CN111900950A - 一种便于密封焊接的谐振器及其组装方法 - Google Patents
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Abstract
一种便于密封焊接的谐振器，包括：金属底座、石英晶片、封焊胶、导电接点和帽盖；石英晶片通过导电接点与金属底座连接；金属底座的第一面上环绕设置有封焊槽，帽盖的外侧边缘设置于封焊槽内，且帽盖的外侧边缘通过封焊胶与封焊槽的侧壁连接；帽盖与金属底座之间形成封装腔，石英晶片设置于封装腔内,由于金属底座的第一面上环绕设置有封焊槽，通过将帽盖的外侧边缘设置于封焊槽内，且帽盖的外侧边缘通过封焊胶与封焊槽的侧壁连接，并在120～180度温度下烤干，便于将帽盖封装在金属底座上，使得所需封装设备要求较低，生产成本降低。
Description
技术领域
本发明涉及晶体谐振器技术领域，特别涉及一种便于密封焊接的谐振器及其组装方法。
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。
现有的谐振器的金属焊台焊接在底座上时，通常是通过在金属焊台上放置一重量压板，然后通过电弧阻抗焊接的方式将金属焊台与底座焊接，得到谐振器。但由于陶瓷基座的尺寸越小，小型金属焊台的制作越困难，生产过程加工工艺要求苛刻，设备要求高，加工成本高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是如何便于完成谐振器的部件的密封焊接，因此，提供一种便于密封焊接的谐振器。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种便于密封焊接的谐振器，包括：金属底座、石英晶片、封焊胶、导电接点和帽盖；
所述石英晶片通过所述导电接点与所述金属底座连接；
所述金属底座的第一面上环绕设置有封焊槽，所述帽盖的外侧边缘设置于所述封焊槽内，且所述帽盖的外侧边缘通过所述封焊胶与所述封焊槽的侧壁连接；
所述帽盖与所述金属底座之间形成封装腔，所述石英晶片设置于所述封装腔内。
在一个实施例中，所述金属底座的第二面上设置有焊锡镀层，所述焊锡镀层与所述导电接点连接，所述第一面和所述第二面为所述金属底座相反的两面。
在一个实施例中，所述石英晶片上设置有两个电极，所述电极、所述导电接点与所述焊锡镀层依次连接。
在一个实施例中，所述镀锡焊层的数量为4个或2个。
在一个实施例中，所述封焊槽的深度为0.1～0.2mm。
在一个实施例中，所述帽盖的垂直高度为0.2～0.6mm。
在一个实施例中，所述导电接点为导电银浆。
在一个实施例中，所述封焊胶的材质是纳米银浆或环氧树脂胶水。
一种便于密封焊接的谐振器的组装方法，其特征在于，包括：
对金属底座的第一面进行高真空蒸镀，使得所述金属底座上形成导电接点；
在所述金属底座的第一面上制作形成封焊槽，其中，所述封焊槽环绕所述导电接点的外侧设置；
将石英晶片设置在所述导电接点上；
在所述封焊槽中注入封焊胶，通过所述封焊胶将帽盖封装在所述封焊槽中，得到谐振器成品。
在一个实施例中，所述在所述金属底座的第一面上制作形成封焊槽的步骤包括：
在所述金属底座的第一面上覆盖一层掩膜版，使用高温玻璃浆料在所述金属底座的第一面上印刷一层玻璃层，形成所述封焊槽。
本发明的有益效果是：本发明提供的一种便于密封焊接的谐振器，进行所述金属底座和所述帽盖焊接时，由于所述金属底座的第一面上环绕设置有封焊槽，通过将所述帽盖的外侧边缘设置于所述封焊槽内，且所述帽盖的外侧边缘通过所述封焊胶与所述封焊槽的侧壁连接，并在120～180度温度下烤干，便于将所述帽盖封装在所述金属底座上，使得所需封装设备要求较低，生产成本降低。
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为一个实施例的一种便于密封焊接的谐振器的剖面结构示意图；
图2为一个实施例的金属底座的一方向结构示意图；
图3为一个实施例的便于密封焊接的谐振器组装方法的流程图。
附图中，100、金属底座；110、封焊槽；200、石英晶片；300、帽盖；400、导电接点；500、镀锡焊层；600、封焊胶；700、玻璃层。
