全金屬材料封裝型石英晶體諧振器及其製備工藝的製作方法
2023-05-13 10:42:16 4
專利名稱：全金屬材料封裝型石英晶體諧振器及其製備工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及石英晶體諧振器技術領域。
背景技術：
在片式化SMD石英晶體諧振器系列產品中，石英晶體諧振器的基座大多數採用陶瓷/金屬(SEAM)和陶瓷/玻璃膠(GLASS)兩種封裝形式。而這兩種封裝形式所採用的均是陶瓷基座，只是封裝形式(金屬蓋與陶瓷基座可閥環電阻焊焊接、陶瓷基座與陶瓷蓋採用玻璃膠封裝)異同。但是，因我國對表面貼裝技術(SMT)起步較晚，相對片式化SMD石英晶體元器件小型化工藝技術要比歐美及日本落後3 5年，雖說近年來我國在該產業的發展非常迅猛，但從產業鏈前端的基礎材料(基座、上蓋、玻璃膠)至今仍依賴進口。然而，在移動通訊、移動PC、可攜式小型化音像電子終端產品發展日新月異的市場環境下，晶體元器件的片式化率不斷提升。據不完全統計，2009年度全球產銷的各種頻率元器件的片式化率已接近50%，且我國(含外資企業)的產能佔全球的80%以上。但是，因其該產業鏈的主導基礎材料受控於日本。特別是受國際金融危機衝擊後，由於日本的基座廠商對市場估計不足而停產或減量，從而導致今年全年各規格陶瓷基座供應緊張，使得外資(日資、臺資)企業材料供應可以基本保證正常經營；而中國企業受其控制，"巧婦難為無米之炊"使之產能利用率不足70%。因外商的材料壟斷制約著我國片式化SMD晶體元器件產業的發展，且在產品價值上(主要基座材料費用佔據35%)我們一直在給外國人打工。如何突破制約我們發展的瓶頸，就要靠我們自己的創新、靠我們自己的智慧財產權去發展自己的產業，打敗壟斷我們的競爭對手。另外，上述的陶瓷/金屬蓋電阻焊封裝與陶瓷/玻璃膠封裝兩種形式，由它的工藝屬性決定了它的幾項不足
1.陶瓷/金屬蓋電阻焊封裝 1)因其封裝材料不同(陶瓷與金屬)而各自的熱膨脹係數不同，所以要實現高精
度產品要求必須要經過兩次高溫退火處理來消除應力，使之裝備投資和能耗提高； 2)封裝工藝為預焊加平行電阻焊，裝備組合繁瑣、造價高昂，使之投資利用率降低。 2.陶瓷/玻璃膠封裝 1)它採用燒結爐燒結封裝，長度近15米的大型專業燒結爐除去高昂的裝備造價外，電加熱的純電阻電路決定了它的高耗能因素； 2)玻璃膠固化時的熱蒸發，導致嚴重的環境汙染；另外，相對歐盟的環保要求對產品的ROHS檢測能否達標其玻璃膠將是難以突破的關口 ； 3)陶瓷基座在加工(預焊、焊接、測試、)製程中，在受高壓或衝擊時容易產生破裂，導致漏氣或功能失效。
發明內容
本發明的目的是提供一種全金屬材料封裝型石英晶體諧振器及其製備工藝，該產品具有體積小、片式化、性能優越、使用方便、成本低的特點；其製備工藝具有工藝性好、生產效率高、成本低、材料充足、便於大規模批量生產、經濟效益高等特點。 本發明之一是這樣實現的一種全金屬材料封裝型石英晶體諧振器，包括金屬外殼和振子，其特徵在於具有金屬基座，金屬外殼和金屬基座間為焊接結構，振子固定在金屬基座上，金屬基座上設有孔，孔中封裝有絕緣子，絕緣子中埋有振子引出導線，金屬基座下面設有帶絕緣墊片。 所述的焊接結構為電阻焊封焊結構較佳、密閉性好。 所述的絕緣墊片上設有印刷線路較佳，振子引出導線和印刷線路相連，印刷線路設有外接線端子。 所述的金屬外殼可以是由鋅白銅帶材料衝壓製成的，工藝簡單、易於自動化、產業化生產； 所述的金屬基座可以是由冷軋鋼板材料衝壓製成的，材料造價低、工藝簡單、易於自動化、產業化生產； 所述的金屬外殼、金屬基座所用的金屬材料也可以是其他的有色或黑色金屬材料只要二者可焊接即可。 所述的玻璃絕緣子為玻璃粉軋制、燒結而成，工藝成熟、易於實現自動化； 所述的金屬基座和振子間可以是以環氧樹脂和銀粉為主要材料配製的粘接劑的
