压控晶体振荡器中晶体谐振器的制造、安装方法 【技术领域】
本发明涉及一种电子元器件的制造安装方法，具体地说是一种压控晶体振荡器中关键部件之一的晶体谐振器的制造、安装方法。
背景技术
电压控制晶体振荡器(以下简称压控晶体振荡器)是近年来出现的一种晶体振荡器，其特点是：它的频率可以按照所加的电压或信号改变，因此称为压控晶体振荡器(VCXO)。下面就压控晶体振荡器的基本电路做简单介绍。
图1是VCXO的一种基本电路。因为C1，C2，都比较大，所以晶体振荡器的负载电容基本上就等于变容二极管的结电容，当调制电压Em加入时，VCXO的振荡频率就按照Em而变化。
由于变容二极管的结电容与偏置电压的关系为：
C＝K/(E+Ф)n
对加在变容二极管上地偏置电压E不能太小，因为式中接触电势Ф约为0.7伏，受温度影响将很大，E太小时，变容二极管结电容受温度影响特大；另一方面，变容二极管上有比较大的高频振荡电压，E太小时，变容二极管结电容将不完全按照调制电压Em改变而改变，这将影响振荡频率f与调制电压Em间的线性关系。
根据理论与实践，这种VCXO的频偏为：Δf≤0.15fs/2r，式中，fs是石英谐振器的串联谐振频率，r＝C0/C1(石英谐振器的电容比)。对于AT切石英谐振器来说，r约为250n2，n是泛音次数。因此可以看出基频石英谐振器最适合做VCXO，一般都不采用泛音石英谐振器。
压控晶体振荡器主要用于DVB上，DVB的设计生产正在由韩国、台湾向国内转移。但由于DVB用压控晶体振荡器(VCXO)技术难度较大，特别是其中的晶体谐振器目前普遍采用的是一次封装和等电极的制造、安装方法，它直接将晶片放在线路板的弹簧圈上，加上镀膜不合理等一系列原因致使其存在压控频率超差严重，一致性和稳定性差、废品率高，无法大批量生产，难以满足日益增长的需求。
【发明内容】
本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种既适合于批量生产，同时又能保证晶体谐振器各项性能指标满足使用要求的压控晶体振荡器中晶体谐振器的制造、安装方法。
本发明的技术方案是：
一种压控晶体振荡器中晶体谐振器的制造、安装方法，其特征是包括以下步骤：
a、将基频石英晶体经切割、研磨、腐蚀、处理得到所需的石英晶体片；
b、将上述处理好的石英晶体片的相对二面分别进行镀银处理，并使二面的电镀层厚度呈1∶1.05～5的比例关系，电镀层薄的是小电极，电镀层厚的是大电极。小电极与大电极截面积之比为1∶1.05～3；
c、将上述镀有大、小电极的石英晶体片装上支架封装在一个金属外壳中即得晶体谐振器；
d、将上述晶体谐振器的支架引脚直接焊接在压控晶体振荡器线路板上。
对DVB而言，常用的压控晶体振荡器中晶体谐振器的频率为27MHz，其制造、安装方法为：
a、将基频石英晶体切割、研磨、腐蚀、处理得到所需石英晶体片；
b、将上述处理好的石英晶体片的相对二面分别进行镀银(即产生电极)处理，并使二面的电镀层厚度呈1∶1.2～2的比例关系，小电极的电镀层薄，大电极的电镀层厚。小电极与大电极截面积之比为1∶1.1～1.5；
c、将上述镀有大、小电极的石英晶体片装上支架封装在一个金属外壳中即得晶体谐振器；
e、将上述晶体谐振器的支架引脚直接焊接在压控晶体振荡器线路板上。
27MHz压控晶体振荡器中晶体谐振器的制造、安装方法中还可采取以下技术措施：所述的石英晶体片相对二面的电镀层的厚度比为1∶1.5。所述的小电极与大电极截面积之比为1∶1.25。
在对石英晶体片封装时可将镀有大、小电极的石英晶体片首先放在支架上，然后封上金属外壳，得到二次封装的晶体谐振器。
本发明的有益效果：
1、用本发明方法制造的压控晶体振荡上的晶片不裸露在外面，大大减少了环境变化和老化对晶振的影响。
2、将晶体谐振器的引脚直接焊在线路板上，增加了可靠性，减小了因振动过剧导致晶片的破碎或引脚脱落而无输出的可能性。
3、在生产过程中，晶片装在支架上，生产更可控，可以大大提高晶振压控频率范围的一致性。
