适用于高真实度的高整合度晶振封装结构的制作方法

文档序号:13912518阅读:139来源:国知局

本发明是有关一种适用于高真实度的高整合度晶振封装结构,其第一石英晶体谐振器、第二石英晶体谐振器及特殊应用集成电路晶片整合在一个封装结构。



背景技术:

音乐在智能型手机上为重要的一环,逐渐有厂商为了突破智能型手机的音质,让使用者欣赏音乐更加动听,将高端播放器的声学模块移植到智能型手机上,使智能型手机能播放出高真实度的音乐,而声学模块内具有石英晶体谐振器(quartzcrystalresonator),并以压电效应产生高精度的振荡频率,且利用电路设计而提高石英晶体谐振器振荡频率,当运用石英晶体谐振器上的电极,则对一颗被适当切割并设置的石英晶体谐振器施以电场时,使石英晶体谐振器将会产生变形;当外加电场移除时,则石英晶体谐振器即会恢复原状并发出电场,因而在电极上产生电压,此现象即称的为「压电效应」。此外,石英晶体谐振器借由封装结构不同,而可先分成『晶体』封装结构、『晶振』封装结构的态样。

如图1a所示,其为一种现有晶体封装结构10,包括:一基座11;一石英晶体谐振器12,其以银胶13黏至该基板11上;一上盖14,安装于该基板11上,又以图1b所示,将两个晶体封装结构10分别黏着至客户端所制造智能型手机的电路板p上,可整合电路板p上的晶片(ic),而以两个晶体封装结构10分别输出第一及第二时脉频率,可节省零件成本,但无法控制相位噪声,且智能型手机电路使用面积适中及不同时脉频率整合性适中。

如图1c所示,其为另一种现有晶振封装结构20,包括:一基座21,其内具有一凹槽211,并以该凹槽211的周缘向外延伸出一台阶面212;一特殊应用集成电路晶片22,安装在该基座21的凹槽211上;一石英晶体谐振器23,其以银胶24黏至该凹槽211的台阶面212上;一上盖25,安装于该基板21上,又以图1d所示,将两个晶振封装结构20分别黏着至客户端所制造智能型手机的电路板p上,而以两个晶振封装结构20分别输出第一及第二时脉频率。如图1e所示,其为又一种现有晶振封装结构30,包括:一基座31,其上设有一第一凹槽311,又其下设有一第二凹槽312:一石英晶体谐振器32,其以银胶33黏至该基板31的第一凹槽311上;一晶片34,安装在该基座31的第二凹槽312上;一上盖35,安装于该基板31的第一凹槽311上,并以图1e所示,其为又一种现有晶振封装结构30,包括:一基座31,其上设有一第一凹槽311,又其下设有一第二凹槽312;一石英晶体谐振器32,其以银胶33黏至该基板31的第一凹槽311上;一晶片34,安装在该基座31的第二凹槽312上;一上盖35,安装于该基板31的第一凹槽311上,又以图1f所示,将两个晶振封装结构30分别黏着客户端所制造智能型手机的电路板p上,而以两个晶振封装结构30分别输出第一及第二时脉频率。是以,该晶振封装结构20、30可控制相位噪声,但零件成本高,且智能型手机电路使用面积适中及不同时脉频率整合性适中。

承上,在小米科技官方网站(http://www.mi.com/minote/hifi/)提及图1g所示的集成编译码器,通常一般智能型手机的音频系统仅使用成本最便宜的一颗集成编译码器c,但特性不好,于是小米科技研发图1h所示的高真实度(highfidelity,hi-fi)系统f,以两个晶振封装结构20、30配合独立音频晶片f1、独立放大器f2及一系列周边组件f3所构成,让声音在每一个环节都妥善处理,亦强调智能型手机具有独立声卡,让音乐有更丰富的表现力,并还原更干净细腻的音乐,而上述内容细节在小米官方网站亦有详细介绍,容不赘述。又在魅族科技官方网站(http://www.meizu.com/products/mx4pro/hifi.html)提及将hi-fi系统f应用于智能型手机,以低抖动(jitter)的双晶振,如同小米科技的两个晶振封装结构20、30,并以数字模拟转换器(dac)主时钟架构,如同小米科技的独立音频晶片f1,使播放器噪声低至1.6uv,而上述内容细节在魅族科技官方网站亦有详细介绍,容不赘述。进一步,在客户端所制造智能型手机的电路板p上的中央处理器(cpu),设定cd取样频率为44.1khz的音频格式与dvd取样频率为48khz的音频格式来处理不同音频格式(有损音源:mp3、aac、wma、ogg及vorbis;无损音源:wav、pcm、als、alac、tak、flac、ape及wv),并配合下表所示:

