深圳市亿金电子有限公司

美国GEDcrystal公司是一家专注于研发制造大批量,高质量的标准和特殊定制电子器件制造商,包括合成器,OCXO振荡器,VCXO晶振,TCXO晶振,VCTCXO压控温补晶振,DRO,频率转换器,时钟晶体振荡器,石英晶振,带通/低通滤波器和便携式信号发生器等.GEDcrystal提供低功耗,高精度,宽温,高性能,低老化的产品以及完善的服务体系,美国GED晶振的经营理念是超越客户的期望.下面给大家介绍的是GEDcrystal生产全步骤解析图.

晶片打磨

使用自动搭接控制器和高级研磨化合物将水晶坯料研磨至精确厚度.

真空金属沉积 

底部电镀采用最先进的S＆A5600蒸发器,采用低温高真空系统,可实现超洁净和非常稳定的金属沉积.

混合振荡器电路组件区域

包含半导体芯片,晶体管和二极管,电容器和电感器的陶瓷基板在内部组装.IC和基板上的互连采用GED引线键合功能-通过Al楔形键合或Au球键合.

最终频率调整

使用S＆A5400S和S＆A5250系统进行最终频率调整.允许自动最终将石英贴片晶振调整到1ppm以内.

密封

密封能力包括电阻凸焊,冷焊和焊缝.GED晶振密封完成.在超纯干燥的氮气氛中,达到或超过MIL规范的密封性.GED晶振有密封性,使用阴离子泵在氮气或真空中的能力,以确保绝对没有油分子的迁移进入密封的气氛.

温度测试

GED设备可以测试晶体和有源晶振,晶体振荡器.极端温度从-55℃到125℃,它可以执行所有频率和电阻测量,从商业规格到军用规格的温度.

TCXO校准区域

独特的“一体化”TCXO晶振测试和校准系统由GEDCrystal公司开发.该系统缩短了交付周期并提高了晶振晶体生产率.

打标

零件使用计算机标记,带金刚石笔尖或激光打标的雕刻机.将不同频率的GED晶振进行标记,印上相对应的频率以及GED晶振的标记.

最终测试和质量控制

GED晶振对所有参数执行100％测试和检查,所有的石英贴片晶振和晶体振荡器等.

   每一颗晶振都是在经过了30多道工序,严谨操作下所生产,为了更好的保证客户使用晶振,在反复检测没问题之后才会包装出厂.而每个晶振品牌都有代表自家晶振的型号,为了区分不同型号同时也为每个晶振建立了代码,也就是晶振编码.那么1TJH090DR1A0003晶振代表什么意思？下面亿金电子进口晶振代理商为大家解决疑惑.

   1TJH090DR1A0003晶振是日本KDS晶振品牌的编码,型号为DST1610A晶体,尺寸1.6x1.0x0.5mm,频率为32.768K,采用陶瓷封装和金属盖,两脚表贴式,编带盘装可用自动机械焊接,为工厂企业节省了时间以及人力资源.

   DST1610A晶振参数列表

   通过上面的参数表我们可以知道DST1610A晶振精度偏差控制在±20PPM范围,并且为不同领域产品提供7PF,9PF,12.5PF多种选项.具有耐高温特点-40℃~85℃,电阻最大为80kΩ,其他规格参数可以联系亿金电子销售部0755-27876565.

   大真空32.768K贴片晶振编码列表

   日本大真空32.768K贴片晶振系列,超紧凑,薄型,重量轻,SMD音叉型石英谐振器.具有精度高,可靠性高,抗振性强等特点.32.768K贴片晶振支持多种应用,包括移动通信设备和消费类设备,时钟设备,数码电子等.

晶振是智能电子数码产品应用最多的一种频率元件,晶振可以分有源晶振和无源晶振,亿金电子接下来要给大家所介绍到的是有源晶振.有源晶振根据不同产品性能需求归为TCXO温度补偿晶振,VCXO电压控制晶振,OCXO恒温控制晶振,SPXO时钟晶体振荡器,VC-TCXO压控温补晶振,LVDS输出差分晶振等.下面单独讲下适用于定义固定频率压控晶振的特性

VCXO晶振（压控晶体振荡器）是一种晶体振荡器,它包括变容二极管和相关电路,允许通过在该二极管上施加电压来改变频率.这可以通过简单的时钟或正弦波晶体振荡器,TCXO（产生TC/VCXO-温度补偿电压控制晶体振荡器）或烤箱控制类型（产生OC/VCXO恒温箱控制的电压晶体振荡器）来实现.

