CN116248068B - 一种超高频at切石英晶片及制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超高频AT切石英晶片及制造方法，包括：振动晶片、电极组件及连接组件，振动晶片的一侧开设有第一凹槽，电极组件包括第一电极、连接晶片及第二电极，第一电极设置于第一凹槽的相对侧，并连接于振动晶片，连接晶片连接于振动晶片的一侧，且连接晶片与第一凹槽围合形成连接腔室，第二电极内置于连接腔室，第二电极相对第一电极设置，并连接于连接晶片，连接组件包括第一连接电极和第二连接电极，第一连接电极电性连接于第一电极，第二连接电极电性连接于第二电极，并延伸至连接晶片的外壁，以使得第一电极和第二电极在交变电场的作用下形成逆压电效应。本发明能解决发生片裂片或破片的问题。

Description

一种超高频AT切石英晶片及制造方法

技术领域

本发明涉及石英晶体谐振器技术领域，尤其涉及一种超高频AT切石英晶片及制造方法。

背景技术

石英晶体谐振器通常由压电石英晶片及封装外壳构成，其中压电石英晶片多为矩形平板结构，封装外壳材料多为金属或陶瓷。压电石英晶片上下两面需蒸镀或溅射电极，并与封装外壳中的基座引脚相连。交流电压可通过引脚连通石英晶片的上下电极，使石英晶片产生逆压电效应，从而产生震荡。石英晶体谐振器因其频率的准确性和稳定性广泛应用在移动电子设备及通信装置等电子行业。

随着移动通信电子的迅速发展，器件小型化需求越来越高，石英晶体谐振器的小型化和高频化也势在必行。但随着5G信号的推广，信息的传递重要性，及时性也愈发重要。对于高频信号源-高频谐振器以及高频振荡器的需求也日益增加，这就对石英晶体谐振器的小型化和高频化的要求越来越高。受现有工艺的限制，通常情况下通过减薄石英晶片的厚度来满足频率的需求，且减薄达到极限后量产工艺最高能实现155MHz的石英基频晶片，但超过这个频率后，因电极连接于石英晶体片的两对侧的表面，会产生质量负载效应，同时因晶片厚度太薄，易导致裂片或破片现象等。

因此，亟需一种超高频AT切石英晶片及制造方法，用于解决现有技术因电极连接于减薄后的石英晶体片的两对侧所产生的质量负载效应，从而导致石英晶体片裂片或破片的问题。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种超高频AT切石英晶片及制造方法，解决现有技术中因电极连接于减薄后的石英晶体片的两对侧所产生的质量负载效应，从而导致石英晶体片裂片或破片的技术问题。

为达到上述技术目的，本发明的技术方案提供一种超高频AT切石英晶片，包括：

振动晶片，所述振动晶片的一侧开设有第一凹槽；

电极组件，包括第一电极、连接晶片及第二电极，所述第一电极设置于所述第一凹槽的相对侧，并连接于所述振动晶片，所述连接晶片连接于所述振动晶片的一侧，且所述连接晶片与所述第一凹槽围合形成连接腔室，所述第二电极内置于所述连接腔室，所述第二电极相对所述第一电极设置，并连接于所述连接晶片；

连接组件，包括第一连接电极和第二连接电极，所述第一连接电极电性连接于所述第一电极，并延伸至所述振动晶片的外壁，所述第二连接电极电性连接于所述第二电极，以使得所述第一电极和第二电极在交变电场的作用下形成逆压电效应。

进一步的，所述振动晶片的另一侧还开设有第二凹槽，所述第二凹槽与所述第一凹槽相对设置于所述振动晶片的两对侧，且所述第一电极连接于所述第二凹槽的底部内壁。

进一步的，所述电极组件还包括支撑晶片，所述支撑晶片连接于所述振动晶片的一侧，且所述支撑晶片相对所述第一凹槽开设有第一通孔，所述第一通孔贯穿所述支撑晶片，所述第一连接电极经所述第一通孔连接于所述第一连接电极，且所述第一连接电极沿所述第一通孔的内壁设置，并延伸连接于所述支撑晶片的外壁。

