TW201628333A - 以低熔點合金氧化物密封之石英震盪器基座及其製造方法 - Google Patents

Abstract

本發明為一種以低熔點合金氧化物密封之石英震盪器基座及其製造方法，其中石英震盪器基座包括：陶瓷蓋板；氣密牆；以及低熔點合金氧化物層。製造方法包括下列步驟：提供一陶瓷蓋板；固設一氣密牆；進行第一次燒結；以及塗佈一低熔點合金氧化物層。藉由本發明之實施，並應用於進行石英震盪器之封裝時，因不須使用攝氏400度以上的高溫，可避免氣密牆軟化或變形，同時對石英震盪器內部之石英震盪器晶片；石英震盪器晶片之電極；及導電銀膠亦皆不會造成損害，得以確保石英震盪器封裝之良率。

Description

以低熔點合金氧化物密封之石英震盪器基座及其製造方法

本發明係關於一種石英震盪器基座及其製造方法，特別為一種以低熔點合金氧化物密封之石英震盪器基座及其製造方法。

石英震盪器具有體積小、重量輕、可靠性高、頻率穩定等優點。石英震盪器尤其在電子產品的應用上使用十分廣泛，幾乎所有的電子產品都需要使用石英震盪器產生特定頻率的信號，以供電子產品中所有的主動元件使用。

現有石英震盪器封裝基座通常以陶瓷基板製作，並以HTCC、LTCC等陶瓷材質或鐵鎳鈷合金(Kovar)材質製作一個固晶擋牆(cavity wall)結合於陶瓷基板製作的石英震盪器封裝基座之上，以形成容納晶片的容晶區。其缺點是頻率穩定度低、且易受溫度影響。

另一方面，在進行封裝應用時，更需將前述固晶擋 牆加熱黏合於封裝基座之上，由於使用來接合固晶擋牆及封裝基座的材質之熔點較高，於封裝製程的黏合過程中，需使用較高的溫度方能達到氣密接合，非常容易造成石英震盪器晶片、石英震盪器晶片之電極、或所使用導電銀膠的損壞。

綜合以上所述，若能以一種氣密、堅固的固晶擋牆，並可使用低熔點之材質即可與封裝基座氣密黏合，得以確保石英震盪器及振盪電路的優點，與整體封裝應用的良率，便將會是震盪器產業的一大進步。

本發明為一種以低熔點合金氧化物密封之石英震盪器基座及其製造方法，其中石英震盪器基座包括：陶瓷蓋板；氣密牆；以及低熔點合金氧化物層。製造方法包括下列步驟：提供一陶瓷蓋板；固設一氣密牆；進行第一次燒結；以及塗佈一低熔點合金氧化物層。藉由本發明之實施，並應用於進行石英震盪器之封裝時，因不須使用攝氏400度以上的高溫，可避免氣密牆軟化或變形，同時對石英震盪器內部之石英震盪器晶片；石英震盪器晶片之電極；及導電銀膠亦皆不會造成損害。

本發明係提供一種以低熔點合金氧化物密封之石英震盪器基座，其包括：一陶瓷蓋板，其具有一第一表面；一氣密牆，其為一中空環狀結構，具有一上緣及與上緣相對之一下緣，氣密牆係以下緣氣密固設於第一表面，並圍繞形成一固晶區；以及一低熔點合金氧化物層，其形成於上緣。

本發明又提供一種以低熔點合金氧化物密封之石英 震盪器基座之製造方法，其包括下列步驟：提供一陶瓷蓋板，其中陶瓷蓋板係為高溫共燒多層陶瓷(HTCC)或低熔點共燒多層陶瓷(LTCC)所形成；固設一氣密牆，其中氣密牆係為一中空環狀結構，並係氣密結合於陶瓷蓋板之一第一表面；進行第一次燒結，其係以攝氏700~900度之溫度進行燒結，使氣密牆排除氣體並固化；以及塗佈一低熔點合金氧化物層，其係於氣密牆之一上緣塗佈低熔點合金氧化物層，並進行一次預熱使低熔點合金氧化物層固化於氣密牆之上緣。

