专利名称：多元联排复合基板、频率器件组以及频率器件的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及频率器件，具体涉及用于封装片式频率器件的基板。
背景技术：
目前，片式频率器件广泛应用于通讯、视听以及自动化控制的各个领域，涉及到人 类生产、生活的方方面面。但是众所周知用于手机、笔记本电脑及其他无线控制及数据传输 系统等高精度电子产品上的一些超小、超薄、高可靠性表面贴装的频率器件所使用的封装 基座的核心技术一直掌握在国外。国内虽然花巨资引进了多条国外片式频率器件的生产线 及相关技术，但关键零部件依然依赖京瓷、住友等有限的几家国外大公司，造成基座采购价 格高，基座成本占据了整个制造成本的50 %以上。目前占据市场99%以上的片式频率器件所用的封装构件均是单个单元的-即一 个陶瓷基座配一个金属或陶瓷的盖板组成一套封装构件。其后在频率片装配、调频、盖帽等 装配封装过程中需要极高的定位技术一般点胶、上片和盖帽等工序的操作精度要求控制 在士0. Imm以内，所以许多工序都要依靠CXD辅助摄像定位，摄像定位一次，装配一个，同时 还要定制高精度的金属模板，将一个一个单元频率器件放置在模板凹坑内来保证单元频率 器件之间的间距一致。现有比较简单高效的制造方法有CN1780141独石型片式石英晶体频率器件及其 制造方法以及CN1015941陶瓷封装的片式石英晶体频率器件及其制造方法，两者都公开 了 m*n个列阵的多单元装配、封装技术，通过大片装配调频封装后再分割成单元器件的制 造方法，提高了生产效率，降低了生产成本，同时采用了防溢凹坑、电极凹坑、端头棱边的弧 倒角等措施来改善可靠性，但是上述技术方案仍有三项缺陷和不足1.上述技术方案中内外电极的导通存在可靠性等方面的隐患。上述技术方案中内 外电极导通是在大片封装并切割成单元频率器件以后采用真空蒸发或溅射的方法在单个 频率器件的切割端面镀膜使其内外电极导通。因金属沉积方法所形成的金属薄膜其厚度极 小，附着力也比较差。因此在高温潮湿氧化或受外力条件下，易发生脱落或断路，造成内外 电极连接不可靠，降低了频率器件可靠性。2、在多单元大片装配过程中由于在分割成单元频率器件之前，内外电极尚未导 通，其中频差调整工序中，即时测量频率是借用内电极得以实现的，但现有微调设备都是使 用外电极进行频率测量，若对现有设备进行改造不仅费用高而且由于增加导线长度，引入 了分布参数，势必会损失频率测量精度从而影响频差精度。3、m*n个列阵的凹坑是通过专用工装夹具贴膜喷砂获得的，其相对尺寸精度(孔 间距)一般可以控制到士0. 05mm 士0. IOmm左右，但是随着频率器件进一步小型化，其配 合精度要求越来越高，使用上述技术就存在一定的局限性。此外，CN1013886M公开了一种全石英封装的频率器件；同样公开了可以采用大 片式的方案，但是和前述的提到的技术方案来说本质上是相同的，因此，同样面临类似的问题。发明内容本实用新型旨在解决现有技术的上述缺陷，提供一种片式频率器件封装体的多元 联排复合基板。本实用新型不仅符合后续工序的通用性使用要求，而且电极的导通更方便 可靠，进一步满足了频率器件小型化发展的要求。为解决上述技术问题，一种多元联排复合基板，它包括一个带有m*n个凹坑的复 合基板，凹坑内放置频率片，所述复合基板由上下两层基板复合而成，其中上层基板是带有 m行*n列呈矩阵排列的通孔的多孔基板，其中m> l，n彡1 ；下层基板是由η排带有m个凹 陷的基条水平粘接而成，每个基条带有凹陷一面为内侧并设有内电极，另一面为外侧设有 外电极并和内电极导通，所述凹陷长度小于频率片的长度以支撑频率片。所述的多元联排复合基板，所述上层基板包括m+1个平行设置的纵向条状板和设 置在纵向条状板之间的n+1个条状短板，条状短板的两端和纵向条状板连接从而构成m*n 个通孔。所述的多元联排复合基板，所述上层基板通孔内径尺寸精度达到士0. 01mm，横向、 径向孔间距精度达到彡士0. 