CN108063602A - 一种小型化宽带晶体滤波器的加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种小型化宽带晶体滤波器的加工方法，包括制造一个掩膜版，掩膜版的形状为晶片上两电极区域的形状，先将晶片的两面分别进行镀膜，形成沉积金属，作为全电极，然后再将掩膜版分别覆盖在晶片的两面，在晶片的两面分别进行离子刻蚀，刻蚀掉晶片两面掩膜版遮住的电极区域以外的金属部分，最终形成电极。本发明通过先整体镀电极，再采用离子刻蚀的方法分割电极的方法，能制作出高精度的微细电极形状及电极间距，从而实现较宽的带宽的晶体滤波器，且本方法工艺简单、成本低、效率高、可实现批量生产。

Description

一种小型化宽带晶体滤波器的加工方法
技术领域
本发明涉及滤波器技术领域，尤其涉及一种小型化宽带晶体滤波器的加工方法。
背景技术
晶体滤波器具有温度性能好、选择性好，插入损耗小等特点，是通信、导航等电子设备中的关键元器件。随着整机传输信号的速率和容量增加，以及整机小型化的发展趋势，对小型化宽带晶体滤波器的需求越来越迫切。
晶体滤波器按电路设计分类，可为单片式晶体滤波器和分立式晶体滤波器，分立式晶体滤波器又分为桥型滤波器和梯型滤波器。其中桥型滤波器的电路设计灵活，容易实现较宽的带宽。但是，如图3所示，桥型滤波器的电路中一个基本单元就必须包括两个晶体谐振器和两个电感器组成的差接变量器，元件数目多，器件体积大，可靠性差。
如图4所示，单片式晶体滤波器在一个晶片上设计两对相对的电极就能实现桥型滤波器的电路中一个基本单元的功能，且体积只有其中一个晶体谐振器的大小，因此单片式晶体滤波器与桥型滤波器相比具有体积小、电路简单、可靠性高、易于批量生产的优点。
单片式晶体滤波器的具体结构如图5所示，单片晶体滤波器的带宽受电极的间距b的影响非常大，带宽越宽，电极的间距越窄，工艺实现难度越大。在带宽非常宽的情况下，如石英材料制作的单片式晶体滤波器，一般实现的相对带宽上限为0.3%，要实现这么宽的相对带宽，电极间距只有几十微米。而且随着频率升高，电极尺寸和电极间距会进一步缩小，例如频率达到70MHz以上时，电极的间距只有几微米。传统工艺中，采用掩膜版将晶片上非电极的区域覆盖，再采用真空镀膜在晶片上未被掩膜版覆盖的区域沉积金属形成电极，然而，随着电极之间间距的减小，难以在掩膜版上加工出只有几微米宽的用于覆盖电极之间区域的掩膜金属条，并且，由于晶片尺寸及厚度较小，与掩膜版难以紧密接触，在晶片及掩膜版之间会存在缝隙，镀膜时金属材料会通过掩膜金属条与晶片之间的缝隙在晶片表面沉积，使得晶片上的两电极相连，无法制作出微小的电极间距，电极图形的尺寸精度也难以保证，因此无法实现很宽的带宽。
因此，如何提供一种新的单片式晶体滤波器的加工工艺，从而实现微小电极尺寸和电极间距的加工成为了本领域技术人员急需解决的问题。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，本发明需要解决的问题是：如何提供一种新的单片式晶体滤波器的加工工艺，从而实现微小间距的电极的加工。
为解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：
一种小型化宽带晶体滤波器的加工方法，包括，将晶体进行划片得到晶片后将晶片调频，还包括：
制造一个掩膜版，所述掩膜版的形状为晶片上两电极区域的形状；
先将晶片的两面分别进行镀膜，形成沉积金属，作为全电极；
然后再将所述掩膜版分别覆盖在晶片的两面，在晶片的两面分别进行离子刻蚀，刻蚀掉晶片两面掩膜版遮住的电极区域以外的金属部分，最终形成电极。
优选地，所述晶片的厚度的取值范围为10μm到500μm。
优选地，所述电极的厚度的取值范围为50nm到200nm。
优选地，进行离子刻蚀时，离子的能量为300-400ev，离子束的强度为20-30mA，刻蚀时间为4-6分钟。
本发明公开了一种小型化宽带晶体滤波器的加工方法，包括制造一个掩膜版，掩膜版的形状为晶片上两电极区域的形状，先将晶片的两面分别进行镀膜，形成沉积金属，作为全电极，然后再将掩膜版分别覆盖在晶片的两面，在晶片的两面分别进行离子刻蚀，刻蚀掉晶片两面掩膜版遮住的电极区域以外的金属部分，最终形成电极。本发明通过先整体镀电极，再采用离子刻蚀的方法分割电极的方法，能制作出高精度的微细电极形状及电极间距，从而实现体积小、带宽较宽的晶体滤波器，且本方法工艺简单、成本低、效率高、可实现批量生产。
附图说明
为了使发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：
