電子產(chǎn)品眾多,從過去到現(xiàn)在,智能產(chǎn)品的不斷發(fā)展,對于晶振的需求不管是從體積上還是性能上都大大提高了要求.以前的大體積貼片晶振8045,7050,6035都是大家爭著采購的對象.而現(xiàn)在,小型智能化產(chǎn)品專注于使用5032晶振,3225晶振,2520晶振,2016晶振等小體積貼片晶振.

?？怂笷TM系列OCXO有源晶振精度穩(wěn)定控制在±10PPM,頻率可供范圍5MHZ~40MHZ選擇,溫度范圍-40℃~85℃,具有高品質(zhì),性能穩(wěn)定等.FTM也有一個(gè)頻率控制引腳,允許最小值±0.7ppm的頻率調(diào)整.福克斯晶振,石英晶體振蕩器電源電壓范圍3.3V~5V,輸出負(fù)荷一般為15PF,老化率10年僅0.4值.具有高可靠使用特性.

FOX貼片晶振,SMD晶振,晶體振蕩器采用編帶盤裝,可用于任何自動(dòng)化生產(chǎn)線,節(jié)省了時(shí)間,更有效的節(jié)省了人力物力資源.?？怂筄CXO石英晶體振蕩器重量輕,僅有5.7g.億金電子代理?？怂咕д?更多規(guī)格型號(hào)以及技術(shù)資料歡迎咨詢0755-27876565.

億金電子是專業(yè)生產(chǎn)銷售石英晶振,貼片晶振,石英晶體振蕩器,陶瓷諧振器等頻率元件的廠家,多年來憑自身的信念,勇氣和才智,不但研發(fā)創(chuàng)造了大量的優(yōu)秀晶振產(chǎn)品,并且獲得多家進(jìn)口晶振代理資質(zhì),滿足各行各業(yè)對晶振的使用需求.下文中所介紹的是ILSI石英晶體振蕩器會(huì)出現(xiàn)的不同抖動(dòng)方式及特點(diǎn).

長期抖動(dòng)測量時(shí)鐘輸出從理想位置的變化,連續(xù)幾個(gè)周期.測量中使用的實(shí)際循環(huán)次數(shù)取決于應(yīng)用.長期抖動(dòng)不同于周期抖動(dòng)和周期間抖動(dòng),因?yàn)樗硎径秳?dòng)對長時(shí)間間隔內(nèi)連續(xù)時(shí)鐘周期流的累積影響.這就是為什么長期抖動(dòng)有時(shí)被稱為累積抖動(dòng)的原因.長期抖動(dòng)通常用于圖形/視頻顯示器和遠(yuǎn)程遙測應(yīng)用,如測距儀.

FOX晶振(Fox Electronics)是美國一家專業(yè)生產(chǎn)石英晶振,貼片晶振的制造商,總部位于佛羅里達(dá)州邁爾斯堡.所生產(chǎn)每個(gè)晶振都需要經(jīng)過復(fù)雜的生產(chǎn)工序,首先對晶片清洗,在對晶片鍍銀,上架點(diǎn)膠,在對晶片進(jìn)行微調(diào),測試,除濕,壓封,絕緣,老化,老化完之后在測試,激光印字,包裝,在經(jīng)過這些工序之后,這樣就算是一顆完整的石英晶振了.在經(jīng)過層層把關(guān),反復(fù)檢測試驗(yàn),最后沒有問題方可打包出廠.

2009年3月2日,福克斯電子已擴(kuò)大其外形小,低電壓振蕩器1伏的F200晶振系列2.5毫米x2.0毫米(2520貼片晶振)和一個(gè)備用功能,減少了振蕩器五微安培的電流消耗更高效的用電.?？怂咕д竦男戮o湊型1伏振蕩器在全頻率范圍內(nèi)提供極低的電流消耗.

FOX晶振在美國成立,位于佛羅里達(dá)州邁爾斯堡,自創(chuàng)建以來堅(jiān)持不斷為用戶提供高品質(zhì),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(yè)指定的石英晶振供應(yīng)商.

2009年10月7日,?？怂咕д窦瘓F(tuán)推出了3225封裝壓控溫補(bǔ)晶振系列的FOX923-GP晶振,此款石英晶體振蕩器具有穩(wěn)定±0.5ppm的寬工作溫度范圍-30°C到85°C.具有精度穩(wěn)定,耐高溫,品質(zhì)高等特點(diǎn).

WI2WI晶振集團(tuán)總部位于美國的加利福尼亞州的圣何塞,處于硅谷的中心地帶.是一家垂直整合的全球設(shè)計(jì)商,集成商和無線技術(shù)解決方案制造商,適用于各種高端全球市場.WI2WI晶振集團(tuán)自成立以來專注于研發(fā)生產(chǎn)石英晶振,貼片晶振,石英晶體振蕩器,有源晶振,TCXO晶振,VCXO晶振等頻率控制組件產(chǎn)品.

Wi2Wi的先進(jìn)制造和操作以及定時(shí)設(shè)備,頻率控制器和射頻和微波濾波器的設(shè)計(jì)和工程設(shè)計(jì)都位于北美工業(yè)帶的威斯康星州米德爾頓.WI2WI晶振提供廣泛的“開箱即用”和定制解決方案產(chǎn)品系列,利用其技術(shù)以及與行業(yè)領(lǐng)先的芯片和供應(yīng)鏈公司的一級(jí)全球合作伙伴關(guān)系,為全球眾多最大和最具創(chuàng)新性的公司提供服務(wù),其中包括300多名“藍(lán)籌”客戶.

石英晶振是一種用于穩(wěn)定頻率和選擇頻率的電子元件,已被廣泛地使用在無線電話、載波通訊、廣播電視、衛(wèi)星通訊、儀器儀表等各種電子設(shè)備中.那么晶振通常都有哪些封裝尺寸類型呢？
晶振一般可以分為插件晶振（Dip）和貼片晶振（SMD）.

貼片型是按尺寸大小和腳位來分類：例如7050晶振（7.0*5.0）、6035晶振（6.0*3.5）、5032晶振（5.0*3.2)、3225晶振（3.2*2.5）、2520晶振（2.5*2.0）等.從不同的應(yīng)用性能來分,有源晶振又可分為普通晶振（OSC）、溫補(bǔ)晶振（TCXO）、壓控晶振（VCXO）、恒溫晶振（OCXO）等.

