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斯塔克石英晶體諧振器由來說明

來源：http://www.ike-digital.com 作者：liss 2023年10月20

斯塔克石英晶體諧振器由來說明，以下是物理和超微型器件的電學(xué)特性低剖面AT切割石英晶體諧振器以及對其生產(chǎn)方法的概述。
AT切割石英晶體諧振器已經(jīng)用于精密頻率控制超過60年，是今天廣泛使用的晶體類型。而傳統(tǒng)的AT晶體是圓盤形的對較小組件的需求導(dǎo)致微型AT帶材的開發(fā)。到滿足制造商對較小的組件，Statek Corporation開發(fā)了一種超小型的低姿態(tài)SMD石英晶體作為CX-4家族的一部分產(chǎn)品。相比之下，CX-4只需要大約三分之一的土地面積CX-1和大約一半的土地CX-3的區(qū)域。（見表1和圖1.）

微型產(chǎn)品生產(chǎn)中的一個關(guān)鍵因素石英晶體是生產(chǎn)具有所需尺寸的諧振器準確度和精密度[1]。更緊需要尺寸公差較小的諧振器（例如，保持適當寬長比）CX-4等超小型諧振器更加困難。利用光刻工藝制造石英晶體和晶片背板，質(zhì)量超小型石英的生產(chǎn)晶體成為可能。光刻該工藝提供了精密的微機械加工和尺寸公差所需，并且晶片背板提供將金屬精確沉積到最終所需的諧振器電極上頻率調(diào)整[2]

在第二節(jié)中，我們概述了光刻用于制造晶體諧振器。在第三節(jié)中，我們將討論使用晶片的最終頻率調(diào)整背板。在第四節(jié)中，我們簡要討論諧振器的最終組裝包裹最后，在第五節(jié)中，我們給出了電氣特性一瞥成品超小型石英晶體諧振器。

典型的超小型AT坯料大約3.50毫米×0.63毫米。因為這個小尺寸，以獲得可接受的產(chǎn)品產(chǎn)生2µm量級的公差是必需。而常規(guī)處理技術(shù)無法滿足這一要求嚴格的公差要求，光刻工藝能夠保持尺寸公差優(yōu)于1µm。

光刻工藝從拋光石英晶片（1〃×1〃或更大）。這些晶片被化學(xué)蝕刻成預(yù)定頻率，清潔，以及用鉻薄膜和電子束真空沉積金系統(tǒng)（其他金屬，如鋁或可以使用銀。）AT條形圖使用光刻生成的照片口罩和雙對準器和晶片的底表面對齊并同時曝光。水晶電極和探針焊盤圖案由隨后的光掩模定義步然后晶片是化學(xué)金屬并蝕刻石英以形成單獨的AT帶。最后，頂部和底部安裝焊盤使用孔連接在一起掩模和薄膜金屬沉積[2]。斯塔克石英晶體諧振器由來說明.

CRYSTAL MODEL	PACKAGE (mm)	FREQUENCY RANGE (Click for Data Sheet)
CX20	2.5 x 1.2	16 MHz to 100 MHz
CX18	1.6 x 1.0	30 MHz to 100 MHz
CX17	4.8 x 3.0	12 MHz to 200 MHz
CX16	2.0 x 1.2	24 MHz to 100 MHz 32 kHz to 180 kHz
CX11	3.2 x 1.5	32 kHz to 240 kHz 14.7456 MHz to 250 MHz
CX11L	3.2 x 1.5	16 MHz to 250 MHz (Telemetry Crystal)
CX11LHG High Shock	3.2 x 1.5	16 MHz to 50 MHz
CX9HT High Temperature	4.1 x 1.5	32 kHz to 160 kHz 14 MHz to 250 MHz
CX4	5.0 x 1.8	30 kHz to 250 kHz 600 kHz to 1.4 MHz 14 MHz to 250 MHz
CX4HG High Shock	5.0 x 1.8	14 MHz to 50 MHz
CX4HT High Temperature	5.0 x 1.8	30 kHz to 250 kHz 600 kHz to 2.5 MHz 14 MHz to 250 MHz

一旦光刻工藝完成完整，我們的晶圓包含125個個體超小型AT SMD晶體諧振器如圖2所示。每個諧振器通過兩個物理連接到晶圓小型石英片將諧振器連接到晶片這允許對每個諧振器仍在晶片上。

而個體的頻率晶片上的諧振器非常接近另一方面，變化可能多達1%。這種變化歸因于晶片厚度的不均勻性（楔入），以及在較小程度上金屬化。

晶片上的諧振器在它的生產(chǎn)使每個諧振器現(xiàn)在位于期望的最終頻率之上。然后，使用晶片背板金沉積在每個電極上諧振器將其頻率降低到這個最終頻率[1]。

晶圓的用途和概念背板與通常的背板相似石英晶體諧振器封裝—通過金的沉積。關(guān)鍵區(qū)別在于在晶片背板系統(tǒng)。使用諧振器已經(jīng)在封裝中背板可以達到的精度應(yīng)用于諧振器受到諧振器的精度放置在包裝中（除非圖像使用識別系統(tǒng)）。使用諧振器仍在晶片上每個諧振器是固定的并且是已知的。

此外，在這兩種情況下，黃金沉積在諧振器的電極上通過晶片中的一系列孔隙背板，露出諧振器的電極到金噴霧本身是一塊石英晶片，使用與石英晶振相同的工藝晶片并使用相同的掩模圖案其用于生成晶體晶片。因此孔徑晶片是晶體的晶圓和兩者的對準更好大于25µm。

作為每個諧振器在晶片是固定的和已知的，晶片背板系統(tǒng)可以探測每個使用晶片上的探針焊盤的諧振器然后自動每個背板單獨諧振器.

在晶片上的所有諧振器調(diào)整到所需頻率，每個拆除并安裝在陶瓷中包裹此操作使用半自動裝配設(shè)備出拳，從中撿起水晶晶圓，同時進行分配晶體封裝上的導(dǎo)電環(huán)氧樹脂。然后將晶體放置在晶體封裝腔。（見圖3。）然后，這個亞組裝的晶體使用匹配的玻璃密封或陶瓷蓋。

回想一下，貼片石英晶振晶體的孤立模式是電建模為與電感L1、電容C1和電阻R1。主要區(qū)別是什么超小型AT晶體brothers是較大的串聯(lián)電阻R1較小的串聯(lián)電容C1（兩者都是由于電極[3]的面積越小）。在里面表2給出了電氣參數(shù)對于三個不同頻率的三個CX-4 AT晶體。使用這些值對于較大的CX-1對應(yīng)物（未給出

這里），我們發(fā)現(xiàn)R1大約是2到3是其較大CX-1的阻力的兩倍而C1大約是CX-1值的三分之一。