專利名稱：溫度補(bǔ)償晶體振蕩器結(jié)構(gòu)及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種晶體振蕩器裝置及其制造方法，特別是關(guān)于一種溫度補(bǔ)償晶體振蕩器裝置及其制造方法。
背景技術(shù)：
晶體振蕩器一般是用于需要穩(wěn)定輸出頻率的應(yīng)用裝置中，例如用于手機(jī)中，作為頻率參考源使用。然而，傳統(tǒng)晶體振蕩器其輸出頻率會(huì)隨著振蕩器周圍溫度而呈現(xiàn)函數(shù)變化。請(qǐng)參閱

圖1所示的典型未補(bǔ)償石英晶體的振蕩頻率對(duì)周圍溫度的表現(xiàn)曲線圖。如圖1所示，曲線100具有如三次曲線的形狀，其大致可區(qū)分為三個(gè)溫度區(qū)域。在低溫度區(qū)域(-35℃至大約+10℃)中，此曲線具有正斜率的線性部分以及曲線斜率改變的非線性區(qū)域。中溫度區(qū)域(+10℃至+50℃)中，此曲線具有為負(fù)斜率的線性部分。高溫度區(qū)域(+50℃至+90℃)中，此曲線具有為正斜率的線性部分以及曲線斜率改變的非線性部分。其中轉(zhuǎn)折點(diǎn)102處位在中溫度區(qū)域中約+28℃處。
有多種技術(shù)可用于補(bǔ)償晶體的這種頻率變化，一般可利用一集成電路來產(chǎn)生一補(bǔ)償曲線104，此補(bǔ)償曲線104與曲線100互為反相，因此可通過補(bǔ)償曲線104的補(bǔ)償，來修正改變輸出頻率，以產(chǎn)生穩(wěn)定的輸出頻率。
通常這種產(chǎn)品由一個(gè)諧振元件(石英晶體片)和一個(gè)集成電路組成，其結(jié)構(gòu)大致有兩種，第一種結(jié)構(gòu)是把諧振元件和集成電路同時(shí)封裝在同一個(gè)陶瓷容器中。然而，在這種結(jié)構(gòu)中，由于是同時(shí)封裝諧振元件與集成電路，因此在粘覆或焊接集成電路時(shí)，其所揮發(fā)出的樹脂或者焊接留下的殘留物會(huì)對(duì)諧振元件造成影響，而影響其作為參考頻率源的特性。
第二種結(jié)構(gòu)是將諧振元件(石英晶體片)和集成電路分別封裝在兩個(gè)陶瓷容器中，首先把諧振元件放在一個(gè)陶瓷容器并密閉好，再把集成電路放在另一個(gè)陶瓷容器中，最后再將此兩陶瓷容器連接起來。這種結(jié)構(gòu)雖可避免如第一種結(jié)構(gòu)那樣在封裝集成電路時(shí)，造成揮發(fā)出的樹脂或者焊接留下的殘留物對(duì)諧振元件形成影響，但其需使用另一陶瓷容器承載集成電路，此陶瓷容器是由多層陶瓷通過低溫共燒工藝制造而成，只有少數(shù)幾個(gè)公司能大量生產(chǎn)，故成本很高。
另一方面，上述兩種結(jié)構(gòu)中，在最終產(chǎn)品上都會(huì)帶有數(shù)個(gè)用來對(duì)集成電路做程序輸入的外接電極，當(dāng)輸入完成后這些電極即沒有其它用途，但在使用過程中，這些無用的電極對(duì)客戶會(huì)造成干擾，例如必須考慮是否有與其它電路造成短路的可能性，使得產(chǎn)品設(shè)計(jì)較復(fù)雜。另一方面，由于溫度補(bǔ)償振蕩器結(jié)構(gòu)越來越小型化，造成數(shù)個(gè)外接電極之間的距離越來越小，因此要想使這些外接電極與控制信號(hào)保持良好的接觸就越來越困難。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述傳統(tǒng)溫度補(bǔ)償振蕩器結(jié)構(gòu)均有其缺陷存在，如把諧振元件和集成電路同時(shí)封裝在同一個(gè)陶瓷容器中，會(huì)使得粘覆或焊接集成電路所揮發(fā)出的樹脂或者焊接留下的殘留物對(duì)諧振元件造成影響。而對(duì)于分別封裝諧振元件和集成電路的結(jié)構(gòu)中，因需使用另一陶瓷容器承載集成電路，會(huì)提高制造成本。且上述兩種結(jié)構(gòu)，在最終產(chǎn)品上會(huì)帶有數(shù)個(gè)沒有作用的電極，在使用過程中對(duì)客戶會(huì)造成干擾。
