CN107592077A - 恒温槽型晶体振荡器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种通过直接重叠配置功率晶体管及表面安装型晶体振动子等构成的元件而效率良好地传递热、低电力消耗的恒温槽型晶体振荡器。该恒温槽型晶体振荡器包含：在底面具有用于表面安装的安装端子的基底基板；搭载于所述基底基板的功率晶体管；以及搭载于所述功率晶体管的表面安装型晶体振动子。相对于包含功率晶体管的热源而直接配置晶体振动子或热敏元件。利用此种构成，能够防止多余的热放出，从而效率良好地传递热。

Description

恒温槽型晶体振荡器

技术领域

本发明涉及一种具有晶体振动子与作为热源的加热器电阻及功率晶体管以及温度传感器的恒温槽型晶体振荡器。

背景技术

恒温槽型晶体振荡器为通常以保持相对于晶体振动子的温度的频率变化成为极小的温度的方式进行控制，由此提高频率稳定度的晶体振荡器，例如被广泛用于要求ppb级频率偏差的基地台用通信设备中。

图5为对现有例进行说明的图，且为恒温槽型晶体振荡器200的剖面图。恒温槽型晶体振荡器200包含：晶体振动子13；构成振荡电路及温度控制电路的电路元件14；第1电路基板15及第2电路基板16；以及振荡器用容器17。晶体振动子13是例如将AT切割或SC切割的晶体振动片收纳于包含层叠陶瓷的封装中而成。

使构成振荡器用容器17的具有外部端子的金属基底22与金属盖23例如利用电阻焊接加以接合。在由该金属基底22及金属盖23形成的气密空间内收纳有晶体振动子13、电路元件14、第1电路基板15及第2电路基板16。

用于晶体振动子13中的AT切割的晶体振动片具有三次曲线的频率温度特性。在恒温槽型晶体振荡器200中通常以如下方式进行控制：在频率温度特性的三次曲线的顶点、即温度变化最小的区域设定恒温槽的温度，即便恒温槽型晶体振荡器200的周围温度发生变化，恒温槽型晶体振荡器200的内部温度也停留在其附近。在所述温度控制中使用热敏元件(热敏电阻、热电偶、二极管)与热源(功率晶体管、功率金属氧化物半导体场效晶体管(Metal oxide semiconductor field effect transistor，MOSFET)、加热器电阻)作为电路元件14。

第1电路基板15及第2电路基板16包含玻璃环氧基板或陶瓷基板，均在其表面或背面形成有配线图案。在第1电路基板15的一主面搭载有晶体振动子13，在另一主面例如搭载有温度控制电路的加热器电阻19及热敏元件。而且，在加热器电阻19及热敏元件上例如以与第2电路基板16的表面连接的方式涂布有液状的导热性树脂20，并使其硬化。

在第2电路基板16的两主面搭载有这些以外的振荡电路及温度控制电路的电路元件14。另外，第1电路基板15与第2电路基板16通过利用金属脚18进行电性及机械连接，成为板面相对向的二段结构。利用第1电路基板15与第2电路基板16之间的导热性树脂20，而加热器电阻、热敏元件与振荡电路、温度控制电路的电路元件14间的热耦合变强。

振荡器用容器17包含：利用玻璃在至少四个角落进行气密化而成的导线即密闭端子贯通的金属基底；以及通过电阻焊接等而密封于金属基底的金属盖。在金属基底的密闭端子中电性、机械连接有第2电路基板16，与第1电路基板15一起被密闭封入于振荡器用容器17内。

[现有技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本专利特开2010-154400号公报

[专利文献2]日本专利特开2009-232239号公报

发明内容

[发明所要解决的课题]

在利用所述构成的金属脚18将第1电路基板15及第2电路基板16立体地连接的现有恒温槽型晶体振荡器200中，包含第1电路基板15与第2电路基板16相对向的二段结构，结构上需要某种程度的高度，为不适于小型化、低背化的结构。另外，将振荡电路、温度控制电路的电路元件14、或晶体振动子13分散于多个电路基板上进行配置，在电路元件14或晶体振动子13之间产生空间上的间隔，因此为了进行更稳定的温度控制，需要考虑热耦合的元件配置的研究、最佳化，因此会花费更多的时间。

[解决课题的技术手段]

为了解决所述课题，本发明的恒温槽型晶体振荡器的特征在于，包含：在底面具有用于表面安装的安装端子的基底基板；搭载于所述基底基板的功率晶体管；以及搭载于所述功率晶体管的表面安装型晶体振动子。