前述製造方法並可再接續下列二步驟：進行貼合一陶瓷基座，其係以一陶瓷基座貼合於低熔點合金氧化物層；及進行第二次燒結，其係以攝氏320~350度之溫度進行燒結，使陶瓷基座以低熔點合金氧化物層密合固定於氣密牆之上緣。

藉由本發明的實施，至少可達到下列進步功效：

一、避免氣密牆軟化或變形。

二、石英震盪器封裝時，因不須使用攝氏400度以上之高溫，對石英震盪器內部之石英震盪器晶片、石英震盪器晶片之電極、及固定石英震盪器晶片使用之導電銀膠，皆不會造成損害。

為了使任何熟習相關技藝者了解本發明之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關之目的及優點，因此將在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點。

100‧‧‧石英震盪器基座

10‧‧‧陶瓷蓋板

11‧‧‧第一表面

20‧‧‧氣密牆

21‧‧‧上緣

22‧‧‧下緣

23‧‧‧固晶區

30‧‧‧低熔點合金氧化物層

40‧‧‧陶瓷基座

50‧‧‧石英震盪器晶片

S100‧‧‧製造方法

S10‧‧‧提供一陶瓷蓋板

S20‧‧‧固設一氣密牆

S30‧‧‧進行第一次燒結

S40‧‧‧塗佈一低熔點合金氧化物層

S50‧‧‧進行貼合一陶瓷基板

S60‧‧‧進行第二次燒結

第1A圖為本發明實施例之一種以低熔點合金氧化物密封之石英震盪器基座之立體分解圖。

第1B圖為本發明實施例之一種以低熔點合金氧化物密封之石英震盪器基座之立體結合圖。

第2圖為本發明實施例之一種以低熔點合金氧化物密封之石英震盪器基座且具有陶瓷基座之立體結合圖。

第3圖為本發明實施例之一種以低熔點合金氧化物密封之石英震盪器基座之製造方法的步驟流程圖。

第4圖為本發明實施例之另一種以低熔點合金氧化物密封之石英震盪器基座之製造方法的步驟流程圖。

第5A圖為本發明實施例之一種以低熔點合金氧化物密封之石英震盪器基座之製造方法所製造之石英震盪器封裝體的立體分解圖。

第5B圖為第5A圖之石英震盪器封裝體的立體結合圖。

如第1A圖及第1B圖所示，本實施例提供一種以低熔點合金氧化物密封之石英震盪器基座100，其包括：一陶瓷蓋板10；一氣密牆20；以及一低熔點合金氧化物層30。

如第1A圖及第1B圖所示，陶瓷蓋板10，其具有一第一表面11，且陶瓷蓋板10係可以為高溫共燒多層陶瓷(HTCC)或低熔點共燒多層陶瓷(LTCC)所形成。

同樣如第1A圖及第1B圖所示，氣密牆20，其為一中空環狀結構，具有一上緣21及與上緣21相對之一下緣22，氣密牆20係以下緣22氣密固設於陶瓷蓋板10之第一表面11，氣密牆20並 與第一表面11共同圍繞形成一固晶區23，固晶區23之大小可製作為可以容納一石英震盪器晶片50。

所述之氣密牆20，可以為玻璃材料或添加陶瓷粉體與玻璃之複合材料所形成。所使用之氣密牆20並可以具有氣密、不含氣泡等特性。

另一方面，氣密牆20之形成，係可以使用模板(例如鋼版)將前述之材質印刷於陶瓷蓋板10之第一表面11；或是以針式點膠機(dispenser)將前述之材質塗佈於陶瓷蓋板10之第一表面11；又或是以3D列印的方式將前述之材質列印形成於陶瓷蓋板10之第一表面11等方式為之。

而在陶瓷蓋板10之第一表面11形成氣密牆20之後，再以攝氏700~900度的溫度進行燒結(sintering)，使氣密牆20內之分子緊密並排除氣體，而達到氣密牆20能完全氣密地以下緣22結合於陶瓷蓋板10之第一表面11上。

再如第1A圖及第1B圖所示，低熔點合金氧化物層30，係形成於氣密牆20之上緣21。所使用的低熔點合金氧化物層30可以為以氧化釩(VO₂/V₂O₅)或氧化碲(TeO₃)或摻雜氧化釩與氧化碲所形成之低熔點粘著密封材料所形成，而所形成的低熔點合金氧化物層30之熔點則係介於攝氏320~350度之間。

