JP2930989B2 - 発振器 - Google Patents

発振器

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JP2930989B2 JP1281705A JP28170589A JP2930989B2 JP 2930989 B2 JP2930989 B2 JP 2930989B2 JP 1281705 A JP1281705 A JP 1281705A JP 28170589 A JP28170589 A JP 28170589A JP 2930989 B2 JP2930989 B2 JP 2930989B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は発振回路を有する集積回路素子と弾性表面波
素子とを同一パッケージ内に構成した発振器に関する。
（従来の技術） 従来、弾性表面波素子を用いた発振器は、弾性表面波
素子と発振回路とが各々別の外囲器にマウントされ、プ
リント基板等の外部パターンによって電気的に接続され
て構成されていた。
しかし、最近の半導体技術の進歩により、高周波の発
振回路の集積化が可能になり、弾性表面波素子を用いた
発振器においても、特願昭63−325348号公報に示される
ように、集積化に適した回路が考案されている。そし
て、これらの技術を用い、弾性表面波素子を用いた発振
器のより一層の小型化、高信頼性化を目的として、弾性
表面波素子チップと集積回路素子チップとを同一のパッ
ケージ内にマウントした発振器が検討されている。ま
た、特願平１−60162号公報に示されるように、その発
振器を複数内蔵した変調器なども検討されている。
これらの弾性表面波素子と発振回路を有する集積回路
素子とを同一のパッケージ内にマウントした発振器は、
近年になって検討が始められたものであり、最適な構
成、例えば各チップの形状、チップの配置、チップ間の
配線方法等について、十分な検討がなされていなかっ
た。
このため、例えば、チップ間の配線については、いわ
ゆるボンディングワイヤで接続するのが最も簡単な方法
と考えられるが、各チップ上のボンディングパッドの配
置が不適切な場合、ボンディングワイヤが長くなり、寄
生インダクタンスが大きくなったり、外部からの電磁誘
導を受けやすくなるため、発振回路の動作が不安定すな
わち誤動作の原因になってしまった場合もあった。さら
に、ボンディングワイヤが長いと、その重さも重くなる
ため、振動した時にボンディングワイヤが切れたり、外
れたりしてしまうこともあった。これらの問題は、ボン
ディングパットの配置だけでなく、チップの形状、チッ
プの配置が不適切な場合も同様であった。
ところで、発振回路を集積化する場合には、差動増幅
回路で構成するのが適している。差動増幅回路を用いる
ことにより、電源ラインからの雑音や、外部からの電磁
誘導を、差動動作により打ち消すことができる。この場
合、弾性表面波素子との間の配線は、差動増幅回路の正
負２本の入力線と、正負２本の出力線の合計４となる。
ところが、上述の各チップの形状、配置、配線方法等が
不適切であると、差動入力の正負の配線の長さが異なっ
たり、差動出力の正負の配線の長さが異なってしまう。
このため、正負の入力インピーダンスが異なったり、正
負の出力インピーダンスが異なってしまい、理想的な差
動増幅回路として動作せず、設計どうりの性能が得られ
なかったり、電源ラインからの雑音や、外部からの電磁
誘導により、発振動作が不安定になってしまうこともあ
った。
また、複数の発振回路を同一の集積回路内に構成した
場合、各々の発振回路は電気的特性および温度特性等を
一致させるため、できるだけ近くに配置することが望ま
しい。よって、各々の発振回路に接続される弾性表面波
素子との間の配線すなわちボンディングワイヤは、近接
して配置せざるを得ない。このため、電磁誘導または静
電誘導によりボンディグワイヤを介した発振器間の相互
干渉が避けられず、特に複数の発振器の発振周波数が異
なる場合には、引き込み現象により、他の発振器の発振
周波数で発振してしまったり、混変調により発振スペク
トルにスプリアスウが発生するなどの問題が生じること
があった。
（発明が解決しようとする課題） 本発明は、弾性表面波素子チップと集積回路チップと
を同一のパッケージ内にマウントする発振器において、
上述の、外部からの電磁誘導やボンディングワイヤの寄
生インダクタンス等により発振動作が不安定になる課
題、及び、複数の発振器間の相互干渉による混変調や、
引き込み発振の課題を解決することを目的とし、各チッ
プの形状、配置、チップ間の配線を最適にすることによ
り、課題を解決しようとするものである。
〔発明の構成〕
（課題を解決するための手段） 以下、上述の問題を解決するために、本発明において
は、以下の４基本構成をとることとした。第１の基本構
成は、弾性表面波素子のボンディングパッドは、集積回
路のボンディングパットに対向する様に弾性表面波素子
の弾性表面波伝搬方向に平行に配列させた構成である。
第２の基本構成は、差動増幅器の正の端子と弾性表面波
素子を電気的に接続するボンディングワイヤと、差動増
幅器の負の端子と弾性表面波素子を電気的に接続するボ
ンディングワイヤの配置が線対称であることを特徴とす
る構成である。第３の基本構成は、一方の発振回路のボ
ンディングパッドと一方の弾性表面波素子のボンディン
グパッドとを電気的に接続するボンディングワイヤは、
他方の発振器のボンディングパッドと他方の弾性表面波
素子のボンディングパッドとを電気的に接続するボンデ
