一种基于磁控溅射对石英谐振器升频调节的技术

摘要

本发明公开了一种基于磁控溅射对石英谐振器进行升频调节的技术。在磁控溅射条件下，将未封装的石英压电谐振器装载在调频平台，并将石英谐振器与调频平台整体安装在原磁控溅射靶材位置，选择合适的溅射参数，使高能溅射离子作用在石英谐振器电极中心，将磁控溅射系统、在线频率测试系统与计算机控制系统相连接，通过调节加工参数实现电极中心厚度的快捷精准减薄，最终实现准确升高石英谐振器谐振频率的目标。本发明所提出的石英谐振器升频调节技术，基于成熟的磁控溅射工艺，具有电极刻蚀速度快、减薄均匀性好、成本低廉、利于产业化的特点，适合不同频率、不同电极材料及分布、不同振动模式的石英谐振器频率微调的应用。

说明书

技术领域

本发明属于石英谐振器频率调节的技术，特别涉及基于磁控溅射对石英谐振器进行升频调节。

背景技术

石英晶体谐振器由于其频率的准确性及稳定性、出色的可靠性、小体积以及低成本等特点，在现代电子行业领域中是一种不可缺少的电子元器件。通过计算并沉积不同形状与厚度的电极在具有某一基准频率的石英晶片上，即可得到所需要的目标频率。受镀膜设备、掩膜板、晶体尺寸及镀膜位置等因素的影响，很难精确地一次性得到目标频率，特别对于批量生产的石英谐振器，要获得一致性非常好的频率更难。这就导致后期的频率微调非常重要。频率微调包括物理法和化学法两种，一般是通过改变电极的重量来实现升频或降频。采用真空蒸发、激光蒸镀等技术沉积额外的材料到石英谐振器上，可以实现石英谐振器频率的降低，而通过激光刻蚀、离子刻蚀或化学腐蚀的方法将石英谐振器晶片或者电极减薄，可以实现石英谐振器频率的升高。但激光刻蚀容易造成石英谐振器均匀性及电性能下降，离子刻蚀容易导致频率漂移，并对石英晶片表面造成损伤，而化学腐蚀很难控制反应速率，容易增加晶片或者电极刻蚀的不均匀性，容易使晶片表面残留化学成分，影响石英谐振器的稳定性。

本发明基于以上的构想和技术背景，全面考察了目前石英谐振器频率调节技术的优劣，在调研并分析了各种频率调节的可行性基础上，提出了使用磁控溅射进行石英谐振器升频微调的技术。通过调节高能溅射离子准确地轰击到调频平台上装载石英谐振器的电极中心位置，精准地获得石英谐振器电极被减薄的厚度，最终达到频率精确升高的目的。磁控溅射技术成熟，用于刻蚀石英谐振器电极并减薄的可行性高，容易实现批量化精准调频，并且能够避免调频过程中石英晶片脱落与污染等问题。

发明内容

本发明的目的，是设计出一种能够调整石英谐振器谐振频率的技术，提高批量精准升高石英谐振器谐振频率的能力。

本发明通过如下技术方案予以实现：

一种基于磁控溅射对石英谐振器升频调节的技术，其特征在于包括以下步骤：

A、升频对象为已沉积电极但未封装的石英谐振器，电极可以是金属、导电膜等，电极外形可以是圆形、方形、三角形等，电极分布可以是共面也可以是异面，石英谐振器可以是通孔插装也可以是表面贴装等装载形式，不局限石英谐振器的振动模式；

B、按照溅射离子的作用分布区域，将石英谐振器有规则地装载在调频平台，可以是单个石英谐振器独立装载，也可以是多个石英谐振器阵列式装载；

C、将装载有石英谐振器的调频平台整体安装在磁控溅射原靶材位置，调频平台可以旋转；

D、将磁控溅射系统、石英谐振器在线频率测试系统与计算机控制系统相连接，确保高能溅射离子能够准确地轰击到调频平台放置石英谐振器的电极中心位置；

E、调节磁控溅射功率、气氛、作用时间等工艺参数，根据需要，可以改变石英谐振器的装载，使高能溅射离子作用于石英谐振器的单面或者所有电极上，精准地控制石英谐振器每面电极减薄的位置和厚度，进而实现石英谐振器频率精确升高的目的；

