TWI657660B - 一種整板smd石英晶體諧振器基板結構及其加工方法 - Google Patents
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Abstract
本發明涉及一種整板SMD石英晶體諧振器基板結構，包括陶瓷整板，所述陶瓷整板上包括多個石英晶體基座，所述石英晶體基座的正面設有環形金屬化塗層，環內設有點膠平臺A及B和支撐平臺，背面設有四個電極，所述基座上開通有第一通孔、第二通孔、第三通孔和第四通孔；採用兩層陶瓷基板，相鄰四個所述石英晶體基座交匯點處設有貫通孔，下部貫通孔的內壁設有金屬塗層；所述陶瓷整板正面及背面均設有裂板線，所述裂板線呈矩陣排列，並穿過所述貫通孔的圓心；還涉及一種上述陶瓷整板的加工方法，包括沖孔、劃裂板線、金屬化孔等步驟，採用上述加工方法加工出的單個諧振器的表面效果較好，生產效率較高。
Description
本發明涉及一種整板SMD石英晶體諧振器基板結構及其加工方法，屬諧振器結構技術領域。
SMD石英晶體諧振器是常用的電子器件，隨著數字化技術的發展其用量日益增大。但目前SMD石英晶體諧振器從器件結構本身和加工工藝方面均存在著在提高加工效率和加工質量的方面的技術障礙。
傳統的單顆諧振器加工步驟為：1、按石英晶體諧振器陶瓷基板生產工藝完成陶瓷整板的加工，再進行分割挑選，形成單顆 SMD 石英晶體諧振器陶瓷基座 ；2、晶片經清洗、鍍膜、點膠固定在基座內，形成單顆 SMD 石英晶體諧振件 ；3、加工單 顆金屬片（陶瓷片，蓋在諧振件上密封，形成單顆 SMD 石英晶體諧振器。
上述生產工藝步驟1中完成的陶瓷整板的加工如圖9-11所示，陶瓷整板上設有若干個矩陣排列的石英晶體基座，各基座間相連接，相鄰各基座連接的頂角處設有貫通孔17，所述貫通孔17內壁設有金屬塗層10，所述基座的正面上設有金屬環或環形金屬化塗層，環內左側設有點膠平臺A12和B13，右側設有支撐平臺，所述基座的背面設有四個電極，分別為第一電極5、第二電極6、第三電極7及第四電極8，所述基座上還設有第二通孔2和第四通孔4，所述第二電極6和第四電極8分別通過第二通孔2和第四通孔4與環形金屬化塗層導通連接，所述第一電極5和第三電極7通過貫通孔內的金屬塗層10與點膠平臺B13和A12導通連接；
若將上述單顆生產工藝步驟1中生產的陶瓷整板用於整板加工工藝中時，在後續切斷相鄰基座電極間的導通連接後，如圖11中切割線21所示，致使第一電極和第三電極不能與點膠平臺B和A導通連接，無法實現刻蝕微調。
由於傳統SMD石英晶體諧振器一般採用單顆製作，其生產效率極低，發明專利申請號為201510746226，發明名稱為一種新型SMD石英晶體諧振器及其整板封裝工藝中公開使用陶瓷整板作為基板的一種加工方法，解決生產效率低的問題，陶瓷整板上設有若干個矩陣排列的石英晶體基座，各基座間相連接，相鄰各基座連接的頂角處設有貫通孔17，所述基座背面設有四個電極，相鄰基座間的電極通過電極連線19相互連接，如圖1-2所示。
首先，在各基座上加工石英晶體諧振件，然後與整板蓋板激光封焊，形成整板石英晶體諧振器，最後整板裂片形成單個諧振器。裂片原理為：在陶瓷整板燒結之前，利用切刀劃切陶瓷整板的正面，在燒結之後，陶瓷整板的正面形成裂板線；在陶瓷整板背面沒有裂板線，在加工完成整板諧振器後再利用激光切割陶瓷板背面。
