CN107332532A - 一种晶体振荡器的封装制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种晶体振荡器的封装制备方法，包括步骤：开料烘板‑钻孔‑沉铜‑电极图形制作‑电极镀锡‑刻蚀‑中测‑沉金‑涂覆白油墨‑V割‑晶片被银‑晶片粘接‑微调‑盖帽‑分板；本发明采用PCB板作为底座代替传统的金属底座，且一块PCB板上可同时制作多个底座，即可同时完成多个晶振的封装，简化了工艺流程，大大提升了生产效率，节约了生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种晶体振荡器的封装制备方法，属于晶振封装技术领域。
背景技术
晶体振荡器（简称晶振）在我们国内市场需求每年有几十亿只，加上国外的，有上百亿只的市场。它普遍用在彩电、冰箱、手机、电脑及大部分电子产品上。如图1所示，现有技术生产的晶振的底座为金属底座3.1，上面是金属帽2，通过电容放电将金属帽2与金属底座3.1粘接在一起，金属底座3.1和金属帽2内封装有晶片1，晶片1通过两个弹簧片6与金属底座3.1连接，金属底座3.1上设置有两个电极孔，孔中串二根金属引出线，金属引出线为电极4，电极4与弹簧片6连接，电极孔中用绝缘玻璃珠7将电极4和金属底座3.1烧结固定，同时金属底座3.1下垫有绝缘垫片8，防止金属引出线弯折后与金属底座3.1短路；
目前，现有技术的晶振的工艺制备过程为：金属底座的制作-晶片被银-晶片粘片-晶片微调-盖帽，其中金属底座3.1的制作过程为：
a、用冲床机将金属冲成所需要形状的底板，然后镀镍；
b、烧结：将金属引脚穿过底板，中间用绝缘玻璃珠隔开，在高温下使引脚与底板烧结在一起，目的是是引脚与底板连接在一起但又相互绝缘；
c、引脚浸锡：为保证引脚的可焊性，在引脚露出底板的部分浸锡
d、焊接支架：在二根引脚的上端各焊接一个弹簧支架，作用是装晶片的托盘。
金属底座3.1制作过程复杂，且一个循环只能制作一个金属底座3.1，同时盖帽的过程是利用机械手臂将金属帽2一个一个盖在金属底座3.1上的，耗费时间较长。
现有技术的封装结构及工艺具有以下缺点：
1、封装工艺效率较低、成本高：一台封帽机一天12小时只能生产2万只，设备还有经常维修，设备投资大、费电、材料成本高、人工成本高，体积大、顾客使用也不方便；
2、金属引出线弯折时容易使绝缘玻璃珠碎裂，导致底座3漏气，造成晶振失效；
3、电容放电打火容易火力太大将产品打坏或影响晶振性能；
4、金属底座3.1的制作工艺复杂，耗费时间长，成本较高。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术存在的缺陷，提供一种晶体振荡器的封装制备方法，该方法采用PCB板代替传统的金属底座，制作成本降低，且一块PCB板上可同时封装多个晶振，制作工艺简单，且效率高。
为实现以上技术目的，本发明采用的技术方案是：一种晶体振荡器的封装制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一. 开料烘板：选取一块PCB板作为底座，并进行烘干压平；
步骤二. 钻孔：利用数控钻床在PCB板上进行开孔，所述孔作为电极引出孔；
步骤三. 沉铜：在PCB板的正反面均沉积一层铜膜，且电极引出孔内也覆上铜膜；
步骤四. 电极图形制作：利用丝网印刷或干/湿膜方法涂上油墨，使电极部分的铜膜露出，其余部分覆上油墨；
