CN1397105A - 使用压电振动器的振荡电路容器及其制造方法和振荡器 - Google Patents

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Abstract

在一种由顶盖(105)、框架(103)、压电振动器(101)组成的不透气密封容器中，压电振动器(101)通过由导电材料制成的固定部件(104a)固定在基体(104)上(基体上表面上)，半导体部件(102)采用倒装晶片方式安装于基体(104)下表面上。

Description

使用压电振动器的振荡电路容器及其制造方法和振荡器
技术领域
本发明涉及一种振荡器，特别是一种使应用于移动通信领域，例如无线电通信设备或者移动电话中的温度补偿型振荡器结构紧凑的振荡器，本发明还涉及上述振荡器的制造方法和一种振荡器。
背景技术
使用如石英晶体作为压电部件的石英振荡器广泛应用在数据通信、信息处理及相关领域。特别是移动终端，例如移动电话需要在宽温度范围之内保持频率稳定性和超过获得频率相对于温度特性变化的稳定性。
在这方面，有一种由如石英晶体组成的压电振动器，其具有频率随环境温度变化的温度特性。作为这方面的一个例子，最为人熟知的AT切割(AT-cut)的石英振荡器具有特殊温度特性：其振荡频率在相对于25摄氏度的高温端和低温端频率变化较大；而在接近25摄氏度时，其频率相对于中心频率变化最小。因此，为了获得上述温度特性，通常在石英振荡器上加上温度补偿电路以获得稳定的工作性能。
一种加上温度补偿电路的温度补偿型振荡器，如8-20452号和9-167918号日本专利公开文献所示，其具有一个容器机构，其中：容纳振荡电路的容器和容纳压电振动器例如石英振动器的容器整体形成于基体的上部和下部。如图13a所示，具有温度补偿功能的振荡器1301具有容器1305，其中容纳压电振动器1302的容纳部分1305a和容纳构成振荡电路或类似物的电子部件1303的容纳部分1305b整体形成于容器的上部和下部。
容器1305容纳部分1305a的底表面上设置有预定电路互联(图中未示出)，同时，压电振动器1302通过导电粘合剂或类似物固定在电路互联的预定部位上。此外，容纳部分1305a内部通过顶盖1306a进行不透气密封。
在容器1305容纳部分1305b底表面也设置有预定电路互联(图中未示出)，电子部件1303安装于电路互联的预定部位。电子部件1303容纳部分1305b也置有用于对该部位进行密封的顶盖。作为替代，也可以用合成树脂制成的填料1303a将容纳部分1305b进行密封以覆盖并保护电子部件1303。
在9-167918号日本专利申请公开的温度补偿型石英振荡器中，在电子部件容器盖上设置有电子部件调节孔。在石英振荡器组装并完成之后，可以对电子部件进行调节。
在另一种温度补偿型振荡器中，其具有容器结构，其中：固定振荡电路基体上的容器和容纳压电振动器的容器互相堆叠在一起。如图14所示，在具有温度补偿功能的振荡器1321中，容纳压电振动器的容器1322和安装构成振荡回路及类似物的电子部件1323的容器1324相互堆叠在一起。容器1324具有槽口。预定电路互联形成于槽口的底部，电子部件1323固定于电路互联的预定部位。电路互联的终端延伸至环绕容器1324槽口的组件以使其与容器1322中压电振动器导电连接。
上述移动终端，例如移动电话需要体积小、成本少并且在宽温度范围内具有频率稳定性。考虑到这些要求，如图13所示的温度补偿型振荡器需要容纳压电振动器的容器及容纳电子部件的容器，所以其体积难于减小。
由于温度补偿型振荡器具有整体式结构，只要压电振动器和电子部件中任何一个出现故障问题，将导致整个温度补偿型振荡器出现故障。基于这种原因，即使电子部件没有出现问题，一旦压电振动器出现故障，没有出现故障的电子部件也将被视为有故障。
如图13b所示的传统方案中，固定电子部件1303的填料1303a有时被吸附到容器1305b的内壁中，其结果是填料不能完全覆盖电子部件1303。如上所述，传统设置方案减小了加工效率并导致生产成本增加。
本发明的主要目的是解决上述问题。本发明的个目的是减小传统振荡器的体积并降低传统振荡器的制造成本。
发明内容
根据本发明，在容纳压电振动器的振荡电路容器中，振荡器包括可以导电连接的电极结构，该电极结构位于安装压电振动器的多层基体的另一表面上，该表面与只安装有压电振动器和用于支撑压电振动器的部件的表面相对，电极具有足够厚度。
根据本发明，当用于振荡电路的容器通过电极结构安装于另一基体上时，电极结构在另一基体和振荡电路容器之间形成一定空间。
根据本发明的另一种实施例，在由压电振动器和多个半导体部件组成的振荡器的容器中，设置有振荡器，其中：半导体部件安装于固定压电振动器的多层基体的另一表面上，该表面与只安装有压电振动器和用于支撑压电振动器的部件的表面相对，安装压电振动器的表面具有槽口结构，安装半导体部件的表面具有电极结构，该电极结构安装之后可与外部安装基体导电连接，电极结构比半导体部件厚度稍大。
根据本发明，当用于振荡电路的容器通过电极结构安装在另一基体上时，半导体部件置于由电极结构在另一基体和振荡电路容器之间限定的空间中。
根据本发明，在由压电振动器和多个半导体部件组成的振荡器中，半导体部件安装于固定压电振动器的多层基体的另一表面上，该表面与固定压电振动器的表面相对，安装压电振动器的表面具有槽口结构，安装半导体部件的表面具有电极结构，该电极结构安装之后可与外部安装基体导电连接，电极结构比半导体部件厚度稍大。
根据本发明，当用于振荡电路的容器通过电极结构安装在另一基体上时，半导体部件置于由电极结构在另一基体和振荡电路容器之间限定的空间中。
根据本发明，在由压电振动器和多个半导体部件组成的振荡器中，安装电子部件的基体粘合到压电振动器底表面上并与其形成一个整体，和将压电振动器和安装电子部件的基体导电连接的导电电极构成振荡器。
根据本发明，当用于振荡电路的容器通过电极结构安装在另一基体上时，半导体部件置于由电极结构在另一基体和振荡电路容器之间限定的空间中。
