CN203014757U

CN203014757U - 冷压焊陶瓷封装外壳及使用该外壳的晶体振荡器

Info

Publication number: CN203014757U
Application number: CN 201220628458
Authority: CN
Inventors: 陈炳龙; 黄大河
Original assignee: SUZHOU INDUSTRIAL PARK YANGCHEN PACKAGING TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SUZHOU INDUSTRIAL PARK YANGCHEN PACKAGING TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2012-11-26
Filing date: 2012-11-26
Publication date: 2013-06-19
Anticipated expiration: 2022-11-26

Abstract

本实用新型公开了一种冷压焊陶瓷封装外壳，包括陶瓷基座和盖板，所述陶瓷基座包括相互固定的陶瓷基板和双金属环，以及分别设置在所述陶瓷基板内外侧的内电极和外电极，所述内电极和外电极相互电性导通；所述陶瓷基座和盖板依靠所述陶瓷基座的双金属环采用冷压焊工艺封结在一起。本实用新型的有益效果主要体现在：可以有效地避免了传统的平行缝焊、再流焊等封装方法对电子芯片的热冲击，器件芯片可以保持精密的电参数，单层陶瓷基板取代多层陶瓷片共烧结构，体积小、重量轻，结构简单，加工工艺成熟，可广泛用于电气性能要求较高的表面贴装石英晶体元器件和其他电子元器件的气密封装。

Description

冷压焊陶瓷封装外壳及使用该外壳的晶体振荡器

技术领域

本实用新型涉及一种封装外壳及使用该外壳的晶体振荡器。

背景技术

由于手机、静态数码相机、PC主板、笔记本电脑和视频游戏的不断发展，晶体振荡器的需求量预计会出现大幅度增长。

如图1所示，传统的晶体振荡器包括至少2层陶瓷基板1、3，及与陶瓷基板固定的封盖9，内侧陶瓷基板3的上方设有内电极8，外侧陶瓷基板1的下方设有外电极2，所述内电极8和外电极2相互导通。所述内电极8的上方通过粘结层10固定一石英晶体11，所述石英晶体11设置在由陶瓷基板3和封盖9所形成的封闭空间内。为了增加封闭空间，现有技术的内侧陶瓷基板3上还固设有一周的第三层陶瓷基板4，该第三层陶瓷基板4上还设有金属化层5、焊料6和金属环7。封盖9与金属环7的封装采用平行缝焊或贵金属金锡合金熔焊。

但由于传统的表面贴装石英晶体振荡器陶瓷封装外壳的陶瓷板是由三层陶瓷片叠加共烧而成，陶瓷基板的生产成本一直居高不下，制造费用昂贵，同时三层叠加共烧，制作时技术要求高，产量受到技术、设备各方面的限制，生产效率和产品良率降低，远远不能满足于日益增长的市场需求。另外器件的封装一般采用平行缝焊或贵金属金锡合金焊，封接设备和材料十分昂贵，生产成本很高。因此寻找一种结构简单易行、采用较为廉价的封装方式、可以大批量工业化生产的陶瓷封装外壳，用于石英晶体器件的生产代替现有产品迫在眉睫。

实用新型内容

本实用新型目的是提供一种冷压焊陶瓷封装外壳及使用该外壳的晶体振荡器。

本实用新型的目的，将通过以下技术方案得以实现：

一种冷压焊陶瓷封装外壳，包括陶瓷基座和盖板，所述陶瓷基座包括相互固定的陶瓷基板和双金属环，以及分别设置在所述陶瓷基板内外侧的内电极和外电极，所述内电极和外电极相互电性导通；所述陶瓷基座和盖板依靠所述陶瓷基座的双金属环采用冷压焊工艺封结在一起。

