TWI733160B - 一種保護石英晶片電極的方法 - Google Patents
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Abstract
本發明公開了一種保護石英晶片電極的方法，包括如下步驟：S1、將石英晶片洗淨，然後脫水乾燥；S2、在石英晶片的上、下表面均沉積上黏結金屬層；S3、在黏結金屬層上均沉積上金屬電極層；S4、在石英晶片的上、下表面均沉積將金屬電極層完全覆蓋的保護層；S5、在將石英晶片封裝成石英晶振器件前，採用物理或者化學方式將保護層去除，再將石英晶片清洗、乾燥，最後將石英晶片封裝成石英晶振器件。本發明在石英晶片上沉積保護層，並在後期使用時將其去除，這不僅能在石英晶片庫存、運輸時，保護金屬電極層的質量，防止金屬電極層氧化、磨損等；還可以在後期使用石英晶片時將其去除，既不損傷石英晶片上金屬電極的質量，又能順利地進行石英晶振的裝配。
Description
本發明涉及電子技術領域，具體涉及一種保護石英晶片電極的方法。
石英晶振作為一種產生穩定振蕩信號的器件，廣泛運用於通信、雷達、精密計算、精密天平、手機、航空、電子錶、汽車等領域。石英晶振由帶電極的石英晶片和帶引線的封裝外殼組成，其結構如圖1所示。
當前，石英晶片的電極材料一般採用金、銀、鋁等金屬材料，在沉積這些金屬電極材料之前，一般要沉積一層或幾層黏結金屬層，黏結金屬層包括錳、鎳、鉻、鈦、鎢等材料。然而，在電極材料中，除了金金屬外，其他金屬電極材料在一般大氣環境下容易和空氣中的物質發生化學反應。當這些發生化學反應的金屬作為石英晶片的電極時，石英晶片的電性能會變差，導致最終的器件沒法正常工作。並且金屬電極層直接裸露的石英晶片在運輸中會產生碰撞，並損傷金屬電極層。同時金屬電極層的厚度極小，通常為幾百納米，直接碰撞很容易導致金屬電極層被刮傷。因此，怎麽防止運輸中石英晶片上的金屬電極材料不會因碰撞而損傷以及石英晶片的存儲和運輸過程中不發生化學反應變得至關重要。
有鑑於此，吾等發明人乃潛心進一步研究，並著手進行研發及改良，期以一較佳設作以解決上述問題，且在經過不斷試驗及修改後而有本發明之問世。
本發明的目的在於：提供了一種保護石英晶片電極的方法，解決了如何防止運輸中石英晶片上的金屬電極材料不會因碰撞而損傷以及石英晶片的存儲和運輸過程中不發生化學反應的技術問題。
本發明採用的技術方案如下：
一種保護石英晶片電極的方法，包括如下步驟：
S1、將石英晶片洗淨，然後脫水乾燥；
S2、在石英晶片的上、下表面均沉積上一層或幾層黏結金屬層；
S3、在步驟S2中得到的黏結金屬層上均沉積一層或基層金屬電極層；
S4、在石英晶片的上、下表面均沉積將金屬電極層完全覆蓋的保護層；
S5、在將石英晶片封裝成石英晶振器件前，採用物理或者化學方式將保護層去除，再將石英晶片清洗、乾燥，最後，將帶有電極圖案的石英晶片封裝成石英晶振器件。
金屬電極層的金屬材料與石英的黏結性較差，因此在保證使用高電性能的金屬作為金屬電極層的基礎上，需要在這類高電性能的金屬電極層和石英之間設置中間過渡層，即金屬黏結層。金屬黏結層與石英的黏結性較好，通過設置金屬黏結層來支撐金屬電極層，不僅能提高金屬電極層的穩固性，防止金屬電極層脫落，還能保證高電性能。
金屬電極層在覆蓋有保護層後，隔絕了空氣中水、氧、氮、塵埃等物質與金屬電極發生化學反應，避免了其致金屬電極電性能失效的情况出現。然後，將有保護層的石英晶片存儲或運輸到特定地方。此過程中，石英晶片雖然會產生晃動或者碰撞，但是由於保護層的設置，金屬電極層並不會在碰撞中被刮傷或者撞上，維持了金屬電極的固有屬性，保證了金屬電極層的高質量性和石英晶片的完整性。
