CN108964632A - 一种石英晶体振荡器及制造该石英晶体振荡器的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种石英晶体振荡器及制造该石英晶体振荡器的方法，其中，石英晶体振荡器包括连接基座(10)、IC芯片(20)、晶体谐振器(30)和封盖片(40)，连接基座一体成型制成，连接基座的装配槽(11)的槽底分设为IC装配位置和谐振器装配位置，IC芯片固定设置在IC装配位置上，晶体谐振器包括谐振器基座(31)和石英晶体振子(32)，石英晶体振子装配在谐振器基座内，谐振器基座盖合在谐振器装配位置上，封盖片密封封盖在装配槽的槽口上以形成密闭空腔。应用本发明的技术方案旨在能够解决现有技术中生产制造石英晶体振荡器的工序繁复导致的生产效率低下、生产设备成本高的问题。
Description
技术领域
本发明属于半导体电子装配技术领域，尤其涉及一种石英晶体振荡器及制造该石英晶体振荡器的方法。
背景技术
在现有技术中，对于石英晶体振荡器的设计生产过程中，如图1所示，采用层叠封装式设计，生产制造过程中，则首先生产制备陶瓷基座1、第一支撑框2、第二支撑框3、金属盖板4、石英晶体振子5、IC芯片6等零部件之后，然后进行装配加工，即：将IC芯片6通过焊盘、焊锡固定在陶瓷基座1上，再在固定完成后的IC芯片6周围封上邦定胶7，然后将第一支撑框2通过黏胶粘接固定在陶瓷基座1上，并使得第一支撑框2上印刷线路与陶瓷基座1上相应的印刷线路对接导通，再通过邦定线8对IC芯片6与第一支撑框2之间进行邦定；通过银胶9将石英晶体振子5连接并固定在第二支撑框3上，并利用高伐环10对金属盖板4进行封装；接着，将第二支撑框3通过黏胶粘接固定在第一支撑框2上，并使第二支撑框3上的印刷线路与第一支撑框2上相应的印刷线路对接导通。可见，现有技术中对于石英晶体振荡器的设计生产中，工序极为繁复，导致生产效率低下。并且，在现有技术的生产制造过程中，各个生产工序均需采用专用设备进行生产加工。以最后的封装工序为例，现有技术中只能采用进口设备进行封装生产加工，国内尚无法设计制造此种封装设备。这不仅导致设备成本的大幅增加，并且严重影响企业生产制造的石英晶体振荡器的竞争力。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种石英晶体振荡器及制造该石英晶体振荡器的方法，旨在解决现有技术中生产制造石英晶体振荡器的工序繁复导致的生产效率低下、生产设备成本高的问题。
为解决上述技术问题，本发明是这样实现的，一种石英晶体振荡器，包括：连接基座，连接基座一体成型制成，连接基座设有装配槽，装配槽的槽底分设为IC装配位置和谐振器装配位置，IC装配位置处铺设有导通电路，且装配槽的槽底上设有第一振子电极和第二振子电极，第一振子电极的第一端延伸设置于IC装配位置，第一振子电极的第二端延伸设置于谐振器装配位置，第二振子电极的第一端延伸设置于IC装配位置，第二振子电极的第二端延伸设置于谐振器装配位置；IC芯片，IC芯片固定设置在IC装配位置上，导通电路电连接至IC芯片的连接端口，第一振子电极的第一端和第二振子电极的第一端分别对应连接至IC芯片的相应电极端口；晶体谐振器，晶体谐振器包括谐振器基座和石英晶体振子，石英晶体振子装配在谐振器基座内，谐振器基座上设有第一电极线路和第二电极线路，石英晶体振子与第一电极线路或第二电极线路中的一个电连接，谐振器基座盖合在谐振器装配位置上，第一电极线路与第一振子电极的第二端电连接，第二电极线路与第二振子电极的第二端电连接；封盖片，封盖片密封封盖在装配槽的槽口上以形成密闭空腔。
