KR20010070674A - Method for processing crystal oscillator - Google Patents
Method for processing crystal oscillator Download PDFInfo
- Publication number
- KR20010070674A KR20010070674A KR1020010030008A KR20010030008A KR20010070674A KR 20010070674 A KR20010070674 A KR 20010070674A KR 1020010030008 A KR1020010030008 A KR 1020010030008A KR 20010030008 A KR20010030008 A KR 20010030008A KR 20010070674 A KR20010070674 A KR 20010070674A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- crystal oscillator
- plasma etching
- oscillator
- frequency
- manufacturing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
- 239000013078 crystal Substances 0.000 title claims abstract description 56
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 18
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 29
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 claims abstract description 19
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims abstract description 16
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 13
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims description 8
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 5
- 239000010437 gem Substances 0.000 claims description 3
- 229910001751 gemstone Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000010295 mobile communication Methods 0.000 abstract description 8
- 239000004575 stone Substances 0.000 abstract description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 6
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 6
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 4
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000003486 chemical etching Methods 0.000 description 3
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 3
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 description 2
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 238000010330 laser marking Methods 0.000 description 2
- 239000003550 marker Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 2
- 238000004506 ultrasonic cleaning Methods 0.000 description 2
- 230000010356 wave oscillation Effects 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 1
- 230000008676 import Effects 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 1
- 230000035800 maturation Effects 0.000 description 1
- 238000005459 micromachining Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic elements; Electromechanical resonators
- H03H9/15—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material
- H03H9/17—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator
- H03H9/19—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator consisting of quartz
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/01—Manufacture or treatment
- H10N30/08—Shaping or machining of piezoelectric or electrostrictive bodies
- H10N30/082—Shaping or machining of piezoelectric or electrostrictive bodies by etching, e.g. lithography
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/01—Manufacture or treatment
- H10N30/08—Shaping or machining of piezoelectric or electrostrictive bodies
- H10N30/085—Shaping or machining of piezoelectric or electrostrictive bodies by machining
- H10N30/086—Shaping or machining of piezoelectric or electrostrictive bodies by machining by polishing or grinding
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic elements; Electromechanical resonators
- H03H9/15—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material
- H03H9/21—Crystal tuning forks
- H03H9/215—Crystal tuning forks consisting of quartz
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
- Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)
Abstract
본 발명은 이동통신시스템, 네트워크 시스템 및 각종 전자 제품 등에서 넓은 온도범위에서 안정된 주파수특성을 유지할 수 있는 국부발진기의 수정진동자를 제조하는 방법이다.The present invention is a method of manufacturing a crystal oscillator of a local oscillator capable of maintaining stable frequency characteristics over a wide temperature range in a mobile communication system, a network system and various electronic products.
본 발명은 넓은 온도범위 내에서 기준발진주파수의 규격에 맞는 안정도를 유지할 수 있고, 플라즈마 에칭을 이용하여 수정진동자의 두께를 미세하게 가공하여 정밀한 발진주파수의 수정진동자를 제조하고, 온도에 의한 주파수 안정도 편차가 최소가 되는 최적각도로 절단된 수정편을 플라즈마 에칭에 의해 온도보상회로를 간소화하기 위해, 원석을 다수개의 소판으로 절단하여 소정 두께로 연마하고, 상기 소정 두께로 연마한 소판을 원형으로 가공하며, 상기 원형으로 가공한 소판의 중앙부위를 플라즈마 에칭에 의해 원하는 발진주파수에 해당하는 두께로 상기 수정진동자를 가공하여 제조한다.The present invention can maintain the stability to meet the standard oscillation frequency specifications within a wide temperature range, by manufacturing the crystal oscillator of the precise oscillation frequency by finely processing the thickness of the crystal oscillator using plasma etching, frequency stability by temperature In order to simplify the temperature compensation circuit by the plasma etching of the crystal piece cut at the optimum angle with the minimum deviation, the raw stone is cut into a plurality of platelets and polished to a predetermined thickness, and the plated polished to the predetermined thickness is processed into a circle. In addition, the center portion of the circular plated processed plate is manufactured by processing the crystal oscillator to a thickness corresponding to the desired oscillation frequency by plasma etching.
Description
본 발명은 수정진동자 제조방법에 관한 것으로, 특히 이동통신시스템, 네트워크(Network) 시스템 및 각종 전자 제품 등에서 넓은 온도범위에서 안정된 주파수특성을 유지할 수 있는 국부발진기의 수정진동자를 제조하는 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a crystal oscillator manufacturing method, and more particularly, to a method of manufacturing a crystal oscillator of a local oscillator capable of maintaining stable frequency characteristics in a wide temperature range in a mobile communication system, a network system, and various electronic products.
