CN103346749A

CN103346749A - 一种ltcc集成封装表面贴晶体振荡器

Info

Publication number: CN103346749A
Application number: CN2013102458541A
Authority: CN
Inventors: 李元勋; 滕林; 陈振威; 康建宏; 沈健; 张怀武; 黄树锋
Original assignee: DONGGUAN CHENGDIAN HUACI ELECTRONICS Co Ltd; University of Electronic Science and Technology of China; Institute of Electronic and Information Engineering of Dongguan UESTC
Current assignee: DONGGUAN CHENGDIAN HUACI ELECTRONICS Co Ltd; University of Electronic Science and Technology of China; Institute of Electronic and Information Engineering of Dongguan UESTC
Priority date: 2013-06-20
Filing date: 2013-06-20
Publication date: 2013-10-09

Abstract

本发明公开了一种LTCC集成封装表面贴晶体振荡器，包括LTCC陶瓷基板、盖板、IC芯片、晶体元件和晶体振荡电路，在LTCC陶瓷基板的背面印刷有外电极，在LTCC陶瓷基板的正面设置有空腔，所述空腔为台阶式空腔，在空腔内由上往下依次设有晶片搭载平台、IC搭载平台，晶片搭载平台平衡设置在空腔的底部，晶体元件放置晶片搭载平台上，IC芯片放置在IC搭载平台上，在IC搭载平台上设有IC引脚内电极，在晶片搭载平台上分别设有晶片引脚内电极。本发明LTCC集成封装表面贴晶体振荡器将晶体振荡电路中的无源功能元件和IC芯片外围电路集成于LTCC基板中，增加晶体振荡器内部元器件数目，使其能够更好地适用，以实现多功能应用。

Description

一种LTCC集成封装表面贴晶体振荡器

技术领域

本发明涉及表面贴装式石英晶体振荡器，特别是涉及一种LTCC集成封装表面贴晶体振荡器。

背景技术

石英晶体振荡器具有频率稳定度高的特点，被广泛的应用于电子技术领域的计算机、通讯系统、卫星导航系统、雷达测控系统等。作为标准的频率源或脉冲信号源，提供频率基准，是目前其他类型振荡器所不能替代的。为了保证晶体振荡器能够稳定、有效的工作，需要通过相应的外壳对其进行封装，目前封装形式有：玻璃封装、塑料封装、金属壳封、陶瓷封装等。其中，陶瓷封装以其优良的电学、热学稳定特性、机械强度特性在高品质的晶体振荡器封装中的应用日益广泛，其封装结构紧凑、体积小、重量轻、温度和机械可靠性高等特点突出。

目前陶瓷封装都是使用高温共烧陶瓷(HTCC)进行封装的方式，为了提高生产效率、降低能耗，实现电子产品的小型化，势必采用低温共烧陶瓷(LTCC)进行封装。采用高温陶瓷表面贴装技术封装的晶振的结构包括晶体振荡器底座和壳体，壳体安装在底座上，在壳体和底座之间具有一定的空间安置晶体振荡电路，基座上包含有电连接晶体振荡电路的功能引脚。在底座上设置有焊盘，与晶体振荡器外部产品电路板电连接。表面贴装形式封装的晶体振荡器设计缩小了晶体振荡器的体积，符合小型化的趋势。但是，随着当今对电子器件多功能化、集成化的要求，振荡器所承担的功能也越来越多，现有振荡器空间结构有限，使得晶体振荡器的元件数目与与日俱增的功能不匹配，局限了晶体振荡器的扩展功能；同时有限空间中安装多个器件，不仅容易出现短路，或者由于原件密度过大导致散热性能下降，从而影响整个晶体振荡器的正常工作和寿命。

