專利名稱：恒溫箱式振蕩器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種振蕩器組件，該振蕩器組件至少包括限定相對的頂部和底部表 面的電路板、位于所述電路板的相對的頂部和底部表面的其中之一上的加熱器、位于所述 電路板的相對的頂部和底部表面的另一個上的晶體封裝，和延伸通過所述電路板用于將熱 從所述加熱器傳遞到所述晶體封裝的熱傳導(dǎo)過孔。 所述過孔限定在所述電路板的所述頂部和底部表面中的相應(yīng)的開口，并且在一個 實施例中，所述振蕩器還包括在所述加熱器和所述電路板的頂部和底部表面的其中一個之 間的第一傳導(dǎo)焊盤和在所述晶體封裝和所述電路板的頂部和底部表面的另一個之間的第 二傳導(dǎo)焊盤。所述第一和第二焊盤覆蓋在由所述過孔限定的開口之上并且和所述開口具有 熱耦合關(guān)系。 所述組件還可以包括多層熱傳導(dǎo)材料，其延伸通過所述電路板并且和所述過孔成 熱耦合關(guān)系，用于將熱傳遞到整個所述板并且將熱傳遞到可以裝配在所述板上的其他元 件。 此外，可以使用一層熱傳導(dǎo)的環(huán)氧或者粘合材料來將晶體封裝耦合到所述電路 板。 在一個實施例中，所述組件包括懸掛在所述第一電路板的頂部表面上的第二電路 板。晶體封裝裝配到所述第二電路板的底部表面。在所述第一電路板上固定蓋子并且該蓋 子覆蓋第二電路板。在所述第一和第二板之間延伸的多個豎立支架被用來在所述第一電路板上懸掛所述第二電路板。 通過在下面對本發(fā)明的實施例、附圖和所附權(quán)利要求的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其他 優(yōu)點和特征將變得更加明顯。


通過在下面對如下附圖的描述，可以更好的理解本發(fā)明的這些和其他的特征 圖1是根據(jù)本發(fā)明的恒溫箱式振蕩器的大體框圖； 圖2是包括圖1的特征的振蕩器封裝的現(xiàn)實實施例的頂部透視圖； 圖3是圖2的振蕩器封裝的底部透視圖； 圖4是圖2和圖3的振蕩器封裝移除罩子后的頂部透視圖； 圖5是圖4的振蕩器封裝的內(nèi)部的部分正視圖、部分垂直橫截面視圖； 圖6是圖6的振蕩器封裝在不具有罩子的情況下的內(nèi)部的頂部俯視圖；禾口 圖7是部分圖6的振蕩器封裝的放大的部分正視圖、部分垂直橫截面視圖，用于描
述在加熱器下面和晶體上面的區(qū)域中延伸穿過電路板的過孔。
具體實施例方式
圖1示出根據(jù)本發(fā)明的恒溫箱式振蕩器(0CX0) 10的示意圖/框圖。恒溫箱式振 蕩器10包括用于容納和包含各振蕩器部件的封套、外殼或者恒溫箱12。恒溫箱12可以是 使用或者不使用絕緣體的封套。和諧振器或者晶體15通信的傳統(tǒng)晶體振蕩器電路14位于 恒溫箱12中。振蕩器電路14可以是使用石英晶體的Colpitts(考畢茲)振蕩器電路。振 蕩器電路14在輸出端子PI N 4提供穩(wěn)定的基準(zhǔn)頻率。PIN 3是3.3伏特電源端子。
加熱器18位于恒溫箱12中。加熱器18典型地是晶體管，在該晶體管中，成比例 地控制其耗散功率可以加熱和保持恒溫箱12內(nèi)部的指定溫度水平。溫度感測器22位于接 近罩子12處。感測器22可以是適于測量晶體溫度的負(fù)系數(shù)傳統(tǒng)熱敏電阻。加熱器控制電 路20連接到感測器22和加熱器18，以控制加熱器18?？刂齐娐?0從感測器22接收溫度 信號作為輸入并且提供加熱器控制信號作為輸出。當(dāng)溫度低于恒溫箱的所選數(shù)值時，加熱 器控制器電路20增加給加熱器18的功率以增加恒溫箱12中的溫度。