CN1260632A - 高频谐振器及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种高频谐振器及其制造方法,制造谐振器的步骤包括:形成陶瓷压电器件、电容器和引线框架,将压电器件和电容器芯片装配入引线框架,和用环氧树脂膜制所装配的芯片。制造电容器的步骤包括:将陶瓷晶片切成多个子晶片,在子晶片的一面上以双条形状印刷电极,和对子晶片进行干燥,在子晶片的相反面的中央部分印刷另一个电极以便与子晶片一面上的电极重叠,干燥子晶片,对子晶片进行烘焙,并将子晶片切成多个电容器芯片。

Description

高频谐振器及其制造方法
本发明涉及一种高频谐振器及其制造方法。尤其是，本发明涉及一种陶瓷谐振器及其制造方法，其中在子晶片的一面上通过印刷金属焊膏形成多个互连的电极，并在子晶片的另一面上也印刷多个电极，以便可以在电容器芯片的两个端部得到一致的电容量，由此改进谐振器的特性。
通常来说，通过一定频率调谐的周期振荡的陶瓷谐振器广泛地用作远程控制器、软盘驱动器(FDD)、硬盘驱动器(HDD)、时钟和类似物的振荡器。高频谐振器包括2-端类型和3-端类型。在2-端类型，电容器外连到谐振器，而在3-端类型，则内部安装电容器。图1说明一种3-端类型的谐振器。
如图1所示，谐振器10包括：压电器件13、电容器11、和接收压电器件13与电容器11的引线框架15。图2是内部安装在图1谐振器的电容器芯片11的详细说明。通过图3所示的工艺制造该电容器。
即，如图3a-3e所示执行根据本发明的电容器芯片的制造工艺。即，如图3a和3b所示，把晶片切成多个子晶片1，接着，在子晶片1的一面上形成电极层2。接着以同样的方式在子晶片1的另一面上形成电极层4。接着如图3c所示，通过在子晶片1的电极层2的一部分上印刷光可成像抗蚀剂形成抗蚀剂层3。接着用图形膜露出子晶片1，并接着，通过在不暴露的地方进行腐蚀来去除抗蚀剂，以形成如图3d所示的电极2a。同时，为使阻抗匹配，在子晶片1的另一面上形成另一个电极4a，在形成电极后，沿图3d所示的x-y方向切下子晶片1，因此，得到如图2和3e所示的电容器芯片11。
但是，在用上述光刻工艺制造电容器芯片的方法中，子晶片两面上电极的形状彼此不同。因此，两面的电极很难匹配，因此，制造工艺变得复杂。另外，两端的电容量彼此不同，因此，最终不利于谐振器的特性。
本发明想克服上述传统技术的缺点。
因此本发明的一个目的是提供一种用简单工艺制造谐振器的电容器的陶瓷谐振器，并在电容器的两个端部得到一致的电容量，由此改进谐振器的特性。
本发明的另一个目的是提供一种制造陶瓷谐振器的方法，其中用简单工艺制造谐振器的电容器，并在电容器的两个端部得到一致的电容量，由此改进谐振器的可靠性。
为实现上述目的，根据本发明的高频谐振器包括：陶瓷压电器件；电容器；固定陶瓷压电器件和电容器的引线框架；和将压电器件、电容器和引线框架模制成统一形状的环氧树脂模制膜。高频谐振器还包括：通过在电容器芯片的子晶片的一面上以双条形状印刷金属焊膏形成的电极部分；和通过在子晶片的另一面上印刷金属焊膏形成的另一个电极部分，以便与子晶片一面上的电极部分部分重叠。
本发明的另一个方面，根据本发明制造陶瓷谐振器的方法包括的步骤有：形成陶瓷压电器件、电容器芯片和引线框架；将压电器件和电容器芯片装配入引线框架；和用环氧树脂模制所装配的芯片。制造电容器的工艺包括的步骤有：将陶瓷晶片切成多个子晶片；在子晶片的一面上以双条形状印刷电极，干燥由此印刷的子晶片；在子晶片另一面的中央部分印刷另一个电极以便与子晶片一面上的电极重叠；干燥由此印刷的子晶片；烘焙由此干燥的子晶片；并将由此烘焙的子晶片切成多个电容器。
本发明的另外一个方面，根据本发明的高频谐振器包括：陶瓷压电器件；电容器；固定陶瓷压电器件和电容器的引线框架；和将陶瓷压电器件、电容器和引线框架模制统一形状的环氧树脂模制膜。高频谐振器还包括：通过在电容器芯片的子晶片的一面上印刷金属焊膏形成的多个电极，这些电极通过多个连接电极互连；和通过在子晶片的另一面上印刷金属焊膏形成的多个第二电极，这些电极通过多个具有相同连接结构的连接电极互连。
