一种SMD石英晶体谐振器加工方法及其谐振器与流程

本发明涉及一种smd石英晶体谐振器加工方法及其谐振器，属于谐振器技术领域。

背景技术：

smd石英晶体谐振器是常用的电子器件，随着数字化技术的发展其用量日益增大。但目前smd石英晶体谐振器从器件结构本身和加工工艺方面均存在着在提高加工效率和加工质量的方面的技术障碍，另外，加工工艺方面还存在对环境的污染问题。

传统的单颗加工smd石英晶体谐振器的整板盖板上一般使用化学镀镍或电镀镍保护层，现有的整板加工的smd石英晶体谐振器的盖板上也是采用化学镀镍形成。

化镀镍和电镀镍包括以下步骤：1.使用强碱加热去除盖板整板上的油，然后经三道清水冲洗去除盖板整板上的强碱；2.使用强酸(盐酸等)去除盖板整板上的锈渍，再经三道清水冲洗去除盖板整板上的强酸；3.经化学研磨，即使用盐酸或硫酸及双氧水的混合物腐蚀产品表面，再经三道清水冲洗，去除表面残留物；4.化学镀镍或电解镀镍。

从上述步骤中可以看出，化学镀镍保护层，需要使用强酸和强碱，且需要多次清水冲洗，冲洗水内含有镍或强酸或强碱，不能直接排放，必须回收，成本高昂，浪费水资源，且不环保；

化镀和电镀会产生废气、粉尘颗粒物和噪声污染；废水量大且含有重金属镍，对植物和人类都有很大的威胁。

镀镍的保护效果不好，镀镍只能镀3-5微米，镀的较厚的话，会起皮，且成本更高。

化学镀镍时，不仅会使谐振器的盖板上镀上镍，也会使谐振器陶瓷基板底面镀金电极镀上镍，由于镍可焊接性比金的可焊性差，不利于焊接。

传统的单颗谐振器加工步骤为：1、按石英晶体谐振器陶瓷基板生产工艺完成陶瓷整板的加工，再进行分割挑选，形成单颗smd石英晶体谐振器陶瓷基座；2、晶片经清洗、镀膜、点胶固定在基座内，形成单颗smd石英晶体谐振件；3、加工单颗金属片(陶瓷片)，盖在谐振件上密封，形成单颗smd石英晶体谐振器。

上述生产工艺步骤1中完成的陶瓷整板的加工如图9-11所示，陶瓷整板上设有若干个矩阵排列的石英晶体基座，各基座间相连接，相邻各基座连接的顶角处设有贯通孔17，所述贯通孔17内壁设有金属涂层10，所述基座的正面上设有金属环或环形金属化涂层，环内左侧设有点胶平台a12和b13，右侧设有支撑平台，所述基座的背面设有四个电极，分别为第一电极5、第二电极6、第三电极7及第四电极8，所述基座上还设有第二通孔2和第四通孔4，所述第二电极6和第四电极8分别通过第二通孔2和第四通孔4与环形金属化涂层导通连接，所述第一电极5和第三电极7通过贯通孔内的金属涂层10与点胶平台b13和a12导通连接；

若将上述单颗生产工艺步骤1中生产的陶瓷整板用于整板加工工艺中时，在后续切断相邻基座电极间的导通连接后，如图11中切割线21所示，致使第一电极和第三电极不能与点胶平台b和a导通连接，无法实现刻蚀微调。

由于传统smd石英晶体谐振器一般采用单颗制作，其生产效率极低，发明专利申请号为201510746226，发明名称为一种新型smd石英晶体谐振器及其整板封装工艺中公开使用陶瓷整板作为基板的一种加工方法，解决生产效率低的问题，陶瓷整板上设有若干个矩阵排列的石英晶体基座，各基座间相连接，相邻各基座连接的顶角处设有贯通孔17，所述基座背面设有四个电极，相邻基座间的电极通过电极连线19相互连接，如图1-2所示。

首先，在各基座上加工石英晶体谐振件，然后与整板盖板激光封焊，形成整板石英晶体谐振器，最后整板裂片形成单个谐振器。裂片原理为：在陶瓷整板烧结之前，利用切刀划切陶瓷整板的正面，在烧结之后，陶瓷整板的正面形成裂板线；在陶瓷整板背面没有裂板线，在加工完成整板谐振器后再利用激光切割陶瓷板背面。

