CN102332890A - 一种pcb基座的表面贴装石英晶体振荡器及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种PCB基座的表面贴装石英晶体振荡器及其制造方法，所述的振荡器包括有谐振器、振荡器用集成电路、基座和外盖，其特征在于所述基座为PCB基座，所述外盖为保护粘合物；PCB基座由PCB基板和PCB凸边组成，所述PCB基板上具有电子线路，且PCB基板上面设置有PCB凸边，谐振器位于PCB凸边上，由PCB凸边支撑，所述保护粘合物和PCB基座一起封装了振荡器集成电路振荡器用集成电路和谐振器。本发明通过将振荡器的基座设计为PCB基座，能够有效地利用现有的PCB板进行振荡器的生产，避免了高成本设备及控制工艺的应用，提供了构造简单、低成本、有效耐用的表面贴装石英晶体振荡器。

Description

一种PCB基座的表面贴装石英晶体振荡器及其制造方法

技术领域

本发明涉及石英晶体振荡器及其制造方法。具体来讲，本发明是关于PCB基座的表面贴装石英晶体振荡器及其制造方法。

背景技术

石英晶体振荡器由于其频率的准确性及稳定性的特点，在现代电子行业如通讯、电脑、娱乐设备及其它我们所涉及的领域是不可缺少的一部分。到目前为止，石英晶体振荡器通常是由压电石英晶体谐振器再加上相应的振荡电路，和一个可被用某种方法密封的封装物所组成，直流电压可通过密封封装的引线作用在石英晶体振荡器上产生振荡。

通常情况下，表面贴装石英晶体振荡器由一个压电石英晶体谐振器、相应的振荡电路、陶瓷基座和金属外盖组成。为了达成全密封的工作环境，这类陶瓷基座和金属外盖的压焊封装过程需要用到特别的设备，而这类特别的封装设备主要由日本的设备厂商控制，而且特殊的设备要求也增加了此类振荡器的生产成本。

层叠式结构的陶瓷基座是在综合应用了金属过火沉积技术、金属混合技术以及陶瓷金属封合技术制造而成。此类陶瓷基座需要高技术以及特制的高温高强度设备进行生产，相对生产成本比较高，并且一直以来在供应方面都比较缺货。严格来讲，目前这类基座在全球范围内被三家日本公司垄断控制，增加了物料供应的风险。通常振荡器的输出频率的精度由所用的谐振器的精度来决定，而这类谐振器的精度在封盖前需要进行一次或者多次精确的频率调整。这类频率的精确调整无疑会增加此类谐振器的生产成本。综合而言，使用日本垄断的层叠式结构的陶瓷基座生产的振荡器，其中多于百分之五十的成本来自于层叠式结构的陶瓷基座本身以及附加的设备成本和工艺成本。

在此情况下，能够提供构造简单、低成本生产，有效耐用的表面贴装石英晶体振荡器具有其明显的优点及优势。

发明内容

针对上述的问题，本发明提出了PCB基座的表面贴装石英晶体振荡器及其制造方法，该振荡器及制造方法摆脱了使用日本控制的昂贵基座和特殊设备，使得本发明的产品及工艺流程简单明了，适用于低成本制造。

本发明的另一个目的是提供一种PCB基座的表面贴装石英晶体振荡器及其制造方法，该振荡器及制造方法所生产的振动器结构简单、高度低体积小，具有耐久性、有效性。

本发明的再一个目地是提供一种PCB基座的表面贴装石英晶体振荡器及其制造方法，该振动器及制造方法易于实施、制作方便，且制作成本低廉，能够替代现有的层叠式结构的陶瓷基座石英晶体振荡器。

基于此，本发明是这样实现的。

一种PCB基座的表面贴装石英晶体振荡器，所述的振荡器包括有谐振器、振荡器用集成电路（以下简称IC硅片）、基座和外盖，其特征在于所述基座为PCB基座，所述外盖为保护粘合物；PCB基座由PCB基板和PCB凸边组成，所述PCB基板上具有电子线路，且PCB基板上面设置有PCB凸边，振动器用集成电路设置于PCB基座的中部，与PCB凸边相邻，谐振器位于PCB凸边上，由PCB凸边支撑，PCB凸边支撑起谐振器，为谐振器提供了振荡空间，谐振器与PCB基座形成电连接，所述保护粘合物和PCB基座一起封装了振荡器集成电路IC硅片和谐振器。PCB基板的内表面上有电子线路并且支撑IC硅片以及与IC硅片有电连接，PCB凸边用于固定谐振器，并且该凸边和PCB基板一起使谐振器和IC硅片能够电连接。

