石英晶體基礎(chǔ)知識目錄TOC\o"1-5"\h\z一、 石英晶體的基本知識 21、 化學物理特性 22、 石英晶體的振動模式 33、 石英晶片的切型 5二、 AT石英諧振器的特性…………81、頻率方程……………………82、AT切石英諧振器的頻率溫度特性…………8三、 AT切石英諧振器的加工制造…………………151、X光定向粘板………………15TOC\o"1-5"\h\z2、 石英晶片切割 163、 X光測角……………………174、 粘砣，切籽晶及改圓 175、 研磨 186、 滾筒倒邊 187、 石英片的腐蝕 198、 鍍基膜 199、 石英晶體的裝架 2010、 微調(diào) 2211、 真空烘烤和封裝 2212、 密封性能檢查 2313、 石英諧振器的老化 2314、 石英諧振器的測試 23—\石英晶體的基本知識1、化學物理特性水晶的成份SiO2，在常壓下不同溫度時，石英晶體的結(jié)構(gòu)不同，溫度TV573€時。石英晶體，當573r<T<870r時B石英晶體，熔點是1750r，我們通常說的壓電石英晶體指a石英晶體。具有壓電特性：發(fā)現(xiàn)1空8唐波蘭的FIERCE1空8唐波蘭的FIERCE&JACQUES匚匹血兄弟SALT壓電效應：某些介質(zhì)由于外界機械作用（如壓縮，拉伸等等）而在其內(nèi)部發(fā)生極化，產(chǎn)生表面電荷的現(xiàn)象叫壓電效應。逆壓電效應：某些介質(zhì)置于外電場中，由于電場的作用，會引起介質(zhì)內(nèi)部正負電荷中心的位移，導致介質(zhì)發(fā)生形變，這種效應稱為逆壓電效應。石英晶體在沿X軸（或Y軸）方向的力的作用時，在X方向產(chǎn)生壓電效應，而Y和Z方向不產(chǎn)生壓電效應，X軸稱為電軸，Y軸稱為機械軸。具有各向異性：石英晶體是一種良好的絕緣材料，導熱系數(shù)在室溫附近，沿Z軸方向是垂直于Z軸方向的2倍左右，沿Z軸方向的線性膨脹系數(shù)a3約為沿垂直于Z軸方向線性膨脹系數(shù)a］的1/2，其介電系數(shù)￡，壓電系數(shù)d等隨方向的不同其數(shù)值也不同，在不同溫度，導熱系數(shù)K與膨脹系數(shù)a的數(shù)值也不同。是外形高度對稱的單晶體，其特征是原子和分子有規(guī)則的排列發(fā)育良好的石英晶體，外形最顯著的特點是晶面有規(guī)則的配置，石英晶體的晶面共30個，六個m面（柱面），六個R面（大棱面）六個r面（小棱面）六個s面（三方偏錐面），六個X面（三方偏面），相鄰M面的夾角度為60°，相鄰M面和R面的夾角與相鄰M面和r面的夾角都等于38°13'，相鄰s面與X面的夾角為25°57'。

理想外形的石英晶體(a)右旄石英晶悴 (b)左能石英晶體石英晶體存在一個三次對稱軸C和三個互成120°的軸a、b、d,在討論石英晶體的物理性質(zhì)時，采用下圖所示的直角坐標系較為方便，選C軸為z軸，a(或b、d)軸為X軸，與X軸Z軸垂直的Y軸，其指向按1949年IRE標準規(guī)定，對左右旋晶體均采用右手直角坐標系。如圖：a、b、c、d為晶體坐標系X、Y、Z為直角坐標系具有雙折射現(xiàn)象：但當光沿Z軸方向射入時不發(fā)生雙折射現(xiàn)象，所以又稱Z軸為光軸。石英晶體的密度P=2.65g/cm2，硬度為莫氏硬度7,在常溫常壓下不溶于三酸(HCL,H2SO4,HNO3)，屬于溶解度極小的物質(zhì)，但是氫氟酸和氟化氫銨卻是石英晶體良好的溶解液，其化學反應方程式SiO2+4HF=SiF4+2H2O(3SiF4+3H2O=H2SiO3+2H2SiF6)SiO2+4HF+2NH4F=(NH4)2SiF6+2H2O其特性用于石英片的腐蝕。2、石英晶體的振動模式：石英晶片在電場作用下，由于內(nèi)部產(chǎn)生應力而形變，從而產(chǎn)生機械振動，晶片的振動都是單純的周期振動，所謂周期(T)就是機械波在傳播過程中完成一次循環(huán)所需的時間，周期的倒數(shù)f是單位時間內(nèi)振動的次數(shù)，我們稱為頻率，單位是Hz(赫茲)或千赫茲(KHz)或兆赫茲(MHz)，石英晶體的振動形式有伸縮振動、彎曲振動、面切變振動和厚度切變振動，按照不同的使用要求，石英諧振器的頻率f從幾千赫茲到幾百兆赫茲，采用不同的振動模式和不同的晶片尺寸來實現(xiàn)產(chǎn)品所要求的頻率。

