CN115940875A - 一种温度感应型石英晶体谐振器 - Google Patents

Abstract

本发明提供的温度感应型石英晶体谐振器，包括上盖、基座和谐振电路；其中基座包括上端腔体和下端腔体；上端腔体顶部开口，开口通过上盖与上端腔体进行密封封装；上端腔体为陶瓷基体，下端腔体为PCB基板材质基体；上端腔体与下端腔体，通过融合封装工艺实现两种不同材质的融合封装；形成异材质融合封装结构体，相对于当前单一材质陶瓷基座封装的石英晶体谐振器，提高了频率准确性。

Description

一种温度感应型石英晶体谐振器

技术领域

本发明涉及石英晶体谐振器领域，尤其涉及一种温度感应型石英晶体谐振器。

背景技术

目前无线通信产品应用多以小型化、高密度、表面实装化技术为主流。无线通信产品内部使用的通讯频率元器件，也被要求更高精密度以及更高频率准确性。

目前国内外产业，石英晶体谐振器通常都是封装为陶瓷基座。

发明内容

本发明提供一种温度感应型石英晶体谐振器，主要解决的技术问题是：提供一种全新的石英晶体谐振器封装结构，且相对于当前陶瓷基座封装的石英晶体谐振器提高了频率准确性。

为解决上述技术问题，本发明提供一种温度感应型石英晶体谐振器，包括：

上盖、基座和谐振电路；其中基座包括上端腔体和下端腔体；所述上端腔体顶部开口，所述开口通过所述上盖与所述上端腔体进行密封封装；所述上端腔体为陶瓷基体，所述下端腔体为PCB基板材质基体；所述上端腔体与所述下端腔体，通过融合封装工艺实现两种不同材质的融合封装。

可选的，所述PCB基板材质基体主要由高分子合成树脂组成。

可选的，所述PCB基板材质基体主要由玻璃纤维环氧树脂组成。

可选的，所述上端腔体的下端面与所述下端腔体的上端面利用锡银铜焊锡膏，并采用回焊炉回焊制程实现两种不同材质的融合封装。

可选的，所述上盖与所述上端腔体之间设置有金属焊框，通过所述金属焊框实现所述开口的密封封装。

可选的，所述上端腔体包括陶瓷底板和陶瓷框型件墙壁；所述陶瓷框型件墙壁围合在所述陶瓷底板的上端面一周；所述陶瓷框型件墙壁的上端面通过所述上盖进行密封封装。

可选的，所述上端腔体内的陶瓷底板上设置有两个位置分离的电极部；每个电极部上均通过设置的导电银胶与石英晶体连接；所述石英晶体的表面设置有金属电极；两个所述电极部分别与第一电极、第二电极电连接；所述第一电极与所述第二电极设置于所述下端腔体的下表面；

所述谐振电路包括所述第一电极、所述第二电极、所述电极部、所述导电银胶、所述石英晶体和所述金属电极。

可选的，所述第一电极与所述第二电极分别设置于所述下端腔体下表矩形面的两个对角上。

可选的，所述下端腔体内设置有热敏电阻；所述热敏电阻的两端设置有锡银铜焊锡；所述热敏电阻的一端通过所述锡银铜焊锡与设置于所述下端腔体内的第一热敏电阻电极电连接，所述热敏电阻的另一端通过所述锡银铜焊锡与设置于所述下端腔体内的第二热敏电阻电极电连接；所述第一热敏电阻电极通过所述下端腔体内设置的第一连接导线与所述下端腔体的下表面设置的第一下表电极电连接；所述第二热敏电阻电极通过所述下端腔体内设置的第二连接导线与所述下端腔体的下表面设置的第二下表电极电连接；