在本发明中，电子部件设置于与压电振动器底表面接触的基体上。
根据本发明的另一种实施例，在由压电振动器和电子部件组成的振荡器中，安装电子部件的基体设置于压电振动器底表面上，压电振动器和基体通过导电电极将压电振动器和基体导电连接并形成一个整体，这样形成振荡器。
根据本发明，电子部件设置于基体和压电振动器底表面之间的位置。
根据本发明，电子部件设置于固定振荡器的电路基体的表面上。
根据本发明的另一种实施例，在至少由两个多层结构的基体组成的层压容器中，其中：至少一个具有槽口的多层层压基体，在其上、下表面固定电子部件和压电部件的位置，采用圆形层压基体，该圆形层压基体与至少一个构成层压容器的平面层压基体接触，与平面层压基体相对并接触的一层是圆形层压基体，设置一个振荡器，其中：与构成层压容器的槽口的内壁的垂直尺寸和水平尺寸对应的部分和与另一槽口的内壁面垂直尺寸对应的部位的共线比例不小于60％。
根据本发明的另一种实施例，在至少由两个多层结构的基体组成的层压容器中，其中：多层层压基体中的一个基体采用圆形层压基体以在安装压电部件和电子部件的位置形成槽口，圆形层压基体至少与构成层压容器的一个平面层压基体接触，在平面层压结构接触位置中至少有一层是在角位置设置有底座部分的层压基体，设置一个振荡器，其中：构成层压容器的圆形槽口内壁面四个角的垂直边线和水平边线与平面层压基体另外底座部分的每个角位置内壁面的内边线位于同一条直线上。
根据本发明中振荡器的制造方法，本发明提供一种用于表面安装型振荡电路容器的制造方法，为了在安装压电部件的基体与安装压电部件的表面相对的另一表面上形成具有足够厚度的底座部分，其步骤包括：设置定位板、将导电底座部分安装到定位板中、将基体、定位板和导电底座部分结合在一起并加热。
根据本发明中振荡器的制造方法，本发明提供一种用于表面安装型振荡电路容器的制造方法，为了在安装压电部件的基体与安装压电部件的表面相对的另一表面上形成具有足够厚度的底座部分，其步骤包括：设置导电底座部分掩模、通过导电底座部分掩模印制导电底座部分和对导电底座部分进行加热。
根据本发明，电子部件安装于振荡电路的容器表面上，该表面与安装压电部件的表面相对，这样形成振荡器。
根据本发明的另一种实施例，振荡器包括：设置于基体主表面上的不透气密封容器，该容器构造成仅容纳压电振动器和用于支撑压电振动器的部件；以及设置于基体下表面的多个电极结构，该多个电极结构比采用倒装晶片方式安装于基体下表面的半导体部件高一些，其中：压电振动器、半导体部件和电极结构构成振荡电路。
根据本发明，多个用作支柱的电极结构为采用倒装晶片方式安装的半导体部件形成一个热量耗散空间。半导体部件与同电极结构远端接触的另外部件不接触。
在上述发明中，容器可以由形成于基体主表面上的框架和形成于框架上的顶盖构成，或者由形成于基体主表面上的槽口和覆盖槽口的顶盖构成。同时，基体可以具有多层互联结构。
在本发明中，基体可以由形成容器的第一基体和安装半导体部件的第二基体组成。半导体部件通过从压电振动器中获得振荡频率来实现温度补偿功能。
根据本发明的另一种实施例，本发明提供一种振荡器，其包括：设置于基体主表面上的半导体振动器，基体通过容器与外部空气隔离；采用倒装晶片方式安装于基体下表面的半导体基体；多个设置于基体下表面并具有比半导体部件更高高度的电极结构，其中：压电振动器、半导体部件和电极结构构成振荡电路。
根据本发明，多个用作支柱的电极结构为采用倒装晶片方式安装的半导体部件形成一个热量耗散空间。半导体部件与同电极结构远端接触的另外部件不接触。
在上述发明中，容器可以由形成于基体主表面上的框架和形成于框架上的顶盖构成，或者由形成于基体主表面上的槽口和覆盖槽口的顶盖构成。同时，基体可以具有多层互联结构。
在本发明中，基体可以由形成容器的第一基体和安装半导体部件的第二基体组成。半导体部件通过从压电振动器中获得的振荡频率实现温度补偿功能。
一种使用振荡器的振荡电路容器，其包括：设置于基体主表面上的不透气密封容器，该容器构造成只容纳压电振动器和用于支撑压电振动器的部件；和堆叠在基体下表面比采用倒装晶片方式安装于基体下表面的半导体部件高一些的框架，其中：基体和框架沿宽度方向的偏移量小于框架宽度的40％；压电振动器和半导体部件构成振荡电路。
一种使用压电振动器的振荡电路容器，其包括：设置于基体主表面上的不透气密封容器，该容器构造成只容纳压电振动器和用于支撑压电振动器的部件；和设置成与基体的下表面接触比采用倒装晶片方式安装于基体下表面的半导体部件高一些的四个底座部分，其中：容器由形成于基体的主表面上的框架和形成于框架上的顶盖组成；基体和框架沿宽度方向的偏移量小于框架宽度的40％；内接于四个底座部分的长方形的四条边位置与向基体突出的框架的四条内边位置重叠；压电振动器和半导体部件形成振荡电路。
一种使用压电振动器的振荡电路的振荡器，其包括：设置于基体主表面上的不透气密的容器，该容器构造成只容纳压电振动器和用于支撑压电振动器的部件；设置成与基体的下表面接触比采用倒装晶片方式安装于基体下表面的半导体部件高一些的四个底座部分，其中：容器由形成于基体的主表面上的框架和形成于框架上的顶盖组成；基体和框架沿宽度方向的偏移量小于框架宽度的40％；内接于四个底座部分的长方形的四条边位置与框架的四条内边位置重叠，框架四条内边向基体突出的位置在2毫米之内；压电振动器和半导体部件形成振荡电路。
附图说明
图1是显示根据本发明实施例由用于振荡电路的容器组成的振荡器设置方案的部分剖视图和平面图。
图2是显示根据本发明实施例由用于振荡电路的容器组成的振荡器设置方案的透视图、平面图和对应电路结构图。
图3是显示根据本发明实施例制造振荡器过程中的具体步骤的示意图。
图4是显示根据本发明另一种实施例制造振荡器过程中的具体步骤的示意图。
图5是显示根据本发明另一种实施例制造振荡器过程中的具体步骤的示意图。
图6是显示根据本发明另一种实施例制造振荡器过程中的具体步骤的示意图。
