专利名称：温度补偿式晶体振荡器和调节其输出频率的方法
技术领域：
本发明一般涉及一种便于调节输出频率的温度补偿式晶体振荡器，具体涉及一种温度补偿式晶体振荡器和调节其输出功率的方法，通过在其分层结构的各层之间插入一个薄膜电阻并利用底层激光束对该薄膜电阻进行微调来调节这种温度补偿式晶体振荡器的输出功率。
图1为传统的温度补偿式晶体振荡器的等效电路图。如图1所示，温度补偿式晶体振荡器包括频率调节电路10，温度补偿电路20，晶体振荡器30和以IC芯片形式实现的振荡电路40。温度补偿电路20利用热敏电阻控制晶体振荡器30以对应于随环境温度变化的电容和电感的频率共振。之后，晶体振荡器30通过振荡电路40以补偿谐振频率振荡。
温度补偿式晶体振荡器另外还包括频率调节电路10，以提供室温时的正确输出频率。在温度补偿式晶体振荡器中，不可能象压控振荡器(VCO)那样调节电感。因此，温度补偿式晶体振荡器通常采用调节微调电容器或可微调片状电阻器的方法。特别地，如图1所示，通常使用有利于安装且便于微调操作的可微调片状电阻器9。
图2a和2b分别为传统的温度补偿式晶体振荡器50的侧剖视图和示意性透视图。该温度补偿式晶体振荡器50为图1中温度补偿式晶体振荡器的一个实施例，显示了利用可微调片状电阻器调节频率的结构。如图2a所示，温度补偿式晶体振荡器50有一个如下的结构用于温度补偿电路和振荡电路的晶体振荡单元53和部件55以及可微调片状电阻器59被安装在由两层组成的分层结构的顶层51上。另外，用金属壳57盖住顶层51的上表面，以保护顶层51上表面的安装区不受外部电和机械的影响。因为壳57由金属制成，所以要在金属壳57上形成一个洞57a，以便如图2b所示用激光束对片状电阻器59进行微调，之后就是通过洞57a对片状电阻器59进行微调。
但是，图2的传统温度补偿式晶体振荡器所使用的可微调片状电阻器的尺寸为几个平方毫米，因此，与尺寸仅为约5.0×3.2mm2或4.7×2.9mm2的晶体振荡器相比，可微调片状电阻器就需要相当大的安装面积。因此，可微调片状电阻器的尺寸增加了最终产品的尺寸，使得适合于移动通信终端的小型化很困难。
因此，在本技术领域中，强烈要求开发一种新结构的温度补偿式晶体振荡器以及利用这种新结构调节输出频率的方法，其中可微调片状电阻器不需大大增加产品的尺寸就可以安装，并且可以以最终产品的状态，也就是在过程的最后一步进行微调。
本发明的另一个目的是提供一种输出频率调节方法，利用这种方法可以通过微调平面薄膜电阻以最终产品状态来调节输出频率，安装在底层上表面的平面薄膜电阻是利用透过底层下表面的激光束来微调的。
根据本发明的一个方面，本发明的上述以及其他目的可以通过提供一种由晶体振荡单元和至少一个用于温度补偿电路和振荡电路的部件组成的温度补偿式晶体振荡器来实现，该温度补偿式晶体振荡器包括多个其上表面安装有晶体振荡单元和其部件的层；至少在一个层上形成有导电图案；安装在分层结构底层的上表面上的平面薄膜电阻，用于调节温度补偿式晶体振荡器的输出频率。
根据顶层上形成的安装结构，本发明可以以两种形式来提供。
在本发明的一个优选实施例中，分层结构包括第一层，上面形成有用于安装晶体振荡器和其部件的导电图案；第二层，安装在第一层下面，其上表面上形成有与第一层的导电图案相连的另一种导电图案；第三层，安装在第二层下面。在分层结构中，第一层是安装着晶体振荡单元和部件的顶层，第三层是形成有平面薄膜电阻的底层。
另外，在本发明的另一个实施例中，分层结构包括第一层，其上表面上安装着晶体振荡单元并且层中形成一个孔；第二层，在其朝向第一层中孔的区域上形成有用于安装温度补偿电路和振荡电路用的部件的导电图案；第三层，安装在第二层下面。在分层结构中，第一层和第二层构成顶层，在顶层上表面上分别形成有晶体振荡单元和部件，第三层为底层，其上表面上形成有平面薄膜电阻。