步骤五. 电极镀锡：在露出铜膜的电极上及电极引出孔内均镀上锡；
步骤六. 刻蚀：将覆在铜膜上的油墨去掉，然后将PCB板放入腐蚀液中，将油墨下的铜膜去掉，电极制作完成；
步骤七. 中测：检验电极制作是否合格，将不合格的剔除；
步骤八. 沉金：在电极上及电极引出孔内沉积金；
步骤九. 涂覆白油墨：在PCB板的正面覆上白油墨，所述白油墨覆盖在部分电极上，用于使电极与金属帽间绝缘，且底座的中心部分裸露，用于放置晶片；
步骤十. V割：对PCB板的正反面均进行V割，将PCB板分割成均匀排布的晶片单元；
步骤十一. 晶片被银：利用被银周转夹将待封装晶片放到被银机内真空被银；
步骤十二. 晶片粘接：在裸露部分的电极上涂上导电银浆，将PCB板底座固定在定位架上，然后将被银后的待封装晶片用吸盘吸起并移动到PCB板底座上的电极上，并进行按压，通过导电银浆将晶片和电极粘接；
步骤十三. 微调：在晶片粘好后，将粘好晶片的PCB板底座放到微调机里进行微调，使每个晶振的频率微调到指定的频率上。
步骤十四. 盖帽：用吸盘将金属帽吸起并移动到带有胶水的金属板上，使金属帽的底部边缘均匀粘上胶水，然后移动到PCB板底座的上方进行按压盖帽。
步骤十五. 分板：利用分板机使PCB板沿着V割线进行分板，形成单个封装好的晶片单元。
进一步地，所述步骤十二中，晶片粘接的具体过程为：
a、将被银后的待封装晶片通过夹具放在定位框内；
b、利用钢网将导电银浆刷到PCB板底座对应的电极上；
c、将刷好银浆的PCB板底座固定在定位架上，所述PCB板的两侧设有定位孔，定位架两侧设有定位销，所述PCB板底通过定位销插入定位孔内固定在定位架上；
d、将定位框内的晶片用吸盘同时吸起，并移动到刷好导电银浆PCB板底座的定位架上方，所述吸盘四周设有定位孔，所述定位孔对应定位架上的定位销，缓慢向下压，使晶片粘到PCB板底座对应的电极上；
e、将粘好晶片的PCB板放入烘箱进行烘烤，温度设定为120℃，烘烤2H后取出。
进一步地，所述步骤十四中，盖帽的具体过程为：
a、将粘有晶片的PCB板底座放在定位架上，并利用机械手臂将金属帽排放在周转板上；
b、选取一块有固定凹槽的金属板，将胶水刮在凹槽内，并刮平，所述凹槽与金属帽底部边缘的形状尺寸大小形同；
c、利用吸盘将金属帽从周转板上吸出，然后移动到带有胶水的金属板上方，并向下移动，使每个金属帽的底部边缘伸进凹槽内并粘上胶水，再移动到PCB板底座的上方，对应定位孔的位置向下移动并按压，使金属帽盖在PCB板底座对应位置上；
进一步地，所述一块PCB板尺寸为113mm*164mm，一块PCB板上可同时制作476个底座，可同时盖476只金属帽，循环一次可以同时制作完成476个晶振的封装，也可多块PCB板拼接起来同时制作。
进一步地，封装后的晶片单元的尺寸为7.4mm*4.3mm。
进一步地，所述电极引出孔的直径为0.8mm~1mm。
进一步地，所述V割的深度为0.6mm。
从以上描述可以看出，本发明与现有技术相比具有下列有益效果：
（1）与传统技术相比，本发明设备投入小、生产效率高，传统工艺所用的封帽机要十几万元，本发明高帽所用设备仅需2万元左右；且本发明每套设备1小时可以生产4万只，一套一天按12小时计算可以生产48万只，是原来生产效率的24倍；
（2）成本降低，PCB板作为底座的制作成本较低，且由于PCB板是绝缘的，不需要绝缘玻璃珠和绝缘垫片，同时一块PCB板上可同时完成多个晶振的封装，制作工艺流程简化，总的成本可以降低原来的30%；