當(dāng)溫度高于恒溫箱 的所選數(shù)值時，加熱器控制器電路20降低給加熱器18的功率以使得恒溫箱12中的溫度下 降。振蕩器封裝 圖2-7示出根據(jù)本發(fā)明的恒溫箱式振蕩器10的一個現(xiàn)實的實施例。恒溫箱式振 蕩器10可以被封裝在振蕩器組件、電子封裝或者振蕩器封裝800中。振蕩器組件或者封裝 800可以具有的總體尺寸大約為長25mmX寬22mmX高8. 5mm，并且包括總的為矩形的印刷 電路板122，該印刷電路板122包括預(yù)部表面123 (圖2、4、5和6)，限定振蕩器的所有電氣 和電子部件被合適地安裝在該頂部表面123上并且和覆蓋所有部件的封套、外殼、蓋子或 者罩子12相互連。盡管沒有示出，但可以理解在所示實施例中，印刷電路板122使用多個 傳統(tǒng)電絕緣層壓板制成。 外殼12限定內(nèi)部空腔33(圖5)并且限定頂部頂板30 (圖2)和四個向下延伸的
側(cè)壁32 (圖2、3和5)。側(cè)壁32限定相應(yīng)的下部外圍端部表面邊緣34(圖2)。 印刷電路板122包括相應(yīng)的前部和后部(頂部和底部)表面123和125以及相應(yīng)
5的細(xì)長的側(cè)外圍端部邊緣或者表面124、 126、 128和130(圖2和3)。 參考圖2和3，用于限定直接表面安裝的焊盤或者引腳的第一多個城堡形件 (castellation)lll沿著板側(cè)邊緣126的長度以間隔開且平行的方式形成并延伸。
用于限定直接表面安裝的焊盤的第二多個城堡形件111沿著板側(cè)邊緣130的長度 (并且總體處于其相對端)以間隔開且平行的方式形成并延伸。 每一個城堡形件由總的半圓形拉長的凹槽限定，該凹槽在相應(yīng)的側(cè)邊緣中形成； 每一個城堡形件在板122的頂部表面123和底部表面125之間以大體垂直于該表面的取向 延伸；并且每一個城堡形件覆蓋/涂覆有一層傳導(dǎo)材料以限定對于板122的頂部表面123 和底部表面125之間的電信號的路徑。 城堡形件適于對著在模塊800適于直接表面安裝到的母板的相應(yīng)焊盤或者引腳 處固定。城堡形件和電路板122中的各種電路線和電鍍通孔電連接。 由在板122的相應(yīng)的頂部表面123和底部表面125中的非接地城堡形件限定的每 個凹槽由銅傳導(dǎo)材料的區(qū)域/層622包圍(圖6)，該銅傳導(dǎo)材料進而由不含傳導(dǎo)材料的區(qū) 域644(圖6)包圍，以將相應(yīng)的輸入和輸出引腳與地隔離。 圖4-7描述振蕩器封裝或者組件800的內(nèi)部，其中所有的電子部件安裝在懸掛的 電路板810上。 電路板810包括頂部表面812、底部表面814(圖4-7)和四個外圍端部邊緣或者表
面816 (圖4和6)。凹口 818 (圖5和7)被限定在電路板810的底部表面814中。 頂部表面812具有由電路線830和連接焊盤840構(gòu)成的圖案(圖4和6)。電路線
830和連接焊盤840可以由銅構(gòu)成。電路線830和連接焊盤840適于互連全部直接表面安
裝在板810的頂部表面812上的各種電子部件640、加熱器18和溫度感測器22。 多個傳導(dǎo)支架或者立柱820(圖4、5和6)在電路板122和電路板810之間以大體
垂直于電路板122和810的取向延伸以便限定豎立支架，該豎立支架可使得板810以間隔
開并且平行的關(guān)系懸掛在板122之上。傳導(dǎo)支架820可以使用傳導(dǎo)金屬或者類似金屬制成。
傳導(dǎo)支架820提供電路板122和電路板810之間的信號的電連接。每個傳導(dǎo)支架或者立柱
