晶體諧振器陶瓷基座的生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)共5頁(yè)文檔

1、晶體諧振器陶瓷基座的生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)http:cecbn2019 年12月10日10:1 3:57 電子元器 件應(yīng)用作者：賈鐵鋼大連職業(yè)技術(shù)學(xué)院引言表面貼裝（SMD）晶體諧振器和振蕩器的應(yīng)用非常廣泛，其中手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、PDA每部需1只，筆 記本電腦需46只。這些產(chǎn)品的年增長(zhǎng)率均在10%50 %。而 且，表面貼裝（SMD）晶體諧振器、振蕩器的需求呈連年上升趨勢(shì)。晶體諧振器表面貼裝（SMD）陶瓷基座（Ceramic Base）（ 以下簡(jiǎn)稱陶瓷基座） 是適應(yīng)表面貼裝技術(shù)的片式化諧振器封裝用基座，目前我國(guó)的陶瓷基座基本由日本、韓國(guó)進(jìn)口，因此 陶瓷基座的國(guó)產(chǎn)化設(shè)計(jì)與開發(fā)迫在眉睫。1陶瓷基座的基本結(jié)構(gòu)與材料

2、片式化晶體諧振器表面貼裝陶瓷基座的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。該陶瓷基座所用的主要原材料如下：1-水品片三2-密打糖，事-蚓冕量屋 國(guó)I闊漁其蛇的人本的構(gòu)（1）陶瓷粉末陶瓷粉末的主要成分為氧化鋁（Al2O3）,主要使用日本京瓷A440 , 90 %含量，密度：3.6g / cm3 ,電阻系數(shù)（20 C ）1014 Q m 抗壓強(qiáng)度：300 Mpa、電介強(qiáng)度：10 kV /mm制作陶瓷基座的原材料分為高溫陶瓷粉末和低溫陶瓷粉末。高溫陶瓷一般為氧化鋁（Al2O3）,燒結(jié) 溫度在1600c 1850c 左右。低溫陶瓷一般為玻璃-陶瓷系列，主要有45 % PbO-硼硅玻璃+55 % Al2O3 、 60 %

3、CaO-Al2O3- 硼硅玻璃+40 % Al2O3 等，燒結(jié)溫度在800c 900c 左右。高溫陶瓷燒結(jié)的收縮穩(wěn)定性比低溫陶瓷好，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，致密性好。缺點(diǎn)是材料介電常數(shù)較大會(huì)導(dǎo) 致信號(hào)延遲時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。電路材料以鴇（W）、鋁（Mo）為主。導(dǎo)體材料的電阻率高、損耗較大。低溫陶瓷為一般常用的陶瓷材料，介電常數(shù)小，電路材料是Cu、Ag等電阻率較小的優(yōu)良導(dǎo)體，缺點(diǎn)是陶瓷材料配 制技術(shù)復(fù)雜。(2) 粘合劑粘合劑的作用是將陶瓷粉末融合在一起形成板片狀，并可在上面打孔和印導(dǎo)電金屬漿料。粘合劑經(jīng) 燒結(jié)后會(huì)揮發(fā)掉。常用的粘合劑包括聚乙烯醇縮丁醛(PVB)、鄰苯二甲酸二丁脂、正丁醇和三氯乙烯。其中鄰苯二甲 酸二丁

4、脂用作增塑劑；正丁醇用作潤(rùn)濕劑；三氯乙烯用作溶劑。(3)金屬導(dǎo)體漿料金屬導(dǎo)體漿料可用作陶瓷基座的內(nèi)部導(dǎo)線和外部引線。金屬導(dǎo)體漿料的主要成份為鴇粉，并用甲苯、 二甲苯稀釋。而層與層間的連接孔以及線路印刷所用的鴇漿的粘度均有所不同。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、密封框可經(jīng)沖壓加工而成。在陶瓷基座材料的成本構(gòu)成中，陶瓷粉末、粘合劑占4.6 % ;金屬導(dǎo)體漿料占44.7 % ;鍍金占31 % ; 可伐框占17 % ;其它占2.7 %。2生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)陶瓷基座的生產(chǎn)工藝過(guò)程為：混料、球磨-消泡-

