ワイヤが接続された第２接続点とを結ぶ第１仮想直線と直交し、第１接続点と第２接続点との中点を通る第２仮想直線に関して、整合回路パターンが非対称な外形を有している。第２伝送線路の電気長は、第１伝送線路の電気長よりも短い。
最初に、本開示の実施形態の内容を列記して説明する。一実施形態に係る高周波増幅器は、第１トランジスタ、第１トランジスタに対して第１方向に並ぶ第２トランジスタ、及び第２トランジスタに対して第１トランジスタとは反対において第１方向に並ぶ第３トランジスタと、第１トランジスタのドレイン電極に電気的に接続される第１ドレインパッド、第２トランジスタのドレイン電極に電気的に接続される第２ドレインパッド、及び第３トランジスタのドレイン電極に電気的に接続される第３ドレインパッドと、第１ドレインパッドに電気的に接続される第１伝送線路、第２ドレインパッドに電気的に接続される第２伝送線路、及び第３ドレインパッドに電気的に接続される第３伝送線路を有し、第１トランジスタ、第２トランジスタ及び第３トランジスタのそれぞれに対する高周波信号のインピーダンス整合を行うための整合回路パターンと、第１伝送線路と第１ドレインパッドとを電気的に接続する第１ワイヤ、第２伝送線路と第２ドレインパッドとを電気的に接続する第２ワイヤ、及び第３伝送線路と第３ドレインパッドとを電気的に接続する第３ワイヤと、第１伝送線路及び第１ワイヤを介して第１ドレインパッドに電気的に接続されるとともに、第２伝送線路及び第２ワイヤを介して第２ドレインパッドに電気的に接続される配線パターンと、を備える。第２ワイヤの実効的なインピーダンスは、第１ワイヤの実効的なインピーダンスよりも大きい。第１伝送線路における第１ワイヤが接続された第１接続点と第２伝送線路における第２ワイヤが接続された第２接続点とを結ぶ第１仮想直線と直交し、第１接続点と第２接続点との中点を通る第２仮想直線に関して、整合回路パターンが非対称な外形を有している。第２伝送線路の電気長は、第１伝送線路の電気長よりも短い。
【0009】
この高周波増幅器では、複数のトランジスタとしての第１トランジスタ、第２トランジスタ及び第３トランジスタが、複数のワイヤとしての第１ワイヤ、第２ワイヤ及び第３ワイヤによって整合回路パターンにそれぞれ接続されている。この構成では、複数のワイヤ間において、別のワイヤからの影響を受ける度合いに応じて、実効的なインピーダンスにばらつきが生じ得る。このような複数のワイヤ間における実効的なインピーダンスのばらつきは、当該複数のワイヤ間における電気長のばらつきとして現れる。ここで、この高周波増幅器においては、整合回路パターンが非対称な外形を有していることにより、第２伝送線路の電気長が第１伝送線路の電気長よりも短くなっている。これにより、第２ワイヤの電気長が第１ワイヤの電気長よりも長い構成において、ワイヤ間の電気長差が、伝送線路間の電気長差によって打ち消され得る。したがって、第１トランジスタから配線パターンまでの電気長と第２トランジスタから配線パターンまでの電気長との間のばらつきが低減される。複数のワイヤ間における電気長のばらつきが小さいほど、複数のワイヤ間における実効的なインピーダンスのばらつきが小さくなるので、この構成により、第１トランジスタ及び第２トランジスタ間において、位相のばらつきを低減できる。
【0010】
上記の高周波増幅器において、整合回路パターンは、第１角部を含む第１パッド、及び第２角部を含む第２パッドを有し、第１伝送線路は、第１パッドにおける第１角部を含む部分によって構成され、第２伝送線路は、第２パッドにおける第２角部を含む部分によって構成され、第２角部は、第１角部の面取り量よりも大きい面取り量によって面取りされていてもよい。本発明者の知見によれば、高周波において電流（電界）は、導体の外側縁に集中しやすい。このため、第１伝送線路においては、高周波信号が第１パッドにおける第１角部に沿って伝搬し、第２伝送線路においては、高周波信号が第２パッドにおける第２角部に沿って伝搬することとなる。ここでは、第２角部が第１角部の面取り量よりも大きい面取り量によって面取りされているので、第１角部を含む経路に対して第２角部を含む経路が短くなり、第２伝送線路の電気長が第１伝送線路の電気長よりも短い構成を実現し得る。また、この構成によれば、面取り量の調整により、第１トランジスタから配線パターンまでの電気長と第２トランジスタから配線パターンまでの電気長とを整合させやすい。したがって、第１トランジスタ及び第２トランジスタ間において、位相のばらつきをより確実に低減可能となる。
【0011】
上記の高周波増幅器において、第１伝送線路は、第２伝送線路よりも細くてもよい。この場合、第１伝送線路の単位長さあたりのインピーダンスを、第２伝送線路の単位長さあたりのインピーダンスに対して大きくできるので、第２伝送線路の電気長が第１伝送線路の電気長よりも短い構成を実現し得る。また、第１伝送線路を細くする程度により、第１トランジスタから配線パターンまでの電気長と第２トランジスタから配線パターンまでの電気長とを整合させやすい。したがって、第１トランジスタ及び第２トランジスタ間において、位相のばらつきをより確実に低減可能となる。
【0012】
上記の高周波増幅器においては、第１トランジスタ、第２トランジスタ、及び第３トランジスタを含んで構成されるトランジスタ群が複数設けられていてもよい。この場合、高出力の高周波増幅器を実現できる。
【0013】
上記の高周波増幅器では、トランジスタ群の最外部に第１ワイヤが配置されるとともに、第３ワイヤと第１ワイヤとの間に第２ワイヤが配置されており、第１ワイヤの長さは、第２ワイヤの長さと等しく、第１ドレインパッドから配線パターンまでの実効的な電気長は、第２ドレインパッドから配線パターンまでの実効的な電気長と実質的に等しくてもよい。この場合、第１トランジスタ及び第２トランジスタ間において、位相が実質的に一致するので、高周波増幅器の電力効率を向上させる観点から特に有利となる。
【0014】
［本開示の実施形態の詳細］
本開示の一実施形態に係る高周波増幅器の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本開示はこれらの例示に限定されるものではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。以下の説明においては、同一要素または同一機能を有する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する場合がある。説明に際しては、図面に示されたＸＹＺ直交座標系を参照する場合がある。
本開示の一実施形態に係る高周波増幅器の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本開示はこれらの例示に限定されるものではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。以下の説明においては、同一要素または同一機能を有する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する場合がある。説明に際しては、図面に示されたＸＹＺ直交座標系を参照する場合がある。
【0015】
図１は、第１実施形態に係る高周波増幅器１Ａ及び第２実施形態に係る高周波増幅器１Ｂの内部構成を示す平面図である。まず、第１実施形態に係る高周波増幅器１Ａについて説明する。高周波増幅器１Ａは、一つの入力端子２、一つの出力端子３、増幅素子部１０、分岐回路基板２０、合成回路基板３０、マッチング回路４０、及びマッチング回路５０を備える。本実施形態において、高周波増幅器１Ａは、一例としてマッチング回路４０，５０を２つずつ備える。また、増幅素子部１０は２つの増幅素子１１を含む。１つの増幅素子１１あたりの出力は例えば３０Ｗであり、増幅素子部１０全体の出力は例えば６０Ｗである。高周波増幅器１Ａは、増幅素子部１０、分岐回路基板２０、合成回路基板３０、及びマッチング回路４０，５０を収容するパッケージ４と、ボンディングワイヤＷ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４，Ｗ５，Ｗ６と、を備える。
【0016】
パッケージ４は金属製であり、基準電位に接続されている。パッケージ４の平面形状は略長方形状である。パッケージ４は、第１方向において向かい合う側壁４ｃ，４ｄと、第２方向において向かい合う端壁４ａ，４ｂと、を有する。第１方向と第２方向とは互いに交差しており、一例では互いに直交する。本実施形態においては、第１方向がＸ軸方向であり、第２方向がＹ軸方向である。
【0017】
パッケージ４は、長方形状の平坦な底板４ｅを有する。底板４ｅは、Ｙ軸方向及びＸ軸方向によって規定される平面に沿って延びている。端壁４ａ，４ｂは底板４ｅの一対の辺（Ｘ軸方向に沿って延びる辺）に沿って立設しており、側壁４ｃ，４ｄは底板４ｅの別の一対の辺（Ｙ軸方向に沿って延びる辺）に沿って立設している。なお、パッケージ４は、図示しない蓋部を更に有する。蓋部は、端壁４ａ，４ｂ及び側壁４ｃ，４ｄによって形成される上部開口を封止する。
