RU2349025C1 - Production method of minuature quartz generator (resonator)-thermostat - Google Patents

Production method of minuature quartz generator (resonator)-thermostat Download PDF

Info

Publication number
RU2349025C1
RU2349025C1 RU2007118326/09A RU2007118326A RU2349025C1 RU 2349025 C1 RU2349025 C1 RU 2349025C1 RU 2007118326/09 A RU2007118326/09 A RU 2007118326/09A RU 2007118326 A RU2007118326 A RU 2007118326A RU 2349025 C1 RU2349025 C1 RU 2349025C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
resonator
vacuum
generator
housing
temperature
Prior art date
Application number
RU2007118326/09A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2007118326A (en
Inventor
Владислав Викторович Бахтинов (RU)
Владислав Викторович Бахтинов
Дмитрий Ильич Петриди (RU)
Дмитрий Ильич Петриди
Анатолий Михайлович Ярош (RU)
Анатолий Михайлович Ярош
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие Омский научно-исследовательский институт приборостроения
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие Омский научно-исследовательский институт приборостроения filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие Омский научно-исследовательский институт приборостроения
Priority to RU2007118326/09A priority Critical patent/RU2349025C1/en
Publication of RU2007118326A publication Critical patent/RU2007118326A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2349025C1 publication Critical patent/RU2349025C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)
  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: invention relates to electrical engineering and may be used for the production of highly stable quartz resonators and generators with inner thermostating. The production method provides for installing radio elements of generator (resonator) and quartz piezo-element by their group soldering to the board. The board is then installed to the housing basis. After that, the generator (resonator) is heated at 150°C and tuned to the operating frequency under vacuum conditions. The housing lid is vacuum tightly connected with the basis. The thermovacuum annealing of generator (resonator) at 150÷200°C is performed at the open riveted hole in the housing lid. Then, the generator is cooled to the confinement temperature (70±10) °C. The housing is vacuum confined by riveted hole soldering in the lid. After installation, the board with soldered radio elements and the housing lid with the soldered riveted hole are subject to vacuum annealing during 0.5÷2.5 hours at the temperature of solder melting (Th÷Tl), where Th and Tl - high and low temperature of solder melting. The thermovacuum annealing of generator (resonator) at the open riveted hole is conducted until the surface inside the generator (resonator) housing is cleaned to 6·10-5÷2.5·10-2 tore·sm3/f·m2 which is defined by the specific gas release value within the temperature 120-180°C.
EFFECT: improved efficiency, high items quality and reliability.
2 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к технике стабилизации частоты и может быть использовано в производстве высокостабильных кварцевых резонаторов и генераторов с внутренним термостатированием.The invention relates to a frequency stabilization technique and can be used in the production of highly stable quartz resonators and oscillators with internal temperature control.

Известна технология пьезо- и акустоэлектронных устройств, в частности кварцевых термостатированных генераторов и резонаторов [1, 2]. Технология включает монтаж пайкой, точечной сваркой или приклейкой радиоэлементов схемы на плату, монтаж платы на основание стеклянного или металлического корпуса, предварительный отжиг в вакууме, вакуумную настройку частоты, термовакуумный отжиг при температурах 150-200°С и вакуумную герметизацию паяным соединением корпуса или электроконтактной сваркой. По этой технологии необходим длительный (до 16 часов) термовакуумный отжиг, чтобы обеспечить высокую стабильность миниатюрных изделий. Кроме того, используется дополнительное обезгаживание с помощью внутренних геттеров для поддержания вакуума 10-4 тор при длительной эксплуатации.The known technology of piezoelectric and acoustoelectronic devices, in particular quartz thermostatically controlled oscillators and resonators [1, 2]. The technology includes mounting by soldering, spot welding or gluing the radio elements of the circuit onto the board, mounting the board onto the base of a glass or metal case, preliminary annealing in vacuum, vacuum frequency tuning, thermal vacuum annealing at temperatures of 150-200 ° C and vacuum sealing by solder connection of the case or electric contact welding . This technology requires long-term (up to 16 hours) thermal vacuum annealing to ensure high stability of miniature products. In addition, additional degassing using internal getters is used to maintain a 10 -4 torr vacuum during continuous operation.

Ближайшим аналогом является техпроцесс для серийного изготовления термостатированных кварцевых резонаторов [3].The closest analogue is the manufacturing process for serial production of thermostated quartz resonators [3].

