在功率放大器中提供集成定向耦合器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及在功率放大器中提供集成定向耦合器。一種功率放大器包含：功率放大器核心，其包含多個增益級以接收射頻RF信號以及輸出經放大的RF信號；輸出網絡，其耦合到所述功率放大器核心以接收所述經放大的RF信號且輸出發(fā)射輸出功率信號；以及定向耦合器，其耦合到所述輸出網絡以獲得與所述發(fā)射輸出功率信號成比例的經耦合信號。在一項實施例中，這些組件中的每一者都可配置于單個半導體裸片上。
【專利說明】在功率放大器中提供集成定向耦合器
【技術領域】【背景技術】
[0001]在無線通信裝置中，通常使用射頻(RF)功率放大器(PA)來在通信系統(tǒng)內的操作所需的增加的功率電平下提供發(fā)射信號。舉例來說，蜂窩電話裝置使用PA來在與蜂窩基站有效地通信所需的功率電平下發(fā)射信號。另外，這些發(fā)射功率電平通常由通信裝置進行調整。在許多通信裝置中，使用定向耦合器來分裂出發(fā)射輸出信號的一定比例的部分，使得所述裝置可以監(jiān)視發(fā)射輸出功率。

【發(fā)明內容】

[0002]根據一個方面，一種功率放大器包含:功率放大器核心，其包含多個增益級以接收射頻(RF)信號以及輸出經放大的RF信號；輸出網絡，其耦合到所述功率放大器核心以接收所述經放大的RF信號且輸出發(fā)射輸出功率信號；以及定向耦合器，其耦合到所述輸出網絡以獲得與所述發(fā)射輸出功率信號成比例的經耦合信號。這些組件中的每一者都可配置于單個半導體裸片上。
[0003]反過來，第一接合線耦合到與所述輸出網絡耦合的第一焊盤以及與所述定向耦合器的輸入端口耦合的第二焊盤。并且，第二接合線耦合到與所述定向耦合器的耦合端口耦合的第三焊盤以及與靜電放電(ESD)電路的輸入端耦合的第四焊盤。第三接合線可耦合到與所述ESD電路的輸出端耦合的第五焊盤且耦合到半導體封裝的輸出焊盤。
[0004]在一實施例中，所述定向耦合器包含:第一傳輸線，其形成于第一金屬層上且耦合在所述第二焊盤與所述單個半導體裸片上的第六焊盤之間；以及第二傳輸線，其形成于第二金屬層上且耦合在所述單個半導體裸片上的第七焊盤與第八焊盤之間。所述定向耦合器可進一步包含:第一電容器，其耦合在所述第一傳輸線與所述第二傳輸線之間；以及第二電容器，其耦合在所述第一傳輸線與參考電壓節(jié)點之間。另外，所述定向耦合器可包含:第三電容器，其耦合在所述第二傳輸線與所述參考電壓節(jié)點之間；以及第四電容器，其耦合在所述第二傳輸線與所述參考電壓節(jié)點之間。
[0005]在一實施例中，所述輸出網絡包含:第一變壓器，其具有耦合到所述多個增益級中的最后一級的第一電感器以及耦合到所述第一焊盤的第二電感器；以及第二變壓器，其具有耦合到所述多個增益級中的所述最后一級的第三電感器以及耦合到所述第一焊盤的第四電感器。反過來，所述第一焊盤可位于所述第一變壓器與所述第二變壓器之間。
[0006]本發(fā)明的另一方面是針對一種功率放大器，其具有:多個增益級，其用以接收RF信號以及輸出經放大的RF信號；輸出網絡，其耦合到所述增益級以接收所述經放大的RF信號且經由所述輸出網絡的輸出焊盤輸出發(fā)射功率信號；以及定向耦合器，其具有輸入端口、輸出端口、耦合端口和隔離端口。此耦合器經由接合線耦合到所述輸出網絡，所述接合線耦合到所述輸出網絡的所述輸出焊盤且耦合到所述定向耦合器的所述輸入端口。所述輸出網絡與所述定向耦合器可配置于單個半導體裸片上。