VCXO晶振有几个特点.在生成VCXO压控晶体振荡器规范时,这些适用于定义固定频率晶体振荡器的特性.VCXO特有的规范中的主要内容如下：

偏差-这是控制电压变化引起的频率变化量.例如.5伏控制电压可能导致100ppm的偏差,或0至+5伏控制电压可能导致150ppm的总偏差.

控制电压-这是施加到VCXO输入端子的变化电压,导致频率变化.它有时被称为调制电压,特别是如果输入是AC信号.

传递函数（有时称为斜率极性）-表示频率变化的方向与控制电压的关系.正传递函数表示增加的正控制电压的频率增加,如图1A所示.相反,如果频率随着更正（或更负）控制电压而减小,如图1B所示,传递函数是负.

线性度-普遍接受的线性定义是MIL-PRF-55310中规定的.它是VCXO晶振频率误差和总偏差之间的比率,以百分比表示,其中晶振频率误差是从通过输出频率与控制电压的曲线绘制的最佳直线的最大频率偏移.如果压电晶体振荡器的规格要求线性度为±5％且实际偏差总共为20kHz,如图2所示,则输出频率与控制电压输入的曲线可能会相差±1kHz（20kHz±5％）.最佳直线“A”.这些限制用“B”和“C”行表示.“D”代表VCXO的典型曲线,其线性度在±5％以内.

在图3中,最佳直线“A”的最大偏差为-14ppm,总偏差为100ppm,因此线性度为±14ppm/100ppm=±14％.

产生图2所示特性的VCXO晶振使用超突变结变容二极管,偏置以适应双极性（±）控制电压.产生图3特性的VCXO使用具有施加的单极控制电压的突变结变容二极管（在这种情况下为正）.良好的VCXO压控晶振设计要求电压与频率曲线平滑（无间断）和单声道.所有维管晶振的VCXO系列都具有这些特性.

调制速率（有时称为偏差率或频率响应）-这是控制电压可以改变的速率,从而导致相应的频率变化.通过施加峰值等于指定控制电压的正弦波信号,解调VCXO压控晶振的输出信号,并以不同调制速率比较解调信号的输出电平来测量.调制速率由Vectron晶振定义为最大调制频率,它产生的解调信号在100dB调制信号的3dB范围内.虽然非晶体控制的VCO可以以非常高的速率进行调制（输出频率大于10MHz时大于1MHz）,但VCXO晶振的调制速率受到晶体物理特性的限制.虽然VCXO晶振的调制输入网络可以扩展到在100kHz以上产生3dB响应,但由于晶振,解调信号在调制频率大于20kHz时可能会出现5-15dB的幅度变化.

斜率/斜率线性/增量灵敏度-这可能是一个令人困惑的区域,因为这些术语经常被误用.如果要将斜率除以总控制电压摆幅,则斜率应该被称为平均斜率.对于图2中所示的VCXO压控晶振,平均斜率为-20kHz/10伏=-2kHz/伏.增量灵敏度,通常误称斜率线性度意味着频率与控制电压的增量变化.

因此,虽然该示例中的平均斜率是每伏特-2kHz,但是曲线的任何段的斜率可以与-2kHz/伏相当大.事实上,对于最佳直线线性度为±1％至±5％的VCXO,增量灵敏度约为（非常近似）最佳直线线性度的10倍.因此,具有±5％最佳直线线性度的VCXO压控晶振可以在每伏特的基础上表现出±50％的斜率变化.因此,读取“斜率：2kHz/伏特±10％”的规范需要澄清,因为它可能意味着平均斜率或增量灵敏度.如果它旨在定义平均斜率,它只是指定18kHz到22kHz的总偏差,并且更恰当地说明了“总偏差：20kHz-10％.”但是,如果意图频率改变为每个增量电压必须介于1.8kHz和2.2kHz之间,高线性VCXO压控晶体振荡器被指定为±10％增量灵敏度与±1％最佳直线线性相关.该规范的元素应为“增量灵敏度：每伏2kHz±10％”.

其他设计考虑因素

稳定性-石英晶振晶体是一种高Q器件,是晶体振荡器的稳定性决定元素.它固有地抵抗被“拉”（偏离）其设计频率.为了产生具有显著偏差的VCXO,振荡器电路必须“去Q”.这导致晶体在其频率与温度特性,老化特性及其短期稳定性（和相关的相位噪声）特性方面的固有稳定性降低.因此,最好不要指定比绝对要求更宽的偏差,这符合用户的最佳利益.