粘接結構。 本發明結構在規格尺寸上可以變化。如可將8036規格縮小成5032規格，其特點是尺寸小，加工難度大。本發明可靠兩種全金屬封裝規格尺寸的產品來替代兩種片式化SMD陶瓷封裝的產品規格，如靠8036替代GLASS玻璃膠封裝的8045型產品；靠5032替代SEAM陶瓷/金屬封裝的5032產品等。 本發明之二是這樣實現的一種上述的全金屬材料封裝型石英晶體諧振器的製備
工藝，，其特徵在於具有如下工序 1)、用鋅白銅帶材料衝壓製成金屬外殼； 2)、用冷軋鋼板材料衝壓製成金屬基座 3)、在基座上用玻璃粉燒結成帶引線的玻璃絕緣子； 4)、按照頻率、切型、振動模式等參數要求設計相應的諧振器產品、加工出符合相關規格要求的石英晶片； 5)、在晶片上鍍膜使之符合逆壓電效應所必須的電極；
6)、將石英晶片用導電膠粘接在基座引線焊接面上；
7)、基座、晶片、導電膠共同在固化爐中固化； 8)、調整頻率使之符合設計要求，將外殼扣在基座、晶片和導電膠組成的振子上；
9)、將外殼和振子用電阻封焊機封焊； 10)、將絕緣墊片套在石英晶體諧振器的引線上，在絕緣墊片用絲網印刷機印刷引線。 本發明具有突出的技術創新效果它克服了已有技術之不足，很好解決了現有技術中長期存在且一直未解決的金屬封裝SMD的小型化、片式化問題；本發明產品具有體積小、片式化、性能優越、成本低的特點；可以全金屬材料的電阻焊封裝的片式化SMD石英晶體諧振器，替代了相應尺寸規格的8045GLASS-SMD陶瓷玻璃膠封裝與5032SEAM-SMD陶瓷/金屬電阻焊封裝產品。本發明製備工藝具有工藝性好、生產效率高、成本低、材料充足、便於大規模批量生產、經濟效益高等特點。 以下結合附圖及一實施例作詳述，但不作為對本發明的限定。
圖1為本發明實施例1的結構示意圖。
圖2為圖1的A-A剖視圖。
圖3為圖1的仰視圖。 圖中標號說明1、金屬外殼，2、金屬基座，3、導電膠，4、振子，5、絕緣墊片，6、印刷線路，7、玻璃絕緣子。
具體實施例方式產品實施例1 : 參見圖1 圖2，該全金屬石英晶體諧振器，包括外殼和基座，其特徵在於外殼為金屬外殼1、基座為金屬基座2，金屬外殼1和金屬基座2間為焊接結構，金屬基座2上設有孔，孔中封裝有絕緣子，絕緣子中埋有振子4引出導線，振子4固定在金屬基座2上，金屬基座2下面設有絕緣墊片5。焊接結構為電阻焊封焊結構。金屬外殼l是由鋅白銅帶材料衝壓製成的。金屬基座2是由冷軋鋼板材料衝壓製成的。絕緣子為玻璃粉燒結的絕緣子7。金屬基座2和振子4間為以環氧樹脂和銀粉為主要材料配製的粘接劑的粘接結構。絕緣墊片5上設有印刷線路6。印刷線路，不僅起到石英晶體諧振器與PCB的絕緣作用，同時墊片上的印刷線路與PCB上的電路實現焊接。 例如本發明可以製成JS-SMD 8036、JS-SMD 5032兩種規格的產品，二者只是尺寸和參數不同。JS-SMD5032全金屬石英晶體諧振器頻率可覆蓋8. 000MHz 125. OOOMHz，頻率大小由晶片的切向和厚度決定；JS-SMD8036全金屬石英晶體諧振器頻率可覆蓋4. 000MHz 125. OOOMHz之間不同頻率。本發明是SMD石英晶體諧振器的一種新型結構形式。
製備工藝實施例1 : 主要工藝是將金屬基座2上衝壓成的兩個孔中，埋入玻璃絕緣子7燒結成與基板絕緣的兩隻帶有釘帽的引線，在埋有引出引線的基座內腔的釘帽上靠導電膠將石英振子4點膠固化在兩端使之形成迴路，爾後將外殼1靠電阻焊焊接形成密閉容腔，最後在基座2的底面上套上絕緣墊片5，再通過絲網印刷在墊片與基座的導線引出端印製接線電路。具體可為如下工序 1)、外殼由鋅白銅帶材料衝壓形成，材料厚度0. lmm，表面鍍鎳，平行度小於0. 02mm ; 2)、用冷軋A3鋼板材料衝壓成基座基板；
3)、在基座基板上用玻璃粉燒結引線； 4)、按照頻率、切型、振動模式等要求設計諧振器規格參數、加工出3018規格或5018規格的石英晶片； 5)、在晶片上鍍膜使之符合逆壓電效應所必須的電極；
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6)、將石英晶片用導電膠粘接在基座引線(釘帽)焊接面上；