本发明的恒温槽型晶体振荡器的特征在于，所述功率晶体管的与所述表面安装型晶体振动子相对向一侧的表面积大于所述表面安装型晶体振动子的与所述功率晶体管相对向一侧的表面积。另外，本发明的恒温槽型晶体振荡器的特征在于，除所述表面安装型晶体振动子以外还将热敏元件搭载于所述功率晶体管。

本发明的恒温槽型晶体振荡器的特征在于，进而将构成振荡电路的电路元件搭载于所述功率晶体管。另外，本发明的恒温槽型晶体振荡器的特征在于，利用打线接合进行所述基底基板与所述表面安装型晶体振动子之间的电性连接。

本发明的恒温槽型晶体振荡器的特征在于，利用树脂接着剂在所述功率晶体管与所述表面安装型晶体振动子之间进行接合。另外，其特征在于，以覆盖所述基底基板上的所述功率晶体管与所述表面安装型晶体振动子的的方式配置有成型树脂。

[发明的效果]

相对于包含功率晶体管的热源而直接配置表面安装型晶体振动子或热敏元件。利用此种构成，能够防止多余的热放出，从而效率良好地传递热。因此可实现低电力消耗的恒温槽型晶体振荡器。进而，通过利用树脂填埋邻接配置的表面安装型晶体振动子或功率晶体管、热敏元件的周围，可抑制温度变动激烈的外界的影响，并且通过追加树脂，可增加恒温槽型晶体振荡器整体的热容量，从而使恒温槽型晶体振荡器的内部热稳定。

附图说明

图1A为本发明的第1实施形态的恒温槽型晶体振荡器的立体图。图1B为本发明的第1实施形态的恒温槽型晶体振荡器的剖面图。

图2A为将热敏元件搭载于功率晶体管的第1变形例的恒温槽型晶体振荡器的剖面图。图2B为将热敏元件搭载于表面安装型晶体振动子的第2变形例的恒温槽型晶体振荡器的剖面图。

图3A为由成型树脂覆盖的恒温槽型晶体振荡器的立体图。图3B为由成型树脂覆盖的恒温槽型晶体振荡器的侧面图。

图4A为本发明的第2实施形态的使用引线框架的恒温槽型晶体振荡器的剖面图。图4B为本发明的第2实施形态的对引线框架进行树脂密封的恒温槽型晶体振荡器的侧面图。

图5为表示现有的恒温槽型晶体振荡器的构成的剖面图。

附图标号说明

1、100、200：恒温槽型晶体振荡器

2：基底基板

3：安装端子

4：功率晶体管

5：热敏元件

6：表面安装型晶体振动子

7：外部端子

8：接合线

9：成型树脂

10：引线框架

11：岛部

12：引线端子

13：晶体振动子

14：电路元件

15：第1电路基板

16：第2电路基板

17：振荡器用容器

18：金属脚

19：加热器电阻

20：导热性树脂

21：密闭端子

22：金属基底

23：金属盖

具体实施方式

(第1实施形态)

参照附图对本发明的第1实施形态的恒温槽型晶体振荡器1进行说明。

图1A为本发明的第1实施形态的恒温槽型晶体振荡器1的立体图。图1B为本发明的第1实施形态的恒温槽型晶体振荡器1的剖面图。图1A、图1B中未图示出用于密封的成型树脂。

如图1A及图1B所示般，本发明的恒温槽型晶体振荡器1是由基底基板2、功率晶体管4、表面安装型晶体振动子6构成。

将具有与发射极、集电极、基底相对应的端子的功率晶体管4搭载于在背面形成多个安装端子3的基底基板2上。作为基底基板，例如使用玻璃环氧基板。利用焊料而将功率晶体管4的各端子机械地电性连接于未图示的形成于基底基板2上的配线图案。而且，将功率晶体管4的与发射极、集电极、基底相对应的端子连接于温度控制电路。

本发明中，作为构成恒温槽型晶体振荡器1的晶体振动子，表面安装型晶体振动子6适于其低背化、小型化。表面安装型晶体振动子6利用包含层叠陶瓷的基底与包含金属的罩(lid)形成收纳晶体振动片的收纳空间。

作为晶体振动片，使用AT切割或SC切割的晶体振动片。使形成有外部端子7的基底侧朝上，并使成为底面的罩侧与功率晶体管4的上部表面接合。功率晶体管4与表面安装型晶体振动子6之间的接合是使用树脂接着剂。树脂接着剂可使用导热率高者，例如硅树脂。

使表面安装型晶体振动子6直接接合于作为热源的功率晶体管4上，因此可抑制朝向外部的热流出，从而使功率晶体管4与表面安装型晶体振动子6之间的热传递效率良好。

将表面安装型晶体振动子6的外部端子7电性连接于基底基板2上。使用接合线8等导电构件将外部端子7连接于形成于基底基板2上的未图示的配线图案。作为接合线8，例如使用金(Au)的细线。