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和图2所示，在一个实施例中，一种便于密封焊接的谐振器，包括：金属底座100、石英晶片200、封焊胶600、导电接点400和帽盖300；所述石英晶片200通过所述导电接点400与所述金属底座100连接；所述金属底座100的第一面上环绕设置有封焊槽110，所述帽盖300的外侧边缘设置于所述封焊槽110内，且所述帽盖300的外侧边缘通过所述封焊胶600与所述封焊槽110的侧壁连接；所述帽盖300与所述金属底座100之间形成封装腔，所述石英晶片200设置于所述封装腔内。
在本实施例中，所述金属底座100为高温氧化铝底座，所述金属底座100的第一面上设置有所述封焊槽110，所述封焊槽110通过在所述金属底座100的第一面上覆盖一层掩膜版，使用高温玻璃浆料在所述金属底座100的第一面上印刷一层玻璃层700制得，所述金属底座100的第一面上被所述封焊槽110环绕的区域形状为长方形或正方形，所述金属底座100被所述封焊槽110环绕的区域内设置有两个所述导电接点400，两个所述导电接点400呈对角分布或相邻分布，所述石英晶片200上设置有两个所述电极，每一所述电极与每一所述导电接点400一一对应连接，所述金属底座100具有与所述第一面相背设置的第二面，所述金属底座100的第二面上设置有焊锡镀层，所述金属底座100内设置有内部电路，从而所述石英晶片200的电极通过所述导电接点400与所述焊锡镀层电路连通，使得所述谐振器能够形成闭合电路，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，所述焊锡镀层为谐振器输入输出点，进一步地，所述镀锡焊层500的数量为4个或2个，能够使得所述金属底座100的稳定性更好。
在本实施例中，所述帽盖300的外侧边缘设置于所述封焊槽110内，所述帽盖300的剖面形状为“凹”字形，也可以为其他形状，此处不做具体限定，比如，帽盖300包括帽盖本体和帽盖侧壁，帽盖本体与帽盖侧壁一体连接，帽盖侧壁连接于帽盖本体的外侧边缘，且帽盖侧壁绕帽盖本体的外侧设置，比如，帽盖侧壁垂直于所述帽盖本体。本实施例中，所述帽盖300的外侧边缘的大小与所述封焊槽110的大小相适配，从而使得所述帽盖300的外侧边缘能够放置于所述封焊槽110内，通过所述封焊胶600滴入所述封焊槽110内，从而所述帽盖300的外侧边缘与所述封焊槽110的侧壁连接，即实现所述帽盖300与所述金属底座100的封装焊接，通过在所述金属底座100的第一面上环绕设置有封焊槽110，能够取代常规的金属焊台，使得封装工艺由电弧阻抗焊接变成封焊胶600封装焊接，不仅能够减少金属焊台制备这一工艺，而且也降低了焊接时所需的温度，焊接温度从900～1000度降低至120～180度，从而使得所述谐振器的生产工艺简化，降低了生产成本，也能够增强所述谐振器的气密性，提升了所述谐振器的品质。
示例性的，本发明提供的一种便于密封焊接的谐振器，进行所述金属底座100和所述帽盖300焊接时，由于所述金属底座100的第一面上环绕设置有封焊槽110，通过将所述帽盖300的外侧边缘设置于所述封焊槽110内，且所述帽盖300的外侧边缘通过所述封焊胶600与所述封焊槽110的侧壁连接，并在120～180度温度下烤干，便于将所述帽盖300封装在所述金属底座100上，使得所需封装设备要求较低，生产成本降低。
为了更好地将所述帽盖300封装在所述金属底座100上，在一个实施例中，所述封焊槽110的深度为0.1～0.2mm，所述封焊槽110的深度为0.1～0.2mm，所述帽盖300的垂直高度为0.2～0.6mm，即所述帽盖300凸起于所述金属底座100的第一面的高度为0.2～0.6mm。具体的，所述封焊槽110的槽长为4.5～8mm，所述封焊槽110的槽宽为0.2～0.3mm，所述帽盖300的长度为4.3～7.6mm，所述帽盖300的宽度为0.1～0.15mm，从而所述帽盖300能够放置在所述封焊槽110内进行封装，例如所述封焊槽110的槽长、槽宽和深度分别为6mm、0.3mm和0.2mm，所述帽盖300的长度、宽度和高度为5.6mm、0.25mm和0.4mm。
