一种晶振用陶瓷基座的加工方法与流程

1.本发明涉及电子元器件加工领域，尤其涉及一种晶振用陶瓷基座的加工方法。


背景技术：

2.贴片式晶振的结构主要包括三大部件：陶瓷基座、晶片和盖板，其中陶瓷基座承担着承载、电连接的功能，其加工生产最为复杂。陶瓷基座为一个上方敞开设置的陶瓷腔体，晶片会被设置在腔体内，然后在真空环境下封盖形成晶振成品。
3.陶瓷基座分为三层结构，最底层为第一陶瓷板，中间为第二陶瓷板，最上方为可伐环，三层结构紧密结合在一起。第一陶瓷板和第二陶瓷板均为陶瓷材质，第一陶瓷板的上表面设有可导电的点胶台，第一陶瓷板的下表面设有连接pcb板的连接电极，第二陶瓷板的上表面设有导电层以便后续能通过钎焊连接可伐环，在加工陶瓷基座时，在陶瓷基座还是生陶的时候，对于需要实现电连接的位置，先用印刷的方式实现基本的电连接功能，待陶瓷基座烧结硬化后，还需要利用电镀的方式对所有导电区域进行电镀处理，对于单个陶瓷基座上的导电部分，即第一陶瓷板上表面的点胶台、第一陶瓷板下表面的连接电极、第二陶瓷板上表面的导电层的电联接，是通过在第一陶瓷板和第二陶瓷板上设置导电的通孔来实现的。为了提高生产效率，一般是在一整块陶瓷基板上划分为若干个相互紧邻的、呈矩阵排列的陶瓷基座，为使整块陶瓷基板上所有陶瓷基座能同时电镀作业，就要求整块陶瓷基板上的所有陶瓷基座在被分离之前，所有的导电区域都要连通在一起，而另一方面，陶瓷基座最终是一颗一颗的使用，为了便于后续逐颗分离开来，在陶瓷基座还是生瓷的时候，要在相邻陶瓷基座之间预先切分割槽，这一过程称为预切，这种工艺会对陶瓷基板的正反两面进行预切，也使得陶瓷基板正反两面上无法设置使相邻陶瓷基座电连接的结构，具体地：传统的组装工艺上，在对陶瓷基座、晶片、盖板进行组装时，是逐颗组装的，这种情况下，组装环节要求陶瓷基座是单颗的形式，在这种工艺环境下，预切工艺是在陶瓷基板的正反两面分别设置切刀，形成一对切刀，这一对切刀本身的刀刃是相互对齐的，两者同时对陶瓷基板进行预切作业，保证了陶瓷基板正反两面的预切槽在一个平面内，这一预切加工环节两面的预切槽并不会贯通，即不会切透，以便保证陶瓷基板上的陶瓷基座仍然相互连接。因此在这种工艺环境下，为了使陶瓷基板上相邻的陶瓷基座之间能够实现电联接，就不得不在第一陶瓷板与第二陶瓷板之间设置电连接结构，前面说过，加工环节两面的预切槽并不会贯通，相邻的陶瓷基座之间实现电联接的结构就设置在预切步骤中未切透的部分。这样的设置，就必然在第一陶瓷板与第二陶瓷板之间设置了独立的导电结构，这一导电结构具有一定的厚度，又由于成品晶振的内部是真空状态，所以要确保陶瓷基座的气密性，为避免这一导电结构使第一陶瓷板与第二陶瓷板之间产生漏气的间隙，所以传统工艺上，待在第一陶瓷板上表面印刷完导电结构后，有一个“压平”的步骤，以使导电结构完全嵌入第一陶瓷板与第二陶瓷板内，避免第一陶瓷板与第二陶瓷板叠合不紧密产生间隙；可以预见的，压平步骤会导致第一陶瓷板产生一定的形变。而这一形变使得加工出来的陶瓷基板无法适应整板加工的组装工艺。
4.在具体的加工步骤中，后道步骤往往是以前道步骤加工部位为参照物的，具体地，传统工艺的加工步骤为：
