一种晶体谐振器用陶瓷基座、晶体谐振器及其封装工艺的制作方法

1.本发明涉及晶体谐振器技术领域，尤其涉及一种晶体谐振器用陶瓷基座、晶体谐振器及其封装工艺。


背景技术：

2.晶体谐振器由于其频率的准确性和稳定性特点，被广泛应用于电子产品中。现有的晶体谐振器，如图1所示，包括陶瓷基座1、压电晶片3和密封盖2，密封盖2胶粘在陶瓷基座1的正面而将压电晶片3密封罩设在内，陶瓷基座1包括板状座体101，板状座体101正面设有两个基座电极102，压电晶片3具有两个晶片电极301，两个晶片电极301和两个基座电极102分别通过导电胶4实现机械连接和电连接，板状座体101的反面设有金属焊盘107，板状座体101的表面布设有导线104，通过导线104将基座电极102与对应的金属焊盘107电连接，导线104从基座电极102引至板状座体101的弧形缺角，弧形缺角处设有连通板状座体101正面与反面金属焊盘107的金属化孔105。
3.现有的晶体谐振器存在以下问题：(1)直接在板状座体的表面布置导电线路，导线向外凸出于板状座体表面，这样在将密封盖与陶瓷基座进行粘接时，由于导线最外面镀有一层金，胶水与金层之间的粘接性能差，这就导致胶水在导线处的粘接力较弱，粘接不牢固，受冷热冲击时会出现一定比例的漏气，而且导线向外凸出于板状座体表面也会存在r角位置，存在漏气可能，晶体谐振器密封性难以保证，外部水汽、氧气等可能由漏气部位进入晶体谐振器内部而导致压电晶片的银层发生氧化，进而影响晶体谐振器的可靠性；(2)胶水固化时产生水汽或其他挥发物进入密封盖所罩设的密封空间内，这些挥发物也会导致压电晶片的银层发生氧化，进而导致晶体谐振器的频率发生波动，老化率高。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种晶体谐振器用陶瓷基座，以解决现有陶瓷基座与密封盖粘接时可能在导线处发生漏气的问题；本发明的目的还在于提供一种晶体谐振器，以解决现有晶体谐振器存在的因密封盖与导线粘接处存在漏气风险而导致晶体谐振器密封性难以保证的问题；本发明的目的还在于提供一种晶体谐振器封装工艺，以解决晶体谐振器采用现有封装工艺封装导致老化率高的问题。
5.为实现上述目的，本发明晶体谐振器用陶瓷基座采用如下技术方案：
6.一种晶体谐振器用陶瓷基座，包括板状座体，板状座体的正面设有基座电极，板状座体的反面设有金属焊盘，板状座体的正面具有用于与密封盖粘接的环形粘接区域，基座电极处于环形粘接区域内部，板状座体上设有贯通板状座体正反两面的贯通孔，贯通孔处于环形粘接区域内部，贯通孔内设有延伸至板状座体正反两面的孔内导电线路，板状座体正面的基座电极借助于贯通孔内的孔内导电线路与板状座体反面的金属焊盘导通。
7.有益效果：板状座体正面的基座电极借助于贯通孔内的孔内导电线路与板状座体反面的金属焊盘导通，不需要再设置导电线路从板状座体边缘位置绕到反面去与金属焊盘
电连接，而贯通孔又处于环形粘接区域内部，这样在将密封盖与陶瓷基座进行粘接时，密封盖从正面一侧将孔内导电线路完全罩住，胶水就全部粘接在板状座体上，不存在与导电线路接触的部位，因此不会存在胶水在导电线路处粘接力弱的问题，也不会存在r角位置漏气的问题。
8.进一步地，所述孔内导电线路为导电柱，导电柱由在贯通孔内填充的导电金属浆液固化形成。
9.有益效果：通过在贯通孔内填充导电金属浆来形成导电柱，孔内导电线路的成型较为方便，也便于使导电柱的两端与板状座体的正反两面完全平齐，保证可靠的导电性能。
10.进一步地，所述贯通孔有两个，且分别用于实现板状座体正面的两个基座电极与板状座体反面的两个处于对角位置的金属焊盘的导通。
11.有益效果：根据需要实现电连接的基座电极与金属焊盘的数量和位置来设置贯通孔的数量和位置，使孔内导电线路可以根据需要灵活布置。
