[发明专利]振荡器

说明书

技术领域

本发明的技术领域涉及振荡器，特别是涉及使用了MEMS谐振器的振荡器。

背景技术

现有技术中，在电子设备等中为了取得电路动作的时刻(取同步)而使用振荡器。对于电子设备而言，正确输出成为动作基准的电信号的振荡器是一种必不可少的器件。虽然使用了晶体振子的晶体振荡器是这种振荡器的一例，但是晶体振荡器中存在难以小型化、不适于集成化、试制工时数多、成品率不好、缴纳期需要时间等课题。因此，近年来，作为取代晶体振荡器的器件，使用了通过半导体工艺由硅等制成的微型机电系统(MEMS：Micro Electro-Mechanical Systems)的振荡器备受关注。

微型机电系统振荡器(以下称为“MEMS振荡器”)具备由放大电路和MEMS谐振器构成的反馈型振荡电路。MEMS谐振器具有如下特性：输入输出电极间的电通过特性仅相对具有特定频率、即MEMS振子的谐振频率(振子的固有振动数)附近频率的电信号才显著提高。在MEMS振荡器中，利用MEMS振子的这种特性而使来自放大电路的输出中包含的谐振频率的电信号反馈到放大电路，由此取得振荡状态。之后，MEMS振荡器将在振荡状态下从放大电路输出的电信号作为振荡信号来输出。因此，从MEMS振荡器输出的振荡信号的频率是基于MEMS振子的谐振频率确定的。

公知MEMS谐振器的谐振频率具有温度依赖性。MEMS谐振器一般由硅等形成，并且根据硅的温度特性使该谐振频率具有-20[ppm/℃]左右的温度特性。例如，如果工作温度在-20～+80℃之间变化100℃，则谐振频率变化2000[ppm]左右。因此，由于MEMS谐振器的工作温度发生变化，所以振荡信号的频率也发生变化。因而，在现有的MEMS振荡器中，在MEMS谐振器附近配备温度传感器，并基于温度传感器测量的温度来补偿因MEMS谐振器的谐振频率的温度依赖性引起的振荡信号的频率变动，从而输出不依存于温度的固定频率的电信号。

图21是现有的MEMS振荡器的框图。现有的MEMS振荡器300具有：振荡部301，输出原振荡信号；和修正部302，修正原振荡信号的频率，从而输出具有期望的频率的输出信号(参照专利文献1)。

在振荡部301中，由放大器312和MEMS谐振器313构成反馈型振荡电路，来自放大器312的输出被作为原振荡信号而取出后被输入到修正部302中。

当因温度变化等而导致MEMS谐振器313的谐振频率变动时，原振荡信号的频率也变动。在MEMS振荡器300中，通过修正部302补偿原振荡信号的频率的变动，从而将输出信号的频率确保为固定。

修正部302具备：PLL(Phase-Locked Loop)电路321、控制针对PLL电路321的反馈而设置的分频器(未图示)的分频比的分频比控制部322、和温度传感器1101。

分频比控制部322基于来自温度传感器1101的输入来调整针对PLL321的反馈而设置的分频器(未图示)的分频比，以使PLL321输出的输出信号的频率变为期望的值。更详细而言，分频比控制部322根据已知的MEMS谐振器313的谐振频率的温度特性、来自温度传感器1101的输入、以及预先设定的输出信号的频率，决定针对PLL321的反馈而配置的分频器(未图示)的分频比。

图22是上述MEMS谐振器300的侧面剖视图。如该图所示，MEMS谐振器313被封装成空气等不会影响振子的机械性振动，且振子的周围可确保真空状态。具有这种结构的MEMS谐振器313形成为独立于形成有放大部312和修正部302的第1芯片1301的第2芯片1302。温度传感器1101形成在第1芯片1301内的MEMS谐振器313附近。

并且，通过用金属线806连接与从第2芯片1302的封装表面延伸到电路表层的布线803相连的垫片(pad)804、和与第1芯片1301相连的垫片805，从而连接第1芯片1301和第2芯片1302，以纵向装载的方式进行安装。

如上所述，MEMS谐振器313的振子的周围处于真空状态。因此，振子与其外部之间的热传导性低。然而，第1芯片1301的温度传感器1101所测量的温度的时间变动与MEMS谐振器313的振子的实际温度的时间变动之间会产生差异。