石英谐振器污染控制与技术进程

来源：金洛鑫浏览：- 发布日期：2019-04-18 09:55:46【大中小】

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人类研发和生产石英谐振器已经有一百多年的历史了，而且这项技术至今仍不断在创新和进步，为广大生产厂家们带来很大的方便和利益，石英晶振虽然结构简单，但生产过程和技术相对复杂。而且晶体晶振是属于比较脆弱的电子元器件，许多因素都容易导致其故障或不起振，污染是其中比较大的原因，因此进行有效的污染控制非常有必要。以下是关于晶振受到污染后，极可能会发现的现象，以及晶振百年发展的技术进程和里程碑。

污染控制：

在制造石英晶体谐振器时，污染控制至关重要，因为污染会对以下方面产生不利影响：稳定性，老化，滞后，追溯，噪音，非线性和电阻异常（高启动电阻，驱动器的第二级，滤波器中的互调），频率跳跃，制造产量，可靠性等。

水晶外壳污染：

外壳和密封过程会对晶振的稳定性产生重要影响。单层吸附污染物含有~1015分子/cm2（在光滑表面上）10-7torr的外壳含有~109个气体分子/cm3。因此：在1立方厘米的外壳中，其内表面有单层污染物，当外壳在10-7托密封时，气体分子吸附的分子数约为106倍。这种吸附分子的解吸附和吸附会导致老化，滞后，噪音等。

什么是“f平方”？

标准实践是以频率变化△f表示通过研磨，蚀刻和抛光去除的厚度，以及电极添加的质量，单位为“f2”，其中△f为kHz，f为以MHz为单位。例如，蚀刻10MHzAT切割板1f2意味着去除厚度，产生△f=100kHz;并且蚀刻30MHz板1f2意味着△f=900kHz。在这两种情况下，△f=1f2产生相同的厚度变化。要理解这一点，请考虑厚度剪切谐振器（AT切割，SC切割等）

其中f是基本模式频率，t是石英晶体板的厚度，N是频率常数（AT切割为1661MHz•μm，SC切割c模式为1797MHz•μm）。因此，

因此，例如，△f=1f2对应于所有Quartz Crystal频率的相同厚度去除。对于AT切割，每f2，△t=1.661μm的石英（每边=0.83μm）。使用f2单位的一个重要优点是可以比厚度变化更精确地测量频率变化。以kHz表示△f和以MHz表示f的原因是，通过这样做，f2的数量通常在0.1到10的范围内，而不是一些非常小的数字。

石英晶振技术的里程碑：

1880雅克和皮埃尔居里发现的压电效应

1905年在实验室中第一次石英热液生长-由G.Spezia撰写

1917年首次应用压电效应，在声纳中

1918年首次在石英晶体振荡器中使用压电晶体

1926年第一个石英晶体控制广播电台

1927年发现第一次温度补偿石英切割

1927年建成第一个石英晶体钟

1934年第一个实用的温度。补偿切割，AT切割，开发

1949年开发出轮廓，高Q，高稳定性的AT切割

1956年首次商业化生长的培养石英

1956年描述了第一个TCXO晶振