(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動片と、
前記振動片に接続される半導体装置と、
を含み、
前記半導体装置は、
前記振動片の発振回路と、
前記発振回路からの発振信号に基づいて生成された無線信号を増幅する増幅器を有する無線通信回路と、
を含み、
前記振動片と前記半導体装置とは、１つのパッケージに収納され、
前記パッケージには、前記半導体装置に対する平面視において前記振動片の励振電極が前記増幅器に重ならないように配置され、
前記半導体装置は、
第１の辺と、前記第１の辺に対向する第２の辺と、前記第１の辺及び前記第２の辺に交差する第３の辺と、前記第１の辺及び前記第２の辺に交差する辺であって前記第３の辺に対向する第４の辺と、を有し、
前記増幅器は、前記第３の辺よりも前記第４の辺に近い領域に配置され、
前記発振回路は、前記第４の辺よりも前記第３の辺に近い領域に配置されることを特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記半導体装置に対する平面視において、前記半導体装置の中心を通ると共に互いに交差する第１の線及び第２の線によって区画される領域を、前記第１の辺と前記第３の辺が交差するコーナー部を含む第１の領域と、前記第１の辺と前記第４の辺が交差するコーナー部を含む第２の領域と、前記第２の辺と前記第３の辺が交差するコーナー部を含む第３の領域と、前記第２の辺と前記第４の辺が交差するコーナー部を含む第４の領域とした場合に、
前記発振回路は、前記第３の領域に配置され、
前記増幅器は、前記第２の領域に配置されることを特徴とする無線通信装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記増幅器は、前記第１の辺側の第１の回路領域に配置され、
前記発振回路は、前記第２の辺側の第２の回路領域に配置されることを特徴とする無線通信装置。
【請求項４】
請求項３において、
前記無線通信回路は、フラクショナル−Ｎ型ＰＬＬ回路を有し、
前記フラクショナル−Ｎ型ＰＬＬ回路は、位相比較回路と、チャージポンプ回路と、ローパスフィルターと、電圧制御発振器と、フラクショナル分周器と、を有し、
前記電圧制御発振器は、前記第１の回路領域に配置され、
前記位相比較回路と前記チャージポンプ回路と前記フラクショナル分周器は、前記第２の回路領域に配置されることを特徴とする無線通信装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項において、
前記半導体装置は、
前記増幅器にアナログ用電源電圧を供給する第１のレギュレーターと、
前記発振回路にデジタル用電源電圧を供給する第２のレギュレーターと、
を有することを特徴とする無線通信装置。
【請求項６】
請求項５において、
前記アナログ用電源電圧は、第１の電源線により前記第１のレギュレーターから前記増幅器に供給され、
前記デジタル用電源電圧は、前記第１の電源線から分離された第２の電源線により前記第２のレギュレーターから前記発振回路に供給されることを特徴とする無線通信装置。
【請求項７】
請求項４において、
前記半導体装置は、
前記電圧制御発振器及び前記増幅器にアナログ用電源電圧を供給する第１のレギュレーターと、
前記発振回路及び前記位相比較回路、前記チャージポンプ回路、前記フラクショナル分周器にデジタル用電源電圧を供給する第２のレギュレーターと、
を有することを特徴とする無線通信装置。
【請求項８】
請求項７において、
前記アナログ用電源電圧は、第１の電源線により前記第１のレギュレーターから前記電圧制御発振器及び前記増幅器に供給され、
前記デジタル用電源電圧は、前記第１の電源線から分離された第２の電源線により前記第２のレギュレーターから前記発振回路及び前記位相比較回路、前記チャージポンプ回路、前記フラクショナル分周器に供給されることを特徴とする無線通信装置。
【請求項９】
振動片と、
前記振動片に接続される半導体装置と、
を含み、
前記半導体装置は、
前記振動片の発振回路と、
前記発振回路からの発振信号に基づいて生成された無線信号を増幅する増幅器を有する無線通信回路と、
を含み、
前記振動片と前記半導体装置とは、１つのパッケージに収納され、
前記パッケージには、前記半導体装置に対する平面視において前記振動片の励振電極が前記増幅器に重ならないように配置され、
前記半導体装置は、
第１の辺と、前記第１の辺に対向する第２の辺と、前記第１の辺及び前記第２の辺に交差する第３の辺と、を有し、
前記半導体装置において、前記第１の辺に沿って、前記増幅器に接続されるアナログ用パッドが設けられ、前記第３の辺に沿って、前記振動片に接続される振動片用パッドが設けられることを特徴とする無線通信装置。
【請求項１０】
請求項９において、
前記振動片と前記振動片用パッドとは、ワイヤー群及び前記パッケージのパッケージ内配線により接続されることを特徴とする無線通信装置。
【請求項１１】
振動片と、
前記振動片に接続される半導体装置と、
を含み、
前記半導体装置は、
前記振動片の発振回路と、
前記発振回路からの発振信号に基づいて生成された無線信号を増幅する増幅器を有する無線通信回路と、
を含み、
前記振動片と前記半導体装置とは、１つのパッケージに収納され、
前記パッケージには、前記半導体装置に対する平面視において、前記振動片の一部と前記半導体装置の一部が重なるように配置され、且つ前記振動片の励振電極が前記増幅器に重ならないように配置されていることを特徴とする無線通信装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか１項に記載された無線通信装置を含むことを特徴とする電子機器。
【請求項１３】
請求項１乃至１１のいずれか１項に記載された無線通信装置を含むことを特徴とする移動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信装置、電子機器及び移動体等に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば無線ＬＡＮや携帯情報端末、近距離無線通信、リモートコントローラー等、多くの用途に無線通信が用いられている。無線通信の利用に関しては法令が定められており、その法令において用途や国・地域毎に使用可能な周波数が定められている。そのため、使用する周波数に合わせて水晶振動子の発振周波数やＰＬＬ回路の逓倍率を決める必要があり、従来は無線通信ＩＣに外付けの水晶振動子を組み合わせて、所望周波数の搬送波信号を得ていた。
【０００３】
水晶振動子を外付けする無線通信ＩＣとして、例えば特許文献１には、ベースバンドＩＣを接続するインターフェースと、搬送波信号を生成するＰＬＬ回路と、搬送波信号を増幅してアンテナを駆動する増幅器と、を含む無線通信ＩＣが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２６１７１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のようにディスクリートのＩＣと外付けの水晶振動子を組み合わせた場合、小型化や部品点数の削減のニーズに応えることは難しい。この課題に対し、小型化のために、ディスクリートの無線通信ＩＣと水晶振動片を一つのパッケージに収納させることが考えられるが、水晶振動片が無線通信ＩＣと接近することになり、無線通信ＩＣの増幅器と水晶振動片や発振回路の間でカップリングが起きクロストークしやすくなる。そのため、増幅器と水晶振動片や発振回路の間で相互に悪影響を与える。例えば、水晶振動片や発振回路から増幅器への影響として、リファレンスリーク（デジタルノイズ）が発生する。或は、増幅器から水晶振動片や発振回路への影響として、増幅器が発生するノイズによって、水晶振動片が発振して得られる基準クロック信号を、高精度な発振周波数を持つものとすることが難しくなる。
【０００６】
本発明の幾つかの態様によれば、振動片と無線通信ＩＣをワンパッケージ化し、高精度な発振周波数が得られる無線通信装置、電子機器及び移動体等を提供できる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
[適用例１]本適用例は、振動片と、前記振動片に接続される半導体装置と、を含み、前記半導体装置は、前記振動片の発振回路と、前記発振回路からの発振信号に基づいて生成された無線信号を増幅する増幅器を有する無線通信回路と、を含み、前記振動片と前記半導体装置とは、１つのパッケージに収納され、前記パッケージには、前記半導体装置に対する平面視において前記振動片の励振電極が前記半導体装置の増幅器に重ならないように配置されている無線通信装置に関係する。
【０００８】
このようにすれば、振動片と半導体装置をワンパッケージ化したことによって小型化にできるだけでなく、増幅器と振動片の励振電極とのカップリングを小さくでき、例えばリファレンスリークや、振動片の発振周波数精度の悪化を小さくすることができる。
【０００９】
[適用例２]本適用例では、前記半導体装置は、第１の辺と、前記第１の辺に対向する第２の辺と、前記第１の辺及び前記第２の辺に交差する方向に沿って延在している第３の辺と、前記前記第１の辺及び前記第２の辺に交差する方向に沿って延在している辺であって前記第３の辺に対向する第４の辺と、を有し、前記無線通信回路は、前記第３の辺よりも前記第４の辺に近い領域に配置される前記増幅器を有し、前記発振回路は、前記第４の辺よりも前記第３の辺に近い領域に配置されてもよい。
【００１０】
このようにすれば、大きなノイズの発生源であるアナログ信号の出力段である増幅器と発振回路と、とを、半導体装置内において対向する辺の間の距離の程度に離れた位置に配置することができ、発振回路に接続する振動片の励振電極もより離れた位置に配置できる。出力段でリファレンスノイズがカップリングすると、少なくとも半導体装置内においてノイズを除去することは不可能であるため、その出力段を発振回路から離してクロストークを防止することはリファレンスリークを小さくすることにおいて重要である。
【００１１】
[適用例３]本適用例では、前記半導体装置に対する平面視において、前記半導体装置の中心を通ると共に互いに交差する第１の線及び第２の線によって区画される領域を、前記第１の辺と前記第３の辺が交差するコーナー部を含む第１の領域と、前記第１の辺と前記第４の辺が交差するコーナー部を含む第２の領域と、前記第２の辺と前記第３の辺が交差するコーナー部を含む第３の領域と、前記第２の辺と前記第４の辺が交差するコーナー部を含む第４の領域とした場合に、前記発振回路は、前記第３の領域に配置され、前記増幅器は、前記第２の領域に配置されてもよい。
【００１２】
発振回路が配置される第３の領域と、増幅器が配置される第２の領域は、第１〜第４の領域のうち対角に配置される領域である。即ち本発明の一態様によれば、リファレンスリークの大きな発生源である発振回路と増幅器とを、半導体装置内において極力離れた位置に配置することができ、発振回路に接続する振動片の励振電極も極力離れた位置に配置できる。これにより、リファレンスリークや発振周波数の精度低下を更に効果的に小さくすることができる。
