JP2006074096A

JP2006074096A - Ｓａｗ発振器および電子機器

Info

Publication number: JP2006074096A
Application number: JP2004251496A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kojima; 貴志小島; Aritsugu Yajima; 有継矢島
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2004-08-31
Filing date: 2004-08-31
Publication date: 2006-03-16

Abstract

【課題】実装面積の増大を抑制しつつ、小型化され温度変化による発振周波数変動を低減させることが可能な、ＳＡＷ発振器を提供する。
【解決手段】半導体基板２１に回路形成領域２２と、半導体基板２１の表裏に弾性表面波装置Ｗ１，Ｗ２をそれぞれ備え、弾性表面波装置Ｗ１，Ｗ２は温度に対する周波数特性がそれぞれ異なり、弾性表面波装置Ｗ１，Ｗ２からの出力に基づいて、弾性表面波装置Ｗ１，Ｗ２が組み込まれた発振器の発振周波数を補正する発振周波数補正部としての温度補償回路を回路形成領域２２に構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、温度補償機能を有する１チップ化されたＳＡＷ発振器、および当該ＳＡＷ発振器を備えた電子機器に関する。

従来の発振器の温度補償回路では、温度変化による発振器の周波数変動を抑制するため、温度特性に優れたデバイスの特性を参照しながら、発振器の周波数変動を制御することが行われている。
例えば、特許文献１には、温度特性の異なる複数の水晶発振器を設け、温度センサの出力に従って水晶発振器のいずれか一つを選択的に駆動することにより、水晶発振器の出力を温度補償する方法が開示されている。

実開昭６０−１５８３１０号公報

このような、従来の発振器の温度補償を行う回路構成によれば、温度特性を持ったデバイスの特性を参照するために、サーミスタなどの温度センサ部品を外付けする必要があり、実装面積の増大を招くという問題があった。一方、発振器の小型化の要求に対して、近年、温度補償回路をＩＣ化する試みがなされている。しかしながら、温度補償回路をＩＣ化するには、温度センサやＡ／Ｄコンバータなどが必要になり、回路規模や消費電力の増大を招くという問題がある。
そこで、本発明の目的は、温度補償回路をＩＣ化し実装面積の増大を抑制しつつ、小型化され温度変化による発振周波数変動を低減させることが可能な、ＳＡＷ発振器を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のＳＡＷ発振器は、１つの半導体基板に、集積回路と複数の弾性表面波装置とを備えたＳＡＷ発振器であって、前記弾性表面波装置は、温度に対する周波数特性がそれぞれ異なり、前記半導体基板の厚み方向に対向する面にそれぞれ少なくとも１つの前記弾性表面波装置を備え、前記弾性表面波装置からの出力に基づいて、前記弾性表面波装置が組み込まれた発振器の発振周波数を補正する発振周波数補正部とを備えたことを特徴とする。

この構成によれば、弾性表面波装置の温度特性に基づいて発振周波数を補正することが可能となるとともに、半導体基板上に弾性表面波装置を集積化することができる。このため、サーミスタなどの個別の部品を外付けすることなく、ＳＡＷ発振器の温度補償を行うことが可能となり、実装面積の増大を抑制しつつ、温度変化による発振周波数変動を低減させることができる。さらに、半導体基板の表裏に弾性表面波装置を設けることにより、半導体基板のスペースを有効に利用でき、ＳＡＷ発振器を小型化することができる。

また、本発明のＳＡＷ発振器において、前記弾性表面波装置は、前記半導体基板上に積層された薄膜圧電体と、前記薄膜圧電体上に形成されたＩＤＴ電極とを備えることを特徴とする。

この構成によれば、薄膜圧電体を半導体基板上に成膜することで、弾性表面波装置を半導体基板上に積層することが可能となり、ＳＡＷ発振器の実装面積の増大を抑制しつつ、温度変化による発振周波数変動を低減させることができる。