因此，需要一种新的封装形式来更加有效的利用限制空间，增加晶体振荡器内部元器件的数目，以实现多功能表面贴装晶体振荡器。

发明内容

本发明目的在于利用现有的低温共烧陶瓷LTCC封装技术，提供一种能够增加晶体振荡器内部元件数目，以实现可多功能应用的LTCC集成封装表面贴晶体振荡器。

为了实现上述目的，本发明设计出一种LTCC集成封装表面贴晶体振荡器，包括LTCC陶瓷基板、盖板、IC芯片、晶体元件和晶体振荡电路，在LTCC陶瓷基板的背面印刷有外电极，在LTCC陶瓷基板的正面设置有空腔，所述空腔为台阶式空腔，在空腔内由上往下依次设有晶片搭载平台、IC搭载平台，晶片搭载平台平衡设置在空腔的底部，晶体元件放置晶片搭载平台上，IC芯片放置在IC搭载平台上，在IC搭载平台上设有IC引脚内电极，在晶片搭载平台上分别设有晶片引脚内电极。

作为本发明的改进：所述的晶片引脚内电极设置在晶片搭载平台的一侧，它包括两个间隔设置用以连接晶片的两个正负电极，在晶片搭载平台另一侧设有支撑部分，支撑部分高度与正负电极高度相同。

作为本发明的改进：所述晶片引脚内电极具有使晶片与晶片搭载平台和支撑部分保持振动空间的高度，这一高度通过直接印刷金属浆料形成。

作为本发明的改进：所述的晶片引脚内电极与晶体振荡电路通过晶片搭载平台的表面印刷电路和金属化过孔连接。

作为本发明的改进：所述的IC搭载平台中设有IC安装槽，IC引脚内电极分布在安装槽周围。

作为本发明的进一步改进：所述的晶体振荡电路的无源功能元件和IC芯片外围电路集成于LTCC基板中，通过金属化过孔连接层与层之间的电路。

本发明LTCC集成封装表面贴晶体振荡器整体封装的电连接通过基板内金属化过孔和内部走线实现。

本发明LTCC集成封装表面贴晶体振荡器所述盖板为金属盖板或者陶瓷盖板。

本发明LTCC集成封装表面贴晶体振荡器选用陶瓷盖板时，在LTCC陶瓷基板与陶瓷盖板之间通过环氧树脂粘接固定。

与现有技术相比，本发明LTCC集成封装表面贴晶体振荡器充分利用了基板可以布线和集成的特性，使得晶体振荡电路不仅布设在基板表面，而且能够布设在基板内部。其中，基板中的电路通过金属化通孔柱与基板表面晶体振荡电路电连接，导电通孔柱不仅可以起到电连接的作用，还可以对整个封装的散热起到作用。在基座中布线的设计突破了传统表面贴装式元件局限式布局-内部元件仅贴装在基板表面。通过在基座中集成部分元件，并布设晶体振荡电路，从而有效的利用其空间进行布设，在基板表面贴装其他无法集成的功能器件，使得晶体振荡器的晶体振荡电路和与日俱增的应用功能相匹配，进而扩大该表面贴装式晶体振荡器的应用范围。简化了电路微组装工序，大大提高了模块的一致性、生产性、可靠性。同时，基板中的金属化通孔和布线使得整体封装结构散热性能增加，有效的保证晶体振荡器的正常工作，延长寿命。

附图说明：

图1是本发明LTCC集成封装表面贴晶体振荡器的立体结构示意图；

图2是图1的分解结构示意图；

图3是本发明LTCC集成封装表面贴晶体振荡器的内部结构示意图。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面将结合具体实施例及附图对本发明的结构原理作进一步的详细描述：