愛普生晶振集團(tuán)利用其先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備,豐富的經(jīng)驗(yàn)不斷帶給我們驚喜.2018年1月30日愛普生發(fā)布了內(nèi)置熱敏電阻1.6mm x 1.2mm大小的MHz范圍晶體單元”FA1612AS熱敏晶振”.愛普生FA1612AS熱敏晶振相較于FA2016AS晶熱敏晶振,大真空DSR221STH晶振,1RAA26000AFA熱敏晶振體積還要小,厚度更薄,重量更輕. 熱敏晶振的成本低,產(chǎn)量快在產(chǎn)品中使用更具優(yōu)勢.

什么是熱敏晶振?顧名思義熱敏晶振是在普通貼片晶振的基礎(chǔ)上增加了一顆熱敏電阻,以及一顆變?nèi)荻O管,利用了變?nèi)荻O管的容變功能在結(jié)合熱敏的傳感功能相結(jié)合,使之成為帶有溫度傳感功能的熱敏晶振,是一款可以免去熱敏電阻使用的一款功能性石英晶振.

藍(lán)牙晶振多半都會(huì)選擇貼片晶振,億金電子提供的藍(lán)牙貼片晶振小體積,厚度薄,精度穩(wěn)定,編帶盤裝可使用高速自動(dòng)貼片機(jī)焊接,比插件晶振省時(shí)省力,方便快捷.藍(lán)牙中會(huì)用到的貼片晶振由小到大1612晶振,2016晶振,2520晶振,3225晶振等,目前市場最常用到的就是2520貼片晶振和3225貼片晶振,隨著產(chǎn)品小型化,便捷化,2016貼片晶振這樣的小體積會(huì)越來越受歡迎.

32.768K貼片晶振是藍(lán)牙晶振中都會(huì)選擇的一款,億金電子列舉了市場上一些常用的日本32.768K晶振品牌型號(hào)供應(yīng)大家參考

   TXC晶振是臺(tái)灣知名頻率元件生產(chǎn)制造商,擁有先進(jìn)的儀器設(shè)備以及生產(chǎn)理念.明白市場所需,與時(shí)俱進(jìn)所生產(chǎn)石英晶振,貼片晶振,石英晶體振蕩器具有超小,超薄,精度穩(wěn)定,低損耗等優(yōu)勢特點(diǎn).

    臺(tái)灣TXC晶振中文名稱晶技晶振,是國內(nèi)廣大用戶指定晶振品牌.TXC生產(chǎn)石英晶振,有源晶振,具有1.8V~5V電壓供應(yīng)不同領(lǐng)域用戶選擇.TXC石英晶體高超的生產(chǎn)技術(shù),一流的服務(wù),優(yōu)秀的團(tuán)隊(duì)是對客戶最有力的保障.

調(diào)節(jié)激光器的電流和激光掃描時(shí)間到適當(dāng)?shù)闹?/span>,是可以實(shí)現(xiàn)對石英晶振,貼片晶振進(jìn)行頻率微調(diào)的。雖然實(shí)驗(yàn)中微調(diào)的量最小也是kHz數(shù)量級(jí),但從兩組數(shù)據(jù)中可以看出只要電流和掃描時(shí)間調(diào)節(jié)的得當(dāng),進(jìn)行幾Hz~幾百Hz數(shù)量級(jí)的頻率微調(diào)也是可行的,亦即實(shí)現(xiàn)晶振ppm級(jí)的頻率精度。

其次,從實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中可以看出頻率微調(diào)量在掃描時(shí)間固定的情況下,并不是與激光電流完全成正比;而在激光電流固定的情況下,也不是與掃描時(shí)間完全成正比的。這一方面可能與表面銀層對于激光的反射作用有關(guān),大量的激光束被銀層反射回去,沒能用于對表面電極層進(jìn)行氣化,只有通過加大激光電流的辦法來加強(qiáng)對表面的轟擊。但這樣一來很容易造成頻率微調(diào)量過大,超出了想要的頻率微調(diào)數(shù)量級(jí)的現(xiàn)象。

另一方面可能與整個(gè)石英晶振激光頻率微調(diào)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的環(huán)境有關(guān)。整個(gè)激光頻率微調(diào)實(shí)驗(yàn)完全在大氣環(huán)境下進(jìn)行,受激光掃描而氣化的分子受大氣中的分子顆粒的散射作用,重新返回晶振晶片表面,堆積在表面其他地方。這樣實(shí)際上晶振晶片的質(zhì)量并沒有減小,由 Sauerbrey方程:

可知質(zhì)量沒有改變就不會(huì)對石英晶振頻率產(chǎn)生微調(diào),因而網(wǎng)絡(luò)分析儀就測量不出頻率的變化。這樣實(shí)驗(yàn)時(shí)就會(huì)繼續(xù)加大激光電流或是增加激光照射或掃描時(shí)間。而這樣是不對的。因?yàn)閷?shí)際上氣化過程在頻率真正得到改變前就已經(jīng)發(fā)生了,只是石英晶振晶片總質(zhì)量沒有改變從而不會(huì)對頻率產(chǎn)生影響。當(dāng)增強(qiáng)后的激光照射在晶片表面時(shí),有可能電流過大,穿透表面銀層,產(chǎn)生與圖3.5類似的情形,造成實(shí)驗(yàn)失敗。

此外,從實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)可以看出,激光掃描電流和激光掃描時(shí)間兩個(gè)參數(shù)并不是獨(dú)立作用的,并不是增加或減少其中的一個(gè)就可以直接影響晶振頻率微調(diào)量的。因而需要兩個(gè)參數(shù)相互配合,在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上達(dá)到一個(gè)最佳平衡點(diǎn)。

從實(shí)驗(yàn)中可以推斷,除了激光掃描電流和激光掃描時(shí)間兩個(gè)參數(shù)外,還有其它的參數(shù)影響著實(shí)驗(yàn)結(jié)果。如:氣壓,氣溫,甚至激光掃描路徑。因而需要大量、反復(fù)的實(shí)驗(yàn)來找出這些關(guān)系,進(jìn)而找到實(shí)現(xiàn)精確石英頻率微調(diào)的最佳方案。

運(yùn)用不同的工藝方法,對石英晶振進(jìn)行頻率微調(diào),以不同參數(shù)的激光產(chǎn)生不同的微調(diào)量和微調(diào)效果。通過拍攝SEM照片,來研究在不同的激光參數(shù)和條件下,激光對于石英晶振表面及內(nèi)部的改變和損傷情況。共分五種情況對激光刻蝕損傷進(jìn)行研究。