进一步地，导通电路包括印刷线路、导通过孔和连接焊脚，印刷线路设置在IC装配位置上，连接焊脚设置在连接基座的与IC装配位置相背的一侧，导通过孔穿过装配槽的槽底，导通过孔的第一端与印刷线路电连接，导通过孔的第二端与连接焊脚电连接。
进一步地，印刷线路与IC芯片的连接端口之间通过金线连接导通，第一振子电极的第一端和第二振子电极的第一端与IC芯片的相应电极端口之间通过金线连接导通。
进一步地，印刷线路的连接端、第一振子电极的第一端和第二振子电极的第一端均设置为承载焊盘，IC芯片的连接端口、电极端口均延伸设置为压接焊盘，承载焊盘与相应的压接焊盘压合固定。
进一步地，连接基座采用陶瓷材质或电石材质制成，谐振器基座采用陶瓷材质或电石材质制成。
进一步地，封盖片为透明或半透明的密封膜片。
进一步地，连接基座的谐振器装配位置的槽底面与谐振器基座之间通过胶粘方式密封连接。
进一步地，连接基座的谐振器装配位置的槽底面与谐振器基座之间通过应力压合材料以应力压合方式密封连接。
根据本发明的另一方面，提供了一种制造石英晶体振荡器的方法。该方法包括以下步骤：
一体成型制备连接基座，并形成装配槽，在装配槽的槽底上铺设导通电路、第一振子电极和第二振子电极，然后将IC芯片相应地配合连接导通电路、第一振子电极的第一端、第二振子电极的第一端，以将IC芯片装配在装配槽的IC装配位置上；
一体成型制备谐振器基座，在谐振器基座上铺设第一电极线路和第二电极线路，并切割制备石英晶体振子，将石英晶体振子装配在谐振器基座中，从而形成晶体谐振器，并将第一电极线路电连接第一振子电极的第二端、第二电极线路电连接第二振子电极的第二端，以将晶体谐振器装配在装配槽的谐振器装配位置上；
将封盖片密封封盖在装配槽的槽口上以形成密闭空腔。
进一步地，在将封盖片密封封盖在装配槽的槽口上的过程中，对装配槽与封盖片之间形成的空腔进行抽真空处理，并使所形成的密闭空腔保持真空状态。
本发明与现有技术相比，有益效果在于：在本发明的石英晶体振荡器中，利用一体成型的连接基座配合IC芯片的装配，相对于现有技术而言能够较好地提升连接基座的整体性，并且，相对于现有技术本发明的石英晶体振荡器无需层层粘接装配，采用一体成型的连接基座简化了装配工序工艺，较好地提升了生产效率。并且，本发明的石英晶体振荡器设计为IC芯片与晶体谐振器并列装配的设计结构，实现了能够采用通用封装设备即可将封盖片封盖在连接基座上进行封口而形成密闭空腔，如此便大大降低了石英晶体谐振生产中的设备要求，降低了设备成本。
附图说明
图1是现有技术的石英晶体振荡器的实施例的剖视结构示意图；
图2是本发明的石英晶体振荡器的第一实施例中揭开了一部分封盖片的结构示意图；
图3是图2的仰视图；
图4是本发明的石英晶体振荡器的第一实施例的分解结构示意图；
图5是本发明的石英晶体振荡器的第一实施例中的连接基座的装配槽的俯视图；
图6是图5中A-A的局部剖视图；
图7是本发明的石英晶体振荡器的第一实施例中的晶体谐振器的剖视结构示意图；
图8是本发明的石英晶体振荡器的第二实施例中晶体谐振器的剖视结构示意图。
在附图中，各附图标记表示：
10、连接基座；11、装配槽；111、IC芯片固定焊盘；112、谐振器固定焊盘；12、导通电路；121、印刷线路；122、导通过孔；123、连接焊脚；13、第一振子电极；14、第二振子电极；20、IC芯片；30、晶体谐振器；31、谐振器基座；32、石英晶体振子；33、金属盖板；34、高伐环；35、银胶；40、封盖片。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，当组件被称为“固定于”或“设置于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者间接在该另一个组件上。当一个组件被称为是“连接于”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或间接连接至该另一个组件上。
