СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ РЕЗОНАТОРОВ И ФИЛЬТРОВ Российский патент 2000 года по МПК H03H3/02 

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано в производстве монолитных пьезоэлектрических фильтров и резонаторов.

Известен способ герметизации пьезокерамического фильтра [1], при котором защиту резонирующих участков рабочей пластины фильтра производят, создавая над ней полость. В качестве полостьобразующего вещества используют насыщенный раствор мочевины в дистиллированной воде. Затем производят герметизацию фильтра путем нанесения эпоксидного компаунда с последующей полимеризацией при нагреве по определенной схеме. В процессе полимеризации компаунда происходит разложение мочевины на газообразные продукты, которые частично диффундируют в компаунд, доведенный предварительной полимеризацией до эластичного состояния. За счет избыточного давления продуктов разложения в области активных колебаний фильтра создаются полые зоны.

Недостатком данного способа является низкий выход годных изделий вследствие того, что разложение мочевины при указанной в авторском свидетельстве температуре 165 - 170^oC, при которой происходит полимеризация компаунда, проходит не только с образованием газообразных продуктов, но и согласно [2] с образованием биурета NH(CONH₂)₂ - белого порошкообразного вещества с температурой разложения 192^oC, присутствие которого демпфирует резонирующие участки фильтра. Повышение температуры для дальнейшего разложения биурета на газообразные продукты невозможно, так как приведет к коррозии пленки металлических электродов. Кроме того, не удается получать полости заданной формы и размеров, так как после сушки насыщенного раствора мочевины часто на месте нанесения раствора образуются крупные кристаллы мочевины, что также снижает качество получаемой полости.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ изготовления пьезоэлектрического фильтра [3], при котором полостьобразующий материал типа воска, парафина или подобный им, находящийся в нормальных условиях в твердом или полутвердом состоянии, но легко размягчающийся при относительно невысокой температуре, наносят на электроды резонатора посредством кисти, печати или погружением в расплав. Затем после быстрого отверждения полостьобразующего материала, пьезоэлектрическую пластину покрывают слоем материала на основе термостойкой смолы, имеющей такую композицию, что при нагревании до отверждения в этом слое образуются поры. В процессе отверждения смолы при повышенной температуре полостьобразующий материал, нанесенный тонким слоем, плавится и адсорбируется в порах защитного слоя (оболочки) так, что на месте его нанесения образуются полости.

Данный способ имеет существенные недостатки, источником которых является то, что, как конструкционный элемент, защитная оболочка должна быть прочной и влагонепроницаемой, а как адсорбент должна быть пористой и газопроницаемой. Так существует вероятность неполного поглощения полостьобразующего материала пористой смолой из-за неравномерности распределения в ней пор и их несообщаемости между собой. В результате полостьобразующий материал будет поглощаться в основном близлежащими порами, а его продвижение в глубину слоя смолы будет затруднено. Кроме того, из-за невысокой температуры плавления полостьобразующего материала типа воск, парафин и им подобного (50 - 80^oC [2] ), возможна преждевременная, до достижения смолой необходимой твердости, адсорбция полостьобразующего материала в защитный слой. Смола при этом займет освободившееся пространство и будет препятствовать колебаниям фильтра. Во-вторых, пористая структура защитной оболочки фильтра снижает влагоустойчивость, что приводит к необходимости дополнительного нанесения слоя лака.

Указанные недостатки в массовом производстве приведут к снижению выхода годных изделий.

Целью данного изобретения является повышение технологического выхода годных фильтров и резонаторов за счет исключения вероятности неполного удаления полостьобразующего материала с резонирующих участков пьезопластины, а также за счет сохранения размеров и формы полой зоны при расплавлении полостьобразующего вещества.

Для достижения этой цели предлагается перед созданием внешней защиты оболочки формировать внутреннюю твердую оболочку, которой предписывается функция адсорбции полостьобразующего вещества при сохранении размеров и формы полой зоны. Исходя из своего назначения этот внутренний слой должен иметь высокую пористость и быть газопроницаемым, то есть поры должны быть сообщаемы между собой, а также быть достаточно прочным. Материал с такими свойствами можно получить путем сушки водной суспензии на основе порошка какого-либо минерала.

