晶振相關(guān)知識

1、.晶振知識培訓(xùn).晶 片電極導(dǎo)電 膠外殼基座玻璃 珠HC-49U 結(jié) 構(gòu)圖.HC -49S結(jié) 構(gòu)圖導(dǎo)電 膠晶片基座外殼玻璃 珠電極.長條片 多刀 粗磨 Z 向加工 8M 以下 粘蠟 切子晶 化蠟、清洗 平磨 分頻 化蠟、清洗 13.5M 倒邊 以下 分頻 細(xì)磨 腐蝕 分頻 精磨 粘蠟 入中間庫 X 向磨坨 說明： 進(jìn)料檢驗(yàn) 工序名稱 工序自檢 專職檢驗(yàn) 關(guān)鍵工序 質(zhì)量控制點(diǎn) 入庫 .合格晶片 清洗 （SMD 加工圖） 剪腿、壓扁 鍍膜 浸錫、套墊 壓平、測試 上架、點(diǎn)膠 固化 編帶 外殼 微調(diào) 包裝（包括編帶） 包裝 封焊 老化 成品入庫 檢漏 印字（油墨或激光） 測試 說明： 進(jìn)料檢驗(yàn) 工序名

2、稱 工序自檢 專職檢驗(yàn) 關(guān)鍵工序 質(zhì)量控制點(diǎn) 入庫 .石英晶體常規(guī)技術(shù)指標(biāo)標(biāo)稱頻率 晶體元件規(guī)范所指定的頻率。調(diào)整頻差 基準(zhǔn)溫度時，工作頻率相對于標(biāo)稱頻率的最大允許偏離。常用ppm（1/106）表示。溫度頻差 在整個溫度范圍內(nèi)工作頻率相對于基準(zhǔn)溫度時工作頻率的允許偏離。常用ppm（1/106）表示。諧振電阻（Rr） 晶體元件在串聯(lián)諧振頻率Fr時的電阻值。 負(fù)載電容（CL） 與晶體元件一起決定負(fù)載諧振頻率FL的有效外界電容.靜態(tài)電容（C0） 等效電路靜態(tài)臂里的電容。它的大小主要取決于電極面積、晶片厚度和晶片加工工藝。它的常用計算公式為： C0=KC0AeF0C常數(shù) KC0電容常數(shù)，其取值與裝架形

3、 式、晶片形狀有關(guān); Ae電極面積，單位mm2； F0標(biāo)稱頻率，單位KHz； C常數(shù)常數(shù)，單位PF;動態(tài)電容（C1） 等效電路中動態(tài)臂里的電容。它的大小主要取決于電極面積，另外還和晶片平行度、微調(diào)量的大小有關(guān)。它的常用公式為： C1=KC1AeF0C常數(shù) KC1電容常數(shù)； . Ae電極面積，單位mm2; F0標(biāo)稱頻率，單位KHz; C常數(shù)常數(shù)，單位PF;動態(tài)電感（L1） 等效電路中動態(tài)臂里的電感。動態(tài)電感與動態(tài)電容是一對相關(guān)量，它的常用公式為： L1=1/(2F0）2C1 (mh) 串聯(lián)諧振頻率（Fr） 晶體元件電氣阻抗為電阻性的兩個頻率中較低的一個。 1121CLFr.負(fù)載諧振頻率（FL）

4、晶體元件與一負(fù)載電容串聯(lián)或并聯(lián)，其組合阻抗為電阻性的兩個頻率中的一個頻率。品質(zhì)因數(shù)（Q） 品質(zhì)因數(shù)又稱機(jī)械Q值，它是反映諧振器性能好壞的重要參數(shù)，它與L1和C1有如下關(guān)系 Q=wL1/Rr=1/wRrC1 如上式，R1越大，Q值越低，功率耗散越大，而且還會導(dǎo)致頻率不穩(wěn)定。反之Q值越高，頻率越穩(wěn)定。相對負(fù)載頻率偏置（DL） LLLCCCCCCLF01011)(21. 晶體負(fù)載諧振頻率相對于串聯(lián)諧振頻率的變化量DL=(FL-Fr)/Fr，可由下式近似計算： DLC1/2（C0CL）相對頻率牽引范圍 （ DL1,L2） 晶體在兩個固定負(fù)載間的頻率變化量。 D(L1,L2)=(FL1-FL2)/Fr=

