CN102006031A - 塑料封装的表面贴装石英晶体振荡器及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种塑料封装的表面贴装石英晶体振荡器，所述的振荡器由金属引线片、谐振器、可编程振荡器集成电路和塑料封装材料组成；所述金属引线片支撑谐振器，塑料封装部分包覆金属引线片、谐振器、可编程振荡器集成电路，对谐振器进行封装，其中金属引线片一面支撑可编程振荡器集成电路并与可编程振荡器集成电路电连接，金属引线片另外一面则用于固定谐振器，并且金属引线片使谐振器和可编程振荡器集成电路能够电连接。该振荡器及其制造方法使本发明的产品结构和工艺流程简单明了，适用于低成本制造，具有耐久性、有效性、易于实施、成本低廉、便于制造等特点。

Description

塑料封装的表面贴装石英晶体振荡器及其制造方法

技术领域

 本发明涉及石英晶体振荡器及其制造方法，具体来讲，本发明是关于塑料封装的表面贴装石英晶体振荡器及其制造方法。本发明应用可编程振荡器集成电路硅片（IC硅片）和成本优化生产的石英晶体谐振器。

背景技术

石英晶体振荡器由于其频率的准确性及稳定性的特点，在现代电子行业如通讯、电脑、娱乐设备及其它我们所涉及的领域是不可缺少的一部分。到目前为止，石英晶体振荡器通常是由压电石英晶体谐振器再加上相应的振荡电路，和一个可被用某种方法密封的封装物所组成，直流电压可通过密封封装的引线作用在石英晶体振荡器上产生振荡。

通常情况下，表面贴装石英晶体振荡器由一个压电石英晶体谐振器再加上相应的振荡电路和陶瓷基座和金属外盖组成。为了达成全密封的工作环境，这类陶瓷基座和金属外盖的压焊封装需要特别的设备，而这类设备主要由日本厂商控制，特殊的设备要求也增加了此类振荡器的生产成本。

陶瓷基座是层叠式的综合应用了金属过火沉积、金属混合及陶瓷金属封合等技术的陶瓷结构，此类陶瓷元件需要高技术进行生产，相对生产成本比较高，并且一直以来在供应方面都比较缺货，严格来讲，目前这类基座在全球范围内被三家日本公司垄断控制，增加了物料供应的风险。通常振荡器的输出频率的精度由所用的谐振器的精度来决定，而这类谐振器的精度在封盖前需要进行一次或者多此精确的频率调整。这类频率的精确调整无疑会增加此类谐振器的生产成本。综合而言，使用日本垄断的陶瓷基座生产的振荡器，其中多于百分之五十的成本来自于陶瓷基座本身以及附加的设备成本和工艺成本。

在此情况下，能够提供构造简单、低成本生产，有效耐用的表面贴装石英晶体振荡器具有其明显的优点及优势。

发明内容

针对上述的问题，本发明提出了一种表面贴装石英晶体振荡器及其制造方法，该振荡器及其制造方法摆脱了使用日本控制的昂贵基座和特殊设备，使得本发明的产品结构和工艺流程简单明了，适用于低成本制造，具有耐久性、有效性、易于实施、成本低廉、便于制造及和通常振荡器有同样或超越指标等特点。

本发明的另一个目的是提供一种塑料封装的表面贴装石英晶体振荡器及其制造方法，该振荡器还有高度低体积小的特点。

基于此，本发明是这样实现的：一种塑料封装的表面贴装石英晶体振荡器，所述的振荡器由金属引线片、谐振器、可编程振荡器集成电路（简称IC硅片）和塑料封装材料组成；所述金属引线片支撑谐振器，塑料封装部分包覆金属引线片、谐振器、可编程振荡器集成电路，其中金属引线片一面支撑IC硅片并与IC硅片电连接，金属引线片另外一面则用于固定谐振器，并且金属引线片使谐振器和IC硅片能够电连接。