ィングワイヤと45度以上135度以下の角度をなすことを
特徴とする構成である。第４の基本構成は、発振回路が
形成された集積回路基板上に弾性表面波素子を接続する
ための電極を形成し、同様に該弾性表面波素子が形成さ
れた圧電基板上に該発振回路を接続するための電極を形
成し、該集積回路基板上の電極と該圧電基板上の電極と
を直接接続したことを特徴とする構成である。
（作用） 上述の第１の基本構成をとることにより、発振回路と
弾性表面波素子との間の電気的接続、例えばボンディン
グワイヤの長さを十分短くすることができ、外部からの
雑音や寄生イングクタンスによって発振動作が不安定に
なる現象を抑圧することができる。また、ボンディング
ワイヤが短くなり、重さも軽くなるため、振動した時
に、ボンディングワイヤが切れたり、外れたりする可能
性も極めて少なくなる。
そして、発振回路を差動増幅器で構成した場合には、
第２の基本構成をとることにより、差動増幅器の正負の
入力インピーダンスを同じにすることができ、同様に正
負の出力インピーダンスも同じにすることができるた
め、回路は理想的な差動回路として動作し、電源ライン
からの雑音や、外部からの電磁誘導によって、発振動作
が不安定になってしまう現象が抑制できる。
さらに、複数の発振器を内蔵した場合には、第３の基
本構成をとることにより、第１の発振回路と第１の弾性
表面波素子とを接続したボンディングワイヤと、第２の
発振回路と第２の弾性表面波素子とを接続したボンディ
ングワイヤとの間の電磁誘導や静電誘導を小さくでき、
ボンディングワイヤを介した発振回路間の相互干渉を極
めて小さくできる。
また、第４の基本構成をとることにより、発振回路と
弾性表面波素子とを接続するボンディングワイヤを無く
すことができるため、外部からの雑音や寄生インダクタ
ンスによって発振動作が不安定になる現象を抑圧するこ
とができる。
（実施例） 以下、第１の発明の一実施例について図面を参照しな
がら詳細に説明する。第１図において、８は増幅回路な
どによって構成された発振回路を有する集積回路素子で
あり、弾性表面波素子20とボンディングワイヤ等で接続
されるボンディングパッド９が一辺に配列されている。
13は弾性表面波共振子20と集積回路素子８がマウントさ
れるパッケージの一部となるステムである。１は弾性表
面波共振子20の圧電基板であり、この圧電基板上にイン
ターディジタル電極４、グレーティング反射器６、引き
回しパターン３、ボンディングパッド２が形成され、い
わゆる２ポート型の弾性表面波共振子が構成されてい
る。ボンディングパッド２は集積回路素子８に対向した
圧電基板１の一辺に並べて配置されている。そして、集
積回路素子８のボンディングパッド９と弾性表面波共振
子20のボンディングパッド２とが、ボンディングワイヤ
７によって電気的に接続されている。
以上の様な構成、すなわち弾性表面波共振子20のボン
ディンクパッド２を集積回路素子８に対向する一辺に配
置することにより、ボンディングパッド２と集積回路素
子８との距離を最小限にすることができ、発振ループを
形成するボンディングワイヤ７を極めて短くできる。こ
のため、発振ループ内の寄生インダクタンスを小さくで
きるとともに、外部雑音等の影響を最小限にすることが
できる。そして、振動によってボンディングワイヤ７が
切れたり、外れたりする可能性も小さくすることができ
る。また、ボンディング・ワイヤがインターディジタル
電極４や、グレーティング反射器６を飛び越えず、ボン
ディングワイヤ同志が交差しない構造となっているた
め、ボンディングワイヤ同志、または、ボンディングワ
イヤ７がインターディジタル電極４や、グレーティング
反射器６に触れて電気的に短絡してしまう事故を未然に
防止できる。よって量産化に適した構造となっている。
第１の発明は第１図の実施例に限定されるものではな
く、種々変形して実施できる。以下、第１の発明の他の
実施例について説明する。
第２図に弾性表面波共振子20に１ポート型弾性表面波
共振子を用いた場合の実施例を示す。第１図と同じ働き
をするものには、同じ番号をつけた。第２図において
も、第１図と同等な効果が得られる。
第３図乃至第８図に弾性表面波共振子20に２ポート型
弾性表面波共振子を用いた場合で、第１図に示した構造
以外の実施例を示す。第１図と同等な働きをするものに
は同じ番号をつけ、２ポート型弾性表面波共振子20のみ
を示した。
第３図乃至第８図の実施例について詳細に説明する。
第３図は入力もしくは出力の一方に対応する二つのボ
ンディングパッド対を一方のボンディングパッド対の内
側に配置した例である。
第４図はボンディングパッド２を配置する一辺を弾性
表面波が励振される方向と垂直になる様に配置した例で
ある。
第５図はボンディングパッド２を一辺に配置させるた
めの引き回し線３を、インターディジタル電極４と、グ
レーティング反射器６との間を通した例である。
第６図は引き回し線３をグレーティング反射器６の一
部を用いて構成した例である。
第７図と第８図とは、インターディジタル電極４を引
き回し線３を用いて直列に接続した例で、第７図は隣あ
う二つのボンディングパッド対がそれぞれ入出力の何れ
かに対応する例、第８図は両側の二つと、内側の二つの
ボンディングパッド対とが、それぞれ入出力の何れかに
対応する例である。
以上、第３図乃至第８図の実施例においても、第１図
の実施例と同様の効果が得られる。
第９図乃至第11図に弾性表面波共振子20に１ポート型
弾性表面波共振子を用いた場合の、第２図に示した構造
