透過(guò)Ipad看晶振世界
來(lái)源：http://www.djbyg.com 作者：jinluodz 2013年07月09
社會(huì)的不斷發(fā)展，平板電腦隨處可見(jiàn)，特別是Ipad興起之后，公交車(chē)上，馬路上都可以看到人們拿著平板電腦在工作。同樣我公司經(jīng)理也一樣，網(wǎng)站上面會(huì)經(jīng)常有客戶詢問(wèn)價(jià)格，詢問(wèn)晶振的一些相關(guān)知識(shí)，很多時(shí)候遇到不懂的問(wèn)題都得請(qǐng)教經(jīng)理。但是經(jīng)理不可能天天在辦公室守著，要見(jiàn)客戶等等很多的事情，他也是出門(mén)就手拿一個(gè)平板電腦。有什么問(wèn)題直接QQ上說(shuō)就好。但是對(duì)于電子類(lèi)東西里面都由各類(lèi)電子元器件組成，比如晶振、IC、電容電阻等等。
前面幾天有聽(tīng)到一個(gè)朋友抱怨在平板電腦上記錄的資料，打開(kāi)時(shí)出現(xiàn)記錄錯(cuò)誤。問(wèn)怎么回事。后面經(jīng)過(guò)經(jīng)過(guò)一番檢查、分析、測(cè)試，終于找出問(wèn)題所在：由于電腦溫度過(guò)高或過(guò)低從而導(dǎo)致使石英晶振的時(shí)鐘頻率發(fā)生變化，嚴(yán)重的話還會(huì)造成平板電腦硬盤(pán)中的電路元件失效，因?yàn)闇囟冗^(guò)高，存儲(chǔ)介質(zhì)也會(huì)因?yàn)闊崦浝淇s效應(yīng)而出現(xiàn)記錄錯(cuò)誤。而溫度過(guò)低，空氣中的水分會(huì)被凝結(jié)在集成電路元件上，造成石英晶振的短路。
因此大家平時(shí)應(yīng)該注重電腦的保養(yǎng)，電腦保養(yǎng)的好關(guān)系到其使用壽命的長(zhǎng)短。首先，電子產(chǎn)品對(duì)環(huán)境的要求很高，就拿石英晶振來(lái)說(shuō)，清洗時(shí)就要求：石英晶片清潔干凈、無(wú)水印、手指印、破片、破角、裂片、污漬等，達(dá)到這一系列的清洗要求后方可到凈化車(chē)間進(jìn)行生產(chǎn)，可見(jiàn)電子元器件石英晶振對(duì)環(huán)境要求的重要性。其次，電腦的溫度也有一定的影響，石英晶體諧振器在老化的時(shí)候?qū)囟纫灿幸欢ǖ囊?，一般要求：溫度穩(wěn)定、不能超過(guò)100℃—5℃并且要有溫度記錄表。電腦的溫度不能過(guò)高也不能太低，也就是說(shuō)使用時(shí)間不能太長(zhǎng)，但是也不代表長(zhǎng)時(shí)間不用電腦的使用壽命就會(huì)更長(zhǎng)些，相反會(huì)導(dǎo)致電腦因?yàn)槭艹睕](méi)辦法烘干而罷工。
壓電石英晶體片除了在電子元件中制作晶振系列外，其實(shí)晶體片還可以制作很多元件，比如聲表面濾波器，光學(xué)制品，壓電傳感器件，壓電聲控器件，雷達(dá)探測(cè)片，生表面諧振器，石英感應(yīng)片等等，壓電石英晶體諧振器系列在電子行業(yè)中通常叫做晶振,西方稱(chēng)呼為晶體，日本稱(chēng)呼水晶，或者振子系列。壓電晶體一般制作其實(shí)有分為好幾種，有些晶體是突然的，有些是通過(guò)人工種植，在經(jīng)過(guò)加工合成的。在經(jīng)過(guò)激光切割，研磨，鍍城，調(diào)頻等等系列工序而成，才能成為壓電水晶片。在經(jīng)過(guò)現(xiàn)在科技技術(shù)添加金屬電極，加工并被裝在支架上作成石英晶體振子，在添加金屬外殼焊接封裝在盒子內(nèi)而制成的。
根據(jù)其產(chǎn)品指標(biāo)參數(shù)及加工工藝，一般可將其分為普通壓電石英晶體和到高精密度壓電石英晶體兩類(lèi)，一般普通的石英晶振應(yīng)用范圍也比較低端，比如普通電子數(shù)碼產(chǎn)品，USB連接設(shè)備，影音播放設(shè)備，高精密度的晶體通常會(huì)加工成高端的石英晶體振蕩器，比如溫補(bǔ)晶振，壓控振蕩器等，一般應(yīng)用范圍就比較高端了，有航天衛(wèi)星，火箭發(fā)射，航空飛機(jī)，器材輪船等高端產(chǎn)品鐘。而生表面濾波器應(yīng)用范圍就是通訊設(shè)備，GPS導(dǎo)航系統(tǒng)，衛(wèi)星基站等，相對(duì)來(lái)說(shuō)聲表面諧振器應(yīng)用就比較低端了，比如汽車(chē)遙控，安防防盜，電子玩具等產(chǎn)品。
