[发明专利]适用于高基频MESA晶片测试的装置及测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种适用于高基频MESA晶片测试的装置及测试方法，属于石英电子元器件制作的生产技术领域。

背景技术

随着电子信息技术的飞速发展，频率元件的要求而今变得越来越高。作为频率元件的一种，石英晶体振荡器也面临更高的稳定性、更宽的上拉范围、更低的噪声、更小的抖动和更短的开关时间等要求。为了同时满足晶体高频率和高性能参数的要求，设计者开始考虑生产高基频石英晶片。在传统的石英元件制造中，高频（大于125MHz）石英晶片因受制于机械加工极限而制作失败，为了解决高基频石英晶片生产问题，研究者在振荡器生产过程中，通过稳定刻蚀的方法在石英表面进行局部处理获得超高基频的水晶片。通过这一技术生产的高基频MESA水晶片，制作成反向台面（inverted-mesa）晶体，相比于利用水晶片倍频技术，或IC倍频技术生产的产品，有更好的相位噪声，更小的抖动值及更好的短稳特性等。

在传统的水晶片加工过程中，任何需要对水晶片频率进行测试的工序均需要通过物理接触的方式来实现，这样的方式在普通的水晶片加工过程中可以正常使用，但对于上述的高基频MESA水晶片来说，由于水晶片的待测试MESA区域的水晶片厚度仅为8~20μm，这样薄的水晶片机械强度非常低，常规的物理接触测试频率的方法会不可避免的造成破片损耗，极大影响测试。

发明内容

本发明提出的是一种适用于高基频MESA晶片测试的装置及测试方法，其目的在于克服背景论述中测试过程中高基频MESA晶片易碎的问题，实现避免在测试过程中所造成的水晶片物理损坏以及测得水晶片真实频率的目的。

本发明的技术解决方案：适用于高基频MESA晶片的测试装置，其结构包括A、B二个金属电极（测试电极），其中B金属电极2接触并支撑水晶片的待测试MESA区域，而A金属电极1与水晶片的MESA区域之间存在一个5~10μm的悬浮缝隙，在A、B两个金属电极之间CNA300型网络分析仪，并通过该网络分析仪施加一个可变电场。

测试方法，在振荡器生产过程中，通过稳定刻蚀的方法在石英表面进行局部处理获得超高基频的水晶片，通过这一技术生产的高基频MESA水晶片，制作成反向台面（inverted-mesa）晶体。

在进行MESA水晶片的测试时，

1）用两个金属电极（测试电极）即A金属电极1、B金属电极2进行测试；

2）其中B金属电极2接触并支撑水晶片的待测试MESA区域，而A金属电极1与水晶片的MESA区域之间存有一个5~10μm的悬浮缝隙；

3）在A金属电极1、B金属电极2的两个金属电极之间通过网络分析仪施加一个可变电场，电场的施加引起水晶片的逆压电效应，使得水晶片振动；当可变电场的交变频率刚好达到水晶片的谐振频率时，电场对于CNA300型网络分析仪的反馈信号强度达到最大，以此测得水晶片的真实频率；

4）在这个测试过程中，两个金属测试电极不会同时接触水晶片的MESA区域，因此也就避免了物理接触对脆弱的水晶片造成的损害。

本发明的优点：“悬浮”感应的方式来测试高基频MESA水晶片的频率，以避免传统的“接触式”测试的方法带来的水晶片破损问题，测试过程，可以最大程度的避免在测试过程中所造成的水晶片物理损坏。用CNA300型网络分析仪监控水晶片的振动频率，以测得水晶片的真实频率；可广泛应用于高基频MESA晶片的测试过程。

附图说明

附图1是适用于高基频MESA晶片测试装置的结构示意图（在金属电极二端串接CNA300型网络分析仪、可变电场）。

具体实施方式

如图所示，适用于高基频MESA晶片的测试装置，其结构包括A、B二个金属电极（测试电极），其中B金属电极2接触并支撑水晶片的待测试MESA区域，而A金属电极1与水晶片的MESA区域之间存在一个5~10μm的悬浮缝隙，在A、B两个金属电极之间串接一个电场、CNA300型网络分析仪。

在振荡器生产过程中，通过稳定刻蚀的方法在石英表面进行局部处理获得超高基频的水晶片，通过这一技术生产的高基频MESA水晶片，制作成反向台面（inverted-mesa）晶体。