音叉振荡器的镀膜方法及镀膜音叉振荡器.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010345289.6 (22)申请日 2020.04.27 (71)申请人 深圳市科瀚电子有限公司 地址 518000 广东省深圳市福田区香梅路 青海大厦12R 申请人 深圳市峰华电子有限公司 (72)发明人 邵杰权 (74)专利代理机构 深圳市徽正知识产权代理有 限公司 44405 代理人 郭振媛 (51)Int.Cl. C23C 14/26(2006.01) C23C 14/16(2006.01) G04D 3/00(2006.01) G04F 5/04(2006.0。

2、1) H03H 3/02(2006.01) (54)发明名称 一种音叉振荡器的镀膜方法及镀膜音叉振 荡器 (57)摘要 本发明涉及音叉晶振技术领域， 尤其涉及一 种音叉振荡器的镀膜方法及镀膜音叉振荡器， 该 方法包括： 将音叉振荡器安装在真空镀膜机的蒸 发槽内， 对真空镀膜机抽真空； 在真空环境下， 通 过电阻蒸发源加热钼舟在音叉振荡器的基材表 面蒸镀铬层； 在铬层的上方蒸镀铬铜合金层； 在 铬铜合金层的上方蒸镀铜银合金层； 在铜银合金 层的上方蒸镀银层， 完成音叉振荡器基材表面的 镀膜。 本发明实施例其在保持镀层总厚度不变的 情况下， 在铬与银之间增加金属铜， 可以承受高 温， 成本较低， 。

3、不容易氧化， 导电性能好， 电阻较 小， 可以有效地降低老化率， 并且其性能更稳定， 有效地提高了晶振的合格率和使用寿命， 同时即 减小了音叉振荡器电阻值， 又降低了成本。 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 CN 111575656 A 2020.08.25 CN 111575656 A 1.一种音叉振荡器的镀膜方法， 其特征在于， 包括如下步骤： 将音叉振荡器安装在真空镀膜机的蒸发槽内， 对所述真空镀膜机抽真空； 在真空环境下， 通过电阻蒸发源加热钼舟在所述音叉振荡器的基材表面蒸镀铬层； 在所述铬层的上方蒸镀铬铜合金层； 在所述铬铜合金层的上方蒸镀铜银合金层； 在所述铜银合金层的上方蒸镀。

4、银层， 完成所述音叉振荡器基材表面的镀膜。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述铬层的厚度为9.7-10.3nm。 3.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述铬铜合金层的厚度为19.7-20.3nm。 4.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述铜银合金层的厚度为49.7-50.3nm。 5.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述银层的厚度为369.7-370.3nm。 6.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 在蒸镀过程中， 采用沉积速率 蒸镀。 7.根据权利要求6所述的方法， 其特征在于， 所述方法还包括： 在蒸镀完成之后， 打开放 气阀和充气阀， 。

5、其中所述充气阀充入的气体为氮气或惰性气体。 8.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 在对所述真空镀膜机抽真空之后， 所述方 法还包括： 通过离子烘机烘烤所述真空镀膜机。 9.根据权利要求8所述的方法， 其特征在于， 烘烤温度为126-134度， 烘烤时间为10分 钟。 10.一种镀膜音叉振荡器， 其特征在于所述镀膜音叉振荡器使用权利要求1-9任一项所 述方法制备得到。 权利要求书 1/1 页 2 CN 111575656 A 2 一种音叉振荡器的镀膜方法及镀膜音叉振荡器 技术领域 0001 本发明涉及音叉晶振技术领域， 尤其涉及一种音叉振荡器的镀膜方法及镀膜音叉 振荡器。 背景技术 00。

6、02 音叉晶体振荡器主要用在计时的电子线路上， 如石英手表， 空调遥控器， 时钟等， 是电子产品中十分重要的原件。 0003 在生产音叉振荡器时， 需要对音叉振荡器进行镀膜处理， 用于调节晶体频率， 同时 起到导电作用， 形成磁场。 传统的镀膜工艺是在将SiO2晶片置于真空蒸镀室里， 先镀铬， 然 后铬与银同时蒸镀形成混合金属， 最后镀银(总镀层厚度450nm)。 0004 发明人在实现本发明的过程中发现： 1、 现有的蒸镀方法， 铬多会增加金属镀层与 晶片的附着力， 但是也会增加振荡器的电阻值2、 银的价格比较高， 只选用银作为镀膜材料， 从成本考虑并不划算。 因此， 传统的蒸镀工艺有待改进。

