Заявитель:

И. Г. Васин В. Н. Банков

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ НИЗКОЧАСТОТНБ1Х ВАКУУМНЫХ КВАРЦЕВБ1Х РЕЗОНАТОРОВ

Номер патента: 296230


3

296230

4

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 (средние арифметические
значения) испытанных резонаторов, при монтаже которых используется ПОС-61 и
оловянно-сурьмяный припой.
Таблица 1
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
|Припой |Прочность на отр|Время разрушения паяного соединения при воздействии постоянной нагр|зки 0,8 кг при 100°С, мин
|_____________|комнатной темпе|атуре, кг________________________________________________________________________________________________________________|
|ПОС-61_...|1,6____________________________|4________________________________________________________________________________________________________________________________|
|Оловян|о- | |
|сурь-____|_______________________________|_________________________________________________________________________________________________________________________________|
|мяный_..|>2,0___________________________|60_______________________________________________________________________________________________________________________________|
Крепление пьезоэлементов с помощью оловянно-сурьмяного припоя не разрушается
при воздействии на него повышенных температур порядка 180—220°С, при которых
крепление с помощью ПОС-61 разрушается, так как температура плавления оловянно-
сурьмяного припоя оказывается равной 233°С, в то время как температура
плавления ПОС-61 составляет 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±5°С и двух часов при —60°С. Тренировка резонаторов после их
изготовления, т. е. после заварки и вакуумирования, необходима, так как при
заварке колб резонаторов возникают сильные температурные напряжения, и если эти
напряжения не сняты, 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 (-
ф120°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 кгц.
Таблица 2
__________________________________________________________________________________________________________________________________________
| | |1 | | |
|Способ |Эквивалент соп|Доброт|Температурный коэффицие|Коэффициент пара|олы ТЧХ (1/°С)2
|_________________|____________________________|ность__|_____________________________________________|________________________________|
|Прототип_|1970________________________|90000_______|0,63_________________________________________|0,026-_Ю-6_____________________|
|Предложе|625_._._.__________________|294000______|0,36_________________________________________|0,026_10_6______________________|
Предмет изобретения Способ изготовления низкочастотных ва-куумированных
кварцевых резонаторов, основанный на припаивании к никелированной поверхности
пьезоэлементов металлических струн с помощью мягкого припоя с последующей
термотренировкой, отличающийся 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 тсрмотренируют в течение 2 час при температуре +
195±5°С и в течение 2 час при температуре —60°С.