无线通信装置、电子设备和移动体的制作方法_2

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频率不同的频率的电压会施加给振动片,成为振荡频率的误差或波动的原因。
[0051]并且,作为振动片或振荡电路施加给放大器的影响,例如有以下的影响。S卩,在无线通信中是根据法令来决定标准的,规定了通信频带的信号电平、其以外的频带的信号电平,然而在满足该标准方面,有时串扰会成为问题。通信频带外的不需要的噪声(杂散噪声(spur1us))是各种各样的,然而例如在使用PLL电路的无线通信中,存在由基准泄漏引起的噪声。在无线通信中,由于使由振荡器生成的基准时钟通过PLL进行增倍,因而载波的频率与基准时钟的频率不同。该基准时钟泄漏到发送信号而产生杂散噪声的现象是基准泄漏。
[0052]作为基准泄漏的产生源之一,考虑了振动片和振荡电路。当振动片利用压电效应而振动时,产生与振动片的变形(压力)对应的分极,在与振荡电路之间发生电荷移动。即,振动片和振荡电路成为非常大的数字噪声的产生源。
[0053]因此,当放大器和振动片在封装内接近配置时,容易发生基准泄漏。S卩,在1C内,放大器和振荡电路接近的可能性高,基准时钟的噪声容易经由基板或电源线从振动片或振荡电路传播到放大器,发生基准泄漏。
[0054]下面,对本实施方式的第2比较例进行说明。第2比较例是外附分立的振子的情况的例子。图1示出无线通信装置的第2比较例和包括该无线通信装置的系统的结构例。图1的系统包括:微型计算机MC、无线通信装置RFT、匹配电路頂T、以及天线ANN。
[0055]无线通信装置RFT是这样的装置:根据来自微型计算机MC的控制生成无线发送信号,经由匹配电路MT和天线ANN进行无线发送。具体地,在端子XTAL和接地端子GND之间连接有外附的石英振子,利用内置于无线通信装置RFT中的振荡电路使石英振子振荡。无线通信装置RFT将由该发送信号生成的时钟信号从端子CK0UT供给到微型计算机MC。
[0056]微型计算机MC根据该时钟信号进行动作,经由无线通信装置RFT的使能端子EN、数据输入输出端子SD10、数据输入输出时钟端子SCK来输入/输出控制信号、无线发送数据。
[0057]无线通信装置RFT使振荡信号通过PLL电路增倍,生成无线通信的载波信号,根据无线发送数据调制该载波信号,生成发送信号,将该发送信号从输出端子GNDPA、PA0UT输出。匹配电路MT是进行无线通信装置RFT与天线ANN之间的阻抗匹配的电路。发送信号经由该匹配电路MT从天线ANN被发送。
[0058]另外,端子VDD是从电源(例如二次电池等)被供给电源电压的端子,端子VR是输出利用调压器从该电源电压中生成的电压的端子。
[0059]上述的端子中,端子XTAL、EN、SD1、SCK、CK0UT是输入/输出数字信号的数字用端子,端子GNDPA、PAOUT、GND、VR、VDD是输入/输出模拟信号的模拟用端子。无线通信装置RFT的封装是长方形,数字用端子分开地配置在2个长边。并且,模拟用端子也分开地配置在2个长边,并在各长边中与数字用端子混合地配置。
[0060]通过这样的端子配置,如图1所示,从微型计算机MC到无线通信装置RFT的布线在安装基板上需要复杂的绕引,而且数字信号的布线和模拟信号的布线(例如端子CK0UT、GNDPA的连接布线)接近。并且,由于数字用端子和模拟用端子配置在同一长边,因而即使在封装内,接合引线也会相邻。由此,在图1的比较例中存在的课题是,发生模拟信号和数字信号的串扰(耦合)的可能性高。
[0061]根据上述的基准泄漏的观点,在图1的比较例中,基准时钟(或者将其进行分频得到的时钟)从端子CK0UT被输出,该端子CK0UT与模拟输出端子GNDPA相邻。因此,基准时钟和发送信号耦合、发生基准泄漏的可能性高。
[0062]并且,从振子是外附的方面、或者布线的绕引变得复杂方面来看,存在的课题是,妨碍了系统的小型化。若要使封装或安装基板小型化,则存在下述状况:封装内的接合引线间的距离、端子的间距、安装基板上的布线间的距离变小,越加容易发生串扰。