锁相-当VCXO晶振用于锁相环应用时,偏差应始终至少与VCXO本身及其锁定的参考或信号的组合不稳定性一样大.Vectron维管晶振集团生产一系列VCXO晶振,特别适用于锁相环应用（在随后的页面中有描述）.但是,如果系统的开环稳定性要求比该产品系列中的更严格,则可能需要TC/VCXO.对于最高稳定性开环要求,适当的振荡器可以是此cata-log的TCXO温补晶振或OCXO恒温晶振部分中描述的那些,包含窄偏差VCXO选项,而不是VCXO压控晶体振荡器部分中描述的那些.

基本振荡器频率-基本模式晶体（通常为10-25MHz）允许最大的偏差,而第三泛音晶体（通常为20-70MHz）允许偏差约为适用于基波的1/9.因此,所有宽偏差VCXO晶振（偏差大于±100到±200ppm）都使用基本晶体;较窄的偏差VCXO可以使用基模或第三泛音晶体,其选择通常取决于线性度和稳定性等规格.很少有更高的泛音,因此更高频率的晶体可用于VCXO.因此,输出频率高于或低于适当晶振频率的VCXO包括倍频器或分频器.

一般注意事项-虽然任何类型的石英晶体振荡器都是如此,但对于VCXO压控晶体振荡器而言,用户不要过度指定产品.VCXO压控晶振的特殊问题在于增加的偏差导致稳定性降低,这可能导致需要更宽的偏差,进一步降低稳定性,导致所需偏差的螺旋式增加.

亿金电子专业提供石英晶振,贴片晶振,有源晶振,晶体滤波器等频率元件,拥有完善的服务体积,优秀的销售精英团队,为用户打造舒适的采购服务体验.亿金电子提供石英晶体振荡器,各种封装规格,包括台湾,日本,美国,英国等知名晶振品牌,常用频点均有备货,欢迎广大用户咨询选购0755-27876565.

美国Abracon晶振成立于1992年8月5日,专为研发生产石英晶体振荡器,贴片晶振,温补晶振,石英晶体谐振器等频率元件.拥有业内领先的生产技术,发展至今在加利福尼亚州,中国,德国,台湾,苏格兰,新加坡,德克萨斯州等地设有生产销售基地,所生产的材料均选用无铅无害环保材料,具有高可靠使用特性,获得广大用户认可.多年来Abracon晶振集团为用户提供了大量优秀产品,并且为用户提供多种产品解决方案以及技术支持服务.

Abracon晶振提供先进的专有Pierce分析仪测试服务（PAS）验证石英晶振晶体性能和在线长期运行.维持振荡的能力对于给定的石英晶体振荡器设计,很大程度上取决于石英晶振晶体的运动参数,电路板寄生效应和振荡器电路特性. 振荡器电路是闭环系统,根据工作频率维持.石英晶振,晶体振荡器参数包括晶体电镀电容（CL）,晶体等效系列电阻（ESR）,外部负载电容,振荡放大器增益和相位响应.PAS测试服务提供所有变量的直接测量与石英晶体振荡有关.考虑到所有变量,Abracon工程就是能够提供优化的解决方案和详细报告,包括：

运动参数（Cm,Lm,ESR,Co）、窄带频率响应图、宽带频率响应图、准入与受益情节、频率依赖性与负载电容曲线、电路设计余量计算、实现最佳操作点的建议等.

美国Abracon晶振提供的系统内调谐服务,美国艾博康晶振为贴片晶振和芯片天线提供系统内调谐服务.通过表征在终端系统或产品中的天线性能,该服务需要猜测工作退出RF验证,同时提供纠正措施,重新调整系统的中心频率和阻抗不匹配.这提供了最大的系统效率许多好处包括,扩展射频范围,提高灵敏度,并可以减少给定传输范围的所需功耗.

美国Abracon晶振提供的系统内调谐服务适用于覆盖的APAE和APA系列无源贴片天线各种射频频段,从几MHz到几千MHz,适用于RFID,GPS等应用GLONASS,LPWA,WiFi,ISM无线电和铱星.贴片晶振结构紧凑,性能优异耦合增益,易于使用.但是,由于布局可能会发生晶振频率偏移,接近其他组件和地平面的设计.如果去中心调整在测试过程中发现频率,贴片石英晶振设计可以进行微调特定的设备环境.这些调整与布局相匹配,以获得最大增益申请的中心频率.

