(57)【要約】【課題】  パッケージ内に効率的にコンデンサを収納した発振器及び用途に応じて柔軟に回路を構成できる発振器を提供する。【解決手段】  反転増幅回路を備えた半導体集チップと、上記反転増幅回路の入力端子と出力端子との間に設けられた振動子と、上記発振回路を構成する少なくとも１つのコンデンサ及びパッケージを備え、上記半導体チップを上記パッケージを構成する容器体の内側底部に設け、上記振動子をその大半を上記半導体チップの上部空間部に配置し、上記コンデンサをキャップ部内側に取付ける。【選択図】  図１
2006074300.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発振回路を構成する反転増幅回路を備えた半導体集チップと、
上記反転増幅回路の入力端子と出力端子との間に設けられた振動子と、
上記発振回路を構成する少なくとも１つのコンデンサと、
パッケージとを備え、
上記半導体チップは、上記パッケージを構成する容器体の内側底部に設けられ、
上記振動子は、その大半が上記半導体チップの上部空間部に配置され、
上記コンデンサは、上記パッケージを構成するキャップ部内側に取付られてなることを特徴とする発振器。
【請求項２】
請求項１において、
上記コンデンサは、上記入力端子及び出力端子と回路の接地電位との間に設けられる２つからなることを特徴とする発振器。
【請求項３】
請求項１において、
上記コンデンサは、上記入力端子と出力端子との間に設けられた１つからなることを特徴とする発振器。
【請求項４】
請求項２において、
上記キャップ部は、同じサイズでその内側に異なる容量値や異なる回路機能を持つ複数種類が設けられており、
上記複数種類のキャップ部の中から用途や機能に応じたものが選ばれて組み立て時に上記容器体と結合されてなることを特徴とする発振器。
【請求項５】
請求項２において、
上記半導体チップには、上記発振回路の発振周波数を逓倍するＰＬＬ回路を備えてなることを特徴とする発振器。
【請求項６】
請求項２において、
上記パッケージは、表面実装用パッケージであることを特徴とする発振器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発振器に関し、例えば水晶振動子を用い高密度実装に好適な水晶発振器に利用して有効な技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
水晶振動子を用いた発振器において、水晶振動子に並列に設けられたバイパスコンデンサを水晶振動子、ＩＣチップとともにパッケージ内に搭載した例として、特開２０００−２８６６３９公報、特開２００２−１９８７４０公報がある。特開２０００−２８６６３９公報では、水晶振動子の他方他端の素子接地部の代替として小型化を図るようにするものである。特開２００２−１９８７４０公報では、パッケージ容器底部にＩＣチップと並んで配置される。
【特許文献１】特開２０００−２８６６３９公報
【特許文献２】特開２００２−１９８７４０公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
水晶発振回路としては、発振動作の安定化のために水晶振動子の両端と回路の接地電位との間にそれぞれコンデンサ（キャパシタ）を設けることが必要とされる。そして、前記特許文献１、２に記載のように電源ノイズに対する安定化のためにはバイパスコンデンサを水晶振動子に並列形態に設けることが必要とされる。したがって、発振器としては、電子装置に実装される時に、実装素子を少なくするために複数個のコンデンサを効率よくパッケージ内に収納することが有益である。そして、上記コンデンサの容量値は、発振回路の発振動作に影響を与えるので必要に応じて複数通りに設定することが便利である。
【０００４】
この発明の目的は、パッケージ内に効率的にコンデンサを収納した発振器を提供することにある。この発明の他の目的は、用途に応じて柔軟に回路を構成できる発振器を提供することにある。この発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記の通りである。反転増幅回路を備えた半導体集チップと、上記反転増幅回路の入力端子と出力端子との間に設けられた振動子と、上記発振回路を構成する少なくとも１つのコンデンサ及びパッケージを備え、上記半導体チップを上記パッケージを構成する容器体の内側底部に設け、上記振動子をその大半を上記半導体チップの上部空間部に配置し、上記コンデンサをキャップ部内側に取付ける。
【発明の効果】
【０００６】
キャップ部内側部分を利用することにり効率的に１ないし複数のコンデンサを取り付けることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１には、この発明に係る発振器の一実施例の概略断面図が示されている。パッケージ容器は、容器底部及び容器側部からなり、積層セラミックから構成される。容器の内部底面には、半導体チップが搭載される。そして、かかる半導体チップの上部には、容器側部に段部が設けられており水晶振動子が搭載される。同図において、右側に水晶振動子の接続電極が設けられており、シリコン系の導電性接着剤によって容器内側に設けられた配線に接続される。この配線手段の他端は、特に制限されないが、図示しないボンディングワイヤ等により半導体チップの電極と接続される。
