专利名称：低温玻璃-陶瓷封装外壳及使用该外壳的晶体振荡器的制作方法
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I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、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低温玻璃-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:一种低温玻璃-陶瓷封装外壳，包括相互固定的陶瓷基座和盖板，所述陶瓷基座至少包括陶瓷基板和易熔化的低温玻璃环，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，所述陶瓷基板和盖板依靠该低温玻璃环结
合在一起。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，所述陶瓷基板和金属管帽的封接边依靠该低温玻璃环结
合在一起。或者，所述盖板为中间凹进的陶瓷管帽，所述中间凹进的四周为封接边，所述中间凹进与四周的封接边相对垂直，所述陶瓷基板和陶瓷管帽的封接边依靠该低温玻璃环结合
在一起。优选的，所述陶瓷基板和低温玻璃环之间还设有绝缘支撑层和高温绝缘环。优选的，所述外电极的形状为分别设置在陶瓷基板(32)的四角上的方块。[0012]优选的，所述内电极的形状为条状形。本实用新型还揭示了一种使用低温玻璃-陶瓷封装外壳的晶体振荡器，包括相互固定的陶瓷基板和盖板，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，所述陶瓷基板和盖板之间设有易熔化的低温玻璃环，所述陶瓷基板和盖板依靠该低温玻璃环结合在一起。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，所述陶瓷基板和金属管帽的封接边依靠该低温玻璃环结
合在一起。或者，所述盖板为中间凹进的陶瓷管帽，所述中间凹进的四周为封接边，所述中间凹进与四周的封接边相对垂直，所述陶瓷基板和陶瓷管帽的封接边依靠该低温玻璃环结合
在一起。本实用新型的有益效果主要体现在:将低温玻璃作为焊料、单层陶瓷基板取代多层陶瓷片共烧结构，体积小、减轻重量，结构简单，加工工艺成熟，保证产品的高合格率，可广泛适用于表面贴装石英晶体元器件和其他电子元器件。
以下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是本实用新型低温玻璃-陶瓷封装基座的结构示意图。图3是本实用新型低温玻璃-陶瓷封装(金属封帽)石英晶体振荡器结构示意图。图4是本实用新型低温玻璃-陶瓷封装(陶瓷或玻璃封帽)石英晶体振荡器结构示意图。图5是本实用新型绝缘支撑层结构示意图。图6a是本实用新型内电极金属化层的第一实施例示意图。图6b是本实用新型内电极金属化层的第二实施例示意图。图7是本实用新型外电极金属化层示意图。
具体实施方式
结合图3和图4所示，本实用新型的封装外壳包括相互固定的陶瓷基板32、42，易熔化的低温玻璃环35、45和盖板，以及分别设置在陶瓷基板32、42内外侧的内电极36、46和外电极31、41。所述陶瓷基板32、42和低温玻璃环35、45组成陶瓷基座。所述内电极36、46和外电极31、41相互电性导通，内电极36、46的上方设有银浆37、47，所述银浆37、47的作用是使其上方能更好地固设一石英晶体38、48，所述石英晶体38、48设置在由陶瓷基板32、42和盖板所形成的封闭空间内，陶瓷基板32、42和盖板依靠该低温玻璃环35、45结合在一起。具体如图2所示，所述陶瓷基板22采用氧化铝陶瓷阵列基片，可以是生瓷片，也可以是烧成后的熟瓷片，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。[0028]如图3所示，所述盖板为中间凸起的金属管帽39，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，所述陶瓷基板32和金属管帽39的封接边依靠该低温玻璃环35结合在一起。所述金属管帽39采用与氧化铝陶瓷基片膨胀系数匹配的铁镍合金机械冲压而成，表面镀镍以防止锈蚀。或者，如图4所示，所述盖板为中间凹进的陶瓷管帽49，所述中间凹进的四周为封接边，所述中间凹进与四周的封接边相对垂直，所述陶瓷基板42和陶瓷管帽49的封接边依靠该低温玻璃环45结合在一起。所述氧化铝陶瓷管帽49可用多层陶瓷工艺成型，也可以采用压铸烧结成型方法制作。所述陶瓷基板32、42和低温玻璃环35、45之间还设有绝缘支撑层33、43和高温绝缘环34、44。具体如图5所示，绝缘支撑层33采用厚膜高温介质浆料丝网印刷和烧结工艺制作，材料可以是高温玻璃或其他高温绝缘介质，绝缘支撑层33、43用于垫高石英晶体38、48的高度，有效使得石英晶体38、48与陶瓷基板32、42保持一定的距离(大于50 μ m)，同时为内电极36、46和外电极31、41的连接留出一个通路。所述内电极36、46引出端设置在高温绝缘环34、44下，高温绝缘环34、44采用厚膜高温介质浆料丝网印刷和烧结工艺制作，材料可以是高温玻璃和其他高温绝缘介质材料，其有效地覆盖内电极36、46的引出端，起到绝缘的作用。低温玻璃焊料环35、45，采用低温玻璃浆料丝网印刷和烧结工艺制作，目的用于陶瓷基板和金属管帽39 (图3所示)或陶瓷管帽49 (图4所示)在较低温度条件下(低于400° C)封接。