由於燒結後正面的裂板線會發生微變形，所以陶瓷板背面的激光切割線無論定位精度多高，都難以和陶瓷板正面的裂板線18對齊，導致裂片形成的單個諧振器的邊緣易出現毛刺、斜邊、損傷等問題。
若在陶瓷整板燒結之前，利用上下嚴格對齊的切刀同時對陶瓷整板的底面和正面進行劃切，形成兩道對稱的裂板線，由於裂板線斷開各基座間的電極連線連接，後期加工石英晶體諧振件無法實現電鍍。
若在完成石英晶體諧振件的加工後，再切割正背面裂板線，則由於陶瓷整板已經燒結完成，硬度很大，不能使用普通的切刀切槽，必須使用激光畫線，激光畫線難以保證上下兩面的對稱性，依然存在裂片後的諧振器出現毛刺、斜邊、損傷等問題。
本發明針對上述現有技術中存在的不足，提供一種表面光滑、生產效率高的整板SMD石英晶體諧振器基板結構。
本發明解決上述技術問題的技術方案如下：一種整板SMD石英晶體諧振器基板結構，包括陶瓷整板，所述陶瓷整板上包括呈矩陣排列的多個石英晶體基座，每個所述石英晶體基座的正面設有環形金屬化塗層，環內左側設有用於晶片點膠的點膠平臺A及B ,環內右側設有用於支撐晶片的支撐平臺，背面設有四個電極，所述環形金屬化塗層、點膠平臺A及B以及四個電極之間導通連接，
所述基座上開通有灌注導電材料的通孔，所述通孔包括第一通孔、第二通孔、第三通孔和第四通孔，四個所述電極分別為第一電極、第二電極、第三電極和第四電極，所述環形金屬化塗層通過第二通孔、第四通孔灌注的導電材料分別與對角設置的第二電極和第四電極導通連接；
所述陶瓷整板包括上層陶瓷基板和下層陶瓷基板，相鄰四個所述石英晶體基座交匯點處設有貫通孔，所述貫通孔包括設置在上層陶瓷基板上的上部貫通孔和設置在下層陶瓷基板上的下部貫通孔，所述下部貫通孔的內壁設有金屬塗層，相鄰基座間的電極通過金屬線及貫通孔內壁的金屬塗層導通連接；
所述上層陶瓷基板及下層陶瓷基板上均設有裂板線，所述裂板線呈矩陣排列，並穿過所述貫通孔的圓心。
SMD石英晶體諧振器基板結構的有益效果是：該陶瓷整板，直接用於諧振器生產過程，不需要單顆移載在工裝上，佔用空間小，生產效率高，生產成本低，陶瓷整板的正面及背面均設有裂板線，在背面劃裂板線後，由於貫通孔內壁上的金屬塗層不能完全去除，各基座間的電極依然能夠通過金屬線及貫通孔內壁上的金屬塗層導通連接，在最後裂板形成單個諧振器之前，需要先切斷連接電極與金屬塗層的金屬線，切斷之後，第一電極和第三電極通過第一通孔和第三通孔依然能夠與點膠平臺導通，第二電極及第四電極通過第二通孔及第四通孔與所述環形金屬化塗層導通，裂板後形成的單個諧振器依然可以微調刻蝕，這樣整板諧振器加工工藝中，陶瓷基板兩面可同時劃裂板線，兩面均劃切裂板線便於後續的裂板工藝，裂板後形成的單個諧振器表面效果好。
進一步，所述裂板線的深度小於下層陶瓷基板厚度的一半。
進一步，所述點膠平臺A、點膠平臺B分別通過第三通孔、第一通孔灌注的導電材料與對角設置的第一電極、第三電極導通連接。
進一步，所述點膠平臺A通過金屬連線連接至所述第三通孔。
進一步，所述陶瓷基板採用氧化鋁材料。
進一步，所述點膠平臺A及B、金屬連線及電極均採用金屬鎢。
本發明還涉及一種上述整板SMD石英晶體諧振器基板結構的加工方法，技術方案如下：一種整板SMD石英晶體諧振器基板結構的加工方法，
1、製備或提供陶瓷基板，採用兩層陶瓷基板，分別為上層陶瓷基板和下層陶瓷基板；