【００１３】
[適用例４]本適用例では、前記増幅器は、前記第１の辺側の第１の回路領域に配置され、前記発振回路は、前記第２の辺側の第２の回路領域に配置されてもよい。
【００１４】
[適用例５]本適用例では、前記半導体装置は、前記フラクショナル−Ｎ型ＰＬＬ回路を有し、前記フラクショナル−Ｎ型ＰＬＬ回路は、位相比較回路と、チャージポンプ回路と、ローパスフィルターと、電圧制御発振器と、フラクショナル分周器と、を有し、前記電圧制御発振器は、前記第１の回路領域に配置され、前記位相比較回路と前記チャージポンプ回路と前記フラクショナル分周器とは、前記第２の回路領域に配置されてもよい。
【００１５】
[適用例６]本適用例では、前記半導体装置は、前記増幅器にアナログ用電源電圧を供給する第１のレギュレーターと、前記発振回路にデジタル用電源電圧を供給する第２のレギュレーターと、を有してもよい。
【００１６】
[適用例７]本適用例では、前記アナログ用電源電圧は、第１の電源線により前記第１のレギュレーターから前記増幅器に供給され、前記デジタル用電源電圧は、前記第１の電源線から分離された第２の電源線により前記第２のレギュレーターから前記発振回路に供給されてもよい。
【００１７】
デジタル用電源電圧には発振回路の動作によって電圧変動が生じ、アナログ用電源電圧には増幅器の動作によって電圧変動が生じている。この電圧変動がデジタル用電源電圧とアナログ用電源電圧に相互にカップリングした場合、増幅器に発振回路からのデジタルノイズがカップリングし、発振回路に増幅器からのアナログノイズがカップリングする。この点、適用例６或は適用例７によれば、アナログ用の第１のレギュレーターとデジタル用の第２のレギュレーターが設けられることで、アナログ用電源電圧とデジタル用電源電圧が電気的に分離されている。これにより、電源ラインを介した発振回路と増幅器の間のクロストークを小さくすることができる。
【００１８】
[適用例８]本適用例では、前記半導体装置は、前記電圧制御発振器及び前記増幅器にアナログ用電源電圧を供給する第１のレギュレーターと、前記発振回路及び前記位相比較回路、前記チャージポンプ回路、前記フラクショナル分周器にデジタル用電源電圧を供給する第２のレギュレーターと、を有してもよい。
【００１９】
[適用例９]本適用例では、前記アナログ用電源電圧は、第１の電源線により前記第１のレギュレーターから前記電圧制御発振器及び前記増幅器に供給され、前記デジタル用電源電圧は、前記第１の電源線から分離された第２の電源線により前記第２のレギュレーターから前記発振回路及び前記位相比較回路、前記チャージポンプ回路、前記フラクショナル分周器に供給されてもよい。
【００２０】
リファレンスノイズの発生源である発振回路、位相比較回路、チャージポンプ回路、フラクショナル分周器の電源がデジタル用電源として分離されるため、電圧制御発振器及び増幅器に対する電源を介したリファレンスリークを小さくすることができる。
【００２１】
[適用例１０]本適用例では、前記半導体装置は、第１の辺と、前記第１の辺に対向する第２の辺と、前記第１の辺及び前記第２の辺に交差する方向に沿って延在している第３の辺と、を有し、前記半導体装置において、前記第１の辺に沿って、前記増幅器に接続されるアナログ用パッドが設けられ、前記第３の辺に沿って、前記振動片に接続される振動片用パッドが設けられてもよい。
【００２２】
このようにすれば、振動片用パッドが第３の辺に沿って配置されることで、第１の辺に沿って配置されるアナログ用パッドから遠い位置となり、発振回路と振動片用パッドを接続する配線と、アナログ回路とアナログ用パッドを接続する配線が離れ、半導体装置内でのクロストークを小さくすることができる。また、発振回路のパッドから接続される振動片の励振電極も増幅器より離れた位置に配置できることになりクロストークを小さくすることができる。
【００２３】
[適用例１１]本適用例では、前記振動片と前記振動片用パッドとは、ワイヤー群及び前記パッケージのパッケージ内配線により接続されてもよい。
【００２４】
振動片用パッドは第３の辺に配置されるので、ワイヤー群は第３の辺から外側に向かう。そのため、その先に接続されるパッケージ内配線は、第１の辺に配置されたアナログ用パッドやアナログ用の第１のワイヤー群から遠ざかる。このように、デジタルノイズの発生源とアナログ信号の通過部分が、外に向かって離れていくように配置されることで、デジアナ間でのクロストークが効果的に小さくすることができ、発振回路に接続される振動片の励振電極も増幅器より離れた位置に配置できるようになりクロストークを小さくすることができる。
【００２５】
[適用例１２]本適用例は、上記のいずれかに記載された無線通信装置を含む電子機器に関係する。
【００２６】
[適用例１３]本適用例は、上記のいずれかに記載された無線通信装置を含む移動体に関係する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】無線通信装置の第２の比較例と、その無線通信装置を含むシステムの構成例。
【図２】本実施形態の無線通信装置の第１構成例。
【図３】本実施形態の無線通信装置の第２構成例。
【図４】半導体装置の第１のレイアウト構成例。
【図５】半導体装置の第２のレイアウト構成例。
【図６】振動片と半導体装置がマウントされたパッケージの詳細な構成例。
【図７】振動片と半導体装置がマウントされたパッケージの詳細な構成例。
【図８】振動片と半導体装置がマウントされたパッケージの詳細な構成例。
【図９】本実施形態の無線通信装置を適用したシステムの構成例。
【図１０】半導体装置の詳細な構成例の機能ブロック図。
【図１１】半導体装置の詳細なレイアウト構成例。
【図１２】発振回路の詳細な構成例。
【図１３】電子機器を含むシステム構成例。
【図１４】移動体の構成例。
【図１５】パワーアンプの詳細な構成例。
【図１６】図１６（Ａ）、図１６（Ｂ）は、振動片の詳細な構成例。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお以下に説明する本実施形態は特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。
【００２９】
１．比較例
まず、本実施形態の第１の比較例を説明する。第１の比較例は、振動片と無線通信ＩＣをワンパッケージ化した例であるが、ＩＣチップに対する平面視において、振動片の励振電極が無線通信ＩＣの増幅器に重なるようにマウントされている。この場合、無線通信ＩＣの増幅器と振動片や発振回路の間でクロストークが大きくなる可能性があり、ワンパッケージ化を妨げる要因となる。
【００３０】
まず、増幅器が振動片や発振回路に与える影響としては、例えば以下の影響がある。即ち、図１５で後述するように、増幅器（パワーアンプ２２０）は駆動トランジスターＴＢ２のスイッチングによりアンテナを駆動している。電波を送出するために例えば１０数ｍＡの大電流を駆動するので、駆動トランジスターＴＢ２から大きなスイッチングノイズが発生している。このスイッチングノイズは、ＩＣの基板や電源ライン等を通じてＩＣ内やＩＣに接続された回路に伝搬する。或は、輻射ノイズとして空中に放出される可能性がある。
【００３１】
そのため、増幅器と振動片がパッケージ内において近くに配置されていると、スイッチングノイズが振動片に影響を与えやすくなる。例えば、図１６で後述するように励振電極が振動片を覆っているが、その励振電極が増幅器の真上（平面視で重なる位置）にあると、励振電極がスイッチングノイズの輻射を拾う可能性が高い。或は、発振回路は振動片の近くに配置されるので、ＩＣ内において増幅器と発振回路が近づく可能性が高く、基板や電源ラインを介してスイッチングノイズが発振回路に伝搬する可能性が高くなる。
【００３２】
このようにして振動片や発振回路にスイッチングノイズが加わると、発振周波数とは異なる周波数の電圧が振動片に加わることとなり、発振周波数の誤差やばらつきの原因となる。
【００３３】
また、振動片や発振回路が増幅器に与える影響としては、例えば以下の影響がある。即ち、無線通信では法令によって規格が定められており、通信帯域での信号レベルや、それ以外の帯域での信号レベルが規定されているが、この規格を満たす上でクロストークが問題となることがある。通信帯域外の不要ノイズ（スプリアス）には種々あるが、例えばＰＬＬ回路を用いる無線通信ではリファレンスリークによるノイズがある。無線通信では、発振器で作った基準クロックをＰＬＬで逓倍するため、搬送波の周波数は基準クロックの周波数とは異なっている。この基準クロックが送信信号にリークし、スプリアスを発生させる現象がリファレンスリークである。
【００３４】
リファレンスリークの発生源の１つとして、振動片と発振回路が考えられる。振動片が圧電効果により振動する際には、振動片の歪み（圧力）に応じた分極が起こり、発振回路との間で電荷の移動が発生する。即ち、振動片や発振回路は非常に大きなデジタルノイズの発生源となっている。
【００３５】
そのため、増幅器と振動片がパッケージ内において近くに配置されていると、リファレンスリークが発生しやすくなる。即ち、ＩＣ内において増幅器と発振回路が近づく可能性が高く、基板や電源ラインを介して振動片や発振回路から基準クロックのノイズが増幅器に伝搬し、リファレンスリークが発生しやすくなる。
【００３６】
次に、本実施形態の第２の比較例について説明する。第２の比較例は、ディスクリートの振動子を外付けにする場合の例である。図１に、無線通信装置の第２の比較例と、その無線通信装置を含むシステムの構成例を示す。図１のシステムは、マイクロコンピューターＭＣと、無線通信装置ＲＦＴと、整合回路ＩＭＴと、アンテナＡＮＮと、を含む。
【００３７】
無線通信装置ＲＦＴは、マイクロコンピューターＭＣからの制御に基づいて無線送信信号を生成し、整合回路ＩＭＴとアンテナＡＮＮを介して無線送信を行う装置である。具体的には、端子ＸＴＡＬとグランド端子ＧＮＤの間に外付けの水晶振動子が接続され、無線通信装置ＲＦＴに内蔵された発振回路により水晶振動子を発振させる。無線通信装置ＲＦＴは、その発信信号から生成したクロック信号を端子ＣＫＯＵＴからマイクロコンピューターＭＣへ供給する。
【００３８】
マイクロコンピューターＭＣは、そのクロック信号に基づいて動作し、無線通信装置ＲＦＴのイネーブル端子ＥＮ、データ入出力端子ＳＤＩＯ、データ入出力クロック端子ＳＣＫを介して制御信号や、無線送信データを入出力する。
【００３９】
無線通信装置ＲＦＴは、発振信号をＰＬＬ回路により逓倍して無線通信の搬送波信号を生成し、その搬送波信号を無線送信データに基づいて変調して送信信号を生成し、その送信信号を出力端子ＧＮＤＰＡ、ＰＡＯＵＴから出力する。整合回路ＩＭＴは、無線通信装置ＲＦＴとアンテナＡＮＮの間のインピーダンスマッチングを行う回路である。送信信号は、その整合回路ＩＭＴを介してアンテナＡＮＮから送信される。
