JP2005064868A

JP2005064868A - Ｓａｗ発振器

Info

Publication number: JP2005064868A
Application number: JP2003292547A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Sugiura; 毅杉浦
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2003-08-12
Filing date: 2003-08-12
Publication date: 2005-03-10
Anticipated expiration: 2023-08-12
Also published as: US20050077974A1; JP4214470B2; US7221232B2

Abstract

【課題】高周波領域であっても、寄生容量や寄生インダクタンスの増大を抑えることができるＳＡＷ発振器を提供することを目的とする。
【解決手段】パッケージ１０の内部に半導体集積回路１２と、弾性表面波素子１６と、受動部品１４とを備えるＳＡＷ発振器であって、前記半導体集積回路１２と前記受動部品１４と前記弾性表面波素子とを近接させて直線２６上となるように平行に配置することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＳＡＷ発振器に係り、特に、パッケージ内に少なくとも半導体集積回路と弾性表面波素子と受動部品とを備えるＳＡＷ発振器に関する。

パッケージ内に発振回路を備える発振器は、近年特に半導体技術の進歩による小型化や高集積化が進んできている。
さらに、発振器には、発振周波数の高周波数化、高負荷対応化が求められてきている。しかしながら、発振ループを構成する配線若しくは配線パターンが長くなると、高周波領域（例えば１００ＭＨｚ以上）において寄生容量（浮遊容量）や寄生インダクタンスが大きくなってしまうという問題がある。発振ループ内において、寄生容量が増大すると、誘電損失が大きくなり、高周波領域において負荷インピーダンスが増大する。したがって、ゲインが小さくなり、発振回路において所望の発振周波数を得ることができなくなったり、発振自体を得ることができなくなるという原因となる。

また、発振ループにおいて、寄生インダクタンスが増大する（付加される）と、高周波数領域において負荷インピーダンスが増大する。したがって、ゲインが小さくなり、発振回路において所望の発振周波数を得ることができなくなったり、発振自体を得ることができなくなるという原因となる。

上記背景を基に、発振ループ内の配線、特に出力側の配線を短くするということが特許文献１に記載されている。特許文献１に記載の発振器は、水晶振動子を用いたものであり、水晶振動子に接続された半導体集積回路（ＩＣ）を出力側に寄せて配置することで、前記半導体集積回路の出力側の配線を短くするというものである。
実開平５−７００１５号公報

特許文献１に記載の発明では、出力配線側で発生する寄生インダクタンスや負荷インピーダンスは抑制することができるが、発振ループ全体としては配線または配線パターンの長さの総和にあまり変化が無い。よって、発振ループ全体として負荷インピーダンスの増大を抑えることはできていない。

本発明では、上記問題点を解決し、発振ループ全体の配線若しくは配線パターンを最短にし、高周波領域であっても寄生容量や寄生インダクタンスの増大を抑えることができるＳＡＷ発振器を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係るＳＡＷ発振器は、発振ループを構成する半導体集積回路と弾性表面波素子と受動部品とを近接させて直線上に平行配置したことを特徴とする。
上記構成により、発振ループを構成する半導体集積回路、弾性表面波素子、受動部品を電気的に接続する配線、若しくは配線パターンを必要最低限の長さ（最短）にすることができる。よって、発振周波数が高周波領域となった場合であっても、良好な発振を維持することが可能となる。

また、上記構成のＳＡＷ発振器では、半導体集積回路と弾性表面波素子と受動部品とは、パッケージに設けた配線パターンを介して、相互に電気的に接続されるようにすることができる。これにより、半導体集積回路、弾性表面波素子をフリップチップ実装により実装できる。

また、上記構成のＳＡＷ発振器では、受動部品は導電性接着剤または半田により端子がパッケージに設けた配線パターンに電気的に接続され、半導体集積回路と弾性表面波素子とは、パッケージに設けた配線パターンにワイヤを介して電気的に接続してあるようにしても良い。これにより、相互を電気的に接続する際の手段を選択することができる。

さらに、受動部品は導電性接着剤または半田により端子がパッケージに設けた配線パターンに電気的に接続され、半導体集積回路と弾性表面波素子とは、フリップチップ実装により端子がパッケージに設けた配線パターンに電気的に接続してあるようにすることもできる。これにより、相互を電気的に接続する際に、安定した接続を行うことが可能となる。
なお、受動部品は、弾性表面波素子と直列に接続することもできるし、前記受動部品は、弾性表面波素子と並列に接続することもできる。