本发明首先使用一种PCB基座，所述PCB基座是由PCB基板和至少两个PCB凸边组成，PCB基板上布有电子线路，电子线路的布线、线宽、线厚、PCB板的形状、尺寸和厚度由设计要求而定。PCB凸边设置于PCB基板的两侧。PCB凸边的上下两面至少各有一个彼此电功能相通的金属层，PCB凸边的形状、尺寸和厚度由设计要求而定。PCB凸边上的金属层的形状、尺寸和厚度由设计要求而定。

在具体应用中此PCB基座可由单层的PCB基板和两个单层的PCB凸边组成，PCB基板上面有金属电子线路，两个PCB凸边位于PCB基板的两个对立的边上，形成PCB 基座的两个凸周边，每个凸周边上有金属层，而PCB凸边上的金属层又和PCB基板上的电子线路有电连接，以便PCB凸边上的金属层和谐振器上的焊盘用导电粘合物连接在一起，形成电连接，最终使谐振器和IC形成电连接。PCB板的材料可为通常的电子线路板材料，无需任何特殊材料。这种PCB基座的引出端的数量和尺寸可根据产品的规格来确定，通常为但不限于为六个。其中四个引出端可用于和外部线路板上的电路进行功能连接，其余两个可用于其它功能，比如在IC选用可编程IC硅片的情况时进行IC硅片的编程工作。

上述的PCB基板通常为长方形结构，两个PCB凸边位于PCB基板的两个短边附近，这样便于设置IC硅片和支撑谐振器。且PCB凸边的宽度与PCB基板一致，以保证PCB凸边的安装及固定便利。

所述保护粘合物，其侧面具有对应于PCB凸边的缺口，保护粘合物压在PCB凸边上，以在封装时便于定位，同时对PCB凸边有固定作用。

本发明的振荡器结构简单，PCB基座的基板用于安装IC硅片和绑定IC硅片，PCB凸边上的金属层和PCB基板上的电子线路有电连接。PCB凸边则用于安装和连接谐振器并且使谐振器和IC硅片通过该凸周边上的金属层、PCB基板上的电子线路以及PCB基板上绑定的金属线有功能方面的连接。采用PCB板作为制作基板和凸边的材料， PCB板上便于电子线路的布线，振荡电路制作方便，同时，PCB板又可以可靠地配合外盖对谐振器进行封装，使振荡器的成本得以大幅度降低。

本发明用粘合物在IC硅片的底部将IC硅片粘接在PCB基座的基板的中央部分上。这种将IC硅片粘接在金属引线片上的粘合物通常是导电粘合物，固化后以便IC硅片的底部通过PCB基座的基板上的电子线路的特定端和外部线路板上电路的地端连接。

然后使用金属压焊（绑定）技术用金属线将IC硅片上的引出端和PCB基座的基板上的电子线路的相应端在功能方面连接在一起，IC硅片引出端和PCB基座的基板上的电子线路各端的对应连接可根据IC硅片的规格和PCB基座表面贴装石英晶体振荡器的规格来确定。此时IC硅片通过PCB基座的基板上的电子线路和外部线路板电路在功能上连接在一起。金属压焊（绑定）技术用的金属线通常是铝线或金线，但也可为其它适用的金属线。

本发明用一种导电粘合物在PCB基座的凸周边上的金属粘合物盘上和谐振器的有功能的焊盘粘接在一起。固化后导电粘合物将谐振器底部的焊盘和PCB基座凸周边上的金属粘合物盘牢固地连接在一起并且有电方面的连接。此时，谐振器和IC硅片通过金属线路以及金属绑定线有了功能方面的连接。

然后，用保护粘合物在PCB基座的基板上将整个SMD谐振器、PCB基座的凸周边、金属绑定线和IC硅片覆盖起来，固化后保护和封装了PCB-XO。

IC硅片可以是可编程的，也可以是不可编程的。如果IC硅片是可编程的，最后可根据规格对IC硅片进行编程，满足顾客要求。

本发明还有个特点，就是在IC硅片是可编程的情况下，所用的谐振器可以通过成本优化后的工艺来进行生产，这样从设备方面、物料方面、加工时间方面以及合格率方面都可大量节省成本。由于所用的IC硅片为可编程，其特征是可以通过对IC硅片的编程，将振荡器的最终频率调整到所需的要求频率范围内，所以用的谐振器频率无需被精确的调整到需要的频率。这样就避免了使用昂贵的频率微调设备，也避免了由于谐振器精确频率的要求而在各工序由于频率的少量漂移而产生的不合格率。而那些增加成本的结果在通常的谐振器生产中是不可避免的。当然，在IC硅片是不可编程的情况下，所用的谐振器还是要用通常的工艺来生产。

