CN116214280A - 一种晶体谐振器晶片的加工方法 - Google Patents

一种晶体谐振器晶片的加工方法 Download PDF

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CN116214280A CN202310396327.4A CN202310396327A CN116214280A CN 116214280 A CN116214280 A CN 116214280A CN 202310396327 A CN202310396327 A CN 202310396327A CN 116214280 A CN116214280 A CN 116214280A
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Abstract

本申请提供了一种晶体谐振器晶片的加工方法，所述加工方法地方步骤包括：获取待加工晶体，对所述待加工晶体进行切割，得到切割晶片；对所述切割晶片进行一次改圆和磨削，得到磨削晶片；对所述磨削晶片的表层进行至少三次的研磨，得到研磨晶片；对所述研磨晶片的表层进行抛光，得到抛光晶片；对所述抛光晶片进行二次改圆和磨削，得到目标晶片。本申请通过在多阶段打磨晶体后进行抛光，使晶体的表面进一步平整，减小了成品晶片的电阻和寄生频率噪声；使用不同精度的研磨机分步打磨可以获得更加平整的晶体表面，避免晶片因内应力过大而碎裂，工艺简单，节省时间且成本较低。

Description

一种晶体谐振器晶片的加工方法
技术领域
本申请涉及晶体加工领域，特别是一种晶体谐振器晶片的加工方法。
背景技术
石英谐振器是指利用电信号频率等于石英晶片固有频率时，晶片因逆压电效应而产生谐振现象的原理制成的器件，是远程通讯、卫星通讯、移动电话和全球定位系统等领域的频率选择和控制使用的核心元件，以及随着当前互联网和智能家居的快速发展，尤其是5G时代的到来，石英晶体谐振器的应用领域变得越来越广阔。其中，石英晶体谐振器晶片更是石英晶体谐振器元件中最核心的部件。
随着技术的不断发展，对谐振器的性能方面要求也越来越高，低消耗低噪音的谐振器是当前的发展趋势。石英晶体谐振器的谐振电阻和寄生频率与消耗功率和噪音息息相关，且晶片表面的平整度是影响晶片电阻和寄生频率噪声的重要因素，表面平整光滑的晶片对基频副波的抑制、品质因数的提升、迟滞效应的减缓和高低温环境下的工作稳定性都有益处。
为了达到100MHz～150MHz高频五次泛音石英晶体谐振器晶片的合格标准，成品晶片的电阻需小于40Ω，寄生频率噪声需小于-3DB；而现有技术的工艺不足以制作表面足够光滑的晶片，从而无法达到高频五次泛音石英晶体谐振器晶片的合格标准。
发明内容
鉴于所述问题，提出了本申请以便提供克服所述问题或者至少部分地解决所述问题的一种晶体谐振器晶片的加工方法，用于加工石英晶体谐振器晶片，包括如下步骤：
获取待加工晶体，对所述待加工晶体进行切割，得到切割晶片；
对所述切割晶片进行一次改圆和磨削，得到磨削晶片；
对所述磨削晶片的表层进行至少三次的研磨，得到研磨晶片；
对所述研磨晶片的表层进行抛光，得到抛光晶片；
对所述抛光晶片进行二次改圆和磨削，得到目标晶片。
进一步地，获取待加工晶体，对所述待加工晶体进行切割，得到切割晶片的步骤包括：
使用AT型切割机对所述待加工晶体进行切割。
进一步地，对所述切割晶片进行一次改圆和磨削，得到磨削晶片的步骤包括：
使用晶体改圆机，对所述切割晶片进行一次改圆，得到一次改圆晶片，所述一次改圆晶片的直径大于所述目标晶片的直径；