12.进一步地，其中一个贯通孔的孔内导电线路的两端分别延伸至基座电极和金属焊盘，使基座电极与金属焊盘直接通过孔内导电线路导通，另一个贯通孔的孔内导电线路的一端延伸至金属焊盘和基座电极中的一个，另一端通过孔外导电线路与金属焊盘和基座电极中的另一个导通。
13.有益效果：当需要实现电连接的一对基座电极和金属焊盘在板状座体上位置对应时，可以直接使贯通孔的孔内导电线路的两端分别延伸至基座电极和金属焊盘而实现二者电连接；当需要实现电连接的一对基座电极和金属焊盘在板状座体上位置较远时，可以使贯通孔的孔内导电线路的一端延伸至金属焊盘和基座电极中的一个，另一端通过孔外导电线路与金属焊盘和基座电极中的另一个导通，缩短导电连接基座电极和金属焊盘所需要的导电线路的长度，简化结构，降低成本。
14.进一步地，其中一个贯通孔的孔内导电线路的两端分别延伸至基座电极和金属焊盘，使基座电极与金属焊盘直接通过孔内导电线路导通，另一个贯通孔的孔内导电线路的一端延伸至金属焊盘，另一端通过孔外导电线路与基座电极导通。
15.有益效果：设置另一个贯通孔的孔内导电线路的一端延伸至金属焊盘，另一端通过孔外导电线路与基座电极导通，这样孔外导电线路就位于板状座体的正面，便于密封盖将孔外导电线路完全罩住，进而保证陶瓷基座与密封盖的密封配合。
16.进一步地，所述孔外导电线路为直线形，且与板状座体的一边平行。
17.有益效果：使孔外导电线路的长度最短，且便于密封盖将孔外导电线路完全罩住。
18.本发明晶体谐振器采用如下技术方案：
19.一种晶体谐振器，包括陶瓷基座、压电晶片以及密封盖，陶瓷基座为以上的任意一种晶体谐振器用陶瓷基座，压电晶片安装在陶瓷基座上，压电晶片具有晶片电极，晶片电极与陶瓷基座上的基座电极电连接，密封盖为槽状结构，密封盖扣在板状基座的正面，密封盖的边缘对应于环形粘接区域并与板状基座的正面密封粘接，压电晶片处于密封盖和陶瓷基座围成的密封内腔的内部。
20.有益效果：陶瓷基座的板状座体正面的基座电极借助于贯通孔内的孔内导电线路与板状座体反面的金属焊盘导通，不需要再设置导电线路从板状座体边缘位置绕到反面去与金属焊盘电连接，而贯通孔又处于环形粘接区域内部，这样在将密封盖与陶瓷基座进行
粘接时，密封盖从正面一侧将孔内导电线路完全罩住，胶水就全部粘接在板状座体上，不存在与导电线路接触的部位，因此不会存在胶水在导电线路处粘接力弱的问题，也不会存在r角位置漏气的问题，使陶瓷基座与密封盖之间形成可靠的密封配合，避免粘接部位漏气，从而保证晶体谐振器可靠的密封性。
21.进一步地，所述密封盖上和/或陶瓷基座上设有连通密封内腔内外的抽真空孔，在密封盖密封粘接在陶瓷基座上后，可通过所述抽真空孔对密封内腔中抽真空，所述抽真空孔处具有在抽真空完成后将其封堵的焊接堵点。
22.有益效果：通过抽真空可以将密封内腔中的水汽等挥发物全部抽出，在晶体谐振器内部形成真空环境，同时在抽真空完成后将抽真空孔进行封堵，这样外部的水汽等也不会从抽真空孔进入晶体谐振器内部，从而可以避免压电晶片的银层发生氧化，延长使用寿命。
23.进一步地，所述密封盖的槽壁从槽底向外倾斜延伸。
24.有益效果：在采用由金属板冲压成型槽状结构的密封盖时，便于脱模，不易造成密封盖崩裂，加工工艺方便且加工质量可靠。
25.进一步地，所述密封盖的槽底上设有所述抽真空孔。
26.有益效果：导电线路主要布设在陶瓷基座上，在密封盖上设置抽真空孔，可以避免对陶瓷基座上的电路造成干涉。
27.本发明晶体谐振器封装工艺采用如下技术方案：
28.一种晶体谐振器封装工艺，包括以下步骤：包括以下步骤：(1)将压电晶片固定安装在以上的任意一种晶体谐振器用陶瓷基座的正面，使晶片电极与基座电极对应导通；(2)将密封盖粘接在所述的晶体谐振器用陶瓷基座的正面上并将压电晶片罩在内部；(3)粘接密封盖的胶水固化后，在真空环境下或保护气体环境下对密封盖和陶瓷基座所围成的密封内腔抽真空；(4)抽真空完成后将密封内腔密封。