また、本発明のＳＡＷ発振器において、前記発振周波数補正部は、第１の弾性表面波装置が組み込まれた第１の発振器を構成する第１の帰還回路と、第２の弾性表面波装置が組み込まれた第２の発振器を構成する第２の帰還回路と、前記第１の発振器の発振周波数を制御する第１の可変容量コンデンサと、前記第２の発振器の発振周波数を制御する第２の可変容量コンデンサと、前記第１の発振器の発振周波数を第１の電圧に変換する第１の周波数／電圧変換回路と、前記第２の発振器の発振周波数を第２の電圧に変換する第２の周波数／電圧変換回路と、前記第１の電圧と前記第２の電圧との差分を算出し、前記第１の可変容量コンデンサに入力する差分算出回路と、前記差分算出回路にて算出された差分を反転させてから、前記第２の可変容量コンデンサに入力する反転回路とを備えることを特徴とする。

この構成によれば、発振周波数補正部として、温度補償回路の構成要素のうち弾性表面波装置以外の部分をＩＣ化でき、かつ、弾性表面波装置を半導体基板上に積層することが可能となるとともに、弾性表面波装置の温度特性に基づいて発振周波数を補正することが可能となる。このため、ＳＡＷ発振器の実装面積の増大を抑制しつつ、温度変化による発振周波数変動を低減させることができる。

また、本発明のＳＡＷ発振器において、前記発振周波数補正部は、第１の弾性表面波装置が組み込まれた第１の発振器を構成する第１の帰還回路と、第２の弾性表面波装置が組み込まれた第２の発振器を構成する第２の帰還回路と、前記第１の発振器の発振周波数を制御する第１の可変容量コンデンサと、前記第２の発振器の発振周波数を制御する第２の可変容量コンデンサと、前記第１の発振器の発振周波数を電圧に変換し、前記第２の可変容量コンデンサに入力する第１の周波数／電圧変換回路と、前記第２の発振器の発振周波数を電圧に変換し、前記第１の可変容量コンデンサに入力する第２の周波数／電圧変換回路とを備えることを特徴とする。

この構成によれば、発振周波数補正部として、温度補償回路の構成要素のうち弾性表面波装置以外の部分をＩＣ化でき、かつ、弾性表面波装置を半導体チップ上に積層することが可能となるとともに、回路構成の簡略化を図りつつ、弾性表面波装置の温度特性に基づいて発振周波数を補正することが可能となる。このため、ＳＡＷ発振器の実装面積の増大を抑制しつつ、温度変化による発振周波数変動を低減させることが可能となるとともに、ＳＡＷ発振器の回路規模および消費電力の増大を抑制することができる。

また、本発明のＳＡＷ発振器は、前記第１の弾性表面波装置と前記第２の弾性表面波装置とは、温度による周波数変化が互いに逆方向であることを特徴とする。

この構成によれば、温度変化に応じて、第１および第２の弾性表面波装置がそれぞれ組み込まれた発振器の発振周波数を互いに異ならせることが可能となる。このため、温度変化による発振器の発振周波数の差分を検出することが可能となり、温度変化による第１および第２の発振器の周波数変動を抑制することができる。

また、本発明の電子機器は、上記ＳＡＷ発振器を備えたことを特徴とする。

このように、電子機器は小型で温度変化による発振周波数変動を低減させる小型のＳＡＷ発振器を備えており、小型で特性の優れた電子機器を提供することができる。

以下、本発明の実施形態について図面に従って説明する。
（第１の実施形態）

図１は本発明の第１実施形態に係るＳＡＷ発振器の構成を示す断面図である。
図１において、ＳＡＷ発振器２０の半導体基板２１の一方の面（表面）には、回路形成領域２２が設けられ、回路形成領域２２にはトランジスタ、抵抗、容量などの素子と、それぞれの素子を繋ぐ配線が形成されている。この回路形成領域２２には、ＳＡＷ発振器２０の発振回路や、後述する発振周波数補正部としての温度補償回路を含んでいる。
そして、回路形成領域２２上にはＳｉＯ₂層２３が成膜され、ＳｉＯ₂層２３上にはＺｎＯ層２４が積層されている。ＺｎＯ層２４上にはＩＤＴ（ＩｎｔｅｒｄｉｇｉｔａｌＴｒａｎｓｄｕｃｅｒ）電極３１が形成されている。ＩＤＴ電極３１は、互いにかみ合うように配置された１組の櫛形電極にて構成することができる。このように、ＳｉＯ₂層２３と薄膜圧電体であるＺｎＯ層２４、およびＩＤＴ電極３１にて弾性表面波装置Ｗ１を構成している。
また、ＩＤＴ電極３１は、スルホール配線３２によりＺｎＯ層２４、ＳｉＯ₂層２３を貫通して回路形成領域２２に接続されている。

