(57)【要約】【課題】発振器における発振周波数の偏差を小さく抑えると共に、高い歩留まりで発振器を製造すること。【解決手段】水晶振動子１００について、予め初期校正を行って、等価回路定数（直列容量Ｃ１、並列容量Ｃ０）及び共振周波数Ｆｒを求めると共に、この水晶振動子１００にコンデンサ１３を接続して負荷時共振周波数ＦＬを測定する。次いで、国際標準（ＩＥＣ  ６０４４４−４）における負荷時共振周波数ＦＬを計算する計算式（３）を変形した式である（２）式を利用して、これら共振周波数Ｆｒ、負荷時共振周波数ＦＬ及び等価回路定数に基づいて容量値ＣＬを算出する。【選択図】図５
2014154965.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンデンサを備えた発振器を製造する方法において、
圧電振動子の等価回路定数である並列容量Ｃ０及び直列容量Ｃ１と、直列共振周波数Ｆｒとを求める工程と、
この圧電振動子にコンデンサを接続すると共にこれら圧電振動子及びコンデンサからなる回路の共振周波数を測定して、前記コンデンサを接続したことに基づいて前記直列共振周波数Ｆｒが変動した値である負荷時共振周波数ＦＬを求める工程と、
次いで、並列容量Ｃ０、直列容量Ｃ１、直列共振周波数Ｆｒ及び負荷時共振周波数ＦＬを用いた以下の式に基づいて、前記コンデンサにおける容量値ＣＬを求める工程と、
続いて、設計上の容量値を持つコンデンサを選別する工程と、
しかる後、前記選別する工程にて選別したコンデンサを用いて発振器を構成する工程と、を含むことを特徴とする発振器の製造方法。
2014154965.tif 000009
【請求項２】
前記コンデンサは、水晶からなる基板と、この基板を板厚方向から挟むように配置された一対の電極とを備え、前記圧電振動子の共振周波数とは異なる周波数で共振するように構成された振動子であることを特徴とする請求項１に記載の発振器の製造方法。
【請求項３】
前記発振器における発振周波数の可変域は、２ＧＨｚ以上に設定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の発振器の製造方法。
【請求項４】
コンデンサを備えた発振器を製造する方法において、
圧電振動子からなるコンデンサの等価回路定数である直列容量Ｃ１と、直列共振周波数Ｆｒとを求める工程と、
この圧電振動子に容量値ＣＬの容量成分を接続すると共にこれら圧電振動子及び容量成分からなる回路の共振周波数を測定して、前記容量成分を接続したことに基づいて前記直列共振周波数Ｆｒが変動した値である負荷時共振周波数ＦＬを求める工程と、
次いで、容量値ＣＬ、直列容量Ｃ１、直列共振周波数Ｆｒ及び負荷時共振周波数ＦＬを用いた以下の式に基づいて、前記圧電振動子の容量値を表す値である、当該圧電振動子の並列容量Ｃ０を求める工程と、
続いて、設計上の容量値を持つ圧電振動子を選別する工程と、
しかる後、前記選別する工程にて選別した圧電振動子をコンデンサとして用いて発振器を構成する工程と、を含むことを特徴とする発振器の製造方法。
2014154965.tif 000010
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンデンサを備えた発振器の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電圧制御発振器（ＶＣＯ：Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）などの電子部品には、例えば電極層と誘電体層とを交互に積層したセラミックスコンデンサなどのコンデンサ（容量素子）が使用されている。このような発振器では、発振周波数の周波数偏差ができるだけ小さいことが要求されており、特に２ＧＨｚ以上もの高周波数帯（Ｓバンド）においてこの要求が顕著である。具体的には、周波数を調整するためのコンデンサの容量値が例えば５０ｐＦ以下の場合には、発振器が適用されるデバイスによっては、この容量値のばらつき（精度）を０．０１ｐＦもの小さいレベルに抑える必要がある。
【０００３】
