CN101814904B - 石英晶体谐振器及加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种石英晶体谐振器及加工工艺，属于石英晶体谐振器结构技术领域。石英晶体谐振器，包括上部覆盖外壳(1)的基片(2)，基片(2)与绝缘子(5)、引线(6)烧结成基座，引线(6)的钉头上点焊设在外壳(1)内用于支撑石英晶片的簧片(4)，其特征在于两簧片(4)外端间距为4.5mm及以下，两绝缘子(5)中心间距为2.5mm及以下，基片(2)的高度为0.7mm及以下，石英晶片4×1.8mm及以下，压封方式为电阻焊方式封装。本发明实现了石英晶体谐振器小型化，利用表面贴装石英晶体谐振器的晶体技术与带引线型石英晶体谐振器的压封技术相结合，生产小尺寸石英晶体谐振器表面贴产品，是电阻焊方式下的小尺寸表面贴装型石英晶体谐振器。
Description
技术领域
本发明涉及一种石英晶体谐振器及加工工艺，属于石英晶体谐振器结构技术领域。
背景技术
石英晶体谐振器工作原理是利用石英晶体(二氧化硅，单结晶结构α石英)的逆压电效应制成的一种谐振器件。目前石英晶体谐振器已成为今后数码信息社会的重要部件，其主要市场领域为通信领域、产业用、民生用电子设备领域；石英晶体元件具有高精密、高稳定性的特点，广泛应用于需要稳频和选频的各类设备、仪器、电子产品中，为当今电子产品中不可缺少的关键元件。由于电子产品的发展趋势是多功能化：Internet、E-Mail、GPS、照相、摄像、大尺寸彩色液晶屏等功能被大量采用，电路板焊接由波峰焊发展到回流焊，所以表面贴装且高度低的小型化产品成为石英晶体谐振器的发展方向，例如3G手机等民生用电子产品要求高度控制在2.5mm及以下。
目前石英晶体谐振器的类型主要有引线型基座和表面贴装型基座，引线型基座如图1所示，也称为49s/SMD型石英晶体谐振器，它的工艺稳定、价格低，基本上都在国内生产，但是它无法做到小型化，原因是：
1、石英晶片尺寸为8mm*2mm；
2、封焊方式为电阻焊，当基片高度小于0.7mm时，压封后应力变化大，基片形变导致石英晶体谐振器频率散差大，超过30ppm且不受控，无法满足规格。
表面贴装型基座如图3所示，它的基片结构是在陶瓷上加金属环，由于结构复杂，国内工艺不成熟，并且SMD型石英晶体谐振器封焊方式为平行焊，国内生产设备不能保证封焊精度，所以这种石英晶体谐振器基座基本在日本生产，导致SMD型石英晶体谐振器生产成本远大于49s/SMD型产品。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够弥补上述两种产品的不足点，并且结合表面贴装型SMD产品和引线型49s产品的优点，适用于对电子产品外形高度要求在2.5mm及以下，电路板焊接方式为回流焊；或外形高度在2mm及以下，电路 板焊接方式为波峰焊方式的成本低、体积小的石英晶体谐振器。
本发明的石英晶体谐振器，是通过以下技术方案实现的：
石英晶体谐振器，包括上部覆盖外壳1的基片2，基片2与绝缘子5、引线6构成基座，引线6的钉头上连接设在外壳1内用于支撑石英晶片的簧片4，其特征在于
两簧片4外端间距A-B为4.5mm及以下，两绝缘子5中心间距为2.5mm及以下，基片2的高度为0.7mm及以下，石英晶片为4*1.8mm及以下，频率范围10MHz-50MHz，泛音频率范围30MHz-125MHz，压封方式为电阻焊方式封装。
更进一步，所述两簧片4外端间距为3.5-4.5mm，两绝缘子5中心间距2-2.5mm，石英晶片为(3.5-4)*1.8mm，基片2的高度为0.4-0.7mm。
所述簧片4与基片2之间的夹角a呈6～8°斜角。
谐振器长度在7mm及以下，宽度在4mm及以下，引线型谐振器高度在1.8mm及以下；表面贴装型谐振器的基片2下加设有垫片3，垫片3开有引线6穿过的开口7与沟槽8，表面贴装型谐振器的高度在2.5mm及以下。
更进一步，谐振器长为6-7mm，宽度为3-4mm，引线型谐振器高度为1.5-1.8mm，表面贴装型谐振器高度为2-2.5mm。
石英晶体谐振器，具体方案一为
1)石英晶片选择：4*1.8mm石英晶片，频率范围10MHz-50MHz；泛音频率范围30MHz-125MHz；
2)外壳：外壳尺寸的长*宽*高为6.5mm*1.20mm*0.15mm；
