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Title:
HIGH OUTPUT POWER AMPLIFIER, WIRELESS TRANSMITTER, WIRELESS TRANSMITTING AND RECEIVING DEVICE, AND HIGH OUTPUT POWER AMPLIFIER MOUNTING METHOD
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/037995
Kind Code:
A1
Abstract:
It is an object to provide a high output power amplifier, a wireless transmitter and a high output power amplifier mounting method that are high in heat dissipation effect and low in cost. A high output power amplifier is comprised of a transistor with a lead wire extending from both side surfaces of a mold set on a heat radiation member to the outside, a bifacial wiring board that has an aperture where the heat radiation member is inserted and a wiring pattern on its one surface where the lead wire is electrically connected, and a case that receives the bifacial wiring board, wherein the high output power amplifier is further provided with a plate, one main surface of which is in contact with the inner wall of the case while the other main surface of which is connected with the heat radiation member and a wiring pattern of the other main surface of the bifacial wiring board.

Inventors:
ISHINO TOORU (JP)
Application Number:
PCT/JP2008/066262
Publication Date:
March 26, 2009
Filing Date:
September 09, 2008
Export Citation:
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Assignee:
NEC CORP (JP)
ISHINO TOORU (JP)
International Classes:
H03F3/24; H03F1/30; H03F3/193; H03F3/60; H05K1/18
Foreign References:
JPH09358A1997-01-07
JPH10335778A1998-12-18
JPH08125464A1996-05-17
JP2001250881A2001-09-14
JPH043498A1992-01-08
JP2970530B21999-11-02
JPH0728153B21995-03-29
Other References:
See also references of EP 2180595A4
Attorney, Agent or Firm:
MARUYAMA, Takao (SAM Build. 3floor38-23, Higashi-Ikebukuro 2-chom, Toshima-ku Tokyo, JP)
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Claims:
 放熱用部材上に設けられたモールドの両側面から外部に延出したリード線を有するトランジスタと、開口部に前記放熱用部材が挿入されると共に、一方の面の配線パターンが前記リード線と電気的に接続される両面配線基板と、前記両面配線基板を収容するケースとを有する高出力増幅器であって、
 一方の主面が前記ケースの内壁に接触し、他方の主面が前記放熱用部材及び前記両面配線基板の他方の主面の配線パターンに接続されるプレートを備えたことを特徴とする高出力増幅器。
 前記プレートのサイズは前記両面配線基板のサイズに等しいか大きいことを特徴とする請求項1記載の高出力増幅器。
 前記リード線と前記両面配線基板の一方の面の配線パターンとが半田で接続され、前記ケース、前記プレート、及び前記両面配線基板とはビスで固定されることを特徴とする請求項1または2記載の高出力増幅器。
 搬送波を発生するための回路と、音声信号を増幅する増幅回路と、前記搬送波を前記増幅回路からの音声信号で変調する変調回路と、該変調回路からの出力を増幅する電力増幅回路とを備えた無線送信機において、
 前記電力増幅回路に請求項1から3のいずれか1項記載の高出力増幅器を用いたことを特徴とする無線送信機。
 搬送波を発生するための回路、音声信号を増幅する増幅回路、前記搬送波を前記増幅回路からの音声信号で変調する変調回路、及び該変調回路からの出力を増幅する電力増幅回路を有する送信部と、
 アンテナで受信した信号を周波数変換する回路、該周波数変換された信号から音声信号を検波する検波回路を有する受信部と、
 前記アンテナを前記送信部もしくは前記受信部に切り替えて接続する切替スイッチとを備えた無線送受信機において、
 前記電力増幅回路に請求項1から3のいずれか1項記載の高出力増幅器を用いたことを特徴とする無線送受信機。
 プレート、両面配線基板、放熱用部材上に設けられたモールドの両側面から外部に延出したリード線を有するトランジスタ、及びケースを準備し、
 前記プレートに前記両面配線基板を貼り合わせ、
 前記両面配線基板の開口部に前記トランジスタの放熱用部材を挿入すると共に、前記両面配線基板の露出面の配線パターンと前記リード線との間、及び前記プレートと前記トランジスタの放熱用部材とを電気的に接続し、
 前記プレートを前記ケースの内壁に貼り付けることを特徴とする高出力増幅器の実装方法。
 前記プレートと前記両面基板とをビスで固定し、
 前記両面配線基板の露出面の配線パターンと前記リード線との間、及び前記プレートと前記トランジスタの放熱用部材とを半田で接続し、
 前記プレート及び前記両面基板を前記ケースにビスで固定することを特徴とする請求項6記載の高出力増幅器の実装方法。
Description:
高出力増幅器、無線送信機、無 送受信機、及び高出力増幅器の実装方法