5.ss1、对第一陶瓷板冲定位槽，对第二陶瓷板冲内腔；以第二陶瓷板的内腔为基准位置在第二陶瓷板上冲角孔和通孔，以第一陶瓷板的定位槽位基准位置在第一陶瓷板上冲角孔和通孔，角孔是整板陶瓷基板上四个相邻陶瓷基座连接处的导电孔，因位于单个陶瓷基座的四角处，故称为角孔，通孔是连接第一陶瓷板上下面、第二陶瓷板上下面的导电孔；分别将第一陶瓷板和第二陶瓷板上的通孔填充导电浆料；
6.ss2、以第二陶瓷板的角孔为基准位置，在第二陶瓷板上表面印刷导电结构，以第一陶瓷板的角孔为基准位置，在第一陶瓷板的上表面印刷导电结构；
7.ss3、压平，使得印刷在第一陶瓷板上的导电结构嵌入第一陶瓷板内；
8.ss4、印刷点胶台导电结构；
9.ss5、以第一陶瓷板和第二陶瓷板的角孔、第二陶瓷板的内腔为参考基准位置，将第二陶瓷板和第一陶瓷板叠层，加压压合在一起；
10.ss6以第一陶瓷板的角孔和通孔为基准位置，在第一陶瓷板的下表面印刷导电结构；
11.ss7、以第二陶瓷板的内腔为基准位置，分别从第一陶瓷板下表面和第二陶瓷板上表面两个方向进行预切分割槽；
12.ss8、依次烧结、一次电镀、上可伐环、钎焊可伐环、二次电镀；
13.ss9、沿着预切槽进行裂片处理，得到单个陶瓷基座。
14.上述工艺中有些步骤导致的不良，在单颗组装工艺中并不会造成大的损失，但是在整板组装工艺中却会导致比较严重的后果：
15.一方面，由于压平步骤，部分陶瓷基座会因为形变成为不良品，采用单颗组装工艺时，只要将这些单颗的不良品挑出来丢弃即可，不会影响其他产品；然而，整板组装工艺中，一个陶瓷基板上有几百个陶瓷基座，一颗不良品会导致另外几百个陶瓷基座全部被废弃，所以压平导致的不良品在整板组装工艺中会造成严重的后果，是不可接受的。
16.另一方面，不同于单颗组装时陶瓷基座以单颗的形式出厂，整板组装工艺中，陶瓷基座出厂时为整板形式，组装厂组装完成后再对整板进行分割获得单颗的成品晶振，且基于整板组装工艺，维持整板陶瓷基板上所有陶瓷基座之间电联接的结构设置于第一陶瓷板的下表面，即设计了新的布线方式，因此这种工艺下，陶瓷基座在完成电镀步骤前，要确保相邻陶瓷基座之间的电连接关系，不能对第一陶瓷板的下表面做预切，只能从对第二陶瓷板的上表面方向做一次预切(称为：上预切)，所以在陶瓷基座下表面进行的下预切步骤与在陶瓷基座上表面进行的上预切步骤必须分两次进行，这就引出如何保证两次预切步骤中切割位置一致的问题，现有工艺中，下预切步骤是以第一陶瓷板角孔为基准位置进行切割的，然而由于传统的陶瓷基板加工工艺中，第一陶瓷板的角孔与第二陶瓷板的角孔分别冲压，且第一陶瓷板会经历压平步骤后存在形变，导致第一陶瓷板的角孔与第二陶瓷板的角孔存在不重叠的情况，进而导致下预切步骤的切割线与上预切步骤的切割线不重合的问题，实操中发现偏差可能达到7-12微米，而这会导致后续裂片困难，甚至切割到可伐环，导致产品报废。
17.再一方面，上可伐环是以第二陶瓷板的内腔为基准位置，在第一陶瓷板的上表面
印刷导电结构是以第一陶瓷板的角孔为基准位置，因为第一陶瓷板在印刷导电结构后压平的步骤中存在形变，进而导致可伐环与第一陶瓷板上表面印刷的导电结构存在偏差，导致成品点胶和组装晶片时出现位置偏移，品质一致性不好，影响合格率。
18.综上，由于新的组装工艺的发展，以单颗组装工艺下生产的陶瓷基座不能很好的适应整板组装工艺的要求，需要对陶瓷基板的加工工艺做必要的改进，以便降低整板组装公一下的残品率，提高产品的品质。


技术实现要素：

