CN110149101B - 一种保护石英晶片电极的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种保护石英晶片电极的方法，包括如下步骤：S1、将石英晶片洗净，然后脱水干燥；S2、在石英晶片的上、下表面均沉积上粘结金属层；S3、在粘结金属层上均沉上积金属电极层；S4、在石英晶片的上、下表面均沉积将金属电极层完全覆盖的保护层。本发明中，通过在石英晶片上沉积保护层，并在后期使用石英晶片时通过碱性溶液或者其他腐蚀液将其去除，这不仅能在石英晶片库存、运输时，保护金属电极层的质量，防止金属电极层氧化、磨损等不良情况产生；还可以在后期使用石英晶片时，通过碱性溶液将其去除，既不损伤石英晶片上金属电极的质量，又能顺利地进行石英晶振的装配作业。
Description
技术领域
本发明涉及电子技术领域，具体涉及一种保护石英晶片电极的方法。
背景技术
石英晶振作为一种产生稳定振荡信号的器件，广泛运用于通信、雷达、精密计算、精密天平、手机、航空、电子表、汽车等领域。石英晶振由带电极的石英晶片和带引线的封装外壳组成，其结构如图1所示。
当前，石英晶片的电极材料一般采用金、银、铝等金属材料，在沉积这些金属电极材料之前，一般要沉积一层或几层粘结金属层，粘结金属层包括锰、镍、铬、钛、钨等材料。然而，在电极材料中，除了金金属外，其他金属电极材料在一般大气环境下容易和空气中的物质发生化学反应。当这些发生化学反应的金属作为石英晶片的电极时，石英晶片的电性能会变差，导致最终的器件没法正常工作。并且金属电极层直接裸露的石英晶片在运输中会产生碰撞，并损伤金属电极层。同时金属电极层的厚度极小，通常为几百纳米，直接碰撞很容易导致金属电极层被刮伤。因此，怎么防止运输中石英晶片上的金属电极材料不会因碰撞而损伤以及石英晶片的存储和运输过程中不发生化学反应变得至关重要。
发明内容
本发明的目的在于：提供了一种保护石英晶片电极的方法，解决了如何防止运输中石英晶片上的金属电极材料不会因碰撞而损伤以及石英晶片的存储和运输过程中不发生化学反应的技术问题。
本发明采用的技术方案如下：
一种保护石英晶片电极的方法，包括如下步骤：
S1、将石英晶片洗净，然后脱水干燥；
S2、在石英晶片的上、下表面均沉积上一层或几层粘结金属层；
S3、在步骤S2中得到的粘结金属层上均沉积一层或基层金属电极层；
S4、在石英晶片的上、下表面均沉积将金属电极层完全覆盖的保护层。
金属电极层的金属材料与石英的粘结性较差，因此在保证使用高电性能的金属作为金属电极层的基础上，需要在这类高电性能的金属电极层和石英之间设置中间过渡层，即金属粘结层。金属粘结层与石英的粘结性较好，通过设置金属粘结层来支撑金属电极层，不仅能提高金属电极层的稳固性，防止金属电极层脱落，还能保证高电性能。
金属电极层在覆盖有保护层后，隔绝了空气中水、氧、氮、尘埃等物质与金属电极发生化学反应，避免了其致金属电极电性能失效的情况出现。然后，将有保护层的石英晶片存储或运输到特定地方。此过程中，石英晶片虽然会产生晃动或者碰撞，但是由于保护层的设置，金属电极层并不会在碰撞中被刮伤或者撞上，维持了金属电极的固有属性，保证了金属电极层的高质量性和石英晶片的完整性。
在需要使用石英晶片时，根据不同材质的保护层采用物理或者化学的方式将其进行去除，优选地通过碱性溶液将保护层去掉。去掉保护层后，再将石英晶片清洗、干燥。最后，将带有电极图案的石英晶片封装成石英晶振器件。虽然封装前去掉保护层后的清洗和干燥工序也会使电极电性能下降，但是由于此过程中电极暴露时间很短，这部分电性能下降可以忽略不计。
本发明中，通过在石英晶片上沉积保护层，并在后期使用石英晶片时通过碱性溶液或者其他腐蚀液将其去除，这不仅能在石英晶片库存、运输时，保护金属电极层的质量，防止金属电极层氧化、磨损等不良情况产生；还可以在后期使用石英晶片时，通过碱性溶液将其去除，既不损伤石英晶片上金属电极的质量，又能顺利地进行石英晶振的装配作业。
由于采用了本技术方案，本发明的有益效果是：
1.本发明一种保护石英晶片电极的方法，金属电极层的金属材料与石英的粘结性较差，因此在保证使用高电性能的金属作为金属电极层的基础上，需要在这类高电性能的金属电极层和石英之间设置中间过渡层，即金属粘结层；金属粘结层与石英的粘结性较好，通过设置金属粘结层来支撑金属电极层，不仅能提高金属电极层的稳固性，防止金属电极层脱落，还能保证高电性能；