5、流延-落料-沖孔-填孔、印刷導(dǎo)電線路-干燥 -疊層-熱壓-切割-排膠-燒結(jié)-整平-鍍銀-沖壓密封框-釬焊-電鍍-切斷-檢測(cè)-包裝-入 庫(kù)。混料與球磨 是在陶瓷粉料中加入粘合劑，經(jīng)過(guò)球磨混料機(jī)混料約612小時(shí)，即可形成高粘度漿 料。漿料的流動(dòng)性要好。瓷粉顆粒要均勻地分散在樹脂中，從而形成有一定強(qiáng)度和塑性生瓷帶，以便 在生瓷帶打孔和印刷金屬導(dǎo)電圖形。一般在將陶瓷粉料球磨至1.61.9心m，最大不超過(guò)2.8心m,消泡是消除球磨漿料中含有的大量氣泡。為避免在生瓷帶中出現(xiàn)針眼，應(yīng)當(dāng)用真空泵除去漿料中 的氣體。操作時(shí)可先用慢速(8轉(zhuǎn)/分)，再進(jìn)一步抽真空去氣泡。并使其粘度由600cps提高至1500 17

6、00cps 。流延是將球磨好的漿料用氮?dú)饣驂嚎s空氣壓入料斗，并流延到傳送帶(鋼帶或聚酯帶)上?？捎霉?刀控制流延層厚度。并在80120c范圍內(nèi)烘干，然后將生瓷帶卷在軸上，厚度最小0.1mm。一般為 0.25 mm 。流延后的生瓷片呈綠色，主要是貉離子的顏色。燒結(jié)后將變黑，是多種著色離子相互作用形成復(fù)合 礦化物的結(jié)果。落料 是將流延好的生瓷帶裁切或沖成方塊，具體大小可根據(jù)陶瓷基座的多少而定，一般有160X 160、200X 200 等，同時(shí)打同印刷和疊片使用的定位孔。在基座的生產(chǎn)過(guò)程中，由于再生料很多，因此，沒(méi)印上鴇漿的膜片，只要沒(méi)有污染，均可回收利用。沖孔 是在生瓷片上打4 0.140.5 m

7、m通孔來(lái)連通各層?？椎木葹?#177;0.02 ±0.05 mm 根據(jù)需 要也可打方形孔及異型孔。填孔和印刷導(dǎo)電線路 的一個(gè)很重要的環(huán)節(jié)是通過(guò)生瓷帶通孔來(lái)填充、印刷導(dǎo)電漿料，使陶瓷片具 有線路導(dǎo)電、內(nèi)部線路與外部引線連通功能。生產(chǎn)時(shí)，填實(shí)孔及填孔壁可用薄不銹鋼板印刷，薄不銹鋼板上制作的孔與所要印刷的位置要對(duì) 應(yīng)。印刷線路可使用325目不銹鋼絲網(wǎng)印刷。干燥是在絲網(wǎng)印刷后進(jìn)行烘干，以除去漿料中的有機(jī)溶劑，并對(duì)印刷圖形進(jìn)行定形。其溫度范圍 為60170c ,時(shí)間為510分鐘，一般取85C/10分鐘。疊層一般是對(duì)二層到三層的晶體諧振器和五層的振蕩器在燒結(jié)前，將印刷好圖形和互相連通的生 瓷片

