一种温度补偿晶体振荡器的制作方法

本发明涉及晶体振荡器技术领域。更具体地，涉及一种温度补偿晶体振荡器。

背景技术：

晶体振荡器在电子产品中有着广泛的应用，它常常被称之为电子产品的心脏，它的输出频率的稳定性直接影响到电子系统的性能好坏。随着近年来通讯行业，北斗gps卫星导航行业，信号发生器和数字频率计等仪器仪表行业的发展，都需要较高输出频率稳定度的晶体振荡器来为电子系统提供精密的标准频率和时间基准，如果作为上述设备中主要的标准频率和时间基准的晶体振荡器的频率不稳，就会直接影响通讯系统的稳定性、卫星定位的精确性、测量仪器的测量精度。

由于现在晶体振荡器里使用的晶体谐振器其谐振频率随温度的变化而变化，不管是常用的at切型和sc切型，还是别的x、dt、ct、xy等切型，在较大的温度范围内它们的频率都随温度有较大的变化，特别是在温度t距晶体谐振器的参考点温度t0越远的温度区，晶体谐振器的谐振频率随单位温度变化的变化量就越大，因此人们使用了温度补偿等技术来提高晶体振荡器的输出频率稳定度，但是目前技术仍然满足不了电子产品系统对较宽温度范围内有较高输出频率稳定度的要求。

随着电子设备中高精度温补晶振的广泛应用，对温补晶振在体积、温度、频率温度稳定度等方面提出了越来越高的要求。传统的温补晶振在工作环境要求产品满足频率稳定度在-40℃～+85℃温度范围内≤±1ppm，无法满足在-55℃～+85℃宽温度范围频率稳定度≤±1ppm的需求，因此无法满足在宽温度条件下的温补晶体振荡器高精度的需求。

因此，为了满足温补晶振产品在宽温度条件下高稳定度的要求以及产品小型化方面的要求，必须对产品进行小型化和高精度方面的设计，实现产品的小型化和高指标特性，满足电子设备的相关要求。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种小型高精度温补晶体振荡器，解决传统温补晶振中无法满足在-55℃～+85℃宽温度范围频率稳定度≤±1ppm的问题，通过优化产品的结构和调试方法，实现晶体振荡器在-55℃～+85℃宽温度范围频率稳定度≤±1ppm的指标，通过小型化和集成化的设计，实现了产品的smd5032外形尺寸。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种温度补偿晶体振荡器，该温度补偿晶体振荡器包括：

底座；

焊盘设置于底座上的焊盘；

设置于底座上的温补芯片，温补芯片的引脚与焊盘电连接；

设置于底座上的石英振子；及

焊接于底座的顶部的金属盖板，用于封盖温补芯片和石英振子。

优选地，该底座为陶瓷底座。

进一步优选地，底座上设置有一凹槽，温补芯片通过导电胶粘接到陶瓷底座的凹槽内。

进一步优选地，温补芯片的引脚与焊盘通过金丝键合的方式进行电连接。

优选地，石英振子包括石英晶片及通过镀膜工艺镀到石英晶片上的金电极。

进一步优选地，陶瓷底座上还设置有石英晶片放置平台，石英晶片通过导电胶粘接到陶瓷底座的石英晶片放置平台上。

优选地，温度补偿晶体振荡器的封装形式为smd5032。

优选地，温度补偿晶体振荡器的长度为5.0mm±0.2mm。

优选地，温度补偿晶体振荡器的宽度为3.2mm±0.2mm。

优选地，温度补偿晶体振荡器的高度不高于2.0mm。

本发明的有益效果如下：

本发明中一种小型高精度温补晶体振荡器，解决传统温补晶振中无法满足在-55℃～+85℃宽温度范围频率稳定度≤±1ppm的问题，通过优化产品的结构和调试方法，实现晶体振荡器在-55℃～+85℃宽温度范围频率稳定度≤±1ppm的指标，通过小型化和集成化的设计，实现了产品的smd5032外形尺寸。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1示出一种小型高精度温补晶体振荡器的结构示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

