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首頁晶振行業(yè)動(dòng)態(tài) 采用村田原始包裝技術(shù)的粒子篩選技術(shù)的石英晶體

采用村田原始包裝技術(shù)的粒子篩選技術(shù)的石英晶體

來源：http://www.element79mechanical.com 作者：億金電子 2019年04月03
        石英晶體是一種電子元件,由于Q因子①高,可以產(chǎn)生任意和穩(wěn)定的頻率水晶空白.但是,當(dāng)粒子②堅(jiān)持晶振晶體表面的空白,這種高Q因子導(dǎo)致CI③的顯著增加因?yàn)轭w粒阻礙了坯料的振動(dòng),這可歸因于材料的壓電性能.如果其CI特性增加并且其特定CI值變得不可用,則諧振器可能在某些情況下停止振蕩.
        在本文中,我們介紹了采用村田原始包裝技術(shù)的粒子篩選技術(shù)的石英晶體.村田制作所的原始粒子篩選技術(shù),村田晶振該技術(shù)可確保在生產(chǎn)過程中篩選出導(dǎo)致石英晶體特性劣化的顆粒附著的缺陷產(chǎn)品.
       1.什么是石英晶體？
       石英晶體是一種電子元件,它可以利用晶體材料的壓電特性將精密頻率信號(hào)傳輸?shù)絀C（微控制器）.對作為壓電材料的晶體坯料兩側(cè)的濺射沉積電極施加電場會(huì)引起振動(dòng);在AT切割諧振器中,施加的電場引起厚度剪切振動(dòng).對于包裝石英晶體,迄今為止通常使用氣密密封技術(shù),例如使用縫焊,玻璃焊接或焊接的技術(shù).然而,我們已經(jīng)開發(fā)出我們用于HCR的原始樹脂密封包裝技術(shù),其中金屬蓋和陶瓷基板用樹脂粘合劑密封（圖1）. 
       圖1.HCR的結(jié)構(gòu)圖
       2.石英晶體中的粒子問題
       當(dāng)顆粒附著在石英晶體坯料的表面上時(shí),坯料的振動(dòng)受到阻礙,CI值增加,如圖2所示,導(dǎo)致振蕩停止.我們對顆粒對石英晶體影響的研究揭示了CI特征變化的三個(gè)因素：（1）顆粒在晶體空白上的粘附位置,（2）顆粒類型,（3）粘附性（顆粒的粘附狀態(tài)或質(zhì)量).
圖2.顆粒附著力之前/之后的特性變化
      （1）顆粒粘附位點(diǎn)對晶體空白的影響
        將顆粒有意地粘附到晶體坯料上,并研究顆粒的粘附位置對CI特性的影響.結(jié)果表明,在晶體坯料中間有很大的效果,如圖3所示.晶體坯料中間振動(dòng)位移最大的事實(shí)表明,中間的振動(dòng)容易受到質(zhì)量的影響.如粒子.
圖3.顆粒粘附位點(diǎn)對CI特性的影響
       （2）顆粒類型的影響
        有兩種顆粒：有機(jī)顆粒和無機(jī)顆粒.有機(jī)顆粒的實(shí)例包括衍生自人體和纖維粉塵的那些.無機(jī)顆粒的實(shí)例是電極粉塵.在任何生產(chǎn)過程中,兩種類型的顆粒都以不可忽略的量存在.將有機(jī)和無機(jī)顆粒沉積在石英晶體,貼片晶振坯料上,研究各自對CI特性的影響.圖4顯示了結(jié)果.在該實(shí)驗(yàn)中,由無機(jī)顆粒引起的CI值增加小于由有機(jī)顆粒引起的CI值增加.我們推測無機(jī)顆粒和晶體坯料之間的小接觸表面區(qū)域阻礙了晶體駐波的傳播.
圖4.顆粒類型對CI特性的影響
       （3）顆粒粘附的影響
         當(dāng)顆粒附著在晶體表面時(shí),接觸表面積和顆粒的附著力如何影響CI特性？我們調(diào)查了一下這個(gè)問題的答案.在以下兩種情況下檢查了對CI特性的影響：在一種情況下,完整的顆粒沉積在晶振晶體坯料上,而在另一種情況下,顆粒在沉積之前被壓碎,即,顆粒的粘附被改變了.當(dāng)顆粒被壓碎并由此增加晶體坯料的接觸表面積時(shí),發(fā)現(xiàn)CI值顯著增加（圖5）.
圖5.顆粒粘附對CI特性的影響
發(fā)現(xiàn)無機(jī)顆粒的CI值的變化小于有機(jī)顆粒的CI值的變化.這可以通過無機(jī)顆粒中粘合性的較小變化來解釋,因?yàn)樗鼈兊慕Y(jié)構(gòu)抗變形性.CI值在無機(jī)顆粒中變化約10％.這可以通過在粘附到無機(jī)顆粒表面的痕量有機(jī)顆粒被破碎時(shí)可能發(fā)生的接觸狀態(tài)的微小變化來解釋.有機(jī)顆粒的粘附性如圖6所示.
圖6.無機(jī)顆粒的表面分析
         為了研究顆粒對晶振晶體坯料的粘合性的影響,通過改變顆粒與晶體坯料之間的接觸表面的楊氏模量來進(jìn)行模擬. .圖7顯示了楊氏模量和CI變化之間的關(guān)系.接觸表面的楊氏模量越高,對CI值的影響越大.這種關(guān)系可以通過以下方式解釋：粘合性越高,即,接觸表面的楊氏模量越高,晶體振動(dòng)傳遞到顆粒越容易.
圖7.接觸表面楊氏模量變化的影響
        當(dāng)晶體的振動(dòng)傳遞到顆粒時(shí),顆粒的阻尼項(xiàng)（1/Qm）開始主導(dǎo)其他項(xiàng),從而阻礙振動(dòng)并增加CI值.當(dāng)楊氏模量超過一定水平時(shí),幾乎所有的振動(dòng)都會(huì)傳遞給顆粒; 因此,CI值將接近取決于顆粒的阻尼項(xiàng)的恒定值.因?yàn)槿缟纤鲱w粒的影響很大,所以在我們的石英晶體生產(chǎn)過程中的封蓋過程之前包括過激發(fā)過程,如圖8所示.
 圖8.流程序列
        過激發(fā)過程是通過向晶體坯料施加高功率信號(hào)從而迫使坯料振動(dòng)來從石英晶體坯料中抖落顆粒的過程.過激發(fā)過程可有效地振掉坯料振動(dòng)位移較大的晶體坯料中間的顆粒,但在振動(dòng)位移較小的區(qū)域無效; 在后一區(qū)域,過激發(fā)過程不能充分地抖落顆粒.因此,為了將產(chǎn)物與剩余顆粒分離,過度激發(fā)過程未能除去,在蓋密封過程之后對高溫處理過程進(jìn)行排序.
詞匯表
Q因素： 表示振蕩銳度的數(shù)字.它可以衡量頻率穩(wěn)定性.
粒子： 一分鐘的異物.
CI： 晶體阻抗的縮寫.它是石英晶體的特征.

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