7、。 发明内容 0005 针对上述技术问题， 本发明实施例提供了一种音叉振荡器的镀膜方法及镀膜音叉 振荡器， 以解决传统镀膜音叉振荡器导电性能不好， 成本高的技术问题。 0006 本发明实施例的第一方面提供一种音叉振荡器的镀膜方法， 包括如下步骤： 将音 叉振荡器安装在真空镀膜机的蒸发槽内， 对所述真空镀膜机抽真空； 在真空环境下， 通过电 阻蒸发源加热钼舟在所述音叉振荡器的基材表面蒸镀铬层； 在所述铬层的上方蒸镀铬铜合 金层； 在所述铬铜合金层的上方蒸镀铜银合金层； 在所述铜银合金层的上方蒸镀银层， 完成 所述音叉振荡器基材表面的镀膜。 0007 可选地， 所述铬层的厚度为9.7-10.3nm。

8、。 0008 可选地， 所述铬铜合金层的厚度为19.7-20.3nm。 0009 可选地， 所述铜银合金层的厚度为49.7-50.3nm。 0010 可选地， 所述银层的厚度为369.7-370.3nm。 0011可选地， 在蒸镀过程中， 采用沉积速率蒸镀。 0012 可选地， 所述方法还包括： 在蒸镀完成之后， 打开放气阀和充气阀， 其中所述充气 阀充入的气体为氮气或惰性气体。 0013 可选地， 在对所述真空镀膜机抽真空之后， 所述方法还包括： 通过离子烘机烘烤所 述真空镀膜机。 0014 可选地， 烘烤温度为126-134度， 烘烤时间为10分钟。 0015 本发明实施例的第二方面提供一。

9、种镀膜音叉振荡器， 所述镀膜音叉振荡器由上述 音叉振荡器的镀膜方法制备得到。 0016 本发明实施例提供的音叉振荡器的镀膜方法及镀膜音叉振荡器， 其在保持镀层总 厚度不变的情况下， 在铬与银之间增加金属铜， 可以承受高温， 成本较低， 不容易氧化， 导电 说明书 1/4 页 3 CN 111575656 A 3 性能好， 电阻较小， 可以有效地降低老化率， 并且其性能更稳定， 有效地提高了晶振的合格 率和使用寿命， 同时即减小了音叉振荡器电阻值， 又降低了成本。 附图说明 0017 图1为本发明实施例提供的音叉振荡器的镀膜方法流程示意图； 0018 图2是本发明实施例提供的音镀膜叉振荡器的结构。

10、示意图。 具体实施方式 0019 下面将结合本发明实施例中的附图， 对本发明实施例中的技术方案进行清楚、 完 整地描述， 显然， 所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例， 而不是全部的实施例。 基于 本发明中的实施例， 本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施 例， 都属于本发明保护的范围。 0020 需要说明的是， 当元件被表述 “固定于” 另一个元件， 它可以直接在另一个元件上、 或者其间可以存在一个或多个居中的元件。 当一个元件被表述 “连接” 另一个元件， 它可以 是直接连接到另一个元件、 或者其间可以存在一个或多个居中的元件。 本说明书所使用的 术语 “垂直的” 。

11、、“水平的” 、“左” 、“右” 、“上” 、“下” 、“内” 、“外” 、“底部” 等指示的方位或位置 关系为基于附图所示的方位或位置关系， 仅是为了便于描述本发明和简化描述， 而不是指 示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、 以特定的方位构造和操作， 因此不能理 解为对本发明的限制。 此外， 术语 “第一” 、“第二” 等仅用于描述目的， 而不能理解为指示或 暗示相对重要性。 0021 除非另有定义， 本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领 域的技术人员通常理解的含义相同。 本说明书中在本发明的说明书中所使用的术语只是为 了描述具体的实施方式的目的， 不是用于限制本。

12、发明。 本说明书所使用的术语 “和/或” 包括 一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。 此外， 下面所描述的本发明不同实施 方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。 0022 本发明选用音叉真空镀膜机来完成音叉振荡器的镀膜， 音叉振荡器的镀膜原理如 下： 在一定的真空度下， 通过电阻蒸发源加热使镀膜材料蒸发， 当镀膜材料的分子平均自由 程大于其真空室的线形尺寸， 镀膜材料的原子和分子从蒸发源表面逸出后， 很少受到其他 分子或原子的冲击与阻碍， 可直接到达被镀的基材表面， 由于基片表面温度较低便凝结到 基片表面而形成薄膜， 完成基材表面的镀膜。 0023 本发明实施例。