【００４０】
なお、端子ＶＤＤは、電源（例えば２次電池等）から電源電圧が供給される端子であり、端子ＶＲは、その電源電圧からレギュレーターにより生成した電圧を出力する端子である。
【００４１】
上述した端子のうち、端子ＸＴＡＬ、ＥＮ、ＳＤＩＯ、ＳＣＫ、ＣＫＯＵＴはデジタル信号を入出力するデジタル用端子であり、端子ＧＮＤＰＡ、ＰＡＯＵＴ、ＧＮＤ、ＶＲ、ＶＤＤはアナログ信号を入出力するアナログ用端子である。無線通信装置ＲＦＴのパッケージは長方形であり、デジタル用端子は２つの長辺に分割して配置されている。また、アナログ用端子も２つの長辺に分割して配置されており、各長辺においてデジタル用端子と混在して配置されている。
【００４２】
このような端子配置によって、図１に示すようにマイクロコンピューターＭＣから無線通信装置ＲＦＴへの配線は実装基板上において複雑な引き回しが必要であり、なおかつデジタル信号の配線とアナログ信号の配線（例えば端子ＣＫＯＵＴ、ＧＮＤＰＡの接続配線）が近接する。また、デジタル用端子とアナログ用端子が同一の長辺に配置されることから、パッケージ内においてもボンディングワイヤーが隣り合うことになる。これらのことから、図１の比較例ではアナログ信号とデジタル信号のクロストーク（カップリング）が生じる可能性が高いという課題がある。
【００４３】
上述したリファレンスリークの観点では、図１の比較例では、基準クロック（又は、それを分周したクロック）が端子ＣＫＯＵＴから出力されており、その端子ＣＫＯＵＴがアナログの出力端子ＧＮＤＰＡに隣接している。そのため、基準クロックと送信信号がカップリングし、リファレンスリークが発生する可能性が高い。
【００４４】
また、振動子が外付けである点や、配線の引き回しが複雑となる点から、システムの小型化が妨げられるという課題がある。仮にパッケージや実装基板を小型化したとすると、パッケージ内でのボンディングワイヤー間の距離、端子のピッチ、実装基板上における配線間の距離が小さくなり、ますますクロストークが発生しやすい状況となる。
【００４５】
また、上述したように、振動子が外付けであるため発振周波数の精度を追い込むことは難しい。市販の水晶振動子では、一般的に±５０ｐｐｍ程度の周波数誤差を保証している。この周波数誤差は、仕様で指定された容量値（例えば１２ｐＦ）の発振用キャパシターを用いた場合に保証されるものである。ユーザーは、この仕様を参考にして水晶振動子と無線通信ＩＣを組み合わせて用いる。このような汎用品の組み合わせの場合、水晶振動子の完成体を用いているため、無線通信ＩＣと組み合わせたときに事後的に発振周波数をチューニングすることは難しい。
【００４６】
発振周波数の誤差は搬送波の周波数誤差となるため、受信側にも、その周波数誤差を許容するだけの受信帯域が求められる。即ち、水晶振動子の周波数誤差が大きい状態では受信帯域も広めにとらざるを得ない。受信帯域を広げると受信感度が下がることが知られており、同一距離で同一感度の無線通信を維持するためには、受信帯域が広いほど送信パワーを大きくする必要がある。送信パワーを上げると消費電力も増えるため、特に小型装置で重要となる電池やバッテリーの節約をする上で不利となる。
【００４７】
２．無線通信装置
図２に、上記のような課題を解決できる本実施形態の無線通信装置の第１の構成例を示す。
【００４８】
無線通信装置は、振動片３０と、振動片３０に接続される半導体装置２０と、を含む。半導体装置２０は、振動片３０の発振回路１００と、無線通信回路２００と、を含む。無線通信回路２００は、発振回路１００に基づいて生成された無線信号を増幅するパワーアンプ２２０（広義には増幅器）を有する。そして、振動片３０と半導体装置２０とは、１つのパッケージに収納される。パッケージ１０には、半導体装置２０に対する平面視において振動片３０の励振電極（図１６（Ａ）、図１６（Ｂ）の第１電極３２の励振電極）がパワーアンプ２２０に重ならないように配置されている。
【００４９】
振動片３０は、電圧を印加することで固有周波数の振動を発生させる固体振動片（圧電振動片）である。例えば、振動片３０は水晶振動片（例えばＡＴカット型振動片）である。或いはセラミック振動片等であってもよい。
【００５０】
半導体装置２０の基板の厚み方向での平面視において、振動片３０の励振電極がパワーアンプ２２０に重ならないように配置される場合としては、以下の場合がある。１つ目は、励振電極の一部又は全部が半導体装置２０に重なると共に、励振電極がパワーアンプ２２０に重ならない場合である。この場合、図２のように、半導体装置２０の基板の厚み方向での平面視において、振動片３０と半導体装置２０の一部が重なるように配置される。振動片３０のうち励振電極に覆われない部分はパワーアンプ２２０に重なってもよいが、重ねない方が望ましい。２つ目は、励振電極の全部が半導体装置２０に重ならない場合である。この場合、平面視において振動片３０が半導体装置２０に重ならないように配置される。或は、振動片３０のうち励振電極に覆われていない部分が半導体装置２０に重なるように配置されてもよい。
【００５１】
パッケージ１０は、振動片３０と半導体装置２０を封止し、パッケージ１０に設けられた端子を介して半導体装置２０と外部回路や配線（例えばプリント基板配線）とを接続するものである。例えば、セラミック製のシートで形成される枠やプラスチック製のモールドの枠と、その枠の表面やパッケージ内に形成された金属製のポスト、電極パッド、配線、端子等と、によって構成される。
【００５２】
半導体装置２０は、半導体基板（例えばシリコン基板等）に半導体プロセスによりアナログ回路及びデジタル回路が形成されたものである。半導体プロセスは、例えば不純物導入や、絶縁層形成、ポリシリコン層形成、アルミ層形成、パッシベーション層形成等の工程からなるプロセスである。
【００５３】
無線通信回路２００は、無線通信の制御と無線送信信号の送出（アンテナの駆動）を行う回路である。例えば無線通信回路２００は後述するフラクショナル−Ｎ型ＰＬＬ回路２１０を含むことができる。そして、無線通信回路２００は、外部のコントローラー（マイクロコンピューター等）から通信データを受け取る。フラクショナル−Ｎ型ＰＬＬ回路２１０は、発振回路１００からの発振信号を基準クロック信号として分数逓倍（整数逓倍を含む）を行って搬送波信号を生成し、その搬送波信号を通信データに基づいて変調し、無線送信信号を生成する。そして、パワーアンプ２２０は、無線送信信号を増幅してアンテナへ出力し、無線送信を行う。
【００５４】
以上のように、半導体装置２０に対する平面視において振動片３０の励振電極がパワーアンプ２２０に重ならないように配置されることで、振動片３０や発振回路１００とパワーアンプ２２０のクロストークを低減することが可能となる。これにより、ワンパッケージ化を妨げる要因であった振動片３０の発振周波数の誤差やリファレンスリークを低減でき、ワンパッケージ化を実現することが可能となる。
【００５５】
即ち、振動片３０の励振電極はパワーアンプ２２０の直上にないため、パワーアンプ２２０から輻射されるスイッチングノイズを励振電極が拾いにくくなる。これにより、パワーアンプ２２０から振動片３０への影響を小さくできる。
【００５６】
また、振動片３０の励振電極がパワーアンプ２２０に重ならないということは、平面視において振動片３０がパワーアンプ２２０から遠ざかる位置にずらされているということである。これにより、振動片３０とパワーアンプ２２０の相互のクロストークが抑制される。
【００５７】
第１の比較例で説明したように発振回路１００は振動片３０の近くに配置するのが一般的である。本実施形態では振動片３０がパワーアンプ２２０から遠ざかる位置にずらされているので、発振回路１００とパワーアンプ２２０も遠ざかることになる。これにより、発振回路１００とパワーアンプ２２０の相互のクロストークが抑制される。
【００５８】
また、発振回路１００に接続されるパッド（図４のＰＸＧ、ＰＸＤ）は発振回路１００の近くに配置され、パワーアンプ２２０に接続されるパッド（図４のＰＲＦＣ、ＰＰＡＱ、ＰＶＳＰＡ）はパワーアンプ２２０の近くに配置される可能性が高い。そのため、それらパッド間の距離や、そのパッドに接続されるボンディングワイヤーの距離も離れることになり、そのボンディングワイヤー間のクロストークも抑制される。
【００５９】
なお後述する実施形態では無線通信回路２００はフラクショナル−Ｎ型ＰＬＬ回路２１０を含む。この場合には、以下のように発振周波数のチューニング等が可能となる。
【００６０】
即ち、フラクショナル−Ｎ型ＰＬＬ回路２１０は分数逓倍を行うことができる。即ち、基準クロックの周波数が単一であっても、その基準クロックの整数逓倍の搬送波信号だけでなく、整数逓倍の間の任意の周波数で搬送波信号を生成することができる。これにより、特定の振動片３０と組み合わせた場合であっても、任意周波数の搬送波信号を実現でき、用途や使用国に応じた法令を満たすことが可能である。このように、フラクショナル−Ｎ型ＰＬＬ回路２１０を採用したことで、振動片３０と半導体装置２０（無線通信ＩＣ）をワンパッケージ化することが可能となり、無線通信装置を用いたシステムを小型化することができる。
【００６１】
また、振動片３０と半導体装置２０をワンパッケージ化したことで発振周波数の誤差を追い込む（小さくする）ことが可能となる。即ち、パッケージ１０に振動片３０と半導体装置２０をマウントした後、パッケージ１０の蓋を閉じる前に、例えば振動片３０の発振信号（或は、その発振信号を分周したクロック信号）をプローブする。その周波数が所望の誤差範囲内となるように、例えば振動片３０にイオンビームを照射して発振周波数を調整することができる。図１の比較例のようにディスクリートの水晶振動片を外付けした場合には、無線通信ＩＣと組み合わせた後にイオンビームを用いてチューニングすることは不可能である。特定の振動片３０と半導体装置２０の組み合わせにおいて製造時に発振周波数をチューニングすることは、本実施形態のようにワンパッケージ化することで初めて可能となる。
【００６２】
上述したように、発振周波数の誤差は搬送波周波数の誤差となる。無線通信では受信帯域が狭いほど受信感度が高くなることが知られており、送信側の周波数誤差が小さくなることで受信帯域を狭くし、受信感度を高くできる。これは、より小さい送信パワーで通信できることを意味している。例えばキーレスエントリーモジュール等では、送信パワーの節約により、限られた電力（バッテリー）を節約することが可能となる。
【００６３】
また、図６〜図８で後述するように、デジタル信号の配線は不要輻射の原因となり、配線が長くなるほど不要輻射が発生しやすい。本実施形態では、振動片３０のワンパッケージ化によって実装基板に発振信号の配線を設ける必要がなくなるため、その配線からの不要輻射を無くすことが可能である。
【００６４】
図３に、比較例で説明した課題を解決できる本実施形態の無線通信装置の第２の構成例を示す。
【００６５】
