晶体谐振器陶瓷基座的生产工艺设计

发布时间:2008/6/5 0:00:00 访问次数:344

0 引言

　　表面贴装(smd)晶体谐振器和振荡器的应用非常广泛，其中手机、数码相机、pda每部需1只，笔记本电脑需4～6只。这些产品的年增长率均在10％～50％。而且，表面贴装(smd)晶体谐振器、振荡器的需求呈连年上升趋势。晶体谐振器表面贴装(smd)陶瓷基座(ceramic base)(以下简称陶瓷基座)是适应表面贴装技术的片式化谐振器封装用基座，目前我国的陶瓷基座基本由日本、韩国进口，因此陶瓷基座的国产化设计与开发迫在眉睫。

1 陶瓷基座的基本结构与材料

　　片式化晶体谐振器表面贴装陶瓷基座的基本结构如图1所示。该陶瓷基座所用的主要原材料如下：

(1)陶瓷粉末

　　陶瓷粉末的主要成分为氧化铝(al2o3)，主要使用日本京瓷a440，90％含量，密度：3.6g／cm3，电阻系数(20℃)1014ωm、抗压强度：300 mpa、电介强度：10 kv／mm。

　　制作陶瓷基座的原材料分为高温陶瓷粉末和低温陶瓷粉末。高温陶瓷一般为氧化铝(al2o3)，烧结温度在1600℃～1850℃左右。低温陶瓷一般为玻璃-陶瓷系列，主要有45％pbo-硼硅玻璃+55％al2o3、60％cao-al2o3-硼硅玻璃+40％al2o3等，烧结温度在800℃～900℃左右。

　　高温陶瓷烧结的收缩稳定性比低温陶瓷好，结构强度高，致密性好。缺点是材料介电常数较大会导致信号延迟时间过长。电路材料以钨(w)、钼(mo)为主。导体材料的电阻率高、损耗较大。低温陶瓷为一般常用的陶瓷材料，介电常数小，电路材料是cu、ag等电阻率较小的优良导体，缺点是陶瓷材料配制技术复杂。

(2) 粘合剂

　　粘合剂的作用是将陶瓷粉末融合在一起形成板片状，并可在上面打孔和印导电金属浆料。粘合剂经烧结后会挥发掉。

常用的粘合剂包括聚乙烯醇缩丁醛(pvb)、邻苯二甲酸二丁脂、正丁醇和三氯乙烯。其中邻苯二甲酸二丁脂用作增塑剂；正丁醇用作润湿剂；三氯乙烯用作溶剂。

(3)金属导体浆料

　　金属导体浆料可用作陶瓷基座的内部导线和外部引线。金属导体浆料的主要成份为钨粉，并用甲苯、二甲苯稀释。而层与层间的连接孔以及线路印刷所用的钨浆的粘度均有所不同。

(4)密封板和密封框

　　密封框使用0.2 mm、0.25 mm厚的可伐板(kovar)，密封板可使用0.08 mm、0.1 mm的可伐板，密封板、密封框可经冲压加工而成。

　　在陶瓷基座材料的成本构成中，陶瓷粉末、粘合剂占4.6％；金属导体浆料占44.7％；镀金占31％；可伐框占17％；其它占2.7％。

2 生产工艺设计

　　陶瓷基座的生产工艺过程为：混料、球磨→消泡→流延→落料→冲孔→填孔、印刷导电线路→干燥→叠层→热压→切割→排胶→烧结→整平→镀镍→冲压密封框→钎焊→电镀→切断→检测→包装→入库。

　　混料与球磨　是在陶瓷粉料中加入粘合剂，经过球磨混料机混料约6～12小时，即可形成高粘度浆料。浆料的流动性要好。瓷粉颗粒要均匀地分散在树脂中，从而形成有一定强度和塑性生瓷带，以便在生瓷带打孔和印刷金属导电图形。一般在将陶瓷粉料球磨至1.6～1.9μm，最大不超过2.8μm。

　　消泡是消除球磨浆料中含有的大量气泡。为避免在生瓷带中出现针眼，应当用真空泵除去浆料中的气体。操作时可先用慢速(8转／分)，再进一步抽真空去气泡。并使其粘度由600cps提高至1500～1700cps。

　　流延是将球磨好的浆料用氮气或压缩空气压入料斗，并流延到传送带(钢带或聚酯带)上。可用刮刀控制流延层厚度。并在80～120℃范围内烘干，然后将生瓷带卷在轴上，厚度最小0.1mm。一般为0.25 mm。

　　流延后的生瓷片呈绿色，主要是铬离子的颜色。烧结后将变黑，是多种着色离子相互作用形成复合矿化物的结果。

落料是将流延好的生瓷带裁切或冲成方块，具体大小可根据陶瓷基座的多少而定，一般有160×160、200×200等，同时打同印刷和叠片使用的定位孔。

　　在基座的生产过程中，由于再生料很多，因此，没印上钨浆的膜片，只要没有污染，均可回收利用。

　　冲孔是在生瓷片上打φ0.1～φ0.5 mm通孔来连通各层。孔的精度为±0.02～±0.05 mm。根据需要也可打方形孔及异型孔。

　　填孔和印刷导电线路的一个很重要的环节