최근 인터넷 가입자의 급증으로 대량정보교류 통신사회로의 빠른 변환을 맞이하여 고속무선 LAN(Local Area Network), WAN(Wide Area Network),SONET(Synchronous Optical Network) 및 고속광대역 이동통신 서비스(IMT-200 및 제3세대 이동통신)의 도래와 기존의 PCS, 셀룰라 이동통신의 성숙으로 관련 통신기기의 기준주파수 발생기용 초소형 표면실장형 오실레이터의 수요가 급증하고 있다.In recent years, due to the rapid increase in the number of Internet subscribers, the rapid transition to the mass information exchange communication society has led to high-speed wireless local area network (WAN), wide area network (WAN), synchronous optical network (SONET) and high-speed broadband mobile communication service And the third generation of mobile communications) and the maturation of existing PCS and cellular mobile communications, the demand for ultra small surface-mount oscillators for reference frequency generators of related communication equipments is increasing rapidly.
오실레이터는 수정진동자와 출력증폭기 전자회로로 초소형화 되도록 제작된다. 초소형 고안정도 오실레이터의 핵심기술은 먼저 매우 안정된 발진특성을 갖는 수정진동자(AT-cut Quartz)의 제작 또는 확보가 우선적으로 요구된다. 현재 일본이 독점적으로 주파수안정도 2ppm이하의 오실레이터를 공급하고 있는 것은 국내에서는 이와 같은 규격의 수정진동자 가공기술이 없기 때문이다. 실제로 일본 생산제품도 2.5ppm 오실레이터가 많고 디지털 이동통신용 2ppm 오실레이터는 제조된 수정진동자 중 주파수 정밀도가 규격을 통과한 소자를 선별하여 출력한다. 수정진동자 가공기술의 어려움은 기본파(Fundamental-mode) 발진특성을 갖는 수정진동자를 제작하려면 정밀한 매우 얇은 크리스털 래핑기술이 요구되기 때문이다. 이러한 어려움 때문에 고조파를 사용하게 되면 크리스털 두께는 다소 두꺼워도 되나 고조파 발진주파수를 적용한 오실레이터는 위상노이즈(PHASE NOISE) 및 지터노이즈(Jitter NOISE)가 증가하여 저위상 잡음 발진신호가 요구되는 디지털 이동통신 단말기에는 부적합하다. 이러한 크리스털은 정밀한 패키징이 요구되며 최종적으로 패키징된 크리스털의 전기적 특성에 대응하는 보상회로를 구현하는 전자회로 설계기술이 요구되고 있다.The oscillator is designed to be miniaturized with crystal oscillators and output amplifier electronics. The core technology of the micro-design oscillator first of all requires the fabrication or securing of an AT-cut quartz with very stable oscillation characteristics. Currently, Japan exclusively supplies oscillators with frequency stability of less than 2ppm because there is no crystal oscillator processing technology of this standard in Korea. In fact, many Japanese products also have 2.5ppm oscillators, and 2ppm oscillators for digital mobile communications select and output devices whose frequency precision has passed specifications among the crystal oscillators manufactured. The difficulty of crystal oscillator processing technology is that precise ultra-thin crystal lapping technology is required to fabricate a crystal oscillator with fundamental-mode oscillation characteristics. Due to this difficulty, the harmonics may be used to make the crystal thickness somewhat thicker, but the oscillator using harmonic oscillation frequency increases the phase noise and jitter noise. Is not suitable. Such crystals require precise packaging and finally require electronic circuit design technology that implements a compensation circuit corresponding to the electrical characteristics of the packaged crystal.
그런데 고안정도, 고정밀도 오실레이터(수정발진기)는 전세계적으로 미국, 일본 등 선진국 일부국가가 독점 생산하고 있다. 군사용, 우주항공용, 이동통신 기지국용의 고정밀도 OCXO, VCTCXO, DIGITAL TCXO 등은 주로 미국의 RF부품업체들이 독점 공급하고 있으며, 이동통신 단말기, 휴대용 무선통신기기용 초소형 고정밀도 TCXO는 일본이 전세계의 시장을 대부분 독점하고 있다. 일본의 NDK사는 최근 싸이즈가 작은 0.07cc(7×5×1.9mm3, 온도안정도 2.5ppm급의 TCXO를 개발 생산하고 있다. 이러한 성과는 초소형 수정진동자를 우선개발하고 개별소자로 된 종래의 온도보상회로를 집적화(IC)하여 부품수를 1/5로 감소하여 달성하였다.However, the degree of design and high precision oscillator is exclusively produced by some countries in advanced countries such as the United States and Japan. High precision OCXO, VCTCXO and DIGITAL TCXO for military, aerospace and mobile communication base stations are mainly supplied by US RF parts makers. Most of the market is monopolized. Japan's NDK has recently developed and produced a TCXO with a small size of 0.07cc (7 × 5 × 1.9mm 3 and 2.5ppm temperature stability). This was achieved by integrating the circuit (IC) to reduce the component count by one fifth.