29.有益效果：将密封盖与陶瓷基座进行粘接时，密封盖从正面一侧将贯通孔内的孔内导电线路完全罩住，胶水全部粘接在板状座体上，不存在与导电线路接触的部位，因此能够使陶瓷基座与密封盖之间形成可靠的密封配合，避免粘接部位漏气；胶水固化后在真空环境下或保护气体环境下对密封盖和陶瓷基座所围成的密封内腔抽真空，可以将晶体谐振器内的水汽等挥发物全都抽走，保持晶体谐振器内部处于真空状态；并在抽真空完成后对晶体谐振器进行堵孔密封，可以进一步避免外面的水汽、氧气等进入晶体谐振器内，使晶体谐振器整体具有较好的密封性能，同时其内部处于真空状态，因此能够避免压电晶片的银层发生氧化，从而降低晶体谐振器老化率，延长使用寿命。
30.进一步地，密封盖的槽底上预留所述抽真空孔，密封盖槽口朝下的扣装在所述晶体谐振器用陶瓷基座上，通过密封盖槽底的抽真空孔对密封内腔进行抽真空。
31.有益效果：导电线路主要布设在陶瓷基座上，在密封盖上预留抽真空孔，可以避免对陶瓷基座上的电路造成干涉。
32.进一步地，密封盖采用金属盖，在抽真空完成后，通过激光焊接将抽真空孔封堵，进而实现密封内腔的密封。
33.有益效果：这种方式便于实施，而且加工效率高，加工品质好。
34.进一步地，步骤(2)中粘接所使用的胶水为环氧树脂胶水。
35.有益效果：环氧树脂胶水固化失重小，挥发物少，对晶振的频率影响小。
36.进一步地，胶水的固化条件为20min-180min，80℃-280℃。
37.有益效果：该固化条件下对胶水的损伤较小，且固化时间也相对较短。
附图说明
38.图1为现有晶体谐振器的结构示意图；
39.图2为本发明晶体谐振器的实施例1的结构示意图；
40.图3为图2所示晶体谐振器的主视图；
41.图4为图2中陶瓷基座的正面结构示意图；
42.图5为图2中陶瓷基座的反面结构示意图；
43.图中：1、陶瓷基座；101、板状座体；102、基座电极；103、垫高平台；104、导线；105、金属化孔；106、导电柱；107、金属焊盘；2、密封盖；3、压电晶片；301、晶片电极；4、导电胶；5、孔外导电线路。
具体实施方式
44.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
45.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
46.需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
47.以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
48.本发明晶体谐振器的实施例1：
49.如图2、图3所示，晶体谐振器包括陶瓷基座1、压电晶片3和密封盖2，压电晶片3安装在陶瓷基座1上，密封盖2粘接在陶瓷基座1的正面并将压电晶片3完全罩设在内。陶瓷基座1为长方形结构，如图4所示，陶瓷基座1包括板状座体101，板状座体101的四个角为弧形缺角，板状座体101的正面设有两个基座电极102和一个垫高平台103，两个基座电极102位于板状座体101的同一侧，垫高平台103位于板状座体101的另一侧中间位置。
50.板状座体101的正面具有用于与密封盖2粘接的环形粘接区域，基座电极102和垫高平台103都处于环形粘接区域内部。如图5所示，板状座体101的反面设有四个金属焊盘107，分别位于板状座体101的四角位置，其中一条对角线上的两个金属焊盘107通过导线
