大氣環境下的激光減薄

所謂大氣環境下的激光減薄,就是指在105Pa標準大氣壓下,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調節頻率。見示意圖511。通過實驗找到這種方式下可實現的調節量與電性能參數的改變量。

本實驗的目的為通過調節激光器的三個激光參數,來改變石英晶振頻率微調量,從而在不剝落晶振晶片表面電極層的前提下,達到最大頻率微調量。三個參數分別為:電流,頻率和Q脈沖寬度。

電流與石英晶振微調量之間的關系

固定頻率為5KIHz,Q脈沖寬度為50微秒,改變電流從10安到19安來測頻率微調量。

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

取電流為14A時,相應的晶振晶片電性能參數的前后對比,如下表所示。

由上表可見,當處于尚未剝落晶振晶片表面電極層的臨界時,晶振晶片電性能的改變量均在10%以下。通過調節電流的方法減薄膜層,最大可以達到102ppm的頻率增量。

脈沖寬度與石英晶振微調量之間的關系

固定頻率為5KHz,電流為14A,改變Q脈沖寬度從10微秒到100微秒來測量頻率微調量。

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

取Q脈沖寬度為50微秒時,相應的晶片電性能參數的前后對比,如下表所示。

由上表可見,當處于尚未剝落石英貼片晶振晶片表面電極層的臨界時,晶振晶片電性能的改變量均在5%以下。通過調節Q脈沖寬度的方法減薄膜層,最大可以達到l10ppm的頻率增量。

頻率與石英晶振微調量之間的關系

固定電流為14A,Q脈沖寬度為50微秒,改變頻率從20KHz到1KHLz來量頻率微調量。

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

取頻率為5KHz時,相應的晶振晶片電性能參數的前后對比,如下表所示。 

由上表可見,當處于尚未剝落晶振晶片表面電極層的臨界時,石英貼片晶振晶片電性能的改變量均在4%以下。通過調節Q脈沖寬度的方法減薄膜層,最大可以達到108ppm的頻率增量。