一种双层封装的恒温晶体振荡器

文档序号:52328 发布日期:2021-09-28 浏览:32次 >En<

阅读说明:本技术 一种双层封装的恒温晶体振荡器 (Double-layer packaged constant temperature crystal oscillator ) 是由 黄大勇 晏俊 孙晓明 万杨 杨飞 熊峰 于 2021-07-16 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种双层封装的恒温晶体振荡器,包括外壳、内封、温控模块、振荡模块以及振荡晶片,其中:外壳包括沿顶侧指向底侧布置且依次连接的盖片层、内封安装层以及底板层,盖片层、内封安装层以及底板层合围形成第一真空腔;内封包括依次连接的温控层和振荡层,第二真空腔内设置振荡晶片。本发明中外壳和内封均采用层叠式结构,并且外壳中形成密封的第一真空腔,内封安装在第一真空腔中,振荡晶片安装在内封的第二真空腔内,双层封装大大削弱环境温度对振荡晶片的影响,使振荡晶片处于恒温,各层之间开设导通孔,导通孔中注入导电胶实现各层之间电连接,简化了晶体振荡器的结构,节省安装空间,且可实现自动化生产。(The invention discloses a double-layer packaged constant temperature crystal oscillator, which comprises a shell, an inner package, a temperature control module, an oscillation module and an oscillation wafer, wherein: the shell comprises a cover plate layer, an inner seal mounting layer and a bottom plate layer which are arranged from the top side to the bottom side and are sequentially connected, and the cover plate layer, the inner seal mounting layer and the bottom plate layer are encircled to form a first vacuum cavity; the inner seal comprises a temperature control layer and an oscillation layer which are connected in sequence, and an oscillation wafer is arranged in the second vacuum cavity. The outer shell and the inner seal both adopt a laminated structure, a sealed first vacuum cavity is formed in the outer shell, the inner seal is installed in the first vacuum cavity, the oscillating wafer is installed in a second vacuum cavity of the inner seal, double-layer packaging greatly weakens the influence of the ambient temperature on the oscillating wafer, the oscillating wafer is at a constant temperature, through holes are formed among all layers, conductive adhesive is injected into the through holes to realize the electric connection among all layers, the structure of the crystal oscillator is simplified, the installation space is saved, and automatic production can be realized.)

一种双层封装的恒温晶体振荡器

技术领域

本发明涉及电子元器件封装

技术领域

,具体的涉及一种双层封装的恒温晶体振荡器。

背景技术

随着5G通信技术的发展,以及WIFI6技术的应用,通信的容量与速率急剧增加,通信频率段升高,对系统时钟的稳定性,频率精度有更高要求,同时无线通信宏基座,小基站大量组网布局,为系统提供时钟信号的晶体振荡器在具有高稳定性,高精度的同时,还要求具有小尺寸。

申请号为CN200510070833.6,名称为“恒温型晶体振荡器”的专利,提供一种晶体振荡器,其包括:供热体,其给一个从其中引出了多条导线的晶体谐振器供热以保持温度恒定;振荡元件,其与所述晶体谐振器一起构成了振荡电路;温控元件,其构成了用于控制所述晶体谐振器的温度的温控电路;以及用于安装所述供热体、所述振荡元件和所述温控元件的电路板,并且为了安装所述晶体谐振器的导线穿过该电路板,所述供热体包括:导热板,其具有用于所述导线的通孔,并且安装在所述电路板上,并且其表面直接热连接到所述晶体谐振器上;和用于加热的片状电阻器,其安装在与所述导热板相邻的所述电路板上,并且其与所述导热板热连接。其是一种尺寸大,铁壳封装的恒温晶体振荡器,其复杂的安装支架,以及形成的空间结构,导致制作过程复杂,不易实现自动化规模化量产。

所以,需要一种易于自动化流水线生产的恒温晶体振荡器,在通过其结构的设置简化自作过程的同时,还要保证控温精度,实现振荡器频率的稳定性和高精度。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术不足,提供一种双层封装的恒温晶体振荡器,用于解决现有技术中振荡器安装支架复杂及空间结构导致制作过程复杂的问题。