以下、本発明のＳＡＷ発振器に係る実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明のＳＡＷ発振器に係る第一の実施形態の主要部を示す図である。
本実施形態の基本的構成は、発振ループを構成する部品を内部に実装するための基板であるパッケージ１０と、前記パッケージ１０の内部に実装される半導体集積回路（ＩＣ）１２と、弾性表面波素子（ＳＡＷ共振子１６）と、前記ＩＣ１２と前記ＳＡＷ共振子１６との間に介在される受動部品１４と、それらを電気的に接続するワイヤ２２ａ、２２ｂとから成り立つ。

前記パッケージ１０は、上記デバイス類を内部に実装できる形状であれば良い。一般的には矩形の箱体、特に長方形の箱体のものが多く、それらを使用すれば良い。また、材質は、セラミックス若しくは金属等で良く、内部には、必要に応じてパターン電極（不図示）を形成するようにしておくと良い。
前記ＩＣ１２は、シリコンなどの半導体素子からなる増幅作用を有する集積回路であれば良い。また、前記受動部品１４は、インダクタやコンデンサ等であれば良い。

上記ＩＣ１２、ＳＡＷ共振子１６、受動部品１４は、パッケージ内にそれぞれ近接して、直線２６上となるように平行に配置される。なお、ここでいう直線２６上とは、各デバイスが直線２６を含む範囲内に一列に並んでいれば良く、必ずしも直線２６が各デバイスの中心線となるようにする必要は無い。また、前記直線２６は前記パッケージ１０の側壁と平行になるように指定することが望ましい。なお、平行とする前記側壁はパッケージ１０の短辺方向、長辺方向を問わない。

上記ＩＣ１２、ＳＡＷ共振子１６、受動部品１４の配置については、様々な対応をとることができるが、本実施形態では、図中パッケージ１０の右側寄りに、ＩＣ１２を配置する。このとき、ＩＣ１２の能動面は上側となり、非能動面は下側となるため、非能動面を前記パッケージ１０の底部に接着剤等で接合する。次に、パッケージ１０の中央部であって前記ＩＣ１２の左側に、受動部品１４を配置する。受動部品１４は、導電性接着剤２０や半田によってパッケージ１０の底部に実装される。このため、パッケージ１０の底部にはパターン電極１８を備えるようにすることが望ましい。次に、ＳＡＷ共振子１６をパッケージ１０の内部に配置する。ＳＡＷ共振子１６は、パッケージ１０の左側寄りであって、前記パターン電極１８（受動部品１４の左側）の近傍に配置される。ＳＡＷ共振子１６の能動面は、上側を向くこととなるため、パッケージとの接合は、ＩＣ１２と同様に、下側を向いている非能動面とパッケージ１０の底部とを接着剤等によって接合すれば良い。

それぞれ固定したＩＣ１２、ＳＡＷ共振子１６、受動部品１４の電極間をワイヤ２２（２２ａ、２２ｂ）によって電気的に接続する。つまり、ＳＡＷ共振子１６と、電極パターン１８とはワイヤ２２ａによりワイヤボンディングすれば良い。また、電極パターン１８と、ＩＣ１２とはワイヤ２２ｂによってワイヤボンディングすれば良い。

また、ＩＣ１２、ＳＡＷ共振子１６、受動部品１４の配置について本実施形態では、相互を電気的に接続するワイヤ２２ａ、２２ｂが前記直線２６と平行になるようにする。これにより、前記ワイヤ２２ａ、２２ｂの長さを接続に必要とする最短の長さにすることができる。

また、本実施形態では、ＩＣ１２と、受動部品１４と、ＳＡＷ共振子１６とは、並列に接続することとする。
なお、上記、ＩＣ１２と、受動部品１４と、ＳＡＷ共振子１６とによって構成される回路を発振ループと称する。

このように発振ループ内の配線を最短にすることにより、高周波領域における寄生容量、寄生インダクタンスの増大による異常発振、発振不能といった現象を抑えることが可能となる。

次に、本発明のＳＡＷ発振器に係る第二の実施形態について説明する。図２に示す本実施形態の基本構成は、第一の実施形態と略同じであり、図示しないパッケージ内に実装する場合のＩＣ１２、ＳＡＷ共振子１６、受動部品１４の配置のみを異にするものである。よって、同一部材には同一符号を付して説明を省略する。

本実施形態では、ＩＣ１２、ＳＡＷ共振子１６、受動部品１４を直線２６上に位置するように配置する際、図中右から、ＩＣ１２、ＳＡＷ共振子１６、受動部品１４となるように、それぞれ近接させて配置する。この場合も、ＩＣ１２、ＳＡＷ共振子１６、受動部品１４の各々が平行となるようにする。なお、図中では、前記ＩＣ１２と前記ＳＡＷ共振子１６とを電気的に接続する際に、パッケージ１０の底部にパターン電極１９を配設して、それを介して各々をワイヤ２２ｃ、２２ｄでワイヤボンディングするようにしているが、ＩＣ１２とＳＡＷ共振子１６とを直接ワイヤボンディングするようにしても良い。