另外，在本发明的优选实施例中，在第二和第三层之间至少还安装一个第四层以充分实现温度补偿式晶体振荡器的信号线，其中与其他层的导电图案相连的其他导电图案可以在第四层的上表面上形成。在这种情况下，第二到第四层最好作为单独的一个印刷电路层来制造，以便在一个过程中形成信号线，如温度补偿电路，振荡电路和频率调节电路。
最好，第四层上表面上形成的导电图案位于在垂直方向上与平面薄膜电阻形成区域不相重叠的区域，以降低被激光束微调过程损坏的危险。最好另外形成覆盖第四层上表面在垂直方向与形成平面薄膜电阻区域相重叠的区域的激光束阻挡薄膜。此时，激光束阻挡薄膜最好由薄金属膜制成。
根据本发明的另一个方面，提供了一种用于调节由一种分层结构组成的温度补偿式晶体振荡器的方法，它包括以下步骤提供一种温度补偿式晶体振荡器，其中平面薄膜电阻安装在分层结构底层的上表面上；通过用激光束照射底层的下表面对安装在底层上表面上的平面薄膜电阻进行微调以获得预定的输出频率。
另外，在该温度补偿式晶体振荡器中，由薄金属膜制成的激光束阻挡层最好位于安装在底层之上的另一个层的上表面上的区域处，以包括在垂直方向与形成平面薄膜电阻的区域相重叠的区域。另外，在底层的下表面上与底层上表面上形成平面薄膜电阻的位置相对应的区域形成一个标记，激光束沿此标记照射，由此就很容易实现微调过程了。
图1为传统温度补偿式晶体振荡器的等效电路图；图2a和2b分别为传统温度补偿式晶体振荡器的侧剖视图和示意性透视图；图3为根据本发明一个优选实施例的温度补偿式晶体振荡器的侧剖视图；
图4a为根据本发明另一个优选实施例的另一种温度补偿式晶体振荡器的侧剖视图；图4b为一透视图，显示了图4a的温度补偿式晶体振荡器所使用的分层结构；图5为一平面图，显示了在底层上形成本发明所使用的平面薄膜电阻的一个例子；图6为显示本发明频率调节方法的一个例子的示意图。
如图3所示，本发明的特点在于平面薄膜电阻109形成于第三层101c的上表面，第三层101c同时也是底层。现有技术中，用于调节输出频率的电阻器与其他部件一起安装在上表面上，在金属壳上形成一个洞，然后对电阻器进行微调。相反，在本发明的优选实施例中，把由平面薄膜电阻制成的电阻器109用做调节输出频率的电阻器，并把它形成于第三层101c的上表面上，第三层101c同时也是该分层结构的底层，由此降低了产品的尺寸便以与调节输出频率的电阻器109相对应的体积。
在本发明的另一个实施例中，在安装有晶体振荡单元的层中形成一个孔以进一步小型化产品的尺寸，这样就可以把本发明应用于部件安装区域位于分层结构内的实施例。这种实施例如图4a所示。
图4a和4b分别为根据本发明的另一个优选实施例的另一种温度补偿式晶体振荡器的侧剖视图和透视图。
参照图4a，温度补偿式晶体振荡器150包括晶体振荡单元153；第一层152，用于支撑晶体振荡器153并且层中形成有一个孔；和三个置于第一层152下面的层。此处，温度补偿电路和振荡电路的一个或更多个部件155安装在第二层151a的上表面，形成在第一层152的孔中。
上述三层中每一层的上表面上都有形成为导电图案的信号线。置于第一层152下面的一个层可以仅由用于安装电路部件155的第二层151a和用于形成平面薄膜电阻159的第三层151c组成。但是，与图3的晶体振荡器相比，在该实施例中，用于实现电路图案的层的总面积得到了降低。因此，把第四层151b另外插入第二层151a和第三层151c，由此增加可以在其上表面上形成导电图案的层的面积，由此增加层面积。如果必要，第四层151b可以实现为多个层。
在本发明的这个实施例中，平面薄膜电阻159在第三层151c的上表面上形成。平面薄膜电阻159为一导体，可以利用照射到第三层151c的下表面上的激光束来微调。如本领域内所公知的那样，激光束可以透过制成的分层结构的典型材料而对平面薄膜电阻进行微调，因此没有必要在第三层151c上另外形成洞，就可以在最终产品上执行输出频率调节操作。