图7是显示根据本发明实施例由用于振荡电路的容器组成的振荡器设置方案的平面图。
图8是显示根据本发明另一种实施例由用于振荡电路的容器组成的振荡器设置方案的部分截面图。
图9是显示根据本发明另一种实施例由用于振荡电路的容器组成的振荡器设置方案的部分截面图。
图10是显示根据本发明另一种实施例由用于振荡电路的容器组成的振荡器设置方案的部分截面图。
图11是显示根据本发明另一种实施例由用于振荡电路的容器组成的振荡器设置方案的部分截面图。
图12是显示根据本发明另一种实施例由用于振荡电路的容器组成的振荡器设置方案的部分截面图。
图13是各自显示传统振荡器一种设置方案的部分截面图。
图14是显示另一种传统振荡器设置方案的透视图。
图15是显示根据本发明另一种实施例由用于振荡电路的容器组成的振荡器设置方案的平面图和部分截面图。
图16是显示是显示根据本发明另一种实施例由用于振荡电路的容器组成的振荡器设置方案的平面图和部分截面图。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的实施例予以详细说明。
第一实施例
图1A是显示根据本发明第一实施例由用于振荡电路的容器组成的振荡器设置方案的部分剖视图，图1B、图1C是对应的平面图。该振荡器具有具有如AT切割(AT-cut)石英振动器用作压电部件的压电振动器101。压电振动器101通过由导电粘合剂制成的固定部件104a固定在基体104上(固定于基体104的表面上)。
固定部件104a由分布有多个铜及类似材质的微小金属颗粒的树脂制成。上述树脂可以选用环氧基或者硅酮基树脂。固定部件104a通过设置的树脂支撑压电振动器101并与电极101a、101b导电连接，该电极形成于分布有微小金属颗粒的压电振动器101表面上。
压电振动器101置于基体104之上并装配在气密容器中，该容器由顶盖105、框架103和具有如多层互联结构的基体104组成。由于基体104具有多层互联结构，其可以设置成不需要将电路互联部件暴露在上表面或者下表面，这样信号传输线可以获得高度可靠性能。如果基体104不需要复杂电路互联，即可不需要多层互联结构。
框架103和顶盖105可以由，比如说经常用作半导体部件密封件的陶瓷材料制成，或者也可以由例如铁镍合金或者科瓦铁镍钴合金等在加热时不产生气体的金属材料构成。在基体104形成过程中，通常使用一种比如说在加热时不产气体的陶瓷材料，然后在金属基体104上形成金属互联结构。
框架103及基体104、框架103及顶盖105之间相互形成部透气密封。上述密封可以使用材料如合成橡胶基的粘合剂、玻璃釉料、焊料(焊铜)或者接缝材料等。关于焊接材料(焊铜)，可以采用共晶体焊料或者铜-锌合金。举例来说，固定部件104a可由焊料或者导电粘合剂构成。
基体104的上表面设置有电路互联(图中未示出)，固定部件104a形成于电路互联的预定部位。压电振动器101通过固定部件104a与电路互联相连。
在基体104下表面也设置有电路互联(图中未示出)。此电路互联的预定部位和半导体部件(电子部件)102的预定部位相互联接，这样半导体部件102和电子部件102a构成倒装晶片安装形式。
倒装晶片安装是一种不用连线粘结将半导体部件102作为大规模集成电路挤压晶片(BEAR CHIP LSI)连接到基体104的下表面的工艺技术。这种工艺免去了封装外壳，从而减小了安装面积。
在此种方式中，由于半导体部件102安装成一种挤压状态而不需要封装外壳，由硅及其类似物制成组成半导体部件102的半导体基体的下表面暴露在外。为了保护半导体基体的暴露表面，可以在半导体部件102的暴露表面加上一层绝缘树脂，如聚酰亚胺树脂，以形成一层保护薄膜。
温度补偿电路、温度探测电路及其类似物集成在按上述倒装晶片方式安装在基体104下表面的半导体部件102上。举例来说，电子部件102a可以是片状电容器或者片状电阻。基体104下表面可以安装另一集成电路晶片。
此外，作为导电支脚部分的电极(电极结构)106形成(设置)于基体104的下表面，这样其与形成于基体104下表面的电路互联相连。在本实施例中，电极106通过焊料或其类似物与其上安装有振荡器的电路基体相连。位于基体104上表面和下表面的电路互联通过形成于基体的插头在预定部件相互联接，该插头形成于穿过基体104的通孔中。
虽然图1b示出了四个电极106，但是本发明并不仅限于此。比如说，采用一个驱动振荡器的电源输送终端和两个输出信号终端，总共使用三个电极106即足够了。如要制造可变电压的频率振荡器，还需要一个电压控制电极，这样需要四个电极。
如果采用三个电极106，这些电极106可以分别设置成与基体104下表面的三个角相连，而半导体部件102可以设置成与剩下的一个角相连，这样制造的整个振荡器结构比较紧凑(如图1D所示)。
集成在半导体部件102上的电路探测部件探测环境温度并将温度信息提供给集成在半导体部件102上的温度补偿电路。在该温度信息基础上，温度补偿电路根据环境温度的变化对电路参数进行适当的修正，通过形成于基体104上的电路互联抑制从压电振动器101获得的振荡输出频率的变化，并通过电极106输出抑制后的振荡输出。
电极106构形中，其从基体104的底表面突出的高度比按倒装晶片方式安装的半导体部件102从基体104的底表面突出的高度要大。由于电极106形成此种构形，当振荡器安装到电路基体上时，半导体部件102不会与电路基体相接触。
图2A、图2B是对图1中的振荡器进行更加详细说明的透视图，图2C、2D是对应的平面图。图2C是显示设置有压电振动器101的基体104和框架103的俯视图。连接压电振动器101的电极座201形成于框架103中容纳压电振动器101的容纳部位的两个角中。压电振动器101的两个角通过固定部件104a与两个电极座201相连。举例来说，形成于压电振动器101表面上的电极101a的终端部分通过固定部件104a与电极座201相连。