【０００８】
この実施例では、容器キャップの内側コンデンサが設けられる。コンデンサは、特に制限されないが、セラミックコンデンサからなり、金属性のキャップの内側に絶縁性の接着剤により貼り付けられる。そして、上記水晶振動子の接続電極と接続させるための接続部が設けられる。この接続部は、特に制限されないが、熱硬化性の導電性接着剤からなり、キャップを被せて脱ガスを目的とする熱処理時に硬化して電気的接続を行う。容器底部の外側底面側には表面実装のための電極（外部端子）が設けられる。
【０００９】
図２には、この発明に係る発振器のキャップの一実施例の内部平面図が示されている。この実施例では、後述するような発振安定化のための２つのコンデンサＣ１、Ｃ２が貼り付けられる。これらのコンデンサＣ１、Ｃ２は、特に制限されないが、セラミックコンデンサからなり、同図において、左側に水晶振動子接続端子部が設けられ、右側にＧＮＤ（回路の接地電位）接続端子部が設けられる。
【００１０】
図３には、この発明に係る発振器の容器部の一実施例の内部平面図が示されている。この実施例の容器部は、上記図２のキャップと対応している。容器の底部には点線で示したように半導体チップが搭載される。そして、その上部に空間をもって重ね合わされるように水晶振動子が搭載される。水晶振動子の接続端子は、コンデンサとの接続端子と対応しており、上記図２のキャップを被せた状態にすると、前記のような接続部によって水晶振動子とコンデンサＣ１，Ｃ２の一方の電極とが接続される。半導体チップは、後述するような４つのボンディングパッドを持ち、特に制限されないが、ボンディングワイヤにより容器内部の配線と接続される。この配線は、上記コンデンサ接続端子部に対応した位置まで導かれ、後述するように発振回路を構成する水晶振動子の電極等と接続される。
【００１１】
図４には、この発明に係る発振器のキャップの他の一実施例の内部平面図が示されている。この実施例では、後述するような電源ノイズを吸収するバイバスコンデンサＣ３が貼り付けられる。同図において、このコンデンサＣ３は、特に制限されないが、セラミックコンデンサからなり、上下に内部端子接続端子部が設けられ、バイバスコンデンサとして水晶振動子（＝反転増幅回路の入出力間）と並列に設けられる。
【００１２】
図５には、この発明に係る発振器の容器部の他の一実施例の内部平面図が示されている。この実施例の容器部は、上記図３のキャップと対応している。前記図３の実施例と同様に容器の底部には点線で示したように半導体チップが搭載される。そして、その上部に空間をもって重ね合わされるように水晶振動子が搭載される。水晶振動子の接続端子は、コンデンサとの接続端子と対応しており、上記図４のキャップを被せた状態にすると、接続部によって半導体チップに設けられた反転増幅回路の入力端子と出力端子に対応した電極と接続される。かかる容器側の電極は、上記水晶振動子接続端子部に対応した位置まで導かれ、水晶振動子と並列形態に接続される。
【００１３】
図６には、この発明に係る発振器の一実施例の回路図が示されている。ＩＣチップには、反転増幅回路ＡＭＰと、その入力と出力との間に設けられたバイアス用の帰還抵抗Ｒｆが形成される。ＩＣチップとしては、電源端子ＶとＧ、端子Ｘ１，Ｘ２及びＣとＯの６端子とされる。上記反転増幅回路ＡＭＰの入力と出力がそれぞれ接続された端子Ｘ１と端子Ｘ２の間に水晶振動子ＸＴＡＬが接続される。そして、かかる端子Ｘ１、Ｘ２と回路の接地電位（ＧＮＤ）との間には、それぞれコンデンサＣ１、Ｃ２が接続される。このコンデンサＣ１とＣ２は、発振動作を安定化させる上で必須のものである。前記図２の実施例により、発振器を構成するＳＭＤパッケージ内に設けられる。
【００１４】
この実施例では、ＩＣチップには、ＰＬＬ（位相・ロックド・ループ）回路及び特に制限されないが、制御回路（ＣＯＮＴ）が設けられる。ＰＬＬ回路は、水晶発振回路の発振周波数を逓倍して、出力端子Ｏから発振信号を出力する。水晶発振回路で高い周波数を形成するためには、比較的高価な水晶発振子ＸＴＡＬを必要とする。そこで、安価な水晶振動子ＸＴＡＬを用いつつ、所望の高い周波数の発振出力を得るために、上記ＰＬＬ回路により周波数逓倍動作が行われる。この構成は、単に周波数を高くすることの他に、ＰＬＬ回路にプログラム分周回路を設けておいて、端子Ｃからの制御信号の入力によって、複数通りの周波数の中から１つを選択（プリセット）することができる。つまり、ＩＣチップの中に不揮発性メモリを設けおいて、そこに周波数情報を設定して複数通りの中の任意の発振周波数を得ることができるようにする。
【００１５】