所述谐振电路还包括所述热敏电阻、所述锡银铜焊锡、所述第一热敏电阻电极、所述第二热敏电阻电极、所述第一连接导线、所述第二连接导线、所述第一下表电极与第二下表电极。

可选的，所述第一下表电极与所述第二下表电极分别设置于所述下端腔体下表矩形面的两个对角上，且与所述第一电极和所述第二电极的设置位置不同。

本发明的有益效果是：

根据本发明提供的温度感应型石英晶体谐振器，包括上盖、基座和谐振电路；其中基座包括上端腔体和下端腔体；上端腔体顶部开口，开口通过上盖与上端腔体进行密封封装；上端腔体为陶瓷基体，下端腔体为PCB基板材质基体；上端腔体与下端腔体，通过融合封装工艺实现两种不同材质的融合封装；形成异材质融合封装结构体，相对于当前单一材质陶瓷基座封装的石英晶体谐振器，提高了频率准确性。

附图说明

图1为本发明实施例一的石英晶体谐振器正面剖视示意图；

图2为本发明实施例一的石英晶体谐振器A-A方向剖视示意图；

图3为本发明实施例一的石英晶体谐振器B-B方向剖视示意图；

图4为本发明实施例一的石英晶体谐振器底部仰视示意图；

图5为本发明实施例一的一种石英晶体谐振器顶部俯视示意图；

图6为本发明实施例一的另一种石英晶体谐振器顶部俯视示意图；

图7为本发明实施例一的上端腔体下表面俯视示意图；

图8为本发明实施例一的上端腔体正面剖视示意图；

图9为本发明实施例一的下端腔体正面剖视示意图；

图10为本发明实施例一的石英晶体谐振器封装结构剖面示意图；

图11为本发明实施例一的石英晶体谐振器上板示意图；

图12为现有全陶瓷基座晶振元器件受热频率变动率曲线；

图13为本发明实施例一的异材质融合封装结构体晶振元器件受热频率变动率曲线；

附图标记：上盖1、基座2、陶瓷框型件墙壁2a、陶瓷底板2b、石英晶体3、热敏电阻4、电极部与基座内部连接导线5a、第三下表电极5b、第一下表电极6a、第二下表电极6b、金属焊框7、锡银铜焊锡8、PCB基板材质基体9、电极部10、导电银胶11、晶片支撑座12、第一连接导线13a、第二连接导线13b、第一电极14a、第二电极14b、金属电极15、第一热敏电阻电极16a、第二热敏电阻电极16b。

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，下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。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。

实施例一：

现有石英晶体谐振器封装结构，国内外的共同通病是受限于单一材质型基座，将会影响制造工艺，影响产品精度及生产成本，生产的方式也不利于高精确度、高频化以及小型化的发展。

现有行业内通用单一陶瓷材质，受限于将谐振器安装于PCB(Printed CircuitBoard，印制电路板)板上使用时，由于PCB材质因温度变化等原因产生基座形变应力时，PCB材质与石英晶体谐振器因不同材质所产生的应力引起频率变化，而对石英晶体谐振器频率的精准度产生了不利的影响，导致不易达到高精密度、高准确性的通信元器件的要求。

但迄今为止，尚未发现温度感应型石英晶体谐振器领域，由于用于PCB上板后产生应力，而对石英晶体谐振器频率精确度产生不利影响的报导。

基于上述技术问题的发现，本申请提出一种新的异材质融合封装结构体的温度感应型石英晶体谐振器。

请参见图1-11，温度感应型石英晶体谐振器主要包括上盖1、基座2和谐振电路。其中：

基座2包括上端腔体和下端腔体。

上端腔体顶部开口，开口通过上盖1与上端腔体进行密封封装。

在本申请可选实施例中，上盖1与上端腔体之间设置有金属焊框7，通过金属焊框7实现开口的密封封装。

在本申请可选实施例中，上端腔体可通过采用真空或氮气密封。

本实施例中，上端腔体为陶瓷基体，下端腔体为PCB基板材质基体9。上端腔体与下端腔体，通过融合封装工艺实现两种不同材质的融合封装，形成异材质融合封装结构体，提高了谐振器的频率准确性。

在本申请可选实施例中，PCB基板材质基体9主要由高分子合成树脂和增强材料组成。应当理解的是，PCB基板材质可以采用现有任意PCB基板材质，对此不作限制。因此，对于采用何种高分子合成树脂以及何种增强材料都是可以灵活选择的。