[0007]本發(fā)明的另一方面是針對一種方法，其包含如上所述在單個半導體裸片上形成PA和RF耦合器。所述方法包含:將第一接合線附接在所述輸出網絡與所述RF耦合器的所述輸入端口之間；以及將第二接合線附接在所述RF耦合器的所述輸出端口與半導體封裝的第一裸片外焊盤之間。請注意，這些附接操作可按照任何次序執(zhí)行。所述方法可進一步包含:將第三接合線附接在所述RF耦合器的所述耦合端口與所述單個半導體裸片的ESD電路的輸入端之間；以及將第四接合線附接在所述ESD電路的輸出端與所述半導體封裝的第二裸片外焊盤之間。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1是根據本發(fā)明的實施例的功率放大器的示意圖。
[0009]圖2是關于根據本發(fā)明的實施例的定向耦合器的更多細節(jié)的示意圖。
[0010]圖3是根據本發(fā)明的實施例的定向耦合器的電氣示意圖。
[0011]圖4是根據本發(fā)明的實施例的PA裸片的俯視圖。
[0012]圖5是根據本發(fā)明的實施例的半導體封裝的截面圖。
[0013]圖5A是圖5的截面的另一近視圖。
[0014]圖6是根據本發(fā)明的實施例的多個PA的框圖。
[0015]圖7是根據本發(fā)明的實施例的用于制作功率放大器的方法的流程圖。
[0016]圖8是根據本發(fā)明的實施例的無線裝置的框圖。
【具體實施方式】
[0017]在各種實施例中，例如配置于單個半導體裸片上的功率放大器(PA)可包含裸片上定向耦合器，以從所述PA分裂出輸出信號的一定比例部分。此一定比例的信號可用于監(jiān)視PA的輸出功率。通過提供裸片上定向耦合器，可以避免單獨耦合器(作為單獨芯片或作為多芯片模塊內的單獨裸片)的大小和花費。
[0018]雖然在一些實施方案中，此裸片上定向耦合器可直接耦合到PA的輸出網絡，但是在許多情況下，所述定向耦合器可位于裸片上與所述輸出網絡實際上不同的位置中以提供隔離措施。因此，為了將輸出信號耦合到定向耦合器，提供互連構件。在許多實施例中，此互連構件是用以將輸出網絡耦合到定向耦合器的接合線。因此，此接合線為將單個半導體裸片上的兩個點耦合到一起的裸片內(即，同一裸片到同一裸片)接合線。以此方式，輸出網絡與定向耦合器可在裸片上物理上隔離，但又物理上連接以實現對發(fā)射輸出功率的成比例測量，所述發(fā)射輸出功率將從主功率輸出信號分裂出且提供到監(jiān)視電路，所述監(jiān)視電路在PA自身內或在耦合到PA的裝置(例如收發(fā)器或基帶處理器)內。
[0019]現在參考圖1，所示為根據本發(fā)明的實施例的功率放大器的示意圖。如圖1所示，PA100是互補金屬氧化物半導體(CMOS)功率放大器，其集成在單個半導體裸片110上且實施于封裝內。雖然可提供不同種類的半導體封裝，但是在一實施例中，裸片110可配置于特定半導體封裝內，例如雙排扁平無引線(DFN)、焊盤網格陣列(LGA)，或在封裝的外圍包含多個焊盤以通過所述封裝提供與芯片外裝置的互連的另一封裝類型，所述芯片外裝置例如為無線系統(tǒng)的其它組件，包含輸入側上的收發(fā)器以及輸出側上的天線或其它輻射構件。
[0020]如所見，進入的RF信號經由封裝的輸入焊盤105(即，RF輸入(RFI)焊盤)耦合到PA的輸入。經由將此裸片外焊盤耦合到裸片上焊盤115的接合線108，因此形成到PA的連接。在所示實施例中，PA核心120包含預驅動器級125，所述預驅動器級125接收此進入的RF信號(其可為單端的)且將其調節(jié)為差分且預驅動的信號。反過來，此信號被提供到驅動器級130，其包含并行路徑130a和130b。在一些實施例中，這些不同路徑可對應于低功率路徑和高功率路徑。取決于通信協(xié)議的特定要求，可啟用這些路徑中的僅一者。在驅動器級130中進行放大之后，經放大的RF信號被提供到最后一級140，所述級140包含并行路徑140a和140b，用于將RF信號進一步放大到所需的發(fā)射輸出功率電平。