以外の実施例を示す。第２図と同等な働きをするものに
は同じ番号をつけ、弾性表面波共振子20のみの構造を示
した。
以下、第９図乃至第11図の実施例について説明する。
第９図はボンディングパット２を弾性表面波が励振さ
れる方向と垂直になる様に配置した例である。
第10図は引き回し線３をグレーティング反射器６の一
部を用いて構成した例である。
第11図はインターディジタル電極４を引き回し線３を
用いて直列に接続することにより、ボンディングパット
２を一辺に配置した例である。
以上、第９乃至第11図の実施例においても第１図の実
施例と同様の効果がえられる。
なお、第１図乃至第11図の実施例では、全て弾性表面
波共振子を用いた例を示したが、これに限定されるもの
ではなく、例えば弾性表面波遅延線、弾性表面波フィル
タ等、他の弾性表面波素子を用いてもよい。
以上説明したように、第１の発明は弾性表面波素子の
ボンディングパッドを集積回路に対向する一辺に配置し
たことを特徴としている。第１の発明によれば、ボンデ
ィングパッド２は集積回路素子８との距離を最小限にす
ることができ、発振ループを形成するボンディングワイ
ヤ７を極めて短くできる。このため、発振ループ内の寄
生インダクタンスを小さくできるとともに、外部雑音等
の影響を最小限にすることができる。そして、振動によ
ってボンディングワイヤ７が切れたり、外れたりする可
能性も小さくすることができる。さらに、ボンディング
ワイヤ同志、または、ボンディングワイヤ７がインター
ディジタル電極４や、グレーティング反射器６に触れて
電気的に短絡してしまう事故を未然に防止でき、量産化
に適した構造が得られる。
次に、第２の発明について図面を参照しながら詳細に
説明する。
第12図は第２の発明の実施例を示す構成図である。図
において、パッケージの一部となるステム301上には、
集積回路素子302と弾性表面波素子303とがマウントされ
ている。該集積回路素子302は増幅回路等によって構成
された発振回路を有している。集積回路302と弾性表面
波素子303とは、ボンディングワイヤ304を介して電気的
に接続され、全体として発振器を構成している。また、
集積回路素子302と弾性表面波素子303の電極とを、ボン
ディングワイヤ304で接続するために設けた集積回路素
子302側のボンディングパッド305は、弾性表面波素子30
3の弾性表面波伝搬方向と略平行に配置されている。
通常の弾性表面波素子は弾性表面波伝搬方向の大きさ
が、その垂直方向の大きさに比べて大きい。特に弾性表
面波共振子の場合には、グレーティング反射器が必要な
ため、さらに弾性表面波伝搬方向の大きさが大きくな
る。よって、第12図に示したように、集積回路素子302
のボンディングパッド305を、弾性表面波素子303の弾性
表面波伝搬方向と平行に配置することにより、ボンディ
ングパッド305と弾性表面波素子303のインターディジタ
ル電極との距離を最小限にすることができ、発振ループ
を形成するボンディングワイヤ304を極めて短くでき
る。このため、発振ループ内の寄生インダクタンスを小
さくできるとともに、外部雑音等の影響を最小限にする
ことができる。そして、振動によってボンディングワイ
ヤ304が切れたり、外れたりする可能性も小さくするこ
とができる。また、ボンディングワイヤがインターディ
ジタル電極４や、グレーティング反射器６を飛び越え
ず、ボンディングワイヤ同志が交差しない構造となって
いるため、ボンディングワイヤ同志、また、ボンディン
グワイヤ304やインターディジタル電極４や、クレーテ
ィング反射器６に触れて電気的に短絡してしまう事故を
未然に防止できる。よって、量産化に適した構造となっ
ている。
第２の発明は、図12の実施例に限定されるものではな
い。例えばボンディングパッド305は、必ずしも平行に
配置する必要はなく、凹状等に配置してもよい。
以上説明したように、第２の発明は、集積回路素子の
弾性表面波素子と接続されるボンディングパッドを、弾
性表面波素子の弾性表面波伝搬方向と略平行に配置した
ことを特徴としており、上述のような効果がある。
次に、第３の発明について図面を参照しながら詳細に
説明する。第３の発明は発振回路を差動増幅構成とした
場合に有効となる発明である。
発振回路を差動増幅器で構成した例としては、第13図
に示すような回路が考案されている。図において、トラ
ンジスタ505と506は差動増幅をおこなうトランジスタ対
であり、その各コレクタはそれぞれ同じ抵抗値の抵抗50
8と509を介して直流電源501の一端に接続されている。
また、各エミッタは共通の直流電流源507を介して直流
電源501のもう一方の端に接続され、各ベースはそれぞ
れ同じ抵抗値の抵抗511と512を介してバイアス回路510
の出力端子に接続されている。なお、バイアス回路510
は直流電源501から電源を得ている。以上の回路により
差動増幅回路が構成され、その出力すなわちトランジス
タ505と506と各コレクタ間に、２ポート形弾性表面波共
振子502の一方のポート503が接続され、差動増幅回路の
入力すなわちトランジスタ505と506の各ベース間にもう
一方のポート504が接続されている。そして、トランジ
スタ505と506の各コレクタにそれぞれ出力端子513と514
が接続されている。
以上のような構成により、２ポート形弾性表面波共振
子502を介して差動増幅回路の出力から入力に正帰還が
施され発振する。発振出力は出力端子513と514から差動
出力として取り出される。
このように発振回路を差動増幅器で構成すると、特願