 本発明は、高出力増幅器、無線送信機、 線送受信機、及び高出力増幅器の実装方法 関する。

 現在電話基地局の送信器などに用いられ 大出力の電界効果トランジスタ(FET「Field Ef fect Transistorの略」とも言う。)を用いた高周 (RF(Radio Frequency)とも言う。)高出力増幅器に おいては、FETを実装する方法として、現在広 く行われているのは小型のブロックにFETを半 田付けする実装である。これは放熱性・電気 的な接触の安定性がよいという利点を有する 。

 図1(a)~(c)は本発明に関連する高出力増幅器 実装方法を説明するための工程図である。
 図1(a)~(c)を参照して本発明に関連する高出 増幅器の実装方法を説明する。
 まず、放熱用部材1a上に設けられたモール 1bの両側面から外部に延出したリード線1cを するトランジスタ1、両面配線基板(PWB(Print  Wire Board:プリント配線基板)とも言う。)2、ブ ロック3、及びケース4を準備する。両面配線 板2にはトランジスタ1の放熱用部材1aが挿入 可能な開口部2aが形成され、ケース4にはブロ ック3を収容できる開口部4aが形成されている (図1(a))。

 次に、両面配線基板2の開口部2aに放熱用部 1aを挿入すると共に、両面配線基板2の一方 面(図では上側の面)の配線パターン2bとリー ド線1cとの間、及びトランジスタ1の放熱用部 材1aとブロック3との間を半田5a~5cにより電気 に接続する(図1(b))。
 最後に、トランジスタ1及びブロック3を搭 した両面配線基板2を、ブロック3がケース4 開口部4aに収納されるようにケース4内に収 することにより高出力増幅器が得られる(図1 (c))。

 ここで、本発明に関連する技術として特許 献1~4が挙げられる。
 特許文献1に記載の電力増幅器の実装基板は 、電力増幅器の実装基板において、凹部が形 成される基板と、凹部に電界効果トランジス タを搭載可能な面積で、かつ基板厚分の凸部 の形状の放熱構造を有し、かつ、基板の下面 に導出される導電板を具備するものである。
 電力増幅器の実装基板によれば、組立時の 数及びコストの低減化を図ることができる

 特許文献2に記載の直実装電力増幅器は、 小型電話装置に用いる電力増幅器において、 小型電話装置の回路が形成されると共に、各 部品が搭載されるメイン基板と、メイン基板 に直実装される電力増幅器を具備し、メイン 基板に直実装される装置を一体的に調整可能 にしたものである。

 直実装電力増幅器によれば、送信用電力 幅器を携帯電話のメイン基板において、送 用電力増幅器を携帯電話のメイン基板に回 パターンを形成し、電力増幅器を直実装す ようにしたので、携帯電話のアンテナ端特 をモニタしながら、実装部品である可変コ デンサを調整することにより容易に総合的 最適な特性を得ることができる。

 特許文献3に記載の高出力電力増幅器は、 金属製サブキャリアと、金属製サブキャリア に形成されている半導体デバイスおよびマイ クロ波信号伝送線路と、金属製サブキャリア と金属製ハウジングとの間に形成されて金属 製サブキャリアと金属製ハウジングとのそれ ぞれに接触している金属製放熱板とを備え、 金属製ハウジングの上部に形成されている電 力増幅器において、金属製放熱板が、金属製 サブキャリアが備える素材の熱抵抗特性値お よび金属製ハウジングが備える素材の熱抵抗 特性値よりも低い熱抵抗特性値を備え、かつ 金属製サブキャリアと金属製ハウジングとの 接触面積よりも広い面積を有するものである 。

 高出力電力増幅器によれば、重量増加を 小限に抑えた上で放熱効果を向上すること できる。

 特許文献4に記載の電力モジュール用金属 ケースは、放熱板にプリント基板及び電力増 幅用半導体が半田等を用いて固着されており 、プリント基板を金属キャップで覆った高周 波多段電力増幅回路において、放熱板の表面 が半田メッキされているものである。