1.直接刻蝕石英晶振片表面。

2.以大電流刻蝕石英晶振表面銀電極層,使其產(chǎn)生肉眼可見的大面積刻蝕痕跡,至使頻率計(jì)無法讀出刻蝕后的頻率值。

3.以適當(dāng)?shù)募す鈪?shù)刻蝕石英晶振表面銀電極層,并無明顯的刻蝕痕跡,頻率微調(diào)量在50ppm,其他電性能參數(shù)改變量均小。

4.以刻蝕圖形的方法對石英晶振表面銀電極層進(jìn)行刻蝕,刻蝕圖形為銀電極層外層圓環(huán),頻率微調(diào)量達(dá)l000pm。

5.以刻蝕圖形的方法對石英晶振表面銀電極層進(jìn)行刻蝕,刻蝕圖形為銀電極層半邊圓,頻率微調(diào)量達(dá)2300ppm。

以下為石英晶振實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

1.直接刻蝕石英晶振片表面

在電流為11A,激光頻率為10KHLz,Q脈沖寬度為10s的條件下,直接對石英晶振片進(jìn)行環(huán)狀刻蝕。刻蝕示意圖如圖4.7所示。

圖中虛線所示為激光刻蝕的軌跡,可見激光全部作用在石英晶振片本身,而不是其表面的銀電極層上。經(jīng)刻蝕,貼片晶振,石英晶振片的頻率從10.0268376MHz,上升為10.0268780MHz,頻率微調(diào)量為404pm。這樣做的目的,是為了觀察當(dāng)激光直接作用于晶片本身的時(shí)候,會(huì)對晶片產(chǎn)生怎樣的影響。

通過電鏡觀察,刻蝕后的石英晶振片斷面如圖4.8所示。

從圖中可見,被激光刻蝕后的區(qū)域,石英片表面平整,形貌良好,并未對下面石英晶體產(chǎn)生損傷。部分晶體被激光刻蝕掉后由于大氣中分子的散射作用,重新落回到晶片表面,覆蓋在原晶片上。

2.以大電流刻蝕貼片晶振,石英晶振表面銀電極層,使其產(chǎn)生肉眼可見的大面積刻蝕痕跡,至使頻率計(jì)無法讀出刻蝕后的頻率值。

在電流為14A,激光頻率為10KHz,Q脈沖寬度為10ys的條件下,對石英晶振片表面銀電極層進(jìn)行刻蝕。刻蝕圖形及示意圖分別如圖4.9、4.10所示。

在14A的激光電流刻蝕下,晶片表面刻蝕區(qū)域的電極層被損壞,出現(xiàn)了肉眼可見的較大范圍內(nèi)明顯剝落痕跡。至使頻率計(jì)無法讀出其諧振頻率,石英晶片停振。

通過電鏡觀察,刻蝕后的石英晶振片斷面如圖4.11所示。

如圖所示,圖中左半邊銀電極層清晰可見,均勻的覆蓋在石英表面。而右半邊銀電極層被激光刻蝕剝落,被剝落處銀電極層與貼片晶振,石英晶振混在一起,界線模糊。并且剝落已經(jīng)損傷到石英晶振本身。損傷延伸至2000m深度。

激光束入射到晶振材料表面,在材料表面會(huì)發(fā)生反射、散射、吸收等,要進(jìn)行激光輻射的熱效應(yīng)理論計(jì)算,首先要知道有多少輻射能量被石英晶振材料吸收。對于透明或半透明的材料,需要測量材料的反射率和透射率,而對于不透明材料,只需要測量其反射率就足夠了。

從微觀來看,激光對石英晶振的作用是高頻電磁波對物質(zhì)中自由電子或束縛電子的作用,晶振對激光的吸收與物質(zhì)結(jié)構(gòu)和電子能帶結(jié)構(gòu)有關(guān)。金屬中存在大量的自由電子,在激光作用下這些自由電子受到光頻電磁波的強(qiáng)迫振動(dòng)而產(chǎn)生次波這些次波形成了強(qiáng)烈的反射波和較弱的透射波,透射部分將被電子通過軔致輻射過程而吸收,繼而轉(zhuǎn)化為電子的平均動(dòng)能,再通過電子與晶格之間的馳豫過程轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮堋?/span>

非金屬與金屬不同,它對激光的反射比較低,對應(yīng)的吸收比較高。石英貼片晶振電介質(zhì)對激光吸收與束縛電子的極化,單光子或多光子吸收,以及多種機(jī)制的非線性光學(xué)效應(yīng)有關(guān)。透明電介質(zhì)表面或石英晶振體內(nèi)的雜質(zhì)和缺陷往往強(qiáng)烈吸收激光,成為破壞的根源。半導(dǎo)體對激光的吸收有多種機(jī)制,以本征吸收最為重要,產(chǎn)生的電子一空穴對很快通過無輻射躍遷復(fù)合,將吸收的光能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?。等離子體是特殊條件下存在的電離氣體,蒸氣等離子體對激光有很強(qiáng)的吸收作用。

石英晶振是如今智能產(chǎn)品都會(huì)用到的一種頻率元件,主要為電路提供頻率信號(hào)源,具有高可靠使用特性.下面億金電子給大家講解億金電子石英晶振生產(chǎn)流程以及可靠性現(xiàn)狀分析.

石英晶振生產(chǎn)流程比較復(fù)雜,包含多次的測試過程。生產(chǎn)部門接到制令通知單后開始組織生產(chǎn),生產(chǎn)人員到資材課領(lǐng)取物料,由操作員對元器件和石英晶體進(jìn)行焊接,焊接完成后對石英晶振進(jìn)行調(diào)試,調(diào)試完成后依次進(jìn)行溫度測試、老化測試, 測試完成后由封口站人員對石英晶振進(jìn)行封殼,經(jīng)過清洗、檢驗(yàn)后最終成品制成。石英晶振生產(chǎn)流程圖如圖3-3所示。

億金石英晶振可靠性現(xiàn)狀分析

可靠性管理是提高產(chǎn)品可靠性的必由之路,在很多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用,大到航空航天,小到電子信息設(shè)備,都已經(jīng)應(yīng)用可靠性管理來提高企業(yè)產(chǎn)品的可靠性。但截至目前,在石英晶振制造領(lǐng)域,還沒有全方位的將可靠性管理納入企業(yè)日常管理中來。

億金電子目前主要按照ISO9001質(zhì)量管理體系的要求來對石英晶振產(chǎn)品的質(zhì)量進(jìn)行管理,雖然公司的管理水平比較先進(jìn),但如果要從根本上改善石英晶振,貼片晶振等產(chǎn)品的可靠性,就要將可靠性管理納入公司管理中來。

目前,A型石英晶振產(chǎn)品占到公司晶振銷量的20%左右,是公司的主推產(chǎn)品, 該型石英晶振的設(shè)計(jì)也已經(jīng)很成熟了,但A型石英晶振可靠性仍然存在著很多問題,退換貨給公司形象帶來負(fù)面影響。針對這種現(xiàn)象的出現(xiàn),本文將以A型石英晶振為例.