長度伸縮振動模式：當晶片的長度L>>t（厚度）及W寬度時，其振動模式的頻率f*l/L即fn=nKr/L（n=l、2、3…）例：X+5°Kr=2820KHz,mm頻率范圍50~400KHZ別7悵度神縮示意圖別7悵度神縮示意圖彎曲振動模式彎曲振動模式當L>>t,W時f*W/L2fn=nKW/L2（n=l、2、3...）例：NT5°/-50°Kr=4488?5590（W/L：0.11?0.33）（KHz,mm）頻率范圍：16MHz?100KHz彎曲振動示意圖彎曲振動示意圖面切變振動模式面切變振動模式tvvL.W時頻率方程：f*1/Lfn=nKr/L（n=1、2、3...）例：CT37°30’Kr=3082KHz.mm（W/l=1）頻率范圍100KHz?600KHz面切變CT.DT在石英晶休切割方位厚度切變振動模式：頻率f*l/t即fn=nKr/t（n=l、2、3…）例：AT35°Kr=1670KHz,mm頻率范圍500KHz?350MHzBT-49°Kr=2650KHz,mm頻率范圍3MHz?75MHzVAZ ZAT.BT石英晶體切割方拉3、石英晶片的切型石英晶片對晶體坐標軸某種方位的切割稱為石英晶片的切型。由于石英晶體的各向異性，不同切型的石英片，因其彈性性質(zhì)，壓電性質(zhì)，溫度性質(zhì)不同，其電特性和熱特性也各異。下圖表示的是各種切型的位置：切型符號表示：石英晶體的切型符號有兩種表示方法，一種是IRE標準規(guī)定的符號表示法，另一種是石英晶體所特有的習慣符號表示法。IRE規(guī)定的切型符號用一組字母（XYZlWt）和角度表示，用XYZ中三個字母的先后排列來表示晶片的厚度和長度沿坐標軸的原始方位，用t（厚度）、1（長度）、W（寬度）來表示旋轉(zhuǎn)的方位，角度的正號表示逆時針旋轉(zhuǎn)、負號表示順時針旋轉(zhuǎn)。例：（Yxl）35°原始晶片角度：Y方向原始晶片長度：X方向

繞長度方向（X軸）逆時針旋轉(zhuǎn)35。即得到晶片的切割方位，（XYtl）5°/-50°厚度t（X軸）逆時針旋轉(zhuǎn)5°，再繞長度l（Y軸）順時針旋轉(zhuǎn)50°，即是石英片的切割方位。（YxL）S犁切型 （KYtL）5V50^切型石英晶體的習慣符號多數(shù)用二個英文大寫字母表示，例（YX1）35°切型習慣符號用AT表示，（XYtl）5°/-50°用NT表示。常用石英晶體切型：切型符號振動模式使用頻率范國形狀(XYt) -5flX0°-5*?度彎曲2-50KHZ棒(XYt)-18*30rX-1S°iQ150-500KHZ長片(XYrl)曽-50D□面彎曲〔我寬度肖16-lOOKHz長片(YX1)35*ATJ7度切變500KHz-350MHz圓片〔矩形片）BT也度切變3MHz-75h￡Hz鬪片（矩刑片）〔YX1)yr-cr200KHz-1000KHz方片（加形片）(YX1)-52*^53*DT而切變100KHZ-600KHZ方片〔矩形片）—、AT石英諧振器的特性1、頻率方程特點：a、頻率高，范圍寬500KHz?350MHz。b、 壓電活力咼。c、 寬溫度范圍內(nèi)（-55°~85r）頻率溫度特性好。d、 加工方便，體積小，適于大批量生產(chǎn)。振動頻率方程：fn=nKr/t（n=l、3、5、7…）當l/t>>20w/l>>20或d/t>>60時，上式Kr=1670KHz.mm例：25MHz，F(xiàn)UNDAMENTAL時，厚度是66.8口m再薄的實際上加工不可能，而利用OVERTONE的形式，可加工具有從25MHz到200MHz頻率的晶體。