以下我們?cè)敿?xì)解說(shuō)一下，各種的晶體材料等過(guò)程。
1、壓電石英晶體材料 猶豫現(xiàn)在的科技技術(shù)，人類(lèi)早就發(fā)明了人工種植合成的壓電石英晶體原材料（SiO2），其材料單體成塊狀或棒狀。對(duì)晶體材料的綜合評(píng)價(jià)通常使用Q值（非直測(cè)指標(biāo)）來(lái)標(biāo)示，Q值越高，其制成的晶體產(chǎn)品品質(zhì)才會(huì)更好，精密晶體都是采用高Q值的材料制造的。
2、切型 指晶片相對(duì)于石英晶體結(jié)晶軸（物理結(jié)構(gòu)）的切割取向。由于石英晶體是各向異性體，故不同方法、角度、精度切割的晶片，其頻率溫度特性、使用頻率范圍以及等效電路的各項(xiàng)參數(shù)也有所不同。有源貼片晶振晶體產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)中主要選用的切割類(lèi)型有AT、BT、SC等切型，其中AT切型被大多數(shù)晶體產(chǎn)品制造采用；SC切型因其優(yōu)異的頻率溫度特性和老化特性，而在高精密晶體的制造中被優(yōu)先采用，但遺憾的是其工藝加工難度很大，成本極高。
3、晶片 指切割加工成一定幾何形狀、尺寸并相對(duì)結(jié)晶軸有一定取向的壓電體。晶片的設(shè)計(jì)加工質(zhì)量直接影響晶體成品的質(zhì)量，國(guó)晶科技通過(guò)技術(shù)人員多年的經(jīng)驗(yàn)積累，在晶片設(shè)計(jì)與表面處理上對(duì)晶片質(zhì)量進(jìn)行控制；同時(shí)選用經(jīng)線切割和激光兩次校角的晶片，來(lái)保證精密晶體所要求的晶片切割精度。
4、電極 指與晶片表面接觸或接近的導(dǎo)電膜或?qū)щ姲?，通過(guò)它給晶片施加電場(chǎng)。普通晶體的電極現(xiàn)在一般采用純銀，精密晶體根據(jù)需要采用金、鋁等材料，以及一些輔助性特殊材料；電極的制備通常采用真空鍍膜的方式。
5、晶體盒 指保護(hù)晶體振子和支架的外殼。將晶體振子裝聯(lián)在支架上的“晶體諧振件”通過(guò)專(zhuān)用焊接設(shè)備封裝在外殼內(nèi)，即完成了晶體諧振器的制造。 晶體盒型即外殼的外形尺寸規(guī)范，其尺寸確定了它要容納的振子的最大尺寸。這最大尺寸限制了每種晶體盒頻率范圍的下限，也限制了機(jī)械強(qiáng)度、再現(xiàn)性以及等效電路參數(shù)的選擇。注意：晶體元件特性對(duì)所承受的振動(dòng)和沖擊是敏感的，甚至是破壞性的。晶體盒型是目前晶體元件型號(hào)分類(lèi)的主要標(biāo)準(zhǔn)。就有引線的金屬盒晶體元件而言，國(guó)際市場(chǎng)上流行的盒型，其命名是參照美國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)，主要有HC-49/U、HC-49/T、HC-49/US、UM-1、UM-5等；在國(guó)內(nèi)的晶體諧振器型號(hào)分類(lèi)，也有采用原電子部頒布標(biāo)準(zhǔn)的，如JA5、JA8、JA10等等，但其用法已較少。
6、基頻或泛音晶體元件 振子設(shè)計(jì)工作在給定振動(dòng)模式最低階次上的晶體元件稱(chēng)為基頻晶體，而工作在比最低階次要高的階次上的晶體元件也就稱(chēng)為泛音晶體，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，更高次的泛音晶體生產(chǎn)已不好控制。對(duì)于一個(gè)晶體元件的設(shè)計(jì)，給定其振動(dòng)模式，它的頻率即由晶片的方位、尺寸確定，而振動(dòng)模式取決于使晶片與電路聯(lián)系在一起的壓電效應(yīng)，特別注意：同樣一個(gè)頻點(diǎn)的晶體，采用基頻或者泛音方式，其在電路應(yīng)用上所反映的特性是不同的。