【0018】
入力端子２は、金属製の配線パターンであって、高周波信号を高周波増幅器１Ａの外部から入力する。高周波信号は、マルチキャリア伝送方式に基づく信号であって、キャリア信号の周波数が互いに異なる複数の信号を重畳してなる。キャリア信号の周波数帯域は、例えば５００ＭＨｚ以下である。入力端子２は、Ｘ軸方向における端壁４ａの中央部に設けられており、パッケージ４の外部から内部へ延在している。
【0019】
出力端子３は、金属製の配線パターンであって、増幅後の高周波信号を高周波増幅器１Ａの外部へ出力する。出力端子３は、Ｘ軸方向における端壁４ｂの中央部に設けられており、パッケージ４の内部から外部へ延在している。
【0020】
増幅素子部１０は、パッケージ４の底板４ｅ上であって、Ｙ軸方向におけるパッケージ４の略中央部分に配置されている。増幅素子部１０における２つの増幅素子１１は、Ｘ軸方向に並んで配置されている。増幅素子１１は、複数のトランジスタ１３（図２参照）を備える。複数のトランジスタ１３は、例えば電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）であり、一実施例では高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ；Ｈｉｇｈ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｏｂｉｌｉｔｙ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）である。複数のトランジスタ１３は、それぞれ、ゲート電極、ソース電極、及びドレイン電極を有する。各トランジスタ１３は、入力された高周波信号を増幅し、増幅後の高周波信号を出力する。なお、増幅素子１１のより具体的な構成については後述する。
【0021】
分岐回路基板２０は、パッケージ４の底板４ｅ上に配置されている。分岐回路基板２０は、Ｙ軸方向に沿って入力端子２及び増幅素子部１０と並んで配置され、入力端子２と増幅素子部１０との間に位置する。分岐回路基板２０は、セラミック製の基板２１と、基板２１の主面上に設けられた分岐回路２２とを有する。基板２１の平面形状は例えば長方形であり、一方の長辺２１ａは入力端子２と向かい合っており、他方の長辺２１ｂはマッチング回路４０を介して増幅素子部１０と向かい合っている。基板２１の裏面はパッケージ４の底板４ｅと向かい合っている。基板２１の一方の短辺２１ｃはパッケージ４の側壁４ｃの近傍に位置しており、基板２１の他方の短辺２１ｄはパッケージ４の側壁４ｄの近傍に位置している。すなわち、基板２１は、Ｘ軸方向においてパッケージ４の一端近傍から他端近傍にわたって延在している。
【0022】
分岐回路２２は、基板２１の主面上に設けられた配線パターン２３を含む。配線パターン２３は、ボンディングワイヤＷ１を介して入力端子２と電気的に接続されている。高周波信号は、Ｘ軸方向における基板２１の中央部から配線パターン２３に入力される。配線パターン２３は、Ｙ軸方向に沿った基板２１の中心線に関して線対称な形状を有する。配線パターン２３は、ボンディングワイヤＷ１との接続点を起点として二分岐を繰り返し、最終的に８つの金属パッド２３ａに至る。８つの金属パッド２３ａは、長辺２１ｂに沿って並んで配列されている。互いに隣り合う金属パッド２３ａ同士は、膜抵抗を介して互いに接続されており、ウィルキンソン型カプラを構成する。これにより、増幅素子部１０の複数のゲートパッド１４（後述）間のアイソレーションを確保しつつ、入力端子２から見た、増幅素子部１０の入力インピーダンスの整合を図っている。なお、図には、代表して１つの膜抵抗２３ｂのみ図示している。８つの金属パッド２３ａは、ボンディングワイヤＷ２を介して、マッチング回路４０と電気的に接続されている。
【0023】
マッチング回路４０は、パッケージ４の底板４ｅ上に配置され、Ｙ軸方向において分岐回路基板２０と増幅素子部１０との間に配置されている。マッチング回路４０は、例えばダイキャパシタであり、誘電体基板と、誘電体基板の主面上に設けられた回路パターン（不図示）を有する。回路パターンは、複数の金属パッド（不図示）を有する。金属パッドの数は、例えば金属パッド２３ａと同数とされる。複数の金属パッドは、Ｘ軸方向に沿って一列に配列されている。各金属パッドは、ボンディングワイヤＷ２を介して、対応する金属パッド２３ａと電気的に接続されるとともに、ボンディングワイヤＷ３を介して、増幅素子部１０の対応するゲートパッド１４と電気的に接続されている。
【0024】
マッチング回路４０においては、ボンディングワイヤＷ２及びボンディングワイヤＷ３によるインダクタンス成分と、これらのインダクタンス成分の間のノードと基準電位（底板４ｅ）との間に接続された、金属パッドのキャパシタンスとによって、Ｔ型フィルタ回路が構成される。マッチング回路４０は、このＴ型フィルタ回路によってインピーダンス変換を行う。通常、増幅素子部１０においてゲートパッド１４からトランジスタ１３内部を見込んだインピーダンスは、伝送線の特性インピーダンス（例えば５０Ω）と異なる。マッチング回路４０は、このインピーダンスを、Ｔ型フィルタ回路により入力端子２からパッケージ４内部を見込んだ５０Ωに変換する。
【0025】
マッチング回路５０は、パッケージ４の底板４ｅ上に配置され、Ｙ軸方向において増幅素子部１０と合成回路基板３０との間に配置されている。マッチング回路５０は、マッチング回路４０と同様に、例えば平行平板型キャパシタ（ダイキャパシタ）である。図２に示されるように、各マッチング回路５０は、誘電体基板５１（図２参照）と、誘電体基板５１上に設けられた複数の整合回路パターン５２（図２参照）とを有する。誘電体基板５１の平面形状は、Ｘ軸方向を長手方向とする長方形状である。誘電体基板５１の厚み（ここでは、Ｚ軸方向における寸法）は、例えば約２００μｍである。また、誘電体基板５１の比誘電率（εｒ）は、例えばεｒ＝１５０である。各整合回路パターン５２は、複数の金属パッド５３を有する。各金属パッド５３は、ボンディングワイヤＷ４（ワイヤ）を介して、増幅素子部１０の対応するドレインパッド１５（後述）と電気的に接続されるとともに、ボンディングワイヤＷ５を介して、合成回路基板３０の対応する金属パッド３３ａ（後述）と電気的に接続されている。なお、マッチング回路５０のより具体的な構成については後述する。
【0026】
マッチング回路５０においても、ボンディングワイヤＷ４及びボンディングワイヤＷ５によるインダクタンス成分と、これらのインダクタンス成分の間のノードと基準電位（底板４ｅ）との間に接続された、金属パッド５３のキャパシタンスとによって、Ｔ型フィルタ回路（整合回路）が構成される。マッチング回路５０は、このＴ型フィルタ回路によってインピーダンス変換を行うことにより増幅素子部１０に対するインピーダンス整合を図っている。通常、増幅素子部１０においてドレインパッド１５からトランジスタ１３内部を見込んだインピーダンスは、伝送線の特性インピーダンス（例えば５０Ω）と異なり、大概は５０Ωより小さい値である。マッチング回路５０は、このインピーダンスを、Ｔ型フィルタ回路により出力端子３からパッケージ４内部を見込んだ５０Ωに整合する。
【0027】
合成回路基板３０は、パッケージ４の底板４ｅ上に配置されている。合成回路基板３０は、Ｙ軸方向に沿って増幅素子部１０及び出力端子３と並んで配置され、増幅素子部１０と出力端子３との間に位置する。合成回路基板３０は、セラミック製の基板３１と、基板３１の主面上に設けられた合成回路３２とを有する。基板３１の平面形状は例えば長方形であり、一方の長辺３１ａはマッチング回路５０を介して増幅素子部１０と向かい合っており、他方の長辺３１ｂは出力端子３と向かい合っている。基板３１の裏面はパッケージ４の底板４ｅと向かい合っている。基板３１の一方の短辺３１ｃはパッケージ４の側壁４ｃの近傍に位置しており、基板３１の他方の短辺３１ｄはパッケージ４の側壁４ｄの近傍に位置している。すなわち、基板３１は、Ｘ軸方向においてパッケージ４の一端近傍から他端近傍にわたって延在している。
【0028】
合成回路３２は、増幅素子部１０の複数のドレインパッド１５から出力される信号を合成して一の出力信号とする。合成回路３２は、基板３１の主面上に設けられた配線パターン３３を含む。配線パターン３３は、Ｙ軸方向に沿った基板３１の中心線に関して線対称な形状を有する。配線パターン３３は、４つの金属パッド３３ａを含む。４つの金属パッド３３ａは、長辺３１ａに沿って並んで配列されている。互いに隣り合う金属パッド３３ａ同士は、膜抵抗を介して互いに接続されており、ウィルキンソン型カプラを構成する。これにより、増幅素子部１０の複数のドレインパッド１５間のアイソレーションを確保しつつ、出力端子３から見た、増幅素子部１０の出力インピーダンスの整合を図っている。各金属パッド３３ａは、ボンディングワイヤＷ５を介して、マッチング回路５０の対応する２つの金属パッド５３と電気的に接続されている。配線パターン３３は、４つの金属パッド３３ａから結合を繰り返しつつ、最終的にボンディングワイヤＷ６との接続点に至る。配線パターン３３は、ボンディングワイヤＷ６を介して、出力端子３と電気的に接続されている。増幅後の高周波信号は、Ｘ軸方向における基板３１の中央部から出力端子３に出力される。