昭63−325348号でも説明されているように、直流電源50
1に高周波電流が流れない、コンデンサが不用なため集
積回路化に適する、などの利点がある。しかしながら、
直流電源501に高周波電流が流れないのは、回路が理想
的な差動回路として動作している場合であり、例えば、
差動増幅回路の正と負との入力インピーダンス、または
正と負との出力インピーダンスがアンバランスとなった
場合には、理想的な差動動作とはならず、直流電源501
に高周波電流が流れてしまう。この電流は、直流電源50
1に接続された他の回路に対して雑音となるため、好ま
しくないものである。
このため、上記のような回路を実際に配置する場合、
差動増幅回路の正と負との入力インピーダンス、及び正
と負との出力インピーダンスが同じになるように、正側
の回路と負側の回路が対称になるように配置するのが好
ましい。このことを考慮したのが第３の発明である。
第14図は第３の発明の一実施例を示す構成図である。
図において、109はパッケージの一部となるステムであ
り、リードピン141,142.171,172,181,182が埋設されて
いる。該リードピン141,142,171,172は、ステム109とは
電気的に絶縁されている。ステム109には、弾性表面波
素子101と集積回路素子108がマウントされている。弾性
表面波素子101には、入力インターディジタル電極に接
続されたボンディングパード111,112と、出力インター
ディジタル電極に接続されたボンディングパッド113,11
4とが形成されている。集積回路素子108は、差動増幅回
路によって構成された発振回路を有しており、該差動増
幅回路の正負の入力に接続されたボンディングパッド12
1,122と、正負の出力に接続されたボンディングパッド1
23,124が形成されている。集積回路素子にはその他、発
振回路の正負の出力端子のボンディングパッド125,12
6、電源端子のボンディングパッド127,制御端子のボン
ディングパッド128、接続端子のボンディングパッド129
が形成されている。そして、ボンディングパッド111と1
12、112と122、113と123、114と124が、それぞれボンデ
ィングワイヤ191,192,193,194により電気的に接続され
ている。これにより弾性表面波素子の出力と差動増幅回
路の入力とが、また、弾性表面波素子の入力と差動増幅
回路の出力とが、それぞれ接続され発振ループが形成さ
れている。また、ボンディングパッド125とリードピン1
41、ボンディングパッド126とリードピン142、ボンディ
ングパッド127とリードピン171、ボンディングパッド12
8とリードピン172、ボンディングパッド129とリードピ
ン181,182がそれぞれボンディングワイヤで電気的に接
続されている。
以上のような構成とすることにより、集積回路素子10
8のボンディングパッド123,121,122,124の配置が線対称
となる。すなわち発振回路を構成する差動増幅回路の入
出力端子の配置が、正の出力端子、正の入力端子、負の
入力端子、負の出力端子の順となり線対称になる。さら
に、ボンディングワイヤ193,191,192,194の配置や長さ
も線対称となる。よって、差動増幅回路の正負の入力端
子のインピーダンスを同じにでき、また、正負の出力端
子のインピーダンスも同じにできる。これにより、回路
や理想的な差動増幅回路として動作させることができ、
電源ラインからの雑音や、外部からの電磁誘導の影響を
極めて少なくでき、安定な発振動作をおこなわせること
ができる。
第３の発明は第14図の実施例に限定されるものではな
く種々変形して実施することができる。例えば、差動増
幅回路の入出力のボンディングパッドの配置は、正の出
力端子、負の入力端子、正の入力端子、負の出力端子の
順、正の入力端子、正の出力端子、負の出力端子、負の
入力端子の順、正の入力端子、負の出力端子、正の出力
端子、負の入力端子の順などとしてもよい。要するに、
差動増幅回路の入出力のボンディングパッドの配置が線
対称になっていればよい。
また、発振回路を構成する差動増幅回路の入出力のボ
ンディングパッドを除く他のボンディングパッドの数や
配置は、必要に応じて変化させてよい。例えば、第15図
に示すように、差動増幅回路102の入出力間に弾性表面
波素子101を接続することにより発振回路を構成し、そ
の発振出力を差動増幅回路102と同じ集積回路内に形成
された不平衡出力の増幅回路105で増幅して出力する回
路構成の場合には、出力端子は一つでよい。よって、第
14図の実施例に比べてボンディングパッド及びリードピ
ンを減らせるため、第16図に示したような構成となる。
この場合でも、差動増幅回路の入出力のボンディングパ
ッド123,121,122,124の配列及び、ボンディングワイヤ1
93,191,192,194の配置や長さが弾性表面波素子の中心線
110を基準として線対称となっているため、第14図の実
施例と同様の効果が得られる。
以上説明したように、第３の発明は発振回路を構成す
る差動増幅器の入出力のボンディングパッドを線対称に
配置することを特徴としている。これにより、上述のよ
うな効果が得られる。
以上、第１、第２、第３の発明について説明した。し
かしながら、本出願人は、複数の発振器が内蔵されたデ
バイスにおいては、発振器間の相互干渉が無視できない
ことを確認した。そこで、第４の発明をした。
次に、第４の発明について図面を参照しながら詳細に
説明する。
第17図は第４の発明の一実施例を示す構成図である。