例如在44.1khz的音频格式对应其中一个晶振封装结构,以44.1khz乘于512倍,而为22.5792mhz的第一时脉频率,又在48khz的音频格式对应另一个晶振封装结构,以48khz乘于512倍,而为22.5792mhz的第二时脉频率,而其它倍数的第一及第二时脉频率,以此类推,亦可形成双低相位噪声晶振,亦能解决取样频率转换(samplingrateconvert,src)的劣化,使智能型手机所播放音乐与不同音频格式的频率完全同步,可消除误差,使独立音频晶片实现较好音频译码的声音表现。此外,如图1i所示,由于hi-fi系统f需要两个晶振封装结构20、30,换言之,需有独立两个电源(vdd)、两个接地(gnd)、两个控制信号输入(inh)、两个频率输出(f)的接点,属于低整合度的晶振封装结构。

接着,在日本特许第3770607号及第5882868号,揭露两个石英晶体谐振器封装在同一结构内,属于整合两个晶体,如日本特许第3770607号所揭露的图1j所示,其现有一种固定收纳式的整合晶体封装结构40,包括:一绝缘基体41,其具有一长方形状的凹部411,并在该凹部411设有一第一及第二段差部412、413;一第一电极焊盘42,设在该第一及第二段差部412、413上;一第二电极焊盘43,设在该第一及第二段差部412、413上;一配线导体44,其设在该绝缘基体41的底面,并分别与该第一及第二电极焊盘42、43电性连接;一盖体45,安装在该绝缘基体41上;借此,该固定收纳式的整合晶体封装结构40,可利用一导电性接着剂46,将一第一及第二石英晶体谐振器47a、47b分别固定收纳在该第一及第二电极焊盘42、43上,因此,该固定收纳式的整合晶体封装结构40所欲解决的问题,为固定收纳两个石英晶体谐振器。又如日本特许第5882868号所揭露的图1l所示,其现有一种抽真空收纳式的整合晶体封装结构50,包括:一绝缘基体51,其上表面具有一第一凹部511,又其下表面具有一第二凹部512,且其开设一贯通孔513,该贯通孔513位于该第一凹部511与该第二凹部512之间;一第一及第二配线导体52、53,分别设在该第一及第二凹部511、512;一第二石英晶体谐振器54b,其利用接合材料55而接合至该第二配线导体53上;一第二盖体56,封住该绝缘基体51的第二凹部512;一第一石英晶体谐振器54a,其利用接合材料55而接合至该第一配线导体52上,再者,利用该贯通孔513将该绝缘基体51的第一及第二凹部511、512抽真空;一第一盖体57,封住该绝缘基体51的第一凹部511;借此,该抽真空收纳式的整合晶体封装结构50,将该第一及第二石英晶体谐振器54a、54b分别抽真空收纳在该绝缘基体51的第一及第二凹部511、512内,因此,该抽真空收纳式的整合晶体封装结构50所欲解决的问题,为抽真空收纳两个石英晶体谐振器,上述两件特许专利是以不同方式收纳两个石英晶体谐振器,但在各该特许专利文献当中并未提及高真实度音乐系统,故并非有动机可整合至高真实度音乐系统,假设一个整合晶体封装结构40、50整合至客户端所制造智能型手机的电路板p上的晶片(ic),如图1k及图1m所示,其以一个整合晶体封装结构40、50分别输出第一及第二时脉频率,不仅零件成本最低,且智能型手机电路使用面积较优及不同时脉频率整合性较优,但依旧无法解决相位噪声的问题。