所述金属引线片，其具有复数个引脚，且至少有一部分引脚暴露于塑料封装部分之外，塑料封装部分覆盖于金属引线片的上方和下方并从引脚的间隙中穿过。

本发明首先使用一种金属引线片，此种金属引线片可为任何金属，通常为但不限于为铜合金。这种金属引线片的引出端的数量和尺寸可根据产品的规格来确定，通常为但不限于为六个。其中四个引出端可用于和外部线路板上的电路进行功能连接，其余两个可用于其它功能，比如进行IC硅片的编程工作。本发明的振荡器结构简单，金属引线片的一面用于安装IC硅片和绑定IC硅片，而另外一面则用于安装谐振器并且使谐振器和IC硅片通过金属引线片和绑定的金属线有功能方面的连接。金属引线片的引脚可被设计为简单的一维矩阵或复杂的二维矩阵以便可包含多个金属引线片的引脚。

本发明用粘合物在IC硅片的底部将IC硅片粘接在金属引线片的中央部分上。这种将IC硅片粘接在金属引线片上的粘合物通常是导电粘合物，固化后以便IC硅片的底部通过金属引线片的特定端和外部线路板上电路的地端连接。

然后使用绑定技术用金属线将IC硅片和金属引线片在功能方面连接在一起，IC硅片引出端和金属引线片各引出端的对应连接可根据IC硅片的规格和塑料封装表面贴装石英晶体振荡器的规格来确定。此时IC硅片通过金属引线片上的引出端和外部线路板电路在功能上连接在一起。绑定用的金属线通常是铝线或金线，但也可为其它适用的金属线。

本发明用一种粘合物将一个表面贴装石英晶体谐振器粘接在金属引线片的另外一面。这种粘合物通常为导电粘合物，固化后导电粘合物将谐振器底部的两个焊盘和金属引线片的相关部位牢固地连接在一起并且有电方面的连接。此时，谐振器和IC硅片通过金属引线片和金属绑定线有了功能方面的连接。

由于IC硅片是可编程的，最后可根据规格对IC硅片进行编程，满足顾客要求。在IC硅片是可编程的情况下，还有一个优点，就是所用的谐振器可以不经过频率微调的这个工序加工，而所留下来的频率偏差可通过IC硅片的编程来弥补。这样，在制造所用的谐振器的时候，也可以在设备、物料和时间方面节约成本。

本发明还有个特点，就是所用的谐振器可以通过成本优化后的工艺来进行生产，这样从设备方面、物料方面、加工时间方面以及合格率方面都可大量节省成本。所用的谐振器无需将频率精确的调整到需要的频率，这样就避免了使用昂贵的频率微调设备，也避免了由于谐振器精确频率的要求而在各工序由于频率的少量漂移而产生的不合格率。而那些增加成本的结果在通常的谐振器生产中是不可避免的。

为了生产通常的振荡器，所使用的谐振器的频率需要精确调整到规定的频率范围。如要生产一千种不同频率的振荡器，就需要生产一千种不同频率的谐振器来与其配套。但在本发命中，对于生产一千种不同频率的振荡器，只需要生产一种频率范围的一种谐振器。这种特点为大规模生产谐振器提供了方便，也节省了设计成本和生产设备的参数不断改变而带来的生产成本。由于本发明中使用的可编程IC硅片可以将本发明中的塑料封装振荡器的输出频率自动调整到所需频率，从而本发明中的塑料封装石英晶体振荡器可满足顾客对不同振荡器频率的要求。

本发明用半导体封装技术将整个金属引线片、IC硅片、绑定线和谐振器用合适的塑料材料封装为一体，成为塑料封装的表面贴装石英晶体振荡器。

附图说明

图1为本发明所实施的结构示意图。

图2为本发明所实施的结构分解示意图。

图3为本发明所实施除塑料封装部分外的结构组装图。

具体实施方式

    下面，结合附图所示，对本发明的具体实施做详细说明，但是该说明并不是对本发明所有实施方式的限定。

图1为本发明示意图，图中显示了本发明的侧视图，从图中看出，塑料封装部分构成了本发明的本体，塑料封装部分又分为塑料上部分1和塑料下部分10，图中显示的金属引线片5的引脚52从本体内引出，并延伸到本体的底部，以便于对外进行电连接。

本发明产品的实际尺寸可根据实际需要而变化。例如，一种常用的长宽高尺寸可为7mm x 5mm x 1.5 mm, 5mm x 3.2mm x 1.4 mm和3.2mm x 2.5mm x 1.4 mm。图1中的本体的两侧分别伸出有3个引脚，共有6个引脚，但实际上引脚的数量可根据实际的需求以及所用可编程振荡器集成电路（IC硅片）的规格来确定。

