透过Ipad看晶振世界
来源:http://www.jinluodz.com 作者:jinluodz 2013年07月09
社会的不断发展,平板电脑随处可见,特别是Ipad兴起之后,公交车上,马路上都可以看到人们拿着平板电脑在工作。同样我公司经理也一样,网站上面会经常有客户询问价格,询问晶振的一些相关知识,很多时候遇到不懂的问题都得请教经理。但是经理不可能天天在办公室守着,要见客户等等很多的事情,他也是出门就手拿一个平板电脑。有什么问题直接QQ上说就好。但是对于电子类东西里面都由各类电子元器件组成,比如晶振、IC、电容电阻等等。
前面几天有听到一个朋友抱怨在平板电脑上记录的资料,打开时出现记录错误。问怎么回事。后面经过经过一番检查、分析、测试,终于找出问题所在:由于电脑温度过高或过低从而导致使石英晶振的时钟频率发生变化,严重的话还会造成平板电脑硬盘中的电路元件失效,因为温度过高,存储介质也会因为热胀冷缩效应而出现记录错误。而温度过低,空气中的水分会被凝结在集成电路元件上,造成石英晶振的短路。
因此大家平时应该注重电脑的保养,电脑保养的好关系到其使用寿命的长短。首先,电子产品对环境的要求很高,就拿石英晶振来说,清洗时就要求:石英晶片清洁干净、无水印、手指印、破片、破角、裂片、污渍等,达到这一系列的清洗要求后方可到净化车间进行生产,可见电子元器件石英晶振对环境要求的重要性。其次,电脑的温度也有一定的影响,石英晶体谐振器在老化的时候对温度也有一定的要求,一般要求:温度稳定、不能超过100℃—5℃并且要有温度记录表。电脑的温度不能过高也不能太低,也就是说使用时间不能太长,但是也不代表长时间不用电脑的使用寿命就会更长些,相反会导致电脑因为受潮没办法烘干而罢工。
压电石英晶体片除了在电子元件中制作晶振系列外,其实晶体片还可以制作很多元件,比如声表面滤波器,光学制品,压电传感器件,压电声控器件,雷达探测片,生表面谐振器,石英感应片等等,压电石英晶体谐振器系列在电子行业中通常叫做晶振,西方称呼为晶体,日本称呼水晶,或者振子系列。压电晶体一般制作其实有分为好几种,有些晶体是突然的,有些是通过人工种植,在经过加工合成的。在经过激光切割,研磨,镀城,调频等等系列工序而成,才能成为压电水晶片。在经过现在科技技术添加金属电极,加工并被装在支架上作成石英晶体振子,在添加金属外壳焊接封装在盒子内而制成的。
根据其产品指标参数及加工工艺,一般可将其分为普通压电石英晶体和到高精密度压电石英晶体两类,一般普通的石英晶振应用范围也比较低端,比如普通电子数码产品,USB连接设备,影音播放设备,高精密度的晶体通常会加工成高端的石英晶体振荡器,比如温补晶振,压控振荡器等,一般应用范围就比较高端了,有航天卫星,火箭发射,航空飞机,器材轮船等高端产品钟。而生表面滤波器应用范围就是通讯设备,GPS导航系统,卫星基站等,相对来说声表面谐振器应用就比较低端了,比如汽车遥控,安防防盗,电子玩具等产品。
以下我们详细解说一下,各种的晶体材料等过程。
1、压电石英晶体材料 犹豫现在的科技技术,人类早就发明了人工种植合成的压电石英晶体原材料(SiO2),其材料单体成块状或棒状。对晶体材料的综合评价通常使用Q值(非直测指标)来标示,Q值越高,其制成的晶体产品品质才会更好,精密晶体都是采用高Q值的材料制造的。
2、切型 指晶片相对于石英晶体结晶轴(物理结构)的切割取向。由于石英晶体是各向异性体,故不同方法、角度、精度切割的晶片,其频率温度特性、使用频率范围以及等效电路的各项参数也有所不同。有源贴片晶振晶体产业生产中主要选用的切割类型有AT、BT、SC等切型,其中AT切型被大多数晶体产品制造采用;SC切型因其优异的频率温度特性和老化特性,而在高精密晶体的制造中被优先采用,但遗憾的是其工艺加工难度很大,成本极高。
3、晶片 指切割加工成一定几何形状、尺寸并相对结晶轴有一定取向的压电体。晶片的设计加工质量直接影响晶体成品的质量,国晶科技通过技术人员多年的经验积累,在晶片设计与表面处理上对晶片质量进行控制;同时选用经线切割和激光两次校角的晶片,来保证精密晶体所要求的晶片切割精度。
4、电极 指与晶片表面接触或接近的导电膜或导电板,通过它给晶片施加电场。普通晶体的电极现在一般采用纯银,精密晶体根据需要采用金、铝等材料,以及一些辅助性特殊材料;电极的制备通常采用真空镀膜的方式。