일반적으로 초소형 TCXO에는 핵심소자인 소형, 박형의 수정진동자가 사용되어야 한다. 수정진동자는 주파수온도 특성이 안정된 수정진동편을 정밀 요구되는 발진주파수로 진동가능한 두께로 정밀한 랩핑(LAPPING) 및 폴리싱하여 패키지내부에 시일링(SEALING)한다. 이때 패키지와의 열적, 기계적인 영향과 스트레이(STRAY)용량 등이 정밀검토 되어야 한다. 또한 주진동 특성의 결합력이 약화되지 않도록 진동모드를 해석하여 적용하는 미세 가공기술 및 패키징(PACKAGING)이 요구되는데 NDK사는 이러한 제반기술을 조합하여 진동주파수 20~45MHz, 3.5×2.5×0.9mm크기의 수정진동자를 개발하므로서 싸이즈가 작은 초소형 TCXO를 구현할 수 있었다.In general, small TCXOs should use small, thin crystal oscillators, which are the key devices. The crystal oscillator seals the inside of the package by precisely lapping and polishing the crystal oscillation piece with stable frequency temperature characteristics to the thickness that can be vibrated at the required oscillation frequency. At this time, thermal and mechanical influences on the package and stray capacity should be carefully examined. In addition, micro-machining technology and packaging are required to analyze and apply vibration mode so that the coupling force of main vibration characteristics is not weakened. NDK uses these techniques to modify the vibration frequency of 20 ~ 45MHz and 3.5 × 2.5 × 0.9mm size. By developing the oscillator, the size of the micro TCXO can be realized.
그리고 국내 오실레이터 생산업체들은 대부분 초소형 고안정도 TCXO용 수정진동자는 일본 등에서 수입하여 온도보상회로를 포함한 전자회로를 1005칩 부품으로 구현하여 이동통신용으로 생산하고 있으나 실제로 국내에서 생산되는 대부분의 이동통신단말기에 채택되지 못하고 일본의 초소형 TCXO가 독점적으로 사용되고 있는 실정이다.Most domestic oscillator manufacturers have imported ultra-compact crystal oscillators for TCXOs from Japan and have produced electronic circuits including temperature compensation circuits as 1005 chip components for mobile communications. Japan's tiny TCXO is being used exclusively.
최근 들어 일부 신설 RF부품 생산업체가 TCXO를 생산하기 위하여 패키징된 초소형 수정진동자와 온도보상회로를 전량 일본으로부터 도입하여 주파수 안정도 2ppm, 싸이즈 0.1cc이하급의 초소형 TCXO 생산라인을 구축하고 있는데, 이것은 일본업체와 기술제휴에 의해 TCXO 핵심부품을 수입하여 케이스만을 국내산 재질로 제조하는 단순 조립을 하고 있다.Recently, some new RF component manufacturers have introduced ultra-small crystal oscillators and temperature compensation circuits all packaged to produce TCXOs from Japan, and have built ultra-small TCXO production lines with frequency stability of 2ppm and less than 0.1cc in size. It is a simple assembly that imports TCXO core parts and manufactures only case with domestic materials by technical cooperation with a company.
그런데 이와 같은 수정발진기를 제조하는 공정 순서가 도 1에 개시되어 있다. 도 1을 참조하면, 201단계에서 석영으로 이루어진 원석을 일정 두께로 절단하고 202단계에서 작업하고자 하는 주파수를 인지하여 그 주파수에 맞는 캐리어를 선정하여 연마기의 하반정 위에 올려놓고 절단된 원석(소판)을 삽입한 후 상반정을 내리고 연마기의 전원스위치를 조작하여 설정된 속도로 회전시켜 #800으로 연마한다. 그리고 203단계에서 800#으로 연마한 소판을 원형으로 가공하고 204단계에서 #2000으로 연마한다. 그런 후 205단계에서 #2000으로 연마한 소판을 다시 인버티드 메사(Inverted mesa)공정을 이용하여 도 2와 같이 중앙부분(10)을 케미컬 에칭(Chemical etching)에 의하여 선택적으로 얇게 하여 발진주파수가 매우 높은 기본파 발진모드 수정진동자가 형성될 수 있도록 도 3과 같이 #4000으로 가공한다. #4000연마가 완료되면 206단계에서 케미컬 에칭된 소판을 초음파로 블랭크 세정한다. 상기 케미컬에칭과 초음파 세정을 하는 연마방법은 습식에칭이 된다. 초음파 세정이 완료되면 207단계에서 블랭크가 깨지거나 스크래치 등이 난 불량품을 선별하고 난 다음 양품을 주파수 판별기에 넣고 블랭크의 주파수를 읽어서 분류하여 사용하고자 블랭크만을 골라낸다. 그리고 208단계에서 주파수 판별기에 의해 선별된사용 가능한 블랭크를 갖는 소판을 베이스 마스크에 올려서 베이스 증착기에 넣은 다음 디퓨전(diffusion) 방식에 의해 소판에 은(silver)을 도 2의 12와 같이 하증착하여 전극을 형성한다. 상기 소판의 전극 형성은 상부와 하부에 각각 형성한다. 그런 후 209단계에서 전극을 형성한 소판을 오실레이터를 구성하기 위한 기판에 조립한다. 그리고 210단계에서 소판이 조립된 기판을 미조증착기에 넣은 다음 원하는 주파수가 발생될 수 있는 두께로 소판의 전극에 은을 다시 미조증착을 하고 211단계에서 원하는 주파수가 발생될 수 있는 두께로 증착이 되었는지 미조검사를 한다. 미조검사가 끝나면 212단계에서 오실레이터 커버를 레이저 마킹지그(marking jig)에 올려놓은 레이저 마킹기에 의해 마킹할 문자 또는 도안을 입력한 후 마킹을 한다. 그리고 213단계에서 마킹한 오실레이터 커버를 미조검사가 완료된 오실레이터의 기판에 씌우고 웰딩(welding)기 내에 넣어서 진공상태가 유지된 상태에서 용접(welding)을 한다. 