由于烧结后正面的裂板线会发生微变形，所以陶瓷板背面的激光切割线无论定位精度多高，都难以和陶瓷板正面的裂板线18对齐，导致裂片形成的单个谐振器的边缘易出现毛刺、斜边、损伤等问题。

若在陶瓷整板烧结之前，利用上下严格对齐的切刀同时对陶瓷整板的底面和正面进行划切，形成两道对称的裂板线，由于裂板线断开各基座间的电极连线连接，后期加工石英晶体谐振件无法实现电镀。

若在完成石英晶体谐振件的加工后，再切割正背面裂板线，则由于陶瓷整板已经烧结完成，硬度很大，不能使用普通的切刀切槽，必须使用激光画线，激光画线难以保证上下两面的对称性，依然存在裂片后的谐振器出现毛刺、斜边、损伤等问题。

技术实现要素：

本发明针对上述现有技术中存在的不足，提供一种能够形成良好的保护层、成本低且环保的smd石英晶体谐振器的加工方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种smd石英晶体谐振器的加工方法，首先提供整板谐振器半成品，所述整板谐振器半成品包括基座整板、固定在各基座上的晶片及盖在基座整板上的盖板整板；然后切割整板谐振器上的盖板整板，形成单个基座盖板，再在各基座盖板上表面及切断面上喷涂保护层，形成整板谐振器；最后将整板谐振器检测、分割成单颗smd石英晶体谐振器；

喷涂保护层的具体方法包括：前处理工艺和喷涂工艺，

所述前处理工艺包括：

首先，用清洗液清洗已切割整板盖板后的谐振器整板，所述清洗液采用有机酸洗剂如：羟基乙酸、草酸、乙二胺四乙酸等；然后，经若干道纯水冲洗，去除清洗液及谐振器整板上的异物；接着，对谐振器整板风淋，吹去残留的纯水；最后，将谐振器整板烘干；

所述喷涂工艺包括以下步骤：

首先，采用静电喷涂工艺将喷涂材料喷涂在谐振器整板的各基座盖板的上表面及切断面上，形成涂层，所述喷涂材料为粉末材料或液体材料，然后，将涂层固化处理，在各基座盖板上表面及切断面处形成保护层。

本发明中加工方法的有益效果：

(1)清洗液采用有机酸洗剂，具有络合性、弱酸性，不含有害的氯离子成分，不会引起设备孔蚀和应力腐蚀，为安全清洗剂。相对于镀镍前处理工艺节省水资源，且冲洗水可以直接排放，不需要回收，能够降低成本且环保。

(2)喷涂树脂材料制成的保护层可以达到20微米以上，保护效果较好。

(3)采用喷涂工艺制备保护层时，静电喷涂粉末可以回收再加工，不会造成材料的浪费。

(4)采用喷涂工艺直接在谐振器盖板上形成保护层，谐振器底面电极上不会形成保护层，电极的可焊接性不会受影响。

进一步，所述粉末材料为树脂粉末如环氧树脂、聚酰亚胺树脂、聚酯树脂、聚氨酯树脂等，所述液体材料为陶瓷涂料、紫外线胶或清漆。

进一步，喷涂工艺中的涂层固化处理，固化处理温度范围为180度到260度之间，固化方式可采用烘烤或光照的方式，所述烘烤方式可采用红外线烘烤或热循环风烘箱烘烤。

进一步，所述检测指在基座整板上对各个相连接的石英晶体谐振器进行性能测试，标注出不良品；

然后分割，再将分选出合格的石英晶体谐振器进行编带包装。

进一步，加工所述整板谐振器半成品的具体加工步骤包括：

1)、提供或加工基座整板

在基座整板上加工制作矩阵排列的基座，所述基座的背面设有四个电极，正面设有环形金属涂层，环内左侧设有点胶平台a和b、右侧设有支撑平台，各基座间相互连接，相邻四个所述基座交汇点处设有贯通孔；

