TWI446125B - 即時時鐘模組之封裝體及其封裝方法 - Google Patents

Description

即時時鐘模組之封裝體及其封裝方法

本發明與即時時鐘模組(RTC module)有關，特別是關於一種即時時鐘模組之封裝體及其封裝方法。

工業上常見的晶振元件(Crystal Oscillators)屬於被動元件，其係利用石英晶體的壓電效應產生高精度的振盪頻率，並利用電路設計提高石英晶體振盪頻率(即為倍頻之功能)。當運用石英晶體上的電極對一顆被適當切割並設置的石英晶體施以電場時，石英晶體將會產生變形。當外加電場移除時，石英晶體即會恢復原狀並發出電場，因而在電極上產生電壓。上述現象即稱之為「壓電效應」。這樣的特性造成石英晶體在電路中的行為，類似於某種電感器、電容器及電阻器所組成的RLC電路，並且RLC電路中的電感電容諧振頻率即反映了石英晶體的實體共振頻率。

晶振元件若依功能特性主要可分為SPXO(Simple Packaged Crystal Oscillators，即一般晶振元件，依靠晶振元件本身穩定度來產生時脈)、TCXO(Temperature Compensated Crystal Oscillators，即溫度補償晶振元件，附加溫度補償回路IC，減少其頻率因溫度變動而變化)、VCXO(Voltage Controlled Crystal Oscillators，即電壓控制晶振元件，附加控制電壓IC，以穩定頻率)等。

請參照圖1，圖1繪示傳統具有溫度補償功能的即時時鐘(Real-time clock)模組之封裝體示意圖。如圖1所示，於傳統具有溫度補償功能的即時時鐘(Real-time clock)模組之封裝體1中，積體電路10包括起振線路、溫度補償電路及數位電路。請一併參照 圖1與圖2，積體電路10與晶振元件12共同設置於載板14上且封裝於膠體18內後，才將封裝好的即時時鐘模組1送入定溫測試機台的恆溫槽CT內進行測試程序。

然而，由於晶振元件12之體積相當大，使得即時時鐘模組之封裝體1之體積亦很大，而恆溫槽CT的空間有限，導致每次測試程序中所能同時測試的完成品數量相當有限，嚴重地影響到整個測試產能，進而導致測試成本的上升。

此外，積體電路10中同時整合了類比電路及數位電路。由於來自數位電路的雜訊干擾需特別處理，以免影響類比電路之性能，再加上數位電路常需因應不同應用而進行變更，但類比電路則不必，故積體電路10採用整合類比電路及數位電路之方式反而造成產品開發設計上之不便與浪費。

因此，本發明提出一種即時時鐘模組之封裝體及其封裝方法，以解決先前技術所遭遇到之上述種種問題。

本發明之一範疇在於提出一種即時時鐘模組之封裝體。於一具體實施例中，即時時鐘模組之封裝體包含控制電路晶粒與溫度補償振盪器。溫度補償振盪器耦接控制電路晶粒。溫度補償振盪器包含晶振元件、起振線路及溫度補償電路。晶振元件、起振線路及溫度補償電路係先被整合在一起，且經過一溫度補償程序後，再與控制電路晶粒封裝在一起。

於一實施例中，晶振元件、起振線路及溫度補償電路係利用陶瓷封裝整合成一體。

於一實施例中，溫度補償振盪器為一數位溫度補償振盪器。

於一實施例中，控制電路晶粒與溫度補償振盪器相鄰設置於一載板上。

於一實施例中，控制電路晶粒包含一時間計數電路與一控制邏輯電路。

本發明之另一範疇在於提出一種即時時鐘模組之封裝方法。於一具體實施例中，上述封裝方法包含下列步驟：提供控制電路晶粒；提供溫度補償振盪器，其中溫度補償振盪器包含一晶振元件、一起振線路及一溫度補償電路。晶振元件、起振線路及溫度補償電路係先被整合在一起，並經過一溫度補償程序；將溫度補償振盪器與控制電路晶粒共同封裝，以形成即時時鐘模組之封裝體。

