CN110504939A - 一种晶体振荡器及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种晶体振荡器及其制造方法，涉及晶体振荡器封装的领域，该晶体振荡器包括基座、晶体谐振器、ASIC芯片和外壳，基座采用PCB板，ASIC芯片采用粘贴式固定，晶体谐振器和外壳采用SMT贴片技术进行封装；制造该晶体振荡器的方法中，通过基座拼版、各元件配置、以及切分等工序，在一块PCB板上完成若干个晶体振荡器的封装，批量生产晶体振荡器。本发明的晶体振荡器结构简单，适合批量生产，提高了晶体振荡器的生产效率，降低了生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及晶体振荡器封装的技术领域，尤其是涉及一种晶体振荡器及其制造方法。
背景技术
晶体振荡器是现代电子行业如通讯、电脑、扬声器等电子设备不可缺少的一部分。
现有技术中，晶体振荡器一般包括石英晶体谐振器、振荡电路、陶瓷基座和外壳组成，为了能够保证封装性能，陶瓷基座和外壳的封装需要用到特殊的封装设备，而且封装工艺较为复杂，制作成本较高。现有的环境是，国内的晶体振荡器受限于日本的陶瓷技术、装备技术，无法实现自主生产。
目前，国内已经讨论利用PCB板作为基座生产晶体振荡器，可是还未形成可应用的产品，即使有一些样品，由于存在封装工艺复杂、效率低、制造成本高的痛点，也无法大量生产。
本发明正是基于此而形成的。
发明内容
本发明的目的是提供一种晶体振荡器及其制造方法，利用PCB板作为基座，配合SMT贴片技术，降低了晶体振荡器的生产成本、适合晶体振荡器的批量生产，提高了晶体振荡器的生产效率。
本发明的上述发明目的之一是通过以下技术方案得以实现的：一种晶体振荡器，包括基座、晶体谐振器、ASIC芯片、以及外壳，所述基座为PCB板，PCB板上设置有电子电路，晶体谐振器通过SMT贴片方式贴合于基座上，并与电子电路电性连接，所述ASIC芯片粘贴于所述基座上，所述ASIC芯片通过金属线与基座内的电子电路的电性连接，所述外壳通过SMT贴片方式贴合于所述基座的上表面，以用于封装基座上的元件形成所述晶体振荡器。本发明的晶体振荡器采用PCB板作为基座，基座上通过SMT贴片技术安装晶体谐振器和外壳，相比于传统的使用陶瓷材料的晶体振荡器而言，大大降低了生产成本、晶体振荡器整体结构更加简单、生产效率得到了提高，尤其是采用本发明的晶体振荡器结构，适合批量快速生产。
本发明进一步设置为：所述基座的上表面设置有一圈焊接层，所述外壳焊接在所述焊接层上。
本发明进一步设置为：所述外壳是由一个顶板和四个侧板围成的一端开口的壳体，四个侧板于外壳的开口的一端向外水平延伸形成有焊接部，所述焊接部焊接于所述焊接层上。本发明的外壳能够保护内部元件，通过在外壳的开端设置焊接部，能够利用SMT贴片技术对外壳进行固定，使得外壳固定更加方便且稳定。
本发明进一步设置为：所述外壳为航空铝合金外壳或者铜镀镍外壳。
本发明的上述发明目的之二是通过以下技术方案得以实现的：一种晶体振荡器制造方法，其特征在于，包括：
PCB拼版工序，将若干个制造晶体振荡器的基座按照设计形成于一块PCB板上，每个基座内设置有电子电路；
配置ASIC芯片工序，在每个基座上的对应位置粘贴一个ASIC芯片，并使得ASIC芯片与电子电路电性连接；
配置保护粘合剂工序，在ASIC芯片的上部覆盖保护粘合剂，并使保护粘合剂固化成型；
配置晶体谐振器工序，在每个基座上贴合一个晶体谐振器，并使得晶体谐振器与电子电路电性连接，晶体谐振器贴合采用SMT贴片技术；
配置外壳工序，在每个基座上贴合一个外壳，用于封住内部元件，外壳贴合采用SMT贴片技术；
PCB板分切工序，对PCB板进行切割，形成若干个晶体振荡器。
本发明进一步设置为：在PCB拼版工序中，各个基座以规则的横纵排列，每一横排和纵列之间均设置有切割标记。