Процесс включает сборку резонаторов-термостатов приклейкой дискретных элементов и пайкой пьезоэлемента к держателю припоем ПСрО 10-90 (220°С), предварительную и окончательную настройку частоты, термовакуумный отжиг в течение 5 часов при температуре 150°С и давлении 2·10-5 тор, охлаждение до температуры (70±10)°С, активирование геттера внутри корпуса и отпайку резонатора-термостата с гребенки. Здесь вакуумная технология с активированием геттера обеспечивает долговременную надежность и качество изделий, однако непригодна для производительного выпуска миниатюрных кварцевых генераторов (резонаторов)-термостатов. Также требуется более смены для термовакуумного отжига изделий, чтобы обеспечить стабильность их параметров.The process includes assembling resonator-thermostats by gluing discrete elements and soldering a piezoelectric element to the holder with ПСрО 10-90 solder (220 ° С), preliminary and final frequency tuning, thermal vacuum annealing for 5 hours at a temperature of 150 ° С and a pressure of 2 · 10 -5 torr , cooling to a temperature of (70 ± 10) ° С, activation of the getter inside the housing and soldering of the resonator thermostat from the comb. Here, vacuum technology with getter activation ensures long-term reliability and product quality, but is unsuitable for the productive production of miniature quartz oscillators (resonators) -thermostats. Also, more shifts are required for thermal vacuum annealing of products to ensure the stability of their parameters.

В техническом решении предлагается технология изготовления миниатюрного кварцевого генератора (резонатора) с внутренним термостатированием в металлостеклянном корпусе. Задачей изобретения является повышение производительности, обеспечение высокого качества и надежности изделия за счет исключения влияния внутреннего газовыделения на параметры изделия в рабочем режиме при длительной (10-15 лет) эксплуатации.The technical solution proposes a technology for manufacturing a miniature quartz oscillator (resonator) with internal temperature control in a metal-glass case. The objective of the invention is to increase productivity, ensuring high quality and reliability of the product by eliminating the influence of internal gas evolution on the parameters of the product in operation during long-term (10-15 years) operation.

Поставленная задача решается тем, что в способе изготовления миниатюрного кварцевого генератора (резонатора) термостата, включающем монтаж радиоэлементов схемы генератора (резонатора) и кварцевого пьезоэлемента на плату, монтаж платы на основание корпуса, отжиг генератора (резонатора) в вакууме при температуре 150°С в течение смены, вакуумную настройку генератора (резонатора) на рабочую частоту, вакуум-плотное соединение крышки корпуса с основанием, например, электроконтактной сваркой по контуру, термовакуумный отжиг генератора (резонатора) в безмасляной среде при температурах 150÷200°С при вскрытом пуклевочном отверстии в крышке корпуса, охлаждение до температуры герметизации (70±10)°С и вакуумную герметизацию корпуса запайкой пуклевочного отверстия в крышке, плату после монтажа на нее радиоэлементов групповой пайкой и крышку корпуса с запаянным пуклевочным отверстием подвергают вакуумному отжигу в течение 0,5÷2,5 часов при температурах плавления припоя (Тн÷Тв), где Тн и Тв - нижняя и верхняя температуры плавления припоя, а термовакуумный отжиг генератора (резонатора) при вскрытом пуклевочном отверстии в крышке корпуса осуществляют до чистоты поверхности внутри корпуса генератора (резонатора) 6·10-5÷2,5·10-2 л·тор/(с·м2), которую определяют по величине удельного газовыделения в диапазоне температур 120÷180°С. При этом процессы глубокого термовакуумного отжига, охлаждения до температур герметизации и процесс герметизации осуществляют в едином вакуумном цикле.The problem is solved in that in a method for manufacturing a miniature quartz oscillator (resonator) of a thermostat, including mounting radio elements of a generator (resonator) circuit and a quartz piezoelectric element on a circuit board, mounting the circuit board on the housing base, annealing the generator (resonator) in vacuum at a temperature of 150 ° C during the shift, the vacuum setting of the generator (resonator) to the operating frequency, the vacuum-tight connection of the housing cover with the base, for example, by electric contact welding along the circuit, thermal vacuum annealing of the generator (reason ora) in an oil-free environment at temperatures of 150 ÷ 200 ° C with an open bead hole in the housing cover, cooling to a sealing temperature of (70 ± 10) ° C and vacuum sealing of the case by sealing the bead hole in the cover, the circuit board after mounting the radio elements with group soldering and the case cover with a sealed bullet hole is subjected to vacuum annealing for 0.5 ÷ 2.5 hours at the melting temperatures of the solder (T n ÷ T in ), where T n and T in are the lower and upper melting points of the solder, and thermal vacuum annealing of the generator ( resonator) and the open bullet hole in the housing cover is carried out until the surface inside the generator (resonator) is cleaned 6 · 10 -5 ÷ 2.5 · 10 -2 l · torr / (s · m 2 ), which is determined by the value of specific gas evolution in the temperature range 120 ÷ 180 ° C. The processes of deep thermal vacuum annealing, cooling to sealing temperatures and the sealing process are carried out in a single vacuum cycle.

В таком техническом решении удалось обеспечить вакуум 10-4 тор при длительной эксплуатации изделий в режимах термостатирования от 60 до 85°С без использования газопоглотителей (геттеров) внутри корпусов.In this technical solution, it was possible to provide a 10 -4 torr vacuum during long-term operation of the products in thermostatting modes from 60 to 85 ° C without the use of getters (getters) inside the cases.

На фиг.1 приведены данные о тепловых потерях изделий через вакуумную изоляцию при различных разрежениях в корпусе и температуре корпуса 25°С.Figure 1 shows data on the heat loss of products through vacuum insulation at various rarefactions in the housing and the temperature of the housing 25 ° C.