相較於先前技術，本發明所揭露之用以封裝即時時鐘模組之封裝體及其封裝方法係先採用陶瓷封裝技術將經溫度補償之溫度補償振盪器加以封裝後，再與控制電路晶粒共同封裝以形成即時時鐘模組之封裝體。由於採用陶瓷封裝之溫度補償振盪器體積相當小，致使整個即時時鐘模組之封裝體之體積得以縮小，故恆溫槽的有限空間內可同時測試較多的即時時鐘模組，藉以提昇測試產能並降低測試成本。再者，溫度補償振盪器僅需採用現行的陶瓷封裝技術及生產設備進行封裝，不必額外增加添購設備之成本。

此外，由於本發明所揭露之即時時鐘模組之封裝體中的控制電路晶粒僅包含數位電路，並未與類比電路整合在一起，使得數位電路的雜訊干擾不易影響類比電路的性能，並且當數位電路欲因應不同應用而進行變更時，亦不必影響到類比電路，故可避免產品開發設計上之不便與浪費，有效地提升產品開發效率並縮短開發時程。

關於本發明之優點與精神可以藉由以下的發明詳述及所附 圖式得到進一步的瞭解。

根據本發明之一較佳具體實施例為一種即時時鐘模組之封裝體。

請參照圖3，圖3繪示此實施例之即時時鐘模組之封裝體的示意圖。如圖3所示，即時時鐘模組之封裝體3包含溫度補償振盪器(Temperature Compensated Crystal Oscillator,TCXO)30、控制電路晶粒(Control Circuit Die)32、載板34、導線35~37及膠體38。溫度補償振盪器30及控制電路晶粒32設置於載板34上，並且溫度補償振盪器30透過導線37與控制電路晶粒32耦接；溫度補償振盪器30透過導線36耦接載板34；控制電路晶粒32透過導線35耦接載板34。

在本實施例中，溫度補償振盪器30可為數位溫度補償振盪器(DTCXO)，其所提供之振盪頻率為32.768KHz，但不以此為限。控制電路晶粒32包含時間計數電路320及邏輯控制電路322等數位電路，但亦不以此為限。溫度補償振盪器30與控制電路晶粒32可相鄰或堆疊設置於載板34上，並無特定之限制。

載板34可以是常見的電路板或基板，例如印刷電路板等。打線耦接所使用的導線35~37可以是金線、銅線、鋁線或其他導電性佳的合金線或金屬線。膠體38可以是常見的封裝膠體絕緣材料，例如塑膠材料等，只要能包覆住溫度補償振盪器30及控制電路晶粒32，並無特定之限制。

亦請參照圖4，圖4繪示即時時鐘模組中的控制電路晶粒32與溫度補償振盪器30的功能方塊圖。如圖4所示，溫度補償振盪 器30包含有晶振元件301、起振線路302及溫度補償電路303，其中晶振元件301可為石英晶體(Crystal)，晶振元件301與起振線路302可形成一振盪器(Oscillator)。

晶振元件301耦接起振線路302；起振線路302耦接溫度補償電路303；起振線路302輸出計時時脈ts至控制電路晶粒32；溫度補償電路303接收來自控制電路晶粒32的啟動控制時脈cs。溫度補償電路303之主要功用即在於提供溫度補償之功能，致使溫度補償振盪器30能夠不受溫度高低之影響而提供穩定的振盪頻率。

於此實施例中，晶振元件301、起振線路302及溫度補償電路303是利用陶瓷封裝(Hermetic Package)在一起而形成溫度補償振盪器30。一般而言，陶瓷封裝在目前半導體業界主要應用於高階市場及樣品市場。高階市場指的是軍規、太空環境、特殊環境(深海或礦產)或要求氣密性及真空封裝等微機電產品。至於樣品市場主要是晶片設計公司為了在短時間內取得封裝後樣品，以利產品功能驗證並可共用相關測試環境所採取的捷徑。