中國(guó)最大晶振廠家金洛電子，該司除了生產(chǎn)成規(guī)晶體元件，還生產(chǎn)高檔的有源晶振系列，普通的晶體生產(chǎn)比較簡(jiǎn)單，工藝相對(duì)也不會(huì)復(fù)雜，晶振的生產(chǎn)設(shè)備價(jià)格也不會(huì)很高，有源晶振相對(duì)來(lái)說(shuō)生產(chǎn)工藝比較復(fù)雜，生產(chǎn)設(shè)備也很高端，技術(shù)人員也需要有一定的晶體技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，自動(dòng)的檢測(cè)設(shè)備目前也依賴(lài)進(jìn)口，這也是有源晶振發(fā)展的一個(gè)瓶頸。好比生表面諧振器，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的也比較多，但是生產(chǎn)生表面濾波器的相對(duì)來(lái)說(shuō)就比較少，特別是高端的聲表面濾波器系列，生產(chǎn)廠家屈指可數(shù)。因?yàn)槁暠砻鏋V波器，除了生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)設(shè)備價(jià)格高之外，最主要的是技術(shù)人才還比較欠缺。相對(duì)來(lái)說(shuō)陶瓷晶振生產(chǎn)就簡(jiǎn)單的多，基本上國(guó)外能生產(chǎn)的陶瓷諧振器，目前國(guó)內(nèi)都能生產(chǎn)。陶瓷霧化片目前在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)還算得上是新新產(chǎn)品，不過(guò)霧化片的季節(jié)性比較重，霧化片一般在秋冬季節(jié)來(lái)臨使用的比較多，因?yàn)樘鞖飧稍铮芏嗟胤骄投夹枰褂眉訚衿鱽?lái)產(chǎn)生空氣濕度。千赫晶體，表晶KHZ系列在國(guó)內(nèi)生產(chǎn)就比較普片，幾乎投錢(qián)就能生產(chǎn)的一種技術(shù)最低端的石英晶體系列產(chǎn)品之一，不過(guò)聲明是普通的表晶，特別是32.768KHZ系列。
前面幾天有聽(tīng)到一個(gè)朋友抱怨在平板電腦上記錄的資料，打開(kāi)時(shí)出現(xiàn)記錄錯(cuò)誤。問(wèn)怎么回事。后面經(jīng)過(guò)經(jīng)過(guò)一番檢查、分析、測(cè)試，終于找出問(wèn)題所在：由于電腦溫度過(guò)高或過(guò)低從而導(dǎo)致使石英晶振的時(shí)鐘頻率發(fā)生變化，嚴(yán)重的話還會(huì)造成平板電腦硬盤(pán)中的電路元件失效，因?yàn)闇囟冗^(guò)高，存儲(chǔ)介質(zhì)也會(huì)因?yàn)闊崦浝淇s效應(yīng)而出現(xiàn)記錄錯(cuò)誤。而溫度過(guò)低，空氣中的水分會(huì)被凝結(jié)在集成電路元件上，造成石英晶振的短路。
因此大家平時(shí)應(yīng)該注重電腦的保養(yǎng)，電腦保養(yǎng)的好關(guān)系到其使用壽命的長(zhǎng)短。首先，電子產(chǎn)品對(duì)環(huán)境的要求很高，就拿石英晶振來(lái)說(shuō)，清洗時(shí)就要求：石英晶片清潔干凈、無(wú)水印、手指印、破片、破角、裂片、污漬等，達(dá)到這一系列的清洗要求后方可到凈化車(chē)間進(jìn)行生產(chǎn)，可見(jiàn)電子元器件石英晶振對(duì)環(huán)境要求的重要性。其次，電腦的溫度也有一定的影響，石英晶體諧振器在老化的時(shí)候?qū)囟纫灿幸欢ǖ囊?，一般要求：溫度穩(wěn)定、不能超過(guò)100℃—5℃并且要有溫度記錄表。電腦的溫度不能過(guò)高也不能太低，也就是說(shuō)使用時(shí)間不能太長(zhǎng)，但是也不代表長(zhǎng)時(shí)間不用電腦的使用壽命就會(huì)更長(zhǎng)些，相反會(huì)導(dǎo)致電腦因?yàn)槭艹睕](méi)辦法烘干而罷工。