 電力モジュール用金属ケースによれば、高 波多段電力増幅回路の電力モジュール用金 ケースとして、プリント基板及び放熱の必 な半導体を半田により固着する放熱板の表 が半田メッキされている構成とすることに り、半田の塗れ性が向上し、半導体から放 板への熱伝導効率が向上し、半導体の加熱 抑制される。

特開2001-250881号公報

特開平4-3498号公報

特許第2970530号公報

特公平7-28153号公報

 しかしながら、図1(a)~(c)に示した実装方 では、機械加工の精度上の問題からブロッ とケースの間に隙間が生じ、これにより生 るRFグランドの不連続を防ぐために、両面配 線基板の裏面パターンとトランジスタとの間 も半田付けをする必要がある。これは製造コ ストの増加と別の機械的な誤差発生の要因と なる。

 また、特許文献1に記載の発明では、中央 に凸部を有する銅板をエポキシ基板の凹部に 配置し、凸部に電界効果トランジスタを半田 付け搭載し銅板を基板下面に導出させなけれ ばならないので、銅板の加工が必要であり、 コストが係る。しかも放熱用の素材上に設け られたモールドの両側面から外部に延出した リード線を有するトランジスタに適用するこ とができないという問題があった。

 特許文献2に記載の発明では、電界効果ト ランジスタを実装基板の角穴を通して基板裏 面に設けた金属板に半田付けしているものの 、金属板が実装基板にのみ接触しておりケー スには接触していないため、放熱に限界があ るという問題があった。

 特許文献3に記載の発明では、金属製サブ キャリアと金属製ハウジングとの間に形成さ れて金属製サブキャリアと金属製ハウジング とのそれぞれに接触している金属製放熱板を 有するものの放熱板がハウジングの全面では なく凸部にしか設けられていないため、半導 体デバイスからハウジング外部への熱が十分 に伝わらず放熱が不十分であるという問題が あった。

 特許文献4に記載の発明では、電力増幅用 半導体をプリント基板の穴を通して半田メッ キ付き放熱板に直接に半田付け固着している ものの、ケースに取り付けた場合にケースと 半田メッキ付き放熱板との間に隙間が生じて 熱がケース外部へ十分に放熱できず、放熱が 不十分であるという問題があった。

 そこで、本発明の目的は、放熱効果が高 、低コストの高出力増幅器、無線送信機、 線送受信機、及び高出力増幅器の実装方法 提供することにある。

 本発明の第1の装置は、放熱用部材上に設 けられたモールドの両側面から外部に延出し たリード線を有するトランジスタと、開口部 に前記放熱用部材が挿入されると共に、一方 の面の配線パターンが前記リード線と電気的 に接続される両面配線基板と、前記両面配線 基板を収容するケースとを有する高出力増幅 器であって、一方の主面が前記ケースの内壁 に接触し、他方の主面が前記放熱用部材及び 前記両面配線基板の他方の主面の配線パター ンに接続されるプレートを備えたことを特徴 とする。

 本発明の第2の装置は、搬送波を発生する ための回路と、音声信号を増幅する増幅回路 と、前記搬送波を前記増幅回路からの音声信 号で変調する変調回路と、該変調回路からの 出力を増幅する電力増幅回路とを備えた無線 送信機において、前記電力増幅回路に上記高 出力増幅器を用いた無線送信機であることを 特徴とする。

 本発明の第3の装置は、搬送波を発生する ための回路、音声信号を増幅する増幅回路、 前記搬送波を前記増幅回路からの音声信号で 変調する変調回路、及び該変調回路からの出 力を増幅する電力増幅回路を有する送信部と 、アンテナで受信した信号を周波数変換する 回路、該周波数変換された信号から音声信号 を検波する検波回路を有する受信部と、前記 アンテナを前記送信部もしくは前記受信部に 切り替えて接続する切替スイッチとを備えた 無線送受信機において、前記電力増幅回路に 上記高出力増幅器を用いた無線送受信機であ ることを特徴とする。

 本発明の第1の方法は、プレート、両面配 線基板、放熱用部材上に設けられたモールド の両側面から外部に延出したリード線を有す るトランジスタ、及びケースを準備し、前記 プレートに前記両面配線基板を貼り合わせ、 前記両面配線基板の開口部に前記トランジス タの放熱用部材を挿入すると共に、前記両面 配線基板の露出面の配線パターンと前記リー ド線との間、及び前記プレートと前記トラン ジスタの放熱用部材とを電気的に接続し、前 記プレートを前記ケースの内壁に貼り付ける ことを特徴とする。