本发明进一步设置为：所述切割标记是在PCB制板时预留的覆铜的标记线、标记点或者二者的组合。
本发明进一步设置为：该方法的步骤进一步包括：
选择一块完整的PCB板上，并根据制造晶体振荡器的基座的规格大小进行规划，形成若干个基座，每个基座内均蚀刻有电子电路；
向每个基座的上表面分配定位粘合剂；将ASIC芯片粘贴在基座的上表面；
通过金属线绑定技术绑定金属线，使得ASIC芯片与基座内的电子电路电性连接；
待所有基座完成ASIC芯片配置后，将整块PCB板放入烤箱/烘箱中，对定位粘合剂进行固化；
在ASIC芯片的上部覆盖保护粘合剂，待所有的ASIC芯片的保护粘合剂分配完毕后，将整块PCB板再次送入烤箱/烘箱中，从而使得保护粘合剂固化成型；
晶体谐振器采用SMT贴片技术，首先在晶体焊盘的表面分配晶体粘合剂，然后将晶体谐振器贴合在基座上，从而将外壳贴合在基座上；
固化晶体及外壳粘合剂工序；待所有的基座的晶体谐振器以及外壳都贴合完毕后，将整块PCB板送入焊接设备中进行回流焊；
在回流焊后经过冷却的PCB板的正面覆盖一层UV膜；
根据PCB板背面的切割标记对整块PCB板进行横纵切割，从而形成若干个晶体谐振器；
然后对切割完毕后的PCB板进行解除UV膜。
本发明进一步设置为：所述ASIC芯片的配置和晶体谐振器的配置的步骤可以互换。若ASIC芯片的定位粘合剂的固化温度较低，而晶体谐振器等回流焊温度过高，容易影响ASIC芯片定位粘合剂的结合强度，根据实际的需要，二者的步骤可以互换，从而保证在封装工艺过程中各元件符合封装要求，降低次品率。
本发明进一步设置为：定位粘合剂和保护粘合剂的固化可以同时进行。定位粘合剂和保护粘合剂的固化所需要的加热时间和温度都是根据其自身的特性所决定，可以选择特性相接近的定位粘合剂和保护粘合剂，从而能够使得两种粘合剂能够同步进行固化，在工艺步骤中，能够节省PCB板进入到烤箱/烘箱中的次数，降低了由于频繁移动PCB板造成的元件损坏的风险；另外，还节省了从烤箱/烘箱中出来后的冷却时间，提高了晶体振荡器的生产效率。
综上所述，本发明的有益技术效果为：
1、本发明采用PCB板作为晶体振荡器的基座，其内部的晶体谐振器以及外壳均采用SMT贴片技术进行固定，整体结构简单，相比于传统的在基座上设置凸块等方式，节省了成本；本发明通过在一块PCB板上制作若干晶体振荡器的基座，配合SMT贴片技术，能够大大提高晶体振荡器中的各元件的安装效率，有利于批量生产；
2、在定位粘合剂和保护粘合剂固化中，可以采用同时固化的方式，缩减了PCB板进入烘箱/烤箱的次数，降低了由于往复搬运PCB板造成的元件损坏等风险，在提高了生产效率的同时，提高了晶体振荡器的生产质量。
附图说明
图1是本发明晶体振荡器的外形结构示意图。
图2是本发明晶体振荡器的一个视角的爆炸示意图。
图3是本发明晶体振荡器的另一个视角的爆炸示意图。
图4是本发明晶体振荡器的制造方法的流程图。
图5是本发明晶体振荡器的制造方法中的拼版工序中的PCB板拼版后的结构示意图。
附图标记：10、基座；101、导电部；102、晶体焊盘；103、金属线焊盘；104、外壳焊盘；20、ASIC芯片；30、晶体谐振器；301、导电层；40、外壳；401、顶板；402、侧板；403、焊接部；50、金属线；60、切割标记；601、标记线；602、标记点。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1是本发明晶体振荡器的外形结构示意图；图2是本发明晶体振荡器的一个视角的爆炸示意图。图3是本发明晶体振荡器的另一个视角的爆炸示意图。参考图1、图2和图3，晶体振荡器包括基座10、晶体谐振器30、ASIC芯片20，以及外壳40。其中，晶体谐振器30、ASIC芯片20设置在基座10的上表面，外壳40盖合在基座10的上表面从而将晶体谐振器30、ASIC芯片20等元件封装，以形成所述的晶体振荡器。
