TWI591868B - Piezoelectric quartz wafer with double convex structure and processing method thereof - Google Patents
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Description
本發明涉及壓電石英晶片構造的技術領域，尤指一種具有雙凸結構的壓電石英晶片及其加工方法。
目前，石英晶體諧振器通常由壓電石英晶片及封裝外殼構成，其中壓電石英晶片為長方形或圓形，封裝外殼材料為陶瓷、玻璃等。壓電石英晶片上下兩面需蒸鍍電極，電極通過密封封裝的引線，與封裝外殼中的基座引腳相連。交流電壓可通過引腳連通石英晶片的上下電極，使石英晶片產生逆壓電效應，從而產生振盪。石英晶體諧振器因其頻率的準確性和穩定性等特性廣泛應用在移動電子設備、手機、移動通信裝置等電子行業。
隨著移動通信電子的迅速發展，器件小型化需求越來越高，石英晶體諧振器的小型化也勢在必行。在石英晶體諧振器小型化的進程中，傳統設計結構已很難生產，且成本較高。傳統的切條、腐蝕等方式難以加工超小型石英晶片，已經不能滿足小型化的要求。
石英晶體諧振器的諧振頻率較低時，為了提高能陷效應，削弱石英晶片邊緣效應，需改變石英晶片的外形。通常情況下，採用的是滾磨磨削方式，改變石英晶片外形，即雙凸曲面結構。但因滾磨方法的穩定性差、重複性低，所以成本一直居高不下，因此，石英晶片技術亟待提升。
爰是，本發明的目的在於克服現有技術的缺點，提供一種成本低、可用於小型化石英晶片批量型生產、減弱邊緣產生的寄生振動，並能夠增強石英晶片中心的能陷效應、大幅度提升產品的一致性的具有雙凸結構的壓電石英晶片及其加工方法。
為達致以上目的，吾等發明人提供一種具有雙凸結構的壓電石英晶片，它包括中央構件、保護框和連接部，所述的中央構件和保護框均呈矩形狀，保護框內設置有型腔，型腔內設置有中央構件，中央構件的頂表面設置有第一凸台，中央構件的底表面設置有第二凸台，保護框的兩條長邊與中央構件的兩條長邊之間形成有第一通槽，保護框的兩條短邊與中央構件的兩條短邊之間形成有第二通槽，第一通槽與第二通槽連通，所述的保護框的任意一條短邊與中央構件之間通過連接部相連接，連接部設置在任意一個第二通槽內。
所述的第一凸台和第二凸台為圓形凸台、矩形凸台或梯形凸台。
所述的連接部的形狀為矩形或梯形。
所述的壓電石英晶片的長度為0.8~3.2mm。
所述的壓電石英晶片的寬度為0.6~2.5mm。
所述的中央構件、保護框和連接部的材質均為石英。
一種加工壓電石英晶片的方法，它包括以下步驟：
第一步驟、取出一定規格的石英基板，並對石英基板的上、下表面進行研磨、拋光處理；
第二步驟、通過旋塗或噴淋方式在石英基板表面形成厚度均勻的光刻抗刻蝕保護層ER，然後使用光刻曝光在光刻抗刻蝕保護層ER上，在表面形成待刻蝕圖形；
第三步驟、通過濕法刻蝕或乾法刻蝕方式在石英基板上表面刻蝕，從而在石英基板表面形成第一凸台和第二凸台，第一凸台和第二凸台的刻
蝕深度通過控制濕法刻蝕或乾法刻蝕反應時間決定；
第四步驟、去除第三步驟中的光刻抗刻蝕保護層ER並將石英基板表面清洗乾淨；
第五步驟、清洗結束後，先通過旋塗或噴淋方式在石英基板表面形成厚度均勻的光刻抗刻蝕保護層ER，再使用光刻曝光在光刻抗刻蝕保護層ER上表面形成待刻蝕圖形；
第六步驟、通過濕法刻蝕、乾法刻蝕、鐳射刻蝕、物理噴砂等方式在石英基板上表面刻蝕，從而形成第一通槽和第二通槽；
第七步驟、去除光刻抗刻蝕保護層ER並將石英基板表面清洗乾淨，從而制得具有雙凸結構的壓電石英晶片。
第八步驟、在石英基板上加工出切割定位孔；
第九步驟、使用鐳射切割或刀片切割沿著切割定位孔對石英基板進行切割分離，從而實現了石英晶片的加工。
是由上述說明及設置，顯見本發明主要具有下列數項優點及功效，茲逐一詳述如下：
