本發(fā)明涉及電子技術(shù)領域，更具體地，涉及一種石英晶體諧振器的加工方法。

背景技術(shù)：

由于石英晶體諧振器是一種頻率控制元件，可以提供穩(wěn)定的時鐘信號，是武器裝備的關鍵特性配套元件，而頻率控制技術(shù)的核心元件，影響著武器裝備的性能與可靠性。比如，新一代戰(zhàn)略核導彈慣導平臺在頻率精度上有32年長貯穩(wěn)定度的要求，對此提出了32年老化率1×10^-7，推算年老化率應達到1×10^-8的水平，這對產(chǎn)品的潔凈度控制及應力控制提出了更高的要求。

目前國內(nèi)外諧振器的生產(chǎn)是均是按工序分步獨立進行的，如圖1所示，現(xiàn)有的諧振器電極制備分兩個步驟進行，分別為鍍膜和微調(diào)，鍍膜工序是粗量級的電極制備，微調(diào)工序是精確的電極修調(diào)。該電極制備方式所帶來的問題有兩點，一是電極夾層，二是兩側(cè)電極的不對稱，而無論是電極夾層還是質(zhì)量不對稱，都會帶來頻率的老化響應，這是傳統(tǒng)工藝的弊端，也是技術(shù)瓶頸。同時，由于生產(chǎn)過程的不連續(xù)，導致中間環(huán)節(jié)的產(chǎn)品滯留帶來了表面污染，難以實現(xiàn)低老化的要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種可連續(xù)生產(chǎn)且產(chǎn)品性能穩(wěn)定的石英晶體諧振器的加工方法，以解決現(xiàn)有石英晶體諧振器生產(chǎn)過程不連續(xù)導致的產(chǎn)品壽命短且產(chǎn)品頻率老化響應高的技術(shù)問題。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種石英晶體諧振器的加工方法，其特征在于，其包括在真空環(huán)境下進行以下步驟：

S1.對待加工的晶片清洗，并對清洗后的晶片進行上片點膠；

S2.對點膠后的晶片，通過在線監(jiān)測濺鍍頻率，進行雙側(cè)濺鍍鍍膜，并對鍍膜后的晶片進行真空退火處理。

在上述方案基礎上優(yōu)選，所述步驟S2進一步包括以下步驟：

S21.對點膠后的晶片進行真空清洗；

S22.對真空清洗后的晶片，通過在線監(jiān)測濺鍍頻率，進行雙側(cè)濺鍍鍍膜，并對鍍膜后的晶片進行真空退火處理；

S23.將鍍膜后的晶片進行真空退火處理，然后對其進行真空密封。

在上述方案基礎上優(yōu)選，所述步驟S22進一步包括：

通過在線監(jiān)測濺鍍頻率，根據(jù)濺鍍頻率與目標頻率之間的差值大小，以調(diào)整濺鍍頻率的大小。

在上述方案基礎上優(yōu)選，所述步驟S22進一步包括：

通過在線監(jiān)測濺鍍頻率，在濺鍍頻率達到目標頻率的正100ppm之前，采用150w功率進行粗調(diào)鍍膜，當濺鍍頻率達到目標頻率的正100ppm后，采用15w功率進行微調(diào)鍍膜，且所述目標頻率為石英晶體諧振器的標稱頻率。

在上述方案基礎上優(yōu)選，所述步驟S23中進一步包括：

所述真空退火的溫度為200℃～240℃，真空退火的時間為1h～2h。

在上述方案基礎上優(yōu)選，所述步驟S22進一步包括在進行雙側(cè)濺鍍鍍膜前，對所述真空清洗后的晶片進行烘烤去水處理，其中，烘烤處理的溫度為150℃-200℃，烘烤時間為2～3小時。

在上述方案基礎上優(yōu)選，所述步驟S21中的真空清洗包括以下步驟：

對點膠后的晶片順序進行真空烘烤、UV清洗、離子轟擊處理。

在上述方案基礎上優(yōu)選，所述UV清洗為采用功率為60％P的UV燈，且清洗時間為30s。

在上述方案基礎上優(yōu)選，所述離子轟擊處理的轟擊功率為300w，且轟擊時間為10s。

在上述方案基礎上優(yōu)選，所述步驟S1中對待加工的晶片清洗具體包括：

將拋光后的待加工晶片，順序進行酸熱浸洗，用去離子水放入超聲波中進行超洗，堿熱浸洗，用去離子水放入超聲波中進行二次超洗，最后使用無水乙醇進行脫水，并在100-120℃下真空烘干。