NMODE胡稱實用頻率范鬧1某本波〔FUNDAMENTAL)125MHz33rdOVERTONE20-75MHz5SthOVERTONE60~125MHz77thOVERTONE100~175MHz99thOVERTONE150-225MHz2、AT切石英諧振器的頻率溫度特性溫度特性：石英諧振器的頻率隨溫度變化而變化的性質(zhì)。石英諧振器的頻率溫度特性方程為：△f/fo=(f-fo)/fo=ao(T-To)+bo(T-To)2+c°(T-To)3其中T：任意溫度T0：參考溫度f0：在參考溫度T0時的頻率a0、b0、c0為T0時的一級、二級、三級溫度系數(shù)。石英諧振器的溫度系數(shù)Tr=(l/fo)*(df/dT)=a0+2bo(T-To)+3co(T-TO)2其中：ao=(l/fo)*(df/dT)T-T0bo=(l/2fo)*(d2f/dTJt-T0Co=(l/6fo)*(d3f/dTJt-toTr為任意溫度T時的頻率溫度系數(shù)，Tr絕對值的大小表示該溫度附近頻率隨溫度變化的大小，當Tr=o時，則表示在該溫度時頻率隨溫度的變化為零，溫度穩(wěn)定性最好，當T=To時，Tr=ao，這表明只有在ao=o時，才能Tr=o，所以ao=o的切角稱為零溫度系數(shù)切角，AT切型的切角為35°15’時：a°~°bo=o.39Xio/C2co=io9xio-12/r3而a0、b0、c0隨切角而變化，其變化率為：da0/d?=-5.15X10-6/°C?度db0/d?=-4.7X10-9/C2?度dc0/d?=2X10-12/°C3?度?為AT切型的切角AT切頻率特性曲線與特性方程：頻率特性曲線隨切型、切角、尺寸、密度和彈性系數(shù)而變化，下圖(1)是各種切型理論上的溫度曲線在?=35°05’~35°30’范圍內(nèi)AT切型頻率溫度特性曲線如下圖(2)所示從圖可知，在拐點(Ti)(d2f/dT2)T1=0在極點(Tm、Tn)有(df/dT)Tmn=0若選Ti為參考溫度，貝V：曲線A：b0=0曲線方程為：△f/fo=a°(T-Ti)+c°(T-Ti)3曲線B：a0=0b0=0(Ti為參考溫度)

△f/fo=Co（T-Ti）3曲線B在拐點附近較窄的溫度范圍內(nèi)Af/f的變化很小，適合于窄溫小公差產(chǎn)品的要求，曲線A在拐點附近較寬的溫度范圍內(nèi)，由于存在兩個極點，Af/f的變化很小，能夠滿足寬溫度范圍的使用要求，其差別在于A曲線的一級溫度系數(shù)a0H0,所以在實際應用中為了擴大溫度使用范圍，當曲線B切角確定后，還應采取稍微改變切角的方法，使a0變得不為零，即可達到寬溫度使用要求，AT切的拐點溫度為Ti=27t,不同切角極點溫度為：^6040 0 ^6040 0 2040?)801Q0 ”T工圖⑵35°15'Tn：60*CTill：*l6r35°20rTu:Till；心仇TiltI17tTim-們它影響AT切型頻率溫度特性的因素:a、切角?的影響，當晶片的外型確定后，改變頻率溫度特性曲線的最有效的方法是改變晶片切角，理論上AT切的溫特曲線如圖所示，這些曲線是切角在基準角的基礎(chǔ)上各變化2’得到的。水晶片切斷角度的中心值也根據(jù)PACKAGETYPE的大?。ㄋ拇笮。?，發(fā)振頻率（水晶片的厚度）及水晶片的加工法等所變化，所以不能肯定此曲線的0必須是ATCUT水晶片的切斷角度的35°15',而且這些曲線模樣也在各種條件下可變，故此頻率溫度特性曲線不一定符合ATCUT水晶片，因此，水晶振動子的頻率特性有各種制造上的制約，實際上不能照樣適用理論曲線。b、晶片尺寸的影響：晶片厚度變薄時，需增加切角，以滿足溫度特性。晶片直徑變小時，需增加切角，以滿足溫度特性。磨雙凸或倒邊使晶片d/t增加時，需減小切角。

C、泛音次數(shù)的影響：基頻，35°15,3次泛音，35°15’+8’=35°23’5次泛音，35°15’+10’=35°25’7次泛音，35°15’+12’=35°27’溫度(V)注；虛線是△化t=Q的溫度點的軸跡一般化的頻率溫度特性曲線(ATCUT)d、電軸偏差的影響：晶片電軸方向的切角誤差XX’w30’，電軸方向切角的誤差光軸方向的切角誤差約為XX’=45’ZZ’=1’di、等效電路諧振時Z=R1fs=1/2n(L1C1)1/2反諧振時Z=1/3p2c02R]L1：動態(tài)電感C1：動態(tài)電容R1：等效串聯(lián)諧振電阻