综上所述,由于相位噪声在hi-fi系统f应用上为最重要的关键参数,但两个晶体封装结构10、一个整合晶体封装结构40、50无法控制相位噪声,无法达到hi-fi系统f的要求,仅有两个晶振封装结构20、30可控制相位噪声,可达到hi-fi系统f的要求,但如何保有两个晶振封装结构20、30可控制相位噪声的优点,又可保有一个整合晶体封装结构40、50的智能型手机电路使用面积的优点及不同时脉频率整合性的优点,并同时克服两个晶振封装结构20、30的零件成本过高,仍有其未尽完善之处,尚有改进空间。



技术实现要素:

本发明所要解决的主要技术问题在于,克服现有技术存在的上述缺陷,而提供一种适用于高真实度的高整合度晶振封装结构,其不仅保有控制相位噪声的优点,可达到hi-fi系统的要求,又可保有智能型手机电路使用面积的优点及不同时脉频率整合性的优点,并同时可降低零件成本的功效。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:

一种适用于高真实度的高整合度晶振封装结构,包括:一封装体,由一基座及封盖所构成,该基座内具有一凹槽,并以该凹槽的周缘连续向外延伸出一第一台阶面与一第二台阶面,并在该第一台阶面、第二台阶面及凹槽分别设有一第一导电部、第二导电部及第三导电部;一第一石英晶体谐振器(quartzcrystalresonator),为第一频率组件,其一端为固定端结合在该第一台阶面的第一导电部上;一第二石英晶体谐振器,为第二频率组件,其一端为固定端结合在该第二台阶面的第二导电部上;以及一特殊应用集成电路晶片(applicationspecificintegratedcircuitdie,asicdie),结合在该凹槽的第三导电部上,且该第三导电部分别结合至该第一台阶面的第一导电部与该第二台阶面的第二导电部;借此,该特殊应用集成电路晶片设定一切控功能,并接收不同高真实度的音频格式,而分别对应该第一石英晶体谐振器所输出一第一时脉频率与该第二石英晶体谐振器所输出一第二时脉频率,让该切控功能可配合在不同高真实度的音频格式下,而控制该第一石英晶体谐振器的第一时脉频率与该第二石英晶体谐振器的第二时脉频率,以形成一高真实度的高整合度晶振封装结构。

依据前揭特征,该不同高真实度的音频格式系由44.1khz的音频格式与48khz的音频格式所构成,而该第一时脉频率与该第二时脉频率分别被该44.1khz的音频格式所使用与该48khz的音频格式所使用,且该第一时脉频率与该第二时脉频率分别为该44.1khz的音频格式的倍数与该48khz的音频格式的倍数。

依据前揭特征,该第一石英晶体谐振器的固定端与该第二石英晶体谐振器的固定端可位于同一侧或不同侧。

依据前揭特征,该基座由陶瓷电路板或印刷电路板构成,使该基座的内部形成电性导线,并以该电性导线耦接该凹槽的第三导电部与该第一台阶面的第一导电部间,又以该电性导线系耦接该凹槽的第三导电部与该第二台阶面的第二导电部间,令该特殊应用集成电路晶片能分别与该第一石英晶体谐振器、第二石英晶体谐振器相互耦接,并利用该切控功能使用。

依据前揭特征,该基座的底面分别设有一第一组焊垫与一第二组焊垫,并以该第一组焊垫可透过该基座的电性导线,与该特殊应用集成电路晶片相互耦接,又该第二组焊垫可透过该基座的电性导线,与该特殊应用集成电路晶片相互耦接,使该高整合度封装结构形成表面黏着组件(surfacemountdevices,smd)。

依据前揭特征,该切控功能具有一第一切换开关与一第二切换开关,而该第一切换开关与该第二切换开关分别用以切换该第一取样频率与该第二取样频率,使该第一取样频率与该第二取样频率可同时输出或分别输出。

借助上揭技术手段,本发明将第一石英晶体谐振器、第二石英晶体谐振器及特殊应用集成电路晶片整合在一个封装结构,形成一个高整合度晶振封装结构,整合两个独立电路、独立特殊应用集成电路晶片,不仅保有控制相位噪声,可达到hi-fi系统的要求,又可保有智能型手机电路使用面积的优点及不同时脉频率整合性的优点,并可降低零件成本的功效。