如图1-图3所示，一种LTCC集成封装表面贴晶体振荡器，它包括低温共烧陶瓷LTCC基板1，金属或陶瓷盖板2、晶体元件4、IC芯片和晶体振荡电路，基板背面设有外电极3，基板与盖板之间设有台阶式空腔，空腔中从上往下依次设有两层搭载平台，第一层晶体搭载平台用于放置晶体元件4，第二层IC搭载平台用于放置IC芯片。在晶体搭载平台5和IC搭载平台8上分别设有晶片引脚内电极10、IC引脚电极。在LTCC陶瓷基板1、晶体搭载平台5和IC搭载平台8设有通过丝网印刷和LTCC通孔工艺制作的晶体元件4、IC芯片和外围电路电连接的导电线路11。晶片引脚内电极10设置在晶片搭载平台的一端，包括两个间隔设置用以连接晶片的两个正负电极，晶片搭载平台的另一端设置有支撑部分7，支撑部分7高度与正负电极高度相同。晶片引脚内电极10具有使晶体元件4与晶片搭载平台8和支撑部分7保持一定振动空间的高度，这一高度可以直接印刷金属浆料形成。晶片内电极10与晶体振荡电路通过晶片搭载平台5的表面印刷电路和金属化过孔11连接。IC搭载平台8中设有IC安装槽，IC引脚内电极分布在安装槽周围。晶体振荡电路的无源功能元件12和IC芯片外围电路集成于共烧陶瓷LTCC基板1中。晶体振荡电路的其他非易集成有源功能元件9，贴装于IC芯片搭载平台8中。在LTCC陶瓷基板1中，通过金属化过孔11保证层与层之间的电连接。整体封装的电连接通过基板内金属化过孔和内部走线实现。盖板2可以是金属盖或者陶瓷盖，LTCC陶瓷基板与陶瓷盖板之间通过环氧树脂粘接固定。

需要注意的是：LTCC基板的制作采用标准的多层LTCC基板工艺，但在制作台阶式空腔时为了避免腔体变形，必须在腔体中放置具有一定弹性的嵌件，然后再进行层压。

本发明的核心思路是，利用现有的LTCC三维封装集成技术，结合陶瓷材料的低温共烧技术，将晶体振荡电路中的无源功能元件和IC芯片外围电路集成于LTCC基板中，增加晶体振荡器内部元器件数目，使其能够更好地适用，以实现多功能应用的表面贴装式晶体振荡器。

上述内容，仅为本发明的较佳实施例，并非用于限制本发明的实施方案，本领域技术人员根据本发明的构思，所做出的适当变通或修改，都应在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种LTCC集成封装表面贴晶体振荡器，包括LTCC陶瓷基板、盖板、IC芯片、晶体元件和晶体振荡电路，在LTCC陶瓷基板的背面印刷有外电极，在LTCC陶瓷基板的正面设置有空腔，其特征在于：所述空腔为台阶式空腔，在空腔内由上往下依次设有晶片搭载平台、IC搭载平台，晶片搭载平台平衡设置在空腔的底部，晶体元件放置晶片搭载平台上，IC芯片放置在IC搭载平台上，在IC搭载平台上设有IC引脚内电极，在晶片搭载平台上分别设有晶片引脚内电极。

2.根据权利要求1所述的LTCC集成封装表面贴晶体振荡器，其特征是：所述的晶片引脚内电极设置在晶片搭载平台的一侧，它包括两个间隔设置用以连接晶片的两个正负电极，在晶片搭载平台另一侧设有支撑部分，支撑部分高度与正负电极高度相同。

3.根据权利要求2所述的LTCC集成封装表面贴晶体振荡器，其特征是：所述晶片引脚内电极具有使晶片与晶片搭载平台和支撑部分保持振动空间的高度，这一高度通过直接印刷金属浆料形成。

4.根据权利要求3所述的LTCC集成封装表面贴晶体振荡器，其特征是：所述的晶片引脚内电极与晶体振荡电路通过晶片搭载平台的表面印刷电路和金属化过孔连接。

5.根据权利要求4所述的LTCC集成封装表面贴晶体振荡器，其特征是：所述的IC搭载平台中设有IC安装槽，IC引脚内电极分布在安装槽周围。

6.根据权利要求5所述的LTCC集成封装表面贴晶体振荡器，其特征是：所述的晶体振荡电路的无源功能元件和IC芯片外围电路集成于LTCC基板中，通过金属化过孔连接层与层之间的电路。

7.根据权利要求6所述的LTCC集成封装表面贴晶体振荡器，其特征是：整体封装的电连接通过基板内金属化过孔和内部走线实现。

8.根据权利要求1所述的LTCC集成封装表面贴晶体振荡器，其特征是：所述盖板为金属盖板或者陶瓷盖板。

9.根据权利要求9所述的LTCC集成封装表面贴晶体振荡器，其特征是：所述LTCC陶瓷基板与陶瓷盖板之间通过环氧树脂粘接固定。