首先對A型石英晶振產(chǎn)品進(jìn)行 FMECA分析,其次運(yùn)用模糊FMECA綜合評判來量化FMEA的分析結(jié)果,并在定量分析的基礎(chǔ)上建立模糊CA模型,計(jì)算各故障模式的綜合危害度等級(jí),并以此為根據(jù)對故障模式進(jìn)行排序,以便判定進(jìn)行改進(jìn)措施的優(yōu)先權(quán),保證系統(tǒng)可靠性工作的效率,最后結(jié)合公司實(shí)際情況,診斷出產(chǎn)品可靠性不高的原因,盡可能的來幫助企業(yè)解決石英晶振,貼片晶振的可靠性問題。

晶振是為電路提供基準(zhǔn)頻率信號(hào)源的一種頻率元件,在前面的文章中億金電子有提到過關(guān)于石英晶振晶片的選擇,晶振刻蝕的影響,晶振片的生產(chǎn)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(qū)動(dòng)器進(jìn)行AC驅(qū)動(dòng)來做小幅的振動(dòng),隨著其進(jìn)一步的發(fā)展,人們把目光開始轉(zhuǎn)向壓電材料,當(dāng)石英等材料受到應(yīng)變時(shí)會(huì)產(chǎn)生電荷,而當(dāng)在這些材料上施加電場時(shí),其幾何尺寸就會(huì)發(fā)生變化,這種現(xiàn)象被稱為壓電效應(yīng)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(chǎn)生穩(wěn)定性很好的高頻振蕩信號(hào),從而對由于力梯度的作用下懸臂的形變信號(hào)進(jìn)行頻率調(diào)制,通過解調(diào)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(tǒng)的用si材料做成的微懸臂201。由于壓電材料能將機(jī)械振動(dòng)特性的變化直接轉(zhuǎn)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(zhì)因數(shù)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(zhì)因數(shù)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(chǎn)生了,當(dāng)時(shí)因?yàn)闇y量集成電路的需要,研究人員曾經(jīng)試圖模仿傳統(tǒng)的輪廓儀,將一個(gè)針尖制作成圓弧半徑可達(dá)nm級(jí),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(dāng)于光波長的百分之一的測量精度。但是這需要解決兩個(gè)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(gè)角作為針尖逼近樣品表面,音叉的幅值和頻率會(huì)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(gè)很有希望的發(fā)展方向。1993年,K.BARTZKE等研制出了第一臺(tái)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(jī)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(gè)高靈敏度的1MHEZ桿狀晶振上,晶振的諧振參數(shù)的變化可以被相應(yīng)的電路檢測出來。

1995年, A Michels等報(bào)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(hào)作為測量距離的信號(hào)得到物體表面的形貌圖。其垂直分辨率達(dá)到了50nm,水平分辨率達(dá)到了200nm,是介于傳統(tǒng)的輪廓儀和SFM之間的一種儀器24。隨著研究的進(jìn)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(yīng)用。M. Todorovic等在1998年報(bào)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(gè)經(jīng)過磁化的非常細(xì)小的針尖,即可構(gòu)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(shù)只有200N/m,只有傳統(tǒng)的AFM儀器的十分之-。針尖是電化學(xué)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(shù)和Q值不發(fā)生大的變化。

國內(nèi)這一領(lǐng)域的工作開展的比較晚,1997年,計(jì)量科學(xué)研究院與西德的合作項(xiàng)目中首次使用了這一技術(shù),之后我們實(shí)驗(yàn)室也在這一領(lǐng)域進(jìn)行了跟蹤研究,并獲得了初步的結(jié)果。

從上述發(fā)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(dá)到很高,但是由于其成本低廉,易于獲得,性能穩(wěn)定,在測試方法上具有獨(dú)到的優(yōu)勢,因此是一個(gè)很有前途的發(fā)展方向,隨著研究的進(jìn)一步深入,它的測量精度有可能進(jìn)一步提高,這對于工業(yè)界和實(shí)驗(yàn)室來說,是一個(gè)性價(jià)比很高的測量儀器,對于科學(xué)試驗(yàn)和工業(yè)應(yīng)用都具有很大的價(jià)值。

石英貼片晶振在安防系統(tǒng)中的作用至關(guān)重要.比如上面我們所提到的感應(yīng)卡門禁內(nèi)部就有用到圓柱晶振32.768K系列,這里大多客戶會(huì)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(yōu)先選擇的對象.

安防系統(tǒng)中的視頻監(jiān)控用到比較多的就是32.768K貼片晶振,這里根據(jù)種類可選擇3215晶振封裝,4115晶振封裝,7015晶振封裝,常見型號(hào)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(jiān)控?cái)z像中起到存儲(chǔ)作用,小小的體積滿足網(wǎng)絡(luò)攝像對于小型化的要求,具有精度穩(wěn)定,低功耗,高可靠使用特性等優(yōu)勢.

關(guān)于智能家居中用到的晶振有興趣可以到億金新聞動(dòng)態(tài)中查看,在前面的文章中我們有提到過關(guān)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(fèi)提供下載.

億金電子專業(yè)生產(chǎn)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(chǎn)品,發(fā)展多年來擁有先進(jìn)的工藝,精湛的技術(shù)以及現(xiàn)代化的管理手段使得我們在激烈的競爭市場中站穩(wěn)腳跟.先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備,一流的技術(shù),優(yōu)秀的銷售精英團(tuán)隊(duì)是我們對您最有力的保障.億金電子代理進(jìn)口晶振品牌,包括臺(tái)產(chǎn)晶振,歐美進(jìn)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.

