石英晶體諧振器很多時(shí)候也簡(jiǎn)稱(chēng)“晶體” 或“水晶”(用戶(hù)很多稱(chēng)其“晶振”、“振子”是欠準(zhǔn)確的),它一般是從人造合成的石英晶體塊狀或棒狀材料中,按定軸方位來(lái)切割研磨出的石英晶片,經(jīng)金屬電極加工并被裝在支架上作成晶體振子,再經(jīng)外殼焊接封裝在盒子內(nèi)而制成的。根據(jù)其產(chǎn)品指標(biāo)參數(shù)及加工工藝,一般可將其分為普通晶體和精密晶體兩類(lèi),前者普遍應(yīng)用于用戶(hù)整機(jī)或板卡的振蕩電路或?yàn)V波電路中,后者主要應(yīng)用于精密的晶體振蕩器和晶體濾波器上;根據(jù)其外殼盒型,又將其分為許多型號(hào),祥見(jiàn)后述。武漢泰晶電子科技有限公司專(zhuān)業(yè)致力于石英晶體元器件的生產(chǎn)開(kāi)發(fā),可進(jìn)行大多數(shù)盒型的普通及精密晶體產(chǎn)品的批量生產(chǎn),還可為用戶(hù)提供特殊訂制的最小批量的晶體產(chǎn)品。
1、晶體材料
現(xiàn)代的晶體產(chǎn)品生產(chǎn)基本都是采用人造合成的石英晶體(SiO2)材料,其材料單體成塊狀或棒狀。對(duì)晶體材料的綜合評(píng)價(jià)通常使用Q值(非直測(cè)指標(biāo))來(lái)標(biāo)示,Q值越高,其制成的晶體產(chǎn)品品質(zhì)才會(huì)更好,精密晶體都是采用高Q值的材料制造的。
2、切型
指晶片相對(duì)于石英晶體結(jié)晶軸(物理結(jié)構(gòu))的切割取向。由于石英晶體是各向異性體,故不同方法、角度、精度切割的晶片,其頻率溫度特性、使用頻率范圍以及等效電路的各項(xiàng)參數(shù)也有所不同。晶體產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)中主要選用的切割類(lèi)型有AT、BT、SC等切型,其中AT切型被大多數(shù)晶體產(chǎn)品制造采用;SC切型因其優(yōu)異的頻率溫度特性和老化特性,而在高精密晶體的制造中被優(yōu)先采用,但遺憾的是其工藝加工難度很大,成本極高。
3、晶片
指切割加工成一定幾何形狀、尺寸并相對(duì)結(jié)晶軸有一定取向的壓電體。晶片的設(shè)計(jì)加工質(zhì)量直接影響晶體成品的質(zhì)量,武漢泰晶電子科技有限公司通過(guò)技術(shù)人員多年的經(jīng)驗(yàn)積累,在晶片設(shè)計(jì)與表面處理上對(duì)晶片質(zhì)量進(jìn)行控制;同時(shí)選用經(jīng)線切割和激光兩次校角的晶片,來(lái)保證精密晶體所要求的晶片切割精度。
4、電極
指與晶片表面接觸或接近的導(dǎo)電膜或?qū)щ姲,通過(guò)它給晶片施加電場(chǎng)。普通晶體的電極現(xiàn)在一般采用純銀,精密晶體根據(jù)需要采用金、鋁等材料,以及一些輔助性特殊材料;電極的制備通常采用真空鍍膜的方式。武漢泰晶電子科技有限公司特別使用改進(jìn)的設(shè)備和工藝,在超凈化的生產(chǎn)環(huán)境和無(wú)油的真空腔內(nèi)完成精密振子的電極鍍膜調(diào)頻。
5、晶體盒
指保護(hù)晶體振子和支架的外殼。將晶體振子裝聯(lián)在支架上的“晶體諧振件”通過(guò)專(zhuān)用焊接設(shè)備封裝在外殼內(nèi),即完成了晶體諧振器的制造。武漢泰晶電子科技有限公司采用專(zhuān)門(mén)的高品質(zhì)材料和工藝,進(jìn)行振子的裝架與諧振件的封裝,特別為保證精密晶體的老化特性。
晶體盒型即外殼的外形尺寸規(guī)范,其尺寸確定了它要容納的振子的最大尺寸。這最大尺寸限制了每種晶體盒頻率范圍的下限,也限制了機(jī)械強(qiáng)度、再現(xiàn)性以及等效電路參數(shù)的選擇。注意:晶體元件特性對(duì)所承受的振動(dòng)和沖擊是敏感的,甚至是破壞性的。
晶體盒型是目前晶體元件型號(hào)分類(lèi)的主要標(biāo)準(zhǔn)。就有引線的金屬盒晶體元件而言,國(guó)際市場(chǎng)上流行的盒型,其命名是參照美國(guó)的標(biāo)準(zhǔn),主要有HC-49/U、HC-49/T、HC-49/US、UM-1、UM-5等;在國(guó)內(nèi)的晶體諧振器型號(hào)分類(lèi),也有采用原電子部部頒標(biāo)準(zhǔn)的,如JA5、JA8、JA10等等,但其用法已較少。武漢泰晶電子科技有限公司采用前述國(guó)際市場(chǎng)上流行的盒型命名規(guī)范。
6、基頻或泛音晶體元件
振子設(shè)計(jì)工作在給定振動(dòng)模式最低階次上的晶體元件稱(chēng)為基頻晶體,而工作在比最低階次要高的階次上的晶體元件也就稱(chēng)為泛音晶體,泛音有三次、五次、七次、九次、十一次等,一般采用三次、五次、七次,更高次的泛音晶體生產(chǎn)已不好控制。對(duì)于一個(gè)晶體元件的設(shè)計(jì),給定其振動(dòng)模式,它的頻率即由晶片的方位、尺寸確定,而振動(dòng)模式取決于使晶片與電路聯(lián)系在一起的壓電效應(yīng),特別注意:同樣一個(gè)頻點(diǎn)的晶體,采用基頻或者泛音方式,其在電路應(yīng)用上所反映的特性是不同的。如果用戶(hù)需要向武漢泰晶電子科技有限公司專(zhuān)門(mén)訂制特殊頻點(diǎn)的晶體,請(qǐng)?zhí)峁┠氖褂脳l件,余下可由我們來(lái)完成。
二、晶體元件的電氣特性及其指標(biāo)
盡管石英晶體的性能十分穩(wěn)定,但其元件最后可達(dá)到的電氣性能還要取決于它的使用方式,這是因?yàn)樗男阅芤艿江h(huán)境及相配電路的影響;另外,晶體元件規(guī)范所涉及的指標(biāo)參數(shù)不必要的苛刻選擇,如把頻率設(shè)計(jì)在任何切型或盒型的上限或下限頻率以及上下限頻率附近的頻率,都會(huì)引起成本和可獲得性方面的惡化。所以用戶(hù)在設(shè)計(jì)使用和專(zhuān)業(yè)選購(gòu)時(shí),謹(jǐn)慎的做法是跟晶體制造廠商預(yù)先溝通和討論晶體的具體應(yīng)用,以保證您的技術(shù)選擇和成本投入是有益的。