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嘉峪檢測網 2019-09-12 10:34
一、石英晶振的定義及分類
1、定義：
石英晶振為石英晶體經過精密切割、研磨、鍍膜、封裝等工序加工而成，為電路提供基準頻率的電子元器件。
晶振在數字電路中至關重要，如果石英晶振無法起振，整個系統將陷入癱瘓，晶振因此也被稱為數字電路的“心臟”。
2、分類：
1）從功能上可分為有源晶振和無源晶振，有源晶振即為石英晶體振蕩器，無源晶振即為石英晶體諧振器。
有源晶振內部包含石英晶體片，以及由電容、芯片等組成的起振電路，外部一般引出四個管腳，包括電源、地、輸出和空置腳。使用時只需外接電源即可輸出穩定振蕩波形，無需再額外設計起振電路，具有精度高、輸出穩定等優點。
無源晶振內部只包含石英晶體片，外部一般只有兩個管腳，使用時不需要電源，需搭配起振電路才能正常工作。
2）從封裝形式上可分為直插型（PTH）和表面貼裝型（SMD）。常見的直插型封裝有HC-49、TC-38、CSA-310等；常見的表貼封裝有SM-49、CPX-49、MM-39等。
二、石英晶體諧振器的結構及生產工藝流程
1、結構：
石英晶體諧振器有石英晶片、電極、基座、上蓋、導電膠組成，其中石英晶片為關鍵部分。電極覆蓋在石英晶片的上下表面，基底及上蓋形成器件的內部腔體，導電膠起到固定石英晶片以及導電作用。常見的石英晶體諧振器內部形貌見下圖。
2、生產工藝流程
1）晶片切割：石英晶振中最重要的材料是石英晶片，在石英晶片的制作工藝中首先要對石英晶棒原材料進行切割研磨處理，有一道很重要的工序就是定角，由于晶片的取向不同，其壓電特性、強度特性、彈性特性均有所不同，用它來制作的石英晶振的性能也就不一樣。
2）晶片清洗：使用超聲機對晶片進行清洗，目的是去除晶片表面雜物，為下一步的鍍膜做準備。
3）鍍膜：在潔凈的晶片表面上蒸鍍薄銀層，形成電極。在蒸鍍前，須將石英晶體放入到模具中，此模具將需蒸鍍的區域暴露出來，遮擋無需蒸鍍的區域。
4）點膠：將鍍上電極的晶片裝在基座上，點上導電膠，并高溫固化。
5）微調：采用離子轟擊的方式調整晶片表面電極的厚度，使諧振器的振蕩頻率符合要求。
6）封焊：將基座和上蓋在充滿氮氣的環境中進行封焊。
7）密封性檢查：檢查封焊后的產品密封性能是否符合要求。
粗檢漏：檢查較大的漏氣現象（壓差方式）；
細檢漏：檢查較小的漏氣現象（壓He方式）。
8）老化及模擬回流焊：對產品加以高溫長時間老化，釋放應力；以及模擬焊接環境，暴露制造缺陷，以提高出貨產品的可靠性。
9）打標：在晶振外殼打上logo，如型號、額定頻率等。
10）測試包裝：對成品進行電性能指標測試，確保產品質量。
三、石英晶體諧振器的主要失效模式及失效機理
1、失效模式：
石英晶體諧振器的主要失效模式為不起振、參數漂移和頻率不穩定。
2、失效機理或原因：
1）機械損傷：受到機械應力作用導致內部出現石英晶體開裂、支架脫落、導電膠脫開等現象，從而導致器件不起振。
2）腐蝕：內部水汽超標，或本身密封不良導致漏氣，造成內部電極發生腐蝕，從而導致器件參數漂移，甚至不起振。
3）制造缺陷：晶片表面不平整，或未清洗干凈，導致鍍層存在斑痕或不連續，從而使器件出現參數漂移或振蕩頻率不穩定現象；點膠工藝控制異常，使導電膠與晶片之間粘接強度差，在后續使用中導電膠脫開，等等。
來源：賽寶謝振鋒
