CN111313855A - 一种新型谐振器组装方法 - Google Patents
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Abstract
一种新型谐振器组装方法，其特征在于，包括：对石英基板或玻璃基板进行表面处理；对石英基板或玻璃基板的第一面进行高真空蒸镀，使得石英基板或玻璃基板上形成密封线台、分片线和导电结构，分片线将石英基板或玻璃基板划分成N个晶片单元，每个晶片单元对应有一组导电结构和密封线台，N为正整数；对石英基板或玻璃基板的第二面进行电镀，使得石英基板或玻璃基板的每个晶片单元形成相应的焊锡镀层，第一面和第二面为石英基板或玻璃基板相反的两面；分别在N个晶片单元的密封线台内设置一个石英晶片；根据密封线台分别在N个晶片单元上焊接石英盖板或玻璃盖板；根据分片线将石英基板或玻璃基板切割成N个谐振器成品。
Description
技术领域
本发明涉及晶体谐振器技术领域，具体涉及一种新型谐振器组装方法。
背景技术
谐振器就是指产生谐振频率的电子元件，具有稳定、抗干扰性能良好的特点，主要包括有石英晶片、陶瓷基座和外壳等，具有稳定、抗干扰性能好等特点，广泛应用于各种电子产品中，谐振器主要起频率控制的作用，所有电子产品涉及频率的发射和接收都需要谐振器，谐振器的类型按照外形可以分为直插和贴片式两种。
现有的谐振器的组装方法，通常为单个陶瓷基板、单个石英晶片和单个盖板组装完成，这种组成方式生产效率低，不能大批量生产加工，很难满足大批量推广的要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是如何提高谐振器的组装效率，因此，提供一种新型谐振器组装方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种新型谐振器组装方法，包括：
对石英基板或玻璃基板进行表面处理；
对所述石英基板或玻璃基板的第一面进行高真空蒸镀，使得所述石英基板或玻璃基板上形成密封线台、分片线和导电结构，所述分片线将所述石英基板或玻璃基板划分成N个晶片单元，每个所述晶片单元对应有一组所述导电结构和密封线台，所述N为正整数；
对所述石英基板或玻璃基板的第二面进行电镀，使得所述石英基板或玻璃基板的每个晶片单元形成相应的焊锡镀层，所述第一面和所述第二面为所述石英基板或玻璃基板相反的两面；
分别在所述N个晶片单元的密封线台内设置一个石英晶片；
根据所述密封线台分别在所述N个晶片单元上焊接石英盖板或玻璃盖板；
根据所述分片线将所述石英基板或玻璃基板切割成N个谐振器成品。
在一个实施例中，所述对石英基板或玻璃基板进行表面处理包括：用水基清洗剂进行清洗所述石英基板或玻璃基板的表面，然后进行腐蚀处理和离子清洗，最后在离心机中通氮气除水，并在真空中烤干。
在一个实施例中，对所述石英基板或玻璃基板的第一面进行高真空蒸镀时，在所述石英基板或玻璃基板的第一面上蒸镀一层铬，然后蒸镀一层银，最后电镀一层镍得到所述密封线台、所述分片线和所述导电结构。
在一个实施例中，所述导电结构包括：导电线和接通点，所述导电线、所述接通点和所述焊锡镀层三者导通。
在一个实施例中，所述分别在所述N个晶片单元的密封线台内设置一个石英晶片之前，先用水基清洗剂进行清洗所述石英晶片的表面，然后在离心机中通氮气除水，并在真空中烤干。
在一个实施例中，所述新型谐振器组装方法还包括：对所述N个晶片单元上焊接石英盖板或玻璃盖板时，采用真空激光焊接的方式进行焊接。
在一个实施例中，对所述N个晶片单元上焊接石英盖板或玻璃盖板时，所述石英盖板或玻璃盖板上放置有一块重量压板。
在一个实施例中，所述新型谐振器组装方法还包括：分别在所述N个晶片单元的密封线台内设置一个石英晶片后，进行应力释放和高真空调频控制，频率控制在-1ppm～1ppm。
在一个实施例中，根据所述密封线台分别在所述N个晶片单元上焊接石英盖板或玻璃盖板后，进行电性能测试和分选。
在一个实施例中，所述根据所述分片线将所述石英基板或玻璃基板切割成N个谐振器成品时，使用激光或金刚轮进行切割。
本发明的有益效果是：
