压电元件安装到基片上的方法技术

一种将压电元件安装到基片上的方法，其特征在于，包括以下步骤： （ａ）在一个基片的至少右侧上配置一种柔顺材料，并使它烘干； （ｂ）在该基片的左侧上施加第一导电粘合剂； （ｃ）使压电元件定位在基片上； （ｄ）选择性地配置第二柔顺的导电粘合剂，使它接触压电元件右侧的上部和基片的右侧。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及频率控制装置，具体涉及将。诸如压电晶体滤波器、压电晶体谐振器之类的压电装置，通常包括安装到基片上的一片压电材料。在晶体装置中，晶体元件必需具有附在其上的薄的金属电极，通过它们使电信号耦合进/出该压电晶体材料。压电装置的共同问题是使压电装置适当地隔离免遭机械震撞，还要处理好压电材料与基片材料之间热膨胀系数的不匹配。压电装置往往存在例如压电晶体材料与基片材料热膨胀系数不匹配的问题。由于随着温度变化晶体和基片会膨胀和收缩，所以这种不匹配将导致在这种装置的工作寿命期间随时间进展而在晶体内诱发机械应力。除了这种热应力之外，通过晶体的安装结构传递到晶体上的机械震撞还会增大机械应力，有害地影响这种装置的谐振频率、精确度和耐久性。在前几年中业已做过各种努力来将压电晶体装置柔顺地(com-pliantly)安装到基片上。为了这一应用目的(亦即柔顺(compliant)安装压电装置)，利用一种安装装置、设备或其它的安装设施力图降低或减小压电晶体元件上的机械应力。某种先有技术的柔顺安装装置业已使用了薄箔接片，它起弹簧型安装结构的作用，力求将晶体元件与其基片隔离开。其它类型的柔顺安装结构尝试应用具有与晶体材料本身的热膨胀系数较近似匹配的热膨胀系数的基片材料。附图说明图1a和图1b示出了两种先有技术的装置实例。图1a示出一个宽容限的时钟振荡器10，它按如下方式制做，将环氧树脂12敷在陶瓷封装件14上，放上石英晶体16，在一个烘箱中使环氧树脂12烘干。然后，在晶体16与陶瓷封装件14之间制作两个耗费时间的引线连接头18。晶体16与封装件14之间的耦合是刚性的和直接的，该装置的频率稳定性临界，需要精确细微地组装，不容易适应批量生产。又因安装是刚性的而且引线连接头易断，故抗机械震撞性能差。图1b示出一种悬臂式晶体安装件20，它按如下方式制做首先，将环氧树脂22配置在陶瓷24的左侧；其次，将晶体26适当地安置以使其底部电极30接触环氧树脂22。此后，将悬臂安装件20上下翻过来倒置，插入到一件配合的工具中，使晶体26与另一侧28处的陶瓷24之间的缝隙大约0.003″(0.08mm)。然后，使悬臂式安装件20在烘箱中烘，同时在配合工具中上下翻动。然后，借助从上部电极32延伸到陶瓷24左侧一条引线(未示出)上的粘合剂34，使晶体26的上部电极32连接到陶瓷外壳24左侧处的引线上。再后，使粘合剂34粘结。如果不是不可能自动配合，这种操作是非常困难的，悬臂安装件20具有临界的机械震撞性能。由于现代的压电晶体元件所具有的实际尺寸很小，故先有技术中的大部分的(如果不是全部的话)柔顺安装方案是难以实用的。例如，单独应用弯曲的薄箔接片将晶体小薄片柔顺地安装到一个基片上不是一种经济地批量生产石英晶体装置的结构。为此，现在对于需要一种改进的、把压电元件与陶瓷基片安装在一起的方法，(ⅰ)要使因压电晶体与陶瓷基片之间热膨胀不匹配而诱生的机械应力减到最小；(ⅱ)要提供机械上足够的耦连，以使该装置能够抗机械震撞；(ⅲ)要提供一种适应于批量生产的晶体固定方法。据此，一种成本低、制造方便的压电装置柔顺安装方法是对先有技术的一种改进。容易地和可靠地将晶体装置固定到基片上并使晶体元件不产生机械应力的方法也是对先有技术的一种改进。图1a和图1b示出两种先有技术振荡器的透视放大图；图2示出按照本专利技术所制作的完全组装的温度补偿型晶体振荡器(TCXO)的剖面放大图；图3示出按照本专利技术部分地组装的TCXO的简化的透视放大图；图4示出对图3沿线4—4截取的TCXO的简化剖面图，用以说明按照本专利技术的第一主要步骤；图5示出对图3沿线4—4截取的TCXO的简化剖面图，用以说明按照本专利技术的第二主要步骤；图6示出对图3沿线4—4截取的TCXO的简化剖面图，用以说明按照本专利技术的第三和第四主要步骤。本专利技术提供一种改进的将。在图2中示出了一个部分组装的温度补偿型晶体振荡器(TCXO)100。TCXO100包括一个压电元件102、一个温度补偿集成电路104、一个基片106、输入—输出基座107和盖罩108。