4、晶体谐振器便于进行老化测试，可100％挑选出优质的振子，也可以提高晶振压频范围的一致性。
5、工艺简单易行，无需增加复杂的加工设备即可实现。
【附图说明】
图1是本发明所涉的压控晶体振荡器的电原理图。
图2是本发明实施例一的晶体谐振器频率波形示意图。
【具体实施方式】
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
实施例一。
如图1、2所示。
以DVB常用的27MHz压控晶体振荡器(VCXO)中的晶体振荡器为例对本发明作进一步的说明。
27MHz压控晶体振荡器(VCXO)是目前DVB上广泛使用的控制部件之一，其电原理图如图1所示。其主要技术技术指标为：
标称频率： 27MHz
频率稳定度： ±25ppm
工作温度范围： -10℃-+60℃
输入电压： +3.3VDC±5％
电压控制范围： 1.65±1.35VDC
频差范围： ±70-90ppm
线性： ±20％
输出电平： HCMOS/TTL
0电平： 0.3VDCmax
1电平： 3.0VDCmin
占空比： 40/60％@1.65VDC
上升、下降时间： 8.0nS max
输出电容： 15pF
其主要难点在于压控频率范围的实现，也就是晶体谐振器的制造和安装，其要求为±70-90ppm(1.65±1.35VDC)，而国内目前的VCXO产品都是只考虑下限而不考虑上限，较易达到。而要求压控范围在±70-90ppm，就要求元件特别是晶体和变容管具有高度的一致性。
为很好的实现并控制压控频率范围(±70-90ppm)本实施例对其中的关键元件即晶体谐振器采用了以下制造及安装方法：
a、将基频石英晶体切割、研磨、腐蚀、处理得到石英晶体片；
b、将上述处理好的石英晶体片的相对二面分别进行镀银(即产生电极)处理，并使二面的电镀层厚度呈1∶1.5的比例关系，小电极的电镀层薄，大电极的电镀层厚。小电极与大电极截面积之比呈1∶1.25的比例关系；
c、将上述镀有大、小电极的石英晶体片装上支架(晶体用)封装在一个金属外壳中即得晶体谐振器；
e、将上述晶体谐振器的支架引脚直接焊接在压控晶体振荡器线路板上，即可制得27MHz压控晶体振荡器(VCXO)，其它部分的制造方法与现有技术相同。
实施例二。
27MHz压控晶体振荡器中晶体振荡器的制造安装方法。本实施例中二面电镀层厚度呈1∶1.2的比例关系，小电极与大电极截面积之比呈1∶1.1的比例关系，其它与实施例一相同。
实施例三。
27MHz压控晶体振荡器中晶体振荡器的制造安装方法。本实施例中二面的电镀层厚度呈1∶2的比例关系，小电极与大电极截面积之比呈1∶1.5的比例关系，其它与实施例一相同。
具体实施时，二面的电镀层厚度可在1∶1.2～2之间选择，小电极与大电极截面积之比可在1∶1.1～1.5之间选择。
实施例一、二、三中，采用二次封装方式实现了压控频率范围的一致性和晶振的高度稳定性，以下对此作进步的说明：
一、由于晶振采取一次封装的方式是直接把晶片放在线路板的弹簧圈上，所以晶片在生过程中无法得到很好控制，无法进行100％挑选是导致晶振压控频率范围一致性差的直接原因。
二、环境的变化和老化是导致晶振压控频率一致性差的另一重要原因。直接把晶片装在压控晶体振荡器的线路板上，因线路板上焊接留下的松香等，在高温下挥发到晶片上导致晶片性能改变。
三、晶片设计本身的缺陷导致晶片和线路的非最佳匹配，是晶振压控频率范围一致性差的又一原因。
晶振无输出的主要原因为：
一、采用一次封装的方式，晶片在装上线路板之前是无法完全测试的，这样Q值较低，起振条件较苛刻的晶片又不能之前就挑出来，在装上线路板上后因外界环境的变化和老化，导致无法起振，而无输出信号。
二、一次封装极易引起晶片电极与弹簧圈间的脱落，导致无输出。
三、一次封装的晶振在运输过程中，因振动过剧，导致晶片损伤或破碎，也能使晶振无输出。
晶振频率严重超差的原因有：
如图2所示，图中的最高峰叫主振峰，其它波峰叫付波，晶振工作于主振峰，而当付波与主振峰差不多强时，则很容易振到付波上，也就是频率严重超差。而引起主振峰与付波差不多强的原因有：