7)、基座、晶片、導電膠共同在固化爐中固化； 8)、調整頻率使之符合設計要求，將外殼扣在基座、晶片和導電膠組成的振子上；
9)、將外殼和振子用電阻封焊機封焊形成密閉容腔，封焊技術成熟，漏氣率低；
10)、將絕緣墊片套在石英晶體諧振器的引線上，在絕緣墊片用絲網印刷機印刷引線，引線採用絲網印刷的方式可實現體積小，不變形；
11)、對產品進行老化和電性能分選。 本發明實現了替代陶瓷和玻璃封裝的SMD石英晶體諧振器的全新封裝技術。通過對石英晶片的加工，可生產4. 000MHz 125. OOOMHz之間不同頻率的SMD石英晶體諧振器。
更具體流程可表示為
晶片清洗+夾具上片卡晶片鍍膜—檢驗卡點膠上片—檢驗_>固化；+微調—中間檢驗-Ht^-^真空烘烤卡封裝卡檢漏卡轉換夾具—士絕緣墊片丄
;絲網印刷引線卡回流汗衝擊—125。C老化48h —電性能測試—雷射打i^^外觀檢驗+自動編帶—出廠檢驗—貼標識包裝—入庫
權利要求
一種全金屬材料封裝型石英晶體諧振器，包括金屬外殼(1)和振子(4)，其特徵在於具有金屬基座(2)，金屬外殼(1)和金屬基座(2)間為焊接結構，振子(4)固定在金屬基座(2)上，金屬基座(2)上設有孔，孔中封裝有絕緣子，絕緣子中埋有振子(4)引出導線，金屬基座(2)下面設有絕緣墊片(5)。
2. 根據權利要求1所述的全金屬材料封裝型石英晶體諧振器，其特徵在於所述的焊接結構為電阻焊封焊結構。
3. 根據權利要求1所述的全金屬材料封裝型石英晶體諧振器，其特徵在於所述的絕緣墊片(5)上設有印刷線路(6)，振子(4)引出導線和印刷線路(6)相連，印刷線路(6)設有外接線端子。
4. 根據權利要求1所述的全金屬材料封裝型石英晶體諧振器，其特徵在於所述的金屬外殼(1)是由鋅白銅帶材料衝壓製成的。
5. 根據權利要求1所述的全金屬材料封裝型石英晶體諧振器，其特徵在於所述的金屬基座(2)是由冷軋鋼板材料衝壓製成的。
6. 根據權利要求1所述的全金屬材料封裝型石英晶體諧振器，其特徵在於所述的絕緣子為玻璃絕緣子(7)。
7. 根據權利要求1所述的全金屬材料封裝型石英晶體諧振器，其特徵在於所述的金屬基座(2)和振子(4)間為以環氧樹脂和銀粉為主要材料配製的粘接劑的粘接結構。
8. —種全金屬材料封裝型石英晶體諧振器的製備工藝，其特徵在於具有如下工序1) 、用鋅白銅帶材料衝壓製成金屬外殼(1);2) 、用冷軋鋼板材料衝壓製成金屬基座(2);3) 、在基座上用玻璃粉燒結成帶引線的玻璃絕緣子(7);4) 、按照頻率、切型、振動模式等參數要求設計相應的諧振器產品、加工出符合相關規格要求的石英晶片；5) 、在晶片上鍍膜使之符合逆壓電效應所必須的電極；6) 、將石英晶片用導電膠粘接在基座引線焊接面上；7) 、基座、晶片、導電膠共同在固化爐中固化；8) 、調整頻率使之符合設計要求，將外殼扣在基座、晶片和導電膠組成的振子上；9) 、將外殼和振子用電阻封焊機封焊；10) 、將絕緣墊片套在石英晶體諧振器的引線上，在絕緣墊片用絲網印刷機印刷引線。
全文摘要
本發明提供了一種全金屬材料封裝型石英晶體諧振器及其製備工藝，涉及石英晶體諧振器技術領域。金屬外殼和金屬基座間為焊接結構，金屬基座上設有孔，孔中封裝有絕緣子，絕緣子中埋有振子引出導線，振子固定在金屬基座上，金屬基座下面設有絕緣墊片。本發明解決了現有技術存在的金屬封裝SMD的小型化、片式化問題，具有尺寸小、片式化、結構新穎、生產效率高、成本低、性能優越、材料充足、便於大規模批量生產、經濟效益高等特點。可以全金屬材料的電阻焊封裝的片式化SMD石英晶體諧振器，可替代相應尺寸規格的8045GLASS-SMD陶瓷玻璃膠封裝與5032SEAM-SMD陶瓷/金屬電阻焊封裝產品。
文檔編號H03H9/19GK101777883SQ20101003334
公開日2010年7月14日 申請日期2010年1月11日 優先權日2010年1月11日
發明者於清山 申請人:三河奧斯特電子有限公司