2、沖孔，在陶瓷基板上沖通孔和貫通孔，在上層陶瓷基板和下層陶瓷基板上分別沖呈矩陣排列的貫通孔，形成若干個呈矩陣排列的石英晶體基座，所述貫通孔包括設置上層陶瓷基板上的上部貫通孔和設置在下層陶瓷基板上的下部貫通孔；
3、對下部貫通孔進行金屬化處理，使其內壁附著金屬塗層，上部貫通孔的內壁沒有金屬塗層；
4、金屬化印刷，在上層陶瓷基板和下層陶瓷基板進行金屬化印刷，包括環形金屬化塗層、電極、點膠平臺A及B的金屬層和支撐平臺的印刷，使電極與點膠平臺A及B及環形金屬化塗層之間導通連接；
5、壓層，在上層陶瓷基板和下層陶瓷基板之間印刷接著劑，使上層陶瓷基板和下層陶瓷基板疊壓在一起，形成陶瓷整板；
6、劃裂板線，在陶瓷整板的正面和背面均切割呈矩陣排列的裂板線，所述裂板線通過貫通孔的圓心；
7、燒結陶瓷整板；
8、在第二層金屬層上電鍍鎳層和金層，在第二層金屬鎢上電鍍鎳，然後電鍍金。
本發明中加工方法的有益效果是：生產過程直接採用陶瓷整板傳遞，不需要單顆移載在工裝上，佔用空間小，生產效率較高，陶瓷整板的正面和背面均設有裂板線，在背面劃裂板線後，由於貫通孔內壁上的金屬塗層不能完全去除，各基座間的電極依然能夠通過金屬線及貫通孔內壁上的金屬塗層導通連接，解決了整板諧振器加工工藝中，不能在陶瓷基板兩面同時劃裂板線的問題，兩面均劃切裂板線便於後續的裂板工藝，裂板後形成的單個諧振器表面效果好。
進一步，步驟1中，製備陶瓷基板時，先將原材料打碎，然後流延成型得到陶瓷板，接著將陶瓷板切割得到陶瓷整板，最後在陶瓷基板的外周鑲嵌邊框，以便於後續工藝中基板的固定。
進一步，步驟2中，沖通孔時，在各基座上打第一通孔、第二通孔、第三通孔和第四通孔，其中第一通孔和第三通孔在各基座的對角位置，第二通孔和第四通孔在各基座的對角位置。
進一步，步驟4中，金屬化印刷，在陶瓷基板的正面和背面分別金屬化印刷，
在環形金屬化塗層、點膠平臺A及B、支撐平臺、四個電極的位置印刷第一層金屬層，所述第一層金屬層為金屬鎢；
待第一層金屬層乾燥後，再在點膠平臺A及B和支撐平臺位置處的第一層金屬層上印刷第二層金屬層，所述第二層金屬層為金屬鎢。
進一步，步驟6中，劃裂板線，利用上下對稱的切刀，一次形成上下對稱的兩道裂板線。
進一步，在步驟4中，金屬化印刷之後，還包括對金屬層進行平滑化處理的步驟。
進一步，步驟6中，完成裂板線的切割後，可去掉步驟1)中鑲嵌的邊框。
以下結合附圖對本發明的原理和特徵進行描述，所舉實例只用于解釋本發明，並非用於限定本發明的範圍。
現有的整板SMD石英晶體諧振器的基板結構如圖1-2所示，包括陶瓷整板，所述陶瓷整板上設有呈矩陣排列的多個石英晶體基座，每個所述石英晶體基座的正面設有環形金屬化塗層，環內左側設有用於晶片點膠的點膠平臺A及B ,環內右側設有用於支撐晶片的支撐平臺，背面設有四個電極，所述環形金屬化塗層、點膠平臺A及B以及四個電極之間導通連接，相鄰基座的電極之間通過電極連線19連接，所述陶瓷整板的正面設有呈矩陣排列的裂板線18，背面沒有裂板線，在後期利用激光切割時，由於燒結後正面的裂板線18，會發生微變形，無論定位精度多高，都難以和前期形成的裂板線對齊，激光切割後需對整板進行裂片，形成的單個諧振器的邊緣易出現毛刺、斜邊、損傷等問題，若陶瓷整板的背面劃有裂板線18，則各基座之間的電極連線19被切斷，各基座不再相互導通，後續的電鍍工藝不能一次性完成所有晶體諧振件的電鍍，只能單個電鍍，生產效率大大降低。