【0029】
次に、図２を参照し、増幅素子１１及びマッチング回路５０についてより具体的に説明する。図２は、図１の増幅素子１１及びマッチング回路５０を示す平面図である。増幅素子１１は、半導体基板１２と、複数のトランジスタ１３と、複数のゲートパッド１４と、複数のドレインパッド１５と、複数のソースパッド１６と、を備える。半導体基板１２の平面形状は、Ｘ軸方向を長手方向とする長方形状である。複数のトランジスタ１３は、半導体基板１２上において、Ｘ軸方向に並んで配置されている。ゲートパッド１４、ドレインパッド１５及びソースパッド１６の数は、トランジスタ１３とそれぞれ同数とされる。複数のゲートパッド１４、複数のドレインパッド１５、及び複数のソースパッド１６のそれぞれは、半導体基板１２の主面上に形成された金属膜（例えばＡｕ膜）である。
【0030】
複数のゲートパッド１４は、複数のトランジスタ１３の各ゲート電極とそれぞれ電気的に接続されている。複数のゲートパッド１４は、各増幅素子１１の入力端子２側の端辺に沿って並んで配置されている。複数のドレインパッド１５は、複数のトランジスタ１３の各ドレイン電極とそれぞれ電気的に接続されている。複数のドレインパッド１５は、各増幅素子１１の出力端子３側の端辺に沿って並んで配置されている。複数のソースパッド１６は、複数のトランジスタ１３の各ソース電極とそれぞれ電気的に接続されている。複数のソースパッド１６は、各増幅素子１１の入力端子２側の端辺に沿ってゲートパッド１４と交互に並んで配置されている。各ソースパッド１６は、増幅素子１１を厚さ方向（ここでは、Ｚ軸方向）に貫通するビアホールを介してパッケージ４の底板４ｅと電気的に接続され、基準電位とされている。各トランジスタ１３は、各ゲートパッド１４に入力された高周波信号を増幅し、増幅後の高周波信号を各ドレインパッド１５から出力する。
【0031】
図２には、１つの増幅素子１１が示されている。本実施形態において、１つの増幅素子１１は、８つのトランジスタ１３によって構成されるトランジスタ群を有する。つまり、高周波増幅器１Ａにおいて、パッケージ４の底板４ｅ上には、トランジスタ群が複数（本実施形態では２つ）設けられている。８つのトランジスタ１３は、Ｘ軸方向にこの順で並ぶトランジスタ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ，１３Ｅ，１３Ｆ，１３Ｇ，１３Ｈを含む。言い換えると、トランジスタ１３Ｄは、トランジスタ１３Ａに対してＸ軸方向に並び、トランジスタ１３Ｅ，１３Ｆ，１３Ｇ，１３Ｈは、トランジスタ１３Ｄに対して、トランジスタ１３Ａとは反対においてＸ軸方向に並んでいる。トランジスタ１３Ａは、本実施形態における第１トランジスタの一例であり、トランジスタ１３Ｄは、本実施形態における第２トランジスタの一例である。トランジスタ１３Ｅ，１３Ｆ，１３Ｇ，１３Ｈは、それぞれ、本実施形態における第３トランジスタの一例である。８つのトランジスタ１３において、トランジスタ１３Ａ，１３Ｈは、Ｘ軸方向における最外部にそれぞれ配置されている。トランジスタ１３Ｂからトランジスタ１３Ｇは、トランジスタ１３Ａ，１３Ｈの間に配置されている。つまり、トランジスタ１３Ａ，１３Ｈには、Ｘ軸方向の一方のみにおいて別のトランジスタ１３が隣り合っている。また、トランジスタ１３Ｂからトランジスタ１３Ｇには、Ｘ軸方向の両方において別のトランジスタ１３が隣り合っている。
【0032】
以下では、トランジスタ１３Ａからトランジスタ１３Ｈの各ドレイン電極と電気的に接続されたドレインパッド１５を、それぞれ、ドレインパッド１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄ，１５Ｅ，１５Ｆ，１５Ｇ，１５Ｈと称する。ドレインパッド１５Ａは、本実施形態における第１ドレインパッドの一例であり、ドレインパッド１５Ｄは、本実施形態における第２ドレインパッドの一例である。ドレインパッド１５Ｅ，１５Ｆ，１５Ｇ，１５Ｈは、それぞれ、本実施形態における第３ドレインパッドの一例である。
【0033】
また、以下では、ドレインパッド１５Ａからドレインパッド１５Ｈに対応して、８つのボンディングワイヤＷ４を、それぞれ、ボンディングワイヤＷ４１，Ｗ４２，Ｗ４３，Ｗ４４，Ｗ４５，Ｗ４６，Ｗ４７，Ｗ４８と称する。ボンディングワイヤＷ４１は、本実施形態における第１ワイヤの一例であり、ボンディングワイヤＷ４４は、本実施形態における第２ワイヤの一例である。ボンディングワイヤＷ４５，Ｗ４６，Ｗ４７，Ｗ４８は、本実施形態における第３ワイヤの一例である。８つのボンディングワイヤＷ４の長さは互いに等しい。８つのボンディングワイヤＷ４においては、ボンディングワイヤＷ４１，Ｗ４８が、Ｘ軸方向における最外部にそれぞれ配置されている。また、ボンディングワイヤＷ４２からボンディングワイヤＷ４７は、ボンディングワイヤＷ４１，Ｗ４８の間に配置されている。
【0034】
本実施形態において、１つのマッチング回路５０は２つの整合回路パターン５２を有する。各整合回路パターン５２は、複数の伝送線路５４を有する。２つの整合回路パターン５２において、複数の伝送線路５４の数は、トランジスタ１３と同数とされる。本実施形態において、１つの整合回路パターン５２は、４つの伝送線路５４を有する。４つの伝送線路５４は、伝送線路５４Ａ，５４Ｂ，５４Ｃ，５４Ｄを含む。
【0035】
２つの整合回路パターン５２は、互いにＸ軸方向について反転した構成を有している。一方の整合回路パターン５２では、伝送線路５４Ａ，５４Ｂ，５４Ｃ，５４Ｄが、トランジスタ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄに対応してＸ軸方向にこの順で並んでいる。当該一方の整合回路パターン５２における伝送線路５４Ａは、本実施形態における第１伝送線路の一例である。当該一方の整合回路パターン５２における伝送線路５４Ｄは、本実施形態における第２伝送線路の一例である。また、他方の整合回路パターン５２では、伝送線路５４Ｄ，５４Ｃ，５４Ｂ，５４Ａが、トランジスタ１３Ｅ，１３Ｆ，１３Ｇ，１３Ｈに対応してＸ軸方向にこの順で並んでいる。当該他方の整合回路パターン５２における伝送線路５４Ｄ，５４Ｃ，５４Ｂ，５４Ａは、本実施形態における第３伝送線路の一例である。８つの伝送線路５４においては、２つの伝送線路５４Ａが、Ｘ軸方向における最外部にそれぞれ配置されている。また、各伝送線路５４Ｂ，５４Ｃ，５４Ｄは、２つの伝送線路５４Ａの間に配置されている。
【0036】
伝送線路５４Ａ，５４Ｂは、上述した金属パッド５３としての金属パッド５３Ａ（第１パッド）によって構成されている。伝送線路５４Ｃ，５４Ｄは、上述した金属パッド５３としての金属パッド５３Ｂ（第２パッド）によって構成されている。金属パッド５３Ａは、本実施形態における第１パッドの一例である。金属パッド５３Ｂは、本実施形態における第２パッドの一例である。金属パッド５３Ａと金属パッド５３Ｂとは、膜抵抗５５ａを介して互いに接続されている。金属パッド５３Ａの幅（ここでは、Ｘ軸方向における最大寸法）と、金属パッド５３Ｂの幅（ここでは、Ｘ軸方向における最大寸法）とは互いに等しい。また、金属パッド５３Ａの長さ（ここでは、Ｙ軸方向における最大寸法）と、金属パッド５３Ｂの長さ（ここでは、Ｙ軸方向における最大寸法）とは互いに等しい。
【0037】
図３は、図２における１つの整合回路パターン５２を拡大して示す平面図である。金属パッド５３ＡのＹ軸方向における一方の端部は、伝送線路５４Ａにおける入力端５３ａと、伝送線路５４Ｂにおける入力端５３ｂとに分岐されている。伝送線路５４Ａは、入力端５３ａにおける接続点Ｐ１（第１接続点）にてボンディングワイヤＷ４１又はボンディングワイヤＷ４８と接続されている。伝送線路５４Ｂは、入力端５３ｂにおける接続点Ｐ２にてボンディングワイヤＷ４２又はボンディングワイヤＷ４７と接続されている。入力端５３ａと入力端５３ｂとは、膜抵抗５５ｂを介して互いに接続されている。伝送線路５４Ａ及び伝送線路５４Ｂは、金属パッド５３ＡのＹ軸方向における他方の端部において接続点Ｑ１にて結合され、ボンディングワイヤＷ５と接続されている。
【0038】