図において、集積回路素子201に形成された二つの発振
回路と、弾性表面波素子206に形成された二つの弾性表
面波共振子とは、各々ボンディングワイヤ202,203で電
気的に接続される。ボンディングパッド202,203は、各
々集積回路素子に含まれる二つの発振回路の弾性表面波
共振子との接続端子に相当する。
二つの発振回路に対応するボンディングワイヤ204,20
5には、各々の発振周波数の高周波電流が流れる。この
時、ボンディングワイヤ204,205の近傍には誘導磁界が
発生する。しかしながら、第17図の実施例によれば、ボ
ンディングワイヤ204,205は互いに直角に配置されてお
り、各々の誘導磁界は直交するため、相手側のボンディ
ングワイヤに誘導起電力は発生しない。よって、ボンデ
ィングワイヤ204,205を介した発振回路間の相互干渉を
極めて小さくできる。このため、二つの発振回路の発振
周波数が異なる場合でも、引き込み発振を防止でき、混
変調による発振スペクトクルのスプリアスの発生を低減
することができる。
なお、発明者らの実験によれば、ボンディングパッド
210の中心点とボンディングパッド202の中心点とを結ぶ
ボンディングワイヤ204（の延長線）とボンディングパ
ッド220の中心点とボンディングパッド203の中心点とを
結ぶ直線であるボンディングワイヤ205（の延長線）と
のなす角度は、完全な直角でなくとも、ほぼ45度から13
5度の間であれば、０度すなわち平行の場合に比べて、
発振器間の相互干渉を十分小さくできた。
第４の発明は第17図の実施例に限定されるものではな
く種々に変形して実施できる。
第17図の実施例では、集積回路素子の弾性表面波素子
接続用ボンディングパッド202,203は一直線状に配列し
てなるが、必ずしも一直線である必要はなく、例えば第
18図に示すように、ボンディングパッド212,213が凹状
に配置されていても、ボンディングワイヤ（の延長）21
4,215が互いに直角を有して配置されていれば、第４の
発明の目的は達成される。
また、第17図の実施例では、ボンディングパッド202,
203と、弾性表面波共振子206のボンディングパッドと
は、平行かつ同一ピッチにて配列されており、ボンディ
ングの生産性の向上を図っているが、必ずしもこのよう
になっている必要はなく、ボンディングワイヤ204,205
が直交に近い状態になっていれば、第４の発明の効果は
生じることは明らかである。
さらに、第17図では二つの２ポート型弾性表面波共振
子、すなわち二つのインターディジタル電極を有する弾
性表面波共振子を用いているが、インターディジタル電
極が一つの１ポート型弾性表面波共振子を用いてもかま
わない。
また、第19図に示すように、弾性表面波遅延線を用い
ても第４の発明の主旨には何ら変更はない。この場合、
各弾性表面波遅延線には、基板端面からの反射及び両遅
延線間の弾性表面波による干渉を避けるため、弾性表面
波の減衰器として動作する吸音剤等209を設けることが
望ましい。
なお、以上の第４の発明の各実施例では、同一基板上
に複数の弾性表面波共振子等が構成されているが、各々
が独立した基板上に構成されても第４の発明の主旨を逸
脱するものではないことは明らかである。
以上説明したように、第４の発明は同一の集積回路内
に構成された複数の発振回路と、複数の弾性表面波素子
とを電気的に接続する各々のボンディングワイヤを直交
に近い状態にすることを特徴としている。これにより、
複数の発振回路間の相互干渉を極めて小さくすることが
できる。引き込み発振を防止でき、混変調による発振ス
ペクトルのスプリアスの発生を低減できる。
しかしながら、発振器が複数あると、ボンディングワ
イヤ間においても静電誘導が生じる危険性が大である。
この際、雑音、混変調等が生じる。
次に、第５の発明について図面を参照しながら詳細に
説明する。
第20図、及び第21図に示すように構成することが望ま
しい。これらは、ディジタル変調信号に応じて発振周波
数の異なる２つの発振器の出力信号を切替てFSK（周波
数シフトキーイング）変調をおこなうFSK変調器を示す
ものである。第20図は回路構成を表わし、第21図は模式
的な構造図を表わしたものである。集積回路素子401上
に発振周波数f1を有する第１の発振回路402と発振周波
数f2を有する第２の発振回路403が形成されている。夫
々の発振回路は増幅器404,405より構成されており、増
幅器404,405の入，出力電極は圧電性基板409上に形成さ
れた異なる共振周波数の弾性表面波素子410,411に電気
的に接続されている。２つの弾性表面波素子は同一圧電
基板上に作られていてもよく、また２つの圧電基板に分
割して夫々が作られていてもよい。本実施例では、弾性
表面波素子として1port形共振子を用いている。この２
つの弾性表面波共振子410,411がそれぞれ発振回路402,4
03の発振源となるため異なる発振周波数f1,f2を設定す
ることができる。２つの発振回路の出力信号は、同じIC
基板401上に形成された切替回路406に入力される。さら
に切替回路406の変調入力信号は入力端子408から入力さ
れ、また切替回路406の出力信号は407より出力される。
上記各回路402,403,406には図示を省略した電源端子よ
り電源が供給されている。以上のような構成とすること
により、変調入力端子408から入力されるディジタル変
調信号に応じて、発振回路402,403の出力信号すなわち
周波数f0,f1の信号のどちらかが切替回路406により選択
されて出力端子407から出力される。すなわちFSK変調が