本發明的技術方案如圖3-圖8所示，一種整板SMD石英晶體諧振器基板結構，包括陶瓷整板，所述陶瓷整板上包括呈矩陣排列的多個石英晶體基座，每個所述石英晶體基座的正面設有環形金屬化塗層14，所述環形金屬化塗層內左側設有用於晶片點膠的點膠平臺A12及點膠平臺B13 ,環內右側設有用於支撐晶片的支撐平臺16，背面設有四個電極，所述環形金屬化塗層14、點膠平臺A12及B13以及四個電極之間導通連接；
所述基座上開通有灌注導電材料的通孔，所述通孔包括第一通孔1、第二通孔2、第三通孔3和第四通孔4，四個所述電極分別為第一電極5、第二電極6、第三電極7和第四電極8，所述環形金屬化塗層14通過第二通孔2、第四通孔4灌注的導電材料分別與對角設置的第二電極6和第四電極8導通連接；
所述陶瓷整板包括上層陶瓷基板11和下層陶瓷基板9，相鄰四個所述石英晶體基座交匯點處設有貫通孔17，所述貫通孔17包括設置在上層陶瓷基板11上的上部貫通孔和設置在下層陶瓷基板9上的下部貫通孔，所述下部貫通孔的內壁設有金屬塗層10，所述貫通孔17通過金屬塗層10及金屬線20使相鄰石英晶體基座上的電極之間導通連接。
上部貫通孔內壁不設有金屬塗層10，若上部貫通孔內壁也設有金屬塗層，焊接電路板時，焊錫會覆蓋諧振器電極和貫通孔17內壁上的金屬塗層，由於上部貫通孔頂部與諧振器蓋板距離近，而下部斷開金屬線20的斷開縫也很小，再由於諧振器蓋板通過第二通孔2和第四通孔4分別與諧振器接地電極（即第二電極6和第四電極8連通，在加電(200V)下測試接地極與諧振器電極之間的絕緣電阻時，在諧振器蓋板、金屬塗層以及諧振器電極（第一電極和第三電極之間，由於總間隙太小其絕緣電阻達不到500M歐的標準，甚至導致諧振器電極（第一電極和第三電極與接地極短路。
所述上層陶瓷基板11及下層陶瓷基板9上均設有裂板線18，所述裂板線18呈矩陣排列，並穿過所述貫通孔17的圓心。
陶瓷整板可採用氧化鋁材料等材料；
所述點膠平臺A12、點膠平臺B13分別通過第三通孔3、第一通孔1灌注的導電材料與對角設置的第一電極5、第三電極7導通連接。
所述點膠平臺A12通過金屬連線15連接至所述第三通孔3。
本發明還涉及一種整板SMD石英晶體諧振器的基板結構的加工方法，具體步驟如下：
1、製備或提供陶瓷基板，採用兩層陶瓷基板，分別為上層陶瓷基板和下層陶瓷基板，先將原材料打碎，然後流延成型得到陶瓷板，接著將陶瓷板切割得到陶瓷整板，最後在陶瓷基板的外周鑲嵌邊框，以便於後續工藝中基板的固定；
2、沖孔，在陶瓷基板上沖通孔和貫通孔17，在上層陶瓷基板11和下層陶瓷基板9上沖通孔和貫通孔17，在上下對齊的上層陶瓷基板11和下層陶瓷基板9上沖呈矩陣排列的貫通孔17，所述貫通孔17包括設置上層陶瓷基板11上的上部貫通孔和設置在下層陶瓷基板9上的下部貫通孔，沖通孔時，在陶瓷基板上各個基座的對角位置分別打第一通孔1、第二通孔2、第三通孔3和第四通孔4，其中第一通孔1和第三通孔3在對角位置，第二通孔2和第四通孔4在對角位置；
3、對貫通孔17進行金屬化處理，使其內壁附著金屬塗層10，所述下部貫通孔的內壁附著金屬塗層10，上部貫通孔的內壁沒有金屬塗層10；
4、金屬化印刷，在陶瓷基板的正面11和背面9進行金屬化印刷，包括環形金屬化塗層14、電極、點膠平臺A12及B13的金屬層和支撐平臺16的印刷，在環形金屬化塗層14、點膠平臺A12及B13、支撐平臺16、四個電極的位置印刷第一層金屬層，使電極與點膠平臺A及B及環形金屬化塗層通過通孔及金屬連線15導通連接；