co：靜電容d2、負載電容:在振蕩器中與石英諧振器聯(lián)合決定工作頻率的有效外界電容，稱為負載電容（CL），也就是說由于石英諧振器工作在某種線路之后，所給的工作頻率既不是石英諧振器的串聯(lián)諧振頻率，也不是其并聯(lián)諧振頻率，而是兩個頻率之間,這個結(jié)果是因線路的影響的緣故，就相當于在石英諧振器上串上或并上一個電容的影響是一樣的。即：ChID[LIC1RL并聯(lián)諧振時:Cl2(CD+CL]rwFCO+CL)2CLChID[LIC1RL并聯(lián)諧振時:Cl2(CD+CL]rwFCO+CL)2CL° □!~~II°LlClR1Tl—口串聯(lián)諧掘吋；fSL=fi（1-FCL2(CO+CL)Ksl—Rl(l+筈fd3、等效電阻R1石英諧振器的等效電阻是諧振器損耗機構(gòu)的一個量度，它包括內(nèi)摩擦，支架的損耗，空氣阻尼和電極與石英片之間的摩擦等，這些參數(shù)是很難計算的,經(jīng)驗公式為（d/t>20）Rl=nK/d2f式中，n為泛音次數(shù)，d為電極直徑（單位英寸），f為頻率（單位MHz）f為頻率〔MHz）k為常數(shù)rtiii決定uK123r齊rJJ.J55,3d4、品質(zhì)因數(shù)Q品質(zhì)因數(shù)Q的定義為0=每個周期貯存的能量/每個周期失去的能量對于石英諧振器Q=2nL1/R1=1/2nfC1R1AT切石英諧振器可能得到最大的Qmax為：Qmaxf=K

Qmax=K/fK=15X1012Hzd5、參數(shù)間的關(guān)系：石英諧振器的負載諧振頻率fSL與諧振頻率f0、C0、L0、C]、CL之間的關(guān)系為：rifSL=f(1十 I2[Cc+CJCl二Li二83iLi二83i￡f(Co+Cl)Afd6、負載電容CL與負載諧振頻率fSL關(guān)系fSL_fS(1+△fA>△培A△fA>△培A點厶CL=B點由于fEL=fg(l — 2(Cn+■Cl)二珀+-y-二如*Cq+C[ 2&t(Ct=C5+CL)負載電容Cl調(diào)節(jié)諧振器頻率的能力叫電容牽引力其表達式為,T1 ri ris=——dfa= dCt= dCrfs 2Ct 2(Co+CL] _例：一個基頻5MHz的石英諧振器Ct=OOlpFC冃pFCL由30pl變到32pF時Ta[0.01X(30-32)]/[2(3+30)]-9.2X10_t

d7、靜電容C0:掃英諧振器等效電路中靜電容G與介電常數(shù)和品片的尺寸關(guān)系為：Co=E辿1,L22與屮方向有關(guān)的介電常數(shù)，A為電機面軋近似公式為：Co=O.OL96d2f+lpFd：電根直minf：慕額頻；鋌MHzIpF：支架電容Ci=r電容比，AT切型石英諧振器的1為200-400,—般為250左右對于泛音模式；Co/C}jU2或Cn=Cq/rn'=C*tA（C】為基頻動態(tài)電容.C”為N欽泛音動態(tài)電容）泛音次數(shù)口增加，動態(tài)電容G卜降.倒邊和磨凸面也能便動態(tài)電容G卜降°d8、激勵電平:消耗托石英諧搬器上的功率稱為激勵電平，一般以耗散的功率表示*它對以用流經(jīng)們英諧振器的電流或右英諧振器的電斥表示；澈勵電平過人會使石英諧掘器內(nèi)部發(fā)熱產(chǎn)生附加頻率漂移，甚至導鎮(zhèn)諧振器澈勵電平過人會使石英諧掘器內(nèi)部發(fā)熱產(chǎn)生附加頻率漂移，甚至導鎮(zhèn)諧振器的損壞AT切的激勵電乎…般為100卩W-2in^\三、AT切石英諧振器的加工制造AT石英諧振器的加工主要工藝流程及注意事項：過程STARTINPUT（T.?bEREDQUARTZ）測角.