本发明的另外一个方面，根据本发明制造陶瓷谐振器的方法包括的步骤有：形成陶瓷压电器件、电容器芯片和引线框架；将压电器件和电容器芯片装配入引线框架；和用环氧树脂模制所装配的芯片。制造电容器的工艺包括的步骤有：将陶瓷晶片切成多个子晶片；在子晶片的一面上印刷多个电极以及连接电极，干燥由此印刷的子晶片；在子晶片的另一面上印刷多个第二电极以及连接电极；干燥这些电极；烘焙由此干燥的子晶片；并将由此烘焙的子晶片切成多个电容器。
通过参照附图详细描述本发明的优选实施例，本发明上述的目的和其它的优点将变得更加明显，其中：
图1说明通常的陶瓷谐振器；
图2是图1电容器的详细说明；
图3a-3e说明传统谐振器的电容器芯片的制造工艺；
图4说明根据本发明高频谐振器的电容器芯片；
图5a-5d说明根据本发明谐振器的电容器芯片的制造工艺；
图6说明根据本发明电容器芯片的另一个实施例的制造工艺；和
图7a-7b说明图6的电容器芯片的前面和后面。
根据本发明的谐振器包括压电器件、电容器芯片和引线框架。压电器件的种类可以很多，并且下面是典型的一个。即，把晶片切成多个子晶片，极化子晶片，并在极化的子晶片的两端形成电极。
但是，和传统的光刻工艺不同，本发明在子晶片的面上形成不同形状的电极。
图4说明根据本发明谐振器的电容器芯片。在子晶片110的一面上，存在通过印刷金属焊膏形成的电极120。在子晶片110的另一面上，存在以与子晶片110一面上的电极120部分重叠的方式形成的另一个电极140。
在图5a-5d说明根据本发明高频谐振器的电容器芯片的制造工艺。以下面的方式执行根据本发明电容器芯片100的制造工艺。
如图5a所示，首先，把压电粉末压在薄片上以形成晶片。烘焙该压成的晶片，并将烘焙的晶片切成多个子晶片110。
如果要有效地执行晶片的成形，合成压电粉末的制造就很重要。这是由于成形特性极大地影响烧结物的密度。
相应的，考虑到烘焙过程中的反应，晶片的原料粉末的大小最好是0.6-0.8μm。粉末的颗粒应当是均匀的和球形的。如果颗粒太小、或者如果大小不均匀、或如果粉末的密度太低，流动性就差，结果在成形过程中增加成形压力，并且结果降低了烘焙密度。
即，当磨碎粉末时，如果颗粒的大小变成0.1-0.3μm，则在烘焙过程中出现异常的增长，并不能得到致密的结构。
接着如图5b所示，通过涂一种焊膏(含有金属)和利用压制的网在所制造的子晶片110的一面上印刷电极部分120。当印刷电极部分时，正确控制电极部分的粘附度和电极部分的厚度是很重要的。如果电极层的粘附度很弱，就会不利于高频谐振器的特性。尤其是，在焊接过程中，电极层可能分离，结果振荡特性变差。
另外，如果电极层的厚度太厚，就可能在焊接部分腐蚀金属。因此，在本发明，电极层的厚度最好是在烘焙后它的厚度大约为10-20μm。
为实现这种情况，应使用精确压制的网而不是一般的网。这种压制的网可以改进分辨率，并使控制油膜的厚度、磨碎的压力、金属的含量、粘度和烘焙温度成为可能，由此得到合适的高频滤波器特性。
例如，当制造印刷丝网时，油膜的厚度应当大约是15μm。
关于金属焊膏，颗粒的大小最好应当是6-15μm，并且最好使用最好包含70-78％量的银的银焊膏。在用银焊膏的情况下，如果银含量过高，成本就增加了，由此经济性变差。如果它太低，电阻就变得太高对电容器芯片造成不好的影响。
如图5b所示，在子晶片的一面上涂金属焊膏以形成电极部分120。接着在正常的温度放置它一定的时间以均涂(leveling)，接着进行前干燥。接着如图5c所示，在子晶片的另一面上涂金属焊膏以形成电极部分140，接着进行前干燥。接着进行合适的干燥。
同时，在图6的第二个实施例，表示了印刷的电极部分220和240。
即，在电容器芯片200的子晶片210的一面上，涂金属焊膏以形成通过连接电极220′互连的多个电极部分220。在子晶片210的另一面上，形成通过连接电极240′互连的多个第二电极部分240。连接电极240′具有与子晶片210一面上的连接电极220′相同的形状。
