CN114784479A - 一种超小型焊接式滤波器的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超小型焊接式滤波器的制造方法，超小型焊接式滤波器包括外壳组件和电容器芯片，外壳组件包括相互高温烧结成一体的金属外壳、金属引线和绝缘玻璃，电容器芯片包括圆环形的陶瓷基体，陶瓷基体的外圆周壁和内圆周壁上分别设有外电极和内电极，超小型焊接式滤波器的制造方法包括以下步骤：对外壳组件表面整体和局部镀金；通过电镀方式制作电容器芯片电极；焊接电容器芯片与外壳组件。本发明通过先整体再局部电镀形成不同厚度的金层，滤波器可经受最高240℃的二次焊接，并避免了发生金脆的风险；电容器芯片的电极采用电镀金属工艺，金属层附着力好，电容器芯片的工艺参数稳定受控，滤波器的电性能参数更加稳定，生产效率高。

Description

一种超小型焊接式滤波器的制造方法

技术领域

本发明涉及一种滤波器的制造方法，尤其涉及一种超小型焊接式滤波器的制造方法，属于滤波器生产技术领域。

背景技术

随着通讯频率的不断提高，通讯设备体积不断减小，主要用于通讯领域的超小型焊装式滤波器的体积正在变得越来越小，目前已经大量应用的射频干扰滤波器安装直径已经从Φ3.25mm减小到了超小的Φ2.0mm，该类超小型焊接式滤波器为一端采用玻璃封装的半密封结构，滤波器表面镀金处理，不仅可以承受220℃的高温焊接与微波腔体构成全密封结构，提高整机的抗电磁辐射的能力，镀金引线还能满足整机金丝键合的特殊要求。

上述超小型焊接式滤波器的结构如图1、图2和图3所示，包括外壳组件1和直径为Φ1.5mm的电容器芯片2，外壳组件1由金属外壳12、金属引线11和绝缘玻璃13通过高温烧结成一体，然后再对表面整体进行镀镍和镀金处理，电容器芯片2包括圆环形的陶瓷基体22，陶瓷基体22的外圆周壁上设有外电极21，即电容器芯片2的外圆周壁为外电极21，陶瓷基体22的内圆周壁上设有内电极23，即电容器芯片2的内圆周壁为内电极23，电容器芯片2的中心通孔24用于金属引线11穿过，电容器芯片2置于金属外壳12的内腔内且套装在金属引线11上，金属外壳12的内腔壁与电容器芯片2的外电极21之间、金属引线11的外壁与电容器芯片2的内电极23之间分别通过熔点为287℃的高铅焊锡进行焊接并在焊接处堆积焊料4，金属外壳12的内腔内位于电容器芯片2以外的区域填充有环氧树脂3。

上述超小型焊接式滤波器的传统制作方法及其存在的缺陷如下：

(1)外壳组件一次电镀：为保证金丝键合的可靠性，外壳组件在表面处理时会先镀一层厚度约3μm的镍层，然后再整体镀一层厚度≥2μm的金层。其缺陷在于：第一，由于金属外壳的内腔壁镀金较厚，在滤波器生产时焊锡中的铅会与镀层中的金发生包晶反应生成低熔点的金铅合金，如图4所示，金铅合金的熔点较低，降低了滤波器的耐温性，在用户二次高温焊接时滤波器内部焊点可能发生二次融化，熔融后的焊锡流动会导致滤波器短路；第二，金属外壳的外部镀金较厚，在用户使用滤波器时，经锡铅焊接后焊接部位易发生金脆，影响使用可靠性。

(2)电容器芯片的电极采用手工涂覆金属浆料形成：使用银毛笔手工将电极浆料分别涂覆在陶瓷基体的外圆周壁和内圆周壁上，然后再通过高温将电极浆料烧制成型，重复多次涂覆-烧制后形成电容器芯片的内电极和外电极。其缺陷在于：第一，电极浆料的粘度控制困难，产品需进行多次反复涂覆，电极厚度一致性差，批次间合格率波动大；第二，电极浆料附着力差，电容器芯片在使用时需经受高温焊接，焊接时易发生电极脱落、电容容值下降的问题；第三，电容器芯片的尺寸极小，涂覆难度大，手工涂覆浆料效率低、外观合格率差，不适用于产品的批量生产。