5、晶体盒 指保护晶体振子和支架的外壳。将晶体振子装联在支架上的“晶体谐振件”通过专用焊接设备封装在外壳内,即完成了晶体谐振器的制造。 晶体盒型即外壳的外形尺寸规范,其尺寸确定了它要容纳的振子的最大尺寸。这最大尺寸限制了每种晶体盒频率范围的下限,也限制了机械强度、再现性以及等效电路参数的选择。注意:晶体元件特性对所承受的振动和冲击是敏感的,甚至是破坏性的。晶体盒型是目前晶体元件型号分类的主要标准。就有引线的金属盒晶体元件而言,国际市场上流行的盒型,其命名是参照美国的标准,主要有HC-49/U、HC-49/T、HC-49/US、UM-1、UM-5等;在国内的晶体谐振器型号分类,也有采用原电子部颁布标准的,如JA5、JA8、JA10等等,但其用法已较少。
6、基频或泛音晶体元件 振子设计工作在给定振动模式最低阶次上的晶体元件称为基频晶体,而工作在比最低阶次要高的阶次上的晶体元件也就称为泛音晶体,泛音有三次、五次、七次、九次、十一次等,一般采用三次、五次、七次,更高次的泛音晶体生产已不好控制。对于一个晶体元件的设计,给定其振动模式,它的频率即由晶片的方位、尺寸确定,而振动模式取决于使晶片与电路联系在一起的压电效应,特别注意:同样一个频点的晶体,采用基频或者泛音方式,其在电路应用上所反映的特性是不同的。
中国最大晶振厂家金洛电子,该司除了生产成规晶体元件,还生产高档的有源晶振系列,普通的晶体生产比较简单,工艺相对也不会复杂,晶振的生产设备价格也不会很高,有源晶振相对来说生产工艺比较复杂,生产设备也很高端,技术人员也需要有一定的晶体技术经验,自动的检测设备目前也依赖进口,这也是有源晶振发展的一个瓶颈。好比生表面谐振器,国内生产的也比较多,但是生产生表面滤波器的相对来说就比较少,特别是高端的声表面滤波器系列,生产厂家屈指可数。因为声表面滤波器,除了生产工艺,生产设备价格高之外,最主要的是技术人才还比较欠缺。相对来说陶瓷晶振生产就简单的多,基本上国外能生产的陶瓷谐振器,目前国内都能生产。陶瓷雾化片目前在国内市场还算得上是新新产品,不过雾化片的季节性比较重,雾化片一般在秋冬季节来临使用的比较多,因为天气干燥,很多地方就都需要使用加湿器来产生空气湿度。千赫晶体,表晶KHZ系列在国内生产就比较普片,几乎投钱就能生产的一种技术最低端的石英晶体系列产品之一,不过声明是普通的表晶,特别是32.768KHZ系列。
前面几天有听到一个朋友抱怨在平板电脑上记录的资料,打开时出现记录错误。问怎么回事。后面经过经过一番检查、分析、测试,终于找出问题所在:由于电脑温度过高或过低从而导致使石英晶振的时钟频率发生变化,严重的话还会造成平板电脑硬盘中的电路元件失效,因为温度过高,存储介质也会因为热胀冷缩效应而出现记录错误。而温度过低,空气中的水分会被凝结在集成电路元件上,造成石英晶振的短路。
因此大家平时应该注重电脑的保养,电脑保养的好关系到其使用寿命的长短。首先,电子产品对环境的要求很高,就拿石英晶振来说,清洗时就要求:石英晶片清洁干净、无水印、手指印、破片、破角、裂片、污渍等,达到这一系列的清洗要求后方可到净化车间进行生产,可见电子元器件石英晶振对环境要求的重要性。其次,电脑的温度也有一定的影响,石英晶体谐振器在老化的时候对温度也有一定的要求,一般要求:温度稳定、不能超过100℃—5℃并且要有温度记录表。电脑的温度不能过高也不能太低,也就是说使用时间不能太长,但是也不代表长时间不用电脑的使用寿命就会更长些,相反会导致电脑因为受潮没办法烘干而罢工。
压电石英晶体片除了在电子元件中制作晶振系列外,其实晶体片还可以制作很多元件,比如声表面滤波器,光学制品,压电传感器件,压电声控器件,雷达探测片,生表面谐振器,石英感应片等等,压电石英晶体谐振器系列在电子行业中通常叫做晶振,西方称呼为晶体,日本称呼水晶,或者振子系列。压电晶体一般制作其实有分为好几种,有些晶体是突然的,有些是通过人工种植,在经过加工合成的。在经过激光切割,研磨,镀城,调频等等系列工序而成,才能成为压电水晶片。在经过现在科技技术添加金属电极,加工并被装在支架上作成石英晶体振子,在添加金属外壳焊接封装在盒子内而制成的。