将盖罩108缝焊到基片106上，如图2中项118所示，形成一个内部惰性环境120，其内封闭至少有压电元件102。温度补偿集成电路104和芯片电容器(未示出)可以位于同一环境120中。温度补偿集成电路104通常由引线连接到基片106上镀金属的区域。采用了合适地填充钨的馈电孔，来实现温度补偿集成电路104与输入一输出基座107的连接。压电元件102可以包括一个石英条、一个AT切割的石英晶体条、一个AT切割的石英圆形晶体、等等，最好是AT切割的石英晶体条，因其尺寸小、重量轻，还因质量小而具有改善的机械弹性形变性能。AT切割的石英晶体条110具有一个上部电极114和一个底部电极116。电极114和116被电气和机械地连接到右引线119和左引线117上(如图2中虚线所示)。引线117和119适当地耦合到温度补偿集成电路104上。引线117和119从左突出部分和右突出部分(或者左、右侧)126和128中伸出，通过这两个突出部分到达基片106的底部，再与集成电路104连接。如图2中所示，一种柔顺的导电粘合剂112将底部电极116耦合到突出部分126的左引线117上。在另一个突出部分128处，示出了一个顺从的弯绕圈(compliant wrap around)113依附于上部边沿122上，并可以接触压电元件102的侧边124，建立顶部电极114与突出部分128顶的右引线119电连接。在这种构造中，压电元件102取晶体条110的形态，由引线117和119使温度补偿集成电路104与晶体条110电耦合，从而能得到频率调谐和温度补偿。一个缓冲元件130允许压电元件102沿水平方向因压电元件102与基片106之间热膨胀系数的差异而引起的滑动或膨胀和收缩。缓冲元件130允许压电元件102不是在不平滑的、金属化的陶瓷表面上滑动，而是沿着由顺从的和基本上不磨蚀的缓冲元件130的表面所规定的光滑表面上滑动。TCXO100的尺寸的范围很宽。通常，TCXO100的尺寸大约为0.350英尺(8.89mm)×0.350英尺(8.89mm)×0.110英尺(2.79mm)。高度134足以封闭环境120内的元件，并足以对压电元件102的杂散或不需要的电容减到最小。如下面要详细叙述的，将压电元件安装到基片上可改善机械和电的连接，增加TCXO的稳定性，并提供一种改进的和更可靠的输出。从最简单的形式来说，下面描述本专利技术方法的各种步骤。图4示出第一步骤亦即配置步骤(dispesing step)202，它包括在基片106的至少右侧或突出部分128上配置柔顺(compliant)材料208，然后烘柔顺材料208，以适当地形成烘干的柔顺材料212。图5和图6示出烘干的柔顺材料212形成一个合适的光滑缓冲体，以允许压电元件102在光滑表面上水平地膨胀和收缩。图5中示出第二个主要步骤亦即施加步骤214，它包括将第一个导电粘合剂216施加在基片106的左突出部分126上。施加足够量的粘合剂促进了压电元件102对基片106的粘结和连接的改善。图6示出第三步骤亦即定位步骤218。定位步骤218包括定位和对准在基片106上的压电元件1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种将压电元件安装到基片上的方法，其特征在于，包括以下步骤(a)在一个基片的至少右侧上配置一种柔顺材料，并使它烘干；(b)在该基片的左侧上施加第一导电粘合剂；(c)使压电元件定位在基片上；(d)选择性地配置第二柔顺的导电粘合剂，使它接触压电元件右侧的上部和基片的右侧。2.权利要求1的方法，其特征在于，配置步骤包括在基片的左侧上配置至少一滴柔顺材料，在右侧上配置至少一滴柔顺材料。3.权利要求1的方法，其特征在于，配置步骤包括在基片的左侧上配置一滴柔顺材料，在右侧上配置相邻的两滴柔顺材料。4.权利要求3的方法，其特征在于，配置步骤包括烘干上述的滴以形成对压电元件的三点支持。5.权利要求1的方法，其特征在于，施加步骤包括施加足够量的第一导电粘合剂，使它接触压电元件和基片，以形成电连接。6.权利要求1的方法，其特征在于，施加步骤包括施加上由导电有机硅树脂或导电环氧树脂组成的第一导电粘合剂，选择性配置步骤包括配置由有机硅树脂或环氧树脂组成的第二柔顺的导电粘合剂。7...

【专利技术属性】
技术研发人员：托马斯A·克内克特，
申请(专利权)人：CTS公司，
类型：发明
国别省市：