На фиг.2 изображены зависимости скорости внутреннего газовыделения (В1, В2, В3, В4) и внутреннего газопоглощения (П3, П4) в корпусах изделий от температуры.Figure 2 shows the temperature dependence of the rate of internal gas evolution (B1, B2, B3, B4) and internal gas absorption (P3, P4) in the product bodies.

Способ изготовления миниатюрного кварцевого генератора термостата (КГТ) или кварцевого резонатора термостата (КРТ) реализуется в такой последовательности. На диэлектрические микроплаты (поликор, ВеО) с облуженными контактными площадками, например, припоем ПОС-61 в установке групповой пайки монтируют радиоэлементы схемы КГТ или КРТ, такие как резисторы, термодатчики, конденсаторы и т.п. Далее тем же припоем на микроплаты монтируют никелевые держатели пьезоэлемента (ПЭ). Одновременно групповым методом запаивают пуклевочные отверстия в крышках металлостеклянных корпусов ТО-8 или DIP-14. Подготовленные микросборки и крышки корпусов укладывают в камеру вакуумной печи типа «Рогун» и подвергают вакуумному отжигу в течение 0,5÷2,5 часов при температурах плавления припоя Тн÷Тв, например, 183-212°С для ПОС-61М. После охлаждения до комнатной температуры на платы монтируют кварцевые ПЭ, укрепляя их к держателям электропроводящим клеем типа ТОК-2; и заканчивают монтаж изделий приклейкой плат на основания корпусов стандартным клеем К-400 через стеклянные стойки-изоляторы. Далее проводят отжиг генераторов или КРТ в вакууме при температуре 150°С в течение смены (8 ч), обеспечивая конструктивную усадку элементов в местах приклейки, и после измерения частоты по типовым методикам осуществляют настройку рабочей частоты подпылением золота на электроды ПЭ в специализированной вакуумной установке. При настройке частоты в вакууме генератор включен и выведен в рабочий режим термостатирования; золото от испарителя через диафрагму осаждается на электроде ПЭ. На следующем этапе техпроцесса делают вакуумплотное соединение крышек с основаниями корпусов, на которых собраны генераторы, как правило, электроконтактной сваркой по контуру. Вскрывают пуклевочные отверстия корпусов и изделия передают на финишные операции глубокого термовакуумного отжига, охлаждения до температур герметизации и герметизации запайкой пуклевочного отверстия в крышке корпуса в безмасляной вакуумной камере модернизированной установки «Альфа-Н». При необходимости проводят выборочный контроль по чистоте поверхности внутри корпуса готовых изделий, определяя величину удельного газовыделения для выбранной температуры в области 120-180°С.A method of manufacturing a miniature quartz oscillator thermostat (KGT) or quartz resonator thermostat (KRT) is implemented in this sequence. On dielectric microcircuits (polycor, BeO) with tinned contact pads, for example, POS-61 solder in a group soldering installation, radio elements of the KGT or KRT circuit, such as resistors, temperature sensors, capacitors, etc. are mounted. Then, with the same solder, nickel piezoelectric element (PE) holders are mounted on the microboards. At the same time, the bunching holes in the covers of TO-8 or DIP-14 metal-glass cases are sealed by a group method. Prepared microassemblies and housing covers are placed in a chamber of a Rogun type vacuum furnace and vacuum annealed for 0.5–2.5 hours at melting temperatures of solder Т н ÷ Т в , for example, 183-212 ° С for POS-61M. After cooling to room temperature, quartz PEs are mounted on the boards, strengthening them to the holders with TOK-2 type electrically conductive adhesive; and complete the installation of products by gluing the boards on the base of the cases with standard K-400 glue through glass insulator racks. Next, the generators or SRT are annealed in vacuum at a temperature of 150 ° C for a shift (8 h), providing structural shrinkage of the elements at the gluing sites, and after measuring the frequency using standard methods, the operating frequency is set by spraying gold onto PE electrodes in a specialized vacuum installation. When setting the frequency in a vacuum, the generator is turned on and thermostating is brought into operation; Gold from the evaporator is deposited through the diaphragm on the PE electrode. At the next stage of the process, they make a vacuum-tight connection of the covers with the bases of the cases on which the generators are assembled, as a rule, by electric contact welding along the contour. The bell-shaped openings of the housings are opened and the products are transferred to the finishing operations for deep thermal vacuum annealing, cooling to sealing temperatures, and sealing by sealing with the bell-shaped holes in the housing lid in the oil-free vacuum chamber of the upgraded Alfa-N installation. If necessary, a selective control is carried out on the cleanliness of the surface inside the housing of the finished products, determining the specific gas evolution for the selected temperature in the range of 120-180 ° C.