（3）与传统技术相比，本发明的电极结构可避免使底座产生漏气的问题；
（4）因为金属帽和底座是用胶水粘接的，因此不会出现电容放电过大所产生的晶振失效；
（5）封装后晶片单元的体积小，体积为7.4mm*4.3mm*1.8mm，客户使用可小型化。
附图说明
图1是现有技术的晶振的封装结构的右面剖视结构示意图。
图2是本发明晶片单元封装后的透视结构示意图。
图3是本发明晶片单元封装后的底部结构示意图。
图4是本发明工艺制备流程图。
图5是本发明晶片单元电极制作完成的正面俯视图。
图6是本发明晶片单元涂上白油墨后的正面俯视图。
图7是本发明一块PCB板上盖帽后的正面俯视图。
附图标记说明：1-晶片、2-金属帽、3-PCB板底座、3.1-金属底座、4-电极、5-电极引出孔、6-弹簧片、7-绝缘玻璃珠、8-绝缘垫片。
具体实施方式
下面结合具体附图对本发明作进一步说明。
根据附图2和图3所示，一种晶体振荡器的封装结构，包括封装壳和晶片1，所述晶片1封装在封装壳内，所述封装壳包括金属帽2和底座，其特征在于，所述底座为PCB板底座3，所述PCB板底座3上设置有两个电极4，所述电极4的材料为铜，所述晶片1粘接在两个电极4上，所述晶片1和电极4之间通过导电银浆粘接，
所述PCB板底座3边缘对称位置设置有电极引出孔5，所述电极4的引出脚通过电极引出孔5延伸到PCB板底座3的背面，所述金属帽2通过胶水粘接在PCB板底座3上。
根据图4所示，一种晶体振荡器的封装制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一. 开料烘板：选取一块PCB板作为底座，并进行烘干压平，所述一块PCB板尺寸为113mm*164mm；
步骤二. 钻孔：利用数控钻床在PCB板上进行开孔，所述孔作为电极4引出孔, 所述电极引出孔5的直径为0.8mm~1mm；
步骤三. 沉铜：在PCB板的正反面均沉积一层铜膜，且电极引出孔5内也覆上铜膜；
步骤四. 电极4图形制作：利用丝网印刷或干/湿膜方法涂上油墨，使电极4部分的铜膜露出，其余部分覆上油墨，目的是使电极4部分的铜膜上镀上锡；
步骤五. 电极4镀锡：在露出铜膜的电极4上及电极引出孔5内均镀上锡，目的是保护电极4及电极引出孔5；
步骤六. 刻蚀：将覆在铜膜上的油墨去掉，然后将PCB板放入腐蚀液中，将油墨下的铜膜去掉，电极4制作完成，腐蚀液只能腐蚀掉铜，不能腐蚀锡，如图5所示；
步骤七. 中测：检验电极4制作是否合格，将不合格的剔除；
步骤八. 沉金：在电极4上及电极引出孔5内沉积金，保证良好的导电性和可焊性；
步骤九. 涂覆白油墨：在PCB板的正面覆上白油墨，所述白油墨覆盖在部分电极4上，用于使电极4与金属帽2间绝缘，且PCB板的中心部分裸露，用于放置晶片1，同时白油墨还能保证盖帽时的气密性，如图6所示；
步骤十. V割：对PCB板的正反面均进行V割，将PCB板分割成均匀排布的晶片1单元，所述V割的深度为0.6mm，V割的深度为PCB板厚度的1/3，便于裂片，同时又保证不断开；
步骤十一. 晶片1被银：选取待封装晶片1，利用被银周转夹将晶片1放到被银机内真空被银；
步骤十二. 晶片1粘接：在裸露部分的电极4上涂上导电银浆后，将PCB板底座3固定在定位架上，然后将被银后的晶片1用吸盘吸起并移动到PCB板底座3上的电极4上，并进行按压，通过导电银浆将晶片1和电极4粘接；
晶片1粘接的具体过程为：
