晶體諧振器陶瓷基座的生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)

發(fā)布時(shí)間:2008/6/5 0:00:00 訪問次數(shù):348

0 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4～6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

　　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)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℃)1014ωm、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1600℃～1850℃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％cao-al2o3-硼硅玻璃+40％al2o3等，燒結(jié)溫度在800℃～900℃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)間過長(zhǎng)。電路材料以鎢(w)、鉬(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鎢粉，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鎢漿的粘度均有所不同。

(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)工藝過程為：混料、球磨→消泡→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→鍍鎳→沖壓密封框→釬焊→電鍍→切斷→檢測(cè)→包裝→入庫。

　　混料與球磨　是在陶瓷粉料中加入粘合劑，經(jīng)過球磨混料機(jī)混料約6～12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1.6～1.9μm，最大不超過2.8μm。

　　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1500～1700cps。

　　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�？捎霉蔚犊刂屏餮訉雍穸�。并在80～120℃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，主要是鉻離子的顏色。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160×160、200×200等，同時(shí)打同印刷和疊片使用的定位孔。

　　在基座的生產(chǎn)過程中，由于再生料很多，因此，沒印上鎢漿的膜片，只要沒有污染，均可回收利用。

　　沖孔是在生瓷片上打φ0.1～φ0.5 mm通孔來連通各層。孔的精度為±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)