Предлагаемое техническое решение разработано с помощью «метода пробников», который позволяет измерять степени вакуумирования и герметичности изделий в металлостеклянных корпусах для широкого значения давлений и температур. На основание корпуса через стойки-теплоизоляторы приклеивается микроплата, на которой размещены электронагреватель и датчик температуры в заданной геометрии. После вакуумирования и герметизации корпуса (ТО-8 или DIP-14) такой пробник имитирует тепловые процессы в КРТ или в термостатированном кварцевом генераторе. Стабилизируя температуру платы внутри корпуса, можно измерить потребляемую пробником мощность для различных экспериментальных режимов.The proposed technical solution was developed using the "probe method", which allows you to measure the degree of evacuation and tightness of products in metal-glass cases for a wide range of pressures and temperatures. A microplate is glued to the base of the body through the rack-insulators, on which the electric heater and temperature sensor are placed in the given geometry. After evacuation and sealing of the case (TO-8 or DIP-14), such a probe simulates thermal processes in a CMT or in a thermostatically controlled crystal oscillator. By stabilizing the temperature of the board inside the case, you can measure the power consumed by the probe for various experimental modes.

На фиг.1 «треугольниками» отмечены данные измерения тепловых потерь через вакуумную изоляцию, W=Wp-W0, для пробников в указанных корпусах при температуре платы 80°С, а корпуса 25°С, и вакууме от 5·10-5 тор до 2·10-2 тор, где Wp - полная мощность, потребляемая пробником при выбранном давлении Р; W0 - полная мощность (тепловые потери), потребляемая пробником в высоком вакууме, обычно при давлении ≤5·10-5 тор.In Fig. 1, “triangles” indicate the data of measurements of heat loss through vacuum insulation, W = W p -W 0 , for probes in these cases at a temperature of the circuit board of 80 ° C, and the case temperature of 25 ° C, and vacuum from 5 · 10 -5 torus up to 2 · 10 -2 torus, where W p is the total power consumed by the probe at a selected pressure P; W 0 is the total power (heat loss) consumed by the probe in high vacuum, usually at a pressure of ≤5 · 10 -5 torr.

Так построена усредненная зависимость АВС на фиг.1. Для КРТ в корпусе ТО-8 и КГТ в корпусе DIP-14 получена аналогичная зависимость DEF на фиг.1 результаты измерений обозначены «квадратиками». Причем измерения для резонаторов сделаны при температуре экстремума кварцевого ПЭ 80°С, а для генераторов - то же при температуре 60°С. В одинаковом масштабе величин W и Р участки АВ и ВС на фиг.1 линейны, тогда скорость изменения тепловых потерь (W) от давления (Р) будет равна tg β; или tgβ=ΔW/ΔP. По нашим измерениям среднее значение tgβ для пробников в области давлений от 10-5 тор до 10-2 тор равно 1,2·103 мВт/тор. Для КРТ и КГТ величина tgβ несколько больше и равняется 1,7·103 мВт/тор. Это объясняется тем, что в изделиях кроме микроплаты с радиоэлементами вмонтированы пьезоэлементы, сравнимые по размерам с платой. Вероятно, изменение геометрии вакуумной изоляции заметно влияет на переизлучение энергии.So built the average dependence of ABC in figure 1. For SRT in the TO-8 package and KGT in the DIP-14 package, a similar DEF dependence is obtained in FIG. 1, the measurement results are indicated by “squares”. Moreover, the measurements for the resonators were made at an extremum temperature of quartz PE of 80 ° C, and for generators - the same at a temperature of 60 ° C. On the same scale of the values of W and P, the sections AB and BC in Fig. 1 are linear, then the rate of change of heat loss (W) from pressure (P) will be tg β; or tgβ = ΔW / ΔP. According to our measurements, the average value of tgβ for probes in the pressure range from 10 −5 torr to 10 −2 torr is 1.2 · 10 3 mW / torr. For SRT and QGT, the tgβ value is somewhat larger and equals 1.7 · 10 3 mW / torr. This is due to the fact that, in addition to the microplate with radio elements, piezoelectric elements are installed in the products, which are comparable in size to the board. Probably, a change in the geometry of vacuum insulation significantly affects the re-emission of energy.

Полученные градуировочные графики на фиг.1 использованы для измерения скоростей газовыделения и газопоглощения в пробниках и в опытных образцах изделий, а также для определения граничных значений по отличительным признакам изобретения.The obtained calibration graphs in figure 1 are used to measure the rates of gas evolution and gas absorption in probes and in prototypes of products, as well as to determine the boundary values by the distinguishing features of the invention.

Скорость газонаполнения замкнутого объема V в общепринятой терминологии обозначает изменение давления ΔР в этом объеме за время t:The gas filling rate of a closed volume V in conventional terminology means the change in pressure ΔP in this volume over time t:

Figure 00000001
Figure 00000001

Подставляем уже найденное значениеSubstitute the already found value

Figure 00000002
Figure 00000002

тогдаthen

Figure 00000003
Figure 00000003

При использовании электронагревателя W=I·U, где I и U - ток и напряжение в схеме нагрева. Измеряя начальные Iн, Uн и конечные Iк, Uк значения за выбранное время t получим рабочее выражение для определения скоростиWhen using an electric heater, W = I · U, where I and U are the current and voltage in the heating circuit. Measuring the initial I n , U n and final I k , U k values for the selected time t, we obtain a working expression for determining the speed

Figure 00000004
Figure 00000004

Как правило, КРТ и КГТ работают при постоянном напряжении питания, тогдаTypically, SRT and KGT operate at a constant voltage, then

Figure 00000005
Figure 00000005

Устройства являются высокостабильными по всем параметрам, поэтому при фиксированной температуре измерений скорости газовыделения (поглощения) чувствительность достигает величины 10-10 тор·см3/с.The devices are highly stable in all respects, therefore, at a fixed temperature of measurements of the rate of gas evolution (absorption), the sensitivity reaches a value of 10 -10 torr · cm 3 / s.

