阅读说明：本技术 基于滤波器的石英晶片的制备方法 (Preparation method of quartz wafer based on filter ) 是由 王天雄 王显波 周禄雄 饶绍兵 于 2019-11-11 设计创作，主要内容包括：本发明公开了基于滤波器的石英晶片的制备方法,选用Q值≥300万、低腐蚀隧道密度≤30条的石英原晶；石英原晶进行震荡切削,得到∮5.5mm的尺寸；晶片角度选取35°23′±30",加工过程中,晶棒平磨角度控制在±3′以内,晶棒平面误差±0.02mm；切割后进行粗磨、改圆,然后晶片进行细磨；使用∮60mm的小直径筒,对晶片倒边,使晶片阻抗达到40Ω以内；晶片倒边后,使用氟化氢铵溶液恒温腐蚀,确保晶片频率集中,表面无花斑、无水印；对晶片进行角度筛选,确保晶片角度集中。本方法能有效的提高晶体参数一致性,使该系列产品可进行批产批量,并且得到产品性能较好。(The invention discloses a preparation method of a quartz wafer based on a filter, which selects quartz primary crystals with a Q value of more than or equal to 300 ten thousand and a low-corrosion tunnel density of less than or equal to 30; vibrating and cutting the quartz primary crystal to obtain phi 5.5mm in size; the wafer angle is selected to be 35 degrees 23 '+/-30 degrees, the flat grinding angle of the crystal bar is controlled within +/-3' in the processing process, and the plane error of the crystal bar is +/-0.02 mm; after cutting, carrying out coarse grinding and rounding, and then carrying out fine grinding on the wafer; chamfering the wafer by using a small-diameter cylinder phi of 60mm to make the impedance of the wafer within 40 omega; after the edge of the wafer is chamfered, the wafer is corroded at constant temperature by using an ammonium bifluoride solution, so that the frequency of the wafer is centralized, and the surface of the wafer has no mottle and no watermark; and carrying out angle screening on the wafer to ensure that the wafer is in angle concentration. The method can effectively improve the consistency of crystal parameters, so that the series of products can be produced in batches, and the obtained products have good performance.)

基于滤波器的石英晶片的制备方法

技术领域

本发明涉及晶片领域，具体涉及基于滤波器的石英晶片的制备方法。

背景技术

LST-28Mhz系列的晶片滤波器是应用户要求，所设计的一种输入输出端阻抗对称的分立式石英晶体滤波器，由于该晶体滤波器的带宽窄、常温下要求晶体中心频率精度高、高低温偏差小等要求，故对该新产品用关键材料要求高Q值，高精度切角，采用滚筒倒边工艺提高晶体参数一致性，使该系列产品具有批产批量生产后晶体滤波器参数一致性好、级联后滤波器相位小、阻带衰减好等特点。

LST-28Mhz系列晶体滤波器的用途：该新品是飞机罗盘系统终端设备中的关键元器件，它对飞机接收系统中信号反馈回的杂波信号的干扰起到过滤作用。在接收机中采用该新品以提高接收机的频率纯度和相位噪声，使系统准确分辨出目标信号，捕捉到目标信号准确定位。

但是，该系列现有的制备方法中，在达到高Q值，高精度切角的情况下，却不能达到批量生产，使用效率较低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有的制备方法中，在达到高要求的同时，不能做到批量生产，使用效率较低，不能满足使用需求，目的在于提供基于滤波器的石英晶片的制备方法，解决晶片的制备的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