本发明的有益效果是,其不仅保有控制相位噪声的优点,可达到hi-fi系统的要求,又可保有智能型手机电路使用面积的优点及不同时脉频率整合性的优点,并同时可降低零件成本的功效。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1a是现有一种晶体封装结构的示意图。

图1b是现有一种晶体封装结构黏着于电路板的示意图。

图1c是现有一种晶振封装结构的示意图。

图1d是现有一种晶振封装结构黏着于电路板的示意图。

图1e是现有又一种晶振封装结构的示意图。

图1f是现有又一种晶振封装结构黏着于电路板的示意图。

图1g是现有集成编译码器的示意图。

图1h是现有hi-fi系统的示意图。

图1i是现有hi-fi系统的两个晶振封装结构的电路示意图。

图1j是现有固定收纳式的整合晶体封装结构示意图。

图1k是现有固定收纳式的整合晶体封装结构黏着于电路板示意图。

图1l是现有抽真空收纳式的整合晶体封装结构示意图。

图1m是现有抽真空收纳式的整合晶体封装结构黏着于电路板示意图。

图2是本发明高整合度晶振封装结构的立体图。

图3是图2中3-3的断面剖视图。

图4是本发明高整合度晶振封装结构的另一断面剖视图。

图5是本发明高整合度晶振封装结构黏着于电路板的示意图。

图6a是本发明高整合度晶振封装结构的电路示意图。

图6b是本发明高整合度晶振封装结构的使用状态图。

图中标号说明:

60高整合度晶振封装结构

70封装体

71基座

711第一组焊垫

712第二组焊垫

72封盖

73凹槽

731第三导电部

74第一台阶面

741第一导电部

75第二台阶面

751第二导电部

80a第一石英晶体谐振器

80b第二石英晶体谐振器

90特殊应用集成电路晶片

91切控功能

911第一切控开关

912第二切控开关

92第一时脉频率

93第二时脉频率

vdd电源

gnd接地

fa第一时脉频率输出

fb第二时脉频率输出

fs切控功能输入

int控制信号输入

具体实施方式

首先,请参阅图2~图6b所示,本发明适用于高真实度(highfidelity,hi-fi)的高整合度晶振封装结构60的较佳实施例包括:一封装体70,由一基座71及封盖72所构成,该基座71内具有一凹槽73,并以该凹槽73的周缘连续向外延伸出一第一台阶面74与一第二台阶面75,并在该第一台阶面74、第二台阶面75及凹槽73分别设有一第一导电部741、第二导电部751及第三导电部731,本实施例中,该基座71由陶瓷电路板或印刷电路板构成,使该基座71的内部形成电性导线(图未示),及该第一、第二及第三导电部741、751、731具有数个导电性接点,但不限定于此。

一第一石英晶体谐振器(quartzcrystalresonator)80a,为第一频率组件,其一端为固定端结合在该第一台阶面74的第一导电部741上;一第二石英晶体谐振器80b,为第二频率组件,其一端为固定端结合在该第二台阶面75的第二导电部751上,本实施例中,如图4所示的断面剖视图,该第一石英晶体谐振器80a的固定端,与该第二石英晶体谐振器80b的固定端可位于同一侧,或在另一实施例中,如图5所示的另一断面剖视图,该第一石英晶体谐振器80a的固定端,与该第二石英晶体谐振器80b的固定端可位于不同侧,而该第一及二石英晶体谐振器80a、80b的结合方式,耦接至该基座71的第一及第二导电部741、751的导电性接点,且该封装体70以气密封装该第一及二石英晶体谐振器80a、80b,但不限定于此。

