TW201622344A - 均質石英震盪器封裝結構 - Google Patents

Abstract

本發明為一種均質石英震盪器封裝結構，其包括：單晶石英基座、玻璃框體、石英震盪器晶片、以及蓋體。藉由將石英震盪器晶片固設於單晶石英基座、玻璃框體及單晶石英水晶所形成的蓋體中，再進一步選擇單晶石英基座、石英震盪器晶片及蓋體為相同切割軸向角度之單晶石英水晶所形成，可使單晶石英基座、石英震盪器晶片及蓋體的尺寸溫度變化量一致，達到消除因溫度變化產生熱應力不同之問題。

Description

均質石英震盪器封裝結構

本發明關於一種均質石英震盪器封裝結構，特別為一種進一步選擇單晶石英基座、石英震盪器晶片及蓋體為相同切割軸向角度之單晶石英水晶所形成之均質石英震盪器封裝結構。

石英震盪器具有體積小、重量輕、可靠性高、頻率穩定等優點。其在電子產品的應用上使用十分廣泛，幾乎所有的電子產品都需要使用石英震盪器產生特定頻率的信號，以供電子產品中重要的主動元件使用。

在電子產品中使用到的石英震盪器，雖然具有頻率穩定度高、受溫度影響而產生頻率偏移的缺點較低。但是因為習知的石英震盪器封裝基座或基板，通常是由高溫共燒多層陶瓷(HTCC)或低溫共燒多層陶瓷(LTCC)等陶瓷材料製成，陶瓷之熱膨脹係數雖然與石英震盪器之石英材質接近，但仍會因為溫度變化，造成石英與陶瓷的尺寸變化量不同而產生相對的熱應力，並導致石英震盪器之震動頻率發生偏移及誤差，有時更進而產生應用石英震盪器的整體電子線路之誤動作的重大缺失。

為了改善此一重大缺失，現今電子產業界大多著眼於溫度補償電子線路的調整及附接，或是以維持溫度穩定(如外加散熱裝置)等手段來處理，不但增加了整體電子線路的複雜度，更提高了整體應用的成本。

因此，若能發展及創新出將石英震盪器，直接整合固設於與其具有相同溫度特性的基板及封裝用蓋體內，則不僅可以真正解決溫度偏移或誤差的問題，更可以降低整體使用成本，便將會是震盪器設計製造及整個電子產業顯著的一大進步，而為大眾所期盼。

本發明為一種均質石英震盪器封裝結構，其包括：單晶石英基座、玻璃框體、石英震盪器晶片、以及蓋體。藉由本發明之實施，可使單晶石英基座、石英震盪器晶片及蓋體的尺寸溫度變化量一致，達到消除因溫度變化產生熱應力之問題。

本發明提供一種均質石英震盪器封裝結構，其包括：一單晶石英基座，其為單晶石英水晶(single crystalline crystal)所形成，單晶石英基座之上表面具有一電子線路及與電子線路電性連接之至少一接點；一玻璃框體，密接設置於上表面之周緣且不遮蓋電子線路或接點，又玻璃框體內部與單晶石英基座係形成一容晶區；一石英震盪器晶片，其為單晶石英水晶所形成，石英震盪器晶片係不與玻璃框體相接觸地固設於容晶區內，石英震盪器晶片與接點電性相連接並與電子線路共同形成一震盪器電路；以及一蓋體，其為單晶石英水晶所形成，蓋體係密接覆蓋玻璃框 體，且蓋體、單晶石英基座及玻璃框體係共同氣密封裝石英震盪器晶片。

藉由本發明的實施，至少可達到下列進步功效：

一、可輸出震盪頻率波形，並兼具高精度與低耗能之特性。

二、可使單晶石英基座、石英震盪器晶片及蓋體的尺寸溫度變化量一致，達到消除因溫度變化產生熱應力不同之問題。

三、有效降低應用於電子裝置之整體成本。

為了使任何熟習相關技藝者了解本發明之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關之目的及優點，因此將在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點。