图2D是显示安装有半导体部件102的基体104的仰视图。四个电极106和具有10个终端202a至202j的电路互联形成于基体104的下表面上。半导体部件102的各个终端连接到电路互联202的终端202a至202j上。形成于基体104侧边部位用于最终调整的调整终端203a至203d分别与终端202g至202j相连。
插头设置成从固定压电振动器的电极座201中延伸出来并穿过基体104，这样插头与电路互联202的预定终端连接。这些插头与电路互联的终端202g、202h相连。
图2E显示了一种半导体部件102通过倒装晶片方式安装在电路互联202上形成振荡电路的对应电路。在此例中，基体104不需要多层互联结构。
如图2E所示，半导体部件102通过终端202e和202f与压电振动器101相连。在半导体部件102中，立方函数发生电路121通过转化压电振动器101的基本温度特性产生立方修正函数。立方函数修正电路121接受通过温度传感器测的环境温度形成的相应信号，然后，以相应信号值作为参考修正值输出修正函数值。
通过参数电压发生电路123产生的参数修正值和参数电压输出值由加数器124进行加总。加总获得的电压输入到由变向二极管125a和125b组成的振荡电路125中，这样由环境温度变化引起的压电振动器101的变化得到抑制，同时温度变化引起的变化得到抑制的振荡信号输出到与终端202d连接的输出终端上。此振荡信号通过终端202d和电子部件102a输出，振荡信号从电极106连接到电子部件102a上。
压电振动器101具有源于制造过程中的变化引起的较小个体误差。因为存在个体误差而导致的振荡频率的变化通过存储在可编程只读存储器126(EEPROM)中的调整数据得到抑制。
如图2E所示，从参数电压发生电路123产生的参数电压输出通过0值顺序调整单元127a进行调整，同时，从立方函数发生电路121产生的参数修正值输出通过三级增益调整单元127b进行调整(增加幅值/减少调整)。调整过的参数修正电压、参数修正值和从温度传感器122中输出并经初级增益单元127c所调整(修正倾斜和旋转)的调整信号通过加总器124予以加总。通过加总获得的电压输入到振荡电路125中，这样个体误差导致的变化得到抑制的振荡信号输出到连接至终端202c的输出终端上。
存储在存储器126中的调整数据通过输入到并通过调整终端203a至203d予以调整。
调整终端203b通过终端202h连接到存储器126中的晶片选择(CS)终端。调整终端203c通过终端202I连接到存储器126中的系统时钟(SK)终端。调整终端203d通过终端202j连接到存储器126上的输入/输出终端。
上述调整数据通过调整终端203b至203d输入到存储器126中。从0值顺序调整单元127a、初级增益调整单元127c和三级增益调整单元127b中输出的信号通过监测终端即终端202g进行监测并同时通过开关(SW)128进行开关控制，以此来检测输入数据的一致性。振荡信号通过缓冲器129输出。
将增益调整信号通过终端202d输入到增益调整单元130中，即形成可改变振荡信号频率的可变电压的频率振荡器。当振荡器频率可以变化时，则需要一个用于输入增益调整的电极，这样，如图1b所示，振荡器需要四个电极106。如果振荡器频率固定，则不需要输入增益调整信号的电极，这样，如图1c所示，设置三个电极就足够了。在此例中，不需要在半导体部件中制备增益调整单元130。
下面对根据本实施例的振荡器的制造方法予以说明。
首先，如图1A所示，用固定部件104a将压电振动器101安装在基体104上，接着，将框架103固定在基体104上，然后，用顶盖105将基体104和框架103组成的容器予以密封，如此，即制备成如图3A所示的压电振动单元111。
在压电振动单元111中，由导电材料例如银-钯焊料或者铜制成的基座301形成于位于基体104下表面电路互联的电极连接部位。通过固定部件连接压电振动器的电路互联部件形成于基体104上表面(图3a中未显示)。
如图3B所示，在电极成形部位制备有带有孔302a的定位板302。
如图3c所示，定位板302对接并固定于压电振动单元111下表面的预定部位即基体104的下表面上。形成于基体104下表面基座301的表面向孔302a的底表面敞开。
如图3d所示，电极106装配到孔302a中以使其与基座301的暴露表面接触。将上述得到的结构加热到280摄氏度将电极106焊接到电极连接部位。
将定位板302从基体104上移开。即可获得如图3E所示，电极106形成于压电振动单元111中基体104下表面的状态。此后，将半导体部件按倒装晶片方式安装在基体下表面电路互联的预定部位，这样就获得如图1A所示的振动器。
作为上述方法的替代，下述方法也可以制造出本实施例中的振荡器。
首先，如图1A所示，用固定部件104a将压电振动器101安装在基体104a上，接着，将框架103安装在基体104上，然后，用顶盖105将基体104和框架103组成的容器予以密封，如此，即制备成如图4A所示的压电振动单元111。此方法与图3A至3E所示的制造方法完全相同。
通过丝网印刷方式在电路互联的电极连接部位形成由导电膏制成的模板401，该电路互联形成于压电振动单元111的中基体104的下表面上。在丝网印刷过程中(图4A至4C中未示出)，在丝网上形成一个延展于框架之上覆盖模板。接着，将框架安装于基体104的下表面上。用作印刷墨汁的导电膏通过丝网上的细孔，该丝网暴露于覆盖模板上的孔，这样即可形成模板401。
举例来说，用作印刷墨汁的导电膏可以是通过将银-钯焊料的金属颗粒分散到有机树脂粘合剂中而获得的印刷膏。
接着，对模板401加热并进行焙烧，这样就去除了模板401中的有机物质。模板401中只留下金属物质，这样，如图4C所示，由金属材料组成的电极106形成于基体104的下表面上。
作为上述方法的替代，下述方法也可以制造出本实施例中的振荡器。