Опытные образцы генераторов (10 шт.) и резонаторов (40 шт.) изготовлены на частоту 10 МГц по указанному техпроцессу. Далее измеряли уровень остаточного вакуума в корпусе изделий, используя градуировочные графики на фиг.1. А затем рассмотренным методом измеряли скорости газовыделения (десорбции) и газопоглощения (адсорбции) внутри корпуса изделий в области температур от 20 до 220°С. До температур выше 180°С нагревали только микроплаты внутри пробников. КГТ и КРТ выдерживались при выбранной температуре в муфельной печи. Как правило, вначале опытные образцы исследовались на газовыделение, при этом температуру нагрева ступенчато поднимали от 60 до 220°С. Потом эти же образцы исследовались при ступенчатом снижении температуры от 100 до 20°С.The prototypes of the generators (10 pcs.) And resonators (40 pcs.) Were made at a frequency of 10 MHz according to the specified process technology. Next, the level of residual vacuum in the body of the products was measured using calibration graphs in figure 1. And then, by the considered method, the rates of gas evolution (desorption) and gas absorption (adsorption) inside the body of the product were measured in the temperature range from 20 to 220 ° C. Only microplates inside the probes were heated to temperatures above 180 ° C. KGT and KRT were kept at the selected temperature in a muffle furnace. As a rule, at first, prototypes were investigated for gas evolution, while the heating temperature was raised stepwise from 60 to 220 ° C. Then these same samples were studied with a stepwise decrease in temperature from 100 to 20 ° C.

На фиг.2 показаны наиболее вероятные скорости газовыделения (поглощения) в опытных образцах и пробниках при вариациях техпроцесса:Figure 2 shows the most probable rates of gas evolution (absorption) in experimental samples and probes with variations of the process:

B1 - финишный термовакуумный отжиг при температуре 150°С в течение 8 часов без предварительного обезгаживания припоя на контактных площадках платы и пуклевке;B1 - thermo-vacuum finish annealing at a temperature of 150 ° C for 8 hours without preliminary degassing of solder on the contact pads of the board and the puklevka;

В2 - то же при температуре 175°С;B2 - the same at a temperature of 175 ° C;

B3, П3 - то же при температуре 175°С в течение 8 часов, но платы с контактными площадками припоя и крышки корпусов с пуклевками подвергались вакуумному отжигу при температурах плавления в течение от 0,5 до 2,5 часов;B3, P3 - the same at a temperature of 175 ° C for 8 hours, but the boards with the solder pads and the covers of the housings with pickles were subjected to vacuum annealing at melting temperatures from 0.5 to 2.5 hours;

B4, П4 - то же для пробников, в которых платы имели контактные площадки, не облуженные припоем.B4, P4 - the same for probes, in which the boards had contact pads that were not tinned with solder.

Таблица 1Table 1 УсловияConditions Выходные параметрыOutput parameters Увеличение тепловых потерь, мВтThe increase in heat loss, mW Остаточный вакуум, торResidual vacuum, torus Выход годных, %Yield,% 1. Запайка пуклевки в вакууме без предварительного вакуумного отжига припоя1. Sealing of beetle in vacuum without preliminary vacuum annealing of solder 2÷182 ÷ 18 10-4÷10-2 10 -4 ÷ 10 -2 0-100-10 2. То же после отжига контактных площадок на плате и пуклевке при температуре 185°С в течение 2,5 ч2. The same after annealing of the contact pads on the board and in the bead at a temperature of 185 ° C for 2.5 hours 0÷30 ÷ 3 10-5÷10-4 10 -5 ÷ 10 -4 ≥90≥90 3. То же при 215°С в течение 0,5 ч3. The same at 215 ° C for 0.5 h 0÷20 ÷ 2 10-5÷10-4 10 -5 ÷ 10 -4 ≥90≥90 4. То же для пробников без припоя на плате4. The same for probes without solder on the board. 0÷20 ÷ 2 10-5÷10-4 10 -5 ÷ 10 -4 до 100up to 100

Отдельно исследовано влияние операции запайки пуклевочного отверстия в вакууме на выходные параметры изделия. Данные приведены в таблице. Годными признавались изделия с остаточным вакуумом лучше 10 тор, в которых не обнаруживалось внутреннего газовыделения при выдержке 24 часа в рабочем режиме.Separately, the influence of the sealing operation of a bead-hole in vacuum on the output parameters of the product was investigated. The data are given in the table. Products with a residual vacuum of better than 10 torr were recognized as suitable, in which no internal gas evolution was detected during an exposure of 24 hours in the operating mode.