[0063]并且,如上所述,由于振子是外附的,因而收窄振荡频率的精度是困难的。在市销的石英振子中,一般保证±50ppm左右的频率误差。在使用了按规格指定的电容值(例如12pF)的振荡用电容器的情况下,该频率误差可被保证。用户参考该规格来将石英振子和无线通信1C组合使用。在这样的常用件的组合的情况下,由于使用石英振子的成品体(完成体),因而当与无线通信1C组合时,事后难以对振荡频率进行调整。
[0064]由于振荡频率的误差为载波的频率误差,因而在接收侧也要求仅容许该频率误差的接收频带。即,在石英振子的频率误差大的状态下,不得不也扩大接收频带。公知的是,当扩大接收频带时接收灵敏度下降,为了以同一距离维持同一灵敏度的无线通信,接收频带越大,就越有必要增大发送功率。由于当提高发送功率时消耗电力也增大,因而特别是对于小型装置,在电池和蓄电池的节电这样的重要方面是不利的。
[0065]2.无线通信装置
[0066]图2示出可以解决上述的课题的本实施方式的无线通信装置的第1结构例。
[0067]无线通信装置包括:振动片30、和与振动片30连接的半导体装置20。半导体装置20包括:振动片30的振荡电路100、和无线通信电路200。无线通信电路200具有将根据振荡电路100所生成的无线信号进行放大的功率放大器220 (广义上是放大器)。并且,振动片30和半导体装置20被收纳在1个封装内。在封装10,在针对半导体装置20的俯视观察中,振动片30的激励电极(图16的(A)、图16的⑶的第1电极32的激励电极)被配置成与功率放大器220不重叠。
[0068]振动片30是通过施加电压来产生固有频率的振动的固体振动片(压电振动片)。例如,振动片30是石英振动片(例如AT切型振动片)。或者,也可以是陶瓷振动片等。
[0069]作为在半导体装置20的基板的厚度方向上的俯视观察中,振动片30的激励电极被配置成与功率放大器220不重叠的情况,存在以下情况。第1个情况是,激励电极的一部分或全部与半导体装置20重叠,并且激励电极与功率放大器220不重叠。在该情况下,如图2所示,在半导体装置20的基板的厚度方向上的俯视观察中,振动片30和半导体装置20的一部分被配置成重叠。振动片30中未由激励电极覆盖的部分也可以与功率放大器220重叠,然而期望的是不重叠。第2个情况是,激励电极的全部与半导体装置20不重叠。在该情况下,在俯视观察中,振动片30被配置成与半导体装置20不重叠。或者,振动片30中未由激励电极覆盖的部分也可以配置成与半导体装置20重叠。
[0070]封装10将振动片30和半导体装置20密封,经由设置在封装10的端子使半导体装置20和外部电路、布线(例如印刷基板布线)连接。例如,由采用陶瓷制的片材形成的框或塑料制的模件的框、以及形成在该框的表面或封装内的金属制的柱、电极焊盘、布线、端子等构成。
[0071]关于半导体装置20,通过半导体工艺在半导体基板(例如硅基板等)形成模拟电路和数字电路。半导体工艺是例如由杂质导入、绝缘层形成、多晶硅层形成、铝层形成、钝化层形成等工序构成的工艺。
[0072]无线通信电路200是进行无线通信控制和无线发送信号的送出(天线的驱动)的电路。例如,无线通信电路200可以包括后述的分数N型PLL电路210。然后,无线通信电路200从外部的控制器(微型计算机等)收取通信数据。分数N型PLL电路210将来自振荡电路100的振荡信号作为基准时钟信号进行分数倍频(包含整数倍频)并生成载波信号,根据该通信数据调制该载波信号,生成无线发送信号。然后,功率放大器220将无线发送信号进行放大并输出到天线,进行无线发送。
[0073]如以上那样,通过在针对半导体装置20的俯视观察中将振动片30的激励电极配置成与功率放大器220不重叠,能够减少振动片30或振荡电路100与功率放大器220的串扰。由此,可以减少妨碍单封装化的主要原因即振动片30的振荡频率的误差、基准泄漏,能够实现单封装化。
[0074]S卩,由于振动片30的激励电极不在功率放大器220的正上方,因而激励电极不易受到从功率放大器220辐射的开关噪声。由此,可以减小从功率放大器220对振动片30的影响。