粘接：（CUT為NGLEORIENTATION）切斷（SLICING）測角分類籽晶切割.及圓形加丁研磨CONTOURING（倒邊或CONVEX）ETCHING及清洗形成電扱（■鍍膜）及上架微調(diào)鍍膜及CAPPING封裝老化及氣密檢查絕緣及電性能檢杳印字及包裝QC及岀荷RND注意事項：a、禁止嚴重的沖擊。b、因不注意摔過的再測定后使用。C、不許給急劇的溫度變化（高溫），350t以上。350t以上則粘接劑的性能弱化，573r以上則水晶的材質(zhì)變化，（a水晶變?yōu)锽水晶）1、X光定向粘板：X光機測角原理：石英晶體的X光射線定向通常是采用銅靶X光管，銅靶所產(chǎn)生的特征X射線有入Kai=1.5374A入Ka2=1.5412A入Kp=1.3892A三種射線的強度比為K1:K2：R=100:50:22,X光機定向使用的是K射線，它與匕的強度比K:Kr=7：1，由于X光是電磁波，因此會產(chǎn)生干涉，衍射等現(xiàn)象，當照射到晶體內(nèi)部的X光滿足布拉格相干公式，口入=2dsin9時，（入為X射線的波長，d為原子面間距，。為X光線反射角；n為反射級數(shù)n=1、2、3、4???.）晶格原子中的電子因X射線的作用產(chǎn)生強迫振動，振動的結(jié)果是各個原子發(fā)出與X射線頻率相同的子波，這些子波互相干涉，疊加后在某些方向上互相加強，而在其它方向則互相抵消或減弱，這就叫X光衍射，入射X射線的方向與衍射光最強的方向，同原子的幾何關(guān)系，相似與幾何光學的反射定律（即入射角等于反射角），但是注意X光射線衍射只是在特定條件下的“反射”，用布拉格公式1入=2dsin9可以看出，當X射線波長固定后（X光管靶材料固定），不同的原子面因晶距d不同，它們的反射角9也就不同，X射線測角儀就是利用這個原理，對不同切型的石英晶片，采用不同的原子面定向。X光帝射示意圖X光機的構(gòu)造：a） X光管：X光管為一抽成高真空的玻璃管，管內(nèi)存陽極和陰極，陰極在電源E1的作用下發(fā)射熱電子，在高壓電源E2提供的強電場作用下電子以高速轟擊陽極（銅靶），靶上就產(chǎn)生了X射線。b） 電離箱：電離箱是由電離管和放大器組成的，用于測定X射線的反射強度。c） 測角器：即工作度盤，由兩個分別獨立的旋轉(zhuǎn)度盤系統(tǒng)組成，分別控制著被測晶片支架和電離管方位，測角時，從被測石英晶片支架的度盤上可以讀出X光射線的反射與石英晶片之間的夾角9’12,然后與標準晶片的912相比較就能確定石英片切割面的方位。X光機粘板：根據(jù)需用晶片要求的切割角度，利用X光機和專用粘板工裝將水晶棒粘接在切割機料板上。具體操作過程見工藝，粘接面+X面，衍射原子面（0003）衍射角25°20’注意事項：a、 粘接前要用標晶調(diào)零位，在粘接過程中顯示器因某些原因不復零，應用標晶校零后再繼續(xù)工作。b、 確保料板基準面與工作臺潔凈。C、為了保證切割質(zhì)量，粘接時要注意膠層均勻，粘接面積要充分，避免石英晶片掉片、掉角、破邊等。d、根據(jù)切割機切割部位，確保水晶棒兩頭及間隔均勻，整齊。2、 石英晶片切割AT切晶片的切割：就是利用多刀切割機，根據(jù)X光機定向粘板要求的角度，加工成要求厚度的AT切長條片，切割工序包括組刀、上刀架、組裝刀架、研磨劑混合、料板清洗及晶片清洗等，詳細的操作步驟見工藝。多刀切割機的特點：a）效率高，節(jié)省原料。b）石英晶片平行度好，切角精度高，一致性好。C）表面光潔度好，內(nèi)應力小。注意事項：a） 影響切角精度的操作步驟要仔細認真，掌握切割機的切割切角精度，當精度下降時，應立即調(diào)整或采取措施。b） 多刀切割質(zhì)量受切割速度，刀體壓力負荷及刀片繃緊程度的影響，應嚴格按照工藝執(zhí)行。C）做好運行記錄和料單的轉(zhuǎn)料環(huán)節(jié)，嚴禁混料。3、 X光測角：檢查多刀切割的晶片是否合乎要求的精度，并對石英晶片的角度進行分類。