[0021]請注意，雖然PA核心120在簡化視圖中展示為具有三個級，但是應理解，本發(fā)明的范圍在此方面是不受限制的且可以存在更多或更少的級。在一實施例中，這些級中的每一者的增益裝置是使用由金屬氧化物半導體場效晶體管(MOSFET)裝置形成的跨導體來實施，例如第7，728,661號美國專利中更全面地描述，所述美國專利的揭示內容以引用方式特此并入。當然，可以使用包含GaAs或雙極晶體管的其它類型的增益級，來替代基于CMOS晶體管的放大器級。在圖1中還應注意，各個級之間的耦合是經由使用多個裸片上電感器實現的電感耦合來進行。替代此基于磁的耦合，不同級之間的電容性或其它電氣類型的耦合也是可能的。
[0022]從最后一級140，發(fā)射輸出信號通過輸出網絡150耦合，在所示實施例中，所述輸出網絡使用一對變壓器形成，即，由經耦合的電感器LI和L2形成的第一變壓器以及由經耦合的電感器L3和L4形成的第二變壓器。所得發(fā)射輸出信號因此耦合到裸片上焊盤155，所述裸片上焊盤又經由裸片到裸片接合線160耦合到另一裸片上焊盤162。以此方式，在輸出網絡150與定向耦合器170之間提供了物理隔離。
[0023]如圖所見，定向耦合器170包含四個端口，包含輸入端口 162和輸出端口 166 (參考標號也均用對應裸片上焊盤來識別)以及經耦合端口 164和隔離端口 168 (也均用裸片上焊盤來識別)。經由輸入端口 162接收的進入放大發(fā)射信號經由傳輸線傳遞到輸出端口166且作為發(fā)射(TX)信號提供到芯片外。經由此定向耦合器，來自輸出端口 166的發(fā)射輸出信號經由接合線191傳送到芯片外，所述接合線又耦合到引線框內的RF輸出(RFO)焊盤192。定向稱合器170還包含第二傳輸線,所述第二傳輸線電磁稱合到其它傳輸線,使得經耦合端口 164上的信號提供與經過端口 162和166的RF信號的發(fā)射正向功率波成比例的功率，且使得隔離端口 168上的信號提供與經過端口 162和166的RF信號的反向發(fā)射功率波成比例的功率。RF正向功率指示信號可用作RF發(fā)射(TX)功率指示信號。舉例來說，此RF發(fā)射(TX)功率指示信號可由外部電路用來確定PA所提供的發(fā)射功率，所述發(fā)射功率之后可用以調整發(fā)射(TX)功率控制信號以便實現到天線的所需發(fā)射功率。
[0024]借助于定向耦合器170內實現的耦合，此信號的經耦合版本經由裸片到裸片接合線181且又經由接合線197傳送到引線框內的耦合(CPL)焊盤196。請注意，在所示實施例中，為了對此信號提供靜電放電防護，經耦合的信號耦合到ESD防護電路180，在一實施例中，所述ESD防護電路可經由一個或一個以上二極管實施，如第2012/0113553號美國公開中所描述，所述公開的揭示內容以引用方式并入本文。當然，在一些實施例中，可以不提供此ESD電路，且定向耦合器的經耦合端口可直接耦合到芯片外連接。經由另一裸片上焊盤184，此ESD的經耦合信號經由接合線197傳送到CPL焊盤196。如進一步所見，來自定向耦合器170的隔離端口 168的經隔離信號可經由接合線193耦合到隔離(ISO)焊盤194。[0025]如進一步所示，額外電路190存在于裸片110上以提供接口和支持。此類電路可包含控制電路、感測電路等等。雖然在圖1的實施例中這樣概括性地展示，但應理解，本發(fā)明的范圍在此方面不受限制。