根据其产品指标参数及加工工艺,一般可将其分为普通压电石英晶体和到高精密度压电石英晶体两类,一般普通的石英晶振应用范围也比较低端,比如普通电子数码产品,USB连接设备,影音播放设备,高精密度的晶体通常会加工成高端的石英晶体振荡器,比如温补晶振,压控振荡器等,一般应用范围就比较高端了,有航天卫星,火箭发射,航空飞机,器材轮船等高端产品钟。而生表面滤波器应用范围就是通讯设备,GPS导航系统,卫星基站等,相对来说声表面谐振器应用就比较低端了,比如汽车遥控,安防防盗,电子玩具等产品。
以下我们详细解说一下,各种的晶体材料等过程。
1、压电石英晶体材料 犹豫现在的科技技术,人类早就发明了人工种植合成的压电石英晶体原材料(SiO2),其材料单体成块状或棒状。对晶体材料的综合评价通常使用Q值(非直测指标)来标示,Q值越高,其制成的晶体产品品质才会更好,精密晶体都是采用高Q值的材料制造的。
2、切型 指晶片相对于石英晶体结晶轴(物理结构)的切割取向。由于石英晶体是各向异性体,故不同方法、角度、精度切割的晶片,其频率温度特性、使用频率范围以及等效电路的各项参数也有所不同。有源贴片晶振晶体产业生产中主要选用的切割类型有AT、BT、SC等切型,其中AT切型被大多数晶体产品制造采用;SC切型因其优异的频率温度特性和老化特性,而在高精密晶体的制造中被优先采用,但遗憾的是其工艺加工难度很大,成本极高。
3、晶片 指切割加工成一定几何形状、尺寸并相对结晶轴有一定取向的压电体。晶片的设计加工质量直接影响晶体成品的质量,国晶科技通过技术人员多年的经验积累,在晶片设计与表面处理上对晶片质量进行控制;同时选用经线切割和激光两次校角的晶片,来保证精密晶体所要求的晶片切割精度。
4、电极 指与晶片表面接触或接近的导电膜或导电板,通过它给晶片施加电场。普通晶体的电极现在一般采用纯银,精密晶体根据需要采用金、铝等材料,以及一些辅助性特殊材料;电极的制备通常采用真空镀膜的方式。
5、晶体盒 指保护晶体振子和支架的外壳。将晶体振子装联在支架上的“晶体谐振件”通过专用焊接设备封装在外壳内,即完成了晶体谐振器的制造。 晶体盒型即外壳的外形尺寸规范,其尺寸确定了它要容纳的振子的最大尺寸。这最大尺寸限制了每种晶体盒频率范围的下限,也限制了机械强度、再现性以及等效电路参数的选择。注意:晶体元件特性对所承受的振动和冲击是敏感的,甚至是破坏性的。晶体盒型是目前晶体元件型号分类的主要标准。就有引线的金属盒晶体元件而言,国际市场上流行的盒型,其命名是参照美国的标准,主要有HC-49/U、HC-49/T、HC-49/US、UM-1、UM-5等;在国内的晶体谐振器型号分类,也有采用原电子部颁布标准的,如JA5、JA8、JA10等等,但其用法已较少。
6、基频或泛音晶体元件 振子设计工作在给定振动模式最低阶次上的晶体元件称为基频晶体,而工作在比最低阶次要高的阶次上的晶体元件也就称为泛音晶体,泛音有三次、五次、七次、九次、十一次等,一般采用三次、五次、七次,更高次的泛音晶体生产已不好控制。对于一个晶体元件的设计,给定其振动模式,它的频率即由晶片的方位、尺寸确定,而振动模式取决于使晶片与电路联系在一起的压电效应,特别注意:同样一个频点的晶体,采用基频或者泛音方式,其在电路应用上所反映的特性是不同的。
中国最大晶振厂家金洛电子,该司除了生产成规晶体元件,还生产高档的有源晶振系列,普通的晶体生产比较简单,工艺相对也不会复杂,晶振的生产设备价格也不会很高,有源晶振相对来说生产工艺比较复杂,生产设备也很高端,技术人员也需要有一定的晶体技术经验,自动的检测设备目前也依赖进口,这也是有源晶振发展的一个瓶颈。好比生表面谐振器,国内生产的也比较多,但是生产生表面滤波器的相对来说就比较少,特别是高端的声表面滤波器系列,生产厂家屈指可数。因为声表面滤波器,除了生产工艺,生产设备价格高之外,最主要的是技术人才还比较欠缺。相对来说陶瓷晶振生产就简单的多,基本上国外能生产的陶瓷谐振器,目前国内都能生产。陶瓷雾化片目前在国内市场还算得上是新新产品,不过雾化片的季节性比较重,雾化片一般在秋冬季节来临使用的比较多,因为天气干燥,很多地方就都需要使用加湿器来产生空气湿度。千赫晶体,表晶KHZ系列在国内生产就比较普片,几乎投钱就能生产的一种技术最低端的石英晶体系列产品之一,不过声明是普通的表晶,特别是32.768KHZ系列。
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