GPS定位系統(tǒng)是靠車載終端內(nèi)置SIM通過移動(dòng)GPRS信號(hào)傳輸?shù)胶笈_(tái)來實(shí)現(xiàn)定位。在遠(yuǎn)的地方定位人的行蹤。GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)的前身是美軍研制的一種“子午儀”導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)，GPS全球定位系統(tǒng)是20世紀(jì)70年代由美國陸?？杖娐?lián)合研制的新一代空間衛(wèi)星導(dǎo)航GPS定位系統(tǒng)。
GPS定位系統(tǒng)工作原理是由地面主控站收集各監(jiān)測站的觀測資料和氣象信息,計(jì)算各衛(wèi)星的星歷表及衛(wèi)星鐘改正數(shù),按規(guī)定的格式編輯導(dǎo)航電文,通過地面上的注入站向GPS衛(wèi)星注入這些信息。測量定位時(shí),用戶可以利用接收機(jī)的儲(chǔ)存星歷得到各個(gè)衛(wèi)星的粗略位置。根據(jù)這些數(shù)據(jù)和自身位置,由計(jì)算機(jī)選擇衛(wèi)星與用戶聯(lián)線之間張角較大的四顆衛(wèi)星作為觀測對象.

GPS接收機(jī)正常工作的條件是至少同時(shí)可以接收到4顆衛(wèi)星的有效信號(hào),當(dāng)接收到的衛(wèi)星個(gè)數(shù)少于4顆時(shí),定位和定時(shí)信息是不準(zhǔn)確的甚至是錯(cuò)誤的。出現(xiàn)這樣的原因一般有:個(gè)別衛(wèi)星退出工作、天線安裝位置不當(dāng)、衛(wèi)星故障等, 這些都有可能造成接收到有效信號(hào)的衛(wèi)星個(gè)數(shù)過少。

而且有實(shí)驗(yàn)證明即使將接收天線從接收機(jī)上拔掉,在其后的很長一段時(shí)間內(nèi)GPS接收機(jī)仍有PS輸出,但此時(shí)的1PS與UTC已經(jīng)有很大的差別,由此可見,GPS接收機(jī)完全有可能輸出錯(cuò)誤的lPPS信號(hào)。另外,信號(hào)在傳遞過程中受到來自外界電磁信號(hào)的干擾,GPS接收機(jī)輸出的1PPS信號(hào)中可能含有毛刺,導(dǎo)致偽1PPS信號(hào)的產(chǎn)生,從而導(dǎo)致系統(tǒng)的誤動(dòng)作,因此有必要采取抗干擾措施。這里采用硬件開窗方法消除干擾2,原理如圖4.1所示。

圖中的CLK信號(hào)由高穩(wěn)定度的恒溫晶振提供,在系統(tǒng)上電復(fù)位后,啟動(dòng)單片機(jī)的串行通訊口,接收GPS信息,根據(jù)解碼信息中的工作狀態(tài)指示判斷PPS的有效性。當(dāng)初始觸發(fā)分頻信號(hào)到來之后,通過控制信號(hào)設(shè)置FPGA中的計(jì)數(shù)器在接收到的GPS1PS上升沿的附近產(chǎn)生一個(gè)短時(shí)間的高電平窗口信號(hào),相當(dāng)于一個(gè)與門,過濾掉窗口外的干擾信號(hào)。

另外,通過單片機(jī)自帶的外部中斷模塊來對去掉干擾后的PPS信號(hào)的上升沿進(jìn)行檢測,根據(jù)檢測結(jié)果判斷GPS接收機(jī)是否正常工作,來決定系統(tǒng)的工作模式是馴服模式還是保持模式,具體消除1PS中干擾脈沖的波形圖如圖4.2所示。

下面主要介紹處理干擾時(shí)的重點(diǎn):

1.初始觸發(fā)分頻信號(hào)的判斷

系統(tǒng)初始化后,用單片機(jī)的外部中斷連續(xù)三次檢測來自GPS接收機(jī)的1PPS信號(hào),如果三次都檢測到則給出初始觸發(fā)分頻信號(hào)。

2.設(shè)置合理的“窗口”信號(hào)

由于OCXO恒溫晶振的輸出頻率比較穩(wěn)定,當(dāng)初始觸發(fā)分頻信號(hào)到來吋刻起,利用FPGA中的計(jì)數(shù)器和OCXO石英晶體振蕩器輸出的倍頻信號(hào)可以大致計(jì)算出下一個(gè)有效PPS脈沖的到來時(shí)刻,經(jīng)過(1-△)秒后打開“窗口”,在計(jì)算得到的第二個(gè)PPS脈沖的到來時(shí)刻

后的M秒后關(guān)閉該“窗口”,只要M選擇得足夠小,則抗干擾效果就非常的明顯。

3.GPS信號(hào)的失效檢測及處理

對于整個(gè)馴服系統(tǒng)來說,GPS信號(hào)丟失會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的后果,原因可能是接收機(jī)接收到的衛(wèi)星個(gè)數(shù)少于四顆,如上面所說的天線的安裝問題等,使接收機(jī)處于非正常工作狀態(tài)?；蛘呤?/span>GPS接收機(jī)與單片機(jī)模塊或者與門邏輯的接口出現(xiàn)問題,使GPS秒脈沖信號(hào)或時(shí)間狀態(tài)信息不能正常傳輸。

假如是第一種情況,接收模塊可通過GPS接收機(jī)串口輸出的狀態(tài)信息判斷其輸出信號(hào)是否失效,后面的軟件程序作出相應(yīng)的處理。假如是第二種情況,屬于兩種功能模塊之間的通信故障,系統(tǒng)相關(guān)模塊不可能從GPS接收模塊獲得GPS的工作狀態(tài)信息或者秒脈沖信號(hào),GPS_1PPS秒脈沖入口處的電平不會(huì)出現(xiàn)任何變化。

此時(shí),相關(guān)模塊必須有獨(dú)自判斷GPS是否失效的能力?？梢栽?/span>“窗口”信號(hào)開通期間使用單片機(jī)相關(guān)外部中斷模塊,如果沒有檢測到正確跳變,說明GPS信號(hào)失效;如果“窗口”信號(hào)開通期間相關(guān)中斷模塊能捕捉到正確跳變,則說明GPS信號(hào)可能已恢復(fù)正常,此時(shí)系統(tǒng)可以繼續(xù)對恒溫晶體振蕩器OCXO進(jìn)行校準(zhǔn)。