良好的增益可以提高应用的灵敏度,例如蓝牙,蓝牙低能量（BLE）,WiFi/WLAN和Zigbee.这些贴片晶振,贴片有源晶振,石英晶体振荡器需要匹配的网络优化晶振阻抗从而提高效率.输入阻抗使用电感器和电容器等集总元件匹配中心谐振的频率.更高的效率可确保更多的辐射功率并增加天线范围.该测试需要一个功能齐全的系统运往Abracon,通常需要4个几周完成.

   晶振是高端智能产品都会用到的一种电子元件,为时钟电路提供频率信号源.石英晶振的频率广泛,低至1MHZ晶振,高频可达到1200MHZ不止,石英贴片晶振被广泛用于数码产品安,航空,安防装置,智能家居,汽车电子,网络通信,医疗设备,工业机械等产品中.以下是从低频晶振到高频晶振的介绍及其应用.

   晶振包括石英晶体谐振器,陶瓷谐振器,晶体滤波器,贴片晶振,石英晶体振荡器,SPXO晶振,OCXO恒温晶振,VCXO压控晶体振荡器,TCXO温补晶振,差分晶振等.具有小体积,高精度,低功耗,高频率,低功耗,低抖动,高温度,宽频等特点.

    亿金电子专业生产销售石英贴片晶振,拥有先进的生产设备,多位资深技术工程,为用户提供完善的服务.多年来亿金电子为用户提供了大量优秀的产品,并且获得多个进口晶振品牌代理资质,包括KDS石英晶振,精工爱普生晶体,CTS贴片晶振,NDK晶振,台湾晶技晶振,瑞士微晶晶振,美国Abracon晶振,FOX晶振,村田陶瓷谐振器等,更多有关晶振型号参数欢迎咨询亿金电子销售部0755-27876565.

   日本大真空KDS晶振成立发展至今拥有高人气,为国际一线品牌,却仍不忘研发创新,为更多用户提供更多有价值的晶振产品.每年所生产KDS晶振月产量超6000万颗,每一颗晶振均经过30多道工序,按照国际操作标准进行,并且获得ISO9001质量管理体系认证,具有高可靠使用特性,获得广大用户所认可.

   大真空32.768K晶振型号

   DST310S晶振尺寸为3.2x1.5mm,厚度薄,重量轻,是32.768K贴片晶振应用比较多的一款,具有7PF,9PF,12.5PF等多种负载电容可供选择.不仅耐高温-40℃~85℃,并且满足车规级产品需求可达-40℃~125℃范围.符合AEC-Q200标准,满足高温回流焊接的温度曲线要求.

   大真空32.768K晶振编码

   32.768K晶振如上晶振编码表格所示,具有插件以及贴片晶振封装,为了满足广大用户需求,KDS晶振提供2x6,3x8插件以及2012,3215,4115,8038封装为客户选择.32.768K晶振被广泛用于时钟产品,数码相机,液晶显示屏,笔记本,智能手机,GPS导航,智能锁,仪器仪表,蓝牙等智能产品,具有精度稳定,老化低,耐高温,抗振性强等特点.

石英晶体老化适用于频率随时间的累积变化，这导致晶体单元的工作频率的永久变化。在运行的前45天内，晶振频率变化率最快。老化中涉及许多相互关联的因素，其中一些最常见的因素是：内部污染，驱动水平过高，石英晶振晶体表面变化，各种热效应，导线疲劳和摩擦磨损。适当的电路设计结合了低工作环境，最小驱动电平和静态预老化，将大大减少除最严重的老化问题之外的所有问题。

石英晶体老化速率的一个主要因素是封装方法，因为石英晶体盒的密封会在晶体环境中留下污染和氧气。在涉及晶体的情况下，通孔晶体的两种最常见的封装方法是电阻焊和冷焊。

这个电阻电容反馈网络可以如上图所示连接,产生一个超前相移（相位超前网络）或互换产生一个滞后相移（相位延迟网络）,其结果仍然与正弦波石英晶体振荡器振荡相同,只发生在总相移为360 °的频率.

通过改变有源晶振,移相晶体振荡器移相网络中的一个或多个电阻器或电容器,可以改变晶振频率,并且通常通过保持电阻器相同并使用3联动可变电容器来完成.

为了获得非常高的振荡器稳定性水平,通常使用石英晶体作为频率确定装置来产生通常称为石英晶体振荡器（XO）的另一类型的振荡器电路.