在本申请可选实施例中，PCB基板材质基体9主要由玻璃纤维环氧树脂组成。例如RF4类型的玻璃纤维环氧树脂。

在本申请可选实施例中，上端腔体的下端面与下端腔体的上端面，利用设置在上端腔体下端面的第三下表电极5b，与下端腔体上端面的锡银铜焊锡膏，并采用回焊炉回焊制程实现两种不同材质的融合封装。

在本申请可选实施例中，上端腔体的下端面通过两端的第三下表电极5b与框架式PCB基板材质基体9异材质堆迭融合封装。

在本申请可选实施例中，上端腔体包括陶瓷底板2b和陶瓷框型件墙壁2a；陶瓷框型件墙壁2a围合在陶瓷底板2b的上端面一周；陶瓷框型件墙壁2a的上端面通过上盖1进行密封封装。

在本申请可选实施例中，上端腔体内的陶瓷底板2b上设置有两个位置分离的电极部10；每个电极部10上均通过设置的导电银胶11与石英晶体3连接；石英晶体3的上下表面均设置有金属电极15。

在本申请可选实施例中，金属电极15的材质包括但不限于采用银、金、各类合金或氧化物电极。

在本申请可选实施例中，上端腔体内的陶瓷底板2b上设置有晶片支撑座12，晶片支撑座12设置于与电极部10相对的一端，用于在石英晶体3振动过大时提供缓冲支撑。使用端例如移动手机内装有石英晶体谐振器，意外掉落到地面时，可缓冲掉落振动造成石英晶体谐振器故障或失效的问题。晶片支撑座12也可用于在加工生产谐振器过程中，在导电银胶11尚未经过热制程固化阶段，为石英晶体3提供支撑，避免生产机台移动导致石英晶体3偏移或脱落。

两个电极部10通过连接导线(即电极部与基座内部连接导线5a)分别与第一电极14a、第二电极14b电连接；第一电极14a与第二电极14b设置于下端腔体的下表面。

应当理解，电极部与基座内部连接导线5a包括两条，一条用于实现其中一个电极部与第一电极14a的电连接，另一条用于实现另一个电极部与第一电极14b的电连接。可参见图3所示两个电极部10分别引出有一条连接导线。

在本申请可选实施例中，谐振电路包括第一电极14a、第二电极14b、电极部10、导电银胶11、石英晶体3和金属电极15。

在本申请可选实施例中，第一电极14a与第二电极14b分别设置于下端腔体下表矩形面的两个对角上。

在本申请可选实施例中，下端腔体内设置有热敏电阻4；热敏电阻4的两端设置有锡银铜焊锡8；热敏电阻4的一端通过锡银铜焊锡8与设置于下端腔体内的第一热敏电阻电极16a电连接，热敏电阻4的另一端通过锡银铜焊锡8与设置于下端腔体内的第二热敏电阻电极16b电连接；第一热敏电阻电极16a通过下端腔体内设置的第一连接导线13a与下端腔体的下表面设置的第一下表电极6a电连接；第二热敏电阻电极16b通过下端腔体内设置的第二连接导线13b与下端腔体的下表面设置的第二下表电极6b电连接。

在本申请可选实施例中，谐振电路还包括热敏电阻4、锡银铜焊锡8、第一热敏电阻电极16a、第二热敏电阻电极16b、第一连接导线13a、第二连接导线13b、第一下表电极6a与第二下表电极6b。

在本申请可选实施例中，第一下表电极6a与第二下表电极6b分别设置于下端腔体下表矩形面的两个对角上，且与第一电极14a和第二电极14b的设置位置不同。

在本申请可选实施例中，下端腔体的长边方向垂直于陶瓷基板2b的长边方向，从而可以为第一电极14a、第二电极14b、第一下表电极6a与第二下表电极6b获得更大的镀层面积。有利于提升石英晶体谐振器在上PCB板组装后的物理强度。