しかしながら、発振器に組み込まれるコンデンサの容量値を測定するにあたり、例えばコンデンサにおける互いに対向する一対の電極間に電圧を印加する手法が採られるため測定精度が低い。また、この手法では、前記電圧を０．１μＶ程度までしか小さくできないので、０．１ｐＦ以下の容量値を精度高く測定することは困難である。このためコンデンサの容量値のばらつきに起因して発振器の特性が要求されるスペックから外れることがあり、コンデンサを交換して再度特性を調べるという作業が強いられる。特に２ＧＨｚ以上の発振器では、使用するコンデンサの容量値が小さいことから、ＶＣＯの組み立てをやり直す頻度が多くなってしまう。言い換えると、コンデンサの容量値のばらつきが大きい程、ＶＣＯの歩留まりが低下してしまう。
特許文献１〜３には、水晶振動子などの特性を測定する技術について記載されているが、既述の課題については触れられていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−２６９３４
【特許文献２】特開平７−３８３６６
【特許文献３】特開２０１０−７１７５３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、コンデンサを備えた発振器を製造するにあたり、発振器における発振周波数の周波数偏差をできるだけ小さく抑えると共に、高い歩留まりで当該発振器を製造できる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の発振器の製造方法は、
コンデンサを備えた発振器を製造する方法において、
圧電振動子の等価回路定数である並列容量Ｃ０及び直列容量Ｃ１と、直列共振周波数Ｆｒとを求める工程と、
この圧電振動子にコンデンサを接続すると共にこれら圧電振動子及びコンデンサからなる回路の共振周波数を測定して、前記コンデンサを接続したことに基づいて前記直列共振周波数Ｆｒが変動した値である負荷時共振周波数ＦＬを求める工程と、
次いで、並列容量Ｃ０、直列容量Ｃ１、直列共振周波数Ｆｒ及び負荷時共振周波数ＦＬを用いた以下の式に基づいて、前記コンデンサにおける容量値ＣＬを求める工程と、
続いて、設計上の容量値を持つコンデンサを選別する工程と、
しかる後、前記選別する工程にて選別したコンデンサを用いて発振器を構成する工程と、を含むことを特徴とする。
2014154965.tif 000003
【０００７】
前記コンデンサは、水晶からなる基板と、この基板を板厚方向から挟むように配置された一対の電極とを備え、前記圧電振動子の共振周波数とは異なる周波数で共振するように構成された振動子であっても良い。前記発振器における発振周波数の可変域は、２ＧＨｚ以上に設定されていても良い。
【０００８】
本発明の発振器の製造方法は、
コンデンサを備えた発振器を製造する方法において、
圧電振動子からなるコンデンサの等価回路定数である直列容量Ｃ１と、直列共振周波数Ｆｒとを求める工程と、
この圧電振動子に容量値ＣＬの容量成分を接続すると共にこれら圧電振動子及び容量成分からなる回路の共振周波数を測定して、前記容量成分を接続したことに基づいて前記直列共振周波数Ｆｒが変動した値である負荷時共振周波数ＦＬを求める工程と、
次いで、容量値ＣＬ、直列容量Ｃ１、直列共振周波数Ｆｒ及び負荷時共振周波数ＦＬを用いた以下の式に基づいて、前記圧電振動子の容量値を表す値である、当該圧電振動子の並列容量Ｃ０を求める工程と、
続いて、設計上の容量値を持つ圧電振動子を選別する工程と、
しかる後、前記選別する工程にて選別した圧電振動子をコンデンサとして用いて発振器を構成する工程と、を含むことを特徴とする。
2014154965.tif 000004