億金電子專業(yè)生產(chǎn)銷售石英晶振,貼片晶振,石英晶體諧振器等晶體元件.多年來誠信經(jīng)營,為用戶提供并且推薦質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的晶振產(chǎn)品,在激烈的市場競爭環(huán)境中,憑借自身的才智不斷創(chuàng)新,改進(jìn)擴(kuò)大,以技術(shù)贏得市場,以質(zhì)量贏得客戶.億金電子代理臺(tái)灣進(jìn)口晶振,日本進(jìn)口晶振,歐美進(jìn)口晶振,市場上常見的晶振品牌如KDS晶振,NDK晶振,TXC晶振,鴻星晶振,京瓷晶振,精工晶體,CTS晶振,微晶晶振,愛普生晶振等均現(xiàn)貨,可免費(fèi)提供樣品以及技術(shù)支持,歡迎登入億金官網(wǎng)查看了解詳情.

采用離子刻蝕進(jìn)行晶振頻率微調(diào),在刻蝕后晶振的頻率會(huì)發(fā)生偏移。這會(huì)使頻率調(diào)整精度低于真空蒸著頻率調(diào)整法。如圖4-4所示,離子刻蝕后石英晶振頻率會(huì)產(chǎn)生偏移,縱軸表示與目標(biāo)頻率的偏差,單位是pm。在刻蝕前,石英晶振的頻率相對于目標(biāo)頻率是負(fù)的。在調(diào)整時(shí),一邊用測頻系統(tǒng)測定石英晶振的頻率,一邊用離子束照射石英晶振的電極膜, 電極膜被刻蝕,頻率隨之升高。當(dāng)刻蝕停止后,會(huì)出現(xiàn)頻率下降的現(xiàn)象?？涛g剛停止的幾秒內(nèi),頻率下降較快,隨后下降會(huì)漸漸變緩,最后趨于穩(wěn)定,不再變化。這種離子刻蝕后頻率偏移的原因比較復(fù)雜,其原因之一是因?yàn)殡x子刻蝕時(shí)對晶振晶片產(chǎn)生的熱應(yīng)力。其理論依據(jù)比較深?yuàn)W,在此不做討論。本文主要通過實(shí)驗(yàn),找出頻率偏移的規(guī)律,對石英晶振進(jìn)行離子刻蝕加工時(shí)設(shè)定合適的參數(shù),使得這種偏移在實(shí)際應(yīng)用中產(chǎn)生盡可能小的影響。

現(xiàn)在用AT方向切割的石英晶片做成的石英晶振進(jìn)行實(shí)驗(yàn),用離子束對晶片進(jìn)行刻蝕,統(tǒng)計(jì)出蝕刻速度與頻率偏移的聯(lián)系。

實(shí)驗(yàn)對象:A品種的石英晶振使用的晶片是長方形,尺寸為長1996u±3u,寬1276u±2a,晶片厚度為62.04u。目標(biāo)頻率為26.998380MHz。晶片先用昭和真空生產(chǎn)的磁控濺射鍍膜機(jī)SPH-2500進(jìn)行鍍膜,為了提高鍍層密著性,先鍍少量的鉻膜, 然后按頻率要求鍍銀膜,總膜厚約為1.73u。使得在離子束刻蝕加工前的頻率與目標(biāo)頻率的差為2000ppm~300ppm之間。

實(shí)驗(yàn)設(shè)備:離子束刻蝕頻率微調(diào)機(jī)使用昭和真空生產(chǎn)的SFE-6430T。離子槍的加速鉬片到晶片表面的距離為25mm,氬氣流量為0.35SCCM。

首先,進(jìn)行較大刻蝕速度對石英晶振,貼片晶振進(jìn)行刻蝕的實(shí)驗(yàn),測得偏移量。如表4和圖4÷5所示當(dāng)刻蝕速度在1000ppm/s到2000ppm/s的范圍,離子刻蝕后的偏移量隨著刻蝕速度的增加而有很大的升高。如當(dāng)刻蝕量為2000ppm時(shí),頻率偏移量山刻蝕速度為1000ppm/s的35.8ppm快速增長到刻蝕速度為2000ppm/s的89.8ppm。當(dāng)刻蝕量為3000ppm時(shí),頻率偏移量便會(huì)超過100pm。此外,從圖4-5中可以看出,在同一刻蝕速度下,刻蝕后的頻率偏移量還會(huì)隨刻蝕量的增加呈線性升高。

其次,進(jìn)行較低刻蝕速度對石英晶體,石英晶體諧振器進(jìn)行刻蝕的實(shí)驗(yàn),測得偏移量。如表4-2和圖4-6所示,與高速時(shí)的情況類似,刻蝕速度增加時(shí),刻蝕后的偏移量也會(huì)隨之增加。并且,在同一刻蝕速度時(shí),刻蝕后的偏移量也隨刻蝕量的增加而線性增大。從圖表中可以看出,刻蝕速度減小后,刻蝕后的偏移量也會(huì)減小很多。當(dāng)刻蝕速度減小到80ppm/s時(shí),刻蝕量為200pm時(shí),刻蝕后偏移量僅為2.5pm。如果進(jìn)一步控制刻蝕量,當(dāng)刻蝕量降到100ppm時(shí),刻蝕后偏移量僅為0.2ppm,基本接近于0。因此在實(shí)際生產(chǎn)時(shí),如果能將刻蝕速度控制到80pm/s,刻蝕量控制在100pm以下, 晶振的離子束刻蝕后的頻率偏差較大,且公差范圍較小,為了減少離子束刻蝕后頻率偏移產(chǎn)生的影響,提高產(chǎn)品的精度,可以采用3段加工模式,但是生產(chǎn)效率會(huì)有所降低)。

晶振離子刻蝕兩段加工模式如圖4-7所示,首先進(jìn)行H段加工,用高的刻蝕速度和大的刻蝕量,從加工前頻率開始加工,等加工到設(shè)定的中間目標(biāo)頻率后停止刻蝕,一段時(shí)間后,由于離子刻蝕后的晶振頻率偏移的影響,使頻率下降,回到L段加工前頻率。接著進(jìn)行L段加工,用低刻蝕速度和小刻蝕量,從L段加工前頻率開始加工,等加工到設(shè)定的最終目標(biāo)頻率后停止刻蝕,一段時(shí)間后,出于離子刻蝕后頻率偏移的影響, 使頻率下降,回到實(shí)際最終頻率,當(dāng)實(shí)際最終頻率在公差范圍內(nèi)就為良品,加工就結(jié)束。如果實(shí)際最終頻率低于公差范圍可以作為F-不良重新加工一次。如果實(shí)際最終頻率大于公差范圍,則只能作為F+不良而報(bào)廢。