为了达到更好的导电效果，在一个实施例中，所述导电接点400为导电银浆。具体的，所述导电银浆具有粘接强度高、导电性能好、电阻低等特性，是理想的导电连接的材料。同时，所述导电银浆具有更好的抗氧化性，能够防止所述导电接点400被氧化或腐蚀，从而能够提升所述谐振器的品质。
如图3所示，在一个实施例中，一种便于密封焊接的谐振器的组装方法，包括：
步骤801，对金属底座的第一面进行高真空蒸镀，使得所述金属底座上形成导电接点。
在本实施例中，对所述金属底座的第一面进行高真空蒸镀之前，还包括对所述金属底座进行表面处理，通过用水基清洗剂进行清洗所述金属底座的表面，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，从而除去所述金属底座表面的有机物，避免有机物对谐振器性能的影响。同时，能够增加所述金属底座上的接触角，有利于增加金属镀层在所述金属底座上的附着力。对所述金属底座的第一面进行高真空蒸镀时，将所述金属底座放入高真空镀膜机中，在所述金属底座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导电接点。
步骤802,在所述金属底座的第一面上制作形成封焊槽，其中，所述封焊槽环绕所述导电接点的外侧设置。
在本实施例中，在所述金属底座的第一面上制作封焊槽，所述封焊槽呈环形设置，以使得所述封焊槽围绕在所述导电接点的外侧，所述导电接点位于所述封焊槽的内侧。应该理解的是，所述封焊槽的环形可以是圆环、方环或者多边形环，本实施例中，对此不作限定。
一个实施例中，在所述金属底座的第一面上制作形成封焊槽之前还包括:对所述金属底座的第二面进行电镀，使得所述金属底座上形成焊锡镀层，其中，所述金属底座具有与所述第一面相背设置的第二面。具体的，在所述金属底座的第二面上，通过电镀加工使得所述金属底座的第二面上形成所述焊锡镀层，所述焊锡镀层的数量为四个或两个，用作谐振器的输入和输出点，所述导电接点和所述焊锡镀层通过所述金属底座的内部电路相互导通。
在本实施例中，所述在所述金属底座的第一面上制作形成封焊槽的步骤包括：在所述金属底座的第一面上覆盖一层掩膜版，使用高温玻璃浆料在所述金属底座的第一面上印刷一层玻璃层，形成所述封焊槽。具体的，所述掩膜版为高精密钢丝网，通过将所述金属底座放置在印刷夹具中，并转移至印刷工作台上，工作台上方有印刷设备，然后印刷设备通过CCD(Charge Coupled Device，电荷耦合器件)镜头修正高精密钢丝网与所述金属底座的印刷位置，印刷精准度为+/-0.05mm，图形精准度为+/-0.02mm，通过高精密钢丝网将高温玻璃浆料印刷至所述金属底座的第一面上，形成一层玻璃层，所述玻璃层具体为两个面积一大一小的长方形边框或正方形边框，比如，所述玻璃层包括两个方形边框，面积较小的方形边框位于面积较大的方形边框的内侧，且两个方形边框的几何中心重合，面积较小的方形边框与面积较大的方形边框之间形成所述封焊槽，即所述封焊槽在所述玻璃层中；在另一种玻璃层印刷方式中，还可以将所述玻璃层印刷成带有凹槽的，且覆盖整个所述金属底座第一面的玻璃层。印刷完成后，将带有所述玻璃层的所述金属底座通过高温烧结炉，在120～180度的温度下烤干高温玻璃浆料中水分和气体后制得所述封焊槽。
步骤803，将石英晶片设置在所述导电接点上。
在本实施例中，将石英晶片设置在所述导电接点上之前，先用水基清洗剂进行清洗石英晶片表面，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存放在氮气柜里，将石英晶片设置在所述金属底座上时，将石英晶片放在激光加工夹具中，然后放入高真空镀膜机中，然后通过所述导电接点将石英晶片设置在所述金属底座上，即通过石英晶片的电极与所述导电接点连接，所述导电接点为导电银浆，以使得石英晶片与所述导电接点固定连接，且石英晶片与所述导电接点电连接。
步骤804，在所述封焊槽中注入封焊胶，通过所述封焊胶将帽盖封装在所述封焊槽中，得到谐振器成品。