無線通信装置（振動片内蔵回路装置）は、振動片３０と、振動片３０に接続される半導体装置２０と、振動片３０と半導体装置２０を収納するパッケージ１０と、を含む。
【００６６】
そして、半導体装置２０においては、半導体装置２０に対する平面視における第１の方向Ｄ１側の第１の辺ＨＳ１に沿ってアナログ用パッドＰＡＮＡが設けられる。また、第１の方向Ｄ１の反対方向の第２の方向Ｄ２側の辺であって第１の辺ＨＳ１に対向する第２の辺ＨＳ２に沿ってデジタル用パッドＰＤＧが設けられる。
【００６７】
パッケージ１０においては、第１方向Ｄ１側の第１のパッケージの辺ＨＫ１に、アナログ用パッドＰＡＮＡに接続されるアナログ用端子ＴＡＮＡが設けられる。また、第２の方向Ｄ２側の第２のパッケージの辺ＨＫ２に、デジタル用パッドＰＤＧに接続されるデジタル用端子ＴＤＧが設けられる。
【００６８】
振動片３０は、パッケージ１０内において、半導体装置２０の第３の方向Ｄ３側或いは第４の方向Ｄ４側に配置される。第３の方向Ｄ３、第４の方向Ｄ４は、第１の方向Ｄ１及び第２の方向Ｄ２に交差（例えば直交）する方向である。
【００６９】
デジタル用パッドＰＤＧ、デジタル用端子ＴＤＧは、デジタル信号を入力又は出力するためのパッド、端子である。デジタル信号とは、高電位側の第１電圧レベル（例えば電源電圧レベル）と低電位側の第２電圧レベル（例えばグランド電圧レベル）の２値で表される信号である。デジタル回路は、そのデジタル信号を処理する回路である。
【００７０】
アナログ用パッドＰＡＮＡ、アナログ用端子ＴＡＮＡは、アナログ信号を入力又は出力するためのパッド、端子である。アナログ信号とは、第１電圧レベルと第２電圧レベルの間で任意の電圧レベルをとり得る電圧信号、或いは任意の電流値を取りうる電流信号である。また、アナログ信号は電源の電圧やグランド電圧を含む。アナログ回路は、そのアナログ信号を処理する回路である。
【００７１】
なお、「アナログ」「デジタル」の定義は上記に限定されるものではない。例えば、図１０で後述する半導体装置２０では、アナログ回路用の電源とデジタル回路用の電源が用意されている。この場合、いずれの電源に属するか、即ちいずれの電源ラインから電源電圧が供給されているか、に応じてデジタル回路、アナログ回路を区別してもよい。或いは、図１０の半導体装置２０では、フラクショナル−Ｎ型ＰＬＬ回路２１０の一部はデジタル回路用の電源に属している。その一部の回路は、基準クロックの周波数でデジタル的な動作を行う回路であり、電源ラインを分離することでリファレンスリークを抑制する効果がある。このように、デジタル的なノイズ（図１０の場合はリファレンスリーク）の発生源となる回路をデジタル回路と定義し、そのノイズがカップリングすると信号劣化につながる回路要素をアナログ回路と定義してもよい。
【００７２】
上述のように、アナログ用パッドＰＡＮＡは半導体装置２０の第１の辺ＨＳ１に沿って設けられるが、ここでの第１の辺ＨＳ１は、例えば半導体装置２０の中央部から見て第１の方向Ｄ１にある辺である。また、デジタル用パッドＰＤＧが設けられる第２の辺ＨＳ２は、例えば半導体装置２０の中央部から見て第２の方向Ｄ２にある辺である。例えば半導体装置２０の形状が長方形である場合、その長方形の２つの平行な長辺が第１の辺ＨＳ１と第２の辺ＨＳ２である。第１の方向Ｄ１と第２の方向Ｄ２は、半導体装置２０の基板平面に平行な面内での方向であり、互いに平行で反対を向く（向きが１８０度異なる）方向である。
【００７３】
パッケージ１０の辺についても同様に、パッケージ１０の例えば中央部（或いは半導体装置２０が設けられた位置）から見て第１の方向Ｄ１にある辺が第１のパッケージの辺ＨＫ１である。即ち、第１のパッケージの辺ＨＫ１は半導体装置２０の第１の辺ＨＳ１に対向している。また、パッケージ１０の中央部から見て第２の方向Ｄ２にある辺が第２のパッケージの辺であり、第２のパッケージの辺ＨＫ２は半導体装置２０の第２の辺ＨＳ２に対向している。例えばパッケージ１０の形状は長方形であり、その長方形の２つの長辺が第１のパッケージの辺ＨＫ１と第２のパッケージの辺ＨＫ２である。
【００７４】
上記のパッドや端子は辺に沿って設けられるが、ここでの「辺に沿って」とは、パッドや端子が辺に接触する場合に限らず、パッドや端子が辺から離れて（例えば内側に配置されて）もよい。また、パッドや端子が辺に沿って一直線に並ぶ必要はなく、各パッドや各端子の辺からの距離が異なっていてもよい。例えば、互い違いに（ジグザグ、蛇行）並んでもよい。
【００７５】
以上の実施形態によれば、振動片３０をパッケージ１０に内蔵することで小型の無線通信装置を実現できるとともに、デジタル信号とアナログ信号のクロストークを抑制できる。
【００７６】
具体的には、アナログ用パッドＰＡＮＡとデジタル用パッドＰＤＧが半導体装置２０の対向する２つの辺（ＨＳ１、ＨＳ２）に分離されることで、半導体装置２０内でのクロストークを抑制できる。即ち、アナログ回路とアナログ用パッドＰＡＮＡを接続するアナログ用配線と、デジタル回路とデジタル用パッドＰＤＧを接続するデジタル用配線が反対方向に伸びることになるため、アナログ用配線とデジタル用配線の併走や交差を避けてレイアウト設計を行うことが容易となり、配線間や回路間でのクロストークを抑制できる。
【００７７】
また、アナログ用端子ＴＡＮＡとデジタル用端子ＴＤＧがパッケージ１０の対向する２つの辺（ＨＫ１、ＨＫ２）に分離されることで、パッケージ１０内及びパッケージ１０外でのクロストークを抑制できる。即ち、アナログ用パッドＰＡＮＡとアナログ用端子ＴＡＮＡを接続するアナログ用ワイヤーと、デジタル用パッドＰＤＧとデジタル用端子ＴＤＧを接続するデジタル用ワイヤーとを反対方向に配置できるので、アナログ用ワイヤーとデジタル用ワイヤーが併走することがなく、ワイヤー間でのクロストークを抑制できる。また、無線通信装置を含むシステムにおいて、実装基板上でデジタル部とアナログ部を第１のパッケージの辺ＨＫ１側と第２のパッケージの辺ＨＫ２側に分離して配置できるので、実装基板上でのクロストークを抑制できる。
【００７８】
例えば、図８で後述する通信システムでは、デジタル部であるマイクロコンピューター４１０とアナログ部である整合回路４３０及びアンテナ４４０を無線通信装置４２０の両側に配置できる。これによって、実装基板上で非常に簡素な配線を実現できるとともに、アナログ信号の配線とデジタル信号の配線が接近せず、実装基板上でのクロストークが抑制される。比較例で説明したように、無線通信では特に法令上の規格を守ることが重要であり、本実施形態のように、あらゆる段階でクロストークを抑制できることは非常に有利である。また、無線通信では原理的にリファレンスリークが発生するが、本実施形態では基準クロックの端子ＣＫＯＵＴ（デジタル）と送信信号の端子ＶＳＳＰＡ、ＰＡＯＵＴ（アナログ）が接近することはないので、リファレンスリークを効果的に抑制できる。
【００７９】
３．半導体装置のレイアウト構成
図４に、半導体装置の第１のレイアウト構成例を示す。図４は、回路が形成される面側から半導体装置２０を平面視した場合のレイアウトである。
【００８０】
半導体装置２０においては、第１の方向Ｄ１側の第１の回路領域ＣＡ１に、アナログ用パッドＰＡＮＡに接続されるアナログ回路が設けられる。また、第２の方向Ｄ２側の第２の回路領域ＣＡ２に、デジタル用パッドＰＤＧに接続されるデジタル回路が設けられる。
【００８１】
図３の半導体装置２０は、アナログ用パッドＰＡＮＡとして、無線信号を出力するパッドＰＲＦＣ、ＰＰＡＱと、無線信号用のグランド電圧を供給するパッドＰＶＳＰＡと、システムの電源電圧が入力されるパッドＰＶＤＤと、システムのグランド電圧が入力されるパッドＰＶＤＤと、を含む。デジタル用パッドＰＤＧとして、テスト信号を入出力するパッドＰＴＳＴと、イネーブル信号が入力されるパッドＰＥＮと、制御信号用のクロックが入力されるパッドＰＳＣＫと、制御信号（制御コマンド、レジスタ設定内容等）や無線送信データが入出力されるパッドＰＳＤＩＯと、クロック信号を出力するＰＣＫＱと、発振回路と振動片３０を接続するためのパッドＰＸＧ、ＰＸＤと、を含む。
【００８２】
第１の回路領域ＣＡ１は、第１の方向Ｄ１側、即ち第１の辺ＨＳ１側に設けられる領域である。即ち、第１の回路領域ＣＡ１は少なくとも第１の辺ＨＳ１に接する（又は近接する）領域であり、第２の辺ＨＳ２に接しない（又は近接しない）領域である。この第１の回路領域ＣＡ１には、アナログ用パッドＰＲＦＣ、ＰＰＡＱ、ＰＶＳＰＡ、ＰＶＤＤ、ＰＶＳＳが配置され、これらのパッドとアナログ回路との間の配線は、例えば第１の回路領域ＣＡ１内で行われる。
【００８３】
第２の回路領域ＣＡ２は、第２の方向Ｄ２側、即ち第２の辺ＨＳ２側に設けられる領域である。即ち、第２の回路領域ＣＡ２は少なくとも第２の辺ＨＳ２に接する（又は近接する）領域であり、第１の辺ＨＳ１に接しない（又は近接しない）領域である。この第２の回路領域ＣＡ２には、デジタル用パッドＰＴＳＴ、ＰＥＮ、ＰＳＣＫ、ＰＳＤＩＯ、ＰＣＫＱ、ＰＸＧ、ＰＸＤが配置され、これらのパッドとデジタル回路との間の配線は、例えば第２の回路領域ＣＡ２内で行われる。
【００８４】
以上の実施形態によれば、第１の回路領域ＣＡ１内でアナログ回路からアナログ用パッドＰＡＮＡまでの配線や、アナログ回路間の配線を接続できる。また、第２の回路領域ＣＡ２内でデジタル回路からデジタル用パッドＰＤＧまでの配線や、デジタル回路間での配線を接続できる。これにより、アナログ回路とデジタル回路、アナログ信号配線とデジタル信号配線を、半導体装置２０内において明確に分離できる。即ち、デジタル回路やデジタル信号配線の近くにアナログ信号配線を引き回す必要がないため、デジアナ間のカップリングを避けることができる。また、配置領域が明確なことから意図せずアナログ信号配線とデジタル信号配線が併走する可能性が低く、その併走をチェックする設計負担が軽減される。
【００８５】
また、アナログ回路を第１の方向Ｄ１側に配置し、デジタル回路を第２の方向Ｄ２側に配置したことで、自然にアナログ用パッドＰＡＮＡが第１の辺ＨＳ１に配置され、デジタル用パッドＰＤＧが第２の辺ＨＳ２に配置される。これにより、更にパッケージ１０においてもアナログ用端子ＴＡＮＡとデジタル用端子ＴＤＧが別個の辺に配置されることになり、上述したように半導体装置２０、ボンディングワイヤー、パッケージ１０外の全ての段階においてクロストークを抑制できる。
【００８６】
次に、振動片３０に接続される振動片用パッドＰＸＧ、ＰＸＤの配置について説明する。図４に示すように、振動片用パッドＰＸＧ、ＰＸＤは、第１の辺ＨＳ１及び第２の辺ＨＳ２に交差する方向（例えば第１の方向Ｄ１）に沿って延在している（伸びている）第３の辺ＨＳ３に沿って設けられる。
【００８７】
第３の辺ＨＳ３は、例えば半導体装置２０の中央部から見て第３の方向Ｄ３にある辺である。第３の方向Ｄ３は、半導体装置２０の基板平面に平行な面内での方向であり、第１の方向Ｄ１及び第２の方向Ｄ２に交差する（例えば直交する）方向である。半導体装置２０が平面視において長方形又は正方形である場合、第３の辺ＨＳ３は、第１の辺ＨＳ１及び第２の辺ＨＳ２に直交する辺である。