本发明提出的基于磁控溅射对石英谐振器升频调节的技术，立足成熟的磁控溅射技术，降低了石英谐振器频率调整的复杂程度，具有工艺可控、精度高、适用范围宽、易于批量化生产等特点，应用前景好。

附图说明

图1为本发明的基于磁控溅射对石英谐振器升频调节的技术示意图，不限于本图所示的异面电极石英谐振器，还包括共面电极石英谐振器，其中：1为高能溅射离子，2为磁力线，3为石英谐振器中心上表面电极，4为石英谐振器，5为石英谐振器中心下表面电极，6为石英谐振器电极输入输出端，7为调频平台，8为磁控溅射系统，9为在线频率测试系统，10为计算机控制系统。

图2为本发明的基于磁控溅射进行升频调节的单个石英谐振器装载示意图，1为单个石英谐振器，2为电极，3为调频品台。

图3为本发明的基于磁控溅射进行升频调节的阵列石英谐振器装载示意图，1为多个石英谐振器中的一个，2为电极，3为调频品台。

具体实施方式

本发明作用对象为已沉积电极但未封装的石英谐振器，按照溅射离子的作用分布区域，将石英谐振器有规则地装载在调频平台，然后将装载有石英谐振器的调频平台整体安装在磁控溅射原靶材位置，调频平台可以旋转，将磁控溅射系统、石英谐振器在线频率测试系统与计算机控制系统相连接，确保高能溅射离子能够准确地轰击到调频平台放置石英谐振器的电极中心位置，调节磁控溅射功率、气氛、作用时间等工艺参数，精准地控制石英谐振器每面电极减薄的位置和厚度，进而实现石英谐振器频率精确升高的目的。

为了使本发明的优点、技术方案及实施效果更加清楚可行，以下对本发明进行进一步的说明。应当理解，此处所提供的具体实施例仅仅用于更好地说明本发明，并不限定本发明。

本发明具体实施例如下

实施例1

升频对象为已沉积电极但未封装的石英谐振器，电极可以是金属、导电膜等，电极外形可以是圆形、方形、三角形等，电极分布在石英晶片的同一面，石英谐振器可以是通孔插装也可以是表面贴装等装载形式，不局限石英谐振器的振动模式。按照溅射离子的作用分布区域，将单个石英谐振器装载在调频平台。然后将装载有石英谐振器的调频平台整体安装在磁控溅射原靶材位置，调频平台可以旋转。将磁控溅射系统、石英谐振器在线频率测试系统与计算机控制系统相连接，确保高能溅射离子能够准确地轰击到调频平台放置石英谐振器的电极中心位置。调节磁控溅射功率、气氛、作用时间等工艺参数，使高能溅射离子作用于石英谐振器的电极上，精准地控制石英谐振器每面电极减薄的位置和厚度，进而实现石英谐振器频率精确升高的目的。

实施例2

升频对象为已沉积电极但未封装的石英谐振器，电极可以是金属、导电膜等，电极外形可以是圆形、方形、三角形等，电极分布在石英晶片的同一面，石英谐振器可以是通孔插装也可以是表面贴装等装载形式，不局限石英谐振器的振动模式。按照溅射离子的作用分布区域，将多个石英谐振器以阵列的方式装载在调频平台。然后将装载有石英谐振器的调频平台整体安装在磁控溅射原靶材位置，调频平台可以旋转。将磁控溅射系统、石英谐振器在线频率测试系统与计算机控制系统相连接，确保高能溅射离子能够准确地轰击到调频平台放置石英谐振器的电极中心位置。调节磁控溅射功率、气氛、作用时间等工艺参数，使高能溅射离子作用于石英谐振器的电极上，精准地控制石英谐振器每面电极减薄的位置和厚度，进而实现石英谐振器频率精确升高的目的。

