随着科学技术的发展,国内外石英振荡器性能越来越优异,应用领域也越来越广泛。其中在传感器技术领域的应用就是一个典型的例子。在水平姿态传感器领域中,虽然有电阻应变式、半导体压阻式、电容式、电磁式、光纤式、振弦式、硅谐振式以及石英谐振式等各种形式。但是数字式压电石英水平传感器以其精度高、响应快、数字输出、线性度高、稳定性好、抗干扰能力强,以及无活动部件和反馈回路等特点而成为现代传感器发展中的重点。
1. 晶体选择: 晶体分天然晶体和人工晶体.天然晶体纯度差,资源有限,而人工晶体纯度高,资源丰富,故现在生产晶振基本上多采用人工晶体.
2. 晶片切割: 晶振中最重要的组成部分为水晶振子,它是由水晶晶体按一定的法则切割而成的,又称晶片.

晶片的切割可分为AT-CUT, BT-CUT, CT-CUT, DT-CUT, FT-CUT, XT-CUT, YT-CUT,如图所示.它是以光轴(Z轴)为参考而命名,每种切法对应一个角度.采用何种切法应根据实际情况而定,如对温度特性要求较好则应采用AT-CUT,如果对晶振要求的频率较高时则采用BT-CUT.晶片的切割方式、几何形状、尺寸等决定了晶振的频率.
下面以AT-CUT和BT-CUT为例,比较不同的切割方法对晶振参数的影响: AT-Cut: 切割角度:35013’(一般误差在±3’,其误差越小其温度特性越好,) F(K)=1670(K)/t(mm) t为晶片之厚度,一般运用,温度特性较发好,+/-30PPM BT-Cut: 切割角度:490 F(K)=2560(K)/t(mm) t为晶片之厚度, AT-Cut用于基频高频,温度特性差, +/-100PPM 当AT-CUT与BT-CUT频率一样时,AT-CUT的本体要比BT-CUT的本体小,其C0,C1,L1也不一样,如频率为35MHZ,当其面积一样时,AT-CUT本体的厚度为0.02mm,而BT-CUT的本体厚度为0.073mm. AT-CUT的C0为5.5pf,而BT-CUT的C0为2.7pf. AT-CUT温度曲线如图所示,现在我们所用的晶振的中心温度值一般多为25±3oC,在-10 oC~70 oC这一区间,其温度频差一般为±30PPM,温度特性较好.

3. 研磨对晶片的表面进行研磨,使其厚度及表面粗糙平整度达到要求. 一般实际的晶片的厚度要比理论上的要小,这是因为后面的蒸镀工序将在晶片表面蒸镀一层银而使晶片厚度增加.以上可用下列式子表示: 理论厚度=实际厚度+蒸镀层厚度
4. 倒边,倒角(此工序只针对低频)
5. 腐蚀,洗净去除晶片表面杂质
6. 蒸镀在晶片表面蒸镀一层银做为电极,
7. 组立导电银胶,HOLDER,触点阴抗约3欧左右,C0
8. 频率微调先用银层镀薄一点作为其电极,后调节镀银层之厚度一改变晶片厚度来达到微调的作用
9. 完成检查各个参数的测试,如Rr,C0,绝缘性,气密性等

作者—康比电子

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