首先，如图1A所示，用固定部件104a将压电振动器101安装在基体104a上，接着，将框架103安装在基体104上，然后，用顶盖105将基体104和框架103组成的容器予以密封，如此，即制备成如图4A所示的压电振动单元111。接下来，如图5A所示，在基体104的下表面形成具有孔501a的覆盖模板501。形成的孔501a使形成于基体104下表面的电路互联的电极成形部位暴露于外。举例来说，覆盖模板501可以通过采用感光保护膜，然后对感光保护膜进行熟知的影印石版方法来制成。
然后，如图5b所示，在暴露于掩模图形501的孔501a的电极成形部位通过可选择方案，如电镀方法形成金属薄层502。然后，如图5C所示，将掩模图形501移开，这样，就在基体104的下表面形成由金属材料制成的电极106。
根据本实施例的振荡器，特别是由基体104、框架103和电极(电极结构)106组成的部件可以通过下述方式制备。
首先，如图6A所示，在与框架103高度相同厚度的陶瓷板603上预定间距的点阵中形成多个孔603a。从俯视图上看，孔603a呈长方形。陶瓷板603沿多个切割部位601予以切割并分开，该切割部件沿水平方向和垂直方向排列，其间距与孔603a成形间距相同，如此即形成框架103。
如图6B所示，即制备成与基体104具有相同厚度的陶瓷板604。举例来说，图2C、图2D所示的结构、电极基座和电路互联预先形成于陶瓷板604上与孔603a具有相同间距的点阵结构中。
此外，如图603C所示，制备成厚度与电极106高度相同的板606，同时，板606上与孔603a具有相同间距的点阵中形成多个孔606a。每个孔606a的形状与弯折四个角的长方形相像。板606沿多个切割部位601切割并分开，该切割部件沿水平方向和垂直方向排列，其间距与孔606a成形间距相同，如此即形成多个电极106。板606可以是，比如说陶瓷板。在此例中，孔603a形成之后，在板606的表面涂敷金属以形成金属薄层，这样金属薄层可以用作电极。
在陶瓷板606、604和605中，切割部位601沿水平方向和垂直方向排列并具有相同的间距。因此，当陶瓷板603、604沿相应切割部位601切割并分离之后，形成的框架部件和板部件从俯视图上看具有相同的外观尺寸。
上述陶瓷板603、604和板606相互对正并粘合在一起。得到的板组件沿切割部位601切割并分开，这样即可获得如图6D所示的容器结构。
如上所述，在本实施例的振荡器中，压电振动器101固定于基体104的一个表面上，用于实现温度补偿功能的半导体部件直接安装于基体104的另一表面上。在基体104的一个表面上，压电振动器101通过由框架103和顶盖105组成的容器所覆盖，这样，其与外界空气隔绝而得到保护。此外，电极106在基体104和安装有振荡器的电路安装基体之间形成了一定空间，这样，暴露于基体104下表面的半导体部件102不会与电路安装基体之间接触。
根据本发明的实施例，安装半导体部件102表面与安装压电振动器101的表面不同，其不具有容器结构从而不具有壁面。相应地，基体104的体积只要大致与半导体部件102安装面积和形成电极106面积之和相等就足够了，该面积与现有技术相比可以大大减少。举例来说，如图7所示，通过垂直距离y和水平距离x计算出来的基体面积(x*y)与通过垂直距离Y和水平距离X计算出来的半导体部件面积之间的关系可以设置为两者面积之间的比值((x*y)/(X*Y))大于40％。
作为替代方式，在用顶盖105密封之前，可以将压电振动器101安装于基体104上表面的框架103中，并进行调整以获得需要的频率特征。此后，将顶盖105固定于框架103上进行密封，接着可将半导体部件安装到基体104的下表面上。在此例中，可以通过独立程序制造出多个压电振动器和半导体部件102，然后从中选择没有缺陷的部件组合成振荡器。这样，振荡器的制造成本可以大大降低。
虽然上述实施例中使用的电极106呈长方形，但是本发明不仅限于此。如图8所示，由导电材料，例如金属制成的半球形膨胀突起可以用来替代电极106。突起高度在0.2-0.7毫米之间就足够了。
如上所述，半导体部件102通过倒装晶片方式安装在基体104的下表面上。同时，如图9及图10所示，也可以使用合成树脂填料107将半导体部件102的周边周缘予以覆盖。
如图13A、图13B所示，在传统构形设计中，通过焊接方式将振荡器1301焊接到电路安装基体过程中产生的热量往往通过容器1305和填料1303a传导至电子部件1303，有时会损坏填料1303a和电子部件1303。与此相反，根据本发明的实施例，焊接产生的热量通过基体104(图1a)从电极106传导至半导体部件102中。这样，焊接产生的热量不容易传导至半导体部件102中，从而损坏半导体部件102的可能性大大降低。如图9、图10所示，当半导体部件102被填料107所覆盖时，焊接电极106和突起706时产生的热量不容易传导至半导体部件102中。同时，半导体部件102暴露于外部空气中，产生的热量不会集聚而容易发散。第二实施例
下面对本发明的另一种实施例予以说明。
根据该实施例，如图11所示，在由顶盖105、框架103和基体1104所组成的不透气密封容器中，压电振动器101通过由导电材料制成的固定部件1104a固定于基体1104上，这样即形成振动单元1101。
举例来说，将框架103和基体1104、框架103和顶盖105通过粘合方式相互粘合在一起，该粘合方式中可以使用合成橡胶基的粘合剂、玻璃釉料、焊剂、接缝材料或其类似物。固定部件1104a可以由焊料、导电粘合剂或其类似物构成。
电路互联(图中未示出)形成于基体1104上。固定部件1104a形成于电路互联的预定部位。压电振动器101通过固定部件1104a与电路互联相连。终端1106形成于基体1104的下表面上，这样其延伸并穿过基体1104与电路互联相连。
在本实施例中设置有另一基体1114。半导体部件102采用倒装晶片方式安装到形成于基体1114表面上的电路互联(图中未示出)。电极106设置于电路互联的预定部件。基体1114、半导体部件102和电极106构成半导体部件单元1102。终端1116形成于基体1114另一表面上，这样其延伸并穿过基体1104与电路互联相连。