104连接，为备用焊盘，另一对角线上的两个金属焊盘107相互独立。板状座体101上设有两个贯通板状座体101正反两面的贯通孔，贯通孔处于环形粘接区域内部，贯通孔中填充有导电金属浆液固化后形成的导电柱106，本实施例中采用钨浆，钨浆固化后形成导电柱106，当然也可以采用铜浆等其他导电金属浆液。两个导电柱106呈对角线布置，其中一个导电柱106的两端分别延伸至位置对应的一个基座电极102和一个独立的金属焊盘107，使该基座电极102与金属焊盘107直接通过导电柱106导通，另一个导电柱106的一端延伸至另一个独立的金属焊盘107，另一端通过孔外导电线路5与另一个基座电极102导通。
51.定义四个金属焊盘分别为焊盘a、焊盘b、焊盘c、焊盘d，两个基座电极分别为基座电极1、基座电极2，则基座电极1与焊盘c电连通，基座电极2与焊盘a电连通，焊盘b与焊盘d电连通。焊盘a、焊盘c作为功能焊盘，焊盘b、焊盘d作为备用焊盘，一方面可以保证焊接强度，另一方面可以提高通用性。基座电极1与贯通至焊盘c的导电柱106之间连接有孔外导电线路5，孔外导电线路5为直线形，且与板状座体101的一边平行，密封盖2将孔外导电线路5完全罩住。
52.如图2所示，压电晶片3具有两个晶片电极301，两个晶片电极301通过导电胶4分别粘接在陶瓷基座1的两个基座电极102上，垫高平台103支撑在晶片电极301下方。密封盖2通过环氧树脂胶水密封粘接在陶瓷基座1上，密封盖2为槽状结构，扣在板状基座的正面，密封盖2的边缘对应于环形粘接区域，密封盖2粘接在陶瓷基座1上后与陶瓷基座1围成一个密封内腔，基座电极102、垫高平台103、压电晶片3均处于密封内腔内。
53.两个导电柱106贯通板状座体101的正反两面，其中一个导电柱106将位置对应的一对基座电极102与金属焊盘107直接导通，另一个导电柱106的一端延伸至另一个独立的金属焊盘107，另一端通过孔外导电线路5与另一个基座电极102导通，因此不需要再设置导电线路从板状座体101边缘位置绕到反面去与金属焊盘107电连接，而贯通孔和孔外导电线路5又都处于环形粘接区域内，密封盖2从正面一侧将贯通孔和孔外导电线路5完全罩住，这样在将密封盖2与陶瓷基座1进行粘接时，胶水就全部粘接在板状座体101上，而不存在与导电线路接触的部位，因此不会存在胶水在导电线路处粘接力弱的问题，也不会存在r角位置漏气的问题，使陶瓷基座1与密封盖2之间形成可靠的密封配合，避免粘接部位漏气，从而保证晶体谐振器可靠的密封性。
54.密封盖2的槽壁从槽底向外倾斜延伸，密封盖2的槽底上设有连通密封内腔内外的抽真空孔，在密封盖2密封粘接在陶瓷基座1上后，可通过抽真空孔对密封内腔进行抽真空，将密封内腔中的水汽等挥发物全部抽出。抽真空孔处还具有在抽真空完成后将其封堵的焊接堵点，在抽真空完成后将抽真空孔进行封堵，这样外部的水汽等也不会从抽真空孔进入晶体谐振器内部，从而可以避免压电晶片3的银层发生氧化，延长使用寿命。
55.晶体谐振器的实施例2：与实施例1的区别是，在陶瓷基座上设置连通密封内腔内外的抽真空孔，在抽真空孔处具有在抽真空完成后将其封堵的焊接堵点。
56.晶体谐振器的实施例3：与实施例1的区别是，密封盖的槽壁垂直于槽底面延伸。
57.晶体谐振器的实施例4：与实施例1的区别是，在贯通孔内壁上电镀条状导电线路作为孔内导电线路，通过导线将板状座体正面的基座电极与板状座体反面的金属焊盘导通。
58.晶体谐振器的实施例5：与实施例1的区别是，用于电连通基座电极1与焊盘c的导
电柱的一端贯通至基座电极1，另一端通过孔外导电线路与焊盘c电连接，此时孔外导电线路位于板状座体的背面。
59.晶体谐振器的实施例6：与实施例1的区别是，孔外导电线路为折线形，具体形状可根据贯通孔、基座电极以及金属焊盘的位置来调整。
60.本发明晶体谐振器封装工艺的实施例1：
61.封装之前的准备工作：
