CN106100604B - 带阻容环路的谐振器、基座、基座组及基座的制备方法 - Google Patents
带阻容环路的谐振器、基座、基座组及基座的制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明适用于谐振器技术领域，提供了一种带阻容环路的谐振器、基座、基座组及基座的制备方法。谐振器包括基座、石英晶体谐振子及上盖。基座包括基板，基板底面设有焊盘；顶面设有下电极。基板开有通孔，通孔内嵌置有连通基板顶面与底面的导电体。下电极与部分导电体电连接，下电极上覆盖有电介质，基板顶面覆盖有电阻层；电介质以及部分导电体上铺设有上电极，上电极一端与电介质以及部分导电体电连接，构成电容器。其另一端与电阻层电连接构成电阻器，并通过下电极、导电体与焊盘导通，构成阻容环路。本发明节省了PCB的有限空间，产品可小型化；且节省了贴装步骤，生产效率高；另外，减少了外部组件误差的影响，提高振荡器的频率精度。
Description
技术领域
本发明属于谐振器技术领域，尤其涉及一种带阻容环路的谐振器、基座、基座组及基座的制备方法。
背景技术
目前市场上提供的近似产品是陶瓷谐振器，但石英晶体谐振器的频率精度优于10-5，较陶瓷谐器的10-3优。压电石英晶体谐振器因其频率稳定性好，是构成微芯片时钟的主要器件。
随着生活中各种产品的微型化的发展，市场上对小型产品的需求日益增加。作为这些小型产品的基座，需要满足小型化的要求，或通过整合其他组件缩减下游产品的占用空间。
传统IC振荡器组成，除IC内部振荡电路外，需在输入/输出端配上接地电容、串联电阻和石英晶体谐振器。外部组件以独立形式进行组装，除占用PCB板面积、空间，亦会增加贴片组装成本。
可见，现有的谐振器在应用中需外配电容、电阻，占用了PCB空间以及增加了贴片成本。因此，研发一种可节省PCB的占用面积以及电阻、电容的SMT成本的谐振器及其制作方法，已成为市场发展的一种需要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种带阻容环路的谐振器、基座、基座组及基座的制备方法，旨在解决现有技术中的谐振器在应用中需外配电容、电阻，占用了PCB空间以及增加了贴片成本的问题。
本发明是这样实现的，一种带阻容环路的谐振器，包括基座、石英晶体谐振子以及上盖，所述上盖盖设于所述基座上，并且所述基座顶面与上盖之间形成一个封闭的腔体，所述石英晶体谐振子安装于所述腔体内，所述基座包括基板，所述基板的底面设置有用作与外部焊接的若干焊盘，所述基板对应于各个焊盘的位置沿基板的厚度方向开设有若干通孔，所述通孔内嵌置有导电体；所述腔体内还设置有下电极、电介质、电阻层以及上电极；所述下电极与部分的导电体电连接，所述上电极的一端与所述电介质以及部分的导电体电连接，其另一端与所述电阻层电连接；所述上电极与所述下电极、电介质构成电容器；所述上电极与所述电阻层构成电阻器；所述电容器以及电阻器通过下电极、导电体与所述焊盘导通，构成阻容环路；所述石英晶体谐振子与所述上电极电连接。
进一步地，所述石英晶体谐振子通过导电胶与所述上电极固定连接。
本发明为解决上述技术问题，还提供了一种带阻容环路的基座，所述基座包括基板，所述基板的底面设置有用作与外部焊接的若干焊盘，所述基板的顶面上设置有下电极；所述基板对应于各个焊盘的位置沿基板的厚度方向开设有若干通孔，所述通孔内嵌置有导电体；所述下电极设置于部分的导电体上，并与导电体电连接；所述下电极上覆盖有电介质，所述基板顶面上还覆盖有电阻层；所述电介质以及部分通孔上还铺设有上电极，所述上电极的一端与所述电介质以及部分通孔内的导电体电连接，其另一端与所述电阻层电连接；所述上电极与所述下电极、电介质构成电容器；所述上电极与所述电阻层构成电阻器；所述电容器以及电阻器通过下电极、导电体与所述焊盘导通，构成阻容环路。
进一步地，所述电阻器上覆盖有绝缘层。
进一步地，所述上电极以及下电极凸出于所述基板的顶面。
进一步地，所述基板为烧结后的陶瓷基板。