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、発振器を構成するコンデンサについて、当該発振器を組み立てる前に、予め容量値を求めている。そして、容量値を算出するにあたり、始めに圧電振動子の等価回路定数及び直列共振周波数を求めておき、当該圧電振動子にコンデンサ（容量成分）を接続した時の負荷時共振周波数を計算する計算式を利用して、負荷時共振周波数、直列共振周波数及び前記等価回路定数に基づいて前記容量値を求めている。従って、従来の電圧を用いた測定法と比べて、高い精度でコンデンサの容量値を求めることができるので、当該コンデンサを発振器に適用することにより、発振周波数の周波数偏差を小さく抑えながら、高い歩留まりで発振器を製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明のＶＣＯの一例を示す電気回路図である。
【図２】前記ＶＣＯの概観を示す斜視図である。
【図３】前記ＶＣＯを構成するコンデンサを示す縦断面図である。
【図４】前記コンデンサを示す平面図である。
【図５】前記ＶＣＯの製造方法の一例を示すフロー図である。
【図６】前記コンデンサである水晶振動子を示す等価回路図である。
【図７】前記製造方法の一部を示す模式図である。
【図８】前記製造方法において得られる水晶振動子の特性を模式的に示した模式図である。
【図９】前記製造方法の一部を示す模式図である。
【図１０】前記製造方法において得られる水晶振動子の特性を模式的に示した模式図である。
【図１１】本発明にてシミュレーションを行ったデバイスを示す電気回路図である。
【図１２】シミュレーションの結果を示す特性図である。
【図１３】シミュレーションの結果を示す特性図である。
【図１４】シミュレーションの結果を示す特性図である。
【図１５】シミュレーションの結果を示す特性図である。
【図１６】シミュレーションの結果を示す特性図である。
【図１７】前記製造方法の別の例を示す模式図である。
【図１８】前記別の例における製造方法を示すフロー図である。
【図１９】従来の手法を用いて容量値を測定した結果を示す特性図である。
【図２０】前記別の例を用いて容量値を測定した結果を示す特性図である。
【図２１】前記コンデンサの他の例を示す斜視図である。
【図２２】前記コンデンサの他の例を示す平面図である。
【図２３】前記コンデンサの他の例を示す斜視図である。
【図２４】前記コンデンサの他の例を示す縦断面図である。
【図２５】前記ＶＣＯの他の例を示す電気回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
［第１の実施の形態］
本発明の第１の実施の形態に係る、コンデンサを備えた発振器の製造方法について説明する。始めにこの製造方法の概略について説明すると、第１の実施の形態では、発振器にコンデンサを組み込むにあたり、当該コンデンサの容量値を予め測定している。そして、容量値の測定方法としては、電圧を用いた従来の測定方法ではなく、例えば水晶振動子などの圧電振動子における発振（共振）を利用した手法を採っている。従って、後述するように、第１の実施の形態では、前記従来の測定方法と比べて、高い精度でコンデンサにおける容量値を測定している。以下に、本発明における発振器（電圧制御発振器、ＶＣＯ：Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）の製造方法について述べる前に、当該発振器の電気回路及び概観について説明する。
【００１２】
このＶＣＯは、コルピッツ回路を用いると共に、２ＧＨｚ以上の帯域にて出力周波数を調整できるように構成されている。具体的には、ＶＣＯは、図１に示すように、制御電圧に応じて容量値が調整される可変容量素子であるバリキャップダイオード１１と、このバリキャップダイオード１１の容量値により共振点が変化するように構成された共振部１２とを備えている。この共振部１２は、２つのコンデンサ１３、１４からなる直列回路と、これらコンデンサ１３、１４間において当該直列回路に対して各々並列に設けられたコンデンサ１３５及びインダクタンス素子１６とを備えている。
【００１３】
