CN114337586A - 一种贴片音叉谐振器的结构及加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种贴片音叉谐振器的结构及加工方法，包括金属上盖、陶瓷基座、MEMS音叉晶片、导电胶、电极金属镀层、金属镀层可伐环和金属焊盘镀层，金属上盖为冲压件，金属上盖呈凹形作为音叉晶体谐振器KHz的腔体，陶瓷基座正面设有电极金属镀层，陶瓷基座背面设有金属焊盘镀层，陶瓷基座设有穿孔A、B，穿孔A、B内部填充黄金连接电极金属镀层与金属焊盘镀层，陶瓷基座正面四周边缘有金属镀层可伐环，MEMES音叉晶片位于陶瓷基座上面,与电极金属镀层通过导电胶连通，金属上盖的凹型腔体在MEMS音叉晶片的上方，金属上盖边缘与陶瓷基座的可伐环通过激光缝焊机焊接，形成固化焊缝。本发明降低了陶瓷基座的加工难度及精度，显著的降低了加工制造成本。
Description
技术领域
本发明涉及石英晶体谐振器的加工方法，特别涉及一种芯片级贴片音叉晶体谐振器(KHz)的小型化工艺加工方法。
背景技术
贴片音叉石英晶体谐振器(KHz)作为电子信息及通讯行业中的关键频率器件，广泛地应用于定位导航、5G通讯设备、智能家用电器、服务器和工业电子设备的各领域中。
贴片音叉晶体谐振器(KHz)以32.768KHz为最普遍使用频率。目前，无论生产设备或者贴片音叉晶体谐振器32.768KHz成品都严重依赖进口，因此从市场前景来看开发设计此类产品很有必要。
现有工艺：目前采用平行封焊技术(电阻单面双缝缝焊)，在封焊时，电极在移动的同时要通过电极轮转动滚压，在一定的压力下电极之间断续通电，由于电极与金属盖板及金属盖板与陶瓷基座的边框之间存在接触电阻，根据能量公式Q＝I2Rt，焊接电流将在这两个接触电阻处产生焦耳热量，使其金属盖板与边框之间局部形成熔融状态，凝固后形成焊点，具有以下缺点：
(1)腔体在陶瓷基座上，结构复杂，对产品的尺寸要求严格，
(2)生产设备严重依赖进口，并且生产效率低。
针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种贴片音叉谐振器的结构及加工方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种贴片音叉谐振器的结构及加工方法，包括金属上盖、陶瓷基座、MEMS音叉晶片、导电胶、电极金属镀层、金属镀层可伐环和金属焊盘镀层，金属上盖为冲压件，金属上盖呈凹形作为音叉晶体谐振器KHz的腔体，所述陶瓷基座正面设有电极金属镀层，所述陶瓷基座背面设有金属焊盘镀层，所述陶瓷基座设有穿孔A、B，穿孔A、B内部填充黄金连接电极金属镀层与金属焊盘镀层，陶瓷基座正面四周边缘有金属镀层可伐环，MEMES音叉晶片位于陶瓷基座上面,与电极金属镀层通过导电胶连通，金属上盖的凹型腔体在MEMS音叉晶片的上方，金属上盖边缘与陶瓷基座的可伐环通过激光缝焊机焊接成一体，形成固化焊缝。
一种贴片音叉谐振器的加工方法，包括如下步骤：
制做陶瓷基座，在陶瓷基座正面的边缘四周设置金属镀层，所述金属镀层包含：钨层、金镍合金层、银铜合金层，钨层能与陶瓷基板很好的结合，由于钨的熔点高，能有效避免激光焊接时损伤陶瓷基座；银铜合金层在上层形成金属镀层可伐环1，便于与金属上盖焊接；
制做凹形的金属上盖，金属上盖外边缘尺寸与陶瓷基座上的金属镀层可伐环1尺寸相同；
制做MEMS音叉晶片：
S1清洗工艺，对压电晶圆材料进行清洗；
S2镀膜工艺，在压电晶圆材料表面镀金；
S3涂布工艺，在镀金表面均匀的涂抹一层正性光刻胶；
S4光刻工艺，紫外线透过光刻版照射到下方光刻胶，光刻胶发生化学反应形成槽；
S5显影工艺，在光刻胶上涂上显影液，接触到紫外线的光刻胶与显影液反应，被去除；
S6刻蚀工艺，保护层钝化；
S7电镀工艺，电镀一层金，完成对凸焊点的制作；
经划片切割完成单个产品的分离，完成整个MEMS芯片的生产；
S8产品加工、制造：
将MEMS音叉晶片用导电胶固定在陶瓷基板的电极镀层上，下一步通过烘箱60度烘烤1小时使导电胶里面的化学物质充分挥发，然后升温至120度烘烤2小时使导电胶充分固化，下一步通过激光调频机，用激光固定区域去除MEMS音叉晶片镀层大小降低频率，达到符合要求的频率，然后通过定位工装夹具把金属上盖搭扣在陶瓷基座上，确保金属上盖与陶瓷基座中心重合，整体放入封闭仓内，用真空泵使封闭仓达到抽高真空状态，通过激光焊接设备采用真空激光深熔焊接技术，把金属上盖的边缘与陶瓷基座四周边缘的金属镀层可伐环完全熔合，封焊完成。
