32.768K晶振在音響里的作用為收音機調頻控制,以及外置喇叭,功放控制系統.最初簡單的只具備播放音樂的小音響內部會用到32.768K音叉表晶,慢慢到后來發展的藍牙音響,智能音響用32.768K貼片晶振,3225晶振,2520晶振等.

不管是哪種音響都會用到石英晶振,貼片晶振,而晶振的精度決定了音質的好壞.因此為了帶給用戶更優質的享受,選擇一款高精度石英晶振是一件很有必要的事情.智能音響豐富多彩的功能帶給我們驚喜,未來的音響我相信會比現在更具高科技,也許跟智能機器人比較也不相上下.

隨著電子智能產品對晶振的使用需求不斷增加,對于晶振的性能要求也在不斷變化,晶振品牌越來越多,日本進口晶振,臺產晶振系列,歐美進口晶振在國內的市場打開,更多品牌進入我們的視線.比如CTS晶振,微晶晶振,Abracon晶振,Sitime可編程晶振都一些比較常見的品牌,還有一些格林雷晶振,QANTEK晶振,ILSI晶振,WI2WI晶振等國際品牌.以下億金電子所介紹的是Abracon晶振的成立發展以及產品應用領域等.

Abracon llc晶振集團是全球頻率控制、信號調節、時鐘分布和磁性元件的制造商.Abracon提供廣泛的石英晶體、晶體和MEMS振蕩器、壓電石英晶體元器件、壓電石英晶體、有源晶體、壓電陶瓷諧振器,實時時鐘、天線、藍牙模塊、陶瓷諧振器、電感濾波器和諧振器、電感器、變壓器和電路保護元件.

FOX晶振在美國成立,位于佛羅里達州邁爾斯堡,自創建以來堅持不斷為用戶提供高品質,高精密石英晶體振蕩器,石英晶振,貼片晶振,石英晶體諧振器等頻率元件.FOX晶振在美過與CTS晶振,IDT晶振等品牌有著同樣高的人氣.是大多知名企業指定的石英晶振供應商.

2009年10月7日,福克斯晶振集團推出了3225封裝壓控溫補晶振系列的FOX923-GP晶振,此款石英晶體振蕩器具有穩定±0.5ppm的寬工作溫度范圍-30°C到85°C.具有精度穩定,耐高溫,品質高等特點.

   臺灣晶技晶振英文名稱TXC晶振,成立于1983年,專業生產石英晶振,貼片晶振,石英晶體諧振器,石英晶體振蕩器,有源晶振等頻率元件.所生產的晶振產品具有起振快,高品質,低損耗,高精度等特點,是國內上百家大型知名企業指定晶振品牌.

   億金電子代理臺灣TXC晶振提供各種封裝尺寸以及晶振型號編碼查詢,更有完美的晶振產品解決方案.以下為億金進口晶振代理商所整理的TXC晶振不同體積12M晶振對應的原廠料號查詢表.歡迎新老用戶收藏,方便下次選型參照使用.

   TXC晶振是臺灣知名頻率元件生產制造商,擁有先進的儀器設備以及生產理念.明白市場所需,與時俱進所生產石英晶振,貼片晶振,石英晶體振蕩器具有超小,超薄,精度穩定,低損耗等優勢特點.

    臺灣TXC晶振中文名稱晶技晶振,是國內廣大用戶指定晶振品牌.TXC生產石英晶振,有源晶振,具有1.8V~5V電壓供應不同領域用戶選擇.TXC石英晶體高超的生產技術,一流的服務,優秀的團隊是對客戶最有力的保障.

   臺灣TXC晶振耳熟能詳,電子行業的人都知道,臺灣數一數二的頻率元件生產制造商,主要生產石英晶振,貼片晶振,有源晶振,石英晶體諧振器等.TXC晶振自成立以來發展至今快有40多年了,至始至終以服務客戶,以質量,以交期為第一的發展理念.

   TXC晶振擁有先進的技術,高端儀器設備,訓練有素的精英團隊,超前的創新思維,TXC晶振發展至今在國內外,臺灣,香港,蘇州,泰國,馬來西亞,深圳,重慶等地設有研發生產基地,銷售辦事處遍布世界各地.

晶振是為電路提供基準頻率信號源的一種頻率元件,在前面的文章中億金電子有提到過關于石英晶振晶片的選擇,晶振刻蝕的影響,晶振片的生產材料等信息,那么下面要給大家說的是利用石英晶振作為微力傳感器的分析講解.