如图6所示，当在子晶片210上印刷电极图形时，在子晶片210两面上的电极部分220和240最好具有相同的图形。即，如图7a和7b所示，通过提供相同图形的电极部分，消除电容器芯片的方向性。因此，电容器芯片的电容值彼此相等，由此改进谐振器的特性。
相应的，本发明电极的图形并不只限于图5和6，而是可以采用任何其它的图形。
烘焙由此干燥的子晶片110或210，接着，切成多个如图5d所示的电容器芯片100或200。最好在650-680℃的温度进行烘焙，而且烘焙时间最好是10-20分钟，更优选的是12-15分钟。
接着把每个所切的芯片100或200插入引线框架。接着进行焊接步骤、涂蜡步骤和浸渍树脂步骤，接着固化(curing)树脂以在器件中形成洞穴。接着在结构上涂环氧树脂以完成本发明的高频谐振器。
现在将基于实际例子描述本发明，但本发明的范围不局限于这些特定的例子。<例子>
颗粒大小为0.6-0.8μm的球形PZT粉末用1.5吨/cm2的压力压成31mm×31mm的大小。成形的结构在1080℃烘焙大约2个小时，由此得到26.5mm×26.5mm×0.3mmt大小的晶片。该晶片的密度是接近理论值的7.988g/cc，而微结构是大约2-3μm。
烘焙的晶片磨成0.4-0.5μm的厚度，接着，清洗和干燥磨好的晶片。接着把晶片切成大小为26.5mm×6.8mm×0.3mmt的多个陶瓷子晶片。接着用蒸馏水清洗子晶片，并在170℃下干燥1个小时。
接着把含有大约78％的银颗粒(大小大约为15μm)的焊膏涂在干燥的子晶片的一面上以形成厚度为15μm的电极。接着该结构在正常温度放置5分钟以均涂，接着，在温度为80℃的干燥机里放置20分钟。接着印刷子晶片的另一面，接着在80℃下干燥20分钟。接着在170℃下干燥30分钟。
干燥的子晶片进行热处理，接着，被切成多个芯片，考虑到电容量每个芯片具有1.0mm的宽度。接着把所切的芯片插入引线框架，接着执行焊接步骤和苯酚浸渍步骤。接着执行苯酚固化，形成洞穴以作标记。接着在整个结构上涂树脂以防止水分侵入。
                     <表1>
           H.T.温度    H.T.时间(min)   电阻(Ω-m)   粘附度发明的例子1    650℃       12              1.2          好发明的例子2    665℃       12              1.0          好比较的例子1    670℃       5               1.8          不好发明的例子3    670℃       10              1.5          正常发明的例子4    670℃       12              1.0          好发明的例子5    670℃       15              1.2          好发明的例子6    670℃       20              2.0          正常比较的例子2    670℃       25              2.8          不好发明的例子7    680℃       12              0.9          好
注意：H.T.表示“热处理”。
在本发明的实际例子中，看到可以印刷各种图形的电极而不超出传统的光刻工艺。实际上，当完成传统的光刻工艺时，从在子晶片的两面上电极成形到干燥需要大约7个小时，但是本发明的丝网印刷方法只需要1个小时或更少。
正如上表1所看到的那样，满足本发明条件的发明的例子(1-7)表现好的粘附度和好的电阻，而不符合烘焙条件的情况则表现得不够好。
根据上述的本发明，电容器芯片的制造工艺相对于传统的光刻工艺极大的简化了。另外，从电容器的两个端部得到一致的电容量，由此改进谐振器的可靠性。
上面，基于特定的实施例和图描述了本发明，但很明显本领域的普通技术人员可以进行多种改变和改进而不超出本发明的精神和范围。

Claims (26)