이렇게 용접이 완료되면 214단계에서 상기 용접이 완료된 오실레이터를 105℃이상의 온도에서 12시간 에이징(aging)하여 놓은 후 꺼내어 이상유무를 검사한다.However, a process sequence for manufacturing such a crystal oscillator is disclosed in FIG. Referring to FIG. 1, in step 201, a raw stone made of quartz is cut to a certain thickness, and in step 202, a frequency is recognized and a carrier suitable for the frequency is selected and placed on the lower half of the polishing machine. After inserting, lower the upper half and operate the power switch of the grinder to rotate at the set speed and polish it to # 800. In step 203, the plated plated to 800 # is processed into a circular shape, and in step 204, it is polished to # 2000. Then, in step 205, the platen polished with # 2000 was selectively thinned again by chemical etching, using the inverted mesa process, as shown in FIG. The high fundamental wave oscillation mode is processed to # 4000 as shown in FIG. 3 to form a crystal oscillator. When # 4000 polishing is completed, the chemically etched platelets are blank-cleaned by ultrasound in step 206. The chemical etching and the polishing method for ultrasonic cleaning are wet etching. After the ultrasonic cleaning is completed, in step 207, the blanks are broken or scratched, and then the defectives are sorted, and then the goods are put in the frequency discriminator and the blanks are read and sorted to select only the blanks. In step 208, the platelets having the available blanks selected by the frequency discriminator are placed on the base mask, placed in the base evaporator, and silver is deposited on the platelets by diffusion, as shown in FIG. To form. Electrode formation of the platelets is formed on the top and bottom, respectively. Thereafter, the platelets on which the electrodes are formed in step 209 are assembled to the substrate for constructing the oscillator. Then, in step 210, the plated assembled substrate is placed in a micro-depositor, and then silver is re-deposited on the electrode of the platen to a thickness at which a desired frequency can be generated. Do a minor inspection. After the preliminary inspection, in step 212, a character or a pattern to be marked is inputted by a laser marker placed on a laser marking jig. Then, the oscillator cover marked in step 213 is covered on the substrate of the oscillator that has undergone the preparatory inspection and placed in a welding machine to weld in a vacuum state. When the welding is completed in step 214, the oscillator is welded is completed by aging (aging) for 12 hours at a temperature of 105 ℃ or more (step 214) to check for abnormalities.
상기와 같은 종래의 수정진동자 제조방법은 웨트에칭(wet etching)에 의해 수정진동자를 제조하게 되므로 넓은 온도범위 예를들 -40℃내지 85℃에서 기준발진기의 주파수 규격인 1ppm, 2ppm, 5ppm의 안정도를 수정진동자 자체만으로 실현할 수 없는 문제가 있다. 그리고 수정편은 온도 특성곡선이 수정편의 절단 각도에 따라 2차 혹은 3차 곡선이며 넓은 온도 범위 -40℃내지 85℃에서 평균적으로 15ppm정도의 편차를 가진다.In the conventional crystal oscillator manufacturing method as described above, the crystal oscillator is manufactured by wet etching, so the stability of the frequency specifications of the reference oscillator 1ppm, 2ppm, 5ppm in a wide temperature range, for example, -40 ° C to 85 ° C Can not be realized by the crystal oscillator itself. The crystal piece has a temperature characteristic curve of 2 or 3 curves depending on the cutting angle of the crystal and has an average deviation of 15 ppm over a wide temperature range of -40 ° C to 85 ° C.