在非接觸測量模式中,微懸臂是要靠壓電驅動器進行AC驅動來做小幅的振動,隨著其進一步的發展,人們把目光開始轉向壓電材料,當石英等材料受到應變時會產生電荷,而當在這些材料上施加電場時,其幾何尺寸就會發生變化,這種現象被稱為壓電效應I18。1990年IBM公司GrutterP等提出了可以將微懸臂粘附在雙晶片之間以產生穩定性很好的高頻振蕩信號,從而對由于力梯度的作用下懸臂的形變信號進行頻率調制,通過解調就可以獲得表面形貌,研究顯示了在固定帶寬的情況下,靈敏度可提高2倍以上。

1991年TR.Albrech等采用在片層壓電材料表面刻蝕出針尖來取代傳統的用si材料做成的微懸臂201。由于壓電材料能將機械振動特性的變化直接轉化為電荷變化,因此不需要激光測微儀,但用其制作的微懸臂品質因數Q值(約200)較低,使得分辨率有待提高,而且在片層壓電材料表面刻蝕出針尖的成本太高。因此必須使用一種高品質因數的壓電材料的傳感器以提高信噪比。

使用針式傳感器的想法在1988年就產生了,當時因為測量集成電路的需要,研究人員曾經試圖模仿傳統的輪廓儀,將一個針尖制作成圓弧半徑可達nm級,這樣就可以突破一些物理極限,如光的波長,以獲得大約相當于光波長的百分之一的測量精度。但是這需要解決兩個問題:針尖的制備和測量相互作用力。1988年,P.Gunther等人探討了使用石英音叉晶振作為傳感器的可能性，將音叉的一個角作為針尖逼近樣品表面,音叉的幅值和頻率會隨著逼近距離的變化而變化,證明了使用石英晶振作為傳感器,是一個很有希望的發展方向。1993年,K.BARTZKE等研制出了第一臺這樣的針式傳感器并將它用于AFM的測量中,其針尖的制備使用了機械蝕刻金剛石的方法為了檢測針尖和樣品之間的接觸,針尖被固定在一個高靈敏度的1MHEZ桿狀晶振上,晶振的諧振參數的變化可以被相應的電路檢測出來。

1995年, A Michels等報道了將晶振作為掃描近場聲顯微鏡的探針的研究。將1MHZ桿狀晶振的尖角作為針尖以45°角與樣品逼近,將晶振受到的阻尼信號作為測量距離的信號得到物體表面的形貌圖。其垂直分辨率達到了50nm,水平分辨率達到了200nm,是介于傳統的輪廓儀和SFM之間的一種儀器24。隨著研究的進一步深入,研究者開始探討將針式傳感器作為其他類型顯微鏡的應用。M. Todorovic等在1998年報道了一種使用音叉作為傳感器的磁力顯微鏡。在石英音叉的一支腳上粘附一個經過磁化的非常細小的針尖,即可構成磁力傳感器。石英音叉晶振的腳只有2mm長,200um厚,100um寬,彈性常數只有200N/m,只有傳統的AFM儀器的十分之-。針尖是電化學腐蝕鎳絲的方法制作的,針尖的安裝保證了音叉的彈性常數和Q值不發生大的變化。

國內這一領域的工作開展的比較晚,1997年,計量科學研究院與西德的合作項目中首次使用了這一技術,之后我們實驗室也在這一領域進行了跟蹤研究,并獲得了初步的結果。

從上述發展歷程可以看出,使用貼片晶振,石英晶振作為針式傳感器,到目前其測試精度并沒有達到很高,但是由于其成本低廉,易于獲得,性能穩定,在測試方法上具有獨到的優勢,因此是一個很有前途的發展方向,隨著研究的進一步深入,它的測量精度有可能進一步提高,這對于工業界和實驗室來說,是一個性價比很高的測量儀器,對于科學試驗和工業應用都具有很大的價值。

石英貼片晶振在安防系統中的作用至關重要.比如上面我們所提到的感應卡門禁內部就有用到圓柱晶振32.768K系列,這里大多客戶會選擇5PPM,10PPM高精度晶振,比如VT-200-F精工晶體,C-002RX愛普生晶振等2x6mm都是客戶優先選擇的對象.

安防系統中的視頻監控用到比較多的就是32.768K貼片晶振,這里根據種類可選擇3215晶振封裝,4115晶振封裝,7015晶振封裝,常見型號比如SC-32S晶振,MC-146晶振,SSP-T7晶振,DST310S晶振,MC415晶振等等.MHZ晶振系列常用封裝有3225貼片晶振,2520貼片晶振等,16M石英晶振,26M石英晶振等頻率是較為常用的,在監控攝像中起到存儲作用,小小的體積滿足網絡攝像對于小型化的要求,具有精度穩定,低功耗,高可靠使用特性等優勢.

關于智能家居中用到的晶振有興趣可以到億金新聞動態中查看,在前面的文章中我們有提到過關于貼片晶振的用途以及智能家居中用哪些石英貼片晶振.更有晶振選型,晶振原廠代碼等資料信息免費提供下載.

億金電子專業生產銷售石英晶振,貼片晶振,32.768K,聲表面濾波器,石英晶體振蕩器等產品,發展多年來擁有先進的工藝,精湛的技術以及現代化的管理手段使得我們在激烈的競爭市場中站穩腳跟.先進的生產設備,一流的技術,優秀的銷售精英團隊是我們對您最有力的保障.億金電子代理進口晶振品牌,包括臺產晶振,歐美進口晶振,日系晶振品牌,比如NDK晶振,KDS晶振,EPSON晶振,精工晶體,西鐵城晶振,IDT有源晶振,TCX晶振,京瓷晶振石英晶振,泰藝晶振,鴻星晶振,CTS晶振貼片晶振,瑞士微晶晶振,Jauch晶振等等.