壓電石英晶體片除了在電子元件中制作晶振系列外，其實(shí)晶體片還可以制作很多元件，比如聲表面濾波器，光學(xué)制品，壓電傳感器件，壓電聲控器件，雷達(dá)探測(cè)片，生表面諧振器，石英感應(yīng)片等等，壓電石英晶體諧振器系列在電子行業(yè)中通常叫做晶振,西方稱(chēng)呼為晶體，日本稱(chēng)呼水晶，或者振子系列。壓電晶體一般制作其實(shí)有分為好幾種，有些晶體是突然的，有些是通過(guò)人工種植，在經(jīng)過(guò)加工合成的。在經(jīng)過(guò)激光切割，研磨，鍍城，調(diào)頻等等系列工序而成，才能成為壓電水晶片。在經(jīng)過(guò)現(xiàn)在科技技術(shù)添加金屬電極，加工并被裝在支架上作成石英晶體振子，在添加金屬外殼焊接封裝在盒子內(nèi)而制成的。
根據(jù)其產(chǎn)品指標(biāo)參數(shù)及加工工藝，一般可將其分為普通壓電石英晶體和到高精密度壓電石英晶體兩類(lèi)，一般普通的石英晶振應(yīng)用范圍也比較低端，比如普通電子數(shù)碼產(chǎn)品，USB連接設(shè)備，影音播放設(shè)備，高精密度的晶體通常會(huì)加工成高端的石英晶體振蕩器，比如溫補(bǔ)晶振，壓控振蕩器等，一般應(yīng)用范圍就比較高端了，有航天衛(wèi)星，火箭發(fā)射，航空飛機(jī)，器材輪船等高端產(chǎn)品鐘。而生表面濾波器應(yīng)用范圍就是通訊設(shè)備，GPS導(dǎo)航系統(tǒng)，衛(wèi)星基站等，相對(duì)來(lái)說(shuō)聲表面諧振器應(yīng)用就比較低端了，比如汽車(chē)遙控，安防防盜，電子玩具等產(chǎn)品。
以下我們?cè)敿?xì)解說(shuō)一下，各種的晶體材料等過(guò)程。
1、壓電石英晶體材料 猶豫現(xiàn)在的科技技術(shù)，人類(lèi)早就發(fā)明了人工種植合成的壓電石英晶體原材料（SiO2），其材料單體成塊狀或棒狀。對(duì)晶體材料的綜合評(píng)價(jià)通常使用Q值（非直測(cè)指標(biāo)）來(lái)標(biāo)示，Q值越高，其制成的晶體產(chǎn)品品質(zhì)才會(huì)更好，精密晶體都是采用高Q值的材料制造的。
2、切型 指晶片相對(duì)于石英晶體結(jié)晶軸（物理結(jié)構(gòu)）的切割取向。由于石英晶體是各向異性體，故不同方法、角度、精度切割的晶片，其頻率溫度特性、使用頻率范圍以及等效電路的各項(xiàng)參數(shù)也有所不同。有源貼片晶振晶體產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)中主要選用的切割類(lèi)型有AT、BT、SC等切型，其中AT切型被大多數(shù)晶體產(chǎn)品制造采用；SC切型因其優(yōu)異的頻率溫度特性和老化特性，而在高精密晶體的制造中被優(yōu)先采用，但遺憾的是其工藝加工難度很大，成本極高。
3、晶片 指切割加工成一定幾何形狀、尺寸并相對(duì)結(jié)晶軸有一定取向的壓電體。晶片的設(shè)計(jì)加工質(zhì)量直接影響晶體成品的質(zhì)量，國(guó)晶科技通過(guò)技術(shù)人員多年的經(jīng)驗(yàn)積累，在晶片設(shè)計(jì)與表面處理上對(duì)晶片質(zhì)量進(jìn)行控制；同時(shí)選用經(jīng)線切割和激光兩次校角的晶片，來(lái)保證精密晶體所要求的晶片切割精度。
4、電極 指與晶片表面接觸或接近的導(dǎo)電膜或?qū)щ姲?，通過(guò)它給晶片施加電場(chǎng)。普通晶體的電極現(xiàn)在一般采用純銀，精密晶體根據(jù)需要采用金、鋁等材料，以及一些輔助性特殊材料；電極的制備通常采用真空鍍膜的方式。