また、金属パッド５３ＢのＹ軸方向における一方の端部は、伝送線路５４Ｃにおける入力端５３ｃと、伝送線路５４Ｄにおける入力端５３ｄとに分岐されている。伝送線路５４Ｃは、入力端５３ｃにおける接続点Ｐ３にてボンディングワイヤＷ４３又はボンディングワイヤＷ４６と接続されている。伝送線路５４Ｄは、入力端５３ｄにおける接続点Ｐ４（第２接続点）にてボンディングワイヤＷ４４又はボンディングワイヤＷ４５と接続されている。入力端５３ｃと入力端５３ｄとは、膜抵抗５５ｃを介して互いに接続されている。伝送線路５４Ｃ及び伝送線路５４Ｄは、金属パッド５３ＢのＹ軸方向における他方の端部において接続点Ｑ２にて結合され、ボンディングワイヤＷ５と接続されている。
【0039】
接続点Ｐ１と接続点Ｐ４とを結ぶ仮想直線（第１仮想直線）と直交し、接続点Ｐ１と接続点Ｐ４との中点を通る仮想直線Ｎ１（第２仮想直線）に関して、金属パッド５３Ａの外形と金属パッド５３Ｂの外形とは、互いに非対称である。換言すると、整合回路パターン５２は、仮想直線Ｎ１に関して非対称な外形を有している。このような外形により、整合回路パターン５２の外側縁のうち、仮想直線Ｎ１の一方側（ここでは、接続点Ｐ１を含む側）の部分の長さは、仮想直線Ｎ１の他方側（ここでは、接続点Ｐ４を含む側）の部分の長さよりも長い。具体的には、仮想直線Ｎ１の一方側の部分の長さとは、金属パッド５３Ａを含む整合回路パターン５２の外側縁のうち、接続点Ｐ１からＸ軸方向に射影した位置を始点、接続点Ｑ１からＹ軸方向に射影した位置を終点とする部分の長さである。また、仮想直線Ｎ１の他方側の部分の長さとは、金属パッド５３Ｂを含む整合回路パターン５２の外側縁のうち、接続点Ｐ４からＸ軸方向に射影した位置を始点、接続点Ｑ２からＹ軸方向に射影した位置を終点とする部分の長さである。
【0040】
金属パッド５３Ａは、平面視において略長方形状を呈しており、４つの角部を有する。４つの角部は、面取りされた１つの角部Ｃ１（第１角部）を含む。なお、４つの角部のうち、角部Ｃ１を除く３つの角部は面取りされていない。金属パッド５３Ａは、一方の長辺５３ｒにおいて金属パッド５３Ｂと接続されている。角部Ｃ１は、金属パッド５３Ａにおける他方の長辺５３ｓと、合成回路基板３０（図１参照）と向かい合う短辺５３ｔとの交差部に位置している。伝送線路５４Ａは、金属パッド５３Ａにおける角部Ｃ１を含む部分によって構成されている。伝送線路５４Ｂは、金属パッド５３Ａにおける角部Ｃ１を含まない部分によって構成されている。
【0041】
金属パッド５３Ｂは、平面視において略長方形状を呈しており、４つの角部を有する。４つの角部は、面取りされた１つの角部Ｃ２（第２角部）を含む。角部Ｃ２は、角部Ｃ１の面取り量Ｌ１よりも大きい面取り量Ｌ２によって面取りされている。面取り量Ｌ２は、例えば面取り量Ｌ１の約３倍である。なお、４つの角部のうち角部Ｃ２を除く３つの角部は面取りされていない。金属パッド５３Ｂは、一方の長辺５３ｕにおいて金属パッド５３Ａと接続されている。角部Ｃ２は、金属パッド５３Ｂにおける他方の長辺５３ｖと、合成回路基板３０（図１参照）と向かい合う短辺５３ｗとの交差部に位置している。伝送線路５４Ｃは、金属パッド５３Ｂにおける角部Ｃ２を含まない部分によって構成されている。伝送線路５４Ｄは、金属パッド５３Ｂにおける角部Ｃ２を含む部分によって構成されている。したがって、金属パッド５３Ｂの外側縁のうち、伝送線路５４Ｄを構成する部分の長さは、金属パッド５３Ａの外側縁のうち、伝送線路５４Ａを構成する部分の長さよりも短い。
【0042】
次に、増幅素子１１から合成回路３２に至るまでの構成における電気長について説明する。図４は、ボンディングワイヤＷ４１からボンディングワイヤＷ４８の各電気長を説明するための斜視図である。図４に示されるように、ボンディングワイヤＷ４１は、主に、最も近接しているボンディングワイヤＷ４２からの磁界結合の影響、及び、次に近接しているボンディングワイヤＷ４３からの磁界結合の影響を受ける。これに対し、ボンディングワイヤＷ４４は、主に、最も近接しているボンディングワイヤＷ４３，Ｗ４５のそれぞれからの磁界結合、及び、次に近接しているボンディングワイヤＷ４２，Ｗ４６のそれぞれからの磁界結合の影響を受ける。これにより、ボンディングワイヤＷ４１の相互インダクタンス成分は、片側のみからの影響に応じて増加するのに対し、ボンディングワイヤＷ４４の相互インダクタンス成分は、両側からの影響に応じて増加する。つまり、ボンディングワイヤＷ４１からボンディングワイヤＷ４８のそれぞれの相互インダクタンス成分は、近接している他のボンディングワイヤＷ４に応じて増加する。
【0043】
図５は、ボンディングワイヤＷ４１からボンディングワイヤＷ４８の各インピーダンスを示すスミスチャートである。図５には、周波数１０．７００ＧＨｚから１２．７００ＧＨｚにおけるボンディングワイヤＷ４１からボンディングワイヤＷ４８のそれぞれのインピーダンスに対応する伝送線終端のＳパラメータ（Ｓ１１）が示されている。なお、ボンディングワイヤＷ４１からボンディングワイヤＷ４８のそれぞれのインピーダンスとは、ボンディングワイヤＷ４１からボンディングワイヤＷ４８のそれぞれの実効的なインピーダンスを意味する。実効的なインピーダンスとは、１つのボンディングワイヤＷ４における他のボンディングワイヤＷ４からの影響を加味したインピーダンスを意味する。図５のスミスチャートにおいて、表示する範囲を反射係数Γ＝０．３までとし、スミスチャート中心のインピーダンス５０Ωを計算用ポートの特性インピーダンスＺ０＝５０Ωで規格化している。インダクタンスは、図５における矢印の向きに大きい値となるので、図５から、ボンディングワイヤＷ４１，Ｗ４８のインダクタンスよりもボンディングワイヤＷ４４，Ｗ４５のインダクタンスの方が大きいことがわかる。
【0044】
図６は、ボンディングワイヤＷ４１からボンディングワイヤＷ４８の各インダクタンスを示すグラフである。図６のグラフにおいて、横軸は周波数であり、縦軸はインダクタンスの値である。図６からも、ボンディングワイヤＷ４１，Ｗ４８のインダクタンスよりもボンディングワイヤＷ４４，Ｗ４５のインダクタンスの方が大きいことがわかる。このように、一列に並ぶ複数のボンディングワイヤＷ４においては、列の中央に近づくほどインダクタンスが大きく、列の端に近づくほどインダクタンスが小さい。したがって、ボンディングワイヤＷ４１からボンディングワイヤＷ４８の実効的な電気長は、列の中央に近いワイヤほど長く、列の端に近いワイヤほど短い。具体的には、ボンディングワイヤＷ４４の実効的な電気長は、ボンディングワイヤＷ４１の実効的な電気長よりも長い。なお、実効的な電気長とは、電磁波が通過する所定の経路の電気長であって、当該経路に含まれるボンディングワイヤＷ４とは別のボンディングワイヤＷ４からの相互インダクタンスの影響を加味した電気長を意味する。
【0045】
次に、伝送線路５４Ａ，５４Ｄの電気長について説明する。高周波信号は、伝送線路５４Ａ，５４Ｄを電磁波として伝搬するので、伝送線路５４Ａ，５４Ｄの電気長は、伝送線路５４Ａ，５４Ｄにおける電磁波が通る経路の長さに相当する。
【0046】
まず、図７及び図８を参照して、電磁波が通る物理的な経路の長さと位相との関係について説明する。図７及び図８は、電磁波が通る物理的な経路の長さと位相との関係を説明するための図である。図７には、電磁波Ｅが通る経路Ｄ１が示されており、図８には、電磁波Ｅが通る経路Ｄ２が示されている。経路Ｄ２は経路Ｄ１よりも長い。図７及び図８の例では、経路Ｄ２の長さは、経路Ｄ１の長さの約１．４倍である。これにより、経路Ｄ１を通過した電磁波Ｅと経路Ｄ２を通過した電磁波Ｅに位相差が生じることとなる。ここでは、経路Ｄ１の終端における電磁波Ｅの位相が０ｄｅｇであるのに対して、経路Ｄ２の終端における電磁波Ｅの位相が約９０ｄｅｇであるため、約９０ｄｅｇの位相差が生じている。
【0047】
ここで、電磁波としての高周波（マイクロ波）が通る経路について具体的に説明する。図９は、マイクロ波における電流の分布状態を説明するための図である。図９の（ａ）部は、誘電体基板９０と、誘電体基板９０上に設けられた金属導体８０とを示す断面図であり、図９の（ｂ）部は、金属導体８０をＹ軸方向に向かって流れる電流の大きさを示すグラフである。金属導体８０は、例えば、マイクロストリップ導体である。図９に示されるグラフにおいて、横軸は、金属導体８０のＸ軸方向における中心を０としたＸ軸方向の位置であり、縦軸は、電流値Ｉである。
【0048】
図１０は、マイクロ波における電流の集中状態を示すシミュレーション図である。図１０においては、色の濃い部分ほど、電流が集中した状態であることが示されている。図１０から、金属導体８０のうちＸ軸方向の両端部において、電流が特に集中した状態であることがわかる。したがって、図９に示されるように、マイクロ波においては、金属導体８０を電流が流れる際、金属導体８０のうちＸ軸方向における両端部において電流値Ｉが大きくなることがわかる。
【0049】