[0026]現在參考圖2，所示為關于根據本發(fā)明的實施例的定向耦合器的更多細節(jié)的示意圖。具體來說，圖2所示為定向耦合器200的布局的頂層視圖。如所見，大體上，定向耦合器可由一對傳輸線220和230形成。傳輸線220稱合在第一焊盤210與第二焊盤215之間，其中第一焊盤210可經由裸片到裸片接合線205從PA的輸出網絡接收經放大的RF輸出信號。在一實施例中，傳輸線220可具有大約280微米(ym)的長度以及大約50μπι的寬度。此信號因此經由傳輸線220傳送到RF輸出接合焊盤215，所述接合焊盤又耦合到接合線218，所述接合線又耦合到引線框或其它半導體封裝(圖2中未示)內的芯片外接合焊盤。在一實施例中，傳輸線220可形成于多層半導體裸片的給定層上。作為一個實例，傳輸線220和對應的接合焊盤可形成于金屬7 (Μ7)層上，所述Μ7層在特定實施方案中可形成為相對較大厚度(例如，三微米(Pm))的銅(Cu)層。
[0027]為了提供磁耦合，第二傳輸線230可被配置成與傳輸線220接近的物理布置，因此提供磁耦合措施，使得輸出功率的小部分耦合到此傳輸線中。在實例實施例中，關于發(fā)射輸出信號，此部分可為大約_20dB。如所見，傳輸線230與傳輸線220至少部分重疊，且耦合在接合焊盤240與245之間。另外要注意，接合焊盤240耦合到另一裸片到裸片接合線242，所述接合線242又耦合到裸片上ESD電路以將經耦合信號提供到所述ESD電路。反過來，接合焊盤245經由裸片到引線框接合線246耦合到封裝內的隔離焊盤。在一實施例中，傳輸線230可形成于不同的金屬層上，例如金屬8 (M8)層，其形成于M7層上方且形成于介入的電介質層(例如，由SiO2形成)上方。在一實施例中，傳輸線230可具有較窄的寬度，例如，傳輸線230可具有大約5 μ m的跡線寬度。
[0028]在RF信號經過耦合器200時，第一傳輸線220的主信號路徑與第二傳輸線230的次信號路徑之間的耦合產生了用于經耦合端口 240和隔離端口 245的信號，如上文所述。電感或磁耦合發(fā)生，以及主與次信號路徑之間的RF耦合器內的電容或電氣耦合也發(fā)生。因而，定向耦合器200將輸出(即，分別經由焊盤215和245提供的信號輸出和經隔離輸出)經由裸片到引線框接合線提供到芯片外接合焊盤。并且，定向耦合器200進一步經由接合焊盤240通過裸片到裸片接合線242將經耦合或一定比例的輸出信號提供到額外裸片上電路。雖然在圖2的實施例中這樣概括性地展示，但應理解，本發(fā)明的范圍在此方面不受限制。
[0029]現在參考圖3，所示為根據本發(fā)明的實施例的定向耦合器的電氣示意圖。如圖3所示，電路300包含PA核心310，其大體上包含PA的主要信號處理路徑，從其輸入端到PA的輸出網絡的輸出端。如所見，來自PA核心310的輸出經由傳輸線320傳送且被輸出為RF輸出信號RF0。在此不意圖中，傳輸線320由電感器L3表不。反過來,此傳輸線320實際上接近第二傳輸線330，所述第二傳輸線330由第二電感器L4表示，因此將發(fā)射輸出功率的一定比例的量作為經耦合信號耦合到定向耦合器的耦合器端口 CPL。請注意，提供給PA的經耦合信號輸出的此經耦合信號可直接來自傳輸線320，或在從PA輸出之前，其可又通過ESD電路耦合以提供ESD防護。更進一步，傳輸線320還提供經隔離輸出，所述經隔離輸出經由隔離端口 ISO耦合。在一實施例中，由這些緊密耦合的傳輸線實現的磁耦合可為大約400微微亨(pH)。此電感器可形成為封裝中的接合線之間的磁耦合與芯片上耦合器組件的磁耦合的組合。