为达到上述技术目的,本发明的技术方案如下:一种双层封装的恒温晶体振荡器,其包括外壳、内封、温控模块、振荡模块以及振荡晶片,其中:所述外壳具有顶侧和底侧,所述外壳包括沿所述顶侧指向所述底侧布置且依次连接的盖片层、内封安装层以及底板层,所述盖片层、所述内封安装层以及所述底板层合围形成第一真空腔,所述内封安装层与所述底板层形成第一阶梯,用于承载连接所述内封,所述底板层底面覆盖电连接所述振荡模块的振荡电极和电连接所述温控模块的温控电极;所述内封包括依次连接的温控层和振荡层,所述振荡层形成第二真空腔,所述第二真空腔内设置所述振荡晶片,所述振荡晶片与所述振荡层电连接;所述温控模块与所述温控层固定连接并与所述内封安装层电连接,所述温控模块对所述温控层进行加热,以保持所述第二真空腔恒温;所述振荡模块与所述底板层电连接;所述底板层、所述内封安装层以及所述振荡层分别开设导通孔,通过向所述导通孔内注入导电胶形成导电柱,使所述底板层与所述内封安装层电连接、所述振荡层与所述底板层电连接。

优选的,所述盖片层包括依次连接的盖板、第一陶瓷板以及第一连接板,所述第一陶瓷板开设第一连接孔,所述第一连接板开设第二连接孔。

优选的,所述内封安装层包括第二连接板,所述第二连接板开设第三连接孔。

优选的,所述底板层包括依次连接的第三连接板、第四连接板以及底板,所述第三连接板开设第四连接孔,所述第四连接板开设第五连接孔,所述第一连接孔、所述第二连接孔、所述第三连接孔、所述第四连接孔、所述第五连接孔依次连通并形成所述第一真空腔。

优选的,所述振荡模块设置在所述第一真空腔中,并与所述底板固定连接。

优选的,所述第四连接板开设第一振荡导通孔,所述底板开设第二振荡导通孔,所述第一振荡导通孔、所述第二振荡导通孔以及所述振荡电极依次连接,通过向所述振动导通孔中注入导电胶,并以连接导线电连接所述第一振荡导通孔与所述振荡模块,实现所述振荡模块与所述振荡电极电连接。

优选的,所述温控层包括加热板,所述振荡层包括第二陶瓷板以及安装板,所述第二陶瓷板开设安装孔,并与所述加热板以及所述安装板合围形成所述第二真空腔,所述温控模块与所述加热板固定连接,所述振荡晶片与所述安装板电连接。

优选的,所述第二连接板开设第一温控导通孔、所述第三连接板开设第二温控导通孔、所述第四连接板开设第三温控导通孔、所述底板开设第四温控导通孔,所述第一温控导通孔、所述第二温控导通孔、所述第三温控导通孔以及所述第四温控电极依次连接,通过向所述第一温控导通孔、所述第二温控导通孔、所述第三温控导通孔以及所述第四温控导通孔中注入导电胶,并以连接导线电连接所述温控模块与所述第一温控导通孔,实现温控模块与所述温控电极电连接。

优选的,所述双层封装的恒温晶体振荡器还包括连接极片,多个所述连接极片分别设置在所述第一振荡导通孔、所述第二振荡导通孔、所述第一温控导通孔、所述第二温控导通孔、所述第三温控导通孔以及所述第四温控导通孔两端,并与注入其中的导电胶电连接。

优选的,所述双层封装的恒温晶体振荡器还包括导通极片,所述导通极片设置在所述第三连接板两侧,设置在所述第四连接板靠近所述第三连接板的一侧且与所述第一振荡导通孔对应的所述连接极片与所述导通极片电连接,所述安装板开设晶片导通孔通过向所述晶片导通孔中注入导电胶,实现所述导通极片与所述振荡晶片电连接。

与现有技术相比,本发明的有益效果包括:外壳和内封均采用层叠式结构,并且外壳中形成密封的第一真空腔,内封安装在第一真空腔中,振荡晶片安装在内封的第二真空腔内,双层封装大大削弱环境温度对振荡晶片的影响,使振荡晶片处于恒温,各层之间开设导通孔,导通孔中注入导电胶实现各层之间电连接,简化了晶体振荡器的结构,避免需要设置复杂的安装支架,节省安装空间,且可实现自动化生产。

附图说明

图1是本发明提供的双层封装的恒温晶体振荡器的结构简图;

图2是本发明提供的双层封装的恒温晶体振荡器的爆炸视图;

图3a是本发明提供的双层封装的恒温晶体振荡器的顶部立体视图;

图3b是本发明提供的双层封装的恒温晶体振荡器的底部立体视图;

图3c是本发明提供的双层封装的恒温晶体振荡器隐藏盖板的立体视图;

图3d是本发明提供的双层封装的恒温晶体振荡器显露振荡晶片的部分结构立体视图;

