一种高基频石英晶体的化学减薄加工方法、系统、设备与流程

本文件涉及石英晶体材料的加工领域，尤其涉及一种高基频石英晶体的化学减薄加工方法、系统、设备。

背景技术：

1、石英晶体材料，尤其是α石英，因其具有压电效应特性，可制成石英晶体谐振器、石英晶体振荡器、石英晶体滤波器等元器件产品，广泛地应用于通信、导航、雷达、航天等领域电子系统中。随着电子产品向高频化方向发展，对高基频晶体的加工需求越来越迫切。

2、现有的石英晶体材料加工方法有物理研磨、离子刻蚀等。石英晶体材料的特性是频率与厚度成反比，厚度越薄，频率越高。对高基频石英晶体，100mhz的高基频晶片厚度仅约17μm，150mhz的高基频晶片厚度仅约11μm，晶片现有的加工工艺难以进行有效的加工。采用传统研磨工艺加工石英晶体片时，一般只能采取整片研磨，晶体片厚度只能达到40μm左右，频率为40mhz左右，若频率再高，则晶体片的厚度太薄，进行加工时极易破碎；如果采用离子刻蚀对晶片进行局部减薄，工艺复杂，工艺难度大，周期长，频率难以控制，难以实现产品化。

3、因此，需要提供一种新型高基频石英晶体加工方法，解决上述石英晶体材料厚度减薄的难题。

技术实现思路

1、本说明书提供了一种高基频石英晶体的化学减薄加工方法，用以解决传统晶体加工方法工艺难度大，周期长，频率低且频率难以控制，难以实现产品化的问题，该方法包括以下步骤；

2、步骤s100，获取待化学减薄加工的石英晶片，对各石英晶片按照频率进行分档，并按频率档次进行清洗、烘干；

3、步骤s200，将烘干后的石英晶片重新按照频率进行分档，重新分档后，从任意一频率档次的石英晶片中选取设定片数进行腐蚀，腐蚀设定时长后冲洗擦干，测试腐蚀的石英晶片的频率，并根据该频率，计算石英晶片腐蚀到目标频率所需要的腐蚀时间，作为第一时间；

4、步骤s300，从重新分档后的石英晶片中重新任意选取一频率档次的石英晶片进行腐蚀，腐蚀至所述第一时间的一半时，抽取石英晶片重新计算石英晶片腐蚀到目标频率所需要的腐蚀时间，作为第二时间；在距离所述第二时间结束前n分钟，重新抽取石英晶片计算石英晶片腐蚀到目标频率所需要的腐蚀时间，作为第三时间；

5、步骤s400，石英晶片腐蚀至所述第三时间结束后，对腐蚀好的石英晶片进行冲洗处理，处理后，获取腐蚀后的石英晶片的频率，并检查腐蚀后的石英晶片的外观，若外观无异常，则完成石英晶片的化学减薄加工。

6、在一些优选的实施方式中，对各石英晶片按照频率进行分档，其方法为：通过晶片频率选分机对石英晶片进行频率选分，然后以设定的腐蚀频率公差为间隔进行分档；其中，腐蚀频率公差是指在腐蚀过程中由于各种随机的原因导致腐蚀后石英晶片的频率一致性差。