2)、加工盖板整板

按照基座整板的尺寸、结构加工盖板整板，在盖板整板上形成与基座整板上各基座相同矩阵形状的若干个基座盖板，相邻基座盖板之间通过金属连接线相连接；

3)、加工晶体谐振件整板

首先将晶片进行排片、清洗、镀膜；将镀膜后的晶片放入基座整板上各基座内，进行点胶、固化，形成若干个石英晶体谐振件，进一步对基座整板上各谐振件刻蚀微调；

4)、封装基座整板和盖板整板，形成谐振器整板

去除各基座之间的电连接后，将盖板整板覆盖于谐振件整板上，使盖板整板的各盖板周边搭载在所对应的各谐振件的环形金属化镀层上，经激光加工密封为谐振器，形成谐振器整板。

进一步，在步骤1)中，所述基座整板的制备步骤如下：

a)、制备或提供陶瓷基板，基座整板采用两层陶瓷基板，分别为上层陶瓷基板和下层陶瓷基板；

b)、冲孔，冲通孔和贯通孔，在上下对齐的上层陶瓷基板和下层陶瓷基板上冲呈矩阵排列的贯通孔，形成若干个呈矩阵排列的基座，所述贯通孔包括设置上层陶瓷基板上的上部贯通孔和设置在下层陶瓷基板上的下部贯通孔；

所述通孔包括第一通孔、第二通孔、第三通孔和第四通孔，其中第一通孔和第三通孔在对角位置，第二通孔和第四通孔在对角位置；

c)、对下部贯通孔进行金属化处理，使其内壁附着金属涂层，并在金属涂层与相邻电极之间印刷金属线，相邻基座间的电极通过所述金属涂层及所述金属线导通；

d)、金属化印刷，在上层陶瓷基板和下层陶瓷基板进行金属化印刷，包括环形金属涂层、电极、点胶平台a及b的金属层和支撑平台的印刷，使电极与点胶平台a及b及环形金属涂层导通连接；

e)压层，在上层基座整板和下层基座整板之间印刷接着剂，使上层陶瓷基板和下层陶瓷基板叠压在一起，形成基座整板；

f)、划裂板线，在基座整板的正面和背面均切割呈矩阵排列的裂板线，所述裂板线通过贯通孔的圆心；

g)烧结基座整板；

h)在第二金属层上镀镍层和金层。

采用上述进一步技术方案的有益效果是：基座整板的正面和背面均设有裂板线，在背面划裂板线后，由于贯通孔内壁上的金属涂层不能完全去除，各基座间的电极依然能够通过金属线及贯通孔内壁上的金属涂层导通连接，解决了整板谐振器加工工艺中，不能在陶瓷基板两面同时划裂板线的问题，两面均划切裂板线便于后续的裂板工艺，裂板后形成的单个谐振器表面效果好。

进一步，去除各基座之间的导通连接，具体方式为切断电极与所述金属涂层之间的金属线以达到去除各基座之间的导通连接的目的。

进一步，步骤d)中，金属化印刷，在陶瓷基板的正面和背面分别金属化印刷，

在环形金属涂层、点胶平台a及b、支撑平台、四个电极的位置印刷第一层金属层，所述第一层金属层为金属钨；

待第一层金属层干燥后，再在点胶平台a及b和支撑平台位置处的第一层金属涂层上印刷第二层金属层，所述第二层金属层为金属钨。

进一步，在步骤d)中，金属化印刷之后，还包括对金属层进行平滑化处理的步骤。

进一步，所述点胶平台a、点胶平台b分别通过第三通孔、第一通孔灌注的导电材料与对角设置的第一电极、第三电极导通连接。

进一步，所述点胶平台a通过金属连线连接至所述第三通孔。

进一步，所述陶瓷基板采用氧化铝材料。

进一步，所述点胶平台a及b、金属连线及电极均采用金属钨。

本发明还涉及通过上述加工方法制得的smd石英晶体谐振器，其特征在于，包括基座和基座盖板，所述基座上设有谐振件容腔，所述基座的正面上设有环形金属涂层，所述环形金属涂层上覆盖有所述金属盖板，所述金属盖板的上表面及四个侧面上均设有保护层，所述保护层采用树脂材料、陶瓷涂料、清漆或紫外线胶。

本发明中谐振器的有益效果是：谐振器盖板的上表面及切断面上均设有保护层，能提高smd石英晶体谐振器在恶劣环境下的耐盐雾和耐高温高湿的特性，保护层为静电材料，保护效果较好，背面电极没有被镍覆盖，其可焊性较好。