[0030]請注意，在圖3的示意圖中，電容Cl并聯耦合在傳輸線320與參考電壓節(jié)點(即接地或例如接地)之間。電容器Cl可為小電容器，例如大約O到200毫微微法拉(fF)之間，且用以對耦合器與接合線的電感進行解諧以向PA呈現接近于50歐姆的輸出阻抗。另夕卜，電容可并聯地耦合于傳輸線320與330之間，即電容Ce，其在一實施例中可經由有意電容和寄生電容的組合來實施。在一實施例中，耦合電容Ce可為大約150fF。寄生電容可存在于封裝中的接合線與芯片上的耦合器結構之間。另外，電容器組件可放置于芯片上，其等于150fF-Cparasitie。在一實施例中，此芯片上電容器可為大約60fF且更一般地可在大約O到IOOfF的范圍之內。類似地，額外電容器C2和C3可并聯耦合在傳輸線330與參考電壓節(jié)點之間以對耦合器與接合線的電感解諧，從而允許CPL和ISO封裝輸出實現50歐姆的匹配。雖然電容器C1、C2和C3可主要形成為到耦合器結構中的接地屏蔽的寄生電容器，但可存在某些小的固定電容器。對于實例1.95GHz耦合器(頻帶I)，大約150fF的電耦合與大約400pH的磁耦合可實現高的定向性。
[0031]現在參考圖4，所示為根據本發(fā)明的實施例的PA裸片的俯視圖。如圖4所示，裸片400為包含PA的所有電路的單個CMOS裸片，其可并入到給定半導體封裝中，例如雙排扁平無引線(DFN)封裝。在所示的概括性圖示中，PA核心405耦合到輸出網絡410，在所示實施例中，所述輸出網絡包含一對變壓器Tl和T2。在這些變壓器之間的中點處，設置一輸出焊盤412，所述輸出焊盤耦合到裸片到裸片接合線415，所述裸片到裸片接合線415又耦合到定向耦合器420的輸入焊盤422。如所見，輸出焊盤424經由接合線425耦合到裸片到芯片外焊盤430，因此提供輸出功率信號。并且，如本文所述但為了便于圖示理解而未展示，定向耦合器420的耦合器端口耦合到ESD電路，例如，經由另一裸片到裸片接合線(圖4中未示)，以提供ESD防護(且接著到芯片外焊盤)。然而，在其它實施方案中，對于此經耦合信號，經由接合線從定向耦合器420到另一芯片外焊盤的直接耦合可發(fā)生。
[0032]現在參考圖5，所示為根據本發(fā)明的實施例的半導體封裝的截面圖。如圖5中所見，裸片400配置于襯底450上，在一實施例中，所述襯底可為耦合到裸片背面的接地銅塊以提供導電性和良好的熱性能。請注意，裸片到裸片接合線415的存在因而將同一裸片上的兩個點耦合。如進一步所見，輸入RF信號(例如，從收發(fā)器或系統(tǒng)的另一組件接收到)經由耦合到輸入焊盤401的接合線402耦合到裸片400，而反過來經放大的RF輸出信號經由接合線462耦合到輸出焊盤461，所述輸出焊盤又可耦合到例如天線等輻射構件。
[0033]圖5A是圖5的截面的另一近視圖。在圖5A中，展示了裸片到裸片接合線415的細節(jié)。具體來說，線415的第一末端被配置為球416以提供到裸片上焊盤420的連接，在一實例中，所述球可位于最高金屬層(例如M8層)上。反過來，接合線415的第二末端可配置為縫線或更尖削的末端418，其耦合到第二裸片上焊盤430。在各種實施例中，接合線415可由不同材料例如金形成。在一實施例中，所述球是通過熔化接合線末端使得在附接到裸片焊盤時其為熔融的來形成，且另一末端為縫線，在此處，所述接合線連接在所述焊盤上。所述裸片到裸片接合線可為金或另一適當的導電材料。