待第一層金屬層乾燥後，所述第一層金屬層為金屬鎢，再在點膠平臺A及B和支撐平臺位置處的第一層金屬層上印刷第二層金屬層，所述第二層金屬層為金屬鎢；
最後，對金屬層進行平滑化處理。
5、壓層，在上層陶瓷基板和下層陶瓷基板之間印刷接著劑（如膠等，使上層陶瓷基板和下層陶瓷基板疊壓在一起。
6、劃裂板線，在陶瓷整板的正面和背面均切割呈矩陣排列的裂板線18，所述裂板線18通過貫通孔17的圓心，劃裂板線18時，利用上下對稱的切刀，一次形成上下對稱的兩道裂板線18，裂板線18的深度小於所述金屬塗層10的厚度，在背面形成的裂板線後，相鄰基座上電極之間依然能夠靠金屬塗層10及金屬線20導通；
7、陶瓷整板；
8、在第二層金屬層上電鍍鎳層和金層。
將上述種整板SMD石英晶體諧振器基板結構用於生產諧振器時，還包括： 將晶片進行排片、清洗、鍍膜；將鍍膜後的晶片放入基座整板上各基座內，進行點膠、固化，然後切斷各基座上的金屬線20，即電極與金屬塗層10之間的金屬線，然後，切斷各基座上的金屬線，如圖12所示，切斷金屬線20，後，點膠平臺A12和B13能夠分別通過灌注金屬材料的第三通孔3和第一通孔1導通連接，能夠對基座整板上各諧振件刻蝕微調；然後封裝金屬蓋板與所述整板諧振件， 並使用激光切割金屬蓋板，最後裂板，形成單個的諧振器。
以上所述僅為本發明的較佳實施例，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
1、第一通孔 2、第二通孔 3、第三通孔 4、第四通孔 5、第一電極 6、第二電極 7、第三電極 8、第四電極 9、下層陶瓷基板 10、金屬塗層 11、上層陶瓷基板 12、點膠平臺A 13、點膠平臺B 14、環形金屬化塗層 15、金屬連線 16、支撐平臺 17、貫通孔 18、裂板線 19、電極連線 20、金屬線 21、切割線
圖1為現有技術中部分陶瓷整板的正面結構示意圖；
圖2為現有技術中部分陶瓷整板的背面結構示意圖；
圖3為本發明中基座的背面結構示意圖；
圖4為本發明中基座的正面結構示意圖；
圖5為本發明中部分陶瓷整板的正面結構示意圖；
圖6為本發明中部分陶瓷整板的背面結構示意圖；
圖7為本發明中陶瓷整板的正面結構示意圖；
圖8為本發明中陶瓷整板的背面結構示意圖；
圖9為傳統的單顆加工用陶瓷整板的正面結構示意圖；
圖10為傳統的單顆加工用陶瓷整板的背面結構示意圖；
圖11為傳統的單顆加工的陶瓷整板上切斷相鄰基座電極之間導通連接的狀態示意圖；
圖12為本發明中切斷金屬線的狀態是示意圖。
Claims (10)
- 一種整板石英晶體諧振器(SMD)基板結構，包括陶瓷整板，所述陶瓷整板上包括呈矩陣排列的多個石英晶體基座，每個所述石英晶體基座的正面設有環形金屬化塗層，環內左側設有用於晶片點膠的點膠平臺A及B，環內右側設有用於支撐晶片的支撐平臺，基座背面設有四個電極，所述環形金屬化塗層、點膠平臺A及B以及四個電極之間導通連接，其特徵在於：所述基座上開通有灌注導電材料的通孔，所述通孔包括第一通孔、第二通孔、第三通孔和第四通孔，四個所述電極分別為第一電極、第二電極、第三電極和第四電極，所述環形金屬化塗層通過第二通孔、第四通孔灌注的導電材料分別與對角設置的第二電極和第四電極導通連接；所述陶瓷整板包括上層陶瓷基板和下層陶瓷基板，相鄰四個所述石英晶體基座交匯點處設有貫通孔，所述貫通孔包括設置在上層陶瓷基板上的上部貫通孔和設置在下層陶瓷基板上的下部貫通孔，所述下部貫通孔的內壁設有金屬塗層，相鄰基座間的電極通過金屬線及貫通孔內壁的金屬塗層導通連接；所述上層陶瓷基板及下層陶瓷基板上均設有裂板線，所述裂板線呈矩陣排列，並穿過所述貫通孔的圓心。
