晶振激光减薄工艺和晶振激光刻蚀图形工艺不同之处的研究
来源：http://www.hneyq.com 作者：亿金电子 2018年03月27
石英晶振激光频率微调可行性证明不同的工作环境(即大气环境和真空环境)下微调工艺研究——→不同的刻蚀方式微调工艺研究——→激光刻蚀系统设计。从理论到实践层层深入研究。
提出了四变量方法,即大气环境、真空环境、激光减薄和激光刻蚀图形,相当于是四个相互独立的自变量,而最终的刻蚀量就是方程的因变量。实验的目的即是通过对四个自变量的组合和优化,达到最终需要的因变量。
分别在大气环境下和真空环境下进行激光频率微调,找到激光电流、激光频率和Q脉冲宽度三个参数与微调结果的关系,发现对于固定的石英晶振晶片三个参数均存在一个损伤域值,当超过此域值时就会对晶片产生损伤。同时,对于大气环境和真空环境,域值也有所不同。
在大气环境下(1)在电流为14A,频率为5KHz,Q脉冲宽度为50微秒的条件下,以激光减薄而不剥落的方式,频率微调量最大可达110ppm;(2)存在着一个电流临界值14安培,当电流超过这个电流临界值时,激光就会对银电极层产生剥落,而不是减薄;(3)存在着一个Q脉冲宽度临界值50微秒,当Q脉冲宽度超过这个宽度临界值时,激光就会对银电极层产生剥落,而不是减薄;(4) 存在着一个晶振频率临界值5KHz,当晶振频率低于这个频率临界值时,激光就会对银电极层产生剥落,而不是减薄;(5)电流临界值,Q脉冲宽度临界值,频率临界值对于不同晶振晶片来说,基本相同:(6)电流临界值,Q脉冲宽度临界值,频率临界值中的任一个参数,不会随着其他两个参数中的任意一个或两个的改变而改.
在真空环境下(1)在电流为13A,频率为8KHz,Q脉冲宽度为30微秒的条件下,以激光减薄而不剥落的方式,石英晶振频率微调量最大可达583pm;(2)存在着一个电流临界值13安培,当电流超过这个电流临界值时,激光就会对银电极层产生剥落,而不是减薄;(3)存在着一个Q脉冲宽度临界值30微秒,当Q脉存在着一个频率临界值8KHz,当频率低于这个频率临界值时,激光就会对银电极层产生剥落,而不是减薄; (4) 存在着一个频率临界值8KHz,当频率低于这个频率临界值时,激光就会对银电极层产生剥落,而不是减薄;(5)电流临界值,Q脉冲宽度临界值,频率临界值对于不同的晶振晶片来说,基本相同;(6)电流临界值,Q脉冲宽度临界值,频率临界值三者之间相互联系,任一参数会随着另外一个或两个参数的改变而改变.
关于不同刻蚀工艺的研究,分成激光减薄工艺和激光刻蚀图形工艺两种。两种方法各有优、缺点。激光减薄工艺的优点在于,只减薄表面银层,并不伤及石英贴片晶振晶片本身:同时日由于不改变电极有效面积,因而对品片本身电性能参数影响不大；微调图形选择较灵活;微调外形美观,肉眼几乎看不出痕迹。而其缺点在于可调的频率微调量小,真空中最大只能调节到500ppmn左右,而大气中最大只能调节到l00ppm左右。
而晶振激光微调图形工艺,用激光微调图形,把晶振晶片表面电极层部分完全剥落的方法,其优点在于频率微调量大,大气中即可达到2000pm以上的颏率微调量其次,刻蚀图形的方法,可以对晶振晶片一面进行加工,而实现两面同时同剥落银层的现象。这样就大大的提高了生产效率。第三,由于在生产过程中,石英晶振晶片表而的电极层是靠掩膜镀敷到晶片表面上的,在掩膜的过程中,边缘处会产生散射,使得沉积在晶振晶片上的银层边界线不够清晰,有部分散射银残留的现象,同时也会影响晶振晶片的Q值。用激光刻蚀图形的方法,对晶振晶片边缘进行加工,便可以清除边界残留银层,使得晶片表而银层清晰于净,同吋提高品片的Q值。
利用激光刻蚀图形工艺进行石英晶振频率微调,对于准备性有较高的要求否则就较易刻蚀到晶振晶片本身,因而对于刻蚀图形形状,填充间距等要求较高。总的来说,这种工艺比较适用于对调节量要求较大,大规桢快速生产的情况,比激光减薄工艺更利于产业化。
