從石英水晶片演變成石英晶體諧振器一系列過程
來源：http://www.theqj.cn 作者：konuaer 2013年07月24
什么是晶振片,所謂的石英晶體人們俗稱為水晶,成分是二氧化硅(SIO2),熔點為1750℃。石英晶體的密度為2.65g/cm3,硬度為莫氏硬度7,透明晶瑩。它不僅是較好的光學材料而且是重要的壓電材料。在常溫常壓下,石英晶體不溶于水和鹽酸、硫酸、硝酸,居于溶解極小的物質。•氫氟酸(HF)都是石英晶體良好的溶解液,這在石英晶片的加工中是很有用的,常當作腐蝕液來用。
•石英晶體是一種良好的絕緣材料,導熱系數比較小。
• 石英晶體的膨脹系數也很小,但當它被加熱時,體膨脹系數也會發生很大的變化,在溫度達573℃時,石英晶體由a石英轉變為β石英(573 ℃ -870 ℃ ),溫度在870 ℃--1470 ℃是磷石英,溫度達1470 ℃時,就轉變成方石英,它的熔點是1750 ℃,體積急劇增大,石英晶體內部產生的較強的機械應力可能會造成裂隙和雙晶,這是在石英晶體元器件的加工中要注意避免的。
石英晶體的結晶形態
石英晶體的晶面共30個,分成五組.六個M面(拄面)六個R(大菱面),六個r面(小菱面),六個s面(三方雙錐面),六個x面(三方偏方面).
• 相鄰m面的夾角為60度,m面和R面的夾角與m面和r面的夾角都等于38 度13分,s面與r面的夾角為25度57分.
• 單晶體:其原子或分子有規則的排列.
人造石英晶體的生長原理
原料,培育石英晶體用的原料是天然石英碎塊,又稱熔煉石英。通常采用透明度不小于80%,SiO2成分不小于99.8%,重量在5---50g之間的混合顆粒。
• 籽晶,籽晶切向的選擇是為了獲得較大的生長率和較高的利用率,籽晶的加工質量是生長優質石英晶體的前提。常用的規格有Z+O,Y+ O,等。尺寸約為,2.5±0.5mm,切角誤差,xx′≤30′yy′≤20′。
• 壓力,1000---1500atm,atm=101325pa
• 溫度,350℃---400℃
石英晶片表面光潔度影響等效電阻和老化率
• 造成晶片表面光潔度不好的原因主要是機械加工不當，壓力過大，砂號過粗，使晶片表面產生砂痕或較深的裂紋，以致在后面的加工中難以磨除，研磨中磨料使用不合理，加工余量留的不充分，磨盤不平，磨料顆粒粗細不勻等都會造成光潔度不好的表面，另外腐蝕時間過長也會造成石英晶片表面光潔度不好，甚至有貫穿性裂紋。
• 石英晶片表面出現砂痕、破邊、破角和裂縫等等情
況都會使晶片的活力下降，特別是石英片薄時影響
就更明顯，在頻率分選時產生的是波形不大，CI位高。
• 石英晶片表面的光潔度差易引起頻率變化，老化率增大，活力下降，電阻大。外觀檢查挑片子的工作職責就是將這部分不良品剔除。
3.石英晶片表面平行度和平面度影響活力產生寄生振蕩
• 造成石英晶片表面平行度和平面度不好的原因是加工技術不熟練，研磨盤不平，不會用刀口尺或百分表檢查平面度，另外游星輪厚薄不致，片子來料相差太大，都有可能把片磨成楔形和凹形。
• 厚度切變石英晶片平面度和平行度要求較高，尤其頻率越高越是如此。石英晶片表面不平使電阻值增大，活力下降甚至停振，寄生振動增多。
•石英晶體是一種良好的絕緣材料,導熱系數比較小。
• 石英晶體的膨脹系數也很小,但當它被加熱時,體膨脹系數也會發生很大的變化,在溫度達573℃時,石英晶體由a石英轉變為β石英(573 ℃ -870 ℃ ),溫度在870 ℃--1470 ℃是磷石英,溫度達1470 ℃時,就轉變成方石英,它的熔點是1750 ℃,體積急劇增大,石英晶體內部產生的較強的機械應力可能會造成裂隙和雙晶,這是在石英晶體元器件的加工中要注意避免的。
石英晶體的結晶形態
石英晶體的晶面共30個,分成五組.六個M面(拄面)六個R(大菱面),六個r面(小菱面),六個s面(三方雙錐面),六個x面(三方偏方面).
• 相鄰m面的夾角為60度,m面和R面的夾角與m面和r面的夾角都等于38 度13分,s面與r面的夾角為25度57分.
• 單晶體:其原子或分子有規則的排列.
人造石英晶體的生長原理
原料,培育石英晶體用的原料是天然石英碎塊,又稱熔煉石英。通常采用透明度不小于80%,SiO2成分不小于99.8%,重量在5---50g之間的混合顆粒。
• 籽晶,籽晶切向的選擇是為了獲得較大的生長率和較高的利用率,籽晶的加工質量是生長優質石英晶體的前提。常用的規格有Z+O,Y+ O,等。尺寸約為,2.5±0.5mm,切角誤差,xx′≤30′yy′≤20′。
• 壓力,1000---1500atm,atm=101325pa
• 溫度,350℃---400℃
石英晶片表面光潔度影響等效電阻和老化率
• 造成晶片表面光潔度不好的原因主要是機械加工不當，壓力過大，砂號過粗，使晶片表面產生砂痕或較深的裂紋，以致在后面的加工中難以磨除，研磨中磨料使用不合理，加工余量留的不充分，磨盤不平，磨料顆粒粗細不勻等都會造成光潔度不好的表面，另外腐蝕時間過長也會造成石英晶片表面光潔度不好，甚至有貫穿性裂紋。
• 石英晶片表面出現砂痕、破邊、破角和裂縫等等情
況都會使晶片的活力下降，特別是石英片薄時影響
就更明顯，在頻率分選時產生的是波形不大，CI位高。
• 石英晶片表面的光潔度差易引起頻率變化，老化率增大，活力下降，電阻大。外觀檢查挑片子的工作職責就是將這部分不良品剔除。
3.石英晶片表面平行度和平面度影響活力產生寄生振蕩
• 造成石英晶片表面平行度和平面度不好的原因是加工技術不熟練，研磨盤不平，不會用刀口尺或百分表檢查平面度，另外游星輪厚薄不致，片子來料相差太大，都有可能把片磨成楔形和凹形。
• 厚度切變石英晶片平面度和平行度要求較高，尤其頻率越高越是如此。石英晶片表面不平使電阻值增大，活力下降甚至停振，寄生振動增多。
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