一种集成式晶体谐振器的制作方法

1.本发明涉及电子元器件技术领域，具体为一种集成式晶体谐振器。


背景技术：

2.随着科技的不断进步，应用越来越广泛，与人们生活密切相关的无各种集成电路技术也得到了迅猛发展，信息通讯设备、互联网络硬件、各种类型的计算机、定位导航系统、广播电视系统、家用电子电器、数字仪器仪表等设备逐步走入工业控制领域和人们的日常生活之中，石英晶体振荡器因其低噪声和高频率稳定度等优点可作为标准频率源或者脉冲信号源，是目前集成电路设备中所不能替代的关键模块之一，小型化，低噪声化，高频率稳定度化是对石英晶体振荡器的要求。
3.公开号为cn104283524b提供的一种压电石英晶体谐振器及其制作方法，其通过将石英晶体谐振器和热敏电阻在电路板上布设好后使用树脂注塑成形，使石英晶体谐振器具有独立的腔体，避免热敏电阻对石英晶体谐振器的污染，同时满足了更高频率稳定性的需求，这也是目前常见的晶体谐振器的结构，但是现有的晶体谐振器仍旧存在着以下的不足：1、现有的石英晶体内部仅仅封装有石英晶片，在使用时需要外结振荡电路，由于各个电路的结构不同，同一晶振在使用时会造成相应的效果不同，现有的晶体谐振器受到体积的限制，要么造成无法在其内部集成振荡电路，要么将晶体谐振器制造的体积较大；2、石英晶片在进行工作时受周围温度的影响较大，温度的升高会导致晶片发生形变，影响频率的准确性，所以为了保证石英晶片的工作，逐渐出现了一些温控式的晶体振荡器，但是这些晶体振荡器都是有源的，造成体积较大，针对无源的晶体振荡器，目前还缺乏相应的散热方案；3、现有的晶体振荡器都是一体式的结构，在损坏时需要更换整个晶体振荡器，对于一些焊接在电路板上的晶体振荡器，更换起来较为困难，另外各种电路板的焊盘引脚间距通常存在差异，这就造成同一晶振需要生产多种引脚间距的晶振，晶振的通用性较差，无形中增加了生产的成本。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种集成式晶体谐振器，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.一种集成式晶体谐振器，包括底座、焊接组件、固定底盘、活动连接组件、下电路板、上电路板、电路板连接支撑组件、振荡电路、综合支撑机构、石英晶片、散热机构和外壳，其中：
7.所述底座上安装有焊接组件，用于将晶体谐振器焊接在需要安装的电路板上，所述固定底盘可拆卸的固定在底座内，所述固定底盘内固定有活动连接组件，所述活动连接组件下端与焊接组件接触，上端与下电路板焊接，用于在下电路板和焊接组件之间构成电气回路，所述固定底盘上端固定有下电路板，所述下电路板上固定有电路板连接支撑组件，
所述电路板连接支撑组件上端固定有上电路板，所述下电路板和上电路板之间通过电路板连接支撑组件进行电性连接，所述下电路板和上电路板印制焊接有振荡电路，所述下电路板上焊接有两个综合支撑机构，所述综合支撑机构上端贯穿上电路板和石英晶片的两个电极连接，用于在自身内部构建两组电容和石英晶片构成主振荡电路结构，所述振荡电路用于检测石英晶片的振幅并进行稳定，所述固定底盘上端安装有外壳，所述外壳内侧壁固定有散热机构。
8.优选的，所述底座包括座体和固定卡扣，所述座体中部设置有与固定底盘形状相匹配的凹槽，所述焊接组件包括下触点和焊接引线，所述下触点固定在座体的凹槽的上端面中部，所述焊接引线上端与下触点电性连接，下端贯穿座体，所述座体的凹槽的四周内侧壁上安装有固定卡扣，所述固定底盘外侧壁上设置有与固定卡扣形状相匹配的卡槽。
9.优选的，所述固定底盘包括盘体和减震环，所述盘体的中部设置有容纳槽，所述容纳槽的内部安装有减震环，所述活动连接组件上包括固定焊接座、玻璃绝缘子、电极柱和上触点，所述盘体的中部设置有固定焊接座，所述固定焊接座下端的盘体内固定有玻璃绝缘子，所述盘体下端面固定有上触点，所述电极柱贯穿玻璃绝缘子，且上端与固定焊接座电性连接，下端与上触点电性连接，所述下电路板焊接在固定焊接座上，所述上触点和下触点位置相对应。
