[发明专利]用于制造石英晶体谐振器的晶体基板的加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种剪切型石英晶体谐振器，尤其涉及一种利用化学侵蚀法实现石英晶体谐振器的晶体基板倒边效应的加工方法。

背景技术

在石英晶体谐振器的设计和制造中，为了获得较好的谐振器品质因素，抑制谐振器中的弯曲和其他有害振动对电气特性带来的负面影响，一般需要改变石英晶体板的边缘厚度，从而实现减少寄生振动干扰，进而强化厚度剪切振动和“能陷(energy trapping)”特性的目标。通常的高性能晶体谐振器都需要尽可能减少弯曲和其他寄生振动，特别是石英晶体板边缘的振动，保证石英晶体板弹性变形所产生的变形能，也称为应变能，尽可能集中在板的中央，防止扩散到周边结构而导致能量耗散。为此目的，许多谐振器在设计上考虑了厚度朝边缘减小，以期获得性能较好的器件如较高的品质因数，当然也带来了一个加工技术方面的挑战，即如何实现石英晶体板的最佳厚度变化。也就是说，我们需要选择和探索在石英晶体板上面实现边缘的厚度变化的模式和方法，也就是通常的“倒边”，来保证高质量的石英晶体谐振器的制造。

传统的石英晶体谐振器的倒边加工，一般是采用在专用滚筒机中，用专用砂子打磨的方式来完成，主要是利用在滚筒中的中心和边缘砂子的速度不同，摩擦力也不同，靠机械运动对石英晶体晶片打磨，最终实现晶片边缘上的厚度变化。

但是传统倒边的控制是通过砂子的颗粒选择、砂子的潮湿度、滚筒直径、滚筒转速和打磨时间等主要加工过程参数来完成和优化的，又由于滚筒机中砂子的运动很难控制，所以晶片厚度变化模式和程度事实上也就无法精准控制，造成目前技术的局限性。

目前近几十年来，倒边的加工技术也没有什么变化，也缺乏对精确模式和加工方式的深入研究，制约了谐振器技术的发展。为获得高品质石英晶体谐振器，设计晶体基板的倒边加工是非常重要的步骤。

实际经验和理论研究都表明，任何形式的厚度变化，事实上也就是刚度的任何变化，都会起到对寄生振动，特别是弯曲振动的抑制作用，也就是谐振器能陷特性的显著改善。因此，传统工艺对倒边效应的控制也就主要限定于适当的厚度变化，如果产品性能满足要求，一般也不需要对厚度变化模式做严格规定。但是随着石英晶体谐振器的小型化，高可靠性能的不断需求，如何在倒边加工方面增加新的加工方式，能用较为易于控制的模式精确加工，也是产品技术创新的重要内容。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有倒边技术的不足，提供一种用于制造石英晶体谐振器的晶体基板的加工方法，该方法利用化学腐蚀方法完成谐振器晶体基板的倒边加工，替代目前的滚筒磨砂加工技术，从而缩短加工时间、降低加工成本，最终实现石英晶体板的厚度变化，显著提升石英晶体谐振器的电性能参数。

本发明所要解决的技术问题是通过以下的技术方案来实现的。本发明是一种用于制造石英晶体谐振器的晶体基板的加工方法，其特点是：该方法利用化学溶剂，并按照预定的侵蚀区域大小、侵蚀时间来加工侵蚀晶体基板，从而实现晶体基板指定区域厚度按预定的设计形式改变，实现化学腐蚀的倒边效果，再制成晶体谐振器；所述的化学溶剂氟化氢氨NH₄HF₂水溶液。

本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现。以上所述的用于制造石英晶体谐振器的晶体基板的加工方法，进一步优选的技术方案是：所述的晶体基板为石英晶体基板或者其他晶体材料基板。

本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现。以上所述的用于制造石英晶体谐振器的晶体基板的加工方法，进一步优选的技术方案是：所述的氟化氢氨NH₄HF₂水溶液为在40℃～70℃条件下溶解得到的质量浓度为45-70%的氟化氢氨NH₄HF₂水溶液。

本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现。以上所述的用于制造石英晶体谐振器的晶体基板的加工方法，进一步优选的技术方案是：加工时，保持氟化氢氨NH₄HF₂水溶液的温度在40℃～70℃。

本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现。以上所述的用于制造石英晶体谐振器的晶体基板的加工方法，进一步优选的技术方案是：所述的晶体基板为矩形或者圆形。