おこなわれる。
ところで、発振回路を構成する増幅器404,045と弾性
表面波素子410,411を電気的に接続する際、第21図に示
す様に、集積回路401の外周にボンディングパッド404−
1,404−2,405−1,405−２を形成し、ボンディングワイ
ヤー420,421を用いて接続するのが通常である。
本実施例では、第１の増幅器404の出力電極取り出し
部すなわちボンディングパッド404−２と第２の増幅器
５の出力電極取り出し部すなわちボンディングパッド40
5−２を互いに隣接する位置に配置し、さらにそれを挟
む位置に第１の増幅器の入力電極取り出し部すなわちボ
ンディングパッド404−１と第２の増幅器の入力電極取
り出し部すなわちボンディングパッド405−１を配置す
る。
本構成によれば、ボンディングパッド404−２と405−
２は増幅器の出力電極となる。インピーダンスが低い部
分であり、信号レベルも同程度であるので、ボンディン
グパッド及びそれに接続されたボンディングワイヤを介
した相互干渉を少なくできる。さらにインピーダンスが
高く信号レベルの低い入力電極すなわちボンディングパ
ッド404−1,405−１を夫々、隣りの発振回路より遠ざけ
ており、ボンディングパッド及びそれに接続されたボン
ディングワイヤを介した隣りの発振回路からの電磁誘導
または静電誘導による信号レベルの変動を極力、抑える
ことができる。
そして、このような効果により、FSK変調器としても
良好な動作をおこなえる。すなわち発振器幅の相互干渉
を十分小さくできるため、出力端子407からf2の信号が
出力されている時にf1の信号が出力されている時にf2の
信号が混入したりという、望ましくない信号を混入を十
分抑圧することができる。
第20図及び第21図の実施例においては弾性表面波素子
として、１−port形弾性表面波共振器を用いた構成とな
っているが、同様の効果は２−port形弾性表面波共振
器、あるいは弾性表面波遅延線を用いた発振回路構成に
おいて認めることができる。第22図及び第23図は、弾性
表面波素子として、弾性表面波遅延線を用いたものであ
り、第20図、第21図と同様にFSK変調器を示すものであ
る。第22図は回路構成を表わし、第23図は模式的な構造
図を表わしたものである。２つの異なる発振周波数f1,f
2を発振する第１の発振回路402、及び第２の発振回路40
3、夫々の増幅器404,405の出力電極取り出し部404−２
−A,404−２−B,405−２−A,405−２−Ｂが隣接する位
置にあり、この４つの出力電極取り出し部を挟む位置に
増幅器４の入力電極取り出し部すなわちボンディングパ
ッド404−１−A,404−１−Ｂと、増幅器405の入力電極
取り出し部すなわちボンディングパッド405−１−Ｂと
が配置されている。そして、増幅器404は遅延線430に、
増幅器405は遅延線440にボンディングワイヤー420,421
等により電気的に接続される。この場合、夫々増幅器の
入力電極は遅延線の入力インターディジタル電極、ある
いは出力インターディジタル電極の一方に接続され、増
幅器の出力電極は遅延線の他の一方のインターディジタ
ル電極に接続されることになる。なお、401は集積回路
であり、406は切替回路、408は変調入力端子、407は出
力端子である。FSK変調器としての動作は第20図、第21
図の実施例と同様である。本構成によれば、第20図及び
第21図の実施例で説明したと同様の効果が見られ、隣接
する発振回路間のボンディングワイヤを介した電磁的ま
たは静電的結合、及び隣接する発振回路からの増幅器入
力電極へ及ぼされる信号レベル変動の影響を軽減するこ
とが可能となる。
以上、説明した様に、第５の発明によれば２つの異な
る発振周波数を同時に発振する発振回路において、夫々
の発振器を構成する増幅器の出力電極取り出し部を互い
に隣接する位置に置き、その出力電極取り出し部を挟む
位置に増幅器に入力電極取り出し部を配置することによ
って、ボンディングワイヤを介して２つの発振回路間に
生じる相互干渉を抑圧し、さらに信号レベルの低い増幅
器入力側が隣りの発振回路によって、その信号レベルが
変動することを軽減できる。それにより、FSK変調等を
良好に行なうことができる。
次に、第６の発明について図面を参照しながら詳細に
説明する。
第24図は第６の発明の一実施例を示す構成図である。
図において、パッケージの一部となるステム601上に
は、圧電基板602が実装されている。圧電基板602上には
弾性表面波共振子603及びその接続端子604と、集積回路
605の入出力電極となる配線パターン606が形成されてい
る。そして、圧電基板602の上には、発振回路及びその
接続端子607の構成された集積回路605が実装されてい
る。なお、圧電基板602の接続端子604が及び配線パター
ン606が形成された面と、集積回路605の接続端子607が
形成された面とは、向き合っており、接続端子604及び
配線パターン606と、接続端子607とは、電気的に接続さ
れている。さらに、配線パターン606と、ステム601に埋
設された外部接続ピン608とは、ボンディングワイヤ609
により電気的に接続されている。外部接続ピン608は発
振回路の電源端子や出力端子となる。
以上のような構成により、弾性表面波共振子603と、
集積回路605とは、直接接続されるため、ボンディング
ワイヤが不用となる。このため、発振ループ内の寄生イ
ンダクタンスを極めて小さくできるとともに、外来雑音
等の影響も極めて小さくできる。そして、振動によって