[0034]應理解，其它配置也是可能的。舉例來說，連同其它PA—起，多個PA可提供在特定無線系統(tǒng)中，其中每一此類PA是用于多頻帶系統(tǒng)(例如，WCDMA、GSM)的一個或一個以上頻帶。
[0035]現在參考圖6，所示為多個PASIOc1-SIOiJ^框圖。每一 PA可針對特定通信方案進行配置。這些PA中的一者或一者以上可為CMOS PA (如本文所述)，且所述PA中的一者或一者以上可為另一類型的PA，例如GaAs或其它類型的PA。每一 PA可包含定向耦合器或與定向耦合器相關聯，使得可將關于發(fā)射輸出功率的反饋信息從所述PA中的每一者提供到另一系統(tǒng)組件，例如收發(fā)器520。在一實施例中,各種反饋信號550可按照菊鏈方式稱合,如圖6所示。當然，其它實施方案也是可能的，例如每一 PA將獨立的反饋信號提供到收發(fā)器的實施方案。PA510中的一者或一者以上可包含如本文所述的集成定向耦合器，其至少部分地經由一個或一個以上裸片到裸片接合線實現。
[0036]請注意，包含集成耦合器的CMOS PA裸片到單個半導體封裝中的封裝可使用標準半導體封裝技術用各種方式來實施。舉例來說，像對許多集成電路所做的那樣，所述裝置可用具有外部接合線、外部連接接腳和/或外部接合焊盤的塑料絕緣封裝來囊封。然而，應理解，可利用其它封裝技術，同時仍如本文所述對CMOS PA和集成RF耦合器利用單個半導體裸片。
[0037]現在參考圖7，所示為根據本發(fā)明的實施例的用于制作功率放大器的方法的流程圖。如圖7所示，方法700可開始于形成具有集成RF耦合器的PA裸片(框710)。大體上，此半導體制作可使用典型半導體處理技術(例如，對于CMOS工藝)來進行。然而，請注意，作為此過程的一部分，可提供多個金屬層，所述金屬層具有傳輸線、焊盤、電容等等，以實現定向RF I禹合器與PA電路的共同定位。
[0038]在框720處，可將一個或一個以上接合線附接在對應的裸片上焊盤之間。在具有裸片上ESD電路的上述特定實施方案中，一個接合線可耦合在PA的輸出網絡與定向耦合器輸入端之間，且另一接合線可耦合在定向耦合器耦合端口與此ESD電路之間。此些接合線連接可以是經由加熱接合線的一個末端以與一個接合焊盤進行連接且接著施加縫線以將接合線的另一末端系固到另`一接合焊盤來實現。方法700繼續(xù)到框730，其中可將各種接合線耦合在裸片上與裸片外焊盤之間，從而為半導體裝置提供輸入和輸出連接。請注意，可按照任一次序來執(zhí)行框720和730，因為有時由于間隙問題裸片上到裸片外接合線是在裸片到裸片接合線之前附接。最后，可將裸片封裝在所需的半導體封裝中(框740)。
[0039]如上所述，PA(例如根據本發(fā)明實施例的CMOS PA)可實施于許多不同裝置類型中。此類裝置可用于各種無線系統(tǒng)中，包含手持機、移動裝置、PDA、平板計算機等等?，F在參考圖8，所示為根據本發(fā)明的實施例的無線裝置1000的框圖。如圖8所示，無線裝置1000可包含應用處理器1010，其可為微處理器或其它可編程邏輯，用以處置各種系統(tǒng)特征，例如運行用戶所需的應用程序。為了執(zhí)行其功能，應用處理器1010可與存儲器1015通信，所述存儲器可為快閃存儲器或其它非易失性存儲器。應用處理器1010可進一步與顯示器1020(例如，系統(tǒng)的IXD顯示器)通信。為了(例如)根據GSM/EDGE、W-CDMA或LTE等通信協(xié)議來處置RF通信(例如，無線電話呼叫、無線數據發(fā)射等等)，應用處理器1010可與基帶處理器1030通信，所述基帶處理器可處置發(fā)射和接收路徑兩者上的基帶操作。