5、C1(CL2-CL1)/2(C0+CL1)(C0+CL2)牽引靈敏度（TS） 晶體頻率在一固定負(fù)載下的變化率 。 TS-C1 *1000/ 2*（C0+CL）2激勵電平相關(guān)性（DLD） 由于壓電效應(yīng)，激勵電平強(qiáng)迫諧振子產(chǎn)生機(jī)械振蕩，在這個過程中，加速度功轉(zhuǎn)化為動能和彈性能，功耗轉(zhuǎn)化為熱。后者的轉(zhuǎn)換是由于石英諧振子的內(nèi)部和外部的摩擦所造成的。 摩擦損耗與振動質(zhì)點(diǎn)的速度有關(guān)，當(dāng)震蕩不再是線性的，或當(dāng)石英振子內(nèi)部或其表面及安裝點(diǎn)的拉伸或應(yīng)變、位移或加速度. 達(dá)到臨界時，摩擦損耗將增加。因而引起頻率和電阻的變化。 加工過程中造成DLD不良的主要原因 諧振子表面存在微粒污染。主要產(chǎn)生原因?yàn)樯a(chǎn)環(huán)境不潔凈

6、或非法接觸晶片表面； 諧振子的機(jī)械損傷。主要產(chǎn)生原因?yàn)檠心ミ^程中產(chǎn)生的劃痕。 電極中存在微粒或銀球。主要產(chǎn)生原因?yàn)檎婵帐也粷崈艉湾兡に俾什缓线m。 裝架是電極接觸不良； 支架、電極和石英片之間存在機(jī)械應(yīng)力。寄生響應(yīng) 所有晶體元件除了主響應(yīng)（需要的頻率）之外，還有其它的 頻率響應(yīng)。減弱寄生響應(yīng)的辦法是改變晶片的幾何尺寸、電極，以及晶片加工工藝，但是同時會改變晶體的動、靜態(tài)參數(shù)。 寄生響應(yīng)的測量 SPDB 用DB表示Fr的幅度與最大寄生幅度的差值；. SPUR 在最大寄生處的電阻； SPFR 最小電阻寄生與諧振頻率的距離，用Hz或ppm表示。. 050-1060 -2070 -3080 -40853

7、.2MHz18015MIN 30MIN 50MIN100MIN 100MIN3.579MHz12010MIN 15MIN 15MIN 30MIN 30MIN4.00MF4.9152M10010MIN 10MIN 15MIN 30MIN 30MIN5.00MF13.00M705MIN5MIN10MIN 15MIN 15MIN14.00MF36.00M305MIN5MIN10MIN 15MIN 15MIN 050-1060 -2070 -3080 -408524.00MF26.00M1005MIN5MIN10MIN 15MIN 15MIN27.00MF60.00M805MIN5MIN10MIN 1

8、5MIN 15MINHC-49U/S FUND頻率范圍(10PPM)電阻溫度范圍/溫度頻差HC-49U/S 3RD頻率范圍電阻溫度范圍/溫度頻差. 050-1060 -2070 -3080 -4085UM-1 5.00M9.00M4010MIN 10MIN 15MIN20MIN20MIN10.00MF18.00M305IN5MIN10MIN 10MIN 15MIN19.00MF46.00M253MIN5MIN10MIN 10MIN 15MIN 050-1060 -2070 -3080 -408524.00MF105.00M405MIN5MIN10MIN 10MIN 15MIN 050-1060

9、 -2070 -3080 -4085105.00MF155.00M805MIN5MIN10MIN 10MIN 15MINUM-1UM-5 FUND頻率范圍(5PPM)電阻溫度范圍/溫度頻差UM-1UM-5 3RD頻率范圍電阻溫度范圍/溫度頻差頻率范圍電阻溫度范圍/溫度頻差UM-1UM-5 5RD.-1060-2070-3080-40858.00MF10.00M705MIN10MIN15MIN20MIN10.00MF11.00M605MIN10MIN15MIN20MIN11.00MF13.00M505MIN10MIN15MIN20MIN13.00MF18.00M405MIN10MIN15MIN2

10、0MIN18.00MF20.00M305MIN10MIN15MIN20MIN20.00MF255MIN10MIN15MIN20MIN-1060-2070-3080-408533.00MF48.00M805MIN10MIN15MIN20MIN48.00MF60.00M705MIN10MIN15MIN20MIN60.00MF605MIN10MIN15MIN20MINSMD 5*7 3RD頻率范圍電阻溫度范圍/溫度頻差溫度范圍/溫度頻差頻率范圍電阻SMD 5*7 FUND.-1060-2070-3080-408510.00MF11.00M805MIN10MIN15MIN20MIN11.00MF12.

