大气环境下的激光减薄

所谓大气环境下的激光减薄,就是指在105Pa标准大气压下,以激光扫描石英晶振晶片表面膜层,其使部分膜层得到减薄,而不是完全脱离基底的方法来调节频率。见示意图511。通过实验找到这种方式下可实现的调节量与电性能参数的改变量。

本实验的目的为通过调节激光器的三个激光参数,来改变石英晶振频率微调量,从而在不剥落晶振晶片表面电极层的前提下,达到最大频率微调量。三个参数分别为:电流,频率和Q脉冲宽度。

电流与石英晶振微调量之间的关系

固定频率为5KIHz,Q脉冲宽度为50微秒,改变电流从10安到19安来测频率微调量。

由表5.3可见,随着电流值的增加,微调量也在增加。但在电流大于14A的以后,激光对石英晶振晶片的表面电极层产生了明显的剥落,表面电极层上出现了肉眼可见的刻蚀痕迹,这在生产中是不允许的。因而电流值应控制在14A以下。

取电流为14A时,相应的晶振晶片电性能参数的前后对比,如下表所示。

由上表可见,当处于尚未剥落晶振晶片表面电极层的临界时,晶振晶片电性能的改变量均在10%以下。通过调节电流的方法减薄膜层,最大可以达到102ppm的频率增量。

脉冲宽度与石英晶振微调量之间的关系

固定频率为5KHz,电流为14A,改变Q脉冲宽度从10微秒到100微秒来测量频率微调量。

由表55可见,随着Q脉冲宽度的增加,微调量也在增加。但在Q脉冲宽度增加到50微秒以后,激光对石英贴片晶振晶片的表面电极层产生了明显的剥落,表面电极层上出现了肉眼可见的椭圆状刻蚀斑点,这也是不允许的。因而Q脉冲宽度应该控制在50微秒以下。

取Q脉冲宽度为50微秒时,相应的晶片电性能参数的前后对比,如下表所示。

由上表可见,当处于尚未剥落石英贴片晶振晶片表面电极层的临界时,晶振晶片电性能的改变量均在5%以下。通过调节Q脉冲宽度的方法减薄膜层,最大可以达到l10ppm的频率增量。

频率与石英晶振微调量之间的关系

固定电流为14A,Q脉冲宽度为50微秒,改变频率从20KHz到1KHLz来量频率微调量。

由表5.7可见,随着频率的减小,微调量在增加。但在频率减小到5KHz以后,激光对晶振晶片的表面电极层产生了明显的剥落,表面电极层上出现了肉眼可见的椭圆状刻蚀斑点,这也是不允许的。因而频率应该控制在5KHLz以上。

取频率为5KHz时,相应的晶振晶片电性能参数的前后对比,如下表所示。 

由上表可见,当处于尚未剥落晶振晶片表面电极层的临界时,石英贴片晶振晶片电性能的改变量均在4%以下。通过调节Q脉冲宽度的方法减薄膜层,最大可以达到108ppm的频率增量。