本申請?zhí)岢鲆环N石英晶體諧振器的加工方法，將所有的加工步驟都設置在真空下，以防止產(chǎn)品加工過程中暴露在空氣中，影響其性能；同時，采用了在線監(jiān)測濺鍍頻率以實現(xiàn)電極制備，將兩次鍍膜合成一次，縮減加工工藝同時提高加工效率。

附圖說明

圖1為背景技術(shù)中的現(xiàn)有石英晶體諧振器的加工方法的流程圖；

圖2為本發(fā)明的一種石英晶體諧振器的加工方法的流程圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。

請參閱圖2所示，本發(fā)明提供了一種石英晶體諧振器的加工方法，其包括以下步驟：

將拋光后的晶片作為待加工的晶片，進行晶片清洗，以去除晶片表面的雜質(zhì)。

其中，對晶片清洗具體包括一下幾個步驟：

第一步，將待加工的晶片放入溫度為80℃的酸溶液中，浸泡沖洗15min，以去除待加工的晶片表面金屬及器氧化物；優(yōu)選的，酸溶液為硫酸；

第二步，將第一步得到的晶片放入超聲波中用離子水進行超洗，以去除晶片表面的酸液和酸液清洗后的雜質(zhì)；

第三步，為了進一步去除晶體表面的油脂并中和酸液，本發(fā)明還需要將晶片用堿性溶液進行浸泡清洗，優(yōu)選的，堿液優(yōu)選為氫氧化鈉，清洗的時間為15min，堿液的溫度為80℃；

第四步，將堿液清洗后的晶片放入超聲波中用離子水進行沖洗，以去除晶片表面的堿液殘留物；

第五步，為了進一步的去除晶片表面的雜質(zhì)顆粒，本發(fā)明還可以將堿液清洗后的晶片用離子水進行超聲波二次超洗，以保證晶片表面無雜質(zhì)，提高諧振器的性能；

由于清洗后的晶片表面仍然殘存少量的水，本發(fā)明還需要將二次超洗的晶片用無水乙醇進行超聲波清洗，然后通過不銹鋼熱板在200℃下烘烤5min，以保證晶片表面無任何雜質(zhì)水分，保證上片點膠效果。

將清洗后的晶片放入帶狀支架的兩金屬片之間，讓帶槽孔的兩金屬片緊緊夾住石英片，然后在電極和金屬片接觸處涂上一層導電膠，使電極膜通過邊緣上的導電膠與金屬片接觸而產(chǎn)生電連接，點膠后,將晶片用無水乙醇進行超聲波清洗，以去除晶片表面的灰塵顆粒并脫水，最后，將處理后的晶片通過烘烤以固定導電膠與晶片之間的相對位置。

由于點膠烘烤后的晶片表面存在大量的OH-，OH-對水的親和力很強，會導致晶片表面吸附大量水分子和少量CO₂，而這部分氣體與表面結(jié)合力不牢，屬于物理吸附和弱化學吸附，所以，本發(fā)明需要將點膠烘烤后的晶片放置在真空環(huán)境下，以加熱到150℃～200℃左右時，加熱時間為2～3小時，優(yōu)選加熱溫度為200℃，從而使其表面的水分子和少量CO₂在幾分鐘內(nèi)便可以從晶片表面被解吸。

而真空烘烤后的晶片表面仍然存在碳氫化合物和有機物，為了去除晶片表面的碳氫化合物和有機物，本發(fā)明還將真空烘烤后的晶片進行UV清洗，本發(fā)明的UV清洗是通過紫外光和氧原子作用在晶片表面，以將晶片表面的碳氫化合物分解合成為CO₂↑和H₂O↑，通過抽高真空，可使污染物逸出，該過程中，UV清洗所使用的UV燈功率為60％p，清洗的時間為30s，該過程主要控制參數(shù)為工藝氣體的流量以確保其處理效果。

最后，采用惰性離子轟擊最終晶體的清潔表面，可使晶片表面的潔凈度進一步提高，達到原子級的清潔表面，其中本發(fā)明的離子轟擊的時間為10s，所使用的轟擊功率為300w。主要控制參數(shù)為工藝氣體流量、轟擊功率。

