隨著社會的進步,現代電子產品對石英晶振的要求也越來越高。在目前看來,片式化、薄型化,高精度、高穩定度以及低成本逐漸成為現代電子工業對石英晶振的基本要求。石英晶振大體可以分為有源晶振與無源晶振兩大種類。有源晶振又叫做石英晶體振盪器,它的應用已有幾十年的歷史,但因其具有頻率穩定度高、成本相對較低這一特點,故在電子技術領域中一直佔有重要的地位。尤其是信息技術(IT)產業的高速發展,更使這種晶體振盪器煥發出勃勃生機。石英晶體蕩器目前廣泛應用於遠程通信、衛星通信、移動電話系統、全球定位系統(GPS)、導航、遙控、航空航天、高速計算機、精密計測儀器及消費類民用電子產品中。小型化、片式化、低噪聲化、低成本、超薄、低功耗、頻率高精度化與高穩定度及高頻化,是現代電子工業對石英晶體振盪器提出的新的要求。
事實上石英晶體振盪器在發展過程中,也面臨著自身技術發展無法滿足飛速發展的電子工業對其性能要求的潛在威脅和挑戰。從石英晶振的製作工藝看,這些需求對石英晶振來講,確實是一個無法克服的障礙。 石英晶振的生產要包括切割、披銀、點膠、微調、起振芯片(有源)、密封等數十道工序,而且需要大量的人工參與。這就好比一條鐵鏈,其結實程度取決於拉力最差的那條環節。下面我們看一下石英晶振的幾個主要的生產工藝流程:
方法/步驟
切割:石英晶振中最重要的是石英晶片,在石英晶片的製作工藝中首先要對石英晶體原材料進行切割研磨處理,其中一道很重要的工序就是定角,由於石英片的取向不同,其壓電特性、強度特性、彈性特性就有所不同,那麼用它來製作的石英晶振的性能也就不一樣。首先我們要在石英晶棒上面進行打磨、切割。切割出該頻點相對應的石英晶片,(這裡面要注意的是,石英晶片與頻點是一一對應的關係。)這時候的切割角度決定了石英晶振的基本頻率偏差。
鍍銀:為了提高工作精度,所以要在切割好的石英晶片上面鍍一層純銀。
點膠:要在基座上面用銀膠(導電膠)固定,這個時候的固定角度再一次決定了石英晶振的基本頻率偏差。
測試:這時候配合測試設備,就可以測量石英晶振的輸出頻率了,在測試的時候可以再次補銀做微調,以提高工作精度。
封焊:如果是無源晶振的話,就可以充滿氮氣密封了。而有源晶振,則還需加起振芯片,然後氮氣密封。
密封性檢查:檢查封焊後的產品是否有漏氣現象。分為粗檢漏和細檢漏
粗檢漏:檢查較大的漏氣現象(壓差方式)
細檢漏:檢查較小的漏氣現象(壓He方式)
老化及模擬迴流焊:對產品加以高溫長時間老化,釋放應力以及模擬客戶試用環境,暴露製造缺陷,以提高出貨產品的可靠性。
打標:利用Laser在晶振在晶振外殼打上標記,如型號、額定頻率等,以區分不同的產品。
測試包裝:對成品進行電性能指標測試,剔除不良品,保證產品質量
注意事項
要保證石英晶片的光潔度,包括其邊緣部分
應採用深腐蝕工藝,確保破壞層被全面清除
導電膠的揮發物也會影響晶振的老化,點膠後應有一遍清洗
為防止電極氧化,晶振殼內部應充高純度氮氣
要保證晶振的高密封性和低漏氣率
客戶的使用狀態,特別是激勵功率的大小也會影響晶振的老化,激勵功率大,則老化加大,在加工過程中,應儘量減少電極在空氣中的暴露時間,防止晶片的再汙染