石英晶体谐振器很多时候也简称“晶体” 或“水晶”(用户很多称其“晶振”、“振子”是欠准确的),它一般是从人造合成的石英晶体块状或棒状材料中,按定轴方位来切割研磨出的石英晶片,经金属电极加工并被装在支架上作成晶体振子,再经外壳焊接封装在盒子内而制成的。根据其产品指标参数及加工工艺,一般可将其分为普通晶体和精密晶体两类,前者普遍应用于用户整机或板卡的振荡电路或滤波电路中,后者主要应用于精密的晶体振荡器和晶体滤波器上;根据其外壳盒型,又将其分为许多型号,祥见后述。武汉泰晶电子科技有限公司专业致力于石英晶体元器件的生产开发,可进行大多数盒型的普通及精密晶体产品的批量生产,还可为用户提供特殊订制的最小批量的晶体产品。
1、晶体材料
现代的晶体产品生产基本都是采用人造合成的石英晶体(SiO2)材料,其材料单体成块状或棒状。对晶体材料的综合评价通常使用Q值(非直测指标)来标示,Q值越高,其制成的晶体产品品质才会更好,精密晶体都是采用高Q值的材料制造的。
2、切型
指晶片相对于石英晶体结晶轴(物理结构)的切割取向。由于石英晶体是各向异性体,故不同方法、角度、精度切割的晶片,其频率温度特性、使用频率范围以及等效电路的各项参数也有所不同。晶体产业生产中主要选用的切割类型有AT、BT、SC等切型,其中AT切型被大多数晶体产品制造采用;SC切型因其优异的频率温度特性和老化特性,而在高精密晶体的制造中被优先采用,但遗憾的是其工艺加工难度很大,成本极高。
3、晶片
指切割加工成一定几何形状、尺寸并相对结晶轴有一定取向的压电体。晶片的设计加工质量直接影响晶体成品的质量,武汉泰晶电子科技有限公司通过技术人员多年的经验积累,在晶片设计与表面处理上对晶片质量进行控制;同时选用经线切割和激光两次校角的晶片,来保证精密晶体所要求的晶片切割精度。
4、电极
指与晶片表面接触或接近的导电膜或导电板,通过它给晶片施加电场。普通晶体的电极现在一般采用纯银,精密晶体根据需要采用金、铝等材料,以及一些辅助性特殊材料;电极的制备通常采用真空镀膜的方式。武汉泰晶电子科技有限公司特别使用改进的设备和工艺,在超净化的生产环境和无油的真空腔内完成精密振子的电极镀膜调频。
5、晶体盒
指保护晶体振子和支架的外壳。将晶体振子装联在支架上的“晶体谐振件”通过专用焊接设备封装在外壳内,即完成了晶体谐振器的制造。武汉泰晶电子科技有限公司采用专门的高品质材料和工艺,进行振子的装架与谐振件的封装,特别为保证精密晶体的老化特性。
晶体盒型即外壳的外形尺寸规范,其尺寸确定了它要容纳的振子的最大尺寸。这最大尺寸限制了每种晶体盒频率范围的下限,也限制了机械强度、再现性以及等效电路参数的选择。注意:晶体元件特性对所承受的振动和冲击是敏感的,甚至是破坏性的。
晶体盒型是目前晶体元件型号分类的主要标准。就有引线的金属盒晶体元件而言,国际市场上流行的盒型,其命名是参照美国的标准,主要有HC-49/U、HC-49/T、HC-49/US、UM-1、UM-5等;在国内的晶体谐振器型号分类,也有采用原电子部部颁标准的,如JA5、JA8、JA10等等,但其用法已较少。武汉泰晶电子科技有限公司采用前述国际市场上流行的盒型命名规范。
6、基频或泛音晶体元件
振子设计工作在给定振动模式最低阶次上的晶体元件称为基频晶体,而工作在比最低阶次要高的阶次上的晶体元件也就称为泛音晶体,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,更高次的泛音晶体生产已不好控制。对于一个晶体元件的设计,给定其振动模式,它的频率即由晶片的方位、尺寸确定,而振动模式取决于使晶片与电路联系在一起的压电效应,特别注意:同样一个频点的晶体,采用基频或者泛音方式,其在电路应用上所反映的特性是不同的。如果用户需要向武汉泰晶电子科技有限公司专门订制特殊频点的晶体,请提供您的使用条件,余下可由我们来完成。
二、晶体元件的电气特性及其指标
尽管石英晶体的性能十分稳定,但其元件最后可达到的电气性能还要取决于它的使用方式,这是因为它的性能要受到环境及相配电路的影响;另外,晶体元件规范所涉及的指标参数不必要的苛刻选择,如把频率设计在任何切型或盒型的上限或下限频率以及上下限频率附近的频率,都会引起成本和可获得性方面的恶化。所以用户在设计使用和专业选购时,谨慎的做法是跟晶体制造厂商预先沟通和讨论晶体的具体应用,以保证您的技术选择和成本投入是有益的。