真空冷压焊石英晶体谐振器

真空冷压焊石英晶体谐振器

李笑

河北远东通信系统工程有限公司河北石家庄050000

摘要：真空冷压焊封装的石英晶体谐振器相较于与普通谐振器，具有体积小、抗震性强、适用范围广、品质因数高等一系列优点，能够对人类的生产生活做出重要贡献。文本将针对真空冷压焊石英晶体谐振器在我国和国际上的发展情况、真空冷压石英晶体谐振器的设计原理和制造工艺进行探究。

关键词：石英晶体谐振器；真空冷压焊

随着经济与科技的不断发展，电子通讯技术和工程施工对于石英晶体谐振器出现新要求，传统的采用玻璃壳进行封装的方式已经不能满足时代进步的需求。在这样的情况下，真空冷压焊石英晶体谐振器应运而生。

一、真空冷压焊石英晶体谐振器发展现状

随着科技力量的不断壮大，我国的石英晶体生产工艺获得了长足的进步，石英晶体生产工艺不断朝着更加完备的方向发展。尽管如此，我国的石英晶体谐振器的元器件生产仍然处于初级阶段，需要依靠国外进口，无法掌握核心技术。目前石英晶体谐振器在国际上的发展较快，广泛运用于通信工程、计算机技术、医疗事业、广播电视、卫星导航、航天航空等众多领域。

随着现代工程对石英晶体谐振器提出的体积更小、老化更慢、对环境适应性更强的要求，传统的金属壳及玻璃壳封装石英晶体谐振器的缺点逐渐暴露出来，世界各国对于真空冷压焊石英晶体谐振器的研究工业处于迅速发展的过程中。但是我国对于谐振器的研究由于技术限制、资金不足等种种原因，依然落后于世界其它发达国家。

二、真空冷压焊石英晶体谐振器设计研究

（一）真空冷压焊石英晶体谐振器的特性

石英晶体本质上是一种二氧化硅结晶体。真空冷压焊石英晶体谐振器是一种高质量的石英晶体谐振器，具有高纯度、高品质因数等优点。由于天然石英晶体有一系列的缺陷，不符合真空冷压石英晶体谐振器的工作条件，因此真空冷压石英晶体谐振器通常用于人造石英晶体的生产过程中。在人造石英晶体选择的过程中有以下几个衡量标准：品质因数大于320万；包裹体密度在一级a以上；腐蚀隧道密度在一级以上。

石英谐振器具有阻抗频率特性，石英晶体串联支路的阻为Z=R+jX，并联支路的阻抗为Zo=-jXo。石英谐振器的总阻抗为Z=Re+jXe。由以上公式我们知道，压电石英谐振器的阻抗频率特性可以总结为，当X=0时，得到两个特征频率:最小阻抗频率f和最大阻抗频率f0；当X0=0时，得到谐振频率f和反诺振频率。石英谐振器的电抗频率特性，在fs和fp之间时谐振器电抗为正，呈电感特性，此时谐振器的稳频效果最好，当频率在fs和高于fp范围之外时，电抗为负，谐振器呈容性。石英谐振器的品质因数即品质因数值为2πfrc的倒数，品质因数值的最大可能值为2πfr的倒数。在这里，f指的是谐振器频率，r指的是动态时间常数。当谐振器的晶体活性与激励电平的大小呈不规则变化时,谐振器将会出现次激励效应，次激励效应一旦出现，可以通过高激励进行补救，但经补救后的谐振器仍然可能出现次激励效应，影响了谐振器的正常工作。

（二）真空冷压焊石英晶体谐振器的制造工艺

石英谐振器对于制造工艺的要求也非常严格，在选购石英片之后，要对石英片进行X光测角、粘跎、去除籽晶、改圆、洗蜡等等一系列复杂的工艺。对石英片的切片过程要选用精度多刀切割设备，在多刀切割的过程中一定要注意切割的平行度。随后利用松香和石蜡对石英片进行粘跎，保证石英晶片被打磨到适当尺寸之内。磨好的适应晶片要接着进行粗磨、中磨、细磨、抛光等一些列工艺，完成对石英晶片的最终打磨。X光机测角、研磨等一系列工艺都会引起石英晶片角度的偏差，因此在完成这一系列步骤之后要对晶片再一次进行切角的测量，利用EFG测角设备进行测量，保证晶片角度的误差范围在0.5’之内。完成这一系列步骤之后便可以开始制造成品了。

三、小结

经济社会的不断发展对于石英晶体谐振器的功能出现了新需求，在科技力量不断发展的前提下，真空冷压石英晶体谐振器应运而生。真空冷压焊石英晶体谐振器具有体积小、抗震性强、应用广泛、品质因数更高等一系列优点，因此发展前景较为广阔。我国的真空冷压焊石英晶体谐振器技术发展落后于世界上其它发达国家。真空冷压焊石英晶体谐振机在设计过程中的材料选取、切角选择、电极设计、支撑形式、封装形式等都需要严密把关，在制造过程中的切片、X光机测角、粘跎、研磨等一系列过程也需要精细操作，实现对真空冷压焊石英晶体谐振机的制造过程。

参考文献

[1]田培洪.真空冷压焊石英晶体谐振器[D].电子科技大学,2007.

[2]杞居意,门沛荣.石英晶体器件冷压焊封装用的新材料及其试验[J].电讯技术,1984,(02):8-10.

[3]杞居意.金相检验在石英器件冷压焊工艺试验中的应用[J].电讯技术,1985,(05):83-88.