또한 온도특성이 수정편의 절단각도, 연마방법, 전극형성방법 등 제조공정의 많은 변수에 의해 의존하므로 균일한 특성을 얻기 어렵기 때문에 수정진동자의 수가 적으므로 원재료 부담이 크게된다. 그리고 수정진동자는 물질 특성상 25℃를 기준으로 온도에 따라 ±15ppm Δf/f변화 특성을 갖기 때문에 주파수 편차를 보상하기 위하여 부온도 계수 써미스터를 사용한 정밀한 온도보상회로가 사용된다. 그런데 수정진동자마다 조금씩 온도특성이 다르기 때문에 개별적으로 회로보상을 해주어야 하므로 양산성이 거의 없으며, 온도보상회로를 구현하기 위해 온도감응소자인 써미스터 또는 전압감응소자인 바리캡 다이오드 등 약 21 내지 22개의 많은 소자가 필요로 하게되어 오실레이터의 소형화 및 저전력화가 어려운 문제가 있었다.In addition, since the temperature characteristic depends on many variables of the manufacturing process such as the cutting angle of the crystal piece, the polishing method, the electrode formation method, and the like, it is difficult to obtain uniform properties, so the number of crystal oscillators is small, and thus the burden of raw materials increases. The crystal oscillator has the characteristic of ± 15ppm Δf / f change according to the temperature based on the temperature of 25 ℃ because of the material characteristic, and a precise temperature compensation circuit using a negative temperature coefficient thermistor is used to compensate for the frequency deviation. However, since each crystal oscillator has a slightly different temperature characteristic, circuit compensation must be performed separately, so there is almost no mass production.In order to realize a temperature compensation circuit, there are about 21 to 22 many, The need for a device has made it difficult to miniaturize and reduce power of the oscillator.
또한 웨트에칭을 반도체 제조공정과 같은 포토레지스트를 사용한 리소그래피 공정이 적용되어야 하므로 제조과정에서 여러 단계의 추가 공정이 소요되므로 제조시간 및 제조비용이 상승하고 수율이 떨어지는 문제가 있었다.In addition, wet etching requires a lithography process using a photoresist such as a semiconductor manufacturing process, and thus requires several additional steps in the manufacturing process, thereby increasing manufacturing time, manufacturing cost, and yield.
상기한 바와 같은 문제점을 감안한 본 발명의 목적은 넓은 온도범위 내에서 기준발진주파수의 규격에 맞는 안정도를 유지할 수 있는 수정진동자 제조방법을 제공함에 있다.The object of the present invention in view of the above problems is to provide a crystal oscillator manufacturing method capable of maintaining stability in accordance with the specifications of the reference oscillation frequency within a wide temperature range.
본 발명의 다른 목적은 플라즈마 에칭을 이용하여 베치처리 가능하도록 하여 제조공정을 간소화하여 수율을 향상시키고 제조비용을 절감할 수 있는 수정진동자 제조방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a crystal oscillator manufacturing method which can improve the yield and reduce the manufacturing cost by simplifying the manufacturing process by enabling the batch treatment using plasma etching.
본 발명의 또 다른 목적은 플라즈마 에칭을 이용하여 수정진동자의 두께를 미세하게 조절하여 정밀한 발진주파수의 수정진동자를 제조하는 방법을 제공함에 있다.Still another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a crystal oscillator with a precise oscillation frequency by finely adjusting the thickness of the crystal oscillator using plasma etching.
본 발명의 또 다른 목적은 온도에 의한 주파수 안정도 편차가 최소가 되는 최적각도로 절단된 수정편을 플라즈마 에칭에 의해 온도보상회로를 간소화하는 수정진동자 제조방법을 제공함에 있다.It is still another object of the present invention to provide a crystal oscillator manufacturing method for simplifying a temperature compensation circuit by plasma etching a crystal piece cut at an optimum angle at which frequency deviation of temperature stability is minimized.
도 1은 종래의 수정발진기를 제조하는 공정 순서도1 is a process flowchart of manufacturing a conventional crystal oscillator
도 2는 에칭에 의해 가공된 수정진동자의 구조도2 is a structural diagram of a crystal oscillator processed by etching
도 3은 종래의 케미컬 에칭에 의해 수정진동자를 가공하기 위한 공정단면도Figure 3 is a process cross-sectional view for processing a crystal oscillator by conventional chemical etching
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 수정발진기를 제조하는 공정순서도4 is a process flowchart of manufacturing a crystal oscillator according to an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈마 에칭에 의해 수정진동자를 에칭하기 위한 단면도5 is a cross-sectional view for etching a crystal oscillator by plasma etching according to an embodiment of the present invention
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 수정진동자 제조방법에 있어서, 원석을 다수개의 소판으로 절단하여 소정 두께로 연마하는 과정과, 상기 소정 두께로 연마한 소판을 원형으로 가공하는 과정과, 상기 원형으로 가공한 소판의 중앙부위를 플라즈마 에칭에 의해 원하는 발진주파수에 해당하는 두께로 상기 수정진동자를 가공하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 한다.In the crystal oscillator manufacturing method of the present invention for achieving the above object, the process of cutting the raw stone into a plurality of platelets and grinding to a predetermined thickness, the process of processing the platelet polished to a predetermined thickness in a circular, and the circular The process of processing the crystal oscillator to a thickness corresponding to the desired oscillation frequency by plasma etching the center portion of the processed platelets.