石英晶振是一種頻率元件，為電路提供基準信號頻率。隨著智能科技的發展，晶振的發展腳步也在不斷加快。關于晶振的作用和晶振分類，以及石英晶振在不同產品中的應用原理大家可以到前面的文章中查看。下面億金電子要給大家介紹的是石英晶振參數的變化可以被相應的電路檢測出來，因此我們做了以下分析。

1995年, A Michels等報道了將晶振作為掃描近場聲顯微鏡的探針的研究。將1MHZ桿狀晶振的尖角作為針尖以45°角與樣品逼近,將石英晶振受到的阻尼信號作為測量距離的信號得到物體表面的形貌圖。其垂直分辨率達到了50nm,水平分辨率達到了200nm,是介于傳統的輪廓儀和SFM之間的一種儀器24。

隨著研究的進一步深入,研究者開始探討將針式傳感器作為其他類型顯微鏡的應用。M. Todorovic等在1998年報道了一種使用音叉作為傳感器的磁力顯微鏡。在音叉表晶的一支腳上粘附一個經過磁化的非常細小的針尖,即可構成磁力傳感器。石英音叉的腳只有2mm長,200um厚,100um寬,彈性常數只有200N/m,只有傳統的AFM儀器的十分之-。針尖是電化學腐蝕鎳絲的方法制作的,針尖的安裝保證了音叉的彈性常數和Q值不發生大的變化。

國內這一領域的工作開展的比較晚,1997年,計量科學研究院與西德的合作項目中首次使用了這一技術,之后我們實驗室也在這一領域進行了跟蹤研究,并獲得了初步的結果。

從上述發展歷程可以看出,使用石英晶振,貼片晶振作為針式傳感器,到目前其測試精度并沒有達到很高,但是由于其成本低廉,易于獲得,性能穩定,在測試方法上具有獨到的優勢,因此是一個很有前途的發展方向,隨著研究的進一步深入,它的測量精度有可能進一步提高,這對于工業界和實驗室來說,是一個性價比很高的測量儀器,對于科學試驗和工業應用都具有很大的價值。

從上述可知,現有的基于微懸臂的掃描磁力顯微鏡存在種種不足。鑒于此, 本文想研制出一種采用新型傳感器的結構緊湊的掃描磁力顯微裝置,以達到高的測量穩定性、準確性和具有納米尺度的測量分辨率。由此,該儀器的研究成功,可在下面幾個方面起到促進作用。

首先它可用于磁記錄工業中的質量檢驗控制中。例如對光盤制造進行超微觀檢測。另外對磁記錄位的大小及分布等進行高分辨率的檢測。再次,可用于對生物樣品磁觸覺細菌內亞微米磁疇顆粒進行直接觀察及對單個細菌細胞內磁矩的定量研究。

關于晶振的信息億金電子在前面的文章中已經提到過很多次了,大家有不懂的可以到億金新聞動態中了解.下面我們要說的是關于石英晶振晶片的由來以及石英晶振晶片的工作原理.

石英晶振晶片的由來

科學家最早發現一些晶體材料,如石英,經擠壓就象電池可產生電流(俗稱壓電性),相反,如果一個電池接到壓電晶體上,石英晶體就會壓縮或伸展,如果將電流連續不斷的快速開「關,晶體就會振動。

在1950年,德國科學家 GEORGE SAUERBREY研究發現,如果在石英晶體,石英晶體諧振器的表面上鍍一層薄膜,則石英晶體的振動就會減弱,而且還發現這種振動或頻率的減少,是由薄膜的厚度和密度決定的,利用非常精密的電子設備,每秒鐘可能多次測試振動, 從而實現對晶體鍍膜厚度和鄰近基體薄膜厚度的實時監控。從此,膜厚控制儀就誕生了。

薄薄圓圓的晶振片,來源于多面體石英棒,先被切成閃閃發光的六面體棒,再經過反復的切割和研磨,石英棒最終被做成一堆薄薄的(厚0.23mm,直徑1398mm)圓片,每個圓片經切邊,拋光和清洗,最后鍍上金屬電極(正面全鍍,背面鍍上鑰匙孔形),經過檢測,包裝后就是我們常用的晶振片了。

用于石英膜厚監控用的石英芯片采用AT切割,對于旋光率為右旋晶體,所謂AT切割即為切割面通過或平行于電軸且與光軸成順時針的特定夾角。AT切割的晶體片振動頻率對質量的變化極其靈敏,但卻不敏感干溫度的變化。這些特性使AT切的石英晶體片更適合于薄膜淀積中的膜厚監控。

石英晶振晶片的原理

石英晶體是離子型的石英晶體,由于結晶點陣的有規則分布,當發生機械變形時,例如拉伸或壓縮時能產生電極化現象,稱為壓電現象。例石英晶振晶體在9.8×104Pa的壓強下承受壓力的兩個表面上出現正負電荷約0.5V的電位差。壓電現象有逆現象,即石英晶體在電場中晶體的大小會發生變化,伸長或縮短,這種現象稱為電致伸縮。

