李冬強(qiáng) 卞玉 高志祥

（南京中電熊貓晶體科技有限公司，江蘇南京 210038）

0.前言

隨著5G網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的人與人、人與物、物與物的萬(wàn)物互聯(lián)，世界石英晶體元器件市場(chǎng)持續(xù)快速增長(zhǎng)。作為標(biāo)準(zhǔn)頻率源或脈沖信號(hào)源，石英晶體諧振器提供了高精度的頻率基準(zhǔn)，逐步由高端軍用電子設(shè)備應(yīng)用拓展到民用電子產(chǎn)品的廣闊領(lǐng)域中，被廣泛應(yīng)用于消費(fèi)類電子產(chǎn)品、小型電子類產(chǎn)品、資訊設(shè)備、移動(dòng)終端、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和汽車(chē)等領(lǐng)域，成為電子工業(yè)的基礎(chǔ)元器件。

目前市場(chǎng)上的電視、電腦、手機(jī)等常用的電子設(shè)備都要求便攜式產(chǎn)品輕、薄、短小的要求，貼片式晶體已經(jīng)從7050、5032、3225等較大尺寸轉(zhuǎn)向2520、2016、1612的較小尺寸加工，導(dǎo)致晶體的水晶片也要越來(lái)越小。

水晶片的主要成分是二氧化硅，該材料的絕緣性能非常好，由于材料的絕緣性越好越容易產(chǎn)生靜電，鍍膜工序的晶片在加工過(guò)程中幾乎是裸露在外的，很容易產(chǎn)生電荷聚集現(xiàn)象，也就是通常說(shuō)的靜電。由于水晶片尺寸小、厚度薄、易產(chǎn)生靜電的原因，鍍膜工序測(cè)頻或下片操作過(guò)程中水晶片會(huì)吸附在鍍膜夾具上，容易出現(xiàn)散亂無(wú)法全部翻轉(zhuǎn)到晶片托盤(pán)上造成過(guò)程損耗，且導(dǎo)致晶片轉(zhuǎn)移過(guò)程的效率低下。傳統(tǒng)的解決方法是采用手工敲擊夾具配合人工取料，這種方法不但導(dǎo)致了夾具變形而且浪費(fèi)了人工效率，同時(shí)因?yàn)榫c其他物體接觸，晶片的潔凈度受到影響，降低了產(chǎn)品良率。

本文闡述了一種改善鍍膜工序晶片吸附夾具的負(fù)壓下片工裝及方法，有效解決了晶片吸附在鍍膜夾具上的問(wèn)題；同時(shí)由于負(fù)壓吸附的效果，使存在晶片表面的顆粒雜質(zhì)也一起被吸走，消除了下片過(guò)程中手工反復(fù)敲擊夾具的不良手法，保證了水晶片加工成產(chǎn)品時(shí)的品質(zhì)。

1.石英晶體產(chǎn)品概述及傳統(tǒng)的下片過(guò)程簡(jiǎn)介

1.1 石英晶體的組成及鍍膜工序

石英晶體主要由基座、石英晶片、電極、導(dǎo)電膠和蓋板這幾個(gè)部分組成，如圖1所示；石英晶體核心部分是石英晶片，石英晶片兩側(cè)面的金屬膜稱為電極，在石英晶片的兩側(cè)面蒸鍍上電極的過(guò)程就是鍍膜工序；鍍膜工序有3個(gè)過(guò)程，其中將蒸鍍好的石英振子轉(zhuǎn)移到晶片托盤(pán)上的過(guò)程稱為下片過(guò)程，見(jiàn)圖1。

1.2 鍍膜工序傳統(tǒng)的下片過(guò)程

傳統(tǒng)的下片過(guò)程是：（1）打開(kāi)夾具的蓋板；（2）扣上晶片托盤(pán)；（3）將晶片托盤(pán)與打開(kāi)蓋板后的夾具一起翻轉(zhuǎn)；（4）拿開(kāi)夾具。通過(guò)上述4個(gè)步驟后就完成了鍍膜工序的下片過(guò)程。在步驟（1）打開(kāi)夾具蓋板的過(guò)程中會(huì)有部分水晶片由于靜電吸附在夾具蓋板上，容易出現(xiàn)散亂無(wú)法全部翻轉(zhuǎn)到晶片托盤(pán)上，造成過(guò)程損耗。傳統(tǒng)的解決方法是采用手工敲擊夾具配合人工取料，這種方法不但導(dǎo)致了夾具變形而且浪費(fèi)了人工效率，同時(shí)因?yàn)榍脫舨僮?，晶片的潔凈度受到影響，降低了產(chǎn)品良率。

2.鍍膜工序晶片吸附夾具的負(fù)壓下片工裝的設(shè)計(jì)

2.1 負(fù)壓下片工裝的設(shè)計(jì)

為減少傳統(tǒng)下片過(guò)程中造成的損耗和效率低下的問(wèn)題。提出的改善方法是在現(xiàn)有鍍膜工序下片過(guò)程不變的前提下增加了一個(gè)負(fù)壓下片工裝，其目的在于避免下片過(guò)程中打開(kāi)夾具蓋板時(shí)水晶片由于靜電吸附在夾具蓋板上，同時(shí)可以有效去除夾具上的顆粒雜質(zhì)，使晶體產(chǎn)品的品質(zhì)得到提高。