이하 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그리고 본 고안을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 고안의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. And in describing the present invention, if it is determined that the detailed description of the related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 오실레이터 제조공정 순서도이고, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈마 에칭에 의해 수정진동자를 에칭하기 위한 단면도이다.4 is a flow chart of an oscillator manufacturing process according to an embodiment of the present invention, Figure 5 is a cross-sectional view for etching the crystal oscillator by plasma etching according to an embodiment of the present invention.
상술한 도 4 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예의 동작을 상세히 설명한다.4 to 5, the operation of the preferred embodiment of the present invention will be described in detail.
도 2를 참조하면, 301단계에서 석영으로 이루어진 원석을 일정 두께로 절단하고 302단계에서 작업하고자 하는 주파수를 인지하여 그 주파수에 맞는 캐리어를 선정하여 연마기의 하반정 위에 올려놓고 절단된 원석(소판)을 삽입한 후 상반정을 내리고 연마기의 전원스위치를 조작하여 설정된 속도로 회전시켜 #800으로 연마한다. 그리고 303단계에서 800#으로 연마한 소판을 원형으로 가공하고 304단계에서 #2000으로 연마한다. 그런 후 305단계에서 #2000으로 연마한 소판을 다시 플라즈마 에칭공정을 이용하여 도 2와 같이 중앙부분(10)을 얇게 에칭하여 발진주파수가 매우 높은 기본파 발진모드 수정진동자가 형성될 수 있도록 도 5와 같이 가공한다.Referring to FIG. 2, in step 301, the gemstone made of quartz is cut to a predetermined thickness, and in step 302, the carrier is recognized according to the frequency, and the carrier suitable for the frequency is selected and placed on the lower half of the polishing machine. After inserting, lower the upper half and operate the power switch of the grinder to rotate at the set speed and polish it to # 800. In step 303, the plated plated to 800 # is processed into a circular shape, and in step 304, it is polished to # 2000. Subsequently, in step 305, the platen polished with # 2000 is etched thinly using the plasma etching process to thinly form the center portion 10 as shown in FIG. 2 to form a fundamental wave oscillation mode crystal oscillator having a very high oscillation frequency. Process as follows.
상기 플라즈마 에칭공정은 진공상태에서 산소, 수소, 또는 아르곤 가스를 일정한 속도와 유량으로 흘려주면서 절연된 양극에 수백볼트의 전압을 인가하거나 고주파로 발진을 시키면 진공내부에 남아있는 가스 등은 분자상태에서 이온화가 되고, 이렇게 이온화된 분자들이 전위차에 의해 음극에 충돌하면 음극주변에 있는 이온들과 결합하거나 분해하여 수정진동자의 표면을 에칭하는 공정이다. 플라즈마 에칭 후 306단계에서 블랭크가 깨지거나 스크래치 등이 난 불량품을 선별하고 난 다음 양품을 주파수 판별기에 넣고 블랭크의 주파수를 읽어서 분류하여 사용하고자 블랭크만을 골라낸다. 그리고 307단계에서 주파수 판별기에 의해 선별된 사용 가능한 블랭크를 갖는 소판을 베이스 마스크에 올려서 베이스 증착기에 넣은 다음 디퓨전(diffusion) 방식에 의해 소판에 은을 도 2의 12와 같이 증착하여 전극을 형성한다. 상기 소판의 전극 형성은 상부와 하부에 각각 형성한다. 그런 후 308단계에서 전극을 형성한 소판을 오실레이터를 구성하기 위한 기판에 조립한다. 그리고 309단계에서 소판이 조립된 기판을 미조증착기에 넣은 다음 원하는 주파수가 발생될 수 있는 두께로 소판의 전극에 은을 다시 미조증착을 하고 310단계에서 원하는 주파수가 발생될 수 있는 두께로 증착이 되었는지 미조검사를 한다. 미조검사가 끝나면 311단계에서 오실레이터 커버를 레이저 마킹지그(marking jig)에 올려놓은 레이저 마킹기에 의해 마킹할 문자 또는 도안을 입력한 후 마킹을 한다. 그리고 312단계에서 마킹한 오실레이터 커버를 미조검사가 완료된 오실레이터의 기판에 씌우고 웰딩기 내에 넣어서 진공상태가 유지된 상태에서 용접을 한다. 이렇게 용접이 완료되면 313단계에서 용접이 완료된 오실레이터를 105℃이상의 온도인 상태에서 12시간 에이징(aging)하여 놓은 후 꺼내어 이상유무를 검사한다.In the plasma etching process, when oxygen, hydrogen, or argon gas is flowed at a constant speed and flow rate in a vacuum state, when a voltage of several hundred volts is applied to an insulated anode or oscillated at high frequency, the gas remaining in the vacuum is in a molecular state. When the ionized molecules collide with the cathode due to the potential difference, they are combined with or decomposed with ions around the cathode to etch the surface of the crystal oscillator. After plasma etching, in step 306, blanks are broken or scratched, and then the defective products are sorted into a frequency discriminator and the blanks are read and sorted to use only the blanks. In operation 307, the platelets having the available blanks selected by the frequency discriminator are placed on the base mask, placed in the base evaporator, and then silver is deposited on the platelets by a diffusion method as shown in FIG. 2 to form electrodes. Electrode formation of the platelets is formed on the top and bottom, respectively. Thereafter, in step 308, the platelets on which the electrodes are