19.本发明所要解决的技术问题是：提供一种新的陶瓷基座加工方法，提高其适配整板组装的工艺。
20.为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
21.一种晶振用陶瓷基座的加工方法，陶瓷基座包括由下至上依次连接的第一陶瓷板、第二陶瓷板、可伐环，加工步骤包括：
22.s1、加工第一陶瓷板和第二陶瓷板；
23.所述加工第一陶瓷板包括：对第一陶瓷板冲定位槽；以第一陶瓷板的定位槽为基准在第一陶瓷板上冲通孔；对第一陶瓷板上的通孔做导电化处理；以第一陶瓷板的定位槽为基准位置，在第一陶瓷板的上表面印刷腔内导电结构；
24.所述加工第二陶瓷板包括：
25.对第二陶瓷板冲内腔；以第二陶瓷板的内腔为基准位置在第二陶瓷板上冲通孔；对第二陶瓷板上的通孔做导电化处理；以第二陶瓷板的内腔为基准位置，在第二陶瓷板上表面印刷第三导电结构；
26.腔内导电结构包括直接印刷在所述第一陶瓷板的上表面的第一导电结构和印刷于第一导电结构上方的第二导电结构；
27.s2、以第一陶瓷板的定位槽或腔内导电结构、第二陶瓷板的内腔为基准位置，将第二陶瓷板和第一陶瓷板叠层，加压加热压合；
28.s3、以第二陶瓷板的内腔为基准位置，对叠合在一起的第二陶瓷板与第一陶瓷板同时打角孔；
29.s4、以角孔为基准位置，在第一陶瓷板的下表面印刷第三导电结构；
30.s5、以角孔为基准位置，在第二陶瓷板的上表面预切分割槽；
31.s6、依次进行烧结、一次电镀、上可伐环、钎焊可伐环、二次电镀；
32.s7、得到整板的陶瓷基座。
33.与现有技术相比，本发明具有如下技术效果：
34.一方面，原加工工艺中，第一陶瓷板上表面的腔内导电结构在压平步骤之后会产生位置偏差，在本方案中，因为第一陶瓷板不再需要单独压平步骤，所以不产生形变，第一陶瓷板上表面的第一导电结构的位置不会再产生偏差；
35.第二方面，原加工工艺中，第一陶瓷板上表面的腔内导电结构基于第一陶瓷板的角孔定位印刷，第二陶瓷板上表面的第三导电结构基于第二陶瓷板的角孔定位印刷，由于第一陶瓷板的角孔与第二陶瓷板的角孔分别加工，且第一陶瓷板经压平步骤后会产生形变，导致第一陶瓷板上表面的腔内导电结构与第二陶瓷板上表面的第三导电结构的相对位
置产生偏差；
36.第三方面，传统工艺中上可伐环是参考第二陶瓷板的内腔操作的，因为第一陶瓷板在印刷腔内导电结构后压平的步骤中存在形变，进而导致可伐环与第一陶瓷板上表面印刷的腔内导电结构存在偏差，导致成品点胶和组装晶片时出现位置偏移，品质一致性不好，影响合格率，采用新工艺后，由于省去了印刷腔内导电结构后单独对第一陶瓷板进行压平的步骤，避免了第一陶瓷板的形变，进而确保了可伐环与第一陶瓷板上表面印刷的导电结构相对位置的准确性，提高了产品品质的一致性。
37.第四方面，基于原陶瓷基座加工工艺，上预切位置是以第二陶瓷板的角孔为基准位置确定的，而下预切位置是以第一陶瓷板的角孔为基准位置确定的，鉴于原加工工艺中，第一陶瓷板的角孔与第二陶瓷板的角孔是单独加工，且第一陶瓷板经历压平步骤会有形变，导致最终第一陶瓷板的角孔与第二陶瓷板的角孔可能存在不重合的情况，进而导致陶瓷基板加工环节中的上预切位置与组装后对成品进行的下预切的位置不重合，切割不良；采用新工艺后，不做压平处理，第一陶瓷板与第二陶瓷板先叠合再统一打角孔，确保陶瓷基板加工环节中的上预切位置与组装后对成品进行的下预切的位置的参考基准保持一致，保证了产品的良率。