进一步的，所述激光设备设置：峰功率：700-1000W/平方厘米，频率：900-1100赫兹。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明提供的一种贴片音叉谐振器的结构及加工方法采用了全新的结构以及焊接工艺，这种结构降低了陶瓷基座的加工难度及精度，并且焊接工艺变得简单高效，显著的降低了贴片音叉晶体谐振器(KHz)的加工制造成本。
(1)MEMS音叉晶片的腔体是直接开设在外壳上，降低了产品的整体厚度，简化了基座结构，产品外形尺寸灵活设置；
(2)生产效率相对于平行封焊提高4～6倍；
(3)由于简化了基座结构，降低原材料成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。
图1是根据本发明实施例的一种贴片音叉谐振器的陶瓷基座俯视结构示意图。
图2是根据本发明实施例的一种贴片音叉谐振器的侧剖结构示意图。
图3是根据本发明实施例的一种贴片音叉谐振器MEMS音叉晶片加工流程示意图。
附图标记：
1、金属镀层可伐环；2、电极金属镀层；3、金属焊盘镀层；11、陶瓷基座；12、金属上盖；13、MEMS音叉晶片；14、导电胶；21、固化焊缝。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做出进一步的描述：
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“顶部”、“底部”、“一侧”、“另一侧”、“前面”、“后面”、“中间部位”、“内部”、“顶端”、“底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1-3，根据本发明实施例的一种贴片音叉谐振器的结构及加工方法,包括金属上盖12、陶瓷基座11、MEMS音叉晶片13、导电胶14、电极金属镀层2、金属镀层可伐环1和金属焊盘镀层3，金属上盖12为冲压件，金属上盖12呈凹形作为音叉晶体谐振器KHz的腔体，所述陶瓷基座11正面设有电极金属镀层2，所述陶瓷基座11背面设有金属焊盘镀层3，所述陶瓷基座11设有穿孔A、B，穿孔A、B内部填充黄金连接电极金属镀层2与金属焊盘镀层3，陶瓷基座11正面四周边缘有金属镀层可伐环1，MEMES音叉晶片13位于陶瓷基座11上面,与电极金属镀层2通过导电胶14连通，金属上盖12的凹型腔体在MEMS音叉晶片13的上方，金属上盖12边缘与陶瓷基座11的可伐环1通过激光缝焊机焊接成一体，形成固化焊缝21。
贴片音叉谐振器的加工方法如下：
制做陶瓷基座11，在陶瓷基座11正面的边缘四周设置金属镀层，所述金属镀层包含：钨层、金镍合金层、银铜合金层，钨层能与陶瓷基板很好的结合，由于钨的熔点高，能有效避免激光焊接时损伤陶瓷基座；银铜合金层在上层形成金属镀层可伐环1，便于与金属上盖12焊接；
制做凹形的金属上盖12，金属上盖12外边缘尺寸与陶瓷基座11上的金属镀层可伐环1尺寸相同；
制做MEMS音叉晶片：
S1清洗工艺，对压电晶圆材料进行清洗；
S2镀膜工艺，在压电晶圆材料表面镀金；
S3涂布工艺，在镀金表面均匀的涂抹一层正性光刻胶；
S4光刻工艺，紫外线透过光刻版照射到下方光刻胶，光刻胶发生化学反应形成槽；
S5显影工艺，在光刻胶上涂上显影液，接触到紫外线的光刻胶与显影液反应，被去除；
S6刻蚀工艺，保护层钝化；
S7电镀工艺，电镀一层金，完成对凸焊点的制作；
经划片切割完成单个产品的分离，完成整个MEMS芯片的生产；
S8产品加工、制造：
将MEMS音叉晶片13用导电胶14固定在陶瓷基板11的电极镀层2上，下一步通过烘箱60度烘烤1小时使导电胶里面的化学物质充分挥发，然后升温至120度烘烤2小时使导电胶充分固化，下一步通过激光调频机，用激光固定区域去除MEMS音叉晶片13镀层大小降低频率，达到符合要求的频率，然后通过定位工装夹具把金属上盖12搭扣在陶瓷基座11上，确保金属上盖12与陶瓷基座11中心重合，整体放入封闭仓内，用真空泵使封闭仓达到抽高真空状态，通过激光焊接设备采用真空激光深熔焊接技术，把金属上盖12的边缘与陶瓷基座11四周边缘的金属镀层可伐环1完全熔合，封焊完成。