石英晶體壓電效應的固有頻率不僅取決于其幾何尺寸,切割類型而且還取決于芯片的厚度。當芯片上鍍了某種膜層,使芯片的厚度增大,則芯片的固有頻率會相應的衰減。石英晶振,石英晶體的這個效應是質量負荷效應。石英晶體膜厚監控儀就是通過測量頻率或與頻率有關的參量的變化而監控淀積薄膜的厚度。

石英晶體法監控膜厚,主要是利用了石英晶體,石英晶體振蕩器的壓電效應和質量負荷效應。

石英晶體的固有頻率f不僅取決于幾何尺寸和切割類型,而且還取決于厚度d,即f=N/d,N是取決與石英晶振晶體的幾何尺寸和切割類型的頻率常數對于AT切割的石英晶體,N=f·d=1670Kcmm。

物理意義是:若厚度為d的石英晶體厚度改變△d,則石英貼片晶振頻率變化△f, 式中的負號表示晶體的頻率隨著膜增加而降低然而在實際鍍膜時，沉積的是各種膜料,而不都是石英晶體材料,所以需要把石英晶振厚度增量△d通過質量變換轉換成膜層厚度增量△dM,即

A是受鍍面積,pM為膜層密度,p。為石英密度等于265g/cm3。于是△d=(pM/pa)"△dM,所以

式中S稱為變換靈敏度。

對于一種確定的鍍膜材料,為常數,在膜層很薄即沉積的膜層質量遠小于石英芯片質量時,固有頻率變化不會很大這樣我們可以近似的把S看成常數,于是上式表達的石英晶振晶體頻率的變化人行與沉積薄膜厚度△dM有個線性關系因此我們可以借助檢測石英晶體固有頻率的變化,實現對膜厚的監控。

顯然這里有一個明顯的好處,隨著鍍膜時膜層厚度的增加,晶振頻率單調地線性下降,不會出現光學監控系統中控制信號的起伏,并且很容易進行微分得到沉積速率的信號。因此,在光學監控膜厚時,還得用石英晶振,石英晶體法來監控沉積速率,我們知道沉積速率穩定隊膜材折射率的穩定性、產的均勻性重復性等是很有好處和有力的保證。

石英晶體膜厚控制儀有非常高的靈敏度,可以做到埃數量級,顯然石英晶體的基頻越高,控制的靈敏度也越高,但基頻過高時晶體片會做得太薄,太薄的芯片易碎。

所以一般選用的石英晶振,貼片晶振片的頻率范圍為5~10MHz。在淀積過程中,基頻最大下降允許2~3%,大約幾百千赫。基頻下降太多振蕩器不能穩定工作,產生跳頻現象。如果此時繼續淀積膜層,就會出現停振。為了保證振蕩穩定和有高的靈敏度體上膜層鍍到一定厚度后,就應該更換新的晶振片。

此圖為膜系鍍制過程中部分頻率與厚度關系圖。

晶振離子刻蝕頻率微調技術及生產工藝報告

1.頻率微調方法

石英晶振的頻率是由石英晶振晶片的厚度以及電極膜的厚度決定的,為此,當調整此厚度就可以調整石英晶振的頻率。石英晶振的制作過程是先將石英晶片從石英晶體上按一定角度切下,然后按一定尺寸進行研磨,接著在晶片兩面涂覆金屬電極層,此時與目標頻率相差2000ppm~3000p0m,每個電極層與管腳相連與周圍的電子元器件組成振蕩電路,隨后進行頻率微調,使其與目標頻率的差可以減少到2ppm以下。最后加上封裝外殼就完成了。

石英晶振的頻率微調是對每個石英晶振邊測頻率,邊調整電極膜的厚度。使頻率改變,達到或接近目標頻率。電極膜厚的調整方法主要有兩種,真空蒸著法和離子束刻蝕法。

真空蒸著法是在石英晶振晶片的電極膜上用加熱蒸著的辦法繼續增加電極膜的厚度, 達到調整頻率的目的。這種方法結構簡單,易于控制。缺點是在石英晶振晶片表面產生多層電極膜,并且密著度會變差,當石英晶振小型化時,會使原來的電極膜和調整膜的位置發生偏移,使石英晶振的電氣性能降低。

離子刻蝕頻率微調法,是用離子束將電極膜打簿,調整石英晶振的頻率。因此,不會產生多層電極膜,也不會有電極膜和調整膜的位置偏移,石英晶振的電氣性能也不會降低。

2.離子刻蝕頻率微調方法

圖4-1是基于離子刻蝕技術的頻率微調示意圖,離子刻蝕頻率微調方法,當照射面積小于2~3mm2,在beam電壓低于100V以下就可獲得接近10mA/cm2的高電流密度的離子束,離子束的刻蝕速度在寬范圍內可進行調節。圖中采用的是小型熱陰極PIG型離子槍,放電氣體使用Ar,流量很小只需035cc/min。在:圓筒狀的陽極周圍安裝永久磁石,使得在軸方向加上了磁場這樣的磁控管就變成了離子透鏡, 可以對離子束進行聚焦。