02mm。所述的多元联排复合基板，所述下层基板的基条水平粘结方向的两侧端面设有η 组或n+1组与凹陷对应的凹槽，所述基条的两面分别设有内电极和外电极，凹槽内印刷有 导通电极以将内外电极导通。所述的任一多元联排复合基板制作的多元联排频率器件组，所述频率器件组还包 括一个覆盖在上层基板上的上盖复合基板以将频率片封闭，所述上盖复合基板的内侧设 有m行*n列个纵横尺寸大于复合基板凹坑的上凹坑，上凹坑周围涂覆有固态接着剂从而形 成一个有网格状的固态接着剂层的上盖复合基板。所述的频率器件组，所述频率片通过导电胶固定在所述复合基板的凹坑内，所述 上盖复合基板与装有m行*n列个频率片的复合基板真空加热加压粘结而形成一个由m行 *n列个频率器件构成的多元联排频率器件组。所述的频率器件组制作的频率器件，所述频率器件由所述多元联排频率器件组经 纵向及横向切割而成m*n个分立的频率器件，其中上盖复合基板成为分立的频率器件的上 盖板，由上下两层基板构成的复合基板成为分立的频率器件的基座。所述的频率器件，所述频率器件的端面整齐，上盖板与基座大小一致并完全重合； 当m > 1，η = 1时，则至少有一对平行端面经切割而成，端面完全重合，即上盖板与基座长 度或宽度尺寸一致并相互重合。本实用新型将主要是在大片生产的前提下，提供了容易加工的中间夹板的结构， 并为内外电极的导通预先设置导通电极，同时将中间夹板和底板复合粘接起来，而且上盖 板上涂有固态接着剂，可在真空加温加压下与复合基板的上层基板粘接，在生产时候将一 组频率片装配在复合基板的凹坑内，经过频差调整、封装后制成多元联排频率器件组；最后 将大片的多元联排封装体切割成单个的频率器件即可。由此可见，由于本实用新型采用了独特的构造设计，利用多层十字交叉粘结及定 位技术以及联排复合结构，使每一个单个单元的内外电极实现导通，不仅提高了可靠性，而 且减少了原有技术中的切割面端面蒸发工序，降低了成本，提高了效率，并且能将这种大片联排多单元的装配、封装技术在行业内推广。由于定位一次即可装配30 300只频率器 件，能大大提高昂贵设备的工效。从而部分替代进口封装构件。同时其每个单元内的孔径 大小及孔间距的尺寸精度都达到了极高的水平，完全符合频率器件进一步小型化的要求。
以下结合附图和实施方式对本实用新型作进一步的详细说明图Ia至图If为复合基板的上层基板的制作过程示意图；图加至图2f为复合基板的下层基板的制作过程示意图；图3a为上、下层基板复合过程示意图；图北为本实用新型所述复合基板的剖视图；图4为所述上盖复合板示意图；图5为所述多元联排频率器件组的示意图；图6a为所述分立的频率器件示意图；图6b为所述分立的频率器件剖视图。
具体实施方式
请看图2c-图2e，图3a和图北同时结合图6b，从图可见，一种多元联排复合基板， 它为一个带有m*n个凹坑31的复合基板，所述频率器件的频率片51置于凹坑31内并，所 述复合基板由上下两层基板1、2复合而成，其中上层基板1是带有m行*n列个呈矩阵排列 的通孔14的多孔基板，其中m> l，n彡1 ；下层基板2是由η排带有m个凹陷M的小基板 201通过水平粘结而成，所述凹陷23和上层基板1的通孔14 一起共同构成用来容纳频率片 51的凹坑31 ；所述的每排小基板201带有凹陷M—面为内侧并设有内电极23，另一面为 外侧设有外电极22，在其水平粘结方向的两侧端面设有η组或n+1组与凹陷M对应的电极 槽21，电极槽21内印刷有导通电极以将内外电极23、22导通。所述凹陷M长度小于频率 片51的长度以支撑频率片51。现请看图l_f，所述上层复合基板1包括m+1个平行设置的纵向条状板111和设置 在纵向条状板111之间的m*(n+l)个条状短板121，条状短板121的两端和纵向条状板111 连接从而构成m*n个通孔14。所述上层复合基板1通孔14内径尺寸精度达到士0. 01mm，横向、径向孔间距精度 达到彡士0. 02mm。现请看图Ι-a至图3_b，所述的任一多单元联排复合基板的制备方法包括，步骤一(参见图Ι-a至
