晶振經歷涉及若干階段的制造過程.石英晶體諧振器制造工藝已經發展多年,并且能夠為許多應用制造高度規定的晶體.制造石英晶體諧振器是為了滿足從低成本的大批量應用到需要滿足非常苛刻的規格的那些物品的各種需求.石英晶體制造工藝基本相同,但其量身定制是為了滿足所供應市場的需求.
石英晶體制造工藝
石英晶體的制造有幾個階段.對于基本的高容量設備,可以減少或排除生產高精度物品所需的階段.
基本上,石英晶體的制造始于原始晶體的生產.這些完整的晶體通過階段產生基本空白,進一步處理以產生在正確頻率下工作的晶體.最后,它們被封裝,然后進行測試,以確保它們按要求工作.
基本的制造過程從引入原始硅開始,然后以合理的方式從那一點開始.
制造業:種植水晶
盡管石英確實以其晶體形式自然發生,但晶體不符合石英晶體諧振器所要求的質量.因此,晶體需要在高度受控的條件下人工生長.合成晶體使用晶種在約350℃和非常高的壓力下生長:約1000個大氣壓.這是在專門制造的晶體生長爐中完成的,大約需要45到90天.
一旦晶體生長,就將其從爐中取出并精確研磨面,使X,Y和Z軸精確定義,并使晶體得到精確保持.由于各種晶體切割的特性由角度限定,因此必須精確保持這些特性,以確保最終的晶體具有合適的特性.
制造:水晶切割和研磨
一旦晶體形成然后將其軸磨削,接下來的階段就是制作晶體坯料.
為了制造毛坯,第一階段是將石英晶體切割成正確尺寸的小扁平“板”.這需要使用能夠以所需的正確角度切割的高精度切割器來進行.穿過水晶的這些切片需要制成比完成水晶所需的厚度稍厚的切片.
一旦完成第一次切割,就可以將這些大的光滑切割成較小的空白.然后將它們研磨以使它們更接近所需的厚度.
此外,隨著坯料更接近其最終厚度,因此研磨需要變得更精確并且使用更精細的研磨膏.
由于研磨過程是磨蝕性的,它會破壞SMD晶體表面上的晶格.這不僅會導致氣體分子和其他雜質后來導致老化,而且還會直接導致隨時間的變化.
最終尺寸和蝕刻
一旦進行了研磨工藝,就對晶體表面進行化學蝕刻.這為晶體提供了更精細的光潔度,并且以后提供更少的化學進入機會.然而,在化學蝕刻之后需要非常仔細地清洗有源晶振表面以去除所有痕量的外部化學物質.
化學蝕刻還使尺寸進一步縮小,將其作為將坯料減小到所需尺寸的最后階段.
電極
一旦將晶體坯料制造成所需的公差并完成,就添加電極基底.
將完成的坯料放入蒸發掩模中,銀或金蒸汽沉積在晶體表面-這些形成電極到晶體.這是在高真空沉積室中進行的.
然后晶體坯料具有連接到沉積電極的引線.然后將其安裝在其支架上.
最終調整和密封
連接電極后,最終調整晶體.這可以通過添加額外的電極材料來實現.
晶體制造的最后階段是將貼片晶振密封在其支架中.這通常是抽空的或充滿氮氣.氮氣是惰性的,可防止反應性物質進入,否則可能會導致晶體老化.也可以類似地使用真空.
最終檢驗
晶體制造過程的最后階段之一是進行最終檢查.這可以進行,以確保晶體操作和特性符合所需的規格.檢查水平顯然取決于成本和最終規格限制.它可以批量進行,或者對于更嚴格的高精度元件,它更可能是單獨進行的.
在某些情況下,晶體可以在升高的溫度下運行以取出老化的第一個效果.由于老化在制造后立即以最快的速度發生,通常高精度晶體單元或晶體爐可能在發送之前老化約40或90天.
晶振制造已經發展多年.早期的晶體諧振器是通過采用天然石英然后研磨和研磨坯料來制造的.現在,該工藝更類似于半導體制造的形式,其具有增長的合成石英晶體,然后使用化學蝕刻和一些沉積技術.現在它是一個非常先進和精密的制造過程.
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