石英晶體諧振器很多時候也簡稱“晶體” 或“水晶”(用戶很多稱其“晶振”、“振子”是欠準確的),它一般是從人造合成的石英晶體塊狀或棒狀材料中,按定軸方位來切割研磨出的石英晶片,經金屬電極加工并被裝在支架上作成晶體振子,再經外殼焊接封裝在盒子內而制成的。根據其產品指標參數及加工工藝,一般可將其分為普通晶體和精密晶體兩類,前者普遍應用于用戶整機或板卡的振蕩電路或濾波電路中,后者主要應用于精密的晶體振蕩器和晶體濾波器上;根據其外殼盒型,又將其分為許多型號,詳見后述。
1、晶體材料
現代的晶體產品生產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。對晶體材料的綜合評價通常使用Q值(非直測指標)來標示,Q值越高,其制成的晶體產品品質才會更好,精密晶體都是采用高Q值的材料制造的。
2、切型
指晶片相對于石英晶體結晶軸(物理結構)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參數也有所不同。晶體產業生產中主要選用的切割類型有AT、BT、SC等切型,其中AT切型被大多數晶體產品制造采用;SC切型因其優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、尺寸并相對結晶軸有一定取向的壓電體。晶片的設計加工質量直接影響晶體成品的質量,國晶科技通過技術人員多年的經驗積累,在晶片設計與表面處理上對晶片質量進行控制;同時選用經線切割和激光兩次校角的晶片,來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電膜或導電板,通過它給晶片施加電場。普通晶體的電極現在一般采用純銀,精密晶體根據需要采用金、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。
5、晶體盒
指保護晶體振子和支架的外殼。將晶體振子裝聯在支架上的“晶體諧振件”通過專用焊接設備封裝在外殼內,即完成了晶體諧振器的制造。
晶體盒型即外殼的外形尺寸規范,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,也限制了機械強度、再現性以及等效電路參數的選擇。注意:晶體元件特性對所承受的振動和沖擊是敏感的,甚至是破壞性的。
晶體盒型是目前晶體元件型號分類的主要標準。就有引線的金屬盒晶體元件而言,國際市場上流行的盒型,其命名是參照美國的標準,主要有HC-49/U、HC-49/T、HC-49/US、UM-1、UM-5等;在國內的晶體諧振器型號分類,也有采用原電子部頒布標準的,如JA5、JA8、JA10等等,但其用法已較少。
6、基頻或泛音晶體元件
振子設計工作在給定振動模式最低階次上的晶體元件稱為基頻晶體,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已不好控制。對于一個晶體元件的設計,給定其振動模式,它的頻率即由晶片的方位、尺寸確定,而振動模式取決于使晶片與電路聯系在一起的壓電效應,特別注意:同樣一個頻點的晶體,采用基頻或者泛音方式,其在電路應用上所反映的特性是不同的。 |