图1-f)a.根据频率器件尺寸要求，制作一组相关尺寸的精度< 0. Olmm的基板11、一组条 状板12以及一组同质材料的定位销13 ；b.在水平方向放置一片上述基板11，在基板11上十字交叉粘接m排加工好的条 状板12，两个相邻条状板12之间放置一个加工好的定位销13，并粘结第二片水平基板11， 重复η次；c.将经步骤b粘结而成的多层十字交叉复合叠加的多孔基板进行真空加热加压 固化，以确保粘结面的粘结强度与密闭性，固化后取出定位销13，形成一个具有m*n个孔的
复合基块；[0038]d.将固化好的多孔复合基块，根据频率器件的不同要求，通过切割、研磨加工成不 同厚度的具有m*n个列阵通孔14的上层基板1 ；步骤二，(参见图2-a至图2f，图3_a)a.加工一块基块20，其厚度尺寸为频率器件长度尺寸加切割刀缝尺寸确定，厚度 精度通过平面研磨达到士0. 005mm，其宽度尺寸为η个频率器件宽度加η+1个刀缝的尺寸， 在基板20两侧表面切割出至少一组电极槽21，并在电极槽21内印刷金属电极并预先烧 制；b.将烧制好电极的基块20进行水平分割形成基条201，分割后的基条201的长度 为η个频率器件宽度加η+1个刀缝尺寸之和，宽度为单个频率器件长度加一个刀缝的宽度， 并将基条201加工至所需的厚度；c.在上述基条201上印刷一层保护膜，通过喷砂的方式形成η个凹陷M ；d.在基条201上侧和下侧分别印制所需的内电极23和外电极22并烧结；e.将d烧结后形成的m排设有η个凹坑和η组内外电极23、22的基条201按水平 方向粘结成下层基板2;步骤三在步骤二之获得的下层基板2与步骤一所制成的具有m*n个列阵通孔的上层基板 1复合粘结并真空加热加压固化形成多单元联排复合基板3。(见图3-b)如图4、图5、6_a、图6-b所示，所述的任一片式频率器件用多单元联排复合基板制 作的频率器件组，它还包括一个覆盖在上层基板1上的上盖复合板4 (参见图4)以将频率 片51封闭，所述上盖复合基板4的内侧设有m行*n列个纵横尺寸大于复合基板凹坑的上 凹坑41，上凹坑41周围涂覆有固态接着剂42从而形成一个有网格状的固态接着剂层的上 盖复合基板4。由所述多元联排频率器件组经纵向及横向切割而成m*n个分立的频率器件7，其 中上盖复合板4成为分立的频率器件7的上盖板，由上下两层基板1、2构成的复合基板成 为分立的频率器件7的基座。所述频率器件7的端面整齐，上盖板与基座大小一致并完全重合；当m> l，n = 1 时，则至少有一对平行端面经切割而成，端面完全重合，即上盖板与基座长度或宽度尺寸一 致并相互重合。本实用新型将主要是在大片生产的前提下，提供了容易加工的中间夹板的结构， 并为内外电极的导通预先设置导通电极，同时将中间夹板和底板复合粘接起来，而且上盖 复合板4上涂有固态接着剂，可在加温加压下与复合基板中的上层基板1粘接，形成密闭的 封装体，在生产谐振器时候只需将一组频率片放入复合基板3，经过频差调整、封装后制成 多元联排频率器件组，最后将大片的多元联排频率器件组切割成单个的频率器件7即可。自然，本实用新型的技术方案还可以和上防溢凹坑、棱边的圆弧倒角等措施组合 来进一步改善可靠性问题，但从简洁角度考虑，在此不再赘述。本领域的技术人员应当明白，上述的具体实施方式
仅用来说明本发明，而不应当 视为对权利要求的限定。比如，本发明所述复合基板3的带有m*n个通孔的上层板1和通过水平联排粘结 的下层板2，也可分别由如图3-a所示形式的带有m*n通孔的整体瓷基板，及带有m*(n+l)个电极导通孔的整体瓷基板所替代。其制备方法一般可在精度可控条件下，在流延法制得 的陶瓷薄膜上冲压出符合尺寸要求的带有m*n个通孔或小的导电通孔的膜片，通过叠压烧 结、平面研磨、或辅以激光切割等工艺方法制得。又，所述复合基板3的下层水平粘结的联排基板2亦可以由下述各种方案替代可在平面基板2的相应位置制作凸起的支点以替代凹陷支撑频率片，凸点可用印 制玻璃浆料并烧结得以实现。