1.本發明的中央構件的頂表面設置有第一凸台，中央構件的底表面設置有第二凸台，第一凸台和第二凸台能夠減弱邊緣產生的寄生振動，並能夠增強石英晶片中心的能陷效應。(2)本發明可用於小型化石英晶片批量型生產、大幅度提升了晶片和晶體的製造效率，同時一致性也得到提升。(3)當保護框受到外界力的作用時，力不會傳遞到中央構件上，從而很好地保護了中央構件。
1‧‧‧中央構件
2‧‧‧保護框
3‧‧‧連接部
4‧‧‧第一凸台
5‧‧‧第二凸台
6‧‧‧第一通槽
7‧‧‧第二通槽
8‧‧‧石英基板
9‧‧‧切割定位孔
圖1為本發明實施例一的結構示意圖。
圖2為圖1的俯視圖。
圖3為圖2的A-A剖視圖。
圖4為圖1的仰視圖。
圖5為本發明實施例一基於石英基板經製造方法加工後產品俯視圖。
圖6為圖5的仰視圖。
圖7為本發明實施例二的結構示意圖。
圖8為圖7的俯視圖。
圖9為圖7的仰視圖。
圖10為本發明實施例二基於石英基板經製造方法加工後產品俯視圖。
圖11為圖10的仰視圖。
關於吾等發明人之技術手段，茲舉數種較佳實施例配合圖式於下文進行詳細說明，俾供 鈞上深入瞭解並認同本發明。
下面結合附圖對本發明做進一步的描述，本發明的保護範圍不局限於以下所述：
如圖1~4所示，一種具有雙凸結構的壓電石英晶片，該石英晶片採用AT切型，此切型普遍應用於石英晶體諧振器中，其中晶片的長邊平行於X軸，X軸是石英晶體的電軸，短邊平行於Z'軸，厚度方向平行於Y'軸。不排除，石英晶片的長邊平行於Z'軸，寬度平行於X軸，厚度方向平行於Y'軸，該壓電石英晶片包括中央構件1、保護框2和連接部3，中央構件1、保護框2和連接
部3的材質均為石英，所述的中央構件1和保護框2均呈矩形狀，保護框2內設置有型腔，型腔內設置有中央構件1，中央構件1的頂表面設置有第一凸台4，中央構件1的底表面設置有第二凸台5，第一凸台4和第二凸台5能夠減弱邊緣產生的寄生振動，並能夠增強石英晶片中心的能陷效應。所述的保護框2的兩條長邊與中央構件1的兩條長邊之間形成有第一通槽6。如圖1~4所示，保護框2的兩條短邊與中央構件1的兩條短邊之間形成有第二通槽7，第一通槽6與第二通槽7連通，所述的保護框2的任意一條短邊與中央構件1之間通過連接部3相連接，連接部3設置在任意一個第二通槽7內。
所述的第一凸台4和第二凸台5為圓形凸台、矩形凸台或梯形凸台。所述的連接部3的形狀為矩形或梯形，本實施例中第一凸台4和第二凸台5均為矩形凸台，本實施例中的連接部3均為矩形狀。
所述的壓電石英晶片的長度為0.8~3.2mm，本實施例中的長度為1.6mm，所述的壓電石英晶片的寬度為0.6~2.5mm，本實例中的寬度為1.2mm，該石英晶片的諧振頻率為t=1664/F，t表示石英晶片的厚度，單位為μm；F表示諧振頻率，單位為MHz，本實例中的石英晶片的諧振頻率在8MHz~70MHz之間。
如圖5和圖6所示，一種具有雙凸結構的壓電石英晶片，其加工步驟如下：第一步驟、取出一定規格的石英基板8，並對石英基板8的上、下表面進行研磨、拋光處理；第二步驟、通過旋塗或噴淋方式在石英基板8表面形成厚度均勻的光刻抗刻蝕保護層ER，然後使用光刻曝光在光刻抗刻蝕保護層ER上，在表面形成待刻蝕圖形；第三步驟、通過濕法刻蝕或乾法刻蝕方式在石英基板8上表面刻
蝕，從而在石英基板8表面形成第一凸台4和第二凸台5，第一凸台4和第二凸台5的刻蝕深度通過控制濕法刻蝕或乾法刻蝕反應時間決定；第四步驟、去除第三步驟中的光刻抗刻蝕保護層ER並將石英基板8表面清洗乾淨；第五步驟、清洗結束後，先通過旋塗或噴淋方式在石英基板8表面形成厚度均勻的光刻抗刻蝕保護層ER，再使用光刻曝光在光刻抗刻蝕保護層ER上表面形成待刻蝕圖形；第六步驟、通過濕法刻蝕、乾法刻蝕、鐳射刻蝕、物理噴砂等方式在石英基板8上表面刻蝕，從而形成第一通槽6和第二通槽7；第七步驟、去除光刻抗刻蝕保護層ER並將石英基板8表面清洗乾淨，從而制得具有雙凸結構的壓電石英晶片；第八步驟、在石英基板8上加工出切割定位孔9；第九步驟、使用鐳射切割或刀片切割沿著切割定位孔9對石英基板8進行切割分離，從而實現了石英晶片的加工。