3)基片：基片尺寸的长*宽*高为6.5mm*3.75mm*0.7mm；
4)绝缘子：绝缘子尺寸的直径*高为φ1.1mm*0.7mm。
具体方案二为
1)石英晶片选择：3.5*1.8mm石英晶片，频率范围从10MHz-50MHz；泛音频率范围从30MHz-125MHz；
2)外壳：外壳尺寸的长*宽*高为6.5mm*1.0mm*0.15mm；
3)基片：基片尺寸的长*宽*高为6.5mm*3.75mm*0.5mm；
4)绝缘子：缘子尺寸的直径*高为φ1.1mm*0.5mm。
石英晶体谐振器的加工工艺，其包括如下步骤
(1)将绝缘子5、引线6、已电镀基片2烧结成型，并做镀镍浸锡处理；
(2)在基片引线钉头上点焊簧片4；
(3)将4*1.8mm及以下规格石英晶片，用导电胶连接在簧片4上；
(4)进行频率调整；
(5)用电阻焊方式封装完成，制成引线型石英晶体谐振器。
还包含
(6)套上开有引线6穿过的开口7与沟槽8的绝缘垫片3，将引线6打弯嵌入垫片3的开口7与沟槽8中，制成表面贴装型石英晶体谐振器。
本发明石英晶体谐振器实现了石英晶体谐振器小型化，利用表面贴装石英晶体谐振器的晶片技术与带引线型石英晶体谐振器的压封技术相结合，生产小尺寸石英晶体谐振器表面贴产品，是电阻焊方式下的小尺寸表面贴装型石英晶体谐振器。
本发明石英晶体谐振器能够弥补现有已有技术两种产品的不足，结合表面贴装型和引线型的优点，适用于对电子产品外形高度要求在2.5mm及以下，电路板焊接方式为回流焊；或外形高度在2mm及以下，电路板焊接方式为波峰焊方式的民生用电子产品领域，如3G手机、硅调谐器等新型电子产品；成本低、体积小，可以替代目前的价格高的表面贴石英晶体谐振器。
附图说明
图1：已有技术49s/SMD型石英晶体谐振器结构示意图；
图2：图1的俯视图；
图3：已有技术SMD型石英晶体谐振器结构示意图；
图4：图3的左视图
图5：图3的仰视图；
图6：图3的后视图；
图7：本发明实施例1引线型石英晶体谐振器结构示意图；
图8：本发明实施例2表面贴装型石英晶体谐振器结构示意图。
1、外壳，2、基片，3、垫片，4、簧片，5、绝缘子，6、引线，7、开口，8、沟槽。
具体实施方式
以下参照附图，给出本发明的具体实施方式，用来对本发明的构成进行进 一步说明。
实施例1
参考图7，石英晶体谐振器，包括上部覆盖外壳1的基片2，基片2与绝缘子5、引线6烧结成基座，引线6的钉头上点焊连接设在外壳1内用于支撑石英晶片的簧片4，两个簧片4外端A、B之间间距为4.5mm，两个绝缘子5中心间距2.5mm，基片2的高度为0.7mm，石英晶片为4*1.8mm，外壳1与基座之间的压封方式为电阻焊方式封装；簧片4与基片2之间夹角a呈6～8°斜角。
引线型石英晶体谐振器长度在7mm，宽度在4mm，高度在1.8mm。
基础结构分析对比
49s/SMD型、SMD型、7040型石英晶体谐振器尺寸、结构如下：
| 长 | 宽 | 高 | 基片材料 | 封装形式 | 晶片尺寸 | |
| 图1：带引线型 | 11.4 | 4.7 | 4.0 | 铁合金 | 电阻焊 | 8*2.0 |
| 图3：表面贴型 | 7.0 | 5.0 | 1.2 | 陶瓷 | 平行焊 | 5*2.5 |
| 图5：本发明 | 7.0 | 4.0 | 1.8 | 铁合金 | 电阻焊 | 4*1.8 |
本发明7040型石英晶体谐振器(图5)核心技术是：石英晶体谐振器降低基片高度到0.4mm-0.7mm时，通过电阻焊后频率、电阻特性仍然受控，频率散差小于10ppm；其主要途径是通过采用小型化的石英晶片，缩短簧片间距和绝缘子孔间距，使基片在长度方向缩短，提高基片的强度，从而解决了石英晶体谐振器在基片高度降低后，频率和电阻在电阻焊后受应力影响变化大，无法保证电气参数的问题；实现了电阻焊方式下石英晶体谐振器小型化的目标。
制造原理：
1)石英晶片选择：4*1.8mm石英晶片，频率范围从10MHz-50MHz泛音频率范围从30MHz-125MHz；
2)外壳：外壳尺寸的长*宽*高为6.5mm*1.20mm*0.15mm；选用铁壳电镀方案；
3)簧片：厚度由0.10mm改为0.08mm；由与底板平行改为与底板呈6～8°斜角；
4)基片：基片尺寸的长*宽*高为6.5mm*3.75mm*0.7mm；