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
解释说明：
①IC，Integrated Circuit的缩写，又称为集成电路。
②高伐环，是提供一个平台将金属盖板熔接在谐振器基座上，最终使谐振器基座及金属盖板可形成一个密封腔。
如图2至图7所示，本发明的第一实施例的石英晶体振荡器包括连接基座10、IC芯片20、晶体谐振器30和封盖片40，其中，晶体谐振器30包括谐振器基座31和石英晶体振子32，连接基座10一体成型制成，连接基座10设有装配槽11，装配槽11的槽底分设为IC装配位置和谐振器装配位置，IC装配位置处设有导通电路12，且装配槽11的槽底上设有第一振子电极13和第二振子电极14，第一振子电极13的第一端延伸设置于IC装配位置，第一振子电极13的第二端延伸设置于谐振器装配位置，第二振子电极14的第一端延伸设置于IC装配位置，第二振子电极14的第二端延伸设置于谐振器装配位置，IC芯片20固定设置在IC装配位置上，导通电路12电连接至IC芯片20的连接端口，第一振子电极13的第一端和第二振子电极14的第一端分别对应连接至IC芯片20的相应电极端口，石英晶体振子32装配在谐振器基座31内，谐振器基座31上设有第一电极线路和第二电极线路，石英晶体振子32与第一电极线路或第二电极线路中的一个电连接，谐振器基座31盖合在谐振器装配位置上，第一电极线路与第一振子电极13的第二端电连接，第二电极线路与第二振子电极14的第二端电连接，封盖片40密封封盖在装配槽11的槽口上以形成密闭空腔。
在本发明的石英晶体振荡器中，利用一体成型的连接基座10配合IC芯片20的装配，相对于现有技术而言能够较好地提升连接基座10的整体性，并且，相对于现有技术本发明的石英晶体振荡器无需层层粘接装配，采用一体成型的连接基座10简化了装配工序工艺，较好地提升了生产效率。并且，本发明的石英晶体振荡器的创新设计将现有技术中IC芯片与晶体谐振器层叠装配的设计结构改进为IC芯片与晶体谐振器并列装配的设计结构，使得石英晶体振荡器在最后封装工序中能够实现采用封盖片40进行密闭封盖，与现有技术中采用IC芯片与晶体谐振器层叠装配的设计结构(如图1所示)必须采用专用加工设备才能将第一支撑框2与第二支撑框3实现密闭封盖相比，本发明中IC芯片与晶体谐振器并列装配的设计结构中能够采用通用封装设备(该通用封装设备为现有技术中普遍应用的封装生产设备，在此不赘述)将封盖片40封盖在连接基座10上进行封口而形成密闭空腔，如此便大大降低了石英晶体谐振生产中的设备要求，降低了设备成本。
如图5和图6所示，在第一实施例中，连接基座10上的导通电路12包括印刷线路121、导通过孔122和连接焊脚123，印刷线路121设置在IC装配位置上(即装配槽11中相应的槽底面位置上)，利用印刷线路121在保证导通质量的基础上，不仅确保线路固定在IC装配槽11的槽底而避免发生线路乱窜而影响谐振器整体工作的问题。并且，连接焊脚123设置在连接基座10的与IC装配位置相背的一侧，导通过孔122穿过装配槽11的槽底，导通过孔122的第一端与印刷线路121电连接，导通过孔122的第二端与连接焊脚123电连接。通过导通过孔122实现印刷线路121与连接焊脚123之间的导电连接，在将石英晶体振荡器整体装配至电子设备的过程中，能够通过连接焊脚123实现快速锡焊，并且导通过孔122的密实性能够在实现正常电路导通的同时也避免了因导通过孔122而氧化密闭空腔内的IC芯片20、印刷线路121、石英晶体振子32、第一振子电极13、第二振子电极14、第一电极线路和第二电极线路。导通过孔122的制造过程中，首先将连接基座10的装配槽11的槽底相应位置进行钻孔，然后在所钻孔中灌入金属熔浆，待金属熔浆冷却固化即成型为导通过孔122。接着，就可以在连接基座10上分别制作印刷线路121和连接焊脚123。