因此，本發(fā)明的主要目的在于針對(duì)上述的缺點(diǎn)，提出一種成本低廉的溫度補(bǔ)償振蕩器結(jié)構(gòu)，其在所需的溫度范圍具有高度穩(wěn)定的輸出頻率。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種溫度補(bǔ)償振蕩器結(jié)構(gòu)，其在最終產(chǎn)品上沒有不必要的電極，因此不會(huì)對(duì)使用者造成干擾。
本發(fā)明的又一目的在于提供一種溫度補(bǔ)償振蕩器結(jié)構(gòu)，其將所使用的電極都引到溫度補(bǔ)償振蕩器結(jié)構(gòu)元件之外，且一些信號(hào)相同的電極可以連接在一起，因此不會(huì)增加因?yàn)榈酌娣e減小而帶來的信號(hào)接觸上的困難。
根據(jù)本發(fā)明的溫度補(bǔ)償振蕩器結(jié)構(gòu)，其包括一已封裝的石英晶體及一溫度補(bǔ)償集成電路。其中該石英晶體具有在一特定溫度范圍內(nèi)變化的諧振頻率，該諧振頻率可由一三次曲線定義；該溫度補(bǔ)償集成電路可產(chǎn)生一控制信號(hào)，此控制信號(hào)在此特定溫度范圍內(nèi)大致與石英晶體諧振頻率的三次曲線成反比，因此可使得振蕩器的整體輸出頻率，在整個(gè)溫度范圍內(nèi)大致穩(wěn)定。
其中該溫度補(bǔ)償集成電路裝設(shè)在一印刷電路板(PCB)上，其首先由若干條晶體連接板以平行排列的方式通過焊接或使用導(dǎo)電膠連接在印刷電路板上。接著若干顆具溫度補(bǔ)償功能的集成電路裝設(shè)在任意兩相鄰的晶體連接板之間，并使用填充樹脂涂布于任意兩相鄰的連接板之間，而將集成電路加以封裝。當(dāng)封裝完成后，在每一顆集成電路的正上方裝設(shè)一顆石英晶體，其中每一顆石英晶體跨接于兩相鄰的晶體連接板上，從而覆蓋住相對(duì)應(yīng)的集成電路。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，本發(fā)明的溫度補(bǔ)償晶體振蕩器結(jié)構(gòu)是由一個(gè)已封裝完成的石英晶體與一個(gè)具有溫度補(bǔ)償功能的集成電路構(gòu)成，因此可避免雜質(zhì)對(duì)石英晶體諧振特性的影響，另一方面，承載集成電路的部分是由印刷電路板制成，因此具有低成本與易生產(chǎn)的特性。且如果某部分壞了(如集成電路)，其余好的部分(如石英晶體)還可重新利用。每一個(gè)在封裝過程中所使用的電極都引到元件之外，并在封裝完成后會(huì)被切除，因此在最終產(chǎn)品上沒有不必要的電極，而不會(huì)對(duì)使用者造成干擾。且由于電極是引到溫度補(bǔ)償晶體振蕩器外部進(jìn)行連接，因此溫度補(bǔ)償晶體振蕩器可以做得很小，也不會(huì)造成信號(hào)接觸上的困難。
附圖簡(jiǎn)要說明下面結(jié)合附圖，通過對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例的詳細(xì)描述，將使本發(fā)明的技術(shù)方案及其它有益效果顯而易見。附圖中，圖1為現(xiàn)有的典型未補(bǔ)償石英晶體的振蕩頻率對(duì)周圍溫度的表現(xiàn)曲線圖。
圖2為根據(jù)本發(fā)明完成后的溫度補(bǔ)償振蕩器立體示意圖。
圖3A為在未使用填充樹脂封裝前的溫度補(bǔ)償晶體振蕩器陣列的側(cè)視圖。
圖3B為在未使用填充樹脂封裝前的溫度補(bǔ)償晶體振蕩器陣列的俯視圖。
圖4A為進(jìn)行填充樹脂封裝后的溫度補(bǔ)償振蕩器陣列的側(cè)視圖。
圖4B為進(jìn)行填充樹脂封裝后的溫度補(bǔ)償振蕩器陣列的俯視圖。
圖5為切割前整個(gè)溫度補(bǔ)償振蕩器(TCXO)基板的背面示意圖。
圖6為切割前整個(gè)溫度補(bǔ)償振蕩器(TCXO)基板的背面示意圖，其采用另一種電極墊設(shè)計(jì)方式。
具體實(shí)施例方式