10.优选的，所述电路板连接支撑组件由连接焊接座、固定座、绝缘支撑柱和连接导电柱构成，所述下电路板的上端面和上电路板的下端面上相对应的设置有连接焊接座，所述连接焊接座周围设置有一圈固定座，所述绝缘支撑柱上下两端卡在两个固定座上，所述绝缘支撑柱内部设置有连接导电柱，所述连接导电柱上下两端分别焊接在下电路板和上电路板的连接焊接座上。
11.优选的，所述综合支撑机构由支撑弹簧片、辅助弹簧片、电容介质、电容外壳和导电支撑架构成，所述支撑弹簧片和辅助弹簧片的下端焊接在下电路板上，所述支撑弹簧片和辅助弹簧片支架夹有电容介质，所述支撑弹簧片和辅助弹簧片的外部包裹有电容外壳，所述支撑弹簧片的上端固定有导电支撑架，所述石英晶片的电极通过导电胶固定在导电支撑架上。
12.优选的，所述散热机构有均热腔、散热腔和散热板构成，所述均热腔和散热腔内部连通，所述均热腔和散热腔内部均填充有冷却液，所述散热腔的上端面均匀设置有多组纵横交错的散热板，所述均热腔固定在外壳内侧壁上，且均匀分布在石英晶片四周，所述散热腔下端靠近石英晶片的侧面上粘附有一层隔热板。
13.优选的，所述振荡电路包括皮尔斯振荡电路、振幅检测电路和启动偏置电路，所述皮尔斯振荡电路和综合支撑机构电性连接，用于配合石英晶片以产生振荡讯号，所述振幅检测电路和皮尔斯振荡电路电性连接，用于检测石英晶片的振幅变化并对振幅进行限制，保证其振幅的状态稳定，所述启动偏置电路用于对皮尔斯振荡电路、振幅检测电路提供启动电流和偏置电流使其能够进行工作。
14.优选的，所述皮尔斯振荡电路、振幅检测电路和启动偏置电路均基于晶体管构成。
15.优选的，所述石英晶片采用圆形的金属薄膜电极，且圆形的金属薄膜电极表面贴附有一层与其膨胀系数不同的长条形的金属膜。
16.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
17.1、本发明在晶体振荡器的内部集成有振荡电路，并通过在综合支撑机构内部集成电容，创造性的在晶体振荡器内部设置双层的电路板等方式构建一个振荡电路，既能够稳定整个晶体振荡器在电路板上所占的频率，而且缩小了整个晶体振荡器在电路板上所占的面积；
18.2、本发明在外壳内部设置了散热机构，完全使用物理的方法对石英晶片的周围进行散热，不需要使用额外的外部电路进行支持，从而提高整个晶体振荡器的散热能力，降低高温对晶体振荡器的影响；
19.3、本发明焊接在电路板上的底座可和晶体谐振器的其他部分可以拆卸的，这样在更换晶振时十分的方便，而且为了满足晶体振荡器焊接尺寸的多样性，只需要生产不同底座即可，其他的部分可以保持一致，便于生产，而且能够降低生产的成本。
附图说明
20.图1为本发明整体分解结构示意图；
21.图2为本发明整体剖面结构示意图；
22.图3为本发明中底座的剖面结构示意图；
23.图4为本发明中固定底盘的剖面结构示意图；
24.图5为本发明中下电路板和上电路板的连接结构示意图；
25.图6为本发明中a处的放大结构示意图；
26.图7为本发明中综合支撑机构的剖面结构示意图；
27.图8为本发明中金属膜的结构示意图；
28.图9为本发明中散热机构的剖面结构示意图；
29.图10为本发明中振荡电路的电路结构图。
30.图中：1底座、101座体、102固定卡扣、2焊接组件、201下触点、202焊接引线、3固定底盘、301盘体、302减震环、31容纳槽、4活动连接组件、401固定焊接座、402玻璃绝缘子、403电极柱、404上触点、5下电路板、6上电路板、7电路板连接支撑组件、701连接焊接座、702固定座、703绝缘支撑柱、704连接导电柱、8振荡电路、801皮尔斯振荡电路、802振幅检测电路802、803启动偏置电路、9综合支撑机构、901支撑弹簧片、902辅助弹簧片、903电容介质、904电容外壳、905导电支撑架、10石英晶片、11散热机构、1101均热腔、1102散热腔、1103散热板、12外壳、13金属膜。
具体实施方式
31.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
32.实施例：
33.请参阅图1至图10，本发明提供一种技术方案：
34.一种集成式晶体谐振器，包括底座1、焊接组件2、固定底盘3、活动连接组件4、下电路板5、上电路板6、电路板连接支撑组件7、振荡电路8、综合支撑机构9、石英晶片10、散热机