【００８８】
比較例で説明したように、無線通信装置にはリファレンスリークによる不要輻射の問題がある。また、振動片３０や発振回路１００の発振周波数に誤差が生じるという問題がある。本実施形態では振動片３０をパッケージ１０に内蔵し、半導体装置２０に発振回路を内蔵するため、上記の問題が発生しやすい条件となっている。
【００８９】
この点、本実施形態によれば、第３の辺ＨＳ３に沿って振動片用パッドＰＸＧ、ＰＸＤが設けられ、第１の辺ＨＳ１に沿ってアナログ用パッドＰＡＮＡが設けられる。これにより、アナログ用パッドＰＡＮＡに接続されるボンディングワイヤーは第１の方向Ｄ１に伸び、振動片用パッドＰＸＧ、ＰＸＤに接続されるボンディングワイヤーは第３の方向Ｄ３に伸びることになる。第１の方向Ｄ１と第３の方向Ｄ３は交差する方向であるため、ボンディングワイヤーの接近や交錯が起きず、発振信号とアナログ信号の間でクロストークが生じにくい。このようにして、振動片３０や発振回路とパワーアンプ２２０との間で発生する相互の悪影響（リファレンスリークや発振周波数の誤差）を抑制できる。
【００９０】
また、第１の辺ＨＳ１に交差する第３の辺ＨＳ３に振動片用パッドＰＸＧ、ＰＸＤを設けたことで、振動片用パッドＰＸＧ、ＰＸＤからの距離が第１の辺ＨＳ１に沿って離れていくことになる。即ち、よりデジタルノイズの影響を避ける必要がある信号を振動片用パッドＰＸＧ、ＰＸＤから離すことが可能となる。例えば、無線通信装置ではＰＬＬ回路を用いるが、ＰＬＬ回路のローパスフィルター（ループフィルター）によってリファレンスリークをある程度低下させることが可能である。しかし、ローパスフィルターの後段である出力部（パワーアンプ等）にリファレンスリークが乗った場合には、その後に除去することはできない。本実施形態では、送信信号を出力するパッドＰＲＦＣ、ＰＰＡＱ、ＰＶＳＰＡが第３の辺ＨＳ３から離れた位置に配置しており、この点からも振動片３０からのリファレンスリークを効果的に抑制できる。
【００９１】
図５に、半導体装置の第２のレイアウト構成例を示す。図５は、回路が形成される面側から半導体装置２０を平面視した場合のレイアウトである。
【００９２】
図５に示すように、第１の回路領域ＣＡ１において、半導体装置２０の第３の辺ＨＳ３よりも第４の辺ＨＳ４に近い領域ＰＡに、アナログ信号用のバッファー回路が配置される。また、第２の回路領域ＣＡ２において、第４の辺ＨＳ４よりも第３の辺ＨＳ３に近い領域ＯＳＣに、振動片３０の発振回路が配置される。
【００９３】
第４の辺ＨＳ４は、第１の辺ＨＳ１及び第２の辺ＨＳ２に交差する方向に沿って延在している辺であって第３の辺ＨＳ３に対向する辺であり、例えば半導体装置２０の中央部から見て第４の方向Ｄ４にある辺である。第４の方向Ｄ４は、半導体装置２０の基板平面に平行な面内での方向であり、第１の方向Ｄ１及び第２の方向Ｄ２に交差する（例えば直交する）方向であり、第３の方向Ｄ３に平行で第３の方向Ｄ３の反対を向く（向きが１８０度異なる）方向である。半導体装置２０が平面視において長方形又は正方形である場合、第４の辺ＨＳ４は、第１の辺ＨＳ１及び第２の辺ＨＳ２に直交し、第３の辺ＨＳ３に平行な辺である。
【００９４】
アナログ信号用のバッファー回路は、半導体装置２０のアナログ回路で生成したアナログ信号を増幅（バッファリング）してアナログ用パッドＰＡＮＡから出力する回路である。図１０で後述する無線通信装置ではパワーアンプ２２０に相当する。パワーアンプ２２０は、フラクショナル−Ｎ型ＰＬＬ回路２１０で生成した送信信号をパッドＰＲＦＣ、ＰＰＡＱ、ＰＶＳＰＡを介してアンテナへ出力する回路である。
【００９５】
このバッファー回路が配置される領域ＰＡから第４の辺ＨＳ４までの距離は、領域ＰＡから第３の辺ＨＳ３までの距離よりも短い。また発振回路が配置される領域ＯＳＣから第３の辺ＨＳ３までの距離は、領域ＯＳＣから第４の辺ＨＳ４までの距離よりも短い。距離は種々の定義が可能であるが、例えば領域の中心から各辺に下ろした垂線の長さを距離とすることができる。或いは、領域のうち各辺に最も近い点から各辺に下ろした垂線の長さを距離としてもよい。
【００９６】
なお、領域ＰＡ、領域ＯＳＣと第１の辺ＨＳ１、第２の辺ＨＳ２との位置関係は特に制限されないが、領域ＰＡが第１の回路領域ＣＡ１に設けられ、領域ＯＳＣが第２の回路領域ＣＡ２に設けられる点を考慮すれば、領域ＰＡが第２の辺ＨＳ２よりも第１の辺ＨＳ１に近い領域であり、領域ＯＳＣが第１の辺ＨＳ１よりも第２の辺ＨＳ２に近い領域であることが望ましい。
【００９７】
具体的には、半導体装置２０に対する平面視において、半導体装置２０の中心ＰＴを通ると共に互いに交差する第１の線Ｌ１及び第２の線Ｌ２によって半導体装置２０が区画される。その区画された領域は、第１の辺ＨＳ１と第３の辺ＨＳ３が交差するコーナー部ＣＮ１を含む第１の領域Ｒ１と、第１の辺ＨＳ１と第４の辺ＨＳ４が交差するコーナー部ＣＮ２を含む第２の領域Ｒ２と、第２の辺ＨＳ２と第３の辺ＨＳ３が交差するコーナー部ＣＮ３を含む第３の領域Ｒ３と、第２の辺ＨＳ２と第４の辺ＨＳ４が交差するコーナー部ＣＮ４を含む第４の領域Ｒ４である。この場合に、発振回路（領域ＯＳＣ）は第３の領域Ｒ３に配置され、パワーアンプ（領域ＰＡ、アナログ信号用のバッファー回路）は第２の領域Ｒ２に配置される。
【００９８】
半導体装置２０の中心ＰＴは種々の定義が可能であるが、例えば第１の辺ＨＳ１の中点と第２の辺ＨＳ２の中点を結ぶ線と、第３の辺ＨＳ３の中点と第４の辺ＨＳ４の中点を結ぶ線との交点である。或いは、第１〜第４の辺ＨＳ１〜ＨＳ４で構成される四角形の対角線の交点であってもよい。
【００９９】
第１の線Ｌ１は、例えば第１の辺ＨＳ１と第２の辺ＨＳ２に平行な線であり、第２の線Ｌ２は、例えば第３の辺ＨＳ３と第４の辺ＨＳ４に平行な線である。半導体装置２０が長方形である場合、例えば第１の線Ｌ１と第２の線Ｌ２は直交する線である。この場合、第１〜第４の領域Ｒ１〜Ｒ４は、サイズが等しい４つの領域となる。なお、コーナー部（ＣＮ１〜ＣＮ４）は、２辺の交点であり、四角形の隅（角）である。
【０１００】
図４で説明したように、アナログの最終段である出力バッファーにリファレンスリーク等のデジタルノイズが加わると、その後段でデジタルノイズを除去することは非常に困難である。
【０１０１】
この点、図５のレイアウトでは、発振回路の領域ＯＳＣが第３の辺ＨＳ３の近くに配置され、パワーアンプの領域ＰＡが第４の辺ＨＳ４の近くに配置されることで、デジタルノイズの発生源である発振回路とアナログ出力を行うパワーアンプが離れた位置に配置される。例えば、第１の辺ＨＳ１と第２の辺ＨＳ２が長辺である場合には、その長辺の間隔に比べて短辺である第３の辺ＨＳ３と第４の辺ＨＳ４の間隔の方が広い。即ち、できるだけパワーアンプから離れた位置にノイズ発生源を配置することが可能となる。
【０１０２】
更に、半導体装置２０を（便宜的に）区画した第１〜第４の領域Ｒ１〜Ｒ４のうち第２の領域Ｒ２、第３の領域Ｒ３にパワーアンプと発振回路を配置することで、対角方向にノイズ発生源とパワーアンプを遠ざけることができる。これは、半導体装置２０において最も距離が遠くなる配置であり、発振回路とパワーアンプの間で相互に及ぼす悪影響（リファレンスリークや発振周波数の誤差）を抑制する効果が高くなると期待できる。
【０１０３】
また、発振回路とパワーアンプを離すことで、それに伴って、発振回路に接続されるパッドＰＸＧ、ＰＸＤと、パワーアンプに接続されるパッドＰＲＦＣ、ＰＰＡＱ、ＰＶＳＰＡとが離れた位置に配置される。これにより、それらのパッドに接続されるボンディングワイヤーが反対向きに伸びることとなり、ボンディングワイヤー間においても発振回路とパワーアンプの間でのクロストークが生じる可能性を非常に低くできる。
【０１０４】
なお、図５では第２の線Ｌ２を境界としてアナログ回路の領域（第１の回路領域ＣＡ１）とデジタル回路の領域（第２の回路領域ＣＡ２）が配置されているが、これに限定されない。例えば、図１１で後述するように、アナログ回路の領域とデジタル回路の領域は１本の直線でない区画線によって分離されてもよく、その区画線は半導体装置２０の中心を通る必要もない。
【０１０５】
４．パッケージの詳細構成
図６〜図８に、振動片３０と半導体装置２０がマウントされたパッケージ１０の詳細な構成例を示す。図６は、パッケージ１０を上（方向ＤＺ側）から見た平面視図であり、パッケージ１０の上蓋が開いた状態の平面視図である。図７は、パッケージ１０を第２の方向Ｄ２側から見た断面図である。図８は、パッケージ１０を下（方向ＤＺの反対方向側）から見た平面視図である。
【０１０６】
ここで、方向ＤＺは、第１〜第４の方向Ｄ１〜Ｄ４に直交する方向であり、パッケージ１０を回路基板に実装したときに、その実装した面の法線方向に相当する。
【０１０７】
図６に示すように、パッケージ１０内には、アナログ用パッドＰＡＮＡとアナログ用端子ＴＡＮＡとを接続するための第１のワイヤー群ＷＧ１と、デジタル用パッドＰＤＧとデジタル用端子ＴＤＧとを接続するための第２のワイヤー群ＷＧ２と、振動片３０と振動片用パッドＰＸＧ、ＰＸＤとを接続するための第３のワイヤー群ＷＧ３と、が設けられる。
【０１０８】
具体的には、第１のワイヤー群ＷＧ１は、半導体装置２０のアナログ用パッドＰＶＳＳ、ＰＶＤＤ、ＰＲＦＣ、ＰＰＡＱ、ＰＶＳＰＡと、パッケージ１０に設けられたアナログ用電極パッドＳＶＳＳ、ＳＶＤＤ、ＳＲＦＣ、ＳＰＡＱ、ＳＶＳＰＡとを接続する。また、第２のワイヤー群ＷＧ２は、半導体装置２０のデジタル用パッドＰＴＳＴ、ＰＥＮ、ＰＳＣＫ、ＰＳＤＩＯ、ＰＣＫＱと、パッケージ１０に設けられたデジタル用電極パッドＳＴＳＴ、ＳＥＮ、ＳＳＣＫ、ＳＳＤＩＯ、ＳＣＫＱとを接続する。
【０１０９】
これらアナログ用電極パッドＳＶＳＳ、ＳＶＤＤ、ＳＲＦＣ、ＳＰＡＱ、ＳＶＳＰＡ、デジタル用電極パッドＳＴＳＴ、ＳＥＮ、ＳＳＣＫ、ＳＳＤＩＯ、ＳＣＫＱは、パッケージ１０のパッケージ内配線によって、アナログ用端子ＴＶＳＳ、ＴＶＤＤ、ＴＲＦＣ、ＴＰＡＱ、ＴＶＳＰＡ、デジタル用端子ＴＴＳＴ、ＴＥＮ、ＴＳＣＫ、ＴＳＤＩＯ、ＴＣＫＱに接続される。
【０１１０】
また、振動片３０と振動片用パッドＰＸＧ、ＰＸＤとは、第３のワイヤー群ＷＧ３及びパッケージ１０のパッケージ内配線により接続される。
【０１１１】
即ち、図７に示すように、第３のワイヤー群ＷＧ３は、半導体装置２０の振動片用パッドＰＸＧ、ＰＸＤと、パッケージ１０に設けられた第１の振動片用電極パッドＳＸＧ、ＳＸＤと、を接続する。第１の振動片用電極パッドＳＸＧ、ＳＸＤは、パッケージ内配線によって、パッケージ１０に設けられた第２の振動片用電極パッドＳＸＧ２、ＳＸＤ２に接続される。そして、導電性の接着剤により第２の振動片用電極パッドＳＸＧ２、ＳＸＤ２と振動片３０の端子が接続される。
【０１１２】