38.在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
39.优选地，所述第二陶瓷板上的通孔至少为2个，确保电连接效果；
40.优选地，步骤s6中，一次电镀为镀镍，二次电镀为镀金；
41.优选地，步骤s6中，上可伐环是指将可伐环置于第二陶瓷板上表面上。
42.优选地，所述步骤s1中印刷各导电结构，即进行尺寸控制又进行角度控制，所述尺寸控制是指对导电结构的宽度、厚度和在印刷面上的坐标位置的控制，所述角度控制是指对导电结构相邻边界线之间的夹角进行控制。
43.优选地，所述第三导电结构包括围绕所述角孔设置的环形导电圈，在步骤s4之后，步骤s6中所述的二次电镀之前还包括在所述导电圈上涂刷非导电材料；非导电材料可以为陶瓷，也可以是现有的任何绝缘、能耐受陶瓷烧结温度、易被激光切割的材料，非导电材料将导电圈与外界隔绝开，避免二次电镀环节在导电圈上电镀上金，因为晶振组装完成后需要用激光对陶瓷基板进行下预切作业，而金是激光的强反射体，很难被激光切割开，以非导电材料进行遮蔽，避免未来需要用激光切割的位置电镀上金，降低了未来激光切割的难度；当然涂刷非导电材料的作业可以在第一次电镀前，这样连第一次电镀的材质也不会电镀到导电圈上，所以效果更佳。只是因为第一次电镀一般为镀镍，镍也还算容易被激光切割，所以只要涂刷非导电材料的步骤在电镀金之前就可以大幅度降低后续激光切割环节的难度。
44.优选地，所述步骤s1中所述的对通孔做导电化处理，是指在所述通孔内表面电镀导电层或在所述通孔内填充导电物质，所述导电物质可以是固态金属或含有金属微粒的导电浆料。
附图说明
45.图1为本发明的晶振用陶瓷基座的立体结构示意图；
46.图2为本发明的晶振用陶瓷基座的局部剖视示意图；
47.图3为本发明的晶振用陶瓷基座的第二陶瓷板及设于其上的导电结构示意图；
48.图4为本发明的晶振用陶瓷基座的第一陶瓷板及设于其上表面的导电结构示意图；
49.图5为本发明的晶振用陶瓷基座的第一陶瓷板下表面的导电结构示意图；
50.图6为矩阵排列的陶瓷基座的结构示意图；
51.图7为本发明的方法的流程图。
52.在附图中，各标号所表示的部件名称列表如下：
53.1、第一陶瓷板；2、第二陶瓷板；3、可伐环；4、通孔；5、角孔；6、点胶台；mp11、第一导电结构；mp12、第二导电结构；mp21、第三导电结构；mp101、第四导电结构。
具体实施方式
54.以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
55.如图1、图2所示，陶瓷基座分为三层结构，最底层为第一陶瓷板1，中间为第二陶瓷板2，最上方为可伐环3，三层结构紧密结合在一起。第一陶瓷板1和第二陶瓷板2均为陶瓷材质，第一陶瓷板1的上表面设有点胶台6，点胶台6实际为两层结构，如图2所示，第一陶瓷板1上设有腔内导电结构，腔内导电结构包括直接设于第一陶瓷板1上表面的一层称之为第一导电结构mp11，及在第一导电结构上叠加的第二导电结构mp12；第一陶瓷板1的下表面设有连接pcb板的连接电极，俗称焊盘，本例中称之为第四导电结构mp101，第二陶瓷板2的上表面设有第三导电结构mp21以便后续能通过钎焊连接可伐环3，第一陶瓷板1和第二陶瓷板2的四角均设有角孔5，角孔5连通第三导电结构mp21与第四导电结构mp101，而设于第一陶瓷板1上的第一导电结构mp11和第二导电结构mp12之间为直接电连接的关系，且第一导电结构mp11基于第一陶瓷板1上的通孔4实现与第四导电结构mp101的电联接。