具体地，第一实施例中的晶体谐振器30采用现有技术中的晶体谐振器成品进行装配制造本发明的石英晶体振荡器。如图7所示，晶体谐振器30中的谐振器基座31制造成型后，利用高伐环34粘接在谐振器基座31的周缘上，并使得高伐环34的内侧与谐振器基座31的内侧边缘形成阶梯形式，如此便将石英晶体振子32通过银胶35装配在谐振器基座31的阶梯边缘上，最后将金属盖板33封盖在高伐环34的顶部，即完成了该晶体谐振器的装配工作。第一实施例所采用的晶体谐振器30可以采用购进方式采购，在完成了连接基座10的制造成型并将连接基座10与IC芯片20连接装配之后，将采购回来晶体谐振器30进行组合装配，从而完成本发明的石英晶体振荡器的生产、装配，并输出石英晶体振荡器产品。当然，第一实施例中所采用的晶体谐振器30也可以自行进行制造完成。
第一实施例中导通电路12的印刷线路121与IC芯片20的连接端口之间通过金线连接导通。并且，第一振子电极13的对应于IC芯片20的连接端与IC芯片20的相应电极端口之间通过金线连接导通，第一振子电极13的对应于晶体谐振器30的连接端与第一电极线路之间通过金线连接导通，第二振子电极14的对应于IC芯片20的连接端与IC芯片20的相应电极端口之间通过金线连接导通，第二振子电极14的对应于晶体谐振器30的连接端与第二电极线路之间通过金线连接导通。或者，导通电路12印刷线路121的连接端、第一振子电极13的第一端、第二振子电极14的第一端均设置为承载焊盘，IC芯片20的连接端口、电极端口均延伸设置为压接焊盘，承载焊盘与压接焊盘压合固定。这样使得IC芯片20能够更快捷地装配至连接基座10上，进一步提升生产效率。
优选地，第一实施例中的连接基座10采用陶瓷材质或电石材质制成，谐振器基座31采用陶瓷材质或电石材质制成。
进一步地，第一实施例中的封盖片40为透明或半透明的密封膜片，以方便使用者观察连接基座10的装配槽11中各组成零部件的装配状态以及石英晶体振荡器在工作过程中使用者从外形状态方面观察装配槽11中各组成零部件的工作状态。
将谐振器基座31封盖在连接基座10的谐振器装配位置上时，连接基座10的谐振器装配位置的槽底面与谐振器基座31之间通过胶粘方式密封连接，如图5所示，在IC芯片固定焊盘111上利用粘胶将IC芯片20固定粘接，在谐振器固定焊盘112上利用粘胶将晶体谐振器30固定粘接。或者，将谐振器基座31封盖在连接基座10的谐振器装配位置上时，连接基座10的谐振器装配位置的槽底面与谐振器基座31之间通过应力压合材料以应力压合方式密封连接，如图5所示，在IC芯片固定焊盘111、谐振器固定焊盘112上分别设置应力压合材料，然后将IC芯片20放在IC芯片固定焊盘111上进行压合固定，再将晶体谐振器30放在谐振器固定焊盘112上进行压合固定。