a、将被银后的晶片1通过夹具放在定位框内；
b、利用钢网将导电银浆刷到PCB板底座3对应的电极4上；
c、把刷好银浆的PCB板底座3固定在定位架上，所述PCB板的两侧设有定位孔，定位架两侧设有定位销，所述PCB板底通过定位销插入定位孔内固定在定位架上；
d、将定位框内的晶片1用吸盘同时吸起，并移动到刷好导电银浆PCB板底座3的定位架上方，所述吸盘四周设有定位孔，所述定位孔对应定位架上的定位销，缓慢向下压，使晶片1粘到PCB板底座3对应的电极4上；
e、间粘好晶片1的PCB板放入烘箱进行烘烤，温度设定为120℃，烘烤2H后取出。
步骤十三. 微调：在晶片1粘好后，将粘好晶片1的PCB板底座3放到微调机里进行微调，使每个晶振的频率微调到指定的频率上。
步骤十四. 盖帽：用吸盘将金属帽2吸起并移动到带有胶水的金属板上，使金属帽2的底部边缘粘上胶水，然后移动到PCB板的上方进行按压盖帽，如图7所示。
盖帽的具体过程为：
a、将粘有晶片1的PCB板放在固定支架上，利用机械手臂将金属帽2排放在周转板上；
b、选取一块有固定凹槽的金属板，将胶水刮在凹槽内，并刮平，所述凹槽与金属帽2底部边缘的形状尺寸大小形同；
c、利用吸盘将金属帽2从周转板上吸出，然后移动到带有胶水的金属板上方，并向下移动，使每个金属帽2的底部边缘伸进凹槽内并粘上胶水，缓慢提起，再移动到PCB板的上方，根据定位孔的位置向下移动并按压，使金属帽2盖在PCB板上；
d、将整个PCB板放入烘箱，并设定烘烤温度为120℃，烘烤4H后取出。
步骤十五. 分板：利用分板机使PCB板沿着V割线进行分板，形成单个封装好的晶片单元， 封装后的晶片单元的尺寸为7.4mm*4.3mm。
本发明的特点是，采用PCB板作为底座代替传统的金属底座3.1，一块PCB板上可同时制作476个底座，可同时粘476个晶片1，可同时盖476只金属帽2，循环一次可以同时制作完成476个晶振的封装，相比传统制作工艺，476个晶片1是同时粘到电极4上的，电极4也是同时制作成的，晶片1和电极4间的导电银浆也是通过钢网同时刷上去的，且476个金属帽2也是同时盖在PCB板底座33上的；根据实际需要，多块PCB板拼也可接起来同时制作，如6块PCB拼板一共可以同时制作6*476=2856只底座；本发明简化了工艺流程，大大提升了生产效率，节约了生产成本。
以上对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种晶体振荡器的封装制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一. 开料烘板：选取一块PCB板作为底座，并进行烘干压平；
步骤二. 钻孔：利用数控钻床在PCB板上进行开孔，所述孔作为电极引出孔（5）；
步骤三. 沉铜：在PCB板的正反面均沉积一层铜膜，且电极引出孔（5）内也覆上铜膜；
步骤四. 电极（4）图形制作：利用丝网印刷或干/湿膜方法涂上油墨，使电极（4）部分的铜膜露出，其余部分覆上油墨；
步骤五. 电极（4）镀锡：在露出铜膜的电极（4）上及电极引出孔（5）内均镀上锡；
步骤六. 刻蚀：将覆在铜膜上的油墨去掉，然后将PCB板放入腐蚀液中，将油墨下的铜膜去掉，电极（4）制作完成；
步骤七. 中测：检验电极（4）制作是否合格，将不合格的剔除；
步骤八. 沉金：在电极（4）上及电极引出孔（5）内沉积金；
