CN1518208A - 晶体振荡装置及使用该装置的电子设备 - Google Patents

Abstract

一种晶体振荡装置，包括带管壳的晶体振荡器，所述管壳具有安装在平面的薄型电路板底部平面上的第一连接电极。在电路板的一个主要平面上安装电路元件和与第一连接电极一一对应的第二连接电极。由安装于电路板上的电路元件中最高的晶体管和变容二极管支撑所述晶体振荡器。由第一和第二连接电极之间的焊料将晶体振荡器和电路板电连接。所述焊料还将晶体振荡器吸附到电路板上。

Description

晶体振荡装置及使用该装置的电子设备

技术领域

本发明涉及晶体振荡装置及电子设备，具体地述，涉及一种譬如用作便携式电话的RF(射频)电路中所包含的PLL(锁相环)电路之参考信号源的晶体振荡装置，以及一种包含该晶体振荡装置的电子设备。

背景技术

在常规用作参考信号源的晶体振荡装置中，将晶体振荡器用作谐振器，并将晶体振荡器与确定振荡电路、温度补偿电路的电路元件和其他适当的元件相结合。通常，常规晶体振荡器的结构系将带有电极的晶体条带密封地安装于陶瓷或其他适当材料制成的管壳内。需要将这些电路元件安装于由陶瓷或其他适当材料制成的电路板上。通过以任何方式将晶体振荡器和电路板相结合，就可以构造一个晶体振荡装置。

在日本未审专利申请公开JP-2001-177345、2002-84138和2002-64333中介绍了将晶体振荡器和电路板结合的晶体振荡装置。

在日本未审专利申请公开JP-2001-177345的晶体振荡装置中，将电路元件安装于由限定电路板之陶瓷壳形成的凹槽底部所给出布线上，而具有几乎相同形状的晶体振荡器管壳被放置在陶瓷壳上，并与该陶瓷壳结合。也就是说，陶瓷壳四面的侧壁支撑所述晶体振荡器。

在日本未审专利申请公开JP-2002-84138中，将具有从底部表面伸出一定高度之外部引脚的晶体振荡器安装在设于平面的薄型电路板上的晶体振荡器安装电极上。对应于所述外部引脚的高度，在电路板与晶体振荡器之间有一定空间，电路元件就安装在该空间。为了实现较小的外形，采用集成电路作为所述电路元件。电路板与晶体振荡器之间的空间中填充未予充满的树脂，以盖住电路元件和晶体振荡器的外部引脚。当在电路板的底部表面也设有外部引脚时，从平面视图可以看到，这些外部引脚不与晶体振荡器的外部引脚重叠。

在日本未审专利申请公开JP-2002-64333中，平面的薄型电路板上安装有筒形构件，并将晶体振荡器设置在该筒形构件上。该筒形构件还电连接电路板和晶体振荡器，并可与晶体振荡器的管壳相集成或分离。在平面视图中可以看到，所述筒形构件的位置与设在电路板底部表面上的外部引脚的位置一致。

在日本未审专利申请公开JP-2001-177345中，由于将电路板制成陶瓷壳，所以要减少成本是很困难的。此外，将电路元件安装于壳形电路板的凹槽底部要比将元件安装于平面电路板上困难得多，减少操作成本也很困难。此外，与壳形电路板四面侧壁的厚度相对应地，必然会增大电路板的面积，这就有减少碍晶体振荡装置的尺寸。

在日本未审专利申请公开JP-2002-84138中，由于外部引脚从晶体振荡器中伸出，就使晶体振荡器的成本增大。

在日本未审专利申请公开JP-2002-64333中，由于仅有筒形构件支撑晶体振荡器，强度不够。当利用将晶体振荡器的管壳与筒形构件整合在一起形成筒形构件来增加强度时，就使管壳的成本增加。

发明内容

为了克服上述问题，本发明的优选实施例提供一种小型的，外形小且低成本的晶体振荡装置，很少会因跌落(drop)冲击或其他破坏性冲击而受损，还提供一种使用该晶体振荡装置的电子设备。

按照本发明的第一优选实施例，一种晶体振荡装置包括带管壳的晶体振荡器，所述管壳的底部平面上具有第一连接电极；平面的薄型电路板，该平面的薄型电路板具有电路元件和设在一个主要表面上与第一连接电极对应的第二连接电极。利用二者间的焊料使第一连接电极与第二连接电极电连接。至少一个焊料和至少一个电路元件的上表面用于支撑晶体振荡器。最高的支撑是其中一个电路元件。所有的支撑都可以是电路元件。