如图8所示，其示出了本发明的石英晶体振荡器的第二实施例中的晶体谐振器的剖视结构示意图。在第二实施例中，石英晶体振荡器所采用的晶体谐振器与第一实施例中石英晶体振荡器所采用的现有技术中的晶体谐振器的不同之处在于：谐振器基座31为一体成型的边框结构，谐振器基座31的内侧沿周向设有环形阶梯，可见，第一实施例中所形成的阶梯形式是由于高伐环34与谐振器基座31粘接后形成的，而第二实施例中该阶梯形式则直接一体成型于谐振器基座31上，即环形阶梯；第一电极线路和第二电极线路相对地设置于谐振器基座31的内壁上，通过设计第一电极线路和第二电极线路的分布形式，使得第二实施例的晶体谐振器能够与一体成型的连接基座10上的第一振子电极13、第二振子电极14进行相应匹配；晶体谐振器还包括金属盖板33，金属盖板33密封封盖在谐振器基座31上(金属盖板33可以直接封盖在谐振器基座31上，或者，金属盖板33与谐振器基座31之间仍通过一层高伐环34而间接密封封盖)；石英晶体振子32设置于金属盖板33与环形阶梯之间，且石英晶体振子32的边缘与环形阶梯在水平面上的垂直投影相重合。
第二实施例与第一实施例相比较而言，除以上不同之处外，其余结构均相同，在此不再赘述。
根据本发明的另一方面，本发明还提供了一种制造石英晶体振荡器的方法。该方法包括以下步骤：
步骤S10：一体成型制备连接基座10，并在连接基座10上形成装配槽11，在连接基座10的装配槽11的槽底面上铺设导通电路12、第一振子电极13和第二振子电极14，然后将IC芯片20相应地配合连接导通电路12、第一振子电极13、第二振子电极14(可以通过金线进行熔焊连接，也可以通过设计相应的焊盘焊脚进行锡焊连接)，以将IC芯片20装配在装配槽11的IC装配位置上。
步骤S20：一体成型制备谐振器基座31，在谐振器基座31上铺设第一电极线路和第二电极线路，并切割制备石英晶体振子32，将石英晶体振子32装配在谐振器基座31中，从而形成晶体谐振器30。在步骤S20中，也可以无需对晶体谐振器30进行加工制造，而通过采购现有技术中相应的晶体谐振器即可，当然，所采购的现有技术的晶体谐振器中的第一电极线路、第二电极线路需能够与步骤S10中所设计的第一振子电极13、第二振子电极14分别对应连接。
并且，步骤S10和步骤S20这两个步骤可以同时进行，也可以按照步骤S10→步骤S20或步骤S20→步骤S10的顺序进行加工制备，然后进行步骤S30。
步骤S30：将封盖片40密封封盖在装配槽11的槽口上以形成密闭空腔。
并且，在完成步骤S30的封盖过程中，此时始终保持封盖工序的加工环境处于真空环境中，这样，当封盖片40与连接基座10封盖完成之后，所形成的密闭空腔即为真空型密闭空腔，如此有效防止密闭空腔中的IC芯片20、印刷线路121、石英晶体振子32、第一振子电极13、第二振子电极14、第一电极线路和第二电极线路出现氧化而老化失效的问题，延长石英晶体振荡器的使用寿命。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种石英晶体振荡器，其特征在于，包括：
连接基座(10)，所述连接基座(10)一体成型制成，所述连接基座(10)设有装配槽(11)，所述装配槽(11)的槽底分设为IC装配位置和谐振器装配位置，所述IC装配位置处设有导通电路(12)，且所述装配槽(11)的槽底上设有第一振子电极(13)和第二振子电极(14)，所述第一振子电极(13)的第一端延伸设置于所述IC装配位置，所述第一振子电极(13)的第二端延伸设置于所述谐振器装配位置，所述第二振子电极(14)的第一端延伸设置于所述IC装配位置，所述第二振子电极(14)的第二端延伸设置于所述谐振器装配位置；
IC芯片(20)，所述IC芯片(20)固定设置在所述IC装配位置上，所述导通电路(12)电连接至所述IC芯片(20)的连接端口，所述第一振子电极(13)的第一端和所述第二振子电极(14)的第一端分别对应连接至所述IC芯片(20)的相应电极端口；