熱陰極磁控管放電后得到的高密度等離子,在遮蔽鉬片和加速鉬片之間加高達1200V高壓后被引出。并且可以通過對熱陰極的控制調整等離子的速度。用離子束照射石英晶振,石英晶體的電極膜,通過濺射刻蝕使得頻率上升米進行頻率微調。在調整時,通過π回路使用網絡分析儀對石英貼片晶振的頻率進行監控,當達到目標頻率后就停止刻蝕,調整結束。

因為石英晶振與π回路之間用電容連接,離子束的正電荷無法流到GND而積聚在石英晶片上,使石英晶片帶正電荷。其結果不僅會使頻率微調速度降低,而且使石英晶片不發振,無法對石英晶振的頻率進行監控和調整。為此,必須采用中和器對石英晶片上的正電荷進行中和。

在進行離子刻蝕頻率調整時,離子束對一個制品進行刻蝕所需的時間為1~2秒, 而等待的時間約2秒,等待時間包括對制品的搬送和頻率的測量時間。在等待時間中, 是將擋板關閉的。如果在這段時間內,離子槍繼續有離子束引出,則0.5mm厚的不銹鋼擋板將很快被穿孔而報廢。為此,在等待時間內,必須停止離子槍的離子束引出。

可以用高壓繼電器切斷離子槍的各電源,除保留離子槍的放電電源(可維持離子槍的放電穩定)。這樣,在等待時間沒有離子束的刻蝕,使擋板的使用壽命大大增長。同是,出于高壓繼電器的動作速度很快,動作時間比機械式擋板的動作時間少很多,所以調整精度也可得到提高。

3.離子束電流密度

在圖4-1中,為了提高操作性,簡化自動化過程中的參數設定,只對beam電壓和放電電流進行控制,而放電電壓和Ar流量保持不變,加速電壓取beam電壓的20%。

圖4-2表示的是在不同的beam電壓下,隨著放電電流的變化,石英晶振的電極膜處(與離子槍加速鉬片的距離為25mm)所測得的電流密度。從圖中可以知道,對于不同的beam電壓,放電電流變化時,都有相對應的放電電流使得電流密度達到最大。本文說所的晶振離子刻蝕頻率微調就是采用了各不同beam電壓時的最大電流密度進行的。當設定好調整速度后,根據計算決定beam電壓,然后根據該電壓下最大的電流密度計算出放電電流。

4.離子刻蝕頻率微調加工工藝

晶振離子刻蝕頻率微調加工工藝與真空蒸著頻率微調有相似處也有不同處。首先,兩種頻率微調方法都必須在高真空環境下進行,因此在加工前都必須確認真空腔的真空度是否達到要求,一般都要求在1×103Pa以上。其次還必須確認真空腔的水冷設備沒有漏水現象,使用的真空泵需要用真空油時還要確認真空腔內沒有被油污染。接著還要保證石英晶振,石英晶體諧振器上沒有灰塵或臟污等異物附著,為了有效的控制異物,加工環境最好是5000級以下的凈化空間。離子刻蝕頻率微調加工除了要注意以上要求外,還必須注意到離子刻蝕后數秒內頻率的偏移問題,這個問題將直接影響到生產效率和合格率。

1880年法國物理學家居里兄弟發現了壓電效應。當在石英晶體的某個固定的方向加上壓力后,晶體的內部就產生電極化現象,并且在對應的兩個表面上分別產生正負電荷。當去除所加的壓力后,石英晶振晶體表面的正負電荷又會消失,恢復到原來沒有加壓力的狀態;當所加的壓力改為拉力后,晶體表面產生的正負電荷的極性也會隨之改變。石英晶振晶體表面所產生的電荷量與所加的壓力或拉力的大小成正比。這種將機械能轉化為電能的現象就稱為正壓電效應。

相反,如果在石英晶體的極化方向上外加交變電場時,就會使晶體產生膨脹或縮小的機械變形。當去掉所加的交變電場后,該石英晶振晶體的機械變形也隨之消失,恢復到原來的狀態。這種電能轉變為機械能的現象稱為“逆壓電效應”.自然界中雖然有很多晶體都具有上述壓電效應,但是石英貼片晶振晶體結構簡單,做成的振蕩器精度高,頻率穩定,因此是比較理想的材料。

圖2-1是正壓電效應和逆壓電效應的示意圖。表示某一非中心對稱的壓電石英晶體在某一平面上的投影,當其兩側受到一定外力時的情況。其中(a)表示當石英晶振晶體不受外力時,正電荷與負電荷的中心重合。晶體的電極化強度為0,晶體表面就不帶電荷。(b) 表示在(a)中的晶體兩側加上壓力后,產生電極化現象。即晶體發生壓縮變形使得正電荷與負電荷的中心分離。為此,石英晶振晶體就顯示有電偶極距,電極化強度就不再等于0晶體表面分別出現了正、負電荷。(c)中則表示將晶體兩側的壓力改為拉力后,因為石英貼片晶振晶體產生膨脹變形后正電荷與負電荷的中心分離方向與(b)中的正好相反,所以晶體兩側表面所帶的正、負電荷情況也正好相反。