基于滤波器的石英晶片的制备方法，包括以下步骤：

(1)选用Q值≥300万、低腐蚀隧道密度≤30条的石英原晶；

(2)石英原晶进行震荡切削，得到∮5.5mm的尺寸；

(3)晶片角度选取35°23′±30"，加工过程中，晶棒平磨角度控制在±3′以内，晶棒平面误差±0.02mm；

(4)切割后进行粗磨，粗磨范围控制在±0.005mm内，然后使用磨轮对晶片边缘进行改圆；

(5)晶片进行细磨，其中研磨盘的盘面控制在±0.002mm内；

(6)使用∮60mm的小直径筒，对晶片倒边，使晶片阻抗达到40Ω以内；

(7)晶片倒边后，使用氟化氢铵溶液恒温腐蚀，确保晶片频率集中，表面无花斑、无水印；

(8)对晶片进行角度筛选，确保晶片角度集中，达到晶体-55℃--85℃-变化时，其频率变化不超过10ppm，同时每只晶体的温度变化曲线保持一致。

步骤(2)中，在晶片的+X方向倒一平台，最终尺寸为∮5.5*5.3mm。步骤(4)中粗磨使用高精度研磨机、GC1200#绿碳化硅砂研磨。步骤(5)中，晶片细磨采用高精度4B设备、白刚玉4000#砂研磨。步骤(6)中小直径筒中设置有铜球及绿碳化硅。步骤(2)中，晶片震荡模式为3次泛音。

其中，高Q值、低腐蚀隧道密度材料在加工成滤波器晶片后可以确保滤波器晶体在高低温测试时，其频率、电阻变化小、抑制寄生频率，同时可以确保晶体带宽。

并且，在常规品种晶片尺寸设计上，全部使用∮8.0mm尺寸，虽然可以满足电阻要求，但是晶体体积太大。而本工艺将晶体的尺寸设置为∮5.5mm的大小，同时在晶片的+X方向倒一平台，最终尺寸为∮5.5*5.3mm。能有效的确保晶体滤波器体积小型化。

在进行高精度切角时，晶片角度选取35°23′±30"，加工过程中，晶棒平磨角度控制在±3′以内，晶棒平面误差±0.02mm，能有效的确保该产品在使用温度从-55℃--85℃变化时，其频率变化不超过10ppm。在切角过程中，使用高精度自动粘料机粘料，切割使用日本原装U-600多线切割设备加工。在该工艺下能较好的确保晶片角度集中、准确。

同时，晶片角度集中、精准，晶片加工成晶体后，在高低温测试时，频率变化能较好的确保在10ppm以内，同时测试曲线变化平滑，无异常跳点现象。

其次，经过研磨的设计与控制，晶片研磨的平行度、翘曲度等参数达到最佳，滤波器晶体在使用过程中，稳定性、一致性好，损耗低，不会有寄生频率。

对于晶片阻抗控制，主要通过倒边工序得以实现，在倒边时，使用小直径筒∮60mm，同时配备相应的铜球及绿碳化硅进行晶片边缘磨削，使晶片阻抗达到40Ω以内。

晶片倒边后，使用氟化氢铵溶液恒温腐蚀，确保晶片频率集中，表面无花斑、无水印。

使用德国进口设备(EFG)，进行角度筛选，该设备的角度筛选精度是±7.5"，确保晶片角度集中，达到晶体-55℃--85℃变化时，其频率变化不超过10ppm，同时每只晶体的温度变化曲线保持一致。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

本发明基于滤波器的石英晶片的制备方法，得到的晶体滤波器参数一致性好、级联后滤波器相位小、阻带衰减好；

现有的工艺中，在制备LST-28Mhz系列的晶片时，由于带宽窄、常温下要求晶体中心频率精度高、高低温偏差小等要求下，通常在倒边的过程中为人工进行倒边，该过程不仅对操作人员要求较高，并且效率低下，不可进行批量生产；

而本制备方法在本工艺的参数条件下，结合使用∮60mm的小直径筒对晶片倒边，使晶片阻抗达到40Ω以内的特征，能有效的提高晶体参数一致性，使该系列产品可进行批产批量，并且得到产品性能较好。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明晶体DLD和杂散扫描示例图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1