图3e是本发明提供的双层封装的恒温晶体振荡器显露振荡模块的部分结构立体视图;

图4是本发明提供的双层封装的恒温晶体振荡器第三连接板的立体视图;

图5是本发明提供的双层封装的恒温晶体振荡器第二陶瓷板的立体视图;

图6是本发明提供的双层封装的恒温晶体振荡器安装板的立体视图;

图7a是本发明提供的双层封装的恒温晶体振荡器的电子元器件连接结构的立体视图;

图7b是图7a中结构的正视图;

图8为恒温晶体振荡器中温控模块的电路示意图;

图9为恒温晶体振荡器中振荡模块的电路示意图;

附图标记:1-外壳、2-内封、3-温控模块、4-振荡模块、5-振荡晶片、1a-第一真空腔、2a-第二真空腔、6-振荡电极、7-温控电极、8-连接极片、9-导通极片、11-盖片层、12-内封安装层、13-底板层、21-温控层、22-振荡层、111-盖板、112-第一陶瓷板、113-第一连接板、121-第二连接板、131-第三连接板、132-第四连接板、133-底板、211-加热板、221-第二陶瓷板、222-安装板、112a-第一连接孔、113a-第二连接孔、121a-第三连接孔、131a-第四连接孔、132a-第五连接孔、132b-第一振荡导通孔、133b-第二振荡导通孔、121c-第一温控导通孔、131c-第二温控导通孔、132c-第三温控导通孔、133c-第四温控导通孔、131d-第一阶梯、132d-第二阶梯、121d-第三阶梯、221a-安装孔、222e-晶片导通孔。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。

请参阅图1,本实施例提供了一种双层封装的恒温晶体振荡器,其包括包括外壳1、内封2、温控模块3、振荡模块4以及振荡晶片5,外壳1用于承载和保护其中的元器件,内封2用于形成封闭腔体使其中的振荡晶片5处于恒温,温控模块3用于检测内封2温度并产热使内封2恒温,振荡模块4用于控制振荡晶片5产生振荡,振荡晶片5在电流作用下产生振荡,其中:

外壳1具有顶侧和底侧,外壳1包括沿顶侧指向底侧布置且依次连接的盖片层11、内封安装层12以及底板层13,盖片层11、内封安装层12以及底板层13合围形成第一真空腔1a,底板层13、内封安装层12以及振荡层22分别开设导通孔,通过向导通孔内注入导电胶形成导电柱,使底板层13与内封安装层12电连接、振荡层22与底板层13电连接。

具体来说,盖片层11包括依次连接的盖板111、第一陶瓷板112以及第一连接板113,第一陶瓷板112开设第一连接孔112a,此处采用陶瓷材料可提升外壳1隔热性能,第一连接板113开设第二连接孔113a。内封安装层12包括第二连接板121,第二连接板121开设第三连接孔121a。底板层13包括依次连接的第三连接板131、第四连接板132以及底板133,第三连接板131开设第四连接孔131a,第四连接板132开设第五连接孔132a,第一连接孔112a、第二连接孔113a、第三连接孔121a、第四连接孔131a、第五连接孔132a依次连通并形成第一真空腔1a。

并且,为了使各个连接板之间形成阶梯状结构,第一连接孔112a、第二连接孔113a、第三连接孔121a、第四连接孔131a以及第五连接孔132a同心设置且孔径依次减小。

振荡模块4与底板层13电连接。振荡模块4设置在第一真空腔1a中,并与底板133固定连接,此处振荡模块4与底板133可采用热熔胶来固定。具体来说,第四连接板132开设第一振荡导通孔132b,底板133开设第二振荡导通孔133b,第一振荡导通孔132b、第二振荡导通孔133b以及振荡电极6依次连接,通过向振动导通孔中注入导电胶,并以连接导线电连接第一振荡导通孔132b与振荡模块4,实现振荡模块4与振荡电极6电连接。

容易理解的,振荡模块4也可以安装在其他可与底板133的振荡电极6电连接的位置,如底板133底侧,同理,振荡模块4也可安装在第一真空腔1a中内封2与盖板111之间的位置,通过在多块连接板开孔并注入导电胶并以连接导线连接的方式实现与底板133的振荡电极6电连接。