一方、半導体基板２１の他方の面（裏面）には、ＳｉＯ₂層２５が成膜され、ＳｉＯ₂層２５上にはＺｎＯ層２６が積層されている。そして、ＺｎＯ層２６上にはＩＤＴ電極３３が形成されている。ＩＤＴ電極３３は、互いにかみ合うように配置された１組の櫛形電極にて構成することができる。このように、ＳｉＯ₂層２５と薄膜圧電体であるＺｎＯ層２６、およびＩＤＴ電極３３にて弾性表面波装置Ｗ２を構成している。
また、ＩＤＴ電極３３は、スルホール配線３４によりＺｎＯ層２６、ＳｉＯ₂層２５、半導体基板２１を貫通して回路形成領域２２に接続されている。

弾性表面波装置Ｗ１，Ｗ２は、半導体基板２１の表裏に積層されたＺｎＯ層２４，２６の膜厚を選択することにより異なる温度特性を得ることができる。
図７はＳｉＯ₂とＺｎＯの膜厚と一次温度係数（ＴＣＤ〔ｐｐｍ／℃〕）との関係を示す図であり、弾性表面波の波長をλ、ＳｉＯ₂膜の膜厚をｔ_ＳｉＯ₂［μｍ］、ＺｎＯ膜の膜厚をｔ_ＺｎＯ［μｍ］とした場合、横軸にｋｈ（ＳｉＯ₂）＝２π（ｔ_ＳｉＯ₂／λ）、縦軸にｋｈ（ＺｎＯ）＝２π（ｔ_ＺｎＯ／λ）を採った図である。
この関係から、ｋｈ（ＳｉＯ₂）を一定とし、正と負の傾きを持った一次温度係数を適宜選択し、そのときのｋｈ（ＺｎＯ）の値から、ＺｎＯ層の膜厚が得られる。
このことから、半導体基板２１の表裏に積層されたＺｎＯ層２４，２６の膜厚は、負の温度特性を持つ弾性表面波装置Ｗ１のＺｎＯ層２４は厚く、正の温度特性を持つ弾性表面波装置Ｗ２のＺｎＯ層２６は薄く成膜されることが理解される。
このように、ＺｎＯ層の膜厚を選択することにより、温度による周波数変化がお互いに逆方向の弾性表面波装置Ｗ１，Ｗ２を構成することができる。
また、弾性表面波装置Ｗ２のＺｎＯ層２６に代えて、ＳｉＯ₂層２５の上にＺｎＯ層を成膜し、さらにその上にＳｉＯ₂層を成膜したＳｉＯ₂／ＺｎＯの２層構造としてもよい。なお、本実施形態では弾性表面波装置Ｗ１を回路形成領域２２に積層して設けたが、半導体基板２１上の回路を形成しない部分に弾性表面波装置Ｗ１を設けてもよい。

このように、半導体基板２１の厚み方向に対向する面（表裏の関係になる面）に、温度による周波数変化がお互いに異なる弾性表面波装置Ｗ１，Ｗ２が設けられている。
なお、半導体基板２１の材質としては、例えば、Ｓｉ、Ｇｅ、ＳｉＧｅ、ＳｉＣ、ＳｉＳｎ、ＰｂＳ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＧａＰ、ＧａＮ、ＺｎＳｅなどを用いることができる。