优选的是，所有的支撑实质上高度是相同的。出于此目的，可以给除最高支撑以外的至少一个支撑附上垫片。作为支撑的电路元件可为模铸树脂的元件。

优选的是，在未提供连接第一连接电极和第二连接电极所用焊料的情况下，定位各支撑，以使晶体振荡器支持在电路板上。

优选的是，将第一连接引脚和第二连接引脚设置于晶体振荡器和电路板最外边缘之内。

按照本发明的优选实施例所得的晶体振荡装置可以极大地减少尺寸和成本。

按照本发明的另一个优选实施例，一种电子设备包括上述晶体振荡装置，使所述电子设备的性能被极大地提高。

附图说明

从下面参考附图对优选实施例的描述可使本发明的这些及其他要素、性质、特性及优点变得愈加清楚。

图1所示为本发明第一优选实施例晶体振荡装置的分解透视图；

图2A和2B所示为图1所示晶体振荡装置的侧视图；

图3A和3B所示分别为用于图1所示晶体振荡装置中所用晶体振荡器的剖面图和仰视图；

图4所示为本发明第二优选实施例晶体振荡装置的侧视图；

图5所示为本发明第三优选实施例晶体振荡装置的侧视图；

图6A所示为本发明第四优选实施例晶体振荡装置的侧视图，图6B为母板被分成多个晶体振荡装置之前的平面视图；以及

图7所示为包含本发明各优选实施例晶体振荡装置之电子设备的透视图。

具体实施方式

图1所示为第一优选实施例晶体振荡装置的分解透视图，图2A和2B所示为晶体振荡装置的侧视图，而图3A和3B分别为该晶体振荡装置的剖面图和仰视图。参考图1、2A和2B，晶体振荡装置20的结构最好为将封装的振荡器2安装于平面的薄型电路板1上。

将诸如晶体管5a、变容二极管5b、片型电容器6a和电热调节器6b之类的电路元件安装于电路板1上。所述晶体管5a和变容二极管5b最好为实质上高度相同的模铸树脂的元件，并且具有平的上表面。最好还形成印刷电阻器4，作为电路板1上的电路元件。一些印刷电阻器4位于晶体管5a和变容二极管5b的下方。这些电路元件构成了振荡电路(除谐振元件外)和温度补偿电路。电路板1的四角处设置第二连接电极8，并在电路板1背面设置外部连接电极7，使之与所述第二连接电极相对。

晶体振荡器2包括：上方开口的陶瓷容器9，其形状与盒子类似；在陶瓷容器9内部，晶体条带13的一端由导电粘合剂12支持；以及封闭陶瓷容器9开口的金属盖10。陶瓷容器9和金属盖10限定所述晶体振荡器2的管壳。在陶瓷振荡器9底部平面的四个角上设置第一连接电极11(11a到11d)。借助设于陶瓷容器9内的连接线15，将所述第一连接电极中的两个11a和11c电连接到所述晶体条带13。其他的第一连接电极11b和11d限定接地电极，与电路板1的接地电极相连。通过与接地电极的连接，将金属盖10接地，以具有电子屏蔽的功能。可以在两端支持晶体条带13而不是在一端支持。

在晶体振荡装置20中，将晶体振荡器2置于电路板1上，并用焊料3将晶体振荡器2的第一连接电极11电连接到电路板1的第二连接电极8。当利用焊料在熔化状态的表面张力将电路板1和晶体振荡器2彼此吸附在一起时，确定焊料3的用量，使焊料可以防止在晶体振荡器2的陶瓷容器9底部表面接触到晶体管5a和变容二极管5b的上表面之后的进一步接近。所以，在晶体振荡装置20中，在由焊料3使晶体振荡器2被吸附到电路板1上的同时，就由晶体管5a和变容二极管5b支撑晶体振荡器2。这样，晶体管5a和变容二极管5b具有用于支撑晶体振荡器2的功能。

图2A所示为晶体振荡器2安装于电路板1之前的状态。在晶体振荡器2的第一连接电极提供焊料糊14，从而能够易于将第一连接电极11结合到焊料3中。

按照本发明第一实施例的晶体振荡装置20，在陶瓷容器9的下表面和晶体管5a、变容二极管5b的上表面之间并未提供连接用的粘合剂或树脂。在未熔化的状态，焊料3用于电连接电路板1和晶体振荡器2，把晶体振荡器2吸附到电路板1上。在熔化状态，焊料3因其表面张力而吸附电路板1和晶体振荡器2，从而防止电路板1和晶体振荡器2被分开和移位。在预定高度下，焊料3不具有支撑晶体振荡器2的功能。所以，比如在焊料3的用量超出预定值时，电路板1和晶体振荡器2之间的距离就会大于晶体管5a和变容二极管5b的高度，则在给定高度下仅由焊料3来支撑晶体振荡器2。本发明没有涵盖这种情况。