5、晶體盒 指保護(hù)晶體振子和支架的外殼。將晶體振子裝聯(lián)在支架上的“晶體諧振件”通過(guò)專(zhuān)用焊接設(shè)備封裝在外殼內(nèi)，即完成了晶體諧振器的制造。 晶體盒型即外殼的外形尺寸規(guī)范，其尺寸確定了它要容納的振子的最大尺寸。這最大尺寸限制了每種晶體盒頻率范圍的下限，也限制了機(jī)械強(qiáng)度、再現(xiàn)性以及等效電路參數(shù)的選擇。注意：晶體元件特性對(duì)所承受的振動(dòng)和沖擊是敏感的，甚至是破壞性的。晶體盒型是目前晶體元件型號(hào)分類(lèi)的主要標(biāo)準(zhǔn)。就有引線的金屬盒晶體元件而言，國(guó)際市場(chǎng)上流行的盒型，其命名是參照美國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)，主要有HC-49/U、HC-49/T、HC-49/US、UM-1、UM-5等；在國(guó)內(nèi)的晶體諧振器型號(hào)分類(lèi)，也有采用原電子部頒布標(biāo)準(zhǔn)的，如JA5、JA8、JA10等等，但其用法已較少。6、基頻或泛音晶體元件 振子設(shè)計(jì)工作在給定振動(dòng)模式最低階次上的晶體元件稱(chēng)為基頻晶體，而工作在比最低階次要高的階次上的晶體元件也就稱(chēng)為泛音晶體，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，更高次的泛音晶體生產(chǎn)已不好控制。對(duì)于一個(gè)晶體元件的設(shè)計(jì)，給定其振動(dòng)模式，它的頻率即由晶片的方位、尺寸確定，而振動(dòng)模式取決于使晶片與電路聯(lián)系在一起的壓電效應(yīng)，特別注意：同樣一個(gè)頻點(diǎn)的晶體，采用基頻或者泛音方式，其在電路應(yīng)用上所反映的特性是不同的。
中國(guó)最大晶振廠家金洛電子，該司除了生產(chǎn)成規(guī)晶體元件，還生產(chǎn)高檔的有源晶振系列，普通的晶體生產(chǎn)比較簡(jiǎn)單，工藝相對(duì)也不會(huì)復(fù)雜，晶振的生產(chǎn)設(shè)備價(jià)格也不會(huì)很高，有源晶振相對(duì)來(lái)說(shuō)生產(chǎn)工藝比較復(fù)雜，生產(chǎn)設(shè)備也很高端，技術(shù)人員也需要有一定的晶體技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，自動(dòng)的檢測(cè)設(shè)備目前也依賴(lài)進(jìn)口，這也是有源晶振發(fā)展的一個(gè)瓶頸。好比生表面諧振器，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的也比較多，但是生產(chǎn)生表面濾波器的相對(duì)來(lái)說(shuō)就比較少，特別是高端的聲表面濾波器系列，生產(chǎn)廠家屈指可數(shù)。因?yàn)槁暠砻鏋V波器，除了生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)設(shè)備價(jià)格高之外，最主要的是技術(shù)人才還比較欠缺。相對(duì)來(lái)說(shuō)陶瓷晶振生產(chǎn)就簡(jiǎn)單的多，基本上國(guó)外能生產(chǎn)的陶瓷諧振器，目前國(guó)內(nèi)都能生產(chǎn)。陶瓷霧化片目前在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)還算得上是新新產(chǎn)品，不過(guò)霧化片的季節(jié)性比較重，霧化片一般在秋冬季節(jié)來(lái)臨使用的比較多，因?yàn)樘鞖飧稍铮芏嗟胤骄投夹枰褂眉訚衿鱽?lái)產(chǎn)生空氣濕度。千赫晶體，表晶KHZ系列在國(guó)內(nèi)生產(chǎn)就比較普片，幾乎投錢(qián)就能生產(chǎn)的一種技術(shù)最低端的石英晶體系列產(chǎn)品之一，不過(guò)聲明是普通的表晶，特別是32.768KHZ系列。
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