附图说明

图1为现有技术中部分基座整板的正面结构示意图；

图2为现有技术中部分基座整板的背面结构示意图；

图3为本发明中基座的背面结构示意图；

图4为本发明中基座的正面结构示意图；

图5为本发明中部分基座整板的正面结构示意图；

图6为本发明中部分基座整板的背面结构示意图；

图7为本发明中基座整板的正面结构示意图；

图8为本发明中基座整板的背面结构示意图；

图9为传统的单颗加工的基座整板的正面结构示意图；

图10为传统的单颗加工的基座整板的背面结构示意图；

图11为本发明中喷涂粉末后的部分基座整板状态示意图；

图12为本发明中封装后的整板smd石英晶体谐振器状态示意图；

图13为本发明中基座整板上加工石英晶体谐振件的状态示意图；

在附图中，各标号所表示的部件名称列表如下：1、第一通孔，2、第二通孔，3、第三通孔，4、第四通孔，5、第一电极，6、第二电极，7、第三电极，8、第四电极，9、下层陶瓷基板，10、金属涂层，11、上层陶瓷基板，12、点胶平台a，13、点胶平台b，14、环形金属涂层环形金属涂层，15、金属连线，16、支撑平台，17、贯通孔，18、裂板线，19、电极连线，20、盖板整板，20-1、基座盖板，21、涂层，22、金属连接线，23、晶片，24、晶片电极，25、导电胶，26、金属线，27、保护层。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

本发明的加工方法公开两种实施例如下:

实施例1

如图3-8所示，一种smd石英晶体谐振器的加工方法，首先提供整板谐振器半成品，所述整板谐振器半成品包括基座整板、固定在各基座上的晶片及盖在基座整板上的盖板整板20；然后切割整板谐振器上的盖板整板20，形成多个基座盖板20-1，再在各基座盖板20-1上表面及切断面上喷涂保护层；最后将整板谐振器检测、分割成单颗smd石英晶体谐振器，包括以下步骤：

整板谐振器半成品的加工步骤如下：

1)、提供或加工基座整板

在基座整板上加工制作矩阵排列的基座，所述基座的背面设有四个电极，正面设有环形金属涂层环形金属涂层14，环内左侧设有点胶平台a12和b13、右侧设有支撑平台16，各基座间相互连接，相邻四个所述基座交汇点处设有贯通孔17；

制备基座整板具体步骤如下：

a)、制备或提供陶瓷基板，基座整板采用两层陶瓷基板，分别为上层陶瓷基板11和下层陶瓷基板9；

b)、冲孔，冲通孔和贯通孔17，在上下对齐的上层陶瓷基板11和下层陶瓷基板9上冲呈矩阵排列的贯通孔17，形成若干个呈矩阵排列的基座，所述贯通孔17包括设置上层陶瓷基板11上的上部贯通孔和设置在下层陶瓷基板9上的下部贯通孔；

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，其中第一通孔1和第三通孔3在对角位置，第二通孔2和第四通孔4在对角位置；

c)、对下部贯通孔进行金属化处理，使其内壁附着金属涂层10，并在金属涂层10与相邻电极之间印刷金属线26，相邻基座间的电极通过所述金属涂层10及所述金属线26导通；

d)、金属化印刷，在上层陶瓷基板11和下层陶瓷基板9进行金属化印刷，包括环形金属涂层14、电极、点胶平台a12及b13的金属层和支撑平台16的印刷，使电极与点胶平台a12及b13及环形金属涂层14导通连接；

金属化印刷，在陶瓷基板的正面和背面分别金属化印刷，

在环形金属涂层14、点胶平台a12及b13、支撑平台16、四个电极的位置印刷第一层金属层，所述第一层金属层为金属钨；

待第一层金属层干燥后，再在点胶平台a及b和支撑平台位置处的第一层金属层上印刷第二层金属层，所述第二层金属层为金属钨，最后对形成的金属层进行平滑化处理。

e)压层，在上层基座整板11和下层基座整板9之间印刷接着剂，使上层陶瓷基板11和下层陶瓷基板9叠压在一起，形成基座整板；

f)、划裂板线，在基座整板的正面和背面均切割呈矩阵排列的裂板线18，所述裂板线18通过贯通孔17的圆心，划裂板线，利用上下对称的切刀，一次形成上下对称的两道裂板线；

g)烧结基座整板；

h)在第二金属层上镀镍层和金层。

2)、加工盖板整板20

按照基座整板的尺寸、结构加工盖板整板20，在盖板整板20上形成与基座整板20上各基座相同矩阵形状的若干个基座盖板20-1，相邻基座盖板20-1之间通过金属连接线22相连接；