13、选用铬粉、 铜粉和银粉作为镀膜材料进行镀膜。 在所有的金属元素 里面， 只有金、 银的导电性能、 电阻性、 稳定性好。 镀层里面首选金(金的稳定性高于银)， 但 是金的价格高(目前在工控、 军品类产品选择)， 增加了制造陈本， 而银的性价比相对较高， 因此本发明实施例选用银粉作为镀膜材料来制备频率电极层。 0024 通过铬粉形成的铬层作为基膜层能够稳定的与SiO2晶片紧密结合， 保证基膜层不 容易脱落； 通过铬粉和铜粉形成的铬铜合金层， 合金层中的铬原子与基层的铬原子紧密结 合， 形成稳定的化学键； 通过铜粉和银粉形成的铜银合金层， 铜银合金层中的铜原子与铬铜 合金层中的铬原子形成稳定的化学键。

14、； 最后铜银合金层中的银原子与银粉形成的银层同样 紧密结合， 形成稳定的化学键， 从而最终提高了基膜层和银层(频率电极层)的附着力， 最终 说明书 2/4 页 4 CN 111575656 A 4 提高了音叉振荡器的频率稳定性和起振效果， 并且本发明在蒸镀过程中， 通过烘烤和后续 的充入惰性气体， 避免了在蒸镀过程中， 银被氧化， 形成了稳定的化学键。 0025 需要说明的是， 在本发明实施例在镀膜过程中， 对每一层的厚度都有特定选择， 每 层镀膜的厚度是经过本领域技术人员大量的实验数据后得出， 比如， 下述实施例中优选的， 铬层厚度为9.7-10.3nm， 这是因为9.7-10.3nm的厚度。

15、， 电阻与SiO2晶片附着力达到最优化 的结果， 并且能够保证合金层的导电性能和稳定性。 0026 以下对通过音叉真空镀膜机完成音叉振荡器镀膜进行详细说明。 请参阅图1， 图1 是本发明实施例提供的一种音叉振荡器的镀膜方法， 如图1所示， 该方法包括如下步骤： 0027 步骤101、 将音叉振荡器安装在真空镀膜机的蒸发槽内， 对真空镀膜机抽真空。 0028 此步骤是蒸镀前的准备工作， 其具体操作如下： 将音叉振荡器(SiO2晶片)安装在 真空室里的蒸发槽内， 将三个钼舟平整安装在石英管上方， 使钼舟与蒸发槽内石英管平行。 0029 将钼舟与蒸发槽内正负电极座牢固连接在一起， 并且根据镀膜所用材。

16、料 (本发明 实施例中镀膜所用材料为： 铬粉、 铜粉和银粉)， 分别在三个钼舟内放入0.4g铬粉(1#钼舟)， 0.9g铜粉(2#钼舟)， 银粉8g(3#钼舟)， 最后将装有SiO2晶片的治具装到真空镀膜机里面可 360度翻转的夹具中。 在其他实施例中， 铬粉、 铜粉和银粉的添加比例可以根据实际镀膜厚 度进行选择， 本发明实施例对其并不限定。 0030 接着打开真空镀膜机的电源， 通过观察孔确认装有SiO2晶片的治具的夹具处于 360度旋转状态(以保证晶片的正反面及侧面都能均匀的蒸镀)， 并确认水冷系统工作正常。 0031 打开机械泵开始抽真空至7.510-3torr， 关闭机械泵； 打开高真。

17、空泵， 当真空室的 真空度达到1.510-6torr， 关闭真空泵， 此时， 真空镀膜机内的真空度为1.510-6torr。 0032 需要注意的是， 在抽真空中之后， 还需要对真空室进行烘烤， 这是因为： 虽然当前 真空镀膜机内的真空度比较高,但是仍然有少量气体附着于镀膜机腔体内及SiO2晶片表 面， 使得在镀膜过程， SiO2晶片膜层之间出现孔洞， 这些孔洞会吸附大量的气体， 增大了膜 层与空气的接触面积， 使得容易氧化。 因此， 为了最大限度的消除残存气体， 在一些实施例 中， 可以在镀膜时提高真空室的温度。 0033 在本发明实施例中， 真空镀膜机的最高使用温度为150度。 因此， 可。

18、以设定烘烤温 度： 温度126-134度， 烘烤时间10分钟。 0034 步骤102、 在真空环境下， 通过电阻蒸发源加热钼舟在音叉振荡器的基材表面蒸镀 铬层。 0035 在上述实施例中， 已经说明， 分别在三个钼舟内放入0.4g铬粉(1#钼舟)， 0.9g铜 粉(2#钼舟)， 银粉8g(3#钼舟)， 此步骤首先蒸镀铬层， 即开启电阻蒸发源加热1#钼舟开始蒸 镀铬层。 0036其中， 本发明实施例中， 每一层的蒸镀的速度均采用：沉积速率(单位 时间内被镀制在表面上形成的膜层厚度)。 如果沉积速率较低则会使膜层结构疏松， 而沉积 率较高虽然会使得膜层的牢固度高， 但是会增大膜层的内应力， 会导致。