对所述一次改圆晶片进行一次磨削，其中，磨削的两平台方向垂直于晶片的光轴方向，得到所述磨削晶片。
进一步地，对所述磨削晶片的表层进行至少三次的研磨，得到研磨晶片的步骤包括：
对所述磨削晶片的表面进行第一次研磨，得到一次研磨晶片；
对所述一次研磨晶片的表面进行第二次研磨，得到二次研磨晶片；
对所述二次研磨晶片的表面进行第三次研磨，得到三次研磨晶片。
进一步地，对所述一次磨削晶片的表面进行第一次研磨，得到一次研磨晶片的步骤包括：
使用9B研磨机，对所述一次磨削晶片的表面进行研磨，得到一次研磨晶片。
进一步地，对所述一次研磨晶片的表面进行第二次研磨，得到二次研磨晶片的步骤包括：
使用6B研磨机，对所述一次研磨晶片的表面进行研磨，得到二次研磨晶片。
进一步地，对所述二次研磨晶片的表面进行第三次研磨，得到三次研磨晶片的步骤包括：
使用4B研磨机，对所述二次研磨晶片的表面进行研磨，得到三次研磨晶片。
进一步地，对所述研磨晶片的表层进行抛光，得到抛光晶片的步骤包括：
使用4B抛光机，对所述三次研磨晶片的表面进行抛光，得到所述抛光晶片。
进一步地，对所述抛光晶片进行二次改圆和磨削，得到目标晶片的步骤包括：
对所述抛光晶片进行二次改圆，得到二次改圆晶片；
对所述二次改圆晶片进行二次磨削，磨削的两平台方向垂直于晶片的光轴方向，得到所述目标晶片。
进一步地，所述切割机的切割角度为35°22'～35°24'，切割厚度为0.19mm～0.21mm。
本申请具有以下优点：
在本申请的实施例中，针对于通过现有生产工艺所加工的石英晶体谐振器晶片表面的平整度不够的问题，本申请提供了对晶体进行多阶段研磨的解决方案，具体为：“获取待加工晶体，对所述待加工晶体进行切割，得到切割晶片；对所述切割晶片进行一次改圆和磨削，得到磨削晶片；对所述磨削晶片的表层进行至少三次的研磨，得到研磨晶片；对所述研磨晶片的表层进行抛光，得到抛光晶片；对所述抛光晶片进行二次改圆和磨削，得到目标晶片。”通过在多阶段研磨晶体后进行抛光，使晶体的表面进一步平整，减小了成品晶片的电阻和寄生频率噪声。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对本申请的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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的附图。
图1是本申请一实施例提供的一种晶体谐振器晶片的加工方法的流程图；
图2是本申请一实施例提供的一种晶体谐振器晶片的加工方法的晶片示意图。
说明书附图中的附图标记如下：
1、晶片直径；2、两平台间距。
具体实施方式
为使本申请的所述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请做进一步详细的说明。显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的前提下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合，本申请用于制作表面足够光滑的谐振器晶片，来减少晶片的电阻和寄生噪音声，基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