本发明实施例通过采用真空激光焊接的方式，根据所述密封线台分别在所述N个晶片单元上焊接石英盖板或玻璃盖板，由于激光光斑细且速度快,能够减少焊接时热能量的产生，使得石英晶片和石英基板或玻璃基板之间的结合不需要再使用导电胶水，从而可以将原来3层的石英基板或玻璃基板设计成单层的结构，减小了产品的体积。此外，由于石英基板或玻璃基板的厚度减小，使得进行切割时所需切割能量减少和切割深度减小，不仅可以使切割速度加快，而且可以使得切割工艺的良品率提高，从而可以对谐振器进行批量生产，即，将一整块石英基板或玻璃基板分成N个单元，进行统一的蒸镀、电镀以及焊接的工艺，最后再切割成N个谐振器成品，提升了谐振器的生产效率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明一个实施例的一种新型谐振器组装方法的流程示意图；
图2为本发明一个实施例的所述石英基板的正面图；
图3为本发明一个实施例的所述石英基板的背面图；
图4为本发明一个实施例的所述石英基板或玻璃基板组装石英晶片后的正面图；
图5为本发明一个实施例的所述石英基板或玻璃基板组装石英盖板后的正面图；
图6为本发明一个实施例的所述石英基板或玻璃基板组装石英盖板后的剖视图。
附图中，100为晶片单元，110为密封线台，130为分片线，130为导电线，131为接通点，140为焊锡镀层，200为石英晶片，300为石英盖板或玻璃盖板。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
如图1所示，在一个实施例中，一种新型谐振器组装方法，包括：
101、对石英基板或玻璃基板进行表面处理。
在本实施例中，所述对石英基板或玻璃基板进行表面处理包括：用水基清洗剂进行清洗所述石英基板的表面，然后进行腐蚀处理和离子清洗，最后在离心机中通氮气除水，并在真空中烤干。
具体的，所述石英基板还可以为玻璃基板。室温下，使用水基清洗剂KESH-203D清洗所述石英基板表面，所述水基清洗剂KESH-203D按照1:50的比例加水稀释得到，然后用纯水清洗，再使用30～40％浓度的氟化氢铵进行腐蚀处理，之后用纯水清洗所述石英基板表面的离子，最后将所述石英基板放入离心机中充氮气除水，真空烤干，从而除去所述石英基板表面的有机物，避免有机物对谐振器性能的影响。同时，能够增加所述石英基板上的接触角，有利于增加所述金属镀层在所述石英基板上的附着力。
102、对所述石英基板或玻璃基板的第一面进行高真空蒸镀，使得所述石英基板或玻璃基板上形成密封线台110、分片线120和导电结构，所述分片线120将所述石英基板或玻璃基板划分成N个晶片单元，每个所述晶片单元对应有一组所述导电结构和密封线台110，所述N为正整数。
在本实施例中，所述石英基板还可以为玻璃基板。对所述石英基板的第一面进行高真空蒸镀时，将石英基板放入高真空镀膜机中，在所述石英基板的第一面上蒸镀一层铬，然后蒸镀一层银，最后电镀一层镍得到所述密封线台110、所述分片线130和所述导电结构。
具体的，所述密封线台110通过高真空蒸镀或溅射的方式进行高真空蒸镀得到，首先按照所述谐振器成品的大小在所述石英基板的第一面上镀铬形成一个铬边框，用于增加所述石英基板的附着力，然后再镀上一层银，用于增加所述石英基板的导电能力，最后用化学或电镀的方式再镀上一层镍。由于通过镀上一层镍后，使得封装工艺从传统的电弧阻抗焊接变更为采用真空激光焊接的方式进行焊接，从而不再需要增加金属焊台进行焊接，避免了因电弧阻抗焊接中点、缝焊形成的搭接接头导致元器件重量的增加，满足了轻量化、小型化和薄型化的要求。
如图2所示，在本实施例中，所述密封线台110的形状为正方形或长方形，所述分片线130将所述石英基板划分成N个晶片单元100，每个所述晶片单元100对应有一组所述导电结构和密封线台110，所述密封线台110数量为N个，用于N个晶片单元100与N个所述石英盖板300之间的密封焊接；所述分片线130设置在所述密封线台110边框的外侧，所述分片线130是通过在所述石英基板上镀上一层铬，然后再镀上一层银，最后用化学或电镀的方式再镀上一层镍得到，用于将将所述石英基板划分成N个晶片单元100。所述导电结构包括：导电线130和接通点131，一组导电结构包括有一对导电线130和一对接通点131，也可以是一个导电线130和接通点131，具体导电线130和接通点131的数量根据数据需求而定，此处具体不做限定。所述导电线130分布在所述密封线台110围成的边框中，通过在所述石英基板上镀上一层铬，然后再镀上一层银，最后用化学或电镀的方式再镀上一层镍制得，所述导电线130用于连接石英晶片200，在另一种实现方式中，所述导电线130通过在所述石英基板上镀上一层铬，然后再镀上一层银制得，所述导电线130一端为接通点131，所述接通点131用于导通所述石英基板的第一面和第二面，所述第一面和所述第二面为所述石英基板相反的两面。