为了由电路元件支撑晶体振荡器2，需要非常小心地在电路板1上排列和安装确定支撑的电路元件。具体地说，必须将电路元件(晶体管5a和变容二极管5b)排列成，使得即使在不由焊料3使晶体振荡器2的第一连接电极11和电路板1的第二连接电极8相连的情况下，晶体振荡器2也将不与各电路元件分开。

由于具有这种结构的晶体振荡装置20使用了平面的薄型电路板1，将使成本低于上述专利公开，即日本未审专利申请公开JP-2001-177345中所用盒型电路板的情况。此外，平面的薄型电路板使得能够容易地在其上印刷电极和电阻器，并可以在其上安装电路元件，而无需任何特别的装置。这就减少了制造成本。此外，由于不设侧壁，就不像盒型电路板那样，增大面积，以在其中设置电路。从而，使电路板的尺寸及晶体振荡装置的尺寸得以被减小。

由于晶体振荡器2可以使用普通的表面安装管壳(陶瓷容器)，而无需提供上述专利公开，即日本未审专利申请公开JP-2002-84138中所公开的伸出的外部引脚，这就避免不必要的成本增加。

由于晶体振荡器2由电路元件的上表面支撑，并由焊料3吸附于电路板1上，所以，与上述日本未审专利申请公开JP-2002-64333中的仅由筒形构件支撑晶体振荡器的结构相比，由于焊料3的弹力，可以减小诸如偏斜之类的畸变。从而，提高了整个晶体振荡装置的机械强度。

当筒形构件的高度不同时，可能会产生机械连接失败。相反，焊料因其熔化状态下的表面张力，可以使焊料变成最佳的形状，并且极少会发生机械连接失败。即使由筒形构件建立起了机械连接，根据筒形构件的材料或在筒形构件中形成的电极的位置，也有可能不能建立电连接。而当由焊料建立起机械连接时，也就建立起电连接，且极少会发生电连接失败。此外，由于电路板1和晶体振荡器2之间空间的高度不超过最高的电路元件的高度，所以，晶体振荡器20的外形小。

根据电路布线，可以在至少两个点(在晶体振荡器2的第一连接电极11a和11c)使电路板和晶体振荡器电连接。不过，按照本发明的第一优选实施例，电路板和晶体振荡器在四个点相连，这是因为在两个连接点的情况下，即使由电路元件支撑晶体振荡器，晶体振荡装置的强度还是不够，并且当把晶体振荡器安装于电路板上时，晶体振荡器的位置也不固定。因此，最好是在至少三个点用焊料连接电路板和晶体振荡器。

另一个原因在于，将晶体振荡器的金属盖接地，以起到电子屏蔽的作用。在晶体振荡装置中，特别是在温度补偿晶体振荡装置中，要求有关外部电磁噪声的频率是稳定的。为了将晶体振荡器的金属盖用作屏蔽，也需要在至少三个点用焊料连接电路板和晶体振荡器。

最好有如图3A和3B所示那样，在晶体振荡器实质上为矩形的底部表面的至少四角给出晶体振荡器的第一连接电极和电路板的第二连接电极。当仅使用三个第一连接电极时，比如将两个电极放置在相邻两个角而将另一个电极放置在剩余的两个角之间。并非特别地限制，要将第一连接电极与晶体条带相连，或者用作接地电极的功能。

图4所示为本发明第二优选实施例晶体振荡装置的侧视图。图4中与图1至图3中所示相同的元件使用相同的参考号表示，并省略有关这些元件的说明。

在图4所示的晶体振荡装置30中，晶体管5a低于变容二极管5b，而为了弥补高度上的不足，在晶体管5a的上表面连接了垫片21。这样，晶体管5a和变容二极管5b实质上高度相同，并且可以按照与本发明第一实施例中晶体振荡器20相同的方式，用作于对晶体振荡器20支撑的功能。

在用于支撑的电路元件的高度在允许范围之外的情况下，可以给除最高支撑外的一个或几个支撑连接垫片。在利用粘合剂或其他适宜的材料使支撑与垫片连接时，只有垫片与晶体振荡器彼此接触，而不与粘合剂或树脂连接。尽管这样会稍微增加元件和处理的数目，但可以得到与本发明第一优选实施例中晶体振荡器20相同的操作优点。