工作時不時用標準晶片校準角度。（2小時一次）衍射原子面（0111），與Z軸夾角38°13',衍射角13°20'。顯示的角度是晶片切割面與原子面（0111）的夾角，即晶片的切角等于38°13'-△Q=晶片切角。X光測角儀屬于精密儀器，正確地使用和維護它是保證測角精度，延長測角儀壽命的有效措施。4、 粘砣，切籽晶及改圓。粘砣：將切割的石英晶片整齊地排列一定的長度，在加溫狀態(tài)下使松香和石蠟溶融在石英片間隙中，冷卻后粘成一定（規(guī)定）長度的石英晶片砣，便于切籽晶和改圓工序加工。切籽晶：去掉人造水晶的籽晶部分，并將條形砣切成方形砣，以便改圓工序加工。粘接工裝夾具：將切籽晶好的方砣兩面的中心部位粘上工裝夾具，以便于圓形加工。改圓：根據(jù)設(shè)計要求，將石英片加工到要求的外形尺寸，我們采用磨輪的粒度。第一次加工150#~170#第二次加工800#AT不同型號的石英諧振器，其外形尺寸不同，根據(jù)工藝設(shè)計，按照操作步驟將石英片加工到要求的尺寸，在這里我們談談晶片直徑的確定。晶片的直徑大小對石英諧振器活力和寄生振動有很大影響。AT切型的寄生振動主要包括XY'彎曲，Y'面切變和XY'伸縮三種振動，如果主振動頻率與上述三種振動之一的高次泛音頻率接近時，就出現(xiàn)強耦合作用，引起活力突變或

頻率跳躍現(xiàn)象，這種現(xiàn)象在AT切型的低頻段及邊比d/t小的情況下容易出現(xiàn)。AT切型圓片與上述三種寄生振動頻率的關(guān)系為XY'彎曲振動：f=1380/dnTOC\o"1-5"\h\z彎 ?彎Y'面切變振動：f=3760/dn面 .XY'伸縮振動：f=2900/dn伸 .式中：d-晶片直徑（mm）n彎=XYZ彎曲振動泛音次數(shù)彎n面=YZ面切變振動泛音次數(shù)面n伸=XY'伸縮振動泛音次數(shù)彎曲有強耦合作用伸當n彎為偶數(shù)時，主振動與XY'彎曲有強耦合作用當n當n面為奇數(shù)時，主振動與Y'面切變有強耦合作用面當n伸為奇數(shù)或偶數(shù)時，主振動與伸縮振動有強耦合作用伸所以上式中所確定的有關(guān)直徑的數(shù)值，在AT切型晶片直徑設(shè)計中不能采用。5、研磨:研磨是將切割好的晶片進行厚度加工和將改圓后的晶片研磨到要求的厚度（頻率）。①研磨是石英諧振器制造過程中的一個重要環(huán)節(jié)，它的質(zhì)量好壞對石英諧振器的各種參數(shù)，以及穩(wěn)定性和使用壽命等都有直接的影響，研磨中的每道工序除了達到規(guī)定的外形尺寸外，必須完全除掉上道工序的破壞層，只有這樣才能保證產(chǎn)品的質(zhì)量，因此，研磨要分粗、中、細、精磨（即1000#、2500#、3000#、4000#）幾道工序?qū)κ⑵M行研磨加工，以達到要求的技術(shù)指標。四道研磨的特點：a、 采用目前最合理的轉(zhuǎn)速比，使石英片在研磨過程中運動軌跡重復性少。b、 研磨盤各點磨損均勻，變形小，保證了石英晶片的平整度。c、 游輪受扭力小，變形小，使用壽命長。d、 上下盤同時運動，增加了研磨力，提高了研磨效率。國內(nèi)通常磨料性能一覽表名稱代號主要成份比￡ey'cnr莫氏硬盛顏色持性使用范圍金鋼石、鉆CJ.4-3.610純凈為無哲仃來質(zhì)為黃色+褐色使用壽布長生產(chǎn)率高，價磨輪磨骨各類研磨白剛玉GB也63.2-49白芭緒晶體韌性大中、細、拮研磨碳化TLSiC349.75綠色薄檢狀結(jié)崩體，韌性差，適T加工韌性材料砂料加工粗磨、中聃TH3.19.75黑色碳化硼ITB^C2.5■10黑色磨削力大，價格貫粗、中、細、精磨工藝因素對研磨質(zhì)量和效率的影響：a、 磨料給量的影響：磨料太多則浪費，磨料太小，不僅效率低，而且石英片容易破碎，必須適中。b、 磨料粒度的影響：磨料的粗細與加工速度成正比，并決定了晶片表面破壞層的深淺。C、液料比的影響：磨料和冷卻液的混合比例稱為液料比，必須對不同的磨料選擇合適的液料比，以獲得較高的研磨效率。