内封安装层12与底板层13形成第一阶梯131d,用于承载连接内封2,具体来说,第三连接板131靠近第二连接板121的一侧形成第一阶梯131d,底板层13底面覆盖电连接振荡模块4的振荡电极6和电连接温控模块3的温控电极7。内封2包括依次连接的温控层21和振荡层22,振荡层22形成第二真空腔2a,第二真空腔2a内设置振荡晶片5,振荡晶片5与振荡层22电连接。具体来说,温控层21包括加热板211,振荡层22包括第二陶瓷板221以及安装板222,第二陶瓷板221开设安装孔221a,并与加热板211以及安装板222合围形成第二真空腔2a,此处采用陶瓷材料可以提升内封2的隔热性能,温控模块3与加热板211固定连接,振荡晶片5与安装板222电连接。

作为优选的实施例,该双层封装的恒温晶体振荡器还包括连接极片8,多个连接极片8分别设置在第一振荡导通孔132b、第二振荡导通孔133b、第一温控导通孔121c、第二温控导通孔131c、第三温控导通孔132c以及第四温控导通孔133c两端,并与注入其中的导电胶电连接,连接极片8用于连接相邻导通孔中的导电胶,防止导电胶向相邻的连接板间隙流动而导致不同的导通孔之间导通。

作为优选的实施例,第四连接板132靠近第三连接板131的一侧形成第二阶梯132d,第二阶梯132d处与第一振荡导通孔132b连接的连接极片8与振荡模块4之间采用连接导线连接,实现电连接,温控模块3与温控层21固定连接并与内封安装层12电连接,温控模块3对温控层21进行加热,以保持第二真空腔2a恒温。本实施例中温控模块3与加热板211固定连接,第二连接板121开设第一温控导通孔121c、第三连接板131开设第二温控导通孔131c、第四连接板132开设第三温控导通孔132c、底板133开设第四温控导通孔133c,第一温控导通孔121c、第二温控导通孔131c、第三温控导通孔132c以及第四温控电极7依次连接,通过向第一温控导通孔121c、第二温控导通孔131c、第三温控导通孔132c以及第四温控导通孔133c中注入导电胶,并以连接导线电连接温控模块3与第一温控导通孔121c,实现温控模块3与温控电极7电连接。具体来说,第二连接板121靠近第一连接板113的一侧形成第三阶梯121d,第三阶梯121d处于第一温控导通孔121c连接的连接极片8与温控模块3之间采用连接导线连接,实现电连接。

为实现振荡晶片5与底板133的振荡电极6电连接,该双层封装的恒温晶体振荡器还包括导通极片9,导通极片9设置在第三连接板131两侧,设置在第四连接板132靠近第三连接板131的一侧且与第一振荡导通孔132b对应的连接极片8与导通极片9电连接,安装板222开设晶片导通孔222e通过向晶片导通孔222e中注入导电胶,实现导通极片9与振荡晶片5电连接。

温控模块3的电路工作原理如图8所示,其中RT为热敏电阻与R1,R2,R3组成惠斯通测温电桥,电桥的不平衡电压通过运算放大器放大后,送到系统级MCU的高精度A/D输入端;信号经过转换、软件数字滤波和控制算法的运算处理后输出PWM控制信号,在输出通道中,PWM驱动三极管T1的基极,经过三极管T1放大电流后,在R5负载两端引进较大电压变化,从而使电流变化转换为电压变化,控制N型场效应管Q1的栅极,由于Q1场效应管为电压控制型器件,输入阻抗很大,信号能很好的控制经过R6的加热电流。该电路具有通过电桥和运算放大器组成的温度信号感应电路,灵敏度高,在通过MCU计算处理,产生PWM脉宽调制信号,通过三极管放大信号,把放大的电流信号转换为电荷通过发热电阻,实现高精度温度控制。

振荡模块4的电路工作原理如图9所示,使用MCU控制“电容阵列数字控制单元”,在控制“数字开关电容阵列”对振荡频率进行精准调整,保证输出频率的稳定性。相对于传统的变容二极管调节,采用该方式,通过MCU计算,结合振动晶片温度特性曲线,生成三次温度补偿函数,再精准调整电容阵列,调整频率更精准。

综上所述,本发明提供的一种双层封装的恒温晶体振荡器,外壳和内封均采用层叠式结构,并且外壳中形成密封的第一真空腔,内封安装在第一真空腔中,振荡晶片安装在内封的第二真空腔内,双层封装大大削弱环境温度对振荡晶片的影响,使振荡晶片处于恒温,各层之间开设导通孔,导通孔中注入导电胶实现各层之间电连接,简化了晶体振荡器的结构,避免需要设置复杂的安装支架,节省安装空间,且可实现自动化生产。

以上本发明的具体实施方式,并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形,均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

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