CEOB2B晶振平台

在前面的文章中我们介绍了石英晶振的由来,工作原理,以及晶振频率的微调研究,离子束加工原理等技术资料,接下来CEOB2B晶振平台要给大家介绍的是晶振离子束刻蚀设备.

离子束刻蚀需要使用适当的电压和电流将某种气体电离成离子,然后对其进行聚焦和加速,使之形成高能的离子束对工件进行加工。这些过程在大气压状态是无法完成的,所以离子刻蚀加工必须在高真空环境中进行。为此<b>石英晶振b>离子束刻蚀设备必须包括真空腔和排气系统。此外,为了产生高能离子束还必须有离子源以及控制离子源的电源系统。最后,根据加工的石英贴片晶振和目的不同,还需要配备不同的监测系统和控制系统。

3.3.1离子

离子源也称离子枪,是产生高能离子束的装置。因此,离子源是这个离子刻蚀设备的核心。离子源的工作状态决定着整个石英晶振晶体设备的工作效率和刻蚀精度。并且,在不同的应用中,离子源的种类也各不相同。为此,在实际应用中,一般用以下参数来衡量离子源的性能：

1.束流强度和束流密度。离了束的离子流的大小称为束流强度,用Ⅰ表示。离子束的单位面积上的离子流大小称为束流密度,用J表示。当离子束的横截面是S,则: I=JS。当其他因素不变时,束流强度或束流密度增大时,离子刻蚀的能力就增大。

2.离子束的尺寸和张角。离了束的尺是指离子束直径的大小。离子束的张角则是指当使用的宽离子束是汇聚束或发散束时的收敛角或发散角。或者细直径离子束的束救角。

3.气体利用率。也就是气体输入离子源后,经过电离、聚焦和加速后能成为有效离子的百分比。

4.功率和效率。效率是指高子源输出的高能离子束的能量与输入离子源的能量的比。在石英晶振,<b>石英晶体振荡器b>实际应用中,为了提高能源的利用率,必须尽可能的提高离子源的效率。

5.离子源的运行特性。运行特性用于衡量离子源工作的稳定性和可靠性。保证设备能够安定的生产。

3.3.2工作腔

真空腔的大小要适中或者将真空腔分为加工室和准备室,加工室一直保持高真空。这样可以减轻真空泵的负担减少抽真空所需的时间。另外,在真空腔中需安装摆放石英晶体,<b>贴片晶振b>等工件的工作台。工作台的移动可以通过马达或R0B0T控制,以便调整离子束与工件的位置。当马达在真空腔外时,还必须保证转动轴的真空密封性。避免由于转动轴处发生空气泄露,破坏加工的真空环境,影响晶振加工的品质。同时空气泄露后会加重真空泵的负担,如果是湿泵还容易加速真空油的劣化,缩短真空泵的使用寿命:工作台和离子源按不同应用可以分别配备水冷循环系统,对工件与离子源进行降温,以保证石英晶振的品质与离子源的出力稳定。最后,真空腔还应有一个观察窗口,以便观察加工的情况。

3.3.3排气系统

排气系统一般分两段对真空腔进行排气,先用油旋转泵等低真空泵排气,使真空度达到0Pa左右,然后用油扩散泵等高真空泵排气,使得真空腔达到各种加工所要求的高真空度。一般情况下,真空腔的本底真空度应高于103Pa,这样可以避免真空腔内混入过多的其他气体分子和水蒸气,这些气体分子和水蒸气不仅对离子源出力的稳定产生影响,还会污染石英<b>贴片晶振b>工件,降低产品品质。此外在使用油扩散泵时,还必须在泵前加装冷凝阱防止油蒸汽付真空腔的污染。

3.4离子束刻蚀的应用

离子束蚀具有多项优点:入射离子的方向性很强,刻蚀分辨率高,能刻蚀任何材料,一次能刻蚀多层材料,刻蚀在高真空中进行,刻蚀过程不易受污染。因此被广泛应用于电子工业、生物医疔等行业中.

