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,祥見后述。武漢泰晶電子科技有限公司專業致力于石英晶體元器件的生產開發,可進行大多數盒型的普通及精密晶體產品的批量生產,還可為用戶提供特殊訂制的最小批量的晶體產品。
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,武漢泰晶電子科技有限公司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。武漢泰晶電子科技有限公司特別使用改進的設備和工藝,在超凈化的生產環境和無油的真空腔內完成精密振子的電極鍍膜調頻。
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。武漢泰晶電子科技有限公司采用專門的高品質材料和工藝,進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,也有采用原電子部部頒標準的,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際市場上流行的盒型命名規范。
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。如果用戶需要向武漢泰晶電子科技有限公司專門訂制特殊頻點的晶體,請提供您的使用條件,余下可由我們來完成。
二、晶體元件的電氣特性及其指標
盡管石英晶體的性能十分穩定,但其元件最后可達到的電氣性能還要取決于它的使用方式,這是因為它的性能要受到環境及相配電路的影響;另外,晶體元件規范所涉及的指標參數不必要的苛刻選擇,如把頻率設計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,都會引起成本和可獲得性方面的惡化。所以用戶在設計使用和專業選購時,謹慎的做法是跟晶體制造廠商預先溝通和討論晶體的具體應用,以保證您的技術選擇和成本投入是有益的。