需說明的是，由於溫度補償振盪器30採用陶瓷封裝技術進行封裝可使其體積縮減至相當小，故亦可使得整個即時時鐘模組之封裝體3的體積較先前技術縮小非常多，甚至可達數十倍之譜。因此，如圖5所示，由於本發明之即時時鐘模組之封裝體3的體積較小，使得恆溫槽CT能夠同時容納數量較多的即時時鐘模組進行測試，故可有效地提昇測試產能並降低測試成本。

根據本發明之另一具體實施例為一種封裝方法。請參照圖6，圖6為此實施例之封裝方法的流程圖。有關封裝方法之說明，敬請一併參照圖6與圖7A~7D。於圖6的步驟S10中，該方法係先提供一載板34(其示意圖請參照圖7A)。於步驟S12中，該方 法係將晶振元件301、起振線路302及溫度補償電路303整合在一起形成溫度補償振盪器30(其上視圖請參照圖7B)。然後，於步驟S14中，溫度補償振盪器30經過一溫度補償程序。實際上，晶振元件、起振線路及溫度補償電路是利用陶瓷封裝(Hermetic Package)在一起而形成溫度補償振盪器後，再經過溫度補償程序之處理。由於溫度補償振盪器30採用的是陶瓷封裝，可使其體積縮減至相當小。

接著，該方法分別執行步驟S16及S18，分別將控制電路晶粒32及經過溫度補償程序後之溫度補償振盪器30設置於載板34上(其示意圖請參照圖7C及圖7D)。實際上，控制電路晶粒32與溫度補償振盪器30可以是相鄰或堆疊設置於載板34上。

然後，該方法執行步驟S20，進行打線程序，使得控制電路晶粒32與溫度補償振盪器30耦接、控制電路晶粒32耦接載板34及溫度補償振盪器30耦接載板34(其示意圖請參照圖7E)。接著，該方法執行步驟S22，進行上膠程序，透過膠體38包覆住控制電路晶粒32與溫度補償振盪器30，即可完成即時時鐘模組之封裝體3(其示意圖請參照圖3)。當即時時鐘模組之封裝體3完成後，該方法即可執行步驟S24，對即時時鐘模組之封裝體3完成品進行定溫測試程序(其示意圖請參照圖5)。

需說明的是，即時時鐘模組之封裝體3採用的是SOP14封裝規格，其分別規定封裝體尺寸的範圍如下：長度(L)係介於8.534~8.740mm之間、寬度(W)係介於5.790~6.200mm之間及高度(H)係介於1.346~1.753mm。由於採用陶瓷封裝的溫度補償振盪器30之體積可縮小相當多，故使得採用SOP14封裝規格的即時時鐘模組之封裝體3之體積亦可隨之縮小相當多。

相較於先前技術，本發明所揭露之即時時鐘模組之封裝體及 封裝方法係先採用陶瓷封裝技術將經溫度補償之溫度補償振盪器加以封裝後，再與控制電路晶粒共同封裝以形成即時時鐘模組之封裝體。由於採用陶瓷封裝之溫度補償振盪器體積相當小，致使整個即時時鐘模組之封裝體之體積得以縮小，故恆溫槽的有限空間內可同時測試較多的即時時鐘模組，藉以提昇測試產能並降低測試成本。再者，溫度補償振盪器僅需採用現行的陶瓷封裝技術及生產設備進行封裝，不必額外增加添購設備之成本。

此外，由於本發明所揭露之即時時鐘模組之封裝體中的控制電路晶粒僅包含數位電路，並未與類比電路整合在一起，使得數位電路的雜訊干擾不易影響類比電路的性能，並且當數位電路欲因應不同應用而進行變更時，亦不必影響到類比電路，故可避免產品開發設計上之不便與浪費，有效地提升產品開發效率並縮短開發時程。