図１１は、マイクロ波における電界強度の分布状態を示すシミュレーション図である。図１１においては、色の濃い部分ほど、電界強度が大きいことが示されている。図１１から、金属導体８０のうちＸ軸方向の両端部において、電界強度が特に大きくなることがわかる。したがって、電磁波としてのマイクロ波は、主に、上記の金属導体８０のようなパターンの外側縁を通ることがわかる。換言すると、電磁波が通る物理的な経路はパターンの外側縁に相当する。したがって、パターンの外側縁の長さを変化させることにより、電磁波が通る物理的な経路の長さが変化する。なお、パターンの外側縁の長さは、当該外側縁の形状を変化させることによって変化させることができる。
【0050】
図１２は、電磁波が通るパターン８０Ａの１つの参考例を示す平面図であり、図１３は、電磁波が通るパターン８０Ｂの別の参考例を示す平面図である。パターン８０Ａ，８０Ｂは、ともに、並列した２つの入力ポート８１，８２と、１つの出力ポート８３とを有する。パターン８０Ａ，８０Ｂのそれぞれは、略長方形状を呈しており、長手方向における一端部にて、入力ポート８１を構成する部分と入力ポート８２を構成する部分とに二分岐されている。出力ポート８３は、パターン８０Ａ，８０Ｂの長手方向における他端部に位置している。入力ポート８１から出力ポート８３までの距離と入力ポート８２から出力ポート８３までの距離とは互いに等しい。
【0051】
ここで、入力ポート８１，８２を結ぶ仮想直線Ｎ８１に直交し、入力ポート８１，８２の中点を通る仮想直線Ｎ８２に対して、パターン８０Ａの外形は線対称である。これに対し、パターン８０Ｂの外形は、仮想直線Ｎ８２に関して非対称である。図１２及び図１３の例では、パターン８０Ａにおける４つの角部がすべて直角であるのに対し、パターン８０Ｂにおける４つの角部は、直角である３つの角部と面取りされた１つの角部とを含んでいる。具体的には、パターン８０Ｂの外形は、入力ポート８１から出力ポート８３に至る部分の一部において、直角であった角部をカットした形状を呈している。このため、パターン８０Ｂの外側縁のうち、入力ポート８１から出力ポート８３までの長さは、入力ポート８２から出力ポート８３までの長さよりも短い。
【0052】
上述したように、電磁波としてのマイクロ波は、主に、パターン８０Ａ，８０Ｂの外側縁を通るので、入力ポート８１から出力ポート８３までの経路ＤＡは、入力ポート８２から出力ポート８３までの経路ＤＢに対してショートカットされる。このように、経路ＤＡ，ＤＢ間に物理的な長さの差が生じると、上述したように、経路ＤＡを通過した電磁波と経路ＤＢを通過した電磁波との間に位相差が生じることとなる。
【0053】
図１４は、パターン８０Ａ，８０Ｂにおいて、経路ＤＡ，ＤＢをそれぞれ通過した２つの電磁波の間に生じる位相差を示すグラフである。図１４のグラフにおいて、横軸は周波数を示し、縦軸は位相差を示している。図１４から、パターン８０Ａにおいては位相差が生じていないのに対し、パターン８０Ｂにおいては位相差が生じていることがわかる。また、図１４において、パターン８０Ｂにおいて生じる位相差の絶対値は周波数が高いほど大きいことから、周波数が高いほど、経路ＤＡ，ＤＢの物理的な長さを変化させたことによる位相差への影響が大きいことがわかる。
【0054】
以上を踏まえて再び図３を参照し、本実施形態における伝送線路５４Ａ，５４Ｄの電気長について説明する。上述したように、金属パッド５３Ｂの外側縁のうち、伝送線路５４Ｄを構成する部分の長さは、金属パッド５３Ａの外側縁のうち、伝送線路５４Ａを構成する部分の長さよりも短い。したがって、伝送線路５４Ｄの電気長は、伝送線路５４Ａの電気長よりも短い。
【0055】
本実施形態において、伝送線路５４Ａ，５４Ｄ間の電気長差の絶対値は、例えば、上述したボンディングワイヤＷ４１，Ｗ４４間の電気長差の絶対値と実質的に等しい。なお、本明細書において「実質的に等しい」とは、２つの値における差が無視できる程度に小さいことを意味する。これにより、ボンディングワイヤＷ４１の実効的な電気長と伝送線路５４Ａの電気長とを合わせた電気長が、ボンディングワイヤＷ４４の実効的な電気長と伝送線路５４Ｄの電気長とを合わせた電気長と実質的に等しくなっている。換言すると、ドレインパッド１５Ａから配線パターン３３までの実効的な電気長は、ドレインパッド１５Ｄから配線パターン３３までの実効的な電気長と実質的に等しい。本実施形態では、ボンディングワイヤＷ４１，Ｗ４４間に生じる実効的な電気長差と伝送線路５４Ａ，５４Ｄ間に生じる電気長差とが互いに相殺されている。これにより、ドレインパッド１５Ａから配線パターン３３に至る経路を通過した電磁波と、ドレインパッド１５Ｄから配線パターン３３に至る経路を通過した電磁波との間に位相差が生じない。
【0056】
以上説明した高周波増幅器１Ａの作用効果について説明する。この高周波増幅器１Ａでは、複数のトランジスタ１３のそれぞれがボンディングワイヤＷ４によって整合回路パターン５２に接続されている。この構成では、複数のボンディングワイヤＷ４間において、別のボンディングワイヤＷ４からの影響を受ける度合いに応じて、実効的なインピーダンスにばらつきが生じ得る。このような複数のボンディングワイヤＷ４間における実効的なインピーダンスのばらつきは、当該複数のボンディングワイヤＷ４間における実効的な電気長のばらつきとして現れる。具体的には、ボンディングワイヤＷ４４の実効的な電気長がボンディングワイヤＷ４１の実効的な電気長よりも長くなっている。ここで、この高周波増幅器１Ａにおいては、整合回路パターン５２が非対称な外形を有していることにより、伝送線路５４Ｄの電気長が伝送線路５４Ａの電気長よりも短くなっている。これにより、ボンディングワイヤＷ４４の実効的な電気長がボンディングワイヤＷ４１の実効的な電気長よりも長い構成において、ボンディングワイヤＷ４１，Ｗ４４間の電気長差が、伝送線路５４Ａ，５４Ｄ間の電気長差によって打ち消され得る。したがって、トランジスタ１３Ａ（より具体的には、ドレインパッド１５Ａ）から配線パターン３３までの実効的な電気長とトランジスタ１３Ｄ（より具体的には、ドレインパッド１５Ｄ）から配線パターン３３までの実効的な電気長との間のばらつきが低減される。複数のボンディングワイヤＷ４間における電気長のばらつきが小さいほど、複数のボンディングワイヤＷ４間における実効的なインピーダンスのばらつきが小さくなるので、この構成により、トランジスタ１３Ａ，１３Ｄ間において、位相のばらつきを低減できる。なお、トランジスタ１３Ｅ，１３Ｈ間においても同様である。
【0057】
上記の高周波増幅器１Ａにおいて、整合回路パターン５２は、角部Ｃ１を含む金属パッド５３Ａ、及び角部Ｃ２を含む金属パッド５３Ｂを有する。伝送線路５４Ａは、金属パッド５３Ａにおける角部Ｃ１を含む部分によって構成されている。伝送線路５４Ｄは、金属パッド５３Ｂにおける角部Ｃ２を含む部分によって構成されている。角部Ｃ２は、角部Ｃ１の面取り量Ｌ１よりも大きい面取り量Ｌ２によって面取りされている。本発明者らの知見によれば、上述したように、高周波における電流（電界）は、導体の外側縁に集中しやすい。このため、伝送線路５４Ａにおいては、高周波信号が金属パッド５３Ａにおける角部Ｃ１に沿って伝搬し、伝送線路５４Ｄにおいては、高周波信号が金属パッド５３Ｂにおける角部Ｃ２に沿って伝搬することとなる。ここでは、角部Ｃ２が角部Ｃ１の面取り量Ｌ１よりも大きい面取り量Ｌ２によって面取りされているので、角部Ｃ１を含む経路に対して角部Ｃ２を含む経路が短くなり、伝送線路５４Ｄの電気長が伝送線路５４Ａの電気長よりも短い構成を実現し得る。また、この構成によれば、面取り量Ｌ１，Ｌ２の調整により、トランジスタ１３Ａから配線パターン３３までの実効的な電気長とトランジスタ１３Ｄから配線パターン３３までの実効的な電気長とを整合させやすい。したがって、トランジスタ１３Ａ，１３Ｄ間において、位相のばらつきをより確実に低減可能となる。なお、トランジスタ１３Ｅ，１３Ｈ間においても同様である。
【0058】
上記の高周波増幅器１Ａにおいては、トランジスタ１３Ａ、トランジスタ１３Ｄ、及びトランジスタ１３Ｅ，１３Ｆ，１３Ｇ，１３Ｈを含んで構成されるトランジスタ群が複数設けられている。この構成により、高出力の高周波増幅器１Ａを実現できる。
【0059】
上記の高周波増幅器１Ａでは、トランジスタ群の最外部にボンディングワイヤＷ４１が配置されるとともに、ボンディングワイヤＷ４１とボンディングワイヤＷ４５，Ｗ４６，Ｗ４７，Ｗ４８との間にボンディングワイヤＷ４４が配置されている。ボンディングワイヤＷ４１の長さは、ボンディングワイヤＷ４４の長さと等しく、ドレインパッド１５Ａから配線パターン３３までの実効的な電気長は、ドレインパッド１５Ｄから配線パターンまで３３の実効的な電気長と実質的に等しい。したがって、トランジスタ１３Ａ，１３Ｄ間において、位相が実質的に一致する。なお、トランジスタ１３Ｅ，１３Ｈ間においても同様である。以上により、高周波増幅器１Ａの電力効率を向上させる観点から特に有利となる。
【0060】