上述的對質(zhì)量的影響，均在工藝操作步驟中具體體現(xiàn)出來，所以必須遵守操作工藝，才能生產(chǎn)出質(zhì)量好的產(chǎn)品。6、 滾筒倒邊：將圓形或方形（條形）石英晶片的邊緣滾磨成較薄的斜料，以提高石英晶片的活力，滾筒倒邊時，石英晶片與磨料按規(guī)定規(guī)格、比例裝入規(guī)定直徑的金屬圓筒內(nèi)，圓筒按所需的速度，石英片不僅隨著筒在筒壁上滑動，而且還滾動、翻轉(zhuǎn)，在磨料、晶片和筒壁間摩擦力作用下，經(jīng)過一段時間，石英片被磨成所需的形狀，尤其是在筒中再加一定量的細小鐵球，增加了三者間的摩擦力，縮短了倒邊的時間，特點是節(jié)省人力，在長時間滾磨石英片研磨的幾率均等，頻率、形狀一致性好，這種方式也可以用來加工雙凸石英片，工作時應注意：滾筒內(nèi)的磨料與石英片的比例、填充量、滾筒的滾動速度以及石英片、磨料的干燥，這些方面在工藝上講的很仔細，希望特別引起注意。7、 石英片的腐蝕：石英片經(jīng)過粗、中、細研磨之后，不論最終磨料是怎樣細，晶片表面總有一層磨料和石英微粒構(gòu)成的破壞層，如果不清除破壞層，它們就在諧振過程中逐漸脫落，使頻率發(fā)生偏移，同時，也降低電極膜的牢固度，另外，破壞層還能使晶片表面產(chǎn)生應力馳豫效應，使石英諧振器的老化率增大。所以，腐蝕的作用和目的就是去掉破壞層，消除應力，減小老化。石英晶體在氫氟酸中：SiO2+4HF=SiF4+2H2O3SiF4+3H2O=H2SiO3+2H2SiF6在氫氟酸和氟化銨混合溶液中：SiO2+4HF+2NH4F=（NH4）2SiF6+2H2O腐蝕步驟：洗凈石英片按頻率分組一裝腐蝕架（籃）一腐蝕一頻率監(jiān)控一中和f水洗f烘干f頻率檢查腐蝕量：AT晶片的腐蝕量根據(jù)研磨的最終研磨砂料度和頻率（厚度）來決定。一般是1口?3.5口。影響腐蝕質(zhì)量的有關(guān)因素：a、 腐蝕液的濃度：直接影響石英片的腐蝕速度，濃度太高，腐蝕速度太快，石英片表面粗糙，使晶片等效電阻增大，濃度太低，腐蝕速度慢，效率低。b、 腐蝕時間：對一片石英片來講，在腐蝕過程中其腐蝕速度是越來越慢的，這是因為由于表面的研磨，使其結(jié)構(gòu)松散的緣故，最佳的腐蝕時間是去掉破壞層，如時間過長，就會破壞完善的結(jié)構(gòu)，結(jié)果是反而不好。8、 鍍基膜：在真空狀態(tài)下在晶片表面蒸發(fā)鍍膜要求形狀的金屬電極，以便于在晶片上施加電場和調(diào)頻。常用電極材料：材料名稱熔點（*c）蒸徴溫度電陰率（10刁0mm〕A166011482.6Ag96110471.59Au10461465Ni145315W648Ct1959210513.0

真空鍍膜原理：真空鍍膜技術(shù)制造石英振子電極膜的原理是：在真空中加熱金屬式穩(wěn)定的化合物，當它們蒸氣壓達10-2mmHg時，（1mmHg=133.3224Pa），這些金屬或氧5“機械泵3.擴散泵電爐5.5“機械泵3.擴散泵電爐5.擴散泵障知機7.蒸發(fā)加熱器缶活動捋扳Li.ga13.系統(tǒng)放氣閥L5機械泵放氣2、機械泵閥門仏獷散泵樂擴散泵閥門10,待螯發(fā)電極石英片12.真空度探頭14.旁路閥門擴散泵是高真空泵，極限真空度可達104?106Pa擴散泵必須在真空度高于1Pa以上的系統(tǒng)使用，且工作時需用水冷卻。返回頻率：通常把晶片蒸發(fā)電極后，石英片頻率下降的量稱之為返回頻率，也可以鍍膜的厚度來表示，兩者的關(guān)系為：△f=Kr.At/t2Kf：1670KHz.mmt：晶片厚度（mm） 鍍膜厚度△f：返回頻率（KHz）注意事項：a、 要求真空度必須達到5X10-5托以上，否則會影響膜層質(zhì)量。b、 蒸發(fā)速度要適中，蒸發(fā)過快，電極膜會出現(xiàn)金屬顆粒，影響其電阻，蒸發(fā)速度太慢時，金屬膜結(jié)構(gòu)松解，基膜和石英片接合會不牢。c、 晶片和被基膜材料的不潔都會影響產(chǎn)品質(zhì)量。9、石英片裝架：鍍好基膜的石英片與夾簧（或彈簧圈）基座牢固地組裝在一起的過程，包括上架、點膠、固化、檢查四道工序。HOLDER及頻率封裝（SEAL）方法有SOLDERSEAL，RESISTANCEWELD，COLDWELD等，各種方法的老化特性不同