8、按照設(shè)計(jì)好的層次和次序.經(jīng)過(guò)噴膠，然后疊加到一起，并在一定的溫度和壓力下使它們緊密粘 結(jié)，從而形成完整的多層陶瓷基座胚體。熱壓一般是在溫度為60120c ,壓力為50300 kg / cm2的情況下對(duì)陶瓷基座漿料進(jìn)行壓縮。為了控制收縮率（通常為15%）, 一般將壓力控制在150 kg / cm2。而且要求定位精確，壓力均勻，以 保證燒結(jié)收縮率的一致性。切割 是將層壓好的生瓷片按照要求切害U （劃痕）成規(guī)定尺寸。每板160或256只，如圖2所示上下 切割（劃痕），但不是將生瓷片切割斷，而應(yīng)使其在中間連接。這樣，使每個(gè)基座電路互相連接有利于 燒結(jié)和電鍍。甩a 茶”切曲而京圖排膠 是對(duì)溶劑性粘合劑以

9、每小時(shí)2545c的升溫速度升至460c后并保溫34.5小時(shí)。排膠是將 有機(jī)粘合劑氣化和燒除階段。若排膠不充分，燒結(jié)后基板就會(huì)起泡、變形或分層。排膠時(shí)間一般為8 10小時(shí)。燒結(jié) 是在2601200c時(shí)，將樹脂分解以排除粘合劑，并在13501750c時(shí)使尺寸收縮定型。采 用氮?dú)獗Ｗo(hù)燒結(jié)可防止金屬材料和加熱元件不被氧化。操作時(shí)，在2801350c間，每小時(shí)可升溫 220c ;而在13501750c 間，每小時(shí)應(yīng)升溫310c。最后在1750c 下保溫1小時(shí)。然后降溫，冷卻 速度為每小時(shí)下降300 c。燒結(jié)全過(guò)程為14 16小時(shí)。排膠燒結(jié)全過(guò)程在24小時(shí)左右。整平 是對(duì)燒結(jié)后平整度大于0.02 mm英寸

10、的不合格品進(jìn)行重新燒結(jié)，溫度為12501300c ,該溫 度可使陶瓷基座變軟，然后重新整平。鍍銀 是對(duì)燒結(jié)后成片連接在一起的陶瓷基座進(jìn)行電鍍，電鍍時(shí)應(yīng)先鍍銀，鍍銀層厚度為1.45 3.8 11 m沖壓密封 是將0.2 mm、0.25 mm 厚的可伐板沖成0.5 mm 寬的長(zhǎng)方形密封框。釬焊是將Ag72-Cu28焊環(huán)套放在基板上，再將沖壓密封框放在焊環(huán)上進(jìn)行燒結(jié)，以將焊環(huán)焊在基 座上。釬焊時(shí)，一般需要急速升溫和急速降溫。釬焊過(guò)程可采用人工方式，先把石墨塊放入陶瓷基座 內(nèi)定位，溫度為850c o急速升溫和急速降溫的目的是將焊環(huán)快速融化和快速凝固，以避免焊環(huán)融化浸入基座內(nèi)部。電鍍是在生瓷片上鍍金，包括密封框及露出印刷有鴇漿料的部位（如引線、支架），鍍金厚度為0.5 1.2 心 m切斷是將燒結(jié)電鍍好的基座，按照切割好的線路折斷，以形成單個(gè)的基座。檢測(cè) 主要是檢驗(yàn)陶瓷基座的尺寸、密度及外觀，同時(shí)檢驗(yàn)各通路的電阻值、導(dǎo)體之間的絕緣電阻。 還有很重要一點(diǎn)是檢查變形，一般陶瓷基座燒結(jié)后沿X, Y軸的收縮均約13 % ,沿Z軸收縮約12 %。 單個(gè)基座的翹曲變形應(yīng)小于0.06 mm。連片的翹曲變形應(yīng)小于0.5 mm。不合格的陶瓷基座主要包括通孔導(dǎo)電不良造成孤島電鍍（成片鍍不上銀和金）、外形尺寸超過(guò)規(guī)定誤 差或變形、致密性不良以及氮質(zhì)普檢漏不合格等。包裝 是對(duì)形成好的陶瓷