次に、第２実施形態に係る高周波増幅器１Ｂについて説明する。上述したように、図１は、第１実施形態に係る高周波増幅器１Ａ及び第２実施形態に係る高周波増幅器１Ｂの内部構成を示す平面図である。高周波増幅器１Ｂは、マッチング回路５０に代えてマッチング回路６０を備える点において高周波増幅器１Ａと相違し、その他の点において高周波増幅器１Ａと同様に構成されている。本実施形態において、高周波増幅器１Ｂは、一例としてマッチング回路６０を２つ備える。以下、高周波増幅器１Ａと相違している点について説明する。
【0061】
図１５は、マッチング回路６０を示す平面図である。マッチング回路６０は、２つの整合回路パターン５２に代えて２つの整合回路パターン６２を備える点においてマッチング回路５０と相違し、その他の点においてマッチング回路５０と同様に構成されている。各整合回路パターン６２は、複数の金属パッド６３を有する。各金属パッド６３は、金属パッド５３と同様に、ボンディングワイヤＷ４を介して、増幅素子部１０の対応するドレインパッド１５と電気的に接続されるとともに、ボンディングワイヤＷ５を介して、合成回路基板３０の対応する金属パッド３３ａと電気的に接続されている。
【0062】
また、整合回路パターン６２は、複数の伝送線路６４を有する。２つの整合回路パターン６２において、複数の伝送線路６４の数は、トランジスタ１３（図２参照）と同数とされる。１つの整合回路パターン６２は、４つの伝送線路６４を有する。４つの伝送線路６４は、伝送線路６４Ａ，６４Ｂ，６４Ｃ，６４Ｄを含む。
【0063】
２つの整合回路パターン６２は、互いにＸ軸方向について反転した構成を有している。一方の整合回路パターン６２では、伝送線路６４Ａ，６４Ｂ，６４Ｃ，６４Ｄが、トランジスタ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ（図２参照）に対応してＸ軸方向にこの順で並んでいる。当該一方の整合回路パターン６２における伝送線路６４Ａは、本実施形態における第１伝送線路の一例である。当該一方の整合回路パターン６２における伝送線路６４Ｄは、本実施形態における第２伝送線路の一例である。なお、当該一方の整合回路パターン６２における伝送線路６４Ｂ，６４Ｃが、本実施形態における第２伝送線路の一例であってもよい。また、他方の整合回路パターン６２では、伝送線路６４Ｄ，６４Ｃ，６４Ｂ，６４Ａが、トランジスタ１３Ｅ，１３Ｆ，１３Ｇ，１３Ｈに対応してＸ軸方向にこの順で並んでいる。当該他方の整合回路パターン６２における伝送線路６４Ｄ，６４Ｃ，６４Ｂ，６４Ａは、本実施形態における第３伝送線路の一例である。８つの伝送線路６４においては、２つの伝送線路６４Ａが、Ｘ軸方向における最外部にそれぞれ配置されている。また、各伝送線路６４Ｂ，６４Ｃ，６４Ｄは、２つの伝送線路６４Ａの間に配置されている。
【0064】
伝送線路６４Ａ，６４Ｂは、上述した金属パッド６３としての金属パッド６３Ａによって構成されている。伝送線路６４Ｃ，６４Ｄは、金属パッド６３としての金属パッド６３Ｂによって構成されている。金属パッド６３Ａは、本実施形態における第１パッドの一例である。金属パッド６３Ｂは、本実施形態における第２パッドの一例である。金属パッド６３Ａと金属パッド６３Ｂとは、膜抵抗６５ａを介して互いに接続されている。金属パッド６３Ａの幅（ここでは、Ｘ軸方向における最大寸法）は、金属パッド６３Ｂの幅（ここでは、Ｘ軸方向における最大寸法）よりも小さい。金属パッド６３Ａの長さ（ここでは、Ｙ軸方向における最大寸法）と、金属パッド６３Ｂの長さ（ここでは、Ｙ軸方向における最大寸法）とは互いに等しい。
【0065】
図１６は、図１５における１つの整合回路パターン６２を拡大して示す平面図である。金属パッド６３ＡのＹ軸方向における一方の端部は、伝送線路６４Ａにおける入力端６３ａと、伝送線路６４Ｂにおける入力端６３ｂとに分岐されている。伝送線路６４Ａは、入力端６３ａにおける接続点Ｐ５（第１接続点）にてボンディングワイヤＷ４１又はボンディングワイヤＷ４８と接続されている。伝送線路６４Ｂは、入力端６３ｂにおける接続点Ｐ６にてボンディングワイヤＷ４２又はボンディングワイヤＷ４７と接続されている。入力端６３ａと入力端６３ｂとは、膜抵抗６５ｂを介して互いに接続されている。伝送線路６４Ａ及び伝送線路６４Ｂは、金属パッド６３ＡのＹ軸方向における他方の端部において接続点Ｑ３にて結合され、ボンディングワイヤＷ５と接続されている。
【0066】
また、金属パッド６３ＢのＹ軸方向における一方の端部は、伝送線路６４Ｃにおける入力端６３ｃと、伝送線路６４Ｄにおける入力端６３ｄとに分岐されている。伝送線路６４Ｃは、入力端６３ｃにおける接続点Ｐ７にてボンディングワイヤＷ４３又はボンディングワイヤＷ４６と接続されている。伝送線路６４Ｄは、入力端６３ｄにおける接続点Ｐ８（第２接続点）にてボンディングワイヤＷ４４又はボンディングワイヤＷ４５と接続されている。入力端６３ｃと入力端６３ｄとは、膜抵抗６５ｃを介して互いに接続されている。伝送線路６４Ｃ及び伝送線路６４Ｄは、金属パッド６３ＢのＹ軸方向における他方の端部において接続点Ｑ４にて結合され、ボンディングワイヤＷ５と接続されている。
【0067】
接続点Ｐ５と接続点Ｐ８とを結ぶ仮想直線（第１仮想直線）と直交し、接続点Ｐ５と接続点Ｐ８との中点を通る仮想直線Ｎ２（第２仮想直線）に関して、金属パッド６３Ａの外形と金属パッド６３Ｂの外形とは、互いに非対称である。換言すると、整合回路パターン６２は、仮想直線Ｎ２に関して非対称な外形を有している。このような外形により、整合回路パターン６２の外側縁のうち、仮想直線Ｎ２の一方側（ここでは、接続点Ｐ５を含む側）の部分の長さは、仮想直線Ｎ２の他方側（ここでは、接続点Ｐ８を含む側）の部分の長さよりも長い。具体的には、仮想直線Ｎ２の一方側の部分の長さとは、金属パッド６３Ａを含む整合回路パターン６２の外側縁のうち、接続点Ｐ５からＸ軸方向に射影した位置を始点、接続点Ｑ３からＹ軸方向に射影した位置を終点とする部分の長さである。また、仮想直線Ｎ２の他方側の部分の長さとは、金属パッド６３Ｂを含む整合回路パターン６２の外側縁のうち、接続点Ｐ８からＸ軸方向に射影した位置を始点、接続点Ｑ４からＹ軸方向に射影した位置を終点とする部分の長さである。
【0068】
金属パッド６３Ａは、金属パッド５３Ａと同様に、平面視において略長方形状を呈しており、１つの角部Ｃ１（第１角部）を含む４つの角部を有する。金属パッド６３Ａは、一方の長辺６３ｒにおいて金属パッド６３Ｂと接続されている。角部Ｃ１は、金属パッド６３Ａにおける他方の長辺６３ｓと、合成回路基板３０（図１参照）と向かい合う短辺６３ｔとの交差部に位置している。伝送線路６４Ａは、金属パッド６３Ａにおける角部Ｃ１を含む部分によって構成されている。伝送線路６４Ｂは、金属パッド６３Ａにおける角部Ｃ１を含まない部分によって構成されている。
【0069】
金属パッド６３Ｂは、金属パッド５３Ｂと同様に、平面視において略長方形状を呈しており、１つの角部Ｃ２（第２角部）を含む４つの角部を有する。金属パッド６３Ｂは、一方の長辺６３ｕにおいて金属パッド６３Ａと接続されている。角部Ｃ２は、金属パッド６３Ｂにおける他方の長辺６３ｖと、合成回路基板３０（図１参照）と向かい合う短辺６３ｗとの交差部に位置している。伝送線路６４Ｃは、金属パッド６３Ｂにおける角部Ｃ２を含まない部分によって構成されている。伝送線路６４Ｄは、金属パッド６３Ｂにおける角部Ｃ２を含む部分によって構成されている。
【0070】
本実施形態においても、金属パッド６３Ｂの外側縁のうち、伝送線路６４Ｄを構成する部分の長さは、金属パッド６３Ａの外側縁のうち、伝送線路６４Ａを構成する部分の長さよりも短い。一例として、金属パッド６３Ａにおいて、長辺６３ｓの長さＬ３は約４８５μｍであり、短辺６３ｔの長さＬ４は約３２５μｍであり、角部Ｃ１における面取り部の長さＬ５は約７８μｍである。金属パッド６３Ａの外側縁のうち、伝送線路６４Ａを構成する部分の長さ（すなわち、長さＬ３，Ｌ４，Ｌ５の合計値）は、ここでは約８８８μｍである。また、金属パッド６３Ｂにおいて、長辺６３ｖの長さＬ６は約３６０μｍであり、短辺６３ｗの長さＬ７は約２５５μｍであり、角部Ｃ２における面取り部の長さＬ８は２５５μｍである。金属パッド６３Ｂの外側縁のうち、伝送線路６４Ｄを構成する部分の長さ（すなわち、長さＬ６，Ｌ７，Ｌ８の合計値）は、ここでは約８７０μｍである。
【0071】
さらに、金属パッド６３Ａは、接続点Ｐ５と接続点Ｐ６とを結ぶ仮想直線（第１仮想直線）と直交し、接続点Ｐ５と接続点Ｐ６との中点を通る仮想直線Ｎ３（第２仮想直線）に関して非対称な外形を有している。また、金属パッド６３Ｂは、接続点Ｐ７と接続点Ｐ８とを結ぶ仮想直線（第１仮想直線）と直交し、接続点Ｐ７と接続点Ｐ８との中点を通る仮想直線Ｎ４（第２仮想直線）に関して非対称な外形を有している。具体的には、入力端６３ａの幅Ｌ１１（ここでは、Ｘ軸方向における寸法）と入力端６３ｂの幅Ｌ１２（ここでは、Ｘ軸方向における寸法）とが互いに異なり、入力端６３ｃの幅Ｌ１３（ここでは、Ｘ軸方向における寸法）と入力端６３ｄの幅Ｌ１４（ここでは、Ｘ軸方向における寸法）とが互いに異なっている。幅Ｌ１１は幅Ｌ１２よりも小さい。すなわち、伝送線路６４Ａは伝送線路６４Ｂよりも細い。また、幅Ｌ１３は幅Ｌ１４よりも小さい。すなわち、伝送線路６４Ｃは伝送線路６４Ｄよりも細い。