如图6所示，在加工环节，在一整块陶瓷基板上划分为若干个相互紧邻的、呈矩阵排列的陶瓷基座，此时，四个相邻陶瓷基座共用一个角孔5，印刷于陶瓷基板下表面的第四导电结构包括围绕角孔5设置的导电圈，相邻陶瓷基座之间就是依赖围绕角孔5设置的导电圈实现电连接。在陶瓷基座被组装完后，会将矩阵装陶瓷基座切割为单颗的状态，切割的动作会切断相邻陶瓷基座之间基于角孔5的电连接，从而实现成品晶振中正负极在电路上的分离。
56.如图7所示，所述晶振用陶瓷基座的加工方法，陶瓷基座包括由下至上依次连接的第一陶瓷板、第二陶瓷板、可伐环，加工步骤包括：
57.s1、加工第一陶瓷板和第二陶瓷板；
58.所述加工第一陶瓷板包括：对第一陶瓷板冲定位槽；以第一陶瓷板的定位槽为基准在第一陶瓷板上冲通孔；对第一陶瓷板上的通孔做导电化处理，以第一陶瓷板的定位槽为基准位置，在第一陶瓷板的上表面印刷腔内导电结构；即印刷第一导电结构mp11，并在第一导电结构mp11上印刷第二导电结构mp12；
59.所述加工第二陶瓷板包括：
60.对第二陶瓷板冲内腔；以第二陶瓷板的内腔为基准位置在第二陶瓷板上冲通孔；对第二陶瓷板上的通孔做导电化处理；以第二陶瓷板的内腔为基准位置，在第二陶瓷板上表面印刷第三导电结构mp21；
61.前述通孔是用于连接第二陶瓷板上下面、第一陶瓷板上下面各层的导电孔，本例
中前述对通孔做导电化处理，为向通孔内填充导电浆料；
62.s2、以第一陶瓷板的定位槽、第二陶瓷板的内腔为基准位置，将第二陶瓷板和第一陶瓷板叠层，加压加热压合；因为没有单独对第一陶瓷板进行压平，第一陶瓷板无形变，而此步第一陶瓷板和第二陶瓷板叠合之后一块进行加热加压压合，即便陶瓷在热能和压力的作用下有形变，因为第一陶瓷板和第二陶瓷板承受的参数完全一致，所以其形变系数是一致的，第一陶瓷板和第二陶瓷板之间不会产生相对形变、位移、偏移；
63.本步骤中，也可以以腔内导电结构，具体说是以第一导电结构mp11和第二陶瓷板的内腔为基准位置将第二陶瓷板和第一陶瓷板叠层，第一导电结构mp11和第二陶瓷板的内腔都可以直接观测到，利于控制；
64.s3、以第二陶瓷板的内腔为基准位置，对叠合在一起的第二陶瓷板与第一陶瓷板同时打角孔；
65.s4、以角孔为基准位置，同时参考通孔的位置，在第一陶瓷板的下表面印刷第四导电结构mp101，确保第四导电结构与通孔存在重合部分，确保第一陶瓷板上下表面的电连接效果；随后在第四导电结构mp101的围绕角孔设置的导电圈上涂覆陶瓷材料,单纯以陶瓷材料将角孔周边的导电圈进行绝缘遮蔽，避免后续电镀环节在导电圈上电镀上新物质。一般情况下，只要以角孔为基准位置印刷第四导电结构mp101，第四导电结构应该与第一陶瓷板上的通孔存在重合部分，为了确保万无一失，进一步参考通孔的位置，确保第四导电结构与通孔存在重合部分，保证第一陶瓷板上下表面的电连接。
66.s5、以角孔为基准位置，在第二陶瓷板的上表面预切分割槽；