另外，与图3的实施例相反，在本优选实施例中，在第四层151b的上表面上另外形成一个激光束阻挡膜162。图4b为一透视图，显示了在其上形成有激光束阻挡膜162的第四层151b和在其上形成有平面薄膜电阻159的第三层151c。如图4b所示，激光束阻挡膜162的尺寸至少要大于第三层151c的上表面上形成的平面薄膜电阻159的尺寸，并且在第四层151b的上表面上形成，以便在垂直方向上与平面薄膜电阻159的区域重叠。
激光束阻挡层162被定义为在微调过程中阻挡激光束透过第四层151b照射从而影响第二层151a的上表面上的导电图案的阻挡层。因为激光束阻挡层162形成于层之间，所以它最好由薄金属膜制成。如果第四层151b由两个或更多个层组成，激光束阻挡层162最好形成于第四层上，第四层位于上面形成有平面薄膜电阻的第三层的上表面的正上方。
另外，第四层151b上的导电层最好形成于与第二层151a的平面薄膜电阻159在垂直方向上不相重叠的区域。换句话说，即使在微调平面薄膜电阻159的过程中，激光束照射到恰好薄膜电阻159的位置，但如果超出了合适的微调时间，激光束可能也会透过第四层151b而影响其上表面上的导电图案。在这种情况下，如果第四层151b的上表面上形成导电图案的区域在垂直方向与平面薄膜电阻159重叠的话，导电图案很容易被激光束损坏。
因此，如图4b所示，最好把第四层151b上形成导电图案的区域限制为其上表面上与平面薄膜电阻159不相重合的区域。可以通过以下方式把上述方法应用于图4所示的激光束阻挡膜162在第四层151b的上表面上形成激光束阻挡膜162并使其面积略大于平面薄膜电阻159，在第四层151b的上表面上的剩余区域S上形成导电图案。因此通过上述方法就可以达到稳定的微调过程以更有效地保护导电图案。
图5为一平面图，显示了在底层180上形成本发明使用的平面薄膜电阻的一个例子。参照图5，图中显示了在其上形成平面薄膜电阻182的底层180(图3和图4的第三层101c和151c)的上表面。
本发明的实施例所使用的平面薄膜电阻是Ohmega技术公司生产的一种Ohmega-ply。Ohmega-ply具有规则的正方形，根据其品质可以具有如25Ω和50Ω这样的阻值。也就是说，具有所要求阻值的平面薄膜电阻可以从具有不同阻值的Ohmega-ply中选择一个以合适厚度和尺寸来实现。例如，当图5所示规则正方形平面薄膜电阻182的阻值为50Ω时，如果电阻182的宽度和长度都增加两倍，其电阻值就变为100Ω。导电图案185在图5的平面薄膜电阻182两侧形成，并与平面薄膜电阻182相连。导电图案185是用于连接电阻182与其他层上以导电图案实现的电路的图案。如果导电图案185在电阻182的两侧形成，如本领域所公知的那样，平面薄膜电阻182的阻值可以对其与导电图案不相连的一侧区域到其中心区域(在图5b中以“T”表示)进行微调而改变。在频率为10MHz的温度补偿式晶体振荡器中，大约为200Hz的频率可以通过这种微调过程来精密调节。
本发明进一步提供了一种用于调节温度补偿式晶体振荡器输出频率的新方法。也就是说，提供了一种平面薄膜电阻安装在分层结构底层上表面上的温度补偿式晶体振荡器，然后用激光束照射底层的下表面，这样就可以微调上表面上安装的薄膜电阻，由此获得所希望的输出功率。
图6为显示本发明频率调节的一个例子。参照图6，温度补偿式晶体振荡器250如图4的实施例所示那样进行加工。平面薄膜电阻(未显示)置于温度补偿式晶体振荡器250的底层251的上表面上。在该优选实施例中，在底层251的下表面上与插入上表面253和底层251之间的平面薄膜电阻位置相对应的区域形成标记259’，这样在以后激光束微调过程中就能找到平面薄膜电阻的准确位置。之后，根据图6所示的标记，通过用激光束照射底层的下表面执行微调过程。
当提供了温度补偿式晶体振荡器时，激光束阻挡膜要安装在与形成平面薄膜电阻的区域相对应的底层上方另一个层的上表面的区域，由此阻挡激光束透过该层损坏另一个层上表面上形成的导电图案。
