晶体振动子外壳封装前真空加热原理分析及工程应用

摘要:通过对真空加热原理及过程特点分析,将其实际应用到工程达到了提高步留的效果

关键词:晶体振动子 真空加热

晶体振动子在电子电路中广泛作为时钟晶体振荡器使用。它是利用具有压电效应的石英晶体片制成的。这种石英晶体薄片涂敷银层后受到外加交变电场的作用时(通过接着剂导通)会产生机械振动,再加上底座及金属外壳封装,就构成了石英晶体谐振器,其体积小、重量轻、可靠性高、精度高、频率稳定度高,被应用于家用电器和通信设备中。下文将对晶体振动子在金属外壳封装前真空加热的原理做具体分析。

一、金属外壳封装前真空加热原理

晶体振动子的频率稳定度高很大原因取决于外壳封装前真空加热过程,其目的是利用真空泵抽气抽湿在预备加热、固定升温、保持恒温、冷却的整个热处理过程中通过低真空状态把常温时制品内部水分及金属外壳材料残留的水分除去,防止电极氧化、降低阻抗值,使周波频率更集中,在整个热处理过程中,不纯的微量气体被排出,加热过程一直处于真空状态(自动程序控制加热过程),有利于提高制品的质量,改善步留。

二、在真空中进行的加热过程特点分析

1.氧化作用被抑制

真空加热炉抑制铁的氧化是基于以下两个原因:一方面由于真空度高,氧化介质极稀薄,固界面上的氧化反应速度极其缓慢,不会形成可见的氧化膜。另一方面,在真空条件下加热,相当于在保护气氛中加热,抑制了铁的氧化。并且由于还原性气体成分H2.CO的比例上升,即使有微量氧化,形成的氧化膜也会被还原。

2.气流作用

根据气体动力学理论 气体的温度是分子运动強度的表示 加热的状态时产生气流 气体分子不停的运动和加热器壁也発生撞击 由于撞击前后并无能量的损耗 只是以大小相等方向相反的速度弾回来 所以当分子数密度一定時 圧強与温度之間成正比関系

3.脱气作用

通常,金属中总会溶解一定量的气体,如H2.O2.N2等,在真空条件下进行热处理,真空度越高,气压越低,温度越高,越有利于把扩散到金属表面的气体逸出,同时也把在常温状态时制品内部残留的水分逸出。

4.蒸发现象

常压下金属及其合金的蒸发很少,但是在真空条件下进行加热处理,金属表面合金元素的蒸发有时是很严重的,这将会造成表面合金元素的贫乏,从而改变合金组织,使力学性能下降。为了避免这种现象,可以先将加热炉内气体抽到较高的真空度,随即充入高纯度氮气,使加热炉内气压维持在26.6~200Pa下进行加热处理。

5.真空度

标准大气圧就是在空间温度為0℃時 空气圧強是101323.2par定为标准大气圧 而真空是压强低于海平面标准大气圧的空间的气体状态 所谓真空技術并不是直接利用真空而是利用真空状态的特性制造优质的产品

6.加热速度缓慢

在真空中加热,因气体稀薄,在热传导、对流、辐射三种传热方式中只以辐射为主,而在600℃以下,辐射作用又很微弱,所以真空中加热速度缓慢。

三、晶体振动子在金属外壳封装前真空加热的工程应用

天津大真空所特有的装置是全自动封装熔接机用真空加热炉,了解真空加热的原理,把它应用到水晶振动子金属外壳封装前真空加热,达到了减少周波数偏差,提高生产步留的目的,。

四、真空加热炉的构成

加热炉自体,电源,加热器,温度调节器,回转泵,低温泵,排气阀,报警系统,冷却管,

氮气管,空气压缩机等构成。

五、真空加热的自动程序操作过程

1. 真空排气及预备加热开始

2. 真空到达固定升温

3. 保持恒温

4. 冷却

5. 氮气导入

图中表示的是真空加热的时间分布及过程数据,通过对真空加热原理及过程特点分析,结合工程的实际情况(周波数偏差大),把现有的氮气加热条件变更为真空加热,并且从整体时间分布上做了实验,根据设定自动化程序协调工作,最终周波数±20ppm步留提高了14.8%,图中红色标识是真空加热过程和氮气加热过程的区别。

真空加热技术正改变着我们的生活,今后应用的领域也会越来越广泛,包括各种真空获得设备(真空泵),各种真空测量儀器,各种真空阀门,真空密封技术,真空检漏技术,在工程方面也包括真空冶炼,真空钎焊与烧结,真空镀膜,真空干燥,真空浸渍,真空蒸馏,真空输送,真空过滤等不同的工艺流程,人们将不断地认识和应用真空,它们也将不停的为人类服务,让我们用新理念认识“真空”、探索“真空”,推动“真空”发展。

推荐访问： 晶体 封装 加热 振动 外壳