1、晶片平行度不好。
2、镀膜银层过厚。
3、调频量过多、不对称。
基于以上分析，本实施例采用了二次封装的方式，也就是先把晶片上在支架(可采用晶振制造行业通用的支架)上，封上金属外壳做成晶体谐振器。
附表是利用本发明的方法生产的50只压控晶体振荡器(VCXO)的测试数据。
附表
27MHz压控晶体振荡器测试数据序号 0.3V 1.65V 3V 0.3V(ppm)1.65V(ppm)3V(ppm) 1 26.99758 26.99995 27.00229 -87.8 -1.9 86.7 2 26.99754 26.99987 27.00216 -86.3 -4.8 84.8 3 26.99760 26.99991 27.00222 -85.6 -3.3 85.6 4 26.99774 27.00004 27.00235 -85.2 1.5 85.6 5 26.99758 26.99987 27.00219 -84.8 -4.8 85.9 6 26.99783 27.00002 27.00217 -81.1 0.7 79.6 7 26.99754 26.99986 27.00213 -85.9 -5.2 84.1 8 26.99758 26.99990 27.00222 -85.9 -3.7 85.9 9 26.99776 27.00007 27.00235 -85.6 2.6 84.4 10 26.99773 26.99990 27.00217 -80.4 -3.7 84.1 11 26.99780 27.00009 27.00227 -84.8 3.3 80.7 12 26.99774 27.00006 27.00229 -85.9 2.2 82.6 13 26.99769 26.99990 27.00204 -81.9 -3.7 79.3 14 26.99755 26.99989 27.00211 -86.7 -4.1 82.2 15 26.99765 26.99993 27.00230 -84.4 -2.6 87.8 16 26.99782 27.00002 27.00218 -81.5 0.7 80.0 17 26.99758 26.99992 27.00215 -86.7 -3.0 82.6 18 26.99776 27.00009 27.00224 -86.3 3.3 79.6 19 26.99772 26.99993 27.00213 -81.9 -2.6 81.5 20 26.99776 27.00005 27.00238 -84.8 1.9 86.3 21 26.99771 27.00005 27.00228 -86.7 1.9 82.6 22 26.99766 26.99995 27.00218 -84.8 -1.9 82.6 23 26.99784 27.00004 27.00216 -81.5 1.5 78.5 24 26.99773 27.00008 27.00223 -87.0 3.0 79.6 25 26.99760 26.99989 27.00211 -84.8 -4.1 82.2 26 26.99774 27.00006 27.00236 -85.9 2.2 85.2 27 26.99774 26.99995 27.00219 -81.9 -1.9 83.0 28 26.99798 27.00010 27.00223 -78.5 3.7 78.9 29 26.99774 27.00006 27.00223 -85.9 2.2 80.4 30 26.99751 26.99988 27.00218 -87.8 -4.4 85.2 31 26.99778 26.99994 27.00212 -80.0 -2.2 80.7 32 26.99790 27.00010 27.00235 -81.5 3.7 83.3 33 26.99760 26.99989 27.00204 -84.8 -4.1 79.6 34 26.99770 26.99995 