封装时通过融化低温玻璃环直接将金属管帽39或陶瓷管帽与高温绝缘环34粘结，该低温玻璃环35可以直接印刷烧结于陶瓷基板32上，也可直接烧结于陶瓷封帽上49 (如图4所示)，简化石英晶体振荡器封装工艺，可利用封装设备实现大批量生产。如图6a和图6b和图7所示，所述外电极的形状为分别设置在陶瓷基板的四角上的方块。所述内电极的形状为条状形。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。该封装外壳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。例如用低温玻璃-陶瓷封装外壳封装的石英晶体谐振器制作时，具体如图3所示，石英晶片39通过银浆37与内电极36连接，低温玻璃焊料环34将陶瓷基板32与金属管帽34或陶瓷管帽49 (图4所示)在较低温度(低于400° C)下焊接在一起，形成容纳保护石英晶片的气密空间。该表面贴装陶瓷-低温玻璃封装外壳结构简单、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。本实用新型表面贴低温玻璃-装陶瓷封装外壳，具有如下特点:1.相比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。采用单层氧化铝阵列瓷片和传统的厚膜工艺，设备简单，工艺成熟，适合工业化大批量生产。2.采用厚膜材料制作绝缘支撑层23，用简单的方法有效解决石英晶片38与陶瓷基板32保持一定距离(大于50 μ m)的问题。同时为内电极26留出与外电极21相互连接的通路。3.采用覆盖内电极26引出端高温绝缘玻璃环25，可以避免封接金属盖帽39时引起内电极短路的问题。4.采用低温玻璃焊料环25直接印刷烧结在陶瓷基板22上，也可以预先烧结在陶瓷封帽49上。用传统的低温烧结炉进行封接，有利于简化石英晶体振荡器封装工艺，实现大批量生产。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。
权利要求1.一种低温玻璃-陶瓷封装外壳，其特征在于:包括相互固定的陶瓷基座和盖板，所述陶瓷基座至少包括陶瓷基板(32)和易熔化的低温玻璃环(35)，以及分别设置在所述陶瓷基板(32)内外侧的内电极(36)和外电极(31)，所述内电极(36)和外电极(31)相互电性导通，所述陶瓷基板(32)和盖板依靠该低温玻璃环(35)结合在一起。
2.根据权利要求1所述的低温玻璃-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(39)，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，所述陶瓷基板(32)和金属管帽(39)的封接边依靠该低温玻璃环(35)结合在一起。
3.根据权利要求1所述的低温玻璃-陶瓷封装外壳，其特征在于:所述盖板为中间凹进的陶瓷管帽(49)，所述中间凹进的四周为封接边，所述中间凹进与四周的封接边相对垂直，所述陶瓷基板(32)和陶瓷管帽(49)的封接边依靠该低温玻璃环(35)结合在一起。
4.根据权利要求1所述的低温玻璃-陶瓷封装外壳，其特征在于:所述陶瓷基板(32)和低温玻璃环(35 )之间还设有绝缘支撑层(33 )和高温绝缘环(34 )。
5.根据权利要求1所述的低温玻璃-陶瓷封装外壳，其特征在于:所述外电极的形状为分别设置在陶瓷基板(32)的四角上的方块。
6.根据权利要求1所述的低温玻璃-陶瓷封装外壳，其特征在于:所述内电极的形状为条状形。
7.一种使用低温玻璃-陶瓷封装外壳的晶体振荡器，包括相互固定的陶瓷基板(32)和盖板，分别设置在所述陶瓷基板(32)内外侧的内电极(36)和外电极(31)，所述内电极(36)和外电极(31)相互电性导通，所述内电极(36 )的上方固设有一石英晶体(38 )，所述石英晶体(38)设置在由陶瓷基板(32)和盖板所形成的封闭空间内，其特征在于:所述陶瓷基板(32)和盖板之间设有易熔化的低温玻璃环(35)，所述陶瓷基板(32)和盖板依靠该低温玻璃环(35)结合在一起。
8.根据权利要求7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(39)，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，所述陶瓷基板(32)和金属管帽(39)的封接边依靠该低温玻璃环(35)结合在一起。
9.根据权利要求7所述的晶体振荡器，其特征在于:所述盖板为中间凹进的陶瓷管帽(49)，所述中间凹进的四周为封接边，所述中间凹进与四周的封接边相对垂直，所述陶瓷基板(32)和陶瓷管帽(49)的封接边依靠该低温玻璃环(35)结合在一起。
专利摘要本实用新型公开了一种低温玻璃-陶瓷封装外壳及使用该外壳的晶体振荡器，包括相互固定的陶瓷基座和盖板，所述陶瓷基座至少包括陶瓷基板和易熔化的低温玻璃环，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，所述陶瓷基板和盖板依靠该低温玻璃环结合在一起。本实用新型的有益效果主要体现在低温玻璃作为焊料、单层陶瓷基板取代多层陶瓷片共烧结构，体积小、减轻重量，结构简单，加工工艺成熟，保证产品的高合格率，可广泛适用于表面贴装石英晶体元器件和其他电子元器件。
文档编号H03H9/10GK203014755SQ20122062833
公开日2013年6月19日 申请日期2012年11月26日 优先权日2012年11月26日
发明者陈炳龙, 黄大河 申请人:苏州工业园区阳晨封装技术有限公司