5)绝缘子：绝缘子尺寸的直径*高为φ1.1mm*0.7mm。
加工工艺
(1)将绝缘子5、引线6、已电镀基片2烧结成型，并做镀镍浸锡处理；
(2)在基片引线钉头上点焊簧片4；
(3)将4*1.8mm规格石英晶片，用导电胶连接在簧片4上；
(4)进行频率调整；
(5)用电阻焊方式封装完成，制成引线型石英晶体谐振器。
实施例2
与实施例1的区别在于，两个簧片4外端A、B之间间距为4mm，两个绝缘子5中心间距2mm，基片2的高度为0.4mm，石英晶片为3.5*1.8mm，压封方式为电阻焊方式封装；簧片4与基片2之间的夹角a呈6～8°斜角。
引线型石英晶体谐振器长度在6mm，宽度在3mm，高度在1.5mm。
1)石英晶片选择：3.5*1.8mm石英晶片，频率范围从10MHz-50MHz；泛音频率范围从30MHz-125MHz；
2)外壳：外壳尺寸的长*宽*高为6.5mm*1.0mm*0.15mm；
3)基片：基片尺寸的长*宽*高为6.5mm*3.75mm*0.5mm；
4)绝缘子：绝缘子尺寸的直径*高为φ1.1mm*0.5mm。
实施例3
参考图8，与实施例1的区别在于，加工工艺在用电阻焊方式封止完成后，基片2下还套上绝缘垫片3，垫片3开有引线6穿过的开口7与沟槽8，将引线6打弯嵌入垫片中，制作成高度2.5mm表面贴装型石英晶体谐振器。
效果：以上实施例7040型电阻焊方式石英晶体谐振器引线型体积为6.5mm*3.75mm*1.5mm；表面贴装型体积为7mm*4mm*2mm；产品体积为现有引线型石英晶体谐振器的25％，材料成本为表面贴装石英晶体谐振器的50％，材料完全国产化，可以批量生产，达到了产品小型化且生产成本低的目的。
本发明可以有多种变形方案，上述仅为本发明的实例，并非因此局限本发明的权利范围，凡引线形石英晶体谐振器高度在1.8mm及以下，加工成表面贴装石英晶体谐振器高度在2.5mm及以下的产品均包含于本发明的权利范围之内。
Claims (8)
1.石英晶体谐振器，包括上部覆盖外壳(1)的基片(2)，基片(2)与绝缘子(5)、引线(6)构成基座，引线(6)的钉头上连接设在外壳(1)内用于支撑石英晶片的簧片(4)，其特征在于
两簧片(4)外端间距为4.5mm及以下，两绝缘子(5)中心间距为2.5mm及以下，基片(2)的高度为0.7mm及以下，石英晶片为4*1.8mm及以下，频率范围10MHz-50MHz，泛音频率范围30MHz-125MHz，压封方式为电阻焊方式封装；
簧片(4)与基片(2)之间的夹角(a)呈6～8°斜角。
2.按照权利要求1所述石英晶体谐振器，其特征在于所述
两簧片(4)外端间距为3.5-4.5mm，两绝缘子(5)中心间距2-2.5mm，基片(2)的高度为0.4-0.7mm，石英晶片为(3.5-4)*1.8mm。
3.按照权利要求1所述石英晶体谐振器，其特征在于
谐振器长度在7mm及以下，宽度在4mm及以下，引线型谐振器高度在1.8mm及以下，表面贴装型谐振器高度在2.5mm及以下。
4.按照权利要求3所述石英晶体谐振器，其特征在于
谐振器长度为6-7mm，宽度为3-4mm，引线型谐振器高度为1.5-1.8mm，表面贴装型谐振器高度为2-2.5mm。
5.按照权利要求1所述石英晶体谐振器，其特征在于
1)石英晶片选择：4*1.8mm石英晶片；
2)外壳：外壳尺寸的长*宽*高为6.5mm*1.20mm*0.15mm；
3)基片：基片尺寸的长*宽*高为6.5mm*3.75mm*0.7mm；
4)绝缘子：绝缘子尺寸的直径*高为φ1.1mm*0.7mm。
6.按照权利要求1所述石英晶体谐振器，其特征在于
1)石英晶片选择：3.5*1.8mm石英晶片；
2)外壳：外壳尺寸的长*宽*高为6.5mm*1.0mm*0.15mm；
3)基片：基片尺寸的长*宽*高为6.5mm*3.75mm*0.5mm；
4)绝缘子：绝缘子尺寸的直径*高为φ1.1mm*0.5mm。
7.权利要求1-6任一权利要求所述石英晶体谐振器的加工方法，其特征在于包括如下步骤
(1)将绝缘子、引线、已电镀基片烧结成型，并做镀镍浸锡处理；
(2)在基片引线钉头上点焊簧片；
(3)将4*1.8mm及以下规格石英晶片，用导电胶连接在簧片上；
(4)进行频率调整；
(5)用电阻焊方式封装完成，制作成引线型石英晶体谐振器。
8.权利要求7所述石英晶体谐振器的加工方法，其特征在于还包含