本步骤中，首先在封焊槽内注入封焊胶，随后将帽盖的边缘插入至封焊槽内，使得帽盖的边缘通过封焊胶与封焊槽的侧壁以及封焊槽的底部连接，此时，帽盖罩设于石英晶片的外侧。在封焊胶固化后，帽盖与金属底座固定连接。
本实施例中，帽盖包括帽盖本体和帽盖侧壁，帽盖本体与帽盖侧壁一体连接，帽盖侧壁连接于帽盖本体的外侧边缘，且帽盖侧壁绕帽盖本体的外侧设置，比如，帽盖侧壁垂直于所述帽盖本体。封装时，将帽盖侧壁插入至封焊槽内，帽盖与金属底座之间形成封装腔，以使得石英晶片封装于封装腔内。
在本实施例中，所述封焊胶的材质是纳米银浆或环氧树脂胶水，通过在所述封焊槽中注入封焊胶，将所述帽盖封装在所述封焊槽上，从而将所述帽盖封装在所述金属底座上，相对于传统的电弧阻抗焊封装工艺，不仅能够减少一层金属焊台层和金属焊台制备这一工艺步骤，而且也降低了焊接时所需的温度，使得所需封装设备要求较低，得到的谐振器成品，不会在高温度SMT(Surface Mount Technology，表面组装技术)回流焊时分解，从而能够降低生产成本，由于小型化的金属焊台的制作非常困难，平衡度要求高，通过封焊胶将帽盖封装在所述分焊槽中这一密封焊接方法使得谐振器可以向更小型的谐振器发展,能够进一步提高产品的竞争力。对于石英晶体谐振器来说，在小型化的同时，也需要耐受电弧阻抗焊封装过程中带来的热应力和机械应力，通过在所述金属底座上使用高温玻璃浆料印刷一层所述玻璃层形成所述封焊槽进行封装，可以大大减少热应力和机械应力对谐振器的影响，且能够避免封焊胶在封装过程中，小机率熔融并向谐振器内腔溢入，导致谐振器功能失效的情况发生。
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)
1.一种便于密封焊接的谐振器，其特征在于，包括：金属底座、石英晶片、封焊胶、导电接点和帽盖；
所述石英晶片通过所述导电接点与所述金属底座连接；
所述金属底座的第一面上环绕设置有封焊槽，所述帽盖的外侧边缘设置于所述封焊槽内，且所述帽盖的外侧边缘通过所述封焊胶与所述封焊槽的侧壁连接；
所述帽盖与所述金属底座之间形成封装腔，所述石英晶片设置于所述封装腔内。
2.如权利要求1所述的一种便于密封焊接的谐振器，其特征在于，所述金属底座的第二面上设置有焊锡镀层，所述焊锡镀层与所述导电接点连接，所述第一面和所述第二面为所述金属底座相反的两面。
3.如权利要求2所述的一种便于密封焊接的谐振器，其特征在于，所述石英晶片上设置有两个电极，所述电极、所述导电接点与所述焊锡镀层依次连接。
4.如权利要求3所述的一种便于密封焊接的谐振器，其特征在于，所述镀锡焊层的数量为4个或2个。
5.如权利要求1所述的一种便于密封焊接的谐振器，其特征在于，所述封焊槽的深度为0.1～0.2mm。
6.如权利要求5所述的一种便于密封焊接的谐振器，其特征在于，所述帽盖的垂直高度为0.2～0.6mm。
7.如权利要求1所述的一种便于密封焊接的谐振器，其特征在于，所述导电接点为导电银浆。
8.如权利要求1所述的一种便于密封焊接的谐振器，其特征在于，所述封焊胶的材质是纳米银浆或环氧树脂胶水。
9.一种便于密封焊接的谐振器的组装方法，其特征在于，包括：
对金属底座的第一面进行高真空蒸镀，使得所述金属底座上形成导电接点；
在所述金属底座的第一面上制作形成封焊槽，其中，所述封焊槽环绕所述导电接点的外侧设置；
将石英晶片设置在所述导电接点上；
在所述封焊槽中注入封焊胶，通过所述封焊胶将帽盖封装在所述封焊槽中，得到谐振器成品。
10.如权利要求9所述的一种便于密封焊接的谐振器的组装方法，其特征在于，所述在所述金属底座的第一面上制作形成封焊槽的步骤包括：
在所述金属底座的第一面上覆盖一层掩膜版，使用高温玻璃浆料在所述金属底座的第一面上印刷一层玻璃层，形成所述封焊槽。
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| CN202010871469.8A CN111900950A (zh) | 2020-08-26 | 2020-08-26 | 一种便于密封焊接的谐振器及其组装方法 |
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