晶体谐振器(30)，所述晶体谐振器(30)包括谐振器基座(31)和石英晶体振子(32)，所述石英晶体振子(32)装配在所述谐振器基座(31)内，所述谐振器基座(31)上设有第一电极线路和第二电极线路，所述石英晶体振子(32)与所述第一电极线路或所述第二电极线路中的一个电连接，所述谐振器基座(31)盖合在所述谐振器装配位置上，所述第一电极线路与所述第一振子电极(13)的第二端电连接，所述第二电极线路与所述第二振子电极(14)的第二端电连接；
封盖片(40)，所述封盖片(40)密封封盖在所述装配槽(11)的槽口上以形成密闭空腔。
2.如权利要求1所述的石英晶体振荡器，其特征在于，所述导通电路(12)包括印刷线路(121)、导通过孔(122)和连接焊脚(123)，所述印刷线路(121)设置在所述IC装配位置上，所述连接焊脚(123)设置在所述连接基座(10)的与所述IC装配位置相背的一侧，所述导通过孔(122)穿过所述装配槽(11)的槽底，所述导通过孔(122)的第一端与所述印刷线路(121)电连接，所述导通过孔(122)的第二端与所述连接焊脚(123)电连接。
3.如权利要求2所述的石英晶体振荡器，其特征在于，所述印刷线路(121)与所述IC芯片(20)的连接端口之间通过金线连接导通，所述第一振子电极(13)的第一端和所述第二振子电极(14)的第一端与所述IC芯片(20)的相应电极端口之间通过金线连接导通。
4.如权利要求2所述的石英晶体振荡器，其特征在于，所述印刷线路(121)的连接端、所述第一振子电极(13)的第一端和所述第二振子电极(14)的第一端均设置为承载焊盘，所述IC芯片(20)的连接端口、电极端口均延伸设置为压接焊盘，所述承载焊盘与相应的所述压接焊盘压合固定。
5.如权利要求1所述的石英晶体振荡器，其特征在于，所述连接基座(10)采用陶瓷材质或电石材质制成，所述谐振器基座(31)采用陶瓷材质或电石材质制成。
6.如权利要求1所述的石英晶体振荡器，其特征在于，所述封盖片(40)为透明或半透明的密封膜片。
7.如权利要求1至6中任一项所述的石英晶体振荡器，其特征在于，所述连接基座(10)的谐振器装配位置的槽底面与所述谐振器基座(31)之间通过胶粘方式密封连接。
8.如权利要求1至6中任一项所述的石英晶体振荡器，其特征在于，所述连接基座(10)的谐振器装配位置的槽底面与所述谐振器基座(31)之间通过应力压合材料以应力压合方式密封连接。
9.一种制造石英晶体振荡器的方法，其特征在于，包括以下步骤：
一体成型制备连接基座(10)，并形成装配槽(11)，在所述装配槽(11)的槽底上铺设导通电路(12)、第一振子电极(13)和第二振子电极(14)，然后将IC芯片(20)相应地配合连接所述导通电路(12)、所述第一振子电极(13)的第一端、所述第二振子电极(14)的第一端，以将IC芯片(20)装配在所述装配槽(11)的IC装配位置上；
一体成型制备谐振器基座(31)，在所述谐振器基座(31)上铺设第一电极线路和第二电极线路，并切割制备石英晶体振子(32)，将所述石英晶体振子(32)装配在所述谐振器基座(31)中，从而形成晶体谐振器(30)，并将所述第一电极线路电连接所述第一振子电极(13)的第二端、所述第二电极线路电连接所述第二振子电极(14)的第二端，以将所述晶体谐振器(30)装配在所述装配槽(11)的谐振器装配位置上；
将封盖片(40)密封封盖在所述装配槽(11)的槽口上以形成密闭空腔。
10.如权利要求9所述的制造石英晶体振荡器的方法，其特征在于，在将封盖片(40)密封封盖在所述装配槽(11)的槽口上的过程中，对所述装配槽(11)与所述封盖片(40)之间形成的空腔进行抽真空处理，并使所形成的所述密闭空腔保持真空状态。
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