CN101777883A - 全金属材料封装型石英晶体谐振器及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种全金属材料封装型石英晶体谐振器及其制备工艺，涉及石英晶体谐振器技术领域。金属外壳和金属基座间为焊接结构，金属基座上设有孔，孔中封装有绝缘子，绝缘子中埋有振子引出导线，振子固定在金属基座上，金属基座下面设有绝缘垫片。本发明解决了现有技术存在的金属封装SMD的小型化、片式化问题，具有尺寸小、片式化、结构新颖、生产效率高、成本低、性能优越、材料充足、便于大规模批量生产、经济效益高等特点。可以全金属材料的电阻焊封装的片式化SMD石英晶体谐振器，可替代相应尺寸规格的8045GLASS-SMD陶瓷玻璃胶封装与5032SEAM-SMD陶瓷/金属电阻焊封装产品。

Description

全金属材料封装型石英晶体谐振器及其制备工艺

技术领域

本发明涉及石英晶体谐振器技术领域。

背景技术

在片式化SMD石英晶体谐振器系列产品中，石英晶体谐振器的基座大多数采用陶瓷/金属(SEAM)和陶瓷/玻璃胶(GLASS)两种封装形式。而这两种封装形式所采用的均是陶瓷基座，只是封装形式(金属盖与陶瓷基座可阀环电阻焊焊接、陶瓷基座与陶瓷盖采用玻璃胶封装)异同。但是，因我国对表面贴装技术(SMT)起步较晚，相对片式化SMD石英晶体元器件小型化工艺技术要比欧美及日本落后3～5年，虽说近年来我国在该产业的发展非常迅猛，但从产业链前端的基础材料(基座、上盖、玻璃胶)至今仍依赖进口。然而，在移动通讯、移动PC、便携式小型化音像电子终端产品发展日新月异的市场环境下，晶体元器件的片式化率不断提升。据不完全统计，2009年度全球产销的各种频率元器件的片式化率已接近50％，且我国(含外资企业)的产能占全球的80％以上。但是，因其该产业链的主导基础材料受控于日本。特别是受国际金融危机冲击后，由于日本的基座厂商对市场估计不足而停产或减量，从而导致今年全年各规格陶瓷基座供应紧张，使得外资(日资、台资)企业材料供应可以基本保证正常经营；而中国企业受其控制，“巧妇难为无米之炊”使之产能利用率不足70％。因外商的材料垄断制约着我国片式化SMD晶体元器件产业的发展，且在产品价值上(主要基座材料费用占据35％)我们一直在给外国人打工。如何突破制约我们发展的瓶颈，就要靠我们自己的创新、靠我们自己的知识产权去发展自己的产业，打败垄断我们的竞争对手。另外，上述的陶瓷/金属盖电阻焊封装与陶瓷/玻璃胶封装两种形式，由它的工艺属性决定了它的几项不足：

1.陶瓷/金属盖电阻焊封装

1)因其封装材料不同(陶瓷与金属)而各自的热膨胀系数不同，所以要实现高精度产品要求必须要经过两次高温退火处理来消除应力，使之装备投资和能耗提高；

2)封装工艺为预焊加平行电阻焊，装备组合繁琐、造价高昂，使之投资利用率降低。

2.陶瓷/玻璃胶封装

1)它采用烧结炉烧结封装，长度近15米的大型专业烧结炉除去高昂的装备造价外，电加热的纯电阻电路决定了它的高耗能因素；

2)玻璃胶固化时的热蒸发，导致严重的环境污染；另外，相对欧盟的环保要求对产品的ROHS检测能否达标其玻璃胶将是难以突破的关口；

3)陶瓷基座在加工(预焊、焊接、测试、)制程中，在受高压或冲击时容易产生破裂，导致漏气或功能失效。

发明内容

本发明的目的是提供一种全金属材料封装型石英晶体谐振器及其制备工艺，该产品具有体积小、片式化、性能优越、使用方便、成本低的特点；其制备工艺具有工艺性好、生产效率高、成本低、材料充足、便于大规模批量生产、经济效益高等特点。

本发明之一是这样实现的：一种全金属材料封装型石英晶体谐振器，包括金属外壳和振子，其特征在于具有金属基座，金属外壳和金属基座间为焊接结构，振子固定在金属基座上，金属基座上设有孔，孔中封装有绝缘子，绝缘子中埋有振子引出导线，金属基座下面设有带绝缘垫片。