図２は、パッケージされたＳＡＷ発振器の構成を示す部分断面図である。
ＳＡＷ発振器２０は、セラミック等で形成された収容容器４１の凹部に収容され、ＳＡＷ発振器２０の裏面の接続パッド３５と収容容器４１に形成されたＡｕバンプ４２に接続されている。また、ＳＡＷ発振器２０の表面に形成された接続パッド３６はＡｕワイヤ４４を介して、収容容器４１に形成された接続パッド４３に接続されている。
そして、収容容器４１の上面で蓋体４５により、収容容器４１内を真空雰囲気あるいは不活性ガス雰囲気に保持して封止され、パッケージされたＳＡＷ発振器４０として構成される。
このように、半導体基板２１の表裏に弾性表面波装置Ｗ１，Ｗ２を設けても実装が可能であり、小型化されパッケージされたＳＡＷ発振器４０を得ることができる。

次に、弾性表面波装置が組み込まれた発振器の、発振周波数を補正する発振周波数補正部としての温度補償回路について説明をする。
図３は、半導体基板に設けた回路形成領域内に形成された温度補償回路の構成を示す回路図である。
図３において、弾性表面波装置Ｗ１，Ｗ２には、弾性表面波を励振するＩＤＴ電極が設けられるとともに、弾性表面波を反射する反射器電極が設けられている。
ここで、弾性表面波装置Ｗ１の櫛形電極間には３段構成のインバータＮ１〜Ｎ３が接続され、弾性表面波装置Ｗ１およびインバータＮ１〜Ｎ３にて発振器が構成されている。また、弾性表面波装置Ｗ１の櫛形電極間には抵抗Ｒ１が接続されるとともに、１組の櫛形電極にはバリキャップＣｇ１，Ｃｄ１がそれぞれ接続されている。
また、弾性表面波装置Ｗ２の櫛形電極間には３段構成のインバータＮ４〜Ｎ６が接続され、弾性表面波装置Ｗ２およびインバータＮ４〜Ｎ６にて発振器が構成されている。また、弾性表面波装置Ｗ２の櫛形電極間には抵抗Ｒ２が接続されるとともに、１組の櫛形電極にはバリキャップＣｇ２，Ｃｄ２がそれぞれ接続されている。
また、各弾性表面波装置Ｗ１，Ｗ２の発振周波数ｆ１，ｆ２を電圧Ｖ１，Ｖ２にそれぞれ変換する周波数／電圧変換回路Ｆ１，Ｆ２が設けられるとともに、各周波数／電圧変換回路Ｆ１，Ｆ２から出力された電圧Ｖ１，Ｖ２の差分を算出するオペアンプＰ１が設けられている。そして、オペアンプＰ１の出力は、バリキャップＣｇ１、Ｃｄ１の制御電圧端子に接続されるとともに、インバータＮ７を介してバリキャップＣｇ２、Ｃｄ２の制御電圧端子に接続されている。

ここで、弾性表面波装置Ｗ１，Ｗ２は、温度に対する周波数特性が互いに異なるように構成されている。弾性表面波装置Ｗ１，Ｗ２の温度に対する周波数特性を互いに異ならせる場合、弾性表面波が励振される薄膜圧電体の膜厚を異ならせることで実施できる。例えば、弾性表面波装置Ｗ１のＩＤＴ電極が配置される薄膜圧電体としてＺｎＯ層を厚く成膜することにより、弾性表面波装置Ｗ１に負の温度特性を持たせることができる。また、弾性表面波装置Ｗ２のＩＤＴ電極が配置される薄膜圧電体としてＺｎＯ層を薄く成膜することにより、弾性表面波装置Ｗ２に正の温度特性を持たせることができる。

図４は、図３の弾性表面波装置の温度と発振周波数との関係を示す図である。
図４において、弾性表面波装置Ｗ１のＺｎＯ層の膜厚が厚く構成される場合、温度の上昇に伴って弾性表面波装置Ｗ１の周波数を下降させることができる。一方、弾性表面波装置Ｗ２のＺｎＯ層の膜厚が薄く構成される場合、温度の上昇に伴って弾性表面波装置Ｗ２の周波数を上昇させることができる。
また、弾性表面波装置Ｗ１と弾性表面波装置Ｗ２の、温度に対する周波数特性の交点が基準温度かつ基準周波数となるように設定されている。