本申请提供的温度感应型石英晶体谐振器，包括上盖1(可选用陶瓷上盖)、基座2、石英晶体3(具体可以是石英晶片)和热敏电阻4；由陶瓷底板2b和陶瓷框型件墙壁2a构成基座2的上端腔体；上端腔体内安装有电极部10，电极部10上端通过导电银胶11与石英晶体3相连；基座2下侧由框架式PCB基板材质基体9构成下端腔体，其内部安装有热敏电阻4；热敏电阻4通过两端的锡银铜焊锡8与位于框架式PCB基板材质基体9下表面的热敏电阻电极相连；基座2与框架式PCB基板材质基体9通过锡银铜焊锡实现异材质堆迭融合封装；框架式PCB基板材质基体9下端面安装有两个下表电极(第一下表电极6a与第二下表电极6b)，下表电极通过框架式PCB基板材质基体9内的连接线路(第一连接导线13a与第二连接导线13b)与热敏电阻电极(第一热敏电阻电极16a与第二热敏电阻电极16b)连通，使得热敏电阻4与框架式PCB基板材质基体9的两个下表电极(第一下表电极6a与第二下表电极6b)形成导通；框架式PCB基板材质基体9的下端另设有两个电极(第一电极14a和第二电极14b)，两个电极通过框架式PCB基板材质基体9、电极部与基座内部连接导线5a与石英晶体连接，形成导通；基座2上端腔体开口通过金属焊框7与上盖1进行真空或氮气密封。提高了石英晶体谐振器的频率准确性。

参见图12-13所示的多次实验测试结果，其中图12为现有全陶瓷基座reflow(回流焊)后晶振元器件频率变动率ppm，可以看出其在受热0.5H后，晶振元器件频率变动率最高达到了6ppm，导致石英晶体谐振器频率发生了严重变异。

图13为本申请异材质融合封装结构体reflow(回流焊)后晶振元器件频率变动率ppm，可以看出其在受热0.5H后，晶振元器件频率变动率最高仅为2ppm。

本申请提供的温度感应型石英晶体谐振器，除了能够突破当前行业内通用单一材质陶瓷基座封装，受限于交付使用端之PCB板材质产生基座形变应力而对温度感应型石英晶体谐振器频率的精准度产生的不利影响。同时，现行石英晶体谐振器结构为H型构造，H上半部安装石英晶体，H下半部安装热敏电阻；而上半部有金属上盖熔接陶瓷基座，使构成一封闭结构体，但下半部因要放置热敏电阻来感测外界温度，所以成开放端口外型；而H下半部此外型易造成基座生产厂商制作时，上下半部皆成开放端口形貌，使得陶瓷原材料陶土生胚经治具冲压成H结构，但陶瓷陶土生胚经高温烧结成形，本会自然收缩形貌外型尺寸，又因H上下开放形貌，对小型化陶瓷元器件制造工艺精准公差及制造良品率，产生瓶颈不易控制的影响。

本申请取代现有单一材质陶瓷基座封装，以量产化的频率晶振元器件，迭加组装PCB基板材质基体9的下端腔体，预先构成两种材质融合，再经熟成工艺流程缓和应力，以预先控制频率的精准度输出，保证温度感应型石英晶体谐振器在投入使用时的高精确度要求。

温度感应型石英晶体谐振器越来越小型化，现有单一材质陶瓷基座结构被境外陶瓷基座生产商所主导，本申请以量产型的晶体元器件与PCB基板材质基体9，融合封装形成异材质融合封装结构体，不受特定基座制作厂商的制作工艺以及策略供应问题影响，也避免材料长期垄断的困扰，不依赖特定境外陶瓷基座生产商陶瓷基座供货商；并创造出低应力的石英晶体谐振器，频率特性优异；可引导石英晶体谐振器行业技术发展路径。低应力的设计通信产业核心元器件，解决已知应力问题造成频率精准度变异，尤其对4G/5G手机通讯射频模块性能至关重要。

本申请可以用量产化级石英晶振频率组件个别预先独立生产可控制特性，可克服现有单一材质陶瓷基座结构，因上陶瓷基座石英晶振频率元器件生产控制不良，会同步造成下陶瓷基座及热敏电阻温度感应型组件的损失的缺陷。