103、对所述石英基板或玻璃基板的第二面进行电镀，使得所述石英基板或玻璃基板的每个晶片单元形成相应的焊锡镀层140，所述第一面和所述第二面为所述石英基板或玻璃基板相反的两面。
如图3所示，在本实施例中，所述石英基板还可以为玻璃基板。在所述石英基板的第二面上，通过电镀加工使得所述石英基板的每个晶片单元100形成相应的焊锡镀层140，所述焊锡镀层140的数量为四个或两个，用作谐振器的输入和输出点，所述导电线130和所述焊锡镀层140通过所述接通点131相互导通。
104、分别在所述N个晶片单元100的密封线台110内设置一个石英晶片200。
如图4所示，在本实施例中，所述分别在所述N个晶片单元100的密封线台110内设置一个石英晶片200之前，先用水基清洗剂进行清洗所述石英晶片200表面，所述水基清洗剂为KESH-203D，所述水基清洗剂KESH-203D按照1:50的比例加水稀释得到，然后用纯水清洗，最后在离心机中通氮气除水，并在真空中烤干，将烤干后的石英晶片200存放在氮气柜里，分别在所述N个晶片单元100的密封线台110内设置一个石英晶片200时，将石英晶片200放在激光加工夹具中，然后放入高真空镀膜机中，然后将石英晶片200分别设置在所述N个晶片单元100的密封线台110内，所述石英晶片200与所述导电线130连接，所述石英晶片200为压电元件，通过压电效应，谐振器能够控制精确的频率，所述压电效应为压电体受到外机械力作用而发生电极化，并导致压电体两端表面内出现符号相反的束缚电荷，其电荷密度与外机械力成正比。
105、根据所述密封线台110分别在所述N个晶片单元上焊接石英盖板或玻璃盖板300。
如图5所示，在本实施例中，所述石英盖板还可以为玻璃盖板，将所述石英盖板300通过所述密封线台110分别激光焊接在每个N个晶片单元100上之前，先对分别在所述N个晶片单元100的密封线台110内设置一个石英晶片200后得到半成品进行应力释放和高真空调频控制，频率控制在-2ppm～2ppm。
具体的，通过将上述得到的半成品放在真空烤箱中，进行应力释放，缓慢加温至150～200℃后，保持1.5～2.0小时，然后迅速降温至80～℃后，再向真空烤箱内充入氮气释放真空至常压，然后降温至常温，从而能够消除因应力带来的质量隐患，对于提高谐振器性能的稳定性有明显效果，然后将应力释放后的所述半成品放在调频夹具中进行高真空调频控制，将其频率范围控制在-1ppm～1ppm。
在本实施例中，将所述石英盖板300通过所述密封线台110分别激光焊接在每个N个晶片单元100上之前，还需要将所述石英盖板300用水基清洗剂KESH-203D清洗，所述水基清洗剂KESH-203D按照1:50的比例加水稀释得到，然后用纯水清洗，再使用30～40％浓度的氟化氢铵进行腐蚀处理，最后用纯水清洗去离子，将所述石英盖板300放入离心机中充氮气除水，真空烤干。
在本实施例中，对所述N个晶片单元100上焊接石英盖板300时，采用真空激光焊接的方式进行焊接，进一步地，对所述N个晶片单元100上焊接石英盖板300时，所述石英盖板300上放置有一块重量压板，能够防止零部件在真空激光加工时分离，从而提高激光焊接的效果，提高在所述石英基板上焊接所述石英盖板300的焊接合格率，然后一同放入激光加工夹具中，插进高真空镀膜机中，激光焊接头多方向移动将所述石英盖板300分别焊接在每个N个晶片单元100上，所述石英基板和所述石英盖板300通过密封线台110进行层与层之间进行真空激光焊接密封，不仅可以实现层与层之间密封焊接，而且能够实现层与层之间的线路导通，能够增强谐振器的电性能和可靠性。
在本实施例中，根据所述密封线台110分别在所述N个晶片单元100上焊接石英盖板300后，还需要放在老化机中进行老化测试，经过老化测试后再进行电性能测试和分选，测试合格的在表面通过激光进行印字。
106、根据所述分片线130将所述石英基板或玻璃基板切割成N个谐振器成品。