本发明用PCB基座和保护粘合物将整个谐振器、IC硅片和绑定金属线封装为一体，成为基于PCB基座的表面贴装石英晶体振荡器。

具体来讲，本发明的主要制造流程如下：

A、选材，根据设计，选取合适的PCB基板和PCB凸边；

B、安装集成电路，将IC硅片固定在PCB基板中部，并与PCB基板进行电连接； 

C、安装PCB凸边，将PCB凸边通过导电胶固定在PCB基板上；

D、安装谐振器，将谐振器固定在PCB凸边上，形成半成品；

E、分配保护粘合物，在整个半成品上部覆盖保护粘合物，并将保护粘合物固定在半成品上部。

其中，PCB凸边的厚度要大于IC硅片的厚度，以保留出谐振器的振荡空间。

具体地说，上述的方法包括更进一步包括如下实现步骤。

A、选PCB板：根据设计要求选好PCB基板和两个PCB凸边。PCB基板有电子线路，电子线路的布线、线宽、线厚、PCB基板的形状、尺寸和厚度由设计要求而定。每个PCB凸边的上下面至少各有一个彼此电功能相通的金属粘合物盘。PCB凸边的形状、尺寸和厚度由设计要求而定。PCB凸边上下面的金属粘合物盘数量由设计要求而定，金属粘合物盘的形状、尺寸和厚度由设计要求而定。

B1、分配IC定位粘合物：将一定量的导电粘合物分配到PCB基板的中央部位，以便沾接IC硅片。导电粘合物的位置和量可由设计要求而定。

B2、放置IC硅片：将振荡器用的IC硅片放置在PCB基板的导电粘合物上。放置时要轻微的压一下，以便IC硅片和导电粘合物有较好的接触。

B3、固化定位粘合物：将已经放置了IC硅片的半成品放入烘箱内固化导电粘合物。固化的时间和温度由粘合物的规格而定。

B4、绑定金属线：使用金属压焊（绑定）技术用金属线将IC硅片上的引出端和PCB基板上的电子线路的相应端点连接起来。金属线可以是金线、铝线或者其它金属线。连接线路由设计要求而定。

C1、安装PCB凸边：在PCB基板上电子线路的相应位置分配导电粘合物，将PCB凸边安装在导电粘合物上。PCB凸边下面的金属粘合物盘要和导电粘合物接触。

C2、固化PCB凸边粘合物：将由PCB基板和PCB凸边组成的PCB基座放入烘箱内固化粘合物。固化的时间和温度由粘合物的规格而定。

D1、分配谐振器粘合物：在PCB基座的凸边上的金属粘合物盘上分配导电粘合物，导电粘合物的用量由设计要求而定。

D2、安装谐振器：将振荡器所用的表面贴装石英晶体谐振器安装到PCB基座的凸边上。谐振器的金属焊盘要和PCB凸边上的金属粘合物盘对齐，以便谐振器通过该金属粘合物盘和PCB基座上的电子线路有电方面的连接。

D3、固化谐振器粘合物：将已经安装了谐振器的半成品放入烘箱内固化导电粘合物。固化的时间和温度由粘合物的规格而定。

E1、分配保护粘合物：在整个半成品上部覆盖保护粘合物，以便保护整个半成品的上部不受外界的损伤。保护粘合物为非导电粘合物，保护粘合物的用量由设计要求而定。

E2、固化保护粘合物：将已经覆盖了保护粘合物的半成品放入烘箱内固化保护粘合物。固化的时间和温度由粘合物的规格而定。

固化后就形成成品振荡器，在IC硅片是可编程的情况下，还可以通过对IC的硅片编程来更精确地调整振荡器的频率。

综合而言，本发明通过将振荡器的基座设计为PCB基座，能够有效地利用现有的PCB板进行振荡器的生产，避免了高成本设备及控制工艺的应用，提供了构造简单、低成本、有效耐用的表面贴装石英晶体振荡器。

附图说明

图1为本发明实施的振荡器示意图。

图2为本发明实施的制造流程图。

图3为本发明实施谐振器的爆炸图。

具体实施方式

    下面再结合附图所示，对本发明的实施作进一步的说明，但是该说明并不是对本发明所有实施方式的限定。 

图1、图2所示，本发明实施的具体步骤如下。

1．选PCB板：根据设计要求选好PCB基板10和两个PCB凸边20。PCB基板10有电子线路11，电子线路11的布线、线宽、线厚、PCB基板10的形状、尺寸和厚度由设计要求而定。每个PCB凸边20的上下面至少各有一个彼此电功能相通的金属粘合物盘21和22。PCB凸边20的形状、尺寸和厚度由设计要求而定。凸边20上具有至少两个凹进的部位，该凹进的部位有金属镀层，该金属镀层可以通过真空金属镀膜的方法镀上，上下面的金属粘合物盘21和22 可以通过该金属镀层有电连接。PCB凸边20上下面的金属粘合物盘21和22的数量由设计要求而定，金属粘合物盘21和22的形状、尺寸和厚度由设计要求而定。