在本申请可选实施例中，温度感应型石英晶体谐振器的外型尺寸为小于(2.0±0.5)mm*(1.6±0.5)mm，尤其适合目前以及针对未来元器件下一世代小型化工艺技术路线的挑战。

本发明通过采用与基座异类材质的内含热敏电阻温度感应元件框架式PCB材质基体，并通过PCB材质基体两端的锡银铜焊锡堆迭法融合实现与基座的封合，来降低现有行业内通用单一材质陶瓷基座结构，因未能将原器件制造时预先融合二类材质存在基座形变应力的缺陷。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种温度感应型石英晶体谐振器，包括上盖、基座和谐振电路；其中基座包括上端腔体和下端腔体；所述上端腔体顶部开口，所述开口通过所述上盖与所述上端腔体进行密封封装；其特征在于，所述上端腔体为陶瓷基体，所述下端腔体为PCB基板材质基体；所述上端腔体与所述下端腔体，通过融合封装工艺实现两种不同材质的融合封装。

2.如权利要求1所述的温度感应型石英晶体谐振器，其特征在于，所述PCB基板材质基体主要由高分子合成树脂组成。

3.如权利要求1所述的温度感应型石英晶体谐振器，其特征在于，所述PCB基板材质基体主要由玻璃纤维环氧树脂组成。

4.如权利要求1所述的温度感应型石英晶体谐振器，其特征在于，所述上端腔体的下端面与所述下端腔体的上端面利用锡银铜焊锡膏，并采用回焊炉回焊制程实现两种不同材质的融合封装。

5.如权利要求1所述的温度感应型石英晶体谐振器，其特征在于，所述上盖与所述上端腔体之间设置有金属焊框，通过所述金属焊框实现所述开口的密封封装。

6.如权利要求1至5任一项所述的温度感应型石英晶体谐振器，其特征在于，所述上端腔体包括陶瓷底板和陶瓷框型件墙壁；所述陶瓷框型件墙壁围合在所述陶瓷底板的上端面一周；所述陶瓷框型件墙壁的上端面通过所述上盖进行密封封装。

7.如权利要求6所述的温度感应型石英晶体谐振器，其特征在于，所述上端腔体内的陶瓷底板上设置有两个位置分离的电极部；每个电极部上均通过设置的导电银胶与石英晶体连接；所述石英晶体的表面设置有金属电极；两个所述电极部分别与第一电极、第二电极电连接；所述第一电极与所述第二电极设置于所述下端腔体的下表面；

所述谐振电路包括所述第一电极、所述第二电极、所述电极部、所述导电银胶、所述石英晶体和所述金属电极。

8.如权利要求7所述的温度感应型石英晶体谐振器，其特征在于，所述第一电极与所述第二电极分别设置于所述下端腔体下表矩形面的两个对角上。

9.如权利要求8所述的温度感应型石英晶体谐振器，其特征在于，所述下端腔体内设置有热敏电阻；所述热敏电阻的两端设置有锡银铜焊锡；所述热敏电阻的一端通过所述锡银铜焊锡与设置于所述下端腔体内的第一热敏电阻电极电连接，所述热敏电阻的另一端通过所述锡银铜焊锡与设置于所述下端腔体内的第二热敏电阻电极电连接；所述第一热敏电阻电极通过所述下端腔体内设置的第一连接导线与所述下端腔体的下表面设置的第一下表电极电连接；所述第二热敏电阻电极通过所述下端腔体内设置的第二连接导线与所述下端腔体的下表面设置的第二下表电极电连接；

所述谐振电路还包括所述热敏电阻、所述锡银铜焊锡、所述第一热敏电阻电极、所述第二热敏电阻电极、所述第一连接导线、所述第二连接导线、所述第一下表电极与第二下表电极。

10.如权利要求9所述的温度感应型石英晶体谐振器，其特征在于，所述第一下表电极与所述第二下表电极分别设置于所述下端腔体下表矩形面的两个对角上，且与所述第一电极和所述第二电极的设置位置不同。

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