100‧‧‧均質石英震盪器封裝結構

10‧‧‧單晶石英基座

11‧‧‧上表面

12‧‧‧電子線路

13‧‧‧接點

14‧‧‧貫孔

20‧‧‧玻璃框體

21‧‧‧容晶區

30‧‧‧石英震盪器晶片

40‧‧‧蓋體

50‧‧‧導電銀膠

60‧‧‧玻璃封膠層

S10‧‧‧製造貫孔

S20‧‧‧印刷銀膏

S30‧‧‧進行燒結

S40‧‧‧進行電鍍

第1圖為本發明實施例之一種均質石英震盪器封裝結構之分解示意圖。

第2圖為本發明實施例之一種以導電銀膠電性連接石英震盪器晶片與電子線路及接點之均質石英震盪器封裝結構之分解示意圖。

第3圖為本發明實施例之一種單晶石英基座、電子線路及接點之立體示意圖。

第4圖為本發明實施例之一種於上表面形成電子線路之步驟流程圖。

第5圖為本發明實施例之一種均質石英震盪器封裝結構之立體結合示意圖。

如第1圖所示，本實施例提供一種均質石英震盪器封裝結構100，其包括：一單晶石英基座10；一玻璃框體20；一石英震盪器晶片30；以及一蓋體40。

如第1圖所示之均質石英震盪器封裝結構100，係考量使用石英(crystal)的各種不同結晶軸之熱膨脹係數各有不同，而依照封裝使用的石英震盪器晶片30之種類，採用與石英震盪器晶片30相同的切割軸向角度(axial cutting angle)之單晶石英基座10及蓋體40，使單晶石英基座10及蓋體40與石英震盪器晶片30的尺寸溫度變化量一致，而達到消除相對的熱應力之功效，使均質石英震盪器封裝結構100受溫度變化影響時，仍能夠輸出穩定的震盪頻率之震盪波形(oscillating waveform)。

如第1圖及第3圖所示，單晶石英基座10，其係為單晶石英水晶(single crystalline crystal)所形成，單晶石英基座10之一上表面11具有一電子線路12及與電子線路12電性相連接之至少一接點13。

如第1圖及第3圖所示之單晶石英基座10，接點之數量可以為2個。另一方面，電子線路12係可以形成有至少一貫孔14。貫孔14係貫穿單晶石英基座10，且貫孔14內可以填滿一導電物質，如此貫孔14便可以將單晶石英基座10上表面11之電子線路12導通至與上表面11相對之下表面(圖未示)，有助於電子線路12於實際應用上之走線(routing)需求。

如第3圖及第4圖所示，所述之電子線路12，係可以 於上表面11依序進行製造貫孔(步驟S10)、印刷銀膏(步驟S20)、進行燒結(步驟S30)及進行電鍍(步驟S40)等步驟所形成。

製造貫孔(步驟S10)係可以雷射或機械鑽孔方式進行；印刷銀膏(步驟S20)係可以網版印刷等可行方式，將銀膏印製於單晶石英基座10之表面並形成電子線路12；進行燒結(步驟S30)則係可以經由一燒結溫度曲線(sintering profile)將銀膏印製成的電子線路12固化於單晶石英基座10之表面；進行電鍍(步驟S40)則以電鍍方式於電子線路12表面形成一個導電且耐磨損之鍍層，增加電子線路12的堅固及使用壽命。

再如第1圖所示，玻璃框體20，密接設置於單晶石英基座10的上表面11之周緣，且玻璃框體20之設置係不會遮蓋電子線路12或接點13，又玻璃框體20的內部與單晶石英基座10係共同形成一容晶區21。

所述之玻璃框體20，其形狀並無特殊之限定，其可以為一氣密之框體，密接於單晶石英基座10之上表面11。

請再參考如第1圖所示，石英震盪器晶片30，係為單晶石英水晶所形成，又石英震盪器晶片30係不與玻璃框體20相接觸地固設於容晶區21之內，石英震盪器晶片30並與接點13電性相連接，並經由接點13與電子線路12共同形成一震盪器電路。

如第2圖所示，石英震盪器晶片30與接點13電性相連接的方式，係可以導電銀膠50與接點13電性連接，如此，石英震盪器晶片30所震盪產生之特定震盪頻率訊號即可以經由接點13輸出至電子線路12，並與電子線路12共同形成前述之震盪器電路。

再者，震盪器電路所震盪產生之波形的頻率，則可 以依照不同的應用需要，選擇與應用所需之頻率相同的石英震盪器晶片30，再經由接點13與電子線路12電性相連接即可。

接下來請參考如第1圖及第5圖所示，蓋體40，其為單晶石英水晶所形成，蓋體40並密接覆蓋玻璃框體20，且蓋體40、單晶石英基座10及玻璃框體20，係共同氣密封裝石英震盪器晶片30。