如上所述，本发明提供了一种温度补偿式晶体振荡器，其中用于调节输出频率的平面薄膜电阻形成于分层结构底层的上表面上，这样用于调节输出频率的电阻所占的面积就被缩小了，进而实现了产品的小型化。
另外，本发明还提供了一种输出频率调节方法，在该方法中，提供了一种温度补偿式晶体振荡器，其中平面薄膜电阻形成于分层结构底层上表面上，利用激光束照射底层下表面对平面薄膜电阻进行微调。该方法的优点在于，它可以以最终产品的状态调节输出频率，由此获得室温状态下更精确的输出频率。
尽管本发明的优选实施例的公开是描述性目的，但是本领域中的技术人员应理解，只要不脱离所附权利要求书中公开的发明的范围和精神，各种各样的修改、增添和替换都是可能的。
权利要求
1.一种温度补偿式晶体振荡器，包括晶体振荡单元和至少一个用于温度补偿电路和振荡电路的部件，包括分层结构，它包括一个上面安装有晶体振荡器和部件的顶层和至少一个上面形成有导电图案的层；平面薄膜电阻，形成于分层结构底层的上表面上，用于调节温度补偿式晶体振荡器的输出频率。
2.根据权利要求1的温度补偿式晶体振荡器，其中分层结构包括第一层，上面形成有用于安装晶体振荡器和部件的导电图案；第二层，位于第一层下面，其上表面上形成有与第一层的导电图案相连的导电图案；第三层，位于第二层下面；其中，分层结构的顶层为第一层，分层结构的底层为第三层。
3.根据权利要求1的温度补偿式晶体振荡器，其中分层结构包括第一层，它包括一个晶体振荡器安装于其上的上表面并在层中形成有一个孔；第二层，用于安装温度补偿电路和振荡电路部件的导电图案形成于第二层上表面的一个区域，第二层还用于形成第一层的孔；第三层，位于第二层的下面；其中分层结构的顶层由第一和第二两个层组成，分层结构的底层为第三层。
4.根据权利要求3的温度补偿式晶体振荡器，进一步包括至少一个第四层，第四层另外设置于第二和第三层之间，其上表面上形成有与其他层的导电图案相连的导电图案。
5.根据权利要求4的温度补偿式晶体振荡器，其中第二到第四层被实现为单独的一个印刷电路层。
6.根据权利要求4的温度补偿式晶体振荡器，其中第四层的导电图案形成于与形成平面薄膜电阻的区域在垂直方向不相重叠的区域。
7.根据权利要求4的温度补偿式晶体振荡器，其中第四层进一步包括一个激光束阻挡膜，该激光束阻挡膜至少包括第四层上表面的一个与形成平面薄膜电阻的区域在垂直方向相重合的区域。
8.根据权利要求7的温度补偿式晶体振荡器，其中激光束阻挡膜由薄金属膜制成。
9.一种用于调节由分层结构组成的温度补偿式晶体振荡器的输出频率的方法，包括以下步骤提供一种温度补偿式晶体振荡器，其中平面薄膜电阻形成于分层结构底层的上表面上；利用激光束照射底层下表面对安装在底层上表面上的平面薄膜电阻进行微调以获得预定的输出频率。
10.根据权利要求9的输出频率调节方法，其中提供步骤进一步包括步骤把激光束阻挡膜安装在与形成平面薄膜电阻的区域相重叠的底层上方另一个层的上表面的区域。
11.根据权利要求9的输出频率调节方法，其中提供步骤进一步包括步骤在底层的下表面上与底层上表面上形成平面薄膜电阻的位置相对应的区域形成一个标记。
12.根据权利要求11的输出频率调节方法，其中微调步骤通过让激光束照射形成有标记的底层的下表面来执行。
全文摘要
这里公开了一种温度补偿式晶体振荡器和调节其输出频率的方法。温度补偿式晶体振荡器包括晶体振荡单元和至少一个用于温度补偿电路和振荡电路的部件。温度补偿式晶体振荡器还包括分层结构和平面薄膜电阻。分层结构包括一个其上安装有晶体振荡器和部件的顶层和至少一个其上形成有导电图案的层。平面薄膜电阻安装在分层结构底层的上表面上以调节温度补偿式晶体振荡器的输出频率。因此,用于调节输出频率的电阻所占的面积通过在层间插入一个用于调节输出频率的电阻就被缩小了,进而使产品小型化了。
文档编号H03B5/00GK1423414SQ0210668
公开日2003年6月11日 申请日期2002年3月5日 优先权日2001年12月4日
发明者郑哲泳 申请人:三星电机株式会社