发明人通过分析现有技术发现：现有技术对晶片的减薄方式包括湿法蚀刻和研磨法，湿法蚀刻通常要将晶片浸泡在腐蚀液内进行腐蚀，且需要控制腐蚀的程度，所以需要进行多次的浸泡腐蚀，耗时长且效率不高；研磨法相对于湿法蚀刻耗时少且效率高，但是晶片在打磨过程中，不可避免地会受到研磨产生的内应力，造成晶片碎裂，所以对晶片进行分步研磨打薄，可以减少晶片内部内应力的产生，减小晶片碎裂的风险。
参照图1，示出了本申请的一种晶体谐振器晶片的加工方法，所述加工方法包括如下步骤：
S1、获取待加工晶体，对所述待加工晶体进行切割，得到切割晶片。
S2、对所述切割晶片进行一次改圆和磨削，得到一次磨削晶片。
S3、对所述一次磨削晶片的表层进行至少三次的研磨，得到研磨晶片。
S4、对所述研磨晶片的表层进行抛光，得到抛光晶片。
S5、对所述抛光晶片进行二次改圆和磨削，得到目标晶片。
在本申请的实施例中，预先将待加工晶体切割成薄片后进行一次改圆和磨削，对改圆后磨削的晶片进行至少三次的不同精细度的研磨，可以使所述晶片依旧维持有平台的圆形，并逐步减小、被打磨平整。
在本申请的实施例中，针对于通过现有生产工艺所加工的石英晶体谐振器晶片表面的平整度不够的问题，本申请提供了对晶体进行多阶段研磨的解决方案，具体为：“获取待加工晶体，对所述待加工晶体进行切割，得到切割晶片；对所述切割晶片进行一次改圆和磨削，得到磨削晶片；对所述磨削晶片的表层进行至少三次的研磨，得到研磨晶片；对所述研磨晶片的表层进行抛光，得到抛光晶片；对所述抛光晶片进行二次改圆和磨削，得到目标晶片。”通过在多阶段研磨晶体后进行抛光，使晶体的表面进一步平整，减小了成品晶片的电阻和寄生频率噪声。
下面，将对本示例性实施例中一种晶体谐振器晶片的加工方法作进一步地说明。
在本申请的实施例中，如步骤S1，获取待加工晶体，对所述待加工晶体进行切割，得到切割晶片。其中，需获取所述晶体待加工的厚度和角度，并确定切割机的切割砂材料，再由切割机对所述待加工晶体进行切割。
在本申请的实施例中，如步骤S2，对所述切割晶片进行一次改圆和磨削，得到一次磨削晶片；其中，通过晶体改圆机将切割晶片研磨成圆形的晶片，磨削的两平台方向垂直于晶片的光轴方向，所述晶片的光轴方向为光线在各向异性晶片内不产生双折射的方向，称为此晶片的光轴方向。
进一步地，所述晶片若是其他形状，如长方形，在S2中应预将所述待加工晶体切割至长方形，但体积稍大于最终的目标体积，以避免接下来的研磨使晶片体积小于最终目标体积。若晶片的形状是其他形状，也同理于上述操作。
在本申请的实施例中，如步骤S3，对所述一次磨削晶片的表层进行至少三次的研磨，分次的研磨可以避免晶片因内应力过大而碎裂；其中的所述至少三次研磨分别使用不同精度的双面研磨机，且精度依次增加，如9B双面研磨机、6B双面研磨机、4B双面研磨机等，最后得到研磨晶片。
进一步地，制作不同种类的晶片，如高频3次泛音石英晶体谐振器晶片、高频5次泛音石英晶体谐振器晶片等，所需的研磨机和研磨液种类也不相同，依据所需制作的晶片种类确定所述研磨机和所述研磨液的种类。
不同种类晶片所需的切割角度，晶片大小，研磨和抛光减少的厚度也不相同，需依据所需制作的晶片种类确定以上数据。
进一步地，所述一次研磨晶片的体积越来越小，晶片表面的光滑度越来越高。
在本申请的实施例中，如步骤S4，确定抛光液的成分和配比，选择抛光机，如4B抛光机，对所述研磨晶片的表层进行抛光，得到抛光晶片；意在进一步提高晶体表面的光滑度。
在本申请的实施例中，如步骤S5，对所述抛光晶片进行二次改圆和磨削，得到目标晶片。获取目标晶片最终的厚度和形状，对步骤S4得到的抛光晶片做最后的改圆和磨削，得到所需的目标晶片。对抛光过后的晶片进行二次的改圆和两端平台的磨削，最终确定了晶片的大小和形状，同时也保留了晶片表面的光滑程度。若先确定晶片的大小和形状再进行抛光，不仅容易对晶片的形状造成改变，也容易使晶片的抛光不够完整，从而造成晶片的表面光滑度不足。