[0075]并且,振动片30的激励电极与功率放大器220不重叠是指,在俯视观察中振动片30被错开到远离功率放大器220的位置。由此,抑制了振动片30与功率放大器220的相互的串扰。
[0076]如在第1比较例中说明那样,振荡电路100 —般配置在振动片30的附近。在本实施方式中,由于振动片30被错开到远离功率放大器220的位置,因而振荡电路100和功率放大器220也远离。由此,抑制了振荡电路100与功率放大器220的相互的串扰。
[0077]并且,下述情况的可能性较高,即,与振荡电路100连接的焊盘(图4的PXG、PXD)配置在振荡电路100的附近,与功率放大器220连接的焊盘(图4的PRFC、PPAQ、PVSPA)配置在功率放大器220的附近。因此,这些焊盘间的距离、与该焊盘连接的接合引线的距离也拉开,从而也抑制了该接合引线间的串扰。
[0078]另外,在后述的实施方式中,无线通信电路200包括分数N型PLL电路210。在该情况下,如以下那样振荡频率的调整等成为可能。
[0079]S卩,分数N型PLL电路210可以进行分数倍增。S卩,即使基准时钟的频率单一,也可以不仅生成该基准时钟的整数倍频的载波信号,还可以以整数倍频之间的任意频率生成载波信号。由此,即使在与特定的振动片30组合的情况下,也可以实现任意频率的载波信号,能够满足与用途和使用国对应的法令。这样,通过采用分数N型PLL电路210,能够使振动片30和半导体装置20 (无线通信1C)单封装化,可以使利用了无线通信装置的系统小型化。
[0080]并且,通过使振动片30和半导体装置20单封装化,能够收窄(缩小)振荡频率的误差。即,在将振动片30和半导体装置20安装于封装10之后,在关闭封装10的盖之前,探测例如振动片30的振荡信号(或者,对该振荡信号进行分频后的时钟信号)。为使该频率处于期望的误差范围内,例如可以向振动片30照射离子束来调整振荡频率。在如图1的比较例那样外附了分立的石英振动片的情况下,不能在与无线通信1C组合后使用离子束进行调谐。在特定的振动片30与半导体装置20的组合中,在制造时调整振荡频率,这是通过如本实施方式那样进行单封装化才首次实现的。
[0081]如上所述,振荡频率的误差为载波频率的误差。在无线通信中接收频带越窄、接收灵敏度就越高是公知的,通过减小发送侧的频率误差可以使接收频带变窄,提高接收灵敏度。这意味着,可以以更小的发送功率进行通信。例如在无钥匙进入模块等中,通过节约发送功率,能够节约有限的电力(蓄电池)。
[0082]并且,如图6?图8中后述那样,数字信号的布线成为不需要的辐射的原因,布线越长,就越容易产生不需要的辐射。在本实施方式中,通过振动片30的单封装化,无需在安装基板设置振荡信号的布线,因而能够消除来自该布线的不需要的辐射。
[0083]图3示出可以解决在比较例中说明的课题的本实施方式的无线通信装置的第2结构例。
[0084]无线通信装置(振动片内置电路装置)包括:振动片30、与振动片30连接的半导体装置20、以及收纳振动片30和半导体装置20的封装10。
[0085]并且,在半导体装置20,在针对半导体装置20的俯视观察中沿着第1方向D1侧的第1外缘HS1设置有模拟用焊盘PANA。并且,沿着第1方向D1的相反方向的第2方向D2侧的外缘即与第1外缘HS1对置的第2外缘HS2设置有数字用焊盘H)G。
[0086]在封装10中,在第1方向D1侧的第1封装的边HK1设置有与模拟用焊盘PANA连接的模拟用端子TANA。并且,在第2方向D2侧的第2封装的边HK2设置有与数字用焊盘PDG连接的数字用端子TDG。
[0087]振动片30在封装10内配置在半导体装置20的第3方向D3侧或第4方向D4侧。第3方向D3、第4方向D4是与第1方向D1和第2方向D2交叉(例如垂直)的方向。
[0088]数字用焊盘TOG、数字用端子TDG是用于输入或输出数字信号
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