其中，對晶片表面的真空清洗效果的檢測，可以通過俄歇電子能譜儀來檢測表面的有機元素殘留，該檢測方法比較直觀。對于潔凈度等級高的晶片表面，在相同的鍍膜工藝條件下，其牢固度必然很好，因此可以通過檢測電極膜的牢固度來評價清洗技術(shù)與清洗工藝參數(shù)的有效性。對電極膜牢固度的測量可以采用百格法來測量表面結(jié)合力，從而評估清洗技術(shù)的有效性，參數(shù)設置的合理性。

以下將詳細介紹本發(fā)明的電極制備和封裝過程。

將上述離子轟擊后的晶片，放置在真空環(huán)境下，通過兩個用于濺鍍的產(chǎn)品對稱設置在晶片兩側(cè)，同時，對晶片的兩側(cè)進行濺鍍處理，濺鍍過程中，通過采用250C網(wǎng)絡分析儀對產(chǎn)品頻率進行實時在線監(jiān)測，控制用于濺鍍的產(chǎn)品濺鍍頻率，以保證晶片的頻率準確性。具體操作方法為，利用控制軟件將頻率監(jiān)測系統(tǒng)與濺鍍系統(tǒng)相關聯(lián)，當頻率距目標頻率較遠時，濺鍍系統(tǒng)采用較大的濺鍍功率進行粗調(diào)鍍膜，具體為當濺鍍系統(tǒng)的濺鍍功率大于石英晶體諧振器的標稱頻率的100ppm時，采用150w功率的濺射系統(tǒng)對晶片進行粗調(diào)鍍膜；當頻率接近目標頻率時，濺鍍系統(tǒng)自動將建設功率調(diào)小，采用15w功率的濺射系統(tǒng)對晶片進行微調(diào)鍍膜。從而將傳統(tǒng)工藝中鍍膜與微調(diào)合二為一，從根本上解決電極膜夾層和質(zhì)量不對稱的問題，保證了頻率的精確調(diào)整。

優(yōu)選的，本發(fā)明基于消除電極膜內(nèi)應力與熱應力的初衷，在原材料的層面上選擇了穩(wěn)定性高、導電性優(yōu)良的金屬材料作為電極膜，而在眾多金屬材料中，通常采用的是金屬銀，但對于更高穩(wěn)定性要求的產(chǎn)品，應采用金屬金，并且金的純度最好為99.999％，從而有效降低電機模內(nèi)的應力作用，提高其使用壽命。

最后，將鍍膜后的產(chǎn)品進行真空退火，以去除濺鍍過程產(chǎn)生的晶片與電極膜間應力，優(yōu)選的，退火的溫度為200℃～240℃，時間為1h～2h條件下，通過設置退火曲線，可有效去除晶體內(nèi)部應力，且應力是否去除可采用臺階儀對晶片表面的翹曲度進行測量。

最后，將通過手套箱實現(xiàn)壓封機與真空退火爐的連接，避免了產(chǎn)品暴露在空氣中，可通過向手套箱內(nèi)持續(xù)充入高純氮氣來保證產(chǎn)品與外界環(huán)境隔絕。

本申請?zhí)岢鲆环N石英晶體諧振器的加工方法，將所有的加工步驟都設置在真空下，實現(xiàn)真空連續(xù)生產(chǎn)，以防止產(chǎn)品加工過程中暴露在空氣中，影響其性能；同時，采用了在線監(jiān)測濺鍍頻率以實現(xiàn)電極制備，將兩次鍍膜合成一次，不僅可以縮減加工工藝、提高加工效率，而且排除電極夾層及兩側(cè)電極的不對稱帶來的頻率老化響應的問題。

與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明具備以下優(yōu)點：

1、電極制備一次完成消除了電極膜夾層及質(zhì)量不對稱性造成的污染及應力影響，提高了產(chǎn)品的可靠性，日老化率優(yōu)于1×10^-10，年老化率優(yōu)于1×10^-8。

2、采用了三種真空清洗技術(shù)，徹底去除了晶片表面的多余物，提高了電極膜與晶片的結(jié)合力并提高了產(chǎn)品的頻率穩(wěn)定性，即提高了老化水平。

最后，本申請的方法僅為較佳的實施方案，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。