所述的焊接结构为电阻焊封焊结构较佳、密闭性好。

所述的绝缘垫片上设有印刷线路较佳，振子引出导线和印刷线路相连，印刷线路设有外接线端子。

所述的金属外壳可以是由锌白铜带材料冲压制成的，工艺简单、易于自动化、产业化生产；

所述的金属基座可以是由冷轧钢板材料冲压制成的，材料造价低、工艺简单、易于自动化、产业化生产；

所述的金属外壳、金属基座所用的金属材料也可以是其他的有色或黑色金属材料只要二者可焊接即可。

所述的玻璃绝缘子为玻璃粉轧制、烧结而成，工艺成熟、易于实现自动化；

所述的金属基座和振子间可以是以环氧树脂和银粉为主要材料配制的粘接剂的粘接结构。

本发明结构在规格尺寸上可以变化。如可将8036规格缩小成5032规格，其特点是尺寸小，加工难度大。本发明可靠两种全金属封装规格尺寸的产品来替代两种片式化SMD陶瓷封装的产品规格，如靠8036替代GLASS玻璃胶封装的8045型产品；靠5032替代SEAM陶瓷/金属封装的5032产品等。

本发明之二是这样实现的：一种上述的全金属材料封装型石英晶体谐振器的制备工艺，，其特征在于具有如下工序：

1)、用锌白铜带材料冲压制成金属外壳；

2)、用冷轧钢板材料冲压制成金属基座：

3)、在基座上用玻璃粉烧结成带引线的玻璃绝缘子；

4)、按照频率、切型、振动模式等参数要求设计相应的谐振器产品、加工出符合相关规格要求的石英晶片；

5)、在晶片上镀膜使之符合逆压电效应所必须的电极；

6)、将石英晶片用导电胶粘接在基座引线焊接面上；

7)、基座、晶片、导电胶共同在固化炉中固化；

8)、调整频率使之符合设计要求，将外壳扣在基座、晶片和导电胶组成的振子上；

9)、将外壳和振子用电阻封焊机封焊；

10)、将绝缘垫片套在石英晶体谐振器的引线上，在绝缘垫片用丝网印刷机印刷引线。

本发明具有突出的技术创新效果：它克服了已有技术之不足，很好解决了现有技术中长期存在且一直未解决的金属封装SMD的小型化、片式化问题；本发明产品具有体积小、片式化、性能优越、成本低的特点；可以全金属材料的电阻焊封装的片式化SMD石英晶体谐振器，替代了相应尺寸规格的8045GLASS-SMD陶瓷玻璃胶封装与5032SEAM-SMD陶瓷/金属电阻焊封装产品。本发明制备工艺具有工艺性好、生产效率高、成本低、材料充足、便于大规模批量生产、经济效益高等特点。

以下结合附图及一实施例作详述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为本发明实施例1的结构示意图。

图2为图1的A-A剖视图。

图3为图1的仰视图。

图中标号说明：1、金属外壳，2、金属基座，3、导电胶，4、振子，5、绝缘垫片，6、印刷线路，7、玻璃绝缘子。

具体实施方式

产品实施例1：

参见图1～图2，该全金属石英晶体谐振器，包括外壳和基座，其特征在于外壳为金属外壳1、基座为金属基座2，金属外壳1和金属基座2间为焊接结构，金属基座2上设有孔，孔中封装有绝缘子，绝缘子中埋有振子4引出导线，振子4固定在金属基座2上，金属基座2下面设有绝缘垫片5。焊接结构为电阻焊封焊结构。金属外壳1是由锌白铜带材料冲压制成的。金属基座2是由冷轧钢板材料冲压制成的。绝缘子为玻璃粉烧结的绝缘子7。金属基座2和振子4间为以环氧树脂和银粉为主要材料配制的粘接剂的粘接结构。绝缘垫片5上设有印刷线路6。印刷线路，不仅起到石英晶体谐振器与PCB的绝缘作用，同时垫片上的印刷线路与PCB上的电路实现焊接。

例如本发明可以制成JS-SMD 8036、JS-SMD 5032两种规格的产品，二者只是尺寸和参数不同。JS-SMD5032全金属石英晶体谐振器频率可覆盖8.000MHz~125.000MHz，频率大小由晶片的切向和厚度决定；JS-SMD8036全金属石英晶体谐振器频率可覆盖4.000MHz~125.000MHz之间不同频率。本发明是SMD石英晶体谐振器的一种新型结构形式。