在上述两种本发明的优选实施例中，一些电路元件被用作支撑。在只能有一个电路元件用作支撑，并且它本身不能支撑晶体振荡器的情况下，可以提供并无电路元件功能的其他支撑。即可以使用仅作为支撑功能使用的元件。在这种情况下，仅为支撑功能的元件的高度不得高于最高的电路元件。

在上述两种本发明优选实施例的晶体振荡装置中，优选的是，在陶瓷容器9底部表面的四角给出第一连接电极11，使他们与陶瓷容器9的边缘接触。优选的是，还在电路板1上表面的四角设置第二连接电极8，使他们与电路板1的边缘接触。优选的是，把设置于第一和第二连接电极11和8之间的焊料3做成沿高度方向的中间部分比两端部分细的沙漏形。利用焊料3在熔化状态的表面张力可以形成这种形状。由于这个原因，在俯视图中，焊料3没有从晶体振荡器2和电路板1的外边缘中向外伸出。

根据第一和第二连接电极11和8的面积以及焊料3的用量而改变焊料3的形状。例如，当焊料3的用量略有增加时，焊料3保持它利用自身熔化状态下的表面张力吸附晶体振荡器2和电路板1的特性，并且形状可能会象一个沿高度方向上中间粗于两端的桶。这种情况下，在俯视图中，焊料3可能会从晶体振荡器2和电路板1的外边缘中向外伸出。当焊料由此伸出时，它就可能会碰触到安装在印刷电路板上的元件，并可能引起短路，所述印刷电路板上还安装有晶体振荡装置。为了避免这样的麻烦，必须将晶体振荡装置放置于足够大的空间中。这实质上增大了晶体振荡装置的安装区域。

图5所示为补救上述问题的本发明第三优选实施例晶体振荡装置的侧视图。图5中与图1至图3中所示相同或等同的元件用相同的参考号表示，并且省略有关这些元件的说明。

在如图5所示的晶体振荡装置40中，晶体振荡器2′的第一连接电极11′被设在陶瓷容器9底部表面最外边缘之内。电路板1′的第二连接电极8′和外部连接电极7′也位于电路板1′最外边缘之内。

在具有这种结构的晶体振荡装置40中，有如图5右侧所示，即使当用于连接电路板1’和晶体振荡器2’的焊料3在高度方向上中间粗于两端，也不会从晶体振荡器2’和电路板1’的外缘向外伸出。为此，当将晶体振荡装置40安装于印刷电路板或其他合适的安装设备时，可以减小晶体振荡装置40和其他元件之间的距离，则减小了安装区域。

大多数具有上述本发明优选实施例所述结构的晶体振荡装置中，在由多个用行和列相连的电路板组成的母板被分开之前，将电路元件和晶体振荡器安装于各个电路板上。最后可以通过分开母板，制成多个出分离的晶体振荡装置。

不过，在上述本发明各优选实施例的晶体振荡装置中，在平面视图中，晶体振荡器的轮廓和电路板的轮廓彼此是一致的。所以，在将晶体振荡器安装于母板上时，相邻的晶体振荡器之间没有空间。在这种情况下，为了通过切块将母板分成多个电路板，必须将切块机器的刀具放在母板的背面。如果多个晶体振荡器的上表面相对于电路板是斜的，或者如果晶体振荡器到电路板的高度不同，则母板可能会是翘的，而且切块会也很困难。

图6A所示为补救上述问题的本发明第四优选实施例晶体振荡装置的侧视图，图6B为母板被切块之前的平面视图。在图6A和6B中，与图5中所示相同或等同的元件用相同的参考号表示，并且省略有关这些元件的说明。

在如图6A所示的晶体振荡装置50中，在平面视图中，将陶瓷容器9′和金属盖10′成形为，使得晶体振荡器2″的轮廓稍微小于电路板1′的轮廓。第一连接管脚11″位于陶瓷容器9′的底部表面。在电路板1′中，第二连接管脚8′和外部连接电极7′位于电路板1′最外边缘之内，这与晶体振荡器40的方式相同，从而使第一连接管脚11″和第二连接管脚8′彼此相对。

在具有这种结构的晶体振荡装置50中，如图6B所示，由于晶体振荡器2″的轮廓小于电路板1′的轮廓，即使在将晶体振荡器2″安装于母板22上时，在相邻的晶体振荡器2″之间具有空间，则可以从母板22的元件安装面一侧看到分块线23。由于可以将切块机器的刀具放在母板的元件安装面，不会因按照多个诸如晶体振荡器类的元件而使切块困难。