反過來，基帶處理器1030耦合到收發(fā)器1040，所述收發(fā)器可從基帶處理器1030接收進入的基帶信號，且執(zhí)行處理以將所述信號上變頻為RF電平以便發(fā)射到PA1050。PA1050可為根據本發(fā)明實施例的功率放大器，其包含集成定向耦合器以提取發(fā)射輸出功率信號的一定比例的量且將經耦合信號提供到收發(fā)器1040以供在功率控制操作中使用。在一些實施例中，來自基帶處理器1030的控制信息可通過收發(fā)器1040耦合到PA1050。反過來，PA1050可耦合到天線開關、雙工器或其兩者1055，其又耦合到天線1060，所述天線輻射經放大的RF信號(請注意，在一些實施例中，可存在多個天線或其它負載)。
[0040]如圖8中進一步所示，在接收路徑中，天線1060通過天線開關1055且可能通過雙工器或SAW濾波器耦合且之后耦合到收發(fā)器1040，所述收發(fā)器可將進入的RF信號解調回到基帶，以便發(fā)射到基帶處理器1030中進行進一步處理。雖然在圖6的實施例中以此特定實施方案進行了展示，但本發(fā)明的范圍在此方面不受限制。
[0041]雖然已關于有限數目的實施例描述了本發(fā)明，但所屬領域的技術人員將了解到對此進行的眾多修改和變化。希望所附權利要求書覆蓋所有落在本發(fā)明的真實精神和范圍內的此些修改和變化。
【權利要求】
1.一種功率放大器，其包括: 功率放大器核心，其包含多個增益級以接收射頻RF信號以及輸出經放大的RF信號； 輸出網絡，其耦合到所述功率放大器核心以接收所述經放大的RF信號且輸出發(fā)射輸出功率信號；以及 定向耦合器，其耦合到所述輸出網絡以獲得與所述發(fā)射輸出功率信號成比例的經耦合信號，其中所述功率放大器核心、所述輸出網絡以及所述定向耦合器配置于單個半導體裸片上。
2.根據權利要求1所述的功率放大器，其進一步包括第一接合線，所述第一接合線耦合到所述單個半導體裸片上的耦合到所述輸出網絡的第一焊盤且耦合到所述單個半導體裸片上的耦合到所述定向耦合器的輸入端口的第二焊盤。
3.根據權利要求2所述的功率放大器，其進一步包括第二接合線，所述第二接合線耦合到所述單個半導體裸片上的耦合到所述定向耦合器的耦合端口的第三焊盤且耦合到所述單個半導體裸片上的耦合到靜電放電ESD電路的輸入端的第四焊盤。
4.根據權利要求3所述的功率放大器，其進一步包括第三接合線，所述第三接合線耦合到所述單個半導體裸片上的耦合到所述ESD電路的輸出端的第五焊盤且耦合到包含所述單個半導體裸片的半導體封裝的輸出焊盤。
5.根據權利要求2所述的功率放大器，其中所述定向耦合器包括: 第一傳輸線，其形成于第一金屬層上且耦合在所述第二焊盤與所述單個半導體裸片上的第六焊盤之間；以及 第二傳輸線，其形成于第二 金屬層上且耦合在所述單個半導體裸片上的第七焊盤與第八焊盤之間。
6.根據權利要求5所述的功率放大器，其進一步包括: 第一電容器，其耦合在所述第一傳輸線與所述第二傳輸線之間；以及 第二電容器，其耦合在所述第一傳輸線與參考電壓節(jié)點之間。
7.根據權利要求6所述的功率放大器，其進一步包括: 第三電容器，其耦合在所述第二傳輸線與所述參考電壓節(jié)點之間；以及 第四電容器，其耦合在所述第二傳輸線與所述參考電壓節(jié)點之間。
8.根據權利要求5所述的功率放大器，其中所述第二傳輸線的第一末端耦合到配置于所述單個半導體裸片上的靜電放電ESD電路，且所述第二傳輸線的第二末端耦合到包含所述單個半導體裸片的半導體封裝的隔離焊盤。