优选的，所述陶瓷基板上设置有通孔，所述内电极通过该通孔与外电极相连接。

优选的，所述盖板为中间凸起的金属管帽，所述中间凸起的四周为封接边，所述中间凸起与四周的封接边相对平行，所述陶瓷基座和金属管帽的封接边依靠冷压焊工艺封结在一起。

优选的，所述盖板为与所述陶瓷基板平行的平面金属盖板，所述陶瓷基座和平面金属盖板依靠冷压焊工艺封结在一起。

优选的，所述盖板为具有定位突起的金属盖板，所述陶瓷基座和金属盖板依靠冷压焊工艺封结在一起。

优选的，所述陶瓷基板和内电极之间还设有支撑层。

优选的，所述陶瓷基板上方设置具有可焊性功能的金属化环，用于陶瓷基板与双金属环的可靠焊接。

本实用新型还揭示了一种使用冷压焊陶瓷封装外壳的晶体振荡器，包括可通过冷压焊相互固定的陶瓷基座和盖板，所述陶瓷基座包括相互固定的陶瓷基板和双金属环，以及分别设置在所述陶瓷基板内外侧的内电极和外电极，所述内电极和外电极相互电性导通；所述内电极的上方固设有一石英晶体，所述石英晶体设置在由陶瓷基板和盖板所形成的封闭空间内，所述陶瓷基座和盖板依靠所述陶瓷基座的双金属环采用冷压焊工艺封结在一起。

本实用新型的有益效果主要体现在：可以有效地避免了传统的平行缝焊、再流焊等封装方法对电子芯片的热冲击，器件芯片可以保持精密的电参数，可采用单层陶瓷基板或多层陶瓷片共烧结构，体积小、重量轻，结构简单，加工工艺成熟，可广泛用于电气性能要求较高的表面贴装石英晶体元器件和其他电子元器件的气密封装。

附图说明

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：

图1是传统的表面贴装石英晶体振荡器陶瓷封装外壳结构示意图。

图2是本实用新型冷压焊单层陶瓷封装外壳基座的结构示意图。

图3是本实用新型冷压焊多层陶瓷封装外壳基座的结构示意图。

图4是本实用新型冷压焊陶瓷封装石英晶体振荡器（平面金属盖板）结构示意图。

图5是本实用新型冷压焊陶瓷封装石英晶体振荡器（金属管帽）结构示意图。

图6a是本实用新型外电极的第一实施例示意图。

图6b是本实用新型外电极的第二实施例示意图。

图7a是本实用新型内电极及金属化层第一实施例示意图。

图7b是本实用新型内电极及金属化层第二实施例示意图。

图8是本实用新型双金属环的第一实施例示意图。

图9是本实用新型双金属环的第二实施例示意图。

图10是本实用新型金属盖板的第二实施例示意图。

具体实施方式

结合图4和图5所示，本实用新型的封装外壳包括适合冷压焊的相互固定的陶瓷基座和盖板，所述陶瓷基座包括陶瓷基板41、51和双金属环44、54，以及分别设置在陶瓷基板41、51内外侧的内电极45、55和外电极49、59。所述内电极45、55和外电极49、59通过陶瓷基板上设置的通孔47、57相互电性导通，内电极45、55的上方设有银浆402、502，所述银浆402、502的作用是使其上方能更好地固设一石英晶体401、501，所述石英晶体401、501设置在由陶瓷基板41、51和盖板所形成的封闭空间内，所述陶瓷基板41、51和盖板依靠冷压焊封该双金属环44、54结合在一起。

所述陶瓷基板51采用单层（图2）氧化铝陶瓷阵列基片或多层（图3）陶瓷阵列基片与金属浆料共烧而成，有利于精密丝网印刷工艺和大批量工业化生产，生产效率高，能有效降低制作成本。

所述陶瓷基板41、51上方设置有具有可焊性功能的金属化环42、52，所述金属化环42、52采用W浆料用丝网印刷工艺在陶瓷基片表面印刷金属化层图形，陶瓷阵列基片表面，然后与陶瓷阵列基片在高温保护气氛炉中共烧而成，金属层和陶瓷相互渗透以获得高结合力的金属化层，并在金属化层上镀镍防止生锈。