构11和外壳12，其中：
35.所述底座1上安装有焊接组件2，所述底座1包括座体101和固定卡扣102，所述座体101中部设置有与固定底盘3形状相匹配的凹槽，所述焊接组件2包括下触点201和焊接引线202，所述下触点201固定在座体101的凹槽的上端面中部，所述焊接引线202上端与下触点201电性连接，下端贯穿座体101，所述座体101的凹槽的四周内侧壁上安装有固定卡扣102，所述固定底盘3外侧壁上设置有与固定卡扣102形状相匹配的卡槽，固定卡扣102和卡槽的位置相匹配，既能够固定住固定底盘3又方便拆卸，这样晶状体振荡器的其他部分可以从底座1上拆卸，这样在更换晶振时十分的方便，而且为了满足晶体振荡器焊接尺寸的多样性，只需要生产不同底座1即可，其他的部分可以保持一致，便于生产，而且能够降低生产的成本，在使用时，焊接引线202焊接在电路板上，从而实现将晶体谐振器焊接在需要安装的电路板上的效果，焊接引线202引出了下电路板5和上电路板6所有需要引出的线路。
36.所述固定底盘3可拆卸的固定在底座1内，所述固定底盘3内固定有活动连接组件4，所述固定底盘3包括盘体301和减震环302，所述盘体301的中部设置有容纳槽31，所述容纳槽31的内部安装有减震环302，所述下电路板5固定在盘体301上，减震环302能够对下电路板5起到良好的减震效果，增强整个晶体振荡器抗震动能力，所述活动连接组件4下端与焊接组件2接触，上端与下电路板5焊接，用于在下电路板5和焊接组件2之间构成电气回路，所述活动连接组件4上包括固定焊接座401、玻璃绝缘子402、电极柱403和上触点404，所述盘体301的中部设置有固定焊接座401，所述固定焊接座401下端的盘体301内固定有玻璃绝缘子402，所述盘体301下端面固定有上触点404，所述电极柱403贯穿玻璃绝缘子402，且上端与固定焊接座401电性连接，下端与上触点404电性连接，所述下电路板5焊接在固定焊接座401上，所述上触点404和下触点201位置相对应，这样在固定底盘3安装在底座1上时，上触点404和下触点201相接触，能够进行导电，完成电气导通。
37.所述固定底盘3上端固定有下电路板5，所述下电路板5上固定有电路板连接支撑组件7，所述电路板连接支撑组件7上端固定有上电路板6，所述下电路板5和上电路板6之间通过电路板连接支撑组件7进行电性连接，所述电路板连接支撑组件7由连接焊接座701、固定座702、绝缘支撑柱703和连接导电柱704构成，所述下电路板5的上端面和上电路板6的下端面上相对应的设置有连接焊接座701，所述连接焊接座701周围设置有一圈固定座702，所述绝缘支撑柱703上下两端卡在两个固定座702上，固定座702对绝缘支撑柱703起到良好的固定支称作用，所述绝缘支撑柱703内部设置有连接导电柱704，绝缘支撑柱703既起到支撑上电路板6的作用，又能够包裹连接导电柱704起到绝缘的作用，所述连接导电柱704上下两端分别焊接在下电路板5和上电路板6的连接焊接座701上，下电路板5和上电路板6通过连接导电柱704进行电性连接。
38.所述下电路板5上焊接有两个综合支撑机构9，所述综合支撑机构9上端贯穿上电路板6和石英晶片10的两个电极连接，用于在自身内部构建两组电容和石英晶片10构成主振荡电路结构，所述综合支撑机构9由支撑弹簧片901、辅助弹簧片902、电容介质903、电容外壳904和导电支撑架905构成，所述支撑弹簧片901和辅助弹簧片902的下端焊接在下电路板5上，辅助弹簧片902的下端焊接在下电路板5的接地端上，所述支撑弹簧片901和辅助弹簧片902支架夹有电容介质903，所述支撑弹簧片901和辅助弹簧片902的外部包裹有电容外壳904，所述支撑弹簧片901的上端固定有导电支撑架905，所述石英晶片10的电极通过导电
胶固定在导电支撑架905上，支撑弹簧片901、辅助弹簧片902、电容介质903和电容外壳904构成了电容结构，构成的电容结构和石英晶片10共同构成了图10所示的振荡电路8外的主振荡电路结构。