在本申请的实施例中，上述的晶片在不同的机器之间转移可以通过人工转移，也可以通过机器转移，在此不作限定。
作为本申请的一种制作高频五次泛音石英晶体谐振器晶片示例，其步骤为：
使用切割机对所述待加工晶体进行AT型切割加工，得到切割晶片；所述切割机的切割角度为35°22'～35°24'，切割厚度为0.19mm～0.21mm；切割砂为1200#碳化硅。
如图2，使用晶体改圆机，对所述切割晶片进行一次改圆，得到一次改圆晶片，所述一次改圆晶片的直径为7.98mm～8.02mm。
对所述一次改圆晶片进行一次磨削，磨削的两平台方向垂直于晶片的光轴方向，得到一次所述磨削晶片；磨削形成的两平台之间距离为6.98mm～7.02mm。
使用9B研磨机，对所述一次磨削晶片的表面进行研磨，所述一次磨削晶片的表面厚度减少0.04mm～0.06mm，得到一次研磨晶片，所述9B研磨机的研磨液为1500#碳化硅和水，所述碳化硅和水的比例为2：3。
使用6B研磨机，对所述一次研磨晶片的表面进行研磨，所述一次研磨晶片的表面厚度减少0.02mm～0.03mm，得到二次研磨晶片，所述6B研磨机的研磨液为2000#碳化硅和水。所述碳化硅和水的比例为2：3。
使用4B研磨机，对所述二次研磨晶片的表面进行研磨，所述二次研磨晶片的表面厚度减少0.015mm～0.02mm，得到三次研磨晶片，所述4B研磨机的研磨液为4000#白刚玉和水，所述白刚玉和水的比例为2：3。
使用4B抛光机，对所述三次研磨晶片的表面进行抛光，所述三次研磨晶片表面厚度减少0.01mm～0.015mm，得到所述抛光晶片，所述4B抛光机的抛光液成分为9000#氧化铈和水，所述氧化铈和水的比例为1：1。
对所述抛光晶片进行二次改圆，得到二次改圆晶片；所述二次改圆晶片的直径为4.48mm～4.52mm。
对所述二次改圆晶片进行二次磨削，磨削形成的两平台之间距离为3.98mm～4.02mm，得到所述目标晶片。
下面为本申请的实例1，为加工高频五次泛音石英晶体谐振器晶片的步骤：
使用切割机对所述待加工晶体进行AT型切割加工，得到切割晶片；所述切割机的切割角度为35°23'，切割厚度为0.20mm；切割砂为1200#碳化硅。
如图2，使用晶体改圆机，对所述切割晶片进行一次改圆，得到一次改圆晶片，所述一次改圆晶片的直径为8.0mm。
对所述一次改圆晶片进行一次磨削，磨削的两平台方向垂直于晶片的光轴方向，得到一次所述磨削晶片；磨削形成的两平台之间距离为7.0mm。
使用9B研磨机，对所述一次磨削晶片的表面进行研磨，所述一次磨削晶片的表面厚度减少0.05mm，得到一次研磨晶片，所述9B研磨机的研磨液为1500#碳化硅和水，所述碳化硅和水的比例为2：3。
使用6B研磨机，对所述一次研磨晶片的表面进行研磨，所述一次研磨晶片的表面厚度减少0.025mm，得到二次研磨晶片，所述6B研磨机的研磨液为2000#碳化硅和水。所述碳化硅和水的比例为2：3。
使用4B研磨机，对所述二次研磨晶片的表面进行研磨，所述二次研磨晶片的表面厚度减少0.018mm，得到三次研磨晶片，所述4B研磨机的研磨液为4000#白刚玉和水，所述白刚玉和水的比例为2：3。
使用4B抛光机，对所述三次研磨晶片的表面进行抛光，所述三次研磨晶片表面厚度减少0.013mm，得到所述抛光晶片，所述4B抛光机的抛光液成分为9000#氧化铈和水，所述氧化铈和水的比例为1：1。