11、00M705MIN10MIN15MIN20MIN12.00MF16.00M505MIN10MIN15MIN20MIN16.00MF24.00M405MIN10MIN15MIN20MIN24.00MF30.00M355MIN10MIN15MIN20MIN30.00MF255MIN10MIN15MIN20MIN-1060-2070-3080-408548.00MF60.00M805MIN10MIN15MIN20MIN60.00MF705MIN10MIN15MIN20MINSMD 3.5*6 3RD頻率范圍電阻溫度范圍/溫度頻差SMD 3.5*6 FUND溫度范圍/溫度頻差頻率范圍電阻.加工難度大的

12、指標(biāo) 調(diào)整頻差小于 +/-5 PPM。 溫度范圍寬頻差窄的。 有Q值要求的。 49S晶體矮殼的。 有C0、C1、TS的。.晶體測量設(shè)備 目前晶體測試儀組成方式多為網(wǎng)絡(luò)分析儀（或廠家自制網(wǎng)絡(luò)分析卡）加專用軟件。 測試功能強(qiáng),幾乎所有的晶體參數(shù)全能測出。 目前世界晶體行業(yè)公認(rèn)的設(shè)備廠商有美國S&A公司、香港科研公司，他們的設(shè)備準(zhǔn)確度高、穩(wěn)定性好、應(yīng)用面廣。.美國S&A公司測試設(shè)備 250A 350A 350B 250B.香港科研公司測試設(shè)備 KH1200 KH1102 KH3020 KH3288.石英晶體應(yīng)用過程中應(yīng)注意的問題防止對晶體破壞 石英晶體的心臟部件為石英晶片，它隨晶體頻

13、率的增加而變薄，因此對于中、高頻晶體在使用、運(yùn)輸過程中應(yīng)避免發(fā)生劇烈沖擊和碰撞。以防因晶片破裂而造成產(chǎn)品失效。 石英晶體是靠導(dǎo)電膠連接基座和晶片的。導(dǎo)電膠的主要成分是銀粉和環(huán)氧樹脂。環(huán)氧樹脂在高溫下會失效。因此建議石英晶體應(yīng)避免在150以上長時間存放。規(guī)定工作溫度范圍及頻率允許偏差 工程師可能只規(guī)定室溫下的頻差。對于在整個工作溫度范圍內(nèi)要求給定頻差的應(yīng)用，還應(yīng)該規(guī)定整個工作溫度范圍的頻差，規(guī)定這種頻差時，應(yīng)該考慮設(shè)備引起溫升的容限。 規(guī)定整個工作范圍內(nèi)頻差的基本方法有兩種： . 規(guī)定整個溫度范圍內(nèi)的總頻差，如：-20-70范圍總頻差為50ppm，這種方法一般用于具有較寬頻碴而不采用頻率微調(diào)的場

14、合。 規(guī)定下列部分的頻差： a.基準(zhǔn)溫度下的頻差為20ppm； b.在-20-70整個溫度范圍內(nèi)，相對于基準(zhǔn)溫度實(shí)際頻率的偏差 20ppm； 這種方法一般用于具有較嚴(yán)頻差的，要靠頻率牽引來消除基準(zhǔn)溫度下頻差的場合。 負(fù)載電容和頻率牽引 在許多應(yīng)用中，都是用一負(fù)載電抗元件來牽引晶體頻率的。這對于調(diào)整制造公差、在鎖相環(huán)回路中以及調(diào)頻應(yīng)用中可能是必要的。 在絕大多數(shù)應(yīng)用中，這個負(fù)載電抗元件是容性的。 負(fù)載諧振頻率（FL）與諧振頻率（Fr）的相對頻率成為“負(fù)載諧振頻率偏置（DL）”。 . 用下式計算相對負(fù)載諧振頻率偏移： DL=(FL-Fr)/Fr C1/2（C0CL）在許多應(yīng)用中，用可變電容器作為負(fù)

15、載電抗元件來調(diào)節(jié)頻率。這個負(fù)載電抗元件規(guī)定值之間所得到的相對頻率范圍成為“相對牽引范圍”，它可用下式計算： D(L1,L2)=(FL1-FL2)/Fr=C1(CL2-CL1)/2(C0+CL1)(C0+CL2)在規(guī)定負(fù)載電容下的牽引靈敏度（TS）是一個對設(shè)計師十分有用的參數(shù)。 它定義為負(fù)載電容增量變化引起的相對頻率增量變化。 它通常以ppm/pF表示,可通過下式計算： TS-C1/ 2（C0+CL） 應(yīng)用電路中對晶體負(fù)載電容的估算 在實(shí)際應(yīng)用中，晶體負(fù)載電容與電路中負(fù)載電抗的匹配非常重要。如晶體負(fù)載電容與電路負(fù)載電抗不相匹配，要得到準(zhǔn)確的輸出頻率是很困難的，除非電路中存在一個變?nèi)萘亢艽蟮目烧{(diào)電