首先,出于离子束刻蚀具有上述优点,在电子工业中特别适合于对半导体元件的引线制作和图形刻蚀,以及<b>石英晶振b>晶片的减薄加工。其次,在生物医疗应用中,可以将人造器官的表面刻蚀成特定的结构,使人体的组织在其表面容易生长。另外,在电子显微镜和做表面分析用的试样制备中,出于离子束刻蚀使用物理的撞击效应和溅射效应,并且分辨率高容易控制,因此可以制成无化学污染的高质量的试样。

石英晶振频率微调国内外研究现状

石英晶体元器件的生产从晶片的切割到成品包装。在整个工艺流程中,以下几个工序主要影响着产品的频率。

1.晶振晶片的制作,根据目标频率制作出相应切割方位、尺寸的晶片。

2.在晶片表面镀敷导电电极层(根据要求可以镀银或金)。

3.通过微量增厚或减薄镀层的厚度,进行频率的微调。

国内外在<b>石英晶体b>元器件生产过程中使用的频率微调方法主要有蒸发频率微调技术,喷射频率微调技术,激光刻蚀频率微调技术,离子刻蚀频率微调技术

<br />

如图1-1所示,蒸发频率微调技术是石英晶体元器件加工中出现最早的微调技术。是在真空状态下,对装有蒸发材料(银)的钨制料舟进行加热,使银气化沉积在石英晶体表面而达到频率微调的目的。因为此技术频率偏差大,效率低,原料消耗大,国内外的使用在逐渐减少。

如图1-2所示,喷射频率微调技术是蒸发频率微调技术的改进型。是在真空状态下,对装有蒸发材料(银)钼盒进行加热,使银气化后从钼盒的孔中喷出,沉积在<b>石英晶振b>晶体表面而达到频率微调的目的。因为此技术易于实现,相应的设备简单,成本低,频率偏移不是很大。因此目前国内外使用较多。

如图1-3所示,激光刻蚀频率微调技术是将激光发生器产生的激光照射石英<b>贴片晶振b>晶体表面的电极层,使其气化而达到减薄电极层的膜厚度,从而达到调整频率的目的。因其精度高,速度快而被广泛的应用于石英晶体元器件的生产中。

虽然激光刻蚀频率微调技术精度高,加工质量稳定,生产效率高,但是激光频率微调后<b>石英b><b>晶振b>晶片表面并不是均匀一致的,而是凸凹不平的。因此,并不适用于所有的石英晶体的频率调整,特别是AT系列产品。为此20世纪80年代末期开始,出现了关于离子東刻蚀频率微调技术的研究,经过多年的发展,国内外有些厂商已开始应用。如图1-4所示,离子束刻蚀频率微调技术是将离子发生器产生的离子加速后轰击晶片表面,使晶片表面的电极层脱落,减薄电极层膜厚,从而达到调整频率的目的.

石英晶振是利用晶体的压电效应制成的一种石英晶体振荡器。因为它具有高稳定性、高精度和低功耗等特点,被广泛应用于各种电器产品中。近年来,各生产企业为了在激烈的市场竞争中取得胜利,不断进行改善,提高产品的性能,降低产品的成本。本论文通过对离子刻蚀技术的探讨,对<b>石英晶振b>的离子刻蚀频率微调进行研究。最后通过实验,明确了离子刻蚀频率加工时,刻蚀速度的设定,从而改善了离子刻蚀频率微调的加工工艺。使得加工效率和制品的良品率得到了很大的提高。

石英晶振作为一种震荡器经过了几十年的发展。由于它具有成本低、高Q值、高精度和高稳定度的特点,因此在电子领域中的作用一直不能被其它振荡器所替代。

并且随着电子信息产业为代表的应用领域不断发展和扩大,其自身也不断发展和变化。品种不断增多,有温度补偿式（<b>TCXO晶振b>）、压控式（VCXO晶振）和恒温补偿式（OCXO晶振）等。尺寸也不断出大变小,现在最小贴片石英晶振的尺寸已达到22×14×1.0(m)。目前,各生产厂家为了不断提高竞争力,正在努力开发精度更高、成本更低、尺寸更小的石英晶振。

近几年来,对石英晶体元件的需求量逐年上升,每年约增长10%。到2010年,&nbsp;约为105.04亿只。随着产品不断向小型化和片式化发展,<b>石英晶振b>晶体元件也不断向这个方向发展。我国晶体行业近年来不断引进先进技术,促使该行业不断发展。生产设备及生产工艺不断提高,使中国成为晶体行业的主要生产基地。

2010年压电晶体出口值达到10.25亿美元。但由于市场竞争的激烈,产品价格不断下降,同时各种生产成本(包括产品的原材料、水、电和劳动力价格等)不断上升,使得该行业利润空间不断被压缩,造成了该行业的竞争异常激烈。为此,各生产企业都不断的追求生产效率的提高、成本的降低以及制品精度的提高。在<b>贴片晶振b>，石英晶振生产过程中,离子刻蚀频率微调较大程度的影响着石英晶振的生产效率和制品的精度。

