CN109909617A - 一种石英晶体谐振器的晶片倒边加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种石英晶体谐振器的晶片倒边加工方法，将石英晶片的待加工的边缘部分划分成多个加工区域，将石英晶片放置在专用夹具上，使用具有足够强度的激光对石英晶片进行照射，实现晶片厚度减薄和轮廓形状改变的倒边加工，优点在于可以在石英晶片的指定边缘区域实现厚度的变薄和轮廓的改变，同时也可以灵活地完成倒边加工，流程简单、高效、清洁无污染、便于修改、高度个性化，激光加工精度可以灵活控制，从而通过调节加工参数实现厚度和形貌的快捷精准加工的目标。
Description
技术领域
本发明涉及一种石英晶体谐振器的加工方法，尤其是涉及一种石英晶体谐振器的晶片的边缘厚度和轮廓形状改变的倒边加工方法。
背景技术
石英晶体谐振器作为频率控制的关键元件，广泛地用于各类电子设备中。利用石英晶体材料的逆压电效应可以实现高频机械振动，进而提供稳定频率源用于信号选择和信息检测等功能。谐振器的工作状态是石英晶体板的多个模态的耦合振动，如果其他模态(寄生模态)频率接近主要的工作模态(一般是厚度剪切模态)，会导致电阻增加和品质因数降低，严重时甚至发生频率跳跃，使谐振器不能稳定高效地工作。在谐振器设计和制造中需要尽量避免这种情况的发生，一般的思路是尽可能减少模态之间的耦合，使振动能量尽可能集中在工作模态，减少寄生模态的干扰。
目前广泛采用的有效方法是对石英晶片进行倒边，也就是让石英晶片的厚度和轮廓在边缘区域按照一定的模式逐渐变薄，在形状上和晶片的中间的均匀厚度相比有明显改变。这样做，理论上和实践上都能降低振动耦合程度，提升谐振器性能。这种加工方法一般称为倒边，可以有效抑制寄生模态，降低模态耦合强度，提升谐振器的品质因数和电路性能指标。
现有的倒边方法目前一般都是基于通过机械砂磨方式在滚筒里完成加工，存在的主要的缺点是：耗时长、工艺复杂、污染严重、加工精度差、可控性差、重复性差、不利于小批量加工和个性化定制等；对于高速增长的小型器件需求来说，迫切需要采用新技术进行倒边工艺的改进和创新。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能够简单、清洁、高效、精准、灵活、快速地完成在石英晶片指定边缘区域进行厚度减薄和轮廓改变加工的石英晶体谐振器晶片倒边加工方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种石英晶体谐振器的板倒边加工方法，使用具有足够强度的激光对石英晶片进行照射，实现晶片厚度减薄和轮廓形状改变的倒边加工，具体步骤为：
a.将石英晶片的待加工的边缘部分划分成多个加工区域；
b.将石英晶片放置在专用夹具上，按照加工对象的性质和加工效果，从晶片的中心向外，使用激光器依次扫描加工区域，首先选择用最低激光照射功率对离中心最近的加工区域进行扫描，并根据照射效果选择扫描速度，并按照由内而外的次序开始向外逐区域扫描，激光照射功率以倒边效果目标按一定规律在各区域按梯度增加；
c.在加工过程中随时调整激光强度和照射时间使两者的乘积保持确定的变化规律；
d.反复进行激光辐照，直到完成整个边缘部分的加工。
可以使用激光器在石英晶片的两面按顺序进行对称扫描，以便获得对称的倒边加工效果。
可以将待加工的边缘部分划分成6个条状加工区域，也可以根据需要增减实际数量。
步骤b中使用的专用夹具包括中间的固定板和两个夹板，所述的固定板上设置有通透的固定腔，所述的夹板设置有压条，所述的压条两侧设置有加工孔，所述的石英晶片嵌入所述的固定腔内，所述的两个夹板分别设置在所述的固定板的两面，所述的压条压接在所述的石英晶片上，所述的待加工区域位于所述的加工孔处。两块夹板分别覆盖在晶片上下两侧，作用有两个：一是固定晶片使其在照射期间不会因为气流、冲击等原因脱离，二是露出照射区域，并且使晶片悬空。使用这种固定方式可以方便激光批量加工，并且防止激光加工过程中晶片脱离与污染的问题。