低熔點合金氧化物層30形成於氣密牆20之上緣21的方法，則可以使用簡單的模板(例如網板、鋼版等)印刷的方式，將形成低熔點合金氧化物層30之材料，刷印至氣密牆20之上緣21。

如第1A圖及第1B圖所示，在將形成低熔點合金氧化物層30之材料刷印至氣密牆20之上緣21後，更可以進一步以攝氏 320~350度的溫度進行第二次燒結(second sintering)，使形成低熔點合金氧化物層30之材料成為低熔點合金氧化物層30，固化並密著於氣密牆20之上緣21。

再者，請參考如第2圖所示，石英震盪器基座100，可以進一步具有一陶瓷基座40，陶瓷基座40係以低熔點合金氧化物層30與氣密牆20相密合。

所述陶瓷基座40與氣密牆20相密合的方式，係可以先將陶瓷基座40與低熔點合金氧化物層30相密接，然後再以約攝氏320~350度的溫度進行接合性的燒結，使低熔點合金氧化物層30與陶瓷基座40及氣密牆20之上緣21都相密合黏固。

接著，請參考如第3圖所示，本實施例為一種以低熔點合金氧化物密封之石英震盪器基座之製造方法S100，其包括下列步驟：提供一陶瓷蓋板(步驟S10)；固設一氣密牆(步驟S20)；進行第一次燒結(步驟S30)；以及塗佈一低熔點合金氧化物層(步驟S40)。

而如第4圖所示，以低熔點合金氧化物密封之石英震盪器基座之製造方法S100還可以進一步包括一進行貼合一陶瓷基座(步驟S50)及進行第二次燒結(步驟S60)之步驟。

如第3圖、第4圖、第5A圖及第5B圖所示，提供一陶瓷蓋板(步驟S10)，其所提供使用之陶瓷蓋板10，係為高溫共燒多層陶瓷(HTCC)或低熔點共燒多層陶瓷(LTCC)所形成。

如第3圖至第5B圖所示，固設一氣密牆(步驟S20)，其中該氣密牆20係為一中空環狀結構，並係氣密結合於陶瓷蓋板10之第一表面11。另外，氣密牆20係可以網版印刷、針式點膠機 或3D印刷等方式，固設於陶瓷蓋板10之第一表面11上。

又前述之氣密牆20，亦可以為玻璃或添加陶瓷粉體與玻璃之複合材料所形成。

如第3圖至第5B圖所示，進行第一次燒結(步驟S30)，其係以攝氏700~900度之溫度進行燒結製程，使氣密牆20排除氣體並固化於陶瓷蓋板10之第一表面11。

又如第3圖至第5B圖所示，塗佈一低熔點合金氧化物層(步驟S40)，其係於氣密牆20之上緣21塗佈低熔點合金氧化物層30，並進行一次預熱(pre-heating)使低熔點合金氧化物層30固化於氣密牆20之上緣21。其中，所述之低熔點合金氧化物層30係可以為以氧化釩或氧化碲或摻雜氧化釩與氧化碲所形成之低熔點粘著密封材料所形成，其熔點係介於攝氏320~350度之間。

如第4圖至第5B圖所示，進行貼合一陶瓷基座(步驟S50)之步驟係以一陶瓷基座40貼合於低熔點合金氧化物層30，也就是說，低熔點合金氧化物層30將陶瓷基座40接合於氣密牆20之上緣21。

如第4圖至第5B圖所示，進行第二次燒結(步驟S60)之步驟，則係以攝氏320~350度之溫度，進行再一次燒結，使陶瓷基座40以低熔點合金氧化物層30密合固定於氣密牆20之上緣21。

總而言之，如第1A圖至第5B圖所示，前述之石英震盪器基座100及製造方法S100實施例，皆將玻璃或添加陶瓷粉體與玻璃之複合材料所形成之氣密牆20密封固設於陶瓷蓋板10，再將低熔點合金氧化物層30固設於氣密牆20上。在應用於石英震盪器封裝之時，可以以低熔點合金氧化物層30密合固定陶瓷基座40， 形成氣密堅固之封裝體，並可以固定容置石英震盪器晶片50。