图2为本发明组装结构分解示意图，图2显示了本发明的各部件的组成情况。图中的塑料上部分1和塑料下部分10显示了用于封装振荡器组件并形成产品本体的塑料材料。这种塑料最好是注塑成型类的塑料树脂，但其它注塑成型类的材料也可用。

IC硅片3为可编程的振荡器集成电路，在IC硅片3上连接有绑定线2，5是示意的是本发明中使用的金属引线片。振荡器的IC硅片3通过粘合物4和金属引线片5连接并固定在一起，在本实施方式中，在此处使用导电粘合物4可以将IC硅片的底部和金属引线片5在电功能方面连接在一起，并且通过金属引线片5和外部应用电路的接地端连接。但是，如果使用的IC硅片的底部不用接地，则此处可用非导电粘合物。粘合物4可根据粘合物的规格要求进行固化。绑定线2将振荡器IC硅片3和金属引线片5上的相应位置连接了在一起。

谐振器8则通过导电粘合物6和非导电粘合物7被连接到了金属引线片5上，这两类粘合物可根据粘合物制造商提供的规格要求同时固化；其中导电粘合物6涂敷在谐振器的两个接触端，非导电粘合物7则涂在谐振器中间部位。

谐振器8可为全石英晶体谐振器，这种全石英晶体谐振器的基座和外盖全是石英晶体材料制成。

在其它实施方式中，谐振器8可为全陶瓷谐振器，这种全陶瓷谐振器的基座和外盖全是陶瓷材料制成。

图3为图2所示结构除了塑料封装部分外的组装示意图，显示了本发明在塑料封装前的半成品。图中所示，金属引线片5是通过金属片蚀刻形成，金属引线片5上面固定有IC硅片3，并通过绑定线2与IC硅片3进行电连接；金属引线片5的下方固定有谐振器8，谐振器8并与金属引线片5进行电连接。谐振器8和振荡器IC硅片3被连接到了金属引线片5。显示在振荡器IC硅片3和金属引线片5之间的绑定线2完成了IC硅片3的所有引脚与金属引线片5电功能方面的连接。

因此，实现本发明上述实施方式的具体制作方法为：

1、制造金属引线片：利用冲压或者腐蚀或者其它方法制造本发明所用的金属引线片5。

2、装谐振器：参考图2的结构，将谐振器8装入工装中，谐振器的两个接触端点9要向上，以用于对准金属引线片5。

3、涂敷粘合物：在谐振器的两个接触端点9上分发适量的导电粘合物6；在谐振器中间部位分发适量的非导电粘合物7。

4、装金属引线片：将金属引线片5准确地放在谐振器8上，并确认金属引线片5和谐振器8上的粘合物6、7有好的接触。

5、固化：在烘箱中固化导电粘合物6和非导电粘合物7，确保烘箱的温度和时间正确以便谐振器8和金属引线片5结合在一起。

6、涂敷导电粘合物：将上述固化后的金属引线片5冷却下来后，在金属引线片5的中间部位51放IC硅片的地方分发适量的导电粘合物4。

7、装IC硅片：将IC硅片3贴装在金属引线片5上指定的有导电粘合物4的中央部位51。

8、固化：在烘箱中固化导电粘合物4，确保烘箱的温度和时间正确以便IC硅片3和金属引线片5结合在一起。

9、绑定IC硅片：将步骤7得到的整个工装放入线绑定机内应用绑定（导电线压焊）技术，以便IC硅片3的接触盘和金属引线片的相应引脚由金属绑定线2连接在一起。

10、涂保护胶：在IC硅片和金属绑定线2的部位注入适量的保护胶以便保护IC硅片3和绑定好的金属绑定线2。保护胶通常采用非导电胶。

11、固化：在烘箱中确保温度和时间正确以便固化保护胶。

12、注塑封装：通过注塑机进行塑料封装，将IC硅片3、金属引线片5和谐振器8覆盖塑料部分1和10，以便金属引线片5、IC硅片3、金属绑定线2以及谐振器8都成为一体形成一个塑料封装的振荡器，其中金属引线片5的引脚52暴露于塑料部分之外，以便进行电连接。