在不限制本發(fā)明的構(gòu)思及應(yīng)用范圍的情況下，以下即以一實(shí)施例來介紹本發(fā)明的實(shí)施；本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在了解本發(fā)明的構(gòu)思后，可在各種不同的應(yīng)用中使用本發(fā)明的溫度補(bǔ)償振蕩器，借助于本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，可避免因?yàn)橥瑫r(shí)封裝于一個(gè)陶瓷容器中，集成電路的粘覆過程所形成的雜質(zhì)對(duì)諧振元件造成的影響。同時(shí)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中，集成電路是封裝在印刷電路基板上，并不需使用另一陶瓷容器，因此可降低制造成本。且本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，將所使用的電極都引到結(jié)構(gòu)元件之外，使得一些信號(hào)相同的電極可以連接在一起，可增加使用的方便性。本發(fā)明的應(yīng)用不應(yīng)僅限于以下所述的較佳實(shí)施例。
請(qǐng)參閱圖2，其所示為根據(jù)本發(fā)明完成后的單個(gè)溫度補(bǔ)償振蕩器立體圖，該單個(gè)溫度補(bǔ)償振蕩器主要由一陶瓷容器封裝的石英晶體202與其上承載一集成電路206的溫度補(bǔ)償振蕩器(TCXO)基板208所組成，其中石英晶體202是焊接在基板208上的兩晶體連接板204上，而此兩晶體連接板204是通過焊接或用導(dǎo)電膠來與溫度補(bǔ)償振蕩器(TCXO)基板208進(jìn)行連接，且每個(gè)晶體連接板204具有兩個(gè)上下相連的連接墊(Pad)210，用來將石英晶體202的電極連接在溫度補(bǔ)償振蕩器(TCXO)基板208上。集成電路206位于此兩連接板204與溫度補(bǔ)償振蕩器(TCXO)基板208所形成的凹陷區(qū)域中，并以填充膠粘貼于溫度補(bǔ)償振蕩器(TCXO)基板208上。
溫度補(bǔ)償振蕩器(TCXO)基板208為雙層或多層印刷電路板，此集成電路206為一具溫度補(bǔ)償功能的電路，利用鍵合(Wire Bounding)或倒裝焊接(Flip-Chip)的方式連接在溫度補(bǔ)償振蕩器(TCXO)基板208上，并用填充樹脂加以封裝。在溫度補(bǔ)償振蕩器(TCXO)基板208的四周分別具有連接墊(Pad)210，用來與陶瓷容器封裝的石英晶體202進(jìn)行接合。值得注意的是，本發(fā)明所使用的石英晶體202例如是采用完成封裝后的石英晶體。其中石英晶體202對(duì)周圍溫度具有的在一特定溫度范圍內(nèi)變化的諧振頻率，可由一三次曲線定義。而集成電路206，可產(chǎn)生一控制信號(hào)，此控制信號(hào)在此特定溫度范圍內(nèi)大致與石英晶體的三次曲線成反比，因此當(dāng)結(jié)合此石英晶體202與集成電路206，可使得振蕩器的整體輸出頻率，在整個(gè)溫度范圍內(nèi)大致穩(wěn)定。在一電路板上形成溫度補(bǔ)償晶體振蕩器的方法如下所示。
圖3A所示為在未使用填充樹脂封裝前的溫度補(bǔ)償晶體振蕩器陣列300的側(cè)視圖，而圖3B所示為其俯視圖，請(qǐng)同時(shí)參閱圖3A與圖3B。一溫度補(bǔ)償振蕩器陣列300形成在一溫度補(bǔ)償振蕩器(TCXO)基板302上，其中溫度補(bǔ)償振蕩器(TCXO)基板302可以是雙層或多層印刷電路板。當(dāng)形成此補(bǔ)償振蕩器陣列300時(shí)，首先由若干條晶體連接板304以平行排列的方式通過焊接或使用導(dǎo)電膠連接在此溫度補(bǔ)償振蕩器(TCXO)基板302上。接著若干顆具溫度補(bǔ)償功能的集成電路308裝設(shè)在任意兩相鄰的晶體連接板304之間，其利用鍵合(WireBounding)或倒裝焊接(Flip-Chip)的方式連接在溫度補(bǔ)償振蕩器(TCXO)基板302上，而形成如圖3B所示的溫度補(bǔ)償振蕩器陣列300，其中在每一顆集成電路308相鄰的晶體連接板304上，如圖3B中所示的區(qū)域310中，均具有兩個(gè)上下相連的連接墊(Pad)312，其被用來提供后續(xù)石英晶體306的電極與溫度補(bǔ)償振蕩器(TCXO)基板302電性連接之用。