当一个电压源应用于一块薄薄的石英晶体时,它开始改变形状,产生一种称为压电效应的特性.这种压电效应是石英晶振晶体的特性,通过改变石英晶振的形状,电荷产生机械力,反之亦然,施加在石英晶振上的机械力产生电荷.

晶振频率测量误差主要由两个因素决定：

1. 时基准确性和稳定性

2. 频率计数器的时间间隔测量误差相对于门限时间

选择更高分辨率的频率计数器并增加门控时间可提高测量精度,前提是使用精确的时基.亿金工程建议使用至少100ms的门限时间和GPS纪律或铷时基.有关频率计数器准确度和分辨率的详细信息,请参阅仪器手册.

有关石英晶振的介绍在前面的新闻动态中我们已经讲过很多次了,晶振的分类,有源晶振和无源晶振的区别,石英晶振的工作原理等,均可查询到.下面亿金电子要给大家介绍的是晶振的应用领域.

晶振的作用是为系统提供基本的时钟信号.通常一个系统共用一个晶振,便于各部分保持同步.有些通讯系统的基频和射频使用不同的石英晶振,而通过电子调整频率的方法保持同步.晶振通常与锁相环电路配合使用,以提供系统所需的时钟频率.如果不同子系统需要不同频率的时钟信号,可以用与同一个晶振相连的不同锁相环来提供.

人工智能、人脸识别、全面屏”被业界视为近两年智能手机产业的最主要创新驱动力,随着技术的更新换代,对于内部电子元件的使用要求自然也在不断上涨,就拿手机晶振来说,一部智能手机内部所使用的晶振少说也有6.7种,比如32.768K时钟晶振,手机GPS定位用的温补晶振,蓝牙系统用的2016晶振,2520晶振,3225贴片晶振以及新增无线充电技术中用到的高精密石英晶振等等.

   随着智能手机多功能,小型化,薄型化发展,小体积贴片晶振越来越受欢迎,是小型智能产品的首选.那么手机中使用到的贴片晶振型号频率都有哪些呢？手机中会常用晶振频率包括32.768K晶振,26M晶振,12M晶振,26M晶振,32M晶振等等.亿金电子整理了一些较为常用的晶振型号给大家参考.

通过调节激光器的三个激光参数,来改变石英晶振频率微调量,从而在不剥落晶振晶片表面电极层的前提下,达到最大频率微调量。三个参数分别为:电流,频率和Q脉冲宽度。

电流与石英晶振微调量之间的关系

固定频率为5KIHz,Q脉冲宽度为50微秒,改变电流从10安到19安来测频率微调量。

调节激光器的电流和激光扫描时间到适当的值,是可以实现对石英晶振,贴片晶振进行频率微调的。虽然实验中微调的量最小也是kHz数量级,但从两组数据中可以看出只要电流和扫描时间调节的得当,进行几Hz~几百Hz数量级的频率微调也是可行的,亦即实现晶振ppm级的频率精度。

其次,从实现数据中可以看出频率微调量在扫描时间固定的情况下,并不是与激光电流完全成正比;而在激光电流固定的情况下,也不是与扫描时间完全成正比的。这一方面可能与表面银层对于激光的反射作用有关,大量的激光束被银层反射回去,没能用于对表面电极层进行气化,只有通过加大激光电流的办法来加强对表面的轰击。但这样一来很容易造成频率微调量过大,超出了想要的频率微调数量级的现象。

另一方面可能与整个石英晶振激光频率微调实验进行的环境有关。整个激光频率微调实验完全在大气环境下进行,受激光扫描而气化的分子受大气中的分子颗粒的散射作用,重新返回晶振晶片表面,堆积在表面其他地方。这样实际上晶振晶片的质量并没有减小,由 Sauerbrey方程:

可知质量没有改变就不会对石英晶振频率产生微调,因而网络分析仪就测量不出频率的变化。这样实验时就会继续加大激光电流或是增加激光照射或扫描时间。而这样是不对的。因为实际上气化过程在频率真正得到改变前就已经发生了,只是石英晶振晶片总质量没有改变从而不会对频率产生影响。当增强后的激光照射在晶片表面时,有可能电流过大,穿透表面银层,产生与图3.5类似的情形,造成实验失败。

此外,从实现数据可以看出,激光扫描电流和激光扫描时间两个参数并不是独立作用的,并不是增加或减少其中的一个就可以直接影响晶振频率微调量的。因而需要两个参数相互配合,在实验的基础上达到一个最佳平衡点。

