Способ изготовления низкочастотнб1х вакуумных кварцевб1х резонаторов

ф;: Г -" гОписА-ниеИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 296230 0 аез Советских Социалистических Республикависимое от авт. свидетельства ч" 3420/26-9) 031 т 9/04 196 Заявл м заявкиприсоединен иоритетубликовацо Комитет по деламизаоретеиий и аткрытипри Совете МинистровСССР 971. Бюллетень8 УДК 621.372 41(088.8) ния описания 6.11.1971 ата опублико Авторыизобретения И. Г. Васи анков Заявител СОВ ИЗГОТОВЛЕНИЯ НИЗКОЧАСТОТНЫХ ВАКУУМНЬ 1 Х КВАРЦЕВЫХ РЕЗОНАТОРОВ Предлагаемый способ относится к области технологии изготовления радиокомпонент, в частности к технологическому процессу изготовления низкочастотных пьезоэлектрических кварцевых резонаторов.5Известны способы изготовления низкочастотных вакуумных кварцевых резонаторов, основанные на припаивании к никелированной поверхности пьезоэлементов металлических струн (являющихся держателями и токоотво Лами) с помощью мягкого низкотемпературного припоя ПОС, состоящего из олова (59 - 61%) и свинца (остальное), и на термотренировки пьезоэлементов, смонтированных в держателях, т. е. кварцевых резонаторов, до пх 15 вакуумирования, заключающейся в прогреве их в течение суток при температуре 70 - 100 С.Однако в известных способах прп использовании для монтажа оловянно-свинцового при поя невозможно достичь высоких параметров резонаторов, кроме того, свинец, входящий в состав мягких низкотемпературных припоев, обладает повышенной пластичностью и малой твердостью и вносит ощутимое затухание в 2 колебания пьезоэлемента.С целью улучшения электрических характеристик и уменьшения старения резонаторов по предлагаемому способу металлические струны припаивают к никелированной поверх ности пьезоэлементов с помощью припоя, состоящего пз сурьмы (4 - 6%) и олова (остальное), затем смонтированные в держателях пьезоэлементы термотренируют в течение двух часов при +195+5 С, а после вакуумпрования и заварки резонаторов их термотрецируют в течение двух часов прп температуре 195+ 5 С и в течение двух часов при - 60 С.На фиг. 1 показан график изменения частоты в миллионных долях предлагаемых реальных низкочастотных резонаторов рдз.пичцых типов при разных циклах температурных воздействий; на фиг. 2 - температурно-чдстотные характеристики реального кварцевого резонатора (ни примере резонатора крутпльых колебаний), изготовленного по способу-прототипу (кривая 1) и в соответствии с предпагаемым способом (крцвая 2); цд фцг. 3 - зависимость эквивалентного сопротивления того же резонатора, изготовленного по способу-прототипу (кривая 1) с пспользов;шпем части приемов способа-прототипа и части приемов предлагаемого способа, в частности с использованием оловянно-сурьмяного припоя вместо оловянно-свинцового, но с использованием одной термотренировки прп 70 - 100 С (кривая 2) и полностью в соответствии с предлагаемым способом (кривая 3).В предлагаемом способе изготовления струны, являющиеся держателями-токоотводами,Таблица 1 Время разрушения паяного соединения при воздействии постоянной нагрузки 0,8 нг при 100 С, мин Прочность на отрыв струны при комнатной температуре,кг40 Коэффициент лараболы ТЧХ(1"С)оЯдомх о.жаоххоэдО оао Способ 0,026 10 0,026 10 1970 Прототип Предложе- ния 90000 0,63 625 294000 0,36 50 55 60 65 припаиваются к пьезоэлементу с помощью припоя, состоящего из олова и сурьмы, при этом содержание сурьмы не должно превышать 6%, иначе соединение на основе такого припоя из-за хрупкости припоя непрочно, Известно, что добавка сурьмы улучшает механические свойства припоев, увеличивает их прочность и повышает сопротивление ползучести. Прочностные характеристики соединения на основе оловянно-сурьмяного припоя оказываются значительно лучшими.