820具有豎立的、大體垂直的支腳部823和大體平行定位的夾持部824。支腳部823限定第
一近端822 (圖5)，該第一近端822固定在板122的頂部表面中限定的相應(yīng)的鉆孔844 (圖
5) 中，并且該支腳部823保持相應(yīng)的支架820相對于板122成豎立并且垂直的狀態(tài)。夾持 部824由立柱820中已經(jīng)彎曲來限定接納板邊緣的夾子的一部分來限定。 夾持部824由一對間隔開的、大體平行的叉狀件826和828限定，該對叉狀件從支 架腳820(圖4、5和6)的頂部遠(yuǎn)端部以大體水平的方式向內(nèi)突出。夾持部824適于安裝在 板810的外部邊緣816上，使得板810的外部邊緣816在叉狀件826和828之間延伸，該叉 狀件826和828抓住外部邊緣816并且分別與板810的頂部和底部表面成鄰接關(guān)系來限定 指狀件。叉狀件或者指狀件828適于與板810上的連接焊盤840建立電連接(圖4、5和
6) 。叉狀件或者指狀件828還可以被焊接到連接焊盤840。 電路板122的頂部表面123還限定鉆孔844和埋頭孔842 (圖5)。鉆孔844和埋 頭孔842鍍有銅。相應(yīng)的支架820的支腳823的端部822還可以安裝在鉆孔844中并且由 焊料接頭832來維持。振蕩器封裝800可以包括分別位于板810的相應(yīng)的角落處的四個支 架或者立柱820。第五支架820鄰接并且平行于其他支架820的其中一個。此外，支腳823
6可以被壓裝入鉆孔844中。 晶體封裝15接附到電路板810的底部表面814，并且更具體地，接附到由在板122 和810之間的支架820所限定的空間或者間隙835(圖4)中。 一層熱粘合或者環(huán)氧材料 860(圖5和7)將晶體15D結(jié)合到板810的底部表面814，并且其蓋子15E的頂部以總的與 板122和810垂直的方向延伸并且突出到在板810的下部表面814中限定的凹口 818中。 電引線15B連接晶體15D和在底部表面814上的連接焊盤(未示)之間。晶體15D可以包 含SC或者AT切石英晶體。 通過傳導(dǎo)支架820使得電路板810以及晶體封裝15懸掛在電路板122上且與電 路板122間隔開，這種用法允許晶體封裝15在所有側(cè)面上和外殼12以及電路板122之外 的周圍環(huán)境熱隔絕。晶體封裝15的熱隔絕提供了振蕩器的更穩(wěn)定輸出頻率。
類似于封裝600的蓋子12的外殼、蓋子或者罩子12限定了恒溫箱，其固定在板 122的頂部表面123上，圍繞板810，并且覆蓋板810上安裝的所有部件。罩子12具有側(cè)壁 32，側(cè)壁32的下部外圍端面可以使用焊料接頭880(圖5)固定到板122的頂部表面。蓋子 12適于固定在圖6中所示的板122的區(qū)域624上。 在另一個實施例中，蓋子12可以使用塑料材料制成并且使用粘合劑安裝在電路 板122。 具體參考圖7描述多層電路板810的構(gòu)建的進一步細(xì)節(jié)。 如圖7所示，功率晶體管/加熱器18以總的對著位于且安裝到板810的底部表面 的晶體封裝的關(guān)系被安裝在并且位于板810的頂部表面上。由于期望并且需要均勻地間隔 晶體管18所產(chǎn)生的到晶體封裝15的熱并且最小化熱點，所以板810包括具有過孔854的 中央?yún)^(qū)域850，該過孔854可以使用任一適合的熱傳導(dǎo)材料制成，該熱傳導(dǎo)材料包括鍍銅、 雙層鍍銅、填充銅、或者填充焊料的鍍銅過孔，該過孔總的垂直地延伸穿過頂部表面812和 底部表面814之間的電路板810。 