由於低熔點合金氧化物層30之熔點及燒結所需之溫度皆低於攝氏400度，可以避免於第一次燒結或第二次燒結時，造成氣密牆20之軟化或變形，或者對石英震盪器內部之石英震盪器晶片50、石英震盪器晶片50之電極、或固定石英震盪器晶片50於陶瓷基座40所使用之導電銀膠產生損害，而能確保應用石英震盪器基座100之封裝製程的良率。

惟上述各實施例係用以說明本發明之特點，其目的在使熟習該技術者能瞭解本發明之內容並據以實施，而非限定本發明之專利範圍，故凡其他未脫離本發明所揭示之精神而完成之等效修飾或修改，仍應包含在以下所述之申請專利範圍中。

100‧‧‧石英震盪器基座

10‧‧‧陶瓷蓋板

11‧‧‧第一表面

20‧‧‧氣密牆

21‧‧‧上緣

22‧‧‧下緣

23‧‧‧固晶區

30‧‧‧低熔點合金氧化物層

Claims (10)

1. 一種以低熔點合金氧化物密封之石英震盪器基座，其包括：一陶瓷蓋板，其具有一第一表面；一氣密牆，其為一中空環狀結構，具有一上緣及與該上緣相對之一下緣，該氣密牆係以該下緣氣密固設於該第一表面，並圍繞形成一固晶區；以及一低熔點合金氧化物層，其形成於該上緣。
2. 如申請專利範圍第1項所述之石英震盪器基座，其中該陶瓷蓋板係為高溫共燒多層陶瓷(HTCC)或低熔點共燒多層陶瓷(LTCC)所形成。
3. 如申請專利範圍第1項所述之石英震盪器基座，其中該氣密牆係為玻璃或添加陶瓷粉體與玻璃之複合材料所形成。
4. 如申請專利範圍第1項所述之石英震盪器基座，其中該低熔點合金氧化物層係為以氧化釩(VO₂/V₂O₅)或氧化碲(TeO₃)或摻雜氧化釩與氧化碲所形成之低熔點粘著密封材料，其熔點係介於攝氏320~350度間。
5. 如申請專利範圍第1項所述之石英震盪器基座，其進一步具有一陶瓷基座，以該低熔點合金氧化物層與該氣密牆相密合。
6. 一種以低熔點合金氧化物密封之石英震盪器基座之製造方法，其包括下列步驟：提供一陶瓷蓋板，其中該陶瓷蓋板係為高溫共燒多層陶瓷(HTCC)或低熔點共燒多層陶瓷(LTCC)所形成；固設一氣密牆，其中該氣密牆係為一中空環狀結構，並係氣密結合於該陶瓷蓋板之一第一表面； 進行第一次燒結，其係以攝氏700~900度之溫度進行燒結，使該氣密牆排除氣體並固化；以及塗佈一低熔點合金氧化物層，其係於該氣密牆之一上緣塗佈該低熔點合金氧化物層，並進行一次預熱使該低熔點合金氧化物層固化於該氣密牆之該上緣。
7. 如申請專利範圍第6項所述之製造方法，其進一步包括一進行貼合一陶瓷基座及一進行第二次燒結之步驟，該進行貼合一陶瓷基座之步驟係以一陶瓷基座貼合於該低熔點合金氧化物層，該進行第二次燒結之步驟係以攝氏320~350度之溫度進行燒結，使該陶瓷基座以該低熔點合金氧化物層密合固定於該上緣。
8. 如申請專利範圍第6項或第7項所述之製造方法，其中該氣密牆係以網版印刷、針式點膠機或3D印刷等方式固設於該第一表面。
9. 如申請專利範圍第6項或第7項所述之製造方法，其中該氣密牆係為玻璃或添加陶瓷粉體與玻璃之複合材料所形成。
10. 如申請專利範圍第6項或第7項所述之製造方法，其中該低熔點合金氧化物層係為以氧化釩或氧化碲或摻雜氧化釩與氧化碲所形成之低熔點粘著密封材料所形成，其熔點係介於攝氏320~350度間。