9.根據權利要求2所述的功率放大器，其中所述定向耦合器經由所述第一接合線而物理上與所述輸出網絡隔離。
10.根據權利要求1所述的功率放大器，其中所述定向耦合器包括RF耦合器。
11.根據權利要求2所述的功率放大器，其中所述第一接合線的第一末端包括經熔化附接到所述第一焊盤上的球，且所述第一接合線的第二末端包括用以耦合到所述第二焊盤的縫線。
12.根據權利要求2所述的功率放大器，其中所述輸出網絡包括: 第一變壓器，其具有耦合到所述多個增益級中的最后一級的第一電感器以及耦合到所述第一焊盤的第二電感器；以及第二變壓器，其具有耦合到所述多個增益級中的所述最后一級的第三電感器以及耦合到所述第一焊盤的第四電感器。
13.根據權利要求12所述的功率放大器，其中所述第一焊盤位于所述第一變壓器與所述第二變壓器之間。
14.一種功率放大器,其包括: 多個增益級，其用以接收射頻RF信號以及輸出經放大的RF信號； 輸出網絡，其耦合到所述多個增益級以接收所述經放大的RF信號且經由所述輸出網絡的輸出焊盤輸出發(fā)射功率信號；以及 定向耦合器，其具有輸入端口、輸出端口、耦合端口和隔離端口，所述定向耦合器經由接合線耦合到所述輸出網絡，所述接合線耦合到所述輸出網絡的所述輸出焊盤且耦合到所述定向耦合器的所述輸入端口，所述輸出網絡與所述定向耦合器配置于單個半導體裸片上。
15.根據權利要求14所述的功率放大器，其中所述定向耦合器包括: 第一傳輸線，其形成于第一金屬層上且I禹合在所述輸入端口與所述輸出端口之間；以及 第二傳輸線，其形成于第二金屬層上且耦合在所述耦合端口與所述隔離端口之間。
16.根據權利要求15所述的功率放大器，其進一步包括: 第一電容器，其耦合在所述第一傳輸線與所述第二傳輸線之間；以及 第二電容器，其耦合在所述第一傳輸線與參考電壓節(jié)點之間。
17.根據權利要求16所述的功率放大器，其進一步包括: 第三電容器，其耦合在所述第二傳輸線與所述參考電壓節(jié)點之間；以及 第四電容器，其耦合在所述第二傳輸線與所述參考電壓節(jié)點之間。
18.根據權利要求14所述的功率放大器，其中所述耦合端口耦合到配置于所述單個半導體裸片上的靜電放電ESD電路，且所述隔離端口耦合到包含所述單個半導體裸片的半導體封裝的隔離焊盤。
19.一種方法,其包括: 在單個半導體裸片上形成功率放大器PA和射頻RF耦合器，所述單個半導體裸片包含:至少一個增益級，其用以接收RF信號以及輸出經放大的RF信號；輸出網絡，其耦合到所述至少一個增益級以接收所述經放大的RF信號且輸出發(fā)射輸出功率信號；以及所述RF耦合器，其具有輸入端口、輸出端口、耦合端口和隔離端口； 將第一接合線附接在所述輸出網絡與所述RF耦合器的所述輸入端口之間；以及 將第二接合線附接在所述RF耦合器的所述輸出端口與半導體封裝的第一裸片外焊盤之間。
20.根據權利要求19所述的方法，其進一步包括將第三接合線附接在所述RF耦合器的所述耦合端口與所述單個半導體裸片的靜電放電ESD電路的輸入端之間。
21.根據權利要求20所述的方法，其進一步包括將第四接合線附接在所述ESD電路的輸出端與所述半導體封裝的第二裸片外焊盤之間。
22.根據權利要求19所述的方法，其進一步包括在所述第一接合線之前附接所述第二接合線。
【文檔編號】H03F3/20GK103812457SQ201310548234
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2013年11月7日 優(yōu)先權日:2012年11月12日
【發(fā)明者】蒂莫西·杜普伊斯 申請人:安華高科技通用Ip(新加坡)公司