中央?yún)^(qū)域850還包括傳導(dǎo)焊盤870，該傳導(dǎo)焊盤870由銅或者類似材料制成并且 安裝在板810的頂部表面812上，加熱器晶體管18的漏極焊接到該頂部表面812。晶體管 18優(yōu)選固定在焊盤870的頂部并且過孔854優(yōu)選至少在位于焊盤870下面和晶體15上面 的板810的區(qū)域中延伸。在板810的頂部和底部表面之間以間隔開且大體平行的關(guān)系延伸 的過孔854建立起熱擴散網(wǎng)絡(luò)或者網(wǎng)格。 熱擴散網(wǎng)絡(luò)或者網(wǎng)格還通過多個間隔開的、大體平行的層872限定，該多個層872 由諸如銅的熱傳導(dǎo)材料構(gòu)成且以大體和過孔854垂直且交叉的關(guān)系而沿大體縱向和水平 方向延伸通過板70的板體。層872優(yōu)選具有足夠的長度以允許其位于加熱器22和板810 上的期望熱傳遞到其上的任一其他元件(諸如元件22)的下面。 傳導(dǎo)焊盤870覆蓋在板810的頂部表面中由過孔854限定的開口，并且因此熱耦 合和連接到過孔854。從加熱器晶體管18到晶體封裝15的熱擴散和傳導(dǎo)，起初大體沿水平 方向通過傳導(dǎo)焊盤870，隨后大體垂直向下通過每個過孔854，并且之后熱被間隔開且大體 水平通過傳導(dǎo)焊盤874進行擴散(該傳導(dǎo)焊盤874覆蓋在板810的底部表面中由過孔854 限定的開口 )，隨后熱擴散并傳導(dǎo)到粘合焊盤860，并且最后到達晶體15D的頂部表面。傳 導(dǎo)焊盤870和872與過孔854的組合允許由加熱器18產(chǎn)生的熱均勻分布并且均勻地擴散 通過晶體15D的整個長度。
凹口 818接受蓋子15E并且允許晶體15D平置并且維持熱粘合層860和板810的 底部表面814之間的良好接觸。 此外，可以理解，過孔854也熱耦合到熱傳導(dǎo)銅或者類似材料的板層872，因此也 允許熱擴散和熱傳導(dǎo)大體水平地通過板810并且隨后大體垂直向上通過板810的其它層 876，進入例如到固定在板810的頂部表面812的元件22中。
結(jié)論 雖然本發(fā)明已經(jīng)具體參考此實施例進行教導(dǎo)，但是本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員可以 認(rèn)識到在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下可以在形式和細(xì)節(jié)上做出改變。所描述的實 施例在所有方面僅被認(rèn)為是示例性而非限制性的。從而，本發(fā)明的范圍是由所附權(quán)利要求 書而非之前的描述來限定。落入權(quán)利要求書的等價含義和范圍中的所有改變均包含在權(quán)利 要求書的范圍之中。
權(quán)利要求
一種振蕩器組件，至少包括限定相對的頂部和底部表面的電路板；位于所述電路板的所述相對的頂部和底部表面的其中之一上的加熱器；位于所述電路板的所述相對的頂部和底部表面的另一個上的晶體封裝；和延伸通過所述電路板用于將熱從所述加熱器傳遞到所述晶體封裝的至少一個熱傳導(dǎo)過孔。
2. 權(quán)利要求l的振蕩器組件，其中，多個過孔限定在所述電路板的所述頂部和底部表 面中的相應(yīng)的開口 ，所述振蕩器還包括所述加熱器和所述電路板的項部和底部表面的其中 一個之間的第一傳導(dǎo)焊盤和在所述晶體封裝和所述電路板的頂部和底部表面的另一個之 間的第二傳導(dǎo)焊盤，所述第一和第二焊盤覆蓋在由所述過孔限定的所述開口之上并且和所 述開口具有熱耦合關(guān)系。
