按功能区分的温度补偿晶体振荡器及其制作方法 一般地说，本发明涉及频率控制装置，具体地说，涉及按功能区分的温度补偿晶体振荡器及其制作方法。
频率控制装置被公知为包括各种温度补偿晶体振荡器。一种典型的石英温度补偿晶体振荡器利用几个部件，它们包括压电元件、集成电路、电容器、电感线圈、电阻器等。一般地说，在诸如蜂房式电话、寻呼机、收音机和无线数据装置等电子通信设备中可找到这些频率控制装置。一般说来，每种这样的电子通信设备适合于不同的模式范围，以不同的价格水平和性能等级满足用户的要求。一般地说，不同性能等级的电子通信设备要求它们的温度补偿晶体振荡器中按功能及性能区分。这种要求是由于温度补偿晶体振荡器造成的，所说的振荡器为多功能的和多用途的，以满足电子通信设备市场需求的变化，而不增加成本。
按照其最基本的情况，当把能量加给温度补偿晶体振荡器的功率输入端时，温度补偿晶体振荡器给出稳定的频率输出信号。大多数温度补偿晶体振荡器还为用户提供某种频率调节功能。这使用户能够细调输出功率，以与他们的特定通信设备的需要相适应。早期的温度补偿晶体振荡器利用内部可变电容器，以机械方式调节频率。这些振荡器有一种需要定期重新调节漂移的倾向。
新式的温度补偿晶体振荡器拟采用集成电路(IC)驱动振荡器并控制其频率。这些温度补偿晶体振荡器可以通过用户采用外部DC“改形”电压调节其频率。在应用高效能温度补偿晶体振荡器时，可准许用户在温度补偿晶体振荡器外壳中设置数字信号输入/输出引线，直接访问温度补偿晶体振荡器地IC。这种访问准许用户完全操纵所述温度补偿晶体振荡器的频率控制。
此前，上述每种不同类型的频率调节功能需要处于不同外壳中的温度补偿晶体振荡器。于是，随着通信设备性能要求的改变，就需要处于不同外壳中的温度补偿晶体振荡器。一般将温度补偿晶体振荡器做成无铅陶瓷材料的外壳或含铅热固性塑料的外壳。在各种类型中，基本的温度补偿晶体振荡器外壳需要四条输入/输出引线或接头。一个用于接地，一个用来输入功率，一个用于稳定的频率输出，一个供用户利用DC“改形”电压调节输出频率。高性能温度补偿晶体振荡器设有附加的输入/输出引线或接头，使用户能利用振荡器的集成电路功能。这些功能可包括电压调节功能、IC存储功能和频率控制功能。
为了降低无铅陶瓷材料外壳温度补偿晶体振荡器的成本，通常提供就像关于最高性能振荡器设计或应用所需要的同样多的输入/输出接头，或者要把需要最多输入/输出接头的振荡器设计成最小。按照这种办法，同样的外壳即使不是全部，也能大部分被用于已制成的现有温度补偿晶体振荡器的设计中。这种处理还能使温度补偿晶体振荡器的制作者自由选择，使他们的振荡器的所有组合有最好的性能设计，而且还可对这些设计按性能分类。可以像这样推荐那些符合高效能技术要求的振荡器。也可以像这样推荐那些缺少高效能测试特性，但符合低效能测试特性的振荡器。这种组合的方法通过减少废品而改善其制作成本。但是，低效能的振荡器仍然保持高效能设计的输入/输出连接。因此，具有低效能需求的用户可能偶然不适当地连接振荡器的外壳，和无意识地输入可能选取、消除或改变振荡器的IC设置的信号，从而造成它们的故障。以用户的观点，这是一种造成灾难性故障的情况。
类似地，可以采用含铅热固性塑料温度补偿晶体振荡器外壳，而且通常设置像对于最高效能振荡器设计或应用那样所需的许多输入/输出引线，或者要把需要最多输入/输出引线的振荡器设计成最小。不过，这种含铅外壳具有某些超过无铅陶瓷材料外壳的制作上的优点。首先，制作这种外壳一般是比较便宜的。其次，可以通过改变所用的引线框架而不改变外壳主体，对不同的振荡器设计改变外壳引线。相反，也存在一些与塑料外壳相关联的问题。第一，改变引线框架还需改变装配过程。第二，保持不同的引线框架加大了库存量。本发明对不同的温度补偿晶体振荡器采用一种外壳和引线框架，通过采用多种多样的输入/输出引线，可以解决许多这样的问题，可以修整所述的引线，以便改变对每个用户适用的性能。