从实验中可以推断,除了激光扫描电流和激光扫描时间两个参数外,还有其它的参数影响着实验结果。如:气压,气温,甚至激光扫描路径。因而需要大量、反复的实验来找出这些关系,进而找到实现精确石英频率微调的最佳方案。

从石英晶体谐振器的等效电路可知,它有两个谐振频率,即(1)当L、C R支路发生串联谐振时,石英晶体谐振器的等效阻抗最小(等于R)。串联揩振频率用fs表示,石英晶体对于串联揩振频率fs呈纯阻性;(2)当频率高于fs时,L、C、R支路呈感性,可与电容C0发生并联谐振,其并联频率用fd表示。工程技术中石英谐振器就工作在fs到fd范围内或这两个频率的奇次谐频上。

根据石英晶振的等效电路,可定性画出它的电抗一频率特性曲线如图2.3所示。可见当频率低于串联谐振频率fs或者频率高于并联揩振频率fd时,石英晶体呈容性。仅在fs极窄的范围内,石英晶体呈感性。石英晶体表面附着电极层后的膜系结构示意图如图24所示。

Sauerbrey方程用于描述石英晶体谐振频率与晶体表面附着物质(此处为上、下两面的银电极层)之间的变化关系,该方程如下:

其中f0为石英晶振原始谐振频率(单位为Hz),△f为晶振的频率变化量(单位为Hz),△m为晶体变化的质量(单位为gcm-2),A是晶体有效面积(即电极面积,单位为cm2),pμ是石英晶体的密度,μφ为晶体剪切弹性模量。

对于指定晶振晶片,fo、A、pμ、qμ均为常数,因而, △f与△m的绝对值成正比,负号表示表面银电极层质量的增加,会引起石英晶振谐振频率的减少;而表面银电极层质量的减少,会引起石英晶振谐振频率的增加。即:增加银层质量和减少银层质量两种方法都可以改变石英晶振的谐振频率。

可见,附加的银电极层会对石英晶振器的谐振频率产生影响。因而工业生产中,一般先制作出与目标频率接近的石英晶片并附加表面电极,再通过改变表面电极厚度方法,来微调晶振频率以达到目标频率。

采用离子刻蚀进行晶振频率微调,在刻蚀后晶振的频率会发生偏移。这会使频率调整精度低于真空蒸着频率调整法。如图4-4所示,离子刻蚀后石英晶振频率会产生偏移,纵轴表示与目标频率的偏差,单位是pm。在刻蚀前,石英晶振的频率相对于目标频率是负的。在调整时,一边用测频系统测定石英晶振的频率,一边用离子束照射石英晶振的电极膜, 电极膜被刻蚀,频率随之升高。当刻蚀停止后,会出现频率下降的现象。刻蚀刚停止的几秒内,频率下降较快,随后下降会渐渐变缓,最后趋于稳定,不再变化。这种离子刻蚀后频率偏移的原因比较复杂,其原因之一是因为离子刻蚀时对晶振晶片产生的热应力。其理论依据比较深奥,在此不做讨论。本文主要通过实验,找出频率偏移的规律,对石英晶振进行离子刻蚀加工时设定合适的参数,使得这种偏移在实际应用中产生尽可能小的影响。

现在用AT方向切割的石英晶片做成的石英晶振进行实验,用离子束对晶片进行刻蚀,统计出蚀刻速度与频率偏移的联系。

实验对象:A品种的石英晶振使用的晶片是长方形,尺寸为长1996u±3u,宽1276u±2a,晶片厚度为62.04u。目标频率为26.998380MHz。晶片先用昭和真空生产的磁控溅射镀膜机SPH-2500进行镀膜,为了提高镀层密着性,先镀少量的铬膜, 然后按频率要求镀银膜,总膜厚约为1.73u。使得在离子束刻蚀加工前的频率与目标频率的差为2000ppm~300ppm之间。

实验设备:离子束刻蚀频率微调机使用昭和真空生产的SFE-6430T。离子枪的加速钼片到晶片表面的距离为25mm,氩气流量为0.35SCCM。

首先,进行较大刻蚀速度对石英晶振,贴片晶振进行刻蚀的实验,测得偏移量。如表4和图4÷5所示当刻蚀速度在1000ppm/s到2000ppm/s的范围,离子刻蚀后的偏移量随着刻蚀速度的增加而有很大的升高。如当刻蚀量为2000ppm时,频率偏移量山刻蚀速度为1000ppm/s的35.8ppm快速增长到刻蚀速度为2000ppm/s的89.8ppm。当刻蚀量为3000ppm时,频率偏移量便会超过100pm。此外,从图4-5中可以看出,在同一刻蚀速度下,刻蚀后的频率偏移量还会随刻蚀量的增加呈线性升高。