大小引線型SOLDERSEALRZSISIANCEWELDCOLDWELD人錫焊型HC-33/TJ<HC-6.'W)HC-51UHC-47'USOCKET型HC-6/UHC-48/U中大錫焊里HC-12.TJSOCKET型HC-32/U中錫焊里HC-lS.'UHC-49/UHO43/USOCKET型HC-25/UHC-50/UHC-42/U小錫焊璽HC-44/UHC-I-S.'TJ(LFM-1)老化變化±5PPNf^TAR+：3PPN1.ATAR±15-2PPM^TAR價格比較低中高隨封裝方法的HOLDER名稱HOLDER1 10 100MHz 2001 4 200■■■■1□匚匚L□□□□□□□□□匚匚匚□□□□□12/U2 4■■■□□□□□□□□□!□□匚200□匚匚匚□□二1二1二11E/U,25/U2.5 200■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■45/UpUM-11025 30■■■ ■■200■■■■■■■■■■HOLDI：R和可用頻率（■■部位是實際丄適用的）上架a：針架式b：彈簧架式針架式 彈簧架式點膠：在針架或彈簧架與石英片電極接觸部位點上環(huán)氧樹脂膠。固化：加溫150毛，30分鐘使諧振件點膠部位的導電膠固化。注意事項：a、 確保夾簧間隙與石英片在同一平面內(nèi)，減小支架對石英片的扭應力（等效電阻增大）。b、 銀膠稀稠要適宜，點膠部位均勻，不能有膠刺。c、 工作場所所用器具要潔凈，認真仔細按工藝步驟操作。10、微調(diào)：利用真空濺射銀的方法將諧振件的頻率調(diào)整到石英諧振器要求標稱頻率上。①SC-6SA微調(diào)機的原理a、 真空系統(tǒng)：同SBC-6SA相同。b、 蒸發(fā)系統(tǒng)：根據(jù)加工件頻率與標稱頻率的差值采用不同的蒸發(fā)電流，即H、M、L調(diào)整施轉(zhuǎn)手柄。C、齒輪控制系統(tǒng)：根據(jù)加工件的頻率來控制加工件是否進行頻率調(diào)整和其位置。d、頻率控制系統(tǒng)：由A、B兩個振蕩器，標準晶體及差拍控制儀組成，決定加工件的頻率，即將加工件頻率調(diào)整到給定標準晶體的頻率上。特點和影響質(zhì)量的因素：a、 加工件的頻率必須高于晶體標稱頻率。b、 真空度必須達到5X10-5托。c、 蒸發(fā)速度，鉬舟的位置影響調(diào)整頻率。d、 微調(diào)濺銀部位必須在諧振件電極的中心部位，否則會影響其電性能參數(shù)，且微調(diào)量不能過大，過大的話會造成等效電阻急驟增大，Q值下降。中間測試儀：用于測試微調(diào)后諧振件的頻率和電阻。a、 需用標準頻率和電阻較準測試儀。b、 需調(diào)整其負載電容。c、 選擇測量速度和頻率誤差范圍。d、 與標準阻抗計校對其測量誤差，使檢查儀與標準儀器測量數(shù)據(jù)相同。套外殼：在微調(diào)測試合格的諧振件上套上外殼，以便后道工序加工。11、 真空烘烤和封裝真空烘烤：微調(diào)后經(jīng)電性能測試合格的產(chǎn)品，套外殼后放入真空烘烤箱加溫(ioor~i5Or)真空烘烤，其目的是減小晶體表面塵埃分子的吸附，消除晶片與電極及支架的應力。充氮封裝：將套外殼的石英諧振件充氮后，在氮氣保護的環(huán)境進行電阻焊，電阻焊也叫貯能焊，它利用了電容器的充放電特性進行封裝，已充電的電容器在一個極短的瞬間時間內(nèi)放電被接入放電電路中的焊件焊接處，通過強大的電流形成一個巨大的脈沖電熱功能，并在一個外加壓力下，完成焊接，即鍛壓一放電一焊壓，這種焊接方法只在局部，瞬間加熱，不影響內(nèi)部的石英振子，效率