石英温度补偿晶体振荡器成本的有效部分在于它的外壳上。这些振荡器典型地具有比类似封装的IC更高的材料成本和劳动力成本。所以，由于发生损耗，要尽一切可能阻止振荡器的废品成本。如果能使这些振荡器的外壳简化，而不有损产量，即可以实现成本的降低。
对于更为通用且改善功能的温度补偿晶体振荡器外壳及其制作方法来说，需要低成本、高产量、库存最少、容易制造，而无需定制的设备和附加的成本。
图1表示按照本发明组装前的温度补偿晶体振荡器引线框架中央部分的顶视图，并表示组装后外壳主体的外围将被安装的略图；
图2表示按照本发明焊接后的引线框架中央部分，以及压电元件、集成电路和至少一个电容器电连接的顶视图；
图3表示按照本发明模制外壳主体并使引线成形之后温度补偿晶体振荡器的一个实施例的透视图；
图4表示本发明按功能区分的温度补偿晶体振荡器另一个实施例为了准许用户选取温度补偿晶体振荡器内部功能而切去引线之后的透视图；
图5表示本发明按功能区分的温度补偿晶体振荡器另一个实施例为了阻止用户选取温度补偿晶体振荡器内部功能而切去引线之后的透视图；
图6表示本发明制作按功能区分的温度补偿晶体振荡器的方法的方框图。
本发明提供一种在一个外壳中的温度补偿晶体振荡器，可关于用户使用的不同功能成形所述外壳。这可以通过在所述温度补偿晶体振荡器外壳上切去不同的引线组合，以阻止或准许用户利用温度补偿晶体振荡器的内部功能而实现。其优点在于关于不同的用户使用省去制作不同温度补偿晶体振荡器外壳的要求。在一个具体实施例中，切去温度补偿晶体振荡器的引线，准许用户只选取功率引线、频率输出引线和频率调节引线。在另一个具体实施例中，切去温度补偿晶体振荡器的引线，准许用户附带选取温度补偿晶体振荡器的内部电路和集成电路(IC)。在这一实施例中，使得用户能改变温度补偿晶体振荡器的频率，改变输出波形，改善温度性能，分频，实现节能功能，直接寻址存储器，以及其它功能。另外，可给温度补偿晶体振荡器提供没有被切去的引线，以便使用户有最大的适应性。
图1中表示用于温度补偿晶体振荡器10的引线框架18。该引线框架18包括第一组多个导电引线和第二组多个导电引线20、26。应当考虑到引线框架可被按直线形式或矩阵形式来提供。引线框架18可为任何导电的材料。按照一种优选的实施例，引线框架18由铜合金制成。第一组多个导电引线20包括被密封在振荡器外壳内的内部区22和向外伸展的外部区24。类似地，第二组多个导电引线26包括被密封在振荡器外壳内的内部区28和向外伸展的外部区30。图1表示指明振荡器外壳周缘38的重叠外围，描绘来自第一组和第二组多个导电引线20、26的外部区24、30的内部区22、28。
引线框架18至少包括第一组多个导电引线20的至少一个，导电引线20具有与第二组多个导电引线26的至少一个的公共电接点32。按照一种优选的实施例，在第一组和第二组多个导电引线20、26之间存在四个公共电接点32。与温度补偿晶体振荡器10的这四个公共引线有关的功能典型的是：功率、接地、频率输出和频率调节。