在本实施例中，通过上述设置方案，终端1106和终端1116相互接触并形成相互联接。振动器单元1101和半导体部件单元1102结合起来构成振荡器。在此例中，可以制造多个振动器单元1101和半导体部件单元1102，然后将其中没有缺陷的组合形成振荡器。这样可以大大降低振荡器的制造成本。
在上述实施例中，半导体部件102与电路安装基体表面安装振荡器的电路安装基体表面相对。作为替代方式，如图12所示的设置，半导体部件102不与电路安装基体表面相对。在图12中，振动器单元1101与图11中所示的振动器单元完全相同。
通过图12所示的设置，终端1116a形成于安装半导体部件102的基体1114a的表面上，这样终端1116比半导体部件102的表面高度要高。终端1106和终端1116相互连接，这样即形成振荡器。用于安装到电路安装基体的电极106a形成于基体1114a的下表面。在此例中，与电极106不同，电极106a不需要很厚。第三实施例
下面，对本发明的第三实施例予以说明。
传统方案中，如图13A所示，具有温度补偿功能的振荡器的容器1305由两个容纳部分1305a、1305b形成于其上、下表面构成。该容器通过在板件(基体)上、下表面安装框架得以形成。框架和板件(基体)由陶瓷材料制成。
举例来说，将金属氧化物粉末，例如氧化铝分散至溶解有一定量粘合剂的溶剂中，这样制成软膏。软膏干燥以后加工成如图15a至15c所示框架1502、1503和1504所需的形状。在此阶段，框架材料还没有转化成陶瓷材料。
同时，制备成由陶瓷基质制成具有多层互联结构的多层基体1501。
然后，在多层基体1501的上、下表面形成框架1502、框架1503并使得多层基体1501的各个底表面与对应各个框架的侧面基本上形成一个平面。上部框架1504置于框架1502之上。将得到的结构置于高温中焙烧以形成由陶瓷材料制成的容器。
在该容器中，压电振动器容纳于由多层基体1501和框架1502所限定的槽口空间中，同时，半导体部件容纳于由多层基体1501和框架1503所限定的槽口空间中。图15A、15C和15D是平面图，图15B是剖面图。其中，图15A是俯视图，图15C、15D是仰视图。
如图15D所示，如果在焙烧之前多层基体1501和框架1503之间发生位移，相应地，框架1503的侧面位于偏离基体底面的位置，框架1503和基体1501接触表面相对于作为中心位置的基体变得不平齐。
举例来说，多层基体1501与框架1503在一个侧面部位的接触面积与多层基体1501与框架1503在相对侧面部位的接触面积互不相同。
如图15D所示，在左边和上边部位，框架1503的整个底表面与多层基体1501相接触。与此相对，在右边和下边部位，框架1503的部分表面相对于多层基体1501的底表面露出右边位置和下边位置，框架1503底表面与多层基体1501不构成整个部位的接触。
在这种不整齐状态中，当容器进行焙烧以形成整体陶瓷结构时，容器各个部位产生不均匀的应力，这样，容器构造精度也会变得不一致。当基体上产生不均匀应力时，有时会导致形成的基体不平整。
特别是，当容器纵向长度接近4毫米时，如果A’/A和B’/B之间的比值小于0.6，形成的容器将不适于容纳压电振动器。举例来说，容器纵向长度接近4毫米，框架的宽度为0.5毫米。在此例中，如果A’/A和B’/B之间的比值小于0.6，框架和基体在宽度方向接触的长度变得非常窄，小于0.3毫米。
在该方式中，当容器较小，如果框架和基体沿框架宽度方向相互发生的位移达到近0.2毫米时，这种位移将占到整个总宽度的40％。这时，因焙烧产生应力的影响将不能予以忽略。举例来说，焙烧引起的应力有时将导致形成一个框架和基体相互结合不紧密的部位。在此例中，就不能保证容器的隔绝性。
传统方案中，如图15B所示，特别是位于多个多层基体槽口内壁上的垂直和水平尺寸并不处于同一直线上。这样，构造误差的出现将取决于挤压和加热的模制模具的偏差。为解决此问题，可将这些对应于槽内部垂直尺寸和水平尺寸的部位置于由各个基体组成的层际容器中同一直线上，同时，可将模铸完成之后各个平面中槽口的内壁在垂直尺寸和水平尺寸上的偏差设定在0.2毫米之内。槽口内壁的垂直尺寸即是图15C中箭头“Y”所指示的安放部位的尺寸。槽口内壁的水平尺寸即是图15C中箭头“X”所指示的安放部位的尺寸。
因此，如图15D所示的A’/A和B’/B之间的比值最好是0.6或者0.6之上。换句话说，如果基体和框架之间在框架宽度方向的位移量小于框架宽度40％最好，框架沿框架宽度方向露出基体的长度最好在0.2毫米之内。
上述说明也适用于图16A至16C所示的容器。图16A至16C所示的容器按照下述方式制造。首先，加工上述将要转化成陶瓷物质的材料以形成框架1602和底座部件1605。在此状态中，框架1602和底座1605的材料还没有转化成陶瓷材料。同时，制备由陶瓷基质组成并具有多层互联结构的多层基体1601。
此后，将框架1602置于多层基体1601的上表面上，底座部件1605安放于多层基体1601下表面的四个角上。得到的结构经过高温焙烧即可获得，如图16A至16C所示，具有四个底座部分1605的容器结构。
在该容器中，压电振动器容纳于由多层基体1601和框架1602所限定的槽口空间中，半导体部件容纳于多层基体1601下表面由四个底座部分1605所围绕的空间中。图16A、16C和16D是平面图，图16B是截面图。其中，图16A是俯视图，16C和16D是仰视图。
如图16D所示图16A至16C中的容器结构，如果焙烧之前多层基体1601和框架1602相互之间有偏移，相应地，框架1602位于偏离基体底表面的位置，框架1602和基体1601接触表面相对于中心位置的基体构成不平齐。如上所述，此状态中的容器不能保证其构造精度。
因此，在图16A至16C的容器结构中，图16D所示的A’/A和B’/B之间的比值最好是0.6或者0.6之上。换句话说，基体和框架之间在框架宽度方向的位移量最好小于框架宽度40％。框架沿框架宽度方向露出基体的长度最好在0.2毫米之内。