对所述抛光晶片进行二次改圆，得到二次改圆晶片；所述二次改圆晶片的直径为4.5mm。
对所述二次改圆晶片进行二次磨削，磨削的两平台方向垂直于晶片的光轴方向，磨削形成的两平台之间距离为4.0mm，得到所述目标晶片。
下面为本申请的实例2，为加工高频五次泛音石英晶体谐振器晶片的步骤：
使用AT型切割机对所述待加工晶体进行加工，得到切割晶片；所述切割机的切割角度为35°22'，切割厚度为0.19mm；切割砂为1200#碳化硅。
如图2，使用晶体改圆机，对所述切割晶片进行一次改圆，得到一次改圆晶片，所述一次改圆晶片的直径为7.98mm。
对所述一次改圆晶片进行一次磨削，磨削的两平台方向垂直于晶片的光轴方向，得到一次所述磨削晶片；磨削形成的两平台之间距离为6.98mm。
使用9B研磨机，对所述一次磨削晶片的表面进行研磨，所述一次磨削晶片的表面厚度减少0.04mm，得到一次研磨晶片，所述9B研磨机的研磨液为1500#碳化硅和水，所述碳化硅和水的比例为2：3。
使用6B研磨机，对所述一次研磨晶片的表面进行研磨，所述一次研磨晶片的表面厚度减少0.02mm，得到二次研磨晶片，所述6B研磨机的研磨液为2000#碳化硅和水。所述碳化硅和水的比例为2：3。
使用4B研磨机，对所述二次研磨晶片的表面进行研磨，所述二次研磨晶片的表面厚度减少0.015mm，得到三次研磨晶片，所述4B研磨机的研磨液为4000#白刚玉和水，所述白刚玉和水的比例为2：3。
使用4B抛光机，对所述三次研磨晶片的表面进行抛光，所述三次研磨晶片表面厚度减少0.01mm，得到所述抛光晶片，所述4B抛光机的抛光液成分为9000#氧化铈和水，所述氧化铈和水的比例为1：1。
对所述抛光晶片进行二次改圆，得到二次改圆晶片；所述二次改圆晶片的直径为4.48mm。
对所述二次改圆晶片进行二次磨削，磨削的两平台方向垂直于晶片的光轴方向，磨削形成的两平台之间距离为3.98mm，得到所述目标晶片。
下面为本申请的实例3，为加工高频五次泛音石英晶体谐振器晶片的步骤：
使用AT型切割机对所述待加工晶体进行加工，得到切割晶片；所述切割机的切割角度为35°24'，切割厚度为0.21mm；切割砂为1200#碳化硅。
如图2，使用晶体改圆机，对所述切割晶片进行一次改圆，得到一次改圆晶片，所述一次改圆晶片的直径为8.02mm。
对所述一次改圆晶片进行一次磨削，磨削的两平台方向垂直于晶片Z轴的光轴方向，得到一次所述磨削晶片；磨削形成的两平台之间距离为7.02mm。
使用9B研磨机，对所述一次磨削晶片的表面进行研磨，所述一次磨削晶片的表面厚度减少0.06mm，得到一次研磨晶片，所述9B研磨机的研磨液为1500#碳化硅和水，所述碳化硅和水的比例为2：3。
使用6B研磨机，对所述一次研磨晶片的表面进行研磨，所述一次研磨晶片的表面厚度减少0.03mm，得到二次研磨晶片，所述6B研磨机的研磨液为2000#碳化硅和水。所述碳化硅和水的比例为2：3。
使用4B研磨机，对所述二次研磨晶片的表面进行研磨，所述二次研磨晶片的表面厚度减少0.02mm，得到三次研磨晶片，所述4B研磨机的研磨液为4000#白刚玉和水，所述白刚玉和水的比例为2：3。
使用4B抛光机，对所述三次研磨晶片的表面进行抛光，所述三次研磨晶片表面厚度减少0.015mm，得到所述抛光晶片，所述4B抛光机的抛光液成分为9000#氧化铈和水，所述氧化铈和水的比例为1：1。
对所述抛光晶片进行二次改圆，得到二次改圆晶片；所述二次改圆晶片的直径为4.52mm。