在需要使用石英晶片時，根據不同材質的保護層採用物理或者化學的方式將其進行去除，優選地通過鹼性溶液將保護層去掉，所述的鹼性溶液包括氫氧化鈉、氫氧化鉀或碳酸鈉。去掉保護層後，再將石英晶片清洗、乾燥。最後，將帶有電極圖案的石英晶片封裝成石英晶振器件。雖然封裝前去掉保護層後的清洗和乾燥工序也會使電極電性能下降，但是由於此過程中電極暴露時間很短，這部分電性能下降可以忽略不計。
本發明中，通過在石英晶片上沉積保護層，並在後期使用石英晶片時通過鹼性溶液或者其他腐蝕液將其去除，這不僅能在石英晶片庫存、運輸時，保護金屬電極層的質量，防止金屬電極層氧化、磨損等不良情况產生；還可以在後期使用石英晶片時，通過鹼性溶液將其去除，既不損傷石英晶片上金屬電極的質量，又能順利地進行石英晶振的裝配作業。
由於採用了本技術方案，本發明的有益效果是：
1.本發明一種保護石英晶片電極的方法，金屬電極層的金屬材料與石英的黏結性較差，因此在保證使用高電性能的金屬作為金屬電極層的基礎上，需要在這類高電性能的金屬電極層和石英之間設置中間過渡層，即金屬黏結層；金屬黏結層與石英的黏結性較好，通過設置金屬黏結層來支撐金屬電極層，不僅能提高金屬電極層的穩固性，防止金屬電極層脫落，還能保證高電性能；
2.本發明一種保護石英晶片電極的方法，金屬電極層在覆蓋有保護層後，隔絕了空氣中水、氧、氮、塵埃等物質與金屬電極發生化學反應，避免了其致金屬電極電性能失效的情况出現。然後，將有保護層的石英晶片存儲或運輸到特定地方。此過程中，石英晶片雖然會產生晃動或者碰撞，但是由於保護層的設置，金屬電極層並不會在碰撞中被刮傷或者撞上，維持了金屬電極的固有屬性，保證了金屬電極層的高質量性和石英晶片的完整性；
3.本發明一種保護石英晶片電極的方法，在後期使用石英晶片時通過鹼性溶液或者其他腐蝕液將其去除，這既不損傷石英晶片上金屬電極的質量，又能順利地進行石英晶振的裝配作業。
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。
為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明，即所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發明實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設計。
因此，以下對在附圖中提供的本發明的實施例的詳細描述並非旨在限制要求保護的本發明的範圍，而是僅僅表示本發明的選定實施例。基於本發明的實施例，本發明所屬技術領域中具有通常知識者在沒有做出進步性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
本說明書中公開的所有特徵，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特徵和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
下面結合圖1-圖5對本發明作詳細說明。
實施例1
一種保護石英晶片電極的方法，包括如下步驟：
S1、將石英晶片洗淨，然後脫水乾燥；
S2、在石英晶片的上、下表面均沉積上黏結金屬層；
S3、在步驟S2中得到的黏結金屬層上均沉上積金屬電極層；
S4、在石英晶片的上、下表面均沉積將金屬電極層完全覆蓋的保護層；
S5、在將石英晶片封裝成石英晶振器件前，採用物理或者化學方式將保護層去除，再將石英晶片清洗、乾燥，最後，將帶有電極圖案的石英晶片封裝成石英晶振器件。
