我們目前已知AT切割是石英晶體生產(chǎn)中，使用次數(shù)比較多的一種切割方式，它有著方便量產(chǎn)，成本低的優(yōu)勢(shì)，重要的是可以實(shí)現(xiàn)石英晶體諧振器小型化要求。英國(guó)IQD晶振公司就熱衷于AT切割生產(chǎn)晶體，并且致力于研發(fā)AT切割未被開(kāi)發(fā)的作用和特性。本文的目的是介紹小型薄型的AT切割石英諧振器，及相關(guān)的電氣特性和物理性，簡(jiǎn)述AT切割晶體的生產(chǎn)方法，請(qǐng)大家仔細(xì)閱讀！
生產(chǎn)微型貼片晶振的關(guān)鍵因素是能夠生產(chǎn)具有所需尺寸精度和精度的諧振器[1]。由于較小的諧振器需要更嚴(yán)格的尺寸公差（例如，為了保持適當(dāng)?shù)膶掗L(zhǎng)比），諸如CX-4的超小型諧振器的生產(chǎn)更加困難。利用制造石英晶體和晶片背板的光刻工藝，可以實(shí)現(xiàn)超小型石英晶體的大規(guī)模生產(chǎn)。光刻工藝提供了所需的精密微加工和尺寸公差，晶圓背板為最終頻率調(diào)整所需的諧振器電極提供精確的金屬沉積[2]。

在第二部分中，我們概述了用于制造晶體諧振器晶片的光刻工藝。在第III章中，我們討論了使用晶圓背板進(jìn)行的最終頻率調(diào)整。在第四部分中，我們簡(jiǎn)要討論了晶振在其封裝中的最終組裝。最后，在Sec。V我們可以一瞥完成的超小型石英晶體諧振器的電氣特性。

Part			Width	Height
Type			(mm)	(mm)
CX-1		8.00	3.56	1.52
CX-3	6.73		2.62	1.40
CX-4	5.00		1.83	1.10

表1：包裝尺寸的比較

圖1：三種尺寸的三個(gè)AT帶狀諧振器。從左到右：AÊCX-1AÊCX-3和CX-4。

AT切割石英晶體諧振器已用于精密頻率控制已有60多年，是目前使用最廣泛的石英晶體類(lèi)型之一。雖然傳統(tǒng)的AT晶體是圓盤(pán)形的，但是對(duì)較小元件的需求導(dǎo)致了微型AT帶的發(fā)展。為了滿(mǎn)足制造商對(duì)更小元件的需求，IQD Statek開(kāi)發(fā)了一種超小型薄型石英晶體作為其CX-4系列產(chǎn)品的一部分。相比之下，CX-4僅需要CX-1陸地面積的三分之一和CX-3陸地面積的一半左右。（見(jiàn)表1和圖1）。
頻率調(diào)整：
雖然晶片上各個(gè)諧振器的頻率彼此非常接近，但變化可以高達(dá)1％。這種變化歸因于晶片厚度的不均勻性（楔入），并且在較小程度上歸因于金屬化厚度的不均勻性。

圖2：石英晶體晶圓上的125個(gè)超小型AT諧振器

晶片上諧振器頻率的變化在其產(chǎn)生中得到考慮，因此每個(gè)諧振器現(xiàn)在位于所需的最終頻率之上。然后，使用晶圓背板，在每個(gè)諧振器的電極上沉積一層金薄膜，使其頻率降至最終頻率[1]。
晶圓背板的目的和概念類(lèi)似于封裝中石英晶體諧振器的通常背板-通過(guò)沉積金來(lái)控制頻率降低。關(guān)鍵的區(qū)別在于晶圓背板系統(tǒng)的定位要精確得多。由于諧振器已經(jīng)在封裝中，背板可以施加到諧振器的精度受限于諧振器可以放置在封裝中的精度（除非使用圖像識(shí)別系統(tǒng)）。諧振器仍然在晶圓，每個(gè)諧振器的位置是固定的和已知的。

圖3：采用CX-4封裝的超小型AT晶體諧振器（密封前）。

在圖4中的超小型晶體的阻抗掃描中可以看到，這種小晶體在電學(xué)上表現(xiàn)良好，因?yàn)樗鼈兊幕灸Ｊ脚c其他模式完全分離。在頻帶中，大約5％的晶體是基本的頻率只有一個(gè)非諧波模式可見(jiàn)。該模式的電阻足夠高，并且與主模式（頻率）相距足夠遠(yuǎn)，其影響可以忽略不計(jì)。

圖4：（大致）16ÊMHzCX-4（使用HPÊ4194A獲得）作為頻率函數(shù)的阻抗。請(qǐng)注意，在此特定設(shè)計(jì)中缺少任何重要的非諧波模式。

制造：
典型的超小型AT坯料約為3.50英寸×0.63英寸。由于這種小尺寸，為了獲得可接受的產(chǎn)量，需要大約2μm的公差。雖然傳統(tǒng)的加工技術(shù)不能滿(mǎn)足這種嚴(yán)格的公差要求，但光蝕刻工藝能夠保持優(yōu)于1μm的尺寸公差。
光刻工藝從拋光的石英水晶振子晶片（1“×1”或更大）開(kāi)始。使用電子束真空沉積系統(tǒng)將這些晶片化學(xué)蝕刻至預(yù)定頻率，清潔并用鉻和金薄膜金屬化。（可以使用其他金屬，例如鋁或銀。）使用掩模和雙對(duì)準(zhǔn)器光刻地生成AT條帶圖案，其中晶片的頂部和底部表面同時(shí)對(duì)準(zhǔn)和曝光。然后通過(guò)隨后的光掩模步驟限定晶體電極和探針焊盤(pán)圖案。然后對(duì)晶片進(jìn)行化學(xué)金屬和石英蝕刻以形成單獨(dú)的AT條帶。最后，使用孔掩模和薄膜金屬沉積將頂部和底部安裝墊連接在一起[2]。
光刻工藝完成后，我們的晶圓包含125個(gè)獨(dú)立的超小型AT晶體諧振器，如圖2所示。每個(gè)諧振器通過(guò)兩個(gè)小的石英接頭物理連接到晶片，這兩個(gè)小的石英接頭還將諧振器電連接到晶片上的探針焊盤(pán)。這允許在每個(gè)諧振器仍然在晶片上時(shí)對(duì)每個(gè)諧振器進(jìn)行電測(cè)試。
AT切割早已是石英水晶組件產(chǎn)業(yè)中，不能缺少的一種加工工序，它比SC切割靈活而且沒(méi)有SC切割那么高的成本，最適合用于無(wú)源晶振的生產(chǎn)當(dāng)中。多年前國(guó)內(nèi)許多晶振廠(chǎng)家就引進(jìn)了AT切割的設(shè)備和方法資料，金洛鑫電子就是其中一家，用AT切割方法制造的石英晶振不僅表面光滑無(wú)雜質(zhì)，而且品質(zhì)穩(wěn)定，低老化，精度高，方便進(jìn)行頻率調(diào)整。

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小體積AT切諧振器的制造工藝

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