本发明为解决上述技术问题，还提供了一种带阻容环路的基座组，所述基座组包括若干个上述的基座，若干个所述的基座排列成矩阵，并且所述若个基座共用一块母基板，所述母基板分割后形成若干个所述的基板。
本发明为解决上述技术问题，还提供了一种基座的制备方法，包括以下步骤：
S11、打孔：在基板上开设若干所述的通孔；
S12、填孔：用印刷或挤压方式将导电桨料灌注入所述通孔内，烧结后将通孔回填形成所述的导电体；
S13、印焊盘：用印刷方式将导电桨料印刷在基板底面，烧结后形成所述的焊盘；
S14、印下电极：用印刷方式将导电桨料印刷在基板顶面，烧结后形成所述的下电极；
S15、覆涂电介质：在所述下电极上的局部区域覆涂电介质；
S16、覆涂电阻层：在基板上用印刷方式印上电阻桨料，烧结后形成电阻层；
S17、印上电极：用印刷方式在基板上对应于电介质、导电体以及电阻层的局部位置上覆涂一层导电桨料，形成所述上电极。
进一步地，上述的基座的制备方法，还包括以下步骤：
S18、覆涂绝缘层：用印刷方式将绝缘材料覆涂在所述电阻器上，烧结后形成绝缘层。
本发明为解决上述技术问题，还提供了一种应用上述基座组制备基座的方法，包括以下步骤：
在所述基座组的母基板上按矩阵要求划上指定深度的分割线，然后施加适当压力使基座组分裂成若干个所述的基座。
本发明与现有技术相比，有益效果在于：本发明将阻容环路整合在同一基座上，在基座上装配上石英晶体谐振子，封上上盖后形成带阻容环路的石英谐振器，无需再外配电容、电阻，因此节省了PCB的有限空间，使电子产品能满足市场对小型化的需求；也节省了在PCB上贴装电容、电阻的步骤，提高了生产效率，提高供应量；并且免除了贴片电容器和电阻器的成本和风险。
另外，将阻容环路整合至石英晶体谐振器的基座内，在生产调整过程中可将阻环路的误差修正，减少外部组件误差的影响，提高振荡器的频率精度。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种带阻容环路的谐振器的纵向剖视示意图。
图2是图1所示谐振器的分解结构示意图。
图3是图1中的基座的分解结构示意图。
图4是图1中的上盖的立体结构示意图。
图5是图1中的基座的制备流程图。
图6是本发明实施例提供的一种基座组的立体结构示意图。
图7是本发明实施例提供的一种上盖组的立体结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
一种带阻容环路的谐振器，包括基座、石英晶体谐振子以及上盖。上盖盖设于基座上，并且基座顶面与上盖之间形成一个封闭的腔体。石英晶体谐振子安装于腔体内。
基座包括基板，所述基板的底面设置有用作与外部焊接的若干焊盘，基板对应于各个焊盘的位置沿基板的厚度方向开设有若干通孔，通孔内嵌置有导电体。
腔体内还设置有下电极、电介质、电阻层以及上电极。下电极与部分的导电体电连接，上电极的一端与电介质以及部分的导电体电连接，其另一端与电阻层电连接；上电极与所述下电极、电介质构成电容器；上电极与电阻层构成电阻器；电容器以及电阻器通过下电极、导电体与焊盘导通，构成阻容环路；石英晶体谐振子与上电极电连接。
可见，上述的腔体内设置有阻容环路，从而将阻容环路整合至谐振器内。其中，本发明不限定阻容环路的具体设置位置，只要是位于腔体内即在本发明的保护范围内，例如，可以将阻容环路设置于基座上，也可以设置于上盖上，也可以设置于基座与上盖之间的空间内。
下面的图1至图4，为本发明提供的将阻容环路设置于基座上的一个较佳实施例，一种带阻容环路的谐振器，包括基座1、石英晶体谐振子2以及上盖3。上盖3盖设于基座1上，并且基座1顶面与上盖3之间形成一个封闭的腔体4。石英晶体谐振子2安装于腔体4内，并通过导电胶5与基座1固定连接。
其中，上述基座1包括基板11，基板11为烧结好的陶瓷基板，其底面设置有用于与外部焊接的若干焊盘12；基板11的顶面上设置有下电极13。基板11对应于各个焊盘12的位置沿基板11的厚度方向开设有若干通孔111，通孔111内嵌置有导电体112，导电体112可连通基板11顶面与底面的电路，为石英晶体谐振子2与外部连接提供回路。下电极13设置于部分的通孔111上，并与通孔111内的导电体112电连接。下电极13上覆盖有电介质14，基板11顶面上还覆盖有电阻层15；电介质14以及部分的导电体112上还铺设有上电极16，上电极16的一端与电介质14以及部分通孔111内的导电体112电连接，其另一端与电阻层15电连接。上电极16与下电极13、电介质14构成电容器。上电极16与电阻层15构成电阻器，并与下电极13通过导电体112与焊盘12导通，构成阻容环路。
