创新QMEMS技术——超小型、高精度、高稳定
世强代理的EPSON能够提供7050、5032全系列封装的QMEMS工艺有源晶振,这些晶振同上文所述的RTC都采用了EPSON创新的QMEMS工艺。何谓QMEMS?如下如3所示,与以硅为材料的MEMS相对应,以石英为原料进行精微加工(光刻)并可以提供的小型化、高性能的晶体元器件被称为:“QMEMS”=QUARTZ+MEMS。
图3. 何谓QMEMS?
小型化、高精度和高稳定性是时钟器件不变的主题。而对电子元器件进行小型化时,通常会出现性能的劣化。但是市场需求的是既达到小型化又不改变性能的电子元器件。传统机械加工方法已接近极限。
“随着尺寸越来越小,传统机械方法在切割时,晶片有可能会断裂,一是它的稳定性不会高,另外一点是想提高精度非常困难。例如,如果要使音叉型石英晶振芯片小型化,CI值就会升高从而难于取得良好的振荡特性,这也成了小型化的瓶颈所在。”张永龙指出。
之所以选择石英晶体+类似半导体MEMS的生产制程,张永龙解释说,首先是因为石英晶体硬度及理化性质稳定,频率基本不随温度变化,由此产生的内部振荡损失也最小,非常适合精密制造。其次,区别于传统的机械式加工生产方式,QMEMS更便于批量生产。更重要的是,在保证小型化的同时把偏差限制在最小限度内,从而保证产品的稳定性和低功耗,便于工程师进行复杂设计。
作为具有丰富石英晶体生产经验的公司,EPSON能够对石英原料进行精密加工(光刻),如下图4所示为QMEMS技术的优势。“采用传统的机械研磨方法加工石英晶体,不单效率低,精准的一致性也不好,损耗也多,而采用光刻技术,不但能够获得更高的精度和一致性,更重要的是还能大大减少晶体的生产成本,一块wafer能够产出传统工艺5倍的元件。这就大大降低了成本。”张永龙表示。