В табл. 1 приведены характеристики прочности крепления (средпие арифметические значения) испытанных резонаторов, при монтаже которых используется ПОСи оловянно-сурьмяный припой,Крепление пьезоэлементов с помощью оловянно-сурьмяного припоя не разрушается при воздействии на него повышенных температур порядка 180 - 220 С, при которых крепление с помощью ПОСразрушается, так как температура плавления оловянно-сурьмяного припоя оказывается равной 233 С, в то время как температура плавления ПОСсоставляет всего 183 С. Высокие механо-упругие свойства оловянно-сурьмяного припоя приводят к поразительным результатам по улучшению электрических параметров резонаторов при использовании этого припоя в процессе изготовления резонаторов: увеличивается добротность резонаторов, снижается зависимость сопротивления от температуры, улучшаются температурно-частотные характеристики. Кроме того, увеличивается и долговременная стабильность частоты резонаторов.Однако реализация высоких параметров не может быть достигнута без необходимой технологической термотренировки резонаторов. Чем выше температура нагрева при тренировках, тем лучше снимаются механические напряжения и облагораживается пьезоэлемент и его никелевое покрытие.Резонаторы после стадии монтажа пьезоэлементов в держателях тренируют в течение двух часов при 195+5 С, а полностью готовые резонаторы тренируют в течение двух часов при 195:Е 5 С и двух часов при - 60 С. Тренировка резонаторов после их изготовления, т. е. после заварки и вакуумировапия, необходима, так как при заварке колб резонаторов возникают сильные температурные напряжения, и если эти напряжения не сняты,5 10 15 20 25 30 35 то ухудшается старение резонаторов и резко снижается активность колебаний. Тренировка при отрицательной температуре в ряде случаев оказывается необходимой, так как она снимает напряжения, которые не могут быть сняты нагревом.После осуществления цикла предлагаемых термотренировок частота резонаторов стабилизируется и при воздействии повышенной температуры окружающей среды (+120 С) практически не меняется. Совокупность приемов - монтаж оловянно-сурьмяным припоем и цикл тренировок согласно предложению - может привести к реализации цели предлагаемого изобретения. Если резонаторы изготовлены с использованием при монтаже оловянно-сурьмяного припоя, но термотренировка проводится при 70 - 100 С в течение 24 час только на промежуточной стадии изготовления, и резонаторы не подвергаются тренировке при отрицательной температуре, то параметры резонаторов не стабилизируются во времени и от температурных воздействий окружающей среды (см. фиг. 3, кривая 2).Изготовление резонаторов по предлагаемому способу приводит к снижению старения резонаторов, уменьшению зависимости их частоты от температуры (см. фиг. 2, кривая 2) и к существенному улучшению наиболее важных характеристик резонаторов: уменьшению эквивалентного сопротивления, повышению добротности, уменьшению температурного коэффициента сопротивления, снижению ТКЧ.В табл. 2 приведены средние арифметические значения некоторых параметров двух партий резонаторов крутильных колебаний на частоту 100 кги. Предмет изобретенияСпособ изготовления низкочастотных вакуумированных кварцевых резонаторов, основанный на припаивании к никелированной поверхности пьезоэлементов металлических струн с помощью мягкого припоя с последующей термотренировкой, отличаощийся тем, что, с целью улучшения электрических характеристик и уменьшения старения резонаторов, струны припаивают припоем, состоящим из сурьмы (4 - 6%) и олова (остальное), а после вакуумирования и заварки колб резонаторов их тсрмотрепируют в течение 2 час при температуре + 195+ 5 С и в течение 2 час при температуре - 60 С,5000 ОООО ОООО Редакто корректоры: В. Петрова и Е. Ласточкина морозова Изд.370 Тираж 473 елам изобретений и открытий при Совете осква, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Гипографпя, пр апунова,Як, ои оооо Заказ 795/4ЦНИИПИ Комитета п ставитсль Н. СтепановТскрсд Л. Л. Евдонов Подписное инистров СССР