コンデンサ１４には、増幅部であるＮＰＮ型のトランジスタ２１のベース端子が接続されており、これらコンデンサ１４とトランジスタ２１との間には、帰還用のコンデンサ１７、１８からなる直列回路が並列に接続されている。トランジスタ２１のエミッタ端子は、コンデンサ１７、１８間の接続点に接続されると共に、周波数信号の増幅用のバッファアンプ２２に接続されている。図１中２３は抵抗、２４はトランジスタ２１を含むＩＣチップである。また、図１中２５は制御電圧用の入力端子であり、２６はトランジスタ２１を駆動するための電源部、２７は出力端子である。このようなＶＣＯにおいて入力端子２４に制御電圧が入力されると、共振部１２、コンデンサ１７、１８及びトランジスタ２１からなる発振ループが共振周波数にて発振すると共に、前記制御電圧に応じて共振周波数が２ＧＨｚ以上の周波数帯にて変動する。
【００１４】
次に、ＶＣＯの具体的な概観について、図２〜図４を参照して説明する。ＶＣＯは、例えばアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）などからなるベース基板３０に設けられており、既述のダイオード１１、コンデンサ１３、１４、１５、１７、１８、インダクタンス素子１６及び抵抗２３などを夫々構成する電子部品３１と、ＩＣチップ２４とがベース基板３０上に配置されている。そして、例えばベース基板３０上に引き回された図示しない引き回し電極を介して、既述の図１の電気回路となるように各々の電子部品３１及びＩＣチップ２４が互いに電気的に接続されている。
【００１５】
各々のコンデンサ１３、１４、１５、１７、１８は、図３及び図４に示すように、例えば水晶などの誘電体からなる基板４１と、この基板４１を板厚方向から挟むように配置された一対の励振電極４２、４２とを備えている。ここで、これらコンデンサ１３、１４、１５、１７、１８については、基板４１の寸法や励振電極４２の寸法以外は各々互いに同じ構成となっているため、以下においてはコンデンサ１３を代表して説明する。尚、図２では電子部品３１の数量、配置及び構成については簡略化して示している。また、コンデンサ１３は、実際には例えば内部を真空に封止したパッケージ内に気密に収納されると共に、当該パッケージの表面に形成された電極パッドを介して電気信号の入出力が行われるように構成されているが、図３及び図４ではこれらパッケージ及び電極パッドについては省略している。
【００１６】
続いて、コンデンサ１３における容量値（静電容量）ＣＬの測定方法について、当該コンデンサ１３の製造方法と共に図５〜図１０を参照して詳述する。始めに、このコンデンサ１３を製造する（ステップＳ１１）。具体的には、ランバード人工水晶を切断してＡＴカット板からなる既述の基板４１を形成して、次いで例えばフォトリソグラフィー法を用いて励振電極４２、４２を当該基板４１の表面及び裏面に成膜する。ここで、このようにコンデンサ１３を構成すると、当該コンデンサ１３はある周波数で共振する共振子となる。そこで、基板４１の厚み寸法ｔや励振電極４２、４２の表面積Ｓは、以下のように設定される。
【００１７】
即ち、コンデンサ１３の容量値ＣＬは、（１）式により定まる。
ＣＬ＝ｋ×Ｓ×ｆ＋ｄＣ      ・・・・（１）
ｋ：ＡＴカット板の誘電率や励振電極４２、４２の性質などで決まる定数、ｆ：コンデンサ１３の共振周波数、ｄＣ：パッケージやリード線（引き回し電極）などの若干の浮遊容量成分
【００１８】
次いで、以下の手法により、コンデンサ１３の容量値ＣＬを求めるために用いられる水晶振動子１００の等価回路定数を測定する。具体的には、図７に示すように、ネットワークアナライザなどからなる測定器４０を用いて、容量値が既知なコンデンサ、あるいはインダクタンス値が既知なインダクタ（図示せず）を水晶振動子１００に接続した構成の発振周波数などを測定することにより、当該水晶振動子１００の初期校正を行う（ステップＳ１２）。図６は、一般的な水晶振動子やＳＡＷデバイスの等価回路を示している。尚、図６中Ｃ１は直列容量、ＣＯは並列容量であり、Ｒは抵抗、Ｌはインダクタである。
【００１９】