进一步的，所述连接晶片开设有第二通孔，所述第二通孔贯穿所述连接晶片，并与所述连接腔室相连通，所述第二连接电极经所述第二通孔连接于所述第二电极，且所述第二连接电极沿所述第二通孔的内壁设置，并延伸连接于所述连接晶片的外壁。

进一步的，所述第二电极在所述第一凹槽的底部内壁上的投影面积与所述第一电极连接于所述第二凹槽的底部内壁上的面积大小相等。

进一步的，所述连接晶片的材质为石英，且所述连接晶片的长度尺寸为700~2000μm，宽度尺寸为500~2500μm，外形厚度尺寸为50~200μm。

进一步的，所述第二通孔的横截面呈长方形，且所述第二通孔的长度尺寸为15~120μm，宽度尺寸为15~120μm。

进一步的，所述支撑晶片的材质为石英，且所述的支撑晶片的长度尺寸为700~2000μm，宽度尺寸为500~2500μm，外形厚度尺寸为50~200μm，所述第一通孔的直径尺寸为100~300μm。

进一步的，所述振动晶片的材质为石英，且所述的振动晶片的长度尺寸为700~2000μm，宽度尺寸为500~2500μm，外形厚度尺寸为50~200μm，所述第一凹槽和第二凹槽的半径尺寸为30~200μm，深度尺寸为20~100μm。

本发明还包括一种超高频AT切石英晶片制造方法，其运用如上述超高频AT切石英晶片，包括如下步骤：

S1、取一定尺寸规格的支撑晶片，并在支撑晶片表面通过镀膜、旋胶、曝光、显影蚀刻及腐蚀的工艺，以形成第一通孔；

S2、将支撑晶片利用层接或键合的方式连接于振动晶片，并通过腐蚀工艺，以形成第一凹槽和第二凹槽；

S3、将第一连接电极和第一电极分别利用光刻工艺形成于支撑晶片和振动晶片上；

S4、在连接晶片的表面通过镀膜、旋胶、曝光、显影蚀刻和腐蚀的工艺，以形成第二通孔，并在连接晶片的表面通过蒸镀或溅射的方式，以形成第二电极；

S5、将上述S4步骤后的连接晶片通过层接或键合的方式连接于上述S3步骤所形成的振动晶片结构上；

S6、在上述S5步骤形成的支撑晶片、振动晶片及连接晶片结构上加工出切割定位线，并利用激光切割或刀片切割进行切割分离，以得到超高频AT切石英晶片。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括：第一电极和第二电极分别设置于振动晶片的两对侧，其中振动晶片的一侧开设有第一凹槽，连接晶片连接于振动晶片的一侧，并与第一凹槽围合形成用于安装第二电极的连接腔室，第二电极相对第一电极内置于连接腔室，并连接于连接晶片，用于使得第二电极与振动晶片之间存在间隙，以形成气隙电极的结构，即振动晶片上仅一面镀有第一电极，第二电极不与减薄后的振动晶片直接相连接，而是通过连接晶片与减薄后的振动晶片相连接，相比于现有技术，在电极通电后，减薄后的振动晶片仅连接有第一电极的一面会产生质量负载效应，因此质量负载效应也会减小，从而大大降低超高频石英晶片的制作难度，能用于解决石英晶体片裂片或破片的问题。

附图说明

图1是本发明实施例如提供的一种超高频AT切石英晶片的三维结构示意图；

图2是本发明实施例如提供的一种超高频AT切石英晶片的俯视图；

图3是沿图1中A-A线的剖视图；

图4本发明实施例如提供的一种超高频AT切石英晶片的仰视图。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

请参阅图1至图4，本发明提供了一种超高频AT切石英晶片，振动晶片1、电极组件2以及用于将电极组件2实现电性连接的连接组件3，振动晶片1的一侧开设有第一凹槽11，电极组件2包括第一电极21、连接晶片22及第二电极23，第一电极21设置于第一凹槽11的相对侧，并连接于振动晶片1，连接晶片22连接于振动晶片1的一侧，且连接晶片22与第一凹槽11围合形成连接腔室12，第二电极23内置于连接腔室12，第二电极23相对第一电极21设置，并连接于连接晶片22，连接组件3包括第一连接电极31和第二连接电极32，第一连接电极31电性连接于第一电极21，第二连接电极32电性连接于第二电极23，并延伸至连接晶片22的外壁，以使得第一电极21和第二电极23在交变电场的作用下形成逆压电效应。