formed are assembled to the substrate for constructing the oscillator. Then, in step 309, the substrate on which the platelets are assembled is placed in the micro-depositioner, and then the silver is deposited again on the electrode of the platen to a thickness that can generate a desired frequency. Do a minor inspection. After the preliminary inspection, in step 311, a character or a pattern to be marked is marked by a laser marker placed on the laser marking jig by marking the oscillator cover. Then, the oscillator cover marked in step 312 is put on the substrate of the oscillator that has undergone the preparatory inspection and placed in the welding machine to weld in a vacuum state. When the welding is completed in this way, in step 313, the completed oscillator is aged at a temperature of 105 ° C. or higher for 12 hours, and then taken out to check for abnormalities.
본 발명의 일 실시 예에서는 소판을 원형으로 가공한 후 #2000으로 연마하고 다시 플라즈마 에칭에 의해 #4000으로 연마하도록 하고 있으나, 본 발명의 다른 실시 예로서, 원형으로 가공한 소판을 플라즈마 에칭만으로 가공하여 수율을 향상시키고 제조비용을 보다 절감할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the platelets are processed in a circular shape and then polished to # 2000 and then back to # 4000 by plasma etching. However, as another embodiment of the present invention, the platelets processed in a circular shape are processed only by plasma etching. The yield can be improved and manufacturing costs can be further reduced.
상술한 바와 같이 본 발명은 넓은 온도범위 내에서 기준발진주파수의 규격에 맞는 안정도를 유지할 수 있으며, 플라즈마 에칭을 이용하여 베치 처리가 가능하도록 하여 제조공정을 간소화하여 수율을 향상시키고 제조비용을 절감할 수 있는이점이 있다.As described above, the present invention can maintain stability in accordance with the standard oscillation frequency within a wide temperature range, and can be batch processing by using plasma etching to simplify the manufacturing process to improve the yield and reduce the manufacturing cost There is an advantage to this.
또한 플라즈마 에칭을 이용하여 수정진동자의 두께를 미세하게 조절하여 정밀한 발진주파수의 수정진동자를 제조할 수 있는 효과가 있고, 온도에 의한 주파수 안정도 편차가 최소가 되는 최적각도로 절단된 수정편을 플라즈마 에칭에 의해 온도보상회로를 간소화할 수 있는 이점이 있다.In addition, by using plasma etching to finely control the thickness of the crystal oscillator has the effect of producing a crystal oscillator with a precise oscillation frequency, plasma etching the crystal pieces cut at the optimum angle to minimize the frequency stability variation by temperature There is an advantage that can simplify the temperature compensation circuit.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020010030008A KR20010070674A (en) | 2001-05-30 | 2001-05-30 | Method for processing crystal oscillator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020010030008A KR20010070674A (en) | 2001-05-30 | 2001-05-30 | Method for processing crystal oscillator |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20010070674A true KR20010070674A (en) | 2001-07-27 |
Family
ID=19710158
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020010030008A Ceased KR20010070674A (en) | 2001-05-30 | 2001-05-30 | Method for processing crystal oscillator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20010070674A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020074436A (en) * | 2002-08-27 | 2002-09-30 | (주)빛샘정보통신 | Method for preparing crystal oscillator |
| KR100798550B1 (en) * | 2005-05-16 | 2008-01-28 | 엡슨 토요콤 가부시키 가이샤 | Piezoelectric Substrate and Manufacturing Method Thereof |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04338665A (en) * | 1991-05-16 | 1992-11-25 | Sharp Corp | Washing evaluation method for inside of hole |
| JPH05218775A (en) * | 1992-02-04 | 1993-08-27 | Citizen Watch Co Ltd | Manufacture of crystal oscillator |
| JPH08228122A (en) * | 1995-02-22 | 1996-09-03 | Meidensha Corp | Frame-shaped crystal oscillator and manufacture thereof |
| JP2000277826A (en) * | 1999-03-19 | 2000-10-06 | Yoshiaki Nagaura | Piezoelectric element and its processing |
| JP2001110788A (en) * | 1999-10-09 | 2001-04-20 | Yoshiaki Nagaura | Piezoelectric element and machining method therefor |
-
2001
- 2001-05-30 KR KR1020010030008A patent/KR20010070674A/en not_active Ceased
