石英晶體生產流程概要

來源：金洛鑫瀏覽：- 發布日期：2018-12-25 14:02:28【大中小】

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人們使用石英晶體已超過一個世紀，而且這個領域還在持續開發中，也發生了翻天覆地的變化，從原來的大體積到現在的小尺寸，從晶體的發展史就能看出現代科技的突破。做為產品中比較關鍵的一種電子元器件，為了適應不同的產品，以及現在越來越高端的產品，石英晶振也在隨著產品的改變而更改。生產一顆石英晶體并沒有我們想的那么簡單，從選購材料開始就比較復雜。

石英晶體的生長僅涉及從小芯片中溶解石英并使石英在準備好的種子上生長。這些包括批量過程，需要大約21天才能得到所需尺寸的晶振。每天大約需要一半的時間將電荷和設備帶到工作溫度。

采用水熱法，將石英片溶解在氫氧化鈉溶液中。溫度保持在溶液的臨界溫度以上。石英的生長過程由雙區溫度系統控制，使得較高的溫度存在于溶解區中而較低的溫度存在于生長區中。

在實際的制造過程中，石英碎片或營養物被放置在長立式鋼制高壓釜的底部，該高壓釜專門設計用于承受高溫和高壓。沿基面切成的石英晶片懸浮在種子容器的頂部區域。加入計算量的去離子水和氫氧化鈉顆粒并密封容器。現在施加外部熱量以實現兩個等溫區。特殊的絕緣和精心控制的加熱模式對于獲得適當的結果非常重要; 原石的小石英碎片被苛性堿溶液溶解。

最重要的是溫度控制，因為溫度影響營養物的溶解速率，石英在種子上的沉積和區域之間營養物的對流轉移。例如，區域之間的高溫差導致快速生長，然而，如果溫差太高，將發生種子斷層。通過實踐經驗，建立了約38攝氏度的可行差異。

制造步驟概要:

石英晶振的制造可分為四個部分：切割，研磨，整理和質量控制。

A.切割

切割操作是在石英棒上進行的第一個過程。用特殊的切片機將棒切成尺寸為1.27mm×1.27mm×0.04mm的小方形骰子。切割骰子的角度對于成品晶體的整體性能非常重要。特殊的X射線單元用于確保相對于原子平面的適當切割角度。

B.研磨

從“母石”切下的石英骰子，稱為“空白”，現在經過研磨精密研磨機。當晶體被研磨時，首先在一臺機器上，然后在另一臺機器上，實現在坯料主表面上逐漸更精細的光潔度。隨著研磨操作減小了坯料的厚度，時鐘晶體的頻率增加。對研磨機的適當控制將導致生成具有極其精確頻率的晶體。

C.整理

在將石英坯料研磨至將產生所需頻率的厚度之后，將它們徹底清潔并將金屬電極真空沉積在它們的兩個主面上。電極拾取存在于晶體表面上的電脈沖并將它們引導至彈簧。反過來，彈簧拾取電脈沖，此外，還有助于將石英晶體諧振器支撐在其安裝基座上。

安裝晶體后進行最終頻率調整。在每個晶體上真空沉積附加金屬。最后一步是通過將金屬罐焊接到其底部來密封晶體，以保護易碎的坯料免受濕氣，空氣，處理等的損害。

D.質量控制

在過程質量控制中，在各個制造步驟中，確定有利的產量。在完成完成的裝置之前，它們在質量控制站進行徹底測試，在最低-55攝氏度到125攝氏度的溫度范圍內，最重要的是注意穩定的石英水晶振動子頻率。檢查晶體的“活性”，因為它表明晶體振動的強度，并且進行“泄漏測試”以確保晶體與其環境密封，以防止單元的劣化。

振動模式和定向角：

石英是一種具有固有高Q值的壓電材料。它能夠將電能轉換為機械能，反之亦然。通過相對于其軸以各種角度切割新石英，可以獲得具有不同振動模式和不同溫度特性的各種坯料。

圖1和圖2示出了Z板貼片石英晶振的取向角，其中對于最常使用的振動模式，晶體單元的第一頻率溫度系數在正常室溫附近變為零。

石英水晶振動子,石英晶體生產流程

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