2.2 負(fù)壓下片工裝的組成及實(shí)施方法

負(fù)壓下片工裝由夾具放置槽、負(fù)壓發(fā)生器和導(dǎo)管組成，其中夾具放置槽中放置鍍膜后的夾具，夾具通過(guò)導(dǎo)管與負(fù)壓發(fā)生器相接，如圖2所示，圖中A是夾具放置槽，B是負(fù)壓發(fā)生器，C是導(dǎo)管。

圖2 負(fù)壓下片工裝組成示意圖

下片過(guò)程時(shí)，將待下片的夾具放置在夾具放置槽A中，打開(kāi)負(fù)壓發(fā)生器B，打開(kāi)夾具的蓋板，扣上水晶片托盤(pán)，將水晶片托盤(pán)與打開(kāi)蓋板后的夾具一起翻轉(zhuǎn)，負(fù)壓氣體通過(guò)導(dǎo)管C使夾具及夾具中的水晶片產(chǎn)生向下的吸附力，使夾具中的水晶片不會(huì)粘在夾具蓋板上，關(guān)閉負(fù)壓發(fā)生器B，拿開(kāi)夾具后夾具上所有的水晶片就轉(zhuǎn)移到晶片托盤(pán)上了。

2.3 使用負(fù)壓下片工裝的優(yōu)點(diǎn)

在傳統(tǒng)轉(zhuǎn)移水晶片方法不變的前提下，增加了負(fù)壓下片工裝，鍍膜后下片時(shí)開(kāi)啟負(fù)壓裝置，通過(guò)負(fù)壓吸力將被銀夾具各個(gè)工位的晶片吸附住，使夾具上的水晶片在負(fù)壓的作用下完全轉(zhuǎn)移到晶片托盤(pán)中，有效地解決了晶片吸附在夾具上的問(wèn)題；同時(shí)由于負(fù)壓吸附效果，使存在晶片表面的顆粒雜質(zhì)也一起被吸走，消除了下片過(guò)程中手工敲擊夾具的不良手法，保證了水晶片加工成產(chǎn)品時(shí)的品質(zhì)。

3.鍍膜工序晶片吸附夾具的負(fù)壓下片工裝操作效果確認(rèn)

3.1 鍍膜工序下片操作負(fù)壓吸附效果確認(rèn)

按上述實(shí)施方法操作，鍍膜工序晶片吸附在夾具蓋板上的狀況有非常明顯的改善，共加工產(chǎn)品3800片，全部一次性轉(zhuǎn)移到晶片托盤(pán)中，下片過(guò)程無(wú)手工敲擊夾具的現(xiàn)象發(fā)生。

3.2 鍍膜工序下片過(guò)程使用負(fù)壓下片工裝后批量產(chǎn)品驗(yàn)證結(jié)果

（1）試驗(yàn)一：24MN試驗(yàn)產(chǎn)品的測(cè)試結(jié)果、DLD2、RR及FL分布如圖3所示。

圖3 24MN試驗(yàn)產(chǎn)品的測(cè)試結(jié)果

從試驗(yàn)一24MN的試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看負(fù)壓工藝優(yōu)于傳統(tǒng)工藝加工產(chǎn)品。

（2）試驗(yàn)二：32MN試驗(yàn)產(chǎn)品的測(cè)試結(jié)果、DLD2、RR及FL分布如圖4所示。

圖4 32MN試驗(yàn)產(chǎn)品的測(cè)試結(jié)果

從試驗(yàn)二32MN的試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看負(fù)壓工藝與傳統(tǒng)工藝加工產(chǎn)品相當(dāng)。

3.3 試驗(yàn)結(jié)果分析

（1）鍍膜工序晶片吸附在夾具蓋板上的狀況有非常明顯的改善，所有晶片100%一次性轉(zhuǎn)移到晶片托盤(pán)中，下片過(guò)程無(wú)手工敲擊夾具的現(xiàn)象發(fā)生，無(wú)顆粒雜質(zhì)掉落。

（2）批量測(cè)試數(shù)據(jù)中頻率的集中度改善，測(cè)試工序頻率CPK對(duì)比如表1所示。

表1 CPK對(duì)比如表

目前小尺寸車(chē)間的測(cè)試頻差不良率約為2.5%～3%，從上述數(shù)據(jù)上看，預(yù)計(jì)頻差不良率可以改善1%～1.5%。

（3）從RR和DLD2的測(cè)試情況看，試驗(yàn)負(fù)壓下片工藝優(yōu)于傳統(tǒng)工藝。

4.結(jié)論

通過(guò)以上試驗(yàn)驗(yàn)證，改善鍍膜工序晶片吸附夾具的負(fù)壓下片工裝及方法的效果顯著，有效地改善了晶片吸附在鍍膜夾具上的問(wèn)題，同時(shí)減少了晶片表面的顆粒雜質(zhì)，消除了下片過(guò)程中手工反復(fù)敲擊夾具的不良手法，保證了水晶片加工成產(chǎn)品時(shí)的品質(zhì)。

小尺寸的貼片式晶體產(chǎn)品品質(zhì)的保證，為未來(lái)5G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的千億級(jí)的終端產(chǎn)品帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益也會(huì)顯著提高。