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04338665A (en) * | 1991-05-16 | 1992-11-25 | Sharp Corp | Washing evaluation method for inside of hole |
| JPH05218775A (en) * | 1992-02-04 | 1993-08-27 | Citizen Watch Co Ltd | Manufacture of crystal oscillator |
| JPH08228122A (en) * | 1995-02-22 | 1996-09-03 | Meidensha Corp | Frame-shaped crystal oscillator and manufacture thereof |
| JP2000277826A (en) * | 1999-03-19 | 2000-10-06 | Yoshiaki Nagaura | Piezoelectric element and its processing |
| JP2001110788A (en) * | 1999-10-09 | 2001-04-20 | Yoshiaki Nagaura | Piezoelectric element and machining method therefor |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020074436A (en) * | 2002-08-27 | 2002-09-30 | (주)빛샘정보통신 | Method for preparing crystal oscillator |
| KR100798550B1 (en) * | 2005-05-16 | 2008-01-28 | 엡슨 토요콤 가부시키 가이샤 | Piezoelectric Substrate and Manufacturing Method Thereof |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7518291B2 (en) | Piezoelectric device | |
| US7211936B2 (en) | Resonator piece, resonator, oscillator and electronic device | |
| JP3931662B2 (en) | Vibrating piece, vibrator, oscillator and electronic device | |
| US7845064B2 (en) | Method for manufacturing crystal device | |
| US7174620B2 (en) | Method of manufacturing thin quartz crystal wafer | |
| JP2011199673A (en) | Crystal substrate etching method, piezoelectric vibrating reed, piezoelectric vibrator, oscillator, electronic device, and radio-controlled timepiece | |
| JP5720152B2 (en) | Method for manufacturing vibrator, vibrator and oscillator | |
| KR20010070674A (en) | Method for processing crystal oscillator | |
| JP2002076827A (en) | Vibrating reed, vibrator, oscillator and mobile phone device | |
| TWI514521B (en) | A manufacturing method of a package, a piezoelectric vibrator and an oscillator | |
| JP2007189492A (en) | Piezoelectric substrate manufacturing method, piezoelectric substrate, piezoelectric vibrator, and piezoelectric oscillator | |
| KR20020074436A (en) | Method for preparing crystal oscillator | |
| JP2001053036A (en) | Dicing blade and piezoelectric element plate | |
| JP3975681B2 (en) | Vibrating piece manufacturing method, vibrating piece, vibrator, oscillator, and portable telephone device | |
| Ishii et al. | High frequency fundamental VCXO for SDH system | |
| US20110214263A1 (en) | Method of manufacturing package, package, piezoelectric vibrator, oscillator, electronic apparatus, and radio-controlled timepiece | |
| JP3975927B2 (en) | Piezoelectric vibrating piece, piezoelectric device using the piezoelectric vibrating piece, mobile phone device using the piezoelectric device, and electronic equipment using the piezoelectric device | |
| JPH05121985A (en) | Manufacture of piezoelectric vibrator | |
| JP4641111B2 (en) | Method for manufacturing piezoelectric device element | |
| KR0157331B1 (en) | Quartz device and manufacturing method thereof | |
| JP2007189491A (en) | Piezoelectric substrate manufacturing method, piezoelectric substrate, piezoelectric vibrator, and piezoelectric oscillator | |
| JP2004260455A (en) | Method for manufacturing ultra high frequency piezoelectric element | |
| RU2234186C1 (en) | High-frequency piezoid | |
| JP2007129513A (en) | Piezoelectric wafer etching method and piezoelectric device | |
| Iwata | Multistage chemical etching for high-precision adjustment of resonance frequencies in ultrahigh-frequency-fundamental quartz resonators |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20010530 |
|
| PA0201 | Request for examination | ||
| PG1501 | Laying open of application | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| PE0902 | Notice of grounds for rejection |
Comment text: Notification of reason for refusal Patent event date: 20030527 Patent event code: PE09021S01D |
|
| E601 | Decision to refuse application | ||
| PE0601 | Decision on rejection of patent |
Patent event date: 20040126 Comment text: Decision to Refuse Application Patent event code: PE06012S01D Patent event date: 20030527 Comment text: Notification of reason for refusal Patent event code: PE06011S01I |