如图2所示，温度补偿晶体振荡器10包括引线框架18、IC12、至少一个电容器14和压电元件16。按照一种优选的实施例，压电元件16为石英谐振器，并且所述温度补偿晶体振荡器10采用两个电容器14。此二电容器14和压电元件16以导电黏合剂附着于引线框架18上，使它们与引线框架18电连接。具体地说，采用导电环氧树脂。IC12粘结到引线框架18上，进而通过丝焊34与第一组和第二组多个导电引线20、26的内部区22、28电连接，从而不同的振荡器功能比起对第一组多个导电引线20来更适合于第二组多个导电引线26。那些熟悉本领域的人应该考虑到有许多方法可用于将各部件附着在引线框架18上并与之连接。本发明有利于提供至少一个公共电接点32，它们准许选择地切去引线，而无损功能，而在现有技术中却需要多种外壳解决办法。
如图3所示，引线框架18和附着的振荡器部件12、14、16(未示出)被密封在温度补偿晶体振荡器10的外壳主体36内。按照一种优选的实施例，外壳主体36是热固性环氧树脂的，已被采用集成电路封装领域公知的常规技术模制。将外壳主体36制成使得第一组和第二组多个导电引线20、26的外部区24、30从外壳主体36的周缘38向外伸展。
存在许多方法，按照这些方法可使引线被成形为符合用户的装配需求。这包括：海鸥式机翼形、J-形引线、通孔、对接等。应该考虑到，可以按这种完全导引的形式而无需其它处置的方式，对用户提供已成形引线的温度补偿晶体振荡器10。
第一组和第二组多个导电引线20、26中的每一条引线都被沿着周缘38设置于任何地方。然而，在一个优选实施例中，第一组多个导电引线20被沿着外壳主体36的第一组相对侧边40设置，而第二组多个导电引线26被沿着外壳主体36的第二组相对侧边42设置。具体地说，将公共电接点32(未示出)设置在外壳主体36的中央。这样的优点在于所设置的引线沿着共同的相对侧边具有完全共同的功能，这减轻了通过此后沿各组相对侧边40、42切去所有引线区分温度补偿晶体振荡器10功能的困难。这种布置还提供稳定的相对引线安装座，供用户使用。
在图4所示本发明的一个实施例中，第二组相对侧边42上的所有引线已被切去，使它们实质上与只留有露出的第一组多个导电引线20的外壳主体36的周缘38平齐地接在端头上。这个实施例的优点在于使用户实质上可从外部选取温度补偿晶体振荡器10的内部功能和IC。
在图5所示本发明的另一个实施例中，第一组相对侧边40上的所有引线已被切去，使它们实质上与只留有露出的第二组多个导电引线26的外壳主体36的周缘38平齐地接在端头上。这个实施例的优点在于使用户实质上阻止偶然选取和改变温度补偿晶体振荡器10的内部电路和IC的功能。
参照图2和图6，制作按功能区分的温度补偿晶体振荡器100的工艺过程中的第一个主要步骤可包括步骤102，提供集成电路12、至少一个电容器14、一个压电元件16和引线框架18。在一个优选实施例中，设置两个电容器14，并且所述压电元件为石英谐振器。引线框架18可由金属板冲压或腐蚀而成。在一个优选实施例中，引线框架18是由铜合金板冲压而成的。
在一个优选实施例中，引线框架18在处置前或处置后可被选择地敷以金属，以使侵蚀减至最小，改善外壳内部的丝焊，并改善外壳外部的可焊性。可给引线框架18在导电引线的内部区22、28，接近和围绕安置IC12的地方敷以贵金属，最好如银，以改善丝焊。另外，这个实施例包括在处置温度补偿晶体振荡器10之后敷以铅-锡的引线外部区24、30，用以改善可焊性。
第二个主要步骤为附着步骤104，它给引线框架18设置实质上如图2所示的附着的振荡器部件，如压电元件16、至少一个电容器14和IC12。可用经选择配方的导电黏合剂将这些部件粘附到引线框架18的预定位置上，用以布置诸如IC12、电容器14及压电元件16等振荡器部件。在一个优选实施例中，所述导电黏合剂为充银的环氧树脂，如Amicon C990TM(Grace Inc.制造)。但也可采用其它适用的导电黏合剂，只要它们具有所需的性质和特点。正如那些熟悉本领域的人所应理解的，可以手工地或自动地完成配制环氧树脂。