そこで、これら容量Ｃ１、Ｃ０について測定すると共に、図８に示すように、基準温度例えば２９℃における直列共振周波数Ｆｒを測定する。この直列共振周波数Ｆｒは、既述のコンデンサ１３の共振周波数とは異なる周波数となるように（コンデンサ１３及び水晶振動子１００における厚み寸法ｔや励振電極４２、４２の表面積が各々互いに異なるように）設定されている。このような等価回路定数及び基準周波数は、例えば国際標準（ＩＥＣ  ６０４４４−１あるいはＩＥＣ  ６０４４４−５）に基づいて求められる。尚、測定器４０は、水晶振動子１００の共振周波数帯よりも広い帯域に亘って出力周波数を変更できるように、また入力される入力周波数の周波数帯を測定できるように構成されており、従って測定対象（水晶振動子１００）の共振周波数を測定できる。
【００２０】
次いで、水晶振動子１００の初期校正用のコンデンサあるいはインダクタを測定器４０から取り外した後、図９に示すように、既述の測定対象であるコンデンサ１３を水晶振動子１００に例えば直列に接続する。そして、図１０に示すように、この直列回路からなる共振周波数（負荷時共振周波数）ＦＬを測定する（ステップＳ１３）。尚、図１０では、共振周波数Ｆａ、Ｆｒ、ＦＬの位置を模式的に示しており、Ｆａはコンデンサ１３の共振周波数である。
【００２１】
続いて、以下の（２）式に基づいて、コンデンサ１３の容量値ＣＬを計算する（ステップＳ１４）。
2014154965.tif 000005
この（２）式は、国際標準（ＩＥＣ  ６０４４４−４）における負荷時共振周波数ＦＬを計算する計算式（３）を変形したものである。
2014154965.tif 000006
【００２２】
即ち、計算式（３）は、ある容量値ＣＬを持つ負荷（容量成分）が圧電振動子に接続された時、この圧電振動子における共振周波数Ｆｒがどの程度ずれるか計算するための計算式である。言い換えると、この計算式（３）は、前記圧電振動子が実際に搭載されるデバイスにおいて、前記負荷に応じて共振周波数Ｆｒがどれだけずれるか計算し、このずれ分を校正するためのものである。一方、第１の実施の形態では、水晶振動子１００の等価回路定数及び直列共振周波数を予め求めておき、この水晶振動子１００にコンデンサ１３を接続して、負荷時共振周波数ＦＬを測定している。従って、負荷時共振周波数ＦＬ、直列共振周波数Ｆｒ、（２）式及び等価回路定数に基づいて、コンデンサ１３の容量値ＣＬを計算できることになる。尚、以上の計算式（２）、（３）では、ＩＥＣ６０４４４−４に示されているように、容量値ＣＬに代えて、実際には容量値ＣＬに対応する位相角を用いても良い。
【００２３】
即ち、この第１の実施の形態では、従来の電圧を用いた測定方法に代えて、水晶振動子１００の共振周波数を測定する手法を用いて、容量値ＣＬを測定している。そして、前記従来の測定方法では、既述の背景の項目で述べたように、電圧は０．１μＶ（１０−７オーダー）程度が測定限界（下限）である。これに対して周波数の測定手法では、例えば１ｐｐｂオーダーまで測定は可能である。言い換えると、電圧を測定する手法と比べて、周波数を測定する手法は精度が高い。従って、周波数の測定によって容量値ＣＬを求めることにより、０．１ｐＦ以下もの小さい容量値ＣＬであっても容易に且つ高い精度で測定できると言える。
【００２４】
そして、厚み寸法ｔや励振電極４２、４２の表面積を種々変えて多数のコンデンサを製造すると共に、以上説明した手法を用いて各々の容量値ＣＬを求めておく。次いで、既述のＶＣＯにおける各コンデンサ１３、１４、１５、１７、１８に求められる容量値ＣＬに応じて、対応する容量値ＣＬを持つコンデンサを選別する。このような容量値ＣＬについて具体的な一例を挙げると、コンデンサ１３、１４、１５、１７、１８について、７．５ＧＨｚ帯でのＶＣＯの例では、夫々例えば０．１Ｆ、０．２Ｆ、０．０５Ｆ、０．２Ｆ及び０．０５Ｆである。
こうして選別したコンデンサ１３、１４、１５、１７、１８を構成する電子部品３１やＩＣチップ２４などをベース基板３０上に配置すると共に、図示しない引き回し電極を介してこれら電子部品３１やＩＣチップ２４を互いに電気的に接続すると、既述の図１及び図２に示したＶＣＯが構成される（ステップＳ１５）。
【００２５】