所述的固定腔的四角设置有圆形的保护孔，所述的石英晶片的四个角位于所述的保护孔。这种结构可以在激光加工过程中保护石英晶片的四个角不会产生崩碎的情况。
与现有传统机械加工技术相比，本发明的优点在于可以在石英晶片的指定边缘区域实现厚度的变薄和轮廓的改变，同时也可以灵活地完成倒边加工，流程简单、高效、清洁无污染、便于修改、高度个性化。激光加工精度可以灵活控制，从而通过调节加工参数实现厚度和形貌的快捷精准加工的目标。
附图说明
图1为本发明用于加工的模具的结构示意图；
图2为本发明用于加工的模板的结构示意图；
图3为本发明加工时晶片被固定在模具和模板上时的示意图；
图4本发明晶片加工区域的示意图；
图5为本发明晶片加工后的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
一种石英晶体谐振器的板倒边加工方法，使用具有足够强度的激光对石英晶片进行照射，实现晶片厚度减薄和轮廓形状改变的倒边加工，具体步骤为：
a.将石英晶片的待加工的边缘部分划分成6个条状待加工区域；
b.将石英晶片放置在专用夹具上，专用夹具包括中间的固定板1和两个夹板2，固定板1上设置有通透的固定腔11，固定腔11的四角设置有圆形的保护孔12，夹板2设置有压条21，压条21两侧设置有加工孔22，石英晶片3嵌入固定腔11内，石英晶片3的四个角位于保护孔12，两个夹板2分别设置在固定板1的两面，压条21压接在石英晶片3上，待加工区域位于加工孔22处，按照加工对象的性质和加工效果，从晶片的中心向外，使用激光器依次扫描加工区域，首先选择用最低激光照射功率对最中心的加工进行扫描，并根据照射效果选择扫描速度，并按照由内而外的次序开始向外逐区域扫描，激光照射功率以倒边效果目标按一定规律在各区域按梯度增加；
c.在加工过程中随时调整激光强度和照射时间使两者的乘积保持确定的变化规律；
d.反复进行激光辐照，直到完成整个边缘部分的加工。
将一面加工完成后，再使用激光器在石英晶片的另一面按顺序进行对称扫描，以便获得对称的倒边加工效果。
Claims (5)
1.一种石英晶体谐振器的晶片倒边加工方法，其特征在于使用具有足够强度的激光对石英晶片进行照射，实现晶片厚度减薄和轮廓形状改变的倒边加工，具体步骤为：
a.将石英晶片的待加工的边缘部分划分成多个加工区域；
b.将石英晶片放置在专用夹具上，按照加工对象的性质和加工效果，从晶片的中心向外，使用激光器依次扫描加工区域，首先选择用最低激光照射功率对最中心的加工进行扫描，并根据照射效果选择扫描速度，并按照由内而外的次序开始向外逐区域扫描，激光照射功率以倒边效果目标按一定规律在各区域按梯度增加；
c.在加工过程中随时调整激光强度和照射时间使两者的乘积保持确定的变化规律；
d.反复进行激光辐照，直到完成整个边缘部分的加工。
2.根据权利要求1所述的一种石英晶体谐振器的晶片倒边加工方法，其特征在于使用激光器在石英晶片的两面按顺序进行对称扫描，以便获得对称的倒边加工效果。
3.根根据权利要求1所述的一种石英晶体谐振器的晶片倒边加工方法，其特征在于将待加工的边缘部分划分成6个条状加工区域。
4.根根据权利要求1或2或3所述的一种石英晶体谐振器的晶片倒边加工方法，其特征在于步骤b中使用的专用夹具包括中间的固定板和两个夹板，所述的固定板上设置有通透的固定腔，所述的夹板设置有压条，所述的压条两侧设置有加工孔，所述的石英晶片嵌入所述的固定腔内，所述的两个夹板分别设置在所述的固定板的两面，所述的压条压接在所述的石英晶片上，所述的待加工区域位于所述的加工孔处。
5.根据权利要求4所述的一种石英晶体谐振器的晶片倒边加工方法，其特征在于所述的固定腔的四角设置有圆形的保护孔，所述的石英晶片的四个角位于所述的保护孔。
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