39.所述振荡电路8用于检测石英晶片10的振幅并进行稳定，所述下电路板5和上电路板6印制焊接有振荡电路8，所述振荡电路8包括皮尔斯振荡电路801、振幅检测电路801和启动偏置电路803，所述皮尔斯振荡电路801和综合支撑机构9电性连接，用于配合石英晶片10以产生振荡讯号，所述振幅检测电路801和皮尔斯振荡电路801电性连接，用于检测石英晶片10的振幅变化并对振幅进行限制，保证其振幅的状态稳定，所述启动偏置电路803用于对皮尔斯振荡电路801、振幅检测电路801提供启动电流和偏置电流使其能够进行工作，所述皮尔斯振荡电路801、振幅检测电路801和启动偏置电路803均基于晶体管构成，振荡电路8的具体电路结构如图10所示，如图7所示，主振荡电路结构跨接在振荡电路8的两个端口之间，连同晶体管m1及外接电容构成晶体振荡结构，m2、r2组成振幅检测的电路；电容c3、c4以及电阻r3为π型滤波网络，m5，m6和m7构成电流镜，为电路提供偏置电流，m4和r5构成启动电路，为电路提供启动电流，m8，m9，m10是数字控制管，通过控制管的开关决定电路的工作状态，振荡电路的工作过程为：电路刚上电时，m4开启，为电流镜提供初始工作电流；m1和跨接在主振荡电路结构之间的石英晶片10及并联电容构成反馈电路结构，设置电路参数使其满足巴克豪森判据，电路将会起振，随着时间的推移，在正反馈的作用下，电路的振幅将逐渐增大，m2和r2检测振幅变化并将其传递到m3的栅端，通过m3栅压的限制，m5，m6和m7的电流最终保持在一个稳定值，同时电路的振荡状态稳定，输出幅度稳定的振荡信号。
40.本发明在晶体振荡器的内部集成有振荡电路8，并通过在综合支撑机构9内部集成电容，创造性的在晶体振荡器内部设置双层的电路板等方式构建一个振荡电路8，既能够稳定整个晶体振荡器在电路板上所占的频率，而且缩小了整个晶体振荡器在电路板上所占的面积。
41.所述固定底盘3上端安装有外壳12，所述外壳12内侧壁固定有散热机构11，所述散热机构11有均热腔1101、散热腔1102和散热板1103构成，所述均热腔1101和散热腔1102内部连通，所述均热腔1101和散热腔1102内部均填充有冷却液，所述散热腔1102的上端面均匀设置有多组纵横交错的散热板1103，所述均热腔1101固定在外壳12内侧壁上，且均匀分布在石英晶片10四周，所述散热腔1102下端靠近石英晶片10的侧面上粘附有一层隔热板，在石英晶片10周围温度较高时，均热腔1101内的冷却液吸热气化，运动到散热腔1102上端，液化排放热量，从而降低石英晶片10周围的温度，散热板1103上端紧贴外壳12内侧壁，使用散热板1103和整个外壳进行散热，提高了散热的效果，隔热板能够防止热量散发时影响到石英晶片10，完全使用物理的方法对石英晶片10的周围进行散热，不需要使用额外的外部电路进行支持，从而提高整个晶体振荡器的散热能力，降低高温对晶体振荡器的影响。
42.所述石英晶片10采用圆形的金属薄膜电极，且圆形的金属薄膜电极表面贴附有一层与其膨胀系数不同的长条形的金属膜13，当温度变化时由于两种金属的膨胀系数不同，条形金属膜13会对下层的圆形薄膜电极产生应力作用由于两者焊接面紧密结合，再加上力的传递效应，这一应力最终会直接施加到石英晶片10上，进行应力补偿，降低温度对石英晶片10变形的影响。
43.本发明的使用原理：
44.在使用前，将底座1下方的焊接引线202焊接固定在所需要使用的电路板上，然后将晶体振荡器的其他部分通过底盘3外侧壁的卡槽和固定卡扣102和底座1相组合；
45.在使用时，电路板通过振荡电路8和综合支撑机构9内部构成的电容结构让石英晶片10振荡，并产生稳定的振荡输出，在石英晶片10周围温度较高时，均热腔1101内的冷却液吸热气化，运动到散热腔1102上端，液化排放热量，降低石英晶片10周围的温度，同时条形金属膜13会对下层的圆形薄膜电极产生应力作用，应力最终直接施加到石英晶片10上，进行应力补偿，降低温度对石英晶片10变形的影响；
46.在需要更换维护晶体振荡器时，直接将底盘3从底座1上取下，更换上其他新的部分即可，不需要更换底座。
47.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。