主要参考图2和图3，具体的，基座10采用的是PCB板，PCB板上集成了晶体振荡器所需的电子电路，基座10的上表面在制板时预留了分别能够与晶体谐振器30和ASIC芯片20电性连接的焊盘，基座10的下表面在制板时设置有导电部101，用于晶体振荡器的安装。ASIC芯片20通过定位粘合剂贴合在基座10上，ASIC芯片20上的外接端子与基座10上的预留的焊盘之间绑定金属线50，从而实现ASIC芯片20与电子电路的电性连接。ASIC芯片20和金属线50的上方覆盖有保护粘合剂，保护粘合剂固化后保护ASIC芯片20和金属线50。晶体谐振器30的底部设置有与焊盘相对应的导电层301，晶体谐振器30通过SMT贴片技术将晶体谐振器30贴合在基座10上。
主要参考图2，外壳40通过SMT贴片技术盖合在基座10上。外壳40包括一个顶板401和四个侧板402，内部构造形成有腔室，用于容纳晶体谐振器30和ASIC芯片20等元件。外壳40优选采用航空铝合金或者铜镀镍材质的外壳。外壳40的顶板401所面对的一面为开口，四个侧板402于开口一端分别各自向外水平延伸形成焊接部403。基座10的上表面设置有一圈焊接层，焊接层与焊接部403相对应，当外壳40扣合在基座10上后，外壳40的焊接部403对应地焊接在基座10的焊接层上，从而实现了晶体谐振器30和ASIC芯片20等元件的封装。
焊接层包括外壳焊盘104和粘接剂层，外壳焊盘104是PCB板制作时预留的，外壳焊盘104上分配外壳粘合剂形成所述粘合剂层，外壳粘合剂采用焊锡膏。
本发明中实施例提供了一种新的晶体振荡器的封装结构，相比于市场上的晶体谐振器30，封装结构较为简单，封装效率较高，非常有利于批量生产，相比于传统的采用陶瓷材料制成的晶体振荡器，大大降低了生产成本。
图4是本发明晶体振荡器的制造方法的流程图。为了方便表达，该图4结合图2和图3，该方法步骤包括：
S101、PCB拼版工序：选择一块完整的PCB板，并根据制造晶体振荡器的基座10的规格大小进行规划，形成若干个基座10，每个基座10内均蚀刻有电子电路。
每个基座10的上表面分别预留出晶体焊盘102、外壳焊盘104以及金属线焊盘103，以用于焊接晶体谐振器30、外壳40和绑定金属线50。
另外，各个基座10之间设置有切割标记60，切割标记60包括标记线601和标记点602，标记线601和标记点602可以是在PCB制板时预留的金属直线条以及金属圆点。在一个实例中，参考图5，图5是本发明晶体振荡器的制造方法中的拼版工序中的PCB板拼版后的结构示意图。各个基座10在PCB板上按照横纵整齐排列，基座10的外围分别按照切割方向设置标记线601，每一横排设置横向标记线601，每一纵列设置纵向标记线601；PCB板的每一纵列可以通过A、B、C等覆铜的英文字母表示；标记点602有选择地设置在横排的外围，PCB板的至少一侧沿纵列依次设置有覆铜的阿拉伯字母01、02、03等，用于表示基座10的排数。通过设置的覆铜的标记线601、标记点602以及英文字母、阿拉伯字母能够表示出PCB板上的基座10的排数、列数，以及切割位置，从而通过切割设备进行准确地切割。PCB成品板的厚度优选为0.3mm。
S102、配置ASIC芯片工序，其包括以下步骤：
①、向每个基座10的上表面的相应位置分配定位粘合剂；
②、将ASIC芯片20粘贴在基座10的上表面；
③、通过金属线绑定技术绑定金属线50；
④、待所有基座10完成ASIC芯片20配置后，将整块PCB板放入烤箱/烘箱中，对定位粘合剂进行固化。定位粘合剂的加热温度和加热时间可以根据不同定位粘合剂的特性进行决定。在一个实例中，定位粘合剂固化温度130摄氏度，0.5小时。PCB板每一次从烤箱/烘箱中出来后，都需要进行冷却，才可以进入下一步骤，冷却方式可以采用常温冷却至25摄氏度，时间0.5-1个小时。
在上述的ASIC芯片配置工序中，金属线50的一端连接基座10上的金属线焊盘103，另一端连接ASIC芯片20的外接端子，从而实现ASIC芯片20和电子电路的电性连接。在上述的步骤①和②中，可以通过贴片设备进行。
