Способ изготовления кварцевых кристаллических элементов

 

Изобретение относится к пьезотехнике и может использоваться для обработки различных кристаллических элементов. Целью изобретения является повышение выхода годных резонаторов. В соответствии с предлагаемым способом после механической шлифовки кварцевых пластин производят глубокое травление в технологическом растворе на основе HF в несколько циклов, моделируя одно- или двояковыпуклый профиль линзы в зоне обратной мезаструктуры. Для этого в каждом цикле в центральную область рабочей зоны кварцевой пластины наносят соосно с рабочей зоной защитное покрытие в форме круга, радиус которого на каждом последующем этапе увеличивают в соответствии с выражением r_i=i_r/n, где r_i - радиус защитного покрытия, м; r - радиус рабочей зоны, м; n - число ступеней моделирования сферы; i - номер цикла глубокого травления, соответствующий номеру защитного покрытия. Время каждого цикла глубокого травления выбирают по формуле t_i=r²(2i-1)/2n²VR, где t_i - время глубокого травления на i-ом цикле, с; R - радиус модельной сферы, м; V - скорость травления кварца, м/с. Пьезоэлементы с выпуклым линзообразным профилем имеют меньшее динамическое сопротивление и большую добротность, что обеспечивает повышение выхода годных резонаторов. 1 ил.

Изобретение относится к пьезотехнике, в частности к технологии изготовления пьезорезонансных устройств, и может быть использовано для обработки различных кристаллических элементов. Целью изобретения является повышение выхода годных элементов. В соответствии с предлагаемым способом после механической шлифовки основных граней кварцевых пластин производят глубокое травление в несколько циклов, моделируя одно- или двояковыпуклый профиль линзы в зоне обратной мезоструктуры. Для этого в каждом цикле в центральную область рабочей зоны кварцевой пластины наносят соосно с рабочей зоной защитное покрытие в форме круга. Причем радиус покрытия на каждом последующем этапе увеличивают в соответствии с выражением: r_i= , где r_i - радиус защитного покрытия, м; r - радиус рабочей зоны, м; n - число степеней моделирования сферы; i - номер цикла глубокого травления, соответствующий номеру защитного покрытия. Время каждого цикла глубокого травления выбирают в соответствии с выражением: t_i= , где t_i - время глубокого травления на i-ом цикле, с; R - радиус модельной сферы, м; V - скорость травления кварца, м/с. На чертеже показано поперечное сечение пьезоэлемента и этапы формирования выпуклого моделирующего сферу профиля. Пьезоэлемент содержит пьезоэлектрическую пластину 1, защитную маску 2, размещенную на периферийной области пластины 1, не подвергаемой травлению, и защитные покрытия в форме круга 3-6. Нумерация покрытий на чертеже соответствует порядку их нанесения на пластину 1. Участок поверхности пластины 1, не закрытый защитной маской 2, разбивается на n равных частей - ступеней моделирования сферы с заданным радиусом R, обозначенных на чертеже (1), (2), (3) . . . (n), которым соответствуют удаляемые участки пластины 1 с толщиной слоев S₁, S₂, S₃ ... S_n и радиусами r₁, r₂, r₃ ... r_n. Число ступеней моделирования должно быть больше двух. По известной толщине известного слоя S_i на каждом этапе и скорости травления кварца V по вышеприведенному выражению определяет технологическое время травления каждого слоя t_i. Способ реализован при изготовлении кварцевых резонаторов среза АТ с частотой основной гармоники 65 МГц. Первоначально изготовлены плоскопараллельные пластины с диаметром 5 мм, после чего пластины сошлифованы до толщины 60 мкм, на которые в виде ободка в периферийной области нанесено гальваническое золотое покрытие с подслоем нихрома. Затем сформирован линзообразный ступенчатый профиль в центральной области пластины 1 с радиусом модельной сферы 1000 мм. В качестве защитного покрытия при этом используется пленка меди, осаждаемая на пластину 1 в вакууме. Травление производится в технологическом растворе на основе HF. Толщина пленки меди на всех этапах травления равна 600 . После удаления защитных покрытий производится дотравливание сферической области пластины 1, в том же растворе на основе, до толщины, соответствующей заданной частоте. После удаления защитной маски 2 измеряют динамические параметры пьезоэлектрических пластин. 80% пьезоэлементов с выпуклым линзообразным профилем имеют динамическое сопротивление 30-50 Ом и добротность выше 15000, в то время как с плоскопараллельным профилем пьезоэлементов такими параметрами обладает только 20%, причем 65% резонаторов с выпуклым линзообразным профилем имеют добротность порядка 25000. Таким образом, изготовление пьезопластин с поэтапным травлением в несколько циклов, обеспечивающее сферическую форму пластины в области мезаструктуры, значительно повышает выход годных резонаторов.

Формула изобретения

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КВАРЦЕВЫХ КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ, включающий механическую шлифовку основных граней кварцевых пластин, глубокое травление рабочей зоны через маску металлизации, нанесенную на периферийную область кварцевой пластины, и удаление маски металлизации, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода годных элементов, глубокое травление производят в несколько циклов, перед каждым из которых в центральную область рабочей зоны каждой из основных граней кварцевой пластины наносят соосно с рабочей зоной защитное покрытие в форме круга, а после глубокого травления осуществляют удаление всех защитных покрытий, при этом время каждого цикла глубокого травления и радиус круга каждого защитного покрытия выбраны в соответствии с выражениями

где i - номер цикла глубокого травления, соответствующий номеру защитного покрытия;
t_i - время глубокого травления на i-ом цикле, с;
n - число ступеней моделирования сферы;
R - радиус модельной сферы, м;
r - радиус рабочей зоны, м;
r_i - радиус круга защитного покрытия, м;
V - скорость травления кварца, м/с.

РИСУНКИ

Рисунок 1

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 14-2002

Извещение опубликовано: 20.05.2002        

---