藉由以上較佳具體實施例之詳述，希望能更加清楚描述本發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。

S10~S24‧‧‧流程步驟

1、3‧‧‧即時時鐘模組之封裝體

10‧‧‧積體電路

12、301‧‧‧晶振元件

14、34‧‧‧載板

16‧‧‧接腳

18、38‧‧‧膠體

CT‧‧‧恆溫槽

30‧‧‧溫度補償振盪器

32‧‧‧控制電路晶粒

35~37‧‧‧導線

302‧‧‧起振線路

303‧‧‧溫度補償電路

ts‧‧‧計時時脈

cs‧‧‧啟動控制時脈

320‧‧‧時間計數電路

322‧‧‧邏輯控制電路

圖1繪示習知的即時時鐘模組之封裝體之上視圖。

圖2繪示習知的即時時鐘模組之封裝體體積較大，導致恆溫槽僅能同時容納較少的即時時鐘模組進行測試之示意圖。

圖3繪示根據本發明之一具體實施例之即時時鐘模組之封裝體的示意圖。

圖4繪示即時時鐘模組中的控制電路晶粒與經溫度補償之溫度補償振盪器的功能方塊圖。

圖5繪示本發明之即時時鐘模組之封裝體體積較小，使得恆溫槽能夠同時容納較多的即時時鐘模組進行測試之示意圖。

圖6繪示本發明之另一實施例之即時時鐘模組封裝方法的流程圖。

圖7A至圖7E分別繪示即時時鐘模組封裝方法之不同步驟的示意圖。

30‧‧‧溫度補償振盪器

32‧‧‧控制電路晶粒

301‧‧‧晶振元件

302‧‧‧起振線路

303‧‧‧溫度補償電路

ts‧‧‧計時時脈

cs‧‧‧啟動控制時脈

320‧‧‧時間計數電路

322‧‧‧邏輯控制電路

Claims (9)

1. 一種即時時鐘模組之封裝體，包含：一控制電路晶粒；以及一溫度補償振盪器，耦接該控制電路晶粒，其中該溫度補償振盪器包含一晶振元件、一起振線路及一溫度補償電路，其中該晶振元件、該起振線路及該溫度補償電路係先被整合在一起，且經過一溫度補償程序後，再與該控制電路晶粒封裝在一起。
2. 如申請專利範圍第1項所述之即時時鐘模組之封裝體，其中該晶振元件、該起振線路及該溫度補償電路係利用陶瓷封裝整合成一體。
3. 如申請專利範圍第1項所述之即時時鐘模組之封裝體，其中該溫度補償振盪器為一數位溫度補償振盪器。
4. 如申請專利範圍第1項所述之即時時鐘模組之封裝體，其中該控制電路晶粒與該溫度補償振盪器相鄰設置於一載板上。
5. 如申請專利範圍第1項所述之即時時鐘模組之封裝體，其中該控制電路晶粒包含一時間計數電路與一控制邏輯電路。
6. 一種即時時鐘模組之封裝方法，該封裝方法包含下列步驟：提供一控制電路晶粒；提供一溫度補償振盪器，其中該溫度補償振盪器包含一晶振元件、一起振線路及一溫度補償電路，該晶振元件、該起振線路及該溫度補償電路係先被整合在一起，並經過一溫度補償程序；以及 將該溫度補償振盪器與該控制電路晶粒共同封裝，以形成該即時時鐘模組。
7. 如申請專利範圍第6項所述之封裝方法，進一步包含下列步驟：提供一載板；以及耦接該控制電路晶粒與該溫度補償振盪器、該控制電路晶粒與該載板以及該溫度補償振盪器與該載板。
8. 如申請專利範圍第6項所述之封裝方法，進一步包含下列步驟：以一膠體包覆住該控制電路晶粒與該溫度補償振盪器。
9. 如申請專利範圍第6項所述之封裝方法，進一步包含下列步驟：相鄰設置該控制電路晶粒與該溫度補償振盪器於該載板上。