本发明基于滤波器的石英晶片的制备方法，包括以下步骤：

(1)选用进口俄罗斯石英原晶，确保高Q值(≥300万)、低腐蚀隧道密度(≤30条)、包裹体Ⅰ级。

高Q值、低腐蚀隧道密度材料在加工成滤波器晶片后可以确保滤波器晶体在高低温测试时，其频率、电阻变化小、抑制寄生频率，同时可以确保晶体带宽。

(2)该晶片震荡模式为3次泛音，使用∮5.5mm的尺寸，同时在晶片的+X方向倒一平台，最终尺寸为∮5.5*5.3mm；

(3)晶片角度选取35°23′±30"，加工过程中，晶棒平磨角度控制在±3′以内，晶棒平面误差±0.02mm，使用高精度自动粘料机粘料，切割使用日本原装U-600多线切割设备加工；

(4)该品种切割后长方片粗磨使用高精度研磨机、GC1200#绿碳化硅砂研磨，研磨盘盘面控制在±0.005mm内；改圆使用500#树脂磨轮加工，确保晶片边缘无毛刺、无崩缺；晶片细磨采用高精度4B设备、白刚玉4000#砂研磨，研磨盘的盘面控制在±0.002mm内，确保晶片无寄生频率、表面无划伤

(5)在倒边时，使用小直径筒∮60mm，同时配备相应的铜球及绿碳化硅进行晶片边缘磨削，使晶片阻抗达到40Ω以内；

(6)晶片倒边后，使用氟化氢铵溶液恒温腐蚀，确保晶片频率集中，表面无花斑、无水印。

(7)使用德国进口设备(EFG)，进行角度筛选，该设备的角度筛选精度是±7.5"，确保晶片角度集中。

实施例2

在实施例1的基础上，在步骤5中分别采用不同内径的小直径筒进行磨边，得到表1：

表1

组数	第一组	第二组	第三组	第四组
					内径	120mm	100mm	80mm	60mm

分别使用实施例1以及实施例2中第一组到第四组的内径进行倒边，得到五种晶体，对五种晶体进行性能测试，得到以下数据：

	参数一致性	频率变化	电阻变化
				第一组	参数一致性差	频率变化在±30ppm以内	电阻大，平均值65Ω
第二组	参数一致性差	频率变化在±25ppm以内	电阻大，平均值60Ω
				第三组	参数一致性差	频率变化在±20ppm以内	电阻大，平均值50Ω
第四组	参数一致性差	频率变化在±14ppm以内	电阻大，平均值40Ω
				实施例1	参数一致性差	频率变化在±10ppm以内	电阻大，平均值32Ω

图1为实施例1所得到的晶体的测试参数，通过图1可看出，使用内径60mm的筒加工，所有的电器参数最优，满足所有电器参数要求，在加工过程中，因为筒径小，晶片与砂在筒内通过离心力的作用，晶片边缘变薄的程度高于直径偏大的筒加工，在晶片边缘变薄后，而晶片中心平台可以保持足够大的面积。晶体在高低温测试时，在-55℃-85℃变化时，其频率、电阻变化小，因而能有效的抑制寄生频率，同时可以确保晶体带宽。

在高低温测试时，频率变化确保在10ppm以内，同时测试曲线变化平滑，无异常跳点现象。晶片研磨的平行度、翘曲度等参数达到最佳，滤波器晶体在使用过程中，稳定性、一致性好，损耗低，不会有寄生频率。每只晶体的温度变化曲线能较好的保持一致。

而第一组至第四组，在进行高低温测试时，第一组至第四组的频率变化均超过10ppm，并且测试曲线变化弯折，在第一组和第四组中，还出现了跳点现象，第一组至第四组的晶体带宽较宽，在常温下不能较好的抑制寄生频率，使用效果较差。

因此，对于本发明而言，在本工艺的参数步骤下，在结合使用∮60mm的小直径筒对晶片倒边，能更好的制备出满足要求的LST-28Mhz系列的晶片滤波器。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。