3)、加工晶体谐振件整板

如图13所示，晶片23进行排片、清洗、镀膜形成电极24后，将晶片23置入基座整板的每个基座内，用导电胶25将基座内点胶平台a12及b13分别和晶片23的两个电极24进行连接；再将基座整板放入隧道炉进行导电胶25的固化和退火，实现晶片23与基座的连接，在基座整板上形成矩阵排列的若干个石英晶体谐振件；

进一步将基座整板放入微调机内，对每个石英晶体谐振件进行微调，达到目标频率。

4)、封装基座整板和盖板整板，形成谐振器整板，如图12所示，

去除各基座之间的导通连接后，具体方式为切断电极与所述金属涂层之间的金属线以达到去除各基座之间导通连接的目的，将盖板整板20覆盖于基座整板上，盖板整板20的各基座盖板20-1周边搭载在与所对应的基座整板的各基座金属化镀层上，经激光加工密封为谐振器，形成谐振器整板；

然后，在盖板整板上喷涂保护层，如图11所示，具体步骤如下：

喷涂保护层的具体方法包括：前处理工艺和喷涂工艺，

所述前处理工艺包括：

首先，用清洗液清洗已切割整板盖板20后的谐振器整板，所述清洗液采用有机酸洗剂(羟基乙酸、草酸、乙二胺四乙酸等)；然后，经若干道纯水冲洗，去除清洗液及谐振器整板上的异物；接着，对谐振器整板风淋，吹去残留的纯水；最后，将谐振器整板烘干；

所述喷涂工艺包括以下步骤：

首先，采用静电喷涂工艺将喷涂材料喷涂在谐振器整板的各基座盖板的上表面及切断面上，形成涂层，所述喷涂材料采用粉末材料或液体材料，所述粉末材料为树脂粉末如环氧树脂、聚酰亚胺树脂、聚酯树脂、聚氨酯树脂等，所述液体材料为陶瓷涂料、紫外线胶或清漆，然后，将涂层固化处理，在各基座盖板20-1上表面及切断面处形成保护层。

最后，裂板形成单个谐振器具体步骤包括：

检测，在基座整板上对各个相连接的石英晶体谐振器进行性能测试，标注出不良品；

分割，对基座整板进行分割；

包装，分选出合格的石英晶体谐振器进行编带包装。

采用该方法制备的基座整板，两面均可以划切裂板线，还能实现整板加工工艺，生产效率高，且产品质量好。

实施例2

如图1-2所示，与实施例1的不同之处在于，不需要对贯通孔进行金属化处理，所述基座整板的背面没有裂板线，划切裂板时，只需要在基座整板的正面划裂板线，和现有技术中整板加工工艺的基座整板加工工艺相同；该方案中虽然使用喷涂工艺，形成保护层，但是基座整板的背面没有裂板线，裂板后的单个谐振器的表面效果不够好。其它步骤与实施例1相同，不再赘述。

本发明还涉及一种采用上述加工方法制备的smd石英晶体谐振器，包括基座和基座盖板，所述基座上设有谐振件容腔，所述基座的正面上设有环形金属涂层，所述环形金属涂层上覆盖有所述金属盖板，所述金属盖板的上表面及四个侧面上均设有保护层，所述保护层采用树脂材料、陶瓷涂料、清漆或紫外线胶。

如图3和图4所示，所述环形金属涂层14的环内左侧设有用于晶片点胶的点胶平台a12及b13,环内右侧设有用于支撑晶片的支撑平台，背面四角分别设有四个电极，所述环形金属涂层14、点胶平台a12及b13以及四个电极之间导通连接，所述基座上开通有灌注导电材料的通孔，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4，四个所述电极分别为第一电极5、第二电极6、第三电极7和第四电极8，所述环形金属涂层14通过第二通孔2、第四通孔4灌注的导电材料分别与对角设置的第二电极6和第四电极导通连接8；

所述点胶平台a12、点胶平台b13分别通过第三通孔3、第一通孔1灌注的导电材料与对角设置的第一电极5、第三电极7导通连接，所述点胶平台a12通过金属连线15连接至所述第三通孔3。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。