そして、図３において、弾性表面波装置Ｗ１からの出力はインバータＮ１〜Ｎ３を介して帰還され、発振周波数ｆ１の信号が周波数／電圧変換回路Ｆ１に入力される。そして、発振周波数ｆ１の信号が周波数／電圧変換回路Ｆ１に入力されると、発振周波数ｆ１が電圧Ｖ１に変換され、オペアンプＰ１の反転入力端子に入力される。
一方、弾性表面波装置Ｗ２からの出力はインバータＮ４〜Ｎ６を介して帰還され、発振周波数ｆ２の信号が周波数／電圧変換回路Ｆ２に入力される。そして、発振周波数ｆ２の信号が周波数／電圧変換回路Ｆ２に入力されると、発振周波数ｆ２が電圧Ｖ２に変換され、オペアンプＰ１の正転入力端子に入力される。
そして、各周波数／電圧変換回路Ｆ１，Ｆ２からの電圧Ｖ１，Ｖ２がオペアンプＰ１に入力されると、オペアンプＰ１はこれらの電圧Ｖ１，Ｖ２の差分を算出し、バリキャップＣｇ１，Ｃｄ１に制御電圧として入力する。また、オペアンプＰ１は、インバータＮ７を介して、電圧Ｖ１，Ｖ２の差分をバリキャップＣｇ２，Ｃｄ２に制御電圧として入力する。

ここで、弾性表面波装置Ｗ１，Ｗ２の温度が上昇すると、弾性表面波装置Ｗ１の発振周波数ｆ１は下降し、弾性表面波装置Ｗ２の発振周波数ｆ２は上昇する。このため、弾性表面波装置Ｗ１の発振周波数ｆ１は弾性表面波装置Ｗ２の発振周波数ｆ２より小さくなり、周波数／電圧変換回路Ｆ１から出力される電圧Ｖ１は周波数／電圧変換回路Ｆ２から出力される電圧Ｖ２より低くなる。この結果、オペアンプＰ１から出力される電圧はハイレベルとなり、このハイレベルの電圧がバリキャップＣｇ１，Ｃｄ１に入力されるとともに、このハイレベルの電圧がインバータＮ７にて反転されたロウレベルの電圧がバリキャップＣｇ２，Ｃｄ２に入力される。

そして、バリキャップＣｇ１，Ｃｄ１，Ｃｇ２，Ｃｄ２は制御電圧が高くなると容量が小さくなる。このため、ハイレベルの電圧がバリキャップＣｇ１，Ｃｄ１に入力されると、図４（ａ）に示すように、弾性表面波装置Ｗ１の発振周波数ｆ１は上昇する。一方、ロウレベルの電圧がバリキャップＣｇ２，Ｃｄ２に入力されると、弾性表面波装置Ｗ２の発振周波数ｆ２は下降する。そして、弾性表面波装置Ｗ１の発振周波数ｆ１が上昇するとともに、弾性表面波装置Ｗ２の発振周波数ｆ２が下降すると、弾性表面波装置Ｗ１の発振周波数ｆ１と弾性表面波装置Ｗ２の発振周波数ｆ２との差分が小さくなり、弾性表面波装置Ｗ１の発振周波数ｆ１と弾性表面波装置Ｗ２の発振周波数ｆ２とが一致した点で安定する。

一方、弾性表面波装置Ｗ１、Ｗ２の温度が下降すると、弾性表面波装置Ｗ１の発振周波数ｆ１は上昇し、弾性表面波装置Ｗ２の発振周波数ｆ２は下降する。このため、弾性表面波装置Ｗ１の発振周波数ｆ１は弾性表面波装置Ｗ２の発振周波数ｆ２より大きくなり、周波数／電圧変換回路Ｆ１から出力される電圧Ｖ１は周波数／電圧変換回路Ｆ２から出力される電圧Ｖ２より高くなる。この結果、オペアンプＰ１から出力される電圧はロウレベルとなり、このロウレベルの電圧がバリキャップＣｇ１，Ｃｄ１に入力されるとともに、このロウレベルの電圧がインバータＮ７にて反転されたハイレベルの電圧がバリキャップＣｇ２，Ｃｄ２に入力される。