2．分配IC定位粘合物：将一定量的导电粘合物30分配到PCB基板10的中央部位，以便沾接IC硅片40。导电粘合物30的位置和量可由设计要求而定。

3．放置IC硅片：将振荡器用的IC硅片40放置在PCB基板10的导电粘合物30上。放置时要轻微的压一下，以便IC硅片40和导电粘合物30有较好的接触。

4．固化定位粘合物：将已经放置了IC硅片40的半成品放入烘箱内固化导电粘合物30。固化的时间和温度由粘合物30的规格而定。

5．绑定金属线：使用金属压焊（绑定）技术用金属线50将IC硅片40上的引出端和PCB基板10上的电子线路11的相应端点连接起来。金属线50可以是金线、铝线或者其它金属线。连接线路由设计要求而定。

6. 安装PCB凸边：在PCB基板10上电子线路11的相应位置分配导电粘合物60，将PCB凸边20安装在导电粘合物60上。PCB凸边20下面的金属粘合物盘22要和导电粘合物60接触。

7. 固化PCB凸边粘合物：将由PCB基板10和PCB凸边20组成的PCB基座放入烘箱内固化粘合物60。固化的时间和温度由粘合物60的规格而定。

8．分配谐振器粘合物：在PCB基座的凸边20上的金属粘合物盘21上分配导电粘合物70，导电粘合物70的用量由设计要求而定。 

9．安装谐振器：将振荡器所用的表面贴装石英晶体谐振器80安装到PCB基座的凸边20上。谐振器80的金属焊盘要和PCB凸边20上的金属粘合物盘21对齐，以便谐振器80通过该金属粘合物盘21和PCB基座上的电子线路11有电方面的连接。

10．固化谐振器粘合物：将已经安装了谐振器80的半成品90放入烘箱内固化导电粘合物70。固化的时间和温度由粘合物70的规格而定。

11．分配保护粘合物：在整个半成品90上部覆盖保护粘合物100，以便保护整个半成品90的上部不受外界的损伤。保护粘合物100为非导电粘合物，保护粘合物100的用量由设计要求而定。

12．固化保护粘合物：将已经覆盖了保护粘合物100的半成品90放入烘箱内固化保护粘合物100。固化的时间和温度由粘合物100的规格而定。

在IC硅片40是可编程的情况下，可以通过对IC硅片40的编程来更精确地调整振荡器的频率。 

通过这种方法，能够大批量制造出一种基于PCB基座的表面贴装石英晶体振荡器。该振荡器结构简单、高度低体积小，具有耐久性、有效性、易于实施、成本低廉、便于制造及和通常振荡器有同样或超越指标等特点。

通过本方法所制造的振荡器如图3所示，图3为振荡器剖面的爆炸图。振荡器包括有谐振器80、IC硅片40、PCB基板10、PCB凸边20和外盖，外盖为保护粘合物100； PCB基板10上具有电子线路11，且PCB基板10上面设置有PCB凸边20，IC硅片40设置于PCB基板10的中央。

PCB基板10为单层的PCB板，PCB凸边20具有两个，PCB凸边20也是单层的PCB板，PCB基板10为长方形结构，两个PCB凸边20对称分布于PCB基板10的两个短边附近。且PCB凸边20的高度高于IC硅片，以保留谐振器80的振荡空间。PCB凸边20的上下两面至少各有一个彼此电功能相通的金属粘合物盘21、22。

谐振器80位于PCB凸边20上，由两个PCB凸边20支撑，形成一个桥状的结构；且谐振器80与PCB凸边20的形成金属粘合物盘21、22电连接，以便于与PCB基板10进行电连接。

保护粘合物100的侧面具有对应于PCB凸边20的缺口，在覆盖振荡器80时，保护粘合物100压在PCB凸边20上，既能进行封装，又可以对PCB凸边20进行固定。保护粘合物100和PCB基板10一起封装了IC硅片和谐振器，形成一个表面贴装石英晶体振荡器成品。