弾性表面波共振子603と、集積回路605との配線が切れる
可能性も極めて小さくできる。
第６の発明は、第24図に示した実施例に限定されるも
のでなく、種々に変形して実施できる。例えば、接続端
子604と配線パターン606と接続端子607とは任意に配置
できる。また、接続端子604と配線パターン606と接続端
子607の数は必要に応じて増減することができる。同様
に、その形状も必要に応じて変形することができる。そ
して、発振源となる弾性表面波素子は弾性表面波共振子
603に限定されるものではなく、弾性表面波遅延線等で
ももちろんかまわない。
以上説明したように、第６の発明は、弾性表面波素子
が形成された圧電基板上に集積回路を実装したことを特
徴としており、上記のような効果がある。
以上、本発明の６基本構成について説明したが、これ
らの基本構成はそれぞれに独立したものではなく、種々
に組み合わせて実施できる。
例えば、第１の発明を説明した第１図及び第２図の実
施例では、既に第２の発明が実装されている。また、第
３の発明を説明した第14図及び第16図の実施例では、既
に第１の発明と第２の発明とが実装されている。同様
に、第４の発明を説明した第17図乃至第19図の実施例で
は、既に第１の発明と第２の発明と実施されている。そ
の他、第４の発明を説明した第17図乃至第19図の実施例
において、集積回路素子201,211内の、各発振回路を構
成する増幅回路を差動増幅回路とすれば、各々の発振器
に対して第３の発明を実施することができる。さらに、
第５の発明を説明した第21図と第23図の実施例に対して
第４の発明を実施することもできる。
例えば、第４の発明と第５の発明を組み合わせた場合
の構成図を第25図に示す。第25図において集積回路401
は、第23図の実施例と同様の構成となっており、第１の
発振回路402を構成する増幅器404の出力電極すなわちボ
ンディングパッド404−２−Ａ、404−２−Ｂと、第２の
発振回路403を構成する増幅器405の出力電極すなわちボ
ンディングパッド405−２−Ａ、405−２−Ｂとが隣接す
る位置にあり、この４つのボンディングパッドを挟む位
置に、増幅器404の入力電極すなわちボンディングパッ
ド404−１−A,405−１−Ｂと、増幅器405の入力電極す
なわちボンディングパッド405−１−Ａ、405−１−Ｂと
が配置されている。また、弾性表面波共振子216には第1
7図、第18図の実施例と同様に、二つの弾性表面波共振
子が形成されている。そして、増幅回路によって構成さ
れた集積回路401内の二つの発振回路と、該二つの弾性
表面波共振子とは、互いに直交して配置された２組のボ
ンディングワイヤ214と215によって接続されている。
このような構成とすることにより、第４の発明と第５
の発明両方の効果が得られ、第４の発明または第５の発
明を単独で実施した場合に比べて、二つの発振回路間の
相互干渉をより少なくできる。
以上の他、第６の発明についても他の発明との組合せ
が可能である。第６の発明を説明した第29図には、既に
第１の発明と第２の発明が用いられているが、第６の発
明には、この他、第３、第５の発明を組み合わせること
ができる。
以上説明した以外にもいくつかの組合せが考えられ
る。
このように本発明の６基本構成のいくつかを組み合わ
せることにより、各及の基本構成による効果が加算され
るため、より高い効果が得られる。
本発明は以上に説明した実施例、変形例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において変形
して実施できる。
〔発明の効果〕
上述の第１及び第２の基本構成をとることにより、集
積回路素子と弾性表面波素子とを電気的に接続するボン
ディングワイヤの長さを十分短くすることができる。よ
って、寄生インダクタンスを小さくできるとともに、電
磁誘導の影響を少なくでき、発振動作を安定にできる。
そして、ボンディングワイヤが切れたり、外れたりする
可能性を極めて小さくできる。同様に、第６の基本構成
をとることにより、第１及び第２の基本構成よりもさら
に高い上記の効果が得られる。
また、発振回路を差動増幅回路で構成した場合には、
第３の基本構成をとることにより、回路を理想的な差動
回路として動作させることができる。よって、電源ライ
ンからの雑音や、電磁誘導の影響を少なくでき、発振動
作を安定にできる。
さらに、複数の発振器を内蔵した場合には、第４図及
び第５図の基本構成をとることにより、ボンディングワ
イヤを介した発振器間の相互干渉を極めて少なくでき
る。よって、混変調を少なくでき、引き込み発振を防止
できる。
【図面の簡単な説明】
第１図は第１の発明の一実施例を示す模式平面図、第２
図乃至第11図は第１の発明の他の実施例を示す模式平面
図、第12図は第２の発明の実施例を示す模式平面図、第
13図は第３の発明を説明するための回路図、第14図は第
３の発明の一実施例を示す模式斜視図、第15図は第３の
発明の他の実施例を示す回路図、第16図は第３の発明の
他の実施例を示す模式斜視図、第17図は第４の発明の一
実施例を示す模式平面図、第18図及び第19図は第４の発
明の他の実施例を示す模式平面図、第20図は第５の発明
の一実施例を示す回路構成図、第21図は第５の発明の一
実施例を示す模式構造図、第22図は第５の発明の他の実
施例を示す回路構成図、第23図は第５の発明の他の実施
例を示す模式構造図、第24図は第６の発明の一実施例を
示す模式構造図、第25図は第４の発明と第５の発明とを
組み合わせた場合の模式構成図である。 （１），（30），（20），（40），（101），（206），