如第1圖、第2圖及第5圖所示，蓋體40係可以一玻璃封膠層60黏著並密接覆蓋玻璃框體20。

不論蓋體40是使用玻璃封膠層60或是以其他方式密接覆蓋玻璃框體20，玻璃框體20、蓋體40及單晶石英基座10之結構及相互間之氣密，皆可以不受石英震盪器晶片30所震盪產生之特定震盪頻率之波形影響而有所減損。

前述各實施例之均質石英震盪器封裝結構100中之單晶石英基座10及蓋體40，皆採用與石英震盪器晶片30相同的切割軸向角度(axial cutting angle)之石英結晶所形成，使單晶石英基座10、蓋體40及石英震盪器晶片30的尺寸溫度變化量一致，而可以消除相對的熱應力，使均質石英震盪器封裝結構100於溫度變化時，仍能夠輸出穩定的震盪頻率之震盪波形。

也因此，在兼具有石英震盪器高精度與低耗能之特性的同時，亦因不須使用額外的溫度補償電路而可有效降低均質石英震盪器封裝結構100應用於電子裝置之整體成本。

惟上述各實施例係用以說明本發明之特點，其目的在使熟習該技術者能瞭解本發明之內容並據以實施，而非限定本發明之專利範圍，故凡其他未脫離本發明所揭示之精神而完成之 等效修飾或修改，仍應包含在以下所述之申請專利範圍中。

100‧‧‧均質石英震盪器封裝結構

10‧‧‧單晶石英基座

11‧‧‧上表面

12‧‧‧電子線路

13‧‧‧接點

20‧‧‧玻璃框體

21‧‧‧容晶區

30‧‧‧石英震盪器晶片

40‧‧‧蓋體

60‧‧‧玻璃封膠層

Claims (8)

1. 一種均質石英震盪器封裝結構，其包括：一單晶石英基座，其為單晶石英水晶(single crystalline crystal)所形成，該單晶石英基座之一上表面具有一電子線路及與該電子線路電性連接之至少一接點；一玻璃框體，密接設置於該上表面之周緣且不遮蓋該電子線路或該接點，又該玻璃框體內部與該單晶石英基座係形成一容晶區；一石英震盪器晶片，其為單晶石英水晶所形成，該石英震盪器晶片係不與該玻璃框體相接觸地固設於該容晶區內，該石英震盪器晶片與該接點電性相連接並與該電子線路共同形成一震盪器電路；以及一蓋體，其為單晶石英水晶所形成，該蓋體係密接覆蓋該玻璃框體，且該蓋體、該單晶石英基座及該玻璃框體係共同氣密封裝該石英震盪器晶片。 其中該單晶石英基座、該石英震盪器晶片及該蓋體係為相同切割軸向角度之單晶石英水晶所形成。
2. 如申請專利範圍第1項所述之均質石英震盪器封裝結構，其中該接點之數量為2個。
3. 如申請專利範圍第1項所述之均質石英震盪器封裝結構，其中該電子線路係形成有至少一貫孔貫穿該單晶石英基座。
4. 如申請專利範圍第3項所述之均質石英震盪器封裝結構，其中該貫孔係填滿一導電物質，且該電子線路係於該上表面依序進行製造貫孔、印刷銀膏、進行燒結及進行電鍍等步驟所形成。
5. 如申請專利範圍第1項所述之均質石英震盪器封裝結構，其中該石英震盪器晶片係以導電銀膠與該接點電性連接。
6. 如申請專利範圍第1項或第5項所述之均質石英震盪器封裝結構，其中該石英震盪器晶片係震盪產生一特定震盪頻率之波形，該特定震盪頻率之波形並係經由該接點輸出至該電子線路。
7. 如申請專利範圍第1項所述之均質石英震盪器封裝結構，其中該蓋體係以一玻璃封膠層黏著並密接覆蓋該玻璃框體。
8. 如申請專利範圍第1項或第7項所述之均質石英震盪器封裝結構，其中該玻璃框體、該蓋體及該單晶石英基座之結構及相互之氣密係不受該特定震盪頻率所減損。