27.00227 -83.3 -1.9 85.9 35 26.99773 27.00008 27.00225 -87.0 3.0 80.4 36 26.99755 26.99993 27.00223 -88.1 -2.6 85.2 37 26.99776 27.00007 27.00233 -85.6 2.6 83.7 38 26.99751 26.99987 27.00216 -87.4 -4.8 84.8 39 26.99779 27.00010 27.00244 -85.6 3.7 86.7 40 26.99760 26.99994 27.00226 -86.7 -2.2 85.9 41 26.99777 27.00002 27.00229 -83.3 0.7 84.1 42 26.99759 26.99991 27.00218 -85.9 -3.3 84.1 43 26.99781 27.00003 27.00226 -82.2 1.1 82.6 44 26.99769 26.99991 27.00225 -82.2 -3.3 86.7 45 26.99773 27.00004 27.00227 -85.6 1.5 82.6 46 26.99758 26.99992 27.00211 -86.7 -3.0 81.1 47 26.99783 27.00007 27.00222 -83.0 2.6 79.6 48 26.99764 26.99991 27.00203 -84.1 -3.3 78.5 49 26.99755 26.99990 27.00214 -87.0 -3.7 83.0 50 26.99784 27.00013 27.00229 -84.8 4.8 80.0
实施例四。
23MHz压控晶体振荡器中晶体振荡器的制造安装方法为：
a、将基频石英晶体经切割、研磨、腐蚀、处理得到所需的石英晶体片；
b、将上述处理好的石英晶体片的相对二面分别进行镀银处理，并使二面的电镀层厚度呈1∶1.05～1.1的比例关系，电镀层薄的是小电极，电镀层厚的是大电极。小电极与大电极截面积之比为1∶1.05～1.08；
c、将上述镀有大、小电极的石英晶体片装上支架封装在一个金属外壳中即得晶体谐振器；
d、将上述晶体谐振器的支架引脚直接焊接在压控晶体振荡器线路板上。
实施例五。
25MHz压控晶体振荡器中晶体振荡器的制造安装方法为：
a、将基频石英晶体经切割、研磨、腐蚀、处理得到所需的石英晶体片；
b、将上述处理好的石英晶体片的相对二面分别进行镀银处理，并使二面的电镀层厚度呈1∶1.11～1.19的比例关系，电镀层薄的是小电极，电镀层厚的是大电极。小电极与大电极截面积之比为1∶1.08～1.09；
c、将上述镀有大、小电极的石英晶体片装上支架封装在一个金属外壳中即得晶体谐振器；
d、将上述晶体谐振器的支架引脚直接焊接在压控晶体振荡器线路板上。
实施例六。
30MHz压控晶体振荡器中晶体振荡器的制造安装方法为：
a、将基频石英晶体经切割、研磨、腐蚀、处理得到所需的石英晶体片；
b、将上述处理好的石英晶体片的相对二面分别进行镀银处理，并使二面的电镀层厚度呈1∶2.1～3.5的比例关系，电镀层薄的是小电极，电镀层厚的是大电极。小电极与大电极截面积之比为1∶1.51～2；
c、将上述镀有大、小电极的石英晶体片装上支架封装在一个金属外壳中即得晶体谐振器；
d、将上述晶体谐振器的支架引脚直接焊接在压控晶体振荡器线路板上。
实施例七。
30MHz以上压控晶体振荡器中晶体振荡器的制造安装方法为：
a、将基频石英晶体经切割、研磨、腐蚀、处理得到所需的石英晶体片；
b、将上述处理好的石英晶体片的相对二面分别进行镀银处理，并使二面的电镀层厚度呈1∶3.6～5的比例关系，电镀层薄的是小电极，电镀层厚的是大电极。小电极与大电极截面积之比为1∶2.1～3；
c、将上述镀有大、小电极的石英晶体片装上支架封装在一个金属外壳中即得晶体谐振器；
d、将上述晶体谐振器的支架引脚直接焊接在压控晶体振荡器线路板上。