以上の実施形態によれば、アナログ用の第１のワイヤー群ＷＧ１は、半導体装置２０の第１の辺ＨＳ１から外側に向かってパッケージ１０の電極パッドに接続され、デジタル用の第２のワイヤー群ＷＧ２は、半導体装置２０の第２の辺ＨＳ２から外側に向かってパッケージ１０の電極パッドに接続される。これにより、アナログ用のボンディングワイヤーとデジタル用のボンディングワイヤーが反対方向を向いて離れていくとともに、その先の電極パッド、及びその電極パッドと端子を接続するパッケージ配線についてもデジタルとアナログで更に遠く離れた位置に設けられることになる。
【０１１３】
また、振動片用の第３のワイヤー群ＷＧ３は、半導体装置２０の第３の辺ＨＳ３から外側に向かってパッケージ１０の電極パッドに接続される。これにより、振動片用のボンディングワイヤーはアナログ用のボンディングワイヤーから離れていく（ワイヤーは交差しないが、方向としては交差する方向）とともに、その先の電極パッド、及びその電極パッドと端子を接続するパッケージ配線についてもアナログ用の電極パッドやパッケージ配線から離れていく。
【０１１４】
このように、半導体装置２０を起点として外側に向かってアナログ、デジタル、振動片の信号が離れていく構成となり、パッケージ１０の内外においてアナログ信号とデジタル信号のカップリングが非常に起こりにくい構成となっている。
【０１１５】
また、振動片３０と振動片用パッドＰＸＧ、ＰＸＤを接続するためのパッケージ内配線が設けられることで、パッケージ１０内において半導体装置２０と振動片３０を効率良く配置し、パッケージ１０の小型化（実装面積の縮小）を実現できる。具体的には、以下に述べるようにパッケージ１０内において立体的な配置が可能となる。
【０１１６】
即ち、図６及び図７に示すように、パッケージ１０には、その平面視において振動片３０が半導体装置２０に重なるように配置されている。
【０１１７】
具体的には、振動片３０と半導体装置２０はパッケージ１０の底面からの高さ（方向ＤＺにおける位置）が異なっており、振動片３０は半導体装置２０に接触しないように配置されている。図７において振動片３０は方向ＤＺに振動することが可能である。平面視において振動片３０と半導体装置２０がどの程度重なるかは任意であるが、例えば図６のように半導体装置２０の一部に振動片３０が重なってもよいし、半導体装置２０の全部に振動片３０が重なってもよい。また、基本的には振動片３０のうち半導体装置２０に重なるのは、その一部であるが、これに限定されるものではない。
【０１１８】
振動片３０と半導体装置２０が配置される高さの違いはセラミック製のシートの成形によって実現されている。例えば、半導体装置２０を設置する第１層のシートＳＳＴ１を設け、半導体装置２０を囲む枠状の第２層のシートＳＳＴ２、第３層のシートＳＳＴ３を第１層の上に設け、その第３層のシートＳＳＴ３上に振動片３０が設置される。振動片用の第１の電極パッドＳＸＤ、ＳＸＧは例えば第２層のシートＳＳＴ２の上に設けられ、そこから第３層のシートＳＳＴ３の上の第２の電極パッドＳＸＤ２、ＳＸＧ２までパッケージ内配線が設けられる。
【０１１９】
以上のようにして、平面視において振動片３０と半導体装置２０を重ねて配置することが可能となり、振動片３０をワンパッケージ化するとともにパッケージ１０の実装面積を小さくすることができる。また、振動片３０を内蔵しつつも振動片３０と半導体装置２０の間の配線はシンプル（引き回しが少ない）であり、パッケージ１０内でのクロストークの抑制に寄与している。また、振動片３０をワンパッケージ化したことによって、発振信号を通す配線を実装基板上に設ける必要がなくなる。配線が長いほど、その配線からの輻射は大きくなる傾向であるため、パッケージ１０内での短い配線で発振信号を伝達できることは、発振信号の配線から輻射されるノイズを削減することに貢献する。
【０１２０】
なお、パッケージ１０において、第３のパッケージの辺ＨＫ３に振動片３０の検査端子（不図示）が設けられてもよい。
【０１２１】
例えば、振動片用の電極パッド（例えばＳＸＤ２等）にパッケージ内配線によって接続された検査端子が、パッケージ１０側面の第３のパッケージの辺に設けられてもよい。この場合、ネットワークアナライザー等のテスト装置を用いて、発振回路の発振信号を検査端子から発振信号をテスト（例えば振幅や周波数等のチェック）することが可能となる。或いは、発振信号を直接とりだすのではなく、半導体装置２０内の何らかの回路（例えばバッファーや分周器等）を通過した信号を検査端子に接続してもよい。
【０１２２】
５．システム構成例
図９に、以上に説明した本実施形態の無線通信装置を適用したシステムの構成例を示す。図９のシステムは、マイクロコンピューター４１０、無線通信装置４２０、整合回路４３０、アンテナ４４０、電池ＢＡＴ（電源、バッテリー）を含む。このシステムは、例えば無線送信器（ＲＦトランスミッター）である。
【０１２３】
マイクロコンピューター４１０、整合回路４３０、アンテナ４４０の構成や動作は、図１の比較例のマイクロコンピューターＭＣ、整合回路ＩＭＴ、アンテナＡＮＮと同様であるため、適宜、その説明を省略する。
【０１２４】
無線通信装置４２０のデジタル用端子ＴＴＳＴ、ＴＥＮ、ＴＳＣＫ、ＴＳＤＩＯ、ＴＣＫＱは、外部の制御コントローラーに接続される端子である。
【０１２５】
図９の例では、外部の制御コントローラーはマイクロコンピューター４１０である。即ち、デジタル信号（Ｈレベル、Ｌレベルの２値信号）の処理や入出力を行うデジタル処理回路であり、無線通信装置４２０に対して通信データを供給し、無線通信の制御を行うコントローラー（ホストコントローラー）である。
【０１２６】
図９に示すように、マイクロコンピューター４１０は、無線通信装置４２０のデジタル用端子が設けられる辺（第２のパッケージの辺ＨＫ２）に対向して実装される。一方、整合回路４３０やアンテナ４４０（例えばプリント基板の配線パターンで形成したパターンアンテナ）は、無線通信装置４２０のアナログ用端子が設けられる辺（第１のパッケージの辺ＨＫ１）に対向して実装される。
【０１２７】
このような実装配置は、デジタル用端子とアナログ用端子を２辺に分離したことで可能となっている。即ち、無線通信装置４２０内の半導体装置２０から、パッケージ外の実装基板上に至るまで、デジタル部とアナログ部を明確に分離（図９では左右に分離）することができる。実装基板上における配線も、マイクロコンピューター４１０から対向する辺のデジタル用端子へ接続し、整合回路４３０から対向する辺のアナログ用端子へ接続するだけであり、実装基板上での配線引き回しが非常にシンプルである。以上から、通常では小型化によりクロストークが生じやすい条件となるにも関わらず、本実施形態ではデジアナ間のクロストークが生じる余地が非常に少ない無線通信システムを構築できる。
【０１２８】
また、図１の比較例ではクロック端子ＣＫＯＵＴの配線と無線送信端子ＧＮＤＰＡの配線が隣り合い、リファレンスリークの原因となっていた。この点、本実施形態ではデジアナが完全に分離されるので、クロック端子ＴＣＫＱの配線と無線送信端子ＴＲＦＣ、ＴＰＡＱ、ＴＶＳＰＡの配線が接近することはない。これにより、リファレンスリークが抑制され、無線通信の法令を満たす設計が容易になると期待できる。
【０１２９】
また、本実施形態の無線通信装置４２０では、無線出力用の端子ＴＰＡＱと無線出力用のＧＮＤ端子ＴＶＳＰＡとが隣接して配置される。
【０１３０】
無線送信を行う際には、例えば図９に示す電流ＩＲＦのように、無線出力用の端子ＴＰＡＱの配線に流れる電流と、無線出力用のＧＮＤ端子ＴＶＳＰＡの配線に流れる電流の向きが逆になる。この場合、２つの配線間では電流による磁界が強め合い、２つの配線の外では磁界が打ち消し合う。即ち、２つの配線で形成されるループが小さい方が電流ＩＲＦの振動による輻射が小さくなり、アンテナ４４０外で発生する輻射を抑えることができる。本実施形態では、２端子が隣接することで、上記ループを小さくできる。
【０１３１】
また、そのループは一種のアンテナであり、無線通信装置４２０等が発生するデジタルノイズを拾う可能性がある。ループが小さければ、デジタルノイズを拾う可能性も小さくなり、そのデジタルノイズが不要輻射としてアンテナ４４０から送出されることも防止できる。デジタルノイズとしては発振信号等が一例として考えられるが、上述のように振動片３０をパッケージに内蔵したことで発振信号の不要輻射が小さくなっており、上記ループが小さいことと合わせて、リファレンスリークの抑制に役立つと期待される。
【０１３２】
６．半導体装置の詳細な回路構成
図１０に、半導体装置２０の詳細な構成例の機能ブロック図を示す。半導体装置２０は、振動片の発振回路１００と、発振回路１００からの発振信号に基づいて無線通信処理を行う無線通信回路と、を含む。無線通信回路としては、フラクショナル−Ｎ型ＰＬＬ回路２１０、パワーアンプ２２０、制御回路２５０、アンテナチューニング回路２８０を含む。また半導体装置２０は、クロック分周器２６０、電源回路３００を含む。
【０１３３】
フラクショナル−Ｎ型ＰＬＬ回路２１０は、発振回路１００からの発振信号を基準クロック信号として分数逓倍（整数逓倍を含む）を行って搬送波信号を生成し、その搬送波信号を変調して無線送信信号を生成する。
【０１３４】
具体的には、フラクショナル−Ｎ型ＰＬＬ回路２１０は、位相比較回路２１１、チャージポンプ回路２１２、ローパスフィルター２１３、電圧制御発振器２１４（ＶＣＯ）、出力分周器２１５、フラクショナル分周器２１６（フィードバック分周器）を含む。
【０１３５】
位相比較回路２１１は、フラクショナル分周器２１６を介してフィードバックされたＰＬＬ発振信号の位相と基準クロックの位相とを比較し、その位相差に基づく電圧信号を出力する。チャージポンプ回路２１２は、位相比較回路２１１からの電圧信号を電流信号に変換する。ローパスフィルター２１３は、チャージポンプ回路２１２からの電流信号を電圧信号に変換するとともにローパスフィルター処理を行う。電圧制御発振器２１４は、ローパスフィルター２１３からの電圧値に応じた周波数で発振する。フラクショナル分周器２１６は、電圧制御発振器２１４からのＰＬＬ発振信号を分数（整数＋小数）の分周比で分周する。この分数分周によって基準クロックの分数逓倍が可能となる。
【０１３６】
この分数の分周比は、例えば次のようにして決定される。即ち、フラクショナル分周器２１６は、複数の整数分周比を切り替えられる分周器と、デルタシグマ変調器とを有する。デルタシグマ変調器は、平均値が所望の分数となるような切り替え信号をデルタシグマ変調によって生成し、その切り替え信号によって複数の整数分周比を切り替える。例えば、Ｎ分周とＮ＋１分周を１：１で切り替えれば、平均としてＮ＋０．５の分数分周比となる。
【０１３７】
出力分周器２１５は、電圧制御発振器２１４からのＰＬＬ発振信号を分周し、無線送信信号として出力する。即ち、出力分周器２１５が出力する信号の周波数が搬送波周波数となる。
【０１３８】
