晶体谐振器工艺简介

晶体谐振器陶瓷基座的生产工艺设计http://cecbn 2019年12月10日10:13:57 电子元器件应用作者：贾铁钢大连职业技术学院引言表面贴装(SMD)晶体谐振器和振荡器的应用非常广泛，其中手机、数码相机、PDA每部需1只，笔记本电脑需4～6只。

这些产品的年增长率均在10％～50％。

而且，表面贴装(SMD)晶体谐振器、振荡器的需求呈连年上升趋势。

晶体谐振器表面贴装(SMD)陶瓷基座(Ceramic Base)(以下简称陶瓷基座)是适应表面贴装技术的片式化谐振器封装用基座，目前我国的陶瓷基座基本由日本、韩国进口，因此陶瓷基座的国产化设计与开发迫在眉睫。

1 陶瓷基座的基本结构与材料片式化晶体谐振器表面贴装陶瓷基座的基本结构如图1所示。

该陶瓷基座所用的主要原材料如下：(1)陶瓷粉末陶瓷粉末的主要成分为氧化铝(Al2O3)，主要使用日本京瓷A440，90％含量，密度：3.6g／cm3，电阻系数(20℃)1014Ωm、抗压强度：300 Mpa、电介强度：10 kV／mm。

制作陶瓷基座的原材料分为高温陶瓷粉末和低温陶瓷粉末。

高温陶瓷一般为氧化铝(Al2O3)，烧结温度在1600℃～1850℃左右。

低温陶瓷一般为玻璃-陶瓷系列，主要有45％PbO-硼硅玻璃+55％Al2O3、60％CaO-Al2O3-硼硅玻璃+40％Al2O3等，烧结温度在800℃～900℃左右。

高温陶瓷烧结的收缩稳定性比低温陶瓷好，结构强度高，致密性好。

缺点是材料介电常数较大会导致信号延迟时间过长。

电路材料以钨(W)、钼(Mo)为主。

导体材料的电阻率高、损耗较大。

低温陶瓷为第 1 页一般常用的陶瓷材料，介电常数小，电路材料是Cu、Ag等电阻率较小的优良导体，缺点是陶瓷材料配制技术复杂。

(2) 粘合剂粘合剂的作用是将陶瓷粉末融合在一起形成板片状，并可在上面打孔和印导电金属浆料。

粘合剂经烧结后会挥发掉。

常用的粘合剂包括聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、邻苯二甲酸二丁脂、正丁醇和三氯乙烯。

我们常说的晶振一般叫做晶体谐振器，是一种机电器件，是用电损耗很小的石英晶体经精密切割磨削并镀上电极焊上引线做成。

这种晶体有一个很重要的特性，如果给他通电，他就会产生机械振荡，反之，如果给他机械力，他又会产生电，这种特性叫机电效应。

他们有一个很重要的特点，其振荡频率与他们的形状，材料，切割方向等密切相关。

由于石英晶体化学性能非常稳定，热膨胀系数非常小，其振荡频率也非常稳定，由于控制几何尺寸可以做到很精密，因此，其谐振频率也很准确。

根据石英晶体的机电效应，我们可以把它等效为一个电磁振荡回路，即谐振回路。

他们的机电效应是机-电-机-电....的不断转换，由电感和电容组成的谐振回路是电场-磁场的不断转换。

在电路中的应用实际上是把它当作一个高Q值的电磁谐振回路。

由于石英晶体的损耗非常小，即Q 值非常高，做振荡器用时，可以产生非常稳定的振荡，作滤波器用，可以获得非常稳定和陡削的带通或带阻曲线。

无源晶体与有源晶振的区别、应用范围及用法：1、无源晶体——无源晶体需要用DSP片内的振荡器，在datasheet上有建议的连接方法。

无源晶体没有电压的问题，信号电平是可变的，也就是说是根据起振电路来决定的，同样的晶体可以适用于多种电压，可用于多种不同时钟信号电压要求的DSP，而且价格通常也较低，因此对于一般的应用如果条件许可建议用晶体，这尤其适合于产品线丰富批量大的生产者。

