晶振激光減薄工藝和晶振激光刻蝕圖形工藝不同之處的研究
來源：//hikefu.cn 作者：億金電子 2018年03月27
石英晶振激光頻率微調可行性證明不同的工作環境(即大氣環境和真空環境)下微調工藝研究——→不同的刻蝕方式微調工藝研究——→激光刻蝕系統設計。從理論到實踐層層深入研究。
提出了四變量方法,即大氣環境、真空環境、激光減薄和激光刻蝕圖形,相當于是四個相互獨立的自變量,而最終的刻蝕量就是方程的因變量。實驗的目的即是通過對四個自變量的組合和優化,達到最終需要的因變量。
分別在大氣環境下和真空環境下進行激光頻率微調,找到激光電流、激光頻率和Q脈沖寬度三個參數與微調結果的關系,發現對于固定的石英晶振晶片三個參數均存在一個損傷域值,當超過此域值時就會對晶片產生損傷。同時,對于大氣環境和真空環境,域值也有所不同。
在大氣環境下(1)在電流為14A,頻率為5KHz,Q脈沖寬度為50微秒的條件下,以激光減薄而不剝落的方式,頻率微調量最大可達110ppm;(2)存在著一個電流臨界值14安培,當電流超過這個電流臨界值時,激光就會對銀電極層產生剝落,而不是減薄;(3)存在著一個Q脈沖寬度臨界值50微秒,當Q脈沖寬度超過這個寬度臨界值時,激光就會對銀電極層產生剝落,而不是減薄;(4) 存在著一個頻率臨界值5KHz,當晶振頻率低于這個頻率臨界值時,激光就會對銀電極層產生剝落,而不是減薄;(5)電流臨界值,Q脈沖寬度臨界值,頻率臨界值對于不同晶振晶片來說,基本相同:(6)電流臨界值,Q脈沖寬度臨界值,頻率臨界值中的任一個參數,不會隨著其他兩個參數中的任意一個或兩個的改變而改.
在真空環境下(1)在電流為13A,頻率為8KHz,Q脈沖寬度為30微秒的條件下,以激光減薄而不剝落的方式,石英晶振頻率微調量最大可達583pm;(2)存在著一個電流臨界值13安培,當電流超過這個電流臨界值時,激光就會對銀電極層產生剝落,而不是減薄;(3)存在著一個Q脈沖寬度臨界值30微秒,當Q脈存在著一個頻率臨界值8KHz,當頻率低于這個頻率臨界值時,激光就會對銀電極層產生剝落,而不是減薄; (4) 存在著一個頻率臨界值8KHz,當頻率低于這個頻率臨界值時,激光就會對銀電極層產生剝落,而不是減薄;(5)電流臨界值,Q脈沖寬度臨界值,頻率臨界值對于不同的晶振晶片來說,基本相同;(6)電流臨界值,Q脈沖寬度臨界值,頻率臨界值三者之間相互聯系,任一參數會隨著另外一個或兩個參數的改變而改變.
關于不同刻蝕工藝的研究,分成激光減薄工藝和激光刻蝕圖形工藝兩種。兩種方法各有優、缺點。激光減薄工藝的優點在于,只減薄表面銀層,并不傷及石英晶片本身:同時日由于不改變電極有效面積,因而對品片本身電性能參數影響不大；微調圖形選擇較靈活;微調外形美觀,肉眼幾乎看不出痕跡。而其缺點在于可調的頻率微調量小,真空中最大只能調節到500ppmn左右,而大氣中最大只能調節到l00ppm左右。
而晶振激光微調圖形工藝,用激光微調圖形,把晶振晶片表面電極層部分完全剝落的方法,其優點在于頻率微調量大,大氣中即可達到2000pm以上的頦率微調量其次,刻蝕圖形的方法,可以對晶振晶片一面進行加工,而實現兩面同時同剝落銀層的現象。這樣就大大的提高了生產效率。第三,由于在生產過程中,石英晶振晶片表而的電極層是靠掩膜鍍敷到晶片表面上的,在掩膜的過程中,邊緣處會產生散射,使得沉積在晶振晶片上的銀層邊界線不夠清晰,有部分散射銀殘留的現象,同時也會影響晶振晶片的Q值。用激光刻蝕圖形的方法,對晶振晶片邊緣進行加工,便可以清除邊界殘留銀層,使得晶片表而銀層清晰于凈,同吋提高品片的Q值。
利用激光刻蝕圖形工藝進行石英晶振頻率微調,對于準備性有較高的要求否則就較易刻蝕到晶振晶片本身,因而對于刻蝕圖形形狀,填充間距等要求較高。總的來說,這種工藝比較適用于對調節量要求較大,大規楨快速生產的情況,比激光減薄工藝更利于產業化。