62.1、制作陶瓷基座
63.陶瓷基座1为单层结构，在板状座体101上打贯通孔，往贯通孔中填充钨浆进行正反两面导通，钨浆固化后形成导电柱106，在板状座体101上印刷两面所需导电图形，再进行电镀镍电镀金，在板状座体101正面烧结形成基座电极102和垫高平台103，在板状座体101反面烧结形成金属焊盘107，制成陶瓷基座1。所制作的陶瓷基座可以为上述晶体谐振器各实施例中的任意一种陶瓷基座。
64.2、制作压电晶片
65.通过在压电石英片上面镀膜银电极，制成压电晶片3。
66.3、制作密封盖
67.密封盖2为槽型的金属盖，通过冲压拉伸的方法成型金属盖，冲压角度大于90
°
，金属盖形成有容纳压电晶片3的容纳槽。金属盖成型后在金属盖的槽底上打抽真空孔。
68.晶体谐振器封装工艺包括以下步骤：
69.1、安装压电晶片
70.将压电晶片3放在陶瓷基座1正面，通过导电胶4将压电晶片3的两个晶片电极301分别与陶瓷基座1正面的两个基座电极102电连接。
71.2、粘贴密封盖
72.通过环氧树脂胶水将密封盖2粘接在陶瓷基座1正面，密封盖2与陶瓷基座1之间围成密封内腔，基座电极102、垫高平台103以及压电晶片3均处于密封腔内。
73.采用环氧树脂胶水进行粘接，环氧树脂胶水固化失重小于1％，挥发物少，对晶振的频率影响较小。胶水粘度10000——50000cps，适用于胶粘工艺，生产效率高，良率高。胶水固化条件为20min-180min，80℃-280℃，加热温度越高，胶水损伤大，易分解；温度越低，固化时间长，效率低，制程管控难。该固化条件下对胶水的损伤较小，且固化时间也相对较短。降解温度不得＞400℃，温度过高，胶水性能失效；工作温度范围-55℃-150℃。
74.3、抽真空
75.粘接密封盖2的胶水固化后将密封盖2与陶瓷基座1一起放在真空环境下或保护气体环境下对密封盖2和陶瓷基座1所围成的密封内腔抽真空。
76.4、抽真空后密封
77.抽真空完成后通过激光焊接将抽真空孔封堵，实现密封内腔的密封。
78.陶瓷基座1在制作时不需要通过导线从板状座体101边缘位置绕到反面去与金属焊盘107电连接，而是在板状座体101上设置贯通板状座体101正反两面的导电柱106来将基座电极102与金属焊盘107导电连通，这样在将密封盖2与陶瓷基座1进行粘接时，胶水全部粘接在板状座体101上，不存在与导电线路接触的部位，因此能够保证陶瓷基座1与密封盖2之间形成可靠的密封配合，避免粘接部位漏气；胶水固化后在真空环境下或保护气体环境
下对密封盖2和陶瓷基座1所围成的密封内腔抽真空，可以将晶体谐振器内的水汽等挥发物全都抽走，保持晶体谐振器内部处于真空状态；并在抽真空完成后对晶体谐振器进行堵孔密封，可以进一步避免外面的水汽、氧气等进入晶体谐振器内，使晶体谐振器整体具有较好的密封性能，同时其内部处于真空状态，因此能够避免压电晶片3的银层发生氧化，从而降低晶体谐振器老化率，延长使用寿命。
79.上述实施例1中，在密封盖的槽底上预留抽真空孔，通过抽真空孔对晶体谐振器进行抽真空，可以避免对陶瓷基座上的导电线路造成干涉；而在其他实施例中，也可以在陶瓷基座1上预留抽真空孔。
80.上述实施例1中，密封盖采用金属盖，而在其他实施例中，密封盖也可以为现有的陶瓷盖。
81.上述实施例1中，粘贴密封盖所使用的胶水为环氧树脂胶水，环氧树脂胶水固化失重小，挥发物少，对晶振的频率影响小；而在其他实施例中，也可以采用其他胶水，比如硅树脂胶水。
82.本发明还提供了晶体谐振器用陶瓷基座的实施例，晶体谐振器用陶瓷基座的结构与上述本发明晶体谐振器的各实施例中陶瓷基座的结构相同，此处不再赘述。
83.以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。