在步骤④中，并不仅仅是完成一块PCB板的ASIC芯片20配置，便送入烤箱/烘箱对定位粘合剂进行固化，其可以完成若干块PCB后，将所有的PCB板一同放入烘烤架上，进行烘烤，能够节省时间，提高生产效率。
S103、配置保护粘合剂工序；为了对ASIC芯片20以及金属线50进行保护，在ASIC芯片20和金属线50的上部覆盖保护粘合剂，待所有的ASIC芯片20的保护粘合剂分配完毕后，将整块PCB板再次送入烤箱/烘箱中，从而使得保护粘合剂固化成型。保护粘合剂的加热温度和时间可以根据不同的保护粘合剂的特性决定。
需要说明的是，本发明的步骤S102和S103中的定位粘合剂的固化和保护粘合剂的固化可以合并在一起进行，即配置完ASIC芯片20后，直接进行保护粘合剂的配置，之后，将PCB板放入烤箱/烘箱内进行定位粘合剂和保护粘合剂的同时固化。当然，加热温度和时间可以根据选取的定位粘合剂以及保护粘合剂的特性决定，以保证在烘烤过程中，定位粘合剂以及保护粘合剂的固化符合标准要求。在实际操作中，优选采用特性相近的定位粘合剂和保护粘合剂。本实例中将定位粘合剂的固化和保护粘合剂的固化共同烘烤，与传统的分步烘烤相比，能够大大提高生产效率，降低PCB板往复搬运造成的元件损坏风险。
S104、配置晶体谐振器工序；晶体谐振器30采用SMT贴片技术，首先在晶体焊盘102的表面分配晶体粘合剂，然后将晶体谐振器30贴合在基座10上，晶体谐振器30底部的导电层301与基座10的上表面预留的晶体焊盘102对应，从而保证晶体谐振器30与基座10内的电子电路电性连接。本步骤中的晶体粘合剂优选采用焊锡膏。
S105、配置外壳工序；外壳40采用SMT贴片技术，首先在基座10的上表面的外壳焊盘104上分配外壳粘合剂，然后将外壳40的焊接面对应外壳焊盘104，从而将外壳40贴合在基座10上，外壳40用于封装内部的ASIC芯片20、晶体谐振器30等元件。本步骤中的外壳粘合剂优选采用焊锡膏。
S106、固化晶体谐振器及外壳粘合剂工序；待所有的基座10的晶体谐振器30以及外壳40都贴合完毕后，将整块PCB板送入焊接设备中进行回流焊。回流焊的温度和时间是根据晶体粘合剂和外壳粘合剂的特性所决定的。回流焊后需要将PCB板进行冷却，常温冷却至25摄氏度，之后进入下一步骤。
S107、PCB分切工序；该PCB分切包括以下步骤：
①、首先在PCB板的正面（分布元件的一面）覆盖一层UV膜；
②、根据PCB板背面的切割标记60对整块PCB板进行横纵切割，从而形成若干个晶体谐振器30；
③、然后对切割完毕后的PCB板进行解除UV膜。
本发明实施例中的晶体振荡器采用了与现有的利用陶瓷材料的晶体振荡器不同的结构，采用了PCB作为晶体振荡器的基座，并且其内部的元件和封装用的外壳均可以通过SMT贴片技术进行贴装，其工艺步骤并不复杂，不需要特别定制设备，采用现有的设备可以完成本工艺步骤，大大降低了晶体振荡器的生产成本，提高了生产效率；本发明还利用了基座的拼版技术，在一块PCB板上制造若干个晶体振荡器的基座，经过封装工艺后进行分切，从而得到若干个晶体振荡器，通过增加的拼版、分切步骤，能够使得整个工艺步骤更加简化，有利于晶体振荡器的批量化生产。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种晶体振荡器，其特征在于，包括基座(10)、晶体谐振器(30)、ASIC芯片(20)、以及外壳(40)，所述基座(10)为PCB板，PCB板上设置有电子电路，晶体谐振器(30)通过SMT贴片方式贴合于基座(10)上，并与电子电路电性连接，所述ASIC芯片(20)粘贴于所述基座(10)上，所述ASIC芯片(20)通过金属线(50)与基座(10)内的电子电路的电性连接，所述外壳(40)通过SMT贴片方式贴合于所述基座(10)的上表面，以用于封装基座(10)上的元件形成所述晶体振荡器。