如果与四个底座部分1605内壁接触的多层基体1601下表面的长方形部分在位置和面积上与框架1602内壁面有较大偏差，这种偏差将在焙烧过程中引发应力产生。如果四个底座1605位于多层基体1601四个角向内的位置，则用于容纳半导体部件的部位变得狭小。
因此，在图16A至16C中的容器中，内接于四个底座1605的长方形部位最好与框架1602中的部位在位置和面积上基本重合。换言之，内接于四个基座1605的长方形四条边的位置与框架1602向多层基体1601伸出的四条内侧边的位置重合，或者这四条边和突出位置之间的偏移量在2毫米之内，此即符合要求。
然后，将框架1602内壁面四个角的垂直边线及水平边线和置于多层基体1601下表面底座部分1605各个角的内边线安放在同一直线上。
底座部分1605最好安放于多层基体1601下表面并尽可能地与其四个角相接触。
如上所述，本发明中的半导体部件，其温度补偿电路、温度探测电路及其类似物整体安装在一起而不需要容纳于容器中。因此，本发明适于制作比现有技术中体积小或者比现有技术中成本少的振荡器。

Claims (48)

1.在容纳压电振动器的振荡电路容器中，一种使用压电振动器的振荡电路容器，其特征在于：
该容器包括可以导电连接的电极结构，该电极结构位于安装所述压电振动器的多层基体的另一表面上，该表面与安装所述压电振动器的表面相对，所述电极具有足够厚度。
2.在由压电振动器和多个半导体部件组成的振荡器中，一种使用压电振动器的振荡电路容器，其特征在于：
所述半导体部件固定于安装所述压电振动器的多层基体的另一表面上，该表面与安装所述压电振动器的表面相对，安装压电振动器的表面具有槽口结构，安装所述半导体部件的所述表面具有电极结构，该电极结构安装之后可与外部电路安装基体导电连接，所述电极结构比所述半导体部件厚度稍大。
3.一种包括压电振动器和多个半导体部件的振荡器，其特征在于：
所述半导体部件安装于安装所述压电振动器的多层基体的另一表面上，该表面与安装所述压电振动器的表面相对，安装压电振动器的表面具有槽口结构，同时，安装所述半导体部件的所述表面具有安装之后可与外部电路安装基体导电连接的电极结构，所述电极结构比所述半导体部件厚度稍大。
4.一种包括压电振动器和电子部件的振荡器，其特征在于：
安装所述电子部件的基体粘合到所述压电振动器底表面上并整体结合在一起，其与将所述压电振动器和安装所述电子部件的所述基体导电连接的导电电极构成振荡器。
5.如权利要求4所述的振荡器，其特征在于：
所述电子部件设置在所述基体上，所述基体与所述压电振动器的底表面相接触。
6.一种包括压电振动器和电子部件的振荡器，其特征在于：
安装所述电子部件的基体设置在所述压电振动器的底表面上，所述压电振动器和所述基体通过导电电极整体结合在一起，该导电电极将所述压电振动器和所述基体相互导电连接，这样，形成振荡器。
7.如权利要求6所述的振荡器，其特征在于所述电子部件设置在安装振荡器的电路基体的表面上。
8.一种由至少两个多层结构基体组成的层压容器中，其中至少一个具有槽口的多层层压基体，在其上表面和下表面和在安装电子部件和压电部件的部位，采用圆形层压基体，所述圆形层压基体至少与构成所述层压容器中的一个平面层压基体接触，同时与所述平面层压基体的相对并与其相接触的一层是所述圆形层压基体，一种使用压电振动器的振荡电路，其特征在于：
与构成层压容器的槽口的内壁的垂直尺寸和水平尺寸对应的部分和与另一槽口的内壁面垂直尺寸对应的部位的共线比例不小于60％。
9.在由 至少两个多层层压基体构成的层压容器中，其中，所述多层层压基体采用圆形层压基体以在将安装电子部件和压电部件的部位形成槽口，所述圆形层压基体至少与构成所述层压容器的一个平面层压容器接触，与所述平面层压结构接触的至少一层是设置在角位置具有底座部分的层压基体，一种使用压电振动器的振荡电路容器，其特征在于：
构成所述层压容器的所述圆形槽口内壁面的四个角的垂直边线和水平边线与所述平面层压基体的另一底座部分的每一角部位的内部边线位于同一直线上。
10.一种使用压电振动器的表面安装型振荡电路容器的制造方法，其特征在于：
为了在安装压电部件的基体另一表面形成具有足够大厚度的底座部分，该表面与安装所述压电振动器的表面相对，其步骤包括设置定位板、将导电底座部分安装到定位板中、将所述基体、所述定位板和所述导电底座部分整体结合在一起并加热。
11.一种使用压电振动器的表面安装型振荡电路容器的制造方法，其特征在于：
为了在安装压电部件的基体另一表面形成具有足够大厚度的底座部分，该表面与安装所述压电振动器的表面相对，其步骤包括设置导电底座部分掩模、通过所述导电底座部分掩模印制导电底座部分和对所述导电底座部分进行加热。
12.如权利要求10所述的使用压电振动器振荡电路容器的制造方法，其特征在于：
在用于振荡电路的所述容器表面上安装有电子部件，该表面与安装所述压电部件的表面相对，这样形成振荡器。
13.一种使用压电振动器的振荡电路容器，其特征在于：
其包括设置于基体主表面上的不透气密封容器，该容器构造成容纳压电振动器；和
设置于所述基体下表面的多个电极结构，该多个电极结构比采用倒装晶片方式安装于所述基体下表面的半导体部件位置更高一些；
其中所述压电振动器、所述半导体部件和所述电极结构形成振荡电路。
14.如权利要求13所述的使用压电振动器的振荡电路容器，其特征在于：
所述容器由形成于所述主表面上的框架和形成于所述框架上的顶盖组成。
15.如权利要求13所述的使用压电振动器的振荡电路容器，其特征在于：
所述容器由形成于所述主表面上的槽口和覆盖所述槽口的顶盖组成。
16.如权利要求14或15所述的使用压电振动器的振荡电路容器，其特征在于所述基体具有多层互联结构。
17.如权利要求13至16中任何一项所述的使用压电振动器的振荡电路容器，其特征在于所述基体的所述下表面设置有四个电极结构。
18.如权利要求13至16中任何一项所述的使用压电振动器的振荡电路容器，其特征在于所述基体的所述下表面设置有三个电极结构。