【0072】
本実施形態においては、伝送線路６４Ａ，６４Ｂは伝送線路６４Ｃ，６４Ｄよりも細い。幅Ｌ１１、Ｌ１２，Ｌ１３，Ｌ１４は相互に異なり、この順で大きくなっている。換言すると、Ｘ軸方向に並ぶ複数の入力端において、誘電体基板５１のＸ軸方向における中心に近い入力端ほど、大きい幅（ここでは、Ｘ軸方向における寸法）を有する。例えば、幅Ｌ１１は幅Ｌ１４の約０．６倍であり、幅Ｌ１２は幅Ｌ１４の約０．８５倍であり、幅Ｌ１３は幅Ｌ１４の約０．９倍である。一例として、幅Ｌ１１が約１２０μｍであり、幅Ｌ１２が約１７０μｍであり、幅Ｌ１３が約１８０μｍであり、幅Ｌ１４が約２００μｍである。この例においては、上述した誘電体基板５１の厚み（具体的には、２００μｍ）及び比誘電率（具体的には、εｒ＝１５０）を考慮すると、周波数が１１．７ＧＨｚである場合、伝送線路６４Ａにおける実効波長は１２３．４ｄｅｇとなり、伝送線路６４Ｄにおける実効波長は１２０．９ｄｅｇとなる。
【0073】
伝送線路６４Ａ，６４Ｄの電気長について説明する。上述したように、金属パッド６３Ｂの外側縁のうち、伝送線路６４Ｄを構成する部分の長さは、金属パッド６３Ａの外側縁のうち、伝送線路６４Ａを構成する部分の長さよりも短い。さらに、本実施形態においては、伝送線路６４Ａは伝送線路６４Ｄよりも細いので、伝送線路６４Ａのインピーダンスは、伝送線路６４Ｄのインピーダンスよりも大きい。したがって、伝送線路６４Ｄの電気長は、伝送線路６４Ａの電気長よりも短い。
【0074】
本実施形態において、伝送線路６４Ａ，６４Ｄ間の電気長差の絶対値は、例えば、上述したボンディングワイヤＷ４１，Ｗ４４の間の実効的な電気長差の絶対値と等しい。これにより、ボンディングワイヤＷ４１の実効的な電気長と伝送線路６４Ａの電気長とを合わせた電気長が、ボンディングワイヤＷ４４の実効的な電気長と伝送線路６４Ｄの電気長とを合わせた電気長と実質的に等しくなっている。換言すると、ドレインパッド１５Ａから配線パターン３３までの実効的な電気長は、ドレインパッド１５Ｄから配線パターン３３までの実効的な電気長と実質的に等しい。本実施形態では、ボンディングワイヤＷ４１，Ｗ４４の間に生じる実効的な電気長差と伝送線路６４Ａ，６４Ｄ間に生じる電気長差とが互いに相殺されている。これにより、ドレインパッド１５Ａから配線パターン３３に至る経路を通過した電磁波と、ドレインパッド１５Ｄから配線パターン３３に至る経路を通過した電磁波との間に位相差が生じていない。
【0075】
以上説明した高周波増幅器１Ｂの作用効果について説明する。まず、比較例について説明する。比較例に係る高周波増幅器は、マッチング回路６０に代えて比較例に係るマッチング回路６０Ｘを備える点において高周波増幅器１Ｂと相違する。図１９は、比較例に係る高周波増幅器のマッチング回路６０Ｘを示す平面図である。マッチング回路６０Ｘは、２つの整合回路パターン６２に代えて２つの整合回路パターン６２Ｘを備える点においてマッチング回路６０と相違し、その他の点においてマッチング回路６０と同様に構成されている。
【0076】
各整合回路パターン６２Ｘは、金属パッド６３Ａ，６３Ｂに代えて２つの金属パッド６３Ｘを有する。金属パッド６３Ｘは、面取りされた角部Ｃ１，Ｃ２を有しない点において金属パッド６３Ａ，６３Ｂと相違している。金属パッド６３Ｘにおいて４つの角部はすべて直角に構成されている。また、整合回路パターン６２Ｘにおける２つの金属パッド６３Ｘは、入力端６３ａ，６３ｂ，６３ｃ，６３ｄに代えて、４つの入力端６３ｙを有する点において金属パッド６３Ａ，６３Ｂと相違している。４つの入力端６３ｙの幅（ここでは、Ｘ軸方向における寸法）は互いに等しい。金属パッド６３Ｘは、その他の点において、金属パッド６３Ａ，６３Ｂと同様に構成されている。つまり、比較例に係る整合回路パターン６２Ｘの外形は、仮想直線Ｎ２に対して線対称である。
【0077】
図２０は、比較例に係る高周波増幅器のトランジスタ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄにおける各負荷インピーダンスを示すスミスチャートである。図２０には、トランジスタ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄにおける各負荷インピーダンスが、周波数１０．７００ＧＨｚから１２．７００ＧＨｚの間において示されている。図２０から、トランジスタ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ間において生じる位相のばらつきの範囲（ここでは、トランジスタ１３Ａ，１３Ｄ間において生じる位相差ΔＺ１）が大きくなるであることがわかる。図２０の例では、位相差ΔＺ１は約９ｄｅｇである。
【0078】
なお、トランジスタ１３Ｈ，１３Ｇ，１３Ｆ，１３Ｅにおける各負荷インピーダンスは、トランジスタ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄにおける各負荷インピーダンスとそれぞれ同程度であると考えられる。以上により、比較例に係る高周波増幅器では、トランジスタ１３Ａからトランジスタ１３Ｈ間において、位相に大きなばらつき（図２０の例では、約９ｄｅｇの範囲のばらつき）が生じることがわかる。
【0079】
図２１は、比較例における負荷インピーダンスの位相のばらつきと電力効率との関係を示す図である。図２１のコンター図では、色の濃い部分ほど、電力効率が大きいことが示されている。また、図２１のスミスチャートには、周波数１１．７００ＧＨｚにおいて、最大の電力効率（ここでは、ηｄ＝５２．９％）が得られる負荷インピーダンスの位相のピーク点Ｚ１０が示されている。ピーク点Ｚ１０は、ここでは９９ｄｅｇである。図２１から、ピーク点Ｚ１０に対して位相が約９ｄｅｇずれた点Ｚ１１（ここでは、１０８ｄｅｇ）においては、ピーク点Ｚ１０よりも低い電力効率（ここでは、ηｄ＝５０．０％程度）であることがわかる。したがって、マッチング回路６０Ｘが用いられた場合には、ピーク点Ｚ１０よりも電力効率が約３％低下することがわかる。
【0080】
これに対し、本実施形態に係る高周波増幅器１Ｂによれば、上述した高周波増幅器１Ａと同様の構成により、高周波増幅器１Ａと同様の効果が得られる。さらに、高周波増幅器１Ｂにおいて、伝送線路６４Ａは、伝送線路６４Ｄよりも細い。これにより、伝送線路６４Ａの単位長さあたりのインピーダンスを、伝送線路６４Ｄの単位長さあたりのインピーダンスに対して大きくできるので、伝送線路６４Ｄの電気長が伝送線路６４Ａの電気長よりも短い構成を実現し得る。また、伝送線路６４Ａを細くする程度により、トランジスタ１３Ａから配線パターン３３までの実効的な電気長とトランジスタ１３Ｄから配線パターン３３までの実効的な電気長とを整合させやすい。したがって、トランジスタ１３Ａ及びトランジスタ１３Ｄ間において、位相のばらつきをより確実に低減可能となる。同様の理由により、トランジスタ１３Ａからトランジスタ１３Ｈ間において、位相のばらつきをより確実に低減可能となる。
【0081】
図１７は、第２実施形態に係る高周波増幅器１Ｂのトランジスタ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄにおける各負荷インピーダンスを示すスミスチャートである。図１７には、トランジスタ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄにおける各負荷インピーダンスが、周波数１０．７００ＧＨｚから１２．７００ＧＨｚの間において示されている。図１７から、トランジスタ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ間において生じる位相のばらつきの範囲（ここでは、トランジスタ１３Ａ，１３Ｄ間において生じる位相差ΔＺ２）が小さいことがわかる。図１７の例では、位相差ΔＺ２は約４ｄｅｇである。
【0082】
なお、トランジスタ１３Ｈ，１３Ｇ，１３Ｆ，１３Ｅにおける各負荷インピーダンスは、トランジスタ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄにおける各負荷インピーダンスとそれぞれ同程度であると考えられる。以上により、高周波増幅器１Ｂによれば、トランジスタ１３Ａからトランジスタ１３Ｈ間において、位相に小さいばらつき（図１７の例では、約４ｄｅｇの範囲のばらつき）しか生じていないことがわかる。このため、高周波増幅器１Ｂは、比較例に係る高周波増幅器よりも、トランジスタ１３Ａからトランジスタ１３Ｈ間において生じる位相のばらつきを低減可能であることがわかる。図１７の例では、当該ばらつきの範囲を図２０の例よりも約５ｄｅｇ小さくすることが可能であることがわかる。