Анализ данных на фиг.2 показывает, что условия для графиков В1 и В2 не обеспечивают решение поставленной задачи. Во-первых, выход годных изделий не превышает 10%, см. таблицу. Во-вторых, оценка вакуума в изделиях через 10 лет эксплуатации дает значения 6,4·10-1 тор (точка G) и 6,4·10-4 тор (точка Н). Расчет проведен по формулеAnalysis of the data in figure 2 shows that the conditions for graphs B1 and B2 do not provide a solution to the problem. Firstly, the yield of suitable products does not exceed 10%, see table. Secondly, the assessment of vacuum in products after 10 years of operation gives values of 6.4 · 10 -1 torr (point G) and 6.4 · 10 -4 torr (point H). The calculation is carried out according to the formula

Figure 00000006
Figure 00000006

для КРТ в корпусе ТО-8 объемом 0,5 см3. Согласно [1, 2] не может быть гарантирована долговременная стабильность частоты.for SRT in the TO-8 case with a volume of 0.5 cm 3 . According to [1, 2], long-term frequency stability cannot be guaranteed.

Установлено, что поставленная задача решается при технологических режимах, обеспечивающих глубокое обезгаживание изделий в границах KLMN (заштриховано) по графикам В3 и В4. Однако такие режимы имеют большое число параметров: температура, степень вакуума при отжиге, время нагрева, выдержки и охлаждения, скорость газообмена и т.п. Кроме того, указанные границы обусловлены и конструктивными отличиями изделий, такими как объем, площадь, размер пуклевочного отверстия, ассортиментом радиокомпонентов, количеством клеев и припоев. Поэтому удобно выбрать обобщенный параметр, характеризующий степень чистоты поверхности, сорбирующей газ. Таким параметром является удельное газовыделение [4, 5], другими словами, количество газа, выделяемое (поглощаемое) с геометрической площади сорбируемой поверхности в единицу времени. По данным фиг.2 очевидно, что при удельном газовыделении, равном или меньшем исходных значений скорости газовыделения на участке LM, обеспечиваются условия поставленной задачи. С учетом геометрии миниатюрных изделий в точке L удельное газовыделение равно 6·10-5 тор·см3/(с·м2), а в точке М - 2,5·10-2 тор·см3/(с·м2) соответственно. Практически нужно измерить, например, при выборочном контроле скорости внутреннего газовыделения в диапазоне температур 120÷180°С и разделить на величину геометрической площади изделий. На графиках В3 и В4 видно, что предел 120-180°С слева ограничен «порогом» неустойчивого газообмена, а справа нижней границей плавления припоя.It was established that the task is solved under technological conditions that provide deep degassing of products within the boundaries of KLMN (shaded) according to graphs B3 and B4. However, such modes have a large number of parameters: temperature, degree of vacuum during annealing, time of heating, holding and cooling, gas exchange rate, etc. In addition, these boundaries are due to the design differences of products, such as volume, area, size of the beak hole, the range of radio components, the number of adhesives and solders. Therefore, it is convenient to choose a generalized parameter characterizing the degree of purity of the surface sorbing gas. This parameter is the specific gas evolution [4, 5], in other words, the amount of gas emitted (absorbed) from the geometric area of the sorbed surface per unit time. According to figure 2, it is obvious that with a specific gas evolution equal to or less than the initial values of the gas evolution velocity in the LM section, the conditions of the task are provided. Given the geometry of the miniature products at the point L, the specific gas evolution is 6 · 10 -5 torr · cm 3 / (s · m 2 ), and at the point M - 2.5 · 10 -2 torr · cm 3 / (s · m 2 ) respectively. In practice, it is necessary to measure, for example, with selective control of the rate of internal gas evolution in the temperature range 120-180 ° C and divide by the geometric area of the products. On graphs B3 and B4 it can be seen that the limit of 120-180 ° C on the left is limited by the “threshold” of unstable gas exchange, and on the right by the lower boundary of melting of solder.

Таким образом, выбран отличительный признак формулы изобретений: термовакуумный отжиг генератора (резонатора) при вскрытом пуклевочном отверстии в крышке корпуса осуществляют до чистоты поверхности внутри корпуса генератора (резонатора) 6·10-5÷2,5·10-2 тор-см3/(с·м2), которое определяют по величине удельного газовыделения в диапазоне температур 120-180°С.Thus, the distinguishing feature of the claims is chosen: thermal vacuum annealing of the generator (resonator) with an open bullet hole in the housing cover is carried out until the surface is clean inside the generator (resonator) housing 6 · 10 -5 ÷ 2.5 · 10 -2 tor-cm 3 / (s · m 2 ), which is determined by the value of specific gas in the temperature range 120-180 ° C.