步骤九. 涂覆白油墨：在PCB板的正面覆上白油墨，所述白油墨覆盖在部分电极（4）上，用于使电极（4）与金属帽（2）间绝缘，且底座的中心部分裸露，用于放置晶片（1）；
步骤十. V割：对PCB板的正反面均进行V割，将PCB板分割成均匀排布的晶片（1）单元；
步骤十一. 晶片（1）被银：利用被银周转夹将待封装晶片（1）放到被银机内真空被银；
步骤十二. 晶片（1）粘接：在裸露部分的电极（4）上涂上导电银浆，将PCB板底座（3）固定在定位架上，然后将被银后的待封装晶片（1）用吸盘吸起并移动到PCB板底座（3）上的电极（4）上，并进行按压，通过导电银浆将晶片（1）和电极（4）粘接；
步骤十三. 微调：在晶片（1）粘好后，将粘好晶片（1）的PCB板底座（3）放到微调机里进行微调，使每个晶振的频率微调到指定的频率上;
步骤十四. 盖帽：用吸盘将金属帽（2）吸起并移动到带有胶水的金属板上，使金属帽（2）的底部边缘均匀粘上胶水，然后移动到PCB板底座（3）的上方进行按压盖帽。
2.步骤十五. 分板：利用分板机使PCB板沿着V割线进行分板，形成单个封装好的晶片单元;
根据权利要求1所述的一种晶体振荡器的封装制备方法，其特征在于，所述步骤十二中，晶片（1）粘接的具体过程为：
a、将被银后的待封装晶片（1）通过夹具放在定位框内；
b、利用钢网将导电银浆刷到PCB板底座（3）对应的电极（4）上；
c、将刷好银浆的PCB板底座（3）固定在定位架上，所述PCB板的两侧设有定位孔，定位架两侧设有定位销，所述PCB板底座（3）通过定位销插入定位孔内固定在定位架上；
d、将定位框内的晶片（1）用吸盘同时吸起，并移动到刷好导电银浆PCB板底座（3）的定位架上方，所述吸盘四周设有定位孔，所述定位孔对应定位架上的定位销，缓慢向下压，使晶片（1）粘到PCB板底座（3）对应的电极（4）上；
e、将粘好晶片（1）的PCB板放入烘箱进行烘烤，温度设定为120℃，烘烤2H后取出。
3.根据权利要求1所述的一种晶体振荡器的封装制备方法，其特征在于，所述步骤十四中，盖帽的具体过程为：
a、将粘有晶片（1）的PCB板底座（3）放在定位架上，并利用机械手臂将金属帽（2）排放在周转板上；
b、选取一块有固定凹槽的金属板，将胶水刮在凹槽内，并刮平，所述凹槽与金属帽（2）底部边缘的形状尺寸大小形同；
c、利用吸盘将金属帽（2）从周转板上吸出，然后移动到带有胶水的金属板上方，并向下移动，使每个金属帽（2）的底部边缘伸进凹槽内并粘上胶水，再移动到PCB板底座（3）的上方，对应定位孔的位置向下移动并按压，使金属帽（2）盖在PCB板底座（3）对应位置上；
d、将整个PCB板放入烘箱，并设定烘烤温度为120℃，烘烤4H后取出。
4.根据权利要求1所述的一种晶体振荡器的封装制备方法，其特征在于，所述一块PCB板尺寸为113mm*164mm，一块PCB板上可同时制作476个底座，可同时盖476只金属帽（2），循环一次可以同时制作完成476个晶振的封装，也可多块PCB板拼接起来同时制作。
5.根据权利要求1所述的一种晶体振荡器的封装制备方法，其特征在于，封装后的晶片单元的尺寸为7.4mm*4.3mm。
6.根据权利要求1所述的一种晶体振荡器的封装制备方法，其特征在于，所述电极引出孔（5）的直径为0.8mm~1mm。
7.根据权利要求1所述的一种晶体振荡器的封装制备方法，其特征在于，所述V割的深度为0.6mm。
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