智能手机中常用的有32.768K贴片晶振中的3215晶振及7015晶振，这类32.768K晶振用的最多的还是进口晶振品牌，以日本四大品牌中的精工晶振和爱普生晶振为甚，2017年精工晶体的SC-32S晶振、SSP-T7-F晶振和EPSON晶振的MC-146晶振可是时常断货价格也涨了一截。除了这些常见的SMD时钟晶振外，3225晶振和2520晶振也是手机晶振的常客，最近年末手机晶振采购商问的最多的是2520晶振中的温度补偿晶振，尤其是KDS晶振品牌的DSB221SDA晶振了。

建立晶振FRACAS系统重要实施步骤

1.建立晶振FRACAS管理小组和故障评审分析小组

晶振FRACAS管理小组是FRACAS管理小组的核心组成部分,是FRACAS运行系统的管理组织,负责监督&nbsp;FRACAS系统的运行情况。在Z公司挑选2~3名有资质的人员来组成<b>石英晶振b>,贴片晶振FRACAS系统管理小组,管理小组的职能就是为&nbsp;FRACAS运行系统服务,促进FRACAS管理系统顺利的运行FRACAS管理小组建立之后,还需要负责故障评审分析小组人员的选拔工作。故障评审分析小组需要很强的业务能力和管理能力,因此主要选拔部门领导和公司的高级技术人员,使故障分析小组有足够的能力来分析出故障原因、模式及故障责任部门。石英晶振FRACAS管理小组每月对故障数据进行汇总,并组织故障评审分析小组来召开评审分析会议。

在会议召开前,石英晶振,<b>贴片晶振b>FRACAS系统管理小组已经将汇总故障数据分发给故障评审小组人员。在故障评审会议上就可以直接有针对性进行故障评审分析工作,找出造成故障的根本原因。对于那些重复出现的故障,一定要反复论证,找出能解决这些故障的纠正措施,举一反三,争取让故障不再发生。在纠正措施施行之后,FRACAS管理小组还需要对纠正效果进行跟踪评价,保证会议上提出的决策得到落实。

2.FRACAS系统技术培训

(1)晶振FRACAS管理小组和评审分析小组的成员

培训时间:0.5~1天

培训内容:FRACAS原理、组织架构及实施流程

进行培训的目的是使石英晶体振荡器,石英晶振FRACAS系统管理人员的可靠性素质得到提高,提高对故障的分析能力,管理人员的水平提高了,FRACAS系统的运行工作就会更加容易的开展。

(2)客服、维修人员

培训时间:每个站点0.5~1天

培训内容:故障信息及维修信息收集

客服、维修人员担负着收集石英晶振,贴片晶振,有源<b>石英晶体振荡器b>故障缺陷资料的责任,其收集到的数据的质量影响着故障分析工作的开展,为了保障收集故障数据的完整、客观。需要对他们进行培训,培训内容主要包括FRACAS的原理意义,及故障维修信息记录单的填写方法。

3.完善故障维修信息记录

由于Z公司条件有限,目前还没有开展对Z<b>石英晶振b>的完善的可靠性试验获取石英晶振,贴片晶振可靠性缺陷的数据就比较困难,但Z公司石英晶振的出货量很大,从市场的反馈中可以获取大量的缺陷数据,这样就可以弥补可靠性缺陷数据不足的问题。目前售后人员只做了维修记录单,为了实现对缺陷的统计,可以在维修单加上一联故障维修信息记录单,写明故障缺陷详细信息,便于对缺陷信息进行统记.

4.规范故障维修信息

售后人员在填写故障维修记录单时,应将元器件的维修信息、故障原因、故障元器件的可靠性参数、对故障的影响等,这些信息必须填写准确详细。售后人员填写完成后将故障维修记录单上报给FRACAS管理小组,由管理小组对故障模式进行分类。

5.故障维修信息汇总

每个月FRACAS管理小组都要对故障维修数据进行汇总。管理小组对本月从售后部门收集的故障信息进行分析与分类,然后汇总,结合销售部门的销售数据,就可以得到返修率数据客服维修部门首先结合自身工作状况,依据本周期内的故障信息进行一个初步的总结,并形成客服部门故障意见报告,报告内容也是对本部门工作的一个总结,同时也可以为故障评审小组进行分析工作提供一个参考。

FRACAS管理小组总结对数据的收集分析结果,主要包括各个部门数据的汇总、故障分析的结论以及下一步的改进方向等.晶振FRACAC管理小组在评审会议召开前将汇总的分析结果分发给参加评审的人员,便于它们在会议前对近期的系统工作运行情况有个初步了解,这样有利于评审会议的审议。