(3)焊锡膏焊接电容器芯片与外壳组件：通过半自动点胶机手工灌注自带助焊剂的高铅焊锡膏将电容器芯片的内外电极分别与外壳组件的金属引线、金属外壳的内腔壁焊接在一起，引出滤波器的电极。其缺陷在于：第一，锡膏用量无法控制，焊接后会存在焊点孔洞、多余焊锡的不良现象，产品一致性差；第二，液态焊锡膏自带助焊剂，滤波器焊接后助焊剂易残留在外壳组件的绝缘玻璃面与电容器芯片之间的缝隙处，后续存在助焊剂吸潮降低滤波器外壳与金属引线之间绝缘电阻的风险。

综上，超小型焊接式滤波器的传统制作方法导致产品质量较差、可靠性较差，且生产效率较低。如何既能提高滤波器的生产效率，又能保证滤波器的高可靠性，成为这一类滤波器发展的一大难题。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种产品可靠性高、生产效率高的超小型焊接式滤波器的制造方法。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种超小型焊接式滤波器的制造方法，所述超小型焊接式滤波器包括外壳组件和电容器芯片，所述外壳组件包括相互高温烧结成一体的金属外壳、金属引线和绝缘玻璃，所述电容器芯片包括圆环形的陶瓷基体，所述陶瓷基体的外圆周壁上设有外电极，所述陶瓷基体的内圆周壁上设有内电极，所述电容器芯片置于金属外壳的内腔内且套装在所述金属引线上，所述超小型焊接式滤波器的制造方法包括以下步骤：步骤1、对外壳组件表面镀金；步骤2、电容器芯片电极制作；步骤3、焊接电容器芯片与外壳组件；所述步骤1的具体方法是：先对外壳组件进行整体镀金，当金层厚度镀至0.1μm～0.2μm时，用工件将外壳组件的金属外壳的内腔堵住，然后再继续镀金，当外壳组件的外壁金层厚度为0.3μm～0.8μm时停止电镀，再用细铜线将金属引线串联起来，通过挂镀金方式将金属引线的镀金厚度增厚到2.5μm～5μm；所述步骤2的具体方法是：先使用氢氟酸对电容器芯片的陶瓷基体进行活化处理，然后通过化学镀镍的方式在活化后的陶瓷基体表面先整体化学镀镍，随后再通过电镀的方式在其表面整体滚镀金属层，最后去除掉陶瓷基体表面多余的电镀金属层，仅保留电容器芯片的内电极处和外电极处的电镀金属层，即保留陶瓷基体的内圆周壁和外圆周壁上的电镀金属层，即形成电容器芯片的内电极和外电极。

作为优选，为了便于加工并快速装拆工件，所述步骤1中，所述工件为设有中心通孔的堵头，所述堵头由堵头小径段和堵头大径段相互连接而成，所述堵头小径段的外径略小于所述金属外壳内腔的直径，所述堵头小径段的长度小于所述金属外壳内腔的长度，所述堵头大径段的外径大于所述金属外壳内腔的直径，将所述堵头小径段置于所述金属外壳的内腔内且所述堵头大径段紧靠所述金属外壳，所述金属引线穿过所述堵头的中心通孔。

作为优选，为了实现更好的封堵效果，所述堵头为聚四氟乙烯堵头。

作为优选，为了快速且精确地去掉电镀金属层，所述步骤2中，去除掉陶瓷基体表面多余的电镀金属层的方法是：将陶瓷基体平铺放置在磨抛夹具上，利用全自动磨抛机去除掉陶瓷基体表面多余的电镀金属层。

具体地，所述金属层为银层。

作为优选，为了实现更高的焊接质量，所述步骤3的具体方法是：制作两个圆环形焊料，其中第一个圆环形焊料的外径略小于金属外壳内腔的直径，第二个圆环形焊料的内径略大于金属引线的直径，第一个圆环形焊料的内径大于第二个圆环形焊料的外径，将第一个圆环形焊料置于金属外壳的内腔内并靠近置于金属外壳内腔内的电容器芯片，然后将电容器芯片的外电极与金属外壳的内腔壁焊接在一起，将第二个圆环形焊料置于金属外壳的内腔内并套装在金属引线上且靠近置于金属外壳内腔内的电容器芯片，然后将电容器芯片的内电极与金属引线焊接在一起。