进一步地，电阻器上覆盖有绝缘层17，下电极13凸出设于基板11的顶面，从而可避免石英晶体谐振子2的工作区与基板11顶面触碰，影响性能。
本实施例将阻容环路整合在同一基座1上，在基座1上装配上石英晶体谐振子2，封上上盖3后形成带阻容环路的石英谐振器，无需再外配电容、电阻，因此节省了PCB的有限空间，使电子产品能满足市场对小型化的需求；也节省了在PCB上贴装电容、电阻的步骤，提高了生产效率，提高供应量；并且免除了贴片电容器和电阻器的成本和风险。
另外，将阻容环路整合至石英晶体谐振器的基座1内，在生产调整过程中可将阻环路的误差修正，减少外部组件误差的影响，提高振荡器的频率精度。
请参见图5，下面以单个基座1的制备过程为例，进一步说明上述基座1的制备过程：
S11、打孔：用激光在烧结好的基板11上开设若干通孔111；
S12、填孔：用印刷或挤压方式将导电桨料灌注入通孔111内，烧结后将通孔111回填形成导电体112；
S13、印焊盘12：用印刷方式将导电桨料印刷在基板11底面，烧结后形成焊盘12；
S14、印下电极13：用印刷方式将导电桨料印刷在基板11顶面，烧结后形成下电极13；
S15、覆涂电介质14：采用真空镀膜方式，在下电极13上的局部区域覆涂电介质14；
S16、覆涂电阻层15：在基板11上用印刷方式印上电阻桨料，烧结后形成电阻层15；
S17、印上电极16：用印刷方式在基板11上对应于电介质14、导电体112以及电阻层15的局部位置上覆涂一层导电桨料，形成上电极16。
S18、覆涂绝缘层17：用印刷方式将绝缘材料覆涂在电阻器上，烧结后形成绝缘层17。
请参见图6及图7，为了进一步降低生产成本，本实施例还提供了一种带阻容环路的基座组10，基座组10包括若干个上述的基座1，若干个基座1排列成矩阵，并且，该组中的所有基座1共用一块母基板100，该母基板分割后形成多个基板11。相应地，本实施例还提供了一种上盖组30，上盖组30包括若干个上盖3，该组的所有上盖3共用一块母底板300，该母底板300在分割前，先在母底板300上切割出多个凹槽31，并且，多个凹槽31排列成矩阵。待母底板300分割后即形成多个上盖3。下面以矩阵形式的基座组10、上盖组30为例，对基座组10、单个基座1以及单个谐振器的制备过程进行说明：
S10、切割母基板100：在预先已经烧结好的陶瓷板材上，根据需要制备的基座1数量及排列方式，切割出一块母基板100；
S11、打孔：用激光在的母基板100上开设若干通孔111；
S12、填孔：用印刷或挤压方式将导电桨料灌注入通孔111内，烧结后将通孔111回填形成导电体112；
S13、印焊盘12：用印刷方式将导电桨料印刷在母基板100底面，烧结后形成焊盘12；
S14、印下电极13：用印刷方式将导电桨料印刷在母基板100顶面，烧结后形成下电极13；
S15、覆涂电介质14：采用真空镀膜方式，在下电极13上的局部区域覆涂电介质14；
S16、覆涂电阻层15：在母基板100上用印刷方式印上电阻桨料，烧结后形成电阻层15；
S17、印上电极16：用印刷方式在基板上对应于电介质14、导电体112以及电阻层15的局部位置上覆涂一层导电桨料，形成上电极16；
S18、覆涂绝缘层17：用印刷方式将绝缘材料覆涂在电阻器上，烧结后形成绝缘层17，即制得基座组10；
S19、分割基座组10：在基座组10的母基板100上按矩阵要求用激光划上指定深度的分割线，然后施加适当压力使基座组10分裂成若干单个的基座1；
S20、制作母底板300：在预先已经烧结好的陶瓷板材上，根据需要制备的上盖3的数量及排列方式，切割出一块母底板300；