アンテナチューニング回路２８０は、無線送信信号の出力パワーを最大化（最適化）するための回路である。例えば、半導体装置２０には製造バラツキがあるため、アンテナを接続したときの出力パワーに個体差が生じるが、アンテナチューニング回路２８０は、その個体差を調整（例えば製造工程において調整）する。アンテナチューニング回路２８０は例えば可変容量等で構成されており、無線送信信号の出力パワーが最大となるように可変容量の容量値が調整される。なお、アンテナチューニング回路２８０は省略してもよい。
【０１３９】
無線通信を行うには、上記の搬送波を変調する必要があるが、例えば次のようにして変調を行う。即ち、制御回路２５０がマイクロコンピューター４１０から送信データを受け取り、その送信データに基づいてフラクショナル分周器２１６の分周比を変調させる。これによってＰＬＬの発振周波数（逓倍率）が変調されるので、いわゆるＦＳＫ変調による無線通信が可能となる。
【０１４０】
以上の実施形態によれば、フラクショナル−Ｎ型ＰＬＬ回路２１０を用いることで、同一発振周波数の水晶振動片であっても分数逓倍によって多数の周波数の搬送波を発生させることが可能である。これにより、単一周波数の振動片を用いても用途別・国別の周波数に対応することができ、振動片３０と半導体装置２０をワンパッケージ化することが可能となった。
【０１４１】
しかしながら、ワンパッケージ化によって装置が小型になるほどデジアナ間のクロストークを除去することが難しくなる。この点、本実施形態によれば、回路領域やパッド、端子が、デジタルとアナログで異なる辺に分離されており、パッケージ１０の内外においてデジアナ間のクロストークが生じにくい構成となっている。このようにして、本実施形態ではワンパッケージ化とクロストークの抑制を両立して実現させている。
【０１４２】
次に、電源回路３００について説明する。電源回路３００は、半導体装置２０の外部のシステム電源（例えばバッテリー等）から供給される電源電圧に基づいて、半導体装置２０の内部で用いる電源電圧を生成する。具体的には、電源回路３００は、アナログ回路にアナログ用電源電圧ＶＲＡを供給する第１のレギュレーター３１０と、デジタル回路にデジタル用電源電圧ＶＲＤを供給する第２のレギュレーター３２０と、を含む。
【０１４３】
第１のレギュレーター３１０と、第２のレギュレーター３２０は、例えばシステム電源からの電源電圧を降圧するリニアレギュレーターである。第１のレギュレーター３１０からアナログ回路へは、第１の電源線によってアナログ用電源電圧ＶＲＡが供給される。また、第２のレギュレーター３２０からデジタル回路へは、第２の電源線によってデジタル用電源電圧ＶＲＤが供給される。第１の電源線と第２の電源線は分離配線されている。
【０１４４】
デジタル用電源電圧ＶＲＤには例えば発振回路１００等のデジタル回路の動作によって電圧変動が生じており、その電圧変動がアナログ用電源電圧ＶＲＡにカップリングした場合、その揺れがアナログ回路を介してアナログ信号に伝わり、アナログ信号のデジタルノイズとなる場合がある。また、アナログ用電源電圧ＶＲＡには例えばパワーアンプ２２０等のアナログ回路の動作によって電圧変動が生じており、その電圧変動がデジタル用電源電圧ＶＲＤにカップリングした場合、その揺れが発振回路１００や振動片３０に伝わり、発振周波数の誤差の原因となる場合がある。
【０１４５】
この点、本実施形態によれば、アナログ用の第１のレギュレーター３１０及び第１の電源線とデジタル用の第２のレギュレーター３２０及び第２の電源線が分離されることで、アナログ用電源電圧ＶＲＡとデジタル用電源電圧ＶＲＤが電気的に分離されている。これにより、電源電圧（電源ライン）を介したデジアナ間のクロストーク（ノイズのカップリング）を抑制できる。特に、振動片３０や発振回路１００とパワーアンプ２２０は大きなノイズ発生源と考えられ、またリファレンスリークや発振周波数の誤差の観点から受ける影響も大きい。本実施形態では、この振動片３０や発振回路１００とパワーアンプ２２０の相互の悪影響を低減できる。
【０１４６】
より具体的には、第１のレギュレーター３１０は、ローパスフィルター２１３、電圧制御発振器２１４、出力分周器２１５、パワーアンプ２２０にアナログ用電源電圧ＶＲＡを供給する。また、第２のレギュレーター３２０は、位相比較回路２１１、チャージポンプ回路２１２、フラクショナル分周器２１６、発振回路１００、制御回路２５０、クロック分周器２６０にデジタル用電源電圧ＶＲＤを供給する。
【０１４７】
即ち、本実施形態においては、ローパスフィルター２１３、電圧制御発振器２１４、出力分周器２１５、パワーアンプ２２０、アンテナチューニング回路２８０、電源回路３００がアナログ回路に分類される。また、位相比較回路２１１、チャージポンプ回路２１２、フラクショナル分周器２１６、発振回路１００、制御回路２５０、クロック分周器２６０がデジタル回路に分類される。
【０１４８】
この分類によってデジアナ間のクロストークを抑制できるが、特にリファレンスリークの抑制に効果がある。リファレンスリークのノイズ源は基準クロックで動作する回路であり、上記デジタル回路に分類した各部がそれに相当する。フラクショナル−Ｎ型ＰＬＬ回路２１０で言えば、位相比較回路２１１、チャージポンプ回路２１２、フラクショナル分周器２１６は、基準クロック（又は、それを分周したクロック）の周波数でデジタル的な動作を行っている。まず、これらの構成要素の電源をアナログ回路から分離したことで電源を介したリファレンスリークが抑制されている。
【０１４９】
また、仮にローパスフィルター２１３の前段で基準クロックのノイズがカップリングしたとしても、ローパスフィルター２１３のカットオフ周波数を基準クロックの周波数よりも低くしておくことで、リファレンスリークをカットすることが可能である。しかし、ローパスフィルター２１３の後段で基準クロックのノイズがカップリングした場合、その更に後段にはフィルターが無く、リファレンスリークを除去することは非常に困難となる。この点、本実施形態ではローパスフィルター２１３の後段がアナログ回路に分類され、デジタル回路とは電源が隔離されている。これによって、リファレンスリークの除去が難しいローパスフィルター２１３の後段に電源を介したクロストークが生じることを防止できる。
【０１５０】
電源を介したクロストークは、電源ラインだけでなく基板を通じてアナログ回路へカップリングするため、広い範囲に大きな影響を及ぼす。そのため、上記のような分類を行って電源を分離することで、電源分離を行わない場合に比べて非常に効果的なリファレンスリークの低減が実現できる。
【０１５１】
なお、出力分周器２１５は動作としてはデジタル的ではあるが、出力分周器２１５にデジタルノイズがカップリングすると無線のアナログ出力にデジタルノイズが乗るという意味で、アナログ的な構成要素である。即ち、単に動作がデジタル的かアナログ的かではなく、クロストークの影響がアナログ信号に及ぶことを勘案してアナログ回路とデジタル回路を定義している。
【０１５２】
７．半導体装置の詳細なレイアウト構成
図１１に、上記構成例における半導体装置２０の詳細なレイアウト構成例を示す。
【０１５３】
第１の辺ＨＳ１側の第１の回路領域ＣＡ１は、電圧制御発振器２１４が配置される領域ＶＣＯと、出力分周器２１５が配置されるＯＵＴＤＩＶと、パワーアンプ２２０が配置される領域ＰＡと、ローパスフィルター２１３が配置される領域ＬＰＦと、を含む。
【０１５４】
また、第２の辺ＨＳ２側の第２の回路領域ＣＡ２は、位相比較回路２１１が配置される領域ＰＦＤと、チャージポンプ回路２１２が配置される領域ＣＰと、フラクショナル分周器２１６が配置される領域ＦＢＤＩＶと、発振回路１００が配置される領域ＯＳＣと、制御回路２５０が配置される領域ＣＴＬと、を含む。なお、領域ＣＴＬには、例えばゲートアレイで構成された制御回路２５０の他、メモリー等が配置されてもよい。
【０１５５】
図５で説明したように、パワーアンプ２２０（ＰＡ）と発振回路１００（ＯＳＣ）は対角に離れて配置される。第１の回路領域ＣＡ１では、パワーアンプ２２０から見て第３の方向Ｄ３（第３の辺ＨＳ３）側にローパスフィルター２１３（ＬＰＦ）が配置される。また、パワーアンプ２２０から見て第２の方向Ｄ２（第２の辺ＨＳ２）側に電圧制御発振器２１４と出力分周器２１５（ＶＣＯ、ＯＵＴＤＩＶ）が配置される。第２の回路領域ＣＡ２では、発振回路１００から見て第４の方向Ｄ４（第４の辺ＨＳ４）側に制御回路２５０（ＣＴＬ）が配置される。また、制御回路２５０から見て第１の方向Ｄ１（第１の辺ＨＳ１）側に位相比較回路２１１とチャージポンプ回路２１２とフラクショナル分周器２１６（ＰＦＤ、ＣＰ、ＦＢＤＩＶ）が配置される。
【０１５６】
第１の回路領域ＣＡ１と第２の回路領域ＣＡ２の境界線ＬＬは、領域ＰＦＤ、ＣＰ、ＦＢＤＩＶを回り込む線である。この境界線ＬＬは１本の直線に限るものではなく、境界線ＬＬは第３の辺ＨＳ３と第４の辺ＨＳ４に交差し、第１の辺ＨＳ１と第２の辺ＨＳ２に接触しない線であればよい。
【０１５７】
以上のような配置にすることで、レイアウト上においても図１０で分類したアナログ回路とデジタル回路を分離できる。即ち、配線の併走或は基板を通じたデジタル・アナログ間のカップリングが抑制され、リファレンスリークや発振周波数の誤差を抑制することが可能となる。
【０１５８】
また、ローパスフィルター２１３は主にキャパシターや抵抗等の受動素子で構成されるため、パワーアンプ２２０や電圧制御発振器２１４等に比べれば基板からのノイズの回り込みに強いと考えられる。そのため、第１の回路領域ＣＡ１においてローパスフィルター２１３よりもパワーアンプ２２０や電圧制御発振器２１４を発振回路１００から離して配置することで、発振回路１００に起因するデジタルノイズが無線出力に極力カップリングしない構成となっている。
【０１５９】
８．発振回路
図１２に、発振回路１００の詳細な構成例を示す。発振回路１００は、発振信号の周波数調整用の可変容量ＣＶ１、ＣＶ２を含む。また、半導体装置２０は、図１０の構成要素に加えて、可変容量ＣＶ１、ＣＶ２の設定値を記憶する不揮発性メモリー２７０（例えばＥＥＰＲＯＭ等）を含む。
【０１６０】
不揮発性メモリー２７０に記憶された設定値は制御回路２５０によって読み出され、制御回路２５０が、その設定値に基づいて可変容量ＣＶ１、ＣＶ２の容量値を制御する。可変容量ＣＶ１、ＣＶ２の設定値は、例えば無線通信装置４２０の製造時（発振周波数のテスト時）に不揮発性メモリー２７０に書き込まれる。
【０１６１】
上述したように、本実施形態では振動片３０と半導体装置２０（無線通信ＩＣ）をワンパッケージ化したことで、パッケージ１０の蓋を閉じる前に振動片３０にイオンビームを照射して発振周波数を調整することができる。
【０１６２】
本実施形態では更に、パッケージ１０を封止した後にも可変容量ＣＶ１、ＣＶ２の調整によって発振周波数のチューニングが可能である。これによって、従来品に比べて非常に誤差の少ない基準クロックが得られ、搬送波の周波数誤差を小さくできる。そして、それにともなって受信帯域を狭くすることが可能となり、受信感度を高くできる。即ち、送信パワーを下げても同一距離で同一感度の無線通信を維持でき、送信パワーを下げたことによって消費電力を削減できる。携帯型の無線システムでは小型の電池やバッテリーを用いることが一般的であり、消費電力の削減は重要である。