（216），（409），（410），（411），（430），（44
0），（602）……弾性表面波素子 （８），（108），（201），（211），（302），（41
0），（605）……集積回路 （２），（305），（121），（122），（123），（12
4），（125），（126），（127），（128），（191），
（192），（193），（194），（202），（203），（21
0），（212），（213），（220）……ボンディングパッ
ド （７），（10），（204），（205），（214），（21
5），（304），（420），（421）……ボンディングワイ
ヤ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 江畑 泰男 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８ 株式 会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 水戸部 整一 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８ 株式 会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 高瀬 素義 神奈川県川崎市幸区堀川町72番地 東芝 電子デバイスエンジニアリング株式会社 内 (72)発明者 田中 裕久 神奈川県川崎市幸区堀川町72番地 東芝 電子デバイスエンジニアリング株式会社 内 (56)参考文献 実開 昭63−81409（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−134324（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−55119（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−146411（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H03B 5/30 - 5/42

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】外囲器内に配置され、かつ少なくとも増幅
    作用を有する集積回路と、 この集積回路と同一前記外囲器内に配置され、かつ前記
    集積回路に電気的に接続した弾性表面波素子とから構成
    された発振器において、 前記弾性表面波素子のボンディングパッドは、前記集積
    回路のバンディングパットに対向する様に前記弾性表面
    波素子の弾性表面波伝搬方向にほぼ平行に配列させたこ
    とを特徴とする発振器。
  2. 【請求項２】外囲器内に配置され、かつ少なくとも差動
    増幅器から構成された集積回路と、 この集積回路と同一外囲器内に配置され、かつ前記集積
    回路に電気的に接続した弾性表面波素子とから構成され
    た発振器において、 前記差動増幅器の正の端子と前記弾性表面波素子を電気
    的に接続するボンディングワイヤと、前記差動増幅器の
    負の端子と前記弾性表面波素子を電気的に接続するボン
    ディングワイヤの配置が線対称であることを特徴とする
    発振器。
  3. 【請求項３】複数の発振回路から少なくとも構成された
    集積回路と、 この発振回路と電気的に接続した複数の弾性表面波素子
    とから構成されてなる複数の発振器が同一外囲器内に配
    置されてなる発振器において、 一方の前記発振回路のボンディングパッドと一方の前記
    弾性表面波素子のボンディングパッドとを電気的に接続
    するボンディングワイヤは、他方の前記発振器のボンデ
    ィングパッドと他方の前記弾性表面波素子のボンディン
    グパッドとを電気的に接続するボンディングワイヤと45
    度以上135度以下の角度をなすことを特徴とする発振
    器。
  4. 【請求項４】発振回路が構成された集積回路基板と、 この集積回路基板上に配置された電極と、 弾性表面波素子が構成された圧電基板と、 この圧電基板上に配置された電極とを備え、 前記集積回路基板の電極と前記圧電基板の電極とは直接
    接続されていることを特徴とする発振器。
  5. 【請求項５】同一半導体基板上に第１の発振回路と第２
    の発振回路とを備えた半導体集積回路と、 この半導体集積回路と同一外囲器内に配置され、前記第
    １の発振回路に電気的に接続する第１の弾性表面波素子
    と、前記第２の発振回路に電気的に接続する第２の弾性
    表面波素子とを少なくとも備え、 前記第１の発振回路を構成する第１の増幅器の出力電極
    と、前記第２の発振回路を構成する第２の増幅器の出力
    電極とを挟む位置に、前記第１の増幅器の入力電極と前
    記第２の増幅器の入力電極とを配置し、 かつ前記第１の弾性表面波素子のボンディングパッドと
    前記第１の増幅器の出力電極とを電気的に接続するボン
    ディングワイヤは、前記第２の弾性表面波素子のボンデ
    ィングパッドと前記第２の増幅器の出力電極とを電気的
    に接続するボンディングワイヤと45度以上135度以下の
    角度をなすことを特徴とする発振器。
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