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平面倒边石英片厚度的确定：当直径与厚度比45<Φ/t<60范围时，为了消除边缘效应的影响，石英晶振片的外形一般采用平面倒边。如图3.4.3所示，但目前实际生产中,当15<Φ/t<<60时,都采用平面倒边。由于其加工方法比平凸、双凸更方便，且能达到产品规格要求，石英片的厚度计算公式可用下列近似式计算。

晶片直径的确定

首先要考虑所规定的晶体盒能容纳石英片的最大尺寸,再设计满足此条件的石英片直径。石英片的直径大小对石英晶体元件的活力和寄生振动有很大影响。AT切型的寄生振动主要包括xy’弯曲、y’面切变和xy’伸缩等三种振动。

如果主振动频率与上述三种振动之一的高次泛音频率接近时,就出现强耦合作用,引起活力突变或频率跳跃等现象。这种现象在AT切型的低频端及边比Φ/t小的情况下容易出现。所以当Φ/<20时,就应该严格控制直径Φ的尺寸。

在确定石英晶振片切角误差时,还应对照图3.2.5曲线,估计有无加工的可能性。对于AT切由XX’角误差引起的ZZ’角之测试误差见图3.2.6

【例】对于HC-49U/s-SMD-8000KHlz规格进行晶振频率温度特性测试,并修正切角。

(1)   其石英片规格为石英片长度Lx=7.995mm,Wz=1.985mm,最后滚倒频率为fG=7865±15KHz,石英片厚度tG=0.212mm,平台长轴LX=5.77mm,倒边半径R=60mm,留边量t0≤0.08mm,切型切角为AT35°13’±1’。

石英晶振激光频率微调技术就是用激光照射或扫描石英晶振晶体表面电极膜层,使其气化的方法对石英晶体谐振频率进行微调。用高速频率动态采集系统对石英晶体谐振频率进行采集作为反馈信号,控制激光输出参数.

缺点:(1)激光频率微调之后,会对晶振电性能参数产生一定影响。(2)激光频率微调后石英晶振晶片表面并不是均匀一致的,而是凸凹不平的。

优点:(1)由于激光束聚焦激光微调精度高,如激光调阻精度可达0.01%0.002%,激光频率微调精度可达5ppm;

(2)激光束易于导向、聚焦,实现各方向变换,极易与计算机系统配合,因此它是一种极为灵活的自动化加工方法;

(3)激光频率微调过程中,激光束能量密度高,加工速度快,并且是局部加工,因此,其热影响区域小,工件热变形小,后续加工量小。

(4)同离子束刻蚀频率微调一样,石英贴片晶振激光频率微调也是形成洁净的单层膜,可以提高频率特性与结合力;

(5)还可以对多种金属、非金属加工,特别是加工微电子工业中的高硬度、高脆性及高熔点的材料

(6)激光束移动准确方便,可以实现多石英晶振片同时微调,生产效率高,加工质量稳定可靠、经济效益好;

我们接着前面介绍到的石英晶振片的由来以及工作原理,我们接着说石英晶振晶片的电极对膜厚监控、速率控制至关重要。目前,市场上提供三种标准电极材料:金、银和合金。

金是最广泛使用的传统材料,它具有低接触电阻,高化学温定性,易于沉积。金最适合于低应力材料,如金,银,铜的膜厚控制。用镀金晶振片监控以上产品,即使频率飘移IMHz,也没有负作用。然而,金电极不易弯曲,会将应力从膜层转移到石英基片上。转移的压力会使晶振片跳频和严重影响质量和稳定性。

银是接近完美的电极材料,有非常低的接触电阻和优良的塑变性。然而,银容易硫化,硫化后的银接触电阻高,降低晶振片上膜层的牢固性。

银铝合金晶振片最近推出一种新型电极材料,适合高应力膜料的镀膜监控,如siO，SiO2,MgF2,TiO2。这些高应力膜层,由于高张力或堆积的引]力,经常会使晶振片有不稳定,高应力会使基片变形而导致跳频。这些高应力膜层,由于高张力或堆积的引力,经常会使贴片晶振,石英晶振片有不稳定,高应力会使基片变形而导致跳频。银铝合金通过塑变或流变分散应力,在张力或应力使基体变形前,银铝电极已经释放了这些应力。这使银铝合金晶振片具有更长时间,更稳定的振动。有实验表明镀Si02用银铝合金晶振片比镀金寿命长400%。

镀膜科技日新月异,对于镀膜工程师来说,如何根据不同的镀膜工艺选择最佳的晶振片确实不易。下面建议供大家参考

（1)镀低应力膜料时,选择镀金晶振片

最常见的镀膜是镀A、Au、Ag、Cu,这些膜层几乎没有应力,在室温下镀膜即可膜层较软,易划伤,但不会裂开或对基底产生负作用。建议使用镀金晶振片用于上述镀膜,经验证明,可以在镀金晶振片镀60000埃金和50000埃银的厚度。

（2)使用镀银或银铝合金镀高应力膜层

NiCr、Mo、Zr、Ni-Cr、Ti、不锈钢这些材料容易产生高应力,膜层容易从晶体基片上剥落或裂开,以致出现速率的突然跳跃或一系列速率的突然不规则正负变动。有时,这些情况可以容忍,但在一些情况下,会对蒸发源的功率控制有不良作用。

（3)使用银铝合金晶振片镀介质光学膜

MgF2、SiO2、A2O3、TiO2膜料由于良好的光学透明区域或折射率特性,被广泛用于光学镀膜,但这些膜料也是最难监控的,只有基底温度大于200度时,这些膜层才会与基底有非常良好的结合力,所以当这些膜料镀在水冷的基底晶振片上,在膜层凝结过程会产生巨大的应力,容易使晶振片在1000埃以内就回失效。

科学家最早发现一些晶体材料,如石英,经挤压就象电池可产生电流（俗称压电性）,相反,如果一个电池接到压电晶体上,晶体就会压缩或伸展,如果将电流连续不断的快速开关,晶体就会振动.

那么要如何控制这些石英晶振晶体薄膜的厚度呢？于是膜厚控制仪便出现了. 一台镀膜设备往往同时配有石英晶体振荡监控法和光学膜厚监控法两套监控系统,两者相互补充以实现薄膜生产过程中工艺参数的准确性和重复性,提高产品的合格率.

石英晶体法监控膜厚,主要是利用了石英晶体的两个效应,即压电效应和质量负荷效应. 石英晶体是离子型的晶体,由于结晶点阵的有规则分布,当发生机械变形时,例如拉伸或压缩时能产生电极化现象,称为压电现象.石英晶体在9.8×104Pa的压强下,承受压力的两个表面上出现正负电荷,产生约0.5V的电位差.