【０１６３】
以上のように、フラクショナル−Ｎ型ＰＬＬ回路２１０を搭載し、振動片３０をワンパッケージ化したことで、装置の小型化だけではなく無線通信における低消費電力化を実現できる。
【０１６４】
なお、水晶振動片の発振周波数に誤差があっても、フラクショナル−Ｎ型ＰＬＬ回路２１０の分周比を調整することで、搬送波の周波数の誤差を小さくすることは不可能ではない。しかしながら、個々の水晶振動片に対応して分周比を調整する必要があり、多数の搬送波周波数を作るために分周比を変える点や分周比を変調に用いる点等を考慮すれば、分周比の個別調整を行うことは現実的ではない。この点、本実施形態では水晶振動片の発振周波数の誤差そのものを小さくできる。
【０１６５】
９．パワーアンプ
図１５に、パワーアンプ２２０の詳細な構成例を示す。パワーアンプ２２０は、電流源と駆動部を含む。電流源は、例えばＰ型（広義には第１導電型）のトランジスターＴＢ１（ＭＯＳトランジスター）により構成される。駆動部は、例えばＮ型（広義には第２導電型）の駆動トランジスターＴＢ２（ＭＯＳトランジスター）により構成される。
【０１６６】
トランジスターＴＢ１のドレインに接続されるノードＮＢ１は、半導体装置２０のパッドＰＲＦＣに接続されるノードである。また、駆動トランジスターＴＢ２のドレインに接続される駆動ノードＮＢ２は、半導体装置２０のパッドＰＲＡＱに接続されるノードである。また、駆動トランジスターＴＢ２のソースに接続されるグランド電圧のノードは、半導体装置２０のパッドＰＶＳＰＡに接続されるノードである。
【０１６７】
トランジスターＴＢ１のゲートには、電圧ＶＢＳ（バイアス電圧）が入力され、トランジスターＴＢ１は一定の電流ＩＤＣを流す。この電流源によりノードＮＢ１の電圧ＶＹは電源ＶＤＤの電圧に相当するようになる。キャパシターＣＤＣは、この電源ＶＤＤの電圧に相当する電圧ＶＹの電位変動を安定化させるためのキャパシターである。チョークコイルＬＤＣは、駆動トランジスターＴＢ２がオン・オフしたときの電流ＩＤＣの脈動を押さえる。即ち、チョークコイルＬＤＣも定電流源としての機能を有する。
【０１６８】
駆動トランジスターＴＢ２のゲートには、送信用入力信号に対応する入力信号ＶＩＮが入力される。入力信号ＶＩＮは無線信号の周波数で振動する矩形波である。駆動トランジスターＴＢ２がオンになると、電流ＩＤＳが駆動トランジスターＴＢ２を介して、グランド側に流れる。電流源からの電流ＩＤＣは定電流であり、ＩＤＣ＝ＩＤＳ＋ＩＣの関係が成り立つ。このため、駆動トランジスターＴＢ２が、入力信号ＶＩＮによりオン・オフすることで、電流ＩＤＣの流出経路が切り替えられ、交番電流ＩＣが、整合回路４３０側（負荷側）に流れるようになる。なおＲＬは、図９のアンテナ４４０に相当する負荷（負荷抵抗）を表している。
【０１６９】
なお、上記では電流源をトランジスターＴＢ１で構成し、駆動部を駆動トランジスターＴＢ２で構成しているが、これに限定されない。例えば、電流ＩＤＣを可変に調整できるように電流源を構成し、その可変の電流ＩＤＣに応じた駆動力に調整できるように駆動部を構成してもよい。例えば、ローパワーモードとハイパワーモードの２段階に切り替え可能に構成してもよい。この場合、例えばトランジスターＴＢ１に並列に第２電流源トランジスターを接続し、駆動トランジスターＴＢ２に並列に第２駆動トランジスターを接続する。そして、ローパワーモードではトランジスターＴＢ１により電流ＩＤＣを供給し、駆動トランジスターＴＢ２により駆動を行う。一方、ハイパワーモードではトランジスターＴＢ１及び第２電流源トランジスターにより電流ＩＤＣを供給し、駆動トランジスターＴＢ２及び第２駆動トランジスターにより駆動を行う。例えば、ローパワーモードでは０〜０．８ｍＡの範囲で供給電流を調整でき、ハイパワーモードでは０〜１４ｍＡの範囲で供給電流を調整できる。
【０１７０】
１０．振動片
図１６（Ａ）に、振動片３０を表から見たときの平面視図を示し、図１６（Ｂ）に、振動片３０を裏から見たときの平面視図を示す。振動片の表は、パッケージ１０に振動片３０をマウントした場合にパッケージ１０の蓋側（蓋を開けて見える側、図７ではＤＺ方向側）になる面である。振動片の裏は、パッケージ１０に振動片３０をマウントした場合にパッケージ１０の実装面側（端子が設けられる裏面側、図７では−ＤＺ方向側）になる面である。
【０１７１】
振動片３０は、ＡＴカット型水晶３１（水晶片、圧電素子片）と、第１電極３２と、第２電極３３と、を含む。第１電極３２と第２電極３３は、例えば金属等の導電性の部材で構成され、ＡＴカット型水晶３１の表裏の両方に設けられる。表裏に設けられた第１電極３２、第２電極３３は、それぞれＡＴカット型水晶３１の側面で接続される。第１電極３２は、ＡＴカット型水晶３１に励振用の電圧を印加するための励振電極と、パッケージ１０の電極パッドに接続するための引き出し電極と、から構成される。励振電極は、ＡＴカット型水晶３１の例えば中央部を矩形状に広く覆うように構成される。第２電極３３は、パッケージ１０の電極パッドに接続するための引き出し電極から構成される。第１電極３２と第２電極３３の引き出し電極は、振動片３０の裏側でパッケージ１０の電極パッドに接続される。
【０１７２】
１１．電子機器
図１３に、本実施形態の無線通信装置を適用した電子機器を含むシステム構成例を示す。以下では、電子機器がキーレスエントリーモジュールである場合を例にとり、そのキーレスエントリーモジュールを含むキーレスエントリーシステムについて説明するが、これに限らず本実施形態の無線通信装置は種々の電子機器に適用可能である。
【０１７３】
キーレスエントリーシステムは、キーレスエントリーモジュール４００（電子機器）と車体５００を含む。キーレスエントリーモジュール４００は、送信用のアンテナ４４０と、アンテナ４４０を介して無線電波を送信する無線通信装置４２０（無線送信装置）と、無線送信を制御するマイクロコンピューター４１０と、を含む。車体５００は、受信用のアンテナ５４０と、アンテナ５４０を介して無線電波を受信する無線通信装置５２０（無線受信装置、ＲＦレシーバー）と、無線受信や受信データに基づく処理等を制御するマイクロコンピューター５１０と、マイクロコンピューター５１０と車体５００の各部を接続するインターフェース部５３０と、ドアの施錠・解錠を制御するドアロック制御部５５０と、トランクの施錠・解錠を制御するトランクロック制御部５６０と、ライト（例えばウィンカーライトやヘッドライト等）の点等・消灯・点滅等を制御するライト制御部５７０と、を含む。
【０１７４】
キーレスエントリーモジュール４００には、不図示のボタン等が設けられており、ユーザーがボタンを操作すると、その操作情報が無線通信によって車体５００側に通知される。そして、マイクロコンピューター５１０が操作情報を解釈し、ドアやトランクの解錠・施錠や、それをユーザーに報知するためのウィンカーライト点滅等を行う。
【０１７５】
１２．移動体
図１４に本実施形態の無線通信装置４２０を含む移動体の例を示す。本実施形態の無線通信装置４２０は、例えば、車、飛行機、バイク、自転車、或いは船舶等の種々の移動体に組み込むことができる。移動体は、例えばエンジンやモーター等の駆動機構、ハンドルや舵等の操舵機構、各種の電子機器を備えて、地上や空や海上を移動する機器・装置である。
【０１７６】
図１４は移動体の具体例としての自動車２０６を概略的に示している。自動車２０６には、振動片３０と半導体装置２０を有する無線通信装置４２０と、自動車２０６の各部（例えばエンジンやブレーキ、エアコンディショナー、電動ウィンドウ等）を制御するＥＣＵ２０８（Electronic Control Unit）が組み込まれている。ＥＣＵ２０８にも別の無線通信装置が接続されており、ＥＣＵ２０８は、無線通信装置４２０から受信した情報に基づいて自動車２０６の制御を行う。或は、ＥＣＵ２０８から制御情報を無線通信装置４２０へ送信し、無線通信装置４２０に接続された機器の動作を制御する。例えば、室温等の何らかのセンシング信号を取得して無線通信装置４２０からＥＣＵ２０８へ送信してもよいし。或は、ドアロック解除等の指示をＥＣＵ２０８から無線通信装置４２０へ送信してもよい。このように無線通信を用いることでハーネスレスの通信が可能となり、ハーネス設置が困難な可動部を飛び越える通信や、製造工程でのハーネス設置作業の省略等が可能となる。
【０１７７】
なお、上記のように本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語と共に記載された用語（例えば、パワーアンプ）は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語（例えば、増幅器）に置き換えることができる。また本実施形態及び変形例の全ての組み合わせも、本発明の範囲に含まれる。また振動片、半導体装置、パッケージ、無線通信装置、電子機器、移動体等の構成・動作等も、本実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。
【符号の説明】
【０１７８】
１０  パッケージ、２０  半導体装置、３０  振動片、１００  発振回路、
２０６  自動車、２０８  ＥＣＵ、２１０  ＰＬＬ回路、２１１  位相比較回路、
２１２  チャージポンプ回路、２１３  ローパスフィルター、
２１４  電圧制御発振器、２１５  出力分周器、２１６  フラクショナル分周器、
２２０  パワーアンプ（増幅器）、２５０  制御回路、２６０  クロック分周器、
２７０  不揮発性メモリー、２８０  アンテナチューニング回路、
３００  電源回路、３１０  第１のレギュレーター、
３２０  第２のレギュレーター、４００  キーレスエントリーモジュール、
４１０  マイクロコンピューター、４２０  無線通信装置、４３０  整合回路、
４４０  アンテナ、５００  車体、５１０  マイクロコンピューター、
５２０  無線通信装置、５３０  インターフェース部、５４０  アンテナ、
５５０  ドアロック制御部、５６０  トランクロック制御部、５７０  ライト制御部、
ＣＡ１  第１の回路領域、ＣＡ２  第２の回路領域、ＣＶ１  可変容量、
ＣＶ２  可変容量、Ｄ１〜Ｄ４  第１〜第４の方向、
ＨＫ１〜ＨＫ４  第１〜第４のパッケージの辺、ＨＳ１〜ＨＳ４  第１〜第４の辺、
Ｌ１  第１の線、Ｌ２  第２の線、ＰＡＮＡ  アナログ用パッド、
ＰＤＧ  デジタル用パッド、ＰＸＧ，ＰＸＤ  振動片用パッド、
Ｒ１〜Ｒ４  第１〜第４の領域、ＴＡＮＡ  アナログ用端子、
ＴＤＧ  デジタル用端子、ＷＧ１〜ＷＧ３  第１〜第３のワイヤー群
【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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