进而，使检测恒温槽型晶体振荡器1的温度并将温度信息传送至温度控制电路的热敏元件5搭载于基底基板2上。热敏元件5是使用相对于温度的电阻值变化大的热敏电阻或电阻。例如利用焊料而将热敏元件5电性连接于基底基板2上的未图示的配线图案。热敏元件5与功率晶体管4同样地被搭载于基底基板2上，因此功率晶体管4所产生的热在经由基底基板2的状态下经短距离而使热敏元件5受热，从而能够进行准确的温度测定。

该实施形态中，在基底基板2的表面上使功率晶体管4及热敏元件5例如经由焊料而直接接合，且将表面安装型晶体振动子6直接连接于功率晶体管4的表面，由此相对于基底基板2的高度成为将各元件叠合的高度。另外，关于本发明的恒温槽型晶体振荡器1所占的面积，由于包含功率晶体管4、表面安装型晶体振动子6、热敏元件5及振荡电路、温度控制电路的电路元件这些所需的最低限的构成，因此形成的面积小。将未图示的振荡电路、温度控制电路的电路元件例如搭载于基底基板2的表面、功率晶体管4的附近。

因而，与现有的使用多个电路基板与金属脚的恒温槽型晶体振荡器相比，本发明的恒温槽型晶体振荡器能够配置于更狭小的区域内。因此，具有各电路元件间的温度偏差小，使用温度控制电路的温度控制也容易稳定，且电力消耗小的优点。

功率晶体管4与表面安装型晶体振动子6进行接合一侧的表面积理想的是功率晶体管4侧的表面积广。若为此种构成，则表面安装型晶体振动子6的整个表面与功率晶体管4的表面相接，在表面安装型晶体振动子6的整个表面均匀地经受来自作为热源的功率晶体管4的热，从而温度控制稳定。

另外，可将构成振荡电路、温度控制电路的电路元件搭载于功率晶体管4上。此时，例如振荡电路、温度控制电路的电路元件作为IC芯片而成为一体，在为与表面安装型晶体振动子6同样的长方体形状的情况下，若欲满足“振荡电路、温度控制电路的IC芯片的短边长度+表面安装型晶体振动子6的短边长度＜功率晶体管4的短边长度，且振荡电路、温度控制电路的IC芯片的长边长度及表面安装型晶体振动子6的长边长度均为功率晶体管4的长边长度以下”，则将振荡电路、温度控制电路的IC芯片及表面安装型晶体振动子6均配置于功率晶体管4的表面内。根据该配置，可获得功率晶体管4、表面安装型晶体振动子6、振荡电路、温度控制电路的IC芯片的温度大致一致，且通过稳定的温度控制而抑制了频率变动的晶体振荡器。在构成振荡电路的电路元件中也包含特性根据温度而变化者，但通过搭载于功率晶体管4，包括表面安装型晶体振动子6在内，温度变得一样，从而能够进行更稳定的温度控制。另外，可将构成振荡电路、温度控制电路的电路元件搭载于未形成有表面安装型晶体振动子6的外部端子的区域。

图2A为将热敏元件5搭载于功率晶体管4的第1变形例的恒温槽型晶体振荡器1的剖面图。通过将热敏元件5搭载于功率晶体管4，同样地可精度良好地测定搭载于功率晶体管4上的表面安装型晶体振动子6的温度。因此，可获得温度控制稳定的恒温槽型晶体振荡器1。图2A中未图示出用于密封的成型树脂。

图2B为将热敏元件5搭载于表面安装型晶体振动子6的第2变形例的恒温槽型晶体振荡器1的剖面图。通过将热敏元件5直接搭载于对振荡频率的影响大的表面安装型晶体振动子6，能够精度良好地测定表面安装型晶体振动子6的温度，可获得温度控制稳定的恒温槽型晶体振荡器1。图2B中未图示出用于密封的成型树脂。

图3A为由成型树脂9覆盖的恒温槽型晶体振荡器1的立体图。另外，图3B为由成型树脂9覆盖的恒温槽型晶体振荡器1的侧面图。成型树脂9是在将功率晶体管4等的电路元件搭载于基底基板2上后，利用对基底基板2进行的树脂成型而形成。树脂成型中可使用压缩成形、传递成形、注射成形等。

