Способ изготовления высокочастотного фильтрового кварцевого резонатора

Изобретение относится к пьезотехнике и может быть использовано для изготовления высокочастотных кварцевых резонаторов. Техническим результатом является увеличение точности изготовления пьезоэлемента кварцевого резонатора, уменьшение разброса по значению динамических параметров и улучшение спектральных характеристик кварцевых резонаторов. Способ изготовления высокочастотного фильтрового кварцевого резонатора включает операции нанесения на кристаллический элемент yx1/+35° (AT-) среза тонкопленочных электродов методом термовакуумного испарения серебра с подслоем нихрома, монтажа кристаллического элемента в кристаллодержатель, цикла термотренировки, подстройки частоты ионно-плазменным травлением электродов с контролем значения частоты и герметизацию в корпус. Тонкопленочные электроды в форме эллипса на обеих сторонах кристаллического элемента выполняются методом фотолитографии, при этом электроды ориентируются относительно кристаллографических осей при помощи фигур травления кварцевого кристаллического элемента в области инвертированной мезаструктуры, причем диаметры элемента ориентируются по кристаллографическим осям кристаллического элемента yx1/+35° (AT-) среза. Наибольший диаметр эллипса ориентируют параллельно фигуре травления, что соответствует его протяженности вдоль кристаллографической оси XX', а наименьший диаметр ориентируют перпендикулярно оси ZZ'. 3 ил.

 

Изобретение относится к пьезотехнике и может быть использовано для изготовления высокочастотных кварцевых резонаторов.

Основными требованиями, предъявляемыми к высокочастотным фильтровым кварцевым резонаторам, являются: отсутствие побочных (ангармонических) колебаний на определенном частотном расстоянии от основного резонанса, разброс по значению динамических параметров (индуктивность, емкость, сопротивление) кварцевого резонатора.

В работе [1] для получения заданных параметров по моночастотности предлагается использовать в качестве материала электродов систему, состоящую из алюминия и серебра. Слой алюминия необходим для получения расчетной толщины электрода согласно критерию моночастотности Бехмана, а нанесенная пленка серебра необходима для получения заданного припуска для настройки частоты кварцевого резонатора в номинал.

Недостатком данного способа является то, что электрод пьезоэлемента кварцевого резонатора имеет структуру, состоящую из двух металлов (алюминий и серебро), что в ряде случаев приводит к повороту кривой температурно-частотной характеристики, что эквивалентно изменению угла среза кристаллического элемента кварцевого резонатора.

Наиболее близким к заявленному способу изготовления является [2] технологический процесс изготовления высокочастотных кварцевых резонаторов, включающий процесс изготовления высокочастотного кварцевого резонатора с электродами, имеющими форму круга, пьезоэлемент которого изготавливается методом групповой металлизации кварцевых кристаллических элементов в кассетах через маску методом термовакуумного испарения серебра с подслоем нихрома, окончательная настройка которых осуществляется при помощи ионно-плазменного травления материала электрода кварцевого резонатора.

Недостатком данного способа изготовления является то, что в результате групповой металлизации отсутствует соосность электродов, что вызывает значительный разброс по значениям динамических параметров кварцевого резонатора.

Задачей заявленного технического решения является увеличение точности изготовления пьезоэлемента кварцевого резонатора, уменьшение разброса по значению динамических параметров и улучшение спектральных характеристик кварцевых резонаторов.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в заявленном способе изготовления высокочастотного кварцевого резонатора, включающем операции нанесения на кристаллический элемент ух1/+35° (AT-) среза с инвертированной мезаструктурой, тонкопленочных электродов методом термовакуумного испарения серебра с подслоем нихрома, монтажа пьезоэлемента в кристаллодержатель, цикла термотренировки, подстройки частоты ионно-плазменным травлением электродов с контролем значения частоты пьезоэлемента и герметизацию в корпус, тонкопленочные электроды, имеющие форму эллипса на обеих сторонах кристаллического элемента, выполняются методом фотолитографии, причем электроды ориентируются относительно кристаллографических осей кварцевого кристаллического элемента при помощи фигур травления, образованных в области инвертированной мезаструктуры, вызванных анизотропией химического травления кварцевого кристаллического элемента, при этом диаметры эллипса ориентируются по кристаллографическим осям кристаллического элемента ух1/+35(AT-) среза, при этом наибольший диаметр эллипсообразного электрода ориентируют параллельно фигуре травления, что соответствует его ориентации (протяженности) вдоль кристаллографической оси ХХ', а наименьший диаметр эллипса ориентируют перпендикулярно фигуре травления - кристаллографической оси ZZ'.

На фигуре 1 показана геометрия фигуры травления кварцевого кристаллического элемента yx1/+35((AT-) среза, вызванная анизотропным действием кислотного травителя в области инвертированной мезаструктуры, и указаны направления кристаллографических осей, где 1 - кварцевый кристаллический элемент AT-среза, 2 - точки ориентации фотошаблона относительно кристаллографических осей.

На фигуре 2 показана конструкция пьезоэлемента высокочастотного кварцевого резонатора с эллипсообразными электродами, ориентированными относительно кристаллографических осей при помощи фигур травления, где 3 - токоподводы, d_eXX' - диаметр эллипса, направленный вдоль кристаллографической оси ХХ', d_eZZ' - диаметр эллипса, направленный вдоль кристаллографической оси ZZ'.

На фигуре 3 показана последовательность совмещения фотошаблонов с эллипсообразными электродами и кварцевого кристаллического элемента yx1/+35(AT-) среза, где 4, 5 - фотошаблоны топологии электродов пьезоэлемента высокочастотного кварцевого резонатора с эллипсообразными электродами, 6 - сепаратор, предназначенный для предотвращения выпадения кварцевых кристаллических элементов, 7 - кварцевый кристаллический элемент со слоем фоторезиста.

Сущность заявленного технического решения заключается в применении метода фотолитографии как метода, позволяющего значительно повысить точность изготовления топологии электродов высокочастотных кварцевых резонаторов, и позволяет ориентировать их относительно кристаллографических осей, за счет чего позволяет снизить разброс по значению динамических параметров кварцевого резонатора.

По заявленному способу были изготовлены опытные образцы. Результаты их испытаний показали, что кварцевые резонаторы не уступают по параметрам кварцевым резонаторам, изготовленным по технологическим процессам без применения фотолитографии.

Источники информации

1. Патент 2197058 (Кибирев С.Н., Алексеева Н.И., Дурманов Н.В.) "Способ изготовления фильтровых кварцевых резонаторов".

2. Технологический процесс изготовления кварцевых резонаторов УИЯД.01200.00004.

Способ изготовления высокочастотного фильтрового кварцевого резонатора, включающий операции нанесения на кристаллический элемент yx1/+35° (AT-) среза тонкопленочных электродов методом термовакуумного испарения серебра с подслоем нихрома, монтажа кристаллического элемента в кристаллодержатель, цикла термотренировки, подстройки частоты ионно-плазменным травлением электродов с контролем значения частоты и герметизацию в корпус, отличающийся тем, что тонкопленочные электроды в форме эллипса на обеих сторонах кристаллического элемента выполняются методом фотолитографии, при этом электроды ориентируются относительно кристаллографических осей при помощи фигур травления кварцевого кристаллического элемента в области инвертированной мезаструктуры, причем диаметры элемента ориентируются по кристаллографическим осям кристаллического элемента yx1/+35° (AT-) среза, при этом наибольший диаметр эллипса ориентируют параллельно фигуре травления, что соответствует его протяженности вдоль кристаллографической оси XX', а наименьший диаметр ориентируют перпендикулярно оси ZZ'.