[發明專利]一種基于磁控濺射對石英諧振器升頻調節的技術

在審

• 申請號: 202011246471.2
• 申請日: 2020-11-10
• 公開（公告）號: CN112290905A
• 公開（公告）日: 2021-01-29
• 發明（設計）人: 曾廣根;張駿淋;楊秀濤
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: H03H9/19
• 分類號: H03H9/19
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種基于磁控濺射對石英諧振器進行升頻調節的技術。在磁控濺射條件下，將未封裝的石英壓電諧振器裝載在調頻平臺，并將石英諧振器與調頻平臺整體安裝在原磁控濺射靶材位置，選擇合適的濺射參數，使高能濺射離子作用在石英諧振器電極中心，將磁控濺射系統、在線頻率測試系統與計算機控制系統相連接，通過調節加工參數實現電極中心厚度的快捷精準減薄，最終實現準確升高石英諧振器諧振頻率的目標。本發明所提出的石英諧振器升頻調節技術，基于成熟的磁控濺射工藝，具有電極刻蝕速度快、減薄均勻性好、成本低廉、利于產業化的特點，適合不同頻率、不同電極材料及分布、不同振動模式的石英諧振器頻率微調的應用。

技術領域

本發明屬于石英諧振器頻率調節的技術，特別涉及基于磁控濺射對石英諧振器進行升頻調節。

背景技術

石英晶體諧振器由于其頻率的準確性及穩定性、出色的可靠性、小體積以及低成本等特點，在現代電子行業領域中是一種不可缺少的電子元器件。通過計算并沉積不同形狀與厚度的電極在具有某一基準頻率的石英晶片上，即可得到所需要的目標頻率。受鍍膜設備、掩膜板、晶體尺寸及鍍膜位置等因素的影響，很難精確地一次性得到目標頻率，特別對于批量生產的石英諧振器，要獲得一致性非常好的頻率更難。這就導致后期的頻率微調非常重要。頻率微調包括物理法和化學法兩種，一般是通過改變電極的重量來實現升頻或降頻。采用真空蒸發、激光蒸鍍等技術沉積額外的材料到石英諧振器上，可以實現石英諧振器頻率的降低，而通過激光刻蝕、離子刻蝕或化學腐蝕的方法將石英諧振器晶片或者電極減薄，可以實現石英諧振器頻率的升高。但激光刻蝕容易造成石英諧振器均勻性及電性能下降，離子刻蝕容易導致頻率漂移，并對石英晶片表面造成損傷，而化學腐蝕很難控制反應速率，容易增加晶片或者電極刻蝕的不均勻性，容易使晶片表面殘留化學成分，影響石英諧振器的穩定性。

本發明基于以上的構想和技術背景，全面考察了目前石英諧振器頻率調節技術的優劣，在調研并分析了各種頻率調節的可行性基礎上，提出了使用磁控濺射進行石英諧振器升頻微調的技術。通過調節高能濺射離子準確地轟擊到調頻平臺上裝載石英諧振器的電極中心位置，精準地獲得石英諧振器電極被減薄的厚度，最終達到頻率精確升高的目的。磁控濺射技術成熟，用于刻蝕石英諧振器電極并減薄的可行性高，容易實現批量化精準調頻，并且能夠避免調頻過程中石英晶片脫落與污染等問題。

發明內容

本發明的目的，是設計出一種能夠調整石英諧振器諧振頻率的技術，提高批量精準升高石英諧振器諧振頻率的能力。

本發明通過如下技術方案予以實現：

一種基于磁控濺射對石英諧振器升頻調節的技術，其特征在于包括以下步驟：

A、升頻對象為已沉積電極但未封裝的石英諧振器，電極可以是金屬、導電膜等，電極外形可以是圓形、方形、三角形等，電極分布可以是共面也可以是異面，石英諧振器可以是通孔插裝也可以是表面貼裝等裝載形式，不局限石英諧振器的振動模式；

B、按照濺射離子的作用分布區域，將石英諧振器有規則地裝載在調頻平臺，可以是單個石英諧振器獨立裝載，也可以是多個石英諧振器陣列式裝載；

C、將裝載有石英諧振器的調頻平臺整體安裝在磁控濺射原靶材位置，調頻平臺可以旋轉；

D、將磁控濺射系統、石英諧振器在線頻率測試系統與計算機控制系統相連接，確保高能濺射離子能夠準確地轟擊到調頻平臺放置石英諧振器的電極中心位置；

E、調節磁控濺射功率、氣氛、作用時間等工藝參數，根據需要，可以改變石英諧振器的裝載，使高能濺射離子作用于石英諧振器的單面或者所有電極上，精準地控制石英諧振器每面電極減薄的位置和厚度，進而實現石英諧振器頻率精確升高的目的；

本發明提出的基于磁控濺射對石英諧振器升頻調節的技術，立足成熟的磁控濺射技術，降低了石英諧振器頻率調整的復雜程度，具有工藝可控、精度高、適用范圍寬、易于批量化生產等特點，應用前景好。