1.一种高频谐振器，包括：陶瓷压电器件；电容器；固定所述陶瓷压电器件和所述电容器的引线框架；和将所述压电器件、所述电容器和所述引线框架模制成统一形状的环氧树脂膜，
高频谐振器还包括：
通过在电容器芯片的子晶片的一面上印刷双条形状的金属焊膏形成的电极部分；和
通过在所述子晶片的另一面上印刷金属焊膏形成的另一个电极部分，以便与所述子晶片一面上的所述电极部分部分重叠。
2.如权利要求1所述的高频谐振器，其中在所述子晶片的两面印刷的所述电极由银焊膏组成。
3.如权利要求1所述的高频谐振器，其中在所述子晶片的两面印刷的所述电极用丝网印刷工艺印刷。
4.一种制造陶瓷谐振器的方法，包括的步骤有：形成陶瓷压电器件、电容器芯片和引线框架；将所述压电器件和所述电容器芯片装配入所述引线框架；和用环氧树脂模制所装配的结构，
制造所述电容器的工艺，包括的步骤有：
将陶瓷晶片切成多个子晶片；
在所述子晶片的一面上以双条形状印刷电极；
干燥由此印刷的所述子晶片；
在所述子晶片的另一面的中央部分印刷另一个电极以便与所述子晶片一面上的所述电极重叠；
干燥由此印刷的所述子晶片；
烘焙由此干燥的所述子晶片；和
将由此烘焙的所述子晶片切成多个电容器。
5.如权利要求4所述的方法，其中用压制的网印刷所述子晶片的所述电极。
6.如权利要求4所述的方法，其中在650-680℃的温度烘焙所述子晶片。
7.如权利要求6所述的方法，其中所述子晶片烘焙10-20分钟。
8.如权利要求7所述的方法，其中所述子晶片烘焙12-15分钟。
9.如权利要求4所述的方法，其中用银焊膏形成所述电极。
10.如权利要求9所述的方法，其中所述银焊膏包含70-78％的银。
11.如权利要求9所述的方法，其中所述银焊膏包含大小为6-15μm的银颗粒。
12.如权利要求4所述的方法，其中在烘焙后所述电极具有10-20μm的厚度。
13.一种高频谐振器，包括：陶瓷压电器件；电容器；固定所述陶瓷压电器件和所述电容器的引线框架；和将所述压电器件、所述电容器和所述引线框架模制成统一形状的环氧树脂膜，
高频谐振器还包括：
通过在电容器芯片的子晶片的一面上印刷金属焊膏形成的多个电极，所述多个电极通过多个连接电极互连；和
通过在所述子晶片另一面上印刷金属焊膏形成的多个第二电极，所述多个电极通过多个具有相同连接结构的连接电极互连。
14.如权利要求13所述的高频谐振器，其中在所述子晶片的两面印刷的所述电极由银焊膏组成。
15.如权利要求13所述的高频谐振器，其中在所述子晶片的两面印刷的所述电极用丝网印刷工艺印刷。
16.如权利要求13所述的高频谐振器，其中在所述子晶片的两面印刷的所述电极具有相同的图形。
17.一种制造陶瓷谐振器的方法，包括的步骤有：形成陶瓷压电器件、电容器芯片和引线框架；将所述压电器件和所述电容器芯片装配入所述引线框架；和用环氧树脂模制所装配的结构，
制造所述电容器的工艺包括的步骤有：
将陶瓷晶片切成多个子晶片；
在所述子晶片的一面上印刷多个电极和连接电极；
干燥由此印刷的所述子晶片；
在所述子晶片的另一面上印刷多个第二电极和连接电极；
干燥所述多个第二电极；
烘焙由此干燥的所述子晶片；和
将由此烘焙的所述子晶片切成多个电容器芯片。
18.如权利要求17所述的方法，其中用相同的图形形成所述子晶片的所述电极。
19.如权利要求17所述的方法，其中用压制的网印刷所述子晶片的所述电极。
20.如权利要求17所述的方法，其中在650-680℃的温度烘焙所述子晶片。
21.如权利要求20所述的方法，其中所述子晶片烘焙10-20分钟。
22.如权利要求21所述的方法，其中所述子晶片烘焙12-15分钟。
23.如权利要求17所述的方法，其中用银焊膏形成所述电极。
24.如权利要求23所述的方法，其中所述银焊膏包含70-78％的银。
25.如权利要求23所述的方法，其中所述银焊膏包含大小为6-15μm的银颗粒。
26.如权利要求17所述的方法，其中在烘焙后所述电极具有10-20μm的厚度。
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