无源晶体相对于晶振而言其缺陷是信号质量较差，通常需要精确匹配外围电路（用于信号匹配的电容、电感、电阻等），更换不同频率的晶体时周边配置电路需要做相应的调整。

建议采用精度较高的石英晶体，尽可能不要采用精度低的陶瓷警惕。

2、有源晶振——有源晶振不需要DSP的内部振荡器，信号质量好，比较稳定，而且连接方式相对简单（主要是做好电源滤波，通常使用一个电容和电感构成的PI型滤波网络，输出端用一个小阻值的电阻过滤信号即可），不需要复杂的配置电路。

有源晶振通常的用法：一脚悬空，二脚接地，三脚接输出，四脚接电压。

晶体谐振的原理晶体谐振是指晶体材料在特定尺寸和形状下，能够发生机械振动并且具有特定的振荡频率。

晶体谐振在电子器件、天文仪器、机械仪器等领域中具有广泛的应用。

晶体谐振的原理可以通过弹性力学理论和电路理论来解释。

根据弹性力学理论，当一个固体材料受到外力作用时，会发生形变。

晶体材料由于其晶格结构的特殊性，可以在受力后发生周期性的振动，从而形成机械振动。

而根据电路理论，晶体可以看作是一个由电容和电感组成的振荡电路。

晶体的电容来自于晶体构成材料的极化现象，而晶体的电感主要来自于晶体中的电磁耦合效应。

当晶体施加电场或机械应力时，晶体会发生频率特定的振荡，这个振荡频率就是晶体的谐振频率。

晶体谐振的频率与晶体的尺寸和形状有关。

通常情况下，晶体的尺寸是用晶体的厚度、长度和宽度来表示的。

晶体的谐振频率会受到尺寸的影响，一般来说，晶体尺寸越小，谐振频率越高。

此外，晶体的形状也会对谐振频率产生影响。

常见的晶体形状有圆片状、长方形状、梯形状等，这些不同的形状对谐振频率有不同的影响。

晶体谐振的频率可以通过数学模型进行计算。

常见的数学模型有压电效应模型和声波模型。

压电效应模型是基于晶体的压电效应来计算谐振频率的，它考虑了晶体在应力或电场的作用下的形变和振动。

声波模型是基于晶体中的声波传播来计算谐振频率的，它考虑了晶体中的声速和声波的传播方式。

这些数学模型可以帮助工程师在设计中选择合适的晶体尺寸和形状，以实现所需的谐振频率。

晶体的谐振频率还受到温度影响。

由于晶体的热膨胀性质，晶体在温度变化下会产生形变，从而导致谐振频率的变化。

这就要求工程师在设计中考虑温度的影响，并采取相应的补偿措施，以保持晶体的谐振频率稳定。

总的来说，晶体谐振的原理是基于晶体的弹性力学和电路性质。

晶体在特定尺寸和形状下，受到应力或电场的作用后，会发生机械振动并且具有特定的振荡频率。

晶体谐振的频率可以通过数学模型进行计算，并且受到尺寸、形状和温度等因素的影响。

晶体谐振器的作用(一)晶体谐振器的作用什么是晶体谐振器？晶体谐振器是一种能够产生特定频率的电子设备。

它由晶体材料制成，具有非常稳定和准确的振荡特性。

晶体谐振器的原理晶体谐振器的振荡原理基于晶体材料的压电效应和振荡回路的相互作用。

当施加电场或机械压力在晶体上时，晶体会产生压电效应，将电能转化为机械能或者反过来。

而当晶体与谐振回路相连时，晶体的振荡特性会被谐振回路的特性所决定，从而产生稳定的谐振信号。

晶体谐振器的作用晶体谐振器在电子设备中有着广泛的应用，其主要作用包括：1. 时钟晶体谐振器可以用作电子设备的时钟源。

在计算机、手机、电视等设备中，晶体谐振器产生的稳定频率信号用于同步设备中的各种操作。