而在實(shí)際生產(chǎn)過程中,由于操作員缺乏相關(guān)理論知識(shí),不能精確的對加工參數(shù)進(jìn)行設(shè)定。使得加工的產(chǎn)品會(huì)因?yàn)榭涛g速度過快,產(chǎn)生較大的頻率偏移,或直接產(chǎn)生F+。而刻蝕速度太低不僅會(huì)降低加工的效率,當(dāng)時(shí)間超過設(shè)備的監(jiān)控時(shí)間后,就會(huì)直接出現(xiàn)F-不良。

例如,在實(shí)際應(yīng)用中,因?yàn)椴僮鲉T沒有系統(tǒng)的理解以上理論知識(shí),當(dāng)A品種的石英晶振在進(jìn)行離子刻蝕微調(diào)時(shí),發(fā)現(xiàn)頻率分布整體偏低,接近20ppm。因?yàn)閾?dān)心現(xiàn)F-不良,希望將整體頦率調(diào)鬲。此時(shí)應(yīng)該確認(rèn)是否是因?yàn)?/span>H段加工時(shí)的速度太慢, 導(dǎo)致L段加工前的頻率過低。使得在進(jìn)行L段加工時(shí),時(shí)間過長,超過了設(shè)備的監(jiān)控時(shí)間,而強(qiáng)制停止L段加工。

而操作員沒有經(jīng)過確認(rèn)就主觀的將最終日標(biāo)頻率調(diào)高, 發(fā)現(xiàn)頻率略有上升,但仍然偏低。就調(diào)高L段的刻蝕速度,剛開始有一定效果,但是沒有達(dá)到理想狀態(tài),就繼續(xù)調(diào)高L段刻蝕速度,此時(shí)不但沒有效果,反而因?yàn)樗俣忍?/span>,刻蝕后的頻率偏移使得頻率有略微的下降。并且出現(xiàn)因刻蝕速度的太高而產(chǎn)生的F+不良(如圖4-8)。因?yàn)闆]有專業(yè)技術(shù)繼續(xù)調(diào)整,并且認(rèn)為不良品數(shù)量不多,為了趕快完成當(dāng)日產(chǎn)量,就繼續(xù)加工制品。此時(shí),因?yàn)?/span>H段的刻蝕速度低,影響加工效率, 并由于F+的出現(xiàn),增加了產(chǎn)品的不良數(shù)。

圖4-8各參數(shù)設(shè)置不良時(shí)離子刻蝕后頻率偏移的頻率分布表

為了解決這一問題,本文通過前幾節(jié)的知識(shí)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),制定標(biāo)準(zhǔn)的參數(shù)。首先將最終晶振頻率設(shè)定在0pm。然后為了將L段加工的頻率偏移盡可能減少,就將L段的刻蝕速度設(shè)定為80ppm/s。為了控制L段的刻蝕量在100pm左右,將中間目標(biāo)頻率設(shè)定在-45pm,H段加工速度設(shè)定為1600ppm/s,這是H段加工后的結(jié)果在50ppm~-0ppm之間,加上刻蝕后的頻率偏移使得L段加工的刻蝕量在-100pm120ppm之間。

按這樣的設(shè)定既可以保證L段加工的效率,也可以控制L段加工后的頻率偏移。使得最終實(shí)際頻率以晶振頻率為中心分布。將上述方法設(shè)定的參數(shù)作成作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)書如圖4-9所示,讓作業(yè)員遵照執(zhí)行。圖4-10是按此作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)操作,對制品加L后的頻率分布。山圖中可以看出頻率是以日標(biāo)頻率為中心分布的,并且分布比以前集中,也沒有不良出現(xiàn)。因此,本論文提出的方法可以提高產(chǎn)品的合格率。

關(guān)于晶振的信息億金電子在前面的文章中已經(jīng)提到過很多次了,大家有不懂的可以到億金新聞動(dòng)態(tài)中了解.下面我們要說的是關(guān)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(xué)家最早發(fā)現(xiàn)一些晶體材料,如石英,經(jīng)擠壓就象電池可產(chǎn)生電流(俗稱壓電性),相反,如果一個(gè)電池接到壓電晶體上,石英晶體就會(huì)壓縮或伸展,如果將電流連續(xù)不斷的快速開「關(guān),晶體就會(huì)振動(dòng)。

在1950年,德國科學(xué)家 GEORGE SAUERBREY研究發(fā)現(xiàn),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(dòng)就會(huì)減弱,而且還發(fā)現(xiàn)這種振動(dòng)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(shè)備,每秒鐘可能多次測試振動(dòng), 從而實(shí)現(xiàn)對晶體鍍膜厚度和鄰近基體薄膜厚度的實(shí)時(shí)監(jiān)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(fā)光的六面體棒,再經(jīng)過反復(fù)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(gè)圓片經(jīng)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(jīng)過檢測,包裝后就是我們常用的晶振片了。

用于石英膜厚監(jiān)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(shí)針的特定夾角。AT切割的晶體片振動(dòng)頻率對質(zhì)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(jiān)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(jié)晶點(diǎn)陣的有規(guī)則分布,當(dāng)發(fā)生機(jī)械變形時(shí),例如拉伸或壓縮時(shí)能產(chǎn)生電極化現(xiàn)象,稱為壓電現(xiàn)象。例石英晶振晶體在9.8×104Pa的壓強(qiáng)下承受壓力的兩個(gè)表面上出現(xiàn)正負(fù)電荷約0.5V的電位差。壓電現(xiàn)象有逆現(xiàn)象,即石英晶體在電場中晶體的大小會(huì)發(fā)生變化,伸長或縮短,這種現(xiàn)象稱為電致伸縮。

石英晶體壓電效應(yīng)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(dāng)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(huì)相應(yīng)的衰減。石英晶振,石英晶體的這個(gè)效應(yīng)是質(zhì)量負(fù)荷效應(yīng)。石英晶體膜厚監(jiān)控儀就是通過測量頻率或與頻率有關(guān)的參量的變化而監(jiān)控淀積薄膜的厚度。