また、上記制御回路ＣＯＮＴには、スペクトラム拡散機能を付加するものであってもよい。これにより、例えば上記ＰＬＬ回路による１０ＭＨｚのような低い周波数から１６６ＭＨｚのような高い周波数までの周波数設定が可能で、かつスペクトラム拡散機能を持たせるようにすることができる。スペクトラム拡散機能は、ＥＭＩ低減に有効である。この実施例の発振器は、電源端子ＶＤＤ、ＧＮＤ（ＶＳＳ）、端子ＣＮＴ及びＯＵＴの４端子から構成される。これらの端子ＶＤＤとＧＮＤは、ＩＣチップのＶとＧにそれぞれ接続される。また、ＧＮＤはコンデンサＣ１、Ｃ２の接地側とも接続される。端子ＣＮＴは、ＩＣチップの端子Ｃと接続され、端子ＯＵＴはＩＣチップの端子Ｏと接続される。特に制限されないが、制御端子ＣＮＴは、モード設定端子とされる。この端子ＣＮＴにより複数ビットからなるコマンドを入力し、制御回路ＣＯＮＴをプリセットモードにすると、端子ＣＮＴ又はＯＵＴからのプリセットデータ（前記ＰＬＬによる周波数設定、スペクトラム拡散設定情報）入力の受付が可能にされる。このとき、クロックが必要なら他方の端子ＯＵＴ又はＣＮＴをクロック端子と併用するようにすればよい。また、コマンドの中にクロックを重畳させて入力させることもできる。
【００１６】
この実施例の発振器は、上記発振動作の安定化のための２つのコンデンサＣ１とＣ２がパッケージのキャップの内側に貼り付けられて設けられるので、発振器のパッケージ自体を大きくすることなく、言い換えるならば、小さなサイズのパッケージを用いつつ、安定化のための２つのコンデンサＣ１とＣ２を内蔵した発振器を得ることができる。これにより、電子装置の実装面積を小さくし、組み立てを簡略化できる。
【００１７】
電源ノイズの影響を軽減することを必要とする発振器では、前記図４の実施例のようにバイパスコンデンサＣ３をパッケージのキャップを用いる。このコンデンサＣ３は、同図で点線で示したように上記端子Ｘ１とＸ２の間に接続される。これにより、発振器のパッケージ自体を大きくすることなく、言い換えるならば、小さなサイズのパッケージを用いつつ、バイパスコンデンサＣ３を内蔵した発振器を得ることができる。これにより、電子装置にでの実装面積を小さくし、組み立てを簡略化でき上記バイパスコンデンサＣ３を内蔵した発振器を得ることができる。これにより、電子装置の実装面積を小さくし、組み立てを簡略化できる。
【００１８】
図２と図４の実施例を組み合わせて、３つのコンデンサＣ１〜Ｃ３をキャップ部に設けることも可能である。この場合には、一切のコンデンサを実装基板上で接続する必要がなく、いっそう電子装置の実装面積を小さくし、組み立てを簡略化できる。
【００１９】
この実施例のようにキャップにコンデンサを搭載する構成は、次のような新たな機能を生み出すことができる。上記コンデンサＣ１、Ｃ２は、その容量値を大きくすると安定性が増大する。そこで、安定性を高めるように図２のような比較的大きな容量値のコンデンサＣ１とＣ２を持つキャップと、このコンデンサＣ１とＣ２の容量値を小さくしたキャップと、更に上記コンデンサＣ１とＣ２の容量値を小さくし、空き部分にバイバスコンデンサＣ３を配置したキャップ、及び図４の実施例のように大きな容量値を持つバイパスコンデンサのみを持つキャップ、そして、厚みが厚くなるが図２と図４の上記Ｃ１，Ｃ２とＣ４を積層構造にしたキャップを形成しておいて、用途や機能に応じて最適なものを選んで図３又は図５に示した容器部と組み合わせようにする。
【００２０】
以上本発明者によってなされた発明を、前記実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。例えば、ＩＣチップに設けられるＰＬＬや制御回路ＣＯＮＴは、省略してもよいし、逆にテスト回路や温度補償回路を付加してもよい。温度補償のためのプリセット入力には、前記ＰＬＬの周波数設定等と同様に行うことができる。パッケージは、表面実装用のＳＭＤパッケージの他に接続ピンを持つ他の形態のパッケージであってもよい。水晶振動子は、圧電素子等に置き換えることもできる。この発明は、デジタルカメラ、ワイヤレスＬＡＮ、ＰＤＡ等のような小型デジタル機器等に設けられる発振器として広く利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】この発明に係る発振器の一実施例を示す概略断面図である。
【図２】この発明に係る発振器のキャップの一実施例を示す内部平面図である。
【図３】この発明に係る発振器の容器部の一実施例を示す内部平面図である。
【図４】この発明に係る発振器のキャップの他の一実施例を示す内部平面図である。
【図５】この発明に係る発振器の容器部の他の一実施例を示す内部平面図である。
【図６】この発明に係る発振器の一実施例を示す回路図である。
【符号の説明】
【００２２】
Ｃ１〜Ｃ３…コンデンサ、ＡＭＰ…反転増幅回路、ＸＴＡＬ…水晶振動子、Ｒｆ…帰還抵抗。
【図１】
2006074300.tif 000003
【図２】
2006074300.tif 000004
【図３】
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【図４】
2006074300.tif 000006
【図５】
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【図６】
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