如果在石英晶振晶體兩側的表面鍍上金屬電極后, 當在其表面加上壓力或拉力時,都可以利用儀表測得晶體兩側表面的電位差。只是金屬電極上由于靜電感應產生的電荷與石英晶體表面出現的束縛電荷極性相反。如(d)、(e) 所示,它們分別表示(b)、(c)在加壓力的面或加拉力的面鍍上金屬電極的情況。當施加壓力或拉力的方向和產生電位差的方向一致時,稱為縱向壓電效應。也有一些壓電材料,施加壓力或拉力的方向和產生電位差的方向是垂直的,這種現象則被稱為橫向壓電效應。相反,如果壓電石英晶體在電場中,出于電場的作用,使石英晶振晶體正電荷與負電荷的中心發生分離。這種極化現象則會導致石英晶體,石英晶體振蕩器的變形,這就是電致變形,也就是逆壓電效應.

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石英晶振主要用在電路中作穩頻元件。為了克服傳統的掃描探針顯微鏡在應用中的不足,本文采用石英晶振作為微力傳感器來取代傳統的微懸臂和位移檢測裝置。而石英晶振有兩個優點：

1、壓電效應,從而使石英晶振免去了中間轉化環節,形成一個獨立的直接和即時的微力測量單元。

2、空氣中極高的品質因素,從而使最小可測力梯度減小,傳感器的靈敏度提高。

2.1晶振作為測量元件的物理特性研究

石英晶體是六棱柱而兩端呈角錐形的結晶體,其化學成分是Si02,下圖所示是石英晶振晶體的坐標軸系：

通常將通過兩頂端的軸線稱為光軸(Z軸),與光軸垂直又通過晶體切面的六個角的三條軸線稱為電軸(X軸),與光軸垂直又和石英晶振晶體橫切面六邊形的六個邊垂直的三條軸線稱為機械軸(Y軸),X軸、Y軸、Z軸統稱為晶體的坐標軸系。在同一方向上,石英晶振晶體的性質是完全相同的。

石英晶體是一種各向異性的晶體,它具有正壓電效應。沿某一機械軸或者電軸施加壓力,則在垂直于這些軸的兩個表面上就產生了異號電荷,其值與機械壓力產生的機械形變成正比,若施以張力,則表面上的電荷與受壓時的符號相反。造成這種結果的原因是貼片晶振,石英晶振晶體的晶格在壓力下變形,導致電荷分布不均勻。石英晶體還具有逆壓電效應,如果在石英晶體兩個面之間加一電場,則晶體在電軸或機械軸方向上就會延伸或壓縮,延伸或壓縮量與電場強度成正比。

如果將石英晶體置于交變電場中,則在電場的作用下,貼片晶振晶體的體積會發生周期性的壓縮或拉伸的變化,這樣就形成了晶體的機械振動,晶體的振動頻率應等于交變電場的頻率,在電路中也就是驅動電源的頻率。當石英晶體諧振器振動時,在它的兩表面產生交變電荷,結果在電路中出現了交變電流,這樣壓電效應使得晶體具有了導電性,可以視之為一個電路元件。石英晶振晶體本身還具有固有振動頻率,此振動頻率決定于晶體的幾何尺寸、密度、彈性和泛音次數,當石英晶振晶體,有源晶振的固有振動頻率和加于其上的交變電場的頻率相同時,晶體就會發生諧振,此時振動的幅值最大,同時壓電效應在石英晶振晶體表面產生的電荷數量和壓電電導性也達最大,這樣石英晶體諧振器,石英晶振晶體的機械振動與外面的電場形成電壓諧振,這就是石英晶體作為振蕩器的理論基礎。

石英晶體的電氣特性可用圖中所示的等效電路圖來表示,由等效電阻R1、等效電感L1和等效電容C1組成的串聯諧振回路和靜態電容Co并聯組成,靜態電容C0主要由貼片晶振,有源晶振,石英晶體的尺寸與電極確定,再加上支架電容組成。等效電感L1和等效電容C1由切型、石英晶體片和電極的尺寸形狀來確定。等效電阻R1是決定石英晶振Q的主要因素,是直接影響石英晶體諧振器工作效果的一個重要參數。R1不僅由切型、石英晶體片形狀、尺寸、電極決定,而且加工條件、裝架方法等對其影響也很大。因此,同一型號,同一頻率的若干產品其Q值也相差很大。

在等效電路中,L1和C1組成串聯諧振電路,諧振頻率為:

通常石英晶體諧振器的阻抗頻率特性可用圖2.3表示。此處忽略了等效電阻R1的影響,由圖可見,當工作頻率f時,晶體呈容性;當工作頻率在f0與f之間時,晶體呈感性;當工作頻率f>f時,晶體又呈容性。晶體在晶體振蕩器主振蕩級的振蕩電路呈現感性,即工作頻率在f于f之間。

