大氣環(huán)境下的激光減薄

所謂大氣環(huán)境下的激光減薄,就是指在105Pa標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下,以激光掃描石英晶振晶片表面膜層,其使部分膜層得到減薄,而不是完全脫離基底的方法來(lái)調(diào)節(jié)頻率。見示意圖511。通過(guò)實(shí)驗(yàn)找到這種方式下可實(shí)現(xiàn)的調(diào)節(jié)量與電性能參數(shù)的改變量。

本實(shí)驗(yàn)的目的為通過(guò)調(diào)節(jié)激光器的三個(gè)激光參數(shù),來(lái)改變石英晶振頻率微調(diào)量,從而在不剝落晶振晶片表面電極層的前提下,達(dá)到最大頻率微調(diào)量。三個(gè)參數(shù)分別為:電流,頻率和Q脈沖寬度。

電流與石英晶振微調(diào)量之間的關(guān)系

固定頻率為5KIHz,Q脈沖寬度為50微秒,改變電流從10安到19安來(lái)測(cè)頻率微調(diào)量。

由表5.3可見,隨著電流值的增加,微調(diào)量也在增加。但在電流大于14A的以后,激光對(duì)石英晶振晶片的表面電極層產(chǎn)生了明顯的剝落,表面電極層上出現(xiàn)了肉眼可見的刻蝕痕跡,這在生產(chǎn)中是不允許的。因而電流值應(yīng)控制在14A以下。

取電流為14A時(shí),相應(yīng)的晶振晶片電性能參數(shù)的前后對(duì)比,如下表所示。

由上表可見,當(dāng)處于尚未剝落晶振晶片表面電極層的臨界時(shí),晶振晶片電性能的改變量均在10%以下。通過(guò)調(diào)節(jié)電流的方法減薄膜層,最大可以達(dá)到102ppm的頻率增量。

脈沖寬度與石英晶振微調(diào)量之間的關(guān)系

固定頻率為5KHz,電流為14A,改變Q脈沖寬度從10微秒到100微秒來(lái)測(cè)量頻率微調(diào)量。

由表55可見,隨著Q脈沖寬度的增加,微調(diào)量也在增加。但在Q脈沖寬度增加到50微秒以后,激光對(duì)石英貼片晶振晶片的表面電極層產(chǎn)生了明顯的剝落,表面電極層上出現(xiàn)了肉眼可見的橢圓狀刻蝕斑點(diǎn),這也是不允許的。因而Q脈沖寬度應(yīng)該控制在50微秒以下。

取Q脈沖寬度為50微秒時(shí),相應(yīng)的晶片電性能參數(shù)的前后對(duì)比,如下表所示。

由上表可見,當(dāng)處于尚未剝落石英貼片晶振晶片表面電極層的臨界時(shí),晶振晶片電性能的改變量均在5%以下。通過(guò)調(diào)節(jié)Q脈沖寬度的方法減薄膜層,最大可以達(dá)到l10ppm的頻率增量。

頻率與石英晶振微調(diào)量之間的關(guān)系

固定電流為14A,Q脈沖寬度為50微秒,改變頻率從20KHz到1KHLz來(lái)量頻率微調(diào)量。

由表5.7可見,隨著頻率的減小,微調(diào)量在增加。但在頻率減小到5KHz以后,激光對(duì)晶振晶片的表面電極層產(chǎn)生了明顯的剝落,表面電極層上出現(xiàn)了肉眼可見的橢圓狀刻蝕斑點(diǎn),這也是不允許的。因而頻率應(yīng)該控制在5KHLz以上。

取頻率為5KHz時(shí),相應(yīng)的晶振晶片電性能參數(shù)的前后對(duì)比,如下表所示。 

由上表可見,當(dāng)處于尚未剝落晶振晶片表面電極層的臨界時(shí),石英貼片晶振晶片電性能的改變量均在4%以下。通過(guò)調(diào)節(jié)Q脈沖寬度的方法減薄膜層,最大可以達(dá)到108ppm的頻率增量。