16、容器。在設(shè)計時，粗略估算晶體負(fù)載電容是必要的。如圖所示：.負(fù)載電容簡單近似計算如下： CL（C1C2 /（C1+C2）+C雜散 這里C雜散指晶體元件周邊電路的分布電容。資料介紹PCB電路板的分布電容多為5-6pF 。.晶 體 振 蕩 器.晶體振蕩器定義 Package石英振蕩器（SPXO） 不施以溫度控制及溫度補(bǔ)償?shù)氖⒄袷幤?。頻率溫度特性依靠石英振蕩晶體本身的穩(wěn)定性。溫度補(bǔ)償石英振蕩器（TCXO） 附加溫度補(bǔ)償回路，減少其頻率因周圍溫度變動而變化之石英振蕩器。 . 電壓控制石英振蕩器（VCXO）控制外來的電壓，使輸出頻率能夠變化或調(diào)變的石英振蕩器。 恒溫槽式石英振蕩器（OCXO）以恒溫槽保持

17、石英振蕩器或石英振蕩晶體在一定溫度，控制其輸出頻率在周圍溫度下也能保持極小變化量之石英振蕩器。 除了以上四種振蕩器外，隨著PLL、Digital、Memory技術(shù)的應(yīng)用，其他功能的多元化石英振蕩器也快速增加.時 鐘 振 蕩 器（CLOCK OSCILLATORS） 標(biāo)稱頻率：指定的頻率中心值。 頻率偏差：全溫度范圍內(nèi)頻率偏移量。 溫度范圍：器件經(jīng)歷的環(huán)境溫度。 輸入電壓：工作電壓。 輸入電流：工作電流。 起振時間 : 指從加電開始計時到晶振振蕩到標(biāo)稱頻率（含頻差）所用的時間 。.上升時間(Tr):“0”電平上升到“1”電平的時間 下降時間(Tf)：“1”電平下降到“0”電平的時間 占空比(DU

18、TY) :DUTY=Th/T*100%，TYPICAL：45%-55% 圖二. 輸入電流（測試電路）.SMD 5x7晶振 頻率范圍：1-100M 工作溫度范圍與總頻差： 0-70 +/-20PPM -40-85 +/-25PPM 起振時間：5mS MAX 工作電壓：3.3V、5V 上升、下降時間：10M：10nS MAX 10M：5nS MAX .DIP型晶振（全尺寸、半尺寸） 頻率范圍：1-83.3M 工作溫度范圍與總頻差： 0-70 +/-10PPM -20-70 +/-20PPM 工作電壓：3.3V、5V 起振時間：5mS MAX 上升、下降時間：10M：10nS MAX 10M：5nS

19、 MAX .SMD 5x7 VCXO 頻率范圍：1-36M 工作溫度范圍與總頻差： 0-70 +/-20PPM 工作電壓：3.3V 壓控電壓：0.3V-3.0V 牽引范圍：+/-100PPM 線性度：10% MAX 起振時間：5mS MAX 上升、下降時間：10M：10nS MAX 10M：5nS MAX .DIP VCXO（全尺寸） 頻率范圍：1-27M 工作溫度范圍與總頻差： 0-70 +/-20PPM 工作電壓：3.3V 壓控電壓：0.3V-3.0V 牽引范圍：+/-100PPM 線性度：10% MAX 起振時間：5mS MAX 上升、下降時間：10M：10nS MAX 10M：5nS MAX.機(jī)械和氣候?qū)嶒?yàn)（可靠性實(shí)驗(yàn)）密封試驗(yàn)B 試驗(yàn)設(shè)備：氦質(zhì)譜儀 試驗(yàn)方法：氦氣加壓0.5Mpa，120分鐘 判定標(biāo)準(zhǔn)：漏率應(yīng)小于110Pa*m/sec 自由跌落 試驗(yàn)設(shè)備：跌落試驗(yàn)箱 試驗(yàn)方法：高度75cm，30mm厚硬木板，跌落3次。 判定標(biāo)準(zhǔn)：頻率變化值應(yīng)小于+/-5PPM，諧振電阻變化值應(yīng)小于 15%+3 Ohm。 振動 試驗(yàn)設(shè)備：振動試驗(yàn)臺 . 實(shí)驗(yàn)設(shè)備: 電磁振動臺 試驗(yàn)方法：頻率10-55Hz，振幅1.5mm，55-