金屬電極層的金屬材料與石英的黏結性較差，因此在保證使用高電性能的金屬作為金屬電極層的基礎上，需要在這類高電性能的金屬電極層和石英之間設置中間過渡層，即金屬黏結層，如圖2所示。金屬黏結層與石英的黏結性較好，通過設置金屬黏結層來支撐金屬電極層，不僅能提高金屬電極層的穩固性，防止金屬電極層脫落，還能保證高電性能。
金屬電極層在覆蓋有保護層後，隔絕了空氣中水、氧、氮、塵埃等物質與金屬電極發生化學反應，避免了其致金屬電極電性能失效的情况出現。然後，將有保護層的石英晶片存儲或運輸到特定地方。此過程中，石英晶片雖然會產生晃動或者碰撞，但是由於保護層的設置，金屬電極層並不會在碰撞中被刮傷或者撞上，維持了金屬電極的固有屬性，保證了金屬電極層的高質量性和石英晶片的完整性。
在需要使用石英晶片時，據不同材質的保護層採用物理或者化學的方式將其進行去除。去掉保護層後，再將石英晶片清洗、乾燥。最後，將帶有電極圖案的石英晶片封裝成石英晶振器件。雖然封裝前去掉保護層後的清洗和乾燥工序也會使電極電性能下降，但是由於此過程中電極暴露時間很短，這部分電性能下降可以忽略不計。
保護層的去除優選地通過鹼性溶液將其去掉，當採用化學方式將其去除時，此時在常溫下，關於保護層的選定需要保護層與鹼性溶液的反應速率大，並且鹼性溶液和黏結金屬層、電極層以及晶片反應速度很慢，遠遠小於鹼性溶液和保護層的反應速率。基於上述要求，所述的鹼性溶液可以採用氫氧化鈉、氫氧化鉀或碳酸鈉。保護層材料為帶有特定的官能團的材料。
採用物理去除保護層時，則保護層的選定不受限於保護層、黏結金屬層、電極層以及晶片之間的化學性質。
本發明中，通過在石英晶片上沉積保護層，並在後期使用石英晶片時通過鹼性溶液或者其他腐蝕液將其去除，這不僅能在石英晶片庫存、運輸時，保護金屬電極層的質量，防止金屬電極層氧化、磨損等不良情况產生；還可以在後期使用石英晶片時，通過鹼性溶液將其去除，既不損傷石英晶片上金屬電極的質量，又能順利地進行石英晶振的裝配作業。
實施例2
本實施例是對保護層的材料進行具體的實施說明。
本發明中，所述保護層的材料為高分子材料。
優選地，所述保護層的材料為以下材料中的一種或多種：塑料、橡膠、纖維、塗料、膠黏劑、高分子基複合材料，且保護層的材料包括但不限於上述幾種材料。
優選地，所述保護層為薄膜，具體地為光敏膠。
進一步地，所述S4採用以下工藝中的一種工藝在金屬電極表面沉積保護層：光刻、印刷、塗覆、化學合成、物理黏結。
當採用光敏膠時，在步驟S4後，設置步驟S5，將光敏膠進行曝光處理，通過紫外燈光照射，加快保護層的固話，以便於快速地進行石英晶片的後續的庫存或者運輸作業。
光敏膠被光照射，其對應的化學反應原理如圖3所示。
去除光敏膠時，其對應的化學反應原理如圖4和圖5所示，光敏膠先和水反應，其生成物再和碱反應，從而將其溶解在碱液中，將晶片上沉積的光敏膠去除。
實施例3
本實施例是對黏結金屬層的材料做出實施說明。
本發明中，所述黏結金屬層的材料為以下材料中的一種或多種：錳、鎳、鉻、鈦、鎢。黏結金屬層的材料包括但不限於上述幾種材料。
實施例4
本實施例是對金屬電極層的材料做出實施說明。
本發明中，所述金屬電極層的材料為以下材料中的一種或多種：金、銀、鋁。金屬電極層的材料包括但不限於上述幾種材料。
實施例5
本實施例是對金屬電極層的材料做出實施說明。
本發明中，石英晶片的上、下表面均沉積上n層黏結金屬層，所述n≥1。
進一步地，石英晶片的上、下表面均沉積上x層電極金屬層，所述x≥1。
實施例6
本實施例是對本發明整體技術方案的具體實施做出說明。
本發明用於24MHz、AT切3225石英晶片的保護步驟具體如下：
S1、將24MHz、AT切3225石英晶片清洗乾淨，然後脫水乾燥；