提出了四变量方法,即大气环境、真空环境、激光减薄和激光刻蚀图形,相当于是四个相互独立的自变量,而最终的刻蚀量就是方程的因变量。实验的目的即是通过对四个自变量的组合和优化,达到最终需要的因变量。
分别在大气环境下和真空环境下进行激光频率微调,找到激光电流、激光频率和Q脉冲宽度三个参数与微调结果的关系,发现对于固定的石英晶振晶片三个参数均存在一个损伤域值,当超过此域值时就会对晶片产生损伤。同时,对于大气环境和真空环境,域值也有所不同。
在大气环境下(1)在电流为14A,频率为5KHz,Q脉冲宽度为50微秒的条件下,以激光减薄而不剥落的方式,频率微调量最大可达110ppm;(2)存在着一个电流临界值14安培,当电流超过这个电流临界值时,激光就会对银电极层产生剥落,而不是减薄;(3)存在着一个Q脉冲宽度临界值50微秒,当Q脉冲宽度超过这个宽度临界值时,激光就会对银电极层产生剥落,而不是减薄;(4) 存在着一个晶振频率临界值5KHz,当晶振频率低于这个频率临界值时,激光就会对银电极层产生剥落,而不是减薄;(5)电流临界值,Q脉冲宽度临界值,频率临界值对于不同晶振晶片来说,基本相同:(6)电流临界值,Q脉冲宽度临界值,频率临界值中的任一个参数,不会随着其他两个参数中的任意一个或两个的改变而改.
在真空环境下(1)在电流为13A,频率为8KHz,Q脉冲宽度为30微秒的条件下,以激光减薄而不剥落的方式,石英晶振频率微调量最大可达583pm;(2)存在着一个电流临界值13安培,当电流超过这个电流临界值时,激光就会对银电极层产生剥落,而不是减薄;(3)存在着一个Q脉冲宽度临界值30微秒,当Q脉存在着一个频率临界值8KHz,当频率低于这个频率临界值时,激光就会对银电极层产生剥落,而不是减薄; (4) 存在着一个频率临界值8KHz,当频率低于这个频率临界值时,激光就会对银电极层产生剥落,而不是减薄;(5)电流临界值,Q脉冲宽度临界值,频率临界值对于不同的晶振晶片来说,基本相同;(6)电流临界值,Q脉冲宽度临界值,频率临界值三者之间相互联系,任一参数会随着另外一个或两个参数的改变而改变.
关于不同刻蚀工艺的研究,分成激光减薄工艺和激光刻蚀图形工艺两种。两种方法各有优、缺点。激光减薄工艺的优点在于,只减薄表面银层,并不伤及石英贴片晶振晶片本身:同时日由于不改变电极有效面积,因而对品片本身电性能参数影响不大；微调图形选择较灵活;微调外形美观,肉眼几乎看不出痕迹。而其缺点在于可调的频率微调量小,真空中最大只能调节到500ppmn左右,而大气中最大只能调节到l00ppm左右。
而晶振激光微调图形工艺,用激光微调图形,把晶振晶片表面电极层部分完全剥落的方法,其优点在于频率微调量大,大气中即可达到2000pm以上的颏率微调量其次,刻蚀图形的方法,可以对晶振晶片一面进行加工,而实现两面同时同剥落银层的现象。这样就大大的提高了生产效率。第三,由于在生产过程中,石英晶振晶片表而的电极层是靠掩膜镀敷到晶片表面上的,在掩膜的过程中,边缘处会产生散射,使得沉积在晶振晶片上的银层边界线不够清晰,有部分散射银残留的现象,同时也会影响晶振晶片的Q值。用激光刻蚀图形的方法,对晶振晶片边缘进行加工,便可以清除边界残留银层,使得晶片表而银层清晰于净,同吋提高品片的Q值。
利用激光刻蚀图形工艺进行石英晶振频率微调,对于准备性有较高的要求否则就较易刻蚀到晶振晶片本身,因而对于刻蚀图形形状,填充间距等要求较高。总的来说,这种工艺比较适用于对调节量要求较大,大规桢快速生产的情况,比激光减薄工艺更利于产业化。
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