7、在一些优选的实施方式中，按频率档次进行清洗、烘干，其方法为：

8、将同一频率档次的待化学减薄加工的石英晶片放入结晶皿中，加入清洗液放在超声波清洗机中超1min～2min；

9、向烧杯中倒入适量纯净水并在电炉上加热至烧开，将结晶皿中的石英晶片用烧开的纯净水冲洗干净；

10、将适量无水乙醇倒入结晶皿中，放入超声波中超约1min～2min；

11、擦干结晶皿外部的水然后放在电炉上加热，至无水乙醇冒泡，倒掉无水乙醇，结晶皿放在电炉上将石英晶片烘干。

12、在一些优选的实施方式中，从任意一频率档次的石英晶片中选取设定片数进行腐蚀，腐蚀设定时长后冲洗擦干，其方法为：

13、从任意频率档次的石英晶片中选取设定片数放入腐蚀篮中，将腐蚀篮放入盛有化学腐蚀溶液的腐蚀罐中，腐蚀罐放置在恒温水浴锅中；所述恒温水浴锅的温度为29℃±2℃；

14、腐蚀至设定时长后，将腐蚀后的石英晶片经氢氧化钠溶液中和，中和后用纯净水冲洗，再用无水乙醇脱水，最后用白绸布擦干。

15、在一些优选的实施方式中，获取腐蚀后的石英晶片的频率，其方法为：

16、通过频率测试仪对在腐蚀中抽取的石英晶片进行频率测试，获取石英晶片的频率；

17、若频率测试仪无法测出石英晶片的频率，则通过台阶测试仪测试石英晶片的厚度，利用at切石英晶片厚度频率换算公式t＝1670/f计算石英晶片的频率，其中，t是石英晶片厚度，f是石英晶片的频率。

18、在一些优选的实施方式中，对腐蚀好的石英晶片进行冲洗处理，其方法为：

19、腐蚀结束后，打开腐蚀罐盖，备好盛有纯净水的塑料盆，将腐蚀架取出，立即放入塑料盆中；将盛有腐蚀架的塑料盆放在操作台上，用镊子将石英晶片取出，放入结晶皿；。

20、将配置好的氢氧化钠溶液倒入结晶皿中，使其酸碱中和，当ph值达到7～8后，用纯净水冲洗石英晶片，再用无水乙醇脱水。

21、在一些优选的实施方式中，检查腐蚀后的石英晶片的外观，若外观无异常，则完成石英晶片的化学减薄加工，其方法为：用10～30倍体视显微镜检查石英晶片的外观，若石英晶片的外观无设定种类的异常状况，则石英晶片的化学减薄加工完成；所述设定种类的异常状况包括破边、崩边、锯齿状边缘、裂痕。

22、本说明书的第二方面，提出了一种高基频石英晶体的化学减薄加工系统，该系统包括：频率分档模块、腐蚀时间计算模块、腐蚀模块、频率获取模块；

23、所述频率分档模块，配置为获取待化学减薄加工的石英晶片，对各石英晶片按照频率进行分档，并按频率档次进行清洗、烘干；

24、所述腐蚀时间计算模块，配置为将烘干后的石英晶片重新按照频率进行分档，重新分档后，从任意一频率档次的石英晶片中选取设定片数进行腐蚀，腐蚀设定时长后冲洗擦干，测试腐蚀的石英晶片的频率，并根据该频率，计算石英晶片腐蚀到目标频率所需要的腐蚀时间，作为第一时间；

25、所述腐蚀模块，配置为从重新分档后的石英晶片中重新任意选取一频率档次的石英晶片进行腐蚀，腐蚀至所述第一时间的一半时，抽取石英晶片重新计算石英晶片腐蚀到目标频率所需要的腐蚀时间，作为第二时间；在距离所述第二时间结束前n分钟，重新抽取石英晶片计算石英晶片腐蚀到目标频率所需要的腐蚀时间，作为第三时间；

26、所述频率获取模块，配置为石英晶片腐蚀至所述第三时间结束后，对腐蚀好的石英晶片进行冲洗处理，处理后，获取腐蚀后的石英晶片的频率，并检查腐蚀后的石英晶片的外观，若外观无异常，则完成石英晶片的化学减薄加工。

27、本说明书的第三方面，提出了一种电子设备，至少一个处理器；以及与至少一个所述处理器通信连接的存储器，其中，所述存储器存储有可被所述处理器执行的指令，所述指令用于被所述处理器执行以实现上述的高基频石英晶体的化学减薄加工方法。

28、本说明书的第四方面，提出了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于被所述计算机执行以实现上述的高基频石英晶体的化学减薄加工方法。

29、本说明书实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：

30、本发明可以减少研磨带来的机械损伤，得到更高的频率、极低的表面粗糙度值和很高的面形精度的石英晶体。

31、本发明利用复合含氟有机化合物和缓释剂，与石英晶体表面原子发生化学反应，生成易溶于水的氟硅酸(h2sif6)，从而实现石英晶体材料的厚度减薄，解决了传统方法工艺复杂，工艺难度大，周期长，频率难以控制，难以实现产品化的问题，可以减少研磨带来的机械损伤，得到更高的频率、极低的表面粗糙度值和很高的面形精度。减薄后的石英晶体强度保持好，厚度可达到8um或更薄，对应的基频频率达到200mhz以上。