2.本发明一种保护石英晶片电极的方法，金属电极层在覆盖有保护层后，隔绝了空气中水、氧、氮、尘埃等物质与金属电极发生化学反应，避免了其致金属电极电性能失效的情况出现。然后，将有保护层的石英晶片存储或运输到特定地方。此过程中，石英晶片虽然会产生晃动或者碰撞，但是由于保护层的设置，金属电极层并不会在碰撞中被刮伤或者撞上，维持了金属电极的固有属性，保证了金属电极层的高质量性和石英晶片的完整性；
3.本发明一种保护石英晶片电极的方法，在后期使用石英晶片时通过碱性溶液或者其他腐蚀液将其去除，这既不损伤石英晶片上金属电极的质量，又能顺利地进行石英晶振的装配作业。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图，本说明书附图中的各个部件的比例关系不代表实际选材设计时的比例关系，其仅仅为结构或者位置的示意图，其中：
图1是石英晶振的原理结构示意图；
图2是本发明的石英晶片的剖视图；
图3是光敏胶被光照时的化学反应原理图；
图4和图5是固化后得到的光敏胶与碱性溶液的化学反应原理图。
附图中标号说明：
1-石英晶片，2-封装外壳，3-绝缘体，4-晶体座，5-接线，6-粘结金属层，7-金属电极层。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
下面结合图1-图5对本发明作详细说明。
实施例1
一种保护石英晶片电极的方法，包括如下步骤：
S1、将石英晶片洗净，然后脱水干燥；
S2、在石英晶片的上、下表面均沉积上粘结金属层；
S3、在步骤S2中得到的粘结金属层上均沉上积金属电极层；
S4、在石英晶片的上、下表面均沉积将金属电极层完全覆盖的保护层。
金属电极层的金属材料与石英的粘结性较差，因此在保证使用高电性能的金属作为金属电极层的基础上，需要在这类高电性能的金属电极层和石英之间设置中间过渡层，即金属粘结层，如图2所示。金属粘结层与石英的粘结性较好，通过设置金属粘结层来支撑金属电极层，不仅能提高金属电极层的稳固性，防止金属电极层脱落，还能保证高电性能。
金属电极层在覆盖有保护层后，隔绝了空气中水、氧、氮、尘埃等物质与金属电极发生化学反应，避免了其致金属电极电性能失效的情况出现。然后，将有保护层的石英晶片存储或运输到特定地方。此过程中，石英晶片虽然会产生晃动或者碰撞，但是由于保护层的设置，金属电极层并不会在碰撞中被刮伤或者撞上，维持了金属电极的固有属性，保证了金属电极层的高质量性和石英晶片的完整性。
在需要使用石英晶片时，据不同材质的保护层采用物理或者化学的方式将其进行去除。去掉保护层后，再将石英晶片清洗、干燥。最后，将带有电极图案的石英晶片封装成石英晶振器件。虽然封装前去掉保护层后的清洗和干燥工序也会使电极电性能下降，但是由于此过程中电极暴露时间很短，这部分电性能下降可以忽略不计。
保护层的去除优选地通过碱性溶液将其去掉，当采用化学方式将其去除时，此时在常温下，关于保护层的选定需要保护层与碱性溶液的反应速率大，并且碱性溶液和粘结金属层、电极层以及晶片反应速度很慢，远远小于碱性溶液和保护层的反应速率。保护层材料为带有特定的官能团的材料。
采用物理去除保护层时，则保护层的选定不受限于保护层、粘结金属层、电极层以及晶片之间的化学性质。
本发明中，通过在石英晶片上沉积保护层，并在后期使用石英晶片时通过碱性溶液或者其他腐蚀液将其去除，这不仅能在石英晶片库存、运输时，保护金属电极层的质量，防止金属电极层氧化、磨损等不良情况产生；还可以在后期使用石英晶片时，通过碱性溶液将其去除，既不损伤石英晶片上金属电极的质量，又能顺利地进行石英晶振的装配作业。
实施例2
本实施例是对保护层的材料进行具体的实施说明。
本发明中，所述保护层的材料为高分子材料。
优选地，所述保护层的材料为以下材料中的一种或多种：塑料、橡胶、纤维、涂料、胶粘剂、高分子基复合材料，且保护层的材料包括但不限于上述几种材料。
优选地，所述保护层为薄膜，具体地为光敏胶。
进一步地，所述S4采用以下工艺中的一种工艺在金属电极表面沉积保护层：光刻、印刷、涂覆、化学合成、物理粘结。
当采用光敏胶时，在步骤S4后，设置步骤S5，将光敏胶进行曝光处理，通过紫外灯光照射，加快保护层的固话，以便于快速地进行石英晶片的后续的库存或者运输作业。
光敏胶被光照射，其对应的化学反应原理如图3所示。
去除光敏胶时，其对应的化学反应原理如图4和图5所示，光敏胶先和水反应，其生成物再和碱反应，从而将其溶解在碱液中，将晶片上沉积的光敏胶去除。
实施例3
本实施例是对粘结金属层的材料做出实施说明。