圖4A所示為進(jìn)行填充樹脂封裝后的溫度補(bǔ)償振蕩器陣列300的側(cè)視圖，而圖4B所示為其俯視圖，請(qǐng)同時(shí)參閱圖4A與圖4B。當(dāng)完成集成電路308與溫度補(bǔ)償振蕩器(TCXO)基板302的連接后，使用填充樹脂314涂布于任意兩相鄰的連接板304之間，從而將集成電路308加以封裝。當(dāng)封裝完成后，在每一顆集成電路308的正上方再裝設(shè)一顆石英晶體306。本發(fā)明所使用的石英晶體306例如是采用完成封裝后的石英晶體，其中每一顆石英晶體306跨接于兩相鄰的晶體連接板304上，從而覆蓋住相對(duì)應(yīng)的集成電路308，而石英晶體306是利用焊錫與所跨接的晶體連接板304上的連接墊312(如圖3B所示)進(jìn)行接合，及完成本發(fā)明的溫度補(bǔ)償振蕩器陣列300。
圖5所示為切割前整個(gè)溫度補(bǔ)償振蕩器(TCXO)基板302的背面示意圖，其包括本發(fā)明的溫度補(bǔ)償振蕩器陣列300，在每一個(gè)溫度補(bǔ)償振蕩器318的四周具有提供給使用者使用的電極墊316，其中這些電極墊316是全部形成在溫度補(bǔ)償振蕩器318上，接著即可進(jìn)行切割而得到單個(gè)的溫度補(bǔ)償振蕩器，并在切割完后再進(jìn)行溫度補(bǔ)償，此方法具有可優(yōu)先切割的優(yōu)點(diǎn)，然而，卻會(huì)在溫度補(bǔ)償振蕩器(TCXO)基板302的背面留下一些不需要的電極墊316。
圖6所示為溫度補(bǔ)償振蕩器(TCXO)基板302背面電極墊的另一種設(shè)計(jì)示意圖，在本實(shí)施例中，封裝過程中所需使用的電極墊320與322都引到溫度補(bǔ)償振蕩器318之外，因此一些信號(hào)相同的電極墊320與322可以連接在一起，這樣可以減少連接點(diǎn)的數(shù)量或增加接觸的可靠性。即可使整個(gè)溫度補(bǔ)償振蕩器318的面積減小，但由于電極是引到溫度補(bǔ)償振蕩器318之外再進(jìn)行連接，因此并不會(huì)造成信號(hào)接觸上的困難。溫度補(bǔ)償振蕩器318之外的部分在完成與石英晶體封裝后會(huì)被切除，換句話說，封裝過程中所使用的電極墊320與322在與石英晶體封裝完成后，并不會(huì)出現(xiàn)在整體溫度補(bǔ)償振蕩器之上，因此其在最終產(chǎn)品上沒有不必要的電極，所以也不會(huì)對(duì)使用者造成干擾。
由于本發(fā)明的溫度補(bǔ)償晶體振蕩器結(jié)構(gòu)是由一個(gè)已封裝完成的石英晶體與一個(gè)其具溫度補(bǔ)償功能的集成電路所構(gòu)成，因此可避免雜質(zhì)對(duì)石英晶體諧振特性的影響，且另一方面，承載集成電路的部分是由印刷電路板制成，因此具有低成本與易生產(chǎn)的特性，且如果某部分壞了(如集成電路)，其余好的部分(如石英晶體)還可以重新利用。每一個(gè)在封裝過程中所使用的電極都引到元件之外，并在封裝完成后會(huì)被切除，因此其在最終產(chǎn)品上沒有不必要的電極，所以不會(huì)對(duì)使用者造成干擾。且由于電極是引到溫度補(bǔ)償晶體振蕩器外部進(jìn)行連接，因此其面積可以做得很小，也不會(huì)造成信號(hào)接觸上的困難。
雖然本發(fā)明內(nèi)容已揭露于上述的一較佳實(shí)施例中，然而其并非用來限定本發(fā)明，本領(lǐng)域的任何普通技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的構(gòu)思和范圍內(nèi)，均可作各種的修改與改進(jìn)，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種溫度補(bǔ)償振蕩裝置，其特征在于，其至少包含兩條設(shè)置在一印刷電路板上的晶體連接板；一位于該兩晶體連接板之間的補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，且其具有一封裝在該印刷電路板上并與該印刷電路板電性連接的溫度補(bǔ)償集成電路；一位于該補(bǔ)償機(jī)構(gòu)上的晶體組件，且其通過該兩晶體連接板與該印刷電路板電性連接。