19、膜层破裂； 上述沉积 速率的选择， 是本领域技术人员付出创造性劳动成果。 0037 步骤103、 在铬层的上方蒸镀铬铜合金层。 0038 铬层的蒸镀厚度为10nm左右(9.7-10.3nm)， 在这个厚度之内， 电阻与SiO2晶片附 着力达到最优化的结果， 且导电性能好。 在通过晶振测厚仪确认镀膜的厚度达到10nm后， 开 说明书 3/4 页 5 CN 111575656 A 5 启电阻蒸发源加热1#钼舟开始蒸镀铬铜合金层。 0039 步骤104、 在铬铜合金层的上方蒸镀铜银合金层。 0040 铬铜合金层的厚度为20nm左右(19.7-20.3nm)， 在这个厚度之内， 铬铜能够形成稳 定的化。

20、学键， 且导电性能好。 铜银通过晶振测厚仪确认镀膜的厚度达到20nm后， 关闭1#钼 舟， 打开3#钼舟开始蒸镀铜银合金层。 0041 步骤105、 在铜银合金层的上方蒸镀银层， 完成音叉振荡器基材表面的镀膜。 0042 铜银合金层的厚度为50nm左右(49.7-50.3nm)， 在这个厚度之内， 铜银能够形成稳 定的化学键， 导电性能好， 且节省成本。 在通过晶振测厚仪确认镀膜的厚度达到50nm， 关闭 2#钼舟， 开始银层蒸镀至370nm左右 (369.7-370.3nm)， 完成蒸镀最终形成图2所示的镀膜 结构。 0043 蒸镀完成之后， 由于真空镀膜机抽真空处于真空状态， 因此需要打开。

21、充气阀， 向真 空室内充气， 为了尽量减少空气进入设备真空室， 以防止高温的金属镀层与空气接触引起 的氧化及气体吸附问题， 此处可以向真空室内冲充入氮气、 惰性气体等结构比较稳定的气 体。 0044 本发明实施例提供的音叉振荡器的镀膜方法， 其在保持镀层总厚度不变的情况 下， 在铬与银之间增加金属铜， 可以承受高温， 成本较低， 不容易氧化， 导电性能好， 电阻较 小， 可以有效地降低老化率， 并且其性能更稳定， 有效地提高了晶振的合格率和使用寿命， 同时即减小了音叉振荡器电阻值， 又降低了成本。 0045 本发明实施例还提供一种镀膜音叉振荡器， 所述镀膜音叉振荡器使用上述实施例 中的方法制备。

22、得到， 所述镀膜音叉振荡器包括： 铬层、 铬铜合金层、 铜银合金层和银层镀膜。 0046 通过铬粉形成的铬层作为基膜层能够稳定的与SiO2晶片紧密结合， 保证基膜层不 容易脱落； 通过铬粉和铜粉形成的铬铜合金层， 合金层中的铬原子与基层的铬原子紧密结 合， 形成稳定的化学键； 通过铜粉和银粉形成的铜银合金层， 铜银合金层中的铜原子与铬铜 合金层中的铬原子形成稳定的化学键； 最后铜银合金层中的银原子与银粉形成的银层同样 紧密结合， 形成稳定的化学键， 从而最终提高了基膜层和银层(频率电极层)的附着力， 最终 提高了音叉振荡器的频率稳定性和起振效果， 并且本发明在蒸镀过程中， 通过烘烤和后续 的充。

23、入惰性气体， 避免了在蒸镀过程中， 银被氧化， 形成了稳定的化学键。 0047 本发明实施例制备得到的音叉振荡器， 其在保持镀层总厚度不变的情况下， 在铬 与银之间增加金属铜， 可以承受高温， 成本较低， 不容易氧化， 导电性能好， 电阻较小， 可以 有效地降低老化率， 并且其性能更稳定， 有效地提高了晶振的合格率和使用寿命， 同时即减 小了音叉振荡器电阻值， 又降低了成本。 0048 可以理解的是， 对本领域普通技术人员来说， 可以根据本发明的技术方案及本发 明构思加以等同替换或改变， 而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保 护范围。 说明书 4/4 页 6 CN 111575656 A 6 图1 图2 说明书附图 1/1 页 7 CN 111575656 A 7 。