本装置中，第一电极21和第二电极23分别设置于振动晶片1的两对侧，其中振动晶片1的一侧开设有第一凹槽11，连接晶片22连接于振动晶片1的一侧，并与第一凹槽11围合形成用于安装第二电极23的连接腔室12，第二电极23相对第一电极21内置于连接腔室12，并连接于连接晶片22，用于使得第二电极23与振动晶片1之间存在间隙，以形成气隙电极的结构，即振动晶片1上仅一面镀有第一电极21，第二电极23不与减薄后的振动晶片1直接相连接，而是通过连接晶片22与减薄后的振动晶片1相连接，相比于现有技术，在电极通电后，减薄后的振动晶片1仅连接有第一电极21的一面会产生质量负载效应，因此质量负载效应也会减小。从而大大降低超高频石英晶片的制作难度。

其中，如图3所示，振动晶片1的另一侧还开设有第二凹槽13，第二凹槽13与第一凹槽11相对设置于振动晶片1的两对侧，且第一电极21连接于第二凹槽13的底部内壁，

进一步地，电极组件2还包括支撑晶片24，支撑晶片24连接于振动晶片1的一侧，且支撑晶片24相对第一凹槽11开设有第一通孔241，第一通孔241贯穿支撑晶片24，第一连接电极31经第一通孔241连接于第一连接电极31，且第一连接电极31沿第一通孔241的内壁设置，并延伸连接于支撑晶片24的外壁。

可以理解，为了配合实现超高基频的生产需求，避免振动晶片1的厚度减薄导致的晶片结构的强度降低，本装置还通过支撑晶片24与振动晶片1相连接的方式，以增加振动晶片1的强度。

进一步地，从生产工艺的最优选择角度出发，本装置通过设置支撑晶片24的方式来提高石英晶体片的强度，先在振动晶片1的上下面同时腐蚀相同深度的凹槽，然后在将腐蚀出通孔的支撑晶片24连接于振动晶片1的表面，相比于取同样厚度的振动晶片1具有更好的工艺优势，此处不作过多阐述。

其中作为一种实施方式，如图3所示，连接晶片22开设有第二通孔221，第二通孔221贯穿连接晶片22，并与连接腔室12相连通，第二连接电极32经第二通孔221连接于第二电极23，且第二连接电极32沿第二通孔221的内壁设置，并延伸连接于连接晶片22的外壁。

可以理解，第二电极23通过电镀于连接晶片22表面的第二连接电极32实现电连接，且从生产工艺的选择上考虑，将第二连接电极32电镀于连接晶片22的地面为最优的工艺选择，此处不作过多阐述。

其中作为一种较佳的实施方式，第二电极23在第一凹槽11的底部内壁上的投影面积与第一电极21连接于第二凹槽13的底部内壁上的面积大小相等。

可以理解，本装置中第一电极21和第二电极23分别经连接电极与正负电极相电连接，第一电极21和第二电极23的投影面积相等就意味着正负电极之间的电场强度会相对均匀，有益于电场对石英晶片的激励效果，此处不作过多阐述。

其中作为一种实施方式，本装置中为配合满足生产的需要，连接晶片22的材质为石英，且连接晶片22的长度尺寸为700~2000μm，宽度尺寸为500~2500μm，外形厚度尺寸为50~200μm。

进一步地，第二通孔221的横截面呈长方形，且第二通孔221的长度尺寸为15~120μm，宽度尺寸为15~120μm。

其中作为一种实施方式，支撑晶片24的材质为石英，且的支撑晶片24的长度尺寸为700~2000μm，宽度尺寸为500~2500μm，外形厚度尺寸为50~200μm，第一通孔241的直径尺寸为100~300μm。