Процесс формирования внутренней твердой оболочки и полых зон происходит следующим образом. На резонирующие участки пьезопластины наносят полостьобразующий материал типа воска, парафина, петролатума или им подобного, находящегося при нормальной температуре в твердом или полутвердом состоянии, но легко размягчающегося при относительно невысокой температуре. Затем пластину покрывают слоем суспензии, приготовленной из воды и тонко измельченного минерала, например, мела, глины или другого нерастворимого в воде минерала. Для облегчения нанесения и упрочнения слоя в воду добавляют связующее вещество, например поливиниловый спирт. Слой суспензии сушат в нормальных условиях. После сушки, благодаря наличию в суспензии связующего вещества, образуется достаточно прочная пористая оболочка, внутри которой с помощью полостьобразующего вещества, находящегося в данный момент в твердом состоянии, сформирован свод будущей полости. Затем изделие выдерживают при повышенной температуре, при которой из оболочки удаляются остатки влаги, а полостьобразующее вещество плавится и полностью адсорбирует в материал оболочки. В результате над резонирующими участками пластины образуются полости, устойчивые к деформации и температурному воздействию. После этого изделия покрывают любым типом компаунда, удовлетворяющим требованиям прочности покрытия изделий электронной техники и проводят его полимеризацию.

Пример. В качестве исходной заготовки фильтра взяли пьезокерамическую пластину полосового фильтра на частоту 6,5 МГц с металлическими электродами и присоединенными выводами. На резонирующие участки пластины нанесли расплав петролатума посредством пуансона. Через несколько секунд при комнатной температуре нанесенный петролатум отвердился. Затем погружением нанесли на пластину слой суспензии, приготовленной из порошка мела и воды с растворенным в ней поливиниловым спиртом. Слой суспензии сушили в нормальных условиях до его отверждения. После этого заготовки выдержали 30 минут при температуре 120 - 140^oC. При этом произошло окончательное испарение воды, а петролатум полностью адсорбировал в меловое покрытие. Затем фильтры покрыли затвердевающим компаундом ЭК-91.

От полноты поглощения петролатума слоем мела в наибольшей степени зависит величина минимального вносимого затухания фильтра.

Было проведено сравнение выхода годных фильтров, изготовленных с применением полостьобразующего вещества и пористого компаунда (по прототипу) и с применением полостьобразующего вещества, подслоя масла и защитного компаунда (по изобретению), при норме вносимого затухания не более 5 дБ. Выход годных по первому способу (прототип) составил 82,3%, выход годных по заявляемому способу составил 99,8%.

Источники
1. Авторское свидетельство N 849962 "Способ герметизации пьезокерамического фильтра", кл. H 03 H 3/02, заявлено 17 декабря 1979 г.

2. Справочник резинщика. М.: "Химия", 1971, с. 464, 448.

3. Патент 1242181 (Великобритания), кл. H 03 H 9/14, опубликован 11 августа 1971 г. - прототип.

Способ изготовления пьезоэлектрических резонаторов и фильтров относится к электронной технике. Цель изобретения - повышение эффективности производства за счет увеличения выхода годных изделий. Способ состоит в следующем. На резонирующие участки пьезокерамической пластины наносят полостьобразующий материал, находящийся в нормальных условиях в полутвердом состоянии, но легко расплавляющийся при относительно невысокой температуре. Затем пластину покрывают защитным слоем отвердевающей смолы. После выдержки изделий при повышенной температуре полостьобразующий материал адсорбирует в поры внешней оболочки. Чтобы исключить случаи неполного удаления с поверхности пластины полостьобразующего вещества и для сохранения формы и размеров полостей, предлагается перед созданием внешней защитной оболочки покрывать пластины слоем суспензии на основе мелкодисперсного минерального порошка, связующего вещества и воды и сушить этот слой в нормальных условиях для получения твердой дополнительной оболочки, хорошо абсорбирующей полостьобразующее вещество. После выдержки при повышенной температуре изделия покрывают защитным слоем из смолы.

Способ изготовления пьезоэлектрических фильтров и резонаторов, включающий изготовление резонансной пьезоэлектрической пластины с металлическими электродами, нанесение на резонирующие участки полостьобразующего вещества, создание внешней защитной оболочки из затвердевающего компаунда и выдержка при повышенной температуре для расплавления и адсорбции полостьобразующего вещества материалом оболочки, отличающийся тем, что перед созданием внешней оболочки на пластину наносят слой суспензии на основе мелкодисперсного минерального порошка и сушат слой для образования внутренней твердой оболочки, способной более полно адсорбировать полостьобразующий материал.