一特殊应用集成电路晶片(applicationspecificintegratedcircuitdie,asicdie)90,结合在该凹槽73的第三导电部731上,且该第三导电部731分别结合至该第一台阶面74的第一导电部741与该第二台阶面75的第二导电部751,本实施例中,该特殊应用集成电路晶片90的结合方式,耦接至该基座71的第三导电部731的导电性接点,并以该电性导线耦接该凹槽73的第三导电部731与该第一台阶面74的第一导电部741间,又以该电性导线耦接该凹槽73的第三导电部731与该第二台阶面75的第二导电部751间,令该特殊应用集成电路晶片90能分别与该第一石英晶体谐振器80a、第二石英晶体谐振器80b相互耦接,但不限定于此。此外,.该基座71的底面分别设有一第一组焊垫711与一第二组焊垫712,并以该第一组焊垫711可透过该基座71的电性导线,与该特殊应用集成电路晶片90相互耦接,又以该第二组焊垫712可透过该基座71的电性导线,与该特殊应用集成电路晶片90相互耦接,使该高整合度晶振封装结构60形成表面黏着组件(surfacemountdevices,smd),但不限定于此。

进一步,将该高整合度晶振封装结构60黏着客户端所制造智能型手机的电路板p上,如图5所示,并以该特殊应用集成电路晶片90设定一切控功能91,并使用不同高真实度的音频格式,而分别对应该第一石英晶体谐振器80a所输出一第一时脉频率92与该第二石英晶体谐振器80b所输出一第二时脉频率93,让该切控功能91可配合在不同高真实度的音频格式下,而使用该第一石英晶体谐振器80a的第一时脉频率92与该第二石英晶体谐振器80b的第二时脉频率93,以形成一高真实度的高整合度晶振封装结构60,本实施例中,该切控功能91具有一第一切换开关911与一第二切换开关912,而该第一切换开关911与该第二切换开关912分别用以切换该第一取样频率92与该第二取样频率93,使该第一取样频率92与该第二取样频率93可同时输出或分别输出,但不限定于此。

如图6a所示的高整合度晶振封装结构的电路示意图,其hi-fi系统需要两个晶振封装结构,换言之,需有独立两个电源(vdd)、两个接地(gnd)、两个控制信号输入(inh)、两个频率输出(f)的接点,属于低整合度的晶振封装结构,而本发明高整合度晶振封装结构60改良为一个电源(vdd)、一个接地(gnd)、一个控制信号输入(inh)、一个第一时脉频率输出(fa)、一个第二时脉频率输出(fb)及一个切控功能输入(fs)的接点,能有效高度整合两个晶振封装结构的独立电路及独立特殊应用集成电路晶片,属于高整合度的晶振封装结构,本实施例中,其该不同高真实度的音频格式系由44.1khz的音频格式及48khz的音频格式所构成,而该第一时脉频率92与该第二时脉频率93分别被该44.1khz的音频格式所使用与该48khz的音频格式所使用,并配合图6b所示的高整合度晶振封装结构的使用状态图,其该第一石英晶体谐振器80a与该第二石英晶体谐振器80b,借由该第一时脉频率输出(fa)与该第二时脉频率输出(fb)的接点可同时输出或分别输出该第一时脉频率92与该第二时脉频率93分别为该44.1khz的.音频格式的倍数与该48khz的音频格式的倍数。

基于上述的构成,为能清楚分析及说明两个传统晶体封装结构、两个传统晶振封装结构、一个整合晶体封装结构,与本发明所研发的一个整合晶振封装结构差异性,兹列表比较如后:

经由上述列表分析得知,由于相位噪声在hi-fi系统应用上为最重要的关键参数,故以性能表现考虑市场趋势,所以排除相位噪声不佳的(a)两个传统独立晶体封装结构及(c)一个整合晶体封装结构,而是采用成本高的(b)两个传统独立晶振封装结构的方式。是以,本发明是将该第一石英晶体谐振器80a及第二石英晶体谐振器80b及特殊应用集成电路晶片90整合在一个封装结构,形成一个高整合度晶振封装结构60,不仅保有两个传统独立晶振封装结构的较优相位噪声,可达hi-fi系统的需求,也可保有整合晶体封装结构的较优不同时脉频率整合性及较优智能型手机电路使用面积,并可降低两个传统晶振封装结构的零件成本。

以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。

综上所述,本发明在结构设计、使用实用性及成本效益上,完全符合产业发展所需,且所揭示的结构亦是具有前所未有的创新构造,具有新颖性、创造性、实用性,符合有关发明专利要件的规定,故依法提起申请。

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