制备工艺实施例1：

主要工艺是将金属基座2上冲压成的两个孔中，埋入玻璃绝缘子7烧结成与基板绝缘的两只带有钉帽的引线，在埋有引出引线的基座内腔的钉帽上靠导电胶将石英振子4点胶固化在两端使之形成回路，尔后将外壳1靠电阻焊焊接形成密闭容腔，最后在基座2的底面上套上绝缘垫片5，再通过丝网印刷在垫片与基座的导线引出端印制接线电路。具体可为如下工序：

1)、外壳由锌白铜带材料冲压形成，材料厚度0.1mm，表面镀镍，平行度小于0.02mm；

2)、用冷轧A3钢板材料冲压成基座基板；

3)、在基座基板上用玻璃粉烧结引线；

4)、按照频率、切型、振动模式等要求设计谐振器规格参数、加工出3018规格或5018规格的石英晶片；

5)、在晶片上镀膜使之符合逆压电效应所必须的电极；

6)、将石英晶片用导电胶粘接在基座引线(钉帽)焊接面上；

7)、基座、晶片、导电胶共同在固化炉中固化；

8)、调整频率使之符合设计要求，将外壳扣在基座、晶片和导电胶组成的振子上；

9)、将外壳和振子用电阻封焊机封焊形成密闭容腔，封焊技术成熟，漏气率低；

10)、将绝缘垫片套在石英晶体谐振器的引线上，在绝缘垫片用丝网印刷机印刷引线，引线采用丝网印刷的方式可实现体积小，不变形；

11)、对产品进行老化和电性能分选。

本发明实现了替代陶瓷和玻璃封装的SMD石英晶体谐振器的全新封装技术。通过对石英晶片的加工，可生产4.000MHz~125.000MHz之间不同频率的SMD石英晶体谐振器。

更具体流程可表示为：

Claims (8)

1.一种全金属材料封装型石英晶体谐振器，包括金属外壳(1)和振子(4)，其特征在于具有金属基座(2)，金属外壳(1)和金属基座(2)间为焊接结构，振子(4)固定在金属基座(2)上，金属基座(2)上设有孔，孔中封装有绝缘子，绝缘子中埋有振子(4)引出导线，金属基座(2)下面设有绝缘垫片(5)。

2.根据权利要求1所述的全金属材料封装型石英晶体谐振器，其特征在于所述的焊接结构为电阻焊封焊结构。

3.根据权利要求1所述的全金属材料封装型石英晶体谐振器，其特征在于所述的绝缘垫片(5)上设有印刷线路(6)，振子(4)引出导线和印刷线路(6)相连，印刷线路(6)设有外接线端子。

4.根据权利要求1所述的全金属材料封装型石英晶体谐振器，其特征在于所述的金属外壳(1)是由锌白铜带材料冲压制成的。

5.根据权利要求1所述的全金属材料封装型石英晶体谐振器，其特征在于所述的金属基座(2)是由冷轧钢板材料冲压制成的。

6.根据权利要求1所述的全金属材料封装型石英晶体谐振器，其特征在于所述的绝缘子为玻璃绝缘子(7)。

7.根据权利要求1所述的全金属材料封装型石英晶体谐振器，其特征在于所述的金属基座(2)和振子(4)间为以环氧树脂和银粉为主要材料配制的粘接剂的粘接结构。

8.一种全金属材料封装型石英晶体谐振器的制备工艺，其特征在于具有如下工序：

1)、用锌白铜带材料冲压制成金属外壳(1)；

2)、用冷轧钢板材料冲压制成金属基座(2)；

3)、在基座上用玻璃粉烧结成带引线的玻璃绝缘子(7)；

4)、按照频率、切型、振动模式等参数要求设计相应的谐振器产品、加工出符合相关规格要求的石英晶片；

5)、在晶片上镀膜使之符合逆压电效应所必须的电极；

6)、将石英晶片用导电胶粘接在基座引线焊接面上；

7)、基座、晶片、导电胶共同在固化炉中固化；

8)、调整频率使之符合设计要求，将外壳扣在基座、晶片和导电胶组成的振子上；

9)、将外壳和振子用电阻封焊机封焊；

10)、将绝缘垫片套在石英晶体谐振器的引线上，在绝缘垫片用丝网印刷机印刷引线。

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