- 如申請專利範圍第1項所述的整板石英晶體諧振器(SMD)基板結構，其中該點膠平臺A、點膠平臺B分別通過第三通孔、第一通孔灌注的導電材料與對角設置的第一電極、第三電極導通連接。
- 如申請專利範圍第2項所述的整板石英晶體諧振器(SMD)基板結構，其中該點膠平臺A通過金屬連線連接至所述第三通孔。
- 一種整板石英晶體諧振器(SMD)基板結構的加工方法，包括以下步驟： 1、製備或提供陶瓷基板，採用兩層陶瓷基板，分別為上層陶瓷基板和下層陶瓷基板；2、沖孔，在上層陶瓷基板和下層陶瓷基板上沖通孔和貫通孔，在上層陶瓷基板和下層陶瓷基板上分別沖呈矩陣排列的貫通孔，所述貫通孔包括設置上層陶瓷基板上的上部貫通孔和設置在下層陶瓷基板上的下部貫通孔；3、對下部貫通孔進行金屬化處理，使其內壁附著金屬塗層；4、金屬化印刷，在上層陶瓷基板和下層陶瓷基板進行金屬化印刷，包括環形金屬化塗層、電極、點膠平臺A及B的金屬層和支撐平臺的印刷，使電極與點膠平臺A及B及環形金屬化塗層導通連接，形成若干個呈矩陣排列的石英晶體基座；5、壓層，在上層陶瓷基板和下層陶瓷基板之間印刷接著劑，使上層陶瓷基板和下層陶瓷基板疊壓在一起；6、劃裂板線，在陶瓷整板的正面和背面均切割呈矩陣排列的裂板線，所述裂板線通過貫通孔的圓心；7、燒結陶瓷整板；8、在第二層金屬層上電鍍鎳層和金層。
- 如申請專利範圍第4項所述的整板石英晶體諧振器(SMD)基板結構的加工方法，其中該步驟1中，製備陶瓷基板時，先將原材料打碎，然後流延成型得到陶瓷板，接著將陶瓷板切割得到陶瓷整板，最後在陶瓷基板的外周鑲嵌邊框，以便於後續工藝中基板的固定。
- 如申請專利範圍第4項所述的整板石英晶體諧振器(SMD)基板結構的加工方法，其中該步驟2中，沖通孔時，在陶瓷基板上各個基座的對角位置分別打第一通孔、第二通孔、第三通孔和第四通孔，其中第一通孔和第三通孔在對角位置，第二通孔和第四通孔在對角位置。
- 如申請專利範圍第4項所述的整板石英晶體諧振器(SMD)基板結構的加工方法，其中該步驟4中，金屬化印刷，在陶瓷基板的正面和背面分別金屬化印刷，在環形金屬化塗層、點膠平臺A及B、支撐平臺、四個電極的位置印刷第一層金屬層，所述第一層金屬層為金屬鎢；待第一層金屬層乾燥後，再在點膠平臺A及B和支撐平臺位置處的第一層金屬塗層上印刷第二層金屬層，所述第二層金屬層為金屬鎢。
- 如申請專利範圍第4項所述的整板石英晶體諧振器(SMD)基板結構的加工方法，其中該步驟6中，劃裂板線，利用上下對稱的切刀，一次形成上下對稱的兩道裂板線。
- 如申請專利範圍第4項所述的整板石英晶體諧振器(SMD)基板結構的加工方法，其中該步驟4中，金屬化印刷之後，還包括對金屬層進行平滑化處理的步驟。
- 如申請專利範圍第4項所述的整板石英晶體諧振器(SMD)基板結構的加工方法，其中該步驟6中，完成裂板線的切割後，可去掉步驟1中鑲嵌的邊框。
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