总之，以上所述，仅仅是对本发明实施的具体描述，并不代表本发明所实施的所有方式。在本发明目的及技术方案的基础上所做的等同变化及修饰，均在发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种PCB基座的表面贴装石英晶体振荡器，所述的振荡器包括有谐振器、振荡器用集成电路、基座和外盖，其特征在于所述基座为PCB基座，所述外盖为保护粘合物；PCB基座由PCB基板和PCB凸边组成，所述PCB基板上具有电子线路，且PCB基板上面设置有PCB凸边，振动器用集成电路设置于PCB基板的中部，与PCB凸边相邻，谐振器位于PCB凸边上，由PCB凸边支撑，谐振器与PCB基座形成电连接；所述保护粘合物和PCB基板一起封装了振荡器集成电路IC硅片和谐振器。

2.如权利要求1所述的PCB基座的表面贴装石英晶体振荡器，其特征在于所述PCB基座是由PCB基板和至少两个PCB凸边组成，PCB基板上布有电子线路， PCB凸边设置于PCB基板的两侧，且PCB凸边的上下两面至少各有一个彼此电功能相通的金属层。

3.如权利要求2所述的PCB基座的表面贴装石英晶体振荡器，其特征在于所述PCB基座可由单层的PCB基板和两个单层的PCB凸边组成，PCB基板为长方形结构，两个PCB凸边位于PCB基板的两个短边附近。

4.如权利要求2所述的PCB基座的表面贴装石英晶体振荡器，其特征在于PCB凸边上的金属层又和PCB基板上的电子线路有电连接。

5.如权利要求2所述的PCB基座的表面贴装石英晶体振荡器，其特征在于上述的PCB基板为长方形结构，两个PCB凸边位于PCB基板的两个短边附近，且PCB凸边的宽度与PCB基板一致，以保证PCB凸边的安装及固定便利。

6.如权利要求1所述的PCB基座的表面贴装石英晶体振荡器，其特征在于所述保护粘合物，其侧面具有对应于PCB凸边的缺口，保护粘合物压在PCB凸边上。

7.一种PCB基座的表面贴装石英晶体振荡器的制造方法，其特征在于该方法包括如下步骤：

A、选材，根据设计，选取合适的PCB基板和PCB凸边；

B、安装集成电路，将IC硅片固定在PCB基板中部，并与PCB基板进行电连接； 

C、安装PCB凸边，将PCB凸边通过导电胶固定在PCB基板上；

D、安装谐振器，将谐振器固定在PCB凸边上，形成半成品；

E、分配保护粘合物，在整个半成品上部覆盖保护粘合物，并将保护粘合物固定在半成品上部。

8.如权利要求7所述的PCB基座的表面贴装石英晶体振荡器的制造方法，其特征在于PCB凸边的厚度要大于IC硅片的厚度。

9.如权利要求7所述的PCB基座的表面贴装石英晶体振荡器的制造方法，其特征在于该方法更进一步包括如下实现步骤：

A、选PCB板：根据设计要求选好PCB基板和两个PCB凸边，PCB基板有电子线路；每个PCB凸边的上下面至少各有一个彼此电功能相通的金属粘合物盘。

B1、分配IC定位粘合物：将一定量的导电粘合物分配到PCB基板的中央部位；

B2、放置IC硅片：将振荡器用的IC硅片放置在PCB基板的导电粘合物上，放置时要轻微的压一下，以便IC硅片和导电粘合物有较好的接触；

B3、固化定位粘合物：将已经放置了IC硅片的半成品放入烘箱内固化导电粘合物；

B4、绑定金属线：使用金属压焊技术用金属线将IC硅片上的引出端和PCB基板上的电子线路的相应端点连接起来；

C1、安装PCB凸边：在PCB基板上电子线路的相应位置分配导电粘合物，将PCB凸边安装在导电粘合物上，PCB凸边下面的金属粘合物盘要和导电粘合物接触；

C2、固化PCB凸边粘合物：将由PCB基板和PCB凸边组成的PCB基座放入烘箱内固化粘合物；

D1、分配谐振器粘合物：在PCB基座的凸边上的金属粘合物盘上分配导电粘合物；

D2、安装谐振器：将振荡器所用的表面贴装石英晶体谐振器安装到PCB基座的凸边上，谐振器的金属焊盘要和PCB凸边上的金属粘合物盘对齐，形成半成品；

D3、固化谐振器粘合物：将已经安装了的半成品放入烘箱内固化导电粘合物；

E1、分配保护粘合物：在整个半成品上部覆盖保护粘合物，以便保护整个半成品的上部不受外界的损伤，保护粘合物为非导电粘合物；

E2、固化保护粘合物：将已经覆盖了保护粘合物的半成品放入烘箱内固化保护粘合物。

Images