在配制了导电黏合剂之后，装定IC12、电容器14和压电元件16，并在导电黏合剂上敷以金属。正如那些熟悉本领域的人所应理解的，可以手工地或自动地完成这个处置过程。在一个优选实施例中，用Seiko D-TranXM机器系统(日本的Seiko Co.制造)自动地给IC12、电容器14和压电元件16敷以金属。给振荡器部件敷以金属之后，使导电黏合剂固化。可以按照热对流型方式，在大约150℃下干燥通风(如Blue-M Corp.制作的一种)一段预定的时间，比如大约60分钟到大约90分钟，或者直至所述导电黏合剂被完全固化，使导电黏合剂固化。
第三个主要步骤是连接步骤106。在附着步骤104中所用的导电环氧树脂的性质具有对压电元件16和电容器14同时提供电连接106的优点。但是，IC12需要对第一组和第二组多个导电引线20、26的内部区22、28分开的电连接。可以通过丝焊34、焊料或导电黏合剂使IC12被连接。在一个优选实施例中，IC12以丝焊被连接于内部区22、28。有代表性的丝焊34是金或铝，而且丝焊过程可采用球压焊或楔焊。在一个优选实施例中，采用直径从大约0.5至大约3mil(典型地采用1至1.5mil的直径)金的丝焊34使IC12被球压焊。首选的自动丝焊系统为K & S1419丝焊系统(宾西法尼亚的Kulicke及Soffa Inc.制造)。
参照图3和图6，第四个主要步骤可包括外壳主体36的模制步骤108，以密封振荡器的各部件。在一个优选实施例中，将模制材料选为热固性环氧树脂，并且首选的模制方法是本领域所公知的通常的转移模塑技术。外壳主体36被转移模塑，以便密封IC12、一个以上电容器14、压电元件16和第一组和第二组多个导电引线20、26的内部区22、28。模塑之后，可使第一组和第二组多个导电引线20、26的外部区24、30被敷以金属铅-锡，以防止腐蚀，并改善引线20、26的可焊性。
第五个主要步骤是成形引线的步骤110。这个步骤部分包括温度补偿晶体振荡器10与引线框架18的多余部分分离，形成引线20、26，用于与用户的基片连接。有很多方法可使引线20、26成形，以符合用户的装配要求。图3表示一个成海鸥式机翼形的实施例。不过，也可以制成其它形状，如对接、通孔、J-形引线等。应该考虑到，按照这种完全导引的形式，在形成引线后，能够直接对用户提供一种引线成形的温度补偿晶体振荡器10，而无需另外的处置。
在一个优选的实施例中，形成引线之后，可能再提供一个切去的步骤112。这个步骤112的优点在于，能够形成一个单一的温度补偿晶体振荡器外壳，用于用户按不同的功能应用。这是通过切去温度补偿晶体振荡器外壳上的不同引线组合而实现的，以阻止或者准许用户选取温度补偿晶体振荡器10的内部功能。这具有省去了为不同的用户使用而需要制造不同温度补偿晶体振荡器的优点。
在如图4所示的一个实施例中，第一组多个导电引线20的外部区24被切去，基本上与外壳主体36的周缘38的第一组相对侧边40平齐。这样的优点在于实质上阻止用户选取温度补偿晶体振荡器10的内部功能和IC12，而只通过第二组多个导电引线26选取振荡器的最基本功能。
在如图5所示的另一个实施例中，第二组多个导电引线26的外部区30被切去，基本上与外壳主体36的周缘38的第二组相对侧边42平齐。这样的优点在于准许用户实际上通过第一组多个导电引线选取温度补偿晶体振荡器10的内部功能和IC12。
虽然已经表示和描述了本发明的各个实施例，但应当理解，各种改型和替换，以及上述各实施例的重新布置和组合均可被那些熟悉本领域的人作出，而不会脱离本发明的新精髓及范围。