结合图2所示的陶瓷基座，所述金属化环22与双金属环24之间设置有银铜焊料环23，该焊料环用作钎焊料，其在高温保护气氛钎焊炉中可将陶瓷基板21和双金属环24牢固的焊接在在一起，形成容纳石英晶体或其他电子芯片的气密空腔。

所述双金属环54是采用机械冲压加工制作而成，金属环的材料采用与氧化铝陶瓷膨胀系数相匹配的一面无氧铜另一面是可伐或铁镍合金的双金属材料。可伐一面用于与氧化铝陶瓷基板的焊接，无氧铜一面用于与封焊盖板51或管帽50冷压焊封接。双金属环的可伐或铁镍合金表面层与陶瓷基板膨胀系数相接近，既解决了金属环与陶瓷基板的可靠焊接问题，同时又兼容了无氧铜表面与无氧铜盖板或管帽冷压焊封工艺。

所述陶瓷基板21和内电极25之间还设有支撑层26，具体如图2、4、5所示，支撑层56采用厚膜高温介质浆料丝网印刷和烧结工艺制作，支撑层56用于垫高石英晶体501的高度，有效使得石英晶体501与陶瓷基板52保持一定的距离（大于50μm）。

所述内电极55和外电极59是由陶瓷基片上的通孔57填充W金属浆料，烧结固化后实现电气连接，同时金属浆料又能将通孔封堵。

如图5所示，所述盖板为中间凸起的金属管帽50，所述中间凸起的四周为封接边，所述中间凸起与四周的封接边相对平行，所述陶瓷基座和金属管帽50的封接边依靠该双金属环54冷压焊封结合在一起。或者，如图4所示，所述盖板为与所述陶瓷基板平行的平面金属盖板40，所述陶瓷基板51和金属盖板40依靠该双金属环54冷压直接结合在一起。所述金属盖板40、金属管帽50采用无氧铜机械冲压而成，表面可镀镍以防止锈蚀。

由于上述无氧铜分子之间易于键合的物理特性，封装时通过直接冷压双金属环54和金属管帽59或金属盖板4，达到密封的目的。简化了石英晶体振荡器封装工艺，避免了对石英晶片的热冲击。

如图6a、 6b和图7a、7b所示，所述外电极55的形状为分别设置在陶瓷基板51的两边的方块。所述内电极59的形状为条状形。外电极和内电极采用厚膜导体浆料丝网印刷和烧结工艺在陶瓷基片外表面制作金属化层，可以是W、Mo/Mn、Cu、Ni等金属，金属化层上镀镍或金。内电极及外电极通过陶瓷阵列连片的过孔金属化实现可靠的电连接。

图8、图9揭示了两种双金属环的形状，其凸缘可以分别设置在双金属环的上、下两个位置。

图10揭示了一种盖板，其为具有定位突起101的金属盖板，该定位突起可以卡入到双金属环内起到定位所述金属盖板的位置的作用，所述陶瓷基座和金属盖板依靠冷压焊工艺封结在一起。

该陶瓷基板可广泛用于表面贴装石英晶体元器件和其他电子元器件的气密封装。例如用于表面贴装石英晶体谐振器制作时（图5所示），石英晶片501通过银浆502与内电极55连接。器件采用冷压焊将陶瓷基板上的双金属环54和金属盖板40（图4）或金属管帽50（图5）焊接在一起，形成容纳保护石英晶片的气密空间。该表面贴装陶瓷-冷压焊封装外壳结构简单、体积小、重量轻、便于大批量工业化生产，符合电子元器件小型化和表面贴装的发展趋势。