其次,进行较低刻蚀速度对石英晶体,石英晶体谐振器进行刻蚀的实验,测得偏移量。如表4-2和图4-6所示,与高速时的情况类似,刻蚀速度增加时,刻蚀后的偏移量也会随之增加。并且,在同一刻蚀速度时,刻蚀后的偏移量也随刻蚀量的增加而线性增大。从图表中可以看出,刻蚀速度减小后,刻蚀后的偏移量也会减小很多。当刻蚀速度减小到80ppm/s时,刻蚀量为200pm时,刻蚀后偏移量仅为2.5pm。如果进一步控制刻蚀量,当刻蚀量降到100ppm时,刻蚀后偏移量仅为0.2ppm,基本接近于0。因此在实际生产时,如果能将刻蚀速度控制到80pm/s,刻蚀量控制在100pm以下, 晶振的离子束刻蚀后的频率偏差较大,且公差范围较小,为了减少离子束刻蚀后频率偏移产生的影响,提高产品的精度,可以采用3段加工模式,但是生产效率会有所降低)。

晶振离子刻蚀两段加工模式如图4-7所示,首先进行H段加工,用高的刻蚀速度和大的刻蚀量,从加工前频率开始加工,等加工到设定的中间目标频率后停止刻蚀,一段时间后,由于离子刻蚀后的晶振频率偏移的影响,使频率下降,回到L段加工前频率。接着进行L段加工,用低刻蚀速度和小刻蚀量,从L段加工前频率开始加工,等加工到设定的最终目标频率后停止刻蚀,一段时间后,出于离子刻蚀后频率偏移的影响, 使频率下降,回到实际最终频率,当实际最终频率在公差范围内就为良品,加工就结束。如果实际最终频率低于公差范围可以作为F-不良重新加工一次。如果实际最终频率大于公差范围,则只能作为F+不良而报废。

而在实际生产过程中,由于操作员缺乏相关理论知识,不能精确的对加工参数进行设定。使得加工的产品会因为刻蚀速度过快,产生较大的频率偏移,或直接产生F+。而刻蚀速度太低不仅会降低加工的效率,当时间超过设备的监控时间后,就会直接出现F-不良。

例如,在实际应用中,因为操作员没有系统的理解以上理论知识,当A品种的石英晶振在进行离子刻蚀微调时,发现频率分布整体偏低,接近20ppm。因为担心现F-不良,希望将整体颏率调鬲。此时应该确认是否是因为H段加工时的速度太慢, 导致L段加工前的频率过低。使得在进行L段加工时,时间过长,超过了设备的监控时间,而强制停止L段加工。

而操作员没有经过确认就主观的将最终日标频率调高, 发现频率略有上升,但仍然偏低。就调高L段的刻蚀速度,刚开始有一定效果,但是没有达到理想状态,就继续调高L段刻蚀速度,此时不但没有效果,反而因为速度太高,刻蚀后的频率偏移使得频率有略微的下降。并且出现因刻蚀速度的太高而产生的F+不良(如图4-8)。因为没有专业技术继续调整,并且认为不良品数量不多,为了赶快完成当日产量,就继续加工制品。此时,因为H段的刻蚀速度低,影响加工效率, 并由于F+的出现,增加了产品的不良数。

图4-8各参数设置不良时离子刻蚀后频率偏移的频率分布表

为了解决这一问题,本文通过前几节的知识和实验数据,制定标准的参数。首先将最终晶振频率设定在0pm。然后为了将L段加工的频率偏移尽可能减少,就将L段的刻蚀速度设定为80ppm/s。为了控制L段的刻蚀量在100pm左右,将中间目标频率设定在-45pm,H段加工速度设定为1600ppm/s,这是H段加工后的结果在50ppm~-0ppm之间,加上刻蚀后的频率偏移使得L段加工的刻蚀量在-100pm120ppm之间。

按这样的设定既可以保证L段加工的效率,也可以控制L段加工后的频率偏移。使得最终实际频率以晶振频率为中心分布。将上述方法设定的参数作成作业标准书如图4-9所示,让作业员遵照执行。图4-10是按此作业标准操作,对制品加L后的频率分布。山图中可以看出频率是以日标频率为中心分布的,并且分布比以前集中,也没有不良出现。因此,本论文提出的方法可以提高产品的合格率。