进一步地，振动晶片1的材质为石英，且的振动晶片1的长度尺寸为700~2000μm，宽度尺寸为500~2500μm，外形厚度尺寸为50~200μm，第一凹槽11和第二凹槽13的半径尺寸为30~200μm，深度尺寸为20~100μm。

进一步地，本装置中的第一凹槽11、第二凹槽13、第二通孔221及第一通孔241均通过腐蚀的加工方式形成，因此其孔的开口沿孔的轴线方向呈现出一定增大或减小的趋势，此处为本领域技术人员所公知的常规设置，不作过多阐述。

本发明还提供一种超高频AT切石英晶片制造方法，其运用上述超高频AT切石英晶片，包括如下步骤：

S1、取一定尺寸规格的支撑晶片24，并在支撑晶片24表面通过镀膜、旋胶、曝光、显影蚀刻及腐蚀的工艺，以形成第一通孔241；

S2、将支撑晶片24利用层接或键合的方式连接于振动晶片1，并通过腐蚀工艺，以形成第一凹槽11和第二凹槽13；

S3、将第一连接电极31和第一电极21分别利用光刻工艺形成于支撑晶片24和振动晶片1上；

S4、在连接晶片22的表面通过镀膜、旋胶、曝光、显影蚀刻和腐蚀的工艺，以形成第二通孔221，并在连接晶片22的表面通过蒸镀或溅射的方式，以形成第二电极23；

S5、将上述S4步骤后的连接晶片22通过层接或键合的方式连接于上述S3步骤所形成的振动晶片1结构上；

S6、在上述S5步骤形成的支撑晶片24、振动晶片1及连接晶片22结构上加工出切割定位线，并利用激光切割或刀片切割进行切割分离，以得到超高频AT切石英晶片。

本发明的具体工作流程，第一电极21和第二电极23分别设置于振动晶片1的两对侧，其中振动晶片1的一侧开设有第一凹槽11，连接晶片22连接于振动晶片1的一侧，并与第一凹槽11围合形成用于安装第二电极23的连接腔室12，第二电极23相对第一电极21内置于连接腔室12，并连接于连接晶片22，用于使得第二电极23与振动晶片1之间存在间隙，以形成气隙电极的结构，即振动晶片1上仅一面镀有第一电极21，第二电极23不与减薄后的振动晶片1直接相连接，而是通过连接晶片22与减薄后的振动晶片1相连接，相比于现有技术，在电极通电后，减薄后的振动晶片1仅连接有第一电极21的一面会产生质量负载效应，因此质量负载效应也会减小。从而大大降低超高频石英晶片的制作难度。

进一步地，使用者在生产本发明中的晶片结构时，取一定尺寸规格的支撑晶片24，并对支撑晶片24的上、下表面进行研磨、抛光处理；在支撑晶片24表面通过镀膜、旋胶、曝光、显影蚀刻及腐蚀的工艺，以形成第一通孔241；将支撑晶片24利用层接或键合的方式连接于振动晶片1；将经上述步骤中形成的支撑晶片24和振动晶片1结构进行腐蚀，以使得第一凹槽11和第二凹槽13的厚度尺寸分别达到所需厚度要求；将第一连接电极31和第一电极21分别利用光刻工艺形成于支撑晶片24和振动晶片1上；在连接晶片22的表面通过镀膜、旋胶、曝光、显影蚀刻和腐蚀的工艺，以形成第二通孔221；在连接晶片22的表面通过蒸镀或溅射的方式，以形成第二电极23；将经上述步骤后的连接晶片22通过层接或键合的方式连接于经上述步骤所形成的支撑晶片24和振动晶片1结构上；在经上述步骤形成的支撑晶片24、振动晶片1及连接晶片22结构上加工出切割定位线，并利用激光切割或刀片切割进行切割分离，以实现超高频AT切石英晶片的加工。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种超高频AT切石英晶片，其特征在于，包括：

振动晶片，所述振动晶片的一侧开设有第一凹槽；

电极组件，包括第一电极、连接晶片及第二电极，所述第一电极设置于所述第一凹槽的相对侧，并连接于所述振动晶片，所述连接晶片连接于所述振动晶片的一侧，且所述连接晶片与所述第一凹槽围合形成连接腔室，所述第二电极内置于所述连接腔室，所述第二电极相对所述第一电极设置，并连接于所述连接晶片；