従って、図４（ｂ）に示すように、弾性表面波装置Ｗ１の発振周波数ｆ１は下降するとともに、弾性表面波装置Ｗ２の発振周波数ｆ２は上昇する。そして、弾性表面波装置Ｗ１の発振周波数ｆ１が下降するとともに、弾性表面波装置Ｗ２の発振周波数ｆ２が上昇すると、弾性表面波装置Ｗ１の発振周波数ｆ１と弾性表面波装置Ｗ２の発振周波数ｆ２との差分が小さくなり、弾性表面波装置Ｗ１の発振周波数ｆ１と弾性表面波装置Ｗ２の発振周波数ｆ２とが一致した点で安定する。
これにより、弾性表面波装置Ｗ１、Ｗ２の温度変化による周波数の変動分を相互に打ち消すことが可能となり、温度変化によるＳＡＷ発振器の周波数変動を抑制することができる。

以上のように、本実施形態のＳＡＷ発振器２０は、弾性表面波装置Ｗ１、Ｗ２の温度特性に基づいて発振周波数を補正することが可能となるとともに、半導体基板２１上に弾性表面波装置Ｗ１、Ｗ２を集積化することができる。このため、サーミスタなどの個別の部品を外付けすることなく、温度補償を行うことが可能となり、ＳＡＷ発振器の実装面積の増大を抑制しつつ、温度変化による発振周波数変動を低減させることができる。
また、１つの半導体基板２１の表裏に弾性表面波装置Ｗ１，Ｗ２を形成するため、弾性表面波装置Ｗ１，Ｗ２の温度差をほぼ同じにすることができ、温度に対する発振周波数の補正を良好に行うことができる。さらに、上記のような弾性表面波装置Ｗ１，Ｗ２の出力に応じて温度に対する発振周波数を補正することができるため、サーミスタなどの部品に比べて温度追従性が良く、温度追従性のよいＳＡＷ発振器２０を提供できる。
（変形例）

次に、他の構成からなる温度補償回路について説明をする。
図５は温度補償回路の構成を示す回路図である。
図５において、弾性表面波装置Ｗ１１の櫛形電極間には３段構成のインバータＮ１１〜Ｎ１３が接続され、弾性表面波装置Ｗ１１およびインバータＮ１１〜Ｎ１３にて発振器が構成されている。また、弾性表面波装置Ｗ１１の櫛形電極間には抵抗Ｒ１１が接続されるとともに、１組の櫛形電極にはバリキャップＣｇ１１，Ｃｄ１１がそれぞれ接続されている。
また、弾性表面波装置Ｗ１２の櫛形電極間には３段構成のインバータＮ１４〜Ｎ１６が接続され、弾性表面波装置Ｗ１２およびインバータＮ１４〜Ｎ１６にて発振器が構成されている。また、弾性表面波装置Ｗ１２の櫛形電極間には抵抗Ｒ１２が接続されるとともに、１組の櫛形電極にはバリキャップＣｇ１２，Ｃｄ１２がそれぞれ接続されている。
また、各弾性表面波装置Ｗ１１、Ｗ１２の出力周波数ｆ１，ｆ２を電圧Ｖ１、Ｖ２にそれぞれ変換する周波数／電圧変換回路Ｆ１１，Ｆ１２が設けられ、周波数／電圧変換回路Ｆ１２から出力はバリキャップＣｇ１，Ｃｄ１の制御電圧端子に接続されるとともに、周波数／電圧変換回路Ｆ１１から出力はバリキャップＣｇ１２，Ｃｄ１２の制御電圧端子に接続されている。