上述の実施の形態によれば、水晶振動子１００について、予め等価回路定数及び直列共振周波数Ｆｒを求めておき、次いでこの水晶振動子１００にコンデンサ１３を接続した時の負荷時共振周波数ＦＬを測定している。そして、これら等価回路定数、直列共振周波数Ｆｒに基づいて、負荷時共振周波数ＦＬを測定する数式である既述の（２）式を利用してコンデンサ１３の容量値ＣＬを算出している。従って、従来の電圧を用いた測定法と比べて、０．１ｐＦ以下もの小さい容量値ＣＬ（具体的には０．００１ｐＦ）あっても測定することができ、また高い精度で当該容量値ＣＬを測定できる。
【００２６】
そのため、ＶＣＯを構成した時、特性上（設計上）要求される容量値ＣＬに対してばらつきが抑えられるので、ＶＣＯにおける発振周波数の周波数偏差が小さく抑えられると共に、ＶＣＯの歩留まりを向上させることができる。即ち、本発明では、ＶＣＯを構成する前の段階において、コンデンサ１３、１４、１５、１７、１８に対応するコンデンサを選別しているので、規格外となって使用できないコンデンサがあったとしても、ＶＣＯについては高い歩留まりで製造できる。
また、容量値ＣＬを求めるにあたって水晶振動子１００を用いており、この水晶振動子１００は温度変化に対する周波数変動が小さいので、周囲の温度変化の影響を抑えて容量値ＣＬを測定できる。
【００２７】
ここで、２ＧＨｚ以上もの高周波帯にて駆動するデバイスにおいて容量値ＣＬのばらつきが当該デバイスの特性に大きく影響を与えることを確かめるために行ったシミュレーションについて説明する。図１１は、コンデンサ６１〜６３及びインダクタンス７１〜７３を用いて、６０ＧＨｚ帯におけるバンドパスフィルタを構成した電気回路図を示している。図１１中１２０は入力端子、１２１は出力端子である。尚、通過域における通過幅は例えば１．２ＧＨｚとなっている。
【００２８】
このバンドパスフィルタにおいて、各コンデンサ６１〜６３及びインダクタンス７１〜７３が以下の定数になっている場合には、図１２に示す特性が得られる。
（定数）
コンデンサ６１：２．５８１５ｐＦ（Ｑ値＝３０００（ａｔ６０ＧＨｚ））
コンデンサ６２：０．０００７１４８５ｐＦ（Ｑ値＝３０００（ａｔ６０ＧＨｚ））
コンデンサ６３：４．７８３１ｐＦ（Ｑ値＝３０００（ａｔ６０ＧＨｚ））
インダクタンス７１：０．００２５２ｎＨ（Ｑ値＝３００（ａｔ６０ＧＨｚ））
インダクタンス７２：９．１ｎＨ（Ｑ値＝３００（ａｔ６０ＧＨｚ））
インダクタンス７３：０．００１３６ｎＨ（Ｑ値＝３００（ａｔ６０ＧＨｚ））
【００２９】
一方、コンデンサ６３について、上の常数よりも０．１ｐＦ小さい場合には図１３の特性となり、０．１ｐＦ大きい場合には図１４の特性となる。従って、これら図１３及び図１４では、既述の図１２と比べて大きく特性が変わっていることが分かる。また、コンデンサ６３について、上の常数よりも０．０５ｐＦ小さい場合（図１５）や、０．０５ｐＦ大きい場合（図１６）であっても、図１２の特性とは大きく変化していることが分かる。従って、ＧＨｚ帯で使用するデバイスでは、容量値のばらつきをできるだけ小さくすることが好ましく、以上説明した本発明の手法は極めて有効であると言える。
【００３０】
ここで、既述のコンデンサ１３は、水晶を用いているのである周波数で共振するが、ＶＣＯを駆動する時、コンデンサ１３が共振しないようにする必要がある。即ち、ＶＣＯにおける発振周波数の可変域にてコンデンサ１３が共振すると、あるいはコンデンサ１３の共振がＶＣＯの動作に影響を及ぼすと、設計上の特性が得られなくなってしまう。そこで、ＶＣＯにおける発振周波数の可変域にコンデンサ１３の共振が影響を及ぼすか否かについて、以下に検討する。
【００３１】
コンデンサ１３の共振周波数は、実用上限付近が３００ＭＨｚとなっている。そのため、ＶＣＯにおける発振周波数の可変域では、コンデンサ１３は共振しない。また、コンデンサ１３には高次オーバートーン成分が確認されるが、高次オーバートーン成分の大きさは、コンデンサ１３のＱ値の大きさに応じて変わる。そして、コンデンサ１３が３０ＭＨｚで共振する場合には、Ｑ値が５万程度となるため、４５０ＭＨｚ程度ではオーバートーンのレスポンスは確認できなくなる。また、コンデンサ１３が３００ＭＨｚで共振する場合には、Ｑ値が１万程度となるため、２ＧＨｚ以上もの高周波数帯では、高次オーバートーンは、レスポンスがないか、あるいは無視できる程度に小さくなる。そのため、コンデンサ１３が実用上限周波数以下で共振するのであれば、ＶＣＯにおける発振周波数の可変域では、当該コンデンサ１３は、共振しないか、あるいは共振してもＶＣＯから見て共振しているとは言えない。従って、２ＧＨｚ以上の帯域では、コンデンサ１３を容量素子として使用できる。