S21、切割凹槽：采用激光，在母底板300指定的位置施加激光束(能)，使材料加热气化；移动激光束使其由点变线，再由线变面；凹槽31深度可以通过调整激光功率和加工次数，一层一层地将材料移除，直至凹槽31达到所需深度；
S20、分割上盖组30：在上盖组30的母底板300上按矩阵要求用激光划上指定深度的分割线，然后施加适当压力使上盖组30分裂成若干单个的上盖3；
S21、安装石英晶体谐振子2：在基座1上涂布导电胶5，放上石英晶体谐振子2，需要时可在石英晶体谐振子2上再涂布上导电胶5强化结构；待导电胶5固化后，进行参数调整，调整后用封盖胶6将上盖3与基座1粘合，形成腔体使石英晶体谐振子2与外部隔绝形成一种带电阻、电容环路的石英谐振器。
优化地，上述的基板11材料包括氧化铝类、氧化锆类、玻璃类基板。
上述开设通孔111是在基板11上指定位置钻孔并灌穿基板11，采用激光打孔方式，激光的高聚焦能量使加工的位置温度瞬间升高，使材料气化而形成通孔。
上述的填孔是在基板11的通孔111位置灌入导电桨料，导电材料包括钨桨、锰钼桨、银桨、银钯桨、铜桨中的至少一种，经烧结基板11的顶面与底面导通。通过专用模具，在基板11的通孔111上方将导电桨料挤压回填至通孔111内，在此过程中，在基板11下方放置透气纸，以便孔内空气能排出并防止导电桨料外溢。经高温烧结后形成导电材料并回填穿孔使其气密。
丝印焊盘12时，丝印的图形由网板决定，网板是按焊盘设计要求加工，在基板11上通过丝印方式将导电桨料印刷在基板11底面的指定位置，导电料包括银桨、银钯桨和金桨中的至少一种，烧结后形成焊盘12。
上述的印下电极13是在基板11上通过丝印方式将导电桨料印刷在基板11的顶面。丝印下电极13时，丝印的图形由网板决定，网板是按下电极13设计要求加工，使导电桨料覆涂在基板11顶面的指定位置；导电料包括银桨、银钯桨和金桨中的至少一种，烧结后形成下电极13。
上述的覆涂电介质14是通过印刷或真空镀膜方式将电介质14覆涂在基板11顶面并局部覆盖下电极13；所述的电介质14包括玻璃釉类或金属氧化类。丝印电介质14时，丝印的图形由网板决定，网板是按电介质14设计要求加工，使导电桨料覆涂在基板11指定位置，经高温烧结后形成电介质14。电介质14用真空镀膜生成时，镀膜的图形是由掩膜板决定的，掩板按电介质14设计要求加工的，在镀膜过程中掩膜板将基板11覆盖，只露出需覆涂的区域，使电介质14按设计求覆涂在基板11的指定位置。镀膜过程中，材料可以是过蒸镀、溅射或化学气相沉积的方式进行。电介质14材料相对介电常数ξr、厚度和上、下电极16、13的面积决定电容器的电容值。当电容值较小，电极面积较大时，电介质14厚度增加，可选用丝印方式，选用液态的电质料，如贺利氏的电介质桨料，并通过网板的乳桨厚度调整烧结后的电介质厚度。当容值较大或极积不足时，可选用空镀膜方式将电介质14涂在基板11指定位置上。
上述的覆涂电阻层15是在基板11上通过丝印方式将厚膜电阻桨料或负温度系数电阻桨料印刷在基板11表面，烧后形成电阻层15。丝印电阻桨料时，丝印的图形由网板决定，网板是按电阻器设计要求加工。
上述的印上电极16是在基板11上通过丝印或真空镀膜方式将导电桨料印刷在基板11上对应于电介质14、导电体112以及电阻层15的局部位置。丝印上电极16时，丝印的图形由网板决定，网板是按上电极16设计要求加工。上电极16用真空镀膜生成时，镀膜的图形是由掩膜板决定的，掩板按上电极16设计要求加工的，在镀膜过程中掩膜板将基板11覆盖，只露出需覆涂的区域，使上电极16按设计求覆涂在基板11的指定位置。两组上电极16与电介质14和下电极13重叠部构成两只电容器。两组上电极16与电阻层15两端重叠，形成电阻器并构成阻容环路。环路过上、下电极16、13和孔内导电体112与焊盘12形成对外连接。
上述的覆涂绝缘层17是在基板11上通过丝印方式将玻璃釉印刷在电路表面，烧后形成绝缘膜。丝印绝缘层17时，丝印的图形由网板决定，网板是按绝缘层17设计要求加工，使绝缘桨料覆涂在基板11指定位置，经高温烧结后形成绝缘层17，从而能避免组装石英晶体谐振子2时，石英晶体谐振子2的下电极13与电阻器短接。