ここで、弾性表面波装置Ｗ１１，Ｗ１２は、温度に対する周波数特性が互いに異なるように構成されている。弾性表面波装置Ｗ１１は負の温度特性を持ち、弾性表面波装置Ｗ１２は正の温度特性を持つように構成されている。
そして、弾性表面波装置Ｗ１１からの出力はインバータＮ１１〜Ｎ１３を介して帰還され、発振周波数ｆ１の信号が周波数／電圧変換回路Ｆ１１に入力される。そして、発振周波数ｆ１の信号が周波数／電圧変換回路Ｆ１１に入力されると、発振周波数ｆ１が電圧Ｖ１に変換され、バリキャップＣｇ１２，Ｃｄ１２に制御電圧として入力される。
一方、弾性表面波装置Ｗ１２からの出力はインバータＮ１４〜Ｎ１６を介して帰還され、発振周波数ｆ２の信号が周波数／電圧変換回路Ｆ１２に入力される。そして、発振周波数ｆ２の信号が周波数／電圧変換回路Ｆ１２に入力されると、発振周波数ｆ２が電圧Ｖ２に変換され、バリキャップＣｇ１１，Ｃｄ１１に制御電圧として入力される。

ここで、弾性表面波装置Ｗ１１，Ｗ１２の温度が上昇すると、弾性表面波装置Ｗ１１の発振周波数ｆ１は下降し、弾性表面波装置Ｗ１２の発振周波数ｆ２は上昇する。このため、周波数／電圧変換回路Ｆ１１から出力される電圧Ｖ１は低くなり、周波数／電圧変換回路Ｆ１２から出力される電圧Ｖ２は高くなる。この結果、バリキャップＣｇ１１，Ｃｄ１１に入力される制御電圧は高くなり、バリキャップＣｇ１２，Ｃｄ１２に入力される制御電圧は低くなる。
従って、弾性表面波装置Ｗ１１の発振周波数ｆ１は上昇するとともに、弾性表面波装置Ｗ１２の発振周波数ｆ２は下降し、弾性表面波装置Ｗ１１の発振周波数ｆ１と弾性表面波装置Ｗ１２の発振周波数ｆ２とが一致した点で安定する。

一方、弾性表面波装置Ｗ１１，Ｗ１２の温度が下降すると、弾性表面波装置Ｗ１１の発振周波数ｆ１は上昇し、弾性表面波装置Ｗ１２の発振周波数ｆ２は下降する。このため、周波数／電圧変換回路Ｆ１１から出力される電圧Ｖ１は高くなり、周波数／電圧変換回路Ｆ１２から出力される電圧Ｖ２は低くなる。この結果、バリキャップＣｇ１１，Ｃｄ１１に入力される制御電圧は低くなり、バリキャップＣｇ１２，Ｃｄ１２に入力される制御電圧は高くなる。
従って、弾性表面波装置Ｗ１１の発振周波数ｆ１は下降するとともに、弾性表面波装置Ｗ１２の発振周波数ｆ２は上昇し、弾性表面波装置Ｗ１１の発振周波数ｆ１と弾性表面波装置Ｗ１２の発振周波数ｆ２とが一致した点で安定する。

これにより、温度補償回路の構成要素のうち弾性表面波装置Ｗ１１，Ｗ１２以外の部分を半導体基板上に形成することを可能としつつ、弾性表面波装置Ｗ１１，Ｗ１２を半導体基板上に積層することが可能となる。そして、回路構成の簡略化を図りつつ、弾性表面波装置Ｗ１１，Ｗ１２の温度特性に基づいて発振周波数を補正することが可能となる。このため、ＳＡＷ発振器として、実装面積の増大を抑制しつつ、温度変化による発振周波数変動を低減させることが可能となるとともに、半導体チップの回路規模および消費電力の増大を抑制することができる。
（第２の実施形態）

次に、本発明に係る電子機器の実施形態について説明をする。
図６は電子機器の構成を示す概略構成図である。例えば、キーレスエントリーシステムなどの電子機器５０にＳＡＷ発振器４０を備えている。