如图6所示，在本实施例中，所述石英基板还可以为玻璃基板，根据所述分片线130将所述石英基板切割成N个谐振器成品时，用激光或金刚轮进行切割，得到N个谐振器成品，从而实现一次性进行大批量生产。本组装工艺通过在所述石英基板或玻璃基板上设置有密封线台110，且采用镍作为封装材料，使得封装工艺由电弧阻抗焊接变成真空激光焊接，不仅能够减少一层金属焊台层，而且能够减少焊接时热能量的产生，使得所述石英基板由3层减少至1层，传统的基板厚度为0.3～0.8mm，而本发明的石英基板或玻璃基板的厚度为0.1～0.2mm，满足了轻量化、小型化和薄型化的要求，相对于传统的组装工艺，减少一道生产工序，缩短了生产周期，提高了生产效率。
本发明实施例通过对采用真空激光焊接的方式，根据所述密封线台110分别在所述N个晶片单元上焊接石英盖板或玻璃盖板300，由于激光光斑细且速度快,能够减少焊接时热能量的产生，使得石英晶片200和石英基板或玻璃基板之间的结合不需要再使用导电胶水，从而可以将原来3层的石英基板或玻璃基板设计成单层的结构，减小了产品的体积。此外，由于石英基板或玻璃基板的厚度减小，使得进行切割时所需切割能量减少和切割深度减小，不仅可以使切割速度加快，而且可以使得切割工艺的良品率提高，从而可以对谐振器进行批量生产，即，将一整块石英基板或玻璃基板分成N个单元，进行统一的蒸镀、电镀以及焊接的工艺，最后再切割成N个谐振器成品，提升了谐振器的生产效率。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施方式仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种新型谐振器组装方法，其特征在于，包括：
对石英基板或玻璃基板进行表面处理；
对所述石英基板或玻璃基板的第一面进行高真空蒸镀，使得所述石英基板或玻璃基板上形成密封线台、分片线和导电结构，所述分片线将所述石英基板或玻璃基板划分成N个晶片单元，每个所述晶片单元对应有一组所述导电结构和密封线台，所述N为正整数；
对所述石英基板或玻璃基板的第二面进行电镀，使得所述石英基板或玻璃基板的每个晶片单元形成相应的焊锡镀层，所述第一面和所述第二面为所述石英基板或玻璃基板相反的两面；
分别在所述N个晶片单元的密封线台内设置一个石英晶片；
根据所述密封线台分别在所述N个晶片单元上焊接石英盖板或玻璃盖板；
根据所述分片线将所述石英基板或玻璃基板切割成N个谐振器成品。
2.如权利要求1所述的一种新型谐振器组装方法，其特征在于，所述对石英基板或玻璃基板进行表面处理包括：用水基清洗剂进行清洗所述石英基板或玻璃基板的表面，然后进行腐蚀处理和离子清洗，最后在离心机中通氮气除水，并在真空中烤干。
3.如权利要求1所述的一种新型谐振器组装方法，其特征在于，对所述石英基板或玻璃基板的第一面进行高真空蒸镀时，在所述石英基板或玻璃基板的第一面上蒸镀一层铬，然后蒸镀一层银，最后电镀一层镍得到所述密封线台、所述分片线和所述导电结构。
4.如权利要求3所述的一种新型谐振器组装方法，其特征在于，所述导电结构包括：导电线和接通点；
所述导电线、所述接通点和所述焊锡镀层三者导通。
5.如权利要求1所述的一种新型谐振器组装方法，其特征在于，所述分别在所述N个晶片单元的密封线台内设置一个石英晶片之前，先用水基清洗剂进行清洗所述石英晶片的表面，然后在离心机中通氮气除水，并在真空中烤干。
6.如权利要求1所述的一种新型谐振器组装方法，其特征在于，所述根据所述密封线台分别在所述N个晶片单元上焊接石英盖板或玻璃盖板，包括：
采用真空激光焊接的方式，根据所述密封线台分别在所述N个晶片单元上焊接石英盖板或玻璃盖板。
7.如权利要求6所述的一种新型谐振器组装方法，其特征在于，对所述N个晶片单元上焊接石英盖板或玻璃盖板时，所述石英盖板或玻璃盖板上放置有一块重量压板。
8.如权利要求1所述的一种新型谐振器组装方法，其特征在于，所述新型谐振器组装方法还包括：分别在所述N个晶片单元的密封线台内设置一个石英晶片后，进行应力释放和高真空调频控制，频率控制在-1ppm～1ppm。
9.如权利要求1所述的一种新型谐振器组装方法，其特征在于，所述根据所述密封线台分别在所述N个晶片单元上焊接石英盖板或玻璃盖板后，进行电性能测试和分选。
10.如权利要求1所述的一种新型谐振器组装方法，其特征在于，所述根据所述分片线将所述石英基板或玻璃基板切割成N个谐振器成品，包括：
使用激光或金刚轮，根据所述分片线将所述石英基板或玻璃基板切割成N个谐振器成品。
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