本发明采用了全新的结构以及焊接工艺，这种结构降低了陶瓷基座的加工难度及精度，并且焊接工艺变得简单高效，显著的降低了贴片音叉晶体谐振器(KHz)的加工制造成本。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限定本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种贴片音叉谐振器的结构，其特征在于，包括金属上盖(12)、陶瓷基座(11)、MEMS音叉晶片(13)、导电胶(14)、电极金属镀层(2)、金属镀层可伐环(1)和金属焊盘镀层(3)，金属上盖(12)为冲压件，金属上盖(12)呈凹形作为音叉晶体谐振器(KHz)的腔体，所述陶瓷基座(11)正面设有电极金属镀层(2)，所述陶瓷基座(11)背面设有金属焊盘镀层(3)，所述陶瓷基座(11)设有穿孔A、B，穿孔A、B内部填充黄金连接电极金属镀层(2)与金属焊盘镀层(3)，陶瓷基座(11)正面四周边缘有金属镀层可伐环(1)，MEMES音叉晶片(13)位于陶瓷基座(11)上面,与电极金属镀层(2)通过导电胶(14)连通，金属上盖(12)的凹型腔体在MEMS音叉晶片(13)的上方，金属上盖(12)边缘与陶瓷基座(11)的可伐环(1)通过激光缝焊机焊接成一体，形成固化焊缝(21)。
2.根据权利要求1所述的一种贴片音叉谐振器的加工方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)制做陶瓷基座(11)，在陶瓷基座(11)正面的边缘四周设置金属镀层，所述金属镀层包含：钨层、金镍合金层、银铜合金层，银铜合金层在上层形成金属镀层可伐环(1)，便于与金属上盖(12)焊接；
(3)制做凹形的金属上盖(12)，金属上盖(12)外边缘尺寸与陶瓷基座(11)上的金属镀层可伐环(1)尺寸相同；
(3)制做MEMS音叉晶片：
S1清洗工艺，对压电晶圆材料进行清洗；
S2镀膜工艺，在压电晶圆材料表面镀金；
S3涂布工艺，在镀金表面均匀的涂抹一层正性光刻胶；
S4光刻工艺，紫外线透过光刻版照射到下方光刻胶，光刻胶发生化学反应形成槽；
S5显影工艺，在光刻胶上涂上显影液，接触到紫外线的光刻胶与显影液反应，被去除；
S6刻蚀工艺，保护层钝化；
S7电镀工艺，电镀一层金，完成对凸焊点的制作；
经划片切割完成单个产品的分离，完成整个MEMS芯片的生产；
S8产品加工、制造：
将MEMS音叉晶片(13)用导电胶(14)固定在陶瓷基板(11)的电极镀层(2)上，下一步通过烘箱60度烘烤1小时使导电胶里面的化学物质充分挥发，然后升温至120度烘烤2小时使导电胶充分固化，下一步通过激光调频机，用激光固定区域去除MEMS音叉晶片(13)镀层大小降低频率，达到符合要求的频率，然后通过定位工装夹具把金属上盖(12)搭扣在陶瓷基座(11)上，确保金属上盖(12)与陶瓷基座(11)中心重合，整体放入封闭仓内，用真空泵使封闭仓达到抽高真空状态，通过激光焊接设备采用真空激光深熔焊接技术，把金属上盖(12)的边缘与陶瓷基座(11)四周边缘的金属镀层可伐环(1)完全熔合，封焊完成。
3.根据权利要求2所述的一种贴片音叉谐振器的加工方法，其特征在于，所述激光设备设置：峰功率：700-1000W/平方厘米，频率：900-1100赫兹。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117464235A (zh) * | 2023-12-27 | 2024-01-30 | 天津伍嘉联创科技发展股份有限公司 | 一种音叉焊接方法 |
-
2021
- 2021-11-05 CN CN202111308254.6A patent/CN114337586A/zh active Pending
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| CN117464235A (zh) * | 2023-12-27 | 2024-01-30 | 天津伍嘉联创科技发展股份有限公司 | 一种音叉焊接方法 |
| CN117464235B (zh) * | 2023-12-27 | 2024-03-01 | 天津伍嘉联创科技发展股份有限公司 | 一种音叉焊接方法 |
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