石英晶振是高端智能產品不可或缺的一種頻率元件,主要為時鐘電路提供信號頻率.晶振根據市場不同需求分IDP晶振和SMD晶振,并且從過去的8045晶振大體積到現在的1612晶振,在不斷改小的石英貼片晶振,符合如智能產品對于小型化的追求.億金電子從事石英晶體行業十幾年,多年來誠信經營,精益求精,為廣大用戶提供小尺寸,高精度,低價格晶振產品,并且免費提供晶振技術資料下載.以下為億金電子技術工程支招,如何更好的管理石英晶振質量以加強晶振的可靠性.

1.質量與可靠性

眾所周知,質量是石英晶振,貼片晶振的生命,因此,人們十分重視晶振的質量。為了全面刻畫產品質量,人們從不同側面提出了眾多質量指標,這些質量指標形成了產品質量指標體系。按照石英晶振,貼片晶振產品質量指標的屬性對其進行分類,這些質量指標可分為性能指標、可靠性指標、安全性指標、適應性指標和經濟性指標等,如電視機有很多表示圖像清晰程度、音質是否優美等質量指標,這些指標都是聲表面濾波器,石英晶振,貼片晶振,石英晶體諧振器等電子元件在性能方面的指標。也就是完成規定功能能力的指標。產品的可靠性指標反映了產品保持其性能指標的能力.如在電視機出廠時其各項性能指標檢驗是合格的,那么,3000小時后電視機是否仍保持出廠時各項性能指標呢,這是用戶十分關心的問題,為了說明產品保持其性能指標的能力,就必須向用戶提供有關該貼片石英晶振產品的可靠性指標,如平均壽命、可靠度等。

由此可見,可靠性也是產品質量指標的一個重要方面,他強調的是產品的質量指標和時間發展之間的關系,人們在使用產品時,使用產品的次數不是一定的這就要求了與時間有關的質量指標,也就是可靠性達到人們的需求,質量與可靠性水平俱佳的晶振才是真正的好產品。因此,質量與可靠性是相輔相成的,缺一不可的。

2.質量管理與可靠性管理

很多企業認為分不清質量管理與可靠性管理的區別,他們認為可靠性管理就是質量管理,可靠性管理應有質量部門來負責,其他部門沒有可靠性管理的責任, 這樣的認識是錯誤的。

目前很多企業都對質量管理非常的重視,認識到了質量管理的重要性,也運用可很多質量管理方法來保證使用晶體振蕩器,石英貼片晶振的質量,大部分企業都通過了ISO9001質量管理體系認證,企業的質量管理水平也都比較高。可以說,絕大部分行業,只要質量管理水平提上去了,就可以滿足企業發展的需要。但在某些領域,比如航空航天、衛星通訊、無線電傳輸、軍事裝備制造等領域,僅僅依靠質量管理是不夠的。如果想達到對石英晶振,貼片晶振可靠性要求,那么一定要運用可靠性管理來幫助企業來提升石英晶振,貼片晶振的可靠性。

質量管理與可靠性管理既有聯系又有區別,在企業進行可靠性管理之前, 定要分清楚質量管理與可靠性管理之間的區別,可靠性可以看作是質量特性中的個重要指標。可靠性管理可以當作質量管理的深層次的管理活動,它有著很多不同于質量管理的特點。質量管理相對側重于產品的生產階段,強調對貼片晶振,石英晶體振蕩器,石英晶振的生產過程的質量控制。而可靠性管理是對產品實現全階段的可靠性管理,在設計階段強調可靠性預計、可靠性分配等預測可靠性的方法,在生產階段則在質量控制

基礎上進行進一步的可靠性要求,在維護階段也要保證貼片晶振,石英晶振可靠性的實現,質量管理與可靠性管理的區別聯系如表2-1。

表2-1質量管理與可靠性管理的區別聯系

科技的發展讓電子元器件的市場不斷上漲增值，加大電子元器件使用量的同時對其功能性以及尺寸等方面也有了諸多要求。比如石英晶振，貼片晶振，石英晶體振蕩器，滿足市場需求從大體積8045晶振到1612晶振，尺寸改小了，技術加強，使用性能也提高了不少，在高端智能產品中具有低功耗，高穩定精度，重量輕等優勢特點。億金電子技術工程師下面給大家介紹石英晶振的可靠性質以及設計分析報告。

A型石英晶振的組成

A型石英晶振結構比較簡單,由底座、PCB電路板、元器件、晶體、外殼五部分組成,根據這些零部件的功能分析,可以得到A型晶振的可靠性框圖, 可靠性框圖見圖3-4

4.22A型石英晶振的可靠性要求

A型石英晶振的可靠性指標要求如下:

(1)石英晶振在工作n年內不發生致命故障

(2)石英晶振n年內總的工作時間不低于:t=n×365×24。

(3)石英晶振的可靠度為0.95:即Rs=0.95。

4.2.3A型石英晶振的可靠度計算

可靠度是指產品在規定的條件和規定的時間內,能正常完成規定功能的概率,通常用R表示。根據對A型石英晶振的結構分析,可以看出A型石英晶振為串聯結構,可靠度計算公式如下:

RS=R1×R2×R3×…·×Rn                       公式(4-1)

A型石英晶振由四部分組成:底座、電路板、元器件、晶體、外殼。A型石英晶振可靠度計算公式如下:

RS=R1×R2×R3×R4×R5                  公式(4-2)

式中:R、R2、R3、R4、R5分別代表底座、電路板、晶體、元器件、外殼的可靠度。

4.24A型石英晶振的可靠性預計

可靠性預計,顧名思義指的是對石英晶振產品在規定的工作條件下進行可靠行估計也就是根據類似產品的經驗數據或組成該產品的各單元的可靠性數據,對石英晶振產品給定工作或非工作條件下的可靠性參數進行估算。

可靠性預計的意義主要有:

(1)為產品設計階段的可靠性設計提供依據

(2)為產品的維護階段提供有價值的信息。

3)站在可靠性設計的角度,篩選設計方案,尋找最佳設計方案。

(4)為改進設計方案提供理論支持。

可靠性預計的方法主要有上下限法、元件計數法、相似產品法、應力分析法評分法、故障率預計法、性能參數預計法。根據W公司實際情況,本文采用應力分析法對石英晶振進行可靠性預計。因為A型石英貼片晶振的主要部件的故障率均可通過供應商得到,所以本文采用應力分析法。采用GJB/Z299C-2006預計手冊。故障率預計法的計算公式為:

4.2.5A型石英貼片晶振的可靠性分配

石英晶振可靠性分配指的是將整個系統的可靠性指標分配給各個組成部分,是將可靠性指標總整體到局部,從上到下進行分配的過程。可靠性分配有以下意義:將石英貼片晶振產品的整體可靠性指標進行分配,分配到產品的下級組成部分,可以使每個組成分的可靠性設計指標更加準確細致,便于可靠性設計人員進行分析。

貼片晶振可靠性分配方法主要有 AGREE分配法、拉格朗日乘數法、比例分配法、評分分配法、復雜度分配法、動態規劃法、重要度法、直接尋查法。

本文采用 AGREE分配法對A型石英晶振進行可靠性分配, AGREE分配法將整體的每一個組成單元的復雜度和重要度納入到可靠性分配中。 AGREE方法的核心是:失效率的分配和整體的各個組成單元的重要度和復雜度有關,組成單元越重要,分配的失效度就應該越高。相反,組成單元的重要度越高,分配的失效度就應該有所減少。也就是說,分配給每個組成單元的失效度是加權的,加權因子C與組成單元復雜度成正比,與組成單元的重要度成反比。

單元或子系統的復雜度的定義為單元中所含的重要零件、組件(其失效會引起單元失效)的數目Ni(i=1,2.n)與系統中重要零、組件的總數N之比,即第i個單元的復雜度為：

假定設備的壽命符合指數分布,則可靠度為:

單元或子系統的重要度的定義為該單元的失效而引起的系統失效的概率。其表示為考慮裝置的重要度之后,把系統變成一個等效的串聯系統,則系統的可靠度Rs可以表示為考慮裝置的重要度之后,把系統變成一個等效的串聯系統,則系統的可靠度Rs可以表示為：

考慮裝置的重要度之后,把系統變成一個等效的串聯系統,則系統的可靠度Rs可以表示：

式中：

Wi —為系統的失效率

Ki —產為單元的復雜度

石英晶振的頻率是出石英品片的厚度以及電極膜的厚度決定的,為此,當調整此厚度就可以調整石英晶振的頻率。石英晶振的制作過程是先將石英晶片從石英晶體上按一定角度切下,然后按一定尺寸進行研磨,接著在晶振晶片兩面涂覆金屬電極層,此時與目標頻率相差2000ppm~3000p0m,每個電極層與管腳相連與周圍的電子元器件組成振蕩電路,隨后進行頻率微調,使其與目標頻率的差可以減少到2ppm以下。最后加上封裝外殼就完成了。

石英晶振的頻率微調是對每個石英晶振邊測頻率,邊調整電極膜的厚度。使頻率改變,達到或接近目標頻率。電極膜厚的調整方法主要有兩種,真空蒸著法和離子束刻蝕法。

真空蒸著法是在石英晶片的電極膜上用加熱蒸著的辦法繼續增加電極膜的厚度, 達到調整頻率的目的。這種方法結構簡單,易于控制。缺點是在石英貼片晶振晶片表面產生多層電極膜,并且密著度會變差,當石英晶振小型化時,會使原來的電極膜和調整膜的位置發生偏移,使石英晶振的電氣性能降低.

離子刻蝕頻率微調法,是用離子束將電極膜打簿,調整石英晶振的頻率。因此,不會產生多層電極膜,也不會有電極膜和調整膜的位置偏移,石英晶振的電氣性能也不會降低。