 本発明によれば、一方の主面がケースの 壁に接触し、他方の主面がトランジスタの 熱用部材及び両面配線基板の他方の主面の 線パターンに接続されるプレートを備えた とにより、プレートの加工の必要がなくな ので工数及びコストがかからない。また。 ースの内壁にプレートが接触しているので トランジスタのケース外への放熱効果が向 する。

 本発明では、トランジスタを用いた高出 増幅器において、トランジスタを大きな面 の金属製のプレートに半田付けすることに り、良好かつ長期にわたって安定な電気特 及び放熱性を実現することを特徴とするも である。

 図2は本発明に係る高出力増幅器の一実施の 形態を示す構造図であり、図3(a)~(d)は図2に示 した高出力増幅器の実装方法を説明するため の工程図の一例である。尚、図1(a)~(c)に示し 部材と同様の部材には共通の符号を用いた
 図2に示す高出力増幅器は、放熱用部材1a上 設けられたモールド1bの両側面(図の左右の )から外部に延出したリード線1cを有するト ンジスタ1と、開口部2aに放熱用部材1aが挿 されると共に、一方の面(図の上側の面)の配 線パターン2bがリード線1cと電気的に接続さ る両面配線基板2と、両面配線基板2を収容す るケース11とを有する高出力増幅器である。 の高出力増幅器は、一方の主面(この場合、 下側の面)がケース11の内壁11aに接触し、他方 の主面(この場合、上側の面)が放熱用部材1a び両面配線基板2の他方の主面の配線パター 2cに接続されるプレート10を備えたことを特 徴とする。

 トランジスタ1としては、例えば、パワーFET と呼ばれる放熱板を必要とする高出力の電界 効果トランジスタ(フリースケール・セミコ ダクター社製MRF6S21100HSR3)が用いられる。
 プレート10としては、例えば、例えば金メ キ銅板、錫メッキ銅板が用いられる。
 ケース11としては、例えば、例えば、アル ニウム、ジュラルミン、もしくは合金から るケースが用いられる。11bは両面配線基板2 ケース11に取り付けるときに後述するナッ 13を収容するための凹部である。

 次に、図3(a)~(d)を参照して本発明に係る高 力増幅器の実装方法の一実施の形態を説明 る。
 まず、放熱用部材1a上に設けられたモール 1bの両側面から外部に延出したリード線1cを するトランジスタ1、両面配線基板2、プレ ト10、及びケース11を準備する。
 両面配線基板2にはトランジスタ1の放熱用 材1aが挿入できる開口部2aが形成されており プレート10は両面配線基板2のサイズと同じ 大きいサイズを有する(図3(a))。

 プレート10に両面配線基板2を貼り合わせ ビス12及びナット13でネジ止めして固定する (図3(b))。

 両面配線基板2の開口部2aにトランジスタ1の 放熱用部材1aを挿入すると共に、両面配線基 2の露出面の配線パターン2bとリード線1cと 間、及びトランジスタ1の放熱用部材1aとプ ート10とを半田リフローで電気的に接続する 。半田リフローの際には図示しない他の電子 部品も搭載されるが予め半田ペーストをリー ド線1c、両面配線基板2の配線パターン2b、及 プレート10に塗布しておくのが好ましい。
 トランジスタ1の放熱用部材(例えば、銅-モ ブデン積層板、もしくは金メッキ銅板)1a、 ード線1cの裏面、及び両面配線基板2の一方 面(図では上側の面)に半田ペーストを塗布 る。
 トランジスタ1の放熱用部材1aを両面配線基 2の開口部2a内に挿入し、他の図示しない電 部品を配置した状態でリフローで半田を溶 することで、両面配線基板2の一方の面(図 は上側の面)の配線パターン2bをリード線1cの 裏面(この場合下側)と電気的に接続する(図3(c ))。

 トランジスタ1等の電子部品を搭載した両 面配線基板2をケース11内に収容して、プレー ト10がケース11の内壁11aに接触するようにビ 14でネジ止めして固定することにより高出力 増幅器が得られる(図3(d))。