2. 频率控制晶体谐振器可以用于控制电子设备的工作频率。

在无线通信设备中，晶体谐振器可以产生稳定的射频信号，用于调制和解调信号，保证通信质量。

3. 过滤晶体谐振器可以用于滤波器的设计。

通过调整晶体谐振器的频率，可以选择性地通过或阻塞特定频率的信号。

这在无线通信和音频设备中非常重要。

4. 传感器晶体谐振器可以用作传感器，通过测量晶体的振荡频率变化来检测环境中的温度、压力、湿度等物理量的变化。

5. 稳定性改善晶体谐振器的高稳定性使其成为电子设备中的关键元件。

在各种仪器、仪表和控制系统中，晶体谐振器可以提供精确可靠的频率参考。

总结晶体谐振器作为一种能够产生稳定频率信号的电子设备，在现代科技中发挥着重要作用。

它广泛应用于时钟、频率控制、过滤、传感器以及稳定性改善等方面，为各种电子设备的正常工作和优化性能提供了可靠的支持。

为什么选择晶体谐振器？在选择晶体谐振器的时候，有以下几个主要因素需要考虑：1. 稳定性晶体谐振器具有非常高的频率稳定性，这意味着它的振荡频率几乎不受外界环境条件的影响。

这种稳定性对于需要精确计时和频率控制的应用非常重要。

2. 准确性晶体谐振器能够产生非常准确的频率信号，其频率误差通常在非常小的范围内。

晶体谐振器陶瓷基座的生产工艺设计http://cecbn 2019年12月10日10:13:57 电子元器件应用作者：贾铁钢大连职业技术学院引言表面贴装(SMD)晶体谐振器和振荡器的应用非常广泛，其中手机、数码相机、PDA每部需1只，笔记本电脑需4～6只。

这些产品的年增长率均在10％～50％。

而且，表面贴装(SMD)晶体谐振器、振荡器的需求呈连年上升趋势。

晶体谐振器表面贴装(SMD)陶瓷基座(Ceramic Base)(以下简称陶瓷基座)是适应表面贴装技术的片式化谐振器封装用基座，目前我国的陶瓷基座基本由日本、韩国进口，因此陶瓷基座的国产化设计与开发迫在眉睫。

1 陶瓷基座的基本结构与材料片式化晶体谐振器表面贴装陶瓷基座的基本结构如图1所示。

该陶瓷基座所用的主要原材料如下：(1)陶瓷粉末陶瓷粉末的主要成分为氧化铝(Al2O3)，主要使用日本京瓷A440，90％含量，密度：3.6g／cm3，电阻系数(20℃)1014Ωm、抗压强度：300 Mpa、电介强度：10 kV／mm。

制作陶瓷基座的原材料分为高温陶瓷粉末和低温陶瓷粉末。

高温陶瓷一般为氧化铝(Al2O3)，烧结温度在1600℃～1850℃左右。

低温陶瓷一般为玻璃-陶瓷系列，主要有45％PbO-硼硅玻璃+55％Al2O3、60％CaO-Al2O3-硼硅玻璃+40％Al2O3等，烧结温度在800℃～900℃左右。

高温陶瓷烧结的收缩稳定性比低温陶瓷好，结构强度高，致密性好。

缺点是材料介电常数较大会导致信号延迟时间过长。

电路材料以钨(W)、钼(Mo)为主。

导体材料的电阻率高、损耗较大。

低温陶瓷为第 1 页一般常用的陶瓷材料，介电常数小，电路材料是Cu、Ag等电阻率较小的优良导体，缺点是陶瓷材料配制技术复杂。

(2) 粘合剂粘合剂的作用是将陶瓷粉末融合在一起形成板片状，并可在上面打孔和印导电金属浆料。

粘合剂经烧结后会挥发掉。

常用的粘合剂包括聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、邻苯二甲酸二丁脂、正丁醇和三氯乙烯。