石英晶體法監(jiān)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(yīng)和質(zhì)量負(fù)荷效應(yīng)。

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(shù)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(fù)號(hào)表示晶體的頻率隨著膜增加而降低然而在實(shí)際鍍膜時(shí)，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(zhì)量變換轉(zhuǎn)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(shù),在膜層很薄即沉積的膜層質(zhì)量遠(yuǎn)小于石英芯片質(zhì)量時(shí),固有頻率變化不會(huì)很大這樣我們可以近似的把S看成常數(shù),于是上式表達(dá)的石英晶振晶體頻率的變化人行與沉積薄膜厚度△dM有個(gè)線性關(guān)系因此我們可以借助檢測石英晶體固有頻率的變化,實(shí)現(xiàn)對膜厚的監(jiān)控。

顯然這里有一個(gè)明顯的好處,隨著鍍膜時(shí)膜層厚度的增加,晶振頻率單調(diào)地線性下降,不會(huì)出現(xiàn)光學(xué)監(jiān)控系統(tǒng)中控制信號(hào)的起伏,并且很容易進(jìn)行微分得到沉積速率的信號(hào)。因此,在光學(xué)監(jiān)控膜厚時(shí),還得用石英晶振,石英晶體法來監(jiān)控沉積速率,我們知道沉積速率穩(wěn)定隊(duì)膜材折射率的穩(wěn)定性、產(chǎn)的均勻性重復(fù)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(shù)量級(jí),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(shí)晶體片會(huì)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(wěn)定工作,產(chǎn)生跳頻現(xiàn)象。如果此時(shí)繼續(xù)淀積膜層,就會(huì)出現(xiàn)停振。為了保證振蕩穩(wěn)定和有高的靈敏度體上膜層鍍到一定厚度后,就應(yīng)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(guān)系圖。

晶振離子刻蝕頻率微調(diào)技術(shù)及生產(chǎn)工藝報(bào)告

1.頻率微調(diào)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(dāng)調(diào)整此厚度就可以調(diào)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(jìn)行研磨,接著在晶片兩面涂覆金屬電極層,此時(shí)與目標(biāo)頻率相差2000ppm~3000p0m,每個(gè)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(jìn)行頻率微調(diào),使其與目標(biāo)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(diào)是對每個(gè)石英晶振邊測頻率,邊調(diào)整電極膜的厚度。使頻率改變,達(dá)到或接近目標(biāo)頻率。電極膜厚的調(diào)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(xù)增加電極膜的厚度, 達(dá)到調(diào)整頻率的目的。這種方法結(jié)構(gòu)簡單,易于控制。缺點(diǎn)是在石英晶振晶片表面產(chǎn)生多層電極膜,并且密著度會(huì)變差,當(dāng)石英晶振小型化時(shí),會(huì)使原來的電極膜和調(diào)整膜的位置發(fā)生偏移,使石英晶振的電氣性能降低。

離子刻蝕頻率微調(diào)法,是用離子束將電極膜打簿,調(diào)整石英晶振的頻率。因此,不會(huì)產(chǎn)生多層電極膜,也不會(huì)有電極膜和調(diào)整膜的位置偏移,石英晶振的電氣性能也不會(huì)降低。

2.離子刻蝕頻率微調(diào)方法

圖4-1是基于離子刻蝕技術(shù)的頻率微調(diào)示意圖,離子刻蝕頻率微調(diào)方法,當(dāng)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(nèi)可進(jìn)行調(diào)節(jié)。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(jìn)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(dá)1200V高壓后被引出。并且可以通過對熱陰極的控制調(diào)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(jìn)行頻率微調(diào)。在調(diào)整時(shí),通過π回路使用網(wǎng)絡(luò)分析儀對石英貼片晶振的頻率進(jìn)行監(jiān)控,當(dāng)達(dá)到目標(biāo)頻率后就停止刻蝕,調(diào)整結(jié)束。

因?yàn)槭⒕д衽cπ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(jié)果不僅會(huì)使頻率微調(diào)速度降低,而且使石英晶片不發(fā)振,無法對石英晶振的頻率進(jìn)行監(jiān)控和調(diào)整。為此,必須采用中和器對石英晶片上的正電荷進(jìn)行中和。

在進(jìn)行離子刻蝕頻率調(diào)整時(shí),離子束對一個(gè)制品進(jìn)行刻蝕所需的時(shí)間為1~2秒, 而等待的時(shí)間約2秒,等待時(shí)間包括對制品的搬送和頻率的測量時(shí)間。在等待時(shí)間中, 是將擋板關(guān)閉的。如果在這段時(shí)間內(nèi),離子槍繼續(xù)有離子束引出,則0.5mm厚的不銹鋼擋板將很快被穿孔而報(bào)廢。為此,在等待時(shí)間內(nèi),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(wěn)定)。這樣,在等待時(shí)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(dòng)作速度很快,動(dòng)作時(shí)間比機(jī)械式擋板的動(dòng)作時(shí)間少很多,所以調(diào)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(dòng)化過程中的參數(shù)設(shè)定,只對beam電壓和放電電流進(jìn)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(shí),都有相對應(yīng)的放電電流使得電流密度達(dá)到最大。本文說所的晶振離子刻蝕頻率微調(diào)就是采用了各不同beam電壓時(shí)的最大電流密度進(jìn)行的。當(dāng)設(shè)定好調(diào)整速度后,根據(jù)計(jì)算決定beam電壓,然后根據(jù)該電壓下最大的電流密度計(jì)算出放電電流。

4.離子刻蝕頻率微調(diào)加工工藝

晶振離子刻蝕頻率微調(diào)加工工藝與真空蒸著頻率微調(diào)有相似處也有不同處。首先,兩種頻率微調(diào)方法都必須在高真空環(huán)境下進(jìn)行,因此在加工前都必須確認(rèn)真空腔的真空度是否達(dá)到要求,一般都要求在1×103Pa以上。其次還必須確認(rèn)真空腔的水冷設(shè)備沒有漏水現(xiàn)象,使用的真空泵需要用真空油時(shí)還要確認(rèn)真空腔內(nèi)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(huán)境最好是5000級(jí)以下的凈化空間。離子刻蝕頻率微調(diào)加工除了要注意以上要求外,還必須注意到離子刻蝕后數(shù)秒內(nèi)頻率的偏移問題,這個(gè)問題將直接影響到生產(chǎn)效率和合格率。