このように、電子機器５０は小型で温度変化による発振周波数変動を低減させるＳＡＷ発振器４０を備えており、小型で特性の優れた電子機器５０を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係るＳＡＷ発振器の構成を示す断面図。パッケージされたＳＡＷ発振器の構成を示す部分断面図。本発明の第１実施形態に係る回路の構成を示す回路図。（ａ）および（ｂ）は、弾性表面波装置の温度と発振周波数との関係を示す図。回路構成の変形例を示す回路図。本実施形態の電子機器の構成を示す構成図。ＳｉＯ₂とＺｎＯの膜厚と一次温度係数との関係を示す図。

符号の説明

Ｗ１，Ｗ２，Ｗ１１，Ｗ１２…弾性表面波装置、Ｆ１，Ｆ２，Ｆ１１，Ｆ１２…周波数／電圧変換回路、Ｐ１…オペアンプ、Ｎ１〜Ｎ７，Ｎ１１〜Ｎ１６…インバータ、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ１１，Ｒ１２…抵抗、Ｃｇ１，Ｃｄ１，Ｃｇ２，Ｃｄ２，Ｃｇ１１，Ｃｄ１１，Ｃｇ１２，Ｃｄ１２…バリキャップ、２０…ＳＡＷ発振器、２１…半導体基板、２２…回路形成領域、２３，２５…ＳｉＯ₂層、２４，２６…ＺｎＯ層、３１，３３…ＩＤＴ電極、４０…パッケージされたＳＡＷ発振器、５０…電子機器。

Claims

１つの半導体基板に、集積回路と複数の弾性表面波装置とを備えたＳＡＷ発振器であって、
前記弾性表面波装置は、温度に対する周波数特性がそれぞれ異なり、前記半導体基板の厚み方向に対向する面にそれぞれ少なくとも１つの前記弾性表面波装置を備え、
前記弾性表面波装置からの出力に基づいて、前記弾性表面波装置が組み込まれた発振器の発振周波数を補正する発振周波数補正部とを備えたことを特徴とするＳＡＷ発振器。
前記弾性表面波装置は、
前記半導体基板上に積層された薄膜圧電体と、
前記薄膜圧電体上に形成されたＩＤＴ電極とを備えることを特徴とする請求項１記載のＳＡＷ発振器。
前記発振周波数補正部は、
第１の弾性表面波装置が組み込まれた第１の発振器を構成する第１の帰還回路と、
第２の弾性表面波装置が組み込まれた第２の発振器を構成する第２の帰還回路と、
前記第１の発振器の発振周波数を制御する第１の可変容量コンデンサと、
前記第２の発振器の発振周波数を制御する第２の可変容量コンデンサと、
前記第１の発振器の発振周波数を第１の電圧に変換する第１の周波数／電圧変換回路と、
前記第２の発振器の発振周波数を第２の電圧に変換する第２の周波数／電圧変換回路と、
前記第１の電圧と前記第２の電圧との差分を算出し、前記第１の可変容量コンデンサに入力する差分算出回路と、
前記差分算出回路にて算出された差分を反転させてから、前記第２の可変容量コンデンサに入力する反転回路とを備えることを特徴とする請求項１記載のＳＡＷ発振器。
前記発振周波数補正部は、
第１の弾性表面波装置が組み込まれた第１の発振器を構成する第１の帰還回路と、
第２の弾性表面波装置が組み込まれた第２の発振器を構成する第２の帰還回路と、
前記第１の発振器の発振周波数を制御する第１の可変容量コンデンサと、
前記第２の発振器の発振周波数を制御する第２の可変容量コンデンサと、
前記第１の発振器の発振周波数を電圧に変換し、前記第２の可変容量コンデンサに入力する第１の周波数／電圧変換回路と、
前記第２の発振器の発振周波数を電圧に変換し、前記第１の可変容量コンデンサに入力する第２の周波数／電圧変換回路とを備えることを特徴とする請求項１記載のＳＡＷ発振器。
前記第１の弾性表面波装置と前記第２の弾性表面波装置とは、温度による周波数変化が互いに逆方向であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のＳＡＷ発振器。
請求項１乃至５のいずれか一項記載のＳＡＷ発振器を備えたことを特徴とする電子機器。