高精密SC切晶体谐振器的设计与实现聂祎河北远东通信系统工程有限公司摘要：随着世界现代通信业的迅猛发展，对高技术指标、高可靠元器件的要求日益迫切，尤其对尖端高档晶体振荡器提出了更高的要求，而作为高档晶体振荡器的核心--高档晶体谐振器是重中之重，其中SC切晶体谐振器比AT切的具有更多的优点。

本文探讨了高精密SC切晶体谐振器的设计与实现。

关键字：晶体谐振器 SC切压电晶体1、引言自1974年发现SC切型以来，由于它在开机特性、短稳、长期老化、抗辐射等方面具有其它切型晶体无法比拟的优势，几十年来获得了长足的发展，高精密SC切晶体谐振器技术含量高，对设计、制作工艺、制作经验等各方面都有很高的要求，本文以SC10M（3rd）为例着重介绍其设计思路及加工工艺的简况，并测试主要的性能指标。

2、设计思路2.1 切角及误差的确定晶体设计拐点为80±5℃，查询文献资料并根据实际产品性能，晶片切角选为（yxwl）21º56＇/34º05＇，晶片角度允许误差：21º56＇±3＇，34º05＇±0.5＇。

允许误差确定的依据是：①测角用X光机的精度。

②计算得出的SC切晶体对角度的要求。

③试验产品的实际拐点误差。

2.2 晶片外形的确定晶片直径选为φ8.65mm，倒缺口处8.4mm，这样可以沿用现有的AT切工装夹具。

为了有效的降低电阻，采用平凸抛光片，对于凸面采用的曲率，由于φ角的出现（AT切的φ角可视为零），使SC切晶体谐振器的频谱复杂化了。

SC切晶体的振动是厚度振动。

厚度振动有三种形式：厚度伸缩振动，即A模振动；厚度扭曲振动，即B模振动；厚度切变振动，即C模振动。

其中只有C模振动曲线是三次函数曲线，才拥有零温度系数点。

这是我们需要的振动模式。

A模离C 模较远，采用平凸晶片外形时这个振动模式激励不起来，不予考虑，而B模振动模式离C模较近，其位置由φ角的大小决定，如果φ角为21º56＇，则B模振动大约位于高于C模振动的9.6%，所以B模振动的存在给我们的设计带来很大麻烦。

谐振器制造流程谐振器是一种被广泛应用于无线通信系统中的被动器件，通常由各种电子元器件和微电子加工技术制成。

本文将介绍谐振器的制造流程及其详细步骤。

谐振器的制造流程可以分为以下几个步骤：1. 设计和仿真在制造谐振器之前，需要进行设计和仿真。

例如，可以利用电磁仿真软件进行仿真，以确定谐振器的设计参数，例如频率范围、带宽、增益等。

仿真结果还可以用于优化设计，使谐振器具有更好的性能。

2. 制备基片制造谐振器的第一步是制备基片。

通常使用高纯度的半导体材料，例如硅、氮化硅等，作为基片。

基片必须经过化学反应、物理蒸发和切割等处理来获得所需的大小和平滑度。

3. 沉积金属接下来，在基片上沉积金属，例如铝、钼、铜等。

金属层的厚度可以根据谐振器的设计要求而变化。

金属层的作用是实现电极，将电信号从外部传输到谐振器内部。

4. 制造谐振器元件接下来，利用光刻和微电子加工技术，在金属层上制造谐振器元件。

光刻技术可以在微米级别上刻出各种形状，例如线、环等。

这些元件的大小和形状是根据谐振器的设计参数而定。

谐振器元件的作用是在特定频率下产生共振，将信号从输入端传输到输出端。

5. 封装和测试最后，将制造好的谐振器元件封装并进行测试。

封装可以保护谐振器免受物理损害。

测试包括频率响应、带宽、增益等性能参数的测量，以确保制造的谐振器符合设计要求。

综上所述，谐振器的制造流程复杂，需要多种技术和设备的配合使用。

但是，该流程可以通过现代科技的发展而进一步优化，以提高制造效率和性能。