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京瓷成功研发出利用光刻加工技术的AT切割水晶振动子

发表日:2012年01月13日
京瓷株式会社的全资子公司 — — 京瓷金石株式会社(以下简称“京瓷金石”)是专门从事水晶元器件开发生产的公司。该公司运用光刻加工技术成功研发出AT切割水晶振动子“CX1612SB”,将表示水晶振动子振荡时阻抗程度的CI值(晶体阻抗、串联电阻)降至60Ω。
该产品计划从2012年3月起出样品,2012年夏季以后开始量产,初期月产量预计达50万个,将由京瓷株式会社负责销售。
■运用光刻加工技术的1612尺寸AT切割水晶振动子
名称 水晶振动子 CX1612SB
用途 用于产生无线通信终端的基准信号
外形尺寸 1.6×1.2×0.3mm
生产基地 京瓷金石山形株式会社
京瓷金石株式会社 滋贺县八日市事业所
样品提供 2012年3月起
频率容许误差 ±15×10-6/+25℃±3℃
频率的温度特性 ±15×10-6/-10~+70℃
(相对25℃时的频率的偏差)
CI值(串联电阻) Max.60Ω(38.4MHz基频、参考值)


照片:1612尺寸AT切割水晶振动子
1612尺寸AT切割水晶振动子"CX1612SB"(刻度为1mm)


AT切割水晶振动子作为产生IC等基准信号的元件,被广泛应用于手机、智能电话、保健产品等各种电子设备。近年来,随着设备的高功能化,对元件精准度的要求也在日益提高。而以往的机械研磨加工※1在加工精度上存在一定的局限性,不仅元件特性参差不齐,而且设计试制往往需要2~3个月,这些都成为待解课题。

此次研发的产品,运用了可以在1片水晶基板(晶圆)上形成多个微细图案的、采用光刻加工的独有制造技术,具有如下特点。
   
1. 表示振荡时阻抗程度的CI值降至60Ω,与机械研磨加工品相比改善了25%
在成功抑制了水晶元件的尺寸偏差和加工变形的基础上,应用高超的设计技术,将水晶元件加工成本公司独有的椭圆、凸面(台式※2 )形状,使新产品的CI值从原来的80Ω降到至60Ω,成功改善了25%。
   
2. 设计试制周期最短可缩短至1个月
机械研磨加工需要先将每个水晶元件加工成单片之后再进行研磨,因此需要2~3个月的周期,而光刻加工不需要研磨加工工序,在1个水晶晶圆上可同时形成多个元件,因此,设计试制周期最短可缩短至1个月,即原来的一半。
   
京瓷金石将运用新开发的AT切割水晶振动子光刻加工制造技术,在保持元器件高精准度的同时,为进一步实现小型化而不懈努力。

■京瓷金石所拥有的高端元素科技的汇集
本次开发的新产品,不仅运用了光刻加工技术,还融合了京瓷金石至今积累的下列技术。
   
1. 多年积累的高品质人工水晶培育技术
通过京瓷金石在50多年的发展过程中所积累的卓越的人工水晶培育技术(培育炉条件、培育材料、清洗等)、以及可培育直径达650mm的大型人工水晶培育炉,可以将无缺陷、高Q值※3的大型人工水晶用作光刻加工的原材料。
   
2. 高精准晶圆加工技术
通过巧妙融合京瓷金石独有的、可将人工水晶进行高精准切割、研磨加工的技术,将决定AT切割水晶振动子频率的晶圆厚度加工到纳米级精度(平面度、平行度)。
   
3. 高超的设计技术
京瓷金石为了将振动能量封入水晶元件内,运用高超的设计、评价技术,将水晶元件加工成本公司独有的椭圆、台式形状,从而成功抑制了CI值。
   

京瓷金石独有的椭圆、台式形状

※1 机械研磨加工 : 使用切削工具或机床研磨原材料的一种加工方式。
※2 台式形状 : 所谓台式(Mesa),是指通过差别侵蚀形成的台面状的凸台。通过蚀刻等方式将截面加工成凸状的均称为台式形状。
※3 高Q值 : 表示振荡发生容易度的Q值(Quality factor)越高,说明材料特性越稳定。