2.如權(quán)利要求1所述的溫度補(bǔ)償振蕩裝置，其特征在于該晶體組件為石英晶體。
3.如權(quán)利要求1所述的溫度補(bǔ)償振蕩裝置，其特征在于該兩晶體連接板上具有若干個(gè)連接墊(Pad)，當(dāng)該晶體組件與該補(bǔ)償機(jī)構(gòu)進(jìn)行封裝時(shí)，該連接墊可與該晶體組件上的連接墊接合。
4.如權(quán)利要求3所述的溫度補(bǔ)償振蕩裝置，其特征在于該印刷電路板上具有若干個(gè)連接墊(Pad)，當(dāng)該兩晶體連接板與該印刷電路板進(jìn)行封裝時(shí)，這些連接墊可與該兩晶體連接板上的這些連接墊接合。
5.如權(quán)利要求4所述的溫度補(bǔ)償振蕩裝置，其特征在于該印刷電路板上的部分連接墊(Pad)位于該溫度補(bǔ)償振蕩裝置相對(duì)應(yīng)位置之外。
6.如權(quán)利要求1所述的溫度補(bǔ)償振蕩裝置，其特征在于該兩晶體連接板與印刷電路板通過導(dǎo)電膠或焊錫而相連接。
7.如權(quán)利要求1所述的溫度補(bǔ)償振蕩裝置，其特征在于該晶體組件在特定溫度范圍內(nèi)具有一以三次曲線定義的諧振頻率。
8.如權(quán)利要求7所述的溫度補(bǔ)償振蕩裝置，其特征在于該補(bǔ)償機(jī)構(gòu)在該特定溫度范圍內(nèi)可輸出一控制信號(hào)，其中該控制信號(hào)與該三次曲線成反比。
9.一種溫度補(bǔ)償振蕩器制造方法，其特征在于，該方法至少包含在一印刷電路板上設(shè)置兩晶體連接板；在該兩晶體連接板之間設(shè)置一補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，該補(bǔ)償機(jī)構(gòu)具有一封裝在該印刷電路板上并與該印刷電路板電性連接的溫度補(bǔ)償集成電路；在該補(bǔ)償機(jī)構(gòu)上設(shè)置一晶體組件，其中該晶體組件可通過該兩晶體連接板電性連接該印刷電路板。
10.如權(quán)利要求9所述的溫度補(bǔ)償振蕩器制造方法，其特征在于該溫度補(bǔ)償集成電路以鍵合(Wire Bounding)或倒裝焊接(Flip-Chip)的方式與印刷電路板相連接。
11.一種溫度補(bǔ)償振蕩裝置，其特征在于，其至少包含若干條以平行排列的方式設(shè)置在一印刷電路板上的晶體連接板；若干個(gè)以陣列排列的方式排列在該印刷電路板上的補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，其中每一補(bǔ)償機(jī)構(gòu)均與兩對(duì)應(yīng)的晶體連接板鄰接，且每一補(bǔ)償機(jī)構(gòu)具有一封裝在該印刷電路板上并與該印刷電路板電性連接的溫度補(bǔ)償集成電路；若干個(gè)分別位于對(duì)應(yīng)的該補(bǔ)償機(jī)構(gòu)上的晶體組件，且其通過與該補(bǔ)償機(jī)構(gòu)鄰接的兩晶體連接板與該印刷電路板電性連接。
全文摘要
本發(fā)明提供一種形成在一印刷電路板上的溫度補(bǔ)償晶體振蕩器結(jié)構(gòu)。其首先由若干條晶體連接板以平行排列的方式設(shè)置在印刷電路板上，接著若干顆具溫度補(bǔ)償功能的集成電路裝設(shè)在任意兩相鄰的晶體連接板之間，并使用填充樹脂加以封合。當(dāng)封合完成后，再在每一顆集成電路的正上方粘貼一顆石英晶體，其中每一顆石英晶體跨接于兩相鄰的晶體連接板上，從而覆蓋住相對(duì)應(yīng)的集成電路。
文檔編號(hào)H03B5/00GK1581677SQ0315401
公開日2005年2月16日 申請(qǐng)日期2003年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月8日
發(fā)明者劉貴枝 申請(qǐng)人:臺(tái)達(dá)電子工業(yè)股份有限公司