如果金属引线片5是按照图3所示方式刻制或是蚀刻制作的，还需要用适当的方法将多余的金属引线片和塑料封装的振荡器分开，以便成品成型。

本发明所制作的塑料封装的振荡器完成后，还需要对IC硅片进行编程和测试。

通过这种方法，能够制造出塑料封装表面贴装石英晶体振荡器。本发明的振荡器频率范围在1Mhz到200Mhz之间，尺寸适合现在的标准尺寸，比如：7mm x 5mm, 5mm x 3.2mm及3.2mm x 2.5mm。

以上所述，仅仅是对本发明实施的具体描述，并不代表本发明所实施的所有方式。在本发明目的及技术方案的基础上所做的等同变化及修饰，均在发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种塑料封装的表面贴装石英晶体振荡器，其特征在于所述的振荡器由金属引线片、谐振器、可编程振荡器集成电路和塑料封装部分组成；所述金属引线片支撑谐振器，塑料封装部分包覆金属引线片、谐振器、可编程振荡器集成电路，其中金属引线片一面支撑可编程振荡器集成电路并与可编程振荡器集成电路电连接，金属引线片另外一面则用于固定谐振器，并且金属引线片使谐振器和可编程振荡器集成电路能够电连接。

2.如权利要求1所述的塑料封装的表面贴装石英晶体振荡器，其特征在于所述金属引线片，其具有复数个引脚，且至少有一部分引脚暴露于塑料封装部分之外，塑料封装部分覆盖于金属引线片的上方和下方并从引脚的间隙中穿过。

3.如权利要求1所述的塑料封装的表面贴装石英晶体振荡器，其特征在于金属引线片的引脚为一维矩阵或二维矩阵，以便可包含多个金属引线片的引脚。

4.如权利要求1所述的塑料封装的表面贴装石英晶体振荡器，其特征在于在可编程振荡器集成电路的底部通过粘合物将可编程振荡器集成电路粘接在金属引线片的中央部分上，且所述粘合物是导电粘合物。

5.如权利要求1所述的塑料封装的表面贴装石英晶体振荡器，其特征在于金属线将可编程振荡器集成电路和金属引线片在功能方面连接在一起，可编程振荡器集成电路引出端和金属引线片各引出端通过金属线对应连接。

6.如权利要求1所述的塑料封装的表面贴装石英晶体振荡器，其特征在于采用粘合物将谐振器粘接在金属引线片的底部，且通过导电粘合物将谐振器底部的两个焊盘和金属引线片的相关部位牢固地连接在一起并且有电方面的连接。

7.一种塑料封装的表面贴装石英晶体振荡器的制造方法，其特征在于该方法包括如下步骤：

1）、装谐振器：将谐振器装入生产线中，谐振器的两个接触端点向上；

2）、固定谐振器：将金属引线片准确地放在谐振器上，并将金属引线片和谐振器固定在一起；

3）、固定可编程振荡器集成电路：将可编程振荡器集成电路贴装在金属引线片上，并与金属引线片进行连接；

4）、注塑封装：通过注塑机进行塑料封装，将可编程振荡器集成电路、金属引线片和谐振器覆盖塑料封装部分，一体形成一个塑料封装的振荡器。

8.如权利要求7所述的塑料封装的表面贴装石英晶体振荡器的制造方法，其特征在于所述步骤2）中，在谐振器的两个接触端点上分发适量的导电粘合物；在谐振器中间部位分发适量的非导电粘合物，通过导电粘合物和非导电粘合物将谐振器和金属引线片固定在一起；所述步骤3）中，在金属引线片的中间部位分发适量的导电粘合物，将可编程振荡器集成电路贴装在金属引线片上。

9.如权利要求7所述的塑料封装的表面贴装石英晶体振荡器的制造方法，其特征在于在步骤3）中，将固定有谐振器和可编程振荡器集成电路的金属引线片放入线绑定机内，采用金属线进行压焊，使可编程振荡器集成电路的接触盘和金属引线片的相应引脚由金属线连接在一起。

10.如权利要求9所述的塑料封装的表面贴装石英晶体振荡器的制造方法，其特征在于在可编程振荡器集成电路和金属线的部位注入保护胶，保护可编程振荡器集成电路和绑定好的金属线。

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