 ここで、図1(a)~(c)に示した高出力増幅器に いられるブロック3が両面基板2に比べて小型 であり、トランジスタ1とほぼ同サイズの面 であったのに対し、本発明に係る高出力増 器に用いられるプレート10は両面配線基板2 ほぼ同サイズであり、少なくともマイクロ トリップラインの存在する範囲全体の下部 存在し、プレート10自体をトランジスタ1及 両面配線基板2の共通のRFグランドとして取 扱うことができる。このため、ブロック3の に存在したRFグランドの不連続が発生せず 両面配線基板2との半田付けを必要せず、工 が減少する。
 尚、上述した実施の形態ではトランジスタ して電界効果トランジスタを用いた場合で 明したが、本発明はこれに限定されずバイ ーラトランジスタを用いてもよい。

〔効果の説明〕
 プレート-両面配線基板間の半田付けを必要 としないため、製造コストの削減、縦方向の 機械的精度の向上を実現できる。

 なお、上述した実施の形態は、本発明の好 な実施の形態の一例を示すものであり、本 明はそれに限定されることなく、その要旨 逸脱しない範囲内において、種々変形実施 可能である。例えば、上述の説明では、高 力増幅器について説明したが、本発明では れに限定されず、高出力増幅器を用いた送 機や送受信機にも適用可能である。
〔他の実施の形態〕

 図4は、本発明に係る無線送信機の一実施の 形態を示すブロック図である。
 同図に示す無線送信機は振幅変調型の送信 であり、送信される電波の形式はA3である のとするが限定されるものではない。
 同図に示す無線送信機100は、公知の発振回 101、緩衝増幅回路102、周波数逓倍回路103、 調回路104、マイクロフォン105、低周波増幅 路106、電力増幅回路107、108、及びアンテナ1 09で構成されている。

 発振回路(例えば、水晶発振回路)101で発振 れた信号は緩衝増幅回路102を介して周波数 倍回路103で所望の周波数に逓倍され、搬送 となる。マイクロフォン105に入力された音 は電気信号に変換されて低周波増幅回路106 電圧増幅され、電力増幅回路107で電力増幅 れる。周波数逓倍回路103からの搬送波と、 力増幅回路107からの音声信号とが変調回路10 4で変調され、電力増幅回路109で増幅され、 ンテナ109から電波として放射される。
 この電力増幅回路108に本発明の高出力増幅 を用いることにより、製造コストの削減、 方向の機械的精度の向上を実現できる。

 図5は本発明に係る無線送受信機の一実施の 形態を示すブロック図である。
 同図に示す無線送受信機200は、送信部、受 部、切替スイッチ201、及びアンテナ109で構 されている。
 送信部は、図3に示した無線送信部と共通の ため、説明を省略する。
 受信部は、公知のスーパーへテロダイン型 信部であり、高周波増幅回路202、周波数混 回路203、局部発振回路204、中間周波増幅回 205、検波回路206、低周波増幅回路207、及び ピーカ208で構成されている。

 受信部は切替スイッチ201の接触子がアンテ 109側に接続されているときに、受信した電 を高周波増幅回路202で増幅し、周波数混合 路203及び局部発振回路204で中間周波数に周 数変換を行い、中間増幅回路205で増幅し、 波回路206で音声信号を検波する。検波回路2 06で検波された音声信号は低周波増幅回路207 増幅されてスピーカ208から音声が発生され 。
 この電力増幅回路108に本発明の高出力増幅 を用いることにより、製造コストの削減、 方向の機械的精度の向上を実現できる。

 この出願は、2007年9月21日に出願された日 本出願特願2007-245593を基礎とする優先権を主 し、その開示の全てをここに取り込む。

 本発明は、無線送信機、無線送受信機な に利用することができ、産業上の利用可能 を有する。

本発明に関連する高出力増幅器の実装 法を説明するための工程図である。 本発明に係る高出力増幅器の一実施の 態を示す構造図である。 (a)~(d)は図2に示した高出力増幅器の実 方法を説明するための工程図の一例である 本発明に係る無線送信機の一実施の形 を示すブロック図である。 本発明に係る無線送受信機の一実施の 態を示すブロック図である。

符号の説明

 1  トランジスタ
 1a  放熱用部材
 1b  モールド
 1c  リード線
 2  両面配線基板
 2a  開口部
 2b、2c  配線パターン
 10  プレート
 11  ケース
 11a  内壁
 11b  凹部
 12、14  ビス
 13  ナット