对所述二次改圆晶片进行二次磨削，磨削的两平台方向垂直于晶片的光轴方向，磨削形成的两平台之间距离为4.02mm，得到所述目标晶片。
尽管已描述了本申请实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请实施例范围的所有变更和修改。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。
以上对本申请所提供的一种晶体谐振器晶片的加工方法，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (10)

1.一种晶体谐振器晶片的加工方法，用于加工石英晶体谐振器晶片，其特征在于，包括如下步骤：
获取待加工晶体，对所述待加工晶体进行切割，得到切割晶片；
对所述切割晶片进行一次改圆和磨削，得到磨削晶片；
对所述磨削晶片的表层进行至少三次的研磨，得到研磨晶片；
对所述研磨晶片的表层进行抛光，得到抛光晶片；
对所述抛光晶片进行二次改圆和磨削，得到目标晶片。
2.根据权利要求1所述的晶体谐振器晶片的加工方法，其特征在于，所述获取待加工晶体，对所述待加工晶体进行切割，得到切割晶片的步骤包括：
使用切割机对所述待加工晶体进行AT型切割。
3.根据权利要求1所述的晶体谐振器晶片的加工方法，其特征在于，所述对所述切割晶片进行一次改圆和磨削，得到磨削晶片的步骤包括：
使用晶体改圆机，对所述切割晶片进行一次改圆，得到一次改圆晶片，所述一次改圆晶片的直径大于所述目标晶片的直径；
对所述一次改圆晶片进行一次磨削，其中，磨削的两平台方向垂直于晶片的光轴方向，得到所述磨削晶片。
4.根据权利要求1所述的晶体谐振器晶片的加工方法，其特征在于，所述对所述磨削晶片的表层进行至少三次的研磨，得到研磨晶片的步骤包括：
对所述磨削晶片的表面进行第一次研磨，得到一次研磨晶片；
对所述一次研磨晶片的表面进行第二次研磨，得到二次研磨晶片；
对所述二次研磨晶片的表面进行第三次研磨，得到三次研磨晶片。
5.根据权利要求4所述的晶体谐振器晶片的加工方法，其特征在于，所述对所述一次磨削晶片的表面进行第一次研磨，得到一次研磨晶片的步骤包括：
使用9B研磨机，对所述一次磨削晶片的表面进行研磨，得到一次研磨晶片。
6.根据权利要求4所述的晶体谐振器晶片的加工方法，其特征在于，所述对所述一次研磨晶片的表面进行第二次研磨，得到二次研磨晶片的步骤包括：
使用6B研磨机，对所述一次研磨晶片的表面进行研磨，得到二次研磨晶片。
7.根据权利要求4所述的晶体谐振器晶片的加工方法，其特征在于，所述对所述二次研磨晶片的表面进行第三次研磨，得到三次研磨晶片的步骤包括：
使用4B研磨机，对所述二次研磨晶片的表面进行研磨，得到三次研磨晶片。
8.根据权利要求1所述的晶体谐振器晶片的加工方法，其特征在于，所述对所述研磨晶片的表层进行抛光，得到抛光晶片的步骤包括：
使用4B抛光机，对所述三次研磨晶片的表面进行抛光，得到所述抛光晶片。
9.根据权利要求1所述的晶体谐振器晶片的加工方法，其特征在于，所述对所述抛光晶片进行二次改圆和磨削，得到目标晶片的步骤包括：
对所述抛光晶片进行二次改圆，得到二次改圆晶片；
对所述二次改圆晶片进行二次磨削，得到所述目标晶片，其中，磨削的两平台方向垂直于晶片的光轴方向。
10.根据权利要求2所述的晶体谐振器晶片的加工方法，其特征在于，所述切割角度为35°22'～35°24'，切割厚度为0.19mm～0.21mm。
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