Другой признак, отвечающий решению поставленной задачи, выбран по выходным параметрам таблицы. Выход годных пьезоизделий превышает 90% после вакуумного отжига плат с контактными площадками припоя в местах монтажа радиоэлементов групповой пайкой и крышек корпусов с запаянным пуклевочным отверстием в течение 0,5÷2,5 часов при температурах плавления припоя Тн÷Тв. Граничные значения времени отжига получены экспериментально и хорошо согласуются с результатами графиков В2 и В3 на фиг.2. Действительно за 2,5 часа при 183°С суммарное газовыделение в опытных образцах сравнимо с газовыделением при 220°С за 0,5 часа. В таких пределах параметров получим поверхности одинаковой чистоты относительно удельного газовыделения.Another feature that meets the solution of the problem is selected by the output parameters of the table. The yield of piezoelectric products exceeds 90% after vacuum annealing of boards with solder pads at the places of installation of radio elements by group soldering and housing covers with a sealed bead hole for 0.5 ÷ 2.5 hours at solder melting temperatures T n ÷ T c . The boundary values of the annealing time were obtained experimentally and are in good agreement with the results of graphs B2 and B3 in figure 2. Indeed, over 2.5 hours at 183 ° C, the total gas evolution in the test samples is comparable to the gas evolution at 220 ° C in 0.5 hours. Within such parameter limits, we obtain surfaces of the same purity with respect to specific gas evolution.

Источники информацииInformation sources

1. Справочник. Пьезоэлектрические резонаторы. Под. ред. П.Е. Кандыбы и П.Г. Позднякова. М.: Радио и связь, 1992, с.318-382.1. Reference. Piezoelectric resonators. Under. ed. P.E. Kandyba and P.G. Pozdnyakova. M .: Radio and communications, 1992, p. 318-382.

2. Мостяев В.А., Дюжиков В.И. Технология пьезо- и акустоэлектронных устройств. - М.: Ягуар, 1993, с.163-174, 185-199, 223-257.2. Mostyaev V.A., Dyuzhikov V.I. Technology of piezoelectric and acoustoelectronic devices. - M .: Jaguar, 1993, p. 163-174, 185-199, 223-257.

3. Технологический процесс изготовления резонатора-термостата кварцевого ЦЛЗ.380.059, НИИ Приборостроения, 19.08.92., г. Омск.3. The technological process of manufacturing a quartz resonator-thermostat TsLZ.380.059, Research Institute of Instrument Engineering, 08.19.92., Omsk.

4. Данилин Б.С. и Минайчев В.Е. Основы конструирования вакуумных систем. - М.: Энергия, 1971, с.5-10, 353.4. Danilin B.S. and Minaichev V.E. Fundamentals of designing vacuum systems. - M .: Energy, 1971, p. 5-10, 353.

5. Грошковский Я. Техника высокого вакуума. - М.: Мир, 1975, с.135-167.5. Groshkovsky J. Technique of high vacuum. - M .: Mir, 1975, p.135-167.

Claims (1)

Способ изготовления миниатюрного кварцевого генератора (резонатора) термостата, включающий монтаж групповой пайкой радиоэлементов схемы генератора (резонатора) и кварцевого пьезоэлемента на плату, монтаж платы на основание корпуса, отжиг генератора в вакууме при температуре 150°С, настройку генератора (резонатора) на рабочую частоту в вакууме, вакуумноплотное соединение крышки корпуса с основанием, например электроконтактной сваркой по контуру, термовакуумный отжиг генератора (резонатора) при температурах 150-200°С при вскрытом пуклевочном отверстии в крышке корпуса, охлаждение до температуры герметизации (70±10)°С и вакуумную герметизацию корпуса запайкой пуклевочного отверстия в крышке, отличающийся тем, что плату после монтажа на нее радиоэлементов групповой пайкой и крышку корпуса с запаянным пуклевочным отверстием подвергают вакуумному отжигу в течение 0,5÷2,5 ч при температурах плавления припоя (Тн÷Тв), где Тн и Тв - нижняя и верхняя температуры плавления припоя, а термовакуумный отжиг генератора (резонатора) при вскрытом пуклевочном отверстии в крышке корпуса осуществляют до чистоты поверхности внутри корпуса генератора (резонатора) 6·10-5÷2,5·10-2 тор·см3/(с·м2), которую определяют по величине удельного газовыделения в диапазоне температур 120-180°С. A method of manufacturing a miniature quartz oscillator (resonator) of a thermostat, including group soldering of radio elements of a generator (resonator) circuit and a quartz piezoelectric element on a circuit board, mounting the circuit board on the housing base, annealing the generator in vacuum at a temperature of 150 ° C, setting the generator (resonator) to the operating frequency in vacuum, vacuum-tight connection of the housing cover with the base, for example, by electric contact welding along the circuit, thermal vacuum annealing of the generator (resonator) at temperatures of 150-200 ° С with open th hole in the housing cover, cooling to a sealing temperature of (70 ± 10) ° С and vacuum sealing of the housing by sealing the bead hole in the cover, characterized in that the board after mounting the radio elements in groups and the housing cover with a sealed bead hole are vacuum annealed in within 0.5 ÷ 2.5 hours at the melting temperature of the solder (T n ÷ T), where T n and T in the - lower and upper solder melting temperature, and anneal thermovacuum oscillator (resonator) puklevochnom at opening hole in the lid body wasp estvlyayut to surface cleanliness inside the generator housing (cavity) 6 × 10 -5 ÷ 2,5 · 10 -2 Torr · cm 3 / (s · m 2), which is defined by the specific value of outgassing in the temperature range 120-180 ° C.
RU2007118326/09A 2007-05-16 2007-05-16 Production method of minuature quartz generator (resonator)-thermostat RU2349025C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007118326/09A RU2349025C1 (en) 2007-05-16 2007-05-16 Production method of minuature quartz generator (resonator)-thermostat