图1为本发明公开的一种小型化宽带晶体滤波器的加工方法中完成镀膜后的结构示意图；
图2为本发明公开的一种小型化宽带晶体滤波器的加工方法中将掩膜版覆盖在晶片上的结构示意图；
图3为本发明公开的一种小型化宽带晶体滤波器的加工方法中完成刻蚀后的结构示意图；
图4为本发明公开的一种小型化宽带晶体滤波器的加工方法中进行离子刻蚀的示意图；
图5为桥型滤波器的连接示意图；
图6为单片式晶体滤波器的连接示意图；
图7为单片式晶体滤波器的结构示意图。
附图中标号的对应关系为：晶片1、电极2、第二掩膜版3。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。
如图1及图3所示，本发明公开了一种小型化宽带晶体滤波器的加工方法，包括，将晶体进行划片得到晶片1后将晶片1调频，还包括：
制造一个掩膜版3，掩膜版3的形状为晶片1上两电极2区域的形状，先将晶片1的两面分别进行镀膜，形成沉积金属，作为全电极2，然后再将掩膜版3分别覆盖在晶片1的两面，在晶片1的两面分别进行离子刻蚀，刻蚀掉晶片1两面掩膜版3遮住的电极2区域以外的金属部分，最终形成电极2。
在本发明中，电极2还包括了电极轨道，本发明中的小型化、宽带指的是两电极2间的间隙能够达到10微米以下。
如图1所示，完成在晶片1的两面沉积金属后，形成全电极2。此时如图2所示，将第二掩膜版3覆盖在金属层上，进行离子刻蚀，刻蚀掉掩膜版3遮住以外的其他区域的金属，从而形成如图3所示的高精度的微细电极2及电极2间距，图2及图3中的黑色区域为电极2区域，图2中的阴影区域为需要刻蚀的区域，刻蚀过程的示意图为图4，图4中的箭头为离子束。与现有技术中直接对两电极2进行镀膜相比，由于事先将晶片1表面区域都进行了镀膜，再将电极2及电极2间隙区域进行刻蚀，保证了两电极2的精度，也保证了电极2间的间隙区域上没有金属，保证了两电极2被完全分开，从而避免了现有技术中因晶片1及掩膜版3之间存在缝隙而导致电极2图形精度不高、微细的两电极2相连的问题。并且本方法工艺简单、成本低、效率高、可实现批量生产。
具体实施时，晶片1的厚度的取值范围为10μm到500μm。
晶片1一般采用厚度剪切模式，晶片1的厚度和频率之乘积为一常数，因此频率越高，晶片1越薄，如10M频率的晶片1厚度为160μm，100M的晶片1厚度为16μm，因此根据常用的晶体滤波器的频率范围，晶片1的厚度的取值范围为10μm到500μm。
具体实施时，电极2的厚度的取值范围为50nm到200nm。
电极2厚度低于50nm则电极2区域过薄，无法有效形成电连接通路，高于200nm则太厚，质量负载太大，增大了晶体谐振器的等效参数，因此电极2的厚度的取值范围为50nm到200nm。
具体实施时，进行离子刻蚀时，离子的能量为300-400ev，离子束的强度为20-30mA，刻蚀时间为4-6分钟。
进行离子刻蚀时，对离子刻蚀的参数设计主要有三个方面，离子束的能量、离子束刻蚀电流、刻蚀时间，这些参数设置的过大会导致刻的速度过快，电极2刻的不均匀，恶化晶体谐振器参数，过小会降低效率，经过工艺参数摸索，一般设置离子的能量为300-400ev，离子束的强度为20-30mA，刻蚀时间为4-6分钟。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过参照本发明的优选实施例已经对本发明进行了描述，但本领域的普通技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围。

Claims (4)

1.一种小型化宽带晶体滤波器的加工方法，包括，将晶体进行划片得到晶片后将晶片调频，其特征在于，还包括：
制造一个掩膜版，所述掩膜版的形状为晶片上两电极区域的形状；
先将晶片的两面分别进行镀膜，形成沉积金属，作为全电极；
然后再将所述掩膜版分别覆盖在晶片的两面，在晶片的两面分别进行离子刻蚀，刻蚀掉晶片两面掩膜版遮住的电极区域以外的金属部分，最终形成电极。
2.如权利要求1所述的小型化宽带晶体滤波器的加工方法，其特征在于，所述晶片的厚度的取值范围为10μm到500μm。
3.如权利要求1或2所述的小型化宽带晶体滤波器的加工方法，其特征在于，所述电极的厚度的取值范围为50nm到200nm。
4.如权利要求1-3任一项所述的小型化宽带晶体滤波器的加工方法，其特征在于，进行离子刻蚀时，离子的能量为300-400ev，离子束的强度为20-30mA，刻蚀时间为4-6分钟。
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