当将模铸树脂的晶体管和变容二极管用作确定上述优选实施例中支撑的电路元件时，也可以将包含有多个分离元件的集成电路用作支撑，而不必考虑各元件是否为模铸树脂的元件。

图7所示为利用本发明优选实施例晶体振荡装置的电子设备举例的透视图。参考图7，作为电子设备举例的便携式电话100包括：外壳101、设置于外壳101内的印刷电路板102以及作为参考信号源安装于印刷电路板102上的本发明晶体振荡装置20。

由于具有这种结构的便携式电话100使用了本发明优选实施例的晶体振荡装置20，所以减小了尺寸和成本。

虽然图7中表示便携式电话作为电子设备，但所述电子设备并不限于便携式电话。可以应用任何只要是使用本发明优选实施例晶体振荡装置的电子设备。

虽然目前对本发明的说明参考了优选实施例，但可以理解，本发明并不限于所公开的实施例。相反，本发明希望涵盖所附的权利要求实质和范围之内包含的各种改型和等同的设置。所附权利要求的范围与最广义的解释一致，这样就包含所有这种结构和功能的改型和等同物。

Claims (20)

1.一种晶体振荡装置，它包括：

带管壳的晶体振荡器，所述管壳具有底部平面上的第一连接电极；

平面的薄型电路板，所述平面的薄型电路板具有电路元件和在一个主要表面上与第一连接电极相对应的第二连接电极；其特征在于，

利用第一连接电极与第二连接电极之间的焊料，使第一连接电极与第二连接电极电连接；

至少一个焊料和至少一个电路元件的上表面确定用于晶体振荡器的支撑；以及

最高的支撑是其中一个电路元件。

2.根据权利要求1所述的晶体振荡装置，其特征在于，由电路元件确定所有用于晶体振荡器的支撑。

3.根据权利要求1所述的晶体振荡装置，其特征在于，所有支撑实质上高度是相同的。

4.根据权利要求1所述的晶体振荡装置，其特征在于，给除最高的支撑外的至少一个支撑附上垫片。

5.根据权利要求1所述的晶体振荡装置，其特征在于，所述电路元件包括模铸树脂的元件。

6.根据权利要求1所述的晶体振荡装置，其特征在于，在不提供连接所述第一连接电极和第二连接电极所用焊料的情况下，定位支撑，以使所述晶体振荡器支持在电路板上。

7.根据权利要求1所述的晶体振荡装置，其特征在于，将第一连接引脚和第二连接引脚设置于晶体振荡器和电路板最外边缘之内。

8.一种电子设备，包含权利要求1所述的晶体振荡装置。

9.根据权利要求2所述的晶体振荡装置，其特征在于，所有的支撑实质上高度是相同的。

10.根据权利要求2所述的晶体振荡装置，其特征在于，所述支撑之一确定的电路元件为模铸树脂的元件。

11.根据权利要求3所述的晶体振荡装置，其特征在于，所述支撑之一确定的电路元件为模铸树脂的元件。

12.根据权利要求4所述的晶体振荡装置，其特征在于，所述支撑之一确定的电路元件为模铸树脂的元件。

13.根据权利要求1所述的晶体振荡装置，其特征在于，所述焊料为沙漏形状。

14.根据权利要求2所述的晶体振荡装置，其特征在于，在不提供连接第一连接电极和第二连接电极所用焊料的情况下，定位支撑，以将所述晶体振荡器支持在电路板上。

15.根据权利要求3所述的晶体振荡装置，其特征在于，在不提供连接第一连接电极和第二连接电极所用焊料的情况下，定位支撑，以将所述晶体振荡器支持在电路板上。

16.根据权利要求4所述的晶体振荡装置，其特征在于，在不提供连接第一连接电极和第二连接电极所用焊料的情况下，定位支撑，以将所述晶体振荡器支持在电路板上。

17.根据权利要求1所述的晶体振荡装置，其特征在于，所述电路元件包括晶体管和变容二极管中的至少一个。

18.根据权利要求2所述的晶体振荡装置，其特征在于，将第一连接引脚和第二连接引脚设置于晶体振荡器和电路板最外边缘之内。

19.根据权利要求1所述的晶体振荡装置，其特征在于，在平面视图中晶体振荡器的外边缘在电路板的外边缘之内。

20.根据权利要求1所述的晶体振荡装置，其特征在于，所述焊料不从晶体振荡器的外边缘和平面的薄型电路板的外边缘向外伸出。

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