本実施形態においても、ＩＣ１２、ＳＡＷ共振子１６、受動部品１４は、ワイヤ２２によりそれぞれ電気的に接続されるが、この際、ワイヤ２２が、直線２６と平行となるようにして、発振ループ内の配線長さを必要最低限（最短）の長さとなるようにする。
これにより、高周波領域における寄生容量、寄生インダクタンスの増大による異常発振、発振不能といった現象を抑えることが可能となる。

次に本発明のＳＡＷ発振器に係る第三の実施形態について説明する。図３に示す本実施形態の基本構成は、第一、第二の実施形態と略同じであり、ＩＣ１２と、受動部品１４と、ＳＡＷ共振子１６とを直列に接続することを異にしている。

本実施形態の場合、ＩＣ１２とＳＡＷ共振子１６とを受動部品１４を介して電気的に接続するラインと、ＩＣ１２とＳＡＷ共振子１６とを直接、電気的に接続するラインとが必要となる。図中では、ＩＣ１２とＳＡＷ共振子１６とを直接接続するラインには、パターン電極１７を設けて、前記パターン電極１７を介してワイヤ２２ｅ、２２ｆによってワイヤボンディングするようにすることができる。なおこの場合、ＩＣ１２とＳＡＷ共振子１６とを、直接ワイヤボンディングしても良い。この場合においても、ワイヤ２２は直線２６と平行となるようにする。

上記のような構成とすることにより、発振ループを直列接続した場合においても、ループ内の配線長さを必要最低限（最短）の長さとすることができる。
これにより、高周波領域における寄生容量、寄生インダクタンスの増大による異常発振、発振不能といった現象を抑えることが可能となる。

次に本発明のＳＡＷ発振器に係る第四の実施形態について説明する。図４に示す本実施形態の基本構成は、第一、第二、第三の実施形態と略同じであり、受動部品を二つにしたことを異にしている。よって同一部材には同一符号を付して説明を省略する。

本実施形態におけるＩＣ１２、ＳＡＷ共振子１６、受動部品１４の配置形態は、第一の実施形態と略同じであり、インダクタやコンデンサ等の受動部品を二つ（受動部品１４、１５）設けたことに特徴がある。受動部品１４、１５は、パッケージ（不図示）の底部に配置された電極パターン１８に並べて実装されると良い。実装に際しては、第一の実施形態と同様に、導電性接着剤２０、２１や半田を使用すれば良い。
なお、他の構成および作用は、第一の実施形態と同様であるため、詳細な説明を省略する。

図５、図６に上記実施形態に対応したＳＡＷ発振器の回路図を示す。図５はＩＣ１２、ＳＡＷ共振子１６、受動部品１４をそれぞれ並列に接続した回路であり、第一、第二、第四の実施形態に対応する回路図である。なお、本回路図では受動部品１４の他に抵抗３２を備えるようにしているが、図１、図２、図４ではこれを省略している。

図６は、ＩＣ１２、ＳＡＷ共振子１６、受動部品１４をそれぞれ直列に接続した回路であり、第三の実施形態に対応する回路である。本回路図も図５と同様に抵抗３２を備えるようにしているが、図３ではこれを省略している。

図７から図１０に上述した第一の実施形態から第四の実施形態の応用例を示す。図７は第一の実施形態に、図８は第二の実施形態に、図９は第三の実施形態に、図１０は第四の実施形態にそれぞれ対応する。各応用例の基本構成は、対応する各実施形態と同様であり、異にする点は、ＩＣ１２およびＳＡＷ共振子１６をフリップチップ実装するようにしたことである。

本応用例のようにＩＣ１２、ＳＡＷ共振子１６をそれぞれフリップチップ実装する場合には、ワイヤ２２の代わりに、バンプ３０を用いて実装すれば良い。なお、他の構成および作用は、各実施形態と同様である。

また、他の実施形態として、ＩＣ１２、ＳＡＷ共振子１６、受動部品１４に配されるボンディングパット（不図示）の配列や、ＩＣ１２、ＳＡＷ共振子１６、受動部品１４のサイズの関係により、ワイヤ２２を直線２６と平行に配設することが困難な場合の形態を図１１に示す。

本実施形態では、ＩＣ１２、ＳＡＷ共振子１６、受動部品１４のサイズや、ボンディングパット（不図示）の配設位置の関係により、ワイヤボンディングする際に、直線２６とワイヤ２２とを平行にすることができない場合であっても、それに対応すべき最短の配線パターンを確保するための実施形態である。