【００３２】
［第２の実施の形態］
続いて、本発明の第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態では、水晶振動子１００を用いずに、コンデンサ１３の容量値を算出している。始めにこの第２の実施の形態において用いられる測定器４０について説明すると、この測定器４０は、負荷時共振周波数ＦＬを測定するにあたり、図１７に示すように、実際に容量値ＣＬを持つコンデンサ（容量成分）を接続しなくても、この容量値ＣＬ（あるいはこの容量値ＣＬに対応する位相角）を入力することにより、当該負荷時共振周波数ＦＬを算出できるように構成されている。即ち、図１８に示すように、水晶振動子であるコンデンサ１３の初期校正を行って（ステップＳ２２）等価回路定数及び直列共振周波数Ｆｒを各々求めると共に、この等価回路定数、直列共振周波数Ｆｒ及びある容量値ＣＬを既述の（３）式に代入すると、負荷時共振周波数ＦＬが算出される（ステップＳ２３）。そして、この（３）式を変形した以下の（４）式に基づいて、コンデンサ１３の並列容量Ｃ０が分かる（ステップＳ２４）。この並列容量Ｃ０は、コンデンサ１３における容量値に相当する値となる。
2014154965.tif 000007
【００３３】
ここで、並列容量Ｃ０は、コンデンサ１３の初期校正を行った時、既に算出済みとなっている。しかしながら、この初期校正を行った時に得られた並列容量Ｃ０を容量値として用いようとすると、偏差（ばらつき）がそれ程小さくはない。そこで、以下のようにしてばらつきの小さい並列容量Ｃ０を算出している。具体的には、容量値ＣＬについて、上で用いた値とは異なる値を測定器４０に入力して、負荷時共振周波数ＦＬについて別の結果を得る。そして、再度（４）式に基づいて並列容量Ｃ０を算出する（ステップＳ２５）。こうして容量値ＣＬを順に種々変えて同様に負荷時共振周波数ＦＬ及び並列容量Ｃ０を算出して、これら並列容量Ｃ０の結果を平均する（ステップＳ２６）と、偏差の小さな並列容量Ｃ０が得られる。
【００３４】
図１９は、実際に製造したある一つのコンデンサ１３について、従来の電圧を用いた容量計によって並列容量Ｃ０を複数回（２１回）に亘って測定した結果である。並列容量Ｃ０の平均値は２．５０ｐＦ、標準偏差は０．００５ｐＦとなっていた。
【００３５】
これに対して（４）式の手法を用いて同じコンデンサ１３の並列容量Ｃ０を２１回に亘って測定したところ、図２０に示すように、精度が高く（ばらつきが小さく）なっており、具体的には並列容量Ｃ０は２．４９９ｐＦ、標準偏差は０．０００６ｐＦとなっていた。従って、この手法では、測定結果のばらつきについて、従来の手法よりも一桁精度が高いと言える。尚、図２０では容量値ＣＬとしては１０ｐＦの値のみを用いている。
【００３６】
更に、（４）式の手法を用いると共に、容量値ＣＬを種々変えて（詳しくは５ｐＦ、１０ｐＦ、１５ｐＦ、２０ｐＦ及び３０ｐＦの５種類）、各々について２１回測定して平均を計算すると共に、この平均値を更に平均したところ、以下の表に示す結果が得られた。
（表）
2014154965.tif 000008
【００３７】
従って、第２の実施の形態では、コンデンサを圧電振動子により構成すると共に、この圧電振動子における共振周波数を測定する手法を利用して、当該コンデンサの容量値（並列容量Ｃ０）を算出していると言える。
尚、図１８では、既述の第１の実施の形態にて説明済みの内容については図５と同じステップ番号を括弧書きにて記載して説明を省略している。
【００３８】