本发明提供了一种温度补偿晶体振荡器，具体包括底座；焊盘，焊盘设置于底座上；设置于底座上的温补芯片，温补芯片的引脚与焊盘电连接；设置于底座上的石英振子；及焊接于底座的顶部的金属盖板，用于封盖温补芯片和石英振子。本发明中小型高精度温补晶体振荡器，解决了传统温补晶振中无法满足在-55℃～+85℃宽温度范围频率稳定度≤±1ppm的问题，通过优化产品的结构和调试方法，实现晶体振荡器在-55℃～+85℃宽温度范围频率稳定度≤±1ppm的指标，通过小型化和集成化的设计，实现了产品的smd5032外形尺寸。

如图1所示，下面结合一个具体实施例进行说明

一种小型高精度温补晶体振荡器，包括陶瓷底座101、温补芯片102、石英晶片103、金电极104和金属盖板105。其中

陶瓷底座101：用于放置温补芯片、石英振子和金属盖板，并对各个部分进行电气连接和提供最终输入输出端口。

本发明中，由于基座尺寸较小，而引出端较多，通过引出端的特殊设计，在基座中部设计了圆形的串口接入端口，连接cs、data、clock编程端，有效的减小了基座体积，降低了布线难度。

进一步地，由于串口接入端口焊盘较小其位于并基座中部，可以有效避免在使用中由于焊接引起的误连接现象，提高产品的可靠性。

更进一步地，由于基座尺寸较小，而其内部连接线较多较复杂，通过增加陶瓷底座的布线层数，优化走线路径，合理布置串口接入端的具体位置，有效提高了产品的电磁兼容能力。

温补芯片102：用于配合石英振子产生振荡回路，并对石英振子进行温度补偿计算，最终输出高精度的频率信号。

本发明中，为了实现石英振子的微小型化，电路各部分采用集成化设计，其中主振电路、滤波电路和补偿网络集成在一个温补芯片上，通过设计高次项的补偿算法曲线，大大提高了温度补偿的精度，使得晶体振荡器能够实现在-55℃～+85℃宽温度范围频率稳定度≤±1ppm的指标。

石英晶片103：在该石英晶片103上镀上金电极104，用于配合温补芯片产生振荡回路。

本发明中，石英晶片采用微小型化条片形状设计，通过调节晶片的切角，优化了石英振子的频率温度稳定度特性，使得其和温补芯片补偿算法曲线更好匹配，并通过调节晶片的宽度-厚度比，降低了石英振子随温度变化产生的频率跳变量，优化了产品的频率温度稳定度特性。

金电极104：用于作为石英晶片的电极，制作成石英振子。

传统的蒸发镀膜制作的电极膜层附着力差，电极膜内部、电极膜与晶片之间存在应力大，影响了产品的老化率。

本发明中，金电极104是通过镀膜工艺镀到石英晶片103构成石英振子。通过采用高真空离子束溅射镀膜，比传统的蒸发镀膜真空度更高，提高了镀膜牢固度、降低膜层应力，使得晶片表面的电极膜的膜层附着力增强、应力降低，提高了产品的长期稳定性，使得产品的老化性能更好。

进一步地，通过采用离子刻蚀微调，即采用离子束少量刻蚀电极材料，以微量调整频率，刻蚀微调可以避免二次蒸镀带来的附着力和膜层应力，从而减小产品的老化率。

金属盖板105：用于和陶瓷底座密封到一起，组成产品的外部封装。

传统的充氮气平行焊封口，产品内部水汽含量相对较大，产品内部的水汽使电极发生缓慢氧化引起频率飘移即频率变化。

本发明中，通过采用高真空平行焊封口，使得产品内部水汽含量降低为零，消除了产品内部水汽和其他气体对老化率的影响，采取高真空封装方式，减小产品的老化率。

应说明的是，本发明中温补芯片通过导电胶粘接固定在陶瓷底座上，以对温补芯片进行固定；温补芯片上面引出端通过金丝键合连接在陶瓷底座的焊盘上以实现电路的电气连接；石英晶片通过导电胶粘接固定在陶瓷底座上以对石英晶片进行固定。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。