连接组件，包括第一连接电极和第二连接电极，所述第一连接电极电性连接于所述第一电极，所述第二连接电极电性连接于所述第二电极，并延伸至所述连接晶片的外壁，以使得所述第一电极和第二电极在交变电场的作用下形成逆压电效应；

其中，所述振动晶片的另一侧还开设有第二凹槽，所述第二凹槽与所述第一凹槽相对设置于所述振动晶片的两对侧，且所述第一电极连接于所述第二凹槽的底部内壁。

2.根据权利要求1所述超高频AT切石英晶片，其特征在于，所述电极组件还包括支撑晶片，所述支撑晶片连接于所述振动晶片的一侧，且所述支撑晶片相对所述第一凹槽开设有第一通孔，所述第一通孔贯穿所述支撑晶片，所述第一连接电极经所述第一通孔连接于所述第一连接电极，且所述第一连接电极沿所述第一通孔的内壁设置，并延伸连接于所述支撑晶片的外壁。

3.根据权利要求1所述超高频AT切石英晶片，其特征在于，所述连接晶片开设有第二通孔，所述第二通孔贯穿所述连接晶片，并与所述连接腔室相连通，所述第二连接电极经所述第二通孔连接于所述第二电极，且所述第二连接电极沿所述第二通孔的内壁设置，并延伸连接于所述连接晶片的外壁。

4.根据权利要求1所述超高频AT切石英晶片，其特征在于，所述第二电极在所述第一凹槽的底部内壁上的投影面积与所述第一电极连接于所述第二凹槽的底部内壁上的面积大小相等。

5.根据权利要求1所述超高频AT切石英晶片，其特征在于，所述连接晶片的材质为石英，且所述连接晶片的长度尺寸为700~2000μm，宽度尺寸为500~2500μm，外形厚度尺寸为50~200μm。

6.根据权利要求3所述超高频AT切石英晶片，其特征在于，所述第二通孔的横截面呈长方形，且所述第二通孔的长度尺寸为15~120μm，宽度尺寸为15~120μm。

7.根据权利要求2所述超高频AT切石英晶片，其特征在于，所述支撑晶片的材质为石英，且所述的支撑晶片的长度尺寸为700~2000μm，宽度尺寸为500~2500μm，外形厚度尺寸为50~200μm，所述第一通孔的直径尺寸为100~300μm。

8.根据权利要求1所述超高频AT切石英晶片，其特征在于，所述振动晶片的材质为石英，且所述的振动晶片的长度尺寸为700~2000μm，宽度尺寸为500~2500μm，外形厚度尺寸为50~200μm，所述第一凹槽和第二凹槽的半径尺寸为30~200μm，深度尺寸为20~100μm。

9.一种超高频AT切石英晶片制造方法，其特征在于，其运用如权利要求1~8中任一项所述超高频AT切石英晶片，包括如下步骤：

S1、取一定尺寸规格的支撑晶片，并在支撑晶片表面通过镀膜、旋胶、曝光、显影蚀刻及腐蚀的工艺，以形成第一通孔；

S2、将支撑晶片利用层接或键合的方式连接于振动晶片，并通过腐蚀工艺，以形成第一凹槽和第二凹槽；

S3、将第一连接电极和第一电极分别利用光刻工艺形成于支撑晶片和振动晶片上；

S4、在连接晶片的表面通过镀膜、旋胶、曝光、显影蚀刻和腐蚀的工艺，以形成第二通孔，并在连接晶片的表面通过蒸镀或溅射的方式，以形成第二电极和第二连接电极；

S5、将上述S4步骤后的连接晶片通过层接或键合的方式连接于上述S3步骤所形成的振动晶片结构上；

S6、在上述S5步骤形成的支撑晶片、振动晶片及连接晶片结构上加工出切割定位线，并利用激光切割或刀片切割进行切割分离，以得到超高频AT切石英晶片。