67.s6、依次进行烧结、一次电镀、上可伐环、钎焊可伐环、二次电镀；
68.s7、得到整板的陶瓷基座。
69.以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种晶振用陶瓷基座的加工方法，其特征在于：s1、加工第一陶瓷板和第二陶瓷板；所述加工第一陶瓷板包括：对第一陶瓷板冲定位槽；以第一陶瓷板的定位槽为基准在第一陶瓷板上冲通孔；对第一陶瓷板上的通孔做导电化处理；以第一陶瓷板的定位槽为基准位置，在第一陶瓷板的上表面印刷腔内导电结构；所述加工第二陶瓷板包括：对第二陶瓷板冲内腔；以第二陶瓷板的内腔为基准位置在第二陶瓷板上冲通孔；对第二陶瓷板上的通孔做导电化处理；以第二陶瓷板的内腔为基准位置，在第二陶瓷板上表面印刷第三导电结构；s2、以第一陶瓷板的定位槽或腔内导电结构、第二陶瓷板的内腔为基准位置，将第二陶瓷板和第一陶瓷板叠层，加压加热压合；s3、以第二陶瓷板的内腔为基准位置，对叠合在一起的第二陶瓷板与第一陶瓷板同时打角孔；s4、以角孔为基准位置，在第一陶瓷板的下表面印刷第四导电结构；s5、以角孔为基准位置，在第二陶瓷板的上表面预切分割槽；s6、依次进行烧结、一次电镀、上可伐环、钎焊可伐环、二次电镀；s7、得到整板的陶瓷基座。2.根据权利要求1所述的晶振用陶瓷基座的加工方法，其特征在于，所述第二陶瓷板上的通孔至少为2个。3.根据权利要求1所述的晶振用陶瓷基座的加工方法，其特征在于，步骤s6中，一次电镀为镀镍，二次电镀为镀金。4.根据权利要求1所述的晶振用陶瓷基座的加工方法，其特征在于，步骤s6中，上可伐环是指将可伐环置于第二陶瓷板上表面上。5.根据权利要求1所述的晶振用陶瓷基座的加工方法，其特征在于，所述步骤s1中对各导电结构的印刷作业，即进行尺寸控制又进行角度控制。6.根据权利要求1所述的晶振用陶瓷基座的加工方法，其特征在于，所述第三导电结构包括围绕所述角孔的环形导电圈，在步骤s4之后，步骤s6中所述的二次电镀之前还包括在所述导电圈上涂刷非导电材料。7.根据权利要求1所述的晶振用陶瓷基座的加工方法，其特征在于，所述腔内导电结构包括第一导电结构和印刷于第一导电结构上方的第二导电结构。8.根据权利要求1所述的晶振用陶瓷基座的加工方法，其特征在于，所述步骤s4中，以第二陶瓷板和通孔为基准位置，对叠合在一起的第二陶瓷板与第一陶瓷板同时打角孔。9.根据权利要求6所述的晶振用陶瓷基座的加工方法，其特征在于，所述非导电材料为陶瓷材料。10.根据权利要求1所述的晶振用陶瓷基座的加工方法，其特征在于，所述步骤s1中所述的对通孔做导电化处理，是指在所述通孔内表面电镀导电层或在所述通孔内填充导电物质。

技术总结
本发明公开了一种晶振用陶瓷基座的加工方法，基于新的布线方式和组装工艺，省略了传统陶瓷基板加工工艺中的“压平”步骤，并调整冲角孔步骤在整个工艺流程中的次序，避免了基板不同层角孔的形变与位置偏移，使上层预切割步骤与下层预切割步骤采用相同的参照物，保证了上下预切割槽的重合度，同时提高了基板不同层印刷浆料的位置准确度，大幅度提高了基板的成品率和品质的一致性。品率和品质的一致性。品率和品质的一致性。


技术研发人员：李斌 黄屹
受保护的技术使用者：烟台明德亨电子科技有限公司
技术研发日：2023.05.15
技术公布日：2023/7/22