所述联排基板2的内外电极导通也可采用真空溅射的方法实现而无须在其侧面 预制导电凹槽21。联排基板2的内外电极导通也可采用侧面印刷烧结电极的方法导通。其 方法为预先制得基板201的宽度为所需产品宽度，在制备完成内外及侧面导通电极后在水 平拼接时通过相应定位夹具，使两片相邻基板的间距大于切割刀缝，并与上层基板1复合 即可。上面揭示的各种替代技术方案以及没有揭示的类似的技术方案，都是在本发明的 权利要求的技术方案的实质精神范围内加以变形、替换，均将落入本申请的权利要求所请 求的保护范围内。
权利要求1.一种多元联排复合基板，它包括一个带有m*n个凹坑的复合基板，凹坑内放置频率 器件的频率片，其特征在于，所述复合基板由上下两层基板复合而成，其中上层基板是带有 m行*n列呈矩阵排列的通孔的多孔基板，其中m> l，n彡1 ；下层基板是由η排带有m个凹 陷的基条水平粘接而成，每排基条带有凹陷一面为内侧并设有内电极，另一面为外侧设有 外电极并和内电极导通，所述凹陷长度小于频率片的长度以支撑频率片。
2.根据权利要求1所述的多元联排复合基板，其特征在于，所述上层基板包括m+1个平 行设置的纵向条状板和设置在纵向条状板之间的n+1个条状短板，条状短板的两端和纵向 条状板连接从而构成m*n个通孔。
3.根据权利要求1或2所述的多元连排复合基板，其特征在于，所述上层基板通孔内径 尺寸精度达到士0.01mm，横向、径向孔间距精度达到彡士0.02mm。
4.根据权利要求1所述的多元联排复合基板，其特征在于，所述下层基板的水平粘结 方向的两侧端面设有η组或n+1组与凹陷对应的凹槽，所述条状板的两面分别设有内电极 和外电极，凹槽内印刷有导通电极以将内外电极导通。
5.一种采用权利要求1、2或4所述的任一多元联排复合基板制作的多元联排频率器件 组，其特征在于，所述频率器件组还包括一个覆盖在上层基板上的上盖复合基板以将频率 片封闭，所述上盖复合基板的内侧设有m行*n列个纵横尺寸大于复合基板凹坑的上凹坑， 上凹坑周围涂覆有固态接着剂从而形成一个有网格状的固态接着剂层的上盖复合基板。
6.根据权利要求5所述的多元联排频率器件组，其特征在于，所述频率片通过导电胶 固定在所述复合基板的凹坑内，所述上盖复合基板与装有m行*n列个频率片的复合基板经 真空加热加压粘结而形成一个由m行*n列个频率器件构成的多元联排频率器件组。
7.一种根据权利要求6所述的多元联排频率器件组制作的频率器件，其特征在于，所 述频率器件由所述多元联排频率器件组经纵向及横向切割而成m*n个分立的频率器件，其 中上盖复合基板成为分立的频率器件的上盖板，由上、下两层基板复合而成的复合基板构 成分立的频率器件的基座。
8.根据权利要求7所述的频率器件，其特征在于，所述频率器件的端面整齐，上盖板与 基座大小一致并完全重合；当m > 1，η = 1时，则至少有一对平行端面经切割而成，端面完 全重合，即上盖板与基座长度或宽度尺寸一致并相互重合。
专利摘要本实用新型涉及用于封装片式频率器件的基板。一种多元联排复合基板，它包括一个带有m*n个凹坑的复合基板，凹坑内放置频率器件的频率片，所述复合基板由上下两层基板复合而成，其中上层基板是带有m行*n列呈矩阵排列的通孔的多孔陶瓷基板，其中m＞1，n≥1；下层基板是由n排带有m个凹陷的基条水平粘接而成，每排基条带有凹陷一面为内侧并设有内电极，另一面为外侧设有外电极并和内电极导通，所述凹陷长度小于频率片的长度以支撑频率片。通过装配频率片，调频，加盖真空加热封装后形成所需的封装体，并经切割后形成所需的单个频率器件。本实用新型提高了可靠性，降低了成本，提高了效率，完全符合频率器件进一步小型化的要求。
文档编号H03H9/05GK201887726SQ20102020166
公开日2011年6月29日 申请日期2010年5月6日 优先权日2010年1月4日
发明者姚一滨 申请人:姚一滨