すなわち、ワイヤ２２ａ₁、２２ａ₂、２２ｂ₁、２２ｂ₂と、直線２６とが成す角であるθ₁、θ₂、θ₃、θ₄が、それぞれ４５度以下であって、可能な限り０度に近づけるようにしてワイヤボンディングするというものである。これにより、ＩＣ１２、ＳＡＷ共振子１６、受動部品１４に配される相互のボンディングパットの位置がズレていたとしても、当該ズレに対応した最短距離の配線を行うことができる。よって、ループ内の配線長さを必要最低限（最短）の長さにすることができる。
これにより、高周波領域における寄生容量、寄生インダクタンスの増大による異常発振、発振不能といった現象を抑えることが可能となる。

上記のようなＳＡＷ発振器において、発振ループを構成する半導体集積回路と弾性表面波素子と受動部品とを近接させて直線上に平行配置したことを特徴とすることにより、発振ループを構成する半導体集積回路、弾性表面波素子、受動部品を電気的に接続する配線、若しくは配線パターンを必要最低限の長さ（最短）にすることができる。よって、発振周波数が高周波領域となった場合であっても、良好な発振を維持することが可能となる。

また、上記構成のＳＡＷ発振器において、半導体集積回路と弾性表面波素子と受動部品とは、パッケージに設けた配線パターンを介して、相互に電気的に接続されるようにすることにより、半導体集積回路、弾性表面波素子をフリップチップ実装により実装できる。

さらに、上記構成のＳＡＷ発振器において、受動部品は導電性接着剤または半田により端子がパッケージに設けた配線パターンに電気的に接続され、半導体集積回路と弾性表面波素子とは、パッケージに設けた配線パターンにワイヤを介して電気的に接続してあるようにしても良い。これにより、相互を電気的に接続する際の手段を選択することができる。

さらに、受動部品は導電性接着剤または半田により端子がパッケージに設けた配線パターンに電気的に接続され、半導体集積回路と弾性表面波素子とは、フリップチップ実装により端子がパッケージに設けた配線パターンに電気的に接続してあるようにすることもできる。これにより、相互を電気的に接続する際に、安定した接続を行うことが可能となる。

なお、前記直線２６を、前記パッケージ１０の側壁に対して平行となるように指定することで、前記各デバイスをパッケージ１０の内部に効率良く収めることができると共に、前記配線若しくは配線パターンを最短にすることができる。

本発明のＳＡＷ発振器に係る第一の実施形態の主要部を示す図である。本発明のＳＡＷ発振器に係る第二の実施形態の主要部を示す図である。本発明のＳＡＷ発振器に係る第三の実施形態の主要部を示す図である。本発明のＳＡＷ発振器に係る第四の実施形態の主要部を示す図である。本発明の第一、第二、第四の実施形態に対応する回路図である。本発明の第三の実施形態に対応する回路図である。本発明のＳＡＷ発振器に係る第一の実施形態の応用例を示す図である。本発明のＳＡＷ発振器に係る第二の実施形態の応用例を示す図である。本発明のＳＡＷ発振器に係る第三の実施形態の応用例を示す図である。本発明のＳＡＷ発振器に係る第四の実施形態の応用例を示す図である。本発明の他の実施形態を示す図である。

符号の説明

１０………パッケージ、１２………半導体集積回路（ＩＣ）、１４………受動部品、１６………弾性表面波素子（ＳＡＷ共振子）、１８………パターン電極、２０………導電性接着剤、２２（２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２２ｅ、２２ｆ）………ワイヤ。

Claims

発振ループを構成する半導体集積回路と弾性表面波素子と受動部品とを近接させて直線上に平行配置したことを特徴とするＳＡＷ発振器。
半導体集積回路と弾性表面波素子と受動部品とは、パッケージに設けた配線パターンを介して、相互に電気的に接続されることを特徴とする請求項１に記載のＳＡＷ発振器。
受動部品は導電性接着剤または半田により端子がパッケージに設けた配線パターンに電気的に接続され、半導体集積回路と弾性表面波素子とは、パッケージに設けた配線パターンにワイヤを介して電気的に接続してあることを特徴とする請求項１に記載のＳＡＷ発振器。
受動部品は導電性接着剤または半田により端子がパッケージに設けた配線パターンに電気的に接続され、半導体集積回路と弾性表面波素子とは、フリップチップ実装により端子がパッケージに設けた配線パターンに電気的に接続してあることを特徴とする請求項１に記載のＳＡＷ発振器。