【0083】
図１８は、第２実施形態における負荷インピーダンスの位相のばらつきと電力効率との関係を示す図である。図１８のコンター図では、色の濃い部分ほど、電力効率が大きいことが示されている。また、図１８には、図２１と同様に、ピーク点Ｚ１０が示されている。図１８から、ピーク点Ｚ１０に対して位相が約４ｄｅｇずれた点Ｚ１２（ここでは、１０３ｄｅｇ）においては、ピーク点Ｚ１０とほぼ同等の電力効率（ここでは、ηｄ＝５２．１％程度）であることがわかる。したがって、マッチング回路６０を用いることにより、ピーク点Ｚ１０に対する電力効率の低下を１％未満に抑制可能となることがわかる。
【0084】
以上の実施形態は、本開示に係る高周波増幅器の一実施形態について説明したものである。本開示に係る高周波増幅器は、上述した各実施形態を任意に変更したものとすることができる。
【0085】
例えば、上記実施形態に係る高周波増幅器１Ａは、マッチング回路４０，５０を２つずつ備え、増幅素子部１０は、２つの増幅素子１１を含んでいたが、この構成に限定されない。高周波増幅器１Ａは、マッチング回路４０，５０を１つずつ備えていてもよく、マッチング回路４０，５０を３つ以上ずつ備えていてもよい。増幅素子部１０は単一の増幅素子１１を含んでもよく、３つ以上の増幅素子１１を含んでもよい。高周波増幅器１Ｂについても同様である。また、高周波増幅器１Ａ，１Ｂは、マッチング回路４０に代えてマッチング回路５０又はマッチング回路６０をそれぞれ備えていてもよい。
【0086】
また、トランジスタ１３の数、及びボンディングワイヤＷ４の数は任意であり、８つ未満であってもよく、９つ以上であってもよい。トランジスタ１３の数、及びボンディングワイヤＷ４の数に対応して、整合回路パターン５２，６２の数、及び伝送線路５４，６４の個数も任意に変更されてよい。
【0087】
また、上記実施形態では、整合回路パターン５２が２つの金属パッド５３を備えていたが、この構成に限定されない。整合回路パターン５２は、金属パッド５３を１つのみ備えていてもよく、金属パッド５３を３つ以上備えていてもよい。また、整合回路パターン５２は、金属パッド５３，６３の両方を備えていてもよい。整合回路パターン６２についても同様である。
【符号の説明】
【0088】
１Ａ，１Ｂ…高周波増幅器
２…入力端子
３…出力端子
４…パッケージ
４ａ，４ｂ…端壁
４ｃ，４ｄ…側壁
４ｅ…底板
１０…増幅素子部
１１…増幅素子
１２…半導体基板
１３，１３Ｂ，１３Ｃ…トランジスタ
１３Ａ…トランジスタ（第１トランジスタ）
１３Ｄ…トランジスタ（第２トランジスタ）
１３Ｅ，１３Ｆ，１３Ｇ，１３Ｈ…トランジスタ（第３トランジスタ）
１４…ゲートパッド
１５，１５Ｂ，１５Ｃ…ドレインパッド
１５Ａ…ドレインパッド（第１ドレインパッド）
１５Ｄ…ドレインパッド（第２ドレインパッド）
１５Ｅ，１５Ｆ，１５Ｇ，１５Ｈ…ドレインパッド（第３ドレインパッド）
１６…ソースパッド
２０…分岐回路基板
２１…基板
２１ａ，２１ｂ…長辺
２１ｃ，２１ｄ…短辺
２２…分岐回路
２３…配線パターン
２３ａ…金属パッド
２３ｂ…膜抵抗
３０…合成回路基板
３１…基板
３１ａ，３１ｂ…長辺
３１ｃ，３１ｄ…短辺
３２…合成回路
３３…配線パターン
３３ａ…金属パッド
４０…マッチング回路
５０…マッチング回路
５１…誘電体基板
５２…整合回路パターン
５３…金属パッド
５３Ａ…金属パッド（第１パッド）
５３Ｂ…金属パッド（第２パッド）
５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，５３ｄ…入力端
５３ｒ，５３ｓ，５３ｕ，５３ｖ…長辺
５３ｔ，５３ｗ…短辺
５４，５４Ｂ，５４Ｃ…伝送線路
５４Ａ…伝送線路（第１伝送線路）
５４Ｄ…伝送線路（第２伝送線路）
５５ａ，５５ｂ，５５ｃ…膜抵抗
６０，６０Ｘ…マッチング回路
６２，６２Ｘ…整合回路パターン
６３Ａ…金属パッド（第１パッド）
６３Ｂ…金属パッド（第２パッド）
６３Ｘ…金属パッド
６３ａ，６３ｂ，６３ｃ，６３ｄ，６３ｙ…入力端
６３ｒ，６３ｓ，６３ｕ，６３ｖ…長辺
６３ｔ，６３ｗ…短辺
６４，６４Ｂ，６４Ｃ…伝送線路
６４Ａ…伝送線路（第１伝送線路）
６４Ｄ…伝送線路（第２伝送線路）
６５ａ，６５ｂ，６５ｃ…膜抵抗
８０…金属導体
８０Ａ，８０Ｂ…パターン
８１，８２…入力ポート
８３…出力ポート
９０…誘電体基板
Ｃ１…角部（第１角部）
Ｃ２…角部（第２角部）
Ｅ…電磁波
Ｄ１，Ｄ２…経路
Ｉ…電流値
Ｌ１，Ｌ２…面取り量
Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ１３，Ｌ１４…幅
Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３，Ｎ４…仮想直線（第２仮想直線）
Ｎ８１，Ｎ８２…仮想直線
Ｐ１，Ｐ５…接続点（第１接続点）
Ｐ４，Ｐ８…接続点（第２接続点）
Ｐ２，Ｐ３，Ｐ６，Ｐ７…接続点
Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４…接続点
Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ５，Ｗ６…ボンディングワイヤ
Ｗ４，Ｗ４２，Ｗ４３…ボンディングワイヤ（ワイヤ）
Ｗ４１…ボンディングワイヤ（第１ワイヤ）
Ｗ４４…ボンディングワイヤ（第２ワイヤ）
Ｗ４５，Ｗ４６，Ｗ４７，Ｗ４８…ボンディングワイヤ（第３ワイヤ）
Ｚ１０…ピーク点
Ｚ１１，Ｚ１２…点
ΔＺ１，ΔＺ２…位相差
２…入力端子
３…出力端子
４…パッケージ
４ａ，４ｂ…端壁
４ｃ，４ｄ…側壁
４ｅ…底板
１０…増幅素子部
１１…増幅素子
１２…半導体基板
１３，１３Ｂ，１３Ｃ…トランジスタ
１３Ａ…トランジスタ（第１トランジスタ）
１３Ｄ…トランジスタ（第２トランジスタ）
１３Ｅ，１３Ｆ，１３Ｇ，１３Ｈ…トランジスタ（第３トランジスタ）
１４…ゲートパッド
１５，１５Ｂ，１５Ｃ…ドレインパッド
１５Ａ…ドレインパッド（第１ドレインパッド）
１５Ｄ…ドレインパッド（第２ドレインパッド）
１５Ｅ，１５Ｆ，１５Ｇ，１５Ｈ…ドレインパッド（第３ドレインパッド）
１６…ソースパッド
２０…分岐回路基板
２１…基板
２１ａ，２１ｂ…長辺
２１ｃ，２１ｄ…短辺
２２…分岐回路
２３…配線パターン
２３ａ…金属パッド
２３ｂ…膜抵抗
３０…合成回路基板
３１…基板
３１ａ，３１ｂ…長辺
３１ｃ，３１ｄ…短辺
３２…合成回路
３３…配線パターン
３３ａ…金属パッド
４０…マッチング回路
５０…マッチング回路
５１…誘電体基板
５２…整合回路パターン
５３…金属パッド
５３Ａ…金属パッド（第１パッド）
５３Ｂ…金属パッド（第２パッド）
５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，５３ｄ…入力端
５３ｒ，５３ｓ，５３ｕ，５３ｖ…長辺
５３ｔ，５３ｗ…短辺
５４，５４Ｂ，５４Ｃ…伝送線路
５４Ａ…伝送線路（第１伝送線路）
５４Ｄ…伝送線路（第２伝送線路）
５５ａ，５５ｂ，５５ｃ…膜抵抗
６０，６０Ｘ…マッチング回路
６２，６２Ｘ…整合回路パターン
６３Ａ…金属パッド（第１パッド）
６３Ｂ…金属パッド（第２パッド）
６３Ｘ…金属パッド
６３ａ，６３ｂ，６３ｃ，６３ｄ，６３ｙ…入力端
６３ｒ，６３ｓ，６３ｕ，６３ｖ…長辺
６３ｔ，６３ｗ…短辺
６４，６４Ｂ，６４Ｃ…伝送線路
６４Ａ…伝送線路（第１伝送線路）
６４Ｄ…伝送線路（第２伝送線路）
６５ａ，６５ｂ，６５ｃ…膜抵抗
８０…金属導体
８０Ａ，８０Ｂ…パターン
８１，８２…入力ポート
８３…出力ポート
９０…誘電体基板
Ｃ１…角部（第１角部）
Ｃ２…角部（第２角部）
Ｅ…電磁波
Ｄ１，Ｄ２…経路
Ｉ…電流値
Ｌ１，Ｌ２…面取り量
Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ１３，Ｌ１４…幅
Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３，Ｎ４…仮想直線（第２仮想直線）
Ｎ８１，Ｎ８２…仮想直線
Ｐ１，Ｐ５…接続点（第１接続点）
Ｐ４，Ｐ８…接続点（第２接続点）
Ｐ２，Ｐ３，Ｐ６，Ｐ７…接続点
Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４…接続点
Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ５，Ｗ６…ボンディングワイヤ
Ｗ４，Ｗ４２，Ｗ４３…ボンディングワイヤ（ワイヤ）
Ｗ４１…ボンディングワイヤ（第１ワイヤ）
Ｗ４４…ボンディングワイヤ（第２ワイヤ）
Ｗ４５，Ｗ４６，Ｗ４７，Ｗ４８…ボンディングワイヤ（第３ワイヤ）
Ｚ１０…ピーク点
Ｚ１１，Ｚ１２…点
ΔＺ１，ΔＺ２…位相差
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