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007118326/09A RU2349025C1 (en) 2007-05-16 2007-05-16 Production method of minuature quartz generator (resonator)-thermostat

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007118326A RU2007118326A (en) 2008-11-27
RU2349025C1 true RU2349025C1 (en) 2009-03-10

Family

ID=40528806

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007118326/09A RU2349025C1 (en) 2007-05-16 2007-05-16 Production method of minuature quartz generator (resonator)-thermostat

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2349025C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102355218A (en) * 2011-06-02 2012-02-15 湖北东光电子股份有限公司 Annealing process for eliminating internal stress of sealed quartz crystal resonator
RU175889U1 (en) * 2017-06-22 2017-12-21 Акционерное общество "Омский научно-исследовательский институт приборостроения" (АО "ОНИИП") MINIATURE QUARTZ RESONATOR-THERMOSTAT
RU2643703C1 (en) * 2016-09-05 2018-02-05 Акционерное общество "Омский научно-исследовательский институт приборостроения" (АО "ОНИИП") Quartz oscillator
RU2767302C1 (en) * 2020-11-25 2022-03-17 Общество с ограниченной ответственностью "ОТК" Installation and thermostat for monitoring long-term stability of frequency of quartz resonators and generators

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ИЗГОТОВЛЕНИЯ РЕЗОНАТОРА-ТЕРМОСТАТА КВАРЦЕВОГО ЦЛЗ.380.059, НИИ ПРИБОРОСТРОЕНИЯ, г.Омск, 19.08.1992. *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102355218A (en) * 2011-06-02 2012-02-15 湖北东光电子股份有限公司 Annealing process for eliminating internal stress of sealed quartz crystal resonator
RU2643703C1 (en) * 2016-09-05 2018-02-05 Акционерное общество "Омский научно-исследовательский институт приборостроения" (АО "ОНИИП") Quartz oscillator
RU175889U1 (en) * 2017-06-22 2017-12-21 Акционерное общество "Омский научно-исследовательский институт приборостроения" (АО "ОНИИП") MINIATURE QUARTZ RESONATOR-THERMOSTAT
RU2767302C1 (en) * 2020-11-25 2022-03-17 Общество с ограниченной ответственностью "ОТК" Installation and thermostat for monitoring long-term stability of frequency of quartz resonators and generators

Also Published As

Publication number Publication date
RU2007118326A (en) 2008-11-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104030234B (en) The MEMS infrared sensor preparation method of based thin film bulk acoustic wave resonator
CN102769437B (en) Piezoelectric vibration element and piezoelectric vibrator
RU2349025C1 (en) Production method of minuature quartz generator (resonator)-thermostat
US7427902B2 (en) High-stability piezoelectric oscillator
US4110655A (en) Piezo electric vibrator unit sealed with 90Sn-10Au solder
JP2002500351A (en) Capacitive vacuum measuring cell
US6133674A (en) Low profile integrated oscillator having a stepped cavity
US20090117336A1 (en) Circuit board, method for manufacturing such circuit board, and electronic component using such circuit board
US3201621A (en) Thermally stabilized crystal units
CN110411432A (en) A kind of double-layer heating thermal device of SERF atomic air chamber
US20050005411A1 (en) Method for manufacturing tuning fork type piezoelectric device and tuning fork type piezoelectric device
JPH09250979A (en) Gas detecting device
JPH0734248A (en) Quartz crystal type film thickness gage
CN102163690B (en) Package manufacturing method, piezoelectric vibrator, and oscillator
JPH05199056A (en) Manufacture of piezoelectric vibrator
JP2009222693A (en) Airtight inspection device for piezoelectric vibrator
JP2003229720A (en) Method of manufacturing piezoelectric oscillator, and the piezoelectric oscillator
RU167515U1 (en) QUARTZ RESONATOR-THERMOSTAT
RU175889U1 (en) MINIATURE QUARTZ RESONATOR-THERMOSTAT
JP2014090391A (en) Oven controlled crystal oscillator
RU2643703C1 (en) Quartz oscillator
JP4022055B2 (en) Heat resistant quartz crystal
JP2010011267A (en) Piezoelectric oscillator
WO2004025274A1 (en) Micro mass sensor and oscillator-holding mechanism thereof
Spassov et al. Short-and long-term stability of resonant quartz temperature sensors

Legal Events

Date Code Title Description
PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20131003

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150517