作为优选，为了便于加工圆环形焊料，采用模具冲压方式制作所述圆环形焊料。

本发明的有益效果在于：

本发明通过对外壳组件采用先整体电镀再局部电镀的方式，实现了电容器芯片焊接部位金层厚度控制在0.1μm～0.2μm、外壳组件外部焊接部位金层厚度控制在0.3μm～0.8μm、金属引线外壁金层厚度控制在2.5μm～5μm的目的，焊接电容器芯片时不会生成低熔点金铅合金，滤波器可经受最高240℃的二次焊接，避免了用户焊接外壳组件时发生金脆的风险；电容器芯片的电极采用电镀金属工艺，镀银层厚度、金属磨抛量均靠设备进行有效保证，金属层附着力好，电容器芯片的工艺参数稳定受控，滤波器的电性能参数更加稳定，同时，可根据镀液槽的大小进行数万只电容器芯片的同时电镀，且电镀工序可一次完成，避免了传统工艺需要反复多次的涂覆-烧结，生产效率相较传统工艺可提高数倍；通过使用定量的圆环形焊料焊接电容器芯片，替代手工灌注焊锡膏，焊料用量一致性好，焊点质量可靠，无助焊剂残留风险。

附图说明

图1是本发明所述外壳组件的主视剖视图；

图2是本发明所述电容器芯片的主视剖视图，比例大于图1；

图3是本发明所述超小型焊接式滤波器的主视半剖图；

图4是金铅合金的二元合金相图；

图5是本发明所述堵头安装在外壳组件后的主视剖视图；

图6是本发明所述外壳组件和电容器芯片通过两个圆环形焊料焊接时的主视剖视图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明：

实施例：

下文所述超小型焊接式滤波器与背景技术描述结构相同，在此不再赘述。

如图1-图6所示，一种超小型焊接式滤波器的制造方法，包括以下步骤：

步骤1、对外壳组件表面镀金，具体方法是：先对外壳组件1进行整体镀金，当金层厚度镀至0.1μm～0.2μm时，如图5所示，用聚四氟乙烯堵头5将外壳组件1的金属外壳12的内腔堵住，然后再继续镀金，当外壳组件1的外壁金层厚度为0.3μm～0.8μm时停止电镀，再用细铜线将金属引线11串联起来，通过挂镀金方式将金属引线11的镀金厚度增厚到2.5μm～5μm；聚四氟乙烯堵头5设有中心通孔，聚四氟乙烯堵头5由堵头小径段和堵头大径段相互连接而成，所述堵头小径段的外径略小于金属外壳12的内腔的直径，所述堵头小径段的长度小于金属外壳12的内腔的长度，所述堵头大径段的外径大于金属外壳12的内腔的直径，将所述堵头小径段置于金属外壳12的内腔内且所述堵头大径段紧靠金属外壳12，金属引线11穿过聚四氟乙烯堵头5的中心通孔；

步骤2、电容器芯片2的电极制作：具体方法是：先使用氢氟酸对电容器芯片2的陶瓷基体22进行活化处理，然后通过化学镀镍的方式在活化后的陶瓷基体22的表面先整体化学镀镍，随后再通过电镀的方式在其表面整体滚镀金属层，最后去除掉陶瓷基体22表面多余的电镀金属层，仅保留电容器芯片2的内电极处和外电极处的电镀金属层，即保留陶瓷基体22的内圆周壁和外圆周壁上的电镀金属层，即形成电容器芯片2的内电极23和外电极21；其中，去除掉陶瓷基体22表面多余的电镀金属层的方法是：将陶瓷基体22平铺放置在磨抛夹具(图中未示)上，利用全自动磨抛机(图中未示)去除掉陶瓷基体22表面多余的电镀金属层；所述金属层优选为银层；

步骤3、焊接电容器芯片2与外壳组件1：具体方法是：如图6所示，制作两个圆环形焊料6，其中第一个圆环形焊料6(即直径较大的圆环形焊料6)的外径略小于金属外壳12的内腔的直径，第二个圆环形焊料6(即直径较小的圆环形焊料6)的内径略大于金属引线11的直径，第一个圆环形焊料6的内径大于第二个圆环形焊料6的外径，将第一个圆环形焊料6置于金属外壳12的内腔内并靠近置于金属外壳12的内腔内的电容器芯片2，然后将电容器芯片2的外电极21与金属外壳12的内腔壁焊接在一起，将第二个圆环形焊料6置于金属外壳12的内腔内并套装在金属引线11上且靠近置于金属外壳12的内腔内的电容器芯片2，然后将电容器芯片2的内电极23与金属引线11焊接在一起，如此完成外壳组件1余电容器芯片2的焊接，得到超小型焊接式滤波器；采用模具冲压方式制作圆环形焊料6。