2.根据权利要求1所述的晶体振荡器，其特征在于：所述基座(10)的上表面设置有一圈焊接层，所述外壳(40)焊接在所述焊接层上。
3.根据权利要求2所述的晶体振荡器，其特征在于：所述外壳(40)是由一个顶板(401)和四个侧板(402)围成的一端开口的壳体，四个侧板(402)于外壳(40)的开口的一端向外水平延伸形成有焊接部(403)，所述焊接部(403)焊接于所述焊接层上。
4.根据权利要求1所述的晶体振荡器，其特征在于：所述外壳(40)为航空铝合金外壳或者铜镀镍外壳。
5.一种晶体振荡器制造方法，其特征在于，包括：
PCB拼版工序，将若干个制造晶体振荡器的基座(10)按照设计形成于一块PCB板上，每个基座(10)内设置有电子电路；
配置ASIC芯片工序，在每个基座(10)上的对应位置粘贴一个ASIC芯片(20)，并使得ASIC芯片(20)与电子电路电性连接；
配置保护粘合剂工序，在ASIC芯片(20)的上部覆盖保护粘合剂，并使保护粘合剂固化成型；
配置晶体谐振器工序，在每个基座(10)上贴合一个晶体谐振器(30)，并使得晶体谐振器(30)与电子电路电性连接，晶体谐振器(30)贴合采用SMT贴片技术；
配置外壳工序，在每个基座(10)上贴合一个外壳(40)，用于封住内部元件，外壳(40)贴合采用SMT贴片技术；
PCB板分切工序，对PCB板进行切割，形成若干个晶体振荡器。
6.根据权利要求5所述的晶体振荡器制造方法，其特征在于：在PCB拼版工序中，各个基座(10)以规则的横纵排列，每一横排和纵列均设置有切割标记(60)。
7.根据权利要求6所述的晶体振荡器制造方法，其特征在于：所述切割标记(60)是在PCB制板时预留的覆铜的标记线(601)、标记点(602)或者二者的组合。
8.根据权利要求5所述的晶体振荡器制造方法，其特征在于：该方法的步骤进一步包括：
选择一块完整的PCB板上，并根据制造晶体振荡器的基座(10)的规格大小进行规划，形成若干个基座(10)，每个基座(10)内均蚀刻有电子电路；
向每个基座(10)的上表面分配定位粘合剂；将ASIC芯片(20)粘贴在基座(10)的上表面；
通过金属线绑定技术绑定金属线(50)，使得ASIC芯片(20)与基座(10)内的电子电路电性连接；
待所有基座(10)完成ASIC芯片(20)配置后，将整块PCB板放入烤箱/烘箱中，对定位粘合剂进行固化；
在ASIC芯片(20)的上部覆盖保护粘合剂，待所有的ASIC芯片(20)的保护粘合剂分配完毕后，将整块PCB板再次送入烤箱/烘箱中，从而使得保护粘合剂固化成型；
晶体谐振器(30)采用SMT贴片技术，首先在晶体焊盘(102)的表面分配晶体粘合剂，然后将晶体谐振器(30)贴合在基座(10)上，从而将外壳(40)贴合在基座(10)上；
固化晶体及外壳粘合剂工序；待所有的基座(10)的晶体谐振器(30)以及外壳(40)都贴合完毕后，将整块PCB板送入焊接设备中进行回流焊；
在回流焊后经过冷却的PCB板的正面覆盖一层UV膜；
根据PCB板背面的切割标记(60)对整块PCB板进行横纵切割，从而形成若干个晶体谐振器(30)；
然后对切割完毕后的PCB板进行解除UV膜。
9.根据权利要求8所述的晶体振荡器制造方法，其特征在于：所述ASIC芯片(20)的配置和晶体谐振器(30)的配置的步骤可以互换。
10.根据权利要求8所述的晶体振荡器的制造方法，其特征在于：定位粘合剂和保护粘合剂的固化可以同时进行。
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- 2019-08-29 CN CN201910808469.0A patent/CN110504939A/zh active Pending
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