6.建立故障模式数据库

对故障分析结束后,石英晶振,贴片晶振,<b>有源晶振b>FRACAS管理小组人员和技术人员需要对出现的故障进行分类,并联合设计研发人员,将故障现象与故障模式一一对应上,结合技术研发人员的实际经验,建立故障模式数据库

7.理顺FRACAS系统与质量管理体系之间的关系

FRACAS与质量管理体系不是两个对立的管理体系,FRACAS可以看作质量管理体系下的一种有效的管理工具,通过建立FRACAS系统,可以增强企业对可靠性管理过程的控制,FRACAS系统与质量管理体系的目的是一样的,都是提高石英晶振,<b>贴片晶振b>质量与可靠性。

虽然质量管理体系涉及到企业管理的各个方面,但是涉及到可靠性管理的故障处理文件不多,因此需要建立&nbsp;FRACAS系统来提高企业的故障信息处理能力.FRACAS系统与质量管理体系之间是相辅相成的,在企业日常管理中,人员定要各司其职,为提高石英晶振,贴片晶振可靠性共同努力。

FRACAS系统建设目标与基本原则

FRACAS系统的核心是要求在石英晶振,贴片晶振的研发设计和生产过程中对石英晶振,贴片晶振出现可靠性问题进行“归零”管理,对故障的出现需要及时报告、分析并纠正,防止故障再次出现,从而实现石英晶振,<b>贴片晶振b>规定的可靠性,由此可见,建立故障报告、分析及纠正措施系统( FRACAS)是Z公司开展可靠性管理工作的必有之路。根据Z公司实际情况,可以重点从以下几个方面入手建立&nbsp;FRACAS系统。

1.对售后、技术、管理等人员进行&nbsp;FRACAS系统培训,增加公司人员对FRACAS系统的认知,并对FRACAS系统的运行流程有所理解,便于推进FRACAS系统的建设与运行。

2.结合Z公司自身情况编写&nbsp;FRACAS系统作业指导书,建立软件系统的FRACAS基础编码表,统一报表的模板,从而使&nbsp;FRACAS高效的运行,在制定FRACAS系统文件时,一定要集思广益,符合Z公司的实际情况。

3.对Z公司的故障信息进行分析汇总,对可能出现的故障进行归纳,便于后期纳入系统管理中去。

4.建立的&nbsp;FRACAS管理机制要以可靠性控制为主要方针,公司的各个部门之间要有专门的窗口进行对接,保证系统流程的续性。

5.不断总结&nbsp;FRACAS的运行情况,积累系统运行的经验教训,不断提升FRACAS系统的运行效率。

FRACAS系统的组织结构及人员职责

FRACAS系统涉及到石英晶振,贴片晶振,<b>石英晶体b><b>振荡器b>实现的多个流程,主要包括市场调研、石英晶振,贴片晶振设计研发、供应商管理、元器件来料检验、生产统计过程控制、石英晶振,贴片晶振出厂测试、可靠性试验设计与验证以及石英晶振,贴片晶振售后服务等。

根据&nbsp;FRASAS系统涉及到石英晶振,贴片晶振实现的流程,可以确定&nbsp;FRACAS系统的组织结构与人员,主要有设计研发人员、采购人员、质量管理人员、生产人员、仓库管理人员和可靠性试验人员。

为了保障&nbsp;FRACAS系统的运行,结合Z公司实际情况,需要增加两个组织来保障&nbsp;FRACAS运行,分别是FRACAS管理小组和故障评审分析小组FRACAS管理小组是&nbsp;FRACAS系统的核心管理部门,其主要职责有一下几点：

1.组织日常的&nbsp;FRACAS管理维护工作

2.与各个部门保持沟通,实时了解&nbsp;FRACAS的运行情况。

3.对纠正措施的实施情况进行评审。

4.定期提交<b>石英晶振b>,贴片晶振生产状况报告

5.对各个部门提供的资料数据进行汇总,并协助故障评审分析小组对故障进行及时分析。

6.定期对其它部门人员的&nbsp;FRACAS工作进行评审。

故障评审分析小组的主要任务是对石英晶振,贴片晶振故障进行分析,提出纠正措施,并跟踪纠正措施的实行。为了实现对故障全面的评审分析,小组成员应来自不同的部门,可以由设计、生产、工艺和品质等人员来组成评审小组,评审小组的成员不是一成不变的,要根据故障发生的特点来安排相应的人员。故障评审分析小组的主要任务有:

1.对分析石英晶振,<b>有源晶振b>,贴片晶振故障进行分析。确定其故障模式

2.对故障的影响进行评估,提出改进方向

3.收集故障评审分析所需要的数据和资料。

4.确定故障原因,划分故障责任,并落实到具体部门。

5.制定故障评审分析计划工作。

6.对故障原因进行评审分析,并提出纠正措施,并对纠正措施的执行情况进行跟踪。

7.总结故障评审分析工作

晶振生产制造阶段的管理

1.晶振元件管理

石英晶振元件的可靠性对产品的可靠性有很大的影响,尽管产品有完美的设计,组成产品的元器件可靠性出现问题,也无法实现产品规定的可靠性。<b>石英晶振b>元件的可靠性包括固有可靠性和使用可靠性两个方面,固有可靠性指的是元器件自身的可靠性状况,这是由供应商决定的,供应商生产的元器件好换坏直接决定了元器件的固有可靠性。使用可靠性指的是元器件在使用阶段的可靠性,它与元器件的使用环境、使用方法等有直接关系,在进行元器件可靠性管理,必须保证元器件的固有可靠性和使用靠性都在管控范围内,只有这样才能尽可能的保证元器件的可靠性不出问题。

为了保证石英晶振,<b>贴片晶振b>元件的固有可靠性和使用可靠性,需要进行很多的管理工作。比如,在采购原材料时,需要对供应商进行管理,在交付阶段,需要进行来料检验工作,在生产阶段需要保证元器件的使用环境、方法等。结合W公司实际情况,&nbsp;需要采取以下措施来保障元器件的可靠性。

(1)优化供应商管理制度

目前,市场对石英晶振的产品型号需求不一,Z公司的石英晶振产品型号非常多,组成石英晶振的元器件种类也很复杂,所有元器件的可靠性都可能会对最终的石英晶体,<b>石英晶振b>可靠性带来影响。这样以来,对元器件的可靠性管控就必须严格进行,选择合适的供应商就显得尤为重要。供应商管理制度的合理性对采购的元器件的可靠性水平是成正比的,完善供应管理制度对提高元器件的固有可靠性大有裨益。

为了优化供应商管理制度,Z公司制定了《供应商准入制度》和《供应商考核制度》两个管理规程,来对供应商管理工作提供准则和要求。制度要求资材课、品管课以及技术课等多个部门联合对供应商进行评审,评审通过的供应商纳入合格供应商名录,接下来对进入名录的供应商的晶振样品进行检测,经技术部门确定合格后,最终成为合格供方。Z公司每季度还要对合格供方进行动态评价,以此来保证供方的质量。在每批元器件入库前,需要对元器件进行来料检验,按照来料检验规程严格进行筛选,经检验合格的元器件才能入库,进行生产。这样就能保证石英晶振,石英晶体振荡器的固有可靠性满足要求,Z公司供应商管理流程如图4-3所示。

除此以外,如何根据实际情况,采用一定的策略来实现对供应商管理利益的最大化也是一门学问,Z公司目前所需原材料种类繁多,元器件的重要程度也千差万别,因此,Z公司针对不同的供应商可以采用不同的策略,对于那些直接影响<b>石英晶体振荡器b>,石英晶振可靠性的关键元器件,公司应采取与供应商合作共赢的模式,与供应商加强交流,分享实际生产需要经验,从而降低采购成本,提高元器件可靠性。对于那些非关键元器件供应商,公司应该采取多家供应商供货的方法,使供应商之间形成竞争关系,从未间接可以降低采购成本,提高采购质量。公司一定要重视对供应商的管理。

(2)完善元器件的选用制度

虽然元器件的供应商管理问题解决了,元器件的固有可靠性也有了保证,但为了保证石英晶振,<b>贴片晶振b>的使用可靠性,需要对元器件的选用进行要求,具体的选用要求有以下几个方面:

（1)根据石英晶振的具体型号,来选取相应规格的元器件,而不是只根据型号来选取元器件,因为不同的石英晶振产品的可靠性标准不同,那么所需元器件的规格也会有所差别。

（2)根据元器件在使用过程所受应力的状况来选取元器件,不同产品的元器件所受极限应力不尽相同,按照降额设计的原则来选取元器件。

（3)简化元器件品类,尽量选取标准化元器件,因为标准化石英晶体振荡器.石英晶振,贴片晶振的成本低,&nbsp;可靠性水平也高。

（4)对于新型元器件的选取,必须经过技术部门的可靠性评估后,没有问题才能投产。

（5)根据以往选取石英晶振,贴片晶振实际经验,制定元器件选取标准,规范元器件选取方法。