19.如权利要求13至18中任何一项所述的使用压电振动器的振荡电路容器，其特征在于：
所述电极结构设置成与所述基体的角接触；和
所述电极结构中数个结构的侧面和所述基体中部分基体的侧面基本上形成一个平面。
20.如权利要求13至19中任何一项所述的使用压电振动器的振荡电路容器，其特征在于：
所述基体由形成所述容器的第一基体和固定半导体部件的第二基体组成。
21.如权利要求13至20中任何一项所述的使用压电振动器的振荡电路容器，其特征在于：
所述半导体部件根据从所述压电振动器获得的频率实现温度补偿功能。
22.如权利要求21所述的使用压电振动器的振荡电路容器，其特征在于：
所述容器包括多个形成于所述基体侧表面并连接到所述半导体部件的底座。
23.如权利要求22所述的使用压电振动器的振荡电路容器，其特征在于：
所述半导体部件具有用于实现温度补偿功能存储温度补偿数据的可编程存储装置；和
所述多个底座用于重写存储在存储装置中的温度补偿数据。
24.一种振荡器，其包括：
设置于基体主表面上的半导体振动器，所述基体与外部空气隔离；
采用倒装晶片方式安装于基体下表面的半导体基体；
多个设置于所述基体所述下表面比所述半导体部件高的电极结构，其中：
所述压电振动器、所述半导体部件和所述电极结构构成振荡电路。
25.如权利要求24所述的振荡器，其特征在于：
所述容器由形成于所述基体所述主表面上的框架和形成于所述框架上的顶盖构成。
26.如权利要求24所述的振荡器，其特征在于：
所述容器由形成于所述基体所述主表面上的槽口和覆盖槽口的顶盖组成。
27.如权利要求25或26所述的振荡器，其特征在于所述基体具有一个多层互联结构。
28.如权利要求24至27中任何一项所述的振荡器，其特征在于所述基体的所述下表面设置有四个电极结构。
29.如权利要求24至28中任何一项所述的振荡器，其特征在于所述基体的所述下表面设置有三个电极结构。
30.如权利要求24至29中任何一项所述的振荡器，其特征在于：
所述电极结构设置成与所述基体的角接触；和
所述电极结构中的数个结构的侧面和所述基体中部分基体的侧面基本上形成一个平面。
31.如权利要求24至30中任何一项所述的振荡器，其特征在于：
所述基体由形成所述容器的第一基体和固定半导体部件的第二基体组成。
32.如权利要求24至31中任何一项所述的振荡器，其特征在于：
所述半导体部件根据从所述压电振动器获得的频率实现温度补偿功能。
33.如权利要求32所述的振荡器，其特征在于：
所述容器包括多个形成于所述基体侧表面并连接到所述半导体部件的底座。
34.如权利要求33所述的振荡器，其特征在于：
所述半导体部件具有用于实现温度补偿功能存储温度补偿数据的可编程存储装置；和
所述多个底座用于重写存储在存储装置中的温度补偿数据。
35.在如权利要求18所述的振荡电路元件，一种使用压电振动器的振荡电路元件，其特征在于：
所述电极结构设置成与所述基体所述下表面四个角中的任何一个接触。
36.如权利要求29所述的使用压电振动器的振荡电路元件，其特征在于：
所述电极结构设置成与所述基体所述下表面四个角中的任何一个接触；和
所述半导体部件设置成与所述基体所述下表面的一个角接触，该基体是不设置电极结构的基体。
37.如权利要求13至23中任何一项所述的使用压电振动器的振荡电路容器，其特征在于所述电极结构由导电材料制成。
38.如权利要求37所述的使用压电振动器的振荡电路容器，其特征在于所述电极结构由金属材料制成。
39.如权利要求37所述的使用压电振动器的振荡电路容器，其特征在于所述电极结构由电镀形成的金属材料制成。
40.如权利要求38所述的使用压电振动器的振荡电路容器，其特征在于所述电极结构焊接于所述基体的所述下表面。
41.如权利要求24至34中任何一项所述的振荡器，其特征在于所述电极结构由导电材料制成。
42.如权利要求40所述的使用压电振动器的振荡电路容器，其特征在于所述电极结构由金属材料制成。
43.如权利要求41所述的使用压电振动器的振荡电路容器，其特征在于所述电极结构由电镀形成的金属材料制成。
44.如权利要求42所述的振荡器，其特征在于所述所述电极结构焊接于所述基体的所述下表面。
45.一种使用振荡器的振荡电路容器，其包括：
设置于基体主表面上的不透气密封容器，该容器构造成容纳压电振动器；和
堆叠在所述基体下表面比采用倒装晶片方式安装于所述基体下表面的半导体部件高一些的框架，其中：
所述基体和所述框架沿宽度方向的偏移量小于所述框架宽度的40％；和
所述压电振动器和所述半导体部件构成振荡电路。
46.一种使用压电振动器的振荡电路容器，其包括：
设置于基体主表面上的不透气密封容器，该容器构造成容纳压电振动器；和
设置成与所述基体的下表面接触比采用倒装晶片方式安装于所述基体下表面的半导体部件高一些的四个底座部分，其中：
所述基体和所述框架沿宽度方向的偏移量小于所述框架宽度的40％；和
内接于所述四个底座部分的长方形的四条边位置与向所述基体突出的所述框架的四条内边位置重叠；和
所述压电振动器、所述半导体部件和所述电极结构形成振荡电路。
47.一种使用压电振动器的振荡电路的振荡器，其包括：
设置于基体主表面上的不透气密封容器，该容器构造成容纳压电振动器；和
设置成与所述基体的下表面接触比采用倒装晶片方式安装于所述基体下表面的半导体部件高一些的四个底座部分，其中：
所述基体和所述框架沿宽度方向的偏移量小于所述框架宽度的40％；
内接于所述四个底座部分的长方形的四条边位置与所述框架的四条内边位置重叠，所述框架四条内边向所述基体突出的位置在2毫米之内；和
所述压电振动器、所述半导体部件和所述电极结构形成振荡电路。
48.如权利要求45所述的使用压电振动器的振荡电路容器，其特征在于：
所述框架沿宽度方向露出所述基体之外的距离在0.2毫米之内。
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