提出了四變量方法,即大氣環境、真空環境、激光減薄和激光刻蝕圖形,相當于是四個相互獨立的自變量,而最終的刻蝕量就是方程的因變量。實驗的目的即是通過對四個自變量的組合和優化,達到最終需要的因變量。
分別在大氣環境下和真空環境下進行激光頻率微調,找到激光電流、激光頻率和Q脈沖寬度三個參數與微調結果的關系,發現對于固定的石英晶振晶片三個參數均存在一個損傷域值,當超過此域值時就會對晶片產生損傷。同時,對于大氣環境和真空環境,域值也有所不同。
在大氣環境下(1)在電流為14A,頻率為5KHz,Q脈沖寬度為50微秒的條件下,以激光減薄而不剝落的方式,頻率微調量最大可達110ppm;(2)存在著一個電流臨界值14安培,當電流超過這個電流臨界值時,激光就會對銀電極層產生剝落,而不是減薄;(3)存在著一個Q脈沖寬度臨界值50微秒,當Q脈沖寬度超過這個寬度臨界值時,激光就會對銀電極層產生剝落,而不是減薄;(4) 存在著一個頻率臨界值5KHz,當晶振頻率低于這個頻率臨界值時,激光就會對銀電極層產生剝落,而不是減薄;(5)電流臨界值,Q脈沖寬度臨界值,頻率臨界值對于不同晶振晶片來說,基本相同:(6)電流臨界值,Q脈沖寬度臨界值,頻率臨界值中的任一個參數,不會隨著其他兩個參數中的任意一個或兩個的改變而改.
在真空環境下(1)在電流為13A,頻率為8KHz,Q脈沖寬度為30微秒的條件下,以激光減薄而不剝落的方式,石英晶振頻率微調量最大可達583pm;(2)存在著一個電流臨界值13安培,當電流超過這個電流臨界值時,激光就會對銀電極層產生剝落,而不是減薄;(3)存在著一個Q脈沖寬度臨界值30微秒,當Q脈存在著一個頻率臨界值8KHz,當頻率低于這個頻率臨界值時,激光就會對銀電極層產生剝落,而不是減薄; (4) 存在著一個頻率臨界值8KHz,當頻率低于這個頻率臨界值時,激光就會對銀電極層產生剝落,而不是減薄;(5)電流臨界值,Q脈沖寬度臨界值,頻率臨界值對于不同的晶振晶片來說,基本相同;(6)電流臨界值,Q脈沖寬度臨界值,頻率臨界值三者之間相互聯系,任一參數會隨著另外一個或兩個參數的改變而改變.
關于不同刻蝕工藝的研究,分成激光減薄工藝和激光刻蝕圖形工藝兩種。兩種方法各有優、缺點。激光減薄工藝的優點在于,只減薄表面銀層,并不傷及石英晶片本身:同時日由于不改變電極有效面積,因而對品片本身電性能參數影響不大；微調圖形選擇較靈活;微調外形美觀,肉眼幾乎看不出痕跡。而其缺點在于可調的頻率微調量小,真空中最大只能調節到500ppmn左右,而大氣中最大只能調節到l00ppm左右。
而晶振激光微調圖形工藝,用激光微調圖形,把晶振晶片表面電極層部分完全剝落的方法,其優點在于頻率微調量大,大氣中即可達到2000pm以上的頦率微調量其次,刻蝕圖形的方法,可以對晶振晶片一面進行加工,而實現兩面同時同剝落銀層的現象。這樣就大大的提高了生產效率。第三,由于在生產過程中,石英晶振晶片表而的電極層是靠掩膜鍍敷到晶片表面上的,在掩膜的過程中,邊緣處會產生散射,使得沉積在晶振晶片上的銀層邊界線不夠清晰,有部分散射銀殘留的現象,同時也會影響晶振晶片的Q值。用激光刻蝕圖形的方法,對晶振晶片邊緣進行加工,便可以清除邊界殘留銀層,使得晶片表而銀層清晰于凈,同吋提高品片的Q值。
利用激光刻蝕圖形工藝進行石英晶振頻率微調,對于準備性有較高的要求否則就較易刻蝕到晶振晶片本身,因而對于刻蝕圖形形狀,填充間距等要求較高。總的來說,這種工藝比較適用于對調節量要求較大,大規楨快速生產的情況,比激光減薄工藝更利于產業化。
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