3. 權(quán)利要求l的振蕩器組件，還包括多個熱傳導(dǎo)材料層，該熱傳導(dǎo)材料層延伸通過所 述電路板并且和所述過孔成熱耦合關(guān)系以便將熱傳遞到整個所述板。
4. 權(quán)利要求1的振蕩器組件，其中，一層熱傳導(dǎo)環(huán)氧或者粘合材料將所述晶體封裝耦 合到所述電路板。
5. —種振蕩器組件，至少包括 限定相對的頂部和底部表面的電路板；安裝于所述電路板的相對的頂部和底部表面的其中之一上的加熱器； 耦合到所述電路板的相對的頂部和底部表面的另一個的晶體封裝；其中所述電路板限定在所述頂部和底部表面之間延伸的多個過孔并且多層熱傳導(dǎo)材 料延伸通過所述電路板的板體并且和所述多個過孔成熱耦合關(guān)系，所述過孔適于將熱從所 述加熱器傳遞到所述晶體封裝并且傳遞到所述多層熱傳導(dǎo)材料，以便將熱擴散到整個所述 電路板的板體。
6. 權(quán)利要求5的振蕩器組件，其中，所述多個過孔和所述多層熱傳導(dǎo)材料在所述電路 板的所述板體中相交。
7. 權(quán)利要求5的振蕩器組件，其中，所述多個過孔限定所述電路板的所述頂部和底部 表面中的相應(yīng)的開口，并且所述加熱器覆蓋在所述電路板的所述頂部和底部表面的其中一 個中限定的所述開口之上并且和所述開口具有熱耦合關(guān)系。
8. 權(quán)利要求7的振蕩器組件，還包括所述電路板和所述加熱器之間的傳導(dǎo)焊盤，所述 傳導(dǎo)焊盤覆蓋由所述多個過孔限定的所述開口。
9. 權(quán)利要求7的振蕩器組件，還包括所述電路板和所述晶體封裝之間的傳導(dǎo)焊盤，所述傳導(dǎo)焊盤覆蓋在所述電路板的頂部 和底部表面的另一個中限定的所述多個過孔的所述開口 ；禾口所述傳導(dǎo)焊盤和所述晶體封裝之間的一層熱傳導(dǎo)環(huán)氧材料。
10. —種振蕩器組件，包括 限定頂部和底部表面的第一電路板；限定頂部和底部表面并且懸掛在所述第一電路板的所述頂部表面之上的第二電路板；安裝到所述第二電路板的所述頂部表面的加熱器；安裝到所述第二電路板的所述頂部表面的溫度感測器；禾口安裝到所述第二電路板的所述底部表面并且使用熱傳導(dǎo)材料耦合到所述第二電路板 的晶體封裝。
11. 權(quán)利要求10的振蕩器組件，其中，在所述第一電路板上固定蓋子并且該蓋子覆蓋 所述第二電路板。
12. 權(quán)利要求10的振蕩器組件，其中，多個過孔延伸穿過位于所述加熱器下方區(qū)域的 所述第二電路板的中央?yún)^(qū)，用于通過所述第二電路板將熱從所述加熱器傳遞到所述晶體封 裝。
13. 權(quán)利要求10的振蕩器組件，還包括多個豎立支架，每一個支架限定支腳部和夾持 部，所述支腳部安裝到所述第一電路板的所述頂部表面并且所述夾持部耦合到所述第二電 路板的外部邊緣上，所述傳導(dǎo)支架使得所述第一電路板和第二電路板熱隔絕。
全文摘要
恒溫箱式振蕩器封裝包括安裝在電路板的相對側(cè)上的至少一個加熱器和晶體封裝。過孔延伸通過電路板的板體，將熱從加熱器傳遞到晶體封裝。熱傳導(dǎo)材料層延伸通過電路板的板體并且和過孔具有熱耦合關(guān)系，以便將熱完全擴散到電路板和安裝在其上的其他元件。
文檔編號H03L1/02GK101796729SQ200880104137
公開日2010年8月4日 申請日期2008年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月24日
發(fā)明者J·麥克拉肯 申請人:Cts公司