上述实施例只是本发明的较佳实施例，并不是对本发明技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本发明专利的权利保护范围内。

Claims (7)

1.一种超小型焊接式滤波器的制造方法，所述超小型焊接式滤波器包括外壳组件和电容器芯片，所述外壳组件包括相互高温烧结成一体的金属外壳、金属引线和绝缘玻璃，所述电容器芯片包括圆环形的陶瓷基体，所述陶瓷基体的外圆周壁上设有外电极，所述陶瓷基体的内圆周壁上设有内电极，所述电容器芯片置于金属外壳的内腔内且套装在所述金属引线上，所述超小型焊接式滤波器的制造方法包括以下步骤：步骤1、对外壳组件表面镀金；步骤2、电容器芯片电极制作；步骤3、焊接电容器芯片与外壳组件；其特征在于：所述步骤1的具体方法是：先对外壳组件进行整体镀金，当金层厚度镀至0.1μm～0.2μm时，用工件将外壳组件的金属外壳的内腔堵住，然后再继续镀金，当外壳组件的外壁金层厚度为0.3μm～0.8μm时停止电镀，再用细铜线将金属引线串联起来，通过挂镀金方式将金属引线的镀金厚度增厚到2.5μm～5μm；所述步骤2的具体方法是：先使用氢氟酸对电容器芯片的陶瓷基体进行活化处理，然后通过化学镀镍的方式在活化后的陶瓷基体表面先整体化学镀镍，随后再通过电镀的方式在其表面整体滚镀金属层，最后去除掉陶瓷基体表面多余的电镀金属层，仅保留电容器芯片的内电极处和外电极处的电镀金属层，即保留陶瓷基体的内圆周壁和外圆周壁上的电镀金属层，即形成电容器芯片的内电极和外电极。

2.根据权利要求1所述的超小型焊接式滤波器的制造方法，其特征在于：所述步骤1中，所述工件为设有中心通孔的堵头，所述堵头由堵头小径段和堵头大径段相互连接而成，所述堵头小径段的外径略小于所述金属外壳内腔的直径，所述堵头小径段的长度小于所述金属外壳内腔的长度，所述堵头大径段的外径大于所述金属外壳内腔的直径，将所述堵头小径段置于所述金属外壳的内腔内且所述堵头大径段紧靠所述金属外壳，所述金属引线穿过所述堵头的中心通孔。

3.根据权利要求2所述的超小型焊接式滤波器的制造方法，其特征在于：所述堵头为聚四氟乙烯堵头。

4.根据权利要求1所述的超小型焊接式滤波器的制造方法，其特征在于：所述步骤2中，去除掉陶瓷基体表面多余的电镀金属层的方法是：将陶瓷基体平铺放置在磨抛夹具上，利用全自动磨抛机去除掉陶瓷基体表面多余的电镀金属层。

5.根据权利要求4所述的超小型焊接式滤波器的制造方法，其特征在于：所述金属层为银层。

6.根据权利要求1-5中任何一项所述的超小型焊接式滤波器的制造方法，其特征在于：所述步骤3的具体方法是：制作两个圆环形焊料，其中第一个圆环形焊料的外径略小于金属外壳内腔的直径，第二个圆环形焊料的内径略大于金属引线的直径，第一个圆环形焊料的内径大于第二个圆环形焊料的外径，将第一个圆环形焊料置于金属外壳的内腔内并靠近置于金属外壳内腔内的电容器芯片，然后将电容器芯片的外电极与金属外壳的内腔壁焊接在一起，将第二个圆环形焊料置于金属外壳的内腔内并套装在金属引线上且靠近置于金属外壳内腔内的电容器芯片，然后将电容器芯片的内电极与金属引线焊接在一起。

7.根据权利要求6所述的超小型焊接式滤波器的制造方法，其特征在于：采用模具冲压方式制作所述圆环形焊料。

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