S2、在石英晶片的上表面和下表面均沉積一層100納米厚度的特定圖案的鉻膜，此特定圖案為與此晶片上所需沉積的電極圖案一致；
S3、在鉻膜上均沉積500納米厚度的所需的電極圖案的銀電極，石英晶片兩面沉積相同厚度的銀膜；
S4、通過光刻的方式在金屬電極表面做一層光敏膠，光敏膠剛好將金屬圖形完全覆蓋。
S5、將帶有光敏膠的晶片運輸到封裝廠；
S6、封裝廠去掉光敏膠後，立即將帶有金屬電極的石英晶片進行封裝；封裝完後，一個石英晶振器件就形成了。
S7、對石英晶振器件進行密封測試、電性能測試、老化測試等等，然後選出合格品進行包裝、發貨。
以上所述，僅為本發明的優選實施方式，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本發明所屬技術領域中具有通常知識者在本發明所揭露的技術範圍內，可不經過進步性勞動想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應該以申請專利範圍所限定的保護範圍為准。
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。
〔本發明〕
1:石英晶片
2:封裝外殼
3:絕緣體
4:晶體座
5:接線
6:黏結金屬層
7:金屬電極層
圖1是石英晶振的原理結構示意圖。
圖2是本發明的石英晶片的剖視圖。
圖3是光敏膠被光照時的化學反應原理圖。
圖4和圖5是固化後得到的光敏膠與鹼性溶液的化學反應原理圖。
1:石英晶片
6:黏結金屬層
7:金屬電極層
Claims (9)
- 一種保護石英晶片電極的方法，其特徵在於：包括如下步驟：S1、將石英晶片洗淨，然後脫水乾燥；S2、在石英晶片的上、下表面均沉積上黏結金屬層；S3、在步驟S2中得到的黏結金屬層上均沉積上金屬電極層；S4、在石英晶片的上、下表面均沉積將金屬電極層完全覆蓋的保護層；S5、在將石英晶片封裝成石英晶振器件前，採用物理或者化學方式將保護層去除，所述化學方式去除保護層時，在常溫下採用鹼性溶液將保護層去掉，要求鹼性溶液與保護層的反應速率大，但鹼性溶液與黏結金屬層、電極層以及晶片反應速度很慢，遠遠小於鹼性溶液和保護層的反應速率，再將石英晶片清洗、乾燥，最後將石英晶片封裝成石英晶振器件。
- 如申請專利範圍第1項所述之一種保護石英晶片電極的方法，其中，所述保護層的材料為以下材料中的一種或多種：塑料、纖維、塗料、膠黏劑、高分子基複合材料。
- 如申請專利範圍第2項所述之一種保護石英晶片電極的方法，其中，所述保護層為薄膜。
- 如申請專利範圍第2項所述之一種保護石英晶片電極的方法，其中，所述步驟S4採用以下工藝中的任意一種工藝在金屬電極表面沉積保護層：光刻、印刷、塗覆、化學合成、物理黏結。
- 如申請專利範圍第1至4項中任一項所述之一種保護石英晶片電極的方法，其中，所述黏結金屬層的材料為以下材料中的一種或多種：錳、鎳、鉻、鈦、鎢。
- 如申請專利範圍第1至4項中任一項所述之一種保護石英晶片電極的方法，其中，所述金屬電極層的材料為以下材料中的一種或多種：金、銀、鋁。
- 如申請專利範圍第1至4項中任一項所述之一種保護石英晶片電極的方法，其中，石英晶片的上、下表面均沉積上n層黏結金屬層，所述n1。
- 如申請專利範圍第1至4項中任一項所述之一種保護石英晶片電極的方法，其中，石英晶片的上、下表面均沉積上x層電極金屬層，所述x1。
- 如申請專利範圍第1項所述之一種保護石英晶片電極的方法，其中，所述的鹼性溶液包括氫氧化鈉、氫氧化鉀或碳酸鈉。
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