本发明中，所述粘结金属层的材料为以下材料中的一种或多种：锰、镍、铬、钛、钨。粘结金属层的材料包括但不限于上述几种材料。
实施例4
本实施例是对金属电极层的材料做出实施说明。
本发明中，所述金属电极层的材料为以下材料中的一种或多种：金、银、铝。金属电极层的材料包括但不限于上述几种材料。
实施例5
本实施例是对金属电极层的材料做出实施说明。
本发明中，石英晶片的上、下表面均沉积上n层粘结金属层，所述n≥1。
进一步地，石英晶片的上、下表面均沉积上x层电极金属层，所述x≥1。
实施例6
本实施例是对本发明整体技术方案的具体实施做出说明。
本发明用于24MHz、AT切3225石英晶片的保护步骤具体如下：
S1、将24MHz、AT切3225石英晶片清洗干净，然后脱水干燥；
S2、在石英晶片的上表面和下表面均沉积一层100纳米厚度的特定图案的铬膜，此特定图案为与此晶片上所需沉积的电极图案一致；
S3、在铬膜上均沉积500纳米厚度的所需的电极图案的银电极，石英晶片两面沉积相同厚度的银膜；
S4、通过光刻的方式在金属电极表面做一层光敏胶，光敏胶刚好将金属图形完全覆盖。
S5、将带有光敏胶的晶片运输到封装厂；
S6、封装厂去掉光敏胶后，立即将带有金属电极的石英晶片进行封装；封装完后，一个石英晶振器件就形成了。
S7、对石英晶振器件进行密封测试、电性能测试、老化测试等等，然后选出合格品进行包装、发货。
以上所述，仅为本发明的优选实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。
Claims (11)
1.一种保护石英晶片电极的方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、将石英晶片洗净，然后脱水干燥；
S2、在石英晶片的上、下表面均沉积上粘结金属层；
S3、在步骤S2中得到的粘结金属层上均沉积上金属电极层；
S4、在石英晶片的上、下表面均沉积将金属电极层完全覆盖的保护层；
S5、在将石英晶片封装成石英晶振器件前，采用物理或化学方式将保护层去除，再将石英晶片清洗、干燥，最后将石英晶片封装成石英晶振器件；
所述保护层的材料为高分子材料。
2.根据权利要求1所述的一种保护石英晶片电极的方法，其特征在于：所述保护层的材料为以下材料中的一种或多种：塑料、橡胶、涂料。
3.根据权利要求1所述的一种保护石英晶片电极的方法，其特征在于：所述保护层的材料为纤维。
4.根据权利要求1所述的一种保护石英晶片电极的方法，其特征在于：所述保护层的材料为胶粘剂。
5.根据权利要求1所述的一种保护石英晶片电极的方法，其特征在于：所述保护层的材料为高分子基复合材料。
6.根据权利要求2所述的一种保护石英晶片电极的方法，其特征在于：所述保护层为薄膜。
7.根据权利要求2所述的一种保护石英晶片电极的方法，其特征在于：所述S4采用以下工艺中的一种工艺在金属电极层表面沉积保护层：光刻、印刷、涂覆、化学合成、物理粘结。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的一种保护石英晶片电极的方法，其特征在于：所述粘结金属层的材料为以下材料中的一种或多种：锰、镍、铬、钛、钨。
9.根据权利要求1-7中任一项所述的一种保护石英晶片电极的方法，其特征在于：所述金属电极层的材料为以下材料中的一种或多种：金、银、铝。
10.根据权利要求1-7中任一项所述的一种保护石英晶片电极的方法，其特征在于：石英晶片的上、下表面均沉积上n层粘结金属层，所述n≥1。
11.根据权利要求1-7中任一项所述的一种保护石英晶片电极的方法，其特征在于：石英晶片的上、下表面均沉积上x层金属电极层，所述x≥1。
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Denomination of invention: A method for protecting quartz chip electrodes Granted publication date: 20230801 Pledgee: Chengdu SME financing Company Limited by Guarantee Pledgor: CHENGDU TIMEMAKER CRYSTAL TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2024990000174 |