晶振频率标准的发展对于一个国家的经济、科学与技术、国防和社会安全有着非常重要的意义。由于制造、交通运输、通讯与信息技术的不断迅猛发展,对时间和频率测量的准确度和精确度要求也越来越高。导航、定位、大地测量、天文观测、网络授时和同步以及电网故障检测中都需要高稳定度和准确度的晶振频率标准。按照频率标准的性能指标和应用领域来划分,可以将其分为一级频率标准(铯原子频标)二级频率标准(包括铷原子频标和高稳石英晶体振荡器)和其它频率标准(包括除高稳石英晶体振荡器以外的其他石英晶体振荡器)。表11列出了常用频率标准的准确度.

在各种高精度的频率标准中,氢钅钟中、铯钟等都具有很好的长期和短期稳定度,但价格非常昂贵,一般用于国家授时实验室,应用范围非常有限。虽然铷钟和高稳定度石英晶体振荡器等二级频标的频率稳定度不如一级频标,但价格低廉,体积较小,应用范围非常广泛。它们被广泛用于通信、计量、应用电子技术、电子仪器、航空航天、雷达和因防军工等各个领域,作为关键器件发挥着重要的作用。近年来由于通信业和军工方面的发展和需求,我国精密石英晶体和原子频率标准的需求也有了明显的增长。

石英晶振频率标准的三个基本技术指标是准确度、稳定度和老化率。晶振频率标准和计时的精确度会受到科技发展水平的限制。影响频率稳定度和准确度主要是温度和老化,因此,国内外正在投入大量精力研究修正这些影响。下面详细介绍这三种技术指标

1.晶振频率准确度

用来描述频率标准输出的实际频率值与其标称频率值的相对偏差。因为受频率标准内在因素和外部环境(如温度、湿度、压力、震动等)的影响,实际石英晶振频率值并不是固定不变的,而是在一定范围内有起伏的值。计算表达式如下:

式中A为频率准确度;fX为实际频率值;fO后为标称频率为了得到准确的fX,至少应进行6次测量,采样时间应该选择相应的频率稳定度影响可以忽略时的时间间隔。一般选择的采样时间为10s,使得在该时间内被测频标的短期频率稳定度比其准确度高出一个数量级。

2.晶振频率稳定度

由于各种外界干扰,例如电子线路的热噪声,石英晶体谐振器内固有噪声,器件的老化,环境条件的变化等,都会使石英晶体振荡器的输出频率相对于标称值发生波动,这种波动代表了输出频率的不稳定度。目前使用的频率稳定度表征有两种。即:频域表征一相对频率起伏的功率谱密度,它表现为信号的频谱不纯;时域表征一阿仑方差,它表现为频率平均值的随机起伏。二者在数学上是一对傅氏变换,因而是等效的。

实际的阿仑方差计算公式为:

式中f和f,分别为第i和第i+1次测量的频率值;后为被测频率源的频率标称值, m为测量的次数。

3.晶振老化率的表征和测量

单位时间内平均频率的相对漂移量叫做漂移率。在石英晶体振荡器中一般称为老化率,而在原子频标中一般称为漂移率。大多数频标经过足够的时间预热后连续工作,在一段不太长的时间内频率的漂移呈现近似线性变化的特点。

老化率实用计算公式:

值;t为测量时序,i取1,2,3,…,N;fO为频率源的标称频率;n为一天的取样次数。

由于石英晶振频率值随时间的变化并不仅仅是线性的,石英晶体振荡器往往是对数老化规律或倒数老化规律,所以从理论上讲,每天测量的点数n越多越好。但是从实际测量和计算的方便来讲,又希望n取得越少越好。通过大量的实验,表明每天测量的次数n取两次就可以了。经简化后,每天测量的次数n取两次,测量H天的日老化率KDH的基本简化公式可以写为:

原子频标的日漂移率远远小于石英晶体振荡器,因此一般按月漂移率给出。由于漂移率呈线性规律,所以月漂移率可以用日漂移率来推算。也就是:

由于高稳定度石英晶体振荡器的老化率从更长的时间刻度来观察呈现了随着加热时间的延续越来越小的特点,所以国外在考察高稳定度石英晶体振荡器的年老化率时常常是在日老化率的基础上乘以系数100。