以上の各実施の形態におけるコンデンサ１３、１４、１５、１７、１８として、基板４１を水晶により構成したが、他の誘電体例えばテフロン（フッ素系の樹脂）などであっても良い。また、コンデンサ１３、１４、１５、１７、１８の少なくとも一つとして、以下の構成を用いても良い。図２１は、基板４１上に対向電極４３、４３を互いに対向するように配置した例を示している。また、図２２は、図２１における対向電極４３、４３に、互いに交互に櫛歯状に伸び出す電極指４４を設けて、櫛歯状電極４５、４５を構成した例を示している。即ち、図２１及び図２２では、互いに離間する電極（対向電極４３、４３間あるいは電極指４４、４４間）に空気層からなる誘電体を設けて圧電振動子を構成していると言える。このような圧電振動子について、真空に封止されたパッケージ内に気密に収納して、真空層からなる誘電体を用いても良い。
【００３９】
更に、図２３は、電極薄膜４６、４６を上下方向に積層すると共に、これら電極薄膜４６、４６間に例えば酸化シリコン層からなる誘電体層４７を介在させて圧電振動子を構成した例を示しており、例えばＣＶＤ法、フォトリソグラフィー法及びドライエッチング法を組み合わせて製造される。図２３中４８は下層側の電極薄膜４６の一部が露出するように誘電体層４７に形成された開口部であり、この開口部４８と上層側の電極薄膜４６とを介して電気信号の入出力が行われる。また、図２３中４９は基板、５０は絶縁膜である。
【００４０】
更にまた、図２４に示すように、互いに対向する電極５１、５１間に水（純水）などの液体層５２を介在させて圧電振動子を構成しても良い。図２４中５３は基板である。このような圧電振動子を製造する場合には、基板５３上に例えばスパッタなどにより金属膜を形成すると共に、当該金属膜に対して例えば矩形となるようにパターニングして電極５１を形成する。そして、この電極５１上に例えばアルミナなどのセラミックス層を積層すると共に、例えば電極５１の上方側における四隅にこのセラミックス層が残るように（中央部におけるセラミックス層が除去されるように）、当該セラミックス層のパターニングを行う。次いで、セラミックス層の膜厚分だけ酸化シリコン層を成膜すると共に、ＣＭＰによって前記四隅のセラミックス層の上端部を露出させる。続いて、この酸化シリコン層の上層側に、電極５１と、基板５３を構成する薄膜と、をスパッタやＣＶＤ法により積層すると共に、当該電極５１及び基板５３のパターニングを行う。そして、例えばフッ酸を用いたウエットエッチングを行うと、既述のセラミックス層の膜厚分だけ電極５１、５１間に隙間領域が形成される。しかる後、これら電極５１や基板５３からなる構造体を水などの液体に浸漬することにより、既述の液体層５２が形成される。
【００４１】
以上の各例において説明したコンデンサをＶＣＯに適用するにあたり、トランジスタ２１のベース側に接続されたコンデンサ１３、１４、１５、１７、１８の少なくとも一つとして用いても良い。また、図２５に示すように、コンデンサ１７、１８の直列回路とトランジスタ２１のベース端子との間に別のコンデンサ１９を介在させて、このコンデンサ１９に本発明の手法を用いて容量値を測定したコンデンサを適用しても良い。
更にまた、誘電体層と電極層とを互いに交互に積層すると共に焼結して得られるセラミックスコンデンサは、焼結工程を介して製造されるため、一般的に容量値のばらつきが大きい。しかしながら、このようなセラミックスコンデンサであっても、以上説明した測定方法を用いることにより、高い精度で容量値を測定できる。従って、前記測定方法を用いて容量値を測定したセラミックコンデンサを本発明のＶＣＯに組み込んでも良い。  
ここで、第２の実施の形態において、（４）式を用いるにあたって容量値ＣＬを利用したが、容量値ＣＬが既知の容量成分をコンデンサ１３に接続して負荷時共振周波数ＦＬを測定しても良い。この場合には、負荷時共振周波数ＦＬについては実測値を測定し、この測定値に基づいて並列容量Ｃ０を算出しても良い。
【符号の説明】
【００４２】
１３、１４、１５、１７、１８  コンデンサ
２１  トランジスタ
１００  水晶振動子
４０  測定器
Ｃ０  並列容量
Ｃ１  直列容量
Ｆｒ、ＦＬ：共振周波数
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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