如圖7~9所示，本實施二與實施例一的不同點在於：所述的保護框2的任意一條短邊與中央構件1之間連接有兩個連接部3，兩個連接部3增加了中央構件1和與保護框2之間的機械強度。
綜上所述，本發明所揭露之技術手段確能有效解決習知等問題，並達致預期之目的與功效，且申請前未見諸於刊物、未曾公開使用且具長遠進步性，誠屬專利法所稱之發明無誤，爰依法提出申請，懇祈 鈞上惠予詳審並賜准發明專利，至感德馨。
惟以上所述者，僅為本發明之數種較佳實施例，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明書內容所作之等
效變化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
1‧‧‧中央構件
2‧‧‧保護框
3‧‧‧連接部
4‧‧‧第一凸台
6‧‧‧第一通槽
7‧‧‧第二通槽
Claims (7)
- 一種具有雙凸結構的壓電石英晶片，其特徵在於：包括一中央構件(1)、一保護框(2)和一連接部(3)，所述的中央構件(1)和保護框(2)均呈矩形狀，保護框(2)內設置有型腔，型腔內設置有中央構件(1)，當保護框(2)受外界力的作用時，力不會傳遞到中央構件(1)上，從而保護中央構件(1)；中央構件(1)的頂表面設置有一第一凸台(4)，中央構件(1)的底表面設置有一第二凸台(5)，保護框(2)的兩條長邊與中央構件(1)的兩條長邊之間形成有第一通槽(6)，保護框(2)的兩條短邊與中央構件(1)的兩條短邊之間形成有第二通槽(7)，第一通槽(6)與第二通槽(7)連通，所述的保護框(2)的任意一條短邊與中央構件(1)之間通過連接部(3)相連接，連接部(3)設置在任意一個第二通槽(7)內。
- 如申請專利範圍第1項所述之一種具有雙凸結構的壓電石英晶片，其特徵在於：所述的第一凸台(4)和第二凸台(5)為圓形凸台、矩形凸台或梯形凸台。
- 如申請專利範圍第1項所述之一種具有雙凸結構的壓電石英晶片，其特徵在於：所述的連接部(3)的形狀為矩形或梯形。
- 如申請專利範圍第1項所述之一種具有雙凸結構的壓電石英晶片，其特徵在於：所述的壓電石英晶片的長度為0.8~3.2mm。
- 如申請專利範圍第1項所述之一種具有雙凸結構的壓電石英晶片，其特徵在於：所述的壓電石英晶片的寬度為0.6~2.5mm。
- 如申請專利範圍第1項所述之一種具有雙凸結構的壓電石英晶片，其特徵在於：所述的中央構件(1)、保護框(2)和連接部(3)的材質均為石英。
- 一種加工壓電石英晶片的方法，其特徵在於，包括以下步驟： 第一步驟、取出一定規格的石英基板(8)，並對石英基板(8)的上、下表面進行研磨、拋光處理；第二步驟、通過旋塗或噴淋方式在石英基板(8)表面形成厚度均勻的光刻抗刻蝕保護層ER，然後使用光刻曝光在光刻抗刻蝕保護層ER上，在表面形成待刻蝕圖形；第三步驟、通過濕法刻蝕或乾法刻蝕方式在石英基板(8)上表面刻蝕，從而在石英基板(8)表面形成第一凸台(4)和第二凸台(5)，第一凸台(4)和第二凸台(5)的刻蝕深度通過控制濕法刻蝕或乾法刻蝕反應時間決定；第四步驟、去除第三步驟中的光刻抗刻蝕保護層ER並將石英基板(8)表面清洗乾淨；第五步驟、清洗結束後，先通過旋塗或噴淋方式在石英基板(8)表面形成厚度均勻的光刻抗刻蝕保護層ER，再使用光刻曝光在光刻抗刻蝕保護層ER上表面形成待刻蝕圖形；第六步驟、通過濕法刻蝕、乾法刻蝕、鐳射刻蝕、物理噴砂等方式在石英基板(8)上表面刻蝕，從而形成第一通槽(6)和第二通槽(7)；第七步驟、去除光刻抗刻蝕保護層ER並將石英基板(8)表面清洗乾淨，從而制得具有雙凸結構的壓電石英晶片；第八步驟、在石英基板(8)上加工出切割定位孔(9)；第九步驟、使用鐳射切割或刀片切割沿著切割定位孔(9)對石英基板(8)進行切割分離，從而實現了石英晶片的加工。
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