将成型树脂9形成为覆盖基底基板2上的功率晶体管4、表面安装型晶体振动子6、热敏元件5、接合线8等。通过设置成型树脂9，可保护功率晶体管4等各电路元件及接合线8免受湿气、冲击等的影响。因此，可获得不易受到恒温槽型晶体振荡器1的周围温度变动的影响且能够进行更稳定的温度控制的恒温槽型晶体振荡器1。

此外，成型树脂9并不限定于覆盖各电路元件及接合线8的全部，也可设为使各电路元件或接合线8的一部分露出。

(第2实施形态)

其次，参照附图对本发明的第2实施形态的恒温槽型晶体振荡器100进行说明。此外，在以下的说明中，对与第1实施形态相同的部分标注相同的符号，并简化或省略其说明。

图4A为本发明的第2实施形态的使用引线框架10的恒温槽型晶体振荡器100的剖面图。图4A中未图示出用于密封的成型树脂9。图4B为本发明的第2实施形态的对引线框架10进行树脂成型的恒温槽型晶体振荡器100的侧面图。

在第1实施形态中，将功率晶体管4等各电路元件搭载于基底基板2上，但在第2实施形态中，不同的是将各电路元件搭载于引线框架10上这一方面。

引线框架10可使用利用铁、铜合金、具体而言为42合金(ALLOY 42)等Fe合金、或者Cu-Sn、Cu-Fe等Cu合金、或者向这些中添加第三元素而成的三元合金等而形成者，包含岛部11与多个引线端子12。

功率晶体管4使用绝缘性接着剂，并与引线框架10的岛部11接合。在引线框架10的外周部配置有多个引线端子12，利用接合线8将功率晶体管4的发射极、集电极、基底等各端子与引线端子12间连接。

表面安装型晶体振动子6与第1实施形态同样地，使形成有外部端子7的基底侧朝上，并使成为底面的罩侧与功率晶体管4的上部表面接合。与功率晶体管4的各端子同样地，利用接合线8将表面安装型晶体振动子6的外部端子7与引线端子12间连接。将热敏元件5搭载于个别的引线端子12，并利用接合线8而与其他引线端子12之间连接。

将功率晶体管4、表面安装型晶体振动子6、热敏元件5等各电路元件搭载于引线框架10，并利用接合线8将各个引线端子12与各电路元件的端子连接，然后利用成型树脂9对本发明的恒温槽型晶体振荡器进行密封。此时，本发明的恒温槽型晶体振荡器可在多个引线框架10在面上连续的状态下，使功率晶体管4等各电路元件与各个岛部11接合，利用接合线8将各电路元件的端子与引线端子12之间电性连接后，进行树脂成型，然后通过切割而进行单片化。

通过在本发明的第2实施形态的恒温槽型晶体振荡器100中使用引线框架10、成型树脂9、通用品的表面安装型晶体振动子6等，能够大量且廉价地制造品质均一的产品。

[产业上的可利用性]

以上使用实施形态对本发明进行了说明，但本发明的技术范围并不限定于所述实施形态中记载的范围。对于本领域技术人员来说显然能够对所述实施形态施加多种变更或改良。根据权利要求范围的记载而明确：此种施加了变更或改良的形态也可包含在本发明的技术范围内。

Claims (8)

1.一种恒温槽型晶体振荡器，其特征在于，包含：在底面具有用于表面安装的安装端子的基底基板；搭载于所述基底基板的功率晶体管；以及搭载于所述功率晶体管的表面安装型晶体振动子。

2.根据权利要求1所述的恒温槽型晶体振荡器，其特征在于，所述功率晶体管的与所述表面安装型晶体振动子相对向一侧的表面积大于所述表面安装型晶体振动子的与所述功率晶体管相对向一侧的表面积。

3.根据权利要求1或2所述的恒温槽型晶体振荡器，其特征在于，除所述表面安装型晶体振动子以外还将热敏元件搭载于所述功率晶体管。

4.根据权利要求1或2所述的恒温槽型晶体振荡器，其特征在于，将热敏元件搭载于所述表面安装型晶体振动子。

5.根据权利要求1或2所述的恒温槽型晶体振荡器，其特征在于，进而将构成振荡电路的电路元件搭载于所述功率晶体管。

6.根据权利要求1或2所述的恒温槽型晶体振荡器，其特征在于，利用打线接合进行所述基底基板与所述表面安装型晶体振动子之间的电性连接。

7.根据权利要求1或2所述的恒温槽型晶体振荡器，其特征在于，利用树脂接着剂在所述功率晶体管与所述表面安装型晶体振动子之间进行接合。

8.根据权利要求1或2所述的恒温槽型晶体振荡器，其特征在于，配置有覆盖所述基底基板上的所述功率晶体管与所述表面安装型晶体振动子的成型树脂。