(6)套上开有引线穿过的开口与沟槽的绝缘垫片，将引线打弯嵌入垫片的开口与沟槽中，制作成表面贴装型石英晶体谐振器。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: HUANG YI Owner name: LI BIN Free format text: FORMER OWNER: YANTAI DYNAMIC ELECTRONICS CO., LTD. Effective date: 20101102 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| C53 | Correction of patent for invention or patent application | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Li Bin Inventor after: Huang Yi Inventor after: Li Weiqiang Inventor before: Li Bin Inventor before: Huang Yi |
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| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: INVENTOR; FROM: LI BIN HUANG YI TO: LI BIN HUANG YI LI WEIQIANG |
|
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20101102 Address after: 264006 No. 6, Heilongjiang Road, Yantai economic and Technological Development Zone, Shandong, China Applicant after: Li Bin Co-applicant after: Huang Yi Address before: 264006 No. 6, Heilongjiang Road, Yantai economic and Technological Development Zone, Shandong, China Applicant before: Daming Electronics Co., Ltd. |
|
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Assignee: YANTAI DYNAMIC ELECTRONICS CO., LTD. Assignor: Li Weiqiang|Li Bin|Huang Yi Contract record no.: 2011370000635 Denomination of invention: Quartz crystal resonator and manufacture process thereof License type: Exclusive License Open date: 20100825 Record date: 20111231 |
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20160629 Address after: 264006 No. 6, Heilongjiang Road, Yantai Development Zone, Shandong Patentee after: YANTAI DYNAMIC ELECTRONICS CO., LTD. Address before: 264006 No. 6, Heilongjiang Road, Yantai economic and Technological Development Zone, Shandong, China Patentee before: Li Bin Patentee before: Huang Yi Patentee before: Li Weiqiang |