上述上盖3为陶瓷上盖，使用矩阵方式制备的上盖3，进行切割操作时，利用高功率密度激光束照射母底板300的矩阵切割位置，使陶瓷材料很快被加热至汽化温度并蒸发形成孔洞，随着光束的移动，孔洞连续形成切缝。激光切割可使材料由上而下完全蒸发达至切透效果，亦可通过控制激光功率、参数由材料表面往里切割指定深度，保持工件的整体性，本实施采用后者，即局部切割方案。已局部切割的陶瓷母底板300，因陶瓷材料的脆性，在母底板300上施加一定的压力，母底板300就会沿切割槽处裂开，分裂成多只单独的上盖3。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种带阻容环路的谐振器，包括基座、石英晶体谐振子以及上盖，所述上盖盖设于所述基座上，并且所述基座顶面与上盖之间形成一个封闭的腔体，所述石英晶体谐振子安装于所述腔体内，其特征在于，所述基座包括基板，所述基板的底面设置有用作与外部焊接的若干焊盘，所述基板对应于各个焊盘的位置沿基板的厚度方向开设有若干通孔，所述通孔内嵌置有导电体；所述腔体内还设置有下电极、电介质、电阻层以及上电极；所述下电极与部分的导电体电连接，所述上电极的一端与所述电介质以及部分的导电体电连接，其另一端与所述电阻层电连接；所述上电极与所述下电极、电介质构成电容器；所述上电极与所述电阻层构成电阻器；所述电容器以及电阻器通过下电极、导电体与所述焊盘导通，构成阻容环路；所述石英晶体谐振子与所述上电极电连接；所述下电极上覆盖有所述电介质。
2.如权利要求1所述的带阻容环路的谐振器，其特征在于，所述石英晶体谐振子通过导电胶与所述上电极固定连接。
3.一种带阻容环路的基座，其特征在于，所述基座包括基板，所述基板的底面设置有用作与外部焊接的若干焊盘，所述基板的顶面上设置有下电极；所述基板对应于各个焊盘的位置沿基板的厚度方向开设有若干通孔，所述通孔内嵌置有导电体；所述下电极设置于部分的导电体上，并与导电体电连接；所述下电极上覆盖有电介质，所述基板顶面上还覆盖有电阻层；所述电介质以及部分通孔上还铺设有上电极，所述上电极的一端与所述电介质以及部分通孔内的导电体电连接，其另一端与所述电阻层电连接；所述上电极与所述下电极、电介质构成电容器；所述上电极与所述电阻层构成电阻器；所述电容器以及电阻器通过下电极、导电体与所述焊盘导通，构成阻容环路。
4.如权利要求3所述的带阻容环路的基座，其特征在于，所述电阻器上覆盖有绝缘层。
5.如权利要求3或4所述的带阻容环路的基座，其特征在于，所述上电极以及下电极凸出于所述基板的顶面。
6.如权利要求5所述的带阻容环路的基座，其特征在于，所述基板为烧结后的陶瓷基板。
7.一种带阻容环路的基座组，其特征在于，所述基座组包括若干个权利要求3至6中任意一项所述的基座，若干个所述的基座排列成矩阵，并且所述若干个基座共用一块母基板，所述母基板分割后形成若干个所述的基板。
8.一种如权利要求3至6中任意一项所述的基座的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S11、打孔：在基板上开设若干所述的通孔；
S12、填孔：用印刷或挤压方式将导电桨料灌注入所述通孔内，烧结后将通孔回填形成所述的导电体；
S13、印焊盘：用印刷方式将导电桨料印刷在基板底面，烧结后形成所述的焊盘；
S14、印下电极：用印刷方式将导电桨料印刷在基板顶面，烧结后形成所述的下电极；
S15、覆涂电介质：在所述下电极上的局部区域覆涂电介质；
S16、覆涂电阻层：在基板上用印刷方式印上电阻桨料，烧结后形成电阻层；
S17、印上电极：用印刷方式在基板上对应于电介质、导电体以及电阻层的局部位置上覆涂一层导电桨料，形成所述上电极。
9.如权利要求8所述的基座的制备方法，其特征在于，还包括以下步骤：
S18、覆涂绝缘层：用印刷方式将绝缘材料覆涂在所述电阻器上，烧结后形成绝缘层。
10.一种应用权利要求7所述的基座组制备基座的方法，其特征在于，包括以下步骤：
在所述基座组的母基板上按矩阵要求划上指定深度的分割线，然后施加适当压力使基座组分裂成若干个所述的基座。
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