本实用新型表面贴装冷压焊陶瓷封装外壳，具有如下特点：

1. 采用冷压焊方法进行电子器件的最后封装，可以有效地避免了传统的平行缝焊、再流焊等封装方法对电子芯片的热冲击，器件芯片可以保持精密的电参数。

2. 相比传统多层陶瓷共烧结构的表面贴装陶瓷封装外壳，体积小、重量轻、结构简单。适合工业化大批量生产。

3. 采用厚膜材料制作支撑层56 ，用简单的方法有效解决石英晶片501与陶瓷基板51保持一定距离（大于50μm）的问题。

本实用新型尚有多种实施方式，凡采用等同变换或者等效变换而形成的所有技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种冷压焊陶瓷封装外壳，包括陶瓷基座和盖板，其特征在于：所述陶瓷基座包括相互固定的陶瓷基板（51）和双金属环（54），以及分别设置在所述陶瓷基板（51）内外侧的内电极（55）和外电极（59），所述内电极（55）和外电极（59）相互电性导通；所述陶瓷基座和盖板依靠所述陶瓷基座的双金属环（54）采用冷压焊工艺封结在一起。

2.根据权利要求1所述的冷压焊陶瓷封装外壳，其特征在于：所述陶瓷基板（51）上设置有通孔（57），所述内电极（55）通过该通孔（57）与外电极相连接。

3.根据权利要求1或2所述的冷压焊陶瓷封装外壳，其特征在于：所述盖板为中间凸起的金属管帽（50），所述中间凸起的四周为封接边，所述中间凸起与四周的封接边相对平行，所述陶瓷基座和金属管帽（50）的封接边依靠冷压焊工艺封结在一起。

4.根据权利要求1或2所述的冷压焊陶瓷封装外壳，其特征在于：所述盖板为与所述陶瓷基板（41）平行的平面金属盖板（40），所述陶瓷基座和平面金属盖板（40）依靠冷压焊工艺封结在一起。

5.根据权利要求1或2所述的冷压焊陶瓷封装外壳，其特征在于：所述盖板为具有定位突起（101）的金属盖板，所述陶瓷基座和金属盖板依靠冷压焊工艺封结在一起。

6.根据权利要求1所述的冷压焊陶瓷封装外壳，其特征在于：所述陶瓷基板（51）和内电极（55）之间还设有支撑层（56）。

7.根据权利要求1所述的冷压焊陶瓷封装外壳，其特征在于：所述陶瓷基板（51）上方设置具有可焊性功能的金属化环（52），用于陶瓷基板（51）与双金属环（54）的可靠焊接。

8.一种使用冷压焊陶瓷封装外壳的晶体振荡器，其特征在于：包括可通过冷压焊相互固定的陶瓷基座和盖板，所述陶瓷基座包括相互固定的陶瓷基板（51）和双金属环（54），以及分别设置在所述陶瓷基板（51）内外侧的内电极（55）和外电极（59），所述内电极（55）和外电极（59）相互电性导通；所述内电极（55）的上方固设有一石英晶体（501），所述石英晶体（501）设置在由陶瓷基板（51）和盖板所形成的封闭空间内，所述陶瓷基座和盖板依靠所述陶瓷基座的双金属环（54）采用冷压焊工艺封结在一起。

9.根据权利要求8所述的晶体振荡器，其特征在于：所述盖板为中间凸起的金属管帽（50），所述中间凸起的四周为封接边，所述中间凸起与四周的封接边相对平行，所述陶瓷基座和金属管帽（50）的封接边依靠冷压焊工艺封结在一起。

10.根据权利要求8所述的晶体振荡器，其特征在于：所述盖板为与所述陶瓷基板（41）平行的平面金属盖板（40），所述陶瓷基座和平面金属盖板（40）依靠冷压焊工艺封结在一起。

11.根据权利要求8所述的晶体振荡器，其特征在于：所述盖板为具有定位突起的金属盖板，所述陶瓷基座和金属盖板依靠冷压焊工艺封结在一起。