实施例3

升频对象为已沉积电极但未封装的石英谐振器，电极可以是金属、导电膜等，电极外形可以是圆形、方形、三角形等，电极分别分布在石英晶片的上下两面，石英谐振器可以是通孔插装也可以是表面贴装等装载形式，不局限石英谐振器的振动模式。按照溅射离子的作用分布区域，将单个石英谐振器装载在调频平台。然后将装载有石英谐振器的调频平台整体安装在磁控溅射原靶材位置，调频平台可以旋转。将磁控溅射系统、石英谐振器在线频率测试系统与计算机控制系统相连接，确保高能溅射离子能够准确地轰击到调频平台放置石英谐振器的电极中心位置。调节磁控溅射功率、气氛、作用时间等工艺参数，使高能溅射离子只作用于石英谐振器的单面电极上，精准地控制石英谐振器每面电极减薄的位置和厚度，进而实现石英谐振器频率精确升高的目的。

实施例4

升频对象为已沉积电极但未封装的石英谐振器，电极可以是金属、导电膜等，电极外形可以是圆形、方形、三角形等，电极分别分布在石英晶片的上下两面，石英谐振器可以是通孔插装也可以是表面贴装等装载形式，不局限石英谐振器的振动模式。按照溅射离子的作用分布区域，将单个石英谐振器装载在调频平台。然后将装载有石英谐振器的调频平台整体安装在磁控溅射原靶材位置，调频平台可以旋转。将磁控溅射系统、石英谐振器在线频率测试系统与计算机控制系统相连接，确保高能溅射离子能够准确地轰击到调频平台放置石英谐振器的电极中心位置。调节磁控溅射功率、气氛、作用时间等工艺参数，根据需要，可以改变石英谐振器的装载，使高能溅射离子分别作用于石英谐振器的每面电极上，精准地控制石英谐振器每面电极减薄的位置和厚度，进而实现石英谐振器频率精确升高的目的。

实施例5

升频对象为已沉积电极但未封装的石英谐振器，电极可以是金属、导电膜等，电极外形可以是圆形、方形、三角形等，电极分别分布在石英晶片的上下两面，石英谐振器可以是通孔插装也可以是表面贴装等装载形式，不局限石英谐振器的振动模式。按照溅射离子的作用分布区域，将多个石英谐振器以阵列的方式装载在调频平台。然后将装载有石英谐振器的调频平台整体安装在磁控溅射原靶材位置，调频平台可以旋转，将磁控溅射系统、石英谐振器在线频率测试系统与计算机控制系统相连接，确保高能溅射离子能够准确地轰击到调频平台放置石英谐振器的电极中心位置，调节磁控溅射功率、气氛、作用时间等工艺参数，使高能溅射离子只作用于石英谐振器的单面电极上，精准地控制石英谐振器每面电极减薄的位置和厚度，进而实现石英谐振器频率精确升高的目的。

实施例6

升频对象为已沉积电极但未封装的石英谐振器，电极可以是金属、导电膜等，电极外形可以是圆形、方形、三角形等，电极分别分布在石英晶片的上下两面，石英谐振器可以是通孔插装也可以是表面贴装等装载形式，不局限石英谐振器的振动模式。按照溅射离子的作用分布区域，将多个石英谐振器以阵列的方式装载在调频平台。然后将装载有石英谐振器的调频平台整体安装在磁控溅射原靶材位置，调频平台可以旋转。将磁控溅射系统、石英谐振器在线频率测试系统与计算机控制系统相连接，确保高能溅射离子能够准确地轰击到调频平台放置石英谐振器的电极中心位置。调节磁控溅射功率、气